[논문]비살균 무첨가 배추즙에서 Leuconostoc mesenteroides WiKim32의 배양 특성

한응수

doi:10.9721/kjfst.2019.51.4.343

[국내논문] 비살균 무첨가 배추즙에서 Leuconostoc mesenteroides WiKim32의 배양 특성
Culture characteristics of Leuconostoc mesenteroides WiKim32 in kimchi cabbage juice without supplements and sterilization 원문보기

한국식품과학회지 = Korean journal of food science and technology, v.51 no.4, 2019년, pp.343 - 347

초록
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배추 겉잎을 착즙하여 얻은 비가열 배추즙에 영양소를 첨가하지 않고 유산균을 접종하여 균수를 1 mL 당 10억 마리 이상으로 증식시키고 8.88 log CFU/mL 이상으로 4일간 유지하였다. 이때 배양조건은 배추즙 100 mL에 Leuconostoc mesenteroides WiKim32를 0.1% 접종하고 비살균 무첨가 배추즙을 매일 100 mL씩 첨가하고 1 M NaOH로 pH를 5.5로 조정하였으며 $20^{\circ}C$에서 4일간 정치 배양하였다. 배추즙은 배춧잎을 구연산과 에탄올로 세척하여 착즙하였고, pH를 6.0 이상으로 조정하면 초기 생육은 빠르나 후기에는 유산균의 생육이 억제되었고, 5.0 이하로 조정하면 조정 효과가 미약했으므로 5.5로 조정하였다. 이번 연구는 김치공장에서 종균을 경제성 있게 생산하는 방법으로 비살균 무첨가 배추즙에 유산균을 고농도로 배양할 수 있음을 보여주었다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study was performed to develop an economical culture method of lactic acid bacteria (LAB) for kimchi fermentation. Leuconostoc mesenteroides WiKim32 was grown to $1{\times}10^9CFU/mL$ and maintained at 8.88 log CFU/mL for four days by culturing in kimchi cabbage juice (KCJ) without supplements and sterilization. Leuconostoc mesenteroides WiKim32 was cultured in 100 mL of KCJ by inoculating with 0.1% starter culture and adding 100 mL of KCJ everyday by adjusting pH to 5.5 using 1 M NaOH at $20^{\circ}C$ for four days. KCJ was prepared by extraction of kimchi cabbage leaves after washing them with citric acid and ethanol. Adjusting pH over 6.0 was favorable for the growth of LAB in the initial stage, but LAB growth was retarded in the later stage. In contrast, adjusting pH below 5.0 was not beneficial for the growth of LAB; therefore, pH was adjusted to 5.5.

Keyword

표/그림 (6)

표 Table 1. Composition of kimchi cabbage and kimchi cabbage juice of outer leaves
표 Table 2. Influence of pH on the growth of lactic acid bacteria in kimchi cabbage juice at 5°C without supplements and sterilization (Unit: log CFU/mL)
표 Table 3. Influence of initial pH and yeast extracts supplement on the growth of lactic acid bacteria in kimchi cabbage juice at 5°C without sterilization (Unit: log CFU/mL)
표 Table 4. Effects of adjusting pH on the growth of lactic acid bacteria in kimchi cabbage juice at 5°C without sterilization (Unit: log CFU/mL)
표 Table 5. Effects of adding kimchi cabbage juice on the growth of lactic acid bacteria in 100 mL kimchi cabbage juice at 25°C without supplements and sterilization (Unit: log CFU/mL)
표 Table 6. Effects of starter inoculation, adjusting pH and adding kimchi cabbage juice on the growth of lactic acid bacteria in kimchi cabbage juice at 20°C without supplements and sterilization (Unit: log CFU/mL)

AI 본문요약
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문제 정의

이번 연구에서는 종균발효를 기반한 김치를 생산하는 김치공장 내부에서 종균을 자체 생산하여 사용하는 방법을 개발하고자 가열살균하지 않은 배추즙에 영양소를 추가하지 않고 유산균을 배양하는 방법을 연구하였다.

제안 방법

유산균 수는 MRS (de Man, Rogosa and Sharpe agar, Difco, Detroit, MI, USA)를 사용하여 37ºC에서 48시간 배양하여 나타난 집락수를 계수하였다.
이때 배양조건은 배추즙 100 mL에 Leuconostoc mesenteroides WiKim32 를 0.1% 접종하고 비살균 무첨가 배추즙을 매일 100 mL씩 첨가 하고 1 M NaOH로 pH를 5.5로 조정하였으며 20ºC에서 4일간 정치 배양하였다.
배추 겉잎을 착즙하여 얻은 비가열 배추즙에 영양소를 첨가하지 않고 유산균을 접종하여 균수를 1 mL 당 10억 마리 이상으로 증식시키고 8.88 log CFU/mL 이상으로 4일간 유지하였다. 이때 배양조건은 배추즙 100 mL에 Leuconostoc mesenteroides WiKim32 를 0.
5로 조정하였으며 20ºC에서 4일간 정치 배양하였다. 배추즙은 배춧잎을 구연산과 에탄올로 세척하여 착즙하였고, pH를 6.0 이상으로 조정하면 초기 생육은 빠르나 후기에는 유산균의 생육이 억제되었고, 5.0 이하로 조정하면 조정 효과가 미약했으므로 5.5로 조정하였다. 이번 연구는 김치공장에서 종균을 경제성 있게 생산하는 방법으로 비살균 무첨가 배추즙에 유산균을 고농도로 배양할 수 있음을 보여주었다.

대상 데이터

배추는 2018년 10월에 광주 서부농수산물시장에서 구입하여 비가식부를 제거한 다음 외부의 푸른 겉잎을 포기당 5잎씩 떼어서 시료로 사용하였다. 배추즙은 배추 겉잎을 에탄올 20%와 구연산 1% 수용액으로 세탁기에서 10분간 교반 세척한 다음 10분간 중력탈수하고 마쇄 착즙하였다(Han과 Yang, 2019).
시험에 사용한 유산균은 세계김치연구소에서 배양하여 동결건조한 Leuconostoc mesenteroides WiKim32 균으로 균의 농도는 g 당 9.62 log CFU였다. 착즙 냉동 배추즙을 해동하여 얻은 배추 즙은 pH가 3.

데이터처리

실험 결과는 Statistical Analysis System (SAS, Cary, NC, USA) 을 이용하여 평균과 표준편차를 계산하였고, Duncan’s multiple range test 방법으로 p<0.05 수준에서 유의성을 분석하였다

이론/모형

배추즙의 조단백질, 조지방, 탄수화물, 포도당, 무기질과 비타민은 식품의 기준 및 규격(Ministry of Korea Food and Drug Safety, 2019)에 따라 분석하였고, 초산, 구연산, 사과산은 WIKIMSOP-C002 (World Institute of Kimchi, 2012)에 따라 분석하였다.

성능/효과

대한민국 배추의 일반적인 성분특성을 식품성분표(Rural Development Agency, 2018)를 바탕으로 계절별 배추의 평균을 구한 결과는 Table 1과 같다. 일반성분은 수분 94.8%, 단백질 1.25%, 지방 0.05%, 회분 0.66%, 탄수화물 3.20%였고 이중 당이 1.75%, 섬유소가 1.4%였다, 주요 무기질은 칼륨 258 mg%, 칼슘 52 mg%, 인 40 mg%, 마그네슘 13 mg%, 나트륨 9 mg%였고, 주요 비타민은 아스코르빈산 15.16 mg%, 니아신 0.416 mg%, 베타카로텐 0.146 mg%, 리보플라빈 0.052 mg%, 엽산 0.034 mg%로 무기물과 비타민이 다양하고 풍부하게 들어 있었다.
5 mg% 검출되었다. 그러나 비타민과 무기질은 각각 아스코르빈산 37.4 mg%, 칼륨 622 mg%, 칼슘 194 mg%, 인 54 mg%, 마그네슘 28 mg%, 나트륨 20 mg%로 평균배추의 함량보다 평균 2.38배(1.34-3.73) 높아서 배추의 겉잎이 배추 전체의 평균보다 일반성분의 함량은 적으나 비타민과 무기질은 풍부함을 확인하였다.
초기 pH를 중성으로 조정한 배양액의 pH는 약산성으로 조정한 배양액보다 초기에는 더 빠르게 낮아졌으나 21일차에는 비슷하였고, 효모추출물을 1% 첨가하면 초기 pH의 조정과 관계없이 무첨가구보다 느리게 낮아졌다. 이는 김치유래 유산균을 배추즙에 질소원과 염혼합물을 첨가하여 pH 5.
배추즙에 효모추출물을 1% 첨가한 다음 초기 pH를 6.0으로 조정하여 5ºC에서 배양한 결과 Table 4에서 보듯이 유산균이 배양 3일차에 1 mL 당 1억 마리 이상으로, 6일차에 10억 마리 이상으로 증식하여 pH 무조정구와 유의적인 차이가 없었으나, 그 후로는 유의적으로 차이가 있어서 무조정구에서는 1 mL 당 1억 마리 수준으로 감소하였으나 pH를 6.0으로 조정한 구에서는 유산균수가 배양 20일차까지 1 mL 당 10억 마리 이상을 유지하였다.
배양온도 25ºC의 배양조건에서 배추즙을 추가하지 않으면 1일차에 10억 마리 가까이 증식했다가 그 후 빠르게 감소했지만 배추즙을 추가하면 10억 마리 이상으로 증식하였고 유산균수가 2일차까지 10억 마리 이상으로 유지되었다.
위의 결과는 유산균을 유가식으로 배양하면 비살균 무첨가 배추즙을 일정량씩 추가하는 것으로 유산균을 1 mL 당 10억 마리 이상으로 배양할 수 있으나 NaOH 첨가량을 줄이는 것이 바람직함을 시사하는 것이다.
0 배양 조건보다는 느리고 낮게 생장한 결과이나 배양 4일차까지 1억 마리 이상을 유지하였다. 또한 pH를 매일 5.0으로 조정하면서 배양하면 유산균수가 pH 무조정구와 배양 3일차까지 유의적 차이가 없었고 4일차에야 유의적으로 높았다. 그러나 pH를 5.
0으로 조정하면서 배양하면 유산균수가 pH 무조정구와 배양 3일차까지 유의적 차이가 없었고 4일차에야 유의적으로 높았다. 그러나 pH를 5.5로 조정하면서 배양하면 배양 초기부터 유산균수가 유의적으로 높아서 1일차에 1억 마리 이상, 2일차에 10억 마리 이상으로 증식하였고 4일차까지 8.88 log CFU/mL 이상으로 유지되었다.
0으로 조정한 처리구도 무조정구와 유사하게 낮아져 pH조정의 효과가 작았다. 그러나 pH를 매일 5.5로 조정한 처리구는 1일간 배양한 후의 pH도 더 높게 유지되었고 유산균수도 유의적으로 높아서 pH 조정 효과가 인정되었다.
5로 조정하였다. 이번 연구는 김치공장에서 종균을 경제성 있게 생산하는 방법으로 비살균 무첨가 배추즙에 유산균을 고농도로 배양할 수 있음을 보여주었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	배추즙의 특성은?	김치공장의 부산물로 버려지는 배추 겉잎을 이용하여 유산균을 배양하면 종균의 생산비용을 절감할 수 있고, 폐기물 처리비용도 줄일 수 있다(Moon 등, 2013; Jeong 등, 2017). 배추즙은 포도당을 비롯한 영양물질이 고르게 들어 있어 유산균 배양 배지의 조건을 갖추고 있으나, 영양소를 추가로 보충하거나 배춧잎에 오염된 미생물을 살균하는데 상당한 비용이 수반된다.
	김치공장에서 유산균을 직접 배양하여 절임배추에 접종하는 이유는?	상품김치의 소비가 증가하면서 종균김치를 생산하는 공장이 늘고 있다. 대부분은 동결건조 유산균을 양념에 혼합하여 김치의 품질을 균일하게 하기 위한 목적으로 사용하고 있으나(Lee 등, 2015), 종균 비용이 많이 소요되고 종균의 활력이 저하되는 문제가 있다. 이러한 문제의 해결방안으로 김치공장에서 유산균을 직접 배양하여 절임배추에 접종하는 방법이 제시되었다(Han과 Park, 2018).
	배추 겉잎을 이용하여 유산균을 배양해 김치를 담글때의 장점은?	이러한 문제의 해결방안으로 김치공장에서 유산균을 직접 배양하여 절임배추에 접종하는 방법이 제시되었다(Han과 Park, 2018). 김치공장의 부산물로 버려지는 배추 겉잎을 이용하여 유산균을 배양하면 종균의 생산비용을 절감할 수 있고, 폐기물 처리비용도 줄일 수 있다(Moon 등, 2013; Jeong 등, 2017). 배추즙은 포도당을 비롯한 영양물질이 고르게 들어 있어 유산균 배양 배지의 조건을 갖추고 있으나, 영양소를 추가로 보충하거나 배춧잎에 오염된 미생물을 살균하는데 상당한 비용이 수반된다.

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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].

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