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MSG 첨가 비율을 달리한 섬애약쑥(Artemisia argyi H) 식혜의 유산균 발효에 따른 이화학적 특성

Physicochemical characteristics of lactic acid fermented Seomaeyaksuk (Artemisia argyi H) Sikhye added with different addition ratio of MSG

한국식품저장유통학회지 = Korean journal of food preservation, v.24 no.2, 2017년, pp.254 - 265  

신정연 (경남과학기술대학교) ,  신정혜 ((재)남해마늘연구소) ,  강민정 ((재)남해마늘연구소) ,  최명효 ((재)남해마늘연구소) ,  박희린 (경남과학기술대학교) ,  최진상 (경남과학기술대학교) ,  배원열 (경상대학교) ,  서원택 (경남과학기술대학교)

초록
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GABA 함량이 증가된 섬애약쑥 발효물의 제조를 위하여 섬애약쑥 추출물을 15% 첨가하여 제조한 식혜에 MSG를 0, 0.25, 0.5 및 1.0% 첨가하고, Lactobacillus brevis(KI271266)를 접종하여 3일간 발효하면서 일자별로 시료를 취해 이화학적 특성을 분석하였다. 발효기간이 경과할수록 탁도는 점차 감소하였고, 명도와 황색도는 증가하였고, 적색도는 감소하는 경향이었다. 가용성고형분도 점차 낮아져 발효 3일에는 $19.70-20.80^{\circ}Brix$의 범위였다. 환원당의 함량은 MSG의 첨가량이 많을수록 더 높았는데, 발효기간이 경과할수록 감소하는 경향이었다. pH는 4.65-4.83이던 것이 발효 3일 후에는 3.15-3.68로 낮아졌다. MSG의 첨가농도가 높을수록 GABA의 함량도 높았으며, 발효기간이 경과할수록 그 함량도 증가하여 MSG 1.0% 첨가군에서는 354.38 mg/L로 가장 높은 함량이었다. Fructose, glucose 및 sucrose는 발효 전에 비해 3일간 발효 후에 50-67%가 감소하였다. 유기산 중 propionic acid, oxalic acid, citric acid 및 fumaric acid의 함량은 발효기간의 경과와 더불어 감소하였고, lactic acid, acetic acid, succinic acid의 함량은 점차 증가하였는데, lactic acid의 증가폭이 가장 컸다. 3일간 발효가 완료된 발효물 중의 총 페놀화합물의 함량 및 DPPH 라디칼 소거활성은 동일한 경향으로 MSG 0.5% 첨가군이 유의적으로 가장 높았고, 다음으로 1.0% 첨가군이었다. 이상의 결과로부터 섬애약쑥 유산균 발효물 제조시 MSG를 첨가함으로써 발효물의 이화학적 특성에는 영향을 미치지 않으면서 GABA의 함량 증가가 가능함을 확인할 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

For the production of ${\gamma}-aminobutyric$ acid (GABA) contents increased Seomaeyaksuk fermentant, 0, 0.25, 0.5 and 1.0% of monosodium galutamate (MSG) was added in Seomaeyaksuk water extract 15% contained Sikhye and inoculated with Lactobacillus brevis (KI271266). Physicochemical prop...

주제어

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문제 정의

  • 본 연구에서는 황해쑥의 일종으로 품종보호 등록된 섬애약쑥을 이용한 가공품 개발 연구의 일환으로 섬애약쑥 추출물이 함유된 쑥 식혜에 monosodium glutamate(MSG)를 농도별로 첨가한 것을 발효 기질로 하여 김치로부터 분리한 젖산균주로 발효하면서 이화학적 특성을 분석함으로써 발효물의 GABA 생성량 증진 조건 설정을 위한 기초 자료를 확보하고자 하였다.

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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
젖산발효 식품은 어떤 작용이 있는가? 젖산발효 식품은 정장작용과 더불어 소화흡수 축진, 변비, 설사 등의 개선, 혈중 콜레스테롤의 저하작용 및 면역증진 작용 등이 있는 것으로 알려져 있어 유제품을 중심으로 많은 연구들이 진행되어 왔으며(2,3), 최근에는 다양한 식물성 원료의 쥬스나 추출물을 젖산발효 시키는 연구들이 진행되고 있다. 당근 주스는 젖산발효를 통해 침전물 억제 및 물성 개선과 더불어 냉장 저장 동안의 품질유지가 가능하며(4), 인삼열매 추출물을 젖산발효 함으로써 사포닌 함량과 항산화활성이 증가되었다는 보고가 있다(5).
GABA의 함량 증진을 위한 가공방법 중 가장 효율적인 방법은 무엇인가? GABA의 함량 증진을 위한 가공방법으로는 녹차와 같은 고체 식품의 경우 질소가스 농도를 높여 밀봉하여 혐기처리 하는 방법, 발아 현미와 같이 발아 과정에서 세포내 칼륨 증가를 통한 GABA의 축적 및 세균에 의한 발효과정을 통한 생성 방법 등이 제시되고 있다(18,19). 이 중 가장 효율적인 방법인 발효는 세균의 증식에 의해 생성된 산에 의해 GAD 발현의 최적 pH인 3.8-4.6의 환경을 용이하게 제공하므로 젖산균 발효물은 GAD의 좋은 급원이 되며, GAD의 생성은 질소원이 존재할 경우 자연스럽게 GABA 함량을 증가시키게 된다(20,8).
GABA는 어떤 기능이 있으며, 어떤 효과를 가지고 있는가? GABA는 억제성 신경전달물질로 뇌세포 대사기능 촉진을 통한 신경안정작용, 뇌 혈류 개선을 통한 산소 공급량 증가, 스트레스 해소, 기억력 증진, 불안장해 해소, 우울증 완화, 알코올 대사 촉진, 성장호르몬 분비 촉진의 기능이 있으며, 불면, 중풍 및 치매예방, 비만방지, 갱년기 장애 개선, 뇌졸중, 결장암, 대장암 세포의 증식억제 등에 효과가 있는 것으로 알려져 있다(9-13). 이처럼 다양한 기능성을 가지는 GABA는 4-aminobutyric acid가 L-glutamate의 영구적인 탈탄산화를 촉진하는 glutamate decarboxylase(GAD)에 의해 pyridoxal-5'-phosphate dependent 경로로 합성되는데(14), GABA 합성이 필요할 때 뇌 조직내에서 apoenzyme 상태로 존재하던 GAD가 PLP에 의해 활성화 되는 것으로 알려져 있다(15).
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참고문헌 (28)

  1. Hwang JY (2008) Optimization of the lactic acid fermentation of Maesil (Prunus mume). Korean J Food Nutr, 21, 391-396 

  2. Cho KM, Ahn BY, Seo WT (2008) Lactic acid fermentation of Gamju manufactured using medicinal herb decoction. Korean J Food Sci Technol, 40, 649-655 

  3. Jin HS (2001) Lactic acid fermentation of chestnut broth. Korean J Appl Microbiol Biotechnol, 29, 162-168 

  4. 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 

  5. Jeon JM, Choi SK, Kim YJ, Jang SJ, Cheon JW, Lee HS (2011) Antioxidant and antiaging effect of ginseng berry extract fermented by lactic acid bacteria. J Soc Cosmet Scientists Korea, 37, 75-81 

  6. Ryu IH, Kwon TO (2013) Functional quality characteristics of extracts by sugar-leaching and lactic acid fermentation of mulberry leaves (Morus alba L.). J Seric Entomol Sci, 51, 164-172 

  7. Park KB, Oh SH (2007) Cloning, sequencing and expression of a novel glutamate decarboxylase gene from a newly isolated lactic acid bacterium, Lactobacillus brevis OPK-3. Bioresource Technol, 98, 312-319 

  8. Nomura M, Nakajima I, Fujita Y, Kobayashi M, Kimoto H, Suzuki I, Aso H (1999) Lactococcus lactis contains only one glutamate decarboxylase gene. Microbiology, 145, 1375-1380 

  9. Krogsgaard-Larsen P (1989) GABA receptors. In: Receptor phamacology and function. Williams M, Glennon RA, Timmermans PMWM (editor), Marcel Dekker Inc, New York, NY, Korea, p 349-383 

  10. Mody I, DeKoninck Y, Otis TS, Soltesz I (1994) Bringing the cleft at GABA synapses in the brain. Trends Neurosci, 17, 517-525 

  11. Lim SD, Kim KS (2009) Effects and utilization of GABA. Korean J Dairy Sci Technol, 27, 45-51 

  12. Kono I, Himeno K (2000) Changes in $\gamma$ -aminobutyric acid content during beni-koji making. Biosci Biotechnol Biochem, 64, 617-619 

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  14. Bown AW, Shelp BJ (1997) The metabolism and function of $\gamma$ -aminobutyric acid. Plant Physiol, 115, 1-5 

  15. Miller LP, Walters JR, Martin DL (1977) Post-mortem changes implicate adenine nucleotides and pyridoxal-5'- phosphate in regulation of brain glutamate decarboxylase. Nature, 266, 847-848 

  16. Kang TJ, Oh SH (2007) Generation and utilization of GABA. BioWave, 9, 1-18 

  17. https://www.khidi.or.kr (2007) GABA enhanced functional food material production technology. Issue Report, 3, 86-97 

  18. Suk MH (2002) Explanation of function of GABA and possibility of development of new materia. Bulletin of Food Technol, 15, 81-85 

  19. Tsushida T, Murai T (1987) Conversion of glutamic acid to $\gamma$ -aminobutyric acid in tea reaves under anaerobic conditions. Agric Biol Chem, 51, 2865-2871 

  20. Blankenhorn D, Phillips J, Slonczewski JL (1999) Acidand base-induced proteins during aerobic and anaerobic growth of Escherichia coli revealed by two-dimensional gel electrophoresis. J Bacteriol, 181, 2209-2216 

  21. Park SY, Kim KS, Lee MK, Lim SD (2013) Physiological characteristics and GABA production of Lactobacillus plantarum K255 isolated from kimchi. Korean J Food Sci An, 33, 595-602 

  22. Gutfinger T (1981) Polyphenols in olive oils. J Am Oil Chem Soc, 58, 966-968 

  23. Blois MS (1958) Antioxidant determination by the use of a stable free radical. Nature, 181, 1199-1200 

  24. Kim SY, Choi EH (2002) Optimization for the lactic acid fermentation of mixed fruit and vegetable juice. Korean J Food Sci Technol, 34, 303-310 

  25. Lee HS, Kwon SY, Lee SO, Lee SP (2016) Production of fermented Omija (Schizandra chinensis) beverage fortified with high content of gamma-amino butyric acid using Lactobacillus plantarum. Korean J Food Preserv, 23, 326-334 

  26. Lee KS, Kim JN, Chung HC (2015) Study on anti-oxidative activities and beverage perferences relating to fermented lotus roots and Platycodon grandiflorum extracts with sugar through lactic acid fermentation. J East Asion Soc Dietary Life, 25, 183-192 

  27. Feehily C, Karatzas KAG (2013) Role of glutamate metabolism in bacterial responses towards acid and other stresses. J Appl Microbiol, 114, 11-24 

  28. Kim NJ, Yoon KY (2013) Qualities and antioxidant activity of lactic acid fermented-potato Juice. J Korean Soc Food Sci Nutr, 42, 542-549 

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