[논문]동결건조커피 제조에 적합한 유산균 균주 선발

고봉수; 임상호; 한성희

doi:10.9799/ksfan.2016.29.6.1023

동결건조커피 제조에 적합한 유산균 균주 선발
Selection of Lactic Acid Bacteria suitable for Manufacture of Freeze-dried Coffee 원문보기

한국식품영양학회지 = The Korean journal of food and nutrition, v.29 no.6, 2016년, pp.1023 - 1029

고봉수 (남양유업(주) 중앙연구소) , 임상호 (남양유업(주) 중앙연구소) , 한성희 (고려대학교 생물신소재연구소)

초록
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정장작용, 면역체계 조절, 알레르기 저감, 콜레스테롤 경감 등 여러 기능적 효능이 알려진 프로바이오틱스 건강기능 식품이 증가하고 있다. 본 연구에서는 기능성 커피 상품개발을 위하여 커피 배합에 최적인 probiotic 균주를 선발하고자 하였다. 국내외 유통 중인 동결건조커피에서 분리한 균주 1종, 발효유스타터로 사용되는 균주 8종, Bifidobacterium 1종, Bacillus coagulans 1종으로 동결건조 후 생존율, 커피 음용 환경 생존율, 내산성 및 내담즙성을 측정하였다. Bacillus coagulans는 초기균수 $2.4{\times}10^7cfu/g$에서 동결건조 후에도 $2.0{\times}10^7cfu/g$으로 높은 생존율을 나타냈고, 커피의 음용 환경, 내산성, 내담즙성 테스트에서도 대조균인 Lactobacillus casei 균에 비하여 우수한 생존율을 나타냈다. 특히, 내산성 테스트에서는 pH 1, 120분 조건에서 Bacillus coagulans이 대조군에 비하여 3.8배 높은 생존율을 나타냈다. 이에 포자형성을 특징으로 하는 유산생성 Bacillus coagulans 균제제를 기능성 커피 배합 및 상품화에 적합한 probiotic 균주로 판단하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Probiotic functional foods are known to have various functional effects such as intestinal regulation, modulation of immune system, reduction of allergies, and lowering of cholesterol. The purpose of this study was to select probiotic strain that is most suitable for freeze-dried coffee for the development of functional coffee products. The survival rate of probiotics, at drinking condition of coffee, at acid, at bile and after freeze-dried in coffee were measured on 1 strain isolated from commercial freeze-dried coffee, 8 strains used as fermented milk starter, 1 Bifidobacterium and 1 Bacillus coagulans. Bacillus coagulans showed the highest survival rate from $2.4{\times}10^7cfu/g$ to $2.0{\times}10^7cfu/g$ especially after freeze-drying. The results at drinking condition of coffee, at acid tolerance, at bile tolerance and at storage test showed significantly better survival rate of Bacillus coagulans than that of control (Lactobacillus casei). Especially, Bacillus coagulans showed 3.8-fold higher survival rate at acid tolerance (pH 1, 120 minutes) than control. Thus, the lactic acid-producing Bacillus coagulans is characterized as a probiotic strain suitable for functional coffee formulation and commercialization.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 상업화된 probiotics 균주와 동결건조커피에서 직접 분리한 유산균 1종이 동결건조커피 제조과정과 커피 음용 환경조건에서의 생육가능성을 조사하여 커피 배합에 최적인 probiotics 균주를 선발하고자 하였다.

제안 방법

동결건조 프로바이오틱스 균주 생존율 시험을 통해 우수한 생존력을 나타낸 유산생성균 Bacillus coagulans 균주와 유산균주 중 생존율이 가장 높은 Lactobacillus casei 균을 대조(control)균으로 선발하여 커피 음용 환경 생존율 시험을 하였다. Instant coffee를 끓는 물에 음용하는 usage를 재현하기 위하여, 0.

대상 데이터

Table 1에 나타낸 것과 같이 11종의 균주를 실험에 사용되었다. 국내외에서 유통하고 있는 동결건조커피에서 분리한 Lactobacillus zeae 1종과 국내 발효유 starter culture 균주로 사용되는 Lactobacillus acidophillus외 7종, Bifidobacterium 1종, 건강기능식품에 사용하는 유산생성 Bacillus coagulans 1종을－18℃ 이하 온도에서 냉동보관하며 사용하였다. Capsule형 유산균 제제는 표면부상 및 침전 등으로 인한 소비자의 이물 오인 우려 등의 성상문제가 있어 본 실험 균주 대상에서 배제하였다.
동결건조커피에서 분리한 유산균은 커피에서의 내산성과 동결건조 중 건조기 heating plate 복사열에 견디는 내열성이 강할 것으로 판단하여, 국내외 유통 중인 동결건조커피 8종에 대하여 유산균 분리배지를 통해 유산균을 분리하였다. 동결건조커피 8종을 30℃의 멸균수로 1%(w/w)용액으로 제조한 후 BCP agar 배지(Eiken Chemical Co.

데이터처리

모든 결과의 통계적 분석은 SPSS(statistical package for social science, version 12.0) 통계 package를 사용하여 처리하였고, 각 실험군 간의 유의성 검증은 분산분석(ANOVA) 및 사후 검정으로 Tukey’s test를 실시하였다 (p<0.05).

성능/효과

4와 같다. pH 2.0~3.0에서는 Lactobacillus casei 균주와 Bacillus coagulans 균 제제 모두가 우수한 생존력을 나타내었고, pH 1.0에서는 Bacillus coagulans 균제제가 더 우수한 생존력을 보여, 인체 내 위장(胃腸)에서도 생존가능성이 높음을 확인하였다.
6과 같다. 그 결과, 동결건조상태로 보존 중에도 균 생존력이 초기 균수에 비해 80% 이상 유지됨이 확인되어, 장기간 유통환경이 동결건조 커피내의 Bacillus coagulans 균제제(GanedenBC30) 생균수 변화에 크게 영향이 없어 상업적 이용성이 높은 것으로 사료된다.
동결건조 테스트를 통하여 우수한 생존력을 나타낸 유산생성균 Bacillus coagulans 균제제와 유산균 모두 동결건조 후, 그 중 상대적으로 생존율인 높은 Lactobacillus casei 균주를 대조군로 선발하였다. 이 균주로 시료조제(생균수 B. cagulans 2.0×10⁷ cfu/g, L. casei 1.0×10⁸ cfu/g) 후 hot 커피 음용 조건(pH3~5, 100℃ hot water)에서 생존율 테스트를 한 결과, Fig. 3과 같이 유산균에 비해 월등히 Bacillus coagulans 균주 제제가 우수한 생존력을 나타냈다. Park 등(2006)이 유포자성 유산균인 Lactobacillus sporogenes균을 인삼차 음용 조건인 끊인 물을 타서 약 20분간 방치해도 균체 생존율이 77.

후속연구

따라서 향후 커피 첨가용으로서 capsule 유산균에 대한 연구가 더 필요할 것으로 판단되었다. 즉, 현재 상용화 되어 있는 capsule형 유산균 제제는 커피에 첨가할 경우, 코팅 재질이 뜨거운 물에 즉시 용해되어 균체가 사멸되거나 또는부상 및 침전되는 경향을 나타내는 문제점이 있어 이에 대한 추가 연구가 필요할 것으로 사료된다.
plantarum 균이 주종으로 검출된다고 보고한 바가 있어, 그 결과와 부분적으로 일치됨이 확인되었다. 향후 동결건조커피는 식물성 유산균 분리를 위한 시료로서 연구가치가 재확인되었으며, 상업적으로 유익한 유산균을 분리하기 위해서는 추가적으로 더 많은 연구조사가 필요하다고 판단된다. 또한, 동결건조커피에서 분리된 식물성 유산균주 Lactobacillus zeae는 식품소재로서 사용하기 위해서는 선행적으로 probiotics 기능 및 인체에 섭취 시 안전성등 많은 임상학적 테스트가 필요하나, 본 연구 결과에서는 상업화된 유산균 및 유산생성균 10종과 함께 테스트를 실시하여, probiotic 균으로서 상업화 가능성을 확인하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	프로바이오틱스란 무엇인가?	프로바이오틱스(probiotics)는 ‘충분한 양을 섭취하였을 때, 안전하고 건강에 도움이 되는 살아있는 균’이라고 정의되고 있다(FAO/WHO 2002; Gorbach SL 2002). Fuller R(1991)은 숙주가 살아있는 미생물을 일정 수준 섭취하였을 때, 숙주의 장내 미생물의 균형을 개선시키거나 면역계를 활성화시켜 건강증진효과를 나타내는 식품 보충제라고 probiotics를 정의하였다.
	Probiotics 균주가 최대 활성을 위해 갖춰야 하는 특징은 무엇인가?	Probiotics 균주는 활성부위에서 생존하는 것이 중요한데, 최대 활성을 위해서는 균주가 특수부위에 서식과 증식할 수 있어야 하고, 낮은 pH와 고농도 담즙산염에 내성이 있어야 한다. 그리고, 면역시스템에 내성과 병원성, 알레르기성, 돌연변이 유발 발암성이 없어야 하며, 인체에 먹어도 안전한 generally recognized as safe(GRAS) 상태이어야 한다(Ravinder N 2012).
	가장 흔히 연구에 사용되는 probiotics균인 Lactobacilli와 Bifidobacteria의 특징은?	균주는 인체에서 분리된 것이 좋으며, 임상적으로 probiotics 균주를 사용하기 위해 많은 연구가 이루어지고 있고(Dunne 등 2001), 그 중 가장 흔하게 연구되고 있는 균주는 Lactobacilli와 Bifidobacteria이다(Saxelin M 1977). 이것은 사람으로부터 분리한 probiotics 균으로서 정장작용(Borriello 등 2003), 병원성 세균억제(Dave & Shah 1997) 등 유익한 작용을 한다고 알려져 있다. 현재 과학적으로 기능이 입증되어 health claim을 할 수 있는 probiotics 기능은 로타바이러스 및 항생제 관련 설사개선(Isolaure 등 2002), 유당 과민증 경감(Ouwehand 등 2002), 유아식이성 알러지 증상 경감, 정장 작용 등이며, in vivo 수준에서 발암 위험 감소(Kumar 등 2011), 면역기능 조절(Matsuzaki 등2000), 알레르기 저감, 혈압강하, 헬리코박터 피로리균 억제(Hamilton-Miller J 2003), 장내환경개선, 과민성 대장염 및 궤양성 대장염 경감, 식이성 콜레스테롤 경감(Pereira & Gibson 2002), 구강 내 감염증 경감 등의 효과를 들 수 있다.

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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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