본 연구에서는 단백질이 풍부한 원료 콩에 청국장에서 분리한 Bacillus subtilis와 김치에서 분리한 Lactobacillus plantarum을 이용한 혼합발효를 통해 대두 발효 제품의 개발을 목표로 한 연구결과는 다음과 같은 분석 결과를 얻었다. 우수 균주 선별을 위한 연구로 고초균의 경우 단백질 분해능이 높은 균주를 청국장에서 분리하였고, 유산균의 경우 산도 생성이 높은 균주를 김치에서 분리하였다. 그리고 청국장에서 분리한 균주는 Bacillus subtilis로, 김치에서 분리한 균주는 Lactobacillus plantarum으로 동정되었다. 두유 발효에서 pH는 Lactobacillus plantarum를 이용한 두유 발효와 혼합 배양의 경우가 급격한 낮은 경향을 나타내었고, Bacillus subtilis 단독 배양일 경우가 다른 처리구에 비해 완만한 변화를 보였다. Lactobacillus plantarum을 이용한 두유 발효와 혼합 배양의 경우가 lactic acid의 생성은 배양 8시간 이후에 급격히 증가하였으며, Bacillus subtilis 단독 배양의 경우가 완만하게 증가한 경향을 나타내었으며, 이는 pH 분석에서 나타난 결과와 일치하였다. 두유 요구르트 생육도 측정 결과는 혼합 배양의 경우 단독 배양에 비해 증식이 더 우수하였으며, 배양 32시간째 각 처리구별 총 균수는 Lactobacillus plantarum의 경우 $1.02{\times}10^8$$cfu/m{\ell}$, Bacillus subtilis의 경우 $2.12{\times}10^8$$cfu/m{\ell}$인데 비해 혼합 배양의 경우는 $4.09{\times}10^8$$cfu/m{\ell}$로 가장 높았다. ${\alpha}$-Amylase의 활성은 Bacillus subtilis 단독 배양과 혼합 배양일 경우는 8시간 이후 효소 활성이 증가되면서 24시간 동안 발효시 22.01 $unit/m{\ell}$, 8.13 $unit/m{\ell}$로 가장 높았다. Protease의 경우는 Bacillus subtilis 단독 배양과 혼합 배양일 경우는 8시간 이후 활성이 증가하기 시작하여 발효 32시간째 103.08 $unit/m{\ell}$, 85.84 $unit/m{\ell}$로 활성이 높게 나타났다, Lactobacillus plantarum 단독 배양일 경우는 가수분해효소 활성이 없는 것으로 나타났다.
본 연구에서는 단백질이 풍부한 원료 콩에 청국장에서 분리한 Bacillus subtilis와 김치에서 분리한 Lactobacillus plantarum을 이용한 혼합발효를 통해 대두 발효 제품의 개발을 목표로 한 연구결과는 다음과 같은 분석 결과를 얻었다. 우수 균주 선별을 위한 연구로 고초균의 경우 단백질 분해능이 높은 균주를 청국장에서 분리하였고, 유산균의 경우 산도 생성이 높은 균주를 김치에서 분리하였다. 그리고 청국장에서 분리한 균주는 Bacillus subtilis로, 김치에서 분리한 균주는 Lactobacillus plantarum으로 동정되었다. 두유 발효에서 pH는 Lactobacillus plantarum를 이용한 두유 발효와 혼합 배양의 경우가 급격한 낮은 경향을 나타내었고, Bacillus subtilis 단독 배양일 경우가 다른 처리구에 비해 완만한 변화를 보였다. Lactobacillus plantarum을 이용한 두유 발효와 혼합 배양의 경우가 lactic acid의 생성은 배양 8시간 이후에 급격히 증가하였으며, Bacillus subtilis 단독 배양의 경우가 완만하게 증가한 경향을 나타내었으며, 이는 pH 분석에서 나타난 결과와 일치하였다. 두유 요구르트 생육도 측정 결과는 혼합 배양의 경우 단독 배양에 비해 증식이 더 우수하였으며, 배양 32시간째 각 처리구별 총 균수는 Lactobacillus plantarum의 경우 $1.02{\times}10^8$$cfu/m{\ell}$, Bacillus subtilis의 경우 $2.12{\times}10^8$$cfu/m{\ell}$인데 비해 혼합 배양의 경우는 $4.09{\times}10^8$$cfu/m{\ell}$로 가장 높았다. ${\alpha}$-Amylase의 활성은 Bacillus subtilis 단독 배양과 혼합 배양일 경우는 8시간 이후 효소 활성이 증가되면서 24시간 동안 발효시 22.01 $unit/m{\ell}$, 8.13 $unit/m{\ell}$로 가장 높았다. Protease의 경우는 Bacillus subtilis 단독 배양과 혼합 배양일 경우는 8시간 이후 활성이 증가하기 시작하여 발효 32시간째 103.08 $unit/m{\ell}$, 85.84 $unit/m{\ell}$로 활성이 높게 나타났다, Lactobacillus plantarum 단독 배양일 경우는 가수분해효소 활성이 없는 것으로 나타났다.
The microorganisms producing high protease activity and acid producing ability were isolated from Chunggukjang and kimchi, which were identified as Bacillus subtilis and Lactobacillus planetarum by morphological, biochemical and nutrient requirement. The attempt was made to produce soybean milk yogh...
The microorganisms producing high protease activity and acid producing ability were isolated from Chunggukjang and kimchi, which were identified as Bacillus subtilis and Lactobacillus planetarum by morphological, biochemical and nutrient requirement. The attempt was made to produce soybean milk yoghurt by using the isolated microorganisms. The mixed culture of Bacillus subtilis and Lactobacillus plantarum exhibited the lowest pH value of 4.23 and highest titratable acidity of 0.88% compared to those of single cultures at $37^{\circ}C$ for 32 hrs, and their total viable count was $4.09{\times}10^8$$cfu/m{\ell}$. The ${\alpha}$-amylase activity was the highest in culture of Bacillus subtilis after incubation for 24 hrs, while protease activity was most produced in mixed culture of Bacillus subtilis and Lactobacillus plantarum. The amounts of reducing sugars were steadily decreased as soy milk fermentation progressed.
The microorganisms producing high protease activity and acid producing ability were isolated from Chunggukjang and kimchi, which were identified as Bacillus subtilis and Lactobacillus planetarum by morphological, biochemical and nutrient requirement. The attempt was made to produce soybean milk yoghurt by using the isolated microorganisms. The mixed culture of Bacillus subtilis and Lactobacillus plantarum exhibited the lowest pH value of 4.23 and highest titratable acidity of 0.88% compared to those of single cultures at $37^{\circ}C$ for 32 hrs, and their total viable count was $4.09{\times}10^8$$cfu/m{\ell}$. The ${\alpha}$-amylase activity was the highest in culture of Bacillus subtilis after incubation for 24 hrs, while protease activity was most produced in mixed culture of Bacillus subtilis and Lactobacillus plantarum. The amounts of reducing sugars were steadily decreased as soy milk fermentation progressed.
고초균 생균수는 채취한 요구르트 시료를 멸균수에 십진 희석하여 nutrient agar에 도말한 후 37℃에서 48 hrs 배양한 후 균수를 계측하였다. 유산균 생균수는 채취한 요구르트 시료를 멸균수에 십진희석하여 MRS agar에 도말한 후 37℃에서 48 hrs 배양한 후 균수를 계측하였다.
75 ㎖를 가하고, 끓는 수조에서 5분간 반응하였다. 그리고 550 nm에서 흡광도를 측정하였으며, 측정된 값은 glucose 표준곡선으로 환원당 함량을 산출하였다(Noh 등 2008).
김치에서 산 생성력이 강한 균을 분리하기 위해서 시료 30g에 멸균 생리식염수 270 ㎖를 멸균된 stomacher bag에 담아 stomacher를 이용하여 4분간(260 rpm) 균질화하여 그 상층액을 10－4~10－6으로 희석한 후, 미리 준비한 1%(w/v) CaCO3를 함유하는 MRS agar 배지에 도말한 후, 항온기 37℃에서 48시간 배양하여 배지에 나타난 colony의 크기와 모양 및 투명환의 크기에 따라 균주 15개를 MRS agar 배지에 streaking하여 순수 분리하였다.
김치에서 순수 분리한 균주를 YML-1~YML-15까지 명명하였으며, MRS 액체 배지에 37℃에서 24시간 동안 계대배양을 하고, 산도가 가장 높은 균주 만을 선별하였다. 선별한 균주는 MRS broth 배지에서 배양한 후 30% glycerol 액에서 －70℃에서 보관하면서 사용하였다.
발효 대두유의 제조는 선별한 건조대두 60 g을 물에 12시간이상 침지시킨 후, 물을 제거한 다음 대두와 물의 중량 비률 1:10으로 하여 두유로 제조하였다. 제조한 두유에 1%(w/v) 포도당을 첨가하여 121℃에서 15분간 autoclave하고 냉각하여 실험에 사용하였다.
선별 동정된 고초균을 nutrient broth로 사용하여 37℃에서 2회 계대 배양한 것을 스타터로 사용하였다. 선별 동정된 유산균을 MRS broth로 사용하여 고초균과 같은 방법으로 실시하였다. 멸균된 두유에서 약 108 cfu/㎖로 배양된 스타터를 2%(v/v)가 되게 접종하고, 37℃에서 32시간 배양하였다.
고초균 생균수는 채취한 요구르트 시료를 멸균수에 십진 희석하여 nutrient agar에 도말한 후 37℃에서 48 hrs 배양한 후 균수를 계측하였다. 유산균 생균수는 채취한 요구르트 시료를 멸균수에 십진희석하여 MRS agar에 도말한 후 37℃에서 48 hrs 배양한 후 균수를 계측하였다. 균수는 30~300개가 나타나는 평판을 선택하여 산출하였다.
청국장에서 단백질 분해능이 있는 균을 분리하기 위해서 시료 30 g에 멸균 생리식염수 270 ㎖를 멸균된 stomacher bag에 담아 stomacher를 이용하여 4분간(260 rpm) 균질화하여 80℃ water bath에 15분간을 살균한 다음 그 상층액을 10－5~10－7으로 희석한 후 미리 준비한 nutrient agar(skim milk 2%) 배지에 도말한 후, 항온기 37℃에서 48시간 배양하여 배지에 나타난 colony의 크기와 모양 및 투명환의 크기에 따라 균주 12개를 nutrient agar 배지에 streaking하여 순수 분리하였다.
이들 분리한 15개 균주를 대상으로 2차에 걸친 산도 측정을 통하여 산 생산능력이 가장 강한 균주를 선정하였다. 최종적으로 YML-4를 선별하여 본 연구에 사용하였다.
효소 활성은 α-amylase와 protease로 나누어 역가를 측정하였으며, 발효액 1 ㎖에 0.02 M phosphate buffer(pH 7.0) 9 ㎖를 첨가한 뒤 실온에서 진탕 후 원심분리(15,000 rpm, 15 min)하여 상등액으로부터 효소액을 조제한 다음 효소 활성을 측정하였다.
대상 데이터
유산균 생균수는 채취한 요구르트 시료를 멸균수에 십진희석하여 MRS agar에 도말한 후 37℃에서 48 hrs 배양한 후 균수를 계측하였다. 균수는 30~300개가 나타나는 평판을 선택하여 산출하였다.
1 ㎖를 가하여 37℃에서 24시간 배양 후에 배지에 투명환이 크기에 따라 12종을 분리하고, YMB-1~YMB-12까지 명명하였다. 이들 분리한 12개 균주를 대상으로 2차에 걸친 효소 생산능력 측정을 통하여 protease 생산능력이 가장 강한 균주를 선정하였다. 최종적으로 YMB-12를 선별하여 본 연구에 사용하였다.
배양 후 투명환이 크게 나타난 균주 15종를 선별하여 YML-1~YML-15로 명명하였다.이들 분리한 15개 균주를 대상으로 2차에 걸친 산도 측정을 통하여 산 생산능력이 가장 강한 균주를 선정하였다. 최종적으로 YML-4를 선별하여 본 연구에 사용하였다.
청국장에서 순수 분리한 균주를 YMB-1~YMB-12까지 명명하였으며, Horikoshi K(1971)의 protease 생산 배지(glucose 1%, peptone 0.5%, yeast extract 0.5%, soybean meal 1%, MgSO4․7H2O 0.02%)를 사용하여 37℃에서 배양하였다, 배양액을 원심분리(15,000 rpm, 15 min) 후 상등액을 조효소로 하여 1% casein 용액을 기질로 하여 활성을 측정하여 단백질 분해효소 활성이 가장 높은 균을 선별하였다. 선별한 균주는 nutrient broth 배지에서 배양한 후 30% glycerol 액에서 －70℃에서 보관하면서 사용하였다.
이들 분리한 12개 균주를 대상으로 2차에 걸친 효소 생산능력 측정을 통하여 protease 생산능력이 가장 강한 균주를 선정하였다. 최종적으로 YMB-12를 선별하여 본 연구에 사용하였다.
데이터처리
각 측정치의 평균과 표준편차를 구하고, 그룹간 비교를 위하여 one-way analysis of variance(ANOVA)와 Duncan's multiple-range test를 실시하였으며, 통계적 유의수준은 p<0.05로 설정하였다.
본 실험에서 얻은 결과는 SPSS 통계프로그램을 이용하여 처리하였다. 각 측정치의 평균과 표준편차를 구하고, 그룹간 비교를 위하여 one-way analysis of variance(ANOVA)와 Duncan's multiple-range test를 실시하였으며, 통계적 유의수준은 p<0.
이론/모형
α-Amylase 활성 측정은 dinitrosalicylic acid(DNS) 방법(Noh 등 2008)에 따라서 실시하였다.
김치와 청국장에서 분리한 균주의 동정은 Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology에 따라서 형태적, 배양적 및 생리적 특성을 조사하여 확인하였다(Gerhardt 1981; Harold J 1994).
성능/효과
Lactobacillus plantarum 단독 배양일 경우는 α-amylase 활성이 없는 것으로 나타났다.
우수 균주 선별을 위한 연구로 고초균의 경우 단백질 분해능이 높은 균주를 청국장에서 분리하였고, 유산균의 경우 산도 생성이 높은 균주를 김치에서 분리하였다. 그리고 청국장에서 분리한 균주는 Bacillus subtilis로, 김치에서 분리한 균주는 Lactobacillus plantarum으로 동정되었다. 두유 발효에서 pH는 Lactobacillus plantarum를 이용한 두유 발효와 혼합 배양의 경우가 급격한 낮은 경향을 나타내었고, Bacillus subtilis 단독 배양일 경우가 다른 처리구에 비해 완만한 변화를 보였다.
6과 같다. 대조구(NFS)를 제외 각 시료의 환원당 함량은 발효시간을 증가하면서 점차 낮아지는 경향을 보였다. 특히 Lactobacillus plantarum YML-4를 이용한 두유 발효와 혼합 배양의 경우가 발효 초기 함량은 3,492.
1, 2에 나타난 바와 같다. 대조구(NFS)를 제외한 각 시료의 pH는 발효시간이 증가하면서 점차 낮아지는 경향을 보였지만, Bacillus subtilis YMB-12 단독 배양일 경우가 다른 처리구에 비해 완만하게 감소로 변화를 나타내었고, Lactobacillus plantarum YML-4를 이용한 두유 발효와 혼합 배양의 경우가 급격히 감소한 경향을 나타내었다. 이는 Lactobacillus plantarum의 특성상 산을 많이 생성하므로 Bacillus subtilis에 비해 pH가 더 빨리 낮아지는 것으로 생각된다.
그리고 청국장에서 분리한 균주는 Bacillus subtilis로, 김치에서 분리한 균주는 Lactobacillus plantarum으로 동정되었다. 두유 발효에서 pH는 Lactobacillus plantarum를 이용한 두유 발효와 혼합 배양의 경우가 급격한 낮은 경향을 나타내었고, Bacillus subtilis 단독 배양일 경우가 다른 처리구에 비해 완만한 변화를 보였다. Lactobacillus plantarum을 이용한 두유 발효와 혼합 배양의 경우가 lactic acid의 생성은 배양 8시간 이후에 급격히 증가하였으며, Bacillus subtilis 단독 배양의 경우가 완만하게 증가한 경향을 나타내었으며, 이는 pH 분석에서 나타난 결과와 일치하였다.
두유 요구르트 생육도 측정 결과는 혼합 배양의 경우 단독 배양에 비해 증식이 더 우수하였으며, 배양 32시간째 각 처리구별 총 균수는 Lactobacillus plantarum의 경우 1.02×108 cfu/㎖, Bacillus subtilis의 경우 2.12×108 cfu/㎖인데 비해 혼합 배양의 경우는 4.09×108 cfu/㎖로 가장 높았다.
배양 32시간째 각 처리구별 산도는 Lactobacillus plantarum YML-4의 경우 0.74%, Bacillus subtilis YMB-12의 경우 0.42%인데 비해 혼합 배양의 경우는 0.88%로 가장 높았다. Cho 등 (2011)은 혼합 배양의 경우는 0.
1 ㎖를 가하고, 37℃에서 24시간 배양하였다. 배양 후 투명환이 크게 나타난 균주 15종를 선별하여 YML-1~YML-15로 명명하였다.이들 분리한 15개 균주를 대상으로 2차에 걸친 산도 측정을 통하여 산 생산능력이 가장 강한 균주를 선정하였다.
선별된 균주 (YML-4)는 Table 1에 나타난 바와 같이 비운동성, Gram양성의 간균으로서 포자를 형성하지 않고, catalase 음성, indole를 생성하지 않는 등 대표적인 특성이 Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology의 분류기준과 일치하였으며, 그 결과는 분리된 균주(YML-4)를 Lactobacillus plantarum으로 동정하였고, Lactobacillus plantarum YML-4로 명명하였다.
이와 같은 결과로 보아 Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology 상의 Bacillus subtilis의 특성과 일치되어 분리된 균주(YMB-12)를 Bacillus subtilis로 동정되었으며, Bacillus subtilis YMB-12로 명명하였다.
혼합 배양의 경우 단독배양에 비해 증식이 더 우수하였고, 배양 32시간째 각 처리구별 총 균수는 Lactobacillus plantarum YML-4의 경우 1.02×108 cfu/㎖, Bacillus subtilis YMB-12의 경우 2.12×108 cfu/㎖인데 비해 혼합 배양의 경우는 4.09×108 cfu/㎖로 가장 높았다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
요구르트의 건강 증진 효과에는 어떤 것이 있는가?
요구르트는 우유를 젖산균으로 발효시켜 산미와 향미를 강화시킨 것으로 우유성분 외에 젖산균으로 유효성분(lactate, peptone, peptide, 미량활성물질)의 생성, 젖산균이 함유되어 있어서 영양학적으로 우유보다 우수하다(Jung & Ju 1997). 특히 요구르트의 건강 증진 효과로는 유당 소화 불량 개선, 장내 균총 정상화 및 정장 작용, 설사와 변비의 개선, 장내 유해 세균의 생육 억제 작용, 혈중 콜레스테롤 저하 작용, 면역 증진 작용, 항암 작용 등을 나타내는 것으로 알려져 있다 (Robinson 등 1984; Savaiano 등 1984; So MH 1985; Hood & Zottola 1988).
대두는 어떤 생리활성물질을 포함하는가?
또한 대두는 곡식이지만 육류에 가까운 성분을 가지고 있기 때문에 밭에서 나는 육류라고 부르고 있다. Saponin, phytic acid, isoflavones, hema- glutinins 등의 다양한 생리활성물질을 포함하고 있어 암을 비롯한 성인병 예방 및 치료에 대한 가능성이 보고되고 있다 (Yoo & Yeo 2008).
콩의 이용에 제한을 받게 되는 콩의 특성에는 어떤 것이 있는가?
이렇게 풍부한 영양학적인 가치를 지닌 콩도 특성상 몇 가지 해결해야 할 과제들도 있는데, 특히 콩 비린내를 내는 lipoxygenase는 기호성을 저하시키고, 인체의 대사중에 위와 장에서 가스를 생성하는 flatulence와 trypsin inhibitor, phytic acid 등의 영양장애 요인이 있어(Jung HJ 2008), 이용을 하는데 제한을 받고 있기 때문에, 가공법의 개선과 함께 소화율을 높이고, 콩 비린내와 가스 생성물질을 제거하기 위한 방법의 일환으로 발효에 관한 연구가 진행되어 오고 있다(Lim 등 1984). 최근에는 두유에 Lactobacillus나 Bifidobacteria 등과 같은 유산균을 접종하여 발효 두유를 개발하려는 시도가 이루어지고 있다(Jang & Yoo 1997), 그러나 식물 유래 유산균과 고초균을 이용한 두유 발효에 관한 연구는 부족한 편이다.
참고문헌 (23)
Cho EK, Cho HY, Kim BC, Shin HH, Cho SC, Kook MC, Pyun YR. 2011. Development of pretreatment and mixed culture processes for plant originated lactic acid to produce a functional lactic acid beverage. Korean J Food & Nutr 24:117-123
Gerhardt. 1981. Manual of Methods for General Bacteriology. American Society for Microbiology
Harold J. 1994. Benson Microbiological Applications 6th edn. Wm. C. Brown Publishers. pp 143-168
Hood, SK, Zottola, EA. 1988. Effect of low pH on the ability of Lactobacillus acidophilus to survive and adhere to human intestinal cells. J Food Sci 55:506-511
Horikoshi K. 1971. Production of alkaline enzyme by alkalophilic microorganism. Agric Biol Chem 35:1783-1791
Jang JK, Yoo SH. 1997. Preparation of soy yogurt using isolated soybean protein and whey powder. J Korean Soc Food Sci Nutr 26:1128-1134
Jeong EJ. 2010. Chemopreventive effects of soymilk fermented by Bacillus subtilis KCCM 42923. Master's Thesis, Pusan National Uni. Busan. Korea
Jung GT, Ju IO. 1997. Studies on the preparation of yogurt from milk added purple sweet potato powder. Kor J Food Nutr 10:458-461
Jung HJ. 2008. Development and physiological effects of soy yogurt fermented Lactobacillus isolated from plants. Master's Dissertation, Yonsei Uni. Seoul. Korea
Kim CH, Shin YK, Baick SC, Kim SK. 1999. Changes of oligosaccharide and free amino acid in soy yogurt fermented with different mixed culture. Korean J Food Sci Technol 31:739-745
Kim HJ, Lee JJ, Cheigh MJ, Choi SY. 1998. Amylase protease, peroxidase and ascorbic acid oxidase activity of Kimchi ingredient. Korean J Food Sci Technol 30:1333-1338
Kim JS. 1989. Perspective and transition of death causes among Korean. Korean J Epidemiol 11:155-174
Kim RU. 2010. Identification and characterization of soy yogurtforming lactic acid bacteria. Master's Thesis, Pusan National Uni. Busan. Korea
Lim SJ, Kho YT, Yoo JC. 1984. Manufacture of yogurt from soy protein concentrate. Food Sci Biotechnol 16:143-148
Macfaddid JF. 1980. Biochemical Test for Identification of Medical Bacteria. 2nd edn. Willams and Wilkins. Baltimore
Noh BS, Kim SJ, Kim YS, Lee KG, Lee JH. 2008. Food Analysis. Soohaksa, Seoul
Oh SM. 2006. Optimization of production of bioactive compounds of the fermented soybean curd residue by Bacillus sp. Master's Thesis, Keimyung Uni. Korea
Park KY. 2012. Increased health functionality of fermented foods. Food Ind Nutri 17:1-8
Robinson IM, Whipp SC, Bucklin JA, Allison MT. 1984. Characterization of predominant bacteria from the colons of normal and dysenteric pigs. Appl Environ Microbiol 33:79-85
Savaiano DA, Abou A, Anouar AL, Smith DZ, Levitt MD. 1984. Lactose malabsorption from yogurt, pasteurized yogurt, sweet acidophilus milla, and cultured milk in lactose-deficient individuals. Am J Clin Nutr 40:1219-1225
Shin YS, Lee KS, Kim DH. 1983. Studies on the preparation of yogurt from milk and sweet potato or pumpkin. Korean J Food Sci Technol 25:666-671
So MH. 1985. Identification and tolerance test to digestive fluids of Lactobacillius isolated from Korean liquid yogurt. Kor J Food Sci Technol 17:192-196
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