선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- mesenteroides SM을 이용한 고분자 덱스트란 생산의 최적화를 위해서 효모 추출물의 첨가 농도에 따른 덱스트란 함유 발효물을 생산하였으며, 이들의 이화학적 특성, 점조성 및 점탄성 등의 물성을 평가하였다. 또한 분자량이 다양한 기능성 HPMC 의 강화에 따른 덱스트란 함유 발효물의 영양 및 기능성이 증진되며 물성이 개량된 미생물 생고분자함유 식품소재를 개발하고자 하였다.
제안 방법
- TPA test에 의해 얻을수 있는 값으로는 발효물이 경도(hardness), 탄성(springiness), 씹힘성(chewiness), 점착성(gummness), 응집성(cohesiveness)을 평가 하였다. Extrusion test는 시료를 지름 40 mm, 높이 50 mm의 둥근 용기에 담아 원통형의 cylinder로 일정 속도로 눌렀을 때 둥근 용기의 아래 부분의 원형 배출구(0.7 mm diameter)로 시료가 빠져나가는데 필요한 힘을 측정하였으며 Texture analyser의 조건은 test speed(1 mm/s), distance(30 mm), trigger force(10 g)에서 시료 당 5회 이상 반복 측정하였고 extrusion test에 의해 시료의 firmness 값을 평가하였다.
- 45 µm syringe filter로 여과한 다음, 여액 20 µL를 HPLC 분석용 시료로사용하였다. HPLC 분석 시 검출기는 refractive index(RI)를 이용하였으며, 당분석 전용 column(Shodex, Tokyo, Japan)을 이용하여 이동상을 75% acetonitrile로 유속은 1.0 mL/min의 속도로 흘려주 었다(23).
- Sucrose의 전환율 분석은 high performance liquid chromatography (HPLC, Knauer Co., Berlin, Germany)를 이용하여 측정하였다. 발효액 0.
- 점도가 다른 각각의 HPMC 첨가에 따른 발효물의 물성 변화를 Texture analyzer(TA-XTplus, Micro Stable System, Godalming, UK)를 이용하여 TPA(texture profile analysis) test와 extrusion test를 시행하여 측정하였다. TPA test는 시료를 지름 25 mm, 높이 20 mm의 둥근 용기에 담아 원통형의 cylinder (20 mm diameter)로 일정 속도로 눌렀을 때 변형을 일으키는데 필요한 힘을 측정하였으며 Texture analyser의 조건은 test speed(3 mm/s), distance (6 mm), time(3 s), trigger force(5 g)에서 시료 당 5회 이상 반복 측정하였다. TPA test에 의해 얻을수 있는 값으로는 발효물이 경도(hardness), 탄성(springiness), 씹힘성(chewiness), 점착성(gummness), 응집성(cohesiveness)을 평가 하였다.
- TPA test는 시료를 지름 25 mm, 높이 20 mm의 둥근 용기에 담아 원통형의 cylinder (20 mm diameter)로 일정 속도로 눌렀을 때 변형을 일으키는데 필요한 힘을 측정하였으며 Texture analyser의 조건은 test speed(3 mm/s), distance (6 mm), time(3 s), trigger force(5 g)에서 시료 당 5회 이상 반복 측정하였다. TPA test에 의해 얻을수 있는 값으로는 발효물이 경도(hardness), 탄성(springiness), 씹힘성(chewiness), 점착성(gummness), 응집성(cohesiveness)을 평가 하였다. Extrusion test는 시료를 지름 40 mm, 높이 50 mm의 둥근 용기에 담아 원통형의 cylinder로 일정 속도로 눌렀을 때 둥근 용기의 아래 부분의 원형 배출구(0.
- Ln. mesenteroides SM 균주는 sucrose를 기질로 하는 덱스트란 생산 균주로서 sucrose를 첨가하였을 때 덱스트란 점질물 생산이증가하였으며, 이때 첨가한 sucrose의 전환율은 HPLC를 통하여 확인하였다. 제한 배지에 sucrose를 20% 첨가하고, 효모 추출물 농도에 따라 발효된 발효물의 sucrose 전환율을 분석하였을 때, 효모 추출물을 0.
- 당근주스에서 분리된 Ln. mesenteroides SM 균주와 효모 추출물 첨가 농도에 따라 생산된 덱스트란 함유 발효물의 물리, 화학적 성질을 평가하였으며, 식이섬유 HPMC 첨가에 따른 발효물의 물성을 조절하였다. Sucrose를 포함한 제한배지에 효모 추출물을 0.
- 본 연구에서는 식물성 젖산균 Ln. mesenteroides SM을 이용한 고분자 덱스트란 생산의 최적화를 위해서 효모 추출물의 첨가 농도에 따른 덱스트란 함유 발효물을 생산하였으며, 이들의 이화학적 특성, 점조성 및 점탄성 등의 물성을 평가하였다. 또한 분자량이 다양한 기능성 HPMC 의 강화에 따른 덱스트란 함유 발효물의 영양 및 기능성이 증진되며 물성이 개량된 미생물 생고분자함유 식품소재를 개발하고자 하였다.
- 건조한 점질물을 0.1 M Na2SO4/0.05 M NaN3(pH 4) 용액에 1%가 되게 녹인 다음, 원심분리 후 상층액을 0.45 µm syringe filter 로 여과하여 GPC(Gel permeation chromatography)로 분석하였다.
- 균체와 불용성 덱스트란이 포함된 용액을 분리하기 위해 22,250×g에서 15분 동안 원심 분리하여 상등액을 회수하였다.
- 기본 제한배지에 효모 추출물을 3% 첨가하여, 발효 온도를 20-37℃까지 변화를 주어 pH 및 산도 변화를 측정하였다. 발효온도 20℃를 제외하고 덱스트란 함유 발효물의 초기 pH는 pH 7.
- 기본 제한배지에 효모 추출물을 3%로 동일하게 첨가하여, 발효 온도와 발효 시간에 따른 발효물의 수용성, 불용성 덱스트란 함량을 측정하였다. 그 결과 발효 온도에 따른 수용성 덱스트란 함량 차이는 크게 나타나지 않았으나 불용성 덱스트란은 발효 온도 30°C에서 발효 시간이 길어질수록 함량이 증가하는 경향을 보 였다(Table 1).
- 79 g/h로 생산되며, 생산 속도에 가장 영향을 미치는 요인은 pH라고 보고하였다. 덱스트란 발효물 전체를 동결 건조하여, 이를 10%(w/v) 농도로 동일한 용액으로 제조하여 여과한 후, 분자량을 측정하였다. 측정 결과, 분자량이 약 910-950 kDa으로 모든 구간에서 유사하게 측정되어, 덱스트 란의 함량과 분자량과는 큰 상관관계가 없는 것으로 나타났다 (data not shown).
- 덱스트란 발효물의 동적 점탄성(dynamic viscoelasticity) 측정은 정상유동특성과 동일한 실험조건에서 수행하였다. 변형력과 변형률 사이에 선형관계가 나타나는 구간을 결정하기 위하여 frequency sweep로부터 결정된 진동수(frequency, ω) 6.
- 덱스트란 발효물의 점조도 및 유동특성 측정은 Rheometer System(HAAKE RheoStress 1, Karlsruhe, Germany)에 cone plate device(Platte PP35 Ti, 3.5 cm diameter)를 장착하여 측정하였다. 시료 1.
- 덱스트란 발효의 배지는 200 mL 삼각플라스크에 yeast extract powder를 0-5%(w/v)의 범위로 첨가하고, sucrose 20%(w/v), K2HPO4 0.5%(w/v), 감자분말 0.1%(w/v)를 첨가 후 증류수를 이용 하여 100 mL로 정용한 후 85℃에서 30분간 열처리하여 제조하였다. 제조된 배지에 Ln.
- 변형력과 변형률 사이에 선형관계가 나타나는 구간을 결정하기 위하여 frequency sweep로부터 결정된 진동수(frequency, ω) 6.2832 rad/s 범위(25℃)에서 탄성률(elastic modulus, G')과 점성률(viscous modulus, G")을 측정하였다.
- 수용성 덱스트란 측정을 위해서 발효물을 증류수로 5배 희석 하여 22,250×g에서 10분간 원심분리 하였다.
- 5 cm diameter)를 장착하여 측정하였다. 시료 1.0 mL를 취하여 plate에 올려 구간 당 10초 동안의 평균값이 측정되어 얻은 값을 shear rate(1/s)와 shear stress(Pa)로 나타내어 점조도가 높아짐에 따라 층밀림 변형력이 높아지는 효과를 측정하였다. 측정온도 20℃에서 전단속도(γ)는 1-100 s−1의 범위로 유동특성을 알아보았고, 점조도 지수 값은 Power law 모델 식을 사용하여 나타내었다(22).
- 점도가 다른 각각의 HPMC 첨가에 따른 발효물의 물성 변화를 Texture analyzer(TA-XTplus, Micro Stable System, Godalming, UK)를 이용하여 TPA(texture profile analysis) test와 extrusion test를 시행하여 측정하였다. TPA test는 시료를 지름 25 mm, 높이 20 mm의 둥근 용기에 담아 원통형의 cylinder (20 mm diameter)로 일정 속도로 눌렀을 때 변형을 일으키는데 필요한 힘을 측정하였으며 Texture analyser의 조건은 test speed(3 mm/s), distance (6 mm), time(3 s), trigger force(5 g)에서 시료 당 5회 이상 반복 측정하였다.
- 0 mL/min의 속도로 흘려주었다. 표준곡선은 각기 다른 분자량(130, 400, 770, 1,200 kDa)을 가진 덱스트란(Amerian Polymer Corporation, Mentor, OH, USA)을 이용하여 작성하였다.
대상 데이터
- 실험에 사용한 Yeast extract powder는 시중에 유통되고 있는 (주)조흥(Ansan, Korea)의 분말 이스트 엑기스-(II)를 구입하여 실온에서 밀봉하여 보관한 것을 사용하였다. 감자분말은 정신물산 (Pocheon, Korea)에서 구입하여 사용하였고, sucrose는 식품용 정백당인 백설탕을 (주)제일제당(Incheon, Korea)에서 구입하여 사용하였다. 물성 조절제로 사용한 점도가 다른 3가지 종류의 HPMC(50, 400, 4,000 cp)는 삼성정밀화학(Seoul, Korea)에서 구입 하여 사용하였다.
- 감자분말은 정신물산 (Pocheon, Korea)에서 구입하여 사용하였고, sucrose는 식품용 정백당인 백설탕을 (주)제일제당(Incheon, Korea)에서 구입하여 사용하였다. 물성 조절제로 사용한 점도가 다른 3가지 종류의 HPMC(50, 400, 4,000 cp)는 삼성정밀화학(Seoul, Korea)에서 구입 하여 사용하였다.
- 실험에 사용한 Yeast extract powder는 시중에 유통되고 있는 (주)조흥(Ansan, Korea)의 분말 이스트 엑기스-(II)를 구입하여 실온에서 밀봉하여 보관한 것을 사용하였다. 감자분말은 정신물산 (Pocheon, Korea)에서 구입하여 사용하였고, sucrose는 식품용 정백당인 백설탕을 (주)제일제당(Incheon, Korea)에서 구입하여 사용하였다.
- 실험에 사용한 균주는 당근주스에서 분리된 젖산균으로 sucrose 를 포함하는 Difco™ Lactobacilli MRS(Becton, Dicknson and Company, Sparks, MD, USA) agar 배지에서 다량의 점질물을 생산하였으며, 아이혼 관에서 gas 생성을 나타내었다.
데이터처리
- Means with different letters are significantly different (p<0.05) by Duncan’s multiple range test.
- Means with different letters in each column are significantly different (p<0.05) by Duncan’s multiple range test.
- Means with different letters in each row are significantly different (p<0.05) by Duncan’s multiple range test.
- 모든 자료는 평균±표준편차 나타내었으며, 유의성 검사는 SPSSTM version 19.0(SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 one-way ANOVA를 실시하였고, 통계적 유의성은 Duncan's multiple comparison test로 검증하였다.
이론/모형
- 불용성 덱스트란은 Kim 등(5)의 방법을 사용하였다. 덱스트란 발효물을 증류수로 4배 희석하고 22,250×g에서 15분간 원심분리하였다.
- , Ltd, Daejeon, Korea)에서 30℃, 24시간 동안 정치 배양한 후 스타터로 사용하였다. 생균수는 십진 희석법으로 MRS agar 배지에서 배양시킨 후 계수하였다.
- 측정온도 20℃에서 전단속도(γ)는 1-100 s−1의 범위로 유동특성을 알아보았고, 점조도 지수 값은 Power law 모델 식을 사용하여 나타내었다(22).
성능/효과
- 25와 30°C 발효에서 산도 변화는 발효 초기 증가한 후 감소하는 경향을 보였으며, 발효시간 24시간에서 25와 30℃에서 발효하는 경우에 각각 1.4%, 0.8% 정도로 나타났다.
- 20, 37℃에서는 발효물의 점조도 값이 매우 낮아 덱스트란이 거의 생성 되지 않은 것으로 추측되며 25와 30℃에서 발효시간 24시간 후에 점조도 값이 30 Pa · sn 이상으로 점조도가 크게 증가하였다. 30℃에서 발효하는 경우에 발효시간이 24시간 이후에도 발효물의 점조도 값이 완만하게 증가하는 경향을 보였다. Ln.
- 8% 정도로 나타났다. 37℃에서 발효되었을 때는 최고 산도가 1.0% 정도로 나타났으며 발효시간이 증가하면서 산도가 완만하게 감소하는 경향을 보였다. 반면 20℃에서 발효 시에는 발효시간이 증가함에 따라서 산생성이 완만하게 증가하는 경향을 보였다(Fig.
- 2). 4,000 cp의 점도를 갖는 HPMC 10% 첨가한 구에서 탄성 값이 약 1,800 Pa로 가장 높았으며 400 cp 점도를 갖는 HPMC 10% 첨가한 구는 약 800 Pa을 나타내면서 점도가 높은 HPMC를 10% 첨가 시 탄성이 급격하게 증가하는 경향을 보였다. 점성 역시 탄성과 비슷한 경향으로 4,000 cp의 HPMC를 10% 첨가한 구에서 점성 값이 약 1,900 Pa로 가장 높았으며, 400 cp 점도를 갖는 HPMC 10%첨가는 약 1,200 Pa로 나타났다.
- 5와 같다. HPMC를 첨가하지 않은 발효물 (yeast extract 3% 첨가구)에서는 탄성이 약 40-50 Pa로 나타났고 점성이 약 30-40 Pa로 나타나 탄성이 점성보다 높았으나 HPMC 를 첨가 구에서는 점성이 탄성보다 높은 특성을 보였다(Fig. 2). 4,000 cp의 점도를 갖는 HPMC 10% 첨가한 구에서 탄성 값이 약 1,800 Pa로 가장 높았으며 400 cp 점도를 갖는 HPMC 10% 첨가한 구는 약 800 Pa을 나타내면서 점도가 높은 HPMC를 10% 첨가 시 탄성이 급격하게 증가하는 경향을 보였다.
- Sucrose를 포함한 제한배지에 효모 추출물을 0.5% 이상 첨가 시 sucrose 전환율이 급격히 증가되었으며 3%농도증가에 따라 전환율이 90%까지 증가하였으며 점조도 값은 37.6 Pa · sn 으로 가장 높은 값을 나타내었다.
- Hwang(24)에 의하면 Ln. citrium 균주에 의한 덱스트란의 생산 속도와 수율에 가장 영향을 미치는 것을 배양액의 pH이고 그 다음으로는 효모 추출물의 농도 그리고 온도 순이라고 보고하여 다른 영양원들에 비해 효모 추출물이 덱스트란 생산이 미치는 영향이 크며, 덱스트란 생산에 가장 적합한 효모추출물의 농도는 6-7%로 보고하고 있어 본 실험 보다 조금 높은 것으로 나타났다.
- 16S rDNA sequencing을 이용하여 확인, 동정한 결과 Ln. mesenteroides AY675249와 99.0% 상동성을 나타내었다. 따라서 당근주스로부터 분리한 본 균주는 Ln.
- 결론적으로 식물성 젖산균 Ln. mesenteroides SM 균주를 이용하여 효모 추출물을 고농도로 첨가하여 24시간 발효를 통해서 점 조성이 높고, 산도가 적절한 겔 형태의 발효물을 생산할 수 있으며, 식이섬유인 HPMC의 혼합에 따라 덱스트란 함유 발효물의견고성, firmness등의 조절이 가능하며 점탄성이 급격하게 증가된 겔을 형성할 수 있었다. 따라서 덱스트란 함유 젖산균 발효물은 수용성 식이섬유 HPMC의 강화에 따라 probiotic 및 prebiotic을 포함하면서 점조도 및 점탄성이 증진되어 식품의 물성개량제 등으로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
- 따라서 Ln. mesenteroides SM를 이용하여 덱스트란을 생산하는 경우에 기본 제한배지에 효모 추출물을 3% 수준으로 첨가하면 젖산균 배양을 위한 영양분을 충분히 공급해 줄 수 있어 단기간 발효에 의해서 sucrose전환에 따른 단당류의 증가 및 덱스트란 함유 발효물의 점성 상승과 물성 개량 등의 효과를 주는 것으로 판단된다.
- mesenteroides SM을 이용하여 기본 제한배지((sucrose 20%(w/v), K2HPO4 0.5%(w/v), 감자분말 0.1%(w/v))에 효모 추출물 농도를 0-5%로 수준으로 첨가하여 30℃에서 24시간 동안 발효 후 발효물의 점조도를 측정한 결과, 효모 추출물을 3% 첨가한 경우에 발효물의 점조도가 37.6 Pa · sn로 가장 높게 나타났다 (Fig. 1).
- 결론적으로 식물성 젖산균 Ln. mesenteroides SM 균주를 이용하여 효모 추출물을 고농도로 첨가하여 24시간 발효를 통해서 점 조성이 높고, 산도가 적절한 겔 형태의 발효물을 생산할 수 있으며, 식이섬유인 HPMC의 혼합에 따라 덱스트란 함유 발효물의견고성, firmness등의 조절이 가능하며 점탄성이 급격하게 증가된 겔을 형성할 수 있었다.
- 그 결과 발효 온도에 따른 수용성 덱스트란 함량 차이는 크게 나타나지 않았으나 불용성 덱스트란은 발효 온도 30°C에서 발효 시간이 길어질수록 함량이 증가하는 경향을 보 였다(Table 1).
- 기본 제한배지에 효모 추출물을 3% 수준으로 첨가하여 30°C에서 24시간 동안 발효했을 때, 발효물의 점성과 탄성 값이 각각 약 40과 50 Pa로 가장 높게 나타났으며, 불용성 덱스트란과 전체 덱스트란의 생산량이 가장 높았다.
- 기본 제한배지에 효모 추출물을 3% 첨가하고 발효 온도는 30°C에서 24시간 발효하여 생산된 덱스트란 발효물에 점도가 각각 다른 HPMC(50, 400, 4,000 cp)를 5, 10% 첨가하였을 때의 조직감을 측정한 결과는 Table 2와 같다. 단단함을 나타내는 hardness는 HPMC 농도에 의존하여 증가하였고 HPMC의 점도가 높을수록 hardness가 높아지는 경향을 보였다. 400 cp의 HPMC를 5% 첨가한 것과 50 cp의 HPMC를 10% 첨가한 것의 hardness가 250 dyne/cm2로 정도로 비슷한 수치로 나타났고 4,000 cp의 HPMC를 10% 첨가하였을 때 722 dyne/cm2로 가장 높은 값을 나타내었다.
- 이러한 특성은 형성된 겔이 일정온도 범위에서 보형성을 유지시키고 젤리와 같은 코팅 막을 형성하는데 사용될 수 있다(30). 따라서 sucrose를 기질로 하는 제한배지로부터 Leuconostoc속 균주의 단시간 액체발효에 의해서 얻어진 고분자 덱스트란 함유 발효물은 점탄성 값이 50 Pa 이하의 낮은 값을 보이면서, 형태가 쉽게 붕괴되는 겔을 형성하는 특성을 나타내었다. 이에 식이섬유 HPMC의 10%수준으로 첨가함에 따라 발효물의 점탄성이 급격히 증가되면서 점성 값이 탄성 값보다 높으면서 형태가 유지되는 겔로 전환시킬 수 있었다.
- 점성 역시 탄성과 비슷한 경향으로 4,000 cp의 HPMC를 10% 첨가한 구에서 점성 값이 약 1,900 Pa로 가장 높았으며, 400 cp 점도를 갖는 HPMC 10%첨가는 약 1,200 Pa로 나타났다. 따라서 식이섬유 HPMC의 첨가는 고점도일 때 덱스트란 함유 발효물의 점성을 급격하게 증가시킴으로서 탄성보다 높은 점성을 갖는 물성 특성을 갖는 것으로 나타났다. HPMC는 높은 온도에서는 겔, 낮은 온도에서는 졸로 존재하는 상전이 현상을 가지고 있으며, 이는 HPMC 내의 소수성 작용기들 간의 상호작용에 의해 그물망 구조를 형성하기 때문인데, 치환도에 따라 겔이 형성되는 온도와 겔의 강도가 차이가 난다고 보고되어 있다(29).
- 400 cp의 HPMC를 5% 첨가한 것과 50 cp의 HPMC를 10% 첨가한 것의 hardness가 250 dyne/cm2로 정도로 비슷한 수치로 나타났고 4,000 cp의 HPMC를 10% 첨가하였을 때 722 dyne/cm2로 가장 높은 값을 나타내었다. 또한 점착성을 나타내는 adhesiveness는 HPMC의 점도값이 높을 수록 높은 값을 나타내었으며, 농도 증가에 따라 증가하는 경향을 보였다. 조직감 인자들인 cohesiveness, gumminess 및 chewiness 값도 첨가되는 HPMC의 점도가 높은 수록 증가하는 경향을 보였다.
- 그 결과 발효 온도에 따른 수용성 덱스트란 함량 차이는 크게 나타나지 않았으나 불용성 덱스트란은 발효 온도 30°C에서 발효 시간이 길어질수록 함량이 증가하는 경향을 보 였다(Table 1). 발효 시간에 따른 수용성 덱스트란 함량은 발효 초기에 덱스트란이 생성되기 시작하여 발효 24, 36시간에서 약 35 g/L로 최대로 생성되며 그 후에는 점차 감소하는 경향을 보였다. 불용성 덱스트란 함량은 수용성 덱스트란 함량보다 약 2배정도 높은 수치를 나타냈으며 25°C에서는 발효 24시간에서 약 79 g/kg으로 가장 높은 함량을 나타내었고 약간 감소하는 경향을 보 였다.
- 6 Pa · sn 으로 가장 높은 값을 나타내었다. 발효물의 산생성은 발효온도 25, 30℃에서 24시간 이후 최고 산도 값 1.4% 이상을나타냈으며, 낮은 발효온도에서는 1.0% 수준으로 낮은 값을 보 였다. 기본 제한배지에 효모 추출물을 3% 수준으로 첨가하여 30°C에서 24시간 동안 발효했을 때, 발효물의 점성과 탄성 값이 각각 약 40과 50 Pa로 가장 높게 나타났으며, 불용성 덱스트란과 전체 덱스트란의 생산량이 가장 높았다.
- 기본 제한배지에 효모 추출물을 3% 첨가하여, 발효 온도를 20-37℃까지 변화를 주어 pH 및 산도 변화를 측정하였다. 발효온도 20℃를 제외하고 덱스트란 함유 발효물의 초기 pH는 pH 7.3에서 발효 24시간에 도달하면서 pH 4.5 이하로 급격히 떨어졌으며, 그 이후에는 거의 변하지 않아 발효 시간은 24시간이면 충분한 것으로 사료되었다(Fig. 4). 25와 30°C 발효에서 산도 변화는 발효 초기 증가한 후 감소하는 경향을 보였으며, 발효시간 24시간에서 25와 30℃에서 발효하는 경우에 각각 1.
- 불용성 덱스트란 함량은 수용성 덱스트란 함량보다 약 2배정도 높은 수치를 나타냈으며 25°C에서는 발효 24시간에서 약 79 g/kg으로 가장 높은 함량을 나타내었고 약간 감소하는 경향을 보 였다.
- 기본 제한배지에 효모 추출물을 3% 수준으로 첨가하여 30°C에서 24시간 동안 발효했을 때, 발효물의 점성과 탄성 값이 각각 약 40과 50 Pa로 가장 높게 나타났으며, 불용성 덱스트란과 전체 덱스트란의 생산량이 가장 높았다. 식이섬유 HPMC의 점도가 400, 4,000 cp인 경우에 덱스트란 함유 발효물은 높은 점탄성 값을 보였으며, 첨가 농도가 증가할수록 점탄성 값이 크게 증가되었다. 또한 HPMC가 강화된 덱스트란 함유 발효물의 견고성을 포함한 firmness는 HPMC 첨가 농도 증가 및 점도가 높을수록 급격하게 증가하면서 점탄성이 높은 겔을 형성하였다.
- 실험에 사용한 균주는 당근주스에서 분리된 젖산균으로 sucrose 를 포함하는 Difco™ Lactobacilli MRS(Becton, Dicknson and Company, Sparks, MD, USA) agar 배지에서 다량의 점질물을 생산하였으며, 아이혼 관에서 gas 생성을 나타내었다. 이 균주는 30℃에서 최적생육을 보였으며, 40℃ 이상에서는 생육이 억제되는 것으로 나타났다. 16S rDNA sequencing을 이용하여 확인, 동정한 결과 Ln.
- 특히 효모 추출물을 2-3%를 첨가했을 때 점탄성이 높았고, 4-5%를 첨가했을 때는 점탄성이 확연히 떨어지는 경향을 나타내었다. 이는 덱스트란 발효물에 효모 추출물을 2-3% 첨가하는 것이 발효 중에 효모 추출물 내에 함유되어 있는 질소 등의 영양성분 으로 인해 발효 적성이 좋은 것으로 사료되고, 효모 추출물이 많은 양이 첨가될 경우에는 질소 성분이 과하게 첨가되어 발효 시에 덱스트란 생합성이 억제됨으로서 점조성뿐만 아니라 점탄성도 낮아지게 되는 것으로 판단된다.
- 4). 이상 발효(hetero-fermentative) 균주인 Leuconostoc 속이 스타터로 작용 하면서 발효성 당으로부터 산 생성 효율이 낮음에도 불구하고, 김치 젖산균을 이용한 당근 젖산 발효음료의 제조 시에 발효물의 산도는 0.88%를 나타내는 것으로 보고(21)한 것과 비교할 때 비교적 높은 산도 값을 나타내었다. 이는 sucrose를 포함하는 제한배지에 첨가된 효모 추출물의 농도가 일반적인 배지조성보다 높은 농도로 첨가되어 젖산균에 생육을 촉진시킴으로서 산생성이 증가되는 것으로 사료된다.
- 따라서 sucrose를 기질로 하는 제한배지로부터 Leuconostoc속 균주의 단시간 액체발효에 의해서 얻어진 고분자 덱스트란 함유 발효물은 점탄성 값이 50 Pa 이하의 낮은 값을 보이면서, 형태가 쉽게 붕괴되는 겔을 형성하는 특성을 나타내었다. 이에 식이섬유 HPMC의 10%수준으로 첨가함에 따라 발효물의 점탄성이 급격히 증가되면서 점성 값이 탄성 값보다 높으면서 형태가 유지되는 겔로 전환시킬 수 있었다.
- 4,000 cp의 점도를 갖는 HPMC 10% 첨가한 구에서 탄성 값이 약 1,800 Pa로 가장 높았으며 400 cp 점도를 갖는 HPMC 10% 첨가한 구는 약 800 Pa을 나타내면서 점도가 높은 HPMC를 10% 첨가 시 탄성이 급격하게 증가하는 경향을 보였다. 점성 역시 탄성과 비슷한 경향으로 4,000 cp의 HPMC를 10% 첨가한 구에서 점성 값이 약 1,900 Pa로 가장 높았으며, 400 cp 점도를 갖는 HPMC 10%첨가는 약 1,200 Pa로 나타났다. 따라서 식이섬유 HPMC의 첨가는 고점도일 때 덱스트란 함유 발효물의 점성을 급격하게 증가시킴으로서 탄성보다 높은 점성을 갖는 물성 특성을 갖는 것으로 나타났다.
- mesenteroides SM 균주는 sucrose를 기질로 하는 덱스트란 생산 균주로서 sucrose를 첨가하였을 때 덱스트란 점질물 생산이증가하였으며, 이때 첨가한 sucrose의 전환율은 HPLC를 통하여 확인하였다. 제한 배지에 sucrose를 20% 첨가하고, 효모 추출물 농도에 따라 발효된 발효물의 sucrose 전환율을 분석하였을 때, 효모 추출물을 0.5% 수준으로 첨가하는 경우에 전환율이 약 85%이상 나타났으며, 1% 이상 수준으로 첨가할 때에 전환율이 완만 하게 증가하는 경향을 나타났다. 이는 같은 균주를 사용한 당근 젖산발효음료 개발에 있어 sucrose 20% 농도에서 발효 24시간에 88.
- 또한 점착성을 나타내는 adhesiveness는 HPMC의 점도값이 높을 수록 높은 값을 나타내었으며, 농도 증가에 따라 증가하는 경향을 보였다. 조직감 인자들인 cohesiveness, gumminess 및 chewiness 값도 첨가되는 HPMC의 점도가 높은 수록 증가하는 경향을 보였다. 이는 덱스트란 함유 발효물이 점성이 약한 물성을 갖지만, HPMC의 첨가에 의해서 응집력이 강한 조직감을 갖는 특징을 나타내는 겔을 형성하였다.
- 불용성 덱스트란 함량은 수용성 덱스트란 함량보다 약 2배정도 높은 수치를 나타냈으며 25°C에서는 발효 24시간에서 약 79 g/kg으로 가장 높은 함량을 나타내었고 약간 감소하는 경향을 보 였다. 총 덱스트란 함량 역시 발효 24, 36시간에서 가장 높은 함량이 나타났고 발효 시간이 증가할수록 덱스트란 함량이 감소하는 경향을 보였다. Hwang(24)은 덱스트란의 생산 속도가 25℃에서 서서히 증가하다 27-28℃에서는 최고조에 도달하고 이후로는 감소하며 최대 생산 속도가 0.
- 덱스트란 발효물 전체를 동결 건조하여, 이를 10%(w/v) 농도로 동일한 용액으로 제조하여 여과한 후, 분자량을 측정하였다. 측정 결과, 분자량이 약 910-950 kDa으로 모든 구간에서 유사하게 측정되어, 덱스트 란의 함량과 분자량과는 큰 상관관계가 없는 것으로 나타났다 (data not shown).
- 이는 덱스트란 함유 발효물이 점성이 약한 물성을 갖지만, HPMC의 첨가에 의해서 응집력이 강한 조직감을 갖는 특징을 나타내는 겔을 형성하였다. 특히 덱스트란 함유 발효물의 extrusion에 의한 조직감 측정에서 Table 2에서 나타내는 것처럼 HPMC의 점도 및 농도가 증가할수록 firmness값이 급격하게 증가하는 경향을 보였다. 초기 발효물이 갖는 firmness 298 g은 4,000 cp 점도를 갖는 HPMC의 5%, 10% 첨가에 의해서 각각 991 g과 2382 g으로 급격하게 증가되었다.
- 효모 추출물 3%의 농도에서 점성(G")과 탄성(G')을 나타내는 값이 가장 높게 나타나는 경향을 보였는데 이는 덱스트란 함유 발효물이 흐름이 거의 없는 gel형태의 물성을 가지며 점성보다는 탄성적 특성을 보이는 것으로 나타내었다.
- 효모 추출물 첨가 농도에 따라 얻어진 젖산균 발효물의 점탄성 변화를 측정하였을 때 덱스트란 함유 발효물은 점성 값(G'' value)보다 탄성 값(G' value)이 높게 나타나는 결과를 나타냈으며 겔과 유사한 특징을 가진 것으로 나타났다(Fig. 2).
후속연구
- mesenteroides SM 균주를 이용하여 효모 추출물을 고농도로 첨가하여 24시간 발효를 통해서 점 조성이 높고, 산도가 적절한 겔 형태의 발효물을 생산할 수 있으며, 식이섬유인 HPMC의 혼합에 따라 덱스트란 함유 발효물의견고성, firmness등의 조절이 가능하며 점탄성이 급격하게 증가된 겔을 형성할 수 있었다. 따라서 덱스트란 함유 젖산균 발효물은 수용성 식이섬유 HPMC의 강화에 따라 probiotic 및 prebiotic을 포함하면서 점조도 및 점탄성이 증진되어 식품의 물성개량제 등으로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
- 따라서 효모 추출물은 발효 미생물의 생육에 필요한 유리 아미노산, 저분자 펩타이드, growth factor 등의 각종 영양 성분을 다량 함유하고 있어 영양 요구성이 높은 젖산 발효에 유익한 소재이다. 특히, 필수아미노산으로 tryptophan등의 영양 성분을 풍부하게 함유한 효모 추출물의 고농도 첨가를 통해서 영양성분, 고분자 식이섬유 및 probiotic이 강화된 젖산균 발효물의 생산은 기능성소재로 활용이 기대된다. 본 연구에서는 식물성 젖산균 Ln.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.