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Isolation, Identification, and Characteristics of Lactic Acid Bacteria for Production of Fermented Soymilk which Has Improved Sensory Quality

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(1)

관능이 개선된 발효두유 제조를 위한 젖산균 분리·동정 및 특성

정민기1, 김수인1, 허남윤2, 성종환1, 이영근1, 김한수1, 정헌식1, 김동섭1*

1부산대학교식품공학과

2오산대학교호텔조리계열

Received: November 13, 2015 / Revised: January 27, 2016 / Accepted: February 13, 2016

서 론

대두의영양성분함량은단백질

36.2%,

지방

17.8%,

탄수 화물

30.7%[46]

구성되어단백질의

90%

수용성

glycinin

이며

,

탄수화물

20%

섬유소

,

지방

80%

이상이불포화 지방산으로구성되어있다

.

이외에도대두에는식물성스테

,

올리고당

,

사포닌

,

아이소플라본

,

대두펩타이드많은 기능성성분

[19, 20, 23, 24, 47]

들을함유하고있어혈중 레스테롤저하

[57],

항암

[49, 58],

면역증강효과

[36],

골다공

[1

3],

폐경증후군

[3, 4],

심혈관질환

[18]

다양한생리 활성을가진다

.

대두를이용한식품으로는두유

,

두부

,

청국장

,

된장

,

일본

natto,

인도네시아의

temphe

등이있으며

[31],

유는대두를분쇄하여수용성으로추출한가공식품하나 로서

,

양질의단백질과필수지방산이풍부하고유당을함유 하고있지않아우유알레르기에대한대용식품으로서각광 받고있다

[13, 54].

통계청

[56]

따르면국내두유시장은

1995

2005

년의 평균생산량이

159,035 kl, 2000

2005

년에는

177,336 kl

연평균성장률이

1.97%

에서

5.05%

증가한것을확인할

있으며최근

2010

2014

년도연평균생산량은

243,267 kl

꾸준히증가하고있는추세를보이고있다

.

Isolation, Identification, and Characteristics of Lactic Acid Bacteria for Production of Fermented Soymilk which Has Improved Sensory Quality

Min-Gi Jung

1

, Su-In Kim

1

, Nam-Youn Hur

2

, Jong-Hwan Seong

1

, Young-Geun Lee

1

, Han-Soo Kim

1

, Hun-Sik Chung

1

, and Dong-Seob Kim

1

*

1

Department of Food Science & Technology, Pusan National University, Miryang 50463, Republic of Korea

2

Department of Hotel & Culinary Arts Division, Osan University, Osan 18119, Republic of Korea

In order to improve the sour taste and foul odor of fermented soymilk, bacteria were isolated from kimchi and identified. Of the 89 bacterial strains isolated from kimchi, 3 isolates produced fermented soymilk with a sour taste and foul odor. The selected bacterial strains R53, R83, and R84 were identified by morphologi- cal, biochemical, and 16S rRNA analyses as Weissella koreensis. The strain R83, which produced fermented soymilk having the mildest sour taste and foul odor, was selected for further investigation and named W.

koreensis KO3. The optimum culture condition for the fermentation of soymilk by W. koreensis KO3 was at 30

o

C for 12 h. When soymilk was fermented under the optimum culture conditions, the viable cell count reached up to 8.71 × 10

8

CFU/ml and pH and acidity reached as low as 6.02 and as high as 0.33%, respec- tively. Twenty-seven amino acids and their derivatives were detected in fermented soymilk. The amounts of serine, glycine, threonine, alanine, and aspartic acid, which contribute to a sweeter taste, increased during fermentation. Orinithine, which was not detected before fermentation, increased during fermenta- tion. Sensory evaluation showed that W. koreensis KO3-fermented soymilk has improved bean, roasted nut, and sour flavors as well as an enhanced mouthfeel, appearance, preferability, and overall acceptability compared with those of standard fermented soymilk. With further study and development, soymilk fer- mented by W. koreensis KO3 could serve as a health-promoting food with favorable sensory qualities.

Keywords: Fermented soymilk, lactic acid bacteria, kimchi, Weissella koreensis, sour taste, foul odor

*Corresponding author

Tel: +82-55-350-5356, Fax: +82-55-350-5359 E-mail: [email protected]

© 2016, The Korean Society for Microbiology and Biotechnology

(2)

대두는높은영양가와기능성성분들을함유하고있지만

낮은소화율과콩취로인한이취

(off-flavor)

식품선호도를

낮춘다고알려져있다

.

이취의생성원인은주로

lipoxygenase

의한것으로이의활성을억제하기위해열처리법

(hot-

grinding method, rapid-hydration hydrothermal cooking)

이나기질추출법

,

수증기증류법

protease

처리법등의

방법이시도되고있으며

[11, 30, 35].

다른방법은

두유를발효시키면이취를개선하고소화율과기능성을 일수있는장점이있다

[44, 48]. 1934

Kellogg

처음으로 두유에젖산균발효를시도하였으며이후많은연구자들 의해국내외적으로젖산균을이용한발효두유연구가

발히진행되고있다

[55].

젖산균은일반적으로그람양성

,

무아포

,

비운동성으로서

구균또는간균형태의세균이다

[15].

젖산균은탄수화물을

이용하여젖산을생성하는미생물로서오랫동안산업에 용되어왔으며발효

,

단백질지방성분등을이용하 풍미를증진시키고영양학적가치를높여준다

[43].

또한

,

유기산

[43],

과산화수소

[9, 12], diacetyl[27],

박테리오신 물질로인해보존성을증진시킨다

[39].

젖산균은

Schleifer

ludwig(1995

)

의해형태

,

발효형식

,

생육조건등을

Aerococcus, Carnobacterium, Enterococcus, Lactobacillus, Leuconostoc, Pediococcus, Streptococcus, Tetagenococcus, Vagococcus, Weissella

속으로분류되었다

[50].

균주에따라 두가지발효방식을거치는데

, homolacitc fermentation

경우

embden-Meyerhof-Paran

경로를 거쳐 최종적으로

lactic acid

생성해내며

, heterolatic fermentation

경우

phoshoketolase

경로를 거쳐

CO

2

, lactic acid, acetate, ethanol

생성하는것으로알려져있다

. homo type

젖산균 으로는

Lactococcus, Enterococcus, Sterptococcus, Pedicoccus

속과

group I, II lactobacilli

있으며

hetero type

유산균에

Leuconostoc, Oenococcus, Weissella

, group III

lactobacilli

해당된다

[14].

한편

,

김치는배추나무를주원료로하여저농도의소금에 절여

,

마늘

,

젓갈

,

생강등의양념을혼합하여발효시킨 우리나라의대표적인전통발효식품으로최근에는김치의 효능에관한연구가활발해지면서김치발효과정에관여하 젖산균에대한관심이높아지고있다

.

김치발효젖산균 으로는

Lactobacillus

, Pediococcus

, Sterptococcus

, Leuconostoc

, Weissella

등의주요발효균이있으며 들이김치발효에있어중요한역할을하는것으로알려져 있다

[10, 21, 22, 41].

이러한김치젖산균들은항균

[38],

항암

[29, 34],

항진작용

[7]

지질개선

[52],

면역기능강화

[52, 53]

등의다양한건강증진기능이보고되고있다

.

앞서연구되었던발효두유는

Lactobacillus acidophilus, Lab. bulgaricus, Lab. plantarum, Lab. paracasei

같은

젖산균을이용하여제조한사례

[25, 32, 42]

있으나

,

이는 젖산균특유의산미와이취때문에발효두유로서음용하기 에는무리가있다

.

따라서연구에서는선행발효두유의 특유의산미와이취를개선시키고두유의영양학적가치를 높이기위한기초연구로서한국전통발효식품인김치로부 젖산균을분리동정하고발효두유를제조하여특성을 살펴보았다

.

재료 및 방법

시료

시중에판매되고있는김치와가정에서섭취하고있는 치를수집하여시료로사용하였다

.

수집한시료의김치국물 연속 희석하여

MRS(Becton, Dickison and Company, New Jersey, USA)

한천평판배지에 도말한

30

o

C

에서

24

시간동안배양하여서로다른형태의균락을분리하였다

.

젖산균 분리

국산대두

100 g

25

o

C

에서

6

시간물에불린다음물기를

제거하고증류수

800 ml

넣고마쇄비지를제거한

물을

121

o

C

에서

15

분간살균시켜두유를제조하였다

.

제조 두유를식힌분리된

89

주의균주를

2%

접종하여

30

o

C

에서

24

시간발효시켜임의로산미이취를생성하지않는

3

주를분리했다

.

분리균주의 염기서열 분석

분리된균의염기서열은

chelex bead

이용한

boiling

법으로

genomic DNA

추출하였으며

,

균의

16S rRNA

universal primer

27F(5'-AGAGTTTGATCMTGGCTCAG-3')

1492R(5'-TACGGYTACCTTGTTACGACTT-3') primer

사용하여

PCR

진행하였다

. PCR

산물은

Big Dye Terminator v3.1 cycle sequencing kit(Applied biosystems, Lennik, Belgium)

이용하여

ABI 3730XL DNA analyzer (Applied biosystems, Lennik, Belgium)

염기서열을분석 하였다

.

분석결과는

Genetyx program

으로

pairwise alignment

하여

GenBank

등록된염기서열정보를대상으로

동성을 비교하고

Bioedit program

Mega software ver.

6.0

이용하여계통도를나타내었다

.

생화학적 특성

CO

2발생유무는

Durham tube

들어간시험관

MRS

체배지에분리된균주를준비된시험관에접종한

30

o

C

48

시간동안배양하여

Durham tube

내의가스발생여부 확인하였다

.

Catalase

실험은분리된균주를

slide glass

옮기고

3%

(3)

hydrogen peroxide(H

2

O

2

)

2

3

방울떨어뜨려산소발생 무를관찰하였다

.

API 50 CHL kit(bioMérieux sa, Marcy-l'Etoile, France)

사용하여분리균주를대상으로

49

종의탄수화물이용성을 확인하였다

.

배양된분리균주를

API 50 CHL medium

합한스트립튜브에기포가생기지않게분주하였다

. 30

o

C

에서

48

시간동안호기적배양발효성에따른변화 관찰하였다

.

형태학적 특성

주사전자현미경

(SEM)

이용하여균의형태를관찰하기

1

시간동안

2.5% glutaraldehyde

고정

osmium teroxide

1

시간고정하였다

.

탈수는

ethanol 50, 60, 70, 90, 95, 100%

단계별로

15

분씩탈수

hexamethldisilazane (HMDS)

건조시킨시료를

SEM(SEM, HITACHI S3500N, Japan)

으로관찰하였다

.

그람염색은분리균주를

crytstal violet

으로

1

분간염색

Lugol

용액으로다시

1

분간반응시켰다

.

에탄올로탈색

Safranin O

30

초간 대조염색 세척하여 광학현미경

(×1,000)

으로관찰하였다

.

분리균주의 최적배양 조건

분리된균주는

24

시간종배양하고

MRS

액체배지에

1%

접종한배양액을실험에사용하였다

.

배양액을

25, 30, 35, 37, 40

o

C

온도로

24

시간

3

시간간격으로배양하여

600 nm

에서흡광도를측정하였다

.

발효두유에서의 미생물 생육변화

발효두유에서의미생물생육변화를관찰하기위해배양 온도를달리하여

48

시간동안발효시키면서멸균된증류수

적절히희석하여

6

시간단위로

MRS plate

도말한

30

o

C

에서배양하였다

.

생균수는배양생성된

colony

수하여

log

10

CFU/ml

나타내었다

.

pH

및 적정산도 측정

pH

온도와시간을달리하여발효한두유를

homogenizer

균질화한

pH-meter(pH-200L, Istek, Korea)

이용하 측정하였다

.

한편

,

산도는 발효된 두유

10 ml

distilled water

10 ml

첨가하여충분히교반

0.1 N NaOH

가하여

pH

8.3

때까지적정하였다

.

소요된

0.1 N NaOH

양을다음의계산식을이용하여젖산으로환산하였다

.

Acidity (%) =

일반성분 분석

발효두유의일반성분은수분은

105

o

C

상압가열건조법

,

회분은직접회화법

,

조지방은속실렛추출법

,

조단백질은 달증류법

,

조섬유는헨네베르크스트오만개량법을이용하여 분석

[5]

하였다

.

총당 및 환원당 정량

총당은

phenol-sulfuric acid

[16]

이용하였다

.

동결건 조된두유분말을산분해반응시킨여과하였다

.

일정한 도로희석한여과액

1 ml, 5% phenol 1 ml,

그리고진한황

5 ml

반응시킨

490 nm

에서흡광도를측정하였다

.

총당정량은

glucose

일정농도로희석제조하여표준곡선

작성하여계산하였다

.

환원당은

DNS

[45]

이용하였다

.

두유분말을증류수와 교반

10% trichloroacetic acid(v/v in water)

소량첨가 하여단백질을침전시킨여과하였다

.

여과액을일정량으 희석하고희석한여과액

1 ml, 3,5-dinitrosalicylic aicd

시약

3 ml

혼합한

90

o

C

항온수욕조에서

10

분간발색

냉각한다음

535 nm

에서흡광도를측정하였다

.

환원당

정량은

glucose

일정농도별로흡광도를측정하여표준곡

선을작성하였다

.

아미노산 분석

시료

1 g

70%

에탄올

30 ml

넣고실온에서

24

시간 추출한

3,000 rpm

에서

20

분간원심분리하였다

.

상등 액은

50

o

C

에서 감압 농축한

lithium citrate loading buffer(pH 2.2) 5 ml

가하여정용한다음

0.22

µ

m membrane filter(Milipore Co., MA, USA)

여과

amino acid analyzer (Sykam, Germany)

이용하여분석하였다

.

관능평가

선행발효두유

(

대조구

)

분리균주로발효한두유를콩취

,

고소한

,

외관

,

식감

,

선호도를항목으로하여

‘1:

대단 좋지않다

2:

아주좋지않다

3:

보통으로좋지않다

. 4:

좋지않다

. 5:

좋지도싫지도않다

. 6:

약간좋다

7:

보통 으로좋다

. 8:

아주좋다

9:

대단히좋다

항목으로나누어

9

평점법으로가지의발효두유를평가하였다

.

통계처리

screening

과정을제외한모든실험결과값은

mean

±

SD (standard deviation)

나타내었다

.

통계처리는

SPSS ver.

21.0(SPSS Inc., Chicago, IL, USA)

이용하였다

. 5%

수준 에서분석분석

(ANOVA)

이용한

Duncan’s multiple range test

또는

paired t-test

실시하여유의적차이를검정하 였다

.

ml of 0.1 N NaOH Weight of sample (ml) × factor × dilution rate × 0.009 × 100

(4)

결과 및 고찰

젖산균 분리

김치국물을

10

-7이상희석한각각의시료를

MRS(Becton, Dickison and Company, New Jersey, USA)

한천평판배지 도말하여

30

o

C

에서

24

시간동안배양하여서로색깔

,

양이다른균락

89

주를분리하였다

.

발효두유에서 산미·이취가 없는 젖산균 분리

국산대두

100 g

25

o

C

에서

6

시간물에불린다음물기를

제거하고증류수

800 ml

넣고마쇄비지를제거한

물을

121

o

C

에서

15

분간살균시켜두유를제조하였다

.

제조 두유를

40

o

C

까지식힌

1

분리된

89

주를

2%

종하여

30

o

C

에서

24

시간발효시켜임의로산미이취를 생성하지않는

3

(Strain No. R53, R83, R84)

선별하 였다

.

발효두유 젖산균 분류 및 동정

발효두유제조를위해분리한

3

주의

(Strain No. R53,

R83, R84)

동정하기위해염기서열분석생화학적

·

태학적분석을실시하였다

.

염기서열분석에서

,

선별균주와표준균주의

16S rRNA

동성을비교한결과

,

선별된

3

주의균들은

Weissella koreensis (accession number: CP002899)

99%

일치하였다

.

선별된균주들의형태학적특성생화학적특성으로는

3

모두

gram positive,

포자를형성하지않는구균또는 단간균으로관찰되었다

.

그리고당을이용하여

CO

2생성 하였고

catalase negative

균으로확인되었다

.

API 50 CHL kit

이용하여 발효성을관찰한 결과

(Table 1) 3

주의모두공통적으로

L-arabinose, D-ribose, D-glucose, D-mannose, N-acetylglucosamine, potassium 2-ketogluconate

이용하였으며

R53

경우

D-galactose, R83

경우

D-fructose, D-xylose, R84

경우

D-xylose

추가로이용하여발효하는양상을나타내었다

.

일부발효 양상을제외하고는대체적으로일치하였으며이러한결과는

Yu[59]

분리한

W. koreensis OK1-6

발효양상 주의특성과유사하였다

.

염기서열분석결과

3

주의균은

W.

koreensis

동정되었고

,

발효양상과형태학적

,

생화학적 분석결과차이가거의없기때문에최종적으로

3

주의균을

1

개의

W. Koreensis

그룹으로분류하였다

.

그리고그룹 에서 가장 이취

·

산미를 가장 적게 생성한다고 판단되는

Strain No. R83

실험균주로사용하였으며

,

이를

W.

koreensis KO3

명명하였다

.

그리고

16S rRNA database

토대로유전학적계통도를작성하였다

(Fig. 1).

Table 1. Biochemical characteristics of the strains isolated from Kimchi .

Characteristics Reaction

R53 R83 R84

Glycerol Erythritol D-Arabinose

L-Arabinose + + w

D-Ribose + + w

D-Xylose - + +

L-Xylose D-Adonitol

Methyl- βD-Xylopyranoside

D-Galactose w - -

D-Glucose + + +

D-Fructose - w -

D-mannose + w w

L-Sorbose L-Rhamnose Dulcitol Inositiol D-Mannitiol D-Sorbitol

Methyl- αD-Mannopyranoside Methyl- αD-Glucopyranoside

N-AcetylGlucosamine + w w

Amygdalin Arbutin

Esculin ferric citrate Salicin

D-Cellobiose D-Maltose D-Lactose D-Melibiose

D-Saccharose (sucrose) D-Trehalose

Inulin D-Melezitose D-Rafinose Amidon Glycogen Xylitol Gentiobiose D-Turanose D-Lyxose D-Tagatose D-Fucose D-Arabitol L-Arabitol

potassium gluconate

potassium 2-ketogluconate + w w

potassium 5-ketogluconate

+: positive reaction, -: negative reaction, w: weak positive

(5)

분리균주의 최적배양조건

W. koreensis KO3

최적배양온도와시간을알기위해

배양액을

MRS

배지에

1%

접종한

25

o

C, 30

o

C, 35

o

C, 37

o

C, 40

o

C

온도별로

24

시간동안배양하여

600 nm

에서 광도를측정하였다

(Table 2).

W. koreensis KO3

25

37

o

C

까지자랐으며

, 3

12

시간 사이에서급격한생장을보이며이후에는점차생장속도가 감소하여

24

시간에서가장높은생육을나타내었다

.

온도별

,

시간별생육도를비교하였을분리균주의최적배양조건

30

o

C, 9

시간으로정하였다

.

W. koreensis KO3를 이용한 최적 발효 두유 제조

최적발효두유조건알아보기위해

W. koreensis KO3

배양액을두유에

2%

접종하여온도별시간별생균수를

정하였다

(Table 3).

30

o

C

에서가장빠른생육을나타내

12

시간까지발효했을

생균수가

8.71

×

10

8

CFU/ml

가장높았으며이후에 생균수가비슷한수준을유지하는것을확인할있었

.

이는식품공전에서명시된발효유유산균기준

10

6

CFU/

ml

훨씬넘는수치였다

.

온도시간별생균수를비교하

였을발효두유제조를위한최적조건은

30

o

C, 12

시간으

정하였다

.

pH

및 산도

최적발효조건에서배양시간에따른

pH

산도의관찰 결과는

Fig. 2, Fig. 3

같다

. pH

산도는발효시간경과 따라유의적으로감소하였으며산도는유의적으로증가 하는경향을보였다

.

이는젖산균배양에서일반적으로관찰

Fig. 1. Phylogenetic tree based on 16S rRNA sequence of strains isolated from Kimchi. The sequences have been retrieved from the NCBI, showing the phylogeneti relationships of W. koreensis KO3 and other related microorganisms found in the GenBank database.

The numbers indicate 1,000 bootstrap values for the branch points.

Table 2. Effect of different incubation temperature on growth of W. koreensis KO3 for 24 h.

Temperature (

o

C)

Absorbance (OD

600

nm)

0 h 3 h 6 h 9 h 12 h 15 h 18 h 21 h 24 h

25 0.21 ± 0.00

a

0.23 ± 0.00

b

0.44 ± 0.00

c

0.78 ± 0.00

d

1.38 ± 0.01

e

1.55 ± 0.01

f

1.68 ± 0.01

g

1.76 ± 0.01

h

1.82 ± 0.01

i

30 0.21 ± 0.00

a

0.24 ± 0.00

b

0.61 ± 0.01

c

1.17 ± 0.01

d

1.60 ± 0.00

e

1.73 ± 0.01

f

1.83 ± 0.01

g

1.87 ± 0.01

h

1.88 ± 0.00

i

35 0.21 ± 0.00

a

0.24 ± 0.00

b

0.54 ± 0.00

c

1.00 ± 0.00

d

1.40 ± 0.00

e

1.55 ± 0.00

e

1.64 ± 0.00

g

1.68 ± 0.00

i

1.65 ± 0.00

h

37 0.21 ± 0.00

a

0.24 ± 0.00

b

0.57 ± 0.00

c

1.07 ± 0.00

d

1.45 ± 0.00

e

1.58 ± 0.00

f

1.69 ± 0.00

g

1.73 ± 0.00

h

1.72 ± 0.01

h

40 0.21 ± 0.00

de

0.19 ± 0.00

a

0.20 ± 0.00

b

0.20 ± 0.00

c

0.21 ± 0.00

d

0.21 ± 0.00

d

0.21 ± 0.00

de

021 ± 0.00

ef

0.21 ± 0.00

ef

a-i

Means in the same row with different superscript letters are significantly different (p < 0.05).

Values are means ± standard deviation of three independent experiments.

(6)

되는유기산생산에따라

pH

감소하고산도는증가하는 현상과일치하였다

.

특히

,

처음과

6

시간사이에변화폭이 컸으며후에는

pH

산도는

6.02, 0.33%

정도 수준으로이어갔다

. pH

3.9

4.2,

산도는

0.64

1.12%

선행연구의발효두유

[36, 37]

비해서낮은생성능력 갖기때문에젖산균특유의산미가없는것을확인 있었다

.

일반성분

발효전과발효두유의일반성분은

Table 4

나타나 있다

.

발효수분은

94.06%,

조회분은

0.18%,

조지방은

1.16%

조단백질은

2.71%,

조섬유

0.01%

로서조회분

,

지방

,

수분은차이가없지만조단백질과조섬유의함량은차이가 있었다

.

발효단백질의경우

2.91%

에서

2.71%

감소하 였고

,

조섬유의경우

0.04%

에서

0.01%

감소하였다

.

조단 백질의경우유산균의단백질분해효소에의해분해되어

peptide

아미노산들이생성되었을것이라고생각되며

,

조섬유의경우유산균의섬유소분해효소

(cellulase)

작용에 의한것으로사료된다

[26, 40].

총당 및 환원당 함량

발효한두유와발효두유

(

대조구

)

총당환원당

과값은

Table 5

나타내었다

.

대조구에비해서총당은

차이는없었으나

,

단당류

,

엿당

,

젖당등에속하는환원당

0.062%

에서

0.052%

16.1%

감소하였다

.

이러한 이는유산균이증식하면서영양원으로환원당을이용하였기 때문이라는보고와유사하였다

[36].

Table 3. Viable microbial counts (log

10

CFU/ml) of soymilk fermented with W. koreensis KO3 at each temperature for 48 h.

Temperature (

o

C)

Log

10

CFU/ml change

0 h 6 h 12 h 18 h 24 h 36 h 48 h

15 6.09 ± 0.02

a

7.61 ± 0.02

b

8.31 ± 0.01

c

8.63 ± 0.03

d

8.77 ± 0.06

e

8.75 ± 0.02

e

8.61 ± 0.07

d

20 6.09 ± 0.21

a

8.00 ± 0.04

b

8.50 ± 0.04

c

8.65 ± 0.03

d

8.72 ± 0.02

e

8.72 ± 0.02

e

8.82 ± 0.01

f

25 6.09 ± 0.02

a

8.24 ± 0.03

b

8.65 ± 0.01

c

8.71 ± 0.03

cd

8.76 ± 0.05

d

8.69 ± 0.02

c

8.67 ± 0.07

c

30 6.09 ± 0.02

a

8.50 ± 0.01

b

8.71 ± 0.04

c

8.71 ± 0.06

c

8.54 ± 0.04

b

8.64 ± 0.02

c

8.63 ± 0.07

c

35 6.09 ± 0.02

b

8.17 ± 0.01

cd

8.62 ± 0.01

e

8.26 ± 0.02

d

8.12 ± 0.03

c

6.10 ± 0.09

b

4.36 ± 0.10

a

Values are means of log

10

CFU/ml in soymilk fermented with W. koreensis KO3 at different temperatures.

a-e

Means in the same row with different superscript letters are significantly different (p < 0.05).

Values are means ± standard deviation of three independent experiments.

Fig. 2. Change in pH during fermentation at 30

o

C for 48 h with W. koreensis KO3.

a-b

Means with different letter are signifi- cantly different (p < 0.05).

Fig. 3. Change in titrable acidity at 30

o

C for 48 h with W.

koreensis KO3.

a-b

Means with different letter are significantly different (p < 0.05).

Table 4. Proximate composition in soymilk fermented by W.

koreensis KO3. Unit (%)

Proximate composition

Non fermented soymilk

Fermented Soymilk

Mositure 93.98 ± 0.06 94.06 ± 0.07

Crude ash 0.19 ± 0.01 0.18 ± 0.03

Crude protein 2.91 ± 0.09

b

2.71 ± 0.04

a

Crude fat 1.17 ± 0.02 1.16 ± 0.02

Crude fiber 0.04 ± 0.00

b

0.01 ± 0.00

a

Soymilk was fermented by W. koreensis KO3 at 30

o

C for 12 h.

Values are means ± standard deviation of three independent experiments.

a-b

Means in the same row with different superscript letters are

significantly different (p < 0.05).

(7)

아미노산 함량

W. koreensis KO3

이용하여

30

o

C

에서

12

시간 발효한 두유의아미노산분석을실시한결과

27

종의아미노산 유도체들이확인되었다

(Table 6).

발효전에비해대부분의 아미노산들은유의적으로증가

,

감소하는경향을나타냈으 필수아미노산중에서는

L-valine

22.80

±

0.80 mg/100 g

으로가장높았으며

L-tryptophan

검출되지않았다

.

그리 단맛을가지는아미노산

[33]

으로

L-serine, L-glycine, L- threonine, L-alanine, L-aspartic acid

발효보다증가

하였으며특히

, glycine

보다단맛이강하고감칠맛상승효과

Table 5. Contents of total and reducing sugar in soymilk fermented by W. koreensis KO3.

Unit (%) Total sugar Reducing sugar Non-fermented soymilk 0.72 ± 0.032

a

0.062 ± 0.002

b

Fermented soymilk 0.675 ± 0.026

a

0.052 ± 0.001

a

Soymilk was fermented by W. koreensis KO3 at 30

o

C for 12 h.

Values are means ± standard deviation of three independent experiments.

a-b

Means with different superscript letter within column are sig- nificantly different (p < 0.05).

Table 6. Amino acid content of soymilk fermented by W. koreensis KO3.

(Unit : mg/100 g)

Amino acid Non-fermented soymilk Fermented soymilk

Essential amino acid

L-Threonine 10.00 ± 1.00

a

14.00 ± 0.50

b

L-Valine 16.00 ± 1.00

a

22.80 ± 0.80

b

L-Isoleucine 09.00 ± 0.95

a

13.40 ± 0.40

b

L-Leucine 13.00 ± 1.00

b

09.00 ± 0.10

a

L-Methionine 06.30 ± 0.58

b

04.90 ± 0.32

a

L-Tryptophan N.D N.D

L-Lysine 06.50 ± 0.50

a

12.00 ± 1.00

b

L-Phenylalanine 18.50 ± 0.50

b

10.70 ± 0.64

a

Non-essential amino acid &

derivatives

Phosphoserine 06.00 ± 1.00 05.80 ± 0.25

Taurine 02.00 ± 1.00 02.60 ± 0.53

L-Aspartic acid 19.60 ± 0.53

a

26.50 ± 0.50

b

L-Serine 10.00 ± 1.00

a

13.50 ± 0.50

b

Asparagine 44.70 ± 1.53

b

35.60 ± 0.50

a

L-Glutamic acid 42.00 ± 2.00

a

51.20 ± 1.04

b

L- α-Aminoadipic acid 05.40 ± 0.53 05.90 ± 0.12

L-Proline 11.80 ± 0.76 13.30 ± 1.15

Non-essential amino acid &

derivatives

L-Glycine 09.20 ± 0.25

a

13.50 ± 0.50

b

L-Alanine 26.00 ± 1.00

a

62.60 ± 0.51

b

L-Citruline 01.00 ± 0.10

a

07.80 ± 0.25

b

β-Alanine 07.50 ± 0.43

a

05.20 ± 0.76

b

DL- β-Aminoisobutyric acid 06.00 ± 0.53 06.70 ± 0.58

γ-Aminobutyric acid 55.00 ± 1.00

b

51.00 ± 1.00

a

L-Histidine 10.70 ± 0.64

b

09.20 ± 0.26

a

L-camosine 40.70 ± 2.08 41.00 ± 1.00

L-Ornithine N.D 53.30 ± 2.08

L-Arginine 97.30 ± 1.16

b

01.00 ± 0.50

a

L-Tyrosine N.D N.D

Total amino acid 474.20 ± 0.78 493.40 ± 0.58

All values are based on dry weight.

Values are means ± standard deviation of three independent.

a-b

Means in the same row with different superscript letters are significantly different (p < 0.05).

N.D: Not Detected.

(8)

있다고 알려진

alanine

경우에는

26.00

±

1.00 mg/

100 g

에서

62.60

±

0.51 mg/100 g

으로

2.4

증가하였

.

그리고

L-arginine, asparagine, L-phenylalanine, L-

leucine

감소하여젖산균이이러한유리아미노산들을

육인자로이용하는것을확인할있었다

.

한편

,

근육합성

,

비만예방

,

피부미용등에효과가있다고 알려져있는

ornithine[17, 28, 51]

경우발효전에는검출 되지않았으나

,

발효

53.30

±

2.08 mg/100 g

함량을 타내어기존에없던물질이새로생산된것을확인할 었다

.

실험의

arginine

97.30

±

1.16 mg/100 g

에서

1.00

±

0.50 mg/100 g

감소하였는데이는젖산균이

arginine deiminase(ADI) pathway

통해

arginine

분해하고

citrulline

경유하여

ornithine, CO

2

, NH

3생성한다고 려져있으며

[6, 8], ornithine

생성된것으로보아실험 균주가

ADI pathway

통해

ornithine

생성해냈다고 각된다

.

이외에도

W. koreensis

ornithine

생성능에관한 보고가있어

[59],

향후젖산균의

ornithine

생성효소의 리나유전자에대한체계적인연구가필요할것으로생각된다

.

관능평가

부산대학교식품공학과학생

20

명을대상으로콩취

,

고소

,

신맛

,

외관

,

식감

,

선호도

,

전반적인바람직성을 목으로하여관능검사를실시한결과는

Table 7

같다

.

수가

1

9

점으로값이높을수록우수한관능을나타내는데

,

선행발효두유에비해모든항목에서개선된평가를얻었

.

특히

,

선행발효두유와비교해서고소한

,

산미에대해 점수차이를나타냈으며

,

외관과식감에있어서의점수 차이는선행발효두유의경우높은생성으로인해커드 생성하기때문이라고생각된다

.

또한콩취

,

선호도

,

유로서전반적인바람직성항목에서도개선된평가를얻었

.

따라서이러한관능검사결과와앞서실시한

pH

그리고유리아미노산결과를토대로

W. koreensis

KO3

제조한발효두유는음료로서적합하다고여겨지며

,

추후에기능성성분에대한분석이이루어진다면새로운 형태의건강기능식품이가능성이있다고생각된다

.

요 약

연구에서는선행발효두유에서의산미

·

이취를개선시 키기위해한국전통발효식품인김치로부터젖산균을분리 동정하였다

.

분리된

89

주의균주두유발효산미

·

이취를생성하지않는

3

(Strain No. R53, R83, R84)

임의로분리하였다

.

생물학적

,

형태학적

16S rRNA

유전 염기서열등과같은생화학적분석결과최종적으로

3

균은

W. koreensis

동정되었다

.

최종적으로

3

주의

가장산미

·

이취를적게생성하는것으로판단되는

Strain

No. R83

최종실험 균주로사용하였으며 균주를

W.

koreensis KO3

명명하였다

. W. koreensis KO3

이용하 최적발효두유를제조하였으며이화학적특성을알아보 았다

. 30

o

C

에서

12

시간발효시켰을생균수가

8.71

×

10

8

CFU/ml

가장생육이뛰어났으며

,

이때의

pH

산도는

6.02, 0.33%

나타내었다

.

일반성분은수분

94.06%,

회분

0.18%,

조단백

2.71%,

조지방

1.16%,

조섬유

0.01%

측정되었다

.

아미노산분석결과

27

종의아미노산과유도체 들이확인되었다

.

단맛을가지는아미노산으로알려진

serine, glycine, threonine, alanine, aspartic acid

함량이증가하였

발효전에는검출되지 않았던

ornithine

생성되었다

.

관능평가에있어서는선행발효두유에비해모든항목에서

개선된평가를얻었다

.

따라서관능검사

, pH

산도그리

아미노산분석을결과를토대로

W. korensis K03

제조한발효두유는 음료로서가능성이있다고생각되며 향후연구를통해기능성성분이탐색된다면새로운형태 건강식품개발의기초자료로서활용가능할것으로 인다

.

Acknowledgments

This work was supported by a 2-Year Research Grant of Pusan National University.

References

1. 1st International Symposium on the Role of Soy Preventing and Treating Chronic Disease. Mesa, Arizona. USA. February 20 −23, 1994. J. Nutr. 125: 567S −808S (1995).

2. 2nd International Symposium on the Role of Soy Preventing and Table 7. Sensory evaluation of soymilk ferrmented with

Lactobacillus sakei 383 and W. koreensis KO3.

Strains

Item L. sakei 383

a

W. koreensis KO3

b

Beany flavor 3.73 ± 1.83 5.80 ± 1.32

Roasted nutty 2.67 ± 1.23 6.53 ± 1.55

Sour taste 2.13 ± 0.74 6.40 ± 1.63

Appearance 4.47 ± 1.68 6.67 ± 1.23

Mouthfeel 4.26 ± 1.70 6.33 ± 1.23

Flavor preference 2.13 ± 1.06 5.80 ± 1.61 Overall acceptability 2.86 ± 0.92 6.00 ± 1.36 All values are mean ± SD of 20 replications.

a-b

Means in the same row with different superscript letters are

Significantly at (p < 0.05) between two groups.

수치

Table 1. Biochemical characteristics of the strains isolated from Kimchi .  Characteristics Reaction R53 R83 R84 Glycerol Erythritol D-Arabinose L-Arabinose + + w D-Ribose + + w D-Xylose - + + L-Xylose D-Adonitol Methyl- βD-Xylopyranoside D-Galactose w -
Table 2. Effect of different incubation temperature on growth of  W. koreensis KO3 for 24 h.
Table 3. Viable microbial counts (log 10  CFU/ml) of soymilk fermented with  W. koreensis KO3 at each temperature for 48 h.
Table 6. Amino acid content of soymilk fermented by  W. koreensis KO3.

참조

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