본 연구에서는 Bacillus sp.를 이용하여 감자슬라이스를 발효시킨 후 성분을 분석하고, 감자 칩으로 가공하여 색도와 아크릴아마이드 함량을 알아보았다. B. licheniformis, B. methylotrophicus, B. subtilis 각각을 $7.5{\times}10^7{\sim}2.7{\times}10^8CFU/mL$ 접종하여 6시간 동안 발효한 결과 균수의 증가는 보이지 않는 유도기였음에도 불구하고 총당 함량은 감소하였으며, 환원당 함량 변화에 영향을 미쳤다. 감자 칩의 색도는 대조구에 비하여 실험구의 L 값이 증가하였으며, a 값과 b 값은 감소하여 감자 칩으로 적합한 색도를 나타내었다. 발효 감자 칩의 아크릴아마이드 함량은 평균 약 94% 감소하였다.
본 연구에서는 Bacillus sp.를 이용하여 감자슬라이스를 발효시킨 후 성분을 분석하고, 감자 칩으로 가공하여 색도와 아크릴아마이드 함량을 알아보았다. B. licheniformis, B. methylotrophicus, B. subtilis 각각을 $7.5{\times}10^7{\sim}2.7{\times}10^8CFU/mL$ 접종하여 6시간 동안 발효한 결과 균수의 증가는 보이지 않는 유도기였음에도 불구하고 총당 함량은 감소하였으며, 환원당 함량 변화에 영향을 미쳤다. 감자 칩의 색도는 대조구에 비하여 실험구의 L 값이 증가하였으며, a 값과 b 값은 감소하여 감자 칩으로 적합한 색도를 나타내었다. 발효 감자 칩의 아크릴아마이드 함량은 평균 약 94% 감소하였다.
The market for potato chips has expanded due to increased consumption of seasoned potato chips. However, the deep-frying process facilitates development of a browning color and formation of acrylamide. The objective of this work was to minimize browning color and acrylamide formation by fermentation...
The market for potato chips has expanded due to increased consumption of seasoned potato chips. However, the deep-frying process facilitates development of a browning color and formation of acrylamide. The objective of this work was to minimize browning color and acrylamide formation by fermentation prior to deep-frying. Potato slices were fermented by using three Bacillus strains, B. licheniformis (BL), B. methylotrophicus (BM), and B. subtilis, for 6 h at $30^{\circ}C$. In all fermentation groups, contents of total sugars in potato slices decreased. The color of fermented potato chips improved compared to the control. BM potato chips showed the best color values (76.33 in L value, 5.67 in a value, and 34.79 in b value). All fermentation processes reduced levels of acrylamide in deep-fried potato chips. Fermentation of potato slices for 2 h by BL reduced up to 96.1% acrylamide content. It was concluded that the fermentation process can positively affect color development and acrylamide formation.
The market for potato chips has expanded due to increased consumption of seasoned potato chips. However, the deep-frying process facilitates development of a browning color and formation of acrylamide. The objective of this work was to minimize browning color and acrylamide formation by fermentation prior to deep-frying. Potato slices were fermented by using three Bacillus strains, B. licheniformis (BL), B. methylotrophicus (BM), and B. subtilis, for 6 h at $30^{\circ}C$. In all fermentation groups, contents of total sugars in potato slices decreased. The color of fermented potato chips improved compared to the control. BM potato chips showed the best color values (76.33 in L value, 5.67 in a value, and 34.79 in b value). All fermentation processes reduced levels of acrylamide in deep-fried potato chips. Fermentation of potato slices for 2 h by BL reduced up to 96.1% acrylamide content. It was concluded that the fermentation process can positively affect color development and acrylamide formation.
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문제 정의
본 연구는 청국장, 간장 등 콩 발효식품에 널리 존재하고 있으며, 생장력이 좋은 Bacillus sp.를 감자에 발효시켜 감자 칩을 제조하였을 때 색도와 아크릴아마이드 형성에 어떠한 영향을 미치는지 알아보았다.
본 연구에서는 Bacillus sp.를 이용하여 감자슬라이스를 발효시킨 후 성분을 분석하고, 감자 칩으로 가공하여 색도와 아크릴아마이드 함량을 알아보았다. B.
제안 방법
시간별로 발효된 감자를 10초간 물로 씻어 1분간 상온건조한 후 튀김기(DS-100, Daeshin Co., Incheon, Korea)에서 한 부분(100 g)씩 총 네 부분을 180°C에서 2분간 유탕 처리하였다. 튀김기름은 팜유(Lotte palm oil, Lotte, Selangor, Malaysia)와 미강유(Serim rice bran oil, Serim, Yeongi, Korea)를 8:2로 혼합하여 이용하였다.
대상 데이터
subtilis(ATCC 6633, BS)와 간장에서 분리한 B. methylotrophicus MKSY2013(BM)을 발효 균주로 선정하였다. BL, BS, BM은 nutrient broth(BD Difco, Sparks, MD, USA)에 접종하여 24시간 동안 배양기(HB-101S, Hanbaek Co.
감자(Solanum tuberosum L., Nonghyup, Sejong, Korea)는 2015년 6월 세종특별자치시 장기면에서 수확된 수미(Superior) 품종을 구입하여 4°C에서 냉장 보관하며 시료로 이용하였다.
미생물자원센터(Daejeon, Korea)에서 분양받은 Bacillus licheniformis(KCTC 1026, BL), B. subtilis(ATCC 6633, BS)와 간장에서 분리한 B.
, Incheon, Korea)에서 한 부분(100 g)씩 총 네 부분을 180°C에서 2분간 유탕 처리하였다. 튀김기름은 팜유(Lotte palm oil, Lotte, Selangor, Malaysia)와 미강유(Serim rice bran oil, Serim, Yeongi, Korea)를 8:2로 혼합하여 이용하였다.
데이터처리
, State College, PA, USA) 통계 프로그램을 이용하여 일원배치 분산분석을 시행하였다. 각 실험군 평균간의 유의적 차이는 Tukey test로 검증하였다.
실험 결과는 3회 반복으로 수행한 평균값과 표준편차로 나타냈고, 각 실험 결과에 대한 통계분석은 Minitab 16(Minitab Inc., State College, PA, USA) 통계 프로그램을 이용하여 일원배치 분산분석을 시행하였다. 각 실험군 평균간의 유의적 차이는 Tukey test로 검증하였다.
이론/모형
Phenol-sulfuric acid 법(12)을 모방하여 감자 분말 시료 1 g을 증류수 100 mL(w/v%)로 정용한 50배 희석한 용액을 1 mL 취한 후 5% phenol 1 mL와 진한 황산 5 mL를 가하여 혼합한 다음 30분간 반응시켜 분광광도계(Cary 60 UV-Vis, Agilent Technologies Inc, Santa Clara, CA, USA)로 470 nm에서 흡광도를 측정하였다. 환원당 함량은 DNS(dinitrosalicylic acid) 법(13)을 모방하여 감자 분말 시료 1 g에 증류수 25 mL로 정용한 다음 30°C에서 424×g로 1시간 교반한 후 3,424×g-force, 5°C에서 20분간 원심분리한 용액의 상등액 1 mL에 DNS 시약 1 mL를 가해 끓는 수욕 상에서 10분간 발색시킨 뒤 535 nm에서 흡광도를 측정하였다.
아크릴아마이드 함량은 식품의약품안전처 분석 방법(14)에 따라 액체 질량분석기(HPLC/MS/MS)에 MRM(multiple reaction monitoring)을 이용하여 분석하였다. 제조한 감자 칩을 믹서기(Home Culture Appliances Ltd.
Phenol-sulfuric acid 법(12)을 모방하여 감자 분말 시료 1 g을 증류수 100 mL(w/v%)로 정용한 50배 희석한 용액을 1 mL 취한 후 5% phenol 1 mL와 진한 황산 5 mL를 가하여 혼합한 다음 30분간 반응시켜 분광광도계(Cary 60 UV-Vis, Agilent Technologies Inc, Santa Clara, CA, USA)로 470 nm에서 흡광도를 측정하였다. 환원당 함량은 DNS(dinitrosalicylic acid) 법(13)을 모방하여 감자 분말 시료 1 g에 증류수 25 mL로 정용한 다음 30°C에서 424×g로 1시간 교반한 후 3,424×g-force, 5°C에서 20분간 원심분리한 용액의 상등액 1 mL에 DNS 시약 1 mL를 가해 끓는 수욕 상에서 10분간 발색시킨 뒤 535 nm에서 흡광도를 측정하였다.
성능/효과
본 연구에 시료로 이용된 수미감자를 감자 칩으로 가공한 결과 아크릴아마이드 함량은 3,893 μg/kg으로 높은 수치를 나타내었다. Bacillus sp.로 감자슬라이스를 2시간 발효시켜 감자 칩을 제조한 결과 BL은 2시간 후 아크릴아마이드 함량이 96.1%로 가장 많이 감소하였으며, BM은 4시간 발효 후 94.4%, BS는 2시간 발효 후 93.6% 감소되어 모든 발효 감자 칩에서 아크릴아마이드 함량이 큰 폭으로 감소된 것을 알 수 있었다. Baardseth 등(11)은 감자를 Lactobacillus sp.
69였으며, 색도 중 L 값의 증가가 중요하였다고 보고하였다. Bacillus sp.로 발효시킨 감자 칩의 평균 색도 값은 L 값 73.70, a 값 6.94, b 값 34.23으로 대조구에 비하여 L 값은 14.49 상승하였으며, a 값, b 값은 각각 6.44, 4.22 감소하여 대조구에 비해 감자 칩으로 적합한 색도를 나타내었다.
7×108 CFU/mL 접종하여 6시간 동안 발효한 결과 균수의 증가는 보이지 않는 유도기였음에도 불구하고 총당 함량은 감소하였으며, 환원당 함량 변화에 영향을 미쳤다. 감자 칩의 색도는 대조구에 비하여 실험구의 L 값이 증가하였으며, a 값과 b 값은 감소하여 감자 칩으로 적합한 색도를 나타내었다. 발효 감자 칩의 아크릴아마이드 함량은 평균 약 94% 감소하였다.
감자슬라이스가 발효하는 동안 총당 함량은 지속해서 감소하는 반면 환원당 함량은 감소하였다가 증가하는 현상이 나타났다. 가공 중 감자의 환원당은 아크릴아마이드의 생성기전인 Maillard 반응을 일으키는 핵심인자로 작용한다(19).
결론적으로 감자 칩의 아크릴아마이드 함량을 줄이기 위하여 도입한 Bacillus sp.를 이용한 발효는 간단하면서도 비교적 단시간 내 생성 가능한 아크릴아마이드 함량을 93% 이상 줄이는 데 효과적이었으며, 이러한 결과는 감자 칩 등 고온에서 가열 처리하는 전분 가공식품 생산에서 안전성을 확보하는 데 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.
15 mg/g과 유사한 값을 나타내었다. 모든 실험군의 총당 함량은 발효시간이 경과할수록 감소하는 경향을 나타냈으며, 발효 6시간 동안 총당 함량은 29.84~51.45% 감소하였다. 특히 감자슬라이스의 총당 함량 감소 속도는 BS가 가장 빨라 발효 2시간 후 총당 함량은 23.
감자 칩의 색도는 대조구에 비하여 실험구의 L 값이 증가하였으며, a 값과 b 값은 감소하여 감자 칩으로 적합한 색도를 나타내었다. 발효 감자 칩의 아크릴아마이드 함량은 평균 약 94% 감소하였다.
Friedman(24)의 연구에서는 시중에 판매되는 감자 칩의 환원당 함량이 30~3,200 μg/kg을 나타내었다. 본 연구에 시료로 이용된 수미감자를 감자 칩으로 가공한 결과 아크릴아마이드 함량은 3,893 μg/kg으로 높은 수치를 나타내었다. Bacillus sp.
45% 감소하였다. 특히 감자슬라이스의 총당 함량 감소 속도는 BS가 가장 빨라 발효 2시간 후 총당 함량은 23.60±0.00 mg/g으로 감소하였으며, 6시간 후에는 17.04±0.07 mg/g으로약 50% 감소하였다. 감자의 총당 함량이 감소하는 것은 Bacillus가 생육하는 동안 생산되는 amylase에 의한 전분의 가수분해 때문이다(16).
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
아크릴아마이드란 무엇인가?
아크릴아마이드는 식품을 고온에서 조리할 때 생성되는 화학물질로 발암 가능성이 있는 물질이라고 2002년에 스웨덴 국립식품청(SNFA, Swedish National Food Administration)에서 최초로 보고하였다. 아크릴아마이드의 위험성이 알려진 이후 여러 국가에서 아크릴아마이드의 함량을 모니터링한 결과 프렌치프라이, 감자 칩, 비스킷 등 고온에서 유탕 처리한 가공식품에서 아크릴아마이드 함량이 높은 것으로 밝혀졌다(5).
Bacillus sp.를 이용한 발효 감자칩의 아크릴아마이드의 함량 변화는?
감자 칩의 색도는 대조구에 비하여 실험구의 L 값이 증가하였으며, a 값과 b 값은 감소하여 감자 칩으로 적합한 색도를 나타내었다. 발효 감자 칩의 아크릴아마이드 함량은 평균 약 94% 감소하였다.
감자 칩 품질에 영향을 미치는 인자는 무엇인가?
감자 칩의 품질에 영향을 미치는 인자로는 감자의 품종, 저장방법, 환원당 함량 등이 있으며, 칩 제조 시 튀김온도, 튀김시간, 슬라이스 두께 등이 있다(3). 특히 감자를 고온에서 가공처리 시 감자 속에 있는 환원당과 아미노태 질소화합물 사이에서 Maillard 반응이 발생하는데, 이는 감자 칩의 갈변을 일으키는 melanoidins을 생성할 뿐만 아니라 발암 물질인 아크릴아마이드를 형성하므로 Maillard 반응을 저해시키기 위한 연구가 진행되고 있다(4).
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