KR102512802B1 - 포름산 생성능이 우수한 엔테로코커스 패칼리스 tk1 균주, 이를 포함하는 항비만용 식품 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

포름산 생성능이 우수한 엔테로코커스 패칼리스 tk1 균주, 이를 포함하는 항비만용 식품 조성물 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 포름산 생성능이 우수한 엔테로코커스 패칼리스 TK1 균주, 이를 포함하는 항비만용 식품 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 엔테로코커스 패칼리스 균주는 기존에 포름산 생성능이 있다고 알려진 균주들에 비해 포름산 생성능이 현저히 우수하다.
본 발명자의 이전 연구를 통해 포름산 또는 이의 염, 또는 포름산 생성능을 갖는 균주는 체중 감소 및 장기의 지방 축적 억제 효과를 가질 뿐 아니라, 혈중 중성지방과 콜레스테롤의 수치를 효과적으로 낮추는 활성을 갖는다고 알려진 바, 본 발명의 포름산 생성능이 우수한 균주 또는 이의 발효물을 유효성분으로 포함하는 조성물은 인체에 부작용이 없으면서 비만을 예방, 개선 또는 치료하는 효과가 높을 것으로 기대된다. 따라서 상기 포름산 생성능이 우수한 균주 또는 이의 발효물을 유효성분으로 포함하는 조성물은 비만 예방 또는 개선을 위한 식품 등의 제조에 유용하게 사용될 수 있다.

Description

포름산 생성능이 우수한 엔테로코커스 패칼리스 TK1 균주, 이를 포함하는 항비만용 식품 조성물 및 이의 제조방법{Enterococcus faecalis TK1 having formic acid producing ability, food composition comprising the strain for the anti-obesity and a manufacturing method thereof}
본 발명은 포름산 생성능이 우수한 엔테로코커스 패칼리스 TK1 균주, 이를 포함하는 항비만용 식품 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
유산균(lactic acid bacteria: LAB)은 치즈, 발효유 및 유산균음료 등의 발효 유제품을 비롯하여 각종 발효 식품의 제조에 전 세계적으로 광범위하게 응용되고 있는 산업적으로 중요한 미생물이다. 특히, 국내에서 시판되는 대부분의 발효유는 살아있는 유산균을 섭취하기 용이하도록 제조된 대표적인 식품이라 할 수 있다.
발효유 등을 통해 섭취된 유산균은 장내 유용균의 증식을 촉진하는 반면, 유해균의 증식을 억제하여 유익균이 우위를 차지하도록 장내 균총의 균형을 개선하며, 그 결과 ① 장관 감염과 식중독의 방지, ② 장내 부패억제, ③ 장의 운동을 촉진하여 변비방지, ④ 면역력 증가, ⑤ 발암 억제 및 ⑥ 비타민 B군의 생산 등 여러 가지 생리적 기능을 가지는 것으로 밝혀지고 있다. 따라서 유럽 등 서구에서는 요구르트, 유산균 음료와 분말, 과립 및 정제 형태의 유산균 생균 제품이 기능성 식품으로서 가장 큰 시장을 형성하고 있다.
최근에는 이렇게 우유 및 치즈 등에서 분리된 유산균과는 별도로 식물성 유산균의 장점이 부각되고 있다. 식물성 유산균은 POLAB(Plant Originated Lactic Acid Bacteria)으로 지칭되어 일반 유산균과 차별적으로 취급되고 있으며 동양에서 예로부터 섭취하던 절임류, 김치, 누룩 등의 식물 원료의 발효 식품에서 분리된 유산균을 말한다. 식물성 유산균은 일반 동물성 유산균과 비교하여 그 종류가 10배 이상 많을 뿐 아니라, 외부 환경에 대한 적응력이 뛰어나다.
이러한 특징을 가진 식물성 유산균을 섭취할 경우에는 동물성 유산균과 달리 위산에 대한 저항성이 강하여 위에서의 생존률이 높고, 장까지 생존상태로 도달하는 수가 많다. 또한 척박한 환경에서 생육하기 때문에 각종 생리활성 물질의 생산력이 뛰어난 경우가 많다.
한편, 본 발명자들은 선행발명 1(한국등록특허 제10-1797926호)에서 생체에 부작용이 없으면서 항비만 활성이 우수한 물질을 찾고자 모색하던 중, 한국인 50대를 대상으로 정상군과 비만군의 분변에서 차이를 보이는 다양한 유기산을 분석하였으며, 이들을 대상으로 항비만 약리학적 효과를 실험한 결과, 특히 포름산 또는 프로피온산을 비만 동물모델에 경구 투여한 실험군에서 체중 감소 및 장기의 지방 축적 억제 효과를 가질 뿐 아니라, 혈중 중성지방과 콜레스테롤의 수치를 효과적으로 낮추는 것을 구체적으로 확인한 바 있다.
또한, 본 발명자들은 선행발명 2(한국등록특허 제10-1912774호)에서 포름산 생성능이 우수한 유산균을 분리하는 데 성공하였으며, 상기 유산균을 비만 동물모델에 경구 투여한 실험군의 체중 감소 및 장기의 지방 축적 억제 효과와 같은 항비만 효과를 구체적으로 확인한 바 있다.
상기한 선행연구들에 이어, 본 발명자들은 항비만 효과가 있는 식품소재 또는 식품을 개발하고자 하였으며, 구체적으로 포름산 생산능이 우수한 식물성 유산균 및 유산균 발효시 포름산 생성량이 높은 식용 기질을 개발하고, 이를 이용한 발효식품을 제조하고자 하였다.
이에, 본 발명자들은 누룩 등의 전통발효식품으로부터 유기산을 생산하는 다양한 균주를 분리한 후, 이들을 대상으로 하여 우수한 포름산 생산능을 보이는 균주 및 식용 기질에 대하여 우수한 적합성을 보이는 균주 등을 선별하였으며, 최종 선별된 균주를 이용하여 식용 기질에서 발효시킨 발효물에서 포름산 생성량이 크게 증가할 뿐만 아니라 기호도가 상승하는 것을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.
KR 10-1797926 B1 KR 10-1912774 B1
본 발명의 목적은 포름산 생성능을 갖는 유산균을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 포름산 생성능을 갖는 유산균, 이의 배양물, 이의 파쇄물 또는 이의 추출물을 유효성분으로 포함하는 항비만용 식품 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 포름산 함량이 증대되고 기호도가 우수한 식품 조성물의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 포름산 및 프로피온산 함량이 증대되고 기호도가 우수한 식품 조성물의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 포름산 생성능을 갖는 엔테로코커스 패칼리스(Enterococcus faecalis) TK1 균주[수탁번호 : KCTC14023BP]를 제공한다.
또한, 본 발명은 포름산 생성능을 갖는 엔테로코커스 패칼리스(Enterococcus faecalis) TK1 균주[수탁번호 : KCTC14023BP], 이의 배양물, 이의 파쇄물 또는 이의 추출물을 유효성분으로 포함하는 항비만용 식품 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 (1) 두류 및 감자를 포함하는 기질 10 ~ 25 중량% 및 잔량의 정제수를 포함하는 유산균 배양용 배지 조성물에 엔테로코커스 패칼리스(Enterococcus faecalis) TK1 균주[수탁번호 : KCTC14023BP] 및 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) S2 균주[수탁번호 : KCTC14024BP]를 포함하는 혼합 유산균을 접종하는 단계; 및 (2) 상기 혼합 유산균을 접종한 배지 조성물을 발효시키는 단계;를 포함하는 포름산 함량이 증대되고 기호도가 우수한 식품 조성물의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 (1) 대두 및 땅콩을 포함하는 두류, 및 고구마를 포함하는 기질 10 ~ 25 중량% 및 잔량의 정제수를 포함하는 유산균 배양용 배지 조성물에 엔테로코커스 패칼리스(Enterococcus faecalis) TK1 균주[수탁번호 : KCTC14023BP] 및 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) S2 균주[수탁번호 : KCTC14024BP]를 포함하는 혼합 유산균을 접종하는 단계; 및 (2) 상기 혼합 유산균을 접종한 배지 조성물을 발효시키는 단계;를 포함하는 포름산 및 프로피온산 함량이 증대되고 기호도가 우수한 식품 조성물의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 엔테로코커스 패칼리스 균주는 기존에 포름산 생성능이 있다고 알려진 균주들에 비해 포름산 생성능이 현저히 우수하다.
본 발명자의 이전 연구를 통해 포름산 또는 이의 염, 또는 포름산 생성능을 갖는 균주는 체중 감소 및 장기의 지방 축적 억제 효과를 가질 뿐 아니라, 혈중 중성지방과 콜레스테롤의 수치를 효과적으로 낮추는 활성을 갖는다고 알려진 바, 본 발명의 포름산 생성능이 우수한 균주 또는 이의 발효물을 유효성분으로 포함하는 조성물은 인체에 부작용이 없으면서 비만을 예방, 개선 또는 치료하는 효과가 높을 것으로 기대된다. 따라서 상기 포름산 생성능이 우수한 균주 또는 이의 발효물을 유효성분으로 포함하는 조성물은 비만 예방 또는 개선을 위한 식품 등의 제조에 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 엔테로코커스 패칼리스 TK1 균주(KCTC14023BP)의 상동성 분석결과(도 1a) 및 16S rRNA 유전자 서열을 분석하여 나타낸 분자계통도(도 1b)이다.
도 2는 엔테로코커스 패칼리스 TK1 균주(KCTC14023BP)의 염기서열을 나타낸 것이다.
도 3은 락토바실러스 플란타룸 S2 균주(KCTC14024BP)의 상동성 분석결과(도 3a) 및 16S rRNA 유전자 서열을 분석하여 나타낸 분자계통도(도 3b)이다.
도 4는 락토바실러스 플란타룸 S2 균주(KCTC14024BP)의 염기서열을 나타낸 것이다.
본 발명의 명세서 및 청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 명세서에서 용어 "비만"은 유전적 요인에 의한 비만이든 또는 환경적 요인에 의한 비만이든 지방조직이 비정상적으로 증가된 상태를 의미하며, 체질량지수의 구분에 따른 비만(BMI이 25 이상인 경우)과 과체중(BMI이 23~25인 경우)을 포함하는 의미이다. 상기 비만은 단순 비만, 증후성 비만, 소아비만, 성인비만, 세포 증식형 비만, 세포 비대형 비만, 상체 비만, 하체 비만, 내장지방형 비만 및 피하지방형 비만 등을 포함하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 용어 "항비만"이란 비만의 예방, 비만의 개선을 포함하며, 체지방의 감소 및/또는 체중의 감소를 포함하는 의미이다.
본 명세서에서 용어 "예방"은 본 발명의 조성물의 섭취로 비만 증상을 억제시키거나 진행을 지연시키는 것을 의미한다.
본 명세서에서 용어 "개선"은 본 발명의 조성물의 섭취로 개선되는 상태와 관련된 파라미터, 예를 들면 비만 증상의 정도를 적어도 감소시키는 것을 의미한다.
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 언급하는 "포름산(formic acid)"은 개미산, 의산, hydrogen carboxylic acid라고도 한다. 화학식 HCOOH. 분자량은 46.0으로 카르복시산류 중에서 가장 작으며, 끓는점 100.5℃, 녹는점 8.4℃. 비중 1.220이다. 이러한 포름산은 천연에서도 존재하고 합성으로도 얻어지는 유동성의 무색 액체로서 공기에 노출되면 약간 발연되며 자극취와 부식성이 있다. 염색ㅇ탄닝ㅇ라텍스의 응고ㅇ방부제로서 의약용 또는 유기합성에 사용된다.
본 발명에 따른 상기 포름산(formic acid)은 염, 바람직하게는 식품학적으로 허용 가능한 염(formate)의 형태일 수 있다.
이하에서 본 발명을 구체적으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
엔테로코커스 패칼리스( Enterococcus faecalis ) TK1 균주
본 발명의 일 측면은 엔테로코커스 패칼리스(Enterococcus faecalis) TK1 균주[수탁번호 : KCTC14023BP]에 관한 것이다.
본 발명에 따른 엔테로코커스 패칼리스(Enterococcus faecalis) TK1 균주[수탁번호 : KCTC14023BP]는 엔테로코커스 패칼리스 신규 균주이다.
하기 실시예를 통해 본 실험실에서 보관중인 식품 유래균(전통발효식품인 누룩으로부터 분리)인 TK1 균주를 미생물 동정 및 분류를 위한 16S rRNA 염기서열 분석한 결과, 서열번호 1의 핵산서열을 갖는 것으로 나타났다(도 2). 상기 핵산서열을 마크로젠에 의뢰하여 상동성(homology)을 확인해 본 결과, 엔테로코커스 패칼리스 LC096215.1 표준균주와 99% 동일함을 확인할 수 있었다(도 1).
따라서, 상기 엔테로코커스 패칼리스 TK1 균주를 국제기탁기관인 한국생명공학연구원 미생물자원센터(Korean Collection for Type Culture; KCTC)에 2019년 11월 14일자로 기탁하였으며, 그로부터 수탁번호 KCTC14023BP를 부여받았다.
상기 엔테로코커스 패칼리스 TK1 균주는 배양시 포름산 등의 유기산 생성능이 매우 높다. 또한, 본 발명의 엔테로코커스 패칼리스 TK1 균주는 pH 및 염 안정성이 높고, 장내 생존성이 매우 높아 항비만용 식품의 제조에 매우 유용하다.
엔테로코커스 패칼리스 TK1을 포함하는 항비만용 식품 조성물
본 발명의 다른 측면은 상기 포름산 생성능을 갖는 엔테로코커스 패칼리스(Enterococcus faecalis) TK1 균주[수탁번호 : KCTC14023BP], 이의 배양물, 이의 파쇄물 또는 이의 추출물을 유효성분으로 포함하는 항비만용 식품 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 본 발명의 상기 포름산 생성능을 갖는 TK1 균주는 프로바이오틱 유산균으로 사용되거나, 다양한 유제품 및 기타 발효 제품에 사용 가능하고, 동물사료 첨가제로서도 사용 가능하다.
상기 식품 조성물은 식품, 건강기능식품(nutraceutical), 보충제(supplement), 생균제 또는 공생제(symbiotic), 발효물일 수 있다.
본 발명에서 "식품 조성물"이라는 용어는, 그를 섭취하는 대상체에 제공되는 영양소에 관계없이, 그 생물의 하나 이상의 기능에 유리하게 작용하여 보다 나은 건강 상태를 제공하는 식품을 의미한다. 결과적으로, 상기 식품 조성물은 비만 또는 비만-유발 인자의 예방, 개선 또는 치료를 위해 사용될 수 있다.
따라서 본 발명의 "식품 조성물"이라는 용어는 기능성 식품 또는 특정 영양 목적을 위한 식품 또는 의약 식품의 동의어로서 사용될 수 있다. 본 명세서에서 '생균제'라는 용어는 적합한 양으로 공급되는 경우, 숙주 생물의 건강에 유익한 살아있는 미생물을 의미한다. 본 명세서에서, '공생제'라는 용어는 프리바이오틱(prebiotic) 및 생균제의 혼합물을 함유하는 식품들을 의미한다.
본 발명의 식품 조성물은 본 발명의 포름산 생성능을 갖는 균주 이외에 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum), 락토바실루스 살리바리우스(Lactobacillus salivarius), 락토바실루스 브레비스(Lactobacillus brevis), 락토바실루스 헬베티쿠스(Lactobacillus helveticus), 락토바실루스 퍼멘툼(Lactobacillus fermentum), 락토바실루스 파라카세이(Lactobacillus paracasei), 락토바실루스 카세이(Lactobacillus casei), 락토바실루스 델브루에키(Lactobacillus delbrueckii), 락토바실루스 레우테리(Lactobacillus reuteri), 락토바실루스 부츠네리(Lactobacillus buchneri), 락토바실루스 가세리(Lactobacillus gasseri), 락토바실루스 존스니(Lactobacillus johonsonii), 락토바실루스 케피르(Lactobacillus kefir), 락토코쿠스 락티스(Lactococcus lactis), 비피도박테리움 비피둠(Bifidobacterium bifidum), 비피도박테리움 인판티스(Bifidobacterium infantis), 비피도박테리움 수도롱굼(Bifidobacterium pseudolongum), 비피도박테리움 써모필룸 (Bifidobacterium themophilum), 비피도박테리움 아돌센티스 (Bifidobacterium adolescentis)로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상의 프로바이오틱 유산균을 추가로 포함할 수 있고, 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum)를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 본 발명의 식품 조성물은 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) S2 균주[수탁번호 : KCTC14024BP]를 추가로 포함할 수 있다.
하기 실시예를 통해 본 실험실에서 보관중인 식품 유래균(전통발효식품인 누룩으로부터 분리)인 S2 균주를 미생물 동정 및 분류를 위한 16S rRNA 염기서열 분석한 결과, 서열번호 2의 핵산서열을 갖는 것으로 나타났다(도 4). 상기 핵산서열을 마크로젠에 의뢰하여 상동성(homology)을 확인해 본 결과, 락토바실러스 플란타룸LC064896.1 표준균주와 99% 동일함을 확인할 수 있었다(도 3).
따라서, 상기 락토바실러스 플란타룸 S2 균주를 국제기탁기관인 한국생명공학연구원 미생물자원센터(Korean Collection for Type Culture; KCTC)에 2019년 11월 14일자로 기탁하였으며, 그로부터 수탁번호 KCTC14024BP를 부여받았다.
상기 락토바실러스 플란타룸 S2 균주는 배양시 젖산 등의 유기산 생성능이 매우 높고, 본 발명의 엔테로코커스 패칼리스 TK1 균주와 함께 혼합배양 또는 혼합발효하는 경우, 또는 공생하는 경우에는 포름산 등의 유기산 생성량이 크게 증대될 뿐만 아니라 상기 엔테로코커스 패칼리스 TK1 균주로 인한 텁텁한 맛 또는 쿰쿰한 맛 등을 개선하여 기호도를 높이는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 락토바실러스 플란타룸 S2 균주는 용혈성이 없고, 암 발생에 관여하는 유해효소를 생성하지 않으며, pH 및 염 안정성이 높고, 장내 생존성이 매우 높아 항비만용 식품의 제조에 매우 유용하다.
한편, 본 발명의 균주는 유산균의 배양에 통상 이용되는 배지를 사용하여 통상 사용되는 조건 하에서 배양함으로써 증식하여 회수할 수 있다. 배양 후 얻어지는 배양물을 그대로 사용해도 되고 나아가 필요에 따라 원심분리 등에 의한 조(粗)정제 및/또는 여과 등에 의한 고액분리나 멸균조작을 행해도 된다. 바람직하게는 원심분리를 행하여 유산균의 균체만을 회수한다. 아울러 본 발명에서 사용하는 유산균은 습윤 균체여도 되고 또는 건조 균체여도 된다. 예컨대, 동결건조에 의해 생균제 형태로 제조하여 이용될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 본 발명의 포름산 생성능을 갖는 TK1 균주는 식품 조성물 총 중량에 대하여 107 ~ 1012 cfu/g의 함량으로 포함될 수 있다.
또는, 본 발명의 식품 조성물은 상기 포름산 생성능을 갖는 TK1 균주(및 S2 균주)를 식용 기질에서 발효시킨 유산균 발효물을 유효성분으로 포함할 수 있다. 상기 유산균 발효물은 그 자체로 간편하고 빠르게 섭취할 수 있어, 항비만 효과가 우수하면서도 포만감이 있고 다양한 영양소를 쉽게 섭취할 수 있게 한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 본 발명의 식품 조성물은 상기 균주의 발효를 위한 식용 기질, 특히 두류를 포함하는 기질을 포함할 수 있다.
본 발명의 균주는 다른 식용 기질에 비해 두류 기질에서 배양 또는 발효시킬 때에 포름산 등의 유기산 생성능이 더욱 증대된다.
상기 두류를 포함하는 기질은 식품 조성물 총 중량에 대하여 10 ~ 25 중량%, 바람직하게는 15 ~ 25 중량%로 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 두류는 특별히 제한이 없으며, 대두, 서리태, 땅콩, 쥐눈이콩, 팥, 녹두, 병아리콩, 렌틸콩, 작두콩, 깐동부, 강낭콩, 적울타리콩, 매화콩 및 깐양대 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 대두, 서리태 및 쥐눈이콩 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 대두 또는 서리태일 수 있다.
또한, 상기 두류는 포름산 생성량 증대 효과뿐 아니라 영양 밸런스 조절 및 기호도 증대 효과를 위하여 대두 및 땅콩이 1 : 0.5 ~ 3.5, 바람직하게는 1 : 0.5 ~ 3, 더욱 바람직하게는 1 : 1 ~ 3, 더욱 바람직하게는 1 : 1 ~ 2의 중량비로 포함된 것일 수 있다.
또한, 상기 기질에 포함된 두류에 있어서, 대두에 대한 땅콩의 중량비가 상기 범위 내인 경우에는 땅콩에 함유되어 있는 지질로 인해 상기 기질의 발효에 의해 생성되는 유산균 발효물, 즉 식품 조성물 내의 탄수화물, 지방 및 단백질의 함량비가 균형 있게 조성될 수 있어 영양 밸런스 조절 면에서 바람직하다. 또한, 대두에 대한 땅콩의 중량비가 상기 범위 내인 경우에는 땅콩 특유의 고소한 맛으로 인해 기호도가 더욱 높아질 수 있다. 한편, 상기 대두에 대한 땅콩의 중량비가 상기 하한치 미만인 경우에는 기호도 증가 효과 및 영양 밸런스 조절 효과가 미미해질 수 있고, 상기 상한치를 초과하는 경우에는 포름산 함량 증대 효과가 미미해질 수 있어 바람직하지 않다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기질은 포름산 생성량 증대 효과 뿐 만 아니라 기호도 증대 효과를 위하여 서류를 더 포함할 수 있다. 상기 기질은 두류 및 서류가 1 : 0.5 내지 1.5의 중량비로 포함된 것일 수 있다. 상기 서류는 감자, 고구마, 돼지감자 및 산약 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있고 바람직하게는 감자 또는 고구마일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 고구마일 수 있다.
상기 기질에서, 상기 두류에 대한 서류의 중량비가 상기 하한치 미만인 경우에는 서류의 첨가로 인한 기호도 증가 효과가 미미해질 수 있고, 상기 상한치를 초과하는 경우에는 본 발명에서 기대하는 포름산 함량 증대 효과가 미미해질 수 있어 바람직하지 않다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 본 발명의 식품 조성물은 (1) 두류 및 감자를 포함하는 기질 10 ~ 25 중량%, 바람직하게는 15 ~ 25 중량%; 및 잔량의 정제수;를 포함하는 유산균 배양용 배지 조성물에 엔테로코커스 패칼리스(Enterococcus faecalis) TK1 균주[수탁번호 : KCTC14023BP] 및 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) S2 균주[수탁번호 : KCTC14024BP]를 포함하는 혼합 유산균을 접종하는 단계; 및 (2) 상기 혼합 유산균을 접종한 배지 조성물을 발효시키는 단계;를 포함하는 방법으로 제조된 유산균 발효물을 유효성분으로 포함할 수 있다.
상기 기질에서, 상기 두류 및 감자는 1 : 0.5 내지 1.5의 중량비로 포함될 수 있다.
상기 기질에서, 두류에 대한 감자의 중량비가 상기 범위 내인 경우에는 상기 기질의 발효에 의해 생성되는 포름산 함량이 발효 전에 비하여 증대될 뿐만 아니라 기호도가 더욱 높은 발효물이 제조될 수 있어 바람직하다. 한편, 상기 두류에 대한 감자의 중량비가 상기 하한치 미만인 경우에는 기호도 증가 효과가 미미해질 수 있고, 상기 상한치를 초과하는 경우에는 포름산 함량 증대 효과가 미미해질 수 있어 바람직하지 않다.
상기 기질은 예를 들어, 상기 두류 및 감자를 각각 분말화하고 물과 함께 혼합한 다음 70 내지 100 ℃에서 10 내지 60분 동안 열처리하여 충분히 호화시킴으로써 제조된 것일 수 있다.
또한, 상기 두류는 포름산 생성량 증대 효과뿐 아니라 영양 밸런스 조절 및 기호도 증대 효과를 위하여 대두 및 땅콩이 1 : 0.5 ~ 3.5, 바람직하게는 1 : 0.5 ~ 3, 더욱 바람직하게는 1 : 1 ~ 3, 더욱 바람직하게는 1 : 1 ~ 2의 중량비로 포함된 것일 수 있다.
또한, 상기 기질에 포함된 두류에 있어서, 대두에 대한 땅콩의 중량비가 상기 범위 내인 경우에는 땅콩에 함유되어 있는 지질로 인해 상기 기질의 발효에 의해 생성되는 유산균 발효물 내의 탄수화물, 지방 및 단백질의 함량비가 균형 있게 조성될 수 있어 영양 밸런스 조절 면에서 바람직하다. 또한, 대두에 대한 땅콩의 중량비가 상기 범위 내인 경우에는 땅콩 특유의 고소한 맛으로 인해 기호도가 더욱 높아질 수 있다. 한편, 상기 대두에 대한 땅콩의 중량비가 상기 하한치 미만인 경우에는 기호도 증가 효과 및 영양 밸런스 조절 효과가 미미해질 수 있고, 상기 상한치를 초과하는 경우에는 포름산 함량 증대 효과가 미미해질 수 있어 바람직하지 않다.
또한, 상기 접종되는 혼합 유산균의 양은 공지의 발효 방법에 의해 유산균이 증식을 계속 할 수 있는 정도이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 혼합 유산균의 농도가 1×107 cfu/mL 내지 1×109 cfu/mL이 되도록 접종할 수 있다. 상기 접종량이 상기 하한치 미만이면 발효속도가 지연될 수 있고, 상기 상한치를 초과하면 경제적 효용성이 떨어진다.
상기 혼합 유산균은 상기 TK1 균주 및 S2 균주가 1 : 0.5 ~ 1.5의 비율(w/w)로 혼합된 것일 수 있다.
상기 발효는 30 내지 40 ℃에서 20 내지 30 시간 동안 수행될 수 있다.
상기 발효온도가 상기 하한치 미만이면 발효속도가 지연되며, 상기 상한치를 초과하면 유산균 생육이 저지되어 발효속도가 지연되고 이상 발효가 발생할 수 있어 품질에 영향을 미칠 수 있다.
상기 발효시간이 상기 하한치 미만이면 포름산, 프로피온산 등의 유기산 생성이 미흡할 수 있고, 상기 상한치를 초과하면 오히려 포름산, 프로피온산 등의 유기산 생성이 감소할 수 있다.
상기 유산균 발효물은 상기 기질 및 혼합 유산균의 발효에 의해 생성된 포름산을 적어도 200 mg/L 이상, 바람직하게는 300 mg/L 이상, 더욱 바람직하게는 400 mg/L 이상, 더욱 바람직하게는 400 내지 800 mg/L 함량으로 포함하는 것일 수 있다.
또한, 상기 유산균 발효물은 포름산을 건조중량으로 적어도 0.02 중량% 이상, 바람직하게는 0.03 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 0.04 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 0.04 내지 0.08 중량%로 포함하는 것일 수 있다.
이와 같이, 상기 기질 및 혼합 유산균의 발효에 의해 생성된 포름산을 건조중량으로 적어도 0.02 중량% 이상 포함하는 유산균 발효물은 체중 감소 및 장기의 지방 축적 억제 효과 등의 항비만 효능이 있다고 알려진 포름산 등의 유기산을 다량 함유함으로써 비만에 대한 예방 또는 개선 효과가 있을 것으로 기대된다.
본 발명은 식용 기질을 유산균 발효시킴으로써, 항비만 활성이 있다고 알려진 포름산 등 유기산 함량이 증대된 유산균 발효물을 유효성분으로 하는 식품 조성물에 관한 것이다. 상기 유산균 발효물은 인체에 유해한 성분이 없어 그 자체로 식용으로 이용하기에 적합하다. 또한, 상기 유산균 발효물은 엔테로코커스 패칼리스 TK1 균주 및 락토바실러스 플란타룸 S2 균주를 혼합발효하여 얻은 것으로써, 상기 TK1 균주로 인해 포름산 생성량이 현저히 증대되고, 상기 S2 균주로 인해 상기 TK1 균주의 발효로 인한 텁텁한 맛을 보완할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 본 발명의 유효성분은 (1) 두류 및 고구마를 포함하는 기질 10 ~ 25 중량%, 바람직하게는 15 ~ 25 중량%; 및 잔량의 정제수;를 포함하는 유산균 배양용 배지 조성물에 엔테로코커스 패칼리스(Enterococcus faecalis) TK1 균주[수탁번호 : KCTC14023BP] 및 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) S2 균주[수탁번호 : KCTC14024BP]를 포함하는 혼합 유산균을 접종하는 단계; 및 (2) 상기 혼합 유산균을 접종한 배지 조성물을 발효시키는 단계;를 포함하는 방법으로 제조된 유산균 발효물일 수 있다.
상기 유산균 발효물의 제조방법에서, 상기 각각의 유산균, 기질, 배지 조성물, 접종 및 발효, 포름산에 대한 내용은 전술한 바와 같다.
상기 방법에 따라 제조되는 본 발명의 유산균 발효물은 포름산 및 프로피온산의 함량이 증대되고 기호도가 우수하다.
상기 유산균 발효물은 상기 기질 및 혼합 유산균의 발효에 의해 생성된 포름산을 적어도 200 mg/L 이상, 바람직하게는 250 mg/L 이상, 더욱 바람직하게는 300 mg/L 이상, 더욱 바람직하게는 300 내지 600 mg/L 함량으로 포함하는 것일 수 있다. 또한, 상기 유산균 발효물은 프로피온산을 적어도 50 mg/L 이상, 바람직하게는 200 mg/L 이상, 더욱 바람직하게는 200 내지 500 mg/L 함량으로 포함한다.
구체적으로, 상기 유산균 발효물은 상기 기질 및 혼합 유산균의 발효에 의해 생성된 포름산을 건조중량으로 적어도 0.02 중량% 이상, 바람직하게는 0.03 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 0.03 내지 0.06 중량%로 포함하고, 프로피온산을 건조중량으로 적어도 0.005 중량% 이상, 바람직하게는 0.02 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 0.02 내지 0.05 중량%로 포함하는 것일 수 있다.
본 명세서에서 용어 "유효성분으로 함유하는"이란 식품 조성물의 항비만 효능을 달성하는 데 충분한 양을 포함하는 것을 의미한다. 본 발명의 유산균 발효물의 1일 섭취량은, 0.01 내지 20 g/kg일 수 있으며, 바람직하게는 0.1 내지 20 g/kg일 수 있고, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 10 g/kg일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1 내지 5 g/kg일 수 있다. 본 발명의 유산균 발효물의 섭취량의 상기 하한치 미만인 경우에는 비만의 개선 또는 예방 효과가 원하는 정도로 나타나지 않을 수 있고, 상기 상한치를 초과하는 경우에는 섭취량이 증가하는 만큼 비만의 개선 효과가 증가하지 않거나, 비만의 개선 또는 예방 효과를 나타내지 않을 수 있어 바람직하지 않다.
본 발명의 구체적인 일 실시예에서는, 상기 식품 조성물(유산균 발효물)이 기질의 발효에 의해 생성된 포름산을 적어도 200 mg/L 이상 포함하고, 건조중량으로는 적어도 0.02중량% 이상 포함하는 것을 확인하였다. 또한, 상기 식품 조성물(유산균 발효물)은 기질의 발효에 의해 생성된 프로프온산을 적어도 50 mg/L 이상 포함하고, 건조중량으로는 적어도 0.005 중량% 이상 포함하는 것일 수 있다. 이는, 본 발명의 식품 조성물(유산균 발효물)이 비만에 대한 예방 또는 개선에 유용하게 이용될 수 있음을 시사하는 것이다.
본 발명에 따른 식품 조성물은 예를 들어, 음료류, 과자류, 다이어트바, 유제품, 육류, 초코렛, 피자, 라면, 기타 면류, 껌류, 아이스크림류 등일 수 있다. 바람직하게는 본 발명의 식품 조성물은 보자(Boza), 요거트 등의 유산균 발효 음료일 수 있다.
본 발명의 식품 조성물은 유효성분으로서 상기 유산균 발효물 뿐만 아니라, 식품 제조 시에 통상적으로 첨가되는 성분을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 단백질, 탄수화물, 지방, 영양소, 조미제 및 향미제를 포함할 수 있다. 상술한 탄수화물의 예는 모노사카라이드, 예를 들어, 포도당, 과당 등; 디사카라이드, 예를 들어 말토스, 슈크로스, 올리고당 등; 및 폴리사카라이드, 예를 들어 덱스트린, 사이클로덱스트린 등과 같은 통상적인 당 및 자일리톨, 소르비톨, 에리트리톨 등의 당알콜이다. 향미제로서 천연 향미제 [타우마틴, 스테비아 추출물 (예를 들어 레바우디오시드 A, 글리시르히진 등]) 및 합성 향미제(사카린, 아스파르탐 등)를 사용할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 식품 조성물이 드링크제와 음료류로 제조되는 경우에는 본 발명의 유산균 발효물 이외에 구연산, 액상과당, 설탕, 포도당, 초산, 사과산, 과즙, 및 각종 식물 추출액 등을 추가로 포함할 수 있다.
상기 식품 조성물에서 상기 유산균 발효물은 비만 예방 또는 개선 활성을 나타낼 수 있는 한 용도, 제형, 배합 목적 등에 따라 임의의 양(유효량)으로 포함될 수 있는데, 통상적인 유효량은 조성물 전체 중량을 기준으로 할 때 0.001 중량% 내지 99.990 중량% 범위 내에서 결정될 것이다. 여기서 "유효량"이란 비만 예방 또는 개선 효과를 유도할 수 있는 유효성분의 양을 말한다. 이러한 유효량은 당업자의 통상의 능력 범위 내에서 실험적으로 결정될 수 있다. 구체적으로, 상기 식품 조성물에서 유산균 발효물의 함량은 0.001 내지 99.990 중량%, 바람직하게는 1 내지 99 중량%, 더욱 바람직하게는 5 내지 95 중량%, 더욱 바람직하게는 10 내지 90 중량%, 더욱 바람직하게는 50 내지 90 중량%일 수 있다.
식품 조성물의 제조방법
본 발명의 또 다른 측면은 다음의 단계를 포함하는 포름산 함량이 증대되고 기호도가 우수한 식품 조성물의 제조방법에 관한 것이다:
(1) 두류 및 감자를 포함하는 기질 10 ~ 25 중량% 및 잔량의 정제수를 포함하는 유산균 배양용 배지 조성물에 엔테로코커스 패칼리스(Enterococcus faecalis) TK1 균주[수탁번호 : KCTC14023BP] 및 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) S2 균주[수탁번호 : KCTC14024BP]를 포함하는 혼합 유산균을 접종하는 단계; 및 (2) 상기 혼합 유산균을 접종한 배지 조성물을 발효시키는 단계.
본 발명의 또 다른 측면은 다음의 단계를 포함하는 포름산 및 프로피온산 함량이 증대되고 기호도가 우수한 식품 조성물의 제조방법에 관한 것이다:
(1) 대두 및 땅콩을 포함하는 두류, 및 고구마를 포함하는 기질 10 ~ 25 중량% 및 잔량의 정제수를 포함하는 유산균 배양용 배지 조성물에 엔테로코커스 패칼리스(Enterococcus faecalis) TK1 균주[수탁번호 : KCTC14023BP] 및 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) S2 균주[수탁번호 : KCTC14024BP]를 포함하는 혼합 유산균을 접종하는 단계; 및 (2) 상기 혼합 유산균을 접종한 배지 조성물을 발효시키는 단계.
유산균 배양용 배지 조성물
본 발명의 또 다른 측면은 두류를 포함하는 기질 10 ~ 25 중량%, 바람직하게는 15 ~ 25 중량%; 및 잔량의 정제수;를 포함하는, 포름산 생성량 증대를 위한 유산균 배양용 배지 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 유산균 배양용 배지 조성물에서, 상기 기질 농도가 상기 하한치 미만인 경우에는 발효물 제조시 농도가 묽을 뿐만 아니라 포름산 등의 유기산 함량이 기대치에 미치지 못할 우려가 있고, 상기 상한치를 초과하는 경우에는 기질 농도가 너무 높아 발효물 제조시 반고형물처럼 단단해져서 목넘김 등의 식감이 좋지 않을 수 있다.
상기 유산균 배양용 배지 조성물을 이용하여 상기 엔테로코커스 패칼리스 TK1 균주를 발효시키는 경우 상기 두류를 포함하는 기질의 발효에 의해 생성되는 포름산 함량이 발효 전에 비하여 증대될 수 있다.
상기 두류는 특별히 제한이 없으며, 대두, 서리태, 땅콩, 쥐눈이콩, 팥, 녹두, 병아리콩, 렌틸콩, 작두콩, 깐동부, 강낭콩, 적울타리콩, 매화콩 및 깐양대 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 대두, 서리태 및 쥐눈이콩 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 대두 또는 서리태일 수 있다.
상기 유산균 배양용 배지 조성물에서 상기 기질은 포름산 생성량 증대 효과뿐 아니라 기호도 증대 효과를 위하여 서류를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 기질은 상기 두류 및 서류가 1 : 0.5 내지 1.5의 중량비로 포함된 것일 수 있다. 상기 서류는 감자, 고구마, 돼지감자 및 산약 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 감자 또는 고구마일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 고구마일 수 있다.
상기 기질에서, 상기 두류에 대한 서류의 중량비가 상기 하한치 미만인 경우에는 기호도 증가 효과가 미미해질 수 있고, 상기 상한치를 초과하는 경우에는 포름산 함량 증대 효과가 미미해질 수 있어 바람직하지 않다.
또한, 상기 두류는 포름산 생성량 증대 효과뿐 아니라 영양 밸런스 조절 및 기호도 증대 효과를 위하여 대두 및 땅콩이 1 : 0.5 ~ 3.5, 바람직하게는 1 : 0.5 ~ 3, 더욱 바람직하게는 1 : 1 ~ 3, 더욱 바람직하게는 1 : 1 ~ 2의 중량비로 포함된 것일 수 있다.
또한, 상기 기질에 포함된 두류에 있어서, 대두에 대한 땅콩의 중량비가 상기 범위 내인 경우에는 땅콩에 함유되어 있는 지질로 인해 상기 기질의 발효에 의해 생성되는 유산균 발효물 내의 탄수화물, 지방 및 단백질의 함량비가 균형 있게 조성될 수 있어 영양 밸런스 조절 면에서 바람직하다. 또한, 대두에 대한 땅콩의 중량비가 상기 범위 내인 경우에는 땅콩 특유의 고소한 맛으로 인해 기호도가 더욱 높아질 수 있다. 한편, 상기 대두에 대한 땅콩의 중량비가 상기 하한치 미만인 경우에는 기호도 증가 효과 및 영양 밸런스 조절 효과가 미미해질 수 있고, 상기 상한치를 초과하는 경우에는 포름산 함량 증대 효과가 미미해질 수 있어 바람직하지 않다.
이하에서 실시예 등을 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 하며, 다만 이하에 실시예 등에 의해 본 발명의 범위와 내용이 축소되거나 제한되어 해석될 수 없다. 또한, 이하의 실시예를 포함한 본 발명의 개시 내용에 기초한다면, 구체적으로 실험 결과가 제시되지 않은 본 발명을 통상의 기술자가 용이하게 실시할 수 있음은 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허 청구범위에 속하는 것도 당연하다.
<실시예>
재료 및 방법
1. 재료
가. 발효균주
식용 기질에서 생육이 우수하면서도 포름산 등의 유기산 생성이 우수한 균주를 선별하고자 다양한 균주들을 준비하였다.
이를 위하여 먼저, 자체적으로 전통발효식품인 누룩으로부터 분리한 균주, Enterococcus faecalis, Enterococcus facium, Lactobacillus plantarum를 준비하였다.
그리고, KFRI 균주분양센터로부터 균주 Lactobacillus delbruekii를 분양받아 준비하였다.
또한, 시판 요구르트로부터 분리한 Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus fermentum, Lactococcus paracasei, Lactococcus lactis subsp. cremoris, Lactococcus lactis subsp. lactis, Leuconostoc mesenteroides, Leuconostoc pseudomesenteroides, Lactobacillus rhamnosus, Lactobacillus delbrueckii, Streptococcus thermophilus), 및 김치로부터 분리한 Lactobacillus plantarum을 준비하였다.
상기 준비된 균주들 중에서, 다양한 기질에서 포름산 생산량이 높은 3종의 유산균(Enterococcus faecalis, Pediococcus pentosacius, Enterococcus faecium)과 다양한 기질에서 생육이 우수하여 기질 적합성이 높은 2종의 유산균(Lactobacillus plantarum, Lactobacillus delbrueckii)을 각각 선별하였고, 선별된 5종의 유산균을 하기 실험에서 이용하였다.
나. 식용 기질
유산균의 생육이 우수한 기질을 선별하고자 하였다.
이를 위하여, 두류 13종, 서류 4종, 곡류 7종을 분당 롯데백화점 및 전주의 장수상회에서 구매하였다. 상기 기질 재료 중에서 두류는 하기 표 1에, 서류는 하기 표 2에, 곡류는 하기 표 3에 나타내었다.
두류 타입 원산지
Soybean(대두) 분말 한국
볶음, Bean 한국
Black soybean Small bean(쥐눈이콩, 서목태) 한국, 장수군
Green flesh black bean(서리태) 한국, 임실군
Red bean(적두, 팥) Bean 한국, 진안군
Mung bean(녹두) Bean 한국, 진안군
Kidney bean(강낭콩) Bean 한국, 장수군
Lentils(렌틸콩) Bean 멕시코
병아리콩 Bean 캐나다
작두콩 Bean 한국
Cowpea(동부) Bean 미얀마
적울타리콩(강낭콩의 품종) Bean 중국
매화콩(강낭콩의 품종) Bean 중국
양대(강낭콩의 품종) Bean 중국
땅콩 Bean(내피포함) 중국
서류 타입 원산지
감자 분말 한국
고구마 분말 한국
돼지감자 분말 한국
산약 분말 한국
곡류 타입 원산지
쌀 현미, Grain 한국, 진안군
현미찹쌀, Grain 한국, 진안군
백미, 멥쌀, Grain 한국, 진안군
흑미, Grain 한국, 진안군
Millet 차조, Grain 한국, 진안군
수수, Grain 한국
기장, Grain 한국, 김제시
찰기장, Grain 한국, 김제시
보리 겉보리, Grain 한국, 진안군
쌀보리, Grain 한국
통보리, Grain 한국, 김제시
귀리 Popping, Grain 캐나다
볶은 분말 한국
밀 Grain 한국
Whole Grain 한국
호밀 Grain 한국, 김제시
율무 볶음, Grain 한국
분말 한국
다. 시약 및 기구
분석에 사용된 시약은 특급시약을 사용하였고, 기구로는 믹서기(HMF-985, Hanil corp., Korea), 점도계(Brookfield Engineering Laboratories, Ins., Middleboro, MA, USA), 당도계(PR-1, ATAGO, Tokyo, Japan), pH meter(SevenCompact, Mettler Toledo, Greifensee, Switzerland), 산도 측정기(848 Titrino plus, Metrohm, Herisau, Switzerland), 수분측정기(MB45, Moisture analyzer, OHAUS Corp., Switzerland)을 사용하였다.
2. 방법
가. 유산균 발효물의 제조 및 접종
1~3종의 기질을 50 mesh 크기로 분쇄(HMF-985, Hanil Co., Korea)하고, 현탁 및 호화한 후에 약 107 CFU/g이 되게끔 유산균을 단독 또는 혼합 접종하였고, 이를 35 ℃에서 24 시간 동안 발효시켰다. 이때, 기질 및 균주의 비율 및 접종량을 하기 표 4에 나타내었다. 한편, 상기 발효시의 기질 농도는 각각 5 중량%, 10 중량%, 15 중량%, 20 중량%, 25 중량%로 하였다.
혼합 유형 기질비율(중량비) 스타터
균주비율(중량비) 총유산균수
(CFU/g)
1종 기질 및 단일 균주 1 1 7
2종 기질 및 단일 균주 1 : 1 1 7
3종 기질 및 단일 균주 1 : 1 : 1 1 7
2종 기질 및 2종 혼합 균주 1 : 1 1 : 1 7
3종 기질 및 2종 혼합 균주 1 : 1 : 1 1 : 1 7
3종 기질 및 3종 혼합 균주 1 : 1 : 1 1 : 1 : 1 7
나. 이화학 및 관능적 특성 조사
(1) pH 측정
발효시료 10 mL을 pH meter(Seven Compact, Mettler Toledo, Switzerland)를 이용하여 상온에서 측정하였다.
(2) 적정산도 측정
발효시료의 산도는 희석액 10 mL을 취하여 산도 측정기(848 Titrino plus, Metrohm, Herisau, Switzerland)를 이용하여 측정하였으며, pH 7.0을 종말점으로 lactic acid(%)로 환산하여 계산하였다.
산도(%젖산) = [(0.009 × 0.1 N NaOH 소비량 × 0.1 N NaOH 역가)/시료의 부피] × 100
(3) 당도측정
발효시료의 당도는 원액 100 ㎕를 취하여 Brix 0~2%(측정범위)인 굴절당도계(PR-1, ATAGO, Tokyo, Japan)로 측정하였다.
(4) 점도(Viscosity test) 측정
발효시료의 점도는 점도계(Brookfield Engineering Laboratories, Ins., Middleboro, MA, USA)의 6번 Spindle을 이용하여 30 rpm에서 1분 동안 안정화하고 1분 간격으로 2회 측정하였다. 시험처리구의 끈적임은 발효기질을 기울였을 때 흐름성과 스분으로 휘저었을 때의 되직함을 측정하였다.
(5) 수분함량 측정
발효시료의 수분함량은 원액 1 g을 칭량한 것을 수분측정기(MB45, Moisture analyzer, OHAUS Corp., Switzerland)를 이용하여 측정하였다.
(6) 젖산균수 측정
발효시료의 젖산균 수 측정은 MRS agar(Difco) 배지를 이용하여 측정하였다. 원액 1 mL을 10진 희석법으로 희석하고, MRS agar plate, 30 ℃, 48 시간 배양하였고, 생성된 집락을 3회 반복하여 측정하여 생균수를 log CFU(colony forming unit)/mL로 나타내었다.
(7) 현탁과 호화
시료의 현탁은 50 mL의 프라스크 튜브에 0.5 g의 분말 시료를 넣고 voltex에서 20초간 현탁하였을 때에 분산정도를 측정하였으며, 호화는 현탁된 시료를 80 ℃, 20분 동안 열처리하였다.
(8) 관능평가
한국식품연구원 직원 10명의 관능요원을 선정하여 발효물을 묘사 및 분석하였다.
시험예 1: 각 원료 기질에 포함된 유기산 함량 측정
발효 전의 원재료 기질(현탁 및 호화 후, 5% 농도)에 포함되어 있는 유기산의 함량을 측정하여 하기 표 5에 나타내었다.
하기 표 5를 살펴보면, 발효 전의 원재료 기질은 pH가 대부분 5.8~6.7 사이에 분포하였다. 이 중에서 두류는 pH가 6.5 이상으로 나타나 가장 높았고, 서류나 곡류는 pH가 6.5 이하로 낮았으며, 이 중 고구마가 pH 5.8로 가장 낮은 것으로 나타났다.
또한, 발효 전의 기질에 포함되어 있는 유기산 중에서 대부분이 아세트산인 것으로 나타났다. 모든 기질에서 항비만 효과가 있다고 알려진 포름산 및/또는 프로피온산은 함유되어 있지 않은 것으로 나타났다.
구분 젖산
(mg/L)		 포름산
(mg/L)		 아세트산
(mg/L)		 프로피온산
(mg/L)		 pH,
(0 시간)
대두 n.a. n.a. 12.31 n.a. 6.70
서리태 n.a. n.a. 10.79 n.a. 6.70
쥐눈이콩 n.a. n.a. 22.97 n.a. 6.60
적콩, 팥 n.a. n.a. 5.35 n.a. 6.60
녹두 n.a. n.a. 6.08 n.a. 6.60
병아리콩 n.a. n.a. 18.36 n.a. 6.60
렌틸콩 n.a. n.a. 0.65 n.a. 6.60
작두콩 n.a. n.a. 18.28 n.a. 6.60
깐동부 n.a. n.a. 7.58 n.a. 6.60
강낭콩 n.a. n.a. 9.23 n.a. 6.50
적울타리콩 n.a. n.a. 12.84 n.a. 6.50
매화콩 n.a. n.a. 6.33 n.a. 6.50
깐양대 n.a. n.a. 11.01 n.a. 6.50
볶은콩 n.a. n.a. 63.30 n.a. 6.50
땅콩 n.a. n.a. 8.65 n.a. 6.60
땅콩피포함 n.a. n.a. 6.93 n.a. 6.60
볶은율무 n.a. n.a. 6.82 n.a. 6.50
볶음귀리 n.a. n.a. 6.31 n.a. 6.40
팽화귀리 11.75 n.a. 9.39 n.a. 6.30
감자 47.36 n.a. 30.02 n.a. 6.20
고구마 n.a. n.a. 11.43 n.a. 5.80
돼지감자 n.a. n.a. 12.79 n.a. 6.50
산약 n.a. n.a. n.a. n.a. 6.30
수수 n.a. n.a. n.a. n.a. 6.40
조 n.a. n.a. 4.99 n.a. 6.30
기장 n.a. n.a. n.a. n.a. 6.20
찰기장 n.a. n.a. 6.06 n.a. 6.10
율무 n.a. n.a. 10.38 n.a. 6.10
멥쌀 n.a. n.a. n.a. n.a. 6.20
현미 5.36 n.a. 14.66 n.a. 6.30
현미찹쌀 5.20 n.a. 17.33 n.a. 6.30
흑미 n.a. n.a. 12.01 n.a. 6.20
밀 n.a. n.a. n.a. n.a. 6.10
통밀 n.a. n.a. 18.84 n.a. 6.00
호밀 n.a. n.a. n.a. n.a. 6.10
쌀보리 n.a. n.a. 11.68 n.a. 6.10
겉보리 n.a. n.a. n.a. n.a. 6.00
통보리 n.a. n.a. n.a. n.a. 6.00
n.a. : not available(not detected)
시험예 2: 단일 기질의 유산균 발효시의 유기산 생산량
2-1: 대두(두류) 유산균 발효시의 유기산 생산량
대두 기질(5%)을 이용하여 상기 선별된 5종의 유산균의 포름산 등의 유기산 생성량 및 발효 특성을 하기 표 6에 나타내었다.
하기 표 6을 살펴보면, 대두 기질에서 En. faecalis 균주의 포름산 생산량이 가장 높았다.
또한, En. faecalis 균주 발효시, 발효온도 변화에 의한 차이는 35 ℃에서 24 시간 발효시켰을 때보다 30 ℃에서 48 시간 발효시켰을 때에 포름산 생산량이 10.3%(31 mg/L) 더 높았다.
Lb. plantarum 균주는 상기 En. faecalis 균주보다 포름산 생산량이 현저히 낮았고, 발효온도 변화에 의한 차이는 35 ℃에서 24 시간 발효시켰을 때보다 30 ℃에서 48 시간 발효시켰을 때에 포름산 생산량이 34.1%(14 mg/L) 더 높았다.
따라서, 대두 기질에서 발효 온도의 변화(35 ℃에서 30 ℃로 변경)는 포름산 생산량 증대에 효과가 있었고, 특히 Lb. plantarum 균주의 경우에 포름산 생산량이 큰 폭으로 증대되었다.
한편, 대두 기질에서 유산균의 대표적인 특성인 젖산 생산량은 Lb. plantarum 균주가 가장 높았고, 특히 35 ℃에서 24 시간 발효 조건에서 가장 높았다.
하기 표 6에서, 젖산은 "LA", 포름산은 "FA", 아세트산은 "AA"로 간략히 표시하였다.
구분 24 시간, 35 ℃ 48 시간, 30 ℃ 48 시간, 35 ℃ 48 시간, 40 ℃
LA FA AA LA FA AA LA FA AA LA FA AA
mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L
En. faecalis 1238 301 673 1117 332 897 1020 321 887 1055 328 883
Ped.
pentosacius 		1378 14 181 1072 n.a. 427 1149 13 383 1154 12 354
En.
faecium 		1638 58 176 1445 60 326 1261 50 430 1353 57 437
Lb.
plantarum 		3945 41 531 3444 55 916 3577 32 794 3636 50 826
Lb.
delbruekii 		3351 n.a. 163 2844 n.a. 588 2923 n.a. 566 3244 n.a. 340
2-2: 쥐눈이콩(두류) 유산균 발효시의 유기산 생산량
쥐눈이콩 기질(5%)을 이용하여 상기 선별된 5종의 유산균의 포름산 등의 유기산 생성량 및 발효 특성을 하기 표 7에 나타내었다.
하기 표 7을 살펴보면, 쥐눈이콩 기질에서 En. faecalis 균주의 포름산 생산량이 가장 높았다.
또한, En. faecalis 균주 발효시, 발효온도 변화에 의한 차이는 35 ℃에서 24 시간 발효시켰을 때보다 30 ℃에서 48 시간 발효시켰을 때에 포름산 생산량이 2.5%(8 mg/L) 더 높았다.
Lb. plantarum 균주는 상기 En. faecalis 균주보다 포름산 생산량이 현저히 낮았고, 발효온도 변화에 의한 차이는 35 ℃에서 24 시간 발효시켰을 때보다 30 ℃에서 48 시간 발효시켰을 때에 포름산 생산량이 50.0%(17mg/L) 더 높았다.
따라서, 쥐눈이콩 기질에서 발효 온도의 변화(35 ℃에서 30 ℃로 변경)는 포름산 생산량 증대에 효과가 있었고, 특히 Lb. plantarum 균주의 경우에 포름산 생산량이 큰 폭으로 증대되었다.
한편, 쥐눈이콩 기질에서 유산균의 대표적인 특성인 젖산 생산량은 Lb. plantarum 균주가 가장 높았고, 특히 35 ℃에서 24 시간 발효 조건에서 가장 높았다.
하기 표 7에서, 젖산은 "LA", 포름산은 "FA", 아세트산은 "AA"로 간략히 표시하였다.
구분 24 시간, 35 ℃ 48 시간, 30 ℃ 48 시간, 35 ℃ 48 시간, 40 ℃
LA FA AA LA FA AA LA FA AA LA FA AA
mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L
En. faecalis 1171 314 734 936 322 927 993 303 862 912 320 937
Ped.
pentosacius 		1538 n.a. 166 990 n.a. 593 1173 11 471 1128 n.a. 482
En.
faecium 		1427 42 184 1068 n.a. 471 1211 n.a. 402 1396 n.a. 386
Lb.
plantarum 		3879 34 580 3388 51 822 3455 28 918 3513 40 972
Lb.
delbruekii 		2950 n.a. 170 2395 n.a. 639 2580 n.a. 531 2845 n.a. 333
2-3: 녹두(두류) 유산균 발효시의 유기산 생산량
녹두 기질(5%)을 이용하여 상기 선별된 5종의 유산균의 포름산 등의 유기산 생성량 및 발효 특성을 하기 표 8에 나타내었다.
하기 표 8을 살펴보면, 녹두 기질에서 En. faecalis 균주의 포름산 생산량이 가장 높았다.
또한, En. faecalis 균주 발효시, 발효온도 변화에 의한 차이는 35 ℃에서 24 시간 발효시켰을 때보다 30 ℃에서 48 시간 발효시켰을 때에 포름산 생산량이 27.1%(80 mg/L) 더 낮았다.
Lb. plantarum 균주는 상기 En. faecalis 균주보다 포름산 생산량이 현저히 낮았고, 발효온도 변화에 의한 차이는 35 ℃에서 24 시간 발효시켰을 때보다 30 ℃에서 48 시간 발효시켰을 때에 포름산 생산량이 3.2%(6 mg/L) 더 높았다.
따라서, 녹두 기질에서 발효 온도의 변화(35 ℃에서 30 ℃로 변경)는 포름산 생산량 증대에 영향이 있었고, 특히 En. faecalis 균주의 경우에 포름산 생산량이 큰 폭으로 감소하였다.
한편, 녹두 기질에서 유산균의 대표적인 특성인 젖산 생산량은 Lb. plantarum 균주가 가장 낮았고, 특히 발효 온도의 변화 효과도 나타나지 않았다.
전반적으로, 녹두 기질은 En. faecalis 균주에 의한 포름산을 제외한 유기산의 생산량이 많지 않아 기질로 바람직하지 않은 것으로 나타났다.
하기 표 8에서, 젖산은 "LA", 포름산은 "FA", 아세트산은 "AA"로 간략히 표시하였다.
구분 24 시간, 35 ℃ 48 시간, 30 ℃ 48 시간, 35 ℃ 48 시간, 40 ℃
LA FA AA LA FA AA LA FA AA LA FA AA
mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L
En. faecalis 572 295 610 581 215 703 463 311 759 410 295 808
Ped.
pentosacius 		949 16 217 637 n.a. 582 1149 n.a. 333 900 n.a. 483
En.
faecium 		1099 63 172 1568 48 242 1633 47 260 1537 51 286
Lb.
plantarum 		920 190 651 266 196 1142 584 199 908 300 182 1123
Lb.
delbruekii 		825 15 219 232 n.a. 233 772 n.a. 324 779 n.a. 330
2-4: 작두콩(두류) 유산균 발효시의 유기산 생산량
작두콩 기질(5%)을 이용하여 상기 선별된 5종의 유산균의 포름산 등의 유기산 생성량 및 발효 특성을 하기 표 9에 나타내었다.
하기 표 9를 살펴보면, 작두콩 기질에서 En. faecalis 균주의 포름산 생산량이 가장 높았다.
또한, En. faecalis 균주 발효시, 발효온도 변화에 의한 차이는 35 ℃에서 24 시간 발효시켰을 때보다 30 ℃에서 48 시간 발효시켰을 때에 포름산 생산량이 0.3%(1 mg/L) 더 높았다.
Lb. plantarum 균주는 상기 En. faecalis 균주보다 포름산 생산량이 현저히 낮았고, 발효온도 변화에 대한 유의적인 차이는 나타나지 않았다.
따라서, 작두콩 기질에서 발효 온도의 변화(35 ℃에서 30 ℃로 변경)는 포름산 생산량 증대에 유의적인 영향이 없었다.
한편, 작두콩 기질에서 유산균의 대표적인 특성인 젖산 생산량은 Lb. plantarum 균주가 가장 높았고, 발효 온도의 변화 효과는 나타나지 않았다.
하기 표 9에서, 젖산은 "LA", 포름산은 "FA", 아세트산은 "AA"로 간략히 표시하였다.
구분 24 시간, 35 ℃ 48 시간, 30 ℃ 48 시간, 35 ℃ 48 시간, 40 ℃
LA FA AA LA FA AA LA FA AA LA FA AA
mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L
En. faecalis 600 313 786 318 314 941 394 311 907 297 313 943
Ped.
pentosacius 		845 n.a. 183 666 n.a. 325 635 n.a. 346 662 n.a. 316
En.
faecium 		707 35 186 852 n.a. 270 1144 n.a. 311 988 n.a. 283
Lb.
plantarum 		3042 29 606 2736 39 838 2996 44 750 2763 33 868
Lb.
delbruekii 		2721 n.a. 177 2275 n.a. 523 2475 n.a. 408 2437 n.a. 404
2-5: 땅콩(두류) 유산균 발효시의 유기산 생산량
땅콩 기질(5%)을 이용하여 상기 선별된 5종의 유산균의 포름산 등의 유기산 생성량 및 발효 특성을 하기 표 10에 나타내었다.
하기 표 10을 살펴보면, 땅콩 기질에서 En. faecalis 균주의 포름산 생산량이 가장 높았다.
또한, En. faecalis 균주 발효시, 발효온도 변화에 의한 차이는 35 ℃에서 24 시간 발효시켰을 때보다 30 ℃에서 48 시간 발효시켰을 때에 포름산 생산량이 64.2%(52 mg/L) 더 높았다. 따라서, 땅콩 기질에서 En. faecalis 균주의 경우에는 발효온도 변화에 따른 효과가 상당히 높았다.
한편, Lb. plantarum 균주는 땅콩 기질에서 포름산을 생산하지 않았다.
땅콩 기질에서 유산균의 대표적인 특성인 젖산 생산량은 Lb. plantarum 균주가 가장 높았고, 특히 35 ℃에서 24 시간 발효시켰을 때 가장 높았다.
전반적으로, 땅콩 기질은 유기산의 생산량이 많지 않아 유기산 생성용도로 사용하기보다, 땅콩 내 지질 함량이 높으므로 혼합기질의 지질 개선용 소재로 활용하면 좋을 것으로 판단된다.
하기 표 10에서, 젖산은 "LA", 포름산은 "FA", 아세트산은 "AA"로 간략히 표시하였다.
구분 24 시간, 35 ℃ 48 시간, 30 ℃ 48 시간, 35 ℃ 48 시간, 40 ℃
LA FA AA LA FA AA LA FA AA LA FA AA
mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L
En. faecalis 148 81 183 120 133 279 127 62 195 150 77 213
Ped.
pentosacius 		1225 n.a. 129 987 n.a. 332 1059 n.a. 356 1082 n.a. 309
En.
faecium 		98 38 155 82 n.a. 118 101 43 133 108 32 99
Lb.
plantarum 		2102 n.a. 163 1797 n.a. 508 1941 n.a. 311 2001 n.a. 296
Lb.
delbruekii 		2473 n.a. 150 2188 n.a. 332 2185 n.a. 370 2281 n.a. 342
2-6: 고구마(서류) 유산균 발효시의 유기산 생산량
고구마 기질(5%)을 이용하여 상기 선별된 5종의 유산균의 포름산 등의 유기산 생성량 및 발효 특성을 하기 표 11에 나타내었다.
하기 표 11을 살펴보면, 고구마 기질에서 En. faecalis 균주의 포름산 생산량이 가장 높았고, 초기 생산량이 더 높아서 발효온도 변화 공정이 필요하지 않았다.
한편, Lb. plantarum 균주는 En. faecalis 균주와 포름산 생산량이 유사하였고, 발효온도 변화에 의한 차이는 35 ℃에서 24 시간 발효시켰을 때보다 40 ℃에서 48 시간 발효시켰을 때에 포름산 생산량이 195%(43 mg/L) 더 높았다.
고구마 기질에서 유산균의 대표적인 특성인 젖산 생산량은 Lb. plantarum 균주가 가장 높았고, 발효 온도의 변화는 젖산 생산량 증대에 유의적인 영향이 없었다.
전반적으로, 고구마 기질은 En. faecalis 균주에 의한 포름산 생산을 기대하기보다, Lb. plantarum 균주에 의한 젖산 생성을 기대하는 기질로 활용하면 좋을 것으로 판단된다.
하기 표 11에서, 젖산은 "LA", 포름산은 "FA", 아세트산은 "AA"로 간략히 표시하였다.
구분 24 시간, 35 ℃ 48 시간, 30 ℃ 48 시간, 35 ℃ 48 시간, 40 ℃
LA FA AA LA FA AA LA FA AA LA FA AA
mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L
En. faecalis 1377 37 115 1384 32 170 1442 32 168 1460 34 163
Ped.
pentosacius 		2309 29 136 2305 23 333 2469 20 283 2590 24 241
En.
faecium 		1420 22 64 1629 18 69 1746 20 69 1680 19 80
Lb.
plantarum 		6044 22 214 8263 33 399 8513 54 416 7172 65 381
Lb.
delbruekii 		2336 25 184 3031 31 261 2996 33 290 3012 32 290
2-7: 조(곡류) 유산균 발효시의 유기산 생산량
조 기질(5%)을 이용하여 상기 선별된 5종의 유산균의 포름산 등의 유기산 생성량 및 발효 특성을 하기 표 12에 나타내었다.
하기 표 12를 살펴보면, 조 기질에서 En. faecalis 균주의 포름산 생산량이 가장 높았고, 초기 포름산 생산량이 발효온도를 변화시킨 다른 실험군들의 생산량과 유의적인 차이가 없었다.
한편, Lb. plantarum 균주는 조 기질에서 포름산을 거의 생산하지 않는 것으로 나타났다.
조 기질에서 유산균의 대표적인 특성인 젖산 생산량은 Lb. plantarum 균주가 가장 높았고, 발효온도의 변화는 젖산 생산량 증대에 유의적인 영향이 없었다.
전반적으로, 조 기질은 유기산의 생산량이 낮아서 기질로 바람직하지 않은 것으로 나타났다.
하기 표 12에서, 젖산은 "LA", 포름산은 "FA", 아세트산은 "AA"로 간략히 표시하였다.
구분 24 시간, 35 ℃ 48 시간, 30 ℃ 48 시간, 35 ℃ 48 시간, 40 ℃
LA FA AA LA FA AA LA FA AA LA FA AA
mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L
En. faecalis 965 30 108 1074 25 119 1055 26 115 1002 32 112
Ped.
pentosacius 		2327 n.a. 121 2425 n.a. 137 2544 n.a. 129 2271 n.a. 113
En.
faecium 		1305 n.a. 77 1464 n.a. 90 1477 n.a. 87 1260 n.a. 83
Lb.
plantarum 		2659 n.a. 188 2678 18 417 2854 n.a. 303 2695 n.a. 390
Lb.
delbruekii 		2274 n.a. 110 2304 n.a. 175 2516 n.a. 179 2398 n.a. 148
2-8: 기장(곡류) 유산균 발효시의 유기산 생산량
기장 기질(5%)을 이용하여 상기 선별된 5종의 유산균의 포름산 등의 유기산 생성량 및 발효 특성을 하기 표 13에 나타내었다.
하기 표 13을 살펴보면, 기장 기질에서 En. faecalis 균주의 포름산 생산량이 가장 높았고, 초기 포름산 생산량이 더 높아서 발효온도 변화 공정이 필요하지 않았다.
한편, Lb. plantarum 균주는 기장 기질에서 포름산을 거의 생산하지 않는 것으로 나타났다.
기장 기질에서 유산균의 대표적인 특성인 젖산 생산량은 Lb. plantarum 균주가 가장 높았고, 초기 젖산 생산량이 더 높아서 발효온도 변화 공정이 필요하지 않았다.
전반적으로, 기장 기질은 유기산의 생산량이 낮아서 기질로 바람직하지 않은 것으로 나타났다.
하기 표 13에서, 젖산은 "LA", 포름산은 "FA", 아세트산은 "AA"로 간략히 표시하였다.
구분 24 시간, 35 ℃ 48 시간, 30 ℃ 48 시간, 35 ℃ 48 시간, 40 ℃
LA FA AA LA FA AA LA FA AA LA FA AA
mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L
En. faecalis 797 47 104 771 40 108 751 34 103 753 39 109
Ped.
pentosacius 		1794 n.a. 94 1948 n.a. 101 1940 n.a. 102 1861 n.a. 99
En.
faecium 		1010 n.a. 84 1216 n.a. 98 1071 n.a. 94 1024 n.a. 88
Lb.
plantarum 		2095 n.a. 162 2063 n.a. 272 2031 n.a. 246 2069 n.a. 218
Lb.
delbruekii 		1944 n.a. 126 1993 n.a. 159 2018 n.a. 153 2000 n.a. 138
2-9: 멥쌀(곡류) 유산균 발효시의 유기산 생산량
멥쌀 기질(5%)을 이용하여 상기 선별된 5종의 유산균의 포름산 등의 유기산 생성량 및 발효 특성을 하기 표 14에 나타내었다.
하기 표 14를 살펴보면, 멥쌀 기질에서 En. faecalis 균주의 포름산 생산량이 가장 높았고, 초기 포름산 생산량이 더 높아서 발효온도 변화 공정이 필요하지 않았다.
Lb. plantarum 균주는 멥쌀 기질에서 발효시간이 증가하면 포름산 함량이 증가하였지만 그 함량이 미미하였다.
한편, 멥쌀 기질에서 유산균의 대표적인 특성인 젖산 생산량은 Lb. plantarum 균주가 가장 높았고, 35 ℃에서 24 시간 발효시켰을 때보다 40 ℃에서 48 시간 발효시켰을 때에 젖산 생산량이 약 56%(293 mg/L) 더 높았다.
전반적으로, 멥쌀 기질은 유기산의 생산량이 낮아서 기질로 바람직하지 않은 것으로 나타났다.
하기 표 14에서, 젖산은 "LA", 포름산은 "FA", 아세트산은 "AA"로 간략히 표시하였다.
구분 24 시간, 35 ℃ 48 시간, 30 ℃ 48 시간, 35 ℃ 48 시간, 40 ℃
LA FA AA LA FA AA LA FA AA LA FA AA
mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L
En. faecalis 449 9 88 442 8 126 464 9 123 476 10 107
Ped.
pentosacius 		495 n.a. 65 543 n.a. 75 557 n.a. 75 538 n.a. 70
En.
faecium 		264 n.a. 45 406 n.a. 51 416 n.a. 50 387 n.a. 51
Lb.
plantarum 		523 4 73 685 9 282 579 8 399 816 9 230
Lb.
delbruekii 		575 n.a. 69 538 n.a. 92 498 n.a. 90 538 n.a. 95
2-10: 호밀(곡류) 유산균 발효시의 유기산 생산량
호밀 기질(5%)을 이용하여 상기 선별된 5종의 유산균의 포름산 등의 유기산 생성량 및 발효 특성을 하기 표 15에 나타내었다.
하기 표 15를 살펴보면, 호밀 기질에서 En. faecalis 균주의 포름산 생산량이 가장 높았고, 발효시간이 증가하면 포름산 함량이 증가하였지만 그 함량이 미미하였다.
또한, Lb. plantarum 균주도 호밀 기질에서 발효시간이 증가하면 포름산 함량이 증가하였지만 그 함량이 미미하였다.
한편, 호밀 기질에서 유산균의 대표적인 특성인 젖산 생산량은 Lb. plantarum 균주가 가장 높았고, 35 ℃에서 24 시간 발효시켰을 때보다 40 ℃에서 48 시간 발효시켰을 때에 젖산 생산량이 약 6.2%(21 mg/L) 더 낮았다.
전반적으로, 호밀 기질은 유기산의 생산량이 낮아서 기질로 바람직하지 않은 것으로 나타났다.
하기 표 15에서, 젖산은 "LA", 포름산은 "FA", 아세트산은 "AA"로 간략히 표시하였다.
구분 24 시간, 35 ℃ 48 시간, 30 ℃ 48 시간, 35 ℃ 48 시간, 40 ℃
LA FA AA LA FA AA LA FA AA LA FA AA
mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L
En. faecalis 2160 n.a. 159 1201 45 202 1175 42 196 1242 44 180
Ped.
pentosacius 		1215 49 156 2440 19 445 2636 n.a. 302 2591 n.a. 268
En.
faecium 		1586 23 118 1597 9 154 1574 21 173 1601 22 171
Lb.
plantarum 		2905 25 208 2467 35 612 2711 27 354 2726 25 359
Lb.
delbruekii 		1632 n.a. 187 1418 n.a. 420 1476 21 359 1550 25 346
소결
상기의 실험들을 통해 다양한 기질을 이용하여 상기 선별된 유산균들의 포름산 등의 유기산 생성량 등을 살펴보았다.
다양한 기질을 이용하여 유산균 발효를 해본 결과, 두류 기질 또는 서류 기질의 경우 포름산을 포함한 유기산의 생성량이 높아 본 발명의 기질로서 적합한 반면, 곡류 기질을 이용한 경우 포름산을 포함한 유기산 생성량이 낮아 기질로 부적합한 것으로 나타났다.
한편, 모든 기질에서 포름산 생산량은 En. faecalis 균주에서 현저히 높았고, 젖산 생산량은 Lb. plantarum 균주에서 가장 높은 것으로 나타났다.
또한, En. faecalis(TK1) 균주의 경우 모든 두류 기질에서 포름산 생산량이 크게 증대되었다.
이에 따라, 유기산 생산량 증대를 위한 발효 유산균으로서, 상기 선별된 5종의 유산균들 중에서도 En. faecalis(TK1) 균주 및 Lb. plantarum(S2) 균주를 선별하였다.
상기 선별된 En. faecalis(TK1) 및 Lb. plantarum(S2) 균주의 동정은 (주)마크로젠에 의뢰하였다. 분자생물학적 특징을 조사하기 위해 각각의 균주 배양액으로부터 염색체 DNA를 분리한 후, 상기 염색체 DNA는 미생물 동정을 위하여 16s rRNA gene의 전체 염기서열 분석을 수행하였다.
도 2는 상기 En. faecalis(TK1) 균주의 염기서열(16s rRNA 서열)을 나타낸 것이다.
상기 En. faecalis(TK1) 균주를 GenBank에 등록된 다른 균주들과 염기서열을 비교한 결과 표준균주인 Enterococcus faecalis LC096215.1 균주와 99%의 상동성(1452개 뉴클레오타이드 시퀀스 중에 1446개가 상동)을 나타내었으며, 상기 TK1 균주와 100% 상동성을 갖는 균주는 기존에 존재하지 않는 것을 확인하였다(도 1 참조). 따라서 본 발명자들은 이들 균주들을 2019년 11월 14일자로 한국생명공학연구원 미생물자원센터(KCTC)에 기탁하여 수탁번호 KCTC14023BP를 부여받았다.
도 4는 상기 Lb. plantarum(S2) 균주의 염기서열(16s rRNA 서열)을 나타낸 것이다.
상기 Lb. plantarum(S2) 균주를 GenBank에 등록된 다른 균주들과 염기서열을 비교한 결과 표준균주인 Lactobacillus plantarum LC064896.1 균주와 99%의 상동성(1499개 뉴클레오타이드 시퀀스 중에 1495개가 상동)을 나타내었으며, 상기 S2 균주와 100% 상동성을 갖는 균주는 기존에 존재하지 않는 것을 확인하였다(도 3 참조). 따라서 본 발명자들은 이들 균주들을 2019년 11월 14일자로 한국생명공학연구원 미생물자원센터(KCTC)에 기탁하여 수탁번호 KCTC14024BP를 부여받았다.
시험예 3: 선별된 2종의 균주의 다양한 기질에서의 발효 특성
3-1: En. faecalis (TK1) 균주 발효시의 유기산 생산량
다양한 기질(5% 시료)을 포함하는 배지 조성물에 En. faecalis 균주를 접종하고 35 ℃에서 24 시간 동안 발효하여 유산균 발효물을 제조한 후, 상기 유산균 발효물 내의 유기산 함량을 측정하여 하기 표 16에 나타내었다.
하기 표 16을 살펴보면, 상기 유산균 발효물 내에는 유기산 중에서도 젖산 생산량이 가장 높았다. 포름산 함량은 두류 기질에서 대체적으로 200 mg/L 이상인 것으로 나타났고, 곡류 또는 서류에서는 대체적으로 100 mg/L 이하인 것으로 나타났다. 한편, 항비만 효과가 있다고 알려진 프로피온산은 검출되지 않았다.
구분 젖산
(mg/L)		 포름산
(mg/L)		 아세트산
(mg/L)		 프로피온산
(mg/L)
두류 대두 782.48 325.20 705.77 n.a.
서리태 1237.70 301.11 672.86 n.a.
쥐눈이콩 1171.14 313.76 733.92 n.a.
적콩, 팥 439.98 273.90 615.84 n.a.
녹두 572.20 294.92 610.22 n.a.
병아리콩 641.35 211.38 410.83 n.a.
렌틸콩 230.00 167.50 348.38 n.a.
작두콩 600.23 312.70 786.39 n.a.
깐동부 350.99 228.26 521.30 n.a.
강낭콩 168.49 279.99 646.86 n.a.
적울타리콩 164.64 23524 555.66 n.a.
매화콩 160.09 266.16 610.40 n.a.
깐양대 199.98 269.87 595.63 n.a.
볶은콩 212.55 206.57 656.55 n.a.
땅콩 120.85 55.97 174.22 n.a.
땅콩피포함 148.09 81.25 183.46 n.a.
서류 감자 904.47 113.75 410.09 n.a.
고구마 1377.12 36.31 114.96 n.a.
돼지감자 1328.25 73.51 165.16 n.a.
산약 1422.40 93.46 241.30 n.a.
곡류 수수 664.98 48.30 148.27 n.a.
조 964.92 29.84 108.15 n.a.
기장 796.66 47.29 104.34 n.a.
찰기장 629.10 43.95 96.20 n.a.
율무 925.21 69.93 192.11 n.a.
멥쌀 449.18 8.82 88.12 n.a.
현미 950.75 67.07 198.08 n.a.
현미찹쌀 350.71 98.26 221.99 n.a.
흑미 323.78 76.22 173.16 n.a.
밀 683.44 74.50 161.62 n.a.
통밀 875.92 100.47 248.19 n.a.
호밀 2160.25 n.a. 158.87 n.a.
쌀보리 803.85 72.88 187.65 n.a.
겉보리 766.81 77.62 187.28 n.a.
통보리 347.77 57.93 145.81 n.a.
볶은율무 305.76 15.61 113.07 n.a.
볶음귀리 65.54 64.83 182.17 n.a.
팽화귀리 184.26 70.99 130.12 n.a.
3-2: Lb. plantarum (S2) 균주 발효시의 유기산 생산량
다양한 기질(5% 시료)을 Lb. plantarum 균주를 이용하여 35 ℃에서 24 시간 동안 발효한 후, 상기 유산균 발효물 내의 유기산 함량을 측정하여 하기 표 17에 나타내었다.
하기 표 17을 살펴보면, 상기 유산균 발효물 내에는 유기산 중에서도 젖산 생산량이 가장 많았다. 포름산은 대체적으로 두류 기질에서 생산량이 높았으나, 곡류 또는 서류에서는 생산량이 낮은 것으로 나타났다. 한편, 이전의 실험에서 젖산 생산량이 많은 것으로 나타난 기질인 고구마 및 돼지감자의 경우 포름산은 검출되지 않았고, 전체적으로 항비만 효과가 있다고 알려진 프로피온산은 검출되지 않았다.
구분 젖산
(mg/L)		 포름산
(mg/L)		 아세트산
(mg/L)		 프로피온산
(mg/L)
두류 서리태 3870.43 81.57 523.37 n.a.
쥐눈이콩 3797.68 127.39 578.55 n.a.
적콩, 팥 643.42 146.99 605.13 n.a.
녹두 901.98 186.77 617.60 n.a.
병아리콩 1895.02 174.03 375.59 n.a.
렌틸콩 1296.82 116.29 348.77 n.a.
작두콩 2981.00 59.24 628.82 n.a.
깐동부 1674.09 134.15 555.34 n.a.
강낭콩 1442.57 114.00 590.65 n.a.
적울타리콩 1946.15 65.69 437.53 n.a.
매화콩 1923.47 86.02 507.05 n.a.
깐양대 2027.17 63.16 438.32 n.a.
볶은콩 3836.80 n.a. 514.18 n.a.
땅콩 2294.74 n.a. 159.09 n.a.
땅콩피포함 2117.72 n.a. 172.04 n.a.
서류 감자 1846.44 54.30 565.17 n.a.
고구마 6130.65 n.a. 240.51 n.a.
돼지감자 6805.42 n.a. 523.53 n.a.
산약 3417.23 79.60 353.65 n.a.
곡류 수수 1461.29 34.56 207.89 n.a.
조 2680.91 n.a. 192.03 n.a.
기장 2100.41 n.a. 165.35 n.a.
찰기장 1937.47 n.a. 174.21 n.a.
율무 1493.84 46.75 208.09 n.a.
멥쌀 943.20 30.68 128.30 n.a.
현미 2521.89 n.a. 198.46 n.a.
현미찹쌀 706.09 36.83 300.68 n.a.
흑미 924.06 34.05 209.65 n.a.
밀 746.58 17.06 103.44 n.a.
통밀 1696.18 43.14 257.43 n.a.
호밀 2879.70 59.61 194.09 n.a.
쌀보리 1591.71 42.67 208.82 n.a.
겉보리 1745.51 40.09 179.09 n.a.
통보리 746.59 35.23 191.15 n.a.
볶은율무 525.51 30.28 171.96 n.a.
볶음귀리 599.51 22.68 211.17 n.a.
팽화귀리 390.57 41.37 196.89 n.a.
소결
상기의 실험들을 통해, 포름산 생산량이 높은 균주는 En. faecalis(TK1)이고, 포름산 생산량이 가장 높은 기질은 두류인 대두이며, 그 다음으로는 서리태, 쥐눈이콩, 작두콩 등인 것으로 확인되었다.
하기 실험에서는 두류 기질의 대표로 대두를 선별하고, 서류 기질의 대표로 고구마 또는 감자를 선별하여 실험하였다.
상기 서류는 전분함량이 높아서 Lb. plantarum에 의한 젖산 생성량이 많아 발효물에 강한 산미, 즉 상큼한 맛을 내므로 두류의 발효로 인한 비선호 냄새나 맛을 개선할 수 있다. 또한 서류 기질을 발효시킨 유산균 발효물은 점착성 등으로 인해 물성이 부드러워 본 발명의 기질로 이용되기에 적합하다.
시험예 4: 식용 기질에서의 유기산 생산량 비교
상기 선별된 균주(TK1 및 S2)의 식용 기질에서의 유기산(포름산) 생성량을 본 발명자들이 이전 연구에서 포름산 생성능이 있다고 밝힌 균주(TN3 및 KR127, 한국특허공개공보 제10-2018-0056972호)와 비교하여 하기 표 18 내지 표 24에 나타내었다. 이때, 발효는 35 ℃에서 24 시간 동안 수행되었다.
서리태 기질(0.5%)에서의 유기산 생산량 비교
균주 유기산(mMol)
젖산 부티르산 프로피온산 아세트산 포름산
Enterococcus faecalis TK1 13.74 ND ND 11.20 6.55
Enterococcus faecalis TN3 10.20 ND ND 3.70 2.90
Enterococcus faecium KR127 18.18 ND ND 2.93 1.25
Lactobacillus plantarum S2 43.78 ND ND 8.84 0.90
쥐눈이콩 기질(0.5%)에서의 유기산 생산량 비교
균주 유기산(mMol)
젖산 부티르산 프로피온산 아세트산 포름산
Enterococcus faecalis TK1 13.00 ND ND 12.21 6.82
Enterococcus faecalis TN3 9.75 ND ND 8.83 4.70
Enterococcus faecium KR127 15.84 ND ND 3.06 0.91
Lactobacillus plantarum S2 43.06 ND ND 9.65 0.73
녹두 기질(0.5%)에서의 유기산 생산량 비교
균주 유기산(mMol)
젖산 부티르산 프로피온산 아세트산 포름산
Enterococcus faecalis TK1 6.35 ND ND 10.15 6.41
Enterococcus faecalis TN3 9.16 ND ND 3.65 1.12
Enterococcus faecium KR127 12.20 ND ND 2.87 1.36
Lactobacillus plantarum S2 10.22 ND ND 10.83 4.13
작두콩 기질(0.5%)에서의 유기산 생산량 비교
균주 유기산(mMol)
젖산 부티르산 프로피온산 아세트산 포름산
Enterococcus faecalis TK1 6.66 ND ND 13.08 6.80
Enterococcus faecalis TN3 6.20 ND ND 4.95 3.02
Enterococcus faecium KR127 7.84 ND ND 3.10 0.77
Lactobacillus plantarum S2 33.77 ND ND 10.08 0.62
땅콩 기질(0.5%)에서의 유기산 생산량 비교
균주 유기산(mMol)
젖산 부티르산 프로피온산 아세트산 포름산
Enterococcus faecalis TK1 1.64 ND ND 3.05 1.77
Enterococcus faecalis TN3 1.32 ND ND 2.14 1.05
Enterococcus faecium KR127 1.09 ND ND 2.57 0.82
Lactobacillus plantarum S2 23.34 ND ND 2.72 ND
고구마 기질(0.5%)에서의 유기산 생산량 비교
균주 유기산(mMol)
젖산 부티르산 프로피온산 아세트산 포름산
Enterococcus faecalis TK1 15.29 ND ND 1.91 0.80
Enterococcus faecalis TN3 1.32 ND ND 2.14 1.05
Enterococcus faecium KR127 15.76 ND ND 1.07 0.48
Lactobacillus plantarum S2 67.09 ND ND 3.56 0.47
감자 기질(0.5%)에서의 유기산 생산량 비교
균주 유기산(mMol)
젖산 부티르산 프로피온산 아세트산 포름산
Enterococcus faecalis TK1 8.50 ND ND 4.73 0.45
Enterococcus faecalis TN3 9.11 ND ND 2.01 0.40
Enterococcus faecium KR127 14.48 ND ND 1.28 ND
Lactobacillus plantarum S2 29.52 ND ND 3.13 ND
상기의 실험들을 통해 다양한 기질을 이용하여 상기 선별된 유산균(TK1 및 S2)의 유기산 생성량 등을 본 발명자들이 이전 연구에서 포름산 생성능이 있다고 밝힌 균주들(TN3 및 KR127, 한국특허공개공보 제10-2018-0056972호)과 비교하여 보았다.
다양한 기질을 이용하여 유산균 발효를 해본 결과, 본 발명의 TK1 균주의 포름산 생산량이 다른 균주들에 비해 현저히 높은 것으로 나타났다.
시험예 5: 선별된 2종의 균주의 혼합발효 특성
5-1: 혼합발효에 따른 pH 및 산도 변화(대두+고구마)
대두 및 고구마 중에서 선택되는 1종 또는 2종의 기질(5% 농도)을 En. faecalis(TK1) 및 Lb. plantarum(S2) 중에서 선택되는 1종 이상의 균주로 발효(35 ℃, 24 시간)시킨 유산균 발효물의 pH 및 산도를 측정하여 하기 표 25에 나타내었다.
하기 표 25를 살펴보면, 대두보다 고구마 기질의 pH가 낮았고, En. faecalis 보다 Lb. plantarum 균주의 pH가 더 낮았다. En. faecalis 및 Lb. plantarum의 혼합균주로 발효시킨 발효물은 pH가 중간값으로 나타났다. 산도는 En. faecalis 단독처리구를 제외하고 고구마, 및 대두 + 고구마 처리구에서 0.4 이상으로 높아, 고구마를 포함하는 처리구가 적절한 산미로 인해 기호도가 높을 것으로 예상된다. 참고로, 김치는 산도 0.4~0.8에서, 요구르트는 산도 0.8~1.2 범위에서 기호도가 높다고 알려져 있다.
따라서, 포름산 생산량 증대 측면뿐 아니라 유산균 발효물의 맛을 고려한다면, En. faecalis 및 Lb. plantarum 혼합균주 및 대두 및 고구마 혼합기질 처리구인 것이 바람직하다고 판단된다.
기질 균주 0h 24h(35℃) 48h
pH 산도 pH 산도 30℃ 35℃ 40℃
pH 산도 pH 산도 pH 산도
대두 TK1 6.84 0.043 5.99 0.21 5.94 0.22 5.96 0.23 5.99 0.10
S2 4.21 0.35 4.20 0.37 4.24 0.35 4.21 0.36
TK1+S2 4.34 0.32 4.38 0.38 4.36 0.34 4.37 0.33
고구마 TK1 5.77 0.054 4.14 0.12 3.58 0.35 3.52 0.36 3.52 0.35
S2 3.45 0.40 3.35 0.56 3.26 0.52 3.29 0.55
TK1+S2 3.48 0.45 3.34 0.53 3.31 0.51 3.29 0.53
대두
+고구마		 TK1 6.30 0.072 4.28 0.25 4.20 0.23 4.22 0.23 4.23 0.22
S2 3.79 0.45 3.62 0.56 3.60 0.53 3.57 0.58
TK1+S2 3.83 0.42 3.70 0.49 3.66 0.48 3.62 0.52
5-2: 혼합발효에 따른 pH 및 산도 변화(대두+감자)
하기에서는 두류 기질로서 대두를 선별하고, 서류 기질로서 감자를 선별하여 실험을 하였다.
대두 및 감자 중에서 선택되는 1종 또는 2종의 기질(5% 농도)을 En. faecalis(TK1) 및 Lb. plantarum(S2) 중에서 선택되는 1종 이상의 균주로 발효(35 ℃, 24 시간)시킨 유산균 발효물의 pH 및 산도를 측정하여 하기 표 26에 나타내었다.
하기 표 26을 살펴보면, 대두보다 감자 기질의 pH가 낮았고, En. faecalis 보다 Lb. plantarum 균주의 pH가 더 낮았다. En. faecalis 및 Lb. plantarum의 혼합균주로 발효시킨 발효물은 pH가 중간값으로 나타났다. 산도는 대두 + 감자 처리구 또는 대두 + 감자 + 땅콩 처리구에서 0.5 이상으로 높아, 감자를 포함하는 처리구가 산미가 있어 기호도가 더욱 높은 것으로 판단된다.
따라서, 포름산 생산량 증대뿐만 아니라 유산균 발효물의 맛을 고려한다면, En. faecalis 및 Lb. plantarum 혼합균주 및 대두 및 감자(+땅콩) 혼합기질 처리구가 바람직하다고 판단된다.
기질 균주 0h 24h(35℃)
pH 산도 pH 산도
대두 TK1+S2 6.78 0.007 4.30 0.49
감자 TK1+S2 5.96 0.036 4.34 0.21
대두+감자 TK1+S2 6.34 0.022 3.69 0.54
대두+땅콩+감자 TK1+S2 6.41 0.018 3.67 0.53
5-3: 관능평가
대두(+땅콩) 및 감자 또는 고구마 중에서 선택되는 1종 내지 3종의 기질(5%, 10%, 15%, 20%, 25% 농도)을 En. faecalis(TK1) 및 Lb. plantarum(S2) 중에서 선택되는 1종 이상의 균주로 발효(35 ℃, 24 시간)시킨 유산균 발효물의 관능평가를 실시하여 하기 표 27에 나타내었다.
구체적으로, 식품관능 평가를 위해 잘 훈련된 한국식품연구원 직원 10명을 패널로 구성하였고, 9점 척도법(정도가 클수록 9점에 가까움)에 준하여 상기 유산균 발효물의 관능평가를 실시하였으며, 이때 통계처리는 SPSS 12.0 통계 프로그램을 사용하고 다중범위 검정(DMR-test; Duncan multiple range test)으로 유의수준 p<0.05에서 유의성을 검증하였다.
[평가항목]
상큼한 맛: (매우 텁텁하다(1점)-매우 상큼하다(9점))
기질(5% 시료) 균주 상큼한 맛
대두 TK1 4.1
S2 6.1
TK1+S2 5.2
감자 TK1 3.9
S2 5.9
TK1+S2 4.9
고구마 TK1 4.3
S2 6.3
TK1+S2 5.3
대두+감자 TK1 4.7
S2 6.9
TK1+S2 5.8
대두+고구마 TK1 5.0
S2 7.1
TK1+S2 6.2
대두+땅콩+감자 TK1 4.9
S2 7.3
TK1+S2 6.2
대두+땅콩+고구마 TK1 5.3
S2 7.5
TK1+S2 6.7
상기 표 27을 살펴보면, 어떠한 기질이든 En. faecalis(TK1)로 발효시킨 발효물은 특유의 텁텁한 맛으로 인해 기호도가 매우 낮은 반면, Lb. plantarum(S2)로 발효시킨 발효물은 상큼한 맛으로 인해 기호도가 상대적으로 높은 것으로 나타났다.
한편, En. faecalis(TK1) 및 Lb. plantarum(S2)로 혼합발효시킨 발효물의 경우 En. faecalis(TK1)로 인한 텁텁한 맛을 보완하는 것으로 나타나, 포름산 함량 증대 및 기호도 증대 효과를 모두 고려한다면 En. faecalis(TK1) 및 Lb. plantarum(S2)를 이용하여 혼합발효시키는 것이 바람직한 것으로 보인다.
또한, 대두, 땅콩 등의 두류, 또는 감자 또는 고구마 등의 서류의 단일기질을 발효시킨 발효물보다는 두류 및 서류를 혼합한 혼합기질을 발효시킨 발효물이 청량한 맛으로 인한 기호도가 더 높은 것으로 확인되었다.
이에 따라, En. faecalis(TK1) 및 Lb. plantarum(S2)로 혼합발효시킴으로써 맛을 개선시키되, 대두 등의 두류, 및 감자, 고구마 등의 서류의 적절한 비율로 포함하는 기질을 이용함으로써, 유산균 발효물의 포름산 등의 유기산 함량을 증대시키고자 하였다.
시험예 6: 고농도 기질을 발효시킨 발효물의 특성
6-1: pH 및 산도 변화
두류 및 서류의 2종 또는 3종 혼합기질, 및 이전의 실험에서 선별된 2종의 균주를 이용하여, 상기 기질의 농도를 달리하며 혼합발효시킨 유산균 발효물의 pH 및 산도를 측정하여 하기 표 28에 나타내었다.
기질 균주 0h 24h(35℃)
pH 산도 pH 산도
대두+감자(10%) TK1+S2 6.34 0.022 3.69 0.54
대두+감자(15%) TK1+S2 6.30 0.072 3.95 1.20
대두+감자(20%) TK1+S2 6.25 0.095 4.12 1.88
대두+감자(25%) TK1+S2 6.22 0.125 4.18 2.03
대두+땅콩+감자(10%) TK1+S2 6.34 0.036 3.76 1.00
대두+땅콩+감자(15%) TK1+S2 6.31 0.061 3.83 1.46
대두+땅콩+감자(20%) TK1+S2 6.24 0.090 3.94 1.98
대두+땅콩+감자(25%) TK1+S2 6.23 0.122 3.99 2.27
대두+고구마(10%) TK1+S2 6.30 0.052 3.79 0.42
대두+고구마(15%) TK1+S2 6.25 0.082 4.12 1.25
대두+고구마(20%) TK1+S2 6.20 0.098 4.20 1.44
대두+고구마(25%) TK1+S2 6.15 1.201 4.26 1.56
대두+땅콩+고구마(10%) TK1+S2 6.39 0.032 4.03 0.75
대두+땅콩+고구마(15%) TK1+S2 6.30 0.061 4.10 0.98
대두+땅콩+고구마(20%) TK1+S2 6.24 0.083 4.17 1.06
대두+땅콩+고구마(25%) TK1+S2 6.18 0.115 4.24 1.43
상기 표 28을 살펴보면, 본 발명의 두류 및 서류를 포함하는 혼합기질의 경우 10 ~ 25%의 고농도에서도 농도에 따른 산도가 높게 증가하고 있어서 유기산 생산량이 증대되는 것을 확인하였고 낮은 농도에서 낮은 pH(산의 강도)를 가짐에도 불구하고 낮은 산도(산의 량)로 나타나는 것은 단백질 분해물에 의한 아미노산 함량이 높은 대두 발효물의 완충력 효과로 여겨지고 있다. 즉, 낮은 농도는 산의 강도는 높지만 낮은 완충효과를 나타내고 높은 농도는 산의 강도는 낮지만 높은 완충효과로 나타나고 있다.
또한, 대두(+땅콩) 및 고구마의 기질보다 대두(+땅콩) 및 감자 기질의 유기산 생산량이 높은 것으로 나타났다. 또한, 상기 기질의 다양한 농도 중에서 25%인 경우에 산도가 가장 높았다.
6-2: 물성 및 조직감 변화
대두(+땅콩), 및 감자 또는 고구마의 2종 또는 3종 혼합기질 및 이전의 실험에서 선별된 2종의 균주를 이용하여, 상기 기질의 농도를 달리하며 혼합발효시킨 유산균 발효물의 겉보기 물성 및 점도를 측정하여 하기 표 29에 나타내었다.
기질 균주 24h(35℃)
겉보기 물성 점도
배지를 기울였을 때 스푼으로 휘젓고, 떨어뜨렸을때 rpm 토크(%) 점도(cp)
대두+감자(10%) TK1+S2 * * 0.5 26.5 3,311
대두+감자(15%) TK1+S2 ** ** 0.5 28.4 68,300
대두+감자(20%) TK1+S2 *** *** 0.5 29.0 347,000
대두+감자(25%) TK1+S2 *** *** 0.5 42.8 1,040,000
대두+땅콩+감자(10%) TK1+S2 * * 0.5 27.2 3,421
대두+땅콩+감자(15%) TK1+S2 ** ** 0.5 18.7 46,500
대두+땅콩+감자(20%) TK1+S2 *** *** 0.5 28.6 350,000
대두+땅콩+감자(25%) TK1+S2 *** *** 0.5 38.9 943,000
대두+고구마(10%) TK1+S2 * ** 0.5 30.0 3,633
대두+고구마(15%) TK1+S2 ** ** 0.5 12.7 30,500
대두+고구마(20%) TK1+S2 *** *** 0.5 13.5 163,000
대두+고구마(25%) TK1+S2 *** *** 0.5 17.6 422,000
대두+땅콩+고구마(10%) TK1+S2 * ** 0.5 45.0 4,540
대두+땅콩+고구마(15%) TK1+S2 ** ** 0.5 13.0 31,443
대두+땅콩+고구마(20%) TK1+S2 *** *** 0.5 15.8 191,000
대두+땅콩+고구마(25%) TK1+S2 *** *** 0.5 19.1 458,000
* = 물같은 점성
** = 약간 끈적한 액상의 점성
*** = 조금 되직해지고 바디감이 증대되어 있지만 목넘김이 무난한 정도의 점성
상기 표 29에서, 농도가 10% 이하인 기질을 이용하여 발효시킨 유산균 발효물은 겉보기 물성이 흐름성 있는 액상인 것으로 나타났고, 농도가 25%를 초과하는 기질을 이용하는 경우에는 겉보기 물성이 너무 되직해지고 덩어리짐 정도 및 씹힘성이 증대되어 목넘김이 좋지 않은 것으로 나타났다.
한편, 기질농도가 10% 이하인 경우에는 음료 형태로 마시기에 용이했고, 15% ~ 25%인 경우에는 수저를 사용하여 떠먹기에 용이했으며 삼켰을 때 목넘김이 무난한 정도인 것으로 나타났다.
시험예 7: En. faecalis (TK1) 균주 및 Lb. plantarum (S2) 혼합발효에 따른 유기산 생산
대두(+땅콩) 및 감자 또는 고구마 중에서 선택된 1종 이상의 기질(5%, 10%, 15%, 20%, 25% 농도)에서 En. faecalis 균주(TK1) 및 Lb. plantarum 균주(S2 균주)를 이용한 혼합발효(35 ℃, 24 시간 발효)에 따른 유기산의 생성량을 측정한 후 하기 표 30 내지 표 33에 나타내었다.
하기 표 30을 살펴보면, 대두 및 감자를 포함하는 기질의 경우 10% ~ 25% 농도에서 상기 혼합발효에 따른 포름산 생성량이 적어도 200 mg/L 이상인 것으로 나타났다. 특히, 대두, 땅콩 및 감자를 포함하는 기질의 경우에는 15% ~ 25% 농도에서 포름산 생성량이 적어도 400 mg/L 이상인 것으로 나타났다. 이러한 결과를 통해 대두 기질에 비해서는 대두 및 감자의 2종 기질이, 대두 및 감자 기질에 비해서는 대두, 땅콩 및 감자의 3종 기질이 포름산 생성량 증대 측면에서 더욱 유리한 것을 확인할 수 있다.
기질 기질
농도		 균주 젖산
(mg/L)		 포름산
(mg/L)		 아세트산
(mg/L)		 프로피온산
(mg/L)
대두 5% TK1+S2 3721.14 217.63 660.72 n.a.
감자 5% TK1+S2 1790.17 56.97 503.18 n.a.
대두+감자 5% TK1+S2 5889.76 182.66 424.35 n.a.
대두+감자 10% TK1+S2 6102.21 205.45 523.76 n.a.
대두+감자 15% TK1+S2 9845.22 289.43 750.66 n.a.
대두+감자 20% TK1+S2 17135.03 357.67 884.76 n.a.
대두+감자 25% TK1+S2 19867.31 536.33 980.52 n.a.
대두+땅콩+감자 5% TK1+S2 5313.14 143.25 373.95 n.a.
대두+땅콩+감자 10% TK1+S2 9099.21 330.72 653.17 n.a.
대두+땅콩+감자 15% TK1+S2 12707.60 404.96 864.60 n.a.
대두+땅콩+감자 20% TK1+S2 16293.15 467.28 1026.36 n.a.
대두+땅콩+감자 25% TK1+S2 18359.34 655.61 1135.88 n.a.
상기 표 30의 유산균 발효물 내의 유기산 함량에 대한 데이터를 객관화하기 위하여 건조중량에 대한 중량비로 계산한 후 하기 표 31에 다시 나타내었다.
기질 기질
농도		 균주 젖산
(건조중량%)		 포름산
(건조중량%)		 아세트산
(건조중량%)		 프로피온산
(건조중량%)
대두 5% TK1+S2 0.3721 0.0218 0.0661 n.a.
감자 5% TK1+S2 0.1790 0.0057 0.0503 n.a.
대두+감자 5% TK1+S2 0.5890 0.0183 0.0424 n.a.
대두+감자 10% TK1+S2 0.6102 0.0205 0.0524 n.a.
대두+감자 15% TK1+S2 0.9845 0.0289 0.0751 n.a.
대두+감자 20% TK1+S2 1.7135 0.0358 0.0885 n.a.
대두+감자 25% TK1+S2 1.9867 0.0536 0.0981 n.a.
대두+땅콩+감자 5% TK1+S2 0.5313 0.0143 0.0374 n.a.
대두+땅콩+감자 10% TK1+S2 0.9099 0.0331 0.0653 n.a.
대두+땅콩+감자 15% TK1+S2 1.2708 0.0405 0.0865 n.a.
대두+땅콩+감자 20% TK1+S2 1.6293 0.0467 0.1026 n.a.
대두+땅콩+감자 25% TK1+S2 1.8359 0.0656 0.1136 n.a.
상기 표 31을 살펴보면, 대두 및 감자를 포함하는 기질의 경우 10% ~ 25% 농도에서 상기 혼합발효에 따른 포름산 생성량이 건조중량으로 적어도 0.02 중량% 이상인 것으로 나타났다. 특히, 대두, 땅콩 및 감자를 포함하는 3종 기질의 경우에는 15% ~ 25% 농도에서 포름산 생성량이 적어도 0.04 중량% 이상인 것으로 나타났다.
상기의 표 30 및 표 31의 결과들로부터, 본 발명의 유산균 발효물은 생체에 안전하면서 텁텁한 맛이 개선되고, 기호도가 더욱 증대되며, 특히 항비만 효능이 있다고 알려진 포름산의 함량이 현저히 증대된 것을 구체적으로 확인하였다.
또한 하기 표 32를 살펴보면, 대두 및 고구마를 포함하는 기질의 경우 10% ~ 25% 농도에서 상기 혼합발효에 따른 포름산 생성량이 적어도 200 mg/L 이상인 것으로 나타났다. 또한, 상기 대두, 땅콩 및 고구마를 포함하는 3종 기질의 경우에는 10% ~ 25% 농도에서 포름산 생성량이 적어도 200 mg/L 이상, 프로피온산 생성량이 적어도 50 mg/L 이상인 것으로 나타났다.
이러한 결과를 통해 대두 기질에 비해서는 대두 및 고구마의 2종 기질이, 대두 및 고구마 기질에 비해서는 대두, 땅콩 및 고구마의 3종 기질이 포름산 생성량 증대 및 프로피온산 생성량 측면에서 더욱 유리한 것을 확인할 수 있다.
기질 기질
농도		 균주 젖산
(mg/L)		 포름산
(mg/L)		 아세트산
(mg/L)		 프로피온산
(mg/L)
대두 5% TK1+S2 3721.14 217.63 660.72 n.a.
고구마 5% TK1+S2 4009.58 171.92 153.72 n.a.
대두+고구마 5% TK1+S2 4196.79 169.85 279.36 n.a.
대두+고구마 10% TK1+S2 5840.33 233.65 554.23 n.a.
대두+고구마 15% TK1+S2 8671.39 345.23 870.95 n.a.
대두+고구마 20% TK1+S2 1155.87 420.55 1096.74 n.a.
대두+고구마 25% TK1+S2 1794.56 384.28 1273.67 n.a.
대두+땅콩+고구마 5% TK1+S2 4257.22 201.64 450.35 2.26
대두+땅콩+고구마 10% TK1+S2 5949.36 255.77 590.38 50.16
대두+땅콩+고구마 15% TK1+S2 8780.24 348.73 890.24 218.49
대두+땅콩+고구마 20% TK1+S2 11851.59 445.05 1192.03 366.28
대두+땅콩+고구마 25% TK1+S2 18159.54 392.84 1321.50 250.45
상기 표 32의 유산균 발효물 내의 유기산 함량에 대한 데이터를 객관화하기 위하여 건조중량에 대한 중량비로 계산한 후 하기 표 33에 다시 나타내었다.
기질 기질
농도		 균주 젖산
(건조중량%)		 포름산
(건조중량%)		 아세트산
(건조중량%)		 프로피온산
(건조중량%)
대두 5% TK1+S2 0.3721 0.0218 0.0661 n.a.
고구마 5% TK1+S2 0.4010 0.0172 0.0154 n.a.
대두+고구마 5% TK1+S2 0.4197 0.0170 0.0279 n.a.
대두+고구마 10% TK1+S2 0.5840 0.0234 0.0554 n.a.
대두+고구마 15% TK1+S2 0.8671 0.0345 0.0871 n.a.
대두+고구마 20% TK1+S2 0.1156 0.0421 0.1097 n.a.
대두+고구마 25% TK1+S2 0.1795 0.0384 0.1274 n.a.
대두+땅콩+고구마 5% TK1+S2 0.4257 0.0202 0.0450 0.0002
대두+땅콩+고구마 10% TK1+S2 0.5949 0.0256 0.0590 0.0050
대두+땅콩+고구마 15% TK1+S2 0.8780 0.0349 0.0890 0.0218
대두+땅콩+고구마 20% TK1+S2 1.1852 0.0445 0.1192 0.0366
대두+땅콩+고구마 25% TK1+S2 1.8160 0.0393 0.1322 0.0250
상기 표 33을 살펴보면, 대두 및 고구마를 포함하는 기질의 경우 10% ~ 25% 농도에서 상기 혼합발효에 따른 포름산 생성량이 건조중량으로 적어도 0.02 중량% 이상인 것으로 나타났다. 또한, 상기 대두, 땅콩 및 고구마를 포함하는 3종 기질의 경우에는 10% ~ 25% 농도에서 포름산 생성량이 적어도 0.02 중량% 이상, 프로피온산 생성량이 적어도 0.005 중량% 이상인 것으로 나타났다.
이상의 시험 결과들로부터 본 발명의 유산균 발효물은 대두 및 땅콩, 및 고구마를 포함하는 3종의 기질을 본 발명의 2종의 유산균으로 혼합발효시킴으로써 항비만 효능이 있다고 알려진 포름산 및 프로피온산의 함량이 증대된 것을 구체적으로 확인하였다.
시험예 8: 영양 균형을 위한 기질의 최적 배합
본 발명의 유산균 발효물의 영양 균형을 위하여, 발효 기질의 최적 배합을 규명하고자 하였다.
2015년 한국 보건복지부에서 발표한 한국인의 권장 영양소 섭취기준(에너지 적정비율)을 하기 표 34에 나타내었다. 본 발명의 유산균 발효물로 식사를 대체하고자 할 경우에 나이에 맞는 영양 균형이 필요하다.
영양소 에너지적정비율
1~2세 3~18세 19세 이상
탄수화물 55~65 % 55~65 % 55~65 %
단백질 7~20 % 7~20 % 7~20 %
지질(총지방) 20~35% 15~30% 15~30%
(2015 한국인 영양소 섭취기준, 보건복지부, 한국영양학회, 발간등록번호 11-1352000-001546-14)
상기 표 34를 참고하면, 19세 이상의 성인(또는 3-18세 비만인)을 기준으로, 비만과 밀접한 관련이 있는 지질의 비율을 최소할 경우에 탄수화물:지질:단백질의 적정 비율은 65:20:15의 중량비가 적절할 것으로 보인다.
한편, 대두, 땅콩, 감자 및 고구마에 포함되어 있는 탄수화물, 지질 및 단백질 함량을 하기 표 35에 나타내었다.
기질 탄수화물(중량%) 지질(중량%) 단백질(중량%) 합계(중량%)
대두 25 20 38 83
땅콩 22 46 27 95
감자 74 1.4 12 87.4
고구마 76 0.1 2.3 78.4
평균 49 17 20 86
(농촌진흥청 식품영양성분 데이터베이스)
상기 표 35를 살펴보면, 상기 기질(대두, 땅콩, 감자, 고구마) 각각의 영양소 함량의 평균 총합은 86인 것으로 나타났다.
상기 86을 100으로 하여 상기 탄소화물:지질:단백질의 적정 비율을 다시 환산하면, 본 발명의 기질의 적정 비율은 56:17:13의 중량비이다.
상기 표 35에서 나타낸 바와 같이, 대두, 땅콩, 감자, 고구마 각각을 기질로 이용하면 상기의 영양소 적정 비율과 멀어져서 식사대용식으로 부적합할 수 있다.
따라서, 상기 대두, 땅콩, 감자, 고구마 등을 적절한 비율로 혼합하면 한국인의 권장형 식단에 가까운 유산균 발효물을 제조할 수 있을 것으로 판단된다.
상기 대두, 땅콩, 감자, 고구마의 배합비에 따른 탄수화물, 지질, 단백질 비율을 하기 표 36에 나타내었다.
배합비
(중량)		 대두
비율		 탄수화물(중량%) 지질(중량%) 단백질(중량%) 합계(중량%)
1 2 1 2 1 2 1 2
대+땅+감
(1:1:1)		 0.33 40 51 22 28 17 21 79 100
대+땅+고
(1:1:1)		 0.33 41 48 22 26 22 26 85 100
대+땅+감
(1:1:2) 		0.25 49 56 17 19 22 25 88 100
대+땅+고
(1:1:2) 		0.25 50 57 17 19 17 19 84 100
대+땅+감
(1:1:3)		 0.20 53.8 61 14 16 20.2 23 88 100
대+땅+고
(1:1:3) 		0.20 55 67 13.3 16 14.4 17 82.6 100
대+땅+감
(1:1:4)		 0.17 57 64 12 14 19 22 88 100
대+땅+고
(1:1:4)		 0.17 59 72 11 13 12 15 82 100
대+땅+감
(1:2:3)		 0.17 49 55 19 21 21 24 89 100
대+땅+고
(1:2:3)		 0.17 50 59 19 22 16 19 85 100
1 : 영양성분표에서 기질별 영양소 함량의 평균 총합(86)
2 : 영양성분표에서 기질별 영양소 함량의 평균 총합(86)을 100으로 환산한 비율
상기 표 36을 살펴보면, 포름산 생성량이 많은 대두의 비율을 높이면서도 영양 균형을 이루는 기질(대두, 땅콩, 감자, 고구마)의 적정 배합비는 기질 내 영양소 비율이 탄소화물:지질:단백질의 적정 비율인 56:17:13에 근접한 배합비인 것이 바람직하다. 이러한 기질 적정 배합비는 대두 : 땅콩 : 감자 또는 고구마의 비율이 1 : 1~3 : 2~4, 바람직하게는 1 : 1~2 : 2~3인 것으로 나타났다. 이때, 포름산 생성량 증대 면에서 기질 내 대두 비율은 0.15~0.30인 것이 바람직하다. 상기 배합비는 19세 이상의 성인(또는 3~18세 비만인) 한국인에게 적합하다. 한편, 대두:땅콩:감자 또는 고구마의 비율이 1 : 1 : 1인 경우에는 지질 비율은 높으면서도 탄수화물의 비율은 낮아 영양 균형이 맞지 않으므로 적절하지 않다.
본 발명의 유산균 발효물은 그 자체로 간편하고 빠르게 한끼 식사를 해결할 수 있도록 한다. 또한, 다양한 영양소를 쉽게 섭취할 수 있으므로, 불규칙한 식사습관으로 인한 영양 결핍을 보충할 수 있다. 특히 항비만 효과가 우수하므로 식품 소재로서 매우 유용하다.
비록 본 발명이 상기에 언급된 바람직한 실시예로서 설명되었으나, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 또한, 첨부된 청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함한다.
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Claims (19)

  1. 삭제
  2. 포름산 생성능을 갖는 엔테로코커스 패칼리스(Enterococcus faecalis) TK1 균주[수탁번호 : KCTC14023BP], 이의 배양물, 이의 파쇄물 또는 이의 추출물; 및 두류를 포함하는 기질;을 포함하는 항비만용 식품 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 식품 조성물은 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) S2 균주[수탁번호 : KCTC14024BP]를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 식품 조성물.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 균주는 식품 조성물 총 중량에 대하여 107 ~ 1012 cfu/g의 함량으로 포함되는 것을 특징으로 하는 식품 조성물.
  5. 삭제
  6. 제2항에 있어서,
    상기 기질은 조성물 총 중량에 대하여 10 ~ 25 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 식품 조성물.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 두류는 대두, 서리태, 땅콩, 쥐눈이콩, 팥, 녹두, 병아리콩, 렌틸콩, 작두콩, 깐동부, 강낭콩, 적울타리콩, 매화콩 및 깐양대 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 식품 조성물.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 두류는 대두 및 땅콩이 1 : 0.5 ~ 3.5의 중량비로 구성된 것을 특징으로 하는 식품 조성물.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 기질은 서류를 더 포함하고,
    상기 두류 및 서류가 1 : 0.5 내지 1.5의 중량비로 포함된 것을 특징으로 하는 식품 조성물.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 서류는 감자, 고구마, 돼지감자 및 산약 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 식품 조성물.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 식품 조성물은 다음의 단계를 포함하는 방법으로 제조되어 포름산 함량이 증대되고 기호도가 우수한 유산균 발효물을 유효성분으로 포함하는 것을 특징으로 하는 식품 조성물:
    (1) 두류 및 감자를 포함하는 기질 10 ~ 25 중량% 및 잔량의 정제수를 포함하는 유산균 배양용 배지 조성물에 엔테로코커스 패칼리스(Enterococcus faecalis) TK1 균주[수탁번호 : KCTC14023BP]를 접종하는 단계; 및
    (2) 상기 균주를 접종한 배지 조성물을 발효시키는 단계.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 (1) 단계의 균주를 접종하는 단계에서 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) S2 균주[수탁번호 : KCTC14024BP]와 함께 접종하여 제조된 것을 특징으로 하는 식품 조성물.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 식품 조성물은 다음의 단계를 포함하는 방법으로 제조되어 포름산 및 프로피온산 함량이 증대되고 기호도가 우수한 유산균 발효물을 유효성분으로 포함하는 것을 특징으로 하는 식품 조성물:
    (1) 대두 및 땅콩을 포함하는 두류, 및 고구마를 포함하는 기질 10 ~ 25 중량% 및 잔량의 정제수를 포함하는 유산균 배양용 배지 조성물에 엔테로코커스 패칼리스(Enterococcus faecalis) TK1 균주[수탁번호 : KCTC14023BP] 및 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) S2 균주[수탁번호 : KCTC14024BP]를 포함하는 혼합 유산균을 접종하는 단계; 및
    (2) 상기 혼합 유산균을 접종한 배지 조성물을 발효시키는 단계.
  14. 제11항 또는 13항에 있어서,
    상기 (2) 단계의 발효 단계에서 30 내지 40 ℃에서 20 내지 30 시간 동안 발효시켜 제조된 것을 특징으로 하는 식품 조성물.
  15. 제11항 또는 13항에 있어서,
    상기 유산균 발효물은 포름산을 건조중량으로 0.02 중량% 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 식품 조성물.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 유산균 발효물은 프로피온산을 건조중량으로 0.005 중량% 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 식품 조성물.
  17. 제2항에 있어서,
    상기 식품 조성물은 상기 균주로 발효시킨 유산균 발효 음료인 것을 특징으로 하는 식품 조성물.
  18. 다음의 단계를 포함하는 포름산 함량이 증대되고 기호도가 우수한 식품 조성물의 제조방법:
    (1) 두류 및 감자를 포함하는 기질 10 ~ 25 중량% 및 잔량의 정제수를 포함하는 유산균 배양용 배지 조성물에 엔테로코커스 패칼리스(Enterococcus faecalis) TK1 균주[수탁번호 : KCTC14023BP] 및 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) S2 균주[수탁번호 : KCTC14024BP]를 포함하는 혼합 유산균을 접종하는 단계; 및
    (2) 상기 혼합 유산균을 접종한 배지 조성물을 발효시키는 단계.
  19. 다음의 단계를 포함하는 포름산 및 프로피온산 함량이 증대되고 기호도가 우수한 식품 조성물의 제조방법:
    (1) 대두 및 땅콩을 포함하는 두류, 및 고구마를 포함하는 기질 10 ~ 25 중량% 및 잔량의 정제수를 포함하는 유산균 배양용 배지 조성물에 엔테로코커스 패칼리스(Enterococcus faecalis) TK1 균주[수탁번호 : KCTC14023BP] 및 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) S2 균주[수탁번호 : KCTC14024BP]를 포함하는 혼합 유산균을 접종하는 단계;
    (2) 상기 혼합 유산균을 접종한 배지 조성물을 발효시키는 단계.
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