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%,
지방17.8%,
탄수 화물30.7%[46]
로구성되어단백질의90%
가수용성glycinin
이며,
탄수화물20%
가섬유소,
지방중80%
이상이불포화 지방산으로구성되어있다.
이외에도대두에는식물성스테 롤,
올리고당,
사포닌,
아이소플라본,
대두펩타이드등많은 기능성성분[19, 20, 23, 24, 47]
들을함유하고있어혈중콜 레스테롤저하[57],
항암[49, 58],
면역증강효과[36],
골다공증
[1
−3],
폐경증후군[3, 4],
심혈관질환[18]
등다양한생리 활성을가진다.
대두를이용한식품으로는두유
,
두부,
청국장,
된장,
일본 의natto,
인도네시아의temphe
등이있으며[31],
그중두 유는대두를분쇄하여수용성으로추출한가공식품중하나 로서,
양질의단백질과필수지방산이풍부하고유당을함유 하고있지않아우유알레르기에대한대용식품으로서각광 받고있다[13, 54].
통계청
[56]
에따르면국내두유시장은1995
−2005
년의연 평균생산량이159,035 kl, 2000
−2005
년에는177,336 kl
로연평균성장률이
1.97%
에서5.05%
로증가한것을확인할수있으며최근
2010
−2014
년도연평균생산량은243,267 kl
로 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
oC for 12 h. When soymilk was fermented under the optimum culture conditions, the viable cell count reached up to 8.71 × 10
8CFU/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
대두는높은영양가와기능성성분들을함유하고있지만
낮은소화율과콩취로인한이취
(off-flavor)
가식품선호도를낮춘다고알려져있다
.
이취의생성원인은주로lipoxygenase
에의한것으로이의활성을억제하기위해열처리법
(hot-
grinding method, rapid-hydration hydrothermal cooking)
이나기질추출법,
수증기증류법및protease
처리법등의여러방법이시도되고있으며
[11, 30, 35].
그외다른방법은두유를발효시키면이취를개선하고소화율과기능성을높 일수있는장점이있다
[44, 48]. 1934
년Kellogg
가처음으로 두유에젖산균발효를시도하였으며그이후많은연구자들 에의해국내외적으로젖산균을이용한발효두유연구가활발히진행되고있다
[55].
젖산균은일반적으로그람양성
,
무아포,
비운동성으로서구균또는간균형태의세균이다
[15].
젖산균은탄수화물을이용하여젖산을생성하는미생물로서오랫동안산업에이 용되어왔으며발효시당
,
단백질및지방성분등을이용하 여풍미를증진시키고영양학적가치를높여준다[43].
또한,
유기산[43],
과산화수소[9, 12], diacetyl[27],
박테리오신등 의물질로인해보존성을증진시킨다[39].
젖산균은Schleifer
와ludwig(1995
년)
에의해형태,
발효형식,
생육조건등을통 해Aerococcus, Carnobacterium, Enterococcus, Lactobacillus, Leuconostoc, Pediococcus, Streptococcus, Tetagenococcus, Vagococcus, Weissella
속으로분류되었다[50].
균주에따라 두가지발효방식을거치는데, homolacitc fermentation
의경우
embden-Meyerhof-Paran
경로를 거쳐 최종적으로lactic acid
를생성해내며, heterolatic fermentation
의경우phoshoketolase
경로를 거쳐CO
2, lactic acid, acetate, ethanol
을생성하는것으로알려져있다. homo type
젖산균 으로는Lactococcus, Enterococcus, Sterptococcus, Pedicoccus
속과group I, II lactobacilli
가있으며hetero type
유산균에 는Leuconostoc, Oenococcus, Weissella
속, group III
의lactobacilli
가해당된다[14].
한편
,
김치는배추나무를주원료로하여저농도의소금에 절여파,
마늘,
젓갈,
생강등의양념을혼합하여발효시킨 우리나라의대표적인전통발효식품으로최근에는김치의 효능에관한연구가활발해지면서김치발효과정에관여하 는젖산균에대한관심이높아지고있다.
김치발효젖산균 으로는Lactobacillus
속, Pediococcus
속, Sterptococcus
속, Leuconostoc
속, Weissella
속등의주요발효균이있으며이 들이김치발효에있어중요한역할을하는것으로알려져 있다[10, 21, 22, 41].
이러한김치젖산균들은항균[38],
항암[29, 34],
항진작용[7]
및지질개선[52],
면역기능강화[52, 53]
등의다양한건강증진기능이보고되고있다
.
앞서연구되었던발효두유는
Lactobacillus acidophilus, Lab. bulgaricus, Lab. plantarum, Lab. paracasei
와같은젖산균을이용하여제조한사례
[25, 32, 42]
가있으나,
이는 젖산균특유의산미와이취때문에발효두유로서음용하기 에는무리가있다.
따라서본연구에서는선행발효두유의 특유의산미와이취를개선시키고두유의영양학적가치를 높이기위한기초연구로서한국전통발효식품인김치로부 터젖산균을분리및동정하고발효두유를제조하여특성을 살펴보았다.
재료 및 방법
시료
시중에판매되고있는김치와가정에서섭취하고있는김 치를수집하여시료로사용하였다
.
수집한시료의김치국물 을 연속 희석하여MRS(Becton, Dickison and Company, New Jersey, USA)
한천평판배지에 도말한후30
oC
에서24
시간동안배양하여서로다른형태의균락을분리하였다.
젖산균 분리국산대두
100 g
을25
oC
에서6
시간물에불린다음물기를제거하고증류수
800 ml
를넣고마쇄후비지를제거한콩물을
121
oC
에서15
분간살균시켜두유를제조하였다.
제조 된두유를식힌후분리된89
주의균주를2%
접종하여30
oC
에서24
시간발효시켜임의로산미이취를생성하지않는균3
주를분리했다.
분리균주의 염기서열 분석
분리된균의염기서열은
chelex bead
를이용한boiling
방 법으로genomic DNA
를추출하였으며,
균의16S rRNA
를universal primer
인27F(5'-AGAGTTTGATCMTGGCTCAG-3')
와1492R(5'-TACGGYTACCTTGTTACGACTT-3') primer
를 사용하여PCR
을 진행하였다. PCR
산물은Big Dye Terminator v3.1 cycle sequencing kit(Applied biosystems, Lennik, Belgium)
를이용하여ABI 3730XL DNA analyzer (Applied biosystems, Lennik, Belgium)
로염기서열을분석 하였다.
분석결과는Genetyx program
으로pairwise alignment
를하여
GenBank
에등록된염기서열정보를대상으로상동성을 비교하고
Bioedit program
과Mega software ver.
6.0
을이용하여계통도를나타내었다.
생화학적 특성CO
2발생유무는Durham tube
이들어간시험관MRS
액 체배지에분리된균주를준비된시험관에접종한뒤30
oC
에 서48
시간동안배양하여Durham tube
내의가스발생여부 를확인하였다.
Catalase
실험은분리된균주를slide glass
에옮기고3%
hydrogen peroxide(H
2O
2)
를2
−3
방울떨어뜨려산소발생유 무를관찰하였다.
API 50 CHL kit(bioMérieux sa, Marcy-l'Etoile, France)
를 사용하여분리균주를대상으로49
종의탄수화물이용성을 확인하였다.
배양된분리균주를API 50 CHL medium
과혼 합한뒤스트립튜브에기포가생기지않게분주하였다. 30
oC
에서48
시간동안호기적배양후당발효성에따른색변화 를관찰하였다.
형태학적 특성
주사전자현미경
(SEM)
이용하여균의형태를관찰하기위 해1
시간동안2.5% glutaraldehyde
로전고정후osmium teroxide
로1
시간후고정하였다.
탈수는ethanol 50, 60, 70, 90, 95, 100%
를단계별로15
분씩탈수후hexamethldisilazane (HMDS)
로건조시킨시료를SEM(SEM, HITACHI S3500N, Japan)
으로관찰하였다.
그람염색은분리균주를
crytstal violet
으로1
분간염색후Lugol
용액으로다시1
분간반응시켰다.
에탄올로탈색후Safranin O
로30
초간 대조염색 후 세척하여 광학현미경(×1,000)
으로관찰하였다.
분리균주의 최적배양 조건분리된균주는
24
시간종배양하고MRS
액체배지에1%
접종한주배양액을실험에사용하였다
.
배양액을25, 30, 35, 37, 40
oC
의온도로24
시간3
시간간격으로배양하여600 nm
에서흡광도를측정하였다.
발효두유에서의 미생물 생육변화
발효두유에서의미생물생육변화를관찰하기위해배양 온도를달리하여
48
시간동안발효시키면서멸균된증류수로적절히희석하여
6
시간단위로MRS plate
에도말한후30
oC
에서배양하였다.
생균수는배양후생성된colony
를계 수하여log
10CFU/ml
로나타내었다.
pH
및 적정산도 측정pH
는온도와시간을달리하여발효한두유를homogenizer
로균질화한후
pH-meter(pH-200L, Istek, Korea)
를이용하 여측정하였다.
한편
,
산도는 발효된 두유10 ml
에distilled water
를10 ml
을첨가하여충분히교반후0.1 N NaOH
를가하여최 종pH
가8.3
이될때까지적정하였다.
소요된0.1 N NaOH
양을다음의계산식을이용하여젖산으로환산하였다.
Acidity (%) =
일반성분 분석
발효두유의일반성분은수분은
105
oC
상압가열건조법,
조 회분은직접회화법,
조지방은속실렛추출법,
조단백질은킬 달증류법,
조섬유는헨네베르크스트오만개량법을이용하여 분석[5]
하였다.
총당 및 환원당 정량
총당은
phenol-sulfuric acid
법[16]
을이용하였다.
동결건 조된두유분말을산분해반응시킨후여과하였다.
일정한농 도로희석한여과액1 ml, 5% phenol 1 ml,
그리고진한황산
5 ml
과반응시킨후490 nm
에서흡광도를측정하였다.
총당정량은
glucose
를일정농도로희석제조하여표준곡선을작성하여계산하였다
.
환원당은
DNS
법[45]
을이용하였다.
두유분말을증류수와 교반후10% trichloroacetic acid(v/v in water)
를소량첨가 하여단백질을침전시킨후여과하였다.
여과액을일정량으 로희석하고희석한여과액1 ml, 3,5-dinitrosalicylic aicd
시약3 ml
을혼합한후90
oC
항온수욕조에서10
분간발색후냉각한다음
535 nm
에서흡광도를측정하였다.
환원당정량은
glucose
를일정농도별로흡광도를측정하여표준곡선을작성하였다
.
아미노산 분석시료
1 g
에70%
에탄올30 ml
을넣고실온에서24
시간진 탕추출한후3,000 rpm
에서20
분간원심분리하였다.
상등 액은50
oC
에서 감압 농축한 후lithium citrate loading buffer(pH 2.2) 5 ml
를가하여정용한다음0.22
µm membrane filter(Milipore Co., MA, USA)
로여과후amino acid analyzer (Sykam, Germany)
를이용하여분석하였다.
관능평가
선행발효두유
(
대조구)
와분리균주로발효한두유를콩취,
고소한맛,
외관,
식감,
맛선호도를항목으로하여‘1:
대단 히좋지않다2:
아주좋지않다3:
보통으로좋지않다. 4:
약 간좋지않다. 5:
좋지도싫지도않다. 6:
약간좋다7:
보통 으로좋다. 8:
아주좋다9:
대단히좋다’
항목으로나누어9
점평점법으로두가지의발효두유를평가하였다.
통계처리screening
과정을제외한모든실험결과값은mean
±SD (standard deviation)
로나타내었다.
통계처리는SPSS ver.
21.0(SPSS Inc., Chicago, IL, USA)
을이용하였다. 5%
수준 에서분석분석(ANOVA)
을이용한Duncan’s multiple range test
또는paired t-test
를실시하여유의적차이를검정하 였다.
ml of 0.1 N NaOH Weight of sample (ml) × factor × dilution rate × 0.009 × 100
결과 및 고찰
젖산균 분리
김치국물을
10
-7이상희석한각각의시료를MRS(Becton, Dickison and Company, New Jersey, USA)
한천평판배지 에도말하여30
oC
에서24
시간동안배양하여서로색깔,
모 양이다른균락89
주를분리하였다.
발효두유에서 산미·이취가 없는 젖산균 분리
국산대두
100 g
을25
oC
에서6
시간물에불린다음물기를제거하고증류수
800 ml
를넣고마쇄후비지를제거한콩물을
121
oC
에서15
분간살균시켜두유를제조하였다.
제조 된두유를약40
oC
까지식힌후1
차분리된89
주를2%
접 종하여30
oC
에서24
시간발효시켜임의로산미및이취를 생성하지않는균3
주(Strain No. R53, R83, R84)
를선별하 였다.
발효두유 젖산균 분류 및 동정
발효두유제조를위해분리한
3
주의균(Strain No. R53,
R83, R84)
을동정하기위해염기서열분석및생화학적·
형태학적분석을실시하였다
.
염기서열분석에서
,
선별균주와표준균주의16S rRNA
상 동성을비교한결과,
선별된3
주의균들은Weissella koreensis (accession number: CP002899)
와99%
일치하였다.
선별된균주들의형태학적특성생화학적특성으로는
3
주 의균모두gram positive,
포자를형성하지않는구균또는 단간균으로관찰되었다.
그리고당을이용하여CO
2를생성 하였고catalase negative
균으로확인되었다.
API 50 CHL kit
를이용하여 당 발효성을관찰한 결과(Table 1) 3
주의균모두공통적으로L-arabinose, D-ribose, D-glucose, D-mannose, N-acetylglucosamine, potassium 2-ketogluconate
이용하였으며R53
의 경우D-galactose, R83
의경우D-fructose, D-xylose, R84
의 경우D-xylose
를 추가로이용하여발효하는양상을나타내었다.
일부당발효 양상을제외하고는대체적으로일치하였으며이러한결과는Yu[59]
가분리한W. koreensis OK1-6
의당발효양상및균 주의특성과유사하였다.
염기서열분석결과3
주의균은W.
koreensis
동정되었고,
당발효양상과형태학적,
생화학적 분석결과차이가거의없기때문에최종적으로3
주의균을1
개의W. Koreensis
그룹으로분류하였다.
그리고이그룹 에서 가장 이취·
산미를 가장 적게 생성한다고 판단되는Strain No. R83
을본실험균주로사용하였으며,
이를W.
koreensis KO3
로명명하였다.
그리고16S rRNA database
를토대로유전학적계통도를작성하였다(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
분리균주의 최적배양조건
W. koreensis KO3
의최적배양온도와시간을알기위해종배양액을
MRS
배지에1%
접종한후25
oC, 30
oC, 35
oC, 37
oC, 40
oC
온도별로24
시간동안배양하여600 nm
에서흡 광도를측정하였다(Table 2).
W. koreensis KO3
은25
−37
oC
까지잘자랐으며, 3
−12
시간 사이에서급격한생장을보이며이후에는점차생장속도가 감소하여24
시간에서가장높은생육을나타내었다.
온도별,
시간별생육도를비교하였을때분리균주의최적배양조건 은30
oC, 9
시간으로정하였다.
W. koreensis KO3를 이용한 최적 발효 두유 제조
최적발효두유조건알아보기위해
W. koreensis KO3
주 배양액을두유에2%
씩접종하여온도별시간별생균수를측정하였다
(Table 3).
30
oC
에서가장빠른생육을나타내12
시간까지발효했을때생균수가
8.71
×10
8CFU/ml
로가장높았으며그이후에 는생균수가비슷한수준을유지하는것을확인할수있었 다.
이는식품공전에서명시된발효유유산균기준10
6CFU/
ml
을훨씬넘는수치였다.
온도및시간별생균수를비교하였을때발효두유제조를위한최적조건은
30
oC, 12
시간으로정하였다
.
pH
및 산도최적발효조건에서배양시간에따른
pH
및산도의관찰 결과는Fig. 2, Fig. 3
과같다. pH
및산도는발효시간경과 에따라유의적으로감소하였으며산도는유의적으로증가 하는경향을보였다.
이는젖산균배양에서일반적으로관찰Fig. 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 (
oC)
Absorbance (OD
600nm)
0 h 3 h 6 h 9 h 12 h 15 h 18 h 21 h 24 h
25 0.21 ± 0.00
a0.23 ± 0.00
b0.44 ± 0.00
c0.78 ± 0.00
d1.38 ± 0.01
e1.55 ± 0.01
f1.68 ± 0.01
g1.76 ± 0.01
h1.82 ± 0.01
i30 0.21 ± 0.00
a0.24 ± 0.00
b0.61 ± 0.01
c1.17 ± 0.01
d1.60 ± 0.00
e1.73 ± 0.01
f1.83 ± 0.01
g1.87 ± 0.01
h1.88 ± 0.00
i35 0.21 ± 0.00
a0.24 ± 0.00
b0.54 ± 0.00
c1.00 ± 0.00
d1.40 ± 0.00
e1.55 ± 0.00
e1.64 ± 0.00
g1.68 ± 0.00
i1.65 ± 0.00
h37 0.21 ± 0.00
a0.24 ± 0.00
b0.57 ± 0.00
c1.07 ± 0.00
d1.45 ± 0.00
e1.58 ± 0.00
f1.69 ± 0.00
g1.73 ± 0.00
h1.72 ± 0.01
h40 0.21 ± 0.00
de0.19 ± 0.00
a0.20 ± 0.00
b0.20 ± 0.00
c0.21 ± 0.00
d0.21 ± 0.00
d0.21 ± 0.00
de021 ± 0.00
ef0.21 ± 0.00
efa-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.
되는유기산생산에따라
pH
는감소하고산도는증가하는 현상과일치하였다.
특히,
처음과6
시간사이에변화폭이가 장컸으며그이후에는pH
및산도는약6.02, 0.33%
정도 의수준으로이어갔다. pH
가약3.9
−4.2,
산도는0.64
−1.12%
인선행연구의발효두유
[36, 37]
에비해서낮은산생성능력 을갖기때문에젖산균특유의산미가없는것을확인할수 있었다.
일반성분
발효전과발효후두유의일반성분은
Table 4
에나타나 있다.
발효후수분은약94.06%,
조회분은0.18%,
조지방은1.16%
조단백질은2.71%,
조섬유0.01%
로서조회분,
지방,
수분은차이가없지만조단백질과조섬유의함량은차이가 있었다.
발효후단백질의경우2.91%
에서2.71%
로감소하 였고,
조섬유의경우0.04%
에서0.01%
로감소하였다.
조단 백질의경우유산균의단백질분해효소에의해분해되어각종
peptide
와아미노산들이생성되었을것이라고생각되며,
조섬유의경우유산균의섬유소분해효소
(cellulase)
작용에 의한것으로사료된다[26, 40].
총당 및 환원당 함량
발효한두유와발효전두유
(
대조구)
의총당및환원당결과값은
Table 5
에나타내었다.
대조구에비해서총당은거의차이는없었으나
,
단당류,
엿당,
젖당등에속하는환원당 은0.062%
에서0.052%
로약16.1%
감소하였다.
이러한차 이는유산균이증식하면서영양원으로환원당을이용하였기 때문이라는보고와유사하였다[36].
Table 3. Viable microbial counts (log
10CFU/ml) of soymilk fermented with W. koreensis KO3 at each temperature for 48 h.
Temperature (
oC)
Log
10CFU/ml change
0 h 6 h 12 h 18 h 24 h 36 h 48 h
15 6.09 ± 0.02
a7.61 ± 0.02
b8.31 ± 0.01
c8.63 ± 0.03
d8.77 ± 0.06
e8.75 ± 0.02
e8.61 ± 0.07
d20 6.09 ± 0.21
a8.00 ± 0.04
b8.50 ± 0.04
c8.65 ± 0.03
d8.72 ± 0.02
e8.72 ± 0.02
e8.82 ± 0.01
f25 6.09 ± 0.02
a8.24 ± 0.03
b8.65 ± 0.01
c8.71 ± 0.03
cd8.76 ± 0.05
d8.69 ± 0.02
c8.67 ± 0.07
c30 6.09 ± 0.02
a8.50 ± 0.01
b8.71 ± 0.04
c8.71 ± 0.06
c8.54 ± 0.04
b8.64 ± 0.02
c8.63 ± 0.07
c35 6.09 ± 0.02
b8.17 ± 0.01
cd8.62 ± 0.01
e8.26 ± 0.02
d8.12 ± 0.03
c6.10 ± 0.09
b4.36 ± 0.10
aValues are means of log
10CFU/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
oC for 48 h with W. koreensis KO3.
a-bMeans with different letter are signifi- cantly different (p < 0.05).
Fig. 3. Change in titrable acidity at 30
oC for 48 h with W.
koreensis KO3.
a-bMeans 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
b2.71 ± 0.04
aCrude fat 1.17 ± 0.02 1.16 ± 0.02
Crude fiber 0.04 ± 0.00
b0.01 ± 0.00
aSoymilk was fermented by W. koreensis KO3 at 30
oC 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).
아미노산 함량
W. koreensis KO3
를이용하여30
oC
에서12
시간 발효한 두유의아미노산분석을실시한결과총27
종의아미노산및 유도체들이확인되었다(Table 6).
발효전에비해대부분의 아미노산들은유의적으로증가,
감소하는경향을나타냈으 며필수아미노산중에서는L-valine
이22.80
±0.80 mg/100 g
으로가장높았으며L-tryptophan
은검출되지않았다.
그리 고단맛을가지는아미노산[33]
으로L-serine, L-glycine, L- threonine, L-alanine, L-aspartic acid
은발효전보다증가하였으며특히
, glycine
보다단맛이강하고감칠맛상승효과Table 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
a0.062 ± 0.002
bFermented soymilk 0.675 ± 0.026
a0.052 ± 0.001
aSoymilk was fermented by W. koreensis KO3 at 30
oC 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
a14.00 ± 0.50
bL-Valine 16.00 ± 1.00
a22.80 ± 0.80
bL-Isoleucine 09.00 ± 0.95
a13.40 ± 0.40
bL-Leucine 13.00 ± 1.00
b09.00 ± 0.10
aL-Methionine 06.30 ± 0.58
b04.90 ± 0.32
aL-Tryptophan N.D N.D
L-Lysine 06.50 ± 0.50
a12.00 ± 1.00
bL-Phenylalanine 18.50 ± 0.50
b10.70 ± 0.64
aNon-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
a26.50 ± 0.50
bL-Serine 10.00 ± 1.00
a13.50 ± 0.50
bAsparagine 44.70 ± 1.53
b35.60 ± 0.50
aL-Glutamic acid 42.00 ± 2.00
a51.20 ± 1.04
bL- 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
a13.50 ± 0.50
bL-Alanine 26.00 ± 1.00
a62.60 ± 0.51
bL-Citruline 01.00 ± 0.10
a07.80 ± 0.25
bβ-Alanine 07.50 ± 0.43
a05.20 ± 0.76
bDL- β-Aminoisobutyric acid 06.00 ± 0.53 06.70 ± 0.58
γ-Aminobutyric acid 55.00 ± 1.00
b51.00 ± 1.00
aL-Histidine 10.70 ± 0.64
b09.20 ± 0.26
aL-camosine 40.70 ± 2.08 41.00 ± 1.00
L-Ornithine N.D 53.30 ± 2.08
L-Arginine 97.30 ± 1.16
b01.00 ± 0.50
aL-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.
가 있다고 알려진
alanine
의 경우에는26.00
±1.00 mg/
100 g
에서62.60
±0.51 mg/100 g
으로약2.4
배증가하였 다.
그리고L-arginine, asparagine, L-phenylalanine, L-
leucine
이감소하여젖산균이이러한유리아미노산들을생육인자로이용하는것을확인할수있었다
.
한편
,
근육합성,
비만예방,
피부미용등에효과가있다고 알려져있는ornithine[17, 28, 51]
의경우발효전에는검출 되지않았으나,
발효후53.30
±2.08 mg/100 g
의함량을나 타내어기존에없던물질이새로생산된것을확인할수있 었다.
본 실험의arginine
이97.30
±1.16 mg/100 g
에서1.00
±0.50 mg/100 g
감소하였는데이는젖산균이arginine deiminase(ADI) pathway
를 통해arginine
을 분해하고citrulline
을경유하여ornithine, CO
2, NH
3를생성한다고알 려져있으며[6, 8], ornithine
이생성된것으로보아본실험 균주가ADI pathway
를통해ornithine
을생성해냈다고생 각된다.
이외에도W. koreensis
의ornithine
생성능에관한 보고가있어[59],
향후젖산균의ornithine
을생성효소의분 리나유전자에대한체계적인연구가필요할것으로생각된다.
관능평가부산대학교식품공학과학생
20
명을대상으로콩취,
고소 한맛,
신맛,
외관,
식감,
맛선호도,
전반적인바람직성을항 목으로하여관능검사를실시한결과는Table 7
과같다.
점 수가1
−9
점으로값이높을수록우수한관능을나타내는데,
선행발효두유에비해모든항목에서개선된평가를얻었 다.
특히,
선행발효두유와비교해서고소한맛,
산미에대해 큰점수차이를나타냈으며,
외관과식감에있어서의점수 차이는선행발효두유의경우높은산생성으로인해커드 를생성하기때문이라고생각된다.
또한콩취,
맛선호도,
두 유로서전반적인바람직성항목에서도개선된평가를얻었다
.
따라서이러한관능검사결과와앞서실시한pH
및산도그리고유리아미노산결과를토대로볼때
W. koreensis
KO3
로제조한발효두유는음료로서적합하다고여겨지며,
추후에기능성성분에대한분석이더이루어진다면새로운 형태의건강기능식품이될가능성이있다고생각된다.
요 약
본연구에서는선행발효두유에서의산미
·
이취를개선시 키기위해한국전통발효식품인김치로부터젖산균을분리 및동정하였다.
분리된89
주의균주중두유발효시산미·
이취를생성하지않는균3
주(Strain No. R53, R83, R84)
를 임의로분리하였다.
생물학적,
형태학적및16S rRNA
유전 자염기서열등과같은생화학적분석결과최종적으로3
주 의균은W. koreensis
동정되었다.
최종적으로이3
주의균중가장산미
·
이취를적게생성하는것으로판단되는Strain
No. R83
을최종실험 균주로사용하였으며 이균주를W.
koreensis KO3
로명명하였다. W. koreensis KO3
을이용하 여최적발효두유를제조하였으며이화학적특성을알아보 았다. 30
oC
에서12
시간발효시켰을때생균수가8.71
×10
8CFU/ml
로가장생육이뛰어났으며,
이때의pH
와산도는각각
6.02, 0.33%
를나타내었다.
일반성분은수분94.06%,
조 회분0.18%,
조단백2.71%,
조지방1.16%,
조섬유0.01%
로 측정되었다.
아미노산분석결과27
종의아미노산과유도체 들이확인되었다.
단맛을가지는아미노산으로알려진serine, glycine, threonine, alanine, aspartic acid
함량이증가하였고발효전에는검출되지 않았던
ornithine
이생성되었다.
관능평가에있어서는선행발효두유에비해모든항목에서
개선된평가를얻었다
.
따라서관능검사, pH
및산도그리고아미노산분석을결과를토대로볼때
W. korensis K03
로제조한발효두유는 음료로서가능성이있다고생각되며 향후연구를통해기능성성분이탐색된다면새로운형태 의건강식품개발의기초자료로서활용가능할것으로보 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
aW. koreensis KO3
bBeany 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