치즈 부산물인 유청과 유청 제품에 감염된 박테리오파지 제거를 위해 새롭게 개발된 기술: 총설 New Technologies for the Removal of Bacteriophages Contaminating Whey and Whey Products as Cheese by-Products: A Review원문보기
치즈시장이 심각한 국제경쟁을 직면하게 되면서 최적화된 생산과정은 유제품회사가 성공하기 위해 더 중요해졌다. 치즈 배치로부터 생성되는 유청(whey)은 최종 생산품의 산출량 증가, 질감 개선, 영양가 증진을 하기 위한 목적으로 유제품 생산과정 중에 종종 재사용된다. 유청크림(whey cream)과 미립자 유청 단백질(particulated whey protein)은 흔하게 재활용된다. 그러나 이 물질들 내에 저온살균 처리 후에도 남아있는 대부분의 박테리오파지(bacteriophage)가 치즈 제조 과정 중에 들어가 높은 수치로 증식할 위험이 있다. 유청분리는 종종 aerosol-borne 파지를 생성하여 공장 생산과정을 오염시키기 때문에, 박테리오파지에 의한 유청오염은 치즈 생산과정에 문제를 일으킬 수 있으며, 또한 치즈주형으로 재사용되는 유청과 유청 단백질 내에는 내열성 파지(thermo-resistant phage)가 존재할 수 있다. 수분이 제거된 치즈로부터 생성된 유청의 경우, 파지에 의해 $10^9$파지/mL까지 감염될 수 있다. 유청배치를 농축시켰을 경우에는 파지 역가(phage titer)가 10배까지 증가하게 되는데, 이 수치까지 도달하게 되면 파지를 완전히 제거하는 것은 불가능해진다. 유청 재활용 과정 중에 발생하는 발효실패를 방지하기 위해서는 유청 내 존재하는 파지의 수를 감소시키는 처리법이 필요하다. 따라서 열처리, 자외선(UV), 막여과 등의 기술을 사용하여 유청 내의 파지를 불활성화시키는 처리법에 대해 중점적으로 연구자 진행되고 있는 분야이다. 열로 파지를 불활성화시키는 방법이 가장 흔히 사용되는 처리법이지만 내열성 파지를 열로 불활성화 시킬 경우에 자연산 유청 단백질이 받게 되는 부정적인 영향으로 인해 이 처리법의 사용에는 제한이 있다. 따라서 온도를 높이고 시간을 늘리는 방법보다는 다른 결합된 처리법을 사용하여 유청 내의 파지를 제거해야 것이 요구되어진다. 열처리를 막여과 또는 UV와 함께 사용할 경우, 유청 내의 파지 수를 효과적으로 감소시킬 수 있을 것으로 사료되어진다.
치즈시장이 심각한 국제경쟁을 직면하게 되면서 최적화된 생산과정은 유제품회사가 성공하기 위해 더 중요해졌다. 치즈 배치로부터 생성되는 유청(whey)은 최종 생산품의 산출량 증가, 질감 개선, 영양가 증진을 하기 위한 목적으로 유제품 생산과정 중에 종종 재사용된다. 유청크림(whey cream)과 미립자 유청 단백질(particulated whey protein)은 흔하게 재활용된다. 그러나 이 물질들 내에 저온살균 처리 후에도 남아있는 대부분의 박테리오파지(bacteriophage)가 치즈 제조 과정 중에 들어가 높은 수치로 증식할 위험이 있다. 유청분리는 종종 aerosol-borne 파지를 생성하여 공장 생산과정을 오염시키기 때문에, 박테리오파지에 의한 유청오염은 치즈 생산과정에 문제를 일으킬 수 있으며, 또한 치즈주형으로 재사용되는 유청과 유청 단백질 내에는 내열성 파지(thermo-resistant phage)가 존재할 수 있다. 수분이 제거된 치즈로부터 생성된 유청의 경우, 파지에 의해 $10^9$파지/mL까지 감염될 수 있다. 유청배치를 농축시켰을 경우에는 파지 역가(phage titer)가 10배까지 증가하게 되는데, 이 수치까지 도달하게 되면 파지를 완전히 제거하는 것은 불가능해진다. 유청 재활용 과정 중에 발생하는 발효실패를 방지하기 위해서는 유청 내 존재하는 파지의 수를 감소시키는 처리법이 필요하다. 따라서 열처리, 자외선(UV), 막여과 등의 기술을 사용하여 유청 내의 파지를 불활성화시키는 처리법에 대해 중점적으로 연구자 진행되고 있는 분야이다. 열로 파지를 불활성화시키는 방법이 가장 흔히 사용되는 처리법이지만 내열성 파지를 열로 불활성화 시킬 경우에 자연산 유청 단백질이 받게 되는 부정적인 영향으로 인해 이 처리법의 사용에는 제한이 있다. 따라서 온도를 높이고 시간을 늘리는 방법보다는 다른 결합된 처리법을 사용하여 유청 내의 파지를 제거해야 것이 요구되어진다. 열처리를 막여과 또는 UV와 함께 사용할 경우, 유청 내의 파지 수를 효과적으로 감소시킬 수 있을 것으로 사료되어진다.
In general, whey obtained from various cheese batches is being reused, so as to improve the texture and to increase the yield and the nutrient value of the various final milk-based products. In fact, re-usage of whey proteins, including whey cream, is a common and routine procedure. Unfortunately, m...
In general, whey obtained from various cheese batches is being reused, so as to improve the texture and to increase the yield and the nutrient value of the various final milk-based products. In fact, re-usage of whey proteins, including whey cream, is a common and routine procedure. Unfortunately, most bacteriophages can survive heat treatments such as pasteurization. Hence, there is a high risk of an increase in the bacteriophage population during the cheese-making process. Whey samples contaminated with bacteriophages can cause serious problems in the cheese industry. In particular, the process of whey separation frequently leads to aerosol-borne bacteriophages and thus to a contaminated environment in the dairy production plant. In addition, whey proteins and whey cream reused in a cheese matrix can be infected by bacteriophages with thermal resistance. Therefore, to completely abolish the various risks of fermentation failure during re-usage of whey, a whey treatment that effectively decreases the bacteriophage population is urgently needed and indispensable. Hence, the purpose of this review is to introduce various newly developed methods and state-of-the-art technologies for removing bacteriophages from contaminated whey and whey products.
In general, whey obtained from various cheese batches is being reused, so as to improve the texture and to increase the yield and the nutrient value of the various final milk-based products. In fact, re-usage of whey proteins, including whey cream, is a common and routine procedure. Unfortunately, most bacteriophages can survive heat treatments such as pasteurization. Hence, there is a high risk of an increase in the bacteriophage population during the cheese-making process. Whey samples contaminated with bacteriophages can cause serious problems in the cheese industry. In particular, the process of whey separation frequently leads to aerosol-borne bacteriophages and thus to a contaminated environment in the dairy production plant. In addition, whey proteins and whey cream reused in a cheese matrix can be infected by bacteriophages with thermal resistance. Therefore, to completely abolish the various risks of fermentation failure during re-usage of whey, a whey treatment that effectively decreases the bacteriophage population is urgently needed and indispensable. Hence, the purpose of this review is to introduce various newly developed methods and state-of-the-art technologies for removing bacteriophages from contaminated whey and whey products.
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문제 정의
또한 최근 한국과 미국, 유럽 등과의 FTA 체결로 낙농선진국에서 수입되는 다양한 유청 제품들의 안전성에 관심도 함께 높아지고 있는 것이 사실이다. 따라서 현재의 낙농제품인 유청에서의 박테리아 파지에 대한 현황과 새롭게 개발된 박테리아 파지 제거에 대한 것들을 소개하는데 그 목적이 있다. 본 총설논문의 모든 자료들은 이미 발표된 다양한 문헌 등을 정리하여 서술하였다.
이 연구를 통해 무기물질과 미생물을 유청으로부터 분리하였을 경우, 막에 층(단백질 집합체, 식물성 미생물, 유청 내의 포자로부터 생성된)이 형성되는 것을 확인할 수 있었다. 이 발견은 유청 단백질의 변성을 피하면서 막여과 기술을 사용하여 유청으로부터 유제품 내의 파지 분리 실험을 가능하도록 했다. 여과 기술을 연구하는 또 다른 이유는 심한 열처리, 고압처리, 자외선 조사법 등의 대체 기술은 단백질 활성을 회복 불가능한 상태로 만들기 때문이다(Atamer et al.
제안 방법
따라서 현재의 낙농제품인 유청에서의 박테리아 파지에 대한 현황과 새롭게 개발된 박테리아 파지 제거에 대한 것들을 소개하는데 그 목적이 있다. 본 총설논문의 모든 자료들은 이미 발표된 다양한 문헌 등을 정리하여 서술하였다.
성능/효과
2 μm인 미세여과 막을 사용하여 바이러스 입자를 제거하는데 중요한 역할을 한다고 나타났다(Madaeni and Khodadadi, 2004). 따라서 유입용액이 파지와 박테리아 숙주 세포를 모두 포함하고 있을 경우, 더 많은 바이러스를 보존할 수 있었다. 최적 보존을 위해서는 파지의 표면 전하와 막여과의 전하가 서로 반대되어야 하거나, 크기가 작아야 한다.
최근 Piry 등(2012)은 정밀여과를 사용하여 유청 단백질 농축물의 미생물적 품질을 향상시키는 연구를 진행하고 있다. 이 연구를 통해 무기물질과 미생물을 유청으로부터 분리하였을 경우, 막에 층(단백질 집합체, 식물성 미생물, 유청 내의 포자로부터 생성된)이 형성되는 것을 확인할 수 있었다. 이 발견은 유청 단백질의 변성을 피하면서 막여과 기술을 사용하여 유청으로부터 유제품 내의 파지 분리 실험을 가능하도록 했다.
후속연구
유청 및 유청 단백질 재활용으로 인한 발효과정 중 발생하는 문제를 없애거나 제거하는 것은 생산성과 경쟁성을 강화하기 위해서 중요하다. 따라서 앞으로의 연구는 유청 내의 파지를 분리하기 위한 여과 공정에 앞서 여러 파지를 감소시키는 방법을 통합해야 하는데 초점을 맞춰야 할 것이다.
이와 같은 방법을 각각 따로 사용하기 보다는 결합해서 사용하는 것이 권유된다. 열에 민감한 유청 단백질로 인해 열 처리만은 제한이 있으므로 막분리 공정이 열 공정과 함께 유청 내 내열성 파지를 제거하는데 사용될 수 있을 것이다. 유청 및 유청 단백질 재활용으로 인한 발효과정 중 발생하는 문제를 없애거나 제거하는 것은 생산성과 경쟁성을 강화하기 위해서 중요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
자연산 유청 성분을 재활용 할 때의 주의점은?
오늘날 치즈의 영양가를 높이고 치즈 생산의 경제적 효율을 위해 유청 성분(예; 미립자 형태의 유청 단백질, 유청크림)은 치즈 제조과정 중에 재활용되며, 또한 치즈우유와 혼합시킨다(Hinrichs, 2001). 그러나 자연산 유청을 발효유 제품의 재료로 재사용할 경우, 아직까지 제품이 파지에 의해 감염될 위험이 있으므로 유청을 재활용하거나, 유청 분말을 요구르트, 신선한 치즈와 같은 발효 제품으로 사용할 경우에는 파지의 제거가 중요하다(Tamime and Robinson, 1999). 발효과정 중에 발생하는 문제점은 예측이 불가능하기 때문에 유제품의 생산과정은 불안정하다.
정해진 온도/시간 결합법 열처리는 무엇을 위해 사용되어 왔는가?
, 2012). 정해진 온도/시간 결합법 열처리는 우유, 유청, 유청 제품 내에 존재하는 내열성 파지를 불활성시키기 위해 사용되어왔다(Atamer and Hinrichs, 2010). 오늘날 치즈의 영양가를 높이고 치즈 생산의 경제적 효율을 위해 유청 성분(예; 미립자 형태의 유청 단백질, 유청크림)은 치즈 제조과정 중에 재활용되며, 또한 치즈우유와 혼합시킨다(Hinrichs, 2001).
치즈의 영양가를 높이고 치즈 생산의 경제적 효율을 위해 유청 성분은 어떻게 활용되는가?
정해진 온도/시간 결합법 열처리는 우유, 유청, 유청 제품 내에 존재하는 내열성 파지를 불활성시키기 위해 사용되어왔다(Atamer and Hinrichs, 2010). 오늘날 치즈의 영양가를 높이고 치즈 생산의 경제적 효율을 위해 유청 성분(예; 미립자 형태의 유청 단백질, 유청크림)은 치즈 제조과정 중에 재활용되며, 또한 치즈우유와 혼합시킨다(Hinrichs, 2001). 그러나 자연산 유청을 발효유 제품의 재료로 재사용할 경우, 아직까지 제품이 파지에 의해 감염될 위험이 있으므로 유청을 재활용하거나, 유청 분말을 요구르트, 신선한 치즈와 같은 발효 제품으로 사용할 경우에는 파지의 제거가 중요하다(Tamime and Robinson, 1999).
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