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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 유산균 균주를 달리하여, 메밀싹을 첨가한 요구르트 발효시 산 생성과 유산균의 생육에 미치는 영향을 조사하였다.
가설 설정
- 1)Free radical scavenging activity is measured at 12-hour after fermentation.
- 2)Values in different superscript capital letters in the same row are significantly different (p<0.05).
- 2)Values in different superscripts in a column are significantly different (p<0.05).
- 3)Values in different superscript small letters in the same column are significantly different (p<0.05).
제안 방법
- Rutin과 quercetin 함량은 Ohara 등(1989)의 방법을 응용하여 50 mL의 volumetric flask에 메밀싹 첨가 요구르트 500 mg, methanol 50 mL를 넣고 50℃에서 90분간 초음파 추출 후 0.45 μm membrane filter로 여과하여 HPLC로 분석하였다.
- 혼합 배양시킨 경우 공생작용에 의해 단독배양의 경우보다 산생성이 증가된다는 보고와 본 실험의 결과에 차이가 있었는데, 이것으로 메밀싹 첨가 요구르트 제조시 유산균주의 차이나 단독 또는 혼합의 배양방법에 있어 pH와 적정 산도에 큰 차이를 나타내지 않는다는 것을 알 수 있었다. 그리고 pH, 적정 산도, 유산균수에 따라 발효시간을 12시간으로 정했다. 혼합균주를 접종하여 12시간 발효한 메밀싹 요구르트의 발효 전과 후를 비교한 결과, rutin의 함량은 변화가 없었으나 quercetin은 크게 증가하였고, 반면 S.
- 0×108 CFU/mL이상을 만족하였다. 따라서 단일 또는 혼합균주를 접종한 메밀싹 첨가요구르트는 pH, 적정산도, 유산균수를 고려하여 발효 완료시간을 12시간으로 정하였다.
- 메밀싹을 5%(w/v)로 첨가하여 균질화하고 단독배양인 경우 S. thermophilus와 L. bulgaricus를 각각 2%(v/v)(7.08×106 CFU/mL, 4.17×107 CFU/mL)씩 접종하고 혼합 배양인 경우 위 유산균주를 각각 1:1의 비율로 2%(v/v)(3.31×107 CFU/mL) 접종하여 37℃에서 24시간동안 배양하였다.
- 시료 용액 50 μL에 1.5×10-4 mM DPPH(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl) 용액 150 μL을 첨가하여 30분간 반응시킨 후 분광광도계를 이용하여 517 nm 에서 흡광도를 측정하고 래디컬 소거능(%)을 계산하였다.
- 원유(서울우유)를 15,000 rpm에서 10분 동안 원심분리(Mega 17R, Hanil Science Industrial, Seoul, Korea)하여 상등액을 분리한 탈지유를 autoclave(SH-26A, Balman Tech., Seoul, Korea)이용하여 110℃에서 15분간 멸균하였다. 메밀싹을 5%(w/v)로 첨가하여 균질화하고 단독배양인 경우 S.
- 유산균주(L. bulgaricus, S. thermophilus)를 단독 또는 혼합 접종한 메밀싹 5%(w/v) 첨가 요구르트를 제조하여 배양기간 동안 pH, 적정 산도, 유산균수의 변화를 측정하였고 rutin, quercetin, 총 phenol 함량을 분석하였다. 배양시간이 경과함에 따라 단독과 혼합배양에서 모두 pH는 낮아지고 적정 산도는 높아졌으며 유산균수는 증가하였다.
대상 데이터
- bulgaricus)를 단독 또는 혼합균주로 사용하였다. 균주는 Lactobacilli MRS broth(Difco Laboratories, Subsidiary of Becton, Dickinson and Company, Sparks, MD, USA) 배지에서 37℃, 18시간 2회 계대 배양하여 종균으로 사용하였다.
- 사용한 우유는 서울우유제품으로 15,000 rpm에서 10분 동안 원심분리(Mega1 7R, Hanil Science Industrial, Seoul, Korea)하며 우유지방을 분리한 탈지유를 멸균하여 사용하였다.
- 실험에서 사용한 메밀싹은 내몽고산 단메밀종실을 (주)참한싹에서 암실 재배(온도; 23℃)한 발아 7일차 메밀싹을 이용하였으며, 동결건조하여 분쇄기(MF10B, IKA-Werke GMBH & CO. KG, Staufen, Germany)를 이용하여 분말(1 mesh)로 만든 후 polyethylene 백에 포장하여 4에 보관하면서 시료로 사용하였다.
- 메밀싹첨가량이 증가할수록 산생성이 촉진됨은 배양인삼(Lee와 Peak 2003), 알로에(Shin 등 1995), 오디추출물(Suh 등 2006)을 첨가하여 제조한 요구르트의 연구결과와 일치하였다. 요구르트에 메밀싹 생리활성물질인 rutin과 quercetin의 다량 함유목적과 경제적으로 이점이 있고, 메밀싹 함량대비 요구르트의 발효특성을 비교적 잘 나타낼 수 있는 5%를 선택하였다.
- 요구르트용 균주는 Streptococcus thermophilus KCTC 2185 균주(이하 S. thermophilus)와 Lactobacillus bulgaricus KCTC 3188 균주(이하 L. bulgaricus)를 단독 또는 혼합균주로 사용하였다. 균주는 Lactobacilli MRS broth(Difco Laboratories, Subsidiary of Becton, Dickinson and Company, Sparks, MD, USA) 배지에서 37℃, 18시간 2회 계대 배양하여 종균으로 사용하였다.
- 45 μm membrane filter로 여과하여 HPLC로 분석하였다. 표준물질로 rutin과 quercetin(Sigma Chemical Co., St. Louis, MO, USA)을 사용하였고 분석 조건은 [Table 1]과 같다.
- 표준물질로는 gallic acid(Sigma Chemical Co., St. Louis, MO, USA)를 5~500 μg/mL의 농도로 조제하여 표준검량선 작성에 사용하였다.
데이터처리
- 메밀싹 첨가 요구르트의 rutin과 quercetin, 그리고 총 phenol 함량에 대한 각 실험구의 발효 전과 후의 비교는 paired t-test로 분석하였고, 모든 각 실험구 간의 유의성 검증을 위하여 ANOVA로 분석하였으며 사후검증으로 Duncan’s multiple range test에 의해 검증하였다.
- 메밀싹 첨가 요구르트의 실험 결과는 SAS pac kage(version 9.1)를 이용하여 데이터 값을 평균(Mean)과 표준편차(SD)로 표시하였다. 메밀싹 첨가 요구르트의 rutin과 quercetin, 그리고 총 phenol 함량에 대한 각 실험구의 발효 전과 후의 비교는 paired t-test로 분석하였고, 모든 각 실험구 간의 유의성 검증을 위하여 ANOVA로 분석하였으며 사후검증으로 Duncan’s multiple range test에 의해 검증하였다.
이론/모형
- 메밀싹 첨가 요구르트의 항산화 활성은 DPPH법(Shin 등 2008)을 응용하여 메밀싹 첨가 요구르트 0.3 g에 methanol 10 mL를 넣은 후 5분간 교반하고 상등액을 얻었다. 이 상등액에 methanol을 첨가하여 50 mg/mL 농도로 제조하여 시료 용액으로 사용하였다.
- 생균수 측정은 시료 1 g에 0.1% peptone water 9 mL를 넣고 균질화 한 후 10진법으로 희석하였다. MRS agar(Difco Laboratories, Subsidiary of Becton, Dickinson and Company, Sparks, MD, USA) 배지에 시료를 분주하고 37℃에서 48시간 배양한 다음 형성된 colony 수를 계수하여 시료 당 colony forming unit(log CFU/mL)로 나타내었다.
- 총 phenol 함량은 Swain 등(1959)을 응용한 Folin-Denis법으로 메밀싹 첨가 요구르트를 일정하게 희석하여 0.45 μm membrane filter로 여과하고 125 μL에 증류수 0.5 mL와 Folin-Ciocalteu 시약 125 μL를 첨가하여 혼합한 다음 6분간 반응시켰다.
성능/효과
- 단일 또는 혼합균주를 접종한 메밀싹 첨가 요구르트를 발효 전과 12시간 발효하여 항산화 활성을 측정한 결과는 [Table 6]에 나타내었다. S. thermophilus의 경우 래디컬 소거능은 40.95%, 의 경우 래디컬 소거능은 23.81%, 혼합 균주의 경우 래디컬 소거능은 37.14%로 S. thermophilus와 혼합균주는 L. bulgaricus와 유의적인 차이가 있었다. 이는 발아한 메밀이 천연 항산화제인 vitamin C보다 약하지만 합성 항산화제인 BHT보다는 월등히 뛰어난 래디컬 소거능이 확인되었다(Hwang 등 2006)고 보고한 연구가 메밀싹의 항산화 활성에 대해 뒷받침 해주고 있다.
- 그리고 단일 또는 혼합균주 모두 배양 9시간 이후에는 유산균수가 식품공전에 제시되어 있는 유산균수 기준인 1.0×108 CFU/mL이상을 만족하였다.
- thermophilus)을 단독 또는 혼합으로 접종하여 37℃에서 24시간 배양하면서 pH의 변화를 측정한 결과는 [Table 2]와 같다. 단독과 혼합 균주를 접종한 경우 모두 시간이 경과함에 따라 pH는 낮아지고 적정산도는 높아졌다.
- 단일 또는 혼합균주를 접종한 메밀싹 첨가 요구르트를 발효 전과 12시간 발효한 분석결과, rutin 함량은 유산균에 의한 발효과정을 거치면서 그 함량이 감소하였지만 접종한 유산균에 따라 함량 차이가 있었다. S.
- 95%로 나타났으나 유의적인 차이를 보이지 않았다. 따라서 메밀싹은 유산균 발효 과정에서 pH는 낮추고 적정 산도는 높이며 유산균수는 증가시켰고, 메밀싹의 기능성 성분인 rutin, quercetin, 페놀화합물이 많으며 항산화 활성 작용이 있는 혼합균주의 접종이 더 바람직하다고 판단된다.
- thermophilus 를 단독균주를 접종하여 12시간 발효한 메밀싹 요구르트의 발효 전과 후를 비교한 결과, rutin의 함량은 감소하였고 quercetin의 함량은 증가하였지만 총 phenol 함량이 유사한 것으로 보아 다른 종류의 페놀화합물이 생성되었으며, 이는 rutin에서 quercetin이 분리되는 과정에서 혼합균주의 작용이 더 큰 것으로 사료된다. 또한 혼합균주와 S. thermophilus 단독균주를 접종하여 12시간 발효한 메밀싹 요구르트의 경우 DPPH radical scavenging 활성은 각각 37.14%와 40.95%로 나타났으나 유의적인 차이를 보이지 않았다. 따라서 메밀싹은 유산균 발효 과정에서 pH는 낮추고 적정 산도는 높이며 유산균수는 증가시켰고, 메밀싹의 기능성 성분인 rutin, quercetin, 페놀화합물이 많으며 항산화 활성 작용이 있는 혼합균주의 접종이 더 바람직하다고 판단된다.
- 단일 또는 혼합균주의 경우 모두 발효과정을 거치면서 총 phenol 함량이 유의적으로 증가하였다. 발효 후, 총 phenol 함량이 S. thermophilus와 혼합균주의 경우 각각 186.65 mg/100 g과 186.65 mg/100 g이었고 L. bulgaricus의 경우 178.41 mg/100 g으로 유의적인 차이가 있었다.
- 배양시간 6시간까지는 S. thermophilus의 경우가 7.0×106 CFU/mL, 2.9×107 CFU/mL, 1.6×107 CFU/mL으로 L. bulgaricus와 혼합균주의 경우보다 생균수가 적었고, 배양 9시간에서 12시간에서는 혼합균주의 경우가 2.6×108 CFU/mL, 6.0×108 CFU/mL으로 생균수가 많았으며, 배양 15시간에서 24시간에서는 L. bulgaricus의 경우가 9.0×108 CFU/mL, 2.3×109 CFU/mL으로 S. thermophilus와 혼합균주의 경우보다 생균수가 적게 나타나 유의적 차이가 있었다.
- thermophilus)를 단독 또는 혼합 접종한 메밀싹 5%(w/v) 첨가 요구르트를 제조하여 배양기간 동안 pH, 적정 산도, 유산균수의 변화를 측정하였고 rutin, quercetin, 총 phenol 함량을 분석하였다. 배양시간이 경과함에 따라 단독과 혼합배양에서 모두 pH는 낮아지고 적정 산도는 높아졌으며 유산균수는 증가하였다. 혼합 배양시킨 경우 공생작용에 의해 단독배양의 경우보다 산생성이 증가된다는 보고와 본 실험의 결과에 차이가 있었는데, 이것으로 메밀싹 첨가 요구르트 제조시 유산균주의 차이나 단독 또는 혼합의 배양방법에 있어 pH와 적정 산도에 큰 차이를 나타내지 않는다는 것을 알 수 있었다.
- 배양시간이 경과함에 따라 단독과 혼합배양에서 모두 pH는 낮아지고 적정 산도는 높아졌으며 유산균수는 증가하였다. 혼합 배양시킨 경우 공생작용에 의해 단독배양의 경우보다 산생성이 증가된다는 보고와 본 실험의 결과에 차이가 있었는데, 이것으로 메밀싹 첨가 요구르트 제조시 유산균주의 차이나 단독 또는 혼합의 배양방법에 있어 pH와 적정 산도에 큰 차이를 나타내지 않는다는 것을 알 수 있었다. 그리고 pH, 적정 산도, 유산균수에 따라 발효시간을 12시간으로 정했다.
- 그리고 pH, 적정 산도, 유산균수에 따라 발효시간을 12시간으로 정했다. 혼합균주를 접종하여 12시간 발효한 메밀싹 요구르트의 발효 전과 후를 비교한 결과, rutin의 함량은 변화가 없었으나 quercetin은 크게 증가하였고, 반면 S. thermophilus 를 단독균주를 접종하여 12시간 발효한 메밀싹 요구르트의 발효 전과 후를 비교한 결과, rutin의 함량은 감소하였고 quercetin의 함량은 증가하였지만 총 phenol 함량이 유사한 것으로 보아 다른 종류의 페놀화합물이 생성되었으며, 이는 rutin에서 quercetin이 분리되는 과정에서 혼합균주의 작용이 더 큰 것으로 사료된다. 또한 혼합균주와 S.
후속연구
- 혼합균주의 경우 발효 후 rutin과 quercetin 함량도 많았는데 총 phenol 함량도 많았다. 그에 반해 S. thermophilus의 경우 총 phenol 함량이 혼합균주와 비슷한데 이는 rutin과 quercetin의 함량은 낮은 것으로 보아 다른 페놀화합물인 것으로 추정되며 페놀화합물에 대한 추가적인 연구가 필요하다고 판단된다. 따라서 메밀싹 첨가 요구르트는 rutin, quercetin 및 페놀화합물을 함유하여 생리활성과 같은 기능성식품으로써 이용 가치가 있다.
- 001) 유의적 차이가 분석되었다. 단독균주의 경우 발효를 거치면서 rutin은 감소하고 quercetin은 증가하였는데 이는 rutin에서 quercetin이 분리되는 유산균이 작용하였음을 보여주며, 이와 달리 혼합균주의 경우 rutin의 함량변화가 없었으나 quercetin의 함량은 크게 증가하였는데 이는 rutin에서 quercetin이 분리되는 과정에 있어 혼합균주의 작용에 대한 추가적 연구가 필요하다고 사료된다.
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