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문제 정의
- 본 연구에서는 당화공정이 간편한 장점이 있는 팽화미의 이용성을 높이기 위하여 팽화미를 당화한 후 항산화 효과가 좋은 레몬밤을 첨가하여 알코올 발효를 하고, 이를 이용하여 제조한 식초의 품질 특성과 항산화 활성을 조사하였다.
가설 설정
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제안 방법
- 각 추출물이 α,α-diphenyl-β-picryl hydrazyl (DPPH, Sigma Co., St. Louis, MO, USA)에 대한 전자공여효과로서 추출물의 환원력을 측정하였다.
- 본 연구에서는 당화공정이 간편한 장점이 있는 팽화미의 이용성을 높이기 위하여 팽화미를 당화한 후 항산화 효과가 좋은 레몬밤을 첨가하여 알코올 발효를 하고, 이를 이용하여 제조한 식초의 품질 특성과 항산화 활성을 조사하였다.
- , Kyoto, Japan)를 사용하여 517 nm에서 흡광도를 측정하였다. 대조구는 시료 대신 추출용매만을 넣은 것으로 같은 방법으로 흡광도를 측정하였으며, DPPH 라디칼 소거 활성은 시험구와 대조구의 흡광도를 측정하여 백분율로 나타내었다17).
- 시료를 담았던 메스실린더를 증류수 10 mL로 3회 세척 후 세척액을 둥근 플라스크에 합쳤다. 둥근 플라스크를 냉각 추출기 한쪽에 연결하고 다른 한쪽에는 메스실린더를 연결하였으며, heating mantle (Inexus, GLHMP-B100, Seongnam, Korea)을 이용하여 시료에 열을 가하였다. 메스실린더에 모인 증류액이 70 mL가 되면 증류를 정지하고 증류수를 보충하여 100 mL 로 정용한 후 잘 혼합하여 15℃로 보정한 다음 주정계(Deakwang, Inc.
- 둥근 플라스크를 냉각 추출기 한쪽에 연결하고 다른 한쪽에는 메스실린더를 연결하였으며, heating mantle (Inexus, GLHMP-B100, Seongnam, Korea)을 이용하여 시료에 열을 가하였다. 메스실린더에 모인 증류액이 70 mL가 되면 증류를 정지하고 증류수를 보충하여 100 mL 로 정용한 후 잘 혼합하여 15℃로 보정한 다음 주정계(Deakwang, Inc., Seoul, Korea)로 알코올 도수를 측정 하였다. 그 다음 Gay-Lussac 주정도수환산표에 의해 확인하였다.
- 시료 50 μL를 ABTS radical 용액 3 mL에 첨가하여 5분간 반응시킨 후 UV spectrophotometer (UV-1650 PC, Shimadzu Co., Kyoto, Japan)를 이용하여 734 nm에서 흡광도를 측정하였으며, 대조구로는 dibutyl hydroxy toluene (BHT)를 사용하였다.
- aceti KCCM 40229 배양액을 희석액 100 mL당 1 mL씩 접종한 후 진탕배양기(Vision, VS-8480SR, Daejeon, Korea)에서 30oC, 200 rpm 으로 15일 동안 발효시켰다. 시료는 3일 간격으로 채취하여 분석에 사용하였다.
- 유기산은 시료를 3차 증류수로 이용하여 5배 희석한 후 0.22 μm membrane filter (Millipore Co., Bedford, MA, USA)로 여과한 액을 ICSep COREGEL-87H3 (7.8 mm×300 mm)이 장착된 HPLC (20A Series, Shimadzu Co., Kyoto, Japan) 을 이용하여 분석하였다.
- cerevisiae KCCM 11201 배양액을 팽화미 100 g당 1 mL씩 접종하였다. 접종된 시료는 각각 30℃에서 8일간 알코올 발효를 한 후 증류수를 가하여 알코올 함량 6%로 조정하고, 빙초산(Shinsungfood, Gunsan, Korea)을 이용하여 초기 산도를 2%로 조정하였다. 멸균된 2 L 삼각플라스크에 희석액을 1.
- 팽화미 600 g에 조효소 12 g, 정제효소 0.6 g, 정제수 1,320 mL를 넣어 혼합하고 레몬밤 추출물을 각각 0.0%, 0.5%, 1.0%, 1.5%, 2.0%씩 첨가한 후 malt extracts broth(Difco, Detroit, MI, USA)에서 배양한 S. cerevisiae KCCM 11201 배양액을 팽화미 100 g당 1 mL씩 접종하였다. 접종된 시료는 각각 30℃에서 8일간 알코올 발효를 한 후 증류수를 가하여 알코올 함량 6%로 조정하고, 빙초산(Shinsungfood, Gunsan, Korea)을 이용하여 초기 산도를 2%로 조정하였다.
- 효소로 당화한 팽화미에 레몬밤 추출물을 농도별로 첨가하여 Saccharomyces cerevisiae KCCM 11201로 알코올 발효 후 알코올 함량 6% 및 초기 산도 2%로 조절한 다음, Acetobacter aceti KCCM 40229로 30oC, 200 rpm로 15일간 초산 발효를 하여 식초를 제조하였다. 팽화미 식초의 pH 및 알코올 함량은 발효가 진행되면서 전체적으로 감소하였고, 총산은 발효 15일째 5.
대상 데이터
- 본 실험에서 사용된 팽화미는 조은곡식(Hwaseong, Korea)에서 구입하였으며, 사용된 발효제로서의 조효소(자유-210, sp 3,600, 소맥피 100%)는 한국효소판매주식회사(Seoul, Korea)에서 구입하였으며, 정제효소(데코자임-에스피 150, sp 15,000, 탄산칼슘 60%, 황산칼슘 20%, α-amylase 5%, glucoamylase 15%)는 프로바(Yongin, Korea)에서 구입하였고 레몬밤은 허브e샵(www.aromainherb.net)에서 구입하여 4°C에서 냉장 보관하면서 사용하였다.
- 식초 발효에 사용한 균주는 예비실험에서 발효능력이 우수한 것으로 선정된 Saccharomyces cerevisiae KCCM 11201과 Acetobacter aceti KCCM 40229를 한국미생물보존센터(Seoul, Korea)에서 분양받아 사용하였다.
데이터처리
- 통계처리는 SAS (statistical analysis system) 통계 package (SAS Institute, 1990, Cary, NC, USA)를 사용하여 평균 및 표준편차를 구하였고, ANOVA분석(Duncan’s multiple range test)으로 유의성을 검정하였다23).
이론/모형
- , Seoul, Korea)로 알코올 도수를 측정 하였다. 그 다음 Gay-Lussac 주정도수환산표에 의해 확인하였다.
- 알코올 함량은 국세청 주류 분석 규정16)에 준하여 측정하였다. 발효기간 중 3일 간격으로 채취한 시료 100 mL를 정량하여 1-L 둥근 플라스크에 넣었다.
성능/효과
- 01 abs.(at 593 nm)를 나타내 레몬밤 0.5% 처리구보다 낮은 값을 보여 레몬밤 식초가 우수한 항산화 활성을 갖는 것으로 나타났다. Hong 등36)은 오이 착즙액 30%를 첨가하여 제조한 오이 식초의 환원력이 2.
- 41 abs.(at 593 nm)를 나타내 레몬밤 1.0% 처리구와 비슷한 값을 보여 레몬밤 식초가 우수한 항산화 활성을 갖는 것으로 확인되었다. Chung 등31)은 한국, 중국 및 일본의 시판 발효식초 10종의 ABTS 라디칼 소거 활성이 0.
- 1) a-eValues within a column followed by different superscripts at same fermentation period are significantly different at P<0.05.
- 2) a-eValues within a column followed by different superscripts at same fermentation period are significantly different at P<0.05.
- 65%이었으며, 모든 처리구에서 발효 3일부터 증가하는 경향을 보였으며, 발효기간 동안 유기산 중 가장 높은 함량을 나타냈다. Acetic acid 함량은 발효 15일에 레몬밤 0.0% 처리구에서 5.37%로 가장 높았으며, 다른 처리구들도 4.81%-4.97%의 범위로 나타나 식초의 총산 규격인 4.0%-20.0%(초산으로서, w/v%)에 적합한 것으로 나타났다. Woo 등26)은 국내산 현미식초 3종의 총 유기산 함량은 약 55,000-58,000 mg/kg이었으며, acetic acid의 함량이 가장 많았다고 보고하였다.
- 그러나 발효 3일부터 초산의 생성으로 전체적으로 비슷한 경향을 보이면서 감소하였으며, 발효 12일에는 레몬밤 0.0% 처리구가 pH 3.18±0.01로 급격히 감소하면서 레몬밤을 첨가한 식초에 비해 유의적으로 낮은 값을 보였다.
- 대조구인 0.02% BHT의 DPPH 라디칼 소거 활성은 발효 기간 중 54.3±0.20%-54.40±0.09%를 나타내어 레몬밤 1.0% 이상 첨가한 처리구에서 더 높은 소거 활성을 보였다.
- 레몬밤 0.0% 처리구의 명도(L*)는 발효기간에 따라 점차 증가하는 경향을 보인 반면 레몬밤을 첨가한 처리구들은 명도가 점차 감소하는 경향을 보였다. 명도는 발효 초기 75.
- 레몬밤 첨가량에 따른 식초의 ABTS 라디칼 소거 활성은 Table 4와 같다. 레몬밤 식초의 ABTS 라디칼 소거 활성은 레몬밤 첨가량이 증가할수록 높아지는 경향을 보였다. 항산화 활성은 발효 초기 17.
- 레몬밤 식초의 발효기간별 알코올 함량(Fig. 1, C)은 발효 초기에 6.0%에서 초산발효가 진행됨에 따라 감소되는 경향을 보여 발효 3일 이후 급격히 감소하였으며, 발효 12일에 0.2%(레몬밤 0.0%)-0.6%(레몬밤 2.0%)의 범위를 나타냈고, 발효 15일에는 모든 처리구에서 검출되지 않았다. 이는 초산발효에 따라 유기산이 생성되면서 기질인 알코올이 감소하였기 때문인 것으로 생각되며, pH 및 총산 함량의 결과와 일관된 경향을 나타냈다.
- 레몬밤 첨가량이 많을수록 DPPH 라디칼 소거 활성, FRAP(환원력) 및 ABTS 라디칼 소거 활성이 높게 나타나 레몬밤 2.0% 처리구는 발효 15일에 각각 82.99±0.61%, 1.08±0.01 abs.
- 레몬밤 식초의 발효기간에 따른 FRAP은 DPPH 라디칼소거 활성 실험 결과와 비슷한 경향을 나타냈다(Table 4). 레몬밤의 첨가량이 증가할수록 FRAP가 증가하였으며, 또한 발효가 진행될수록 모든 처리구에서 약간 증가하는 경향을 보였다. 발효 초기 레몬밤 2.
- 팽화미 식초의 발효기간 중 총 폴리페놀 함량의 변화는 Table 3과 같다. 레몬밤의 첨가량이 증가할수록 총 폴리페놀 함량도 증가하는 경향을 나타냈다. 총 폴리페놀 함량은 발효 초기 180.
- 0%)로 나타나 레몬밤 첨가량이 증가함에 따라 총산이 낮게 나타났으며, 발효기간에 따른 pH 변화와 일관되게 나타났다. 모든 처리구에서 발효 15일에 식품공전2)의 발효식초 총산함량 규격인 4.0%(초산으로서, w/v%) 이상으로 나타나 전체적으로 발효식초의 규격에 적합하였다. Kim 등25)은 시판 과실식초의 산도가 3.
- 발효 15일째 레몬밤 0.0%, 0.5%, 1.0%, 1.5%, 2.0% 처리구의 pH는 각각 3.11±0.01, 3.15±0.01, 3.20±0.00, 3.21±0.00, 3.21±0.00로 나타나 레몬밤의 첨가량이 많을수록 pH가 약간 높은 경향을 보였다.
- 발효 초기 레몬밤 식초의 DPPH 라디칼 소거 활성은 21.62±0.46%(레몬밤 0.0%)-78.84±0.66%(레몬밤 2.0%)이었으며 발효 15일에 25.89±1.03%(레몬밤 0.0%)-82.99±0.61%(레몬밤 2.0%)의 범위로 발효가 진행될수록 약간 상승하는 경향을 보였다.
- 발효 초기의 pH (Fig. 1 A)는 3.51±0.01(레몬밤 0.0%)-3.54±0.00(레몬밤 2.0%)로 레몬밤 함량이 증가할수록 pH가 약간 높은 경향을 보였다.
- 발효가 진행되면서 유기산이 생성되어 발효 6일에 총산함량은 3.11±0.02%(레몬밤 2.0%)-3.39±0.02%(레몬밤 0.0%), 발효 15일에 5.20±0.01%(레몬밤 2.0%)-5.80±0.01%(레몬밤 0.0%)로 나타나 레몬밤 첨가량이 증가함에 따라 총산이 낮게 나타났으며, 발효기간에 따른 pH 변화와 일관되게 나타났다.
- 68%를 나타냈다. 본 연구결과 레몬밤을 첨가한 팽화미 식초가 항산화 활성을 갖는 식초로 활용될 수 있는 가능성이 있다는 것을 확인하였다.
- 03 mg TE/100 mL이었으며, 총 폴리페놀 함량이 높은 식초의 활성이 유의적으로 높았다고 보고하였다. 오이식초36)와 국내산 시판 현미식초37)의 ABTS 라디칼 소거 활성은 각각 79.29%와 84.83%-93.18%로 나타났으며, 본 연구에서 레몬밤 2.0%를 첨가했을 때 80%이상으로 높은 활성을 나타내 레몬밤 식초도 우수한 항산화 활성을 나타내는 것으로 확인되었다.
- 총 폴리페놀 함량은 발효 초기 180.8±0.0 mg/kg(레몬밤 0.0%)-339.4±0.7 mg/kg(레몬밤 2.0%)의 범위에서 발효 15일에는 179.4±4.5 mg/kg(레몬밤 0.0%)-340.8±2.6 mg/kg(레몬밤 2.0%)으로 발효 기간 중 전체적으로 큰 변화가 없이 유지되었고, 레몬밤 첨가량이 많을수록 함량이 높았다.
- 총 플라보노이드 함량은 레몬밤 첨가량이 많을수록 증가하였으며, 발효 초기 1.0±0.4 mg/kg(레몬밤 0.0%)-28.8±0.0 mg/kg(레몬밤 2.0%)에서 발효 15일에는 1.5±0.3 mg/kg(레몬밤 0.0%)-31.7±0.3 mg/kg(레몬밤 2.0%)로 발효기간에 따라 약간 증가하는 경향을 나타냈다.
- 팽화미 식초의 pH 및 알코올 함량은 발효가 진행되면서 전체적으로 감소하였고, 총산은 발효 15일째 5.20±0.01%(레몬밤 2.0%)-5.80±0.01%(레몬밤 0.0%)로 레몬밤 첨가량이 증가할수록 총산이 약간 낮게 나타났다.
- 레몬밤 첨가량에 따른 식초의 발효기간 중 유기산의 변화는 Table 2와 같다. 팽화미 식초의 유기산 성분은 citric acid, succinic acid, acetic acid이며, 발효 기간 중 acetic acid의 함량이 가장 높아 주요 유기산으로 나타났다.
- 0%)로 레몬밤 첨가량이 증가할수록 총산이 약간 낮게 나타났다. 팽화미 식초의 유기산 함량은 발효 15일에 5.26%(레몬밤 2.0%)-5.97%(레몬밤 0.0%)이었으며, acetic acid의 함량이 가장 높았다.
- 팽화미 식초의 총 폴리페놀 함량과 총 플라보노이드 함량은 레몬밤 첨가량이 많을수록 함량이 높았으며, 발효 15일에 각각 179.4±4.5 mg/kg(레몬밤 0.0%)-340.8±2.6 mg/kg(레몬밤 2.0%) 및 1.5±0.3 mg/kg(레몬밤 0.0%)-31.7±0.3 mg/kg(레몬밤 2.0%)이었다.
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