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문제 정의
- 따라서, 본 연구에서는 균주의 안정성을 확보하고, 식품에 적용할 경우 보존성을 향상시킬 수 있는 효율적이며 저비용의 저온 캡슐화 방법을 사용하여 구강 프로바이오틱스의 활용성을 확대하고자 실험을 수행하였다.
제안 방법
- 한우야채죽과 게살새우브로콜리죽 제품에 캡슐화된 Weissella cibaria CMU 균주를 첨가하여 동결건조시킨 다음, 다양한 온도(4℃, 25℃ 및 37℃)에 저장하면서 캡슐화하지 않은 CMU 균주를 첨가한 제품군(대조구)과 균주의 생존율을 비교, 조사하였다. 총 6개월 동안 1개월 간격으로 각 제품별 3개의 시료를 0.1% peptone 수와 stomacher를 사용하여 균일하게 환원시킨 다음, MRS agar로 37℃, 48시간 동안 혐기 배양시켜 기간에 따른 온도별 유산균 생존율을 측정하였다.
- 최종 확정된 캡슐 조성에 따라 6% sodium caseinate와 0.5% gellan gum으로 제조된 유산균 캡슐의 동결건조 후 형상과 균주 포집 상태를 SEM과 TEM 방법으로 관찰하였다. 캡슐의 표면을 관찰한 결과, 캡슐은 동결건조를 한 후에도 비교적 구형의 모양으로 원형을 유지하고 있었다.
- 캡슐화 과정은 Nag(2011)의 방법을 일부 수정하여 실시하였다. 다양한 농도(5%, 6%, 7%, 및 8%)의 sodium caseinate와 0.
- 한우야채죽과 게살새우브로콜리죽 제품에 캡슐화된 Weissella cibaria CMU 균주를 첨가하여 동결건조시킨 다음, 다양한 온도(4℃, 25℃ 및 37℃)에 저장하면서 캡슐화하지 않은 CMU 균주를 첨가한 제품군(대조구)과 균주의 생존율을 비교, 조사하였다. 총 6개월 동안 1개월 간격으로 각 제품별 3개의 시료를 0.
대상 데이터
- 본 연구에서는 기존 구강 관리법의 문제점을 보완, 대체하기 위한 방법으로 구강 내에 정착하여 서식하면서 구취와 충치를 억제하고, 치주질환을 일으키는 다양한 유해세균를 선택적으로 제어할 수 있는 구강 프로바이오틱스(probiotics) 균주인 Weissella cibaria CMU 균주를 사용하였다(Jang et al., 2016; Kang et al., 2017; Do et al., 2018). 그러나 구강 건강 개선용 프로바이오틱스를 식품에 활용할 경우, 식품 가공 단계나 저장 기간 중에 활력의 소실이 발생할 수 있고, 특히 식품의 섭취 전 전처리 등에서도 활력 소실의 가능성이 있어 균주의 기능성 발휘에 대한 대안이 제시되어야 한다.
- 실험에 사용된 Weissella cibaria CMU 균주(이하 CMU 균주)는 (주)오라덴틱스에서 분양받아 37℃, 18시간 동안 최소 3번 계대 배양하여 사용하였다. 캡슐화에 사용할 균주 생산을 위해 1 L MRS 배지에 균주를 배양하고 5,000 rpm, 10분 동안 원심분리하여 균주를 회수한 다음, 0.
데이터처리
- 자료 분석은 SAS software(SAS version 9.2; SAS Institute Inc., Cary, NC, USA)를 사용하였으며, 내산성, 내담즙성 및 내열성은 초기균수 대비 시간별 생존율의 변화를 paired T-test를 사용하여 분석하였다(p<0.05).
이론/모형
- Minekus 등(2014)의 방법에 따라 캡슐화된 균주의 내산성을 측정하였다. KCl-HCl buffer(pH 2.
- 1% peptone 수로 희석 후 MRS agar를 사용하여 37℃, 48시간 동안 혐기 배양하여 총균수를 측정하였다. 내담즙성 측정은 Nag 등(2011)의 방법에 따라 실시하였으며, monobasic potassiumphosphate(0.68%, w/w)에 porcine bile extract(1.0%, w/w)을 첨가한 용액 18 mL에 2 g의 시료를 첨가하고 0시간, 12시간 및 24시간 동안 배양한 다음, 내산성에 사용된 동일한 방법으로 총균수를 측정하였다. 캡슐화된 균주의 내열성 평가는 Ann 등(2007)의 방법에 따라 실시되었으며, glycine-HCl buffer(pH 3.
- 데시케이터 안에서 캡슐의 수분을 제거한 후 carbon stub에 고정한 다음, SEM ion sputter coater를 이용하여 진공상태에서 60초간 도금하여 가속 전압 5k, 33 배율로 시료를 관찰하였다. 또한, Ann 등(2007) 의 방법에 따라 전처리를 통해 유산균 캡슐을 파쇄한 후 투과전자현미경(H-600, Hitachi, Tokyo, Japan)을 사용하여 캡슐 안의 유산균 포집 형상을 확인하였다.
- 0%, w/w)을 첨가한 용액 18 mL에 2 g의 시료를 첨가하고 0시간, 12시간 및 24시간 동안 배양한 다음, 내산성에 사용된 동일한 방법으로 총균수를 측정하였다. 캡슐화된 균주의 내열성 평가는 Ann 등(2007)의 방법에 따라 실시되었으며, glycine-HCl buffer(pH 3.0) 18 mL에 2 g의 시료를 첨가하고 55℃ 항온수조에서 교반하면서 0시간, 1시간 및 2시간 후에 시료를 채취한 다음 상기한 방법에 따라 총균수를 측정하였다.
성능/효과
- Sodium caseinate 농도(5%, 6%, 7%, 및 8%)에 따른 캡슐의 크기 분포를 측정한 결과, 각각 197∼1,170 μm(평균 632 μm), 620∼2,200 μm(평균 1,200 μm), 688∼1,300 μm(평균 944 μm) 및 169∼1,030 μm(평균 544 μm)로 나타났다. 캡슐화 과정은 압출, 유화 및 코아세르베이션 등 다양한방법이 활용 가능하고 사용되는 시약 및 방법에 따라 캡슐의 크기 분포는 20∼4,000 μm로 다양하게 제조될 수 있다(Adhikari et al.
- 05) 높게 나타났다. 따라서, sodium caseinate(6%), gellan gum(0.5%) 및 GDL을 이용한 저온 캡슐화 기술은 산, 담즙 및 고온 등의 경쟁적인 환경에서도 CMU 균주의 생존율을 향상시킬 수 있음을 확인하였고, 이러한 보호 능력은 다양한 식품에 활용될 수 있을 것이라 판단된다.
- 05). 또한, 내담즙성 실험에서는 12 및 24 시간 동안 배양할 경우 캡슐화된 균주의 생존율이 대조구에 비해 모두 유의적으로(p<0.05) 높은 경향을 나타냈으며, 내열성의 경우, 55℃에서 1시간 동안은 생존율에 차이를 보이지 않았지만, 2시간 동안 가열할 경우 캡슐화된 CMU 균주의 생존율이 유의적으로(p<0.05) 높게 나타났다. 따라서, sodium caseinate(6%), gellan gum(0.
- 1A). 또한, 캡슐화된 균주를 파쇄하여 캡슐의 단면을 TEM으로 촬영한 결과, 캡슐에 포집되어 있는 CMU 균주를 확인할수 있어 균주의 캡슐화가 성공적으로 이루어졌음을 확인할 수 있었다(Fig. 1B).
- 게살새우브로콜리제품의 경우도, 개개 포장용기에 따라 다소 차이를 보이지만 4℃와 25℃에서 저장할 경우 37℃에 비해 큰 감소폭을 보이지 않았다. 이러한 결과는 본 연구에서 개발된 캡슐화 기술이 제품 가공 및 적용시에도 프로바이오틱스의 생존율을 증가시킬 수 있음을 알 수 있었다.
- 캡슐화한 균주를 첨가한 동결건조 죽제품의 저장 온도별(4℃, 25℃ 및 37℃) 생존율을 1개월 간격으로 6개월 동안 확인한 결과, 37℃에서 저장된 모든 제품은 저장 기간이 경과됨에 따라 생존 균수가 점차 감소하는 경향을 나타났다(Fig. 3).
- 본 연구에서 캡슐의 크기 분포는 sodiumcaseinate의 농도에 따라 169∼2,200 μm로 다양하게 제조되었고, 6% sodium caseinate 농도로 캡슐을 제조할 경우 다른 농도에 비해 상대적으로 캡슐이 안정적으로 형성되었으며, 재연성이 뛰어나본 연구의 캡슐 제조를 위한 최종 농도로 선정하였다. 특히, 상대적으로 큰 입자의 캡슐은 동결건조에 의한 프로바이오틱스의 손실을 감소시켜줄 것으로 판단되며, 본 연구의 목적인 동결건조 죽 제품에 첨가시 식감에 어떠한 영향도 주지 않음을 알 수 있었다.
후속연구
- 결론적으로 본 실험에서 사용된 저온 캡슐화 공법은 식품가공 공정 및 저장기간 그리고 다양한 환경속에서도 프로바이오틱스의 생존율을 향상시킬 수 있는 보호 능력을 부여할 것이라 판단된다. 무엇보다 시제품의 저장 기간 중 균주의 생존율에 유의적인 영향을 미칠 수 있어 본 연구에 사용된 균주의 구강 건강 케어에 대한 활용도를 높일 수 있을 것이라 판단된다.
- 결론적으로 본 실험에서 사용된 저온 캡슐화 공법은 식품가공 공정 및 저장기간 그리고 다양한 환경속에서도 프로바이오틱스의 생존율을 향상시킬 수 있는 보호 능력을 부여할 것이라 판단된다. 무엇보다 시제품의 저장 기간 중 균주의 생존율에 유의적인 영향을 미칠 수 있어 본 연구에 사용된 균주의 구강 건강 케어에 대한 활용도를 높일 수 있을 것이라 판단된다.
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