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문제 정의
- 최근 소규모 가공업체에서 발효기법을 이용한 곡류 식품 가공에 관심을 갖게 되면서 효소제로서 미입국을 활용하기 위한 기초 자료를 요구하고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 유용미생물을 식품에 접목하기 전에 품질 제어가 가능할 수 있는 쌀 당화액(rice mash)에 생성에 관한 기초 자료를 보고하고자 한다. 즉 호화 쌀 전분(밥)을 대상으로 효소제로서 미입국을 사용하고 호화 쌀과 미입국의 배합비를 달리하여 제조한 쌀 당화액의 품질특성을 조사하였다.
제안 방법
- Glucoamylase activity는 DNS 방법(15)에 준하여 기질인 1%의 starch 용액(pH 7.4) 1 mL에0.2 M acetate buffer 0.2 mL를 넣고 40°C에서 5분간 예열한 후 효소액 100 μL를 첨가하여 반응을 개시하였다.
- kawachii 균주를 갖는 미입국보다 높은 α-amylase, glu-coamylase 효소 활성에서 기인하였다.
- oryzae와 Asp. kawachii 균주를 갖는 미입국의 배합비를 달리하여 제조한 쌀 당화액의 품질특성을 조사하였다. 쌀 당화액의 효소제인 미입국종류별 α- amylase와 glucoamylase의 효소 역가는 Asp.
- pH, 총산도 및 당도 측정을 위한 당화액 시료는 증류수로 10배 희석하여 homogenizer(Ultra-Turrax T25, IKA Laboretechnik Co., Staufen, Germany)로 30초간 균질화하고 원심분리(10,000 rpm, 15분)한 후 상등액을 분석하였다. pH는 상등액을 pH meter(Orion 4 Star, Thermo Scientific, Beverbe, MA, USA)로 측정하였고, 총산도는 상등액 10 mL에 증류수 40 mL를 넣고 산도기(TitroLine easy Automatic Titrator, Schott Instruments, Mainz, Germany)를 이용하여 시료액의 pH가 8.
- 시료 추출물은 0.2 μm mem-brane filter(Agilent Technologies, Santa Clara, CA, USA)로 여과하여 HPLC(Agilent Technologies 1200 series, Palo Alto, CA, USA)로 분석하였다.
- 시료 추출물은 HPLC(Agilent Technologies 1200 series)로 분석하였는데, 이때 분석 조건은 ion Exclusion column 300 ×7.8 mm(Aminex HPx-87, Bio-RAD, Irvine, CA, USA), UV-detector(Agilent Technologies 1200 series)를 사용하였고, 이동상은 0.1% phosphoric acid를 0.5 mL/min 속도로 흘려주었으며 추출물은 10 μL를 주입하여 분석하였다.
- 4로 1분간 측정하였으며, 회전속도는 20 rpm으로 3회 반복 측정하여 그 평균값과 표준편차로 표기하였다. 시료의 색도 측정을 위해 시료를 petri- dish에 담고 색차계(Chroma Meter, CR-300, Minolta Co., Tokyo, Japan)를 이용하여 L(lightness), a(redness) 및 b(yellowness) 값을 3회 이상 측정하였다. 이때 사용된 표준백색판의 L, a 및 b 값은 각각 95.
- 쌀 당화액 시료 250 g을 비커에 넣고 점도계(RVT DV-Ⅱ, Brookfield Engineering Lab., Inc., Middleboro, MA, USA)를 이용하여 spindle No. 4로 1분간 측정하였으며, 회전속도는 20 rpm으로 3회 반복 측정하여 그 평균값과 표준편차로 표기하였다. 시료의 색도 측정을 위해 시료를 petri- dish에 담고 색차계(Chroma Meter, CR-300, Minolta Co.
- 유기산 분석을 위한 oxalic acid, citric acid, malic acid, succinic acid 및 lactic acid의 표준품은 organic acid kit(Supelco, Bellefonte, PA, USA)를 사용하였고 시료 추출물은 유리당 함량과 동일한 방법으로 조제하였다. 시료 추출물은 HPLC(Agilent Technologies 1200 series)로 분석하였는데, 이때 분석 조건은 ion Exclusion column 300 ×7.
- 이때 분석은 carbohydrate column(4.6×150 mm, 5 μm, Agilent Technologies), de-tector는 ESLD(Agilent Technologies 1200 series)를 사용하였으며, 이동상은 acetonitrile : water(70:30, %(v/v))를 1.2 mL/min 속도로 흘려주었고 추출물은 10 μL를 주입하여 분석하였다.
- 8 mL를 넣고 525 nm에서 흡광도를 측정하였다. 이때 표준물질로 glucose를 0.01~1.0 mg/mL로 희석하여 검량선 작성 후 환원당 함량을 구하였다.
- 이에 본 연구에서는 유용미생물을 식품에 접목하기 전에 품질 제어가 가능할 수 있는 쌀 당화액(rice mash)에 생성에 관한 기초 자료를 보고하고자 한다. 즉 호화 쌀 전분(밥)을 대상으로 효소제로서 미입국을 사용하고 호화 쌀과 미입국의 배합비를 달리하여 제조한 쌀 당화액의 품질특성을 조사하였다.
대상 데이터
- Asp. kawachii가 접종 배양된 미입국(Dong-san Co., Yongin, Korea)은 상기와 같은 방법으로 제조한 것을 구입하여 사용하였다.
- 미입국은 쌀을 10회 세척하고 4시간 동안 수침한 후 2시간 탈수한 다음 찜통에서 2시간 동안 증기로 익혀 고두밥을 만들어 잘 비벼 덩어리를 없애고 40℃가 되었을 때 Asp. oryzae(Chungmoo Fermentation Co., Ltd., Ulsan, Korea)를 0.2%(w/w) 접종하고 균일하게 혼합하여 36℃의 제국기(Mini 15, Yaegaki Co., Hyogo, Japan)에 넣어 배양하였다. 18시간 후 1차 뒤집기를 실시하고, 5시간 후에 2차 뒤집기를 하여 총 42시간 배양 후 출국하여 50℃에서 24시간 건조 후 완성하였으며 냉동보관 하면서 사용하였다.
- 미입국의 효소역가 측정을 위한 효소액은 미입국 10 g에 0.5% NaCl 50 mL를 가하여 20°C에서 12시간 추출한 후 원심분리(1,200 rpm, 15분)한 상등액을 -70°C deep freez-er(Ilshin, Goyang, Korea)에서 보관하면서 α-amylase, glucoamylase 및 acid protease의 역가 측정에 사용하였다.
- 여기에 미입국과 40°C의 물을 넣어 6시간 당화하고 효소 불활성화 목적으로 75°C에서 15분간 열처리하여 쌀 당화액을 완성하고 냉동보관 하면서 분석용 시료로 사용하였다.
- 유리당 분석을 위한 glucose, fructose, maltose 및 su-crose의 표준품은 Sigma(St. Louis, MO, USA) 제품을 사용하였다. 시료 10 g에 증류수 90 mL를 넣어 homogenizer (Ultra-Turrax T25, IKA Laboretechnik Co.
데이터처리
- 2)Means with different letters within the same column are significantly different (P<0.05) by Duncan's multiple range test.
- 3)Means the different letters within the same column are significantly different (P<0.05) by Duncan's multiple range test.
- 3)Means with different letters within the same column are significantly different (P<0.05) by Duncan's multiple range test.
- 시료 분석 결과에 대한 통계분석은 SAS(Statistical analysis System, Verison 8.1, SAS Institute Inc., Cary, NC, USA)를 이용하여 각 측정군의 평균과 표준편차를 산출하고 처리간의 차이 유무를 one-way ANOVA(analysis of variation)로 분석한 뒤 Duncan's multiple range test를 이용하여 α=0.05 수준에서 유의성을 검정하였다.
이론/모형
- Acid protease activity는 Anson 개량법(16)에 준하여 기질인 0.6%의 hammarsten casein solution 1.5 mL에 citrate phosphate buffer 1 mL와 효소액 0.5 mL를 넣고 40°C에서 10분간 반응시킨 후 0.4 M TCA 3 mL를 첨가하여 반응을 정지시켰다.
- Asp. oryzae를 접종 배양한 미입국은 Kim 등(12)의 방법에 준하여 제조하였다. 미입국은 쌀을 10회 세척하고 4시간 동안 수침한 후 2시간 탈수한 다음 찜통에서 2시간 동안 증기로 익혀 고두밥을 만들어 잘 비벼 덩어리를 없애고 40℃가 되었을 때 Asp.
- 먼저 α-amylase activity는 Yamamato 등(14)의 방법에 준하여 기질인 1% starch 용액(pH 7.4) 2 mL를 40°C에서 5분간 예열한 후 효소액 100 μL를 첨가하여 반응 개시하였다.
- 먼저 당고형분 함량(solid content)은 Yang과 Ryu(18)의 방법에 의하여 쌀 당화액 일정량을 도가니에 담아 105°C에 건조 후 증발 잔사의 양으로 하였다.
- 시료의 전분 가수분해 정도를 나타내주는 포도당 당량(D.E.)은 식품공전의 엿류 시험법(17)에 따라 당고형분과 환원당을 정량하여 다음과 같이 계산하였다. 먼저 당고형분 함량(solid content)은 Yang과 Ryu(18)의 방법에 의하여 쌀 당화액 일정량을 도가니에 담아 105°C에 건조 후 증발 잔사의 양으로 하였다.
- 먼저 당고형분 함량(solid content)은 Yang과 Ryu(18)의 방법에 의하여 쌀 당화액 일정량을 도가니에 담아 105°C에 건조 후 증발 잔사의 양으로 하였다. 환원당 함량(reducing sugar con-tent)은 DNS법(15)에 따라 시료 10 g을 증류수로 10배 희석, 균질화하고 원심분리(15,000 rpm, 15분)를 통해 상등액을 취해 100 mL로 정용하였다. 시료액 200 μL에 DNS (dinitrosalicylic acid) 시약 400 μL를 넣고 끓는 물에서 5분간 반응한 후 급속 냉각시켜 증류수 1.
성능/효과
- AKRM 처리군(AKRM05, AKRM10 및 AKRM 20)의 유기산은 oxalic acid, citric acid 및 succinic acid가 검출되었고, 쌀에 대한 미입국 비율이 높아질수록 총 유기산 함량이 증가하였다(P<0.05).
- AKRM 처리군(AKRM05, AKRM10 및 AKRM20)에서는 glucose만 검출되었고 이때 함량은 각각 4.27, 5.82, 7.31 mg으로 쌀에 대한 미입국의 비율이 높아질수록 glucose 함량이 유의적으로 높았다(P<0.05).
- 05). AORM 처리군(AORM05, AORM10 및 AORM 20)과 AKRM 처리군(AKRM05, AKRM10 및 AKRM20)의당고형분 함량은 각각 17.63~20.53%, 17.51~19.28%로 쌀에 대한 미입국 비율이 높을수록 증가하였다. AORM 처리군과 AKRM 처리군의 환원당 함량은 효소제 역할을 하는 미입국의 비율이 높아질수록 증가되는 경향이었다.
- kawachii 균주를 갖는 미입국의 배합비를 달리한 쌀 당화액의 유리당 분석 결과는 Table 5와 같다. AORM 처리군(AORM05, AORM10 및 AORM 20)의 유리당은 glucose와 maltose만 검출되었다. 이때glucose는 2.
- AORM 처리군(AORM05, AORM10 및 AORM20)과 AKRM 처리군(AKRM05, AKRM10 및 AKRM20)의 점도는 5,517.5~ 1,062.5, 5,977.5~2,305.0 cP로서 쌀에 대한 미입국 비율이 높아질수록 감소하였다(P<0.05).
- 0 cP로서 감소하였다. AORM 처리군과 AKRM 처리군의 당고형분 함량은 각각 17.63~20.53, 17.51~19.28로 쌀에 대한 미입국 비율이 높을수록 증가하였다. 쌀에 대한 미입국 배합비에 따른 AORM 처리군의 유리당 함량은 glucose 2.
- 55로 증가하였다. AORM 처리군과 AKRM 처리군의 점도는 쌀에 대한 미입국 비율이 높을수록 각각 5,517.5~1,062.5, 5,977.5 ~2,305.0 cP로서 감소하였다. AORM 처리군과 AKRM 처리군의 당고형분 함량은 각각 17.
- 28%로 쌀에 대한 미입국 비율이 높을수록 증가하였다. AORM 처리군과 AKRM 처리군의 환원당 함량은 효소제 역할을 하는 미입국의 비율이 높아질수록 증가되는 경향이었다. 이는 미입국 함량이 높아지는 것은 자체 α-amylase, glucoamy-lase의 효소가 많아지는 것으로(18,23), 쌀 전분의 가수분해가 그만큼 원활하게 이루어져 당 함량이 많이 생성되는 것이다.
- AORM 처리군에서 AORM05 처리구를 제외한 AORM10과 AORM20 처리구의 유기산은 citric acid, malic acid 및 lactic acid가 검출되었고, 쌀에 대한 미입국 비율이 높아질수록 총 유기산 함량이 증가하였다(P<0.05).
- 17 unit이었다. AORM 처리군은 쌀에 대한 미입국의 비율이 높을수록 pH와 총산도 모두가 감소하였으나, AKRM 처리군은 pH는 낮아진 반면, 총산도는 높아지는 것으로 나타났다. AORM과 AKRM 처리군의 가용성 고형분은 쌀에 대한 미입국의 비율이 높을수록 증가하였다.
- 31 mg이었다. AORM 처리군의 유기산은 citric acid, malic acid, lactic acid가 검출되었고 AKRM 처리군의 유기산은 oxalic acid, citric acid 및 succinic acid가 검출되었는데, 이들 처리군 모두 쌀에 대한 미입국 비율이 높아질수록 총 유기산 함량은 증가하였다. 이상으로부터 Asp.
- AORM 처리군은 쌀에 대한 미입국의 비율이 높을수록 pH와 총산도 모두가 감소하였으나, AKRM 처리군은 pH는 낮아진 반면, 총산도는 높아지는 것으로 나타났다. AORM과 AKRM 처리군의 가용성 고형분은 쌀에 대한 미입국의 비율이 높을수록 증가하였다. AORM과 AKRM 처리군에서 쌀에 대한 미입국 비율이 높아질수록 L값은 각각 76.
- 이러한 결과로부터 Asp. kawachii 미입국이 쌀 전분을 분해하여 쌀 당화액에 succinic acid 등의 유기산이 생성하게 됨으로써 제품의 향미 성분에 관여하는 것임을 알 수 있었다.
- kawachii의 쌀 당화액 처리군(AKRM05, AKRM 10 및 AKRM20)은 쌀에 대한 미입국의 비율이 높아질수록 pH는 유의적으로 낮아진 반면, 총산도는 유의적으로 높아졌다(P<0.05).
- Asp. oryzae 균주는당화력과 액화력의 생산능은 높았고 내산성은 약했다. 반면에 Asp.
- Asp. oryzae의 쌀 당화액 처리군(AROM05, AROM10 및 AROM20)은 쌀에 대한 미입국의 비율이 높아질수록 pH와 총산도가 감소하는 경향이었다. 그러나 Asp.
- 당고형분 함량에 있어 AORM 처리군은 AKRM 처리군보다 전체적으로 높은 당고형분을 보였다(P<0.05).
- 따라서 포도당 당량에 있어 AORM과 AKRM 처리군은 모두 29.21~41.94%, 23.02~32.78%로서 쌀에 대한 미입국 비율이 높을수록 당화력이 상승한 것으로 보인다(P< 0.05).
- 28로 쌀에 대한 미입국 비율이 높을수록 증가하였다. 쌀에 대한 미입국 배합비에 따른 AORM 처리군의 유리당 함량은 glucose 2.84, 4.61 및 6.59 mg, maltose는 1.50, 1.72 및 2.22 mg으로 비율이 높아질수록 증가되었다. AKRM 처리군의 유리당은 glucose만 검출되었고 이때 함량은 각각 4.
- 이러한 결과는 미입국 제조 시 접종 배양한 균주의 영향이며, 쌀과 미입국의 배합 증가에 따른 amino-carbonyl 반응에 의해 lightness가 낮아지는 것으로 보인다(26). 전체적으로 AORM 처리군의 L값은 AKRM 처리군의 경우보다는 낮았으나 a값과 b값은 높게 나타났다.
후속연구
- oryzae, Asp. kwachii 균주의 미입국이 당과 산의 생성능력이 다르므로 당과 산 생성을 고려한 식품가공에 응용될 수 있을 것으로 기대한다. 따라서 다양한 유용 균주를 갖는 미입국을 포함한 곡류 입국이 다양한 전분 소재에 대한 효소제로서 술, 장, 죽, 음료, 잼 등에 접목될 때 기존 제품과 다른 새로운 가공제품 생산이 가능할 것으로 예상된다.
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