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문제 정의
- 본 연구는 젖산균 배양상등액(ELAM)의 항균 효과 및 저온 저장 돈육의 보존성과 품질 변화를 확인하기 위해 시행되었다. 현재까지 그 항균능력이 연구되지 않은 Lactobacillus sicerae를 비롯해 두 종의 젖산균인 Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei의 비교를 통해 그 항균력과 보존제로서의 가능성을 확인하였다.
- 따라서 식품의 안전성 확보를 위한 항균물질의 탐색이 식품재료나 생약제들에 초점이 맞춰지고 실용화시키는 연구가 진행되고 있다(7). 본 연구에서는 식중독 유발균에 대한 항균효능이 아직 검증되지 않은 Lactobacillus sicerae 외 2종의 젖산균을 이용하여 식중독 유발균에 대한 항균력 및 식품의 품질 변화를 조사하였다. 항균효능 검증을 위하여 식중독 유발균인 Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, Bacillus subtilis의 3종을 사용하였다.
제안 방법
- Bacillus cereus(KCTC1012), Bacillus subtilis(KCTC1024), Staphylococcus aureus(KCTC1928) 등 동일 세포수(3×106/mL)를 함유한 3종의 병원성 미생물 배양액을 고체배지에 monolayer로 분주한 후 병원성 미생물이 분주된 고체배지 표면에 ELAM이 흡수된 paper disc를 배치하고 37℃에서 18시간 동안 배양하였다.
- ELAM 처리 육류시료는 0, 3, 14일에 진공포장을 개봉하여 측정하였다. pH는 육류시료를 분쇄한 후 pH 미터(Fisher Scientific Inc.
- ELAM 처리 후 저온보관 과정 중 돼지등심의 성분 변화를 관찰하기 위해 ELAM을 처리한 육류시료를 6일간 4℃에서 저온저장 후 수분, 조회분, 조지방, 조단백의 일반성분을 분석하였다(Table 2). 네 가지의 일반성분 모두 3가지의 ELAM 처리군과 대조군의 유의적 차이는 발견되지 않았다.
- ELAM 처리에 따른 pH 변화를 관찰하였다(Table 4). ELAM 처리에 따라 돼지등심육의 pH는 보존기간이 지남에 따라 감소하는 것으로 관찰되었다(P<0.
- ELAM 처리에 따른 돼지등심육의 지방산패도를 측정하기 위하여 ELAM 처리 후 14일간 4℃ 저온저장 한 돼지등심육의 TBARS를 측정하였다(Fig. 2). 본 연구에서는 대조군을 포함한 모든 실험군에서 TBARS의 유의적 차이는 발견되지 않았다.
- ELAM 처리에 따른 저온저장 중 육색의 변화를 관찰하기 위해 ELAM 처리 후 4℃ 저온저장 0, 3, 14일에 시료의 육색을 색차계를 이용하여 측정하였다. Table 3에서 보는 바와 같이 0, 3일 시료에서는 3종의 ELAM 처리에도 육색은 유의적으로 변화하지 않았다.
- ELAM 처리의 저온 보존 상태에서의 항균 효과를 관찰하기 위해 3종의 병원성 미생물(B. cereus, B. subtilis, S. aureus)을 접종한 돼지등심육에 3종의 ELAM을 처리하고 3, 14일간 4℃에서 저온저장 후 시료육의 총미생물수를 측정하였다(Fig. 3). 저장 3일 후에는 LB2와 LB3 처리군에서 유의적(P<0.
- ELAM의 실제 육류에서의 병원성 미생물 억제 효과를 확인하고 육류시료의 저온보관 중 미생물 수의 변화를 확인하고자 시료의 총균수를 측정하였다. 돼지등심을 구입 직후 병원성 미생물이 포함된 MRS 배지에 5분간 침지시켜 육류에 병원성 미생물을 접종한 후 ELAM에 15초간 재침지하여 ELAM을 처리하였다.
- ELAM의 향균력은 plate diffusion assay 방법(8)을 응용하여 측정하였다. Bacillus cereus(KCTC1012), Bacillus subtilis(KCTC1024), Staphylococcus aureus(KCTC1928) 등 동일 세포수(3×106/mL)를 함유한 3종의 병원성 미생물 배양액을 고체배지에 monolayer로 분주한 후 병원성 미생물이 분주된 고체배지 표면에 ELAM이 흡수된 paper disc를 배치하고 37℃에서 18시간 동안 배양하였다.
- ELAM 처리 육류시료는 0, 3, 14일에 진공포장을 개봉하여 측정하였다. pH는 육류시료를 분쇄한 후 pH 미터(Fisher Scientific Inc., Waltham, MA, USA)를 이용해 3반복 측정하였으며, 육색은 색차계를 이용하여 등심의 명도(brightness, L value), 적색도(redness, a value), 황색도(yellowness, b value)에 대한 색도를 측정하였다. 표준화를 위한 표준판으로는 Y=92.
- 병원성 미생물과 ELAM이 처리된 시료는 진공포장 후 3일 및 14일 동안 4℃에 보관한 다음 총균 수를 측정하였다. 각 보관기간 후 시료 2 g을 취하여 104,106, 108배 희석하여 MRS 고체배지에서 24시간 동안 37℃로 배양한 후 생성된 콜로니 수를 이용하여 총균수를 측정하였다.
- ELAM의 실제 육류에서의 병원성 미생물 억제 효과를 확인하고 육류시료의 저온보관 중 미생물 수의 변화를 확인하고자 시료의 총균수를 측정하였다. 돼지등심을 구입 직후 병원성 미생물이 포함된 MRS 배지에 5분간 침지시켜 육류에 병원성 미생물을 접종한 후 ELAM에 15초간 재침지하여 ELAM을 처리하였다. 병원성 미생물과 ELAM이 처리된 시료는 진공포장 후 3일 및 14일 동안 4℃에 보관한 다음 총균 수를 측정하였다.
- Bacillus cereus(KCTC1012), Bacillus subtilis(KCTC1024), Staphylococcus aureus(KCTC1928) 등 동일 세포수(3×106/mL)를 함유한 3종의 병원성 미생물 배양액을 고체배지에 monolayer로 분주한 후 병원성 미생물이 분주된 고체배지 표면에 ELAM이 흡수된 paper disc를 배치하고 37℃에서 18시간 동안 배양하였다. 배양 종료 후 paper disc 주위에 형성된 투명대의 직경을 측정하였다.
- 돼지등심을 구입 직후 병원성 미생물이 포함된 MRS 배지에 5분간 침지시켜 육류에 병원성 미생물을 접종한 후 ELAM에 15초간 재침지하여 ELAM을 처리하였다. 병원성 미생물과 ELAM이 처리된 시료는 진공포장 후 3일 및 14일 동안 4℃에 보관한 다음 총균 수를 측정하였다. 각 보관기간 후 시료 2 g을 취하여 104,106, 108배 희석하여 MRS 고체배지에서 24시간 동안 37℃로 배양한 후 생성된 콜로니 수를 이용하여 총균수를 측정하였다.
- 젖산균 3종(LB1, L. acidophilus; LB2, L. casei; LB3, L. sicerae)의 항균력을 실험하기 위해 3종의 병원성 미생물(B. cereus, B. subtilis, S. aureus)을 접종한 고체배지에 ELAM을 흡수시킨 paper disc와 함께 배양하였다. ELAM을 흡수한 paper disc가 위치했던 주변에는 병원성 미생물 콜로니 형성이 억제됨을 확인할 수 있었다(Fig.
- 젖산균은 MRS 배지(DifcoTM, Le Pont de Claix, France)에서 3차에 걸쳐 계대배양 하여 활성화시켰으며, 병원성 미생물은 LB 배지(Georgia Chem, Atlanta, GA, USA)에서 37℃ 조건에서 정치배양 하였다.
- 본 연구는 젖산균 배양상등액(ELAM)의 항균 효과 및 저온 저장 돈육의 보존성과 품질 변화를 확인하기 위해 시행되었다. 현재까지 그 항균능력이 연구되지 않은 Lactobacillus sicerae를 비롯해 두 종의 젖산균인 Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei의 비교를 통해 그 항균력과 보존제로서의 가능성을 확인하였다. 본 연구에 사용된 3종의 ELAM은 모두 돈육등심의 14일간 저온저장 후의 품질에 큰 영향을 주지 않는 것으로 확인되었다.
대상 데이터
- Thiobarbituric acid reactive substances (TBARS, mg of malonadehyde/kg) of pork meat during cold storage treated with various ELAM. Experiments were done triplicate.
- 본 연구에 사용된 병원성 미생물은 Bacillus cereus(KCTC 1012), Bacillus subtilis(KCTC1024), Staphylococcus aureus(KCTC1928)이며, 젖산균은 Lactobacillus acidophilus(KCTC3140), Lactobacillus casei(KCTC2180), Lactobacillus sicerae(KCTC21012)이다. 모든 미생물은 생물자원센터(Korean Collections for Type Cultures, KCTC, Jeongeup, Korea)에서 분양받아 사용하였다. 젖산균은 MRS 배지(DifcoTM, Le Pont de Claix, France)에서 3차에 걸쳐 계대배양 하여 활성화시켰으며, 병원성 미생물은 LB 배지(Georgia Chem, Atlanta, GA, USA)에서 37℃ 조건에서 정치배양 하였다.
- 본 연구에 사용된 병원성 미생물은 Bacillus cereus(KCTC 1012), Bacillus subtilis(KCTC1024), Staphylococcus aureus(KCTC1928)이며, 젖산균은 Lactobacillus acidophilus(KCTC3140), Lactobacillus casei(KCTC2180), Lactobacillus sicerae(KCTC21012)이다. 모든 미생물은 생물자원센터(Korean Collections for Type Cultures, KCTC, Jeongeup, Korea)에서 분양받아 사용하였다.
- 육류시료는 일반 정육상점에서 돼지고기 등심을 구입하여 6시간 이내에 실험을 진행하였다. 구입한 육류시료는 약 50 g 정방형 모양으로 절단한 후 ELAM에 15초간 침지하고 진공 포장하여 14일간 4℃에서 보관하였다.
- , Waltham, MA, USA)를 이용해 3반복 측정하였으며, 육색은 색차계를 이용하여 등심의 명도(brightness, L value), 적색도(redness, a value), 황색도(yellowness, b value)에 대한 색도를 측정하였다. 표준화를 위한 표준판으로는 Y=92.40, x=0.3136, y=0.3196의 표준 백색타일을 이용하였다.
- 본 연구에서는 식중독 유발균에 대한 항균효능이 아직 검증되지 않은 Lactobacillus sicerae 외 2종의 젖산균을 이용하여 식중독 유발균에 대한 항균력 및 식품의 품질 변화를 조사하였다. 항균효능 검증을 위하여 식중독 유발균인 Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, Bacillus subtilis의 3종을 사용하였다. 본 연구를 통하여 자연 친화적인 새로운 젖산균주의 항균능을 확인하고 이를 식품에 직접 이용할 수 있는 가능성을 모색할 수 있을 것으로 생각되며 보다 환경친화적인 돈육보존제의 생산에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
데이터처리
- 실험 결과는 SAS software(ver. 9.3, SAS Institute Inc., Cary, NC, USA)의 one-way analysis of variance(ANOVA)를 이용하여 유의성 5% 이내에서 검증하였으며, 평균 간의 검정은 Duncan's multiple range test로 유의적 차이를 검정하였다.
이론/모형
- ELAM 처리 육류시료의 일반성분 분석은 수분, 조회분, 조지방, 조단백질을 분석하였으며 약 1 g의 시료를 AOAC 방법에 따라 dry-oven법, micro-Kjeldahk법, soxhlet법을 각각 이용해 측정하였다.
- ELAM 처리 육류시료의 품질 변화를 확인하기 위해 thiobarbituric acid reactive substances(TBARS)를 사용하였다(9). 시료는 14일간 4℃에서 저온 보관한 ELAM 처리 등심 5 g을 이용하였으며 trichloroacetic acid 처리 시료를 thiobarbituric acid 용액과 15시간 반응시킨 후 흡광계(Biochrom, Cambridge, UK)를 이용하여 530 nm에서 흡광도를 측정하였다.
성능/효과
- ELAM 처리에 따라 돼지등심육의 pH는 보존기간이 지남에 따라 감소하는 것으로 관찰되었다(P<0.05).
- aureus)을 접종한 고체배지에 ELAM을 흡수시킨 paper disc와 함께 배양하였다. ELAM을 흡수한 paper disc가 위치했던 주변에는 병원성 미생물 콜로니 형성이 억제됨을 확인할 수 있었다(Fig. 1). 이렇게 성장이 억제된 부분의 직경을 측정하였다(Table 1).
- LB1보다 LB2와 LB3의 병원성 미생물 성장 억제력이 큰 경향을 나타내었으며, 특히 B. subtilis에 대해서는 LB2와 LB3이 LB1보다 유의적(P<0.05)으로 성장을 억제하는 것으로 관찰되었다.
- 그러나 14일 저온저장 시료의 경우 명도를 나타내는 L값은 3종의 ELAM 처리군 모두 대조군보다 유의적(P<0.05)으로 증가하였으며, 적색을 나타내는 a값은 LB3 처리군이 대조군과 다른 ELAM 처리군에 비해 유의적(P<0.05)으로 증가함을 보였다.
- ELAM 처리 후 저온보관 과정 중 돼지등심의 성분 변화를 관찰하기 위해 ELAM을 처리한 육류시료를 6일간 4℃에서 저온저장 후 수분, 조회분, 조지방, 조단백의 일반성분을 분석하였다(Table 2). 네 가지의 일반성분 모두 3가지의 ELAM 처리군과 대조군의 유의적 차이는 발견되지 않았다. 일반적으로 유기산을 처리한 돈육의 저장기간이 길어질수록 단백질의 변화가 보존 후 7일부터 나타난다는 보고(11)와는 달리 ELAM의 처리 시에는 산에 의한 단백질 변성을 최소화할 수 있었다.
- 본 연구에 사용된 3종의 ELAM은 모두 돈육등심의 14일간 저온저장 후의 품질에 큰 영향을 주지 않는 것으로 확인되었다. 돈육의 일반성분, pH, TBARS, 육색에 중대한 변화를 초래하지 않았으며 이와 대조적으로 L. sicerae는 다른 두 종의 젖산균 ELAM 처리군에 비해 3종의 병원성 미생물(Bacillus cereus, Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus)에 대한 성장 억제능력과 돈육접종 후 14일간의 저온저장 후의 미생물 수에서 유의적(P<0.05)으로 우수한 효과를 나타내는 것으로 관찰되었다. 본 연구의 예비연구에서 ELAM 처리 돈육의 보수력과 가열감량에도 유의적인 변화가 없는 것으로 관찰되어 앞으로 L.
- 현재까지 그 항균능력이 연구되지 않은 Lactobacillus sicerae를 비롯해 두 종의 젖산균인 Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei의 비교를 통해 그 항균력과 보존제로서의 가능성을 확인하였다. 본 연구에 사용된 3종의 ELAM은 모두 돈육등심의 14일간 저온저장 후의 품질에 큰 영향을 주지 않는 것으로 확인되었다. 돈육의 일반성분, pH, TBARS, 육색에 중대한 변화를 초래하지 않았으며 이와 대조적으로 L.
- 일반적으로 돈육은 PSE(pale, soft, exudative)일수록 선호도가 떨어지며, 붉은색의 육색일수록 소비자들이 선호하는 것으로 보고되었다(12). 본 연구에서 저온저장 후 14일이 경과한 후에 적색의 증가를 보인 것은 저장에 의한 명도 변화와 더불어 육색을 더욱 선명하고 붉은 색으로 변화시켜 소비자 구매 기호도에 긍정적인 효과가 있을 것으로 생각한다.
- 2). 본 연구에서는 대조군을 포함한 모든 실험군에서 TBARS의 유의적 차이는 발견되지 않았다. 일반적으로 저온저장이 진행될수록 TBARS값이 증가하는 것으로 알려졌으나(11), 본 연구 결과에서는 그 차이를 발견할 수 없었다.
- 저장 3일 후에는 LB2와 LB3 처리군에서 유의적(P<0.05)으로 적은 미생물수가 측정되었으며 장기간 보관 후인 저장 후 14일에는 LB3 처리군만이 대조군과 다른 처리군에 비해 유의적(P<0.05)으로 미생물수를 억제하는 것으로 관찰되었다.
- 특히 LB3은 대조군은 물론 다른 두 처리군인 LB1과 LB2에 비해 보존 0, 3, 14일 차 모두에서 유의적(P<0.05)으로 pH의 감소를 보였다.
- 이는 본 연구의 pH 측정 결과와 일치하는 것으로 pH 수준이 미생물의 성장을 억제하는 가장 중요한 요소라는 기존의 연구(13,14)와 일치하는 결과이다. 특히 본 연구에서 사용된 3종의 젖산균 중에 LB3 처리군인 L. sicerae의 경우 육류 저장을 위한 용도로 연구되어 있지 않으며 본 연구에서 최초로 다른 두 종의 젖산균인 L. acidophilus와 L. casei에 비해 병원성 미생물에 대한 항균력은 우수하며 육질의 품질은 저해시키지 않는다고 판단된다.
후속연구
- 항균효능 검증을 위하여 식중독 유발균인 Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, Bacillus subtilis의 3종을 사용하였다. 본 연구를 통하여 자연 친화적인 새로운 젖산균주의 항균능을 확인하고 이를 식품에 직접 이용할 수 있는 가능성을 모색할 수 있을 것으로 생각되며 보다 환경친화적인 돈육보존제의 생산에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
- 이러한 보고들은 저장육의 pH가 미생물의 성장에 결정적인 요인이며 pH 조절로 미생물의 성장 억제 및 돈육의 안전한 저장기간을 장기화할 수 있는 요소라고 판단할 수 있다. 본 연구에서 LB3의 경우 대조군을 비롯해 다른 ELAM에 비해 최초 처리시점부터 유의적으로 낮은 pH를 보였을 뿐만 아니라 이에 따른 일반성분과 육색 또한 품질에 영향을 주지 않는 범위의 변화이기 때문에 육류의 저장에 따른 품질의 변화를 최소화하고 저장 안전성을 늘릴 수 있는 효과적인 보존제로써 사용 가능할 것으로 판단된다.
- 05)으로 우수한 효과를 나타내는 것으로 관찰되었다. 본 연구의 예비연구에서 ELAM 처리 돈육의 보수력과 가열감량에도 유의적인 변화가 없는 것으로 관찰되어 앞으로 L. sicerae의 사용 안전성 및 독성에 대한 추가 연구가 있을 시 안전하고 효율적인 자연친화적 육류보존제로서의 사용 가능성의 전망이 매우 밝다고 판단된다.
- 일반적으로 유기산을 처리한 돈육의 저장기간이 길어질수록 단백질의 변화가 보존 후 7일부터 나타난다는 보고(11)와는 달리 ELAM의 처리 시에는 산에 의한 단백질 변성을 최소화할 수 있었다. 이는 육질의 변화에 큰 영향을 주지 않고 보존할 수 있는 효과적인 보조제로서의 가치를 부여할 수 있는 근거 자료로써 활용할 수 있을 것으로 판단된다.
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