본 연구에서는 동결건조 공정에 의한 유산균의 생균수 감소를 최소화 할 수 있는 농후 발효유를 개발하고자 하였다. 이를 위해 농후 발효유 제조에 첨가되는 당의 종류 및 구성을 달리하여 동결 건조 전후의 유산균 생존율을 비교 분석하였다. 그 결과, 포도당의 일부를 이소말토올리고당으로 대체하였을 때, 발효유 내 초기 유산균 생균수 및 동결건조 공정 이후의 유산균 생존율 또한 높아졌다. 또한 동결 건조 시 열판 온도가 낮을 경우, 건조 효율은 떨어지지만, 동결건조 이후의 동결건조 농후 발효유 내 초기 유산균 생존율이 높았다. 16주간의 저장기간에 따른 유산균 생균수 변화를 살펴본 결과, 상온보관 조건에서 유산균은 지수적으로 감소하였다. 하지만 16주가 경과한 후에도 $1.63{\times}10^8CFU/g$의 생균수를 유지하여 약 0.6 g 이상의 동결건조 농후 발효유만 섭취하여도 체내에서 유산균 증식 및 유해균 억제 배변활동 원활 등의 건강기능성을 가질 수 있는 수준이었다. 하지만 본 연구에서는 식품 매트릭스에 따른 동결방지 효과를 파악할 때, 유산균 생균수를 유일한 지표로 삼았다는데 한계가 있다. 유산균 생균수뿐만 아니라, 유산균의 활성을 살펴보기 위해 동결건조 이후의 젖산 생성능력이나 실질적으로 체내에 들어갔을 때 위액이나 담즙액에 대한 저항성 측면에서의 추가 연구가 필요할 것으로 사료된다.
본 연구에서는 동결건조 공정에 의한 유산균의 생균수 감소를 최소화 할 수 있는 농후 발효유를 개발하고자 하였다. 이를 위해 농후 발효유 제조에 첨가되는 당의 종류 및 구성을 달리하여 동결 건조 전후의 유산균 생존율을 비교 분석하였다. 그 결과, 포도당의 일부를 이소말토올리고당으로 대체하였을 때, 발효유 내 초기 유산균 생균수 및 동결건조 공정 이후의 유산균 생존율 또한 높아졌다. 또한 동결 건조 시 열판 온도가 낮을 경우, 건조 효율은 떨어지지만, 동결건조 이후의 동결건조 농후 발효유 내 초기 유산균 생존율이 높았다. 16주간의 저장기간에 따른 유산균 생균수 변화를 살펴본 결과, 상온보관 조건에서 유산균은 지수적으로 감소하였다. 하지만 16주가 경과한 후에도 $1.63{\times}10^8CFU/g$의 생균수를 유지하여 약 0.6 g 이상의 동결건조 농후 발효유만 섭취하여도 체내에서 유산균 증식 및 유해균 억제 배변활동 원활 등의 건강기능성을 가질 수 있는 수준이었다. 하지만 본 연구에서는 식품 매트릭스에 따른 동결방지 효과를 파악할 때, 유산균 생균수를 유일한 지표로 삼았다는데 한계가 있다. 유산균 생균수뿐만 아니라, 유산균의 활성을 살펴보기 위해 동결건조 이후의 젖산 생성능력이나 실질적으로 체내에 들어갔을 때 위액이나 담즙액에 대한 저항성 측면에서의 추가 연구가 필요할 것으로 사료된다.
The majority of food drying processes are based on the use of thermal energy. However, such methods may deteriorate the quality of the final product. Freeze-drying is one of the most useful processes for drying thermosensitive substances. Food that contains beneficial bacteria, for example, is susce...
The majority of food drying processes are based on the use of thermal energy. However, such methods may deteriorate the quality of the final product. Freeze-drying is one of the most useful processes for drying thermosensitive substances. Food that contains beneficial bacteria, for example, is susceptible to heat treatment, but during freeze-drying beneficial bacteria are preserved in these food items. The primary goals of this study were to develop yogurt snacks and to compare the viability of lactic acid bacteria (LAB) in yogurt snacks under different freeze-drying temperatures. In addition, the survival of LAB during storage was investigated. Survival of LAB in freeze-dried yogurt snacks gradually decreased over 16 weeks of storage. LAB had a residual viability of 25.5% after 16 weeks of storage at room temperature. LAB survived better in freeze-dried plain yogurt snacks than in freeze-dried strawberry yogurt snacks during storage. Freeze-dried yogurt snacks contained 11.9% fat, 57.1% carbohydrate, and 18.7% protein. In conclusion, the viability of LAB in freeze-dried yogurt snacks depends on the temperature during freeze-drying: the higher the freeze-drying temperature, the lower the viability of LAB in yogurt snacks. The viability of LAB in yogurt snacks was also dependent on the moisture content and nutritional value.
The majority of food drying processes are based on the use of thermal energy. However, such methods may deteriorate the quality of the final product. Freeze-drying is one of the most useful processes for drying thermosensitive substances. Food that contains beneficial bacteria, for example, is susceptible to heat treatment, but during freeze-drying beneficial bacteria are preserved in these food items. The primary goals of this study were to develop yogurt snacks and to compare the viability of lactic acid bacteria (LAB) in yogurt snacks under different freeze-drying temperatures. In addition, the survival of LAB during storage was investigated. Survival of LAB in freeze-dried yogurt snacks gradually decreased over 16 weeks of storage. LAB had a residual viability of 25.5% after 16 weeks of storage at room temperature. LAB survived better in freeze-dried plain yogurt snacks than in freeze-dried strawberry yogurt snacks during storage. Freeze-dried yogurt snacks contained 11.9% fat, 57.1% carbohydrate, and 18.7% protein. In conclusion, the viability of LAB in freeze-dried yogurt snacks depends on the temperature during freeze-drying: the higher the freeze-drying temperature, the lower the viability of LAB in yogurt snacks. The viability of LAB in yogurt snacks was also dependent on the moisture content and nutritional value.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 동결건조 공정 이후의 유산균 생균수를 높일 수 있는 농후 발효유를 개발하고, 유산균의 생존율을 높일 수 있는 동결건조 온도를 설정하고자 한다. 또한 동결건조 농후발효유의 저장기간 중의 유산균 생균수를 변화를 살펴봄으로써 농후 발효유의 종류에 따른 유산균 생존율차이를 비교분석하고, 저장 기간 중의 유산균 생균수가 건강기능식품 수준으로 유지되는지 살펴보고자 한다.
따라서 본 연구에서는 동결건조 공정 이후의 유산균 생균수를 높일 수 있는 농후 발효유를 개발하고, 유산균의 생존율을 높일 수 있는 동결건조 온도를 설정하고자 한다. 또한 동결건조 농후발효유의 저장기간 중의 유산균 생균수를 변화를 살펴봄으로써 농후 발효유의 종류에 따른 유산균 생존율차이를 비교분석하고, 저장 기간 중의 유산균 생균수가 건강기능식품 수준으로 유지되는지 살펴보고자 한다.
본 연구에서는 동결건조 공정에 의한 유산균의 생균수 감소를 최소화 할 수 있는 농후 발효유를 개발하고자 하였다. 이를 위해 농후 발효유 제조에 첨가되는 당의 종류 및 구성을 달리하여 동결 건조 전후의 유산균 생존율을 비교 분석하였다.
제안 방법
배합비에 따라 요거트 믹스를 혼합한 후, 85℃에서 10분간 살균하고, 40℃까지 냉각하였다. 냉각한 요거트 믹스에 상업용 혼합 균주인 ABT-5(Chr Hansen, Milwaukee, Wis., U.S.A)를 접종하였다. 유산균을 접종한 후, 적정산도가 0.
적정산도에 도달하면, 20℃까지 냉각시켜 발효를 종료시키고, 동결건조를 위한 전처리를 실시하기 전까지 0~10℃ 냉장온도에 보관하였다. 농후 발효유내 당의 종류에 따른 유산균 생존율을 파악하기 위해 Table 1에 제시된 플레인 농후 발효유의 배합비를 구성하는 주요당류인 포도당을 각각 1%, 4%의 이소말토올리고당으로 대체하여 비교 분석하였다.
동결된 농후 발효유를 몰드로부터 제거한 후, 상업용 동결건조기를 통해 응축기 온도 －31℃, 압력 5mbar의 조건 하에서 24시간 동안 동결건조시켰다. 동결 건조 온도 조건에 따른 유산균 생균수를 살펴보기 위해 열판온도를 조절하여 농후 발효유의 품온이 55, 70℃가 되도록 조정하였다.
동결건조 농후 발효유 내 수분, 회분, 조지방, 조단백, 조회분 함량을 측정하였다. 탄수화물은 100에서 조지방, 조단백질, 조회분 함량을 뺀 값으로 나타냈다.
동결 건조한 농후 발효유를 몰드에 붓고, －50℃에서 24시간 동안 동결하였다. 동결된 농후 발효유를 몰드로부터 제거한 후, 상업용 동결건조기를 통해 응축기 온도 －31℃, 압력 5mbar의 조건 하에서 24시간 동안 동결건조시켰다. 동결 건조 온도 조건에 따른 유산균 생균수를 살펴보기 위해 열판온도를 조절하여 농후 발효유의 품온이 55, 70℃가 되도록 조정하였다.
동결된 농후 발효유의 품온이 55, 70℃가 유지되도록 가열온도를 조절하여 건조시킨 뒤, 동결 건조물 내 유산균 생균수를 살펴보았다. Table 3을 통해 알 수 있듯이, 55℃에서의 동결건조물에 비해 70℃ 동결건조물은 건조 비율은 높았지만, 유산균 생균수는 적었다.
평판 배지에 노란색 콜로니 수를 측정하여, 유산균수를 CFU/g으로 표시하였다. 또한 저장기간에 따른 유산균 생균수를 파악하기 위해 일정 간격을 두고, 16주간 유산균 생균수 변화를 파악하였다.
본 연구에서는 동결건조 공정에 의한 유산균의 생균수 감소를 최소화 할 수 있는 농후 발효유를 개발하고자 하였다. 이를 위해 농후 발효유 제조에 첨가되는 당의 종류 및 구성을 달리하여 동결 건조 전후의 유산균 생존율을 비교 분석하였다. 그 결과, 포도당의 일부를 이소말토올리고당으로 대체하였을 때, 발효유 내 초기 유산균 생균수 및 동결건조 공정이후의 유산균 생존율 또한 높아졌다.
플레인, 딸기 농후 발효유와 동결건조 샘플 내 유산균 생균수를 파악하기 위해 시료 1 g을 취하여 멸균 생리 식염수에 십진희석법으로 희석한 후, BCP plate count agar(Eiken chemical Co. Ltd, Japan)에 표준평판법으로 37℃에서 72시간 동안 배양하였다. 평판 배지에 노란색 콜로니 수를 측정하여, 유산균수를 CFU/g으로 표시하였다.
성능/효과
또한 동결 건조 시 열판 온도가 낮을 경우, 건조 효율은 떨어지지만, 동결건조 이후의 동결건조 농후 발효유 내 초기 유산균 생존율이 높았다. 16주간의 저장기간에 따른 유산균 생균수 변화를 살펴본 결과, 상온보관 조건에서 유산균은 지수적으로 감소하였다. 하지만 16주가 경과한 후에도 1.
이러한 점을 고려할 때, 상온에서의 보관 조건이 동결 건조한 농후 발효유 내 유산균 사멸 속도를 가속화시킨 것으로 보인다. 16주의 저장기간 이후, 플레인 및 딸기 농후 발효유 내 유산균 생존율은 각각 17.6%, 11.8% 수준으로 감소하였다. 이와 같은 농후발효유의 종류에 따른 유산균 생존율 차이는 동결 건조한 농후 발효유 내 잔여 수분 함량 차이로 보인다.
이를 위해 농후 발효유 제조에 첨가되는 당의 종류 및 구성을 달리하여 동결 건조 전후의 유산균 생존율을 비교 분석하였다. 그 결과, 포도당의 일부를 이소말토올리고당으로 대체하였을 때, 발효유 내 초기 유산균 생균수 및 동결건조 공정이후의 유산균 생존율 또한 높아졌다. 또한 동결 건조 시 열판 온도가 낮을 경우, 건조 효율은 떨어지지만, 동결건조 이후의 동결건조 농후 발효유 내 초기 유산균 생존율이 높았다.
동결건조 공정을 거친 이후에도 포도당의 일부를 이소말토올리고당으로 대체하였을 때, 유산균의 생존율이 높았다(Table 4). 이와 관련된 선행연구에서도 정상기세포(Stationary phase cell)에 설탕, 프럭토올리고당, 이눌린, 탈지분유 중 하나를 처리하였을 때, 대조군에 비해 동결 및 동결건조 이후, 저장기간 중의 세포 생존율이 높았다.
수분함량이 낮은 생육 조건에서는 세포를 구성하는 수분이 손실되고, 궁극적으로는 세포를 구성하는 단백질이 손상되게 된다(Mellor, 1978). 따라서 동결건조 딸기 농후 발효유에서의 낮은 수분함량은 유산균의 세포손상에 영향을 미쳤고, 궁극적으로 유산균의 사멸율을 높인 것으로 보인다.
그 결과, 포도당의 일부를 이소말토올리고당으로 대체하였을 때, 발효유 내 초기 유산균 생균수 및 동결건조 공정이후의 유산균 생존율 또한 높아졌다. 또한 동결 건조 시 열판 온도가 낮을 경우, 건조 효율은 떨어지지만, 동결건조 이후의 동결건조 농후 발효유 내 초기 유산균 생존율이 높았다. 16주간의 저장기간에 따른 유산균 생균수 변화를 살펴본 결과, 상온보관 조건에서 유산균은 지수적으로 감소하였다.
, 2004). 본 연구에서는 동결 건조한 딸기 농후 발효유에 비해 플레인 농후 발효유의 수분함량이 2% 가량 낮았다. 수분함량이 낮은 생육 조건에서는 세포를 구성하는 수분이 손실되고, 궁극적으로는 세포를 구성하는 단백질이 손상되게 된다(Mellor, 1978).
후속연구
하지만 본 연구에서는 식품 매트릭스에 따른 동결방지 효과를 파악할 때, 유산균 생균수를 유일한 지표로 삼았다는데 한계가 있다. 유산균 생균수뿐만 아니라, 유산균의 활성을 살펴보기 위해 동결건조 이후의 젖산 생성능력이나 실질적으로 체내에 들어갔을 때 위액이나 담즙액에 대한 저항성 측면에서의 추가 연구가 필요할 것으로 사료된다.
6 g 이상의 동결건조 농후 발효유만 섭취하여도 체내에서 유산균 증식 및 유해균 억제․배변활동 원활 등의 건강기능성을 가질 수 있는 수준이었다. 하지만 본 연구에서는 식품 매트릭스에 따른 동결방지 효과를 파악할 때, 유산균 생균수를 유일한 지표로 삼았다는데 한계가 있다. 유산균 생균수뿐만 아니라, 유산균의 활성을 살펴보기 위해 동결건조 이후의 젖산 생성능력이나 실질적으로 체내에 들어갔을 때 위액이나 담즙액에 대한 저항성 측면에서의 추가 연구가 필요할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
프로바이오틱스란 무엇인가?
프로바이오틱스란 장내 균총의 균형을 개선함으로써 숙주의 건강에 긍정적인 역할을 하는 살아있는 미생물 균체를 지칭한다. 프로바이오틱스의 대표적인 건강 기능성으로는 유익한 유산균 증식, 유해균 억제, 배변활동 원활 등이 있다.
동결건조 공정 이후의 유산균 생균수를 높일 수 있는 농후 발효유를 개발하기 위한 실험에서 농후 발효유의 동결 건조 시, 높은 온도에서 건조물의 갈변화 현상이 뚜렷하게 나타나는 이유는?
또한 55℃에 비해 70℃ 온도조건에서 동결 건조한 경우, 건조물의 갈변화 현상이 뚜렷하게 나타났다. 이는 높은 온도에서의 비효소적 갈색화 반응이 촉진되어 나타난 현상으로 사료된다.
동결건조 공정을 거친 프로바이오틱스 균주의 세포 변화는?
동결건조는 프로바이오틱스 균주를 보존하는 가장 일반적인 방법으로 미생물을 장기 보존하는데 효과적이며, 저장 및 유통 과정 중에서도 보관이 편리하다(Gwak, 2014). 하지만 동결 및 동결건조 공정을 거치며, 세포는 낮은 온도 및 수분활성 등의 가혹한 조건하에서 그 생존율이 낮아지게 된다. 동결 건조 시 균주의 안정성에 영향을 미치는 요인으로는 동결건조 조건, 동결방지제(Cryoprotectant)의 종류 및 저장 조건 등이 있다.
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