오미자(Schizandra chinensis) 열매 추출물의 Lactobacillus plantarum 젖산발효를 통한 고농도 GABA 함유 발효음료 제조 Production of fermented Omija (Schizandra chinensis) beverage fortified with high content of gamma-amino butyric acid using Lactobacillus plantarum원문보기
오미자 열매를 이용하여 기능성물질인 GABA를 강화시킨 오미자 젖산발효음료를 개발하기 위해서 L. plantarum EJ2014에 의한 젖산발효 최적화를 수행하였다. 오미자 열매 추출액을 젖산 발효시킨 경우 발효 2일 동안 생균수 $4.0{\times}10^7CFU/mL$수준을 유지하면서 젖산균 증식이 미비하였지만 영양성분 YE와 MSG를 함께 첨가한 경우 50배 정도 증가된 $2.2{\times}10^9CFU/mL$생균수를 나타내었다. 특히 젖산발효 3일 동안에 대조군, MSG, YE를 각각 첨가군에서 초기 pH 3-4 수준에서 유지되었다. 반면에 YE와 MSG를 함께 첨가한 발효물은 pH가 증가되면서 pH 5.0 이상을 나타내었으며, 초기 산도 1.74%에서 발효 3일에 0.56% 수준으로 감소하였다. 오미자 열매 추출물인 대조군과 2% MSG 또는 0.5% YE만을 첨가한 조건에서는 GABA로 소량 전환되는 것으로 나타났다. 반면에 MSG와 YE를 함께 첨가한 경우 젖산발효 1일째부터 GABA가 생성되면서 3일째에는 MSG 2%를 거의 소진하는 것으로 나타났으며, HPLC 정량분석으로 0.92% GABA 생성이 확인되었다. MSG와 YE함께 첨가한 발효조건에서는 젖산발효 1일째부터 발효물은 붉은 색이 퇴색되면서 황색으로 변화하였으며, 발효 초기에 적색을 나타내는 a값이 15.74에서 발효 후에 5.39로 크게 감소하는 것으로 나타났다. 색, 맛, 향 등을 포함한 전반적인 기호도를 나타낸 관능평가에서 오미자 착즙 원액과 발효물 100%인 실험군에서 점수가 각각 4.50, 4.33을 기록하여 상대적으로 낮은 기호도를 나타낸 반면에 발효물 50% 첨가한 실험군이 6.33으로 가장 높은 기호도 점수를 나타내었다. 오미자 열매 추출액에 오미자 발효물을 50% 첨가함으로서 기호성이 우수하며 고농도 GABA와 probiotic을 함유한 오미자 발효음료의 제조가 가능하였다.
오미자 열매를 이용하여 기능성물질인 GABA를 강화시킨 오미자 젖산발효음료를 개발하기 위해서 L. plantarum EJ2014에 의한 젖산발효 최적화를 수행하였다. 오미자 열매 추출액을 젖산 발효시킨 경우 발효 2일 동안 생균수 $4.0{\times}10^7CFU/mL$수준을 유지하면서 젖산균 증식이 미비하였지만 영양성분 YE와 MSG를 함께 첨가한 경우 50배 정도 증가된 $2.2{\times}10^9CFU/mL$생균수를 나타내었다. 특히 젖산발효 3일 동안에 대조군, MSG, YE를 각각 첨가군에서 초기 pH 3-4 수준에서 유지되었다. 반면에 YE와 MSG를 함께 첨가한 발효물은 pH가 증가되면서 pH 5.0 이상을 나타내었으며, 초기 산도 1.74%에서 발효 3일에 0.56% 수준으로 감소하였다. 오미자 열매 추출물인 대조군과 2% MSG 또는 0.5% YE만을 첨가한 조건에서는 GABA로 소량 전환되는 것으로 나타났다. 반면에 MSG와 YE를 함께 첨가한 경우 젖산발효 1일째부터 GABA가 생성되면서 3일째에는 MSG 2%를 거의 소진하는 것으로 나타났으며, HPLC 정량분석으로 0.92% GABA 생성이 확인되었다. MSG와 YE함께 첨가한 발효조건에서는 젖산발효 1일째부터 발효물은 붉은 색이 퇴색되면서 황색으로 변화하였으며, 발효 초기에 적색을 나타내는 a값이 15.74에서 발효 후에 5.39로 크게 감소하는 것으로 나타났다. 색, 맛, 향 등을 포함한 전반적인 기호도를 나타낸 관능평가에서 오미자 착즙 원액과 발효물 100%인 실험군에서 점수가 각각 4.50, 4.33을 기록하여 상대적으로 낮은 기호도를 나타낸 반면에 발효물 50% 첨가한 실험군이 6.33으로 가장 높은 기호도 점수를 나타내었다. 오미자 열매 추출액에 오미자 발효물을 50% 첨가함으로서 기호성이 우수하며 고농도 GABA와 probiotic을 함유한 오미자 발효음료의 제조가 가능하였다.
Omija (Schizandra chinensis) extract (OE) was fermented by using Lactobacillus plantarum EJ2014 to produce a beverage fortified with gamma-aminobutyric acid (GABA). After 2 days of fermentation in the presence of 2% monosodium glutamate (MSG) and 0.5% yeast extract (YE), the four-fold-diluted OE sho...
Omija (Schizandra chinensis) extract (OE) was fermented by using Lactobacillus plantarum EJ2014 to produce a beverage fortified with gamma-aminobutyric acid (GABA). After 2 days of fermentation in the presence of 2% monosodium glutamate (MSG) and 0.5% yeast extract (YE), the four-fold-diluted OE showed a higher viable cell count ($2.2{\times}10^9CFU/mL$) and lower acidity (1.2%) than that of the unfermented OE. In particular, addition of MSG as a precursor resulted in a small increase in the initial pH. MSG (2%) was completely converted to GABA (0.92%) during lactic acid bacteria fermentation for 3 days. Furthermore, the acidity of the fermented OE decreased from 1.74% to 0.56%. In addition, the original red color of the OE disappeared during LAB fermentation. However, when the fermented OE was mixed with 50% of the original OE, the original red color was recovered, with 19.56 and 13.92 for Hunter L and a values, respectively. The mixture of 50% original OE and 50% fermented OE showed the highest sensory score including the highest overall preference. In conclusion, the OE fortified with GABA and probiotics was produced by fermentation with a static culture, L. plantarum EJ2014.
Omija (Schizandra chinensis) extract (OE) was fermented by using Lactobacillus plantarum EJ2014 to produce a beverage fortified with gamma-aminobutyric acid (GABA). After 2 days of fermentation in the presence of 2% monosodium glutamate (MSG) and 0.5% yeast extract (YE), the four-fold-diluted OE showed a higher viable cell count ($2.2{\times}10^9CFU/mL$) and lower acidity (1.2%) than that of the unfermented OE. In particular, addition of MSG as a precursor resulted in a small increase in the initial pH. MSG (2%) was completely converted to GABA (0.92%) during lactic acid bacteria fermentation for 3 days. Furthermore, the acidity of the fermented OE decreased from 1.74% to 0.56%. In addition, the original red color of the OE disappeared during LAB fermentation. However, when the fermented OE was mixed with 50% of the original OE, the original red color was recovered, with 19.56 and 13.92 for Hunter L and a values, respectively. The mixture of 50% original OE and 50% fermented OE showed the highest sensory score including the highest overall preference. In conclusion, the OE fortified with GABA and probiotics was produced by fermentation with a static culture, L. plantarum EJ2014.
따라서 오미자 열매의 고유한 영양 및 기능성 성분에 기능성 GABA성분이 강화된 식품소재의 개발은 농산물의 부가가치화를 통해 산업적으로 의미 있는 연구라 사료된다. 본 연구에서는 건강 식품소재로서 널리 이용되는 오미자 열매의 고부가가치화를 위해서 유용 식물성 젖산균의 발효를 최적화함으로서 고농도 GABA 및 probiotics를 함유한 기능성 오미자 발효음료를 제조하는 기본 연구를 수행하였다.
제안 방법
41 Whatman 20~25 μm)를 이용하여 진공 여과 후, 병에 나누어 담아 70℃에서 30분간 살균시켰다. 발효음료 시제품은 4℃에서 24시간 보관한 다음 계명대학교 식품가공학과 교수, 전공 학생 및 연구원에게 필요한 훈련과정을 거치게 한 후 신뢰성과 실험에 대한 관심도 등을 고려하여 24명을 관능요원으로 선발하여 실시하였으며 색(color), 맛(taste), 향(flavor), 발효취 강도(fermented smell intensity), 전반적인 기호도(overall acceptability)에 대하여 7점 채점법으로, 7점 매우 좋다, 1점 매우 나쁘다 로 평가하였다. 이 때 발효하지 않은 오미자 추출 원액에 GABA를 함유한 오미자 발효액을 각 0, 50, 75, 100%의 농도가 되도록 혼합한 음료 4가지를 비교하였다.
발효음료 시제품은 4℃에서 24시간 보관한 다음 계명대학교 식품가공학과 교수, 전공 학생 및 연구원에게 필요한 훈련과정을 거치게 한 후 신뢰성과 실험에 대한 관심도 등을 고려하여 24명을 관능요원으로 선발하여 실시하였으며 색(color), 맛(taste), 향(flavor), 발효취 강도(fermented smell intensity), 전반적인 기호도(overall acceptability)에 대하여 7점 채점법으로, 7점 매우 좋다, 1점 매우 나쁘다 로 평가하였다. 이 때 발효하지 않은 오미자 추출 원액에 GABA를 함유한 오미자 발효액을 각 0, 50, 75, 100%의 농도가 되도록 혼합한 음료 4가지를 비교하였다. 시료는 흰 바탕의 종이컵을 이용하여 30 mL을 넣어 검사원에게 제시되었고, 관능검사 결과 값은 평균과 표준편자로 표시하였으며, 유의성 검정은 SPSS 22.
대상 데이터
오미자 열매는 2015년에 경북 문경에서 생산된 원료를 –20℃에서 보관한 후 발효할 때 마다 해동하고 착즙한 후 사용하였다. ɤ-Aminobutyric acid(GABA) 및 sodium L-glutamate(MSG)는 Yakuri pure chemicals Co., LTD. (Kyoto, Japan)의 제품을 사용하였으며, 생육 촉진제로서 yeast extract(YE)는 조흥(주)(Kyunggido, Korea) 제품을 사용하였다. 시료 분석에는 특급 시약들을 사용하였다.
오미자 열매는 2015년에 경북 문경에서 생산된 원료를 –20℃에서 보관한 후 발효할 때 마다 해동하고 착즙한 후 사용하였다. ɤ-Aminobutyric acid(GABA) 및 sodium L-glutamate(MSG)는 Yakuri pure chemicals Co.
데이터처리
이 때 발효하지 않은 오미자 추출 원액에 GABA를 함유한 오미자 발효액을 각 0, 50, 75, 100%의 농도가 되도록 혼합한 음료 4가지를 비교하였다. 시료는 흰 바탕의 종이컵을 이용하여 30 mL을 넣어 검사원에게 제시되었고, 관능검사 결과 값은 평균과 표준편자로 표시하였으며, 유의성 검정은 SPSS 22.0(SPSS Inc., Chicago, IL, USA) 통계 프로그램을 이용하여 분산분석(ANOVA test)을 실시하고, Duncan의 다중검정 (Duncan’s multiple range test)을 통해 95% 신뢰 수준에서 나타내었다.
성능/효과
결론적으로 오미자 열매 추출액의 효과적인 젖산발효를 위해서는 오미자 추출액을 4배 희석시키는 것이 필요하며, 특히 복합 영양물질인 YE의 첨가가 L. plantarum EJ2014에 의한 젖산발효를 촉진하여 생균수를 높이는 것으로 나타났다. 특히 발효성 당이 부족한 오미자 열매 추출 희석액에 질소원으로 2% 수준으로 첨가된 MSG를 효과적으로 GABA로 전환시킴으로서 기능성물질이 강화된 오미자 발효소재를 제조할 수 있었다.
이상의 관능평가 결과를 색, 맛, 향, 발효취 강도, 전반적인 기호도를 통해 종합적으로 고려하면 오미자 착즙 원액에 오미자 발효물 50% 첨가한 조건에서 가장 높은 점수를 얻었다. 이로써 오미자 착즙 원액에 오미자 발효물을 50% 첨가하여 기호성이 우수하며 고농도 GABA와 probiotic를 함유한 오미자 발효 음료의 제조가 가능하다고 사료되었다.
이상의 관능평가 결과를 색, 맛, 향, 발효취 강도, 전반적인 기호도를 통해 종합적으로 고려하면 오미자 착즙 원액에 오미자 발효물 50% 첨가한 조건에서 가장 높은 점수를 얻었다. 이로써 오미자 착즙 원액에 오미자 발효물을 50% 첨가하여 기호성이 우수하며 고농도 GABA와 probiotic를 함유한 오미자 발효 음료의 제조가 가능하다고 사료되었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
γ-Aminobutyric acid의 건강 기능 효과는?
GABA의 대사는 에너지를 생산하고 TCA 회로에서 산화를 위한 탄소의 제공, 질소 저장화합물 및 아미노산 대사산물 등의 여러 가지 기능이 알려져 있다(18). 또한 GABA는 치매예방, 면역 및 기억력증진, 불면 등에 효과가 있는 것으로 보고되었다(19,20). 자연계에서 GABA는 발아 쌀 녹차, 현미 등에 미량 포함되어 있지만, 최근 다양한 미생물에 의해 GABA생산을 증진시키기 위한 연구가 수행되었다(19).
안토시아닌 색소의 안정성에 영향을 끼치는 요인은?
과실의 대표적인 phytochemical인 안토시아닌은 cyanidin계의 고유한 색으로 수용성 식용색소로 이용가능성이 높지만, 다른 색소 성분에 비해 가공 공정 중에 불안정한 것으로 알려져 있다(2). 특히, 안토시아닌 색소의 안정성은 pH, 온도, 빛, 효소, 산소, 당류, 유기산, 금속이온 등의 존재여부에 의해 영향을 받는 것을 보고되었다(3-6). 오미자 열매는 유기산 함량이 매우 높은 과실로서 천연 발효에 어려움이 있어, 오미자 열매를 알코올로 침출 또는 오미자 열매를 당절임에 의한 추출차로서 널리 이용되어 왔다.
젖산균을 이용한 대표적인 발효제품은?
젖산균은 요구르트, 김치 등 발효제품에 주로 이용되어 왔으며, 최근 probiotics로서 다양한 기능성이 밝혀지면서 젖산균을 응용한 발효 식품이 건강식품으로서 각광을 받고 있다(11,12). 젖산균이 대장 내에서 혐기성 세균, 포자형성 세균 및 독소생성 세균들의 증식을 억제하기 때문에 장내 균총 개선 및 장수에 중요한 역할을 한다는 사실이 보고되었다(13).
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