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IV. 연구개발결과
1. 미생물발효차 유래의 우수 균주를 이용한 발효차 제조공정 개발
◦ 국내외 다양한 미생물발효차 완제품 및 발효과정 중 시료로부터 54종의 미생물을 분리하였으며 이 중 기능성과 관능적, 이화학적 품질을 향상시킬 것으로 기대되는 15종의 주요 균주를 선발하고 균주 등록을 통해 권리를 확보하였다.
◦ 선발된 15종의 균주를 이용하여 최적의 미생물 조합 및 발효기간 설정을 통한 고품질 발효차 제조 공정을 확립하기 위해 균주의 특성 및 제조조건을 고려하여 다양한 균주 조합을 통한 미생물발효차를 제조하고

IV. 연구개발결과
1. 미생물발효차 유래의 우수 균주를 이용한 발효차 제조공정 개발
◦ 국내외 다양한 미생물발효차 완제품 및 발효과정 중 시료로부터 54종의 미생물을 분리하였으며 이 중 기능성과 관능적, 이화학적 품질을 향상시킬 것으로 기대되는 15종의 주요 균주를 선발하고 균주 등록을 통해 권리를 확보하였다.
◦ 선발된 15종의 균주를 이용하여 최적의 미생물 조합 및 발효기간 설정을 통한 고품질 발효차 제조 공정을 확립하기 위해 균주의 특성 및 제조조건을 고려하여 다양한 균주 조합을 통한 미생물발효차를 제조하고 품질을 평가하였다.
◦ 연구결과, 기능성과 품질 향상에 기여할 것으로 판단된 4종의 주요 미생물(AN092, AF212, PC091, RS201) 및 이를 이용한 발효차 제조에 대해서 특허권을 출원하였다.
◦ 품질평가 결과, 항당뇨 및 항비만 활성이 뛰어나다고 인정되었던 균주(AN092, AF212, PC091, RS201)를 포함하는 10종 또는 15종의 균주를 혼합한 조합이 가장 좋은 것으로 나타났다. 또한 발효방법은 수분함량 45%로 조절한 모차를 습도 95% 조건에서 30℃와 45℃에서 각각 발효한 후 혼합하는 방식이 바람직한 것으로 나타났다. 발효기간에 따른 평가는 1주 발효 < 3주 발효 ≦ 5주발효로 나타나 발효기간이 길수록 좋은 평가를 얻었다.

2. 전통 발효식품 유래 미생물을 이용한 미생물발효차의 개발
◦ 지금까지의 연구 결과, 국내외 유통 및 제조과정 중 미생물발효차로부터 분리한 균주를 이용하여 현재 유통되고 있는 유명발효차에 기능성과 품질 면에서 뒤지지 않는 미생물발효차를 제조할 수 있음이 확인 되었다.
◦ 여기에 현재 유통 중인 외국산 미생물발효차보다 품질과 기능이 뛰어나면서도 독창적인 특성을 갖는 국내산 미생물발효차를 개발하기 위하여 전통발효식품 유래의 균주 중에서 발효차의 제조에 이용 가능한 균주를 선발, 이용하고자 하였다.
◦ 이를 위해 먼저, 전통발효식품으로부터 분리된 미생물을 대상으로 연구보고를 분석하여 기능성과 품질개선 가능성이 높은 균주 39종을 선발하였으며 이들 균주를 대상으로 발효차 제조과정에 따른 최적 발효조건을 탐색하였다.
◦ 선발된 각각의 균주를 탐색된 최적 발효조건에서 발효시켜 미생물발효차를 제조하고 품질을 평가한 결과, 세균 중에는 고초균인 BSa49, BSa50과 젖산균인 LBa53, 효모 중에는 SCa08, 곰팡이 중에는 ANa80, AOhj01, ROm85 등이 미생물발효차의 관능적 품질을 향상시킬 수 있는 균주로 선발되었다. 특히 세균류인 BSa49, BSa50, LBa53를 접종한 발효차는 수차례의 관능평가 결과 확실한 기호도 상승효과를 보였다.

3. 전통발효식품 유래 종균과 미생물발효차 유래 종균의 혼합 접종을 이용한 한국형 미생물발효차의 생산기술 개발
◦ 한국산 미생물발효차의 산업화를 위한 최적의 균주 조합을 선발하여 외국산과 차별화된 고품질의 제품을 개발하고하 하였다.
◦ 이를 위해, 먼저 국내·외 미생물발효차로부터 분리한 균주 중 선발된 미생물을 대상으로 발효차 제조 적용실험을 진행한 현재까지의 연구결과를 종합하여, 기능성과 품질이 뛰어난 발효차를 제조할 수 있다고 판단되는 총 10종의 균주조합(Base F)과 15종의 균주조합(Base T)을 최종 선발하였다.
◦ 또한, 한국 전통식품 유래의 균주 중 기능성과 품질을 향상 시킬 수 있다고 판단되어 선발한 균주들을 대상으로 세균의 조합인 S1(BSa49+BSa50+LBa53), 곰팡이와 효모의 조합인 S2(ANa80+AOhj01+ROm85), 미생물발효차에서 선발된 균주와 같은 종에 포함되는 균주 중 의미 있다고 판단되는 균주의 조합인 F1(AFa89+PCa69+RSa05+RSm86+MRa66)을 최종 선발하고 다양한 조합에 의해 미생물발효차를 제조하고 기능적, 관능적, 이화학적 품질특성을 조사하였다.
◦ 그 결과, 선발된 전통식품 유래의 미생물과 기존의 발효차 유래의 미생물을 혼합하여 미생물발효차를 제조할 경우 발효차 유래 또는 발효식품 유래 혼합균주만을 이용하여 제조한 발효차 보다 월등히 좋은 평가를 받아 두 균주 군의 혼합접종을 통해 품질이 뛰어나면서도 독창적인 특성을 갖는 국내산 미생물발효차를 개발 가능성이 강하게 제시되었다.
◦ 발효방식은 저온발효보다 고온에서 발효시킨 시료의 평가가 높았으며 높은 평가를 받았던 발효차 유래 균주 15종을 포함하는 FHC3 시료와 발효차 유래 균주 10종을 사용한 FHC4 시료는 서로 우열을 가리기가 어려웠다.
◦ 제품화 대상 제품을 결정하기 위해, 지금까지 도출된 제조방법(FHC1~4)으로 기술이전 대상 기업(보성발효차 영농조합)의 발효차 제조 공장에서 직접 발효차를 제조한후 조합원들을 대상으로 관능평가를 실시하였다.
◦ 그 결과, FHC3와 FHC4의 제품에 대한 평가가 중국 보이차보다 월등히 높아 산업적 가치가 높다는데 의견을 같이 하였으며 보다 대중 친화적인 평가를 받은 FHC4을 우선 상품화하고 이후에 전통적인 느낌을 주는 FHC3을 상품화하기로 결정하였다.

4. 재고차를 이용한 발효차 생산 기술 개발
◦ 재고차를 이용한 발효차의 생산 기술을 개발하기 위해서 먼저 재고차(두물차)를 이용하여 홍차로 개발하고 여기에 미생물발효차로부터 확보된 균주를 선별, 접종하여 미생물발효 홍차와 황차로의 개발 가능성을 타진하였다.
◦ 그 결과, 미생물 발효 황차는 시판 발효차보다 품질이 떨어졌지만, 미생물발효 홍차의 경우 시판 유명 발효차와 경쟁할 수 있는 품질을 확보할 수 있었다.
◦ 홍차 최적 제다공정은 선별→ 20분마다 뒤집어 주면서 실내위조 20시간→ 10분마다 뒤집어 주면서 일광위조 3시간→ 유념기 유념(15분) 2회→ 유념후 털기 2회→ 발효기 숙성(40℃, 70% 상대습도) 40분 3회→ 일광 숙성 3시간→ 실내숙성 4시간→ 건조기(80℃) 건조 4시간→ 용기와 디자인 개발→ 품질평가→ 용기주입과 포장→ 제품개발이었다. 한편, 미생물발효 홍차의 최적 제다 공정은 개발한 홍차→ 선발된 균주(효모 조합) 접종→ 발효차 항아리 주입→ 발효처리(온도 45℃, 상대습도 85%)→ 10일간 발효→ 건조기 건조(80℃, 6시간)→ 용기와 디자인 개발→ 품질평가→ 용기주입과 포장→ 제품개발이었다.
◦ 미생물발효 홍차를 개발한 후 유통 중인 발효차(기문, 우바, 다아질링 홍차)와 맛을 상호 비교한 결과, 맛은 우바와 기문홍차에서 높은 경향을 나타냈고, 다아질링 홍차는 개발한 홍차, 미생물발효 홍차와 비슷한 수준을 나타냈다. 개발한 홍차와 미생물 발효 홍차 맛은 각각 3.08∼3.51, 3.02∼3.32로 상호 비슷한 수준을 나타냈다. 색도(b값과 L값), 비타민 C와 클로로필함량은 개발한 홍차와 미생물발효 홍차가 유통중인 발효차보다 높았다. 카테킨함량은 유통중인 발효차가 개발한 홍차와 미생물발효 홍차에 비해 현저히 높았고, 주요 카테킨은 EGCG로 나타났다. 무기물함량은 유사한 수준을 나타냈고, 주요무기물은 칼리였다. 발효차는 발효 중 카테킨이 감소하면서 2차대사물질(TF, TR)이 생성되는데, 유통중인 발효차가 개발한 홍차와 미생물발효 홍차에 비해 현저히 높았다. 개발한 홍차와 미생물발효 홍차에서 테아플라빈(TF)는 각각 6.40∼7.90, 5.80∼8.20umol, 테아루비긴(TR)은 각각 11.80∼14.80, 12.60∼14.40%로 비슷한 수준을 보였고 유통중인 발효차의 60% 수준을 나타났다.
◦ 유통중인 발효차와 항산화도 비교(ABTS, FARP, DPPH)에서, 항산화도는 우바, 기문, 다아질링, 홍차, 미생물발효 홍차 순으로 높았다. 개발한 홍차와 미생물발효 홍차는 상호 유사한 수준을 나타냈다. 유통중인 발효차에서 높은 항산화도는, 국내 발효차는 소엽종인데 비해 이들 제품은 대엽종이기 때문으로 사료된다.
◦ 발효차와 미생물 발효차 디자인을 개발한 다음 스테인레스 용기에 40g 용량 2봉지를 넣고 밀봉해서 제품을 개발하였다. 개발한 발효차의 맛과 품질은 다아질홍차 수준으로 시장성이 있는 것으로 평가되었다
◦ 따라서, 두물, 세물찻잎을 이용한 고품질 발효차 제조를 위해서는 홍차제다공정 매뉴얼을 개발하여 미생물처리와 발효 공정을 참여기업에 현장 적용할 경우 생산비를 절감하면서 맛과 품질이 우수한 홍차와 미생물발효 홍차를 생산함으로써 기업의 부가가치를 증대시킬 것으로 판단된다.
◦ 또한 최종 개발된 미생물발효차 제조 방식(전통식품 유래의 미생물과 발효차 유래의 미생물을 혼합)으로 재고 증청 찻잎을 대상으로 미생물발효차를 제조할 경우 관능적 기호도는 5월의 고급 찻잎으로 제조하는 경우 보다 떨어지지만 기능성을 오히려 뛰어난 경향을 보여 향후 기능성 원료로서 사용 가능성이 제시 되었다.

5. 미생물발효차의 기능성 연구
◦ 개발된 미생물 발효차의 in vitro 기능성 검증
- 단일 균주 미생물 발효차의 항당뇨 효과 검증을 췌장 세포에서 검사한 결과 AN091, AN092, AF212, AT011, RS201, PC091, PC151등이 활성이 강한 것으로 관찰되었다. 혼합 균주의 경우 BIN107, 113, 115, 116, 136, 138, 146등 에서 항당뇨 효과가 큰 것으로 나타났다.
- 단일 균주 미생물 발효차의 지방간 효과 검증을 간 세포에서 검사한 결과 AN091, 092, RS201, LR011, ECa4, Ba49, Ba25, Ba50, LMa44, Ma66, La44등의 활성이 강한 것으로 관찰되었다. 혼합 균주의 경우 MSI-A, MSI-B, MSI-C, MSI-D에서 지방간 예방 효과가 큰것으로 나타났다.
- 지방세포에서 PC091과 LR011군에서 효과가 강한 것으로 관찰되었다. 혼합 균주에서는 MSI-A, MSI-B, MSI-C, MSI-D에서 비만 예방 효과가 큰것으로 나타났다
- 최종 선발된 FHC1~FHC4의 경우 지방간 예방 효과면에서 중국산 보이차와 비슷한 양상을 보이는 것으로 나타났다. JHC4의 경우는 중국산 보이차에 비해 유의성 있는 지방간 예방효과를 보이는 것으로 관찰되었다.
◦ 개발된 미생물 발효차의 in vivo 동물 기능성 검증
- 단일 균주인 AN091 및 AN092를 처리하였을 때 STZ에 의한 당뇨 효과를 억제하는 것으로 관찰되었다. 즉 STZ에 의한 혈당치를 감소 시켰으며, 혈장 지질단백을 완화시키는 것으로 관찰되었다. 간에서는 지방합성 효소를 억제하고 산화성 스트레스를 억제하고 지방 축적을 억제시키는 것으로 관찰되었으며 신장에서는 당뇨에 의한 사구체 경화증을 억제시키는 것으로 확인되었다.
- 단일 균주인 AN091 및 AN092를 처리하였을 때 고지방 식이에 의한 당뇨 효과를 억제하는 것으로 관찰되었다. 즉 고지방 식이에 의한 체중 증가를 감소 시켰으며, 혈장 지질단백을 완화시키는 것으로 관찰되었다. 간에서는 지방합성 효소를 억제하고 산화성 스트레스를 억제하고 지방 축적을 억제시키는 것으로 관찰되었으며 신장에서는 고지방 식이에 의한 사구체 경화증을 억제시키는 것으로 확인되었다.
- 혼합균주 1 (FHC3) 및 2( FHC4) 를 처리하였을 때 STZ에 의한 당뇨 효과를 억제하는 것으로 관찰되었다. 즉 STZ에 의한 혈당치를 감소 시켰으며, 혈장 지질단백을 완화시키는 것으로 관찰되었다. 간에서는 지방합성 효소를 억제하고 산화성 스트레스를 억제하고 지방 축적을 억제시키는 것으로 관찰되었으며 신장에서는 당뇨에 의한 사구체 경화증을 억제시키는 것으로 확인되었다.
- 혼합균주 1 (FHC3) 및 2 (FHC4)를 처리하였을 때 고지방 식이에 의한 당뇨 효과를 억제하는 것으로 관찰되었음. 즉 고지방 식이에 의한 체중 증가를 감소 시켰으며, 혈장 지질단백을 완화시키는 것으로 관찰되었다. 간에서는 지방합성 효소를 억제하고 산화성 스트레스를 억제하고 지방 축적을 억제시키는 것으로 관찰되었으며 신장에서는 고지방 식이에 의한 사구체 경화증을 억제시키는 것으로 확인되었다.
◦ 개발된 미생물 발효차의 인체 기능성 검증
- 혼합균주(FHC4 조건)를 사용하여 인체 기능성 실험을 한 결과 신체 계측 지표에는 영향을 미치지 않는 것으로 관찰되었다.
- 활력지표의 경우에도 영향이 없는 것으로 관찰되었다.
- 지질 단백질의 경우 total cholesterol 및 LDL-cholesterol의 감소를 유발하였으나 triglyceride 및 HDL에는 영향을 미치지 않았다.
◦ 본 연구과제의 기능성 평가 결과는 미생물 발효차의 기능성 식품소재 개발을 통한 농가 신소득 창출에 기여할 것으로 기대되고 있다.

6. 미생물발효차의 이화학적 특성 및 성분 분석
◦ 미생물발효차 유래의 균주를 이용하여 제조한 발효차와 전통발효식품 유래의 균주를 각각 접종하여 제조한 발효차의 이화학적 특성을 조사하기 위해 색도, 가용성 고형분 함량 및 총 페놀 함량, gallic acid, theaflavin, thearubigin, tocopherols 및 유리당 함량을 분석하였다.
◦ 미생물발효차 유래의 균주를 혼합하여 제조한 발효차의 색도를 측정한 결과 찻잎의 색도는 큰 차이를 보이지 않았으나 발효기간이 길어짐에 따라 찻잎과 추출물 모두 색도가 감소하였다. 가용성 고형분 함량은 0.70∼1.05 °Brix로 나타났으며 발효기간이 1주에서 3주로 갈수록 고형분 함량이 늘어나다가 5주차에 가용성 고형분 함량이 적어지는 경향이 나타났다. 총 페놀 함량은 101∼206 mg/100g 범위였으며 항당뇨 및 항비만 기능성이 높다고 알려진 균주의 조합(AN092+AF212+PC151+RS201)으로 제조된 발효차에서 가장 높게 나타났다. Gallic acid는 항당뇨 및 항비만 기능성이 높다고 알려진 균주의 조합(AN092+AF212+PC151+RS201)으로 제조된 발효차에서 가장 높게 나타났지만 다른 시료와의 차이는 크지 않았다. Theaflavin 및 Thearubigin 함량은 혼합균주 접종 발효차에서 발효기간 3주째 다소 증가하는 경향을 보였으며, 발효기간 5주째에는 감소하였다. Tocopherols 함량은 발효기간이 길수록 감소하는 경향을 나타냈으며 접종 미생물의 수가 증가할수록 높은 경향을 나타냈다.
◦ 전통식품 유래의 개별균주를 접종하여 제조한 미생물발효차의 이화학 특성 및 성분 분석 결과, 찻잎의 색도는 PCm84를 접종한 발효차에서 높게 측정되었고, 추출물은 AOa71, PCm84를 접종한 발효차에서 높게 측정되었다. 함량이 높을수록 맛이 진해진다고 알려져 있는 가용성 고형분은 0.55∼1.05 °Brix 범위였으며 ANa97균주를 접종한 발효차 추출물이 1.05 °Brix로 가장 높게 나타났다. Total phenol 함량은 RS201를 접종한 찻잎에서 가장 높게 나타났으며 Galic acid 함량은 DH011, ECa44를 접종한 발효차에서 가장 높게 측정되었다. TF/TR은 AFa89, MRa66, MPt20, SCa08, PC151의 균주를 접종한 발효차에서 가장 높게 나타났다. Tocopherols 중 α-tocopherol 함량은 RSa05, RS201, LMa44을 접종한 미생물에서 높았으며 β-tocopherol와 γ
-tocopherol 함량은 RSa05, RS201을 접종한 발효차에서 높았다. 또한 δ-tocopherol의 함량은 ECa44 , EC181, LBa53, LBa21을 접종한 미생물발효차에서 높게 측정되었다. 반면 AOhj01, BSa49, BSa, BSa50, BSa69 등을 접종한 미생물발효차에서는 δ
-tocopherol이 전혀 검출되지 않았으며 BSa49, BSa50을 접종한 미생물 발효차 추출물에서는 α-tocopherol가 검출되지 않았고, DH011, LPa51번 시료에서는 β-tocopherol 와 γ-tocopherol이 검출되지 않았다. 유리당 함량은 젖산균과 효모를 배양하였을 때 상대적으로 높게 나타났다.
◦ 한편, 지금까지의 연구 데이터를 바탕으로 미생물발효차의 관능검사 결과와 이화학적 특성 및 성분과의 상관관계를 조사한 결과, 전체적인 기호도에 긍정적인 영향을 주는 요인은 색도(a, b값), 총 페놀 함량, theaflavin, thearubigin 등으로 나타났으며 향후 품질평가 지표 성분으로 사용될 수 있을 것으로 생각되었다.

7. 미생물발효차 품질향상을 위한 용기 개발 및 성형 방법 탐색
◦ 미생물발효차는 제품 특성 상 숙성과정을 필수적으로 거치게 된다. 따라서 이러한 숙성 및 저장 중 미생물발효차의 품질향상을 기대할 수 있는 용기를 개발할 목적으로 먼저 6종의 기본 소재를 이용하여 봉투를 만들고 제조된 미생물발효차를 넣은 후 밀봉하였다. 이것을 실온에서 6개월간 숙성시킨 후 관능적 품질을 평가 한 결과 통기성과 원적외선 기능이 있는 소재가 품질향상에 도움을 주는 것으로 나타났다.
◦ 따라서 이들 기능이 있는 기본소재 3종(SMi, SMc, SMR)을 선발하고 각 소재의 첨가율(0.4%, 1.2%, 2%, 2.8%, 4%)을 달리하여 용융수지(Polypropylene 베이스)와 혼합한 후 사출성형 방식으로 용기를 제작하였다. 제작된 각각의 용기에 제조된 미생물발효차와 온․습도 측정기를 넣고 다양한 조건에서 60일간 저장하면서 용기 내의 온․습도 변화와 저장 후의 발효차 품질을 평가하였다.
◦ 그 결과, 용기 내의 온도는 크게 차이가 없었으나 제작된 용기 내의 습도가 10%이상 감소되었고 습도의 변화량 역시 크게 줄어드는 경향을 보였다. 또한, 관능적으로도 용기 내에서 숙성된 시료가 숙성전의 시료 및 용기를 사용하지 않은 시료보다 좋은 평가를 받았으며 SMi와 SMR을 2∼4% 첨가하여 제조한 용기에서 숙성시킨 발효차가 비교적 좋은 평가를 얻었으며 SMR을 4% 가장 좋았다.
◦ 이를 바탕으로 최적의 소재 및 배합비율을 설정하고 발효차 숙성 용기를 개발하였다. 이 용기는 발효차의 저장, 유통 중 품질을 향상 시킬 수 있는 획기적인 형태로 상품화 가능성이 매우 높다고 생각되었으며 한국산 발효차의 고급화 및 산업화에 크게 기여할 수 있을 것으로 판단되었다.
◦ 한편, 현재 유통되고 있는 미생물발효차의 형태는 산차와 긴압차이며 이중 전통적으로 긴압차로 유통되는 경우가 많다. 한국시장에 적합한 성형형태 및 제조 가능성을 알아보기 위하여 국내산 찻잎으로 제조한 미생물발효차를 이용하여 각각 병차, 타차, 산차, 삼각티백 등의 형태로 제조하고 이를 기술이전 대상기업과 협의를 통해 제품의 형태를 결정하였다.
◦ 또한, 성형이 잘 되지 않는 국내산 성숙 찻잎의 문제점을 해결하기 위해 펙틴 첨가에 따른 성형 방법의 개선 가능성을 탐색한 결과, 팩틴 첨가에 의해 미생물발효차의 성형 강도가 증가하는 것을 확인하여 펙틴 첨가에 의한 제품의 성형 개선이 가능성이 확인되었다.

8. 산업화를 위한 공정기술 개발
◦ 산업화를 위한 공정기술 최적화 방안의 일환인 종균 적용 최적화 방안 탐색으로 균주 접종용 스타터의 개발 방법을 검토하였으며, 그 결과 분말화 한 모차를 과립형태로 재가공하여 스틱 형태의 용기에 주입하고 균을 접종시켜 스타터로 사용하는 것이 균주의 생육 및 완제품의 품질 균일화 면에서 가장 바람직 한 것으로 판단되었다.
◦ 또한 한국산 발효차의 산업화 공정에 필수적인 기계라 생각되는 포자제거기와 성형기를 공정기계 제조업체와 함께 개발하였다.

7. HACCP 기반 발효차 생산·품질관리 기준 및 프로토콜 개발
◦ HACCP 기반 발효차의 생산·품질 관리 기준의 표준화 및 규격화를 수립하기 위한 기초적 과정으로 산업체 현황 조사를 하였고 이를 근거로 미생물 발효차의 제조공정별 발생 가능한 잠재적 위해요소 도출하였으며 발효차 표준 공정도 및 레이아웃을 작성하여 생산관리 및 품질관리 표준화 범위를 잠정적으로 예측하였다.
◦ 업체 현황 조사를 실시하여 녹차 또는 발효차를 생산하는 국내 업체의 실정을 파악 하였고 미생물발효차의 산업화 발전 가능성을 진단할 수 있었다.
- 업체현황조사를 위한 조사표를 개발하였다. 조사항목으로는 업체의 규모 등의 기본조사, 서류관리, 제조공정, 환경 및 시설관리, 제품관리, 위해요소분석 등과 작업장의 낙하균 실험을 실시하였다.
- 조사된 업체의 대부분은 소규모의 가내식 생산방식으로 운영되고 있으며 생산기록부 등 서류관리가 미비하고 작업장의 방충방서 관리가 취약하여 시설 설비의 청결한 관리가 이루어지지 않아 제조공정 중에 물리적 또는 생물학적 위해요소의 발생가능성이 큰 것으로 나타났다.
- 제품의 제조공정법은 업체의 따라 차이가 있으며 경험적 제조 공정법에 의해 다양한 변수가 생성되므로 산업화 가능성은 없으나 표준화된 미생물발효차의 제조 공정법 개발은 산업화 가능성을 보여주었다
◦ 발효차와 Pilot 방식의 미생물발효차에서 공정별로 발생 가능한 잠재적 위해요소를 도출하였다
- 발생 가능한 잠재적 위해요소에서 물리적인 요소로는 머리카락, 금속조각 등이 있고 생물학적 요소로는 개인위생 관리 소홀에 의한 Staphylococcus aureus 증식 가능성이 있었다.
- 미생물발효차의 제조공정으로부터 위해요소, 위해원인, 발생가능성 그리고 예방관리 등을 도출하였고 pilot 방식의 제조공정에서 발생 가능한 잠재적 위해요소를 분석- 여러 기 때문에 실제 공장의 변수 가능성이 높았다.
◦ 미생물 발효차의 제조공정 레이아웃의 가이드 제시
- 청결구역과 일반구역을 설정하고 교차오염은 최소화할 수 있는 물류이동동선과 작업자의 이동 동선을 도출하였다.
- 현행 Pilot 방식의 미생물발효차 제조공정은 시설 및 장소의 제약성이 있었다.
◦ 발효차 현장 관리를 위한 선행요건 관리 기준 개발
- 고품질 한국산 발효차의 선행요건에 대하여 식품위생법 HACCP 고시 선행요건을 근거로 보성군 녹차생산자조합에서 구축하는 발효차 공장을 사전 현장 진단하고 이를 기초로 선행요건 관리 자료를 분석하여 중소업체의 눈높이에 맞는 선행요건 관리기준서를 구축하였다.
◦ HACCP Plan 개발
- Pilot 방식의 미생물 발효차에서 공정별로 발생 가능한 잠재요소를 도출하여 공정별 위해요소 목록을 개발하고 중요관리점 결정, 한계기준 설정, 모니터링 체계 확립, 개선조치 방법 수립, 검증절차 방법 수립 그리고 문서화 및 기록 유지에 대한 HACCP Plan을 개발하였다.
- 주요 위해요소로는 생물학적 요인으로 나타났으며 이는 미생물 발효차의 제조 특성에 기인 할 수 있는 것으로 지속적인 위생적 시설 설비 관리를 필요함을 확인하였다.
- 미생물 발효차에 대한 총아플라톡신과 오크라톡신의 검출량은 거의 미비한 상태여서 안전성에는 문제가 되지 않음을 확인하였다.
- 제조공정 중에서 증기 및 포장 공정을 중요관리점으로 결정하고 한계기준을 설정하여 을 미생물 발효차의 위생적으로 관리 예방할 수 있는 가능성을 제시하였다.
◦ 발효차 생산 및 품질 관리의 표준 초안 제시
- 미생물발효차의 현장 이전시 균일한 품질의 생산을 위한 품질관리 및 생산관리 표준을 작성하기 위한 일환으로 발효차 생산 및 품질 관리의 표준 초안 제시하였다.
- Pilot 방식의 미생물 발효차에서 공정에 따라 발효차 생산 및 품질 관리의 표준초안 제시하였으므로 실제 공장의 제조공정에 대한 구체적인 관리 현황에 있어서는 다양한 변수에 기대되어진다.
◦ 생산관리 표준화 및 매뉴얼 개발
- 발효의 특성 상 미생물의 증식 양상, 균종 그리고 시설 설비 상태에 따라서 다양한 형태의 제품이 생산될 수 있는 경향이 크다, 그래서 일관된 발효차를 생산하는데 가장 주요하게 고려해야 할 항목을 분석하고 이를 토대로 생산관리 표준화를 시도하였다.
- 생산관리의 표준화를 위한 공정별 주요 관리 항목으로는 미생물 균주 선택, 발효와 건조의 온습도 조절 그리고 포자털기 공정의 차이에 따라 모차에 가수된 수분의 감소율이 다르게 나타나서 생산량에 영향을 주었다.
- 소규모의 발효차 생산 공정을 통하여 생산관리 표준화를 분석하기에는 시설 및 설비의 부족함과 수동적의 작업에 의한 원료의 손실량이 크게 작용하였다.
- 열악한 생산 환경에서 가장 기본적으로 고려하고 확인해야 하는 항목을 분석하여 생산관리 매뉴얼을 작성하였다.
◦ 품질관리 표준화 및 매뉴얼 개발
- 발효차의 품질을 가장 크게 좌우할 수 있는 요인으로는 우수 균주의 선택과 무균적으로 우수 균주를 접종할 수 있는 적절한 시설 설비가 중요한 관리 항목임을 확인하였다.
- 미생물 발효차의 품질관리 요소는 종균의 오염방지와 발효 및 제품 생산 공정 중의 교차오염을 방지는 것으로 기기 및 기구 사용 전후의 살균 처리가 주요하다.
- 미생물 발효차에 교차 오염 우려가 있는 세균, 곰팡이 및 효모를 대상으로 실험실 클리벤치의 UV fluence 조사 처리 시간에 따라 그 균수의 감소량을 측정하였다. 10분이상의 UV조사량에 의해 현저하게 균수가 감소함을 확인하였다.
- 그 이외에도 위생적인 관리에 의한 품질 개선을 위해서는 개인위생 등의 관리가 필요함을 확인하였다.
- 시설 설비 및 공정에서 품질관리을 위한 중요 항목을 검토하고 이에 대한 효율적인 관리를 위한 품질관리 매뉴얼을 작성하였다.

Abstract ▼

III. Results
1. Development of manufacturing process for high quality Korean microbial fermented tea with strains derived from microbial fermented tea and Korean fermented food.
◦ Development of the manufacturing process of the fermented tea with strains isolated from microbial fermented tea.<

III. Results
1. Development of manufacturing process for high quality Korean microbial fermented tea with strains derived from microbial fermented tea and Korean fermented food.
◦ Development of the manufacturing process of the fermented tea with strains isolated from microbial fermented tea.
- The 15 kinds of major strains were selected to improve functionality and quality from the 54 kinds of species of microorganisms isolated from various microbial fermented teas.
- Chemical and functional properties of various microbial fermented teas prepared with the strains were evaluated to decide optimal combination and fermentation condition. As the results, the combination of a mixture of 10 species or 15 strains including four kinds of major microorganisms(AN092, AF212, PC091, RS201) which showed strong anti-diabetic and anti-obesity activities determined to contribute to the improvement of functionality and quality.
◦ Development of microbial fermentation tea using microorganisms derived from Korean traditional fermented food.
- In the previous study, strains isolated from microbial fermentation tea can improve functionality and quality in the manufacturing. The optimal fermentation condition and properties of 39 kinds of available strains derived from Korean traditional fermented food were investigated in order to develop a Korean microbial fermentation tea with ingenious characteristics and high qualities. The results showed BSa49, BSa50, LBa53, SCa08, ANa80, AOhj01, ROm85 can improve the functional and sensory quality of microbial fermentation tea.
◦ Development of Korea microbial fermentation tea using a mixed inoculation with strains derived from microbial fermented tea and Korean traditional fermented food.
- The best combinations of inoculation stains derived from microbial fermented tea and Korean traditional fermented food were investigated for the development of differentiated high quality microbial fermented tea.
- Two types of combination (Base F, Base T) from strains of the fermented tea and three types of combination (S, S2, F1) composed with and the Korean traditional fermented food were selected and microbial fermented teas inoculated with various combinations of stains were investigated in functionality, sensory evaluation, physical and chemical quality.
- As the results, two kinds of fermentation methods (FHC3 and FHC4) were evaluated to accord ingenious characteristics and excellent quality in microbial fermented tea. Consequently, the products prepared with FHC3 and FHC4 showed the higher industrial value than that of Pu'er tea of China.

2. Development of fermented tea production technology using the inventory tea
◦ In order to develop the semi-fermented(yellow tea, oolong tea) and fermented teas(black tea) product using 2nd plucked tea leaves, we developed the optimal tea processing procedure including withering, steam, rolling, maturation, fermentation and dry. We also developed yellow tea and black tea treated microorganism following yellow and black tea making.
◦ In tea extract from developed tea product, sensory evaluation, vitamin C, chlorophyll, catechin, mineral, thearubigin theaflavin were analyzed for quality evaluation. In tea product developed in this experiment, tasty and nutrient content compared to against imported semi- fermented and fermented tea.
◦ In our results, sensory tasty is much better in black tea than those of oolong tea or yellow tea, but there was no difference tasty and its quality between microorganism treatment and non-treatment teas. Among various tea product, tea quality is a little bit lower in developed tea product than those of imported tea regardless of tea kinds. Korean semi-fermented and fermented tea product will be sold to consumer due to its good tasty and low price compared to imported tea product.
◦ In addition, the microbial fermented tea with inventory green tea showed strong functional effects, it was possible to use as a health functional material.

3. Functional analysis of Korean Fermented tea: Anti-diabetic and anti-obesitic effect
◦ To develop the high value-added products of Korean Fermented tea, which is retained in primary industry, and maximize the export of Korean Fermented tea. It is necessary that the industry of Korean Fermented tea should be promoted to high value-added products of Korean tea. Koean puerh tea should be equipped with the function of anti-obesity and anti-diabetes. Therefore, this study was designed to examine the functional role of monostrain and mixed strain in fermented tea, especially in anti-diabetes, anti-obesity, and anti-fatty liver. This study was conducted as three strategies : in vitro, in vivo animal study, and human study.
◦ In vitro analysis of Korean Fermented tea
- In mono strain, the fermented tea with A. Niger 091, 092, AF212, AT011, RS201, PC151 have anti-diabetic effect in vitro pancreatic beta cells. In mixed strain, the fermented tea with BIN107, BIN 113, 115, 116, 136 have anti-diabetic effect in vitro pancreatic beta cells.
- In mono strain, the fermented tea with A. Niger 091, 092, RS201, LR011, ECa4, Ba49, Ba25, Ba50, LMa44, Ma66, La44 have anti-fatty liver effect in vitro hepatocyte. In mixed strain, the fermented tea with MSI-A, MSI-B, MSI-C, MSI-D have anti-fatty liver effect in vitro hepatocytes.
- In adipocytes, the fermented tea with Penicillium C091(PC091) and Lichtheimia R011(LR011) have anti-obesity effect in vitro. In mixed strain, the fermented tea with MSI-A, MSI-B, MSI-C, MSI-D have anti-obesity effect in vitro.
- The tea fermented with the condition of FHC showed the similar preventive effect against fatty liver compared to Chinese fermented tea. In the case of JHC4 condition, the fermented tea showed the more preventive effects against fatty liver compared to Chinese fermented tea.
◦ In vivo animal study of Korean Fermented tea
- In mono strain, the fermented tea with A. Niger 091 and 092 have anti-diabetic effect against STZ-induced diabetic rats. They prevented STZ-induced blood glucose, amelorated STZ-induced plasma lipoproteins. In addition, they also blocked STZ-induced liver fatty liver and kidney glomerulosclerosis.
- In mixed strain, the fermented tea with FHC3 (Fermented tea 1) and FHC4 (Fermented tea2) have anti-diabetic effect against STZ-induced diabetic rats. They prevented STZ-induced blood glucose, amelorated STZ-induced plasma lipoproteins. In addition, they also blocked STZ-induced liver fatty liver and kidney glomerulosclerosis.
- In mono strain, the fermented tea with A. Niger 091 and 092 have both anti-fatty liver and anti-obesity effect against high fat diet-induced mice. They prevented high fat diet-induced body weight and plasma lipoproteins and prevented lipid accumulation and lipid peroxidation. In addition, they also blocked high fat diet-induced kidney glomerulosclerosis such as TGF-beta 1 and collagen.
- In mixed strain, the fermented tea with FHC3 (Fermented tea 1) and FHC4 (Fermented tea2) have both anti-fatty liver and anti-obesity effect against high fat diet-induced mice. They prevented high fat diet-induced body weight and plasma lipoproteins and prevented lipid accumulation and lipid peroxidation. In addition, they also blocked high fat diet-induced kidney glomerulosclerosis such as TGF-beta 1 and collagen.
◦ In vivo human study of Korean Fermented tea (FHC4 condition)
- There was no significant effect on BMI and WHR, although the decrease of tendency is manifest
- There was no significant effect on blood pressure and pulse.
- There was significant effect on total cholesterol and LDL-cholesterol in groups treated with Mixed Korean Fermented tea. However, the levels of triglyceride and HDL-cholesterol were not different between two groups.
◦ Taken together, the extracts of Korean Fermented tea exhibited preventive effect against diabetes, fatty liver and obesity in in vitro model and in vivo models. These results can contribute to create new high value-added products of Korean Fermented Tea.
◦ Expected contribution
- The superiority of Korean Fermented Tea on the analysis of body function can increase the export of Korean Fermented Tea.
- The elucidation of prevention of obesity, diabetes, fatty liver, of Korean Fermented tea pears in cell and animal models can be useful to expand the international market of tea in foreign countries.

4. Investigations of physicochemical characteristics and analysis of components of microbial fermented tea by manufacture with various microorganisms
◦ The fermented tea extract inoculation of mixed strain culture such as AF211, AOa71, PCm84 strains culture also have highest in color. The fermented tea extract inoculation of ANa97 strain culture has highest in soluble solid content.
◦ The fermented tea from tea leaf extract inoculation of RS201 strain has highest in total phenol content at 363.06 mg/100g. Gallic acid content of tea leaf extract inoculation of DH011, ECa44 strains have highest value at 24.76 and 20.52 mg/L.
◦ The tea leaf extract inoculation of AFa89, MRa66, MPt20, SCa08, PC151 strains have more TF/TR content.
◦ In tocopherol content, α-, β- and γ-tocopherol content of fermented tea extract inoculation of RSa05, RS201, L Ma44 strains have more detected. The δ-tocopherol content of fermented tea extract inoculation of ECa44, EC181, LBa53, LBa21 strains also have highest values compared other strains with fermented tea extract.
◦ Soluble solid content of fermented tea inoculation of mixed strain culture were ranged 0.70 to 1.05 oBrix. Total phenol content of fermented tea extract inoculation of AN092+AF212+PC151+RS201 mixed strains have highest value during fermented for 1, 3 and 5 weeks.
◦ Gallic acid content of fermented tea extract inoculation of AN092+AF212+PC151+RS201 strains have highest value at 8.39 mg/L. The gallic acid content of fermented tea inoculation of mixed strains culture also have decreased during fermented from 1 to 5 weeks.
◦ Theaflavin and thearubigin content of fermented tea inoculation of mixed strains culture have increased during fermented 1 to 3 weeks, but after 3 weeks, the theaflavin and thearubigin content were decreased. Tocopherol content of fermented tea decreased during fermented 1 to 5 weeks.

5. Development of standardization of production and quality control for microbial fermented teas on HACCP system
◦ Actual condition investigation of enterprises was done, comprehending state of domestic enterprises that make green tea or fermented tea. Was able to diagnose the possibility of development of micro-organism fermented tea. Survey report for actual condition investigation of enterprises was developed. The guide for the manufacture process of micro-organism fermented tea was suggested.
◦ Supply movement line and laborer movement line was concluded to minimize intersecting pollution. The Current Pilot method of the production process of micro organism fermented tea turned out to have facility and spacial problems.
◦ Prerequisite requirements were developed through supervision of the manufacturing process of micro organism fermented tea. Potential hazard factors for each manufacturing process were derived when the Pilot method for manufacturing microorganism fermented tea was used and were arranged in chart form such as critical control point, limit criteria, monitering, improvement measures, verification procedures and record and documentation for the HACCP plan was established. Drafted standard of production and quality control for fermented teas was compiled
◦ Based on the drafted standard of production and quality control, standardization and manual development of production management was developed for standardization.