[논문]혼합발효를 통한 γ-aminobutyric acid와 펩타이드가 강화된 호상 요구르트 제조

임종순; 이삼빈

doi:10.9721/kjfst.2014.46.2.165

혼합발효를 통한 γ-aminobutyric acid와 펩타이드가 강화된 호상 요구르트 제조
Production of Set-type Yogurt Fortified with Peptides and γ-aminobutyric acid by Mixed Fermentation Using Bacillus subtilis and Lactococcus lactis 원문보기

한국식품과학회지 = Korean journal of food science and technology, v.46 no.2, 2014년, pp.165 - 172

초록
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시판 우유를 이용하여 고초균과 젖산균의 혼합발효에 의한 호상 요구르트 제조에 미치는 영향을 관찰하였다. 우유 원료를 6시간 동안 고초균 발효를 통해서 고초균 생균수가 초기 $6.0{\times}10^6$ CFU/mL에서 $2.5{\times}10^8$ CFU/mL로 증가되었다. 2차 젖산균 발효시에 생균수 증가 및 산 생성능이 촉진되었으며, 발효 1일 후에 젖산균 생균수 $3.03{\times}10^9$ CFU/mL을 나타내었으며, 고초균은 $4.67{\times}10^5$ CFU/mL로 감소하였다. 단백질 카제인은 1시간 동안 1차 고초균 발효에 의해서 급격하게 가수분해되어 저분자 펩타이드로 전환되었으며, 2차 젖산균 발효시에 유청분리가 최소화되면서 커드형성이 우수하였다. 초기 3시간까지 고초균 발효시에 젖산균에 의해 커드형성능이 양호하였으며, 그 이상의 고초균 발효는 우유의 커드형성을 지연시켰다. 특히 4시간 발효물은 심한 유청분리 현상과 함께 tyrosine 함량이 급격히 증가되어 80 mg% 수준을 나타내었다. 1차 고초균 발효를 수행한 경우에 2차 젖산균 발효에 의한 GABA 생산이 증진되었다. 호상 요구르트 커드의 표면구조는 1차 고초균 발효가 진행될수록 거친 표면적을 나타내었으며, 결론적으로 1차 고초균 발효 3시간, 2차 젖산발효 3일 동안 수행한 경우에 산도 0.92%, pH 4.34, tyrosine 함량 47.39 mg%, GABA 함량이 0.07%로 생성되었다. 우유에 고초균 발효를 단기간 수행함으로서 우유 단백질의 부분 가수분해에 의해서 2차 젖산균 발효시에 균의 생육을 촉진하여 산생성능이 우수하여 호상 요구르트 제조가 용이하였으며, 펩타이드, GABA, probiotics 등이 강화된 호상 요구르트를 제조할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Mixed fermentation of cow milk was performed by sequential co-cultures with Bacillus subtilis and Lactococcus lactis. After a first fermentation step with B. subtilis for 6 h, the number of viable cells increased to $2.5{\times}10^8$ CFU/mL. The second fermentation step with L. lactis resulted in increased viable cells $1.09{\times}10^{10}$ CFU/mL for 3 days and increased acidity. However, the number of viable B. subtilis cells was decreased greatly to $5{\times}10^1$ CFU/mL following fermentation with L. lactis. Milk proteins were markedly hydrolyzed by the first fermentation after 2 h, and the second fermentation induced curd formation in milk. However, after 4 h, the first fermentation resulted in higher whey separation and 80 mg% tyrosine content. Gamma-aminobutyric acid (GABA) production was dependent upon the degree of protein hydrolysis by first fermentation. Second fermentation resulted in 0.14% GABA. The milk fermented by B. subtilis indicated the rough surface of yogurt depended upon the degree of protein hydrolysis. In conclusion, set-type yogurt was efficiently produced by co-culturing of milk, and fortifying with peptides, GABA, and probiotics.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 우유에 고초균을 이용한 단기간 발효를 통해 우유 단백질의 가수분해를 촉진시키며, 동시에 2차 젖산균 발효에 의한 요구르트 커드 생성능과 생리활성물질인 GABA 생성에 대한 평가를 통해서 고초균과 젖산균의 혼합발효를 통한 펩타이드, GABA, probiotic을 함유한 기능성 발효 유제품을 제조하는 기초 자료로 제공하고자 한다.

제안 방법

B. subtilis HA를 이용하여 6시간 동안 1차 고초균 발효한 발효유를 시간별로 시료를 취하여 SDS-PAGE를 통한 우유 단백질 의 가수분해 정도를 확인하였다(Fig. 5). 고초균에 의한 우유 단백질의 가수분해 정도를 확인한 결과 1시간 발효 후 우유의 주된 단백질인 카제인(분자량 25-35 kDa) 단백질들의 대부분이 가수분해되어 대부분이 10 kDa 이하의 펩타이드로 저분자화되는 것으로 판단된다.
2% ninhydrin을 뿌리고, 100℃ dry oven에서 5-10분 동안 발색시킨 후 GABA spot을 확인하였다. 또한 GABA 함량의 정량적 분석을 위해서 image analyzer (CARESTREAM Gel Logic Imaging System, Carestream Health, Inc., Rochester, New York, NY, USA)를 이용하여 TLC에서의 GABA standard와 상대적인 정량평가를 하여 발효물의 GABA 함량을 나타내었다.
발효물의 peptide 생성 정도를 측정하기 위하여 Folin phenol 시약을 이용하여 발효유 중에 존재하는 tyrosine 함량을 측정하였다 (22). Tyrosine 함량의 비교를 위한 standard로 50, 100, 150, 200, 250 µg/mL의 tyrosine 용액을 사용하였다.
발효유 커드의 생성 정도는 배양이 끝난 직후 육안으로 관찰하여 커드의 흐름정도를 4단계로 나타내었으며(−, +, ++, +++), 유청의 분리 정도는 발효액(55 mL)을 30 mesh 채에 걸러 2시간동안 흘러내린 액체(whey)의 부피 및 채에 남아있는 커드의 양을 측정하였다(21).
발효유를 동결건조기(Ilsin, Busan, Korea)를 이용하여 동결건조한 뒤 발효유 분말의 표면을 금으로 도금시켜 전도성을 갖게 하 여 scanning electron microscopy (S-4300, Hitachi, Tokyo, Japan)를 이용하여 가속전압 15 kV photo times 85초 동안 50배에서 200배로 하여 관찰하였다.
발효유의 단백질 가수분해 패턴을 알아보기 위하여 sodium dodecyl sulfate polyacylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) 전기영동을 수행하였다.
생균수는 발효유 1 mL에 멸균수 9 mL을 첨가하여 104, 105, 106 배로 단계별 희석하여 MRS broth agar 배지에 20 µL 도말한 후, B. subtilis HA는 42℃ 항온배양기에서 24시간 배양 후 colony forming unit (CFU)/mL으로 나타내었다.
시판 우유를 이용하여 고초균과 젖산균의 혼합발효에 의한 호상 요구르트 제조에 미치는 영향을 관찰하였다. 우유 원료를 6시간 동안 고초균 발효를 통해서 고초균 생균수가 초기 6.
우유에 B. subtilis HA를 1%(v/v) 접종하여 42℃ 진탕 배양기에서 6시간 동안 1차 발효한 후, 1시간마다 발효된 우유 시료 50 mL을 채취하여 우유에서 24시간 배양하여 활성화된 L. lactis YC 스타터 균체를 발효 원료의 10%(v/v) 수준으로 접종하여 30℃ 항온 배양기에서 3일 동안 2차 젖산발효하였다.
우유에 B. subtilis HA를 접종하여 42℃에서 6시간 동안 발효시키면서 시간 별로 1차 고초균 발효 후 L. lactis YC를 2차 접종하여 3일 동안 젖산발효시킨 발효유의 물성 변화를 관찰하였다. 발효유의 pH 및 생균수 변화를 측정한 결과는 Table 1에서 나타나는 것처럼 1차 고초균 발효의 초기와 6시간 하였을 때 pH는 각각 6.
lactis YC는 30℃ 항온배양기에서 24시간 배양함으로써 고온에서 생육하는 Bacillus sp.의 생육을 억제하여 젖산균의 생균수를 측정하였다.

대상 데이터

, Seoul, Korea)으로부터 구입하여 사용하였다. GABA standard는 Sigma사(St. Louis, MO, USA)로부터 구입하였으며, TLC plate는 MERCK사(Merck KGaA, Darmstadt, Germany)로부터 구입하여 사용하였다. SDS-PAGE marker 단백질은 Thermo사(Waltham, MA, USA)로부터 구입하였으며, Folin reagent는 Junsei Chemical사(Tokyo, Japan)로부터 구입하여 사용하였다.
SDS-PAGE marker 단백질은 Thermo사(Waltham, MA, USA)로부터 구입하였으며, Folin reagent는 Junsei Chemical사(Tokyo, Japan)로부터 구입하여 사용하였다. Gel 염색용 Instant blue 용액(Coomassie dye)은 Expedeon (Cambridge, UK)로부터 구입하였다.
0)에 혼합하여 6시간 동안 용해시킨 후 원심분리(15,000rpm)하여 상등액과 sample buffer를 혼합하여 100℃에서 5분간 열처리한 후 전기영동(Hoefer Scientific Instruments, CA, USA)을 실시하였다(23). SDS-PAGE gel 염색은 Instant blue 용액(Expedeon, Harston, Cambridgeshire, UK)을 사용하였으며 표준 단백질은 10, 15, 25, 35, 40, 55, 70, 100, 130, 170kDa으로 조합되어 있는 protein marker를 사용하였다.
Louis, MO, USA)로부터 구입하였으며, TLC plate는 MERCK사(Merck KGaA, Darmstadt, Germany)로부터 구입하여 사용하였다. SDS-PAGE marker 단백질은 Thermo사(Waltham, MA, USA)로부터 구입하였으며, Folin reagent는 Junsei Chemical사(Tokyo, Japan)로부터 구입하여 사용하였다. Gel 염색용 Instant blue 용액(Coomassie dye)은 Expedeon (Cambridge, UK)로부터 구입하였다.
Tyrosine 함량의 비교를 위한 standard로 50, 100, 150, 200, 250 µg/mL의 tyrosine 용액을 사용하였다.
발효유 제조의 원료 우유는 매일유업(Maeil Dairies Co., Seoul, Korea)으로부터 구입하여 사용하였다. GABA standard는 Sigma사(St.
사용 균주로는 재래식 청국장에서 분리한 Bacillus subtilis HA(KCCM 10775P)를 이용하여 1차 고초균 발효를 수행하였고, 물김치에서 분리한 GABA 생산 균주인 Lactococcus lactis YC(KCCM 11297P)를 이용하여 2차 젖산발효를 수행하였다.

데이터처리

Each value is the mean±SE (n≥4); means with the different letters in each column are significantly different (p<0.05) by Duncan’s multiple range test.
실험 결과는 Statistical Package for the Social Science (SPSS, Version 20.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)를 이용하여 평균과 표준오차(mean±SE)를 구하였으며, 각 집단 간 평균치 차이를 검증하기 위하여 one way-ANOVA 및 Duncan’s test를 적용하였다.

성능/효과

78 mg%정도로 증가하였으며, 4시간 이상 수행한 발효유는 tyrosine 함량이 100 mg% 이상으로 더욱 증가하는 경향을 보였다. 1차 고초균 발효 4시간 동안 수행한 경우에 2차 젖산균 발효물은 tyrosine 함량이 80 mg% 이상으로 크게 증가하였으며, 발효 시간이 증가함에 따라 tyrosine 함량도 증가하는 경향을 보였다. 한편, 2차 젖산발효 시간에 따른 tyrosine 함량을 비교해 보았을 때, 시간에 따른 큰 차이가 보이지 않는 것으로 보인다.
1차 고초균 발효가 3시간 정도 수행된 우유에 2차 젖산균 발효를 2일 동안 수행하면 젖산균 생균수는 4.68×109 CFU/mL으로 가장 높은 값을 보였으며, 3일 발효 후에 일부 감소하면서 2.83×108 CFU/mL의 생균수를 나타내었다(Fig. 1).
1차 고초균 발효를 1시간 이상 수행한 우유는 2차 젖산균 발효에서 높은 젖산균 생균수를 보이면서, 1일 젖산균 발효 후에 생균수는 1.6×109-4.15×109 CFU/mL을 높은 값을 나타내었다.
이는 고초균 발효에 의해서 생성된 단백질 분해효소에 의한 우유 단백질의 부분적인 가수분해에 의해서 수반되는 것으로 사료된다. 1차 고초균 발효를 2시간 동안 수행한 후 2차 젖산균 발효물의 tyrosine 함량은 8.78 mg%정도로 증가하였으며, 4시간 이상 수행한 발효유는 tyrosine 함량이 100 mg% 이상으로 더욱 증가하는 경향을 보였다. 1차 고초균 발효 4시간 동안 수행한 경우에 2차 젖산균 발효물은 tyrosine 함량이 80 mg% 이상으로 크게 증가하였으며, 발효 시간이 증가함에 따라 tyrosine 함량도 증가하는 경향을 보였다.
1차 고초균 발효를 3시간 수행한 경우에 젖산균 발효물은 0.7 µg/µL (0.07%) 농도의 GABA를 함유하였으며, 1차 고초균 발효가 6시간 수행한 경우는 2차 젖산발효물의 GABA함량은 1.4 µg/µL (0.14%)로 증가하였다.
1차 고초균 발효를 3시간 이상 수행한 경우에 2차 젖산발효물의 생균수는 발효시간이 증가하면서 약간 감소하는 경향을 보였으며, 1일 발효 후에 3.03×109 CFU/mL으로 가장 높았으며 3일 발효한 경우에 5.83×108 CFU/mL으로 약간 감소하였다.
6에서 확인할 수 있었다. 1차 고초균 발효시간이 증가함에 따라서 GABA보다 분자량이 큰 아미노산 함량이 증가하는 경향을 보였으며, SDS-PAGE로 분석된 저분자 단백질과 펩타이드 생성과 연관이 있음을 확인할 수 있었다. 이는 고초균 발효시간에 따른 우유 발효물의 tyrosine 함량의 증가와 유사한 경향을 보였다.
1차 고초균 발효없이 2차 젖산균 발효를 1일 동안 수행한 후에 제조된 발효유의 젖산균 생균수는 8×108 CFU/mL로 가장 낮은 값을 나타내었으며, 젖산발효 3일 후에도 젖산균 생균수가 증가하는 경향을 보였다.
2). 1차 고초균 발효없이 2차 젖산발효를 3일 동안 수행한 경우에 산도는 0.27% 정도로 낮은 값을 나타내었으며, 반면에 1차 고초균 발효를 1시간 수행한 후 2차 젖산균 발효를 통해서 산도가 0.86%정도로 크게 증가하였다. 특히, 1차 고초균 발효를 6시간 동안 수행한 후 2차 젖산균 발효를 한 경우 2일째 이후에 발효유의 산도가 급격하게 증가하였다.
2차 젖산균 발효시 에 생균수 증가 및 산 생성능이 촉진되었으며, 발효 1일 후에 젖산균 생균수 3.03×109 CFU/mL을 나타내었으며, 고초균은 4.67×105 CFU/mL로 감소하였다.
lactis에 의한 우유의 젖산발효는 유단백질의 가수분해능이 미비한 것으로 판단되었다. 2차 젖산균에 의한 발효유의 tyrosine 함량과 쓴맛의 연관성은 모든 발효 시료에서 유사하였으며, 1차 고초균 발효를 4시간 수행한 후 2차 젖산발효 통해서 생산된 발효유 tyrosine 함량이 90 mg% 이상에서 쓴맛이 나타났다. 따라서 발효유의 1차 발효 시간이 길어질수록 우유 단백질의 가수분해가 이루어지면서 펩타이드가 생성되며 동시에 쓴맛이 증가됨으로서 호상 요구르트의 제조에는 부적합하다고 생각되었다.
87로 고초균 발효가 수행되면서 발효물의 pH값은 거의 변화가 없으면서 중성을 나타내었다. 각각의 1차 고초균 발효물을 이용하여 2차 젖산균 발효를 3일 동안 수행하였을 때 pH는 4.23-5.02으로 1차 고초균 발효보다 크게 감소하는 결과를 나타냈다. 특히, 1차 고초균 발효를 수행하지 않은 경우에 비해서 고초균 발효를 수행한 경우에 2차 젖산발효에서 전반적으로 낮은 pH값을 나타내었다.
결론적으로 1차 고초균 발효를 2시간 동안 수행한 경우에 2차 젖산균에 의한 발효유의 커드 형성능이 개선되는 것으로 확인되었으며, 3시간 이후부터 발효유의 커드 형성능이 미비하였다. 이는 1차 고초균 발효를 통해서 생산된 알칼리성 단백질분해효소에 의한 주된 우유 단백질인 카제인이 부분적으로 가수분해되어 나타나는 현상으로 사료된다.
이는 2차 젖산균에 의한 생육촉진으로 산생성 등으로 고초균이 생육이 억제되면서 사멸되는 것으로 판단된다. 결론적으로 우유 원료는 1차 고초균 발효를 단기간에 수행함으로서 2차 젖산균의 생육이 촉진되며, 이는 젖산균 생육에 필요한 영양성분의 강화에 기인한 것으로 판단된다. Hosoi 등(24)은 고초균 발효물의 존재 하에 L.
우유 유래의 펩타이드는 효소적 가수분해 또는 발효 미생물로부터 분비되는 단백질 가수분해 효소에 의해서 생성되며, 이들 방법을 복합적으로 사용함으로서 효과적으로 기능성 펩타이드 생성이 가능하다고 판단된다. 결론적으로 우유는 고초균 발효시간 3시간 안에 우유 주된 단백질인 카제인 대부분이 가수분해되면서 펩타이드를 생성하며 동시에 tyrosine 함량이 급격하게 증가하는 경향과 일치하는 결과를 보였다.
고초균에 의한 1차 발효 중에 우유 단백질들이 가수분해된 후 2차 젖산발효에 의해서 형성된 요구르트 커드의 표면의 모습은 우유 단백질의 가수분해 정도에 따라서 차이를 보였다. 고초균 발효가 생략되어 단백질 가수분해가 없는 조건에서 젖산균 발효에 의해서 형성된 요구르트는 고른 입자를 갖는 균일한 표면을 보이지만, 단백질 가수분해가 진행되면서 커드 표면적이 불균일하며 거친 표면 조직을 나타냈다. 이는 요구르트 커드를 동결건조하여 수분을 제거시키는 과정에서 유청분리가 심한 요구르트는 단백질들의 결합이 균일하지 못하여 불규칙하고 거친 표면을 나타내는 것으로 판단된다.
5). 고초균에 의한 우유 단백질의 가수분해 정도를 확인한 결과 1시간 발효 후 우유의 주된 단백질인 카제인(분자량 25-35 kDa) 단백질들의 대부분이 가수분해되어 대부분이 10 kDa 이하의 펩타이드로 저분자화되는 것으로 판단된다. 단백질 가수분해 정도를 image analyzer로 분석한 결과 우유 단백질이 고초균에 의한 발효시간이 증가함에 따라 카제인 단백질은 가수분해가 진행되었으며, 36 kDa으로 카제인은 발효의 진행에 따라 95% 이상 가수 분해되었으며, 18 kDa (βlactoglobulin)은 발효시간이 3시간까지 50%, 6시간까지 90% 이상 가수분해되었다(data not shown) 우유 단백질은 α-chymotrypsin, trypsin 효소에 의해서 가수분해하는 경우에 카제인 단백질이 효과적으로 분해되면서 14 kDa 이하의 저분자 펩타이드로 전환되는 것을 보고하였다(37).
단백질 가수분해 정도를 image analyzer로 분석한 결과 우유 단백질이 고초균에 의한 발효시간이 증가함에 따라 카제인 단백질은 가수분해가 진행되었으며, 36 kDa으로 카제인은 발효의 진행에 따라 95% 이상 가수 분해되었으며, 18 kDa (βlactoglobulin)은 발효시간이 3시간까지 50%, 6시간까지 90% 이상 가수분해되었다(data not shown) 우유 단백질은 α-chymotrypsin, trypsin 효소에 의해서 가수분해하는 경우에 카제인 단백질이 효과적으로 분해되면서 14 kDa 이하의 저분자 펩타이드로 전환되는 것을 보고하였다(37).
67×10⁵ CFU/mL로 감소하였다. 단백질 카제인은 1시간 동안 1차 고초균 발효에 의해서 급격하게 가수분해되어 저분자 펩타이드로 전환되었으며, 2차 젖산균 발효시에 유청분리가 최소화되면서 커드형성이 우수하였다. 초기 3시간까지 고초균 발효시에 젖산균에 의해 커드형성능이 양호하였으며, 그 이상의 고초균 발효는 우유의 커드형성을 지연시켰다.
따라서 B. subtilis HA를 이용하여 우유 원료를 1차 고초균 발효 후, GABA 생산 젖산균을 이용하여 2차 젖산발효를 통해서 GABA 생성이 가능하였으며, 이는 1차 고초균 발효기간에 의존적으로 증가하였다. 이는 콩 원료를 이용하여 고초균과 젖산균의 혼합발효물로부터 생성된 GABA 함량이 0.
2차 젖산균에 의한 발효유의 tyrosine 함량과 쓴맛의 연관성은 모든 발효 시료에서 유사하였으며, 1차 고초균 발효를 4시간 수행한 후 2차 젖산발효 통해서 생산된 발효유 tyrosine 함량이 90 mg% 이상에서 쓴맛이 나타났다. 따라서 발효유의 1차 발효 시간이 길어질수록 우유 단백질의 가수분해가 이루어지면서 펩타이드가 생성되며 동시에 쓴맛이 증가됨으로서 호상 요구르트의 제조에는 부적합하다고 생각되었다. 그러나 1차 고초균에 의한 tyrosine 함량의 증가는 우유 단백질의 가수분해에 의한 펩타이드 생성을 의미하며, 이를 통해서 최종 발효유에 효과적으로 펩타이드를 강화시킬 수 있다고 사료된다.
3). 또한 1차 고초균 발효를 2시간 동안 수행한 경우에 2차 젖산 발효를 1일 수행한 경우에 각각 pH 4.44, 산도 0.75%를 나타냈으며, 발효유의 커드 형성능이 양호하였다. 반면에 1차 고초균 발효를 3시간 이상 수행한 우유를 2차 젖산균 발효를 3일 동안 수행하여도 발효유의 커드 형성은 미비하였다.
반면에 유청분리가 없이 형성된 요구르트의 커드는 균일한 단백질 젤 형태를 이루면서 표면이 균일한 조직을 나타내는 것으로 사료된다. 또한 1차 고초균 발효를 3시간 동안 수행한 후 2차 젖산발효에 의해서 형성된 요구르트 커드 표면에 큰 변화를 초래하는 것을 보였다. 이는 1차 고초균 발효에 의해서 우유 단백질의 가수분해 정도에 따라 젖산균 발효에 의한 커드 형성능의 차이와 연관이 있음을 나타내며, 단백질의 가수분해가 지나치게 이루어지면 젖산균에 의한 요구르트 제조시에 유청분리가 심하며 불완전한 gel 형성으로 동결건조시에 표면 조직이 거칠어지는 것으로 판단된다.
또한, 우유 젖산발효 전에 1차 고초균 발효를 4시간 동안 수행하는 경우에 2차 젖산발효에서 발효 1일, 2일 후에 각각 4.15×109, 2.05×109 CFU/mL의 생균수를 보였으며, 1차 고초균 발효를 6시간 수행한 경우에 2차 젖산발효를 1일 동안 수행한 경우에 발효물의 젖산균 생균수는 1.63×108 CFU/mL으로 가장 낮은 생균수를 보였으며, 젖산발효기간이 증가함에 따라서 생균수가 증가하여 발효 3일에는 1.09×1010 CFU/mL 생균수를 나타내었다.
1차 고초균 발효 없이 우유에 젖산균 발효를 수행한 경우에 GABA 함량은 매우 미비하였다. 반면에 1차 고초균 발효기간이 증가할수록 2차 젖산 발효에서 GABA 생성을 나타내는 GABA spot의 농도가 증가하는 경향을 보였다. 1차 고초균 발효를 3시간 수행한 경우에 젖산균 발효물은 0.
1차 고초균 발효없이 우유의 젖산균 발효에 의한 커드형성은 발효 초기에는 매우 미비하였으나 발효 3일에는 완전한 커드를 형성하였다. 반면에 1차 고초균 발효를 1, 2시간 수행한 후 2차 젖산균 발효를 통해서 발효유의 커드 형성능이 양호하였으며, 특히, 1차 고초균 발효를 1시간 동안 수행한 후 2차 젖산발효를 1일 수행하는 경우에 pH 4.48, 산도 0.7%로 커드 형성이 우수하였으며, 3일 수행하는 경우에 발효유의 pH 4.23, 산도는 0.86% 정도를 나타내면서 발효유의 커드 형성능이 가장 우수하였다(Fig. 3). 또한 1차 고초균 발효를 2시간 동안 수행한 경우에 2차 젖산 발효를 1일 수행한 경우에 각각 pH 4.
특히, 1차 고초균 발효를 수행하지 않은 경우에 비해서 고초균 발효를 수행한 경우에 2차 젖산발효에서 전반적으로 낮은 pH값을 나타내었다. 반면에 1차 고초균 발효없이 2차 젖산 균 발효 시에 발효 3일동안 완만하게 pH가 감소하면서 최종 3일 발효 후에 pH 5.02를 나타내었다(Table 1).
발효된 발효유의 산도는 1차 고초균 발효에 의해서 약간 증가하였으며, 특히 2차 젖산균에 의한 발효 시간이 길어질수록 증가하는 경향을 보였다(Fig. 2). 1차 고초균 발효없이 2차 젖산발효를 3일 동안 수행한 경우에 산도는 0.
lactis YC를 2차 접종하여 3일 동안 젖산발효시킨 발효유의 물성 변화를 관찰하였다. 발효유의 pH 및 생균수 변화를 측정한 결과는 Table 1에서 나타나는 것처럼 1차 고초균 발효의 초기와 6시간 하였을 때 pH는 각각 6.89, 6.87로 고초균 발효가 수행되면서 발효물의 pH값은 거의 변화가 없으면서 중성을 나타내었다. 각각의 1차 고초균 발효물을 이용하여 2차 젖산균 발효를 3일 동안 수행하였을 때 pH는 4.
우유 발효물의 생균수 측정 결과, 1차 고초균 발효를 6시간 동안 단기간 수행하면서 발효 시간 증가함에 따라 초기 고초균 생균수 6.0×106 CFU/mL에서 발효 4시간 후에 8.7×107 CFU/mL로 증가하였으며, 발효 6시간 후에는 1.6×109 CFU/mL로 크게 증가하는 경향을 보였다(Fig. 1).
우유 원료를 6시간 동안 고초균 발효를 통해서 고초균 생균수가 초기 6.0×106 CFU/mL에서 2.5×108 CFU/mL로 증가되었다.
07%로 생성되었다. 우유에 고초균 발효를 단기간 수행함으로서 우유 단백질의 부분 가수분해에 의해서 2차 젖산균 발효시에 균의 생육을 촉진하여 산생성능이 우수하여 호상 요구르트 제조가 용이하였으며, 펩타이드, GABA, probiotics 등이 강화된 호상 요구르트를 제조할 수 있었다.
이는 고초균 발효시간에 따른 우유 발효물의 tyrosine 함량의 증가와 유사한 경향을 보였다. 특히, 1차 고초균 발효가 수행되면서 SDS-PAGE에서 확인할 수 없었던 GABA보다 분자량이 작은 물질이 5시간 발효 후부터 생성되었으며, 특히 2차 젖산균에 의한 젖산발효가 3일 동안 수행되면서 생성량이 크게 증가되는 것으로 나타났다.
특히, 2차 젖산균 발효를 3일 동안 수행하면서 발효물에 존재하는 고초균의 생균수는 급격하게 감소하는 경향을 보였으며, 고초균 발효 3시간 및 6시간을 수행한 발효물의 초기 고초균 생균수는 2.38×108, 1.63×109 CFU/mL에서 각각 5×101, 1.0×102로 감소하였다.
86 mg%정도로 매우 낮았으며, 2차 젖산균 발효를 3일 동안 수행한 후에도 발효유의 tyrosine 함량에는 차이가 없었다. 한편 고초균 발효를 6시간 동안 수행한 결과 발효시간에 따라 tyrosine 함량이 증가되었으며, 특히 발효시간 4시간부터 tyrosine 함량이 급격하게 증가하는 경향을 보였다. 이는 고초균 발효에 의해서 생성된 단백질 분해효소에 의한 우유 단백질의 부분적인 가수분해에 의해서 수반되는 것으로 사료된다.
1차 고초균 발효를 수행한 경우에 2차 젖산균 발효에 의한 GABA 생산이 증진되었다. 호상 요구르트 커드의 표면구조는 1차 고초균 발효가 진행될수록 거친 표면적을 나타내었으며, 결론적으로 1차 고초균 발효 3시간, 2차 젖산발효 3일 동안 수행한 경우에 산도 0.92%, pH 4.34, tyrosine 함량 47.39 mg%, GABA 함량이 0.07%로 생성되었다. 우유에 고초균 발효를 단기간 수행함으로서 우유 단백질의 부분 가수분해에 의해서 2차 젖산균 발효시에 균의 생육을 촉진하여 산생성능이 우수하여 호상 요구르트 제조가 용이하였으며, 펩타이드, GABA, probiotics 등이 강화된 호상 요구르트를 제조할 수 있었다.

후속연구

이는 고초균에 의한 생성된 단백질 가수분해 효소는 대표적인 alkaline 단백질 분해 효소이며, 우유의 중성조건에서 효소의 활성이 유지되면서 우유 단백질을 효과적으로 가수분해하는 것으로 판단된다. 따라서 우유의 발효시에 고초균을 효과적으로 이용한다면 기능성 펩타이드가 증진된 기능성 발효식품의 제조가 가능할 것으로 사료된다.
18 µg/mL이었다는 연구 결과보다는 높은 GABA를 생성하는 것으로 나타났다(39). 우유에 고초균과 젖산균을 혼합 발효시킴으로서 발효유에 펩타이드 및 기능성 성분인 GABA를 강화시킬 수 있으며, 젖산균에 의한 GABA 대량생산을 최적화시키는 연구가 요구된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	발효유는 무엇인가?	발효유는 우유, 산양유, 마유 등을 젖산균 스타터를 이용하여 발효시킨 제품을 말하며, 양질의 영양성분과 풍미, 조직감, 다양한 생리활성 성분을 갖는 발효식품이다(1,2). 특히, 발효유에 존재하는 젖산균은 인체에 유익한 probiotic균으로서 유해균의 증식을 억제하는 효과를 통해서 정장작용, 노화방지와 면역증강 등의 다양한 기능성을 제공하는 것으로 알려져 있다(3,4).
	Gamma-aminobutyric acid는 사람에게 있어 어떤 생리활성을 가지고 있는가?	Gamma-aminobutyric acid (GABA)는 포유동물의 뇌나 척수에 존재하여 신경 전달 물질로서 작용하는 비단백질 아미노산의 일종으로 자연계에 널리 분포하고 있다. 사람에 있어서 혈압 강하 작용과 알코올 대사를 증진시키며(15) 뇌의 혈류를 활발하게 하 고 산소 공급량을 증가시켜 뇌세포의 대사기능을 촉진시키는 등 다양한 생리활성을 가지고 있다(16). 미생물에 의한 GABA 생산은 젖산균을 이용한 생산 최적화에 대한 많은 연구들이 수행되어 왔으며(17), 최근 젓갈과 발효유로부터 분리된 젖산균을 이용한 GABA 생산의 최적화에 관한 다양한 연구가 보고되고 있다 (18,19).
	요구르트는 일반적으로 어떤 형태로 제조되는가?	특히 요구르트 gel 형성을 위해서는 우유의 주된 단백질인 카제인과 유청단백질의 효과적인 변성을 통한 단백질 분자간 결합에 의해서 수분이 최대한 포집되는 것이 필요하다(5). 일반적으로 요구르트는 젖산균 스타터의 혐기적 조건에서 유당 대사를 통한 젖산의 생성에 의해서 단백질 커드가 형성되어 액상과 호상의 형태로 제조된다. 또한 발효유의 고형분 증진, 물성 및 기능성 강화에 도움이 되는 부재료 성분을 첨가하여 다양한 요구르트 제조에 관한 연구들이 진행되어왔다(6,7).

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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