천마의 불쾌취 개선을 위한 당화방법별 유산균 발효 결과는 3일 발효시 엿기름과 쌀누룩 이용 당화에서 총 산도가 각각 2.23, 2.33%이었으며, 생균수는 9.14 log cfu/mL와 9.27 log cfu/mL로 높았다. 발효기간이 길어짐에 따라 총 산도는 계속 높아져 3.35%까지 증가하였으나, 생균수는 3일 발효에서 가장 많았다. 아미노산 함량은 엿기름과 쌀누룩 이용 당화에서 높았고, 유리당 함량은 효소 이용 당화에서 높았으며, 그 중 glucose 함량이 가장 높았다. 천마 주성분인 gastrodin, p-HBA 등 주 성분 함량도 효소 이용 당화에서 가장 높았다. 이취성분인 p-cresol 함량이 엿기름 이용 당화에서 낮아 관능평가 결과에서도 엿기름을 이용하여 당화한 유산균 발효천마가 가장 좋은 기호도를 나타내었다.
천마의 불쾌취 개선을 위한 당화방법별 유산균 발효 결과는 3일 발효시 엿기름과 쌀누룩 이용 당화에서 총 산도가 각각 2.23, 2.33%이었으며, 생균수는 9.14 log cfu/mL와 9.27 log cfu/mL로 높았다. 발효기간이 길어짐에 따라 총 산도는 계속 높아져 3.35%까지 증가하였으나, 생균수는 3일 발효에서 가장 많았다. 아미노산 함량은 엿기름과 쌀누룩 이용 당화에서 높았고, 유리당 함량은 효소 이용 당화에서 높았으며, 그 중 glucose 함량이 가장 높았다. 천마 주성분인 gastrodin, p-HBA 등 주 성분 함량도 효소 이용 당화에서 가장 높았다. 이취성분인 p-cresol 함량이 엿기름 이용 당화에서 낮아 관능평가 결과에서도 엿기름을 이용하여 당화한 유산균 발효천마가 가장 좋은 기호도를 나타내었다.
This study aimed to evaluate the quality characteristics of Gastrodia elata Blume fermented by lactic acid bacteria after saccharifying by 3 methods including enzyme, malt, and rice-nuruk. The lactic acid bacteria (LAB), Pediococcus inopinatus BK-3, isolated from kimchi could reduce the unpleasant t...
This study aimed to evaluate the quality characteristics of Gastrodia elata Blume fermented by lactic acid bacteria after saccharifying by 3 methods including enzyme, malt, and rice-nuruk. The lactic acid bacteria (LAB), Pediococcus inopinatus BK-3, isolated from kimchi could reduce the unpleasant taste and odor of Gastrodia elata Blume. The total acidity value of Gastrodia elata fermented by LAB on the malt and rice-nuruk extract solution for 3 days was 2.23% and 2.33%, respectively. After saccharification by malt and rice-nuruk extract solution for 3 days, the viable cell number of fermented Gastrodia elata was 9.14 log cfu/mL and 9.27 log cfu/mL, respectively. The total acidity values were increased above 3.35% by malt and rice-nuruk extract solution for 8 days. Thus, the viable cell number was the highest by malt and rice-nuruk extract solution fermentation for 3 days. The amino acid content of Gastrodia elata fermented by LAB after saccharification by malt extract solution was higher than that of other saccharifying methods. The free sugar content and p-hydroxybenzyl derivatives induced by the enzyme method were higher than those of other saccharifying methods. The overall acceptability was the highest at 4.2 point in Gastrodia elata fermented by malt extract solution.
This study aimed to evaluate the quality characteristics of Gastrodia elata Blume fermented by lactic acid bacteria after saccharifying by 3 methods including enzyme, malt, and rice-nuruk. The lactic acid bacteria (LAB), Pediococcus inopinatus BK-3, isolated from kimchi could reduce the unpleasant taste and odor of Gastrodia elata Blume. The total acidity value of Gastrodia elata fermented by LAB on the malt and rice-nuruk extract solution for 3 days was 2.23% and 2.33%, respectively. After saccharification by malt and rice-nuruk extract solution for 3 days, the viable cell number of fermented Gastrodia elata was 9.14 log cfu/mL and 9.27 log cfu/mL, respectively. The total acidity values were increased above 3.35% by malt and rice-nuruk extract solution for 8 days. Thus, the viable cell number was the highest by malt and rice-nuruk extract solution fermentation for 3 days. The amino acid content of Gastrodia elata fermented by LAB after saccharification by malt extract solution was higher than that of other saccharifying methods. The free sugar content and p-hydroxybenzyl derivatives induced by the enzyme method were higher than those of other saccharifying methods. The overall acceptability was the highest at 4.2 point in Gastrodia elata fermented by malt extract solution.
한편, 유산균은 오래전부터 발효 유제품을 중심으로 인류 생활에 광범위하게 활용하여 왔으며(Kim 등 2009), 최근에는 Lactobacillus, Bifidobacterium, Lactococcus와 같은 프로바이오틱스를 이용한 발효물의 면역기능 강화, 장 기능 개선, 생리조절 작용 및 새로운 항균물질의 생성 등 여러 유익한 효능이 알려져, 이에 대한 관심이 증대되고 있다(Ha 등 2010). 본 연구는 천마 유산균 발효에 적합한 당화방법을 선발하여 천마의 기호도 향상을 위한 기초 자료로 활용하고자 하였다.
제안 방법
유산균 접종은 당화한 천마를 121℃에서 15분 고압멸균하고 방냉한 후 클린벤치에서 유산균을 8 log cfu/mL로 조정한 후 발효액의 1% 접종하고, 30℃ 항온기에서 발효를 실시하였다. 발효에 이용된 유산균은 발효능이 우수하여 선발된 Pediococcus
inopinatus BK-3 유산균을 접종하여 배양한 후, 3일 간격으로 특성을 조사하였다. 발효시료는 10배 희석하여 당도와 pH를 측정하였으며, pH는 pH meter(Mettler Toledo AG, Switzerland), 당도는 굴절당도계(PAL-1, Atago Co.
발효천마의 관능검사는 숙련된 12명의 패널을 대상으로 평가 전에 각 평가 항목에 대한 관능 평가 교육을 실시한 후 각 유산균 발효물을 대상으로 색(color), 향(flavor), 맛(taste) 및 전반적인 기호도(overall acceptability)를 조사하였다. 평가 방법은 5점 기호 척도법(1점 매우 싫음, 3점 보통, 5점 매우 좋음)으로 평가하였다.
천마는 엿기름, 쌀누룩, 효소를 이용하여 당화를 실시하였다. 엿기름 이용 당화와 쌀누룩을 이용한 천마의 당화방법은 천마분말에 원료 대비 1/2배 생수를 첨가하고, 잘 섞어 체로 친 후 증자하였다.
대상 데이터
엿기름은 시중에서 구입한 후 무게 대비 10배 생수를 첨가하여 24시간 추출한 후 상층액을 분리하여 사용하였다. 쌀누룩은 농촌진흥청에서 기술이전 받은 선돌메주농원영농조합에서 구입하여 사용하였다. 효소를 이용한 당화는 Kim 등(2004)의 방법으로 α-amylase(Novozyme 120 KNU/g), β-glucoamylase(AMG 300L, NOVOZYMESⓇ , 300 AGU/mL)를 순차적으로 처리하였다.
천마 발효에 사용된 유산균은 전북농업기술원에서 김치에서 자체 분리 동정한 Pediococcus inopinatus BK-3 유산균으로 MRS 액체배지(Difco, Detroit, USA)에서 2~3회 계대 배양한 후 발효균주로 사용하였다.
천마분말은 전라북도 무주에서 2015년도에 생산하여 동결 건조한 제품을 구입하여 냉장 보관하여 사용하였다.
데이터처리
실험에서 얻어진 결과 값은 SAS(Statistical Analysis System, USA) 프로그램을 이용하여 Duncan의 다중범위 검정법(Duncan's multiple range test)으로 p<0.05 수준에서 유의성을 검정하였다.
성능/효과
당화방법에 따른 천마 발효 관능평가 결과는 Table 6과 같고, 엿기름으로 당화하여 유산균을 발효한 처리구에서 전체적인 기호도가 4.2점으로 가장 좋았다. 발효천마 관능평가의 연구로는 Kim 등(2010)이 생천마가 가지고 있는 독특한 냄새와 맛을 줄여 천마의 기호성을 향상시키기 위하여 발효천마분말과 일반천마 분말로 혼합음료를 제조하였을 때 맛, 향, 조직감, 기호도에서 발효천마 분말이 보다 양호한 결과를 나타냈다는 보고하였다.
2와 같다. 발효 3일에서 엿기름 이용 당화와 쌀누룩 이용 당화에서 생균수가 9.14 log cfu/mL, 9.27 log cfu/mL까지 증가하였으나, 발효기간 길어짐에 따라 감소하였다. 이는 Lee & Hong(2016)이 오디 유산균 발효물의 이화학적 특성 조사 결과, 발효 24시간에서 가장 높은 생균수인 8.
1과 같다. 발효기간이 길어짐에 따라 발효천마의 총 산도는 증가하여 천마 발효 전 엿기름 이용 당화와 쌀누룩 이용 당화에서 총산도는 1.24%, 1.28%였으나, 9일 후에는 3.35%, 3.38%까지 계속 증가하였다. 이러한 이유는 유산균의 대사 활동으로 인한 유기산의 증가로 산도가 발효 시간이 증가함에 따라 유의적으로 계속 증가한다는 Sung & Choi(2014)의 보고와도 일치하였다.
당화방법에 따른 유리당 함량을 HPLC로 조사한 결과는 Table 5와 같다. 효소 이용 당화에서 엿기름 이용 당화, 쌀누룩 이용 당화보다 총 유리당 함량이 399.6 mg/mL로 가장 높았다. 이는 α-amylase가 글루코오스의 α-l,4 결합에 작용하여 전분을 분해하고, β-glucoamylase는 α-amylase가 분해하지 않는 α-l,6 결합에도 작용하여 전분을 분해함으로써 유리당 함량이 높은 것으로 생각된다.
6과 같다. 효소 이용 당화와 쌀누룩 이용 당화에서 발효 전과 비교하여 p-cresol 함량 변화는 유의적으로 차이는 없었으나, 엿기름을 이용한 당화에서 유의적 차이를 나타내었다. 하지만 천마의 불쾌취는 Chang & Ahn(2011)의 연구 결과처럼 p-cresol 단일성분에 의한 것이 아니라, 복합적인 성분의 결합으로 이루어지므로 휘발 성분에 대한 면밀한 분석이 이루어져야 할 것이다.
후속연구
효소 이용 당화와 쌀누룩 이용 당화에서 발효 전과 비교하여 p-cresol 함량 변화는 유의적으로 차이는 없었으나, 엿기름을 이용한 당화에서 유의적 차이를 나타내었다. 하지만 천마의 불쾌취는 Chang & Ahn(2011)의 연구 결과처럼 p-cresol 단일성분에 의한 것이 아니라, 복합적인 성분의 결합으로 이루어지므로 휘발 성분에 대한 면밀한 분석이 이루어져야 할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
천마의 맛과 효능은?
3%를 차지하고 있다(MAFRA, 2014). 천마의 맛은 맵고 독성이 없는 것으로 알려져 있으며, 여러 연구에서 항고혈압, 항당뇨, 항염증, 항산화 효능 및 세포의 DNA 손상에 대한 보호 효과가 보고되었다(Paik 등 1995). 본초강목 등 고 문헌에서 천마는 고혈압, 중풍, 두통, 신경성 질환, 당뇨병, 간질, 어지럼증, 스트레스, 피로 등의 증상에 효능이 있는 것으로 알려져 있다(Huh 등 1998; Huang ZL 1985).
천마란?
천마(Gastrodia elata Blume)는 다년생 난과 식물로 엽록소가 없어서 영양 물질의 광합성이 불가능하고, 뿌리가 없어 독자적인 생존이 불가능하여 뽕나무 버섯균(Armillaria sp.)과 땅속 괴경을 형성하며, 영양을 공급받아 생장하는 기생식물이다(Lee YM 1990; Sin KG 1980). 천마는 주로 한국, 일본, 중국 등에서 자생하고 있으며, 우리나라 천마 재배면적은 전국 44 ha, 생산량은 265톤으로 이 중 전북지역은 152톤으로 전국 생산량의 57.
천마의 불쾌한 맛과 냄새를 저감시키고자 하는 연구의 종류는?
최근 천마의 기능성을 높이기 위한 발효 연구와 더불어 불쾌한 맛과 냄새를 저감시키고자 하는 연구가 이루어지고 있다. 건조 방법에 따른 천마의 향기 패턴분석(Lee 등 2002), 초음파 처리 및 효소반응에 의한 천마의 불쾌취 감소 전처리 방법(Kim 등 2004)과 젖산 처리에 의한 천마의 불쾌취 감소(Chang & Ahn 2011) 연구가 있으며, 발효에 의한 생리활성 연구로는 건천마와 발효천마 추출물의 항노화 활성과 신경성장인자 유도 효과 비교(Choi 등 2013), 유산균 발효천마의 수면유도 효과 연구(Lee 등 2013), 발효천마의 기능성 물질 함량 변화 및 항산화 활성(Kim 등 2014), 흑천마 및 발효천마 제조에 따른 기능성 물질 gastrodin과 phydroxybenzyalcohol의 성분 변화(Kim HY 2014) 연구가 있다. 한편, 유산균은 오래전부터 발효 유제품을 중심으로 인류 생활에 광범위하게 활용하여 왔으며(Kim 등 2009), 최근에는 Lactobacillus, Bifidobacterium, Lactococcus와 같은 프로바이오틱스를 이용한 발효물의 면역기능 강화, 장 기능 개선, 생리조절 작용 및 새로운 항균물질의 생성 등 여러 유익한 효능이 알려져, 이에 대한 관심이 증대되고 있다(Ha 등 2010).
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