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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 치즈를 생산하고 남은 산업 부산물인 유청을 제빵 산업에 활용하기 위하여 이를 유산균과 프로피온산균으로 혼합 배양하여 주산물인 프로피온산과 젖산, 초산 등이 생성된 유청발효물을 일정량 빵 제조에 첨가하여 빵의 부피에 미치는 영향, 수분, 수분활성도, 조직감 등의 품질 특성을 조사하고, 빵의 유기산 함량 등을 분석하여 유청을 이용한 제품 개발의 기초 자료로 활용하고자 하였다.
제안 방법
- 5%를 첨가하여 균수 측정용 배지로 하였다. P. acidipropionici 5020은 RCM(reinforced clostridial medium, Oxoid CM 149, Darmstadt, Germany)에서 계대배양하고 RCM에 한천 1.5%를 첨가하여 균수 측정용 배지로 하였다. 각각의 균주를 3회 계대배양하여 균수가 1-2×108 cfu/mL되게 하였으며 예비실험을 하여 유청(Calpro Co.
- Table speed 100 mm/ min, chart speed 60 mm/min, load cell range 1 kg, sample size 60 mm×30 mm, critical area 314 mm2 , % deformation 25 등의 조건에서 시료 당 6개를 측정하여 자료로 하였다.
- 각각의 균주를 3회 계대배양하여 균수가 1-2×108 cfu/mL되게 하였으며 예비실험을 하여 유청(Calpro Co., Ltd., Carona, USA) 12% 농도에 효모추출물을 1% 첨가하여 제조한 유청배지를 5 N NaOH로 pH를 6.5로 조절하여 1 L 삼각플라스크에 취하여 70℃에서 30분 간 저온살균하였다.
- 빵을 냉각 후 포장하여 25℃에 보존하면서 1일 후부터 2일 단위로 7일간 수분함량을 측정하였다. 건조감량법 (Korean Food Code, 2002)으로 측정하여 “수분함량(%)=(bc)/(b-a)×100(a: 칭량접시의 무게(g), b: 칭량접시와 검체의 무게(g), c: 건조 후 항량이 되었을 때의 무게(g))”에 따라 산출하였으며 각각의 시료를 5회 측정하여 자료로 하였다.
- 관능검사는 빵을 냉각 후 2 cm 두께로 잘라 비닐포장지에 2개씩 포장하여 25oC에서 24시간 보관 후 측정하였다.
- 관능검사는 빵을 냉각 후 2cm 두께로 잘라 비닐포장지에 2개씩 포장하여 25℃에서 24시간 보관 후 측정하였다. 미국제빵학교의 Bread Scoring에 따라 검사하였으며 Panel 요원은 5년 이상 제빵 경력이 있는 기술자 10명을 선정하여 관능검사에 필요한 사항을 주지시키고 설문지에 개인별로 점수를 작성토록 하여 자료로 하였다.
- 밀가루 70%, 물 42%, 효모 전량, 제빵개량제 등을 반죽기(Hobart A200, Troy, OH, USA)에 넣고 저속 3분, 중속 2분 간 믹싱으로 24oC의 스펀지를 제조하여 온도 27oC, 습도 75%의 1차 발효실에서 4시간 발효시켰다.
- 빵 배합률은 Table 1과 같으며 AACC(10-10b)(1985) 방법을 수정하여 스펀지법(sponge and dough method)으로 제조하였다. 밀가루 70%, 물 42%, 효모 전량, 제빵개량제 등을 반죽기(Hobart A200, Troy, OH, USA)에 넣고 저속 3분, 중속 2분간 믹싱으로 24℃의 스펀지를 제조하여 온도 27℃, 습도 75%의 1차 발효실에서 4시간 발효시켰다.
- 빵을 3 cm 두께로 잘라 개별 포장하여 25oC에 보존하면서 1일 후부터 2일 단위로 7일 간 측정하였다.
- 빵을 냉각 후 포장하여 25oC에 보존하면서 1일 후부터 2일 단위로 7일 간 수분함량을 측정하였다.
- 빵을 냉각 후 포장하여 25oC에 보존하면서 1일 후부터 2일 단위로 7일 간 수분활성도 측정기(AQS-2-TC, Nagy Co., Basserdorf, Swiss)로 수분활성도를 측정하였다.
- 빵의 조직감은 Sun Rheometer(CR-200D, Sun Co., Ltd., Tokyo, Japan)로 경도(hardness)를 측정하였다. 빵을 3 cm 두께로 잘라 개별 포장하여 25℃에 보존하면서 1일 후부터 2일 단위로 7일간 측정하였다.
- 빵의 프로피온산, 젖산, 초산, 호박산 등의 유기산 함량을 HPLC(LC1100 Series, Hewlett Packard Co., Ltd., California, USA)로 분석하였다. 5 g의 시료에 12% TCA 용액을 1 mL 첨가하고 원심분리기(Supra 21K, Hanil Co.
- 살균한 배양액을 냉각하여 L. helveticus ATCC 55163과 P. acidipropionici 5020을 각각 1%씩 접종하여 35℃ 인큐베이터에서 85 rpm 으로 6시간 단위로 pH를 6.5로 조절하면서 4일 간 혼합 배양하였다.
- 시료를 믹서로 균일하게 갈아 측정기의 cell에 채운 후 미리 25oC로 조절하여 놓은 측정기의 chamber에 cell을 삽입하여 수분활성도 값이 변하지 않을 때까지 측정하였다.
- 유청농도 12% 용액에 Lactobacillus helveticus ATCC 55163과 Propionibacterium acidipropionici 5020을 혼합 배양하여 프로피온산, 초산, 젖산 등이 생성된 유청발효물을 빵 제조 시 물의 10%, 15% 대체하여 제조한 빵의 부피, pH 및 총산도, 수분함량, 수분활성도, 조직감, 유기산, 관능검사 등을 분석하였다. 부피는 대조구가 가장 컸고, pH 및 총산도에서 pH는 대조구가 가장 낮았고 총산도는 대조구가 가장 높았다.
- 제조한 반죽을 15분 간 상온에서 휴지시킨후 540 g씩 분할하여 둥글리기·휴지·정형·패닝 후 온도 40oC, 습도 85%의 2차 발효실에서 50분 간 발효시킨 뒤 윗불 200oC, 밑불 200oC의 오븐(FAO-7103, DaeYung Co., Incheon, Korea)에서 30분 간 구웠다.
- 한편 총 산도는 대조구가 3.24 mL, 시험구 A가 3.15 mL, 시험구 B가 3.00 mL로 유청발효물 첨가량이 많을수록 낮아 pH와 반비례하였다. pH는 수소이온농도를 마이너스(-)의 상용대수로 표시한 것(Kim et al.
대상 데이터
- Lactobacillus helveticus ATCC 55163은 한국미생물보존 센터(Korea Culture Center of Microorganisms, Seoul, Korea)에서, Propionibacterium acidipropionici 5020은 한국생명공학원에서 분양받았다. L. helveticus ATCC 55163은 MRS 배지에서 계대배양하고, MRS 배지에 한천 1.5%를 첨가하여 균수 측정용 배지로 하였다. P.
- Lactobacillus helveticus ATCC 55163은 한국미생물보존 센터(Korea Culture Center of Microorganisms, Seoul, Korea)에서, Propionibacterium acidipropionici 5020은 한국생명공학원에서 분양받았다. L.
- 빵용 재료인 밀가루는 단백질 13.0%, 회분 0.42%, 수분 13.5%의 강력 1등급(Daehan Flour Mills Co., Incheon, Korea), 설탕은 순도 99.0%의 정백당(Samyang Co., Ulsan, Korea), 소금은 순도 99%(Hanju Co., Ulsan, Korea), sodium stearoyl lactylate(SSL, American Ingredients Co., Kansas city, USA), 쇼트닝(Lottesamkang Co., Cheonan, Korea), 생효모(Choheung Co., Ansan, Korea) 등을 사용하였다.
데이터처리
- 모든 분석은 3회 반복실험 하였으며 통계분석은 Statistical Analysis System(SAS)(2007) 통계 프로그램을 사용하여 분산분석(ANOVA)을 실시하였고, 각 시료 간의 유의성 검증은 p<0.05 수준으로 던컨의 다중 범위시험법(Duncan's multiple range test)을 사용하였다.
이론/모형
- 건조감량법 (Korean Food Code, 2002)으로 측정하여 “수분함량(%)=(bc)/(b-a)×100(a: 칭량접시의 무게(g), b: 칭량접시와 검체의 무게(g), c: 건조 후 항량이 되었을 때의 무게(g))”에 따라 산출하였으며 각각의 시료를 5회 측정하여 자료로 하였다.
- 빵의 부피는 빵을 냉각·포장하 25oC에 12시간 보존 후 종자치환법(Ronald, 1992)으로 각각의 시료 4개씩 측정하여 그 평균을 자료로 하였다.
- 총 산도는 AACC(02-31)(1985) 방법으로 측정하였으며 시료 15 g을 취하여 증류수 100 mL에 희석 후 10방울의 formaldehyde를 가하여 0.1 N NaOH(F=1.0)(DaeJung Chemical & Metals Co., Sihung, Korea) 용액으로 pH가 6.6이 될 때까지 적정하여 소모된 0.1 N NaOH의 mL를 총산도로 하였다.
성능/효과
- pH 는 대조구가 4.93, 시험구 A가 5.02, 시험구 B가 5.25로대조구의 pH가 가장 낮았고 유청발효물 첨가량이 많을수록 pH가 높아 유의적 차이가 있었다(p<0.05).
- 그림에서와 같이 대조구가 2,460 mL, 유청발효물 10% 첨가한 시험구 A가 2,330 mL, 유청발효물 15% 첨가한 시험구 B가 2,020 mL로 유청발효물 첨가량이 많을수록 부피가 작아 유의적 차이가 있었다(p<0.05).
- 껍질색은 시험구 A가 가장 좋았고, Break & shred는 시험구 B가 가장 작아 오븐스프링이 좋지 않은 것으로 나타났다.
- 내부평가에서 기공은 대조구와 시험구 A에서 유의적 차이가 없었고(p<0.05), 내부색상·향기·맛 등은 시험구 A가 가장 좋아 유의적 차이가 있었다(p<0.05).
- 대조구에서 호박산은 193.73 mg/kg, 젖산은 111.96 mg/kg, 초산은 329.83 mg/kg 검출되었고 시험구에서 대조구보다 많은 양이 검출되어 유의적 차이가 있었다(p<0.05).
- 7이라고 하였으나(Hong and Min, 1997) 본 실험에서의 식빵 pH는 다소 낮았다. 또한 유청발효물을 첨가한 제품의 pH가 대조구보다 높았다. 이상에서와 같이 유청발효물을 첨가한 제품의 pH가 대조구보다 다소 높게 나타난 것은 유청발효물에 함유되어 있는 단백질, 아미노산 등의 물질이 완충작용을 하는 효과에 기인하는 것으로 생각된다.
- 4와 같다. 보존 1일째 대조구가 0.959, 시험구 A가 0.966, 시험구 B가 0.964로 대조구보다 유청발효물 첨가량이 많을수록 수분 활성도가 높았다. 보존 5일째에도 유청발효물 10% 첨가한 시험구 A가 가장 높았고 이러한 경향은 보존 7일째도 동일하였으며 보존 7일 동안 수분활성도의 감소폭은 대조구가 1.
- 보존 1일 째 수분함량은 대조구가 38.5%, 시험구 A가 38.8%, 시험구 B가 38.9%로 유청발효물 첨가량에 따라 수분함량에 유의적 차이가 없었다(p<0.05).
- 964로 대조구보다 유청발효물 첨가량이 많을수록 수분 활성도가 높았다. 보존 5일째에도 유청발효물 10% 첨가한 시험구 A가 가장 높았고 이러한 경향은 보존 7일째도 동일하였으며 보존 7일 동안 수분활성도의 감소폭은 대조구가 1.35%, 시험구 A가 1.15%, 시험구 B가 1.56%로 시험구 A가 가장 적었다. 일반적으로 식빵의 수분활성 도는 0.
- 05). 보존 7일에 대조구가 37.4%, 시험구 A가 38.0%, 시험구 B가 37.6%로 보존기간이 경과하여도 같은 경향을 보였으며 일주일간 보존시 수분함량의 감소는 대조구에서 2.9%, 시험구 A에서 2.1%, 시험구 B에서 3.3%로 시험구 A에서 가장 적었다. Lee(2005)는 유청에 Latobacillus acidophilus KCCM 32820을 배양시킨 후 Propionibacterium freudenreichii KCCM 31227로 2단계 발효하여 얻은 유청발효물을 빵 제조시 물 대신 10% 첨가하여 만든 제품의 수분함량을 측정한 결과 보존기간의 경과에 따라 대조구와 같이 변화가 없었다고 하였고, Cha(2003)는 밀가루를 L.
- Sheila 등 (2000)은 유제품을 빵 제조시 첨가하는 것은 칼슘, 단백질및 lysine, methionine, tryptophan 같은 필수 아미노산 보충으로 영양 강화뿐만 아니라 반죽의 취급성 및 품질(향, 껍질색, 토스트 특징, 내상, 조직 등) 향상 측면에서 장점이 있다고 하였으나, Main(1991)은 유청단백질이 빵의 부피를 감소시키고, 조직을 단단하게 하여 빵의 품질을 저하시키는 단점을 보고하였다. 본 실험에서 유청발효물의 첨가량이 증가함에 따라 부피가 작아진 것도 유청발효물 중의 유청단백질도 영향을 준 것으로 생각된다. 한편, Zadow(1981) 는 반죽에 유청단백질을 첨가하면 빵의 부피가 작아진다고 하였으나, Erdogdu-Arnoczky 등(1996)은 반죽에 유청분말을 4% 첨가하여 만든 빵에서 부피가 오히려 증가하였다고 하여 상반된 연구결과를 발표하였다.
- 유청농도 12% 용액에 Lactobacillus helveticus ATCC 55163과 Propionibacterium acidipropionici 5020을 혼합 배양하여 프로피온산, 초산, 젖산 등이 생성된 유청발효물을 빵 제조 시 물의 10%, 15% 대체하여 제조한 빵의 부피, pH 및 총산도, 수분함량, 수분활성도, 조직감, 유기산, 관능검사 등을 분석하였다. 부피는 대조구가 가장 컸고, pH 및 총산도에서 pH는 대조구가 가장 낮았고 총산도는 대조구가 가장 높았다. 수분은 유청발효물 함량에 따라 차이가 없었고 수분활성도는 저장기간이 길어질수록 유청발효물 10% 첨가한 것에서 가장 높았다.
- 부피는 대조구가 가장 컸고, pH 및 총산도에서 pH는 대조구가 가장 낮았고 총산도는 대조구가 가장 높았다. 수분은 유청발효물 함량에 따라 차이가 없었고 수분활성도는 저장기간이 길어질수록 유청발효물 10% 첨가한 것에서 가장 높았다. 조직감은 저장기간이 길어질수록 유청발효물 10% 첨가한 것의 경도 (hardness)가 가장 낮아 부드러웠다.
- 유기산 함량 분석에서 대조구에서는 프로피온산이 검출되지 않았고, 호박산·젖산·초산 등도 시험구보다 낮게 검출되었다. 시험구 중에는 유청발효물을 15% 첨가한 것에서 호박산, 초산, 젖산 등이 높게 검출되었고 특히 프로피온산 검출량이 높았다. 관능검사에서 유청발효물을 10% 첨가한 것이 가장 높은 점수를 얻었다.
- 유기산 함량 분석에서 대조구에서는 프로피온산이 검출되지 않았고, 호박산·젖산·초산 등도 시험구보다 낮게 검출되었다.
- 05). 이상의 실험에서 유청발효물을 10% 첨가한 빵의 부피는 다소 작았으나 향, 색 등에서 대조구보다 좋은 평가를 얻었다.
- , 1979). 이상의 실험에서 치즈 제조 시 부산물로 생산되는 유청의 소비를 위하여 유청에 유산균과 프로피온산균을 혼합 발효시킨 유청발효물을 제빵 산업에 응용하고자 유청발효물을 첨가한 빵의 특성에 관한 연구에서 유청발효물을 10% 첨가시 제품의 경도가 낮게 나타났으며, 젖산 등 다양한 유기산이 다량 검출되어 이는 빵의 노화와 저장성에도 영향을 미칠 것으로 생각된다.
- 관능검사에서 유청발효물을 10% 첨가한 것이 가장 높은 점수를 얻었다. 제품의 품질 면에서 유청발효물 10%, 보존성 면에서 유청발효물 15%를 첨가하는 것이 효과가 있을 것으로 기대된다.
- 종합평가에서 시험구 A 가 93점으로 가장 높아 유의적 차이가 있었다(p<0.05).
- 05). 프로피온산은 대조구에서 검출되지 않았으며 시험구 A는 1,117.21 mg/kg, 시험구 B는 1,713.55 mg/kg 검출되어 유청발효물 첨가량이 많을수록 검출양이 많았다. 치즈 숙성 시 프로피온산균은 탄소원으로 젖산을 이용하여 프로피온산, 초산, 이산화탄소 등을 생성하여 맛과 향을 증진시킨다.
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