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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 식이섬유 함유 건강식품인 죽순을 영양학적으로 조금 더 우수한 제품을 만들기 위한 가공 방법으로 죽순자체에 존재하고 생육이 왕성한 미생물을 이용한 죽순 발효액을 개발하고자 실험을 실시하였다.
- 4x105 * * 8 CFU/mL이었다). 따라서 본연구실험에서는 접종된 균이 최고의 생육이 이루어질 수 있는 충분한 시간을 주기 위하여 최종적으로 배양시간을 16시간으로 정하였다.
- 죽순발효 미생물을 최종 선발하기 위하여 죽순의 섬유소 분해능을 검토하였다. 죽순의 섬유소 분해능은 죽순을 믹서기로 곱게 갈아 죽순농도 10%, 한천 2%되게 혼합하여 고압증기 멸균 (121oC, 15분)하였다.
제안 방법
- 5 g 을 시험관에 넣고 6N- HCl 10mL를 넣은 후 시험관 끝을 불로 녹여 앰플로 만들어 밀봉 후 오토클레이브 110oC에서 24시간 가수분해 시킨후 앰플을 깨고 여과지 (Advantec No 2, Toyo Roshi Kaisha, Japan로 여과화면서 methanol 50mL로 정용하여 감압 농축하여 20 mM HCl 5 mL로 정용하였다. 0.45 pm membrane filter로 여과하여 얻은 여액을 일정량 취하여 AccQ-Fluor™ Reagent kit (Waters, MA, US A)를 사용하여 유도체화 시킨 후 HPLC (Agilent 1200, Waldbronn, Germany)로 분석하였다.
- 죽순 배지 제조는 죽순을 믹서기로 곱게 갈아 여기에 죽순농도 5%, 한천 2%되게 혼합한 다음 고압증기 멸균 (121oC, 15분)하여 무균상자 안에 있는 페트리디쉬에 분주하여 죽순함유 한천배지를 제조하였다. 1차로 분리된 미생물을 죽순배지에 2차로 toothpick하여 35oC에서 2일간 배양하고 균의 생육을 관찰하여 생육이 왕성한 균을 2차로 분리하였다.
- 수분은 상압가열건조법, 회분은 건식회화법, 조지방은 Soxhlet 추출법, 조단백은 semi micro Kjeldahl 법으로 정량하였으며, 조섬유는 조섬유 추출장치 (Fibercap 2021 system, FOSS, Sweden)를 이용하여 추출한 뒤 분석하였다. 가용성무 질소 물은 100에서 수분, 조단백질, 조지방, 조섬유 및 회분을 뺀 값으로 결정하였다.
- 관능검사를 위한 죽순 발효 음료는 부재료로 딸기를 선정하여 죽순 발효 물에 딸기 10, 15, 20%를 첨가하여 죽순 발효 음료를 제조하였다. 재료 배합비는 [Table 2]와 같다.
- 구성 아미노산 분석은 시료 0.5 g 을 시험관에 넣고 6N- HCl 10mL를 넣은 후 시험관 끝을 불로 녹여 앰플로 만들어 밀봉 후 오토클레이브 110oC에서 24시간 가수분해 시킨후 앰플을 깨고 여과지 (Advantec No 2, Toyo Roshi Kaisha, Japan로 여과화면서 methanol 50mL로 정용하여 감압 농축하여 20 mM HCl 5 mL로 정용하였다. 0.
- 죽순의 섬유소 분해능은 죽순을 믹서기로 곱게 갈아 죽순농도 10%, 한천 2%되게 혼합하여 고압증기 멸균 (121oC, 15분)하였다. 멸균이 끝난 후 무균 상자에서 페트리디쉬에 분주하여 죽순배지를 제조하여 죽순에서 분리한 미생물 No. 47을 죽순배지에 toothpick하여 35oC에서 2일간 배양하고 균의 생육을 관찰 하였다.
- 아밀라제 효소측정은 전분한천 (Starch agar) 배지에 종이디스크(Paper disk)를 올리고 그 위에 배양액 50 μL 씩 투입해 35oC에서 20시간 배양 후 요오드액을 부어 균이 전분을 분해한 정도를 관찰하였다.
- 유기산은 시료를 균질기 (T25D, IKA, Germany 로 마쇄하여 30 g을 취하고 100 mL로 정용한 다음 3, 000 rpm, 30분간 원심분리하여 상징액을 취하여 여과(Advantec No 2, Toyo Roshi Kaisha, Japan)한 다음 0.45 pm membrane filter로 여과한 여액을 HPLC (Agilent 1200, Waldbronn, Germany)를 이용하여 분석하였다.
- 유리당 성분은 시료를 homogenizer로 마쇄하여 30 g을 취하여 100 mL로 정용한 다음 원심분리(3, 000 rpm, 30 min) 하여 Sep-pak C18으로 정제시킨 다음 0.45 em membrane filter (Millipore Co., USA)로 여과한 여액을 High Perfiormance Liquid Chromatography (HPLC)를 이용하여 분석하였다 (Wilson et al. 1981).
- 죽순 발효액의 관능적 품질평가는 광주여자대학교 식품 조리학과 학생 중에서 15명을 선별하여 실험목적을 설명하고 각 특성치에 대하여 3회 반복하여 훈련시킨 후 색 (color), 외관(appearance), 향미 (flavor), 씹힘 성 (chewiness), 전체적인 기호도 (overall acceptability)를 평가하였다. 시료는 관능검사시작 10분전에 관능검사용 그릇에 담아 관능 검사원에게 평가하도록 제시하였고, 7점 평점법으로 검사하였으며 7점은 매우 좋다’ 1점은 매우 나쁘다’로 나타내었다.
- 선발하였다. 죽순 배지 제조는 죽순을 믹서기로 곱게 갈아 여기에 죽순농도 5%, 한천 2%되게 혼합한 다음 고압증기 멸균 (121oC, 15분)하여 무균상자 안에 있는 페트리디쉬에 분주하여 죽순함유 한천배지를 제조하였다. 1차로 분리된 미생물을 죽순배지에 2차로 toothpick하여 35oC에서 2일간 배양하고 균의 생육을 관찰하여 생육이 왕성한 균을 2차로 분리하였다.
- 죽순 분리 균에서 전분을 분해하는 아밀라제 효소 활성을 측정하였다. 아밀라제 효소측정은 전분한천 (Starch agar) 배지에 종이디스크(Paper disk)를 올리고 그 위에 배양액 50 μL 씩 투입해 35oC에서 20시간 배양 후 요오드액을 부어 균이 전분을 분해한 정도를 관찰하였다.
- 죽순 분리균에서 단백질을 분해하는 프로테아제 (protease) 효소활성을 측정하였다. 단백질 분해효소 활성 측정 Litmus milk배지를 이용하였다.
- 죽순 자체에 존재하는 죽순에서 생육이 왕성한 미생물을 분리하고 탐색하였다. [Figure 2]에서 보듯이 죽순 주변으로 미생물들이 왕성하게 자라는 모습을 보여주고 있다.
- 죽순발효전후의 일반성분을 분석 하였다(A.O.A.C. 1980). 수분은 상압가열건조법, 회분은 건식회화법, 조지방은 Soxhlet 추출법, 조단백은 semi micro Kjeldahl 법으로 정량하였으며, 조섬유는 조섬유 추출장치 (Fibercap 2021 system, FOSS, Sweden)를 이용하여 추출한 뒤 분석하였다.
- 탐색하였다. 죽순에서 미생물을 분리하기 위해 죽순을 생리식염수로 3회 이상 깨끗이 세척하여 일반 세균용 종균배지 TSA (Tryptic Soy Agar)에 올려놓고 35oC 배양기에서36시간 배양하여 죽순 자체에 존재하고 비교적 생육 활성이 우수한 균을 1차로 분리 선발하였다.
- 죽순에서 분리한 미생물을 이용하여 실제 죽순에서도 생육이 가능한지 여부를 알고자 하여 직접 죽순을 이용한 배지에서 선발하였다. 죽순 배지 제조는 죽순을 믹서기로 곱게 갈아 여기에 죽순농도 5%, 한천 2%되게 혼합한 다음 고압증기 멸균 (121oC, 15분)하여 무균상자 안에 있는 페트리디쉬에 분주하여 죽순함유 한천배지를 제조하였다.
- 죽순의 발효 전후의 점도는 점도계 (LV DVII+ Pro, Brookfield, MA, USA)를 사용하여 측정하였다.
- 검토하였다. 죽순의 섬유소 분해능은 죽순을 믹서기로 곱게 갈아 죽순농도 10%, 한천 2%되게 혼합하여 고압증기 멸균 (121oC, 15분)하였다. 멸균이 끝난 후 무균 상자에서 페트리디쉬에 분주하여 죽순배지를 제조하여 죽순에서 분리한 미생물 No.
- 실험원리는 단백질은 불용성이고 단백질이 protease에 의해 분해되면 펩톤이나 아미노산으로 분해되면서 수용성으로 변하여 투명하게 되고 알칼리 환경으로 바뀌면서 자주색으로 된다. 프로테아제 효소활성 측정에사용되는 Litmus milk 배지 (5mL)에 샘플 배양액을(1mL) 접종하고 16시간이 지난 후 관찰하였다.
대상 데이터
- 2012년 6월 담양군에서 채취한 분죽을 전남 담양 죽순 영농조합에서 구입하여 -20oC 에서 냉동 보관하며 실험에 사용하였다.
- 측정하였다. 단백질 분해효소 활성 측정 Litmus milk배지를 이용하였다. 실험원리는 단백질은 불용성이고 단백질이 protease에 의해 분해되면 펩톤이나 아미노산으로 분해되면서 수용성으로 변하여 투명하게 되고 알칼리 환경으로 바뀌면서 자주색으로 된다.
- 여기에 죽순발효미생물로 죽순에서 분리한Bicillus subtilis No. 47균을 TSB (Tryptic Soy Broth) 액체배지에서 35oC에서 12시간 배양하여 종균을 준비하였다. 이 종균을 멸균된 30% 죽순액에 1%되게 접종하여 35oC에서 16시간 배양하여 죽순 발효원액을 제조하였다.
데이터처리
- 시료는 관능검사시작 10분전에 관능검사용 그릇에 담아 관능 검사원에게 평가하도록 제시하였고, 7점 평점법으로 검사하였으며 7점은 매우 좋다’ 1점은 매우 나쁘다’로 나타내었다. 그 결과는 SAS package로 통계처리 하였으며, 시료간의 항목별 유의성을 5% 수준에서 Duncan’s multiple range test로 검정하였다.
이론/모형
- 1980). 수분은 상압가열건조법, 회분은 건식회화법, 조지방은 Soxhlet 추출법, 조단백은 semi micro Kjeldahl 법으로 정량하였으며, 조섬유는 조섬유 추출장치 (Fibercap 2021 system, FOSS, Sweden)를 이용하여 추출한 뒤 분석하였다. 가용성무 질소 물은 100에서 수분, 조단백질, 조지방, 조섬유 및 회분을 뺀 값으로 결정하였다.
- 죽순의 발효 전후 환원당 함량 변화는 Somogyi 법 (Cho et al. 2002)에 준하여 측정하였다.
성능/효과
- 39) 순으로 기호도를 보였다. 4가지 관능검사 특성 모두 딸기 함량이 높을수록 높은 점수를 받은 것을 알 수 있었다. 전반적 기호도(overall acceptability) 의 경우도 4가지 관능검사 특성인 색 (color), 향미 (flavor), 맛 (taste), 식감 (chewiness)과 같은 결과를 보여 딸기가 20% 첨가된 시료가 6.
- 11% 증가하였다. Bacillus속 균주가 pH에는 큰 영향을 주지 않았음을 알 수 있었다. 당도 역시 발효 전 0.
- 같다. 관능에 따른 시료별 기호도 결과 모든 측정 항목에서 딸기 20% 첨가 시료가 딸기 15% 첨가 시료, 딸기 10% 첨가 시료, 무첨가 시료 보다 높은 값이 나타냈다. 색 (color) 의 경우 딸기 20% 첨가 시료가 6.
- 97% 차지하였다. 구성 아미노산 검출량 순으로 살펴보면 대조군의 경우 arginine 이69.34 mg%로 가장 높았고 methionine 44.92 mg%, threonine 39.35 mg%, leucine 36.89 mg% 의 함량 순이었다. 발효 후 시료에서는 methionine이 115.
- 구성아미노산의 분석결과 발효 전 시료에서는 총 구성아미노산이 445.43 mg%이며 그 중 필수아미노산은 174.82 mg%로 총 구성아미노산의 39.24% 차지하였다. 발효 후 시료의 경우 총 구성아미노산이 958.
- 대조군 죽순의 pH는 5.68로 발효 후보다 약간 높게 나타났고 산도는 시료에서 0.47%로 발효 전 시료보다 0.11% 증가하였다. Bacillus속 균주가 pH에는 큰 영향을 주지 않았음을 알 수 있었다.
- 02% 로 발효 전보다 다소 증가하였다. 대조군(발효 전) 죽순의 조단백질은 2.29±0.03%, 조지방 0.27±0.01%, 조섬유 0.91±0.02%로 나타났으며, 발효 후에는 조단백과 조지방은 다소 감소하였고 조섬유 함량은 증가함을 나타냈다. 죽순의 성분조사에서 조단백질은 2.
- 02%로 발효 전 시료보다 다소 높게 나타났다. 대조군의 pH는 5.68로 발효 후보다 높게 나타났고 산도는 Bacillus속 균주를 이용하여 발효시킨 시료에서 0.47%로 대조군보다 0.11% 증가하였고 당도 또한 발효 죽순에서 2배 정도 높았다.
- 딸기 함유 죽순음료에 대한 관능검사 결과 죽순 발효액에 딸기 20%를 첨가하여 제조한 제품이 기호도면에서 가장 좋은 점수를 받았다. 이러한 사실은 여러가지 죽순이 갖는 장점 등을 음료에 적용할 수 있는 가능성이 있음을 알 수 있었다.
- 미생물 No. 47을 대상으로 미생물의 형태, 배양 및 생리 생화학적 특성 등을 검토한 결과는[Table 1]과 같으며, 이와 같은 결과를 기초하여 균주 동정을 실시한 결과 Bacillus subtilis 균주 또는 그 유연균주인 것으로 판단된다.
- 이러한 결과에 따라 Bacillus 속 균주를 이용한 발효액이 일반 죽순보다 감미를 더 하였고 다양한 풍미를 제공하였다. 발효 전, 후 시료 모두 glucose만 검출되었고 발효 전 시료의 경우 1.37 mg% 이었으나 발효 후에는 2.37mg%로 증가함을 알 수 있었다.
- 05mg%가 검출되었다. 발효 전후 죽순의 유기산 분석 결과 Oxalic acid, Malic acid는 발효 전 시료에서는 검출되지 않았으나 발효 후 시료에서 각각 0.05±0.01, 0.57±0.02 mg%가 검출되었다. Acetic acid의 경우 발효 후 0.
- 89 mg% 의 함량 순이었다. 발효 후 시료에서는 methionine이 115.50 mg%로 가장 높게 나타났고 arginine 1 10.72 mg%, lysine 97.27 mg%, leucine 91.56mg% 의 함량 순으로 검출되었다. 특히 쌀에 부족한 아미노산인 lysinee 발효 전보다 발효 후에 6배가량 증가하여 밥을 주식으로 하는 우리나라 사람에게 영양학적 의의가 크다고 할 수 있다.
- 24% 차지하였다. 발효 후 시료의 경우 총 구성아미노산이 958.94 mg%로 발효 전 시료에 비해 2배 이상 증가함을 보였고 그 중 필수아미노산은 373.67mg%로 총 구성아미노산의 38.97% 차지하였다. 구성 아미노산 검출량 순으로 살펴보면 대조군의 경우 arginine 이69.
- 24% 차지하였다. 발효 후 시료의 경우 총 구성아미노산이 958.94 mg%로 발효 전 시료에 비해 2배 이상 증가함을 보였고 그 중 필수아미노산은 373.67mg%로 총 구성아미노산의 38.97% 차지하였다. 구성 아미노산 검출량 순으로 살펴보면 대조군의 경우 arginine 이69.
- 죽순의 유리 아미노산 분석결과 대조군 시료에서는 alanine 만이 검출되었으나 발효를 거쳐 glutamic acid외 12종의 유리 아미노산이 검출되었다. 발효 후 총 유리아미노산은 61.88 mg% 이며 그 중 필수아미노산은 47.68mg%로 총 유리아미노산의 77.05% 차지하였다. 발효 후 유리아미노산은 lysine 이 11.
- 죽순의 유리 아미노산 분석결과 대조군 시료에서는 alanine 만이 검출되었으나 발효를 거쳐 glutamic acid외 12종의 유리 아미노산이 검출되었다. 발효 후 총 유리아미노산은 61.88 mg% 이며 그 중 필수아미노산은 47.68mg%로 총 유리아미노산의 77.05% 차지하였다. 발효 후 유리아미노산은 lysine 이 11.
- 수분, 조단백질, 조지방의 경우 대조군 시료가 발효 후 시료보다 다소 높게 나타났고, 조섬유, 조회분, 가용성 무 질소 물의 경우 발효 후 시료에서 각각 1.1 으±0.01, 0.22±0.03, 1.14±0.02%로 발효 전 시료보다 다소 높게 나타났다. 대조군의 pH는 5.
- 일반성분 분석 결과는 [Table 3]과 같다. 수분, 조단백질, 조지방의 경우 대조군(발효 전)보다 발효 후 다소 감소하였으며 조섬유, 조회분, 가용성무질소물의 경우 발효 후 시료에서 각각 1.12±0.01%, 0.22±0.03%, 1.14±0.02% 로 발효 전보다 다소 증가하였다. 대조군(발효 전) 죽순의 조단백질은 2.
- (overall acceptability)를 평가하였다. 시료는 관능검사시작 10분전에 관능검사용 그릇에 담아 관능 검사원에게 평가하도록 제시하였고, 7점 평점법으로 검사하였으며 7점은 매우 좋다’ 1점은 매우 나쁘다’로 나타내었다. 그 결과는 SAS package로 통계처리 하였으며, 시료간의 항목별 유의성을 5% 수준에서 Duncan’s multiple range test로 검정하였다.
- 유리아미노산은 대조군에서는 alanine 만이 검출되었으나 발효를 거쳐 glutamic acid 외 12종의 유리아미노산이 검출되었다. 발효 후 총 유리아미노산은 61.
- 21) 순으로 나타났다. 이러한 결과로 보아 죽순 발효액에 딸기 20% 를 첨가하는 것이 가장 좋은 점수를 받았으며 이러한 사실은 여러가지 죽순이 갖는 장점 등을 음료에 적용할 수 있는 가능성이 있음을 알 수 있었다.
- 2001). 이러한 결과에 따라 Bacillus 속 균주를 이용한 발효액이 일반 죽순보다 감미를 더 하였고 다양한 풍미를 제공하였다. 발효 전, 후 시료 모두 glucose만 검출되었고 발효 전 시료의 경우 1.
- 4가지 관능검사 특성 모두 딸기 함량이 높을수록 높은 점수를 받은 것을 알 수 있었다. 전반적 기호도(overall acceptability) 의 경우도 4가지 관능검사 특성인 색 (color), 향미 (flavor), 맛 (taste), 식감 (chewiness)과 같은 결과를 보여 딸기가 20% 첨가된 시료가 6.05±1.19로 가장 높은 점수를 얻었으며 그다음으로 15% 첨가 시료(5.25±1.11) 10% 첨가 시료(4.60±1.04) 무(無)첨가 시료(3.10±1.21) 순으로 나타났다. 이러한 결과로 보아 죽순 발효액에 딸기 20% 를 첨가하는 것이 가장 좋은 점수를 받았으며 이러한 사실은 여러가지 죽순이 갖는 장점 등을 음료에 적용할 수 있는 가능성이 있음을 알 수 있었다.
- 결과는 다음과 같다. 죽순 자체에 존재하고 비교적 생육 활성이 왕성하고 우수한 균을 1차 분리하였고 분리된 미생물을 2차로 분리해 생육활성이 우수한 균주를 선발해 No. 47라고 명명하여 이후 실험에 이용하였으며, 죽순에서 분리한 균들 중 No. 47이 아밀라제 전분분해 효소활성과 프로테아제 효소 활성, 섬유소 분해능까지 가장 우수하여 최종 죽순 발효균으로 선정하였으며 균을 동정한 결과 Bacillus subtilis 균주 또는 그 유연균주인 것으로 판단되었다.
- 색차는 색차계를 이용하여 측정하였다. 즉 시료를 색차계(Color JS555, Tokyo, Japan)로 명도 L (lightness), 적색도 a (redness), 황색도 b (yellowness)를 3회 반복 측정하여 평균값을 나타냈고, 표준 백색판의 명도, 적색도, 황색도는 각각 98.49, -0.02, -0.40이다.
- 총당 분석 결과 대조군에서 0.03%였으나, 발효 후 0.22%로 발효 전보다 7배가량 증가하였다. 환원당의 경우 발효 전 0.
- 총당은 발효 전보다 발효 후에 증가하였고 유리당은 glucose 만이 분리되었으며 대조군보다 발효후가 더 많은 함량을 나타냈으며 유기산 중 발효 전에는 검출되지 않eOxalic acid, Malic acid이 발효 후 검출되었으며 Acetic acid와 Succinic acid는 큰 폭으로 증가하였다.
- 죽순의 점도측정 결과는 [Table 7]과 같다. 측정 결과 대조군 점도는 23071 cP 였으나 발효 후 9742 cP 로 2배 이상 감소하였다. 이는 Bacillus속 균주를 이용하여 발효함에 따라 섬유소 및 고형분 등이 분해되면서 점도가 약해진 것으로 판단된다.
- 환원당은 발효 전 0.014%가 검출되었으나 발효 후 0.183% 로 대조군보다 증가하였고 색도는 발효 전이 발효 후 보다 밝게 나타났으며 발효 전보다 발효 후에 점도가 감소하였다.
- 22%로 발효 전보다 7배가량 증가하였다. 환원당의 경우 발효 전 0.014%가 검출되었으나 발효 후 0.183%로 발효 전보다 13배가량 증가함을 볼 수 있었다. 이는 발효과정에 환원력을 가지는 단당류 일부가 환원당으로 측정되기 때문에 높게 나타났다(Bae et al.
후속연구
- 시원한 감칠맛을 내는 Succinic acid의 경우 발효 전에 비해 큰 폭으로 증가하였다. 이러한 결과로 볼 때 Bacillus속 균주를 이용한 죽순발효액이 발효전보다 다양한 풍미를 제공할 수 있을 것으로 사료된다.
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