KR20170073239A - 젖산균을 이용한 고농도 gaba 함유 아로니아 발효물 제조방법 - Google Patents
젖산균을 이용한 고농도 gaba 함유 아로니아 발효물 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 GABA 생산 젖산균을 이용한 아로니아 발효물 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 GABA를 생산하는 젖산균인 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus plantarum) EJ2014(KCCM11545P)를 이용하여 고농도 GABA가 함유된 아로니아 젖산 발효물 제조방법에 대한 것이다. 아로니아를 열처리 없이 당절임에 의해서 저장성을 높히고 발효시킴으로써, 아로니아의 고유의 색, 맛과 향을 그대로 살리면서 기능성 물질인 GABA가 증진된 젖산균이 함유된 기능성 발효제품을 개발하고자 하였다.
Description
본 발명은 젖산균을 이용한 고농도 GABA 함유 아로니아 발효물 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 GABA를 생산하는 젖산균인 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus plantarum) EJ2014(KCCM11545P)를 이용하여 고농도 GABA가 함유된 아로니아 젖산 발효물 제조방법에 대한 것이다.
자연계에 존재하는 식물 중에 질병의 방지와 노화 억제 등 생체조절기능을 가지는 기능성 성분들이 다량 함유되어 있다는 것이 밝혀져 천연식품소재에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
아로니아(Aronia)는 북미가 원산지인 관목으로서, 장미과에 속하며, 작고 신맛이 나는 열매가 열리는데, 늦여름에 열매가 익고 곧바로 떨어진다. 잎은 부드럽고 윤이 나며 연한 녹색이다. 특히 아로니아 열매는 쥬스나, 음료, 농축물, 와인, 잼, 젤리, 건조과일, 과일차 등 다양한 식재료로 뿐만아니라 새롭게 각광받고 있는 건강기능식품의 소재로 사용되고 있다. 아로니아 열매(Aronia berry)는 통상 색깔에 따라 2 종류로 구분하는데, 열매가 붉은색인 것을 레드 쵸코베리(학명; Aronia arbutifolia)라 하고, 검은색인 것을 블랙 쵸코베리(학명; Aronia melanocarpa)라 한다. 이러한 아로니아 열매는 다량의 당류(20%)와 안토시아닌(Antocyanins), 폴리페놀(Polyphenol), 비타민 B1, B2, 판토텐산, 플라보노이드(Flavonoid) 등을 함유하고 있다. 이중에서 특히 안토시아닌과 폴리페놀은 인체 내에서 혈액순환에 도움을 주고, 미세혈관의 투과성, 혈관의 탄력성, 혈압의 정상화 등에 도움을 주며, 특히 눈의 미세혈관에 긍정적인 효과를 제공하여 시력 증진효과를 나타낸다고 보고되어 있다. 최근 세계 음료시장에서는 건강 기능성을 지닌 추출물을 이용한 음료가 차지하는 비중이 점차 커지는 추세이며 위와 같은 특징으로 인하여 아로니아는 상품성 높은 원료로서 새롭게 주목받고 있다.
감마 아미노부티르산(gama amino butyric acid; GABA)은 4-아미노부틸산으로써 L-글루타메이트(L-glutamate) 기질이 탈탄산 반응에 의해 생성되며, 이에 관여하는 효소로는 글루타메이트 디카르복실라제(glutamate decarboxylase; GAD)가 있으며 피리독시드-5'-포스페이트(pyridoxid-5'-phosphate) 의존성 경로로 합성된다. GABA는 단백질에서는 발견이 되지 않는 비단백질성 아미노산으로 뇌나 척수에 존재하는 신경전달물질로 혈류를 개선하며 뇌의 산소공급을 증가시켜 뇌의 대사촉진 및 뇌 기억을 증진시키는 뇌의 영양제로 알려져 있다. GABA는 글루타메이트(glutamate)가 신경을 활성화시키는 것과는 달리 신경활성을 억제하는 것으로 알려져 있으며, 이러한 기능은 신경세포의 기능과 정보처리에 지대한 영향을 미치게 되는데 특히 감각 뇌에서 방향 민감성, 각도 민감성 반응 등을 결정하며 정교한 운동기능도 조율하는 것으로 알려져 있다. GABA의 뇌혈류 촉진 효과와 산소공급 증가효과는 뇌세포의 대사를 촉진시킴으로써 뇌졸중의 후유증 및 뇌동맥경화증 등에 개선효과가 나타나 의약품으로 사용되고 있다. GABA의 기능성이 알려지면서 의약품으로서 뿐만 아니라 기능성 식품소재로 이용하고자 하는 연구가 많이 시도되고 있으며, 이들 연구들은 현미, 녹차, 맥아, 배추 등에 자연적으로 약간 함유되어 있는 GABA의 함량을 증대시키는 데 집중되어 있다. 그러나 자연계의 식물을 원재료로 한 GABA의 생산에는 한계가 있으므로 대량 생산하기 위해서는 미생물을 이용한 연구가 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 GABA 생성 젖산균을 이용한 감마-아미노뷰티르산(gamma-aminobutyric acid; GABA)이 증진된 아로니아 젖산 발효물 제조방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 상기 방법에 의해 제조된 아로니아 젖산 발효물을 포함하는 GABA 증진된 아로니아 발효음료를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (1) 아로니아와 당을 혼합하여 아로니아 당절임액을 제조하는 단계; (2) 상기 아로니아 당절임액을 희석하는 단계; (3) 상기 아로니아 당절임 희석액 전체 100 중량부에 대해 모노소듐 글루타메이트(mono sodium glutamate; MSG) 1 내지 5 중량부, 효모 추출물(yeast extract) 0.1 내지 1 중량부, 스킴 밀크(skim milk) 0.5 내지 5 중량부 및 CaCO3 0.1 내지 0.5 중량부를 첨가하여 혼합하는 단계; (4) 상기 혼합물에 젖산균 스타터(starter)를 접종하고 배양하여 발효시키는 단계를 포함하는 감마-아미노뷰티르산(gamma-aminobutyric acid; GABA)이 증진된 아로니아 젖산 발효물 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기의 방법에 의해 제조된 아로니아 젖산 발효물을 포함하는 GABA 증진 아로니아 발효음료를 제공한다.
본 발명은 GABA 생산 젖산균을 이용한 아로니아 발효물 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 아로니아를 당절임하여 1-7일 동안 자연발효한 후, 아로니아 당절임액을 젖산균 발효하여 물성과 기능성이 강화된 제품을 제조하는 방법에 대한 것이다. 약리효과가 우수한 아로니아에 젖산균을 이용한 젖산발효를 통하여 GABA가 함유되어 있는 기능성 발효식품개발을 목표로 수행하였으며, 아로니아의 고유의 색, 맛과 향을 그대로 살리면서 기능성 물질인 GABA가 증진된 젖산균이 함유된 기능성 발효제품을 개발하고자 하였다.
도 1은 아로니아에 설탕을 첨가하여 자연발효 후, 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus plantarum) EJ2014(KCCM11545P)로 젖산 발효물을 제조하는 모식도이다.
도 2는 아로니아 당절임액의 희석배수에 따른 젖산 발효물의 pH, 산도를 나타낸다.
도 3은 아로니아 당절임액의 희석배수에 따른 GABA 생성능 비교한 결과이다.
도 4는 아로니아 당절임액의 homogenizer 방법에 따른 희석배수 별 pH와 산도 변화를 나타낸다. (a)Homogenizer, (b)Hand blender
도 5는 아로니아 당절임액의 homogenizer, hand blender 방법에 따른 희석배수 별 색 변화를 나타낸다. (a) Homogenizer, (b) Hand blender
도 6은 아로니아 당절임액의 homogenizer, hand blender 방법에 따른 희석배수 TLC 변화를 나타낸다. (a) Homogenizer, (b) Hand blender
도 7은 아로니아 당절임액의 희석배수별과 호일로 동봉 유무에 따른 시간변화의 색도 변화를 나타낸다.
도 8은 아로니아 당절임액의 MSG 첨가에 따른 젖산 발효 pH 및 산도 변화를 나타낸다.
도 9는 아로니아 당절임액의 MSG 첨가에 따른 젖산 발효 TLC 변화를 나타낸다.
도 10은 포도당(GLU) 및 MSG 첨가 농도에 따른 아로니아 당절임액의 젖산 발효 시간에 따른 pH, 산도 변화를 나타낸다.
도 11은 GLU 및 MSG 첨가 농도에 따른 아로니아 당절임액의 젖산 발효 시간에 따른 생균수를 나타낸다.
도 12는 GLU 및 MSG 첨가 농도에 따른 아로니아 당절임액의 젖산 발효 시간에 따른 GABA 및 MSG 변화 비교 결과를 나타낸다.
도 13은 아로니아 당절임액에 Y.E, S.M 또는 CaCO3 첨가별에 따른 발효 pH 및 산도 변화를 나타낸다.
도 14는 아로니아 당절임액에 Y.E, S.M 또는 CaCO3 첨가별에 따른 발효 생균수 변화를 나타낸다.
도 15는 아로니아 당절임액에 Y.E, S.M 또는 CaCO3 첨가별에 따른 발효 TLC 변화를 나타낸다.
도 16은 Y.E와 SM의 첨가 농도에 따른 아로니아 젖산 발효물의 pH, 산도 변화를 나타낸다.
도 17은 Y.E와 SM의 첨가 농도에 따른 아로니아 젖산 발효물의 생균수 변화를 나타낸다.
도 18은 Y.E와 SM의 첨가 농도에 따른 아로니아 젖산 발효물의 GABA 생성능 비교 결과를 나타낸다. (a) ×5 희석, (b) 희석하지 않음.
도 19는 아로니아 당절임액에 Y.E 또는 S.M 첨가별에 따른 발효 pH 및 산도 변화를 나타낸다.
도 20은 아로니아 당절임액에 Y.E, S.M 첨가별에 따른 발효 생균수 변화를 나타낸다.
도 21은 아로니아 당절임액에 Y.E, S.M 첨가별에 따른 발효 TLC 변화를 나타낸다. (a) 발효시간 5일, (b) 발효시간 9일
도 22는 아로니아 당절임액에 Y.E, S.M 첨가별에 따른 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus plantarum) EJ2014(KCCM11545P) 발효 pH 및 산도 변화를 나타낸다.
도 23은 아로니아 당절임액에 Y.E, S.M 첨가별에 따른 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus plantarum) EJ2014(KCCM11545P) 발효 생균수 변화를 나타낸다.
도 24는 아로니아 당절임액에 Y.E, S.M 첨가별에 따른 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus plantarum) EJ2014(KCCM11545P) 발효 TLC 변화를 나타낸다.
도 25는 아로니아 설탕 당절임액과 젖산 발효물에 따른 배합 사진을 나타낸다.
도 26은 아로니아 프락토올리고당 당절임액과 젖산 발효물에 따른 배합 사진을 나타낸다.
도 27은 잔탄 검(Xanthan gum), 카라기난 검(Carrageenan gum) 첨가량에 따른 점조도 변화를 나타낸다.
도 2는 아로니아 당절임액의 희석배수에 따른 젖산 발효물의 pH, 산도를 나타낸다.
도 3은 아로니아 당절임액의 희석배수에 따른 GABA 생성능 비교한 결과이다.
도 4는 아로니아 당절임액의 homogenizer 방법에 따른 희석배수 별 pH와 산도 변화를 나타낸다. (a)Homogenizer, (b)Hand blender
도 5는 아로니아 당절임액의 homogenizer, hand blender 방법에 따른 희석배수 별 색 변화를 나타낸다. (a) Homogenizer, (b) Hand blender
도 6은 아로니아 당절임액의 homogenizer, hand blender 방법에 따른 희석배수 TLC 변화를 나타낸다. (a) Homogenizer, (b) Hand blender
도 7은 아로니아 당절임액의 희석배수별과 호일로 동봉 유무에 따른 시간변화의 색도 변화를 나타낸다.
도 8은 아로니아 당절임액의 MSG 첨가에 따른 젖산 발효 pH 및 산도 변화를 나타낸다.
도 9는 아로니아 당절임액의 MSG 첨가에 따른 젖산 발효 TLC 변화를 나타낸다.
도 10은 포도당(GLU) 및 MSG 첨가 농도에 따른 아로니아 당절임액의 젖산 발효 시간에 따른 pH, 산도 변화를 나타낸다.
도 11은 GLU 및 MSG 첨가 농도에 따른 아로니아 당절임액의 젖산 발효 시간에 따른 생균수를 나타낸다.
도 12는 GLU 및 MSG 첨가 농도에 따른 아로니아 당절임액의 젖산 발효 시간에 따른 GABA 및 MSG 변화 비교 결과를 나타낸다.
도 13은 아로니아 당절임액에 Y.E, S.M 또는 CaCO3 첨가별에 따른 발효 pH 및 산도 변화를 나타낸다.
도 14는 아로니아 당절임액에 Y.E, S.M 또는 CaCO3 첨가별에 따른 발효 생균수 변화를 나타낸다.
도 15는 아로니아 당절임액에 Y.E, S.M 또는 CaCO3 첨가별에 따른 발효 TLC 변화를 나타낸다.
도 16은 Y.E와 SM의 첨가 농도에 따른 아로니아 젖산 발효물의 pH, 산도 변화를 나타낸다.
도 17은 Y.E와 SM의 첨가 농도에 따른 아로니아 젖산 발효물의 생균수 변화를 나타낸다.
도 18은 Y.E와 SM의 첨가 농도에 따른 아로니아 젖산 발효물의 GABA 생성능 비교 결과를 나타낸다. (a) ×5 희석, (b) 희석하지 않음.
도 19는 아로니아 당절임액에 Y.E 또는 S.M 첨가별에 따른 발효 pH 및 산도 변화를 나타낸다.
도 20은 아로니아 당절임액에 Y.E, S.M 첨가별에 따른 발효 생균수 변화를 나타낸다.
도 21은 아로니아 당절임액에 Y.E, S.M 첨가별에 따른 발효 TLC 변화를 나타낸다. (a) 발효시간 5일, (b) 발효시간 9일
도 22는 아로니아 당절임액에 Y.E, S.M 첨가별에 따른 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus plantarum) EJ2014(KCCM11545P) 발효 pH 및 산도 변화를 나타낸다.
도 23은 아로니아 당절임액에 Y.E, S.M 첨가별에 따른 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus plantarum) EJ2014(KCCM11545P) 발효 생균수 변화를 나타낸다.
도 24는 아로니아 당절임액에 Y.E, S.M 첨가별에 따른 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus plantarum) EJ2014(KCCM11545P) 발효 TLC 변화를 나타낸다.
도 25는 아로니아 설탕 당절임액과 젖산 발효물에 따른 배합 사진을 나타낸다.
도 26은 아로니아 프락토올리고당 당절임액과 젖산 발효물에 따른 배합 사진을 나타낸다.
도 27은 잔탄 검(Xanthan gum), 카라기난 검(Carrageenan gum) 첨가량에 따른 점조도 변화를 나타낸다.
본 발명은 (1) 아로니아와 당을 혼합하여 아로니아 당절임액을 제조하는 단계; (2) 상기 아로니아 당절임액을 희석하는 단계; (3) 상기 아로니아 당절임 희석액 전체 100 중량부에 대해 모노소듐 글루타메이트(mono sodium glutamate; MSG) 1 내지 5 중량부, 효모 추출물(yeast extract) 0.1 내지 1 중량부, 스킴 밀크(skim milk) 0.5 내지 5 중량부 및 CaCO3 0.1 내지 0.5 중량부를 첨가하여 혼합하는 단계; (4) 상기 혼합물에 젖산균 스타터(starter)를 접종하고 배양하여 발효시키는 단계를 포함하는 감마-아미노뷰티르산(gamma-aminobutyric acid; GABA)이 증진된 아로니아 젖산 발효물 제조방법을 제공한다.
바람직하게는, 상기 아로니아 당절임액을 제조하는 단계는 아로니아 및 당을 1:1-4의 중량비로 혼합하여, 1일 내지 6달 동안 실온에서 당절임 할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
바람직하게는, 상기 (2) 단계는 아로니아 당절임액을 물로 1 내지 10배 희석할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
바람직하게는, 상기 젖산균은 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus plantarum) EJ2014 (KCCM11545P) 균주일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
바람직하게는, 상기 (4) 단계의 발효는 25 내지 30℃에서, 1 내지 9일 동안 발효할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예에서 사용된 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus plantarum) EJ2014 균주는 한국미생물보존센터에 KCCM11545P로 수탁하였다.
본 발명에 있어서, "스타터(starter)"란 발효물을 제조하는 경우에 사용하는 미생물 배양액을 말한다. 따라서 스타터 미생물의 종류는 그 제품의 특성을 결정하게 되며 제품의 품질에 중요한 영향을 미친다. 미생물 중에서 스타터로 사용되고 있는 것은 박테리아, 곰팡이, 효모 등을 들 수 있으며, 이것을 단독 혹은 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, "감마 아미노부티르산(gama amino butyric acid; GABA)"은 4-아미노부틸산으로써 L-글루타메이트(L-glutamate) 기질이 탈탄산 반응에 의해 생성되며, 이에 관여하는 효소로는 글루타메이트 디카르복실라제(glutamate decarboxylase; GAD)가 있으며 피리독시드-5'-포스페이트(pyridoxid-5'-phosphate) 의존성 경로로 합성된다. GABA는 단백질에서는 발견이 되지 않는 비단백질성 아미노산으로 뇌나 척수에 존재하는 신경전달물질로 혈류를 개선하며 뇌의 산소공급을 증가시켜 뇌의 대사촉진 및 뇌 기억을 증진시키는 뇌의 영양제로 알려져 있다. GABA는 글루타메이트(glutamate)가 신경을 활성화시키는 것과는 달리 신경활성을 억제하는 것으로 알려져 있으며, 이러한 기능은 신경세포의 기능과 정보처리에 지대한 영향을 미치게 되는데 특히 감각 뇌에서 방향 민감성, 각도 민감성 반응 등을 결정하며 정교한 운동기능도 조율하는 것으로 알려져 있다. GABA의 뇌혈류 촉진 효과와 산소공급 증가효과는 뇌세포의 대사를 촉진시킴으로써 뇌졸중의 후유증 및 뇌동맥경화증 등에 개선효과가 나타나 의약품으로 사용되고 있다.
또한, 본 발명은 상기의 방법에 의해 제조된 아로니아 젖산 발효물을 포함하는 GABA 증진 아로니아 발효음료를 제공한다.
상기 아로니아 발효음료는 상기 아로니아 젖산 발효물, 아로니아 당절임액, 잔탄 검(xanthan gum) 및 스테비오 사이드를 포함하여 제조할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이하, 하기 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 다만, 이러한 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<
실시예
1>
아로니아
당절임액
제조 및 분석
1. 재료 및 방법
상주 호호줌마스 영농조합법인에서 제공된 아로니아(Aronia melanocarpa)를 냉동(-20℃)에서 보관하여 사용하였다.
아로니아 1.5 kg을 살균된 핸드믹서기를 이용하여 균질화하였으며 설탕 또는 올리고당은 아로니아와 1:1-4 비율로 첨가하여 상온에서 1-7일 동안 자연발효하였다.
2. 결과 및 고찰
아로니아 원물을 clean bench 안에서 으깬 후, 10배 희석하여 실험을 진행하였다. pH와 산도, 당도는 10배 희석하여 실험을 진행하였다. 폴리페놀 함량 측정 시에는 용매를 증류수를 이용하여 추출 후 실험하였다.
| Aronia | |
| pH | 4.23±0.01 |
| 산도(Acidity) (%) | 0.60±0.00 |
| 당도(Sugar content) (°Brix) | 9.00±0.00 |
| 생존 세포수(Viable cell counts) (CFU/mL) | 3.93×106 |
| 페놀계 화합물(Phenolic compound) (mg/g) | 31.99±5.30 |
<
실시예
2>
아로니아
당절임액을
이용한 젖산발효
1. 재료 및 방법
7일 동안 자연발효한 아로니아를 핸드믹서기로 균질화 한 후 90℃, 30분 열처리 하였다. 아로니아 젖산 발효물의 배지 조성은 표 2와 같이 3%(w/w) MSG, 0.5%(w/w) 효모추출물(yeast extract; Y.E)을 첨가하고, 아로니아 당절임액을 1, 2, 5, 10배 희석하였다. MSG broth에서 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus plantarum) EJ2014를 30℃, 1일간 배양한 스타터(starter)를 1% 접종하여, 30℃에서 3일간 발효하여 아로니아 젖산 발효물을 제조하여 분석하였다(도 1).
| 아로니아 희석배수 |
아로니아 배지 조성 | |||
| 아로니아 당절임액(g) | 증류수(mL) | MSG1 ) (g) | Y.E2) (g) | |
| 1 | 150 | - | 3 | 0.75 |
| 2 | 75 | 75 | ||
| 5 | 30 | 120 | ||
| 10 | 15 | 135 | ||
1) MSG: 모노 소듐 글루타메이트(Mono sodium glutamate)
2) Y.E: 효모추출물(Yeast extract)
2. 결과 및 고찰
(1) pH, 산도 및 생균수 측정
아로니아 당절임액의 희석배수에 따른 젖산발효 pH와 산도변화는 도 2와 같다. 희석배수에 따른 pH의 변화는 발효 초기 4.8-5.62로 희석배수가 높아짐에 따라 pH는 증가하였다. 발효 시간에 따른 아로니아 젖산 발효물의 pH 변화는 원액과 2배 희석액에서는 발효 3일까지 pH의 변화는 없었으며, 5배 희석액은 pH 5.38에서 4.04로, 10배 희석액은 5.62에서 4.07으로 감소하였다.
아로니아 젖산 발효물의 산도는 5배 희석액과 10배 희석액이 가장 많이 증가하여 초기 0.20%에서 1.37, 1.21%로 각각 증가하였다.
아로니아 당절임액은 90℃, 30분 열처리 시 균이 사멸되었으며, 젖산발효 시간에 따라 균의 변화는 5, 10배 발효물이 발효 1일에 1.12×108, 1.08×109 CFU/mL로 나타났으며, 10배 희석 발효물에서 발효 3일 째 1.58×109 CFU/mL로 가장 높게 나타났다(표 3).
| 희석배수 | 발효시간 (일) | |||
| 0 | 1 | 2 | 3 | |
| 1 | 2.90×107 | -1) | - | - |
| 2 | 2.90×107 | - | - | - |
| 5 | 2.90×107 | 1.12×108 | 5.90×108 | 1.10×109 |
| 10 | 2.90×107 | 1.08×109 | 1.42×109 | 1.58×109 |
1)-: 검출되지 않음.
(2) 색도 측정
아로니아의 발효 시간에 따른 색도의 변화를 colorimeter (Color Reader, CR-10, MINOLTA, Osaka, Japan)를 이용하여, L: 밝기(Lightness), a: 적색도(redness), b: 황색도(yellowness) 값을 측정하였다. 희석배수가 증가함에 따라 L 값은 감소하였으며, a 값은 2.21에서 4.98으로 증가하였으며, b값은 -1.35에서 0.26으로 증가하였다.
발효시간에 따른 색도의 변화는 4가지 희석배수에서 L 값은 발효 3일째 감소하였으며, a 값과 b 값은 큰 차이가 없었다(표 4).
| 희석배수 | 색도 | 발효시간 (일) | |||
| 0 | 1 | 2 | 3 | ||
| 1 | L | 18.13±0.03 | 20.09±0.02 | 18.27±0.25 | 16.17±0.05 |
| a | 2.21±0.08 | 2.63±0.09 | 2.46±0.09 | 1.31±0.02 | |
| b | -1.35±0.05 | -1.51±0.03 | -1.38±0.06 | -0.77±0.02 | |
| 2 | L | 17.12±0.03 | 16.24±0.01 | 16.90±0.14 | 14.72±0.01 |
| a | 4.37±0.17 | 3.88±0.13 | 4.36±0.01 | 4.34±0.01 | |
| b | -0.91±0.09 | -0.78±0.06 | -0.77±0.06 | 0.32±0.03 | |
| 5 | L | 16.29±0.17 | 16.98±0.05 | 16.68±0.06 | 14.97±0.03 |
| a | 4.94±0.20 | 5.43±0.01 | 6.54±0.09 | 4.34±0.10 | |
| b | -0.10±0.11 | -0.18±0.03 | 0.11±0.11 | 0.03±0.03 | |
| 10 | L | 16.41±0.35 | 17.43±0.09 | 18.26±0.25 | 15.40±0.03 |
| a | 4.98±0.04 | 6.62±0.12 | 7.40±0.06 | 4.35±0.06 | |
| b | 0.26±0.26 | 0.32±0.12 | 0.43±0.13 | 0.43±0.05 | |
(3) GABA 함량 측정
희석 배수에 따른 아로니아 젖산 발효물의 GABA 생성을 TLC를 통해 측정하였다(도 3). 아로니아 당절임액을 5배, 10배 희석하여 3일간 젖산 발효한 아로니아 젖산 발효물에서 GABA는 약 0.25% 이하로 생성되었다. 균의 생육 및 GABA의 생성능을 비교해보았을 때, 5배 이상 희석한 조건에서 젖산발효가 진행됨을 알 수 있다.
<
실시예
3>
아로니아
당절임액의
분쇄방법 및 희석배수에 따른 젖산균 발효
1. 재료 및 방법
아로니아와 설탕을 1:1로 혼합한 아로니아 당절임액을 homogenizer와 hand blender를 이용하여 분쇄하고, 90℃, 30분 열처리하였다. 아로니아 당절임액을 5-10배 희석하고, 3% MSG와 0.5% Y.E를 첨가하여 아로니아 배지를 제조하였다(표 5). 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus plantarum) EJ2014 스타터(starter)를 1% 접종하여, 30℃에서 3일간 발효하여 아로니아 젖산 발효물을 제조하여 분석하였다.
| 아로니아 희석배수 |
아로니아 배지 조성 | |||
| 아로니아 당절임액(g) | 증류수(mL) | MSG1 ) (g) | Y.E2) (g) | |
| 5 | 20 | 80 | 3 | 0.5 |
| 7.5 | 13 | 87 | ||
| 10 | 10 | 90 | ||
1) MSG: 모노 소듐 글루타메이트(Mono sodium glutamate)
2) Y.E: 효모추출물(Yeast extract)
2. 결과 및 고찰
(1) 분쇄방법과 희석농도에 따른 pH, 산도 및 생균수 측정
Homogenizer를 이용하여 분쇄한 아로니아 젖산 발효물의 초기 pH는 5.38-5.62로 나타났으며, 2일 후 4.22-4.20으로 감소하고, 그 이후 pH의 변화는 없었다. 산도의 경우 초기 0.17- 0.20%에서 3일 발효시 1.21-1.15%까지 계속적으로 증가하였으며, 희석배수에 따라서 pH와 산도의 차이는 거의 없었다(도 4a). Hand blender를 이용하여 분쇄한 아로니아 젖산 발효물의 초기 pH는 5.38-5.62로 나타났으며, 발효 2일 후 4.19-4.20으로 감소하였으며, 이후 pH 변화는 없었다. 산도의 경우 초기 0.17-0.20%에서 3일 발효시 1.09-1.15%로 증가하였으며, 희석배수와 분쇄방법에 따른 pH와 산도의 변화는 없었다(도 4b).
L. plantarum EJ2014의 초기 생균수는 2.13×106 CFU/mL으로 나타났다. Homogenizer를 이용한 1일 발효 이후 3.18×108-6.88×108 CFU/mL으로 증가하였으며, 이후 3일 발효에서 3.63×108-7.20×108 CFU/mL으로 108 CFU/mL을 유지하며 생균수가 다소 증가 하였다. Hand blender를 이용한 1일 발효 이후 1.13×108-9.06×108 CFU/mL으로 증가 하였으며, 이후 3일 발효에서 5.25×108-5.55×108 CFU/mL으로 108 CFU/mL을 유지 하였다(표 6).
| 희석배수 | 발효시간 (일) | ||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | ||
| homogenizer | 5 | 1.68×106 | 3.86×108 | 9.70×108 | 7.20×108 |
| 7.5 | 2.13×106 | 3.18×108 | 6.65×108 | 3.63×108 | |
| 10 | 2.22×106 | 6.88×108 | 7.05×108 | 5.33×108 | |
| hand blender | 5 | 1.76×106 | 1.13×109 | 1.06×108 | 5.55×108 |
| 7.5 | 2.12×106 | 8.77×108 | 5.25×108 | 5.25×108 | |
| 10 | 2.33×106 | 9.06×108 | 8.73×108 | 5.55×108 | |
(2) 분쇄방법과 희석농도에 따른 색 변화
발효시간이 지남에 따라 희석배수별 색의 차이를 확인하기 위하여 투명 4 mL 바이알에 시료를 넣어 비교하였다. 모든 조건에서 발효가 진행됨에 따라 적색이 옅어지는 모습을 볼 수 있었으며, 희석배수가 높은 10배에서 가장 색이 옅어지는 것을 알 수 있었다(도 5).
(3) 분쇄방법과 희석농도에 따른 TLC 변화 및 색도 변화
분쇄방법과 희석농도에 따른 아로니아 젖산 발효물의 GABA 생산능을 TLC를 이용하여 정성분석하였다. homogenizer와 hand blender 모두 아로니아 젖산 발효물은 희석배수 10배, 3일 발효시에 약 0.3%로 가장 높게 나타났으며, 희석배수가 높아짐에 따라 GABA 생산이 증가하는 것을 확인하였다(도 6).
두 가지 분쇄방법에 따른 색도의 변화를 관찰하기 위해 아로니아 당절임액을 hand blender로 희석배수 10배 희석하여 3일 발효한 발효물을 실온에서 3주간 보관하여 색도의 변화를 관찰하였다(도 7, 표 7). 시간이 지남에 따라 밝기 변화는 큰 차이를 보이지 않았으나, a 값은 증가하였으며, b 값도 증가하는 경향을 보였다. 또한 호일을 씌우지 않은 군과 호일을 씌운 군을 비교하면 호일을 씌우지 않은 결과의 군이 a 값과 b 값이 더 크게 증가하는 경향으로 알 수 있듯이, 아로니아의 색소는 빛에 영향을 받는 것을 알 수 있다. 따라서 제품화 할 시에는 불투명한 용기나 파우치에 제품을 넣어 안정성을 높여 주여야 된다고 생각된다.
| 시간 | 색도 | 아로니아 희석배수 | |||||
| 호일 × | 호일 o | ||||||
| ×5 | ×7.5 | ×10 | ×5 | ×7.5 | ×10 | ||
| 7 | L | 18.13±0.03 | 19.08±0.01 | 20.09±0.02 | 18.27±0.25 | 18.27±0.25 | 19.17±0.05 |
| a | 2.21±0.08 | 2.44±0.06 | 2.63±0.09 | 2.46±0.09 | 2.46±0.09 | 1.31±0.02 | |
| b | -1.35±0.05 | -1.41±0.03 | -1.51±0.03 | -1.38±0.06 | -1.38±0.06 | -0.77±0.02 | |
| 14 | L | 18.88±0.12 | 19.22±0.12 | 19.94±0.06 | 18.33±0.06 | 18.96±0.07 | 19.11±0.04 |
| a | 6.44±0.08 | 3.25±0.06 | 3.85±0.14 | 4.63±0.74 | 4.68±0.06 | 2.28±0.06 | |
| b | 1.12±0.14 | 2.18±0.06 | 1.14±0.16 | 1.28±0.07 | 2.18±0.11 | 2.14±0.08 | |
| 21 | L | 19.24±0.14 | 19.65±0.16 | 19.88±0.12 | 18.97±0.04 | 19.72±0.04 | 19.10±0.06 |
| a | 7.86±0.12 | 7.22±0.12 | 6.82±0.06 | 8.06±0.12 | 7.77±0.06 | 4.25±0.08 | |
| b | 3.88±0.08 | 4.12±0.08 | 4.13±0.06 | 4.06±0.05 | 4.25±0.12 | 3.65±0.04 | |
<
실시예
3> MSG 첨가에 따른
아로니아
당절임액의
GABA
생산 최적화
1. 재료 및 방법
7일 동안 당절임 하여 자연발효 한 아로니아를 핸드믹서기로 균질화 한 후 90℃, 30분 열처리 하였다. 아로니아 젖산 발효물의 배지조성은 아로니아 당절임액을 10배 희석하고 MSG 첨가별에 따른 젖산 발효를 진행하였다(표 8). 0-2%(w/w) MSG, 0.5%(w/w) Y.E를 첨가하여, MSG broth에서 30℃, 1일 간 배양한 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus plantarum) EJ2014 스타터(starter)를 1% 접종 후, 30℃에서 9일간 발효하여 아로니아 젖산 발효물을 제조하여 분석하였다.
| 아로니아 희석배수 |
아로니아 배지 조성 | |||
| 아로니아 당절임액(g) | 증류수(mL) | MSG1 ) (g) | Y.E2) (g) | |
| 10 | 10 | 90 | 0 | 0.5 |
| 1 | ||||
| 2 | ||||
1) MSG: 모노 소듐 글루타메이트(Mono sodium glutamate)
2) Y.E: 효모추출물(Yeast extract)
2. 결과 및 고찰
(1) 아로니아 젖산균 발효의 MSG 첨가 농도에 따른 pH, 산도 및 생균수 측정
MSG 첨가농도에 따른 pH 및 산도변화는 도 8과 같다. 발효 1일에는 4.29-4.57이였으며, 2일에는 MSG 0%의 경우 산도가 4.46으로 약간 증가한 후 3일 발효시에 4.32로 큰 차이를 나타나지 않았다. MSG 1-2%는 pH가 약간 감소하였으며 2일 발효시에 4.05-4.12이였다. 3일 발효에는 3.90-4.03으로 약간 감소하였다. MSG 0%는 발효기간동안 산도의 변화가 크게 나타나지 않았으며, MSG 농도가 높아짐에 따라 산도도 크게 높아지는 것을 확인하였다. MSG 2%에서 발효 3일째 산도 1.12%로 나타났다.
MSG 첨가 농도에 따른 아로니아 젖산 발효물의 생균수 변화를 관찰하였다(표 9). 스타터(starter)로 사용한 L. platarum EJ2014의 초기 생균수는 2.90×107 CFU/mL에서 MSG 0%는 영양성분의 부족으로 젖산균의 생육을 억제하는 것으로 사료되며, MSG 1, 2%에서는 발효 1일째 7.20×109-9.70×108 CFU/mL로 균수가 가장 높게 나타났다. 발효 3일까지 균수가 조금씩 감소하였지만 5.33×108 CFU/mL이상으로 균이 유지되는 것을 확인 할 수 있었다. 발효 3일까지 진행되면서 MSG를 첨가하지 않았을 시에는 균의 생육이 어려웠으며 산도도 증가하지 않았다. 이에 따라 MSG를 첨가하여 균의 생육을 유지하여 젖산발효가 진행되는데 기여를 한다고 판단된다.
| 희석배수 | 발효시간 (일) | |||
| 0 | 1 | 2 | 3 | |
| 0 | 2.907 | -1) | - | - |
| 1 | 9.70×108 | 6.65×108 | 7.05×108 | |
| 2 | 7.20×108 | 3.63×108 | 5.33×108 | |
1)-: 검출되지 않음.
(2) 아로니아 젖산균 발효의 MSG 첨가별에 따른 GABA 생성능 비교
MSG 첨가별에 따른 GABA 생성능을 비교하기 위해 시료를 3배 희석하여 사용 하였다. MSG 2% 첨가군에서 GABA가 가장 많이 생성되었으며 발효 1일 이후에 MSG 소진 또는 GABA 전환의 차이가 거의 나타나지 않았다(도 9).
<
실시예
5> 포도당 및 MSG 첨가 농도에 따른
아로니아
당절임액의
젖산발효
1. 재료 및 방법
7일 동안 자연발효 한 아로니아 당절임액을 핸드믹서기로 균질화 한 후 90℃, 30분 열처리 하였다. 아로니아 젖산 발효물의 배지 조성은 2%(w/w) MSG, 0.5%(w/w) Y.E를 첨가하고, 포도당 0-2%(g)를 첨가하여 아로니아 당절임액을 5배 희석한 후 실험하였다(표 10). MSG broth에서 L. plantarum EJ2014를 30℃, 1일간 배양한 스타터(starter)를 1% 접종 후, 30℃에서 3일간 발효하여 아로니아 젖산 발효물을 제조하여 분석하였다. 이전 실험에서 아로니아 당절임액을 10배 희석하였을 시 보다 5배 희석한 당절임액이 포도당 양이 많으므로 발효 시 먹이로써 이용율이 높은 것으로 사료되므로, 포도당 첨가량을 달리하고, MSG 함량을 달리하여 실험을 진행하였다.
| 아로니아 희석배수 |
아로니아 배지 조성 | ||||
| 아로니아 당절임액(mL) |
증류수(mL) | MSG1 ) (g) | 포도당 (Glucose) 0-2% (g) |
Y.E2) (g) | |
| 5 | 20 | 80 | 2 | 2 | 0.5 |
| 0 | 2 | ||||
| 2 | 0 | ||||
1) MSG: 모노 소듐 글루타메이트(Mono sodium glutamate)
2) Y.E: 효모추출물(Yeast extract)
2. 결과 및 고찰
(1) pH, 산도 및 생균수 측정
아로니아 당절임액에 YE 0.5%와 MSG 0-2%, 포도당 0-2%를 첨가하여 발효한 아로니아 젖산 발효액의 pH와 산도 변화는 도 10과 같다. 발효 시간에 따른 pH 변화는 포도당 2% 첨가군에서는 발효 7일 동안 pH와 산도의 변화가 나타나지 않았으며, MSG 2%가 첨가된 2가지 시험군에서 pH 5.26에서 발효 5일째 3.93으로 감소하였다. 산도는 발효 초기 0.23%에서 발효 7일까지 계속 증가하여 1.56%로 나타났다(도 10).
L. plantarum EJ2014의 초기 생균수는 5.33×107 CFU/mL에서 포도당 2% 첨가 군에서는 발효 7일까지 균수가 계속 감소되어 발효 7일째 3.25×105 CFU/mL로 나타났으며, MSG가 첨가된 2가지 시험군에서는 발효 7일까지 균수가 유지되어 6.58×108 CFU/mL 이상으로 나타났다(도 11). 아로니아 당절임액을 이용한 젖산발효 생육에는 포도당 보다 MSG가 영양성분으로 적합하다고 사료된다.
(2) TLC 변화
포도당 및 MSG 첨가 농도에 따른 아로니아 젖산 발효액의 TLC 변화를 비교하기 위해 시료 원액을 사용하였다. GABA의 전구물질인 MSG가 첨가되지 않은 군에서는 GABA가 전혀 생성되지 않았으며, MSG 2% 첨가군에서는 포도당의 첨가 유무에 따른 GABA 생성의 차이는 크게 보이지 않았다(도 12).
<
실시예
7> 효모 추출물(Yeast extract)과
스킴
밀크
(skim milk),
CaCO
3
첨
가별에 따른 아로니아 당절임액의
GABA
생산 최적화
1. 재료 및 방법
7일 동안 자연발효 한 아로니아 당절임액을 핸드믹서기로 균질화 한 후 90℃, 30분 열처리 하였다. 아로니아 젖산 발효물의 배지 조성은 이전과 동일하게 진행 하였으며, 다음과 같이 2%(w/w) MSG, 0.5-1%(w/w) Y.E를 첨가하고, 스킴 밀크(skim milk) 0-1%(g)를 첨가하고, CaCO3를 0.25%(w/w)를 첨가하여 아로니아 당절임액을 10배 희석한 후 실험하였다(표 11). MSG broth에서 L. plantarum EJ2014를 30℃, 1일간 배양한 스타터(starter)를 1% 접종 후, 30℃에서 7일간 발효하여 아로니아 젖산 발효물을 제조하여 분석하였다.
| 아로니아 희석배수 |
아로니아 배지 조성 | |||||
| 아로니아 당절임액 (mL) |
증류수 (mL) |
MSG1 ) (g) | Y.E2) (g) | S.M3) (g) | CaCO3 0.25% (g) |
|
| 10 | 10 | 90 | 2 | 0.5 | 0 | 0.25 |
| 1 | 0 | |||||
| 1 | 1 | |||||
1) MSG: 모노 소듐 글루타메이트(Mono sodium glutamate)
2) Y.E: 효모추출물(Yeast extract)
3) S.M: 스킴 밀크(Skim milk)
2. 결과 및 고찰
(1) pH, 산도 및 생균수 측정
아로니아 당절임액에 스킴 밀크(skim milk)와 MSG 첨가 농도별에 따른 pH 및 산도 변화는 도 13과 같다. 발효시간에 따른 pH 변화는 발효 0일째 4.18-4.41에서 발효 7일째 4.11-1.22로 다소 감소거나 큰 차이를 보이지 않는 경향을 보였다. 산도의 변화는 스킴 밀크(skim milk)를 첨가한 군에서 5일 이후 산도가 계속적으로 감소하는 경향을 보였으며, 스킴 밀크(skim milk)를 첨가하지 않은 두 군에서는 5일 발효에는 1.04-1.21%으로 나타난 후. 7일 발효에는 1.18-1.37%으로 다시 증가하는 경향을 보였다.
L. plantarum EJ2014의 초기 생균수는 6.31×107FU/mL에서 모든 군에서 발효 1일에 2.10-2.45×109 CFU/mL로 증가한 후 3일 발효시에는 1.16-2.45×109 CFU/mL로 109 CFU/mL로 유지되었다. 이후 7일 발효시에 7.38×108 CFU/mL이상으로 유지되었다. 아로니아 당절임액을 이용한 젖산발효 생육에는 Y.E를 첨가하는 것이 영양성분으로 적합하며, 스킴 밀크(skim milk)를 첨가한 군에서도 균의 생육에 도움을 준다고 사료된다(도 14).
(2) TLC 변화
Y0.5, Y1, YS1의 경우에 따른 TLC 변화는 시료 원액을 사용하였으며, Y0.5의 실험군에서는 7일 발효 시 GABA 함량이 약 0.2% 나타났으며, Y1의 경우의 군에서는 약 0.6%의 GABA가 생성되었고, YS1 경우의 군에서는 약 1.2%의 GABA가 생성되었다(도 15). 스킴 밀크(Skim milk)를 첨가하였을 시에 GABA 생성능에 기여하는 역할을 한다고 사료된다.
<
실시예
8> 효모 추출물(Yeast extract)과
스킴
밀크
(skim milk) 첨가에 따른 아로니아 당절임액의 GABA 생산 최적화
1. 재료 및 방법
7일 동안 자연발효 한 아로니아 당절임액을 핸드믹서기로 균질화 한 후 90℃, 30분 열처리 하였다. 아로니아 젖산 발효물의 배지조성은 아로니아 당절임액을 10배 희석하고 2%(w/w) MSG, 0.5-1%(w/w) Y.E, 스킴 밀크(skim milk; S.M) 0-5%(g), CaCO3를 0.25%(w/w)를 첨가하여, MSG broth에서 30℃, 1일간 배양한 L. plantarum EJ2014 스타터(starter)를 1% 접종 후, 30℃에서 9일간 발효하여 아로니아 젖산 발효물을 제조하여 분석하였다(표 12).
| 아로니아 희석배수 |
아로니아 배지 조성 | |||||
| 아로니아 당절임액 (mL) |
증류수 (mL) |
MSG1 ) (g) | Y.E2) (g) | S.M3) (g) | CaCO3 0.25% (g) |
|
| 10 | 10 | 90 | 2 | 0.5 | 0 | 0.25 |
| 1 | 0 | |||||
| 1 | 1 | |||||
| 1 | 3 | |||||
| 1 | 5 | |||||
1) MSG: 모노 소듐 글루타메이트(Mono sodium glutamate)
2) Y.E: 효모추출물(Yeast extract)
3) S.M: 스킴 밀크(Skim milk)
2. 결과 및 고찰
(1) pH, 산도 및 생균수 측정
Y.E와 S.M의 첨가 농도에 따른 아로니아 젖산 발효물의 pH와 산도 변화이다(도 16). 발효 전 pH는 Y.E 0.5% 첨가군에서 6.60으로 가장 높게 나타났으며, 발효 1일째 모든 조건에서 pH가 감소하여 pH 4.25-4.42로 나타났다. 모든 조건에서 발효시간에 따른 pH의 변화는 크게 없었으나, 스킴 밀크(skim milk) 첨가군에서는 발효 3일 이후에 pH가 약간 증가하는 경향을 보였다. 아로니아 젖산 발효물의 초기 산도는 0.11-0.28%로 나타났으며, YE 0.5%, YE 1% 조건에서는 발효 9일까지 산도가 계속해서 증가하였으며, YE 1%, SM 3%, 5%에서는 발효 5일째 이후 산도가 조금씩 감소하는 경향을 보였다.
Y.E와 S.M의 첨가 농도에 따른 아로니아 젖산 발효물의 생균수 변화를 나타내었다(도 17). 스타터(starter)로 첨가된 L. platarum EJ2014의 초기 생균수는 2.30×107 CFU/mL에서 발효 1일째 1.50×109-3.15×109 CFU/mL로 증가하였다. 발효 3일째까지는 YE 1% 첨가군에서 3.65×109 CFU/mL로 가장 높게 나타났으며, 발효 1일 또는 3일 이후부터 균수가 감소하여 발효 9일째 1.50×108-3.60×108 CFU/mL로 나타났다. 발효 9일까지 진행되면서 생균수가 108 CFU/mL 이상으로 유지되는 것은 초기에 첨가된 CaCO3으로 젖산발효가 진행되면서 증가하는 산도에도 균의 생육을 유지시키고 GABA 생성을 증진시키는 영향을 미치는 것으로 판단된다(도 17).
(2) TLC를 이용한 GABA 전환율 및 MSG 소진율 비교
TLC를 이용하여 아로니아 젖산 발효물의 GABA 생성능 및 MSG 소진율을 확인하기 위해 샘플(sample)을 5배 희석하여 실험하였다(도 18). YE 첨가량과 SM 첨가량에 따른 GABA 전환율을 비교한 결과, YE 농도에 따른 GABA 전환율의 차이는 크게 없으며 발효 7일까지 GABA량은 증진되지 않았다. 스킴 밀크(skim milk) 1-5% 첨가군에서 발효 7일째 대부분의 MSG가 GABA로 전환된 것을 확인하였다(도 18a). 이 결과로 보아 스킴 밀크(skim milk)가 아로니아 젖산발효에서 GABA 생성능을 증진시키는 것으로 판단된다. YE 농도를 1%로 하여 스킴 밀크(skim milk)를 0-5% 첨가하고 아로니아 발효를 9일까지 하였을 때 GABA 생성능은 스킴 밀크(skim milk) 0%에서 발효 9일에 MSG가 조금 감소하였지만 약 1% 가량 남아있는 것을 확인하였으며, GABA는 약 1% 정도 생성되었다. YE 1%, SM 5% 첨가군에서 발효 9일에 MSG가 모두 소진되었으며 GABA 함량도 2.5% 이상으로 가장 많이 생성되는 것을 확인하였다(도 18b).
<
실시예
9>
아로니아
당절임액에
효모 추출물(Yeast extract)
첨가별
,
스킴
밀크(Skim milk)
첨가별에
따른 9일간 젖산균 발효
1. 재료 및 방법
7일 동안 자연발효 한 아로니아 당절임액을 핸드믹서기로 균질화 한 후 90℃, 30분 열처리 하였다. 아로니아 젖산 발효물의 배지 조성은 이전과 동일하게 진행하였으며, 다음과 같이 2%(w/w) MSG, 0.5-1%(w/w) Y.E를 첨가하고, 스킴 밀크(skim milk) 0-5%(g)를 첨가하고, 이전 실험과는 다르게 CaCO3를 0.25%(w/w)를 첨가하지 않고 아로니아 당절임액을 10배 희석한 후 실험하였다(표 13). MSG broth에서 L. plantarum EJ2014를 30℃, 1일 간 배양한 스타터(starter)를 1% 접종 후, 30℃에서 9일간 발효하여 아로니아 젖산 발효물을 제조하여 분석하였다.
| 아로니아 희석배수 |
아로니아 배지 조성 | ||||
| 아로니아 당절임액(mL) |
증류수(mL) | MSG1 ) (g) | Y.E2) (g) | S.M3) (g) | |
| 10 | 10 | 90 | 2 | 0.5 | 0 |
| 1 | 0 | ||||
| 1 | 1 | ||||
| 1 | 3 | ||||
| 1 | 5 | ||||
1) MSG: 모노 소듐 글루타메이트(Mono sodium glutamate)
2) Y.E: 효모추출물(Yeast extract)
3) S.M: 스킴 밀크(Skim milk)
2. 결과 및 고찰
(1) pH, 산도 및 생균수 측정
아로니아 당절임액에 Y.E와 MSG 첨가별에 따른 발효 Y0.5, Y1, Y1S1, Y1S3, Y1S5의 pH는 발효 0일째에 Y1S5가 6.25로 가장 높았다. 그 다음은 Y1S3으로 6.15였으며, Y0.5, Y1, YS1은 5.53-5.64로 큰 차이를 보이지 않았다. 이후 발효 1일째에 4.15-4.04로 감소하였으며 발효 9일째까지 3.97-4.17로 모든 조건에서 발효시간에 따른 pH의 변화는 크게 없었다. 아로니아 젖산 발효물의 산도는 발효 0일째에 0.16-0.28%이였으며, 발효 1일째에 0.80-1.75%로 모든 조건에서 증가하였으며, 발효 3일째에 1.28-1.88%로 다소 증가하였으며, Y1S5에서 발효 5일째에 다소 감소한 후 7일째에 다시 증가한 경향을 보였으나, 모든 조건에서 산도는 발효시간이 지남에 따라 증가 한 후 유지되는 경향을 보였다(도 19).
L. platarum EJ2014의 초기 생균수는 2.85×107 CFU/mL에서 발효 1일째 1.80×108-4.55×108 CFU/mL로 증가하였다. 발효 3일째까지는 YE 1% 첨가군에서 3.65×109 CFU/mL로 가장 높게 나타났으며, 발효 1일 또는 3일 이후부터 균수가 다소 감소하여 발효 9일째 1.50×108-3.60×108 CFU/mL로 나타났다(도 20). 발효 9일까지 진행되면서 생균수가 108 CFU/mL 이상으로 유지되는 것은 스킴 밀크(skim milk)가 젖산균 발효시에 GABA 생성을 증진시키는 영향을 미치는 것으로 판단된다.
(2) TLC 변화
TLC 변화는 시료 원액을 사용하였으며 5일 발효까지 측정하였다. 또한, 이전 실험과 비교하기 위해 CaCO3 0.25% 첨가하지 않고 실험을 하였다. 스킴 밀크(skim milk)를 첨가한 군이 이전과 동일하게 GABA 함량을 증진시키는데 기여를 하였지만, CaCO3를 첨가하지 않아서 GABA 함량이 이전 실험보다 높게 나타나진 않았다(도 21a).
이전 TLC와 다른 점은 9일 발효까지 측정한 것이다. 스킴 밀크(skim milk)를 첨가한 군이 이전과 동일하게 GABA 함량을 증진시키는데 기여를 하였지만, CaCO3를 첨가하지 않은 군은 GABA 함량이 약 0.5% 정도만 생성 되었다. 이전 실험에서 CaCO3를 첨가하고, 스킴 밀크(skim milk)를 함께 첨가하였을 경우가 약 2.5% 이상으로 가장 GABA 함량을 증진시켰다. 아로니아 발효 시에는 CaCO3와 스킴 밀크(skim milk)를 함께 첨가하여 발효를 하여야 한다고 생각된다(도 21b).
<
실시예
10>
아로니아
당절임액에
효모 추출물(Yeast extract)
첨가별
,
스킴
밀크(Skim milk) 첨가별에 따른 9일간
L. plantarum
EJ2014 발효
1. 재료 및 방법
7일 동안 자연발효 한 아로니아 당절임액을 핸드믹서기로 균질화 한 후 90℃, 30분 열처리 하였다. 아로니아 젖산 발효물의 배지 조성은 이전과 동일하게 진행 하였으며, 다음과 같이 2%(w/w) MSG, 0.5-1%(w/w) Y.E를 첨가하고, 스킴 밀크(skim milk) 0-1%(g)를 첨가하고, CaCO3를 0.25%(w/w)를 첨가하고, L. plantarum EJ2014를 접종하여 실험을 진행하였다(표 14). 아로니아 당절임액을 10배 희석한 후 실험하였다. MRS broth에서 L. plantarum EJ2014를 30℃, 1일 간 배양한 스타터(starter)를 1% 접종 후, 30℃에서 9일간 발효하여 아로니아 젖산 발효물을 제조하여 분석하였다.
| 아로니아 희석배수 |
아로니아 배지 조성 | ||||
| 아로니아 당절임액(mL) |
증류수(mL) | MSG1 ) (g) | Y.E2) (g) | S.M3) (g) | |
| 10 | 10 | 90 | 2 | 0.5 | 0 |
| 1 | 0 | ||||
| 1 | 1 | ||||
1) MSG: 모노 소듐 글루타메이트(Mono sodium glutamate)
2) Y.E: 효모추출물(Yeast extract)
3) S.M: 스킴 밀크(Skim milk)
2. 결과 및 고찰
(1) pH, 산도 및 생균수 측정
아로니아 당절임액에 Y.E 첨가별과 S.M 첨가별에 따른 발효 pH 및 산도 변화는 도 22와 같다. pH는 발효 0일째에 Y0.5가 6.85로 가장 높았다. 그 다음은 Y1으로 6.61였으며, Y1S1은 5.94로 큰 차이를 보이지 않았다. 이후 발효 1일째에 4.59-4.37로 감소하였으며 발효 9일째까지 4.09-4.25로 모든 조건에서 발효시간에 따른 pH의 변화는 0일째에서 1일째 발효 후 크게 감소 한 후 큰 차이가 없었다. 아로니아 젖산 발효물의 산도는 발효 0일째에 0.10-0.20%이였으며, 발효 1일째에 0.15-0.56%로 모든 조건에서 증가하였으며, 발효 3일째에 1.16-1.35%로 다소 증가하였으며, 발효 9일째에 1.25-1.45%로 모든 조건에서 산도는 발효시간이 지남에 따라 증가 한 후 유지되는 경향을 보였다.
L. platarum EJ2014의 초기 생균수는 1.38×107 CFU/mL에서 발효 1일째 3.50×108-4.55×108 CFU/mL로 증가하였다. 발효 3일째까지는 Y1S1 첨가군에서 8.75×109 CFU/mL로 가장 높게 나타났으며, 발효 1일 또는 3일 이후부터 균수가 다소 감소하여 발효 9일째 2.20×108-4.35×108 CFU/mL로 나타났다. 발효 9일까지 진행되면서 생균수가 108 CFU/mL 이상으로 유지되는 것은 스킴 밀크(skim milk)가 젖산균 발효시에 젖산균의 생존을 유지시키며 GABA 생성을 증진시키는 영향을 미치는 것으로 판단된다(도 23).
(2) TLC 변화
Y.E 첨가별과 S.M 첨가별에 따른 MSG 및 GABA 함량 변화는 도 24와 같다. 시료를 5배 희석하여 사용하였으며 9일 발효까지 측정하였다. Y.E 0.5% 보다는 9일 발효 시 Y.E 1%가 GABA 함량이 더 높았으며, 스킴 밀크(skim milk)를 첨가한 군이 이전과 동일하게 GABA 함량을 증진시키는데 기여를 하였다. L. platarum EJ2014는 GABA 함량이 약 2.5%를 나타냈으며, MSG 잔존율도 Y1S1에서 약 0.1%로 크게 감소하는 것을 알 수 있었다. L. platarum EJ2014을 이용한 GABA 함량을 증진시키는 데에도 Y.E 1%와 MSG 2%, CaCO3 0.25%가 기여를 한다고 사료된다.
<
실시예
11>
아로니아
당절임액과
젖산 발효액의 혼합 음료 시제품
젖산발효 후에 GABA 물질이 강화된 아로니아 젖산 발효액의 색상은 산도 상승과 9일 발효 하여 시간이 지남에 따라 퇴색되는 경향을 보였다. 따라서, 아로니아 젖산 발효액에 아로니아 당절임액을 일정 비율로 혼합한 후 최종 아로니아 발효액의 시제품을 완성하였다(표 15). 아로니아 당절임액을 20, 25%의 수준으로 첨가하였을 때 자색의 아로니아 색상을 얻을 수 있었다. 도 25는 아로니아 젖산 발효액을 단계적으로 혼합한 후 최종 제품의 성상을 나타내고 있다. 따라서 아로니아 열매를 이용하여 유용 젖산균의 발효조건을 최적화함으로써 발효가 안 되는 아로니아를 당절임과 9일 동안 젖산 발효를 통해 GABA가 다량 함유되고 probiotic 젖산균이 발효시킨 젖산균 아로니아 제품을 완성하였다.
이는 기존의 아로니아 열매를 섭취할 시, 폴리페놀 성분이 강하여 쓴맛과 신맛이 강한 원물을 섭취하기가 힘들었으나, 발효를 통하여 쓴맛을 감소시키고 기능성 물질인 GABA 성분을 강화하며, 당절임액으로 사용된 프락토 올리고당을 최종 제품에 첨가함으로써, 기호도와 영양 및 기능적인 면에서 우수한 발효제품으로 사료된다. 또한, 천연감미료인 스테비오 사이드를 사용하여 저감미료 용량으로 단맛을 부여하고 잔탄 검(Xanthan gum)을 첨가함으로써 점도를 조절하여 식감을 증진시켰다.
1.
아로니아
젖산
발효물과
설탕
당절임액에
따른 배합 시 pH, 산도(
%
), 당도, 색도 변화
9일간 발효한 젖산 발효물의 색도가 L 값이 커지면서 a와 b 값이 감소하여 밝은 색을 보이는 것을 알 수 있었다. 이로 인하여 아로니아 고유의 색이 나도록 아로니아 당절임액 20%를 첨가하였을 시에 아로니아 원물의 고유한 색을 나타냈으며, 다른 40-100%와 큰 차이를 보이지 않았다. 당도의 경우는 젖산 발효물이 9.57로 가장 낮았으며, 당절임액을 20% 첨가한 군에서 25.77로 나타났다. pH와 산도는 당절임액일 경우 가장 낮았으며 젖산 발효물을 첨가할수록 pH가 증가하였고 산도는 높아졌다(도 25, 표 15). 이로써 당절임액의 양을 최소화로 넣으면서 색을 부여할 수 있었고 당도도 높지 않아 건강 기능성 발효음료로는 20%의 배합비율이 좋다고 판단된다.
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ||
| 당절임액 | 100 | 80 | 60 | 40 | 20 | 0 | |
| 젖산 발효물 | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 | |
| pH | 3.58 | 3.8 | 3.94 | 4.01 | 4.06 | 4.1 | |
| 산도 (%) | 0.77 | 0.86 | 1.11 | 1.2 | 1.39 | 1.72 | |
| 당도(°Brix) | 58.83 | 52.47 | 41.90 | 35.00 | 25.77 | 9.57 | |
| L | 16.76 | 17.07 | 16.37 | 16.78 | 17.39 | 25.80 | |
| 색도 | a | 2.03 | 2.50 | 3.27 | 4.23 | 5.56 | 2.85 |
| b | 0.66 | 0.62 | 0.75 | 0.89 | 0.93 | 1.32 | |
2.
아로니아
젖산
발효물과
프락토올리고당
당절임액에
따른 배합 시 pH, 산도(%), 당도, 색도 변화
설탕 당절임액보다 프락토올리고당으로 당절임하여 추출 혼합한 시제품이 설탕 당절임 한 시료들 보다 당도가 낮으며, 색도도 a 값이 크게 나타나 색의 부여를 더욱 증진시켰다(도 26, 표 16). 또한, 당을 낮춰줌으로써 건강 기능성 식품에 더욱 더 적합하다고 판단된다.
| 1 | 2 | 3 | 4 | ||
| 당절임액 | 100 | 50 | 25 / 물 : 25 | 100 | |
| 젖산 발효물 | 0 | 50 | 50 | 0 | |
| pH | 3.61 | 4.08 | 4.14 | 4.1 | |
| 산도 | 0.55 | 0.05 | 0.01 | 1.72 | |
| 당도(°Brix) | 43.8 | 27 | 15.6 | 9.47 | |
| L | 17.82 | 17.93 | 17.82 | 20.75 | |
| 색도 | a | 4.64 | 5.11 | 4.17 | 2.04 |
| b | 1.28 | 1.52 | 1.37 | 2.17 | |
3.
아로니아
젖산
발효물과
프락토올리고당
당절임액
, 잔탄 검(
xanthan
gum), 스테비오 사이드에 따른 배합 시 pH, 산도(
%
), 당도, 색도 변화
9일 동안 발효시킨 아로니아 젖산 발효물과 프락토올리고당 당절임액(아로니아:프락토올리고당=1:3 비율), 물, 잔탄 검(xanthan gum), 스테비오 사이드를 첨가한 배합비의 pH, 산도(%), 당도의 결과이다(표 17). 아로니아 발효음료의 pH는 4.18-4.35로 큰 차이를 보이지 않았으며, 산도(%) 또한 0.55-0.77%로 큰 차이를 보이지 않았다. 이 중 스테비오 사이드를 2% 첨가한 군에서 산도가 0.55%로 가장 낮게 나타났다. 당도의 경우 잔탄 검(xanthan gum)을 0.25g 첨가한 군에서 17.4 °Brix로 나타났으며 잔탄 검(xanthan gum)을 0.5g으로 더 첨가 한 군에서 당도가 더 낮게 16.8 °Brix로 나타났다. 또한, 잔탄 검(xanthan gum)을 0.25g 첨가한 후 스테비오 사이드를 1g 첨가 하였을 시 18.1°Brix로 천연감미료를 첨가하지 않은군에 비하여 약 2°Brix 정도가 증가하였으며 스테비오 사이드를 2g 첨가하였을 시에는 20.3°Brix로 나타났다.
| 1 | 2 | 3 | 4 | |
| 당절임액 | 25 | 25 | 25 | 25 |
| 젖산 발효물 | 50 | 50 | 50 | 50 |
| 물 | 25 | 25 | 25 | 25 |
| Xanthan gum (g) |
0.25 | 0.5 | 0.25 | 0.25 |
| 스테비오사이드 (g) | 1)- | - | 1 | 2 |
| pH | 4.18 | 4.30 | 4.30 | 4.35 |
| 산도 | 0.75 | 0.77 | 0.77 | 0.55 |
| 당도 | 17.4 | 16.8 | 18.1 | 20.3 |
1)-: 검출되지 않음.
4. 잔탄 검( xanthan gum), 카라기난 검( carrageenan gum) 첨가량에 따른 점조도 변화
또한, 검류를 첨가함으로써 점조도를 증가시켜 맛의 풍미와 기호성을 증진 시킬 수 있다고 생각된다. 잔탄 검(Xanthan gum)의 경우 0.25%를 첨가하였을 시 Consistency index (Pa·n)가 6.59로 크게 증가하였으며 0.5%일 때에서 유지하는 모습이였다. 하지만 카라기난 검(carrageenan gum)의 경우에는 크게 증가하지 않은 모습을 보였다(도 27). 이로써 아로니아 발효물을 이용할 시에는 잔탄 검(xanthan gum)을 사용할 시에 점조도 값을 증진시켜 기호성을 증가시킬 수 있다고 생각된다.
Claims (7)
- (1) 아로니아와 당을 혼합하여 아로니아 당절임액을 제조하는 단계;
(2) 상기 아로니아 당절임액을 희석하는 단계;
(3) 상기 아로니아 당절임 희석액 전체 100 중량부에 대해 모노소듐 글루타메이트(mono sodium glutamate; MSG) 1 내지 5 중량부, 효모 추출물(yeast extract) 0.1 내지 1 중량부, 스킴 밀크(skim milk) 0.5 내지 5 중량부 및 CaCO3 0.1 내지 0.5 중량부를 첨가하여 혼합하는 단계;
(4) 상기 혼합물에 젖산균 스타터(starter)를 접종하고 배양하여 발효시키는 단계를 포함하는 감마-아미노뷰티르산(gamma-aminobutyric acid; GABA)이 증진된 아로니아 젖산 발효물 제조방법. - 제1항에 있어서, 상기 아로니아 당절임액을 제조하는 단계는 아로니아 및 당을 1:1-4의 중량비로 혼합하여, 1일 내지 6달 동안 실온에서 당절임하는 것을 특징으로 하는 아로니아 젖산 발효물 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 (2) 단계는 아로니아 당절임액을 물로 1 내지 10배 희석하는 것을 특징으로 하는 아로니아 젖산 발효물 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 젖산균은 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus plantarum) EJ2014 (KCCM11545P) 균주인 것을 특징으로 하는 아로니아 젖산 발효물 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 (4) 단계의 발효는 25 내지 30℃에서, 1 내지 9일 동안 발효하는 것을 특징으로 하는 아로니아 젖산 발효물 제조방법.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항의 방법에 의해 제조된 아로니아 젖산 발효물을 포함하는 GABA 증진된 아로니아 발효음료.
- 제6항에 있어서, 상기 아로니아 발효음료는 상기 아로니아 젖산 발효물, 아로니아 당절임액, 잔탄 검(xanthan gum) 및 스테비오 사이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 GABA 증진된 아로니아 발효음료.
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