[논문]LED irradiation이 Muscat bailey A 와인의 발효 및 페놀성 화합물의 변화에 미치는 영향

김상욱; 한기동

doi:10.4014/mbl.1508.08002

LED irradiation이 Muscat bailey A 와인의 발효 및 페놀성 화합물의 변화에 미치는 영향
Changes in Fermentation Properties and Phenolic Contents of Muscat Bailey A Wine by LED Irradiation Treatment 원문보기

Microbiology and biotechnology letters = 한국미생물·생명공학회지, v.43 no.4, 2015년, pp.350 - 356

김상욱 (영남대학교 자연자원대학 식품공학과) , 한기동 (영남대학교 자연자원대학 식품공학과)

초록
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이 연구에서는 Muscat Bailey A wine 제조에 있어 알코올 발효중 LED hormesis의 영향을 확인하고자 하였다. $453{\pm}4nm$, $522{\pm}3nm$ 파장의 LED를 must에 irradiate하며 발효특성 및 페놀성 화합물 함량과 항산화활성을 control group과 비교하였다. Control group에 비해 LED를 irradiate한 group의 유기산 조성 중 Lactic acid 함량이 낮게 나타났는데, 이는 LED 파장의 젖산균 생육 저해 효과에 따른 것으로 사료된다. 발효 중 yeast의 균수증가와 당 소모는 $453{\pm}4nm$ 파장의 blue LED를 irradiate한 group이 다른 group에 비해 발효초기 빠른 경향을 보였으나 3일 후에부터는 다른 group과 큰 차이를 보이지 않았다, $522{\pm}3nm$ 파장의 green LED는 발효 초기에 다른 group에 비해 높은 항산화활성을 나타냈다. 이는 LED irradiation이 발효 중 hormesis를 유발하여 yeast의 생육 속도와 발효액 내 생리활성물질을 증가시킨 것으로 사료된다. 위 결과를 통해 와인발효 중 LED 자극에 의한 hormesis의 적용 가능성을 확인할 수 있었으며, 향후 LED hormesis가 어떤 기작에 의해 발효중 yeast의 생육속도를 향상시키고 포도 발효액 내의 생리활성물질을 증가시키는지에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 보인다.

Abstract ▼ AI-Helper

There have been several studies on role of hormesis with light stimulation, however, the influence of light on fermentation is still poorly understood. In this study the relationship between LED (light emitting diode) hormesis and ethanol fermentation for Muscat bailey A wine was investigated. Two LEDs, one blue ($453{\pm}4nm$) and one green ($522{\pm}3nm$), were used. Both LED groups showed an inhibited production of lactic acid. The blue LED stimulated the growth of the yeast in early stage of the fermentation. Polyphenolic compounds and their antioxidant abilities were significantly increased by the green LED. These results demonstrate that LED irradiation must bring about hormesis and affect the growth rate of yeast in the early stage of the fermentation, and the contents of phytochemicals during fermentation. These findings indicate the possible application of LED hormesis for the wine fermentation. Further studies are needed to understand how LED irradiation induces hormesis effects during the fermentation process.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이처럼 light stimulation이 진균류나 식물의 생장에 hormesis를 유발한다는 사실은 다각적으로 밝혀진 바 있으나 발효중 적용사례에 관한 연구는 아직 알려진 바가 없다. 이에 본 실험에서는 Must에 상업용 효모를 접종한 후 발효액에 LED를 조사하여 Must의 발효특성과 생리활성물질 함량 변화를 확인하고, 와인 발효중 LED에 의한 hormesis의 유발과 이의 적용 가능성을 모색하고자 하였다.

제안 방법

생균수는 YPD agar 배지(Yeast extract 1%, peptone 2%, glucose 2%, agar powder 1.5%)를 이용하여 spread plate method로 도말한 후 차광하여 30℃에서 48시간 배양하고 나타난 집락을 효모의 생균수로 계수하였다.
5 × 10⁵ cells/ml 접종하였다. 접종이 완료된 Must 는 빛이 조사되지 않는 control group과 각각 453 ± 4 nm 파장의 Blue LED, 522 ± 3 nm 파장의 green LED를 조사하며 30℃에서 10일간 속성발효하였고 1, 2, 3, 5, 10일차의 sample을 채취하여 실험에 사용하였다.
폴리페놀 함량은 Gutfinger의 방법[9]을 변형하여, Folin-Ciocalteu reagent가 추출액의 폴리페놀 화합물에 의해 환원된 결과 몰리브덴 청색으로 발색하는 것을 원리로 측정하였다. 즉, 추출액 0.

대상 데이터

본 실험에 사용된 균주는 상업용 S. bayanus EC-1118 (Lallemand Inc., Canada)을 YPD broth medium(Yeast extract 1%, peptone 2%, glucose 2%)에 48시간 150 rpm으로 진탕배양하여 4000 rpm에서 20분 centrifuging 후 상징액을 제거하여 사용하였다. Must는 경산에서 재배한 MBA(Muscat bailey A) 파쇄액 1000 ml에 잡균의 번식을 막기 위해 100 ppm의 Potassium metabisulfite를 투입하였으며 투입 후 4시간동안 안정화 시간을 거친 다음, 배양한 균주를 1.

데이터처리

, Chicago, IL, USA) 프로그램을 이용하여 실시하였다. 각 군에 따른 유의성은 분산분석 (analysis of variance, ANOVA) 후, Duncan’s multiple range test를 실시하여 p < 0.05 수준에서 검증하였다.
실험결과는 모두 3회 반복하여 평균과 표준편차로 나타내 었으며, 통계처리는 SPSS 21.0(Statistical Package for the Social Sciences, Spss Inc., Chicago, IL, USA) 프로그램을 이용하여 실시하였다. 각 군에 따른 유의성은 분산분석 (analysis of variance, ANOVA) 후, Duncan’s multiple range test를 실시하여 p < 0.

이론/모형

시료의 안토시아닌 정량은 Hosseinian 등의 pH differential method [10]에 따라 측정하였다. 시료 1 ml에 0.

성능/효과

Must 발효중 Antioxidants의 함량 변화를 비교 분석한 결과 LED light를 irradiate한 group이 발효초기에 total phenolics, flavonoid, anthocyanin 모두 control group에 비해 높은 함량을 나타냈으며, 특히 green group이 다른 group에 비해 높은 함량을 보였다(Fig. 2). 발효가 진행됨에 따라 모든 group의 함량이 점차 감소하였는데, 이는 와인 발효초기에 flavonols, anthocyanins, phenolics가 증가하였다가 발효가 진행되면서 점차 감소한다는 Burns의 연구[5]와 유사한 경향을 나타내었다.
발효중 LED 파장을 irradiate한 must의 고급알코올 함량은 Table 2와 같다. 모든 group에서 methanol 함량이 국내 기준인 1,000 ppm 이하로 나타나 정상적인 알코올 발효가 진행되었음을 확인할수 있었으며, 각 group간의 유의적인 차이는 나타나지 않았 지만, 메탄올 함량은 control group이, Fusel oil 함량은 blue group이 가장 낮은 경향을 보였다(Table 4).
Must의 Tannic acid 함량은 모든 group간에 유의적인 차이가 없었으나, Citric acid, Tartaric acid, Malic acid와 Lactic acid는 control group에 비해 LED를 irradiate한 group이 적은 함량을 나타냈다(Table 3). 특히 Lactic acid 함량의 차이가 크게 나타났는데, 이는 광펄스 처리에 의해 Lactobacillus plantarum, Lactobacillus brevis, Lactobacillus mesenteroides의 생육이 억제되었다는 연구[2, 8, 16]와 일치하였으며, LED irradiation에 의해 발효중 젖산균의 생육이 저해되어 Lactic acid 함량이 낮게 나타난 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	Control group에 비해 LED를 irradiate한 group의 유기산 조성 중 Lactic acid 함량이 낮게 나타나는 이유는?	$453{\pm}4nm$, $522{\pm}3nm$ 파장의 LED를 must에 irradiate하며 발효특성 및 페놀성 화합물 함량과 항산화활성을 control group과 비교하였다. Control group에 비해 LED를 irradiate한 group의 유기산 조성 중 Lactic acid 함량이 낮게 나타났는데, 이는 LED 파장의 젖산균 생육 저해 효과에 따른 것으로 사료된다. 발효 중 yeast의 균수증가와 당 소모는 $453{\pm}4nm$ 파장의 blue LED를 irradiate한 group이 다른 group에 비해 발효초기 빠른 경향을 보였으나 3일 후에부터는 다른 group과 큰 차이를 보이지 않았다, $522{\pm}3nm$ 파장의 green LED는 발효 초기에 다른 group에 비해 높은 항산화활성을 나타냈다.
	Luckey가 정의한 Hormesis의 정의는 무엇인가?	Hormesis는 Arndt-Schulz rule로 알려져 있으며 Luckey [13]는 ‘잠재적으로는 위험한 수단이지만 낮은 용량으로 주는 자극’이라고 정의하였다. 이는 유해 수준 이하의 자극은 긍정적 결과를 유발할 수 있다는 것을 의미하며, 1888년 Hugo schulz에 의해 처음 그 개념이 도입된 후 다양한 방면으로 연구가 진행되고 있다.
	light stimulation이 진균류나 식물의 생장에 hormesis를 유발한다는 사실의 증거는?	이는 유해 수준 이하의 자극은 긍정적 결과를 유발할 수 있다는 것을 의미하며, 1888년 Hugo schulz에 의해 처음 그 개념이 도입된 후 다양한 방면으로 연구가 진행되고 있다. 최근 UV-light나 LED(Light Emitting Diode)와 같은 light stimulation이 메밀 새싹의 항산화물질 및 항산화활성을 높이거나[12], UV-hormesis이 딸기 생육 중 phenol성 화합물 함량을 증대[7]시키는 것으로 나타났으며, LED irradiation이 큰느타리버섯의 갓 크기나 원기의 형성은 물론 에르고스테롤의 생성에도 영향을 미치는 것으로 보고되었다[11]. 또한 Aspergillus 속[6]이나 Neurospora 속에 관한 연구[17]에서도 LED가 mycelium 및 conidial 형성에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이처럼 light stimulation이 진균류나 식물의 생장에 hormesis를 유발한다는 사실은 다각적으로 밝혀진 바 있으나 발효중 적용사례에 관한 연구는 아직 알려진 바가 없다.

참고문헌 (19)

A.O.A.C. 2000. Official Methods of Analysis 17th ed. Method 69-74. Association of Official Analytical Chemists, Washington DC, USA.
Barbosa CGV, Schaffner D, Pierson MD, Howard ZQ. 2000. Pulsed light technology. J. Food Sci. Special Supplement.
Benzie IF, Strain JJ. 1996. The ferric reducing ability of plasma (FRAP) as a measure of "antioxidant power": the FRAP assay. Anal Biochem. 239: 70-76.

상세보기
Blois MS, Shigenara MK, Hagen TM. 1993. Oxidants, antioxidants, and the degenerative diseases of aging. Proc. Natl. Acad. Sci. 90: 7915-7922.

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Burns J, Gardner PT, Matthews D, Duthie GG, Lean MEJ, Crozier A. 2001. Extraction of phenolics and changes in antioxidant activity of red wines during vinification. J. Agric. Food Chem. 49: 5797-5808.

상세보기
Chien WC, Ching KC, Chih JC, Liang YC. 2012. Effect of colour LEDs on mycelia growth of Aspergillus ficuum and phytase production in photo-fermentations. J. Photochem. Photobiol. 106: 81-86.

상세보기
Cho YJ, Kim CJ, Kim JT, Kim TE, Bae KS, Kihl JY, et al. 2008. Effect of UV hormesis on phenolic contents in strawberries. Food Eng. Prog. 12: 143-148.
Dunn J, Ott T, Clark W. 1995. Pulsed light treatment of food and packaging. Food Technol. 49: 95-98.
Gutfinger T. 1958. Polyphenols in olive oil. J. Am. Oil Chem. Soc. 58: 966-968.
Hosseinian FS, Li W, Beta T. 2008. Measurement of anthocyanins and other phytochemicals in purple wheat. Food Chem. 109: 916-924.

상세보기
Jang MJ, Lee YH, Kim JH, Ju YC. 2011. Effect of LED light on primordium formation, morphological properties, ergosterol content and antioxidant activity of fruit body in Pleurotus eryngii. Korean J. Mycol. 39: 175-179.

원문보기 상세보기
Lee SM, Jang JH, Nam TG, Kim DO, Kang H, Lee SW, et al. 2011. Effects of light emitting diode to seedling growth and phytochemical properties in buckwheat. Korean J. Hort. Sci. Technol. 29: 67-67.
Luckey TD. 1980. Hormesis with Ionizing Radiation. Boca Raton: CRC Press, Inc.
No JD, Lee DH, Hwang YS, Lee SH, Lee JS. 2008. Changes of physicochemical properties and antioxidant activities of red wines during fermentation and post-fermentation. Korean J. Microbial. Biotechnol. 36: 67-71.
NTS Liquors Licence Aid Center. 2010. Code of liquor analysis. pp 39, 104-202. NTS, Seoul, Korea.
Song YA. 2001. A study on inactivation of Lactobacilli using intense light pulse. Department of Agricultural Chemistry, The Graduate School Wonkwang University, Iksan, Chonbuk, Korea, MS Thesis.
Talora C, Franchi L, Linden H, Ballario P, Macino G. 1999. Role of a white collar-1-white collar-2 complex in blue-light signal transduction. The EMBO J. 18: 4961-4968.

상세보기
Wi HS, Na EY, Yun SJ, Lee JB. 2012. The antifungal effect of light emitting diode on Malassezia yeasts. J. Dermatol. Sci. 67: 3-8.

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Zhuang XP, Lu YY, Yang GS. 1992. Extraction and determination of flavonoid in ginkgo. Chinese Herbe Med. 23: 122-124.

저자의 다른 논문 :

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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