산머루과즙으로 새로운 산형음료 개발을 위해 tea fungus로부터 분리한 G. hansenii TF-2 균을 이용하여 발효하였다. 과즙배지는 11~17%(v/v)의 산머루과즙에 초기 당도를 $10^{\circ}Brix$로 조정하였다. G. hansenii TF-2에 의한 발효는 과즙 배지에 활성화시킨 seed gel의 5%(w/v)를 첨가하여 $29{\pm}1^{\circ}C$에서 15일 동안 배양하였다. 발효동안 발효 액 표면에 막을 생성시키고 산(acids)을 생성하였다. 산머루과즙 발효액의 유기산은 succinic acid와 malic acid가 acetic acid 보다 우위를 차지하였으며, 발효 15일째 측정에 의하면 WGB의 succinic acid는 WGB11이 49.6 ppm, WGB17은 77.4 ppm이 검출되었다. 배양기간 동안 WGB의 유리당은 fructose, glucose, sucrose가 확인되었으며, 발효 15일째에는 fructose 만이 1063.6~1082.5 mg/mL 검출되었다. 발효음료의 음용시 식중독 유발균에 대해 WGB17이 34.46~88.00%의 저해율을 나타내었으며 그람 양성균보다는 음성균에서 더 효과적인 것으로 나타났다.
산머루과즙으로 새로운 산형음료 개발을 위해 tea fungus로부터 분리한 G. hansenii TF-2 균을 이용하여 발효하였다. 과즙배지는 11~17%(v/v)의 산머루과즙에 초기 당도를 $10^{\circ}Brix$로 조정하였다. G. hansenii TF-2에 의한 발효는 과즙 배지에 활성화시킨 seed gel의 5%(w/v)를 첨가하여 $29{\pm}1^{\circ}C$에서 15일 동안 배양하였다. 발효동안 발효 액 표면에 막을 생성시키고 산(acids)을 생성하였다. 산머루과즙 발효액의 유기산은 succinic acid와 malic acid가 acetic acid 보다 우위를 차지하였으며, 발효 15일째 측정에 의하면 WGB의 succinic acid는 WGB11이 49.6 ppm, WGB17은 77.4 ppm이 검출되었다. 배양기간 동안 WGB의 유리당은 fructose, glucose, sucrose가 확인되었으며, 발효 15일째에는 fructose 만이 1063.6~1082.5 mg/mL 검출되었다. 발효음료의 음용시 식중독 유발균에 대해 WGB17이 34.46~88.00%의 저해율을 나타내었으며 그람 양성균보다는 음성균에서 더 효과적인 것으로 나타났다.
Wild grape juice was fermented by Gluconacetobacter hansenii TF-2 isolated from tea fungus, to develop a new acidic beverage (fermented wild grape beverage, WGB). Broth was prepared by fermentation of 11~17% (v/v) juice, and sweetened with sucrose (initial sucrose level: $10^{\circ}$ Brix...
Wild grape juice was fermented by Gluconacetobacter hansenii TF-2 isolated from tea fungus, to develop a new acidic beverage (fermented wild grape beverage, WGB). Broth was prepared by fermentation of 11~17% (v/v) juice, and sweetened with sucrose (initial sucrose level: $10^{\circ}$ Brix). Fermentation was initiated by addition of 5% (w/v) seed gel (the pellicle of the tea fungus) which had been previously cultured in the same medium (freshjuice broth), and fermentation proceeded in the dark at $29{\pm}1^{\circ}C$ for about 15 days. The major acids produced were succinic acid, malic acid, and acetic acid. After 15 days of fermentation, the organic acid content (principally succinic acid) was 49.6 ppm in WGB 11 and 77.4 ppm in WGB 17. The free sugar content of WGB was 1063.6-1082.5 mg/mL, composed of unfermented fructose, glucose, and sucrose, in that order. The microbial inhibitory effects of the fermented beverage were most apparent when Gram-negative bacteria (Escherichia coli and Salmonella typhimurium) were tested; the inhibition rate was 34.46-88.00%. The new fermented beverage thus displays effective antimicrobial activity against some species of bacteria.
Wild grape juice was fermented by Gluconacetobacter hansenii TF-2 isolated from tea fungus, to develop a new acidic beverage (fermented wild grape beverage, WGB). Broth was prepared by fermentation of 11~17% (v/v) juice, and sweetened with sucrose (initial sucrose level: $10^{\circ}$ Brix). Fermentation was initiated by addition of 5% (w/v) seed gel (the pellicle of the tea fungus) which had been previously cultured in the same medium (freshjuice broth), and fermentation proceeded in the dark at $29{\pm}1^{\circ}C$ for about 15 days. The major acids produced were succinic acid, malic acid, and acetic acid. After 15 days of fermentation, the organic acid content (principally succinic acid) was 49.6 ppm in WGB 11 and 77.4 ppm in WGB 17. The free sugar content of WGB was 1063.6-1082.5 mg/mL, composed of unfermented fructose, glucose, and sucrose, in that order. The microbial inhibitory effects of the fermented beverage were most apparent when Gram-negative bacteria (Escherichia coli and Salmonella typhimurium) were tested; the inhibition rate was 34.46-88.00%. The new fermented beverage thus displays effective antimicrobial activity against some species of bacteria.
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문제 정의
따라서 본 연구는 산머루 과즙을 이용하여 Gluconacetobacter hansenii TF-2로 산형발효 후, 발효액의 특성, 유기산과 유리당의 종류 및 함량을 조사하였으며, 살균을 하지 않고 음용할 경우의 안전성을 확인하기 위해서 식중독균에 대한 항균효과를 검토하였다.
가설 설정
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제안 방법
9배 희석 산머루과즙의 발효 전(0일째)과 발효 후(15일째)의 액을 비교하였으며, 여과지(Whatman No 2)로 여과하고 clean bench 내에서 0.45μm membrane filter로 여과하여 제균한 다음 사용하였다.
Gancedodhk와 Luh의 방법(19)에 따라 산머루과즙 배지를 15일간 배양하면서 5일 간격으로 배양액을 수거하여 원심분리(4℃, 7,000 rpm, 15 min)한 후 상징액을 취하여 분석 시료로 사용하였다. HPLC는 (LC-10AT, Shimadzu, JAPAN)사의 pump, 20 μL의 loop를 가진 injector를 사용하였다.
과즙배지는 11~17%(v/v)의 산머루과즙에 초기 당도를 10°Brix로 조정하였다.
과즙배지에 seed gel을 5% (w/v) 접종하여 29±1℃에서 정치배양하면서 경과일수에 따른 발효 특성을 조사하였다.
산머루과즙으로 새로운 산형음료 개발을 위해 tea fungus로부터 분리한 G. hansenii TF-2 균을 이용하여 발효하였다. 과즙배지는 11~17%(v/v)의 산머루과즙에 초기 당도를 10°Brix로 조정하였다.
생육저지환 시험은 paper disc법으로, 생육저해율 시험은 탁도 측정법으로 실험하였다. 생육저지환에 의한 생육저해율 시험은 멸균된 petri dish에 배지를 분주하여 24시간 clean bench 안에서 응고시켜 배지 표면의 수분을 제거시키고 균액(104～105 cells/mL)을 균일하게 도말하여 5~8시간 후 멸균된 6 mm filter paper disc(Whatman No 2)를 균이 접종된 plate 표면위에 disc를 밀착시키고 각 추출물을 200 ppm 흡수시켜 30℃ 또는 37℃ incubator에서 48시간 배양하여 disc 주위의 clear zone의 직경(mm)을 측정하여 항균효과를 비교하였다. 탁도에 의한 생육저해율 시험은 3회 계대배양 후 활성화시킨 균액 14 mL를 L자형 시험관에 분주하고, 0, 20, 50, 100% 농도로 조정한 발효액을 동일하게 1 mL씩 투여한 후 30℃ 또는 37℃에서 진탕배양 (HB-201SF, Hanback, KOREA) 하면서 광전비색계 (Tokyo coden 7A, Ikemoto, JAPAN)로 660 nm에서 배양액의 탁도를 측정하였다.
유기산 분석에 사용된 시료는 발효특성 조사에 사용된 동일한 시료로 측정하였다. 발효액의 유기산 함량 변화는 Table 3 및 Fig.
유리당은 acetonitrile/water(80/20, v/v%)로 2배 희석하고 0.45 μm membrane filter로 2회 반복 여과한 다음 다시 SepPak으로 여과하여 분리 정량하였으며, 유기산은 발효액 1 mL를 뚜껑달린 시험관에 취한다음 인산완충용액(0.05 M, pH 2.0)을 가하여 희석하고 0.45 μm membrane filter로 2회 반복 여과한 후 다시 SepPak으로 여과하여 유기산의 종류별 함량을 HPLC로 분리 정량하였다.
생육저지환에 의한 생육저해율 시험은 멸균된 petri dish에 배지를 분주하여 24시간 clean bench 안에서 응고시켜 배지 표면의 수분을 제거시키고 균액(104～105 cells/mL)을 균일하게 도말하여 5~8시간 후 멸균된 6 mm filter paper disc(Whatman No 2)를 균이 접종된 plate 표면위에 disc를 밀착시키고 각 추출물을 200 ppm 흡수시켜 30℃ 또는 37℃ incubator에서 48시간 배양하여 disc 주위의 clear zone의 직경(mm)을 측정하여 항균효과를 비교하였다. 탁도에 의한 생육저해율 시험은 3회 계대배양 후 활성화시킨 균액 14 mL를 L자형 시험관에 분주하고, 0, 20, 50, 100% 농도로 조정한 발효액을 동일하게 1 mL씩 투여한 후 30℃ 또는 37℃에서 진탕배양 (HB-201SF, Hanback, KOREA) 하면서 광전비색계 (Tokyo coden 7A, Ikemoto, JAPAN)로 660 nm에서 배양액의 탁도를 측정하였다.
대상 데이터
hansenii TF-2를 분양받아 사용하였다. G. hansenii TF-2는 산머루과즙에서 배양하여 활성화시킨 후 사용하였으며, 전 배양과정에서 사용된 종균으로는 산머루과즙 발효액 표면에 형성된 두께 10 mm 이상의 겔(이하 seed gel로 약함)을 사용하였다.
HPLC는 (LC-10AT, Shimadzu, JAPAN)사의 pump, 20 μL의 loop를 가진 injector를 사용하였다.
Jeong 등(17)의 방법에 따라 항균작용에 사용된 균주는 한국 균주보존협회로부터 분양받았으며 Gram 양성균으로는 Bacillus subtilis (KCTC 1021)와 Staphyllococcus aureus(KCTC 1916)를, Gram 음성균으로는 Escherichia coli (ATCC 11105)와 Salmonella typhimurium (KCTC 1925)을 사용하였다. 균주 배양용 배지는 nutrient broth (peptone 5 g, beef extract 3 g), micrococcus medium (peptone 5 g, beef extract 1.
발효균은Park(16)이tea fungus로부터 분리한G. hansenii TF-2를 분양받아 사용하였다. G.
본 실험에 사용된 재료는 지리산 산머루로 착즙한 산머루 착즙액(이하 산머루과즙으로 약함)을 부직포와 여과지(Whatman No 2, Whatman, USA)로 여과하여 -20℃에서 저장하면서 실험 직전에 clean bench 내에서 해동하여 사용하였다.
데이터처리
모든 데이터는 3회 반복 측정한 후 평균치±표준편차로 나타내었다.
이론/모형
Jeong 등(17) 의 방법에 따라 산머루과즙을 멸균증류수로 6배(과즙 17% 함유), 9배(과즙 11% 함유) 희석하고 시판 백설탕(제일제당, 한국)을 사용하여 초기당도 10 °Brix로 조정한 과즙배지를 발효병에 80 mL씩 분주하였다.
7,000 rpm, 15 min)하여 균체를 제거하고 측정에 사용하였다. pH는 pH meter (Mettmer toledo 340, Japan)를 이용하여 발효액 20 mL를 취하여 측정하였으며, 발효액의 총 산 함량은 AOAC법(18)에 따라 삼각 flask에 배양액 10 mL를 취한다음 bromothymol blue 2방울을 적하한 후 0.1 또는 0.01 N NaOH로 중화적정하여 초산(acetic acid)의 함량으로 환산하여 %로 표시하였다.
생육저지환 시험은 paper disc법으로, 생육저해율 시험은 탁도 측정법으로 실험하였다. 생육저지환에 의한 생육저해율 시험은 멸균된 petri dish에 배지를 분주하여 24시간 clean bench 안에서 응고시켜 배지 표면의 수분을 제거시키고 균액(104～105 cells/mL)을 균일하게 도말하여 5~8시간 후 멸균된 6 mm filter paper disc(Whatman No 2)를 균이 접종된 plate 표면위에 disc를 밀착시키고 각 추출물을 200 ppm 흡수시켜 30℃ 또는 37℃ incubator에서 48시간 배양하여 disc 주위의 clear zone의 직경(mm)을 측정하여 항균효과를 비교하였다.
성능/효과
산도 변화는 배양 2일째부터 크게 증가하였고 이후에도 지속적으로 증가하였다. 6배, 9배 희석 산머루과즙 발효액(Wild grape beverage 이하 WGB17, WGB11로 약함)의 산도는 0일째 각각 0.138%, 0.096%이었던 것이 배양 15일째 1.430%, 1.260%로 초기산 함량에 비하여 약 10~13배 증가하였다. 겔의 두께는 배양 8일째 약 6~6.
coli와 Sal. typhimurium은 발효액의 함량이 증가할수록 오히려 저해능력이 낮아지는 결과로 20% 첨가시 가장 항균효과가 큰 것으로 확인되었다. 그람 양성균, 음성균 모두에서 저해 능력을 갖는 것으로 확인되었으나, 그람 양성균보다 음성균에 더 효과적이었다.
typhimurium은 발효액의 함량이 증가할수록 오히려 저해능력이 낮아지는 결과로 20% 첨가시 가장 항균효과가 큰 것으로 확인되었다. 그람 양성균, 음성균 모두에서 저해 능력을 갖는 것으로 확인되었으나, 그람 양성균보다 음성균에 더 효과적이었다.
12 보다 높아 부재료에 따라 상당한 차이를 나타내었다. 미생물을 이용한 발효를 통하여 신맛이 강한 산머루과즙을 tea fungus 발효 후 특유의 강한 신맛을 감화시키고 신 맛과 단 맛, 신 향과 달콤한 향이 잘 어우러진 산머루 산형음료를 얻을 수 있었다.
당의 종류로는 fructose, glucose, sorbitol, sucrose, maltose, lactose가 확인되었으며, 발효 전 과정에서 sorbitol, maltose 및 lactose는 검출되지 않았다. 발효 전반에서 fructose가 가장 많이 검출되었으며, 발효과정 중 지속적으로 증가하였다. 또한, glucose와 sucrose가 초기에 검출되었으나 발효가 진행되면서 모두 이용되어 전혀 검출되지 않았다.
5 mg/mL 검출되었다. 발효음료의 음용 시 식중독 유발균에 대해 WGB17이 34.46~88.00%의 저해율을 나타내었으며 그람 양성균보다는 음성균에서 더 효과적인 것으로 나타났다.
4 ppm이 검출되었다. 배양기간 동안 WGB의 유리당은 fructose, glucose, sucrose가 확인되었으며, 발효 15일째에는 fructose만이 1063.6~1082.5 mg/mL 검출되었다. 발효음료의 음용 시 식중독 유발균에 대해 WGB17이 34.
항균활성 검정 시료의 pH 및 산도는 Table 4와 같이 발효 전 pH 3.39±0.0, 산도 0.14±0.0 %에서 발효 15일째는 pH 2.12±0.09, 산도 1.43±0.02%로 pH는 낮아지고 산도는 높아졌으며, WGB17을 사용하였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
국내 산머루 생산량의 추이는?
산머루(wild grape, Vitis coignetiae)는 포도과(科) 포도속(屬) 식물로 우리나라 고산지대에 야생하는 넝쿨성 목본식물로 광범위하게 자생한다(1). 머루 생산량은 2001년 30만 kg, 2003년 65만 kg에서 2006년 171만 kg으로 매해 지속적으로 증가하고 있으나(2), 대부분 머루주스 및 엑기스 상태로 유통되고 있다. 머루는 일반적으로 안토시아닌의 함량 및 안정성이 높은 것으로 알려져 있으며, 항산화 활성을 가지는 resveratrol 함량이 포도나 거봉에 비해 더 높은 것으로 알려져 있다(3).
산머루는 무엇인가?
산머루(wild grape, Vitis coignetiae)는 포도과(科) 포도속(屬) 식물로 우리나라 고산지대에 야생하는 넝쿨성 목본식물로 광범위하게 자생한다(1). 머루 생산량은 2001년 30만 kg, 2003년 65만 kg에서 2006년 171만 kg으로 매해 지속적으로 증가하고 있으나(2), 대부분 머루주스 및 엑기스 상태로 유통되고 있다.
콤부차는 무엇인가?
산형발효음료로 대표적인 것으로 콤부차(kombucha)가 있는데 이는 필리핀, 중국, 독일, 러시아 등에서 당을 첨가한 홍차 추출물을 발효한 전통 건강식품(8-10)으로 acetic acid를 비롯한 다양한 유기산 생성으로 청량음료 맛이 나며, 배양액 표면에 curd 상의 겔(gel)을 형성한다(10-12). 콤부차 발효에는 홍차 또는 녹차 등의 다류를 이용한 연구(13-15)가 대부분이며 과즙을 이용한 발효연구는 미비하다.
참고문헌 (26)
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National Statistical Office (www.nso.go.kr) (2006) Statistics of forest products yield
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