[논문]Leuconostoc mesenteroides SM 젖산균 발효를 통한 dextran과 mannitol 강화 단호박 발효물 생산

임종순; 송영철; 박동철; 이삼빈

doi:10.11002/kjfp.2016.23.5.718

Leuconostoc mesenteroides SM 젖산균 발효를 통한 dextran과 mannitol 강화 단호박 발효물 생산
Fortification of dextran and mannitol in sweet pumpkin by fermentation with Leuconostoc mesenteroides SM 원문보기

한국식품저장유통학회지 = Korean journal of food preservation, v.23 no.5, 2016년, pp.718 - 726

임종순 (계명대학교 TMR센터) , 송영철 (계명대학교 식품가공학전공) , 박동철 (김천대학교 호텔조리외식경영학과) , 이삼빈 (계명대학교 TMR센터)

초록
AI-Helper

단호박 분말을 이용하여 식물성 젖산균의 발효 최적화를 통한 점질물 dextran, 만니톨을 생산함으로서 물성과 맛이 개선된 푸딩형태의 단호박 젖산 발효물을 제조하였다. 단호박 농도에 따라서 젖산 발효물에 영향을 주었으며, 단호박 분말 15% 조건이 가장 양호한 물리화학적 특성을 보였다. $25^{\circ}C$에서 3일 동안 발효를 수행하였을 때 15% 단호박 분말의 젖산 발효물의 pH, 산도는 각각 3.85, 1.30%이었으며, 생균수는 $4.64{\times}10^9CFU/mL$로 높은 값을 나타내었다. 단호박 분말 paste의 발효 초기에 L값 25.02, a값 4.66, b값 13.35를 나타내었으며, 발효가 진행되면서 L값을 제외하고 감소하는 경향을 보였다. 10%, 15% 단호박 분말의 발효물은 발효 1일에 설탕의 소진율 100%를 보였으며, 발효 3일에 불용성 dextran을 각각 5.6%, 8.9%를 보였으며, 수용성 dextran은 4.5% 수준으로 유사하였다. 15% 단호박 분말의 3일 후에 발효물에 과당과 만니톨 함량은 각각 1.76%, 3.11%를 나타내었다. 15% 단호박 젖산 발효물의 점조도는 초기 $48.6Pa{\cdot}s^n$로서 가장 높은 값을 보였으며, 발효 1일 $75.1Pa{\cdot}s^n$에로 증가하였으며, 발효 3일에는 $188.8Pa{\cdot}s^n$으로 크게 증가하면서 푸딩 형태의 물성을 나타내었다. 단호박 젖산 발효물의 관능평가를 통해서 15% 단호박 젖산 발효물이 색, 단맛, 조직감에서 높은 점수로 평가되었다. 결론적으로 15% 단호박 분말과 20% 설탕혼합액을 이용하여 3일 동안 젖산 발효시킴으로서 설탕은 100% 전환되었으며, protiotic 생균 $4.6{\times}10^9CFU/mL$을 포함한 만니톨, 점질물 dextran의 생성을 통해서 기능성, 맛과 조직감이 강화된 푸딩형태의 단호박 젖산발효제품을 개발할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Sweet pumpkin paste (SPP) was fermented by Leuconostoc mesenteroides SM at $25^{\circ}C$ for 3 days for enhancing its physicochemical properties. SPPs with 5%, 10%, and 15% solid contents (SC) were fortified with 20% sucrose and 0.5% yeast extract. The unfermented SPP with 15% SC indicated L, a, and b color values of 25.02, 4.66, and 13.35, respectively, and a consistency index of $48.6Pa{\cdot}s^n$. During the 3 days of fermentation, both the a and b color values decreased slightly, whereas the consistency index increased to $188.8Pa{\cdot}s^n$, giving the fermented product a pudding-like consistency. This fermented SPP (15% SC) showed the highest acid production and viable cell counts among samples, indicating pH 3.85, 1.30% acidity and $9.2{\times}10^8CFU/mL$ respectively. The added sucrose was completely utilized after 1 day of fermentation. After 3 days, the insoluble and soluble dextran contents were 8.9% and 4.5%, respectively. Furthermore, the contents of mannitol and fructose were 3.11% and 1.76%, respectively. Regarding the sensory evaluation, this fermented sample also indicated the highest color, taste and texture scores, and was the overall preferred sample. In conclusion, the fermented SPP with 15% SC was carotinoid-rich a wholesome pumpkin-based product that is rich in probiotics and lactic bacteria-produced mannitol and dextran, which gave the product an acceptable viscous pudding-like consistency and good organoleptic properties.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 연구에서는 웰빙식품 소재인 단호박 분말과 식물성 유래 젖산균을 이용하여 기능성 물질을 강화시키는 발효 최적화를 수행하였으며, 미생물 유래 mannitol과 점질물 dextran 생산을 통해서 맛과 물성이 개량되며 probiotic를 함유한 단호박 젖산 발효물(푸딩) 소재를 개발하는 연구를 수행하였다.

제안 방법

L. mesenteroides SM에 의해 젖산발효 후에 생성된 수용성 dextran 측정을 위해서 발효물을 증류수로 5배 희석하여 22,250×g에서 15분간 원심분리 하였다.
Sucrose 소진율과 mannitol 함량 분석은 HPLC(Knauer Co., Berlin, Germany)를 이용하여 측정하였다. 발효액을 증류수에 10배 희석 및 혼합한 후 22,250×g에서 10분간 원심 분리하여 상등액을 회수하였다.
5%를 혼합한 용액을 121℃에서 15분간 멸균하여 액체 배양한 Leu. mesenteroides SM을 1%을 접종하여 25℃에서 3일간 발효하였다.
단호박 분말을 이용하여 식물성 젖산균의 발효 최적화를 통한 점질물 dextran, 만니톨을 생산함으로서 물성과 맛이 개선된 푸딩형태의 단호박 젖산 발효물을 제조하였다. 단호박 농도에 따라서 젖산 발효물에 영향을 주었으며, 단호박 분말 15% 조건이 가장 양호한 물리화학적 특성을 보였다.
단호박 젖산 발효물의 기호도를 조사하기 위하여 훈련한 패널 10명을 선정하여 각 구별로 색, 단맛, 신맛, 쓴맛, 조직감, 전반적 기호도로 항목을 나누어 5점 척도법(1=매우 싫다, 5=매우 좋다)으로 실시하였다.
단호박 젖산 발효물의 냉장 저장중에 색도 변화를 측정하였다. 시료를 색도 측정용 검정색 알루미늄 용기(Konica Minolta CR-A50, inside diameter 24 mm)에 담아 Chroma meter(CR-400, Konica Minolta, Osaka, Japan)를 이용하여 L(lightness), a(redness), b(yellowness) 값을 측정하였다.
단호박 젖산 발효물의 점조도는 Rheometer System(HAKKE RheoStress 1, Karlsruhe, Germany)에 cone plate device(Plate PP35Ti, 3.5 cm diameter)를 장착하여 측정하였다. 발효물 1 g을 plate에 올려 구간 당 10초 동안의 평균값이 측정되어 얻은 값을 shear rate(1/s)와 shear stress(Pa)로 나타내어 점조도를 측정하였다.
단호박에 존재하는 지용성의 β-carotene성분은 고유한 황색을 나타내는데 기여하며, 발효중에 발효물의 색상변화를 측정하였다.
당근에서 분리된 젖산균 Leuconostoc mesenteroides SM은 설탕 함유 액체배지(sucrose 2%, YE 0.5%, tryptone 0.25%, K₂HPO₄ 0.25%)를 이용하여 MRS agar plate에서 각각 배양시킨 균주를 1회 접종한 후 항온배양기(SI-990R, Jeio tech Co., Ltd., Daejeon, Korea)에서 25℃에서 24시간 동안 정치 배양한 후 스타터로 사용하였다(22).
5 cm diameter)를 장착하여 측정하였다. 발효물 1 g을 plate에 올려 구간 당 10초 동안의 평균값이 측정되어 얻은 값을 shear rate(1/s)와 shear stress(Pa)로 나타내어 점조도를 측정하였다. 측정온도는 20℃에서 전단속도(ѓ)는 1-100 s^-1의 범위로 유동특성을 알아보고, 점조도 지수는 Power’s law model로 평가하였다.
불용성 dextran 물질을 상온에서 보관된 KOH 10% (w/v) 용액에 용해시킨 후 균체로부터 dextran을 분리하기 위하여 22,250×g에서 15분 동안 원심 분리하여 상등액을 회수하였다(24).
생균수는 발효물 1 g에 멸균수 9 mL을 첨가하여 10배 희석법을 이용하여 104, 105, 106배로 희석된 것을 MRS agar plate에 20 μL 도말한 후, 25℃ 항온배양기에서 48시간 배양한 후 생균수를 CFU/g으로 나타내었다.
단호박 젖산 발효물의 냉장 저장중에 색도 변화를 측정하였다. 시료를 색도 측정용 검정색 알루미늄 용기(Konica Minolta CR-A50, inside diameter 24 mm)에 담아 Chroma meter(CR-400, Konica Minolta, Osaka, Japan)를 이용하여 L(lightness), a(redness), b(yellowness) 값을 측정하였다. 표준 백색판은 L값 97.

대상 데이터

본 연구에 사용된 단호박 분말은 이든타운 F&B(Incheon, Korea)에서 구매하여 사용하였다.
본 연구에 사용된 단호박 분말은 이든타운 F&B(Incheon, Korea)에서 구매하여 사용하였다. 설탕과 yeast extract(YE)는 각각 대한제당(Incheon, Korea), ㈜조흥(Ansan, Korea)에서 구입하였으며 분석에 사용한 시약은 모두 특급 시약을 사용하였다.

데이터처리

3)a-bMeans in the same row with different superscript letters are significantly different by Duncan’s multiple range test (p<0.05).
3)a-dMeans in the same row with different superscript letters are significantly different by Duncan’s multiple range test (p<0.05).
a-dMeans in the same row with different superscript letters are significantly different by Duncan’s multiple range test (p<0.05).
연구 결과는 평균값과 표준편차로 나타내었으며, 통계처리는 SPSS(statistical package for social science, 20.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)를 이용하여 one way ANOVA 분석을 실시한 후 Duncan의 다중비교법으로 분석하였다. p<0.

이론/모형

측정온도는 20℃에서 전단속도(ѓ)는 1-100 s-1의 범위로 유동특성을 알아보고, 점조도 지수는 Power’s law model로 평가하였다.

성능/효과

35를 나타내었으며, 발효가 진행되면서 L값을 제외하고 감소하는 경향을 보였다. 10%, 15% 단호박 분말의 발효물은 발효 1일에 설탕의 소진율 100%를 보였으며, 발효 3일에 불용성 dextran을 각각 5.6%, 8.9%를 보였으며, 수용성 dextran은 4.5% 수준으로 유사하였다. 15% 단호박 분말의 3일 후에 발효물에 과당과 만니톨 함량은 각각 1.
5% 수준으로 유사하였다. 15% 단호박 분말의 3일 후에 발효물에 과당과 만니톨 함량은 각각 1.76%, 3.11%를 나타내었다. 15% 단호박 젖산 발효물의 점조도는 초기 48.
15% 단호박 젖산 발효물의 점조도는 초기 48.6 Pa·sn로서 가장 높은 값을 보였으며, 발효 1일 75.1 Pa·sn에로 증가하였으며, 발효 3일에는 188.8 Pa·sn으로 크게 증가하면서 푸딩 형태의 물성을 나타내었다.
25℃에서 3일 동안 발효를 수행하였을 때 15% 단호박 분말의 젖산 발효물의 pH, 산도는 각각 3.85, 1.30%이었으며, 생균수는 4.64×109 CFU/mL로 높은 값을 나타내었다.
결론적으로 15% 단호박 분말과 20% 설탕혼합액을 이용하여 3일 동안 젖산 발효시킴으로서 설탕은 100% 전환되었으며, protiotic 생균 4.6×109 CFU/mL을 포함한 만니톨, 점질물 dextran의 생성을 통해서 기능성, 맛과 조직감이 강화된 푸딩형태의 단호박 젖산발효제품을 개발할 수 있었다.
젖산균에 의한 설탕의 대사과정에서 이당류 설탕의 분해산물인 과당은 발효 1일에 단호박 분말의 첨가 농도에 따라 의존적으로 생성되는 것으로 나타났다. 과당의 함량은 단호박 분말 5%, 10%에서는 발효 시간이 증가함에 따라 계속적으로 증가하는 경향을 보였다. 그러나 단호박 분말 15%경우는 발효 1일에 2.
그러나 단호박 분말의 젖산발효를 비교적 낮은 25℃에 수행함으로서 β-carotene색소의 파괴가 최소화 되면서 발효 3일 동안에 제조된 단호박 젖산 발효물은 carotenoid 색소가 비교적 안정화하면서 고유한 노란색을 유지할 수 있었다.
단호박 분말을 이용하여 식물성 젖산균의 발효 최적화를 통한 점질물 dextran, 만니톨을 생산함으로서 물성과 맛이 개선된 푸딩형태의 단호박 젖산 발효물을 제조하였다. 단호박 농도에 따라서 젖산 발효물에 영향을 주었으며, 단호박 분말 15% 조건이 가장 양호한 물리화학적 특성을 보였다. 25℃에서 3일 동안 발효를 수행하였을 때 15% 단호박 분말의 젖산 발효물의 pH, 산도는 각각 3.
50 g/kg으로 높은 값을 나타내었다(25). 단호박 분말 15% 조건에서 총 dextran 함량이 13.56%로 높게 생성된 것은 제한배지에 비해서 단호박 배지에 포함된 영양성분, 발효환경 등의 차이에 기인한 것으로 판단되었다. 특히, 치즈 제조시에 부산물인 유청을 원료로 이용한 젖산균의 발효과정에서 YE의 첨가는 젖산균의 생육과 젖산생성에 영향을 미치는 것으로 보고되었다(33).
식물성 젖산균에 의한 dextran 생성 연구에서 발효 1일에 점조도가 급격히 증가하면서 발효 2일부터 완만하게 증가하는 경향을 보고한바 있었다(36). 단호박 분말 15%를 이용하여 20% 설탕 존재하에서 식물성 젖산균에 의한 발효는 단기간에 효과적으로 수행되면서 고분자 점질물인 dextran을 생성함으로서 높은 점조성을 갖는 단호박 젖산 발효물을 생산할 수 있었다. 이는 동물성 젤라틴 등을 활용하여 제조되는 푸딩과 유사한 물성적 특성을 가지며, 동시에 기능성 성분이 강화된 단호박 젖산 발효물을 제조할 수 있었다.
단호박 분말 5% 첨가보다는 10%, 15% 경우에 젖산균 생균수는 증가되면서 발효 1일 후에 각각 6.2×108 CFU/mL, 9.2×108 CFU/mL로 높은 생균수를 나타내었으며, 발효 3일까지 젖산균의 생균수가 감소하는 경향을 보였다.
단호박 젖산 발효물의 산도는 단호박 분말 첨가량 및 발효 시간이 길어짐에 따라 증가하는 경향을 보였으며, 이는 젖산균에 의해 생성된 lactic acid를 포함하는 대사산물이 생성되어 산도 증가에 영향을 주는 것으로 사료되었다. 단호박 분말 5%, 10% 첨가의 경우에 젖산 발효 1일에 단호박 젖산 발효물의 산도는 급격하게 증가된 후 발효기간에 따라 완만하게 증가하면서 발효 3일에 각각 0.94%, 1.18%를 나타내었으며, 단호박 분말 15%의 경우에 발효물의 산도가 1.30%로 가장 높은 값을 보였다. 이는 이상발효 젖산균의 산생성 특징으로서 김치의 대표적인 젖산균인 L.
3%로 가장 높게 나타났고 이후로는 약간 감소하는 경향을 보였다. 단호박 분말 5%, 10%에서도 발효 2일째 불용성 dextran 생산량이 각각 3.4%, 6.5%를 나타내었으며, 발효 3일에 조금 감소하는 경향을 보였다. 단호박 분말의 젖산 발효 2일 동안 생성된 총 dextran 함량은 단호박 분말 15% 조건에서 13.
단호박 분말 첨가량이 높을수록 초기 점조도 값이 증가하는 경향을 보이면서, 단호박 분말 10%수준에서는 4.8 Pa·sn 이하의 낮은 점조도 값을 보였으며, 단호박 분말 15% 수준으로 첨가 시에 점조도 값은 48.6 Pa·sn으로 크게 증가하였다.
5%를 나타내었으며, 발효 3일에 조금 감소하는 경향을 보였다. 단호박 분말의 젖산 발효 2일 동안 생성된 총 dextran 함량은 단호박 분말 15% 조건에서 13.6%로 가장 높았으며, 단호박 분말 10%, 5%가 각각 11.3%, 8.1% 수준으로 단호박 분말농도에 의존적으로 증가하였다.
8 Pa·sⁿ으로 크게 증가하면서 푸딩 형태의 물성을 나타내었다. 단호박 젖산 발효물의 관능평가를 통해서 15% 단호박 젖산 발효물이 색, 단맛, 조직감에서 높은 점수로 평가되었다. 결론적으로 15% 단호박 분말과 20% 설탕혼합액을 이용하여 3일 동안 젖산 발효시킴으로서 설탕은 100% 전환되었으며, protiotic 생균 4.
85로 유사한 값을 나타내었다. 단호박 젖산 발효물의 산도는 단호박 분말 첨가량 및 발효 시간이 길어짐에 따라 증가하는 경향을 보였으며, 이는 젖산균에 의해 생성된 lactic acid를 포함하는 대사산물이 생성되어 산도 증가에 영향을 주는 것으로 사료되었다. 단호박 분말 5%, 10% 첨가의 경우에 젖산 발효 1일에 단호박 젖산 발효물의 산도는 급격하게 증가된 후 발효기간에 따라 완만하게 증가하면서 발효 3일에 각각 0.
mesenteroides는 포도당과 과당과 같은 발효성 당으로부터 젖산 이외에 acetate, 에탄올 및 만니톨을 생성 하는 것으로 보고되었다(26). 단호박 젖산 발효물의 생균수 변화는 Fig. 2에서 나타낸 것처럼 단호박 분말의 첨가 농도에 의존적으로 생균수가 증가하는 경향을 보였다. 단호박 분말 5% 첨가보다는 10%, 15% 경우에 젖산균 생균수는 증가되면서 발효 1일 후에 각각 6.
단호박 젖산 발효물의 설탕농도 20% 조건에서 발효 기간에 따른 수용성 및 불용성 dextran 함량은 증가하면서 발효 2일에 가장 높은 값을 보인 후에 완만한 감소를 나타내었다. 특히, 단호박 분말 첨가량에 따라 dextran 생성에 차이가 있는 것으로 나타났다.
단호박을 이용한 젖산발효의 경우에 발효 3일 후에도 단호박 젖산 발효물에 식물성 젖산균의 생균수는 3.0×109 CFU/mL 이상으로 비교적 높은 생균 수 값을 유지하는 것으로 나타났으며, 이는 젖산균 probiotic가 강화된 단호박 젖산 발효물의 생산이 가능하다고 판단되었다.
84%로 비교적 낮은 값을 나타났다. 따라서 15% 단호박 분말 조건에서 젖산 발효 3일에 잔존하는 과당의 함량이 가장 적었으며, 이는 과당의 일부가 만니톨로 전환된 것으로 사료되었다. 김치 젖산균인 Leuconosstoc sp는 설탕과 과당을 만니톨 생성의 기질로 이용하였으며, 5% 과당을 기질로 사용할 경우에 52% 수율로 만니톨 생성을 보고하였다(35).
그러나 단호박을 이용한 젖산 발효 시에 영양성분 YE 첨가량이 높은 경우에 최종 발효제품의 맛과 냄새 등의 기호성이 감소하는 경향이 있어서 최소량의 YE를 첨가하는 것이 필요하였다. 따라서 YE 0.5%를 첨가한 조건에서 단호박 분말 15%를 함유한 페이스트를 이용한 젖산발효가 고분자 점질물 dextran 생성에 가장 적합한 것으로 판단되었다.
5×10⁸ CFU/mL으로 가장 낮은 생균수를 보이면서 발효기간 동안에 완만하게 증가하는 경향을 보였다. 따라서 단호박 분말을 원료로 이용한 젖산균 발효에서 단호박 분말의 농도에 의존적으로 젖산의 생성과 생균수가 증가하는 것으로 보이며, 이는 단호박 분말 첨가량에 따른 영양성분의 강화와 연관이 있는 것으로 사료되었다. 특히, 젖산발효에서 유기산의 생성으로 인한 pH 저하 등의 생육환경의 변화를 초래하며, 동시에 불충분한 영양성분으로 영양 요구성이 높은 젖산균의 생육이 억제되는 것으로 사료되었다.
mesenteroides는 과당을 발효성 당으로 이용하며 동시에 당 대사과정에서 전자 전달자 (electron acceptor) 역할을 수행하면서 만니톨을 생성하는 것으로 보고되었다(26). 따라서 단호박의 발효 중에 설탕의 가수분해물로 생성된 과당이 젖산균의 발효성 당과 동시에 만니톨 생성에 이용되는 것으로 사료되었다.
반면에 단호박 분말 5% 첨가 조건에서는 발효 1일에 2.5×108 CFU/mL으로 가장 낮은 생균수를 보이면서 발효기간 동안에 완만하게 증가하는 경향을 보였다.
젖산균 발효 과정에서 생성된 만니톨 함량은 단호박 분말 첨가농도 및 발효기간이 증가하면서 완만하게 증가하는 경향을 보였다. 발효 1일에 단호박 젖산 발효물의 만니톨 함량은 단호박 분말 첨가 농도 증가에 따라서 각각 2.19%, 2.29%, 2.58%로 높은 값을 보였으며, 그 이후에는 발효 3일 동안에 완만하게 증가되었다. 특히, 단호박 분말 15% 첨가 조건에서 발효 3일에 가장 높은 3.
불용성 dextran 함량은 수용성 dextran에 비해 생성량이 높았으며, 발효 2일에 가장 높은 dextran함량을 보이면서 첨가되는 단호박 분말 첨가농도에 크게 의존적으로 증가하는 경향을 보였다. 발효 2일째 단호박 분말 15%에서 9.3%로 가장 높게 나타났고 이후로는 약간 감소하는 경향을 보였다. 단호박 분말 5%, 10%에서도 발효 2일째 불용성 dextran 생산량이 각각 3.
발효 기간에 따른 적색도 및 황색도의 유사한 값을 유지함에 따라서 단호박 분말을 젖산균에 의한 3일 동안의 발효 기간에 따른 carotenoid색소는 비교적 안정한 것으로 사료되었다. Carotenoid 색소의 대표적인 성분인 β-carotene은 저장온도가 높을수록 불안정하며, pH 3에서 색소 파괴속도가 높다고 보고되었다(30).
95의 높은 값을 보이면서 고유한 황색을 나타내었다. 발효 초기 15% 단호박 분말 paste의 명도 L값은 25.02로 가장 높았으며, 발효 3일 동안에 약간 증가하는 경향을 보였다. 그러나 단호박 분말을 5% 수준으로 첨가하였을 때 명도 값은 21.
1에 나타내었다. 발효물의 pH는 발효 초기 모든 조건에서 pH 5.83 정도로 약산성으로 단호박 분말 첨가량에 따른 차이는 없는 것으로 나타났다. 젖산 발효 1일 후에 pH는 4.
3% 수준으로 비슷하게 생성되었으며, 발효 3일에는 약간 감소한 값을 나타내었다. 불용성 dextran 함량은 수용성 dextran에 비해 생성량이 높았으며, 발효 2일에 가장 높은 dextran함량을 보이면서 첨가되는 단호박 분말 첨가농도에 크게 의존적으로 증가하는 경향을 보였다. 발효 2일째 단호박 분말 15%에서 9.
단호박 분말 5%에서는 단맛을 제외한 모든 군에서 단호박 분말 10%, 15% 첨가군에 비하여 유의적으로 낮은 점수를 획득하였다. 색과 단맛은 단호박 분말 10%, 15%에서 4.80점으로 높은 평가를 받았으며, 신맛은 단호박 분말 5%가 3.20점으로 낮게 평가되었는데 이는 단호박 분말 첨가량이 높을수록 단호박 맛을 더 느낄 수 있기 때문에 상대적으로 신맛을 보완해주는 것으로 판단되었다. 쓴맛은 상대적으로 모든 조건에서 낮은 평가를 받았으며, 특히 단호박 분말 5%에서 2.
특히, 단호박 분말 첨가량에 따라 dextran 생성에 차이가 있는 것으로 나타났다. 수용성 dextran 함량은 발효 2일째 단호박 분말 5%, 10%, 15%에서 각각 4.7%, 4.8%, 4.3% 수준으로 비슷하게 생성되었으며, 발효 3일에는 약간 감소한 값을 나타내었다. 불용성 dextran 함량은 수용성 dextran에 비해 생성량이 높았으며, 발효 2일에 가장 높은 dextran함량을 보이면서 첨가되는 단호박 분말 첨가농도에 크게 의존적으로 증가하는 경향을 보였다.
6 Pa·sⁿ으로 크게 증가하였다. 이는 단호박에 존재하는 전분성분이 열처리에 따라 호화됨으로서 단호박 농도에 의존적으로 점조도 값이 크게 증가하는 것으로 사료되었다. 특히 단호박 분말 15% 조건에서 젖산 발효 1일에 75.
이상의 결과를 종합하였을 때 단호박 분말을 이용한 젖산 발효물을 제조 시 일반 푸딩제품이 가지는 조직감과 유사한 물성을 위해서 단호박 분말을 15% 수준으로 첨가하는 것이 필요하였다. 특히, 단호박 분말 15% 함유한 젖산 발효물은 많은 수의 probiotic을 함유하며 고유한 색상과 맛, 품질에서 가장 양호한 기호도를 나타내었다.
18%가 함유하는 것으로 보고되었다(36). 이상의 연구결과를 바탕으로 단호박 분말을 젖산발효의 원료로 사용하는 경우에 단기간에 효과적으로 젖산발효가 진행되어 발효성 당으로 첨가되는 설탕이 100% 전환되면서 비교적 높은 만니톨을 생산되는 것으로 판단되었다.
80점으로 가장 좋은 평가를 받았다. 전반적 기호도에서는 단호박 분말 5%가 3.20점으로 가장 낮았고, 단호박 분말 10% 이상 첨가 시에는 유의적인 차이를 보이지 않는 것으로 나타났다.
젖산균 발효 과정에서 생성된 만니톨 함량은 단호박 분말 첨가농도 및 발효기간이 증가하면서 완만하게 증가하는 경향을 보였다. 발효 1일에 단호박 젖산 발효물의 만니톨 함량은 단호박 분말 첨가 농도 증가에 따라서 각각 2.
젖산균에 의한 설탕의 대사과정에서 이당류 설탕의 분해산물인 과당은 발효 1일에 단호박 분말의 첨가 농도에 따라 의존적으로 생성되는 것으로 나타났다. 과당의 함량은 단호박 분말 5%, 10%에서는 발효 시간이 증가함에 따라 계속적으로 증가하는 경향을 보였다.
Leuconostoc 균주가 생산하는 dextransucrase 효소 작용에 의해 기질인 설탕은 포도당과 과당으로 가수분해 되며, 동시에 dextran 중합체 형성과 mannitol dehydrogenase(MDH) 효소 작용에 의해서 유리된 과당은 전자 수용체(electron acceptor) 역할을 하여 mannitol로 환원된다(34). 젖산발효 동안에 첨가된 설탕의 소진율은 단호박 분말농도에 의존적으로 증가하면서, 발효 1일에 단호박 분말 5%는 84.59% 소진율을 보였지만, 10%, 15%에서 모두 100%의 소진율을 나타내었다. 특히 발효 2일 이후로는 단호박 분말의 첨가농도에 관계없이 모든 조건에서 100% 소진율을 나타내었으며, 이러한 결과는 설탕 20%를 포함하는 당근주스에서 식물성 젖산균을 이용한 dextran 생성에서 발효 1일에 100% 소진율을 보인다는 보고(22)와 유사한 결과를 나타내었다.
특히 단호박 분말 15% 조건에서 젖산 발효 1일에 75.1 Pa·sn에서 2일째 173.1 Pa·sn으로 점조도 값이 급격히 증가하였으며, 특히 발효 3일째에는 점조도가 더 증가하여 188.8 Pa·sn으로 매우 높은 값을 나타내었다.
58%로 높은 값을 보였으며, 그 이후에는 발효 3일 동안에 완만하게 증가되었다. 특히, 단호박 분말 15% 첨가 조건에서 발효 3일에 가장 높은 3.11% 만니톨 함량을 보였으며, 단호박 분말 5%, 10%는 각각 만니톨 2.31%, 2.84%로 비교적 낮은 값을 나타났다. 따라서 15% 단호박 분말 조건에서 젖산 발효 3일에 잔존하는 과당의 함량이 가장 적었으며, 이는 과당의 일부가 만니톨로 전환된 것으로 사료되었다.
이상의 결과를 종합하였을 때 단호박 분말을 이용한 젖산 발효물을 제조 시 일반 푸딩제품이 가지는 조직감과 유사한 물성을 위해서 단호박 분말을 15% 수준으로 첨가하는 것이 필요하였다. 특히, 단호박 분말 15% 함유한 젖산 발효물은 많은 수의 probiotic을 함유하며 고유한 색상과 맛, 품질에서 가장 양호한 기호도를 나타내었다.
따라서 단호박 분말을 원료로 이용한 젖산균 발효에서 단호박 분말의 농도에 의존적으로 젖산의 생성과 생균수가 증가하는 것으로 보이며, 이는 단호박 분말 첨가량에 따른 영양성분의 강화와 연관이 있는 것으로 사료되었다. 특히, 젖산발효에서 유기산의 생성으로 인한 pH 저하 등의 생육환경의 변화를 초래하며, 동시에 불충분한 영양성분으로 영양 요구성이 높은 젖산균의 생육이 억제되는 것으로 사료되었다. 김치의 숙성균으로 알려진 Leuconostoc sp는 김치 발효 중기에 왕성하게 작용하여 유기산, 탄산가스 등을 생성하면서 혐기적인 발효환경을 조성하는 데 기여하며, 김치 발효 후기에는 주된 젖산 생성균인 Lactobacillus plantarum균이 왕성하게 산생성에 작용 하는 것으로 보고되었다(27).

후속연구

최근 식품의 원료에 기인한 알레르기에 민감한 소비자들이 나타나면서 동물성 원료들의 섭취에 대한 알레르기 현상을 저감화하기 위한 방안으로 발효식품에 관한 연구가 진행되었다(13). 따라서 유당 불내증(lactose intolerance)을 유발하는 우유 같은 동물성 원료 이외에 채소류를 이용하여 기호성과 기능성이 강화된 건강 지향적 푸딩제품의 개발이 요구되며, 이를 위해서 유용 미생물을 이용한 발효를 통해서 맛, 물성 및 기능성이 개선된 제품 개발이 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	김치숙성에 관여하는 대표적 젖산균은?	대표적인 probiotic인 젖산균은 발효성 당으로부터 젖산을 주로 생산하며, 장내에서 유해균의 생육을 억제시키며 정장작용 및 면역증진에 기여하는 것으로 보고되었다(14). 김치 발효에 관여하는 젖산균 Lactobacillus plantarum은 정상발효 균으로 발효성으로부터 젖산을 주로 생산하는 반면에 이상발효 젖산균 Leuconsotoc sp.는 김치의 숙성에 관여하는 대표적인 젖산균이며 젖산 이외에 당알코올, 탄산가스를 생산한다(15).
	겔화제 종류는?	특히 푸딩 및 젤리와 같은 겔상 식품은 조직감이 매우 중요하여 입안에서 느끼는 감촉이 식품의 맛과 기호성에 큰 영향을 준다. 국내외에서는 젤화 제품으로 젤라틴, 한천, 펙틴, 카라기난, 곤약, 구아검 등 다양한 겔화제 첨가에 따른 물성의 차이가 연구되고 있다(10-12). 우유의 젖산 발효에 의한 커드 형성도 일종의 겔상의 조직감을 갖는 발효제품으로 건강지향적인 추세에 따라 다양한 형태의 우유 발효식품의 소비가 증가되고 있는 실정이다.
	단호박이란?	단호박(Cucurbita maxima)은 박과에 속하는 1년생 덩굴성 초본으로 남아메리카 페루가 원산지인 서양계 호박으로 기호성 작물이며, vitamin A, B1, B2, C의 함량이 높으며 그 외에도 칼슘, 나트륨, 인 등의 무기질 함량이 풍부하여 영양적으로 우수한 식품이다(1). 대표적 phytochemical인 β-carotene의 함량이 높고, 섬유질이 풍부하여 항암효과, 부종의 치료 및 이뇨효과가 있다고 보고되었다(2,3).

참고문헌 (36)

Mentean E, Muntean N, Duda MM (2013) Cucurbita maxima Duch. as a medicinal plant. Hop Med Plants, 21, 41-42
Heo SJ, Kim JH, Kim JK, Moon KD (1998) Processing of purees from pumpkin and sweet-pumpkin. Korean J Food Soc Food Preserv, 5, 172-176
Heo SJ, Kim JH, Kim JK, Moon KD (1998) The comparison of food constituents in pumpkin and sweet-pumpkin. J Korean Soc Food Cult, 13, 91-96
Kim SR, Ha TY, Song HN, Kim YS, Park YK (2005) Comparison of nutritional composition and antioxidative activity for kabocha squash pumpkin. Korean J Food Sci Technol, 37, 171-177
Whang HJ (1999) The change of carotenoid pigment in Korea pumpkin using drying. Food Eng Prog, 4, 214-219
Kuwaki S, Nakajima N, Tanaka H, Ishihara K (2012) Plant-based paste fermented by lactic acid bacteria and yeast: functional analysis and possibility of application to functional foods. Biochemistry Insights, 5, 21-29
Kohajdova Z, Karovicova J, Greifova M (2006) Lactic acid fermentation of some vegetable juices. J Food Nutr Res, 45, 115-119

상세보기
Semjonovs P, Denina I, Fomina A, Sakirova L, Auzina L, Patetko A, Upite D (2013) Evaluation of Lactobacillus reuteri strains for pumpkin (Cucurbita pepo L.) juice fermentation. Biotechnology, 12, 202-208

상세보기
Sun Y, Hayakawa S, Ogawa M, Izumori K (2007) Antioxidant properties of custard pudding dessert containing rare boxose, D-psicose. Food Control, 18, 220-227

상세보기
Dogan M, Ersoz NB, Toker OS, Kaya Y, Canylmaz E (2014) Optimization of gum combination for instant pudding based on creep and recovery parameters by mixture design approach. Eur Food Res Technol, 238, 47-58

상세보기
Choi EH, Kim DS, Choi SK, Park KB (2013) Optimization and quality characteristics of balsamic vinegar jelly with various gelling agents. Culinary Science & Hospitality Research, 19, 155-163
Moon HK, Lee SW, Moon JN, Yoon SJ, Lee S, Kim GY (2012) Quality characteristics of Jelly added with mulbery juice. Korean J Food Cook Sci, 28, 797-804

원문보기 상세보기
Cross ML, Stevenson LM, Gill HS (2001) Anti-allergy properties of fermented foods: an important immuno regulatory mechanism of lactic acid bacteria?. Int Immunopharmacol, 1, 891-901

상세보기
Parvez S, Malik KA, Kang SA, Kim HY (2006) Probiotics and their fermented food products are beneficial for health. J Appl Microbiol, 100, 1171-1185

상세보기
Vijayakumar J, Aravindan R, Viruthagiri T (2008) Recent trends in the production, purification and application of lactic acid. Chem Biochem Eng Q, 22, 245-264

상세보기
Hwang SK, Hong JT, Jung KH, Chang BC, Hwang KS, Shin JH, Yim SP, Yoo SK (2008) Process optimization of dextran production by Leuconostoc sp. strain YSK. isolated from fermented kimchi. J Life Sci, 18, 1377-1383

원문보기 상세보기
Santos M, Teixeira JA, Rodrigues A (2000) Production of dextransucrase, dextran and fructose from sucrose using Leuconostoc mesenteroides NRRL B512(f). Biochem Eng J, 4, 177-188

상세보기
Son MJ, Jang EK, Kwon OS, Seo JH, Kim IJ, Lee IS, Park SC, Lee SP (2008) Characterization of dextran produced from Leuconostoc citreum S5 strain isolated from Korean fermented vegetable. Eur Food Res Technol, 226, 697-706

상세보기
Kim CY, Lee JH, Kim BH, Yoo SK, Seo ES, Chos KS, Day DF. Kim DM (2002) Production of mannitol using Leuconostoc mesenteroides NRRL B-1149. Biotechnol Bioprocess Eng, 7, 234-236

상세보기
Saha BC, Racine FM (2011) Biotechnological production of mannitol and its applications. Appl Microbiol Biotechnol, 89, 879-891

상세보기
Ghosa S, Sudha ML (2012) A review on polyols: new frontiers for health-based bakery products. Int J Food Sci Nutr, 63, 372-379

상세보기
Jo SJ, Oh SM, Jang EK, Hwang K, Lee SP (2008) Physicochemical properties of carrot juice fermented by Leuconostoc mesenteroides SM. J Korean Soc Food Sci Nutr, 37, 210-216

원문보기 상세보기
Kang TH, Jung SJ, Kang SA, Jang KH, Jang EK, Kim CH, Kim IH, Kim SH, Rhee SK, Chun UH (2002) Preparation of levan oligosaccharides by acid hydrolysis and its application in growth of lactic acid-producing bacteria. KSBB J, 17, 137-141
Kim DS, Thomas S, Fogler HS (2000) Effects of pH and trace minerals on long-term starvation of Leuconostoc mesenteroides. Appl Environ Microbiol, 66, 976-981

상세보기
Kim JE, Whang K, Lee SP (2012) Physicochemical properties of dextran produced by Leuconostoc mesenteroides SM according to concentration of yeast extract and its modulation of rheological properties. Korean J Food Sci Technol, 44, 216-223

원문보기 상세보기
Wisselink HW, Weusthuis RA, Eggink G, Hugenholtz J, Grobben GJ (2002) Mannitol productin by lactic acid bacteria: a review. Int Dairy J, 12, 151-161

상세보기
Ahn GH, Moon JS, Shin SY, In WK, Han NS, Seo JH (2015) A competitive quantitative polymerase chain reaction method for characterizing the population dynamics during kimchi fermentation. J Ind Microbiol Biotechnol, 42, 49-55

상세보기
Provesi JG, Dias CO, Amante ER (2011) Changes in carotenoids during processing and storage of pumpkin puree. Food Chem, 128, 195-202

상세보기
Lee JH, Lee MK (2013) Quality characteristics of jelly incorporated with sweet pumpkin powder. J Korean Soc Food Sci Nutr, 42, 139-142

원문보기 상세보기
Qian C, Decker EA, Xiao H, McClements DJ (2012) Physical and chemical stability of ${\beta}$ -carotene-enriched nanoemulsions: Influence of pH, ionic strength, temperature, and emulsifier type. Food Chem, 132, 1221-1229

상세보기
Song YC (2014) Optimized production of dextran, mannitol and GABA by co-fermentation using lactic acid bacteria isolated from kimchi. MS Thesis, Keimyung University, Korea, p 18-25
Tingirikari JMR, Kothari D, Goyal A (2014) Superior prebiotic and physicochemical properties of novel dextran from Weissella cibaria JAG8 for potential food applications. Food Funct, 5, 2324-2330

상세보기
Amrane A, Prigent Y (1998) Influence of yeast extract concentration on batch cultures of Lactobacillus helveticus: growth and production coupling. World J Microbiol Biotechnol, 14, 529-534
Yoo SK, Kim DM, Day DF (2001) Co-production of dextran and mannitol by Leuconostoc mesenteroides. J Microbiol Biotechnol, 11, 880-883

상세보기
Ryu BH, Kim DH, Yun JW (1996) Characteristics of mannitol production by Leuconostoc sp. KY-002. Korean J Biotechnol Bioeng, 11, 636-641
Jeanes A, Wilham CA, Miers JC (1948) Preparation and characterization of dextran from Leuconostoc mesenteroides. J Biol Chem, 176, 603-615

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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증