Lactobacillus paracasei와 Lactobacillus rhamnosus를 이용한 요구르트의 효모 성장 억제와 품질 향상 효과 Effects of Yeast Growth Inhibiting and Yogurt Quality Improving with Lactobacillus paracasei and Lactobacillus rhamnosus원문보기
본 연구는 Lactobacillus paracasei와 Lactobacillus rhamnosus가 요구르트에 오염된 효모의 증식을 억제해서 품질을 향상시키기 위하여 진행하였다. 효모 투입 후 저장기간 동안 효모의 증식 속도는 Lactobacillus paracasei와 Lactobacillus rhamnosus가 포함된 실험구가 대조구에 비해 최소 1일에서 최대 4일까지 지연시켰다. 스웰링 현상은 대조구에 비해 실험구가 효모의 증식 속도를 일정 기간 지연시켜 주는 효과가 있었다. 따라서 요구르트 제조 시 Lactobacillus paracasei와 Lactobacillus rhamnosus를 사용한다면, 저장기간 동안의 품질 안정성이 향상되어 유통기한을 연장할 수 있고, 이로 인해 발효유 제조업체의 생산성과 소비자의 식품 안전성이 향상되는 것으로 사료된다. 또한 Lactobacillus paracasei와 Lactobacillus rhamnosus가 요구르트의 품질 기준인 후산 발효와 관능에 미치는 영향에 대해 조사하였다. 요구르트 제조 후 $10^{\circ}C$에서 저장할 경우 대조구에 비해 실험구의 산도 변화 폭은 미미하여 후산 발효가 거의 일어나지 않았다는 것을 알 수 있었다. 이는 제조일로부터 유통기한 만료일까지 일정하게 관능적 풍미를 유지시켜 줄 수 있다는 것을 의미하며, 이로 인해 소비자에 대한 관능적 품질향상을 꾀할 수 있다. 그리고 Lactobacillus paracasei와 Lactobacillus rhamnosus가 추가된 실험구는 대조구에 비해 조직감이 상대적으로 좋았으며, 풍미나 맛 또한 우수하였다. 즉, 요구르트에 Lactobacillus paracasei와 Lactobacillus rhamnosus의 사용은 효모의 증식 억제를 통해 제품 품질의 안전성 향상, 후산 발효 억제로 인한 품질의 균일성 증대, 조직감 및 풍미 향상으로 인한 관능적 품질 향상에 긍정적인 영향을 끼칠 것으로 판단된다.
본 연구는 Lactobacillus paracasei와 Lactobacillus rhamnosus가 요구르트에 오염된 효모의 증식을 억제해서 품질을 향상시키기 위하여 진행하였다. 효모 투입 후 저장기간 동안 효모의 증식 속도는 Lactobacillus paracasei와 Lactobacillus rhamnosus가 포함된 실험구가 대조구에 비해 최소 1일에서 최대 4일까지 지연시켰다. 스웰링 현상은 대조구에 비해 실험구가 효모의 증식 속도를 일정 기간 지연시켜 주는 효과가 있었다. 따라서 요구르트 제조 시 Lactobacillus paracasei와 Lactobacillus rhamnosus를 사용한다면, 저장기간 동안의 품질 안정성이 향상되어 유통기한을 연장할 수 있고, 이로 인해 발효유 제조업체의 생산성과 소비자의 식품 안전성이 향상되는 것으로 사료된다. 또한 Lactobacillus paracasei와 Lactobacillus rhamnosus가 요구르트의 품질 기준인 후산 발효와 관능에 미치는 영향에 대해 조사하였다. 요구르트 제조 후 $10^{\circ}C$에서 저장할 경우 대조구에 비해 실험구의 산도 변화 폭은 미미하여 후산 발효가 거의 일어나지 않았다는 것을 알 수 있었다. 이는 제조일로부터 유통기한 만료일까지 일정하게 관능적 풍미를 유지시켜 줄 수 있다는 것을 의미하며, 이로 인해 소비자에 대한 관능적 품질향상을 꾀할 수 있다. 그리고 Lactobacillus paracasei와 Lactobacillus rhamnosus가 추가된 실험구는 대조구에 비해 조직감이 상대적으로 좋았으며, 풍미나 맛 또한 우수하였다. 즉, 요구르트에 Lactobacillus paracasei와 Lactobacillus rhamnosus의 사용은 효모의 증식 억제를 통해 제품 품질의 안전성 향상, 후산 발효 억제로 인한 품질의 균일성 증대, 조직감 및 풍미 향상으로 인한 관능적 품질 향상에 긍정적인 영향을 끼칠 것으로 판단된다.
Yeast can be post-contaminated by the equipment, producer, or air, and this can degrade yogurt quality. This study aimed to demonstrate the yeast inhibiting effect in fermented milk by adding Lactobacillus paracasei and Lactobacillus rhamnosus along with current fermenting lactic acid bacteria such ...
Yeast can be post-contaminated by the equipment, producer, or air, and this can degrade yogurt quality. This study aimed to demonstrate the yeast inhibiting effect in fermented milk by adding Lactobacillus paracasei and Lactobacillus rhamnosus along with current fermenting lactic acid bacteria such as Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus and Streptococcus thermophilus. A certain amount of yeast was added to fermented milk samples that were soon after stored at variable temperatures, and the number of yeast cells was counted periodically. The swelling phenomenon caused by the gas produced by the yeast in fermented products was also observed. In the two experiments, compared to the control, the L. paracasei- and L. rhamnosus-added-groups showed much slower rate of yeast appearance and lower frequency of swelling phenomena. This suggests that using a mixture of L. paracasei and L. rhamnosus in fermented milk inhibits the growth of yeast. Furthermore, if the products are stored at $10^{\circ}C$, post-acidification is rarely seen in the experimental group compared to the control group. This means that the organoleptic flavor can be kept consistent from the production day till the expiration day, resulting in improved organoleptic quality for customers. In other words, the use of L. paracasei and L. rhamnosus in fermented milk will result in the following positive effects: improvement in storage stability by delaying yeast appearance, increase in quality consistency by inhibiting post-acidification, and improved organoleptic quality by enhancing texture and flavor.
Yeast can be post-contaminated by the equipment, producer, or air, and this can degrade yogurt quality. This study aimed to demonstrate the yeast inhibiting effect in fermented milk by adding Lactobacillus paracasei and Lactobacillus rhamnosus along with current fermenting lactic acid bacteria such as Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus and Streptococcus thermophilus. A certain amount of yeast was added to fermented milk samples that were soon after stored at variable temperatures, and the number of yeast cells was counted periodically. The swelling phenomenon caused by the gas produced by the yeast in fermented products was also observed. In the two experiments, compared to the control, the L. paracasei- and L. rhamnosus-added-groups showed much slower rate of yeast appearance and lower frequency of swelling phenomena. This suggests that using a mixture of L. paracasei and L. rhamnosus in fermented milk inhibits the growth of yeast. Furthermore, if the products are stored at $10^{\circ}C$, post-acidification is rarely seen in the experimental group compared to the control group. This means that the organoleptic flavor can be kept consistent from the production day till the expiration day, resulting in improved organoleptic quality for customers. In other words, the use of L. paracasei and L. rhamnosus in fermented milk will result in the following positive effects: improvement in storage stability by delaying yeast appearance, increase in quality consistency by inhibiting post-acidification, and improved organoleptic quality by enhancing texture and flavor.
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문제 정의
병원성 미생물의 성장을 억제하는 기능이 있는 Lactobacillus paracasei와 항균력과 열 안정성이 뛰어난 Lactobacillus rhamnosus를 이용하여 발효유에서 효모의 성장을 억제시키는 연구는 보고된 바 없어, 본 연구는 이들 유산균을 이용하여 발효유의 품질향상과 유통기한 연장을 통한 제품의 생산성 향상과 소비자의 안전성을 보장하기 위한 기초 자료를 제공하는데 그 목적이 있다.
제안 방법
20명의 인원을 대상으로 하여 제품 중의 Ropiness, 조직, 맛, 풍미 그리고, 종합평가의 5가지 항목을 조사하였다. 이물을 제외한 나머지 4개 항목의 조사방법은 5점 척도법을 이용하여 “5점 매우 좋다, 4점 좋다, 3점 보통이다, 2점 싫다, 1점 매우 싫다“로 하여 상기의 항목에 대한 수용도를 조사하였다.
열처리 한 다음 40~45℃로 냉각하고 Lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus, Streptococcus thermophilus, Bifidobacterium lactis로 구성된 스타터 균주를 0.1% 접종했다. 유산농도 0.
rhamnosus로 제조한 요구르트 발효액을 원심분리 후 상등액을 2배 농축하여 처리하였다. Control은 무발효액 99 ul, 1번은 33 ul, 2번은 66 ul, 3번은 99 ul를 paper disk에 주입시키고 37℃ 배양기에서 48시간 배양하고 paper disk 주위에 나타난 환으로 억제 효과 여부를 판단하였다.
L. paracasei와 L. rhamnosus가 요구르트의 후산발효에 미치는 영향을 알아보기 위해 저장기간 동안 유산의 생성을 조사하였다. 대조구과 실험구의 요구르트를 제조하여 유산함량 0.
rhamnosus가 요구르트의 후산발효에 미치는 영향을 알아보기 위해 저장기간 동안 유산의 생성을 조사하였다. 대조구과 실험구의 요구르트를 제조하여 유산함량 0.9%에서 발효를 중지하고 10℃에 저장하였고, 저장 일수에 따라 유산 농도를 조사한 결과는 Fig. 6과 같다. 적정산도는D+1일째 대조구는 0.
대조구는 L. paracasei와 L. rhamnosus가 들어있지 않은 요구르트에 효모를 3×101 CFU/2 l, 3×102 CFU/2 l, 3×103 CFU/2 l의 수로 각각 접종한 후 드링크 요구르트 용기에 140 ml 분량으로 각 실험구별로 6개를 충진 후 포장하였고, 실험구는 L. paracasei와 L. rhamnosus가 들어있는 요구르트에 대조구와 동일하게 충진 포장하였다.
대조구는 제조한 요구르트에 효모를 3×101 CFU/2 l, 3×102 CFU/2 l, 3×103 CFU/2 l의 수로 각각 접종한 후 소분하여 10℃ 및 25℃에 보관하였다.
rhamnosus가 들어있는 요구르트에 대조구와 동일하게 충진 포장하였다. 대조구와 실험구는 25℃에서 보관하면서 요구르트 믹스가 용기 밖으로 흘러나온 시료를 스웰링 현상으로 계산하였다.
무균실에서 시료액 10 ml와 멸균식염수 90 ml를 혼합하여 10진 희석법으로 희석하고 각 단계 희석액(10-6, 10-7, 10-8) 1 ml씩을 멸균 플레이트(2매 이상)에 무균적으로 취했다. 약 45℃로 유지한 BCP 첨가 평판측정용 배지 약 15 ml를 무균적으로 분주하고 조용히 회전하여 좌우로 기울이면서 시료와 배지를 잘 섞고 응고시켰다.
시판 요구르트의 통상적인 유통기한이 15일 전후임을 감안하여, 유통기한 내 효모의 증식 속도 차이와 스웰링 현상을 파악하기 위해 초기 효모 투입 수를 3×101 CFU/2 l, 3×102 CFU/2 l, 3×103 CFU/2 l로 정하였다.
실험구는 L.paracasei와 L. rhamnosus를 추가한 요구르트에 효모를 3×101 CFU/2 l, 3×102 CFU/2 l, 3×103 CFU/2 l의 수로 각각 접종한 후 소분하여 10℃ 및 25℃에 28일 동안 저장하면서 생균수를 조사하고 log 지수로 표시하였다.
이물을 제외한 나머지 4개 항목의 조사방법은 5점 척도법을 이용하여 “5점 매우 좋다, 4점 좋다, 3점 보통이다, 2점 싫다, 1점 매우 싫다“로 하여 상기의 항목에 대한 수용도를 조사하였다.
효모의 성장 억제 측정은 효모 배지인 Potato Dextrose Agar(DifcoTM, MD, USA)로 제조하여 plate에 배지를 굳히고 3×104 CFU/ml의 효모를 배지 위에 접종한 다음 paper disk를 배지 위에 올려놓고 L. paracasei와 L. rhamnosus로 제조한 요구르트 발효액을 원심분리 후 상등액을 2배 농축하여 처리하였다.
대상 데이터
혼합 균주인 Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, Streptococcus thermophilus, Bifidobacterium lactis (Dupont, Sassenage,France)의 동결건조 균주를 사용하였으며, 실험 유산균인 Lactobacillus paracasei 와 Lactobacillus rhamnosus (CHR. Hansen, Horsholm, Denmark)는 혼합된 동결건조 균주를 사용하였다.
무지유고형분 8.4% 이상, 지방 함량 3.5% 이상의 B사에 납유된 원유를 사용하였다.
시중에 판매되고 있는 서울 장수 생막걸리(Seoul Takju Co, Seoul, Korea)에 포함되어 있는 효모 수를 확인하여 실험에 사용했다. 2 l 요구르트에 효모를 3×101 CFU/2 l, 3×102 CFU/2 l, 3×103 CFU/2 l의 수로 각각 접종하고 잘 혼합한 다음 140ml 용기에 소량씩 나누어 밀봉하고 보관했다.
이물을 제외한 나머지 4개 항목의 조사방법은 5점 척도법을 이용하여 “5점 매우 좋다, 4점 좋다, 3점 보통이다, 2점 싫다, 1점 매우 싫다“로 하여 상기의 항목에 대한 수용도를 조사하였다. 실험구는 대조구에 비해 Lactobacillus paracasei와 Lactobacillus rhamnosus을 추가하였다.
데이터처리
실험은 3회 반복하였고, 평균(mean) ±SD로 나타내었다. 통계처리는 SPSS (Version 22) 소프트웨어 프로그램을 이용하여 독립표본 T 검정법으로 분석하였으며, p값이 0.05 이하이면 유의성이 있다고 판단하였다.
성능/효과
4에 나타난 바와 같다. Control은 무발효액 99 ul를 주입한 것으로 효모 성장 억제 기능이 약하게 나타났고, 33 ul를 주입한 1번은 성장 억제 기능이 나타나지 않았으며, 66 ul를 주입한 2번은 약하게 있는 것으로 나타났고, 99 ul를 주입한 3번은 paper disk 주위에 환이 뚜렷하게 형성되었음을 알 수 있었다. 따라서 L.
Fig. 2는 대조구와 실험구에 각각 효모를 3×102 CFU/2 l의수로 투여한 것으로, 3×101 CFU/2 l 투여 보다 10℃ 저장에서 약 10일 정도 효모 증식 속도가 빨라졌으며, 25℃ 저장에서는 D+14일째에 대조구와 실험구 모두 증식이 현저하게 많이 진행되었다.
delbrueckii subsp. bulgaricus, Streptococcus thermophilus, Bifidobacterium lactis의 성장을 어느 정도 억제 시키는 것으로 나타났다. L.
marxianus 5.6×107 CFU/g, Saccharomyces cerevisiae 9.8×107 CFU/g, Debaryomyces hansenii 9.5×107 CFU/g으로 나타나 최저 6.8~최대 80배 정도 증가되었음을 알 수 있었다.
05)이 있는 것으로 나타났다. 관능검사에서 점착성 정도를 나타내는 Ropiness 뿐만 아니라, 맛, 풍미 및 종합 평가에서 실험구가 대조구보다 우수한 것으로 나타났다. 풍미와 조직은 대조구와 실험구 모두 4점이었고, 맛과 점착성, 종합평가에서 대조구는 3점이었으나 실험구는 4점을 획득하였다.
대조구와 실험구 모두에서 1×108~1×109 CFU/ml 정도의 유산균 수가 확인되었다.
다만, 25℃ 조건에서 6×106 CFU/2l의 효모 수를 기준으로 경과일 수를 비교하였을 때 약 4일정도 빨리 대조구가 도달하였다. 따라서 L. paracasei와 L. rhamnosus는 최소 1일에서 최대 4일까지 요구르트에서 효모의 증식을 지연시킬 수 있었다. 효모를 3×103 CFU/2 l의 수로 투여한 요구르트의 저장일수에 따른 유산균수의 변화는 대조구와 실험구가 유의성(p<0.
Control은 무발효액 99 ul를 주입한 것으로 효모 성장 억제 기능이 약하게 나타났고, 33 ul를 주입한 1번은 성장 억제 기능이 나타나지 않았으며, 66 ul를 주입한 2번은 약하게 있는 것으로 나타났고, 99 ul를 주입한 3번은 paper disk 주위에 환이 뚜렷하게 형성되었음을 알 수 있었다. 따라서 L. paracasei와 L. rhamnosus로 제조한 요구르트가 효모의 성장을 억제하는 기능이 있는 것으로 나타났다.
또한 3×103 CFU/2 l의 제품에서도 비슷한 결과를 얻었다. 따라서 위와 같은 결과는 효모 수 증식 억제와 스웰링 현상 억제에 L. paracasei와 L. rhamnosus가 탁월한 효과가 있다는 것을 보여주었다.
0×109 CFU/ml로 나타나 전형적인 발효유 제품의 유산균성장 양상을 보였다. 또한, 이러한 결과는 L. paracasei와 L. rhamnosus가 요구르트 제조에 이용되어도 유산균 수에는 영향을 미치지 않았다는 것을 알 수 있다. 저장일수에 따른 유산균수의 변화는 대조구와 실험구가 유의성(p<0.
풍미와 조직은 대조구와 실험구 모두 4점이었고, 맛과 점착성, 종합평가에서 대조구는 3점이었으나 실험구는 4점을 획득하였다. 맛과 종합평가에서 상대적 우세는 L. paracasei와 L. rhamnosus의 후산발효 억제효과에 기인한다고 볼 수 있으며, Ropiness의 우세로 말미암아 실험구가 점착성에 영향을 주는 Exopolysaccharide 등을 대조구 보다 많이 생산하는 것으로 사료된다. 즉, L.
17%로 저장 기간이 길어짐에 따라 증가함을 알 수 있었다. 반면 실험구의 적정산도는 D+1일째 0.90%로 시작하여 저장 마지막 날인 D+26째는 0.98%로 나타나 저장 26일 동안 0.08% 증가하여 실험 구의 후산발효는 대조구보다 현저히 낮게 진행되었다. 이는 L.
실험은 3회 반복하였고, 평균(mean) ±SD로 나타내었다.
marxianus, Saccharomyces cerevisiae, Debaryomyces hansenii가 첨가된 요구르트가 대조구보다 관능검사의 종합평가에서 현저히 낮았다고 보고하였다[21]. 이는 효모가 요구르트의 맛, 풍미, Ropiness 즉, 요구르트의 품질에 미치는 영향이 크다는 것을 알 수 있었고 본 연구의 결과와 동일하게 나타났다.
이는 효모를 3×103 CFU/2 l 접종시킨 후 10℃에서 저장 3일부터 효모가 성장하여 저장 28일째 4×107 CFU/2 l으로 증가한 것으로 나타난 본 연구 결과와 같이 저장기간이 길어짐에 따라 효모 수가 증가됨을 알 수 있었다.
저장일수에 따른 유산균수의 변화는 대조구와 실험구가 유의성(p<0.05)이 없는 것으로 나타났다.
6과 같다. 적정산도는D+1일째 대조구는 0.9%, D+8째는 0.96%, D+12째는 1.13%, D+15째는 1.10%, D+19째는 1.15%, D+26째는 1.17%로 저장 기간이 길어짐에 따라 증가함을 알 수 있었다. 반면 실험구의 적정산도는 D+1일째 0.
즉, 저장 1일째 대조구는 5×108 CFU/ml, 실험구는 8×108 CFU/ml, 8일째 대조구는 1.5×109 CFU/ml, 실험구는 1.4×109 CFU/ml, 12일째 대조구는 1.2×109 CFU/ml, 실험구는 1.5×109 CFU/ml, 15일째 대조구는 1.0×109 CFU/ml, 실험구는 1.0×109 CFU/ml, 19일째 대조구는 5×108 CFU/ml, 실험구는 1.0×109 CFU/ml로 나타나 전형적인 발효유 제품의 유산균성장 양상을 보였다.
그러나, 원료유의 품질 향상 및 유제품의 생산기술의 발전으로 인하여, 점차 이러한 위험요소들이 감소되고 있다. 포장기술의 발전 또한 제품의 생산 중 오염가능성을 획기적으로 감소시켰으며, 유제품의 생산 및 제조 기술이 발전됨에 따라 최종 제품의 품질관리가 용이해져, 유제품의 유통 중 제품 변질 요인이 많이 감소하게 되었다.
효모 수를 비교하기 위해서 2.5×106 CFU/2 l의 효모 수까지 도달하는 일수를 조사한 바, 25℃에서 실험구는 6일, 대조구는 약 4.5일이 걸렸으며, 차이는 약 1.5일로 나타났다.
효모를 3×101 CFU/2 l의 수로 투여한 요구르트의 저장일수와 온도에 따른 유산균수의 변화는 대조구와 실험구가 유의성(p<0.05)이 있는 것으로 나타났다.
효모를 3×102 CFU/2 l의 수로 투여한 요구르트의 저장일수에 따른 유산균수의 변화는 대조구와 실험구가 유의성(p<0.05)이 있는 것으로 나타났다.
효모를 3×102 CFU/2 l의 수로 투입한 제품 중 대조구는 7일 경과부터 스웰링 현상이 발생하여 D+14일이 되었을 때는 66%의 제품에서 스웰링 현상이 발생한 반면, 실험구에서는 D+14일 경과되어서 16% 스웰링 현상이 나타났다.
효모를 3×103 CFU/2 l의 수로 투여한 요구르트의 저장일수에 따른 유산균수의 변화는 대조구와 실험구가 유의성(p<0.05)이 있는 것으로 나타났다.
후산발효 현상을 측정하기 위해 산도를 측정한 결과 대조구와 실험구가 유의성(p<0.05)이 있는 것으로 나타났다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
발효유 제품에서 효모의 발현을 억제하기 위한 5가지 원칙은 무엇인가?
특히, 발효유 제품에서 효모의 발현을 억제하기 위해서 아래 5가지 기본 원칙이 지켜져야 한다. 첫째, 발효시키기 전에 원료의 적절한 혼합과 열처리를 하고 둘째, 유산균 starter culture에 효모가 없어야 하고 셋째, 발효된 요구르트 믹스에 섞는 과일 시럽이나 다른 원료에서 효모가 없어야 하고 넷째, 생산설비가 청결하고 위생적이어야 하고 다섯째, 제품은 5℃로 냉장되어 유통 중에서도 cold chain으로 유지되어야 한다고 보고하고 있다[5]. 하지만, 국내법상 냉장 유통조건은 0~10℃로 되어있어 진정한 효모 증식 억제는 완전히 이루어지고 있지 않아 여전히 시판 요구르트에서 극히 미량이지만 효모에 의한 제품 변질이 나타나고 있는 실정이다.
유제품의 유통 중 품질 변화에 의한 위험요소들이 감소하고 있는 이유는 무엇인가?
유제품의 유통 중 품질 변화는 여러 가지 요인에 의해 이루어질 수 있으나, 영양소가 풍부한 제품의 특성으로 인하여 여러 가지 미생물들에 의한 변패가 가장 중요한 요인이라 말할 수 있다. 그러나, 원료유의 품질 향상 및 유제품의 생산기술의 발전으로 인하여, 점차 이러한 위험요소들이 감소되고 있다. 포장기술의 발전 또한 제품의 생산 중 오염가능성을 획기적으로 감소시켰으며, 유제품의 생산 및 제조 기술이 발전됨에 따라 최종 제품의 품질관리가 용이해져, 유제품의 유통 중 제품 변질 요인이 많이 감소하게 되었다.
유제품의 유통 중 품질 변화에서 가장 중요한 요인은 무엇인가?
유제품의 유통 중 품질 변화는 여러 가지 요인에 의해 이루어질 수 있으나, 영양소가 풍부한 제품의 특성으로 인하여 여러 가지 미생물들에 의한 변패가 가장 중요한 요인이라 말할 수 있다. 그러나, 원료유의 품질 향상 및 유제품의 생산기술의 발전으로 인하여, 점차 이러한 위험요소들이 감소되고 있다.
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