Kefir에서 분리한 Streptococcus thermophilus LFG를 배양한 산양유 발효물에서 분리된 다당체의 특성 Characteristics of Exopolysaccharide Produced in Goat Milk Yogurt Cultured with Streptococcus thermophilus LFG Isolated from Kefir원문보기
Kefir 제품으로부터 분리한 Str. thermophilus LFG를 이용하여 산양유 발효유를 제조하고, 이의 다당체를 이용하기 위하여 발효조건 및 다당체의 특성을 조사한 결과는 다음과 같다. 배양온도에 따른 Str. thermophilus LFG로 제조한 발효물의 CEPS 생산성은 저온$(30-35^{\circ}C)$에서 보다 고온$(40-45^{\circ}C)$배양에서 높았으며, 점도는 우유발효물이 산양유 발효물 비하여 다소 높았지만, CEPS의 생성량은 우유 발효물(4.06-4.46g/L)에서 보다 산양유 발효물(4.74-5.30g/L)에서의 생산성이 높았다. 당류에 따른 CEPS생성량은 무첨가구에 비하여 glucose 3% 첨가구가 14-21%, sucrose 3% 첨가구가 4-16% 상승효과를 보였으며, fructose 3%의 경우는 첨가효과가 나타나지 않았다. 우유 발효물 및 산양유 발효물로부터 분리한 상등백과 CEPS의 전자공여능을 확인한 결과 우유 발효물의 상등액과 CEPS가 산양유 발효물의 상등액과 CEPS 보다 유의적으로 높은 전자공여 효과를 나타내었다. 우유 및 산양유 발효물로부터 CEPS를 각각 분리하여 아미노산의 조성을 비교 분석하였을 때 전체적으로 산양유에서 분리한 CEPS에서 비교적 높은 아미노산 함량을 보였다. 산양유 발효물로부터 분리된 crude exopolysaccharide(CEPS)의 탄수화물함량은 37%, 단백질 함량은 63%이었으며, 구성 당을 분석한 결과, glucose 56.45%, galactose 42.35%, fucose 0.27%(w/w)와 amino sugars로는 galactosamine 1.37%, glucosamine 1.09%를 함유하였다.
Kefir 제품으로부터 분리한 Str. thermophilus LFG를 이용하여 산양유 발효유를 제조하고, 이의 다당체를 이용하기 위하여 발효조건 및 다당체의 특성을 조사한 결과는 다음과 같다. 배양온도에 따른 Str. thermophilus LFG로 제조한 발효물의 CEPS 생산성은 저온$(30-35^{\circ}C)$에서 보다 고온$(40-45^{\circ}C)$배양에서 높았으며, 점도는 우유발효물이 산양유 발효물 비하여 다소 높았지만, CEPS의 생성량은 우유 발효물(4.06-4.46g/L)에서 보다 산양유 발효물(4.74-5.30g/L)에서의 생산성이 높았다. 당류에 따른 CEPS생성량은 무첨가구에 비하여 glucose 3% 첨가구가 14-21%, sucrose 3% 첨가구가 4-16% 상승효과를 보였으며, fructose 3%의 경우는 첨가효과가 나타나지 않았다. 우유 발효물 및 산양유 발효물로부터 분리한 상등백과 CEPS의 전자공여능을 확인한 결과 우유 발효물의 상등액과 CEPS가 산양유 발효물의 상등액과 CEPS 보다 유의적으로 높은 전자공여 효과를 나타내었다. 우유 및 산양유 발효물로부터 CEPS를 각각 분리하여 아미노산의 조성을 비교 분석하였을 때 전체적으로 산양유에서 분리한 CEPS에서 비교적 높은 아미노산 함량을 보였다. 산양유 발효물로부터 분리된 crude exopolysaccharide(CEPS)의 탄수화물함량은 37%, 단백질 함량은 63%이었으며, 구성 당을 분석한 결과, glucose 56.45%, galactose 42.35%, fucose 0.27%(w/w)와 amino sugars로는 galactosamine 1.37%, glucosamine 1.09%를 함유하였다.
This study was carried out to investigate the properties of crude exopolysaccaride (CEPS) produced by Streptococcus thermophilus LFG in goat milk. The yields of CEPS from yogurt cultured with Str. thermophilus LFG were greater at higher temperatures $(40-45^{\circ}C)$ than at lower temper...
This study was carried out to investigate the properties of crude exopolysaccaride (CEPS) produced by Streptococcus thermophilus LFG in goat milk. The yields of CEPS from yogurt cultured with Str. thermophilus LFG were greater at higher temperatures $(40-45^{\circ}C)$ than at lower temperatures $(30-35^{\circ}C)$. Goat milk yogurt had lower viscosity values than cow milk yogurt. However, the CEPS yield was higher in goat milk yogurt than in cow milk yogurt. The yields of CEPS from yogurt were also higher in cultured milk containing 3% glucose (14-21%), and 3% sucrose (4-16%) relative to the control yogurt. Antioxidant activities were higher in goat milk yogurt supernatant (21%) and its CEPS (28%) than cow milk yogurt supernatant (11%) and its CEPS (24%). The amino acid contents of CEPS were higher in yogurt using goat milk than that using cow milk. The CEPS extracted from goat milk yogurt produced by Str. thermophilus LFG consists of carbohydrate (37% w/w) and protein (63% w/w). The CEPS consisted of monosaccharides such as glucose 56.45% (w/w), galactose 42.35% (w/w), galactosamine 1.37% (w/w), glucosamine 1.09% (w/w) and fucose 0.27% (w/w).
This study was carried out to investigate the properties of crude exopolysaccaride (CEPS) produced by Streptococcus thermophilus LFG in goat milk. The yields of CEPS from yogurt cultured with Str. thermophilus LFG were greater at higher temperatures $(40-45^{\circ}C)$ than at lower temperatures $(30-35^{\circ}C)$. Goat milk yogurt had lower viscosity values than cow milk yogurt. However, the CEPS yield was higher in goat milk yogurt than in cow milk yogurt. The yields of CEPS from yogurt were also higher in cultured milk containing 3% glucose (14-21%), and 3% sucrose (4-16%) relative to the control yogurt. Antioxidant activities were higher in goat milk yogurt supernatant (21%) and its CEPS (28%) than cow milk yogurt supernatant (11%) and its CEPS (24%). The amino acid contents of CEPS were higher in yogurt using goat milk than that using cow milk. The CEPS extracted from goat milk yogurt produced by Str. thermophilus LFG consists of carbohydrate (37% w/w) and protein (63% w/w). The CEPS consisted of monosaccharides such as glucose 56.45% (w/w), galactose 42.35% (w/w), galactosamine 1.37% (w/w), glucosamine 1.09% (w/w) and fucose 0.27% (w/w).
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 산양유를 이용하여 점질성이 좋은 발효유를 제조하기 위해서, 또한 본 발효물로부터 생산되는 다당체를 이용할 목적으로 Str. thermophilus LFG(Lim et al.
제안 방법
Crude 세포외 다당체 중의 구성당 분석은 fucose, galac tose, glucose 및 mannose 등 monosaccharides와, galactosa mine^ glucosamine 등 amino sugar를 분석하였으며, 또한 유리당으로서 lactose에 대하여 분석하였다. Monosac- charides의 분석을 위해서는 CEPS 시료 0.
Monosac- charides의 분석을 위해서는 CEPS 시료 0.15 mg을 2M trifluoroacetic acid(TFA)에 녹인 후, 10000℃에에서 4시간 동안 가수분해시키고 evaporator를 이용하여 TFA를 완전히 제거한 뒤 분석용 시료로 0.1 ug을 주입하였다. Amino sugar의 분석을 위해서는 CEPS 시료 0.
thermophilus LFG(Lim et al., 2008)에 의한 다당체 생산을 위한 배양조건을 설정하였으며, 산양유를 이용하여 생산한 발효물로부터 분리한 crude exopolysaccharide(CEPS)의 아미노산 조성과 항산화 특성을 우유를 이용한 발효물로부터 분리된 CEPS와 비교 연구하였다.
산양유와 우유를 각각 사용하여 원유를 50- 60℃ (2로 예열하는 예열공정과, 85℃(2에서 5분간 열처리하는 살균공정과, Kefir로부터 분리한 Str. thermophilus LFG(Lim et al., 2008> 이용하여 30-45℃(2에서 커드가 형성될 때의 발효 물의 pH가 4.6이 될 때까지, 4-12시간동안 발효시키는 배양공정을 통하여 제조하면서 sample을 채취하여 실험에 사용하였으며, 원료유의 배양온도 및 첨가하는 당의 종류를 달리하여 비교하였다.
Str. thermophilus LFG로 배양한 산양유 및 우유 발효 물의 점도와 다당체 생성에 미치는 주요 탄소원의 영향을 조사하기 위하여 산양유와 우유에 각각 3%의 sucrose, glucose 및 fructose를 첨가하여 42℃(2에서 5시간 배양한 결과는 Fig. 3 및 Fig. 4와 같다.
발효유 제조에 사용하였다. 당 첨가 원료는 glucose, fructose 및 sucrose(Sigma Co., USA)을 1-3%씩 선택적으로 첨가하였으며, starter는 MRS액체배지에서 37P로 24 시간 동안 각각 2회 계대 배양하여 활성을 높인 후 1%씩 첨가하였다. 산양유와 우유를 각각 사용하여 원유를 50- 60℃ (2로 예열하는 예열공정과, 85℃(2에서 5분간 열처리하는 살균공정과, Kefir로부터 분리한 Str.
대한 free radical 소거 효과로서 환원력을 측정하였다. 발효유 상등액을 동결건조하여 CEPS와 함께 시료로 사용하였으며, 시료 0.6 mL (Img/mL)에 1.5><10\4의 DPPH/MeOH 용액 2.4mL를 가한 후, vortex mixer로 10초간 균일하게 진탕하고 실온에서 10분간 방치한 다음 spectrophotometer(UV-1201, Shimadzu Co., Japan)로 520nm에서 흡광도를 측정하여 계산하였으며, 대조구는 증류수를 이용하였다.
1 ug을주입하였다. 분석장비 및 조건은 Bio-LC-600(Dionex, USA) system과 column은 CarboPac PAl(4.5x250 mm, Dionex, USA)을 이용하였으며, 이동상의 경우 단당류는 16 mM NaOH를 1.0 mL/min 유속으로 전개시켰으며, lactose는 0.5 M NaOH를 초순수 증류수와 혼합하고 1.0 mL/min 유속으로 전개시켜 분석하였다.
조건에 따라 배양된 산양유 발효액으로부터 crude 세포외 다당체 (crude exopolysaccharide, CEPS)의 분리는 De Vuyst 등(1998)의 방법을 응용하여 분리하였다. 배양액을 14, 000 4 ℃로 30분간 원심분리하고 상등액을 취하여 filter paper(Whatman No.
대상 데이터
산양유는 강원도 홍천소재 유산양 농장에서 Saanen품종으로부터 착유하여 냉장저장중인 신선한 산양유를 제공받았으며, 우유는 Holstein종으로부터 착유한 원유를 제공받아 발효유 제조에 사용하였다. 당 첨가 원료는 glucose, fructose 및 sucrose(Sigma Co.
그리고 여기에 유도체시약(methanol 350 |1L, H2O 50 uL, trimethylamine 50 uL, phenyl isothiocyanate 50 |1L의 혼합액) 30pL를 가하고 vortex한 다음 상온에서 10분간 정치한 후 다시 건조시키고, methanol 30 pL를 가하여 vortex한 후 다시 건조시킨 다음 Pico-Tag sample diluent 200 uL를 첨가하여 교반한 후 5 uL를 취하여 분석용으로 주입하였다. 이동상으로는 0.14 M sodium acetate trihydrate 와0.05% triethyl amine에 HPLC용 증류수를 가하여 1 L 로 정용한 후 H3PO4로 pH 6.4로 조정하여 여과한 용액을 사용하였다. 분석에 사용된 column의 온도는 40℃, flow rate는 1.
이론/모형
Crude 세포외 다당체 중의 총아미노산은 White 등(1986) 의 Pico-Tag방법에 따라 HPLC(PU-980 pump, UV-975 detector, 807-IT integrator, JASCO, Japan)를 이용하여 분석하였다. 시료의 전처리는 Crude 세포외 다당체 100 mg 을 취하고 6 N HC1 15 ml를 가한 후 30초간 N2 gas로 치환하고, 즉시 마개를 닫아 110mg(2의 오븐에서 2시간 가수분해시킨 후 냉각한 다음 시료 1mL를 취하여 0.
발효유로부터 분리한 crude 세포외 다당체의 total sugar 함량은 glucose를 표준당으로 사용하여 phenolsulfuric acid 법으로 정량하였고, 단백질 함량은 Biuret법을 이용하여 bovine serum albumin을 표준물질로 사용해 정량하였다.
전자공여능 측정은 Blois법(1958)에 의하여 시료의 1, 1- diphenyl-2-picryl-hydrazyl(DPPH)에 대한 free radical 소거 효과로서 환원력을 측정하였다. 발효유 상등액을 동결건조하여 CEPS와 함께 시료로 사용하였으며, 시료 0.
성능/효과
Fig. 1에서와 같이 발효물의 점도는 산양유와 우유 발효 물 모두 3(TC에서 12시간과 35℃(2에서 10시간 동안 배양 시 11, 150과 12, 330 cP이었으나, 40℃에서 6시간과 45℃에서 4시간 동안 배양 시에는 12, 800과 14, 550 cP로 나타나 40-451 에서 발효유의 점도가 높았다. 또한 본 균주를 배양하였을 때 산양유 보다는 우유 발효물의 점도가 높았다.
Fig. 5에서 보는 바와 같이 우유 발효물로부터 분리된 상등액과 CEPS가 11-24%의 항산화 활성을 나타내었고, 산양유 발효물에서 분리된 상등액 및 CEPS는 21-28%의 활성이 있는 것으로 나타나 산양유 발효물에서 분리한 CEPS의 항산화 활성이 더 높았다. 또한 우유와 산양유 발효 물의 상등액보다는 CEPS의 항산화 효과가 높은 것으로 나타났다.
이상의 실험에서 Str. thermophilus LFG> 이용한 발효 물의 점도의 경우 산양유 발효물보다 우유 발효물이 8- 14% 높은 점도를 보였고, 반면에 CEPS의 생산량은 우유 발효 물보다 산양유 발효물이 4-9% 높은 생산성을 보여 산양유 발효물과 우유 발효유간에 점도와 CEPS 생산량에서 모두 뚜렷한 차이를 확인할 수 있었다.
이상의 실험에서 Str. thermophilus LFGf- 이용한 산양유 발효물에서 분리한 CEPS는 galactose 와 glucose를 주성분으로 하며 아미노당인 galactosamine 과 glucosamine이 복합체로 구성되어 있음을 확인하였다.
67%(w/w)가 함유되어 있었다. 가수분해한 후 구성당 분석을 한 결과는 단당류로 이ucose가 56.45%(w/w)로 가장 높았으며 , galactose 와 fucose가 각각 42.35%(w/w) 및 0.27%(w/w) 함유되어있었고 mannose는 즉정되지 않았다. 또한 amino sugars로 galactosamine과 glucosamine0] 각각 1.
polymyxa D1 균주의 다당류 생산에 sucrose가 가장 적절하며, glucose, fructose와 당밀 등을 첨가하였을 때 균체생육은 좋았으나 다당류 생산은 미약했다고 하였다. 따라서 본 실험결과는 Kang등(1999), Mitsuda 등(1981) 및 Yang(1991)의 보고와 일치하지는 않았지만, 탄소원이 EPS의 생산에 미치는 영향은 크지 않으며, 탄소원 중 glucose와 sucrose가 EPS 생산에 비교적 높은 효과를 보이는 유사한 경향을 나타내었다.
또한 Fig. 4에서 보는 바와 같이 CEPS 생산량은 산양유 발효물이 우유 발효물보다 4-9% 높은 수준을 보였으며, 당 첨가효과의 경우 fructose는 CEPS 생산에 상승효과가 없었으며, sucrose 첨가구에서 4-16%와 glucose 첨가 구에서 14-21% 증가효과를 보였고, 산양유 발효물(16-21 %) 이 우유 발효물(4-14%)에서 보다 CEPS 생산량 증가 효과가 높았다. Kang 등(1999)은 Elliker broth를 이용한 배지에서 StK thermophilns와 L.
1에서와 같이 발효물의 점도는 산양유와 우유 발효 물 모두 3(TC에서 12시간과 35℃(2에서 10시간 동안 배양 시 11, 150과 12, 330 cP이었으나, 40℃에서 6시간과 45℃에서 4시간 동안 배양 시에는 12, 800과 14, 550 cP로 나타나 40-451 에서 발효유의 점도가 높았다. 또한 본 균주를 배양하였을 때 산양유 보다는 우유 발효물의 점도가 높았다. 한편 CEPS의 분리량은 Fig.
, 1998)과는 다소 차이를 보였다. 또한 산양유 발효 물로부터 분리한 CEPS중의 아미노산 함량이 우유 발효 물로부터 분리한 CEPS중의 아미노산보다 lysine과 cystine을 제외한 대부분의 아미노산 성분이 높은 함량을 보였다.
5에서 보는 바와 같이 우유 발효물로부터 분리된 상등액과 CEPS가 11-24%의 항산화 활성을 나타내었고, 산양유 발효물에서 분리된 상등액 및 CEPS는 21-28%의 활성이 있는 것으로 나타나 산양유 발효물에서 분리한 CEPS의 항산화 활성이 더 높았다. 또한 우유와 산양유 발효 물의 상등액보다는 CEPS의 항산화 효과가 높은 것으로 나타났다.
그러나 fructose 첨가구는 당분을 첨가하지 않은 대조 구에 비하여 유사하거나 오히려 다소 낮은 경향을 보였으나 유의적인 차이는 없었다. 또한 잉ucose를 첨가할 경우 산양유 발효물에서는 6%, 우유 발효물에서는 12%, sucrose 첨가 구의 경우는 산양유 발효물에서 4%, 우유 발효 물에서는 약 8%의 점도증가 효과를 보였다.
이상에서 유사한 발효유라 하더라도 원료유 또는 starter 등 배양조건에 따라 생성되는 다당류의 조성은 다양하게 구성될 수 있음을 알 수 있었다.
불포화 lactoferrin은 철 이온과결합함으로서 superoxide와 HQ?로부터 iron-catalyzed hydroxyl radical 형성을 저해한다(Jeong, 1998). 이상에서 발효과정 중 우유 단백질에 비하여 효소분해가 용이하게 이루어지는 산양유 단백질이 비교적 유리아미노산을 많이 생성하였고, 높은 비율로 생성된 다당이 상등액과 CEPS 중에 함유되어 항산화활성에 기여하였다고 생각되며, 또한 상등액 보다는 CEPS에 다당과 lactoferrin 등의 생리활성 펩타이드 같은 항산화 성분들이 함유되어 있기 때문으로 생각한다.
이상의 실험에서 일반적으로 발효유에서 EPS의 생산량이 높을수록 점도 값도 높게 나타나지만, 산양유와 우유에서처럼 발효물의 조성이 달라 발효물 curd의 hardness가 다를 경우에는 점도 값의 크기가 EPS 함량에 비례하지 않는 것을 알 수 있었다.
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