KR20170109189A - 효소활성을 나타내는 락토코커스 중앙젠시스의 신규한 용도 - Google Patents

효소활성을 나타내는 락토코커스 중앙젠시스의 신규한 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 효소활성을 나타내는 락토코커스 중앙젠시스의 신규한 용도 및 이를 함유하는 식품첨가제에 관한 것으로, 보다 상세하게는 아밀라아제, 리파아제 및 프로테아제 활성이 매우 우수한 락토코커스 중앙젠시스(Lactococcus chungangensis) 균주, 상기 균주의 배양물, 상기 배양물의 농축물 및 상기 배양물의 건조물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 이용하여 단백질, 지방 또는 전분을 분해하는 방법 및 상기 락토코커스 중앙젠시스를 함유하는 식품첨가제에 관한 것이다.
락토코커스 중앙젠시스(Lactococcus chungangensis)는 종래 식품발효의 제조에 일반적으로 사용되고 있는 미생물인 L. lactis subsp. lactis KCTC 3769T보다 더 우수한 아밀라아제, 리파아제 및 프로테아제 활성을 나타내기 때문에, 전분, 단백질 또는 지방의 분해에 유용하게 활용될 수 있으며, 특히 발효식품의 제조에 유용하게 사용될 수 있다.

Description

효소활성을 나타내는 락토코커스 중앙젠시스의 신규한 용도{Novel use of Lactococcus chungangensis having enzyme activity}
본 발명은 효소활성을 나타내는 락토코커스 중앙젠시스의 신규한 용도 및 이를 함유하는 식품첨가제에 관한 것으로, 보다 상세하게는 아밀라아제, 리파아제 및 프로테아제 활성이 매우 우수한 락토코커스 중앙젠시스(Lactococcus chungangensis) 균주, 상기 균주의 배양물, 상기 배양물의 농축물 및 상기 배양물의 건조물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 이용하여 단백질, 지방 또는 전분을 분해하는 방법 및 상기 락토코커스 중앙젠시스를 함유하는 식품첨가제에 관한 것이다.
유산균은 널리 치즈, 요거트, 버터, 발효유를 제조하는 유제품 산업에 널리 사용되어 왔다. 유산균은 상업적 유제품 제품의 스타터 배양에 중요한 역할을 하며, 제품의 품질과 과정의 일관성을 보장한다. 락토코커스는 유산균의 한 종으로 크림치즈, 부드러운 흰색 모로코 치즈, 체다 치즈와 같은 여러 종류의 치즈에 대한 스타터로써의 역할을 한다.
L. lactis subsp. lactis, L. lactis subsp. cremorisL. raffinolactis는 치즈와 발효유에 스타터로 잘 알려진 균주이다. 많은 발효 유제품에 대하여, 유산균의 중요한 기능과 특징은 (1) 우유 안에의 산 생성과 유당의 분해를 포함하는 발효; (2) 산화환원전위의 환원; (3) 시트르산의 발효; (4) 카제인 분해이다. 그러나 유산균의 주요 역할은 유제품을 기질로써 이용하고, 이것을 단량체 분자로 전환함으로써 자신들의 대사와 성장에 이용하는 것이다. 영양 물질과 화학 물질의 분비를 포함하는 유산균의 발효과정 중의 변화는 세균의 효소들과 연관되어 있다.
미생물의 효소들은 다양한 촉매활성과 고수율 생산 가능성 때문에 제조업에서는 동물과 식물의 효소보다 좀 더 유용하게 사용될 수 있다. 게다가, 미생물은 비싸지 않은 배지에서 빠르게 성장하고 미생물의 효소 제품의 안정성은 식품 산업에서 선호되는 효소원을 제공한다. 기술적 효소 중에서, 아밀라아제, 프로테아제와 리파아제는 식품과 동물 사료 생산에 사용되는 주요 효소이다. 아밀라아제는 전분의 가수분해를 촉매하는 효소로 글루코오스, 말토오스와 말토트리오스와 같은 물질 단위로 만들며, 우유에서 발견되는 고유한 효소 중에 하나이다. 우유전분은 아밀라아제에 의해 분해되고 주로 덱스트린, 좀더 적게는 말토오스로 변환된다.
유산균의 단백질 분해 체계는 우유에서 유산균이 성장하는데 필수적이고 발효유 제품에서 풍미를 좋게 만드는데 주요하게 기여하고 있다. 프로테아제는 산 생성과 성장을 위해 필요한 펩타이드와 우유 카제인을 프리 아미노산으로 변환하는 효소 중에 하나이다. 몇몇 락토코커스 균주는 단백질 분해능을 가지며 유제품 발효를 위한 스타터로써 역할을 한다. 단백질 분해는 유제품 생산의 풍미와 식감을 결정하는 과정에서 첫 번째 생화학적 단계이다. 구체적으로, 다른 단백질 가수분해 효소와 함께 단백질 분해 체계를 가지고 있는 lactococci는 카제인을 펩티드와 아미노산으로 변환할 수 있다. 지방 분해 효소는 하나의 개체로부터 다른 하나의 유기체로의 지질 이동뿐만 아니라, 개별 유기체의 세포내의 지질의 분해 및 유동성에 관여하고 있다. 우유지방은 발효 유제품의 바람직한 풍미를 만드는데 필수적이다. 리파아제는 트리글리세리드를 풍미를 만드는데 핵심적인 역할을 하는 지방산과 글리세롤, 모노 또는 디아실글리세리드로 가수분해하는 효소이다.
이렇듯, 아밀라아제, 리파아제 및 프로테아제 활성을 지닌 유산균을 새로이 발굴하고 이를 이용하는 것은 산업적으로 매우 중요하다 할 수 있다.
이에, 본 발명자들은 아밀라아제, 리파아제 및 프로테아제 활성이 우수한 미생물을 선별하기 위해 노력을 기울인 결과, 락토코커스 중앙젠시스(Lactococcus chungangensis)가 종래 식품발효의 제조에 일반적으로 사용되고 있는 미생물인 L. lactis subsp. lactis KCTC 3769T보다 더 우수한 효소활성을 나타냄을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 락토코커스 중앙젠시스(Lactococcus chungangensis) 균주, 상기 균주의 배양물, 상기 배양물의 농축물 및 상기 배양물의 건조물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 이용하여 단백질, 지방 또는 전분을 분해하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 락토코커스 중앙젠시스(Lactococcus chungangensis) 균주, 상기 균주의 배양물, 상기 배양물의 농축물 및 상기 배양물의 건조물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 활성성분으로 포함하는 식품첨가제를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 락토코커스 중앙젠시스(Lactococcus chungangensis) 균주, 상기 균주의 배양물, 상기 배양물의 농축물 및 상기 배양물의 건조물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 유효성분으로 포함하는 발효식품 제조용 스타터(starter) 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 스타터 조성물을 이용하여 발효식품을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 제조방법에 의해 제조된 발효식품을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 락토코커스 중앙젠시스(Lactococcus chungangensis) 균주, 상기 균주의 배양물, 상기 배양물의 농축물 및 상기 배양물의 건조물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 이용하여 단백질, 지방 또는 전분을 분해하는 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 락토코커스 중앙젠시스(Lactococcus chungangensis) 균주, 상기 균주의 배양물, 상기 배양물의 농축물 및 상기 배양물의 건조물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 활성성분으로 포함하는 식품첨가제를 제공한다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 락토코커스 중앙젠시스(Lactococcus chungangensis) 균주, 상기 균주의 배양물, 상기 배양물의 농축물 및 상기 배양물의 건조물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 유효성분으로 포함하는 발효식품 제조용 스타터(starter) 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상기 스타터 조성물을 이용하여 발효식품을 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 발효식품을 제공한다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 락토코커스 중앙젠시스(Lactococcus chungangensis) 균주, 상기 균주의 배양물, 상기 배양물의 농축물 및 상기 배양물의 건조물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 이용하여 단백질, 지방 또는 전분을 분해하는 방법을 제공한다.
본 발명에서 상기 락토코커스 중앙젠시스(Lactococcus chungangensis)는 기탁번호가 KCTC 12684BP 인 것을 특징으로 할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 본 발명의 균주인 락토코커스 중앙젠시스는 폐수처리장의 폐수에서 분리된 균주로서, 분류학적으로 그람-양성 구균에 해당하는 균주이다. 본 균주는 본 발명의 발명자가 새로이 발견한 신균주로서 세포 형태학적 및 생화학적 시험 결과 락토코커스(Lactococcus)속에 속하는 균주로 동정이 되었으며, 2008년에 한국 미생물자원센터에 기탁되었다(기탁번호: KCTC 12684BP). 또한, 락토코커스 중앙젠시스는 그람-양성구균으로 포자와 균사체를 형성하지 않으며, 짧은 체인 형태 또는 불규칙한 클러스터의 형태로 단독 또는 쌍으로 발생하는 특징이 있으며, 본 균주에 대한 보다 구체적인 설명은 “International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology (2008), 58, 1844-1849”를 통해 확인할 수 있다.
본 발명의 조성물은 상기 락토코커스 중앙젠시스 균주를 비롯하여, 균주의 배양액 또는 배양 상등액에도 미생물 효소가 존재하므로, 상기 균주, 이의 배양액 또는 배양 상등액을 포함하는 조성물을 권리범위로 포함한다. 상기 배양액에서 락토코커스 중앙젠시스를 제거할 수 있고, 바람직한 배양액은 원심 분리 후 상층액이다. 배양액은 배양액의 농축액 및 상기 배양액의 건조물을 모두 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 조성물은 락토코커스 중앙젠시스 생균, 파쇄된 세포벽 분획, 사균 또는 건조균을 유효성분으로 포함할 수 있으며, 부형제 또는 담체를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 락토코커스 중앙젠시스를 배양하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 정규적인 방법으로 할 수 있다. 예컨대, 미생물이 증식가능한 배지에서 배양하고, 원심 분리 등의 수단을 이용하여 균체를 회수할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 락토코커스 중앙젠시스는 아밀라아제(amylase)활성이 우수한 것으로 확인되었다. 전분을 분해하는 효소의 대표적인 예시로 아밀라아제(amylase)를 들 수 있으며, 아밀라아제(amylase)는 전분의 가수분해에 관여하는 효소로 그 종류에 따라 분해 생성물이 다르고, 성질의 차이에 따라 분류된다. 전분 분해효소 중 아밀라아제(amylase)에 의한 전분의 분해에는 액화, 호정화, 당화의 3단계가 행해지며, 특히 액화, 호정화력이 강한 것을 액화형 아밀라아제(α-amylase)라 하고, 당화력이 강한 것을 당화형 아밀라아제(glucoamylase)라 한다. 상기의 알파 아밀라아제(α-amylase), 글루코아밀라아제(glucoamylase) 이외 베타 아밀라아제(β-amylase)도 있다. 본 발명의 락토코커스 중앙젠시스는 상기 알파 아밀라아제(α-amylase), 글루코아밀라아제(glucoamylase) 또는 베타-아밀라아제(β-amylase) 중 하나 이상의 활성을 나타낼 수 있다. 따라서, 락토코커스 중앙젠시스는 전분의 분해 및 발효에 사용될 수 있으며, 이를 응용하여 장류, 발효유, 젓갈류 등의 발효 식품 분야 등에 유용하게 활용될 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 락토코커스 중앙젠시스는 프로테아제(protease)활성이 우수한 것으로 확인되었다. 프로테아제는 단백질 또는 펩타이드에 작용하여 펩타이드 결합의 가수분해를 촉매하는 효소로, 산업적으로 판매되는 효소 중 가장 큰 비중을 차지하고 있다. 단백질 분해효소의 주요 용도로는 식육의 연화, 조미료 제조, 맥주 청주의 혼탁방지, 치즈의 숙성 등 식품산업과 소화제, 소염진통제 등 제약산업, 그리고 피혁 및 세제, 환경 등 다양한 분야에서 산업적으로 그 용도가 매우 다양하다. 따라서, 프로테아제 활성이 매우 우수한 락토코커스 중앙젠시스는 단백질의 분해 뿐만 아니라 상기 언급한 산업분야에서 유용하게 활용될 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 락토코커스 중앙젠시스는 리파아제(lipase)활성이 우수한 것으로 확인되었다. 리파아제는 트리글리세라이드의 에스터 결합을 가수분해하여 글리세롤과 지방산으로 분해하거나 또는 역으로 합성하는 작용을 하는 효소로 동물, 식물, 미생물에 의해 생산되지만, 특히 미생물이 생산하는 지방분해효소는 효소적인 특징이나 안정성,기질특이성 등의 이유로 다양한 산업에 응용할 수 있는 장점이 있다. 리파아제의 기능은 지방의 가수분해이지만 반응조건에 따라 지방 이외의 다양한 에스테르 화합물의 가수분해를 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 에스테르 합성반응과 트랜스에스테르화 반응 등 다양한 화학반응을 촉매할 수 있기 때문에 각종 산업에서 널리 사용되고 있다. 미생물성 리파아제는 racemic 혼합물의 가수분해나 에스테르와 펩타이드의 합성, 지방산의 생산과 가수분해, 식품이나 세제 첨가제 등 그 응용 범위가 매우 다양하다. 따라서, 리파아제 활성이 우수한 락토코커스 중앙젠시스는 지방의 분해 및 다양한 산업분야에서 유용하게 활용될 수 있다.
이상과 같이, 락토코커스 중앙젠시스는 아밀라아제, 프로테아제 및 리파아제 와 같은 효소활성을 나타내기 때문에 전분, 단백질 또는 지방의 분해와 관련된 산업분야에서 다양하게 활용될 수 있으며, 그 활용 범위는 당업계에 속하는 통상의 기술자가 필요에 따라서 적절하게 선택하여 응용할 수 있을 것이며, 이의 비제한적인 예시는 다음과 같다:
* 양조(맥주, 막걸리, 약주, 청주, 과실주 등) 및 주정 발효
* 과일, 야채, 인삼 등 각종 식물성 원료의 가공 및 유효성분의 추출
* 단백질 가공; 동식물 단백질 분해물의 제조, 기능성peptide제조, 장류 가공, 연육소
* 제분 공업, 제과, 제빵, 떡, 면 등의 가공; Texture개선, 노화방지, 유화제 등 화학적 합성품 대체
* 전분가공; 포도당, 과당, 물엿, cyclodextrin 등
* 유가공; 유당분해, Cheese, EMC(Enzyme Modified Cheese)제조
* 감미료; Aspartame 제조, Stevioside 감미질 개선
* 유지 가공; Interesterification & Transesterification, Lysolecithin제조, Oil degumming, Flavor 제조
* 식품(마요네즈, 주스, 액상식품 류)의 유통기한 연장
* 사료; 소화효소(NSP Degrading Enzymes), Phytase
* 폐기물의 재활용 & 폐수처리
* 의약품 및 정밀화학; 소화효소제, 진단시약, chiral compound생산, Peptide & Antibiotics 합성
* 섬유; 호발제(Amylase), 정련제(Pectinase), 면섬유 & Tencel가공(Cellulase), Garment Washing(Cellulase), 과산화수소 중화(Catalase), Silk degumming 등
* 피혁; 탈회제(bating agent, Protease), 탈모제(Dehairing)
* 세제; Protease, Amylase, Cellulase, Lipase등
* 건강기능식품; 소화보조제
상기한 바와 같이 락토코커스 중앙젠시스는 우수한 효소활성을 나타내기 때문에 특히 식품분야에서 매우 유용하게 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 락토코커스 중앙젠시스(Lactococcus chungangensis) 균주, 상기 균주의 배양물, 상기 배양물의 농축물 및 상기 배양물의 건조물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 활성성분으로 포함하는 식품첨가제를 제공한다.
본 발명의 상기 식품첨가제는 식품의 제조, 가공, 또는 보존을 위해 식품에 첨가, 혼합, 침윤 기타의 방법에 의해 사용되는 물질을 말한다. 상기 식품첨가제의 형태는 특별히 제한되지 않으며, 분말, 과립, 정제, 캡슐 또는 액상형태를 포함한다.
현재, 식품분야에서 효소에 대한 관심이 증가하고 있으며 새로운 용도를 개발하고 특성을 개량하여 산업적으로 이용할 수 있는 효소는 점진적으로 늘어가고 있는 추세이다.
락토코커스 중앙젠시스가 나타내는 아밀라아제 활성은 (i) 전분의 α-1.4 글리코시드 결합을 endo type으로 가수분해하여 주로 덱스트린을 생산, (ii) 전분의 α-1,4 글리코시드 결합을 비환원성말단에서 exo type으로 maltose단위로 가수분해, (iii) 올리고당의 α-1,4 결합을 끊고 α-1,6 으로 연결하여 이소말토올리고당을 합성 등의 작용을 나타낼 수 있기 때문에, (a) 주정, 물엿 포도당 등의 생산, (b) 양조산업, 주정 및 물엿 등의 생산, (c) 고말토오즈 시럽, 식혜, 주정발효, 포도당, 이소말토올리고당의 생산 등에 유용하게 활용될 수 있다.
또한, 락토코커스 중앙젠시스가 나타내는 프로테아제 활성은 단백질의 펩타이드 결합을 가수분해하는 작용을 나타낼 수 있기 때문에, (i) 동식물 단백질 원료의 분해에 의한 조미원료의 제조, (ii) Fisho boiling juice 점도저하 및 농축효율 제고, 액젓 제조, (iii) 된장, 간장의 국보강, 단백분해물의 쓴맛 제거, (iv) 어류, 육류의 육질개선, (v) 단백질 기질을 분해하여 흡수가 용이한 저분자 펩타이드나 단위 아미노산으로의 전환 등에 유용하게 활용될 수 있다.
또한, 락토코커스 중앙젠시스가 나타내는 리파아제 활성은 지방의 에스터 결합을 가수분해하여 지방산과 글리세롤로 분해하는 작용을 나타낼 수 있으며, 동, 식물성 지방의 분해, EMC 제조, Diary flavor 제조 등에 유용하게 활용될 수 있다.
본 발명에서 상기 식품첨가제는 락토코커스 중앙젠시스 이외에 공지의 천연물 또는 화합물을 추가로 포함할 수 있고, 감미제, 풍미제, 생리활성 성분, 미네랄 등을 추가로 더 포함할 수 있다.
상기 감미제는 식품이 적당한 단맛을 나게 하는 양으로 사용될 수 있으며, 천연의 것이거나 합성된 것일 수 있다. 바람직하게는 천연 감미제를 사용하는 경우인데, 천연 감미제로서는 옥수수 시럽 고형물, 꿀, 수크로오스, 프룩토오스, 락토오스, 말토오스 등의 당 감미제를 들 수 있다.
상기 풍미제는 맛이나 향을 좋게 하기 위하여 사용될 수 있는데, 천연의 것과 합성된 것 모두 사용될 수 있다. 바람직하게는 천연의 것을 사용하는 경우이다. 천연의 것을 사용할 경우에 풍미 이외에 영양 강화의 목적도 병행할 수 있다. 천연 풍미제로서는 사과, 레몬, 감귤, 포도, 딸기, 복숭아 등에서 얻어진 것이거나 녹차잎, 둥굴레, 대잎, 계피, 국화 잎, 자스민 등에서 얻어진 것일 수 있다. 또 인삼(홍삼), 죽순, 알로에 베라, 은행 등에서 얻어진 것을 사용할 수 있다. 천연 풍미제는 액상의 농축액이나 고형상의 추출물일 수 있다. 경우에 따라서 합성풍미제가 사용될 수 있는데, 합성 풍미제는 에스테르, 알콜, 알데하이드, 테르펜 등의 형태의 것들이 이용될 수 있다.
상기 미네랄로서는 칼슘, 마그네슘, 크롬, 코발트, 구리, 불소화물, 게르마늄, 요오드, 철, 리튬, 마그네슘, 망간, 몰리브덴, 인, 칼륨, 셀레늄, 규소, 나트륨, 황, 바나듐, 아연 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 식품첨가제는 상기 감미제 등 이외에도 필요에 따라 보존제, 유화제, 산미료, 점증제 등을 포함할 수 있다. 이러한 보존제, 유화제 등은 그것이 첨가되는 용도를 달성할 수 있는 한 극미량으로 첨가되어 사용되는 것이 바람직하다. 극미량이란 수치적으로 표현할 때 식품 조성물 전체 중량을 기준으로 할 때 0.0005중량% 내지 약 0.5중량% 범위를 의미한다.
또한 사용될 수 있는 보존제로서는 소듐 소르브산칼슘, 소르브산나트륨, 소르브산칼륨, 벤조산칼슘, 벤조산나트륨, 벤조산칼륨, EDTA(에틸렌디아민테트라아세트산) 등을 들 수 있다.
또한 사용될 수 있는 유화제로서는 아카시아검, 카르복시메틸셀룰로스, 잔탄검, 펙틴 등을 들 수 있다. 또한 사용될 수 있는 산미료로서는 구연산, 말산(사과산), 푸마르산, 아디프산, 인산, 글루콘산, 타르타르산, 아스코르브산, 아세트산, 인산 등을 들 수 있다. 이러한 산미료는 맛을 증진시키는 목적 이외에 미생물의 증식을 억제할 목적으로 식품 조성물이 적정 산도로 되도록 첨가될 수 있다.또한 사용될 수 있는 점증제로서는 현탁화 구현제, 침강억제제, 겔형성제, 팽화제 등을 들 수 있다.
본 발명은 락토코커스 중앙젠시스(Lactococcus chungangensis) 균주, 상기 균주의 배양물, 상기 배양물의 농축물 및 상기 배양물의 건조물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 유효성분으로 포함하는 발효식품 제조용 스타터(starter) 조성물을 제공한다.
본 발명에서 용어 “스타터(starter)‘란 식품의 발효에 관여하는 미생물을 포함하는 제제로, 발효식품 제조 시 첨가함으로써 숙성된 식품에서 지배적으로 생장하는 미생물을 말하며, 본 발명의 목적상 스타터란, 발효식품의 맛을 일정하게 조절하게 할 뿐만 아니라 우수한 관능미를 가질 수 있도록 제공하는 미생물, 즉, 락토코커스 중앙젠시스를 필수적으로 포함하는 제제를 의미한다.
본 발명의 스타터 조성물에는 락토코커스 중앙젠시스 이외에 상기 미생물의 생육과 분화를 촉진하는데 도움이 될 수 있는 영양물질들이 추가로 포함될 수 있으며, 락토코커스 중앙젠시스가 식품을 발효하기 위해 필요한 적절한 pH의 산도를 나타낼 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 상기 스타터 조성물은 액상 제제, 분말 제제 등으로 제형화 할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 락토코커스 중앙젠시스(Lactococcus chungangensis)는 종래 식품발효의 제조에 일반적으로 사용되고 있는 미생물인 L. lactis subsp. lactis KCTC 3769T보다 더 우수한 효소활성을 나타내었다.
보다 구체적으로, 락토코커스 중앙젠시스는 배양배지, 크림치즈 및 요구르트에서 아밀라아제 활성을 나타내었으며, 이러한 아밀라아제 활성은 크림치즈에서 약 8.86 unit/ml로 L. lactis subsp. lactis KCTC 3769T과 동등한 수준의 활성을 나타내었다.
한편, 락토코커스속 미생물들은 성장함에 있어서 다양한 아미노산을 필요로 하나, 그 자체적으로 아미노산을 합성할 수 있는 능력이 결여되어 있다. 따라서, 유체품 안에서 카제인을 분해함으로써 아미노산 및 펩타이드를 얻을 수 있는 프로테아제 활성이 매우 중요하다. 락토코커스속 미생물들의 프로테아제 활성은 유제품의 발효에서 특히나 중요한데, 그 이유는 미생물의 단백질 분해 시스템이 치즈와 같은 발효식품의 풍미를 결정하기 때문이다. 본 발명의 일실시예에서 락토코커스 중앙젠시스는 모든 배양조건에서 L. lactis subsp. lactis KCTC 3769T보다 우수한 프로테아제 활성을 나타내었다.
본 발명은 또한 상기 스타터 조성물을 이용하여 발효식품을 제조하는 방법을 제공한다. 상기 발효식품은 맥주, 과실주, 약주, 식초, 간장, 된장, 청국장, 고추장, 김치, 피클, 미소(miso), 나토(natto), 젓갈류, 식해류, 발효유, 햄 또는 소시지 등을 포함하며, 본 발명의 스타터 조성물을 이용한 발효식품은 당업계에 공지된 통상의 방법에 따라 제조될 수 있다.
발효유 제품의 제조에 이용되는 발효 공정은 잘 알려져 있고, 이 기술 분야의 숙련자라면 온도, 산소, 탄수화물의 첨가 및 미생물의 양과 특성 및 공정 시간 등의 적절한 공정 조건을 선택하는 방법을 알 수 있다.
보다 구체적으로 본 발명의 발효식품 제조방법은 (a) 제1항의 스타터 조성물을 식품에 첨가하여 출발물질을 제조하는 단계; 및 (b) 상기 출발물질을 발효 조건 하에서 유지하는 단계를 포함하는 방법일 수 있다.
상기 (a) 단계는 발효하고자 하는 식품에 본 발명의 스타터 조성물을 첨가하는 단계이다. 상기 식품은 제조하고자 하는 발효식품에 따라 당업자가 용이하게 선택할 수 있으며, 예를 들어 우유, 메주, 빵 반죽, 배추, 보리수, 과일 액기스, 콩, 육류, 오이, 효모액 등일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
본원에서의 해당 발효된 식품 제품의 추가의 예 및 상세한 사항에 대해서는 Broadbent et al. (J. dairy Sci.86:407-423)을 참조할 수 있다.
상기 (b) 단계는 (a) 단계에서 제조된 출발물질을 발효가 일어나기 적절한 조건에서 배양하여 락토코커스 중앙젠시스가 발효식품을 제조할 수 있도록 방치하는 단계이다. 미생물을 이용하여 발효하는 방법은 발효하고자 하는 식품의 종류 및 발효정도에 따라 달라질 수 있다.
본 발명의 일실시예에서는 상기 스타터 조성물을 이용하여 크림치즈와 요거트를 생산하였으며, 크림치즈를 제조할 때의 발효조건은 25 내지 35℃에서 36시간 내지 60시간을 배양하는 조건이었으며, 요거트를 제조할 때의 발효조건은 90 내지 95℃에서 끓인 우유를 44 내지 46℃로 식힌 후, 스타터 조성물을 첨가하여 12시간 이상 배양하는 조건을 사용하였다.
이상과 같이, 상기 (b) 단계에서 출발물질을 발효시키기 위한 조건은 당업계에서 공지된 조건을 제한 없이 이용할 수 있으며, 당업자가 반복적인 실험을 통해 최적의 조건을 용이하게 찾아내어 적용할 수 있다.
본 발명은 또한 상기 제조방법에 따라 제조된 발효식품을 제공한다.
본 발명에서 상기 발효식품의 비제한적인 예시로는 맥주, 과실주, 약주, 식초, 간장, 된장, 청국장, 고추장, 김치, 피클, 미소(miso), 나토(natto), 젓갈류, 식해류, 치즈, 버터, 요구르트, 발효유, 햄 또는 소시지일 수 있으며, 바람직하게는 치즈, 버터, 요구르트 또는 발효유일 수 있다.
락토코커스 중앙젠시스(Lactococcus chungangensis)는 종래 식품발효의 제조에 일반적으로 사용되고 있는 미생물인 L. lactis subsp. lactis KCTC 3769T보다 더 우수한 아밀라아제, 리파아제 및 프로테아제 활성을 나타내기 때문에, 전분, 단백질 또는 지방의 분해에 유용하게 활용될 수 있다.
도 1은 균주 배양액에서의 L. chungangensis CAU 28T and L. lactis subsp. lactis KCTC 3769T 아밀라아제, 프로티나아제, 리파아제의 활성을 평가한 것이다( A: 아밀라아제, 프로티나아제 활성, B: 리파아제의 활성)
도 2는 크림치즈와 요거트에서의 L. chungangensis CAU 28T and L. lactis subsp. lactis KCTC 3769T 아밀라아제 활성을 평가한 것이다(A: 크림치즈에서의 아밀라아제 활성, B: 요거트에서의 아밀라아제 활성)
도 3은 크림치즈와 요거트에서의 L. chungangensis CAU 28T and L. lactis subsp. lactis KCTC 3769T 프로티나아제 활성을 평가한 것이다(A: 크림치즈에서의 프로티나아제 활성, B: 요거트에서의 프로티나아제 활성)
도 4는 크림치즈와 요거트에서의 L. chungangensis CAU 28T and L. lactis subsp. lactis KCTC 3769T 리파아제 활성을 평가한 것이다(A: 크림치즈에서의 프로티나아제 활성, B: 요거트에서의 리파아제 활성)
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실험방법>
박테리아 균주의 배양
L. chungangensis CAU 28T, L. lactis subsp. lactis KCTC 3769T를 Tryptic Soy Broth에 30°C에서 24시간 배양하였다. L. lactis subsp. lactis KCTC 3769T는 생물자원센터(KCTC)에서 분양 받아 실험에 이용하였다.
효소 기질((NH4)2SO41.0,K2HPO4 6.0,KH2PO4 3.0,MgSO4·7H2O 0.01,CaCl2·2H2O 0.05,MnSO4·2H2O 0.01,FeSO4·7H2O 0.001,and ZnSO7H2O 0.001)을 추가하여 액체 배지에서 배양 탄수화물, 카제인, 올리브유를 1%로 각각 첨가한 여러 종류의 배지에 균주를 접종해(1.0% v/v) 30°C에서 54시간동안 배양하였다.
크림치즈 생산능 평가
살균된 우유를 68°C로 30분간 가열해 식힌 후 Lactococcus 균주를 스타터로 5% 첨가해 30°C에서 48시간 배양하였다. 배양 후 70°C에서 5분간 저으며 가열한 뒤 유청을 천에 걸러 분리하였다. 소금을 0.5%로 첨가해 응유를 생성하고 유청을 제거하였다. 생산된 크림치즈를 동결건조하여 4°C에 보관하였다.
요거트 생산능 평가
멸균한 우유를 저어가며 93°C에서 가열한 후 44-46°C 정도로 식히고, 균을 1% v/v가 되도록 첨가한 후 배양하였다.
아밀라아제(amylase) 활성 평가
0.3 μmol/ml 에서 0.5 μmol/ml로 단계적으로 희석한 말토오스 1ml을 튜브에 각각 넣고 디니트로살리실산 염색약을 각 튜브에 첨가하였다. 15분간 끓인 후 상온에서 식혀 증류수 10ml를 첨가하고 잘 섞었다. 전분 1ml와 배양액 1.0ml를 test tube에 넣어 25°C에서 3분 정치한다. 이후 1ml의 디니트로살리실산 염색약을 각 튜브에 넣고, 15분간 끓였다. 이를 상온에서 식힌 후 9ml의 증류수를 첨가하였다. 각 샘플들을 잘 섞은 후 A540에서 흡광도를 측정하여 결과를 비교하였다.
프로테아제(protease) 활성평가
0.3 μmol/ml 에서 0.5 μmol/ml로 단계적으로 희석한 티로신(1.1 mM) 2ml을 튜브에 각각 넣고 Na2CO3 5 ml와 Folin & Ciocalteu’s 페놀시약 1 ml를 첨가하였다. 혼합액을 잘 섞어 37℃에서 30분간 정치한 후 0.45 μm 필터로 여과하였다. 결과는 A660에서 흡광도를 읽어 평가하였다. 카제인 5ml을 배양액 1.0ml과 함께 실험 튜브에 넣어 37℃에서 5분간 정치한 후 trichloroacetic acid 5ml을 첨가하였다. 모든 튜브를 37℃에서 30분간 정치한 후 각각 용액을 0.45 μm 필터로 여과하였다. 여과된 여과물과 Na2CO3 5.0 ml, 0.5M Folin & Ciocalteu’s 페놀시약 1 ml을 각 튜브에 첨가하여 혼합액을 잘 섞은 후 37℃에서 배양하였다. 이후, 각각의 흡광도를 A660에서 측정하였다.
리파아제(lipase) 활성
올리브 오일 3ml와 200 mM Tris-HCl 1.0ml를 튜브에 넣고 37°C에서 10분 정치하였다. 이 튜브에 1.0ml의 배양액을 첨가하여 37°C에서 10분 정치한 후 95% 에탄올 3.0 ml을 추가하였다. 용액을 잘 섞은 후 각 샘플과 음성 대조군에 thymolphthalein 4방울을 첨가한 후 활성 단계를 파악하기 위해 0.2M NaOH를 사용해 적정(정량분석에서 부피분석을 위해 실시하는 화학석법)하였다.
<실험결과>
<실시예 1>
크림치즈, 요거트의 생산능
L. chungangensis CAU 28T와 L. lactis subsp. lactis KCTC 3769T를 이용해 생산된 크림치즈는 하얀색에 아무런 맛이 없었고, 약간의 젖산과 향을 포함하고 있었으며 덩어리 없이 부드러웠다.
L. chungangensis CAU 28T와 L. lactis subsp. lactis KCTC 3769T를 스타터로 이용한 요거트는 크림 색상에 시큼한 냄새가 났고, 부드러운 질감이었으며 반-액체상을 나타내었다. 7일 동안 4.6pH로 수치가 떨어졌다.
<실시예 2>
아밀라아제 활성
L. chungangensis CAU 28T와 L. lactis subsp. lactis KCTC 3769T의 아밀라아제 활성을 측정하기 위해 보든 배지에 녹말을 추가하였다. L. chungangensis CAU 28T는 6시간에서 5.28 unit/ml로 높은 아밀라아제 활성을 보였고 L. lactis subsp. lactis KCTC 3769T도 5.30unit/ml로 비슷한 수치를 보였다 (도 1A). 각 균주로 생산된 크림 치즈에서 L. chungangensis CAU 28T는 배양 5일째에 8.86 unit/ml로, L. lactis subsp. lactis KCTC 3769T 는 7일 째에 9.03 unit/ml로 가장 높은 활성 수치를 보였다(도 2A). 요거트에선 L. chungangensis CAU 28T는 배양 3일째에 5.41 unit/ml로, L. lactis subsp. lactis KCTC 3769T는 배양 5일째에 5.33 unit/ml로 가장 높은 아밀라아제 활성을 보였다(도 2B).
<실시예 3>
프로티나아제 활성
L. chungangensis CAU 28T와 L. lactis subsp. lactis KCTC 3769T의 프로티나아제 활성을 측정하기 위해 각 배지에 카제인을 추가하였다. L. chungangensis CAU 28T는 배양 30시간째에 10.50unit/ml로, L. lactis subsp. lactis KCTC 3769T도 비슷하게 30시간 째에 9.80 unit/ml로 가장 높은 프로티나아제 활성 수치를 보였다(도 1A). 각 균주로 생산된 크림 치즈에서 L. chungangensis CAU 28T는 배양 7일째에 0.54 unit/ml로, L. lactis subsp. lactis KCTC 3769T 는 7일 째에 0.41 unit/ml로 가장 높은 활성을 보였다(도 3A). 요거트에선 L. chungangensis CAU 28T는 배양 3일째에 8.64 unit/ml로, L. lactis subsp. lactis KCTC 3769T는 배양 7일째에 1.09 unit/ml로 가장 높은 프로티나아제 활성을 보였다(도 3B).
<실시예 4>
리파아제 활성
L. chungangensis CAU 28T와 L. lactis subsp. lactis KCTC 3769T의 리파아제 활성을 측정하기 위해 각 배지에 올리브유를 추가하였다. L. chungangensis CAU 28T는 배양 48시간째에 100unit/ml로, L. lactis subsp. lactis KCTC 3769T도 같은 시점에 80 unit/ml로 가장 높은 리파아제 활성을 보였다(도 1B). 각 균주로 생산된 크림 치즈에서 L. chungangensis CAU 28T는 배양 7일째에 100 unit/ml로, L. lactis subsp. lactis KCTC 3769T 는 80 unit/ml로 가장 높은 활성을 보였다(도 4A). 요거트에선 L. chungangensis CAU 28T는 배양 7일째에 100 unit/ml로, L. lactis subsp. lactis KCTC 3769T는 80 unit/ml로 가장 높은 리파아제 활성을 보였다(도 4B).
이상의 결과와 같이, L. chungangensis CAU 28T는 아밀라아제, 리파아제 및 프로테아제 활성을 지니고 있음을 확인할 수 있었다. 한편, L. chungangensis CAU 28T의 효소활성을 종래 식품발효에 일반적으로 사용되고 있는 미생물인 L. lactis subsp. lactis KCTC 3769T의 효소활성과 비교하여 보면, 아밀라아제는 동등한 정도의 활성을 보인 반면, 리파아제 및 프로테아제 활성은 L. chungangensis CAU 28T가 월등히 우수함을 확인할 수 있었다. 따라서, L. chungangensis CAU 28T를 발효식품의 제조에 유용하게 사용할 수 있으며, 특히 발효유제품의 제조에 유용하게 사용될 수 있을 것이다.
락토코커스 중앙젠시스(Lactococcus chungangensis)는 종래 식품발효의 제조에 일반적으로 사용되고 있는 미생물인 L. lactis subsp. lactis KCTC 3769T보다 더 우수한 아밀라아제, 리파아제 및 프로테아제 활성을 나타내기 때문에, 전분, 단백질 또는 지방의 분해에 유용하게 활용될 수 있어 산업상 이용가능성이 매우 우수하다.

Claims (8)

  1. 락토코커스 중앙젠시스(Lactococcus chungangensis) 균주, 상기 균주의 배양물, 상기 배양물의 농축물 및 상기 배양물의 건조물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 이용하여 단백질, 지방 또는 전분을 분해하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 락토코커스 중앙젠시스(Lactococcus chungangensis)는 기탁번호가 KCTC 12684BP 인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 락토코커스 중앙젠시스는 아밀라아제(amylase), 프로테아제(protease) 및 리파아제(lipase) 활성을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 락토코커스 중앙젠시스(Lactococcus chungangensis) 균주, 상기 균주의 배양물, 상기 배양물의 농축물 및 상기 배양물의 건조물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 활성성분으로 포함하는 식품첨가제.
  5. 락토코커스 중앙젠시스(Lactococcus chungangensis) 균주, 상기 균주의 배양물, 상기 배양물의 농축물 및 상기 배양물의 건조물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 유효성분으로 포함하는 발효식품 제조용 스타터(starter) 조성물.
  6. 제5항의 스타터 조성물을 이용하여 발효식품을 제조하는 방법.
  7. 제6항의 제조방법에 따라 제조된 발효식품.
  8. 제7항에 있어서, 상기 발효식품은 맥주, 과실주, 약주, 식초, 간장, 된장, 청국장, 고추장, 김치, 피클, 미소(miso), 나토(natto), 젓갈류, 식해류, 햄 및 소시지로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 발효식품.

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