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문제 정의
- 본 연구는 당 함량이 높고(12 ±0.1%) pH가 낮아(3.0 ±0.1) 세균보다는 효모에 의한 변패가 문제시 되고 있는 기능성 음료의 저장성을 향상시키고자 주요 천연항균제 8종의 항균력을 평가하였다. 이에 따라 대표적인 효모균주 Saccharomyces cerevisiae, Zygosaccharomyces bailii, Pichia membranaefaciens, Candida albicans, Pichia anomala 5종을 대상으로 e-Polylysine, 유카추출물, vitamin B derivative, Scutellaria baicalensis extract, 키토올리고당, allyl Isothiocyanate, 자당지방산에스테르, 올리고당 등 8가지 주요항균력을 test 하여 최소저해 농도(Minimal Inhibitory Concentration, MIC)로 나타내었다.
- 당함량이 높은 기능성 음료가 시장에서 성공하기 위해서는 이러한 변패 원인 효모의 제어가 필수적인데, 가열의 경우 영양소 손실과 변색으로 이어져 한계가 있다. 본 연구는 효모에 의한 변패가 문제시 되고 있는 기능성음료의 저장성을 향상시키고자 주요 천연항균제 8종을 선별하여 그 항균력을 평가하였다.
제안 방법
- 살균된 기능성 음료 100mL에 대한민국 식품공전에서 허용된 천연항균제인 £-Polylysine(폴리리신, 액상, (주)신승하이켐, 대한민국), 유카추출물(Yucca {Yucca shidigera) extract, 분말, 데져트킹, 미국), TLS(Vitamin 0 유도체, 분말, 신코, 일본), 복합황금추출물(BMB-FS, 액상,)테코스, 대한민국), 키토올리고당(Chitooligosaccharide, 분말, 혜전대 학, 대한민국), Allyl Isothiocyanate(Natural extracts LTD, 인도), 자당 지방산 에스테르(Sucrose-f3tty acid ester, Mitsubishi- Kagaku Foods co., 일본), 올리고당(Oligosaccharide, 액상, 혜전대학, 대한민국) 5~1,000 ppm과 대조군으로 안식향산나트륨(Sodium benzoate) 500, 150 ppm을 첨가하였다.
- Acidified Potato Dextrose Agar (APDA, Difco, Detroit, MI, USA)에 접종하여 25℃에서 24~48시간씩 3회 계대 배양하였다. 위에서 농도 별로 준비된 비타민음료 100mL 에 lO'CFU/mL 수준이 되도록 접종하여, 251에서 5일 동안 배양하면서 640 nm에서의 흡광도(Spectrophotometer, ELx808, Biotech Ltd., Winooski, VI, USA)를 측정하여 균 주의 성장 여부에 따라 MIC를 결정하였는데, 균의 성장이 전혀 없는 농도를 MIC로 간주하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용된 시료는 광동제약(주)에서 제조하여 시중에 판매되는 기능성 음료(주원료: 액상과당 7%, 사과과즙 3%, 비티민 C 0.5%, 타우린 0.01%, 구연산 0.1%, 정제수)로서 2006년 6월 포장, 살균된 제품을 사용하였다.
- 사용된 효모 균주는 Saccharomyces cerevisiae(KCCM 11293), Zygosaccharomyces Z>az7n(KCCM50165), Pichia membranaefaciens(KCCM 32592), Candida albicans(KCCM 50658), Pichia anomala(.CCM 50502)로서 한국종균협회 (Korea Culture Center of Microorganisms, KCCM)에서 분양 받아 사용하였다. Acidified Potato Dextrose Agar (APDA, Difco, Detroit, MI, USA)에 접종하여 25℃에서 24~48시간씩 3회 계대 배양하였다.
성능/효과
- C. albicans의 MIC는 e-Polylysine 70 ppm, 유카추출물 400 ppm, TLS 150 ppm, 복합황금추출물 700 ppm, 키토 올리고당 50 ppm, allyl isothiocyanate 10 ppm, 올리고당 용액 80 ppm, 자당지 방산에스테르 30 ppm으로 나타나 allyl isothiocyanate 사용 시 가장 높은 항균력을 나타내었다. (1993)의 천연항균제의 c.
- P. ammala의 MIC는 e-Polylysine 80 ppm, 유카추출물 500 ppm, TLS 70 ppm, 복합황금추출물 1,000 ppm, 키토올리고당 700 ppm, allyl isothiocyanate 10 ppm, 올리고당 용액 10 ppm, 자당지 방산에스테르 1,000 ppm 이상으로 나타나 allyl isothiocyanate, 올리고당 용액이 가장 강한 항균력을 보였다. Magmusson(2003)이 연구한 천연항균제인 유기산의 경우 /! anoma/a의 생육저해효과가 거의 없다는 보고와 5% 유기산 농도 처리에도 P.
- cerewMae와 유사한 저항력을 보였다. P. membrane- faciens6^ 대해서는 e-Polylysine 70 ppm, 유카추출물 500 ppm, TLS 300 ppm, 복합황금추출물 600 ppm, 키토올리고당 90 ppm, allyl isothiocyanate 10 ppm, 올리고당 용액 1, 000 ppm 이상, 자당지방산에스테르 30 ppm으로 나타나 allyl isothiocyanate 이 가장 높은 항균력을 나타내었으며, 올리고당은 1,000ppm 이상으로 거의 항균효과가 없었다. 저급 지방산인 ethyl acetate로 추출물을 사용하여 P.
- 이에 따라 대표적인 효모균주 Saccharomyces cerevisiae, Zygosaccharomyces bailii, Pichia membranaefaciens, Candida albicans, Pichia anomala 5종을 대상으로 e-Polylysine, 유카추출물, vitamin B derivative, Scutellaria baicalensis extract, 키토올리고당, allyl Isothiocyanate, 자당지방산에스테르, 올리고당 등 8가지 주요항균력을 test 하여 최소저해 농도(Minimal Inhibitory Concentration, MIC)로 나타내었다. S. ce와 Z bailii 는 올리고당 용액 10ppm, 자당지방산에스테르 lOppm, Rmembranaefaciens C. albicans는 allyl isothiocyanate 10 ppm, P. anomalae: Allyl isothiocyanate 10 ppm, 올리 고당 용액 10 ppm 사용 시 가장 높은 항균력을 나타냈다. 0.
- 나타내었다. TLS는 특유의 나쁜 관능적 특성과 용해성으로 인해 실용적 사용이 곤란하며 자당지방산에스테르는 상온에서 기능성 음료에 용해되지 않고 가열해야만 용해되는 문제점 이 나타났다. 또한 5개 균주 중 P.
- Z에 대한 MIC는 e-Polylysine 50 ppm, 유카주출물 700 ppm, TLS 100 ppm, 복합황금추출물는 500 ppm, 키토올리고당 300 ppm, allyl isothiocyanate 30 ppm, 올리고당 용액 10 ppm, 자당지 방산에스테르 10 ppm으로 나타나 S. cerewMae와 유사한 저항력을 보였다. P.
- anomala의 생존이 유지되고 있다는 연구M)에서 알 수 있듯이 본 연구에서 선정된 천연항균제의 항균력은 높은 것으로 볼 수 있다. 대조구로 사용된 0.015%, 0.050% 안식향산나트륨에서는 효모 다섯 균주 모두가 성장하지 않는 것으로 나타났다.
- TLS는 특유의 나쁜 관능적 특성과 용해성으로 인해 실용적 사용이 곤란하며 자당지방산에스테르는 상온에서 기능성 음료에 용해되지 않고 가열해야만 용해되는 문제점 이 나타났다. 또한 5개 균주 중 P.membranefaciens, C. albicanse} 천연항균제에 대한 저항성이 컸으며, S. cerevisiae, Z. bailii, P. anomala는 위의 2개 균주에 비해 비교적 천연항균제에 민감한 것으로 나타났다. 이러한 결과는 약한 살균처리 후 유통되는 기능성 음료의 효모에 의한 품질 저하를 줄이는데 활용될 수 있으리라 사료된다.
- 이상의 결과를 종합해 볼 때 균주별 저항성에 차이는 보이지만 대체적으로 £-Polylysine, TLS, 키토올리고당, allyl isothiocyanate, 올리고당 용액, 자당지방산에스테르가 큰 항균력을 나타내었다. TLS는 특유의 나쁜 관능적 특성과 용해성으로 인해 실용적 사용이 곤란하며 자당지방산에스테르는 상온에서 기능성 음료에 용해되지 않고 가열해야만 용해되는 문제점 이 나타났다.
- 1) 세균보다는 효모에 의한 변패가 문제시 되고 있는 기능성 음료의 저장성을 향상시키고자 주요 천연항균제 8종의 항균력을 평가하였다. 이에 따라 대표적인 효모균주 Saccharomyces cerevisiae, Zygosaccharomyces bailii, Pichia membranaefaciens, Candida albicans, Pichia anomala 5종을 대상으로 e-Polylysine, 유카추출물, vitamin B derivative, Scutellaria baicalensis extract, 키토올리고당, allyl Isothiocyanate, 자당지방산에스테르, 올리고당 등 8가지 주요항균력을 test 하여 최소저해 농도(Minimal Inhibitory Concentration, MIC)로 나타내었다. S.
- 015% 이상의 안식향산나트륨 첨가 기능성 음료에서는 다섯 효모균 모두 증식이 관찰되지 않았다. 종합적으로 S.cerevisiae, Z bailii, P. an의 저항성이 P. membranae- faciens, C. albicans 보다 낮았으며, 균주별 차이는 보였으나 allyl isothiocyanate, 올리고당, 자당지방산에스테르가 큰 항균력을 보였다. 본 연구결과는 기능성 음료의 합성보존료를 대체할 수 있는 천연항균제의 개발 및 이용에 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.
후속연구
- albicans 보다 낮았으며, 균주별 차이는 보였으나 allyl isothiocyanate, 올리고당, 자당지방산에스테르가 큰 항균력을 보였다. 본 연구결과는 기능성 음료의 합성보존료를 대체할 수 있는 천연항균제의 개발 및 이용에 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.
- 이러한 결과는 약한 살균처리 후 유통되는 기능성 음료의 효모에 의한 품질 저하를 줄이는데 활용될 수 있으리라 사료된다. 본 연구에서 제시된 s-Polylysine, 키토올리고당, allyl isothiocyanate, 올리고당 용액 등이 비타민 등 기능성 음료에 효모 변패 방지제로 첨가된다면 향후 알코올 생성, 산막 형성, CO2 gas 생성 등으로 인한 용기의 파손, 품질 손상 등과 같은 소비자 클레임 문제가 해결될 것으로 기대된다. 일반적으로 보존료는 단독으로 식품에 첨가되기도 하지만, 다른 물질과 병용 처리하여 그 상승효과를 이용하기도 하는데 본 연구 결과 높은 항균력을 나타낸 항균제들을 이용하여 조성물을 개발하는 연구가 향후 필요할 것으로 판단된다.
- anomala는 위의 2개 균주에 비해 비교적 천연항균제에 민감한 것으로 나타났다. 이러한 결과는 약한 살균처리 후 유통되는 기능성 음료의 효모에 의한 품질 저하를 줄이는데 활용될 수 있으리라 사료된다. 본 연구에서 제시된 s-Polylysine, 키토올리고당, allyl isothiocyanate, 올리고당 용액 등이 비타민 등 기능성 음료에 효모 변패 방지제로 첨가된다면 향후 알코올 생성, 산막 형성, CO2 gas 생성 등으로 인한 용기의 파손, 품질 손상 등과 같은 소비자 클레임 문제가 해결될 것으로 기대된다.
- 본 연구에서 제시된 s-Polylysine, 키토올리고당, allyl isothiocyanate, 올리고당 용액 등이 비타민 등 기능성 음료에 효모 변패 방지제로 첨가된다면 향후 알코올 생성, 산막 형성, CO2 gas 생성 등으로 인한 용기의 파손, 품질 손상 등과 같은 소비자 클레임 문제가 해결될 것으로 기대된다. 일반적으로 보존료는 단독으로 식품에 첨가되기도 하지만, 다른 물질과 병용 처리하여 그 상승효과를 이용하기도 하는데 본 연구 결과 높은 항균력을 나타낸 항균제들을 이용하여 조성물을 개발하는 연구가 향후 필요할 것으로 판단된다.
- membrane- faciens6^ 대해서는 e-Polylysine 70 ppm, 유카추출물 500 ppm, TLS 300 ppm, 복합황금추출물 600 ppm, 키토올리고당 90 ppm, allyl isothiocyanate 10 ppm, 올리고당 용액 1, 000 ppm 이상, 자당지방산에스테르 30 ppm으로 나타나 allyl isothiocyanate 이 가장 높은 항균력을 나타내었으며, 올리고당은 1,000ppm 이상으로 거의 항균효과가 없었다. 저급 지방산인 ethyl acetate로 추출물을 사용하여 P. meTnbratieJHcie에 대한 항균효과를 측정한 결과 강한 항균력을 보였다는 Tokuoka 등의 연구결과도 있어 기타 천연항균제에 대한 개발이 기대된다.
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