쌀을 이용한 전통 유산균 발효음료인 장수(漿水)의 개발
인만진 청운대학교 식품영양학과
1. 서 론
1.1 연구배경
우리나라에서 쌀은 백미 기준으로 매년 450～500만 톤 수준으로 생산되고 있으나, 국민 1인당 쌀 소 비량은 최근 10년간 크게 감소(1998년 99.2kg→ 2008년 75.8kg)하였으며 이 경향은 일본의 2007년 1 인당 쌀 소비량이 61.4kg인 점을 고려하면 지속될 것으로 예측된다. 또한 FTA에 의한 외국 쌀의 수 입이 지속적으로 증가하여 쌀의 재고는 급증할 것이다. 우리나라에서 소비되는 쌀의 98% 이상은 주 식으로 사용되므로 쌀의 소비를 향상시키기 위해서는 국민 1인당 주식으로 쌀 소비량은 증가시키기 어렵기 때문에, 쌀을 이용한 다양한 가공식품을 통하는 것이 현실적인 방법일 것이다. 쌀의 가공식품 중 미생물을 이용한 발효식품으로 우리나라에서는 술이 대부분이며, 막걸리를 이용하여 제조하는 증 편이 알려져 있을 뿐이다. 최근 우리 술인 막걸리의 선풍적인 인기가 쌀의 소비에 크게 기여하였을 것으로 판단된다.
한편 세계적으로 곡류를 주식으로 소비하는 지역에서는 곡류를 발효원으로 사용한 다양한 전통 발 효식품과 음료가 제조․소비되고 있으며, 특히 쌀 발효식품인 인도, 스리랑카 및 동남아시아 지방의 idli, dosa, dhokla는 그 지역에서 매우 대중적인 식품으로 알려져 있다. 곡류 발효식품에서 효모와 유 산균이 중요한 미생물로 발견되며, 특히 idli에서는 Leuconostoc mesenteroides와 Streptococcus faecalis 와 같은 여러 종류의 유산균이 중요한 미생물로 보고되어 있다. 따라서 이러한 미생물을 starter로 이
용하여 균일한 품질의 곡류 발효식품을 제조하는 연구가 진행되고 있다. 최근 국내에서도 막걸리를 발효원으로 제조하는 증편의 제조에 효모와 유산균을 혼합 배양한 starter를 이용하는 연구가 보고된 바 있다. 특별히 유산균을 이용한 곡류 발효식품은 요구르트와 같은 발효 유제품처럼 기능성 식품 중 살아 있는 유산균을 함유한 cereal-based probiotic food로 관심이 집중되고 있다.
우리나라의 전통 곡류 발효식품 중 장수(漿水)는 밥이나 미음 등 곡물을 젖산 발효시켜 맛은 달고 시며 목마른 것을 그치게 한다고 알려진 전통 건강 음료로서 ≪삼국유사≫에 김유신 장군이 마신 것 으로 기록되어 있으며, 고려 말 조선 초기까지 문헌에 다양한 장(漿)의 제조법이 알려져 있으나 현재 는 전하지 않는 쌀 가공식품이다. 본 연구에서는 쌀 가공식품의 개발과 전통식품 현대화의 일환으로 쌀을 젖산 발효시킨 장수 음료의 제조공정을 개발하고자 한다.
1.2 주요 연구내용
쌀에서 우수한 생육과 산 생성을 보이는 식물성 유산균을 김치로부터 1차 선별한 후 당화시킨 현미 현탁액에 배양하여 산 생성과 관능적으로 우수한 균주를 2차로 선별하여 동정하였다.
현미 당화액에서 선별한 균주의 배양 조건을 최적화하여 유산균의 생육을 극대화시킨 배양액을 얻 은 후 이를 활용하여 쌀 유산균 음료의 formulation을 확립하였다.
4℃에 저장하면서 음료의 안정성을 확인하였다.
2. 연구방법
2.1 실험재료
유산균의 분리에 사용한 배추김치는 대형마트에서 구입하였으며, 쌀은 수라 품종으로 현미로 도정한 후 증류수로 3회 수세하고 4℃에서 24시간 수침하였으며 물기를 제거하고 roll mill로 2회 제분하여 사용하였다. 미생물 분리, 배양 및 보존에 사용된 배지는 모두 Difco사(Detroit, MI)의 제품이었으며, 기타 시약은 Sigma Chem.사(St. Louis, MO)의 제품을 사용하였다.
음료의 제조에 사용된 프락토올리고당, 폴리덱스트로스, 비타민 C, 결정과당, 펙틴, 말토덱스트린은 식품용을 사용하였다.
2.2 유산균의 선별 및 동정
쌀에 사용할 유산균을 발효식품인 김치에서 분리하였다. 시판되는 김치의 국물을 시료로 하여, 1차로 산의 생성이 우수한 균주를 평판에서 선발하였다. CaCO3을 0.3% 첨가한 Lactobacilli MRS agar 배지 에 희석한 시료를 가하고 30℃에서 36시간 배양한 후 투명환을 크게 형성하는 균주를 1차로 선발하 였다.
현미 분말을 현탁한 후 amylase, glucoamylase를 처리하여 통상적인 방법으로 당화액을 제조한 후 멸균하고, 1차로 선발된 균주를 배양하여 배양액의 산도, 유산균 수, pH 등을 분석하며 관능적인 특 성도 조사하여 적당한 균주를 2차로 선별하였다.
최종 선발된 균주를 MRS agar 사면 배지에 보관하였으며 API 50 CHL kit(bioMerieux Inc., Marcy I’Etoile, France)와 16S rDNA의 염기 서열 분석을 통하여 동정하였다.
2.3 선별 유산균의 배양 조건 최적화
• 현미 당화 분말의 제조: 현미 분말 20g을 증류수 100g에 현탁하고 80℃에서 10분간 가열하여 전 분을 호화시킨 후 α-amylase(Sigma Chem., St. Louis, MO) 0.1ml를 가하고 80℃에서 1시간 반응시켰 다. 반응액의 pH를 4.8로 조절하고 amyloglucosidase(Sigma Chem., St. Louis, MO) 0.1ml를 가한 후 60℃에서 다시 1시간 반응시켰다. 최종 반응액을 동결건조한 후 -20℃에서 보관하면서 실험에 사용 하였다.
사면 배지에 보관 중인 분리균을 Lactobacilli MRS broth에 1백금이 접종하여 30℃에서 15시간 회전 진탕 배양한 후, 1,500×g로 15분간 원심분리로 균체를 회수하고 멸균 식염수로 2회 세척한 다음 배양 액과 동일 부피의 멸균 식염수에 균체를 현탁하여 starter로 사용하였다. 당화한 현미 분말을 4%(w/w) 로 증류수에 현탁한 후 멸균한 배지에 미리 준비한 starter를 5%(v/v)접종하고 30℃에서 150rpm으로 회 전 진탕 배양하면서 시간별로 적정산도, pH, 생균 수 및 당과 유기산 함량을 분석하였다.
발효조에서는 2l의 당화한 현미 현탁액(4%)에 flask에서와 동일한 조건으로 종균을 접종한 후 3 0℃, 500rpm으로 교반하면서 15시간 배양하였다.
2.4 음료 제조 및 관능평가
발효조에서 6시간 배양한 배양액을 이용하여 프락토올리고당, 폴리덱스트로스, 비타민 C, 결정과당, 펙틴, 말토덱스트린을 일정한 비율로 첨가, 혼합하여 음료의 베이스를 제조하였다. 여기에 다양한 과
일 농축액을 첨가하여 다양한 맛의 발효음료 6종을 제조한 후 관능평가를 통하여 2종을 선정하였다.
관능평가는 청운대 식품영양학과 학생 10명을 대상으로 기호도가 우수한 3종류를 선택하도록 실 시하였으며, 가장 선택 빈도가 높은 formulation 2종을 최종 선정하였다.
2.5 저장성 조사
발효액의 저장 중 품질 변화를 조사하기 위하여 6시간 배양한 배양액을 4°C에서 냉장 보관하면서 pH, 적정산도 및 생균 수의 변화를 조사하였다. 제조한 음료는 음료 베이스, 과즙 음료 2종을 각각 제조하여 4°C에서 냉장 보관하면서 경시적으로 pH, 적정산도 및 생균 수의 변화를 조사하였다.
2.6 분석방법
• 적정산도: 발효 중 적정산도의 변화는 발효액 5g에 증류수 45g을 가하고 잘 섞은 후 10ml를 취 하여 0.01N NaOH용액으로 적정하고 젖산으로 환산하였다. 지시약은 페놀프탈레인을 사용하였다.
• 생균 수 측정: 발효액 1g을 취하여 멸균된 생리식염수 9ml에 넣은 후 충분히 현탁하여 10배 희 석법으로 적절하게 희석하였다. 각각의 희석액 1ml를 plate에 분주하고 MRS agar 배지를 부어 혼합한 다음, 30℃에서 36시간 배양한 후 형성된 colony를 계측하였다. 발효액의 생균 수는 시료 g당 colony forming units(CFU/g)로 표시하였다.
• pH: 발효액의 pH를 pH meter로 직접 측정하였다.
• 유기산 함량: 발효액의 유기산 함량은 HPLC(Dionex, Sunnyvale, CA)를 이용하여 분석하였다. 컬 럼은 Aminex HPX87H(BioRad Lab., Hercules, CA), 용매는 8mM H2SO4(유속 0.7ml/min), 검출 기는 UV detector(210nm)를 사용하였다.
3. 결과 및 고찰
3.1 현미 당화물
쌀만을 유산균 배지로 이용하기 위하여 비타민, 미네랄 같은 미량 성분의 함량이 우수한 현미를 재 료로 사용하였다. 유산균은 전분 당화효소의 활성이 미약하므로 현미 분말에서 유산균의 생육을 향 상시키기 위하여 쌀 전분의 가수분해가 필요하다. 현미에 탄수화물이 약 76% 함유되어 있으므로 현
미 분말에 전분 액화효소인 αamylase, 당화 효소인 glucoamylase를 처리하여 현미를 당화하였다. 현 미 분말의 가수분해 정도는 전분의 가수분해도를 나타내는 DE(dextrose equivalent)값과 유사하게 현 미 분해물의 환원당 함량을 DNS법으로 측정하여 전체 고형분 중 환원당의 비율로 나타내었다. 그 결과 당화물의 고형분 중 환원당 함량은 61.9%였으며 당화하지 않은 현미 쌀가루는 2.6%로 측정되 었다. 현미에 함유된 전분의 절반 이상이 환원력을 갖는 저분자로 분해된 것으로 판단된다. 이와 같 이 분해하여 동결건조한 당화물을 유산균 배양을 위한 배지로 사용하였다.
3.2 유산균 선별
현미 당화액에 사용할 유산균을 발효식품인 김치에서 분리하였다. 시판되는 김치의 국물을 시료로 1 차로 산의 생성이 우수한 균주를 평판에서 선발하였다. CaCO3을 0.3% 첨가한 Lactobacilli MRS agar 배지에 희석한 시료를 가하고 30℃에서 36시간 배양한 후 투명환을 크게 형성하는 균주를 13주 선 발하였다. <Figure 1>에 1차 선발에서 투명환 생성의 예를 나타내었다.
평판에서 1차로 선별한 균주를 사면 배지에 보관하면서 투명환을 크게 형성한 13종의 균주를 Lactobacilli MRS broth 배지에 종 배양하고 현미 당화액을 이용하는 본배양 배지(4% 현탁액)에 접종 하여 15시간 배양 후 적정산도와 pH를 비교하여 2차 선별을 실시하였다. 동시에 배양액의 관능적인 특성도 조사하였다(<Table 1>). 이때 CHRHANSEN사의 상업용 starter(제품명 ABT5)를 사용하여 비교하였다. 그 결과, 310-12 균주가 적당한 산도를 나타내었으며, 관능적으로도 매우 우수하였다. 상 업용 starter인 ABT-5는 몇 가지 유산균과 비피더스균의 혼합제품으로 식물용으로 판매되고 있으나, 현미 당화액에서는 생육이 활발하지 못하여 적합하지 못하였다. 최종적으로 310-12 균주를 앞으로의 실험에 사용하기 위하여 최종 선발하였다.
<Figure 1> Screening of lactic acid bacteria by Lactobacilli MRS agar containging CaCO3
Carbohydrate Reaction Carbohydrate Reaction
Control - Esculine +
Glycerol - Salicine -
Erythritol - Cellobiose +
D-Arabinose - Maltose +
L-Arabinose + Lactose -
Ribose + Melibiose +
D-Xylose + Saccharose +
L-Xylose - Trehalose +
Adonitol - Inuline -
Methyl-β-xyloside - Melezitose -
Galactose + D-Raffinose +
D-Glucose + Amidon -
<Table 1> Screening of lactic acid bacteria
균주 pH 적정산도(%) 관능평가 비고
58-3 3.41 0.392 ++++
51-3 3.39 0.419 ++++
310-3 3.46 0.356 ++++
310-4 3.59 0.221 +++
310-5 3.37 0.401 ++
310-6 3.61 0.225 ++
310-7 3.66 0.212 ++
310-8 3.51 0.315 +++
310-9 3.78 0.153 +
310-10 3.40 0.378 +++
310-11 3.43 0.333 +++
310-12 3.47 0.342 +++++
310-13 3.69 0.176 +
ABT-5 4.80 0.081 + CHR-HANSEN사 제품
blank 5.55 0.045 + 현미 당화액
선발된 균주를 API 50 CHL kit와 16S rDNA의 염기 서열 분석을 통하여 동정하였다. API 50 CHL에 의한 탄수화물 발효성 실험 결과(<Table 2>)를 ATB identification program으로 분석하고 16S rDNA의 염기 서열 분석을 수행한 결과(<Figure 2>), 본 연구에서 분리한 균주는 Leuconostoc mesenteroides와 99% 유사한 것으로 판명되어 L. mesenteroides 310-12로 명명하였다.
<Table 2> Carbohydrate fermentation of the strain 31012 isolated from Kimchi
Carbohydrate Reaction Carbohydrate Reaction
D-Fructose + Glycogene -
D-Mannose + Xylitol -
L-Sorbose - β-Gentiobiose +
Rhamnose - D-Turanose +
Dulcitol - D-Lyxose -
Inositol - D-Tagatose -
Mannitol - DFucose
Sorbitol - LFucose -
EthylαDmannoside - DArabitol -
MethylαDglucoside + LArabitol -
NAcetylglucosamine + Gluconate -
Amygdaline - 2Ketogluconate -
Arbutine - 5Ketogluconate -
+: Positive reaction, -: Negative reaction
유산균은 낮은 pH 조건에서 장시간 노출되어 있고, 사람이 섭취할 경우 위를 통과하면서 위산에 사멸되지 않아야 하므로 pH 안정성이 매우 중요하다. 따라서 최종 선발하여 현미 발효에 사용 예정 인 L. mesenteroides 31012 균주의 pH 안정성을 조사하였다. 종 배양으로 Lactobacilli MRS broth 배 지에 배양한 31012 균주를 pH를 2.5～7.0으로 조정한 MRS broth에 5% 접종한 후 30℃에서 150rpm으로 회전 진탕 배양하면서 시간별로 생균 수를 측정하였다.
<Figure 2> Phylogenetic tree based on 16S rDNA sequences showing the positions of 31012 strain, Leuconostoc species and some other related taxa
그 결과(<Table 3>), pH 2.5에서 L. mesenteroides 31012 균주는 배양 1시간 만에 거의 사멸되었으 나, pH 3～4 조건에서는 7시간까지 초기 균수의 60～70% 이상 생존하였다. 또한 pH 5.0 이상에서는 증식되어 생균 수가 증가하였다. 따라서 음식물을 섭취한 경우 위액의 pH가 3.0 이상인 점을 고려한 다면 31012 균주는 적절한 pH 안정성을 갖고 있어 probiotics로 가능성이 있는 것으로 사료된다.
<Table 3> pH stability of L. mesenteroides 310-12 strain under acidic conditions Culture time
(hr)
Viable cell counts(CFU/ml)
pH 2.5 pH 3.0 pH 4.0 pH 5.0 pH 7.0
0 4.30×107 8.70×107 6.8×107 5.30×107 4.70×107
0.5 3.00×104 - - - -
1 0 - - - -
2 - 6.60×107 4.60×107 3.30×108 5.80×108
7 - 6.50×107 4.40×107 3.60×108 1.89×109
-: not measured
3.3 현미 당화물에서의 생육 특성
현미 당화물을 배지로 사용하는 경우 기존의 연구 결과를 참고하여 4%(w/w)로 현탁하고 멸균하여 사용하였다. 멸균한 현탁액에 L. mesenteroides 31012 균주를 접종하고 30℃에서 15시간 진탕 배양 하면서, 경시적으로 성분 변화, 산의 생성, 균의 생육 등을 분석하였다. 대조군으로 당화하지 않은 현 미 분말을 동일 조건으로 준비하여 동일 균주를 접종하여 배양하였다. 당화물의 경우 발효시간에 따 른 배양액의 pH는 6시간 이후 4.15로 급격히 감소한 후 배양 15시간에 3.57으로 완만하게 감소하였 다. 반면에 당화하지 않은 현미를 사용한 대조군에서는 배양 15시간까지 pH가 4.61에서 4.45로 하락 하여 변화가 매우 미미하였다. 당화물의 적정산도는 배양 초기부터 15시간의 0.40%까지 지속적으로 증가하였으나, 대조군에서는 0.072%로 거의 증가하지 않았다(<Figure 3>).
<Figure 3> Changes of pH(circle) and titratable acidity(rectangle) of saccharified rice(open symbols) and nonsaccharified rice(closed symbols) fermented with Leuconostoc mesenteroides 31012 strain in
flask culture
또한 현미 당화물에서 배양시간에 따른 발효액의 유기산 함량을 HPLC로 분석한 결과, 젖산과 초 산이 대략 1:1의 비율로 함유되어 있었으며 젖산과 초산의 함량은 균주의 생육에 비례하여 증가하여 15시간 배양한 경우 젖산이 0.077%, 초산이 0.065% 생성되었다(<Table 4>). 그러나 15시간 배양한 경우 당화하지 않은 대조군에서는 젖산과 초산의 농도는 당화한 시료의 약 10% 수준으로 매우 미미 하여 적정산도의 결과와 잘 일치하였다(구체적 데이터 제시는 생략함).
<Table 4> Change in organic acid content of fermented saccharifiedrice suspension Incubation time(hr) Lactic acid(%) Acetic acid(%) Citric acid(%)
0 0.022 0.028 0.013
3 0.033 0.032 0.010
6 0.050 0.044 0.009
9 0.067 0.056 0.011
12 0.070 0.061 0.010
15 0.077 0.065 0.012
현미 당화물에서 L. mesenteroides 31012 균주의 생균 수는 접종 후 6.9logCFU/g에서 지속적으로 증가하여, 12시간 배양시 7.9logCFU/g까지 증가하였다. 그러나 대조군의 경우에는 배양 9시간에 7.3logCFU/g까지 소폭 증가한 후 점차 감소하여 15시간에는 초기 균수와 유사한 수준으로 감소하였
다(<Figure 4>). 이와 같은 결과는 본 연구에 사용된 L. mesenteroides 31012 균주가 현미 당화물에 서 특별한 영양원의 공급 없이 발효식품의 제조에 필요한 만큼의 생육이 이루어진다는 것을 의미한 다. 그러나 생균 수를 8logCFU/g 이상으로 얻기 위해서는 추가적인 첨가물이 필요할 것으로 판단되 었다.
<Figure 4> Growth of Leuconostoc mesenteroides 31012 strain in saccharified rice(open circle) and nonsaccharified rice(closed circle) suspension
균의 생육과 산의 생성을 촉진하기 위하여 현미 당화액에 soytone을 첨가하여 배양하였다. soytone 은 콩 단백질 분해물이므로 L. mesenteroides 31012 균주의 생육에 필요한 질소원으로 사용됨과 동 시에 쌀과 잘 조화되어 식용할 수 있는 소재로 판단되어 현미 당화 배지에 첨가하였다. soytone을 0～1% 범위로 첨가하고 12시간 배양하여 산의 생성과 균의 생육을 조사하였다. 동시에 관능적인 특 성도 평가하여 soytone의 사용량을 결정하였다. 그 결과(<Figure 5>), 생균 수와 적정산도는 soytone 첨가 농도에 비례하여 증가하였으며 0.5% 이상의 조건에서 생균 수는 8logCFU/g 이상으로 증가되었 다. 그러나 관능적인 측면에서 soytone의 첨가량은 0.2% 정도가 적합하였으며, 그 이상의 농도에서는 soytone의 맛과 향이 강하게 감지되어 쌀 발효물이라는 특징을 감지하기 곤란하였다. 따라서 soytone 을 0.2% 첨가하기로 결정하였다.
<Figure 5> Effect of soytone addition on the acid production(closed circle) and cell growth(open circle) in saccharified rice(open circle) and nonsaccharified rice(closed circle) suspension
이상의 조건(현미 당화물 4%, soytone 0.2%)으로 발효조에서 L. mesenteroides 31012 균주를 12시 간까지 배양하였다. 동일하게 산의 생성과 균의 생육을 조사하였다. 적정산도는 12시간 배양으로 0.45%까지 증가하였으며 pH는 3.88로 낮아졌다(<Figure 6>). 이는 flask 배양의 결과와 매우 유사한 결과이다. 그러나 생균 수는 배양 4～6시간에 약 8logCFU/g로 최대를 기록하여 flask보다 발효조에 서 더 빠르게 생장하는 것으로 나타났다.
<Figure 6> Changes of pH(open circle) and titratable acidity(closed circle) of saccharifiedrice fermented with Leuconostoc mesenteroides 31012 strain in 5L jar fermenter
3.4 발효 현미 당화물을 이용한 음료 제조
발효조에서 6시간 배양한 배양액을 이용하여 프락토올리고당, 폴리덱스트로스, 비타민 C, 결정과당, 펙틴, 말토덱스트린을 <Table 5>와 같은 비율로 첨가, 혼합하여 음료의 베이스를 제조하였다. 음료 베이스에 배, 사과, 포도, 석류, 매실, 복분자 농축액을 혼합한 6종의 혼합음료를 제조한 후(<Figure 7>) 청운대 식품영양학과 학생 10명을 대상으로 기호도가 우수한 3종류를 선택하도록 관능평가를 실 시하였으며, 가장 선택 빈도가 높은 사과와 배를 각각 첨가하는 formulation 2종을 최종 선정하였다 (<Table 5>).
<Table 5> Formulation of various fermentedrice drinks
음료 베이스 사과(또는 배) 음료 비고
현미 발효액 89.73% 85.87%
프락토올리고당 5.38% 5.15% 75bx
폴리덱스트로스 1.79% 1.72%
말토덱스트린 1.79% 1.72%
결정과당 0.90% 0.86%
vitamin C 0.27% 0.26%
펙틴 0.13% 0.13%
사과(또는 배) 농축액 - 4.29% 75bx(배, 65bx)
<Figure 7> Samples of various fermented-rice drinks
3.5 현미 발효액과 발효 현미 음료의 저장성
L. mesenteroides 31012 균주로 곡류 발효 식품을 제조하기 위한 기초 데이터로 유산균 발효 식품은 저온에서 유통되므로, 저장 중 품질의 변화를 확인하기 위하여 soytone을 첨가하지 않은 현미 당화물 에서 6시간 발효시킨 후 4℃에서 냉장 보관하면서 pH, 적정산도 및 생균 수의 변화를 조사하였다 (<Table 6>). 약 2주일까지 저장하였을 때 pH와 적정산도는 거의 유사하였다. 그러나 생균 수는 저 장 10일까지 큰 변화를 보이지 않았으나, 13일에 다소 감소하여 L. mesenteroides 31012 균주가 낮 은 pH 조건에서 장기간 생존력을 유지하기 어려울 것으로 판단되었다. 이는 <Table 3>의 pH stability 결과와 유사한 것으로 판단되었다. L. mesenteroides 31012 균주의 현미 발효물은 4℃에서 약 10일간은 저장성에 문제가 없는 것으로 판단되었다.
<Table 6> Changes in quality of fermented brownrice suspension during storage at 4℃
Period of storage(days)
0 3 6 9 10 13
pH 3.76 3.68 3.57 3.62 3.64 3.63
Titratable acidity(%) 0.270 0.302 0.306 0.306 0.293 0.329
Viable cell
counts(CFU/g) 1.2×108 5.5×107 3.2×107 1.4×107 1.1×107 5.9×106
또한 현미 발효물을 이용하여 <Table 5>에 제시된 formulation으로 음료 베이스와 사과 음료, 배 음료를 제조한 후 4℃에서 냉장 보관하면서 각각의 pH, 적정산도 및 생균 수의 변화를 조사하였다 (<Table 7>). 약 3주일까지 저장하였을 때 모든 음료에서 pH는 거의 유사하였으나, 적정산도는 최초 0.4～0.5%에서 20일 경과 후 0.6～0.7%로 다소 증가하는 경향이었다. 그러나 발효액의 저장성에서와 동일한 결과로 음료 베이스와 사과 음료에서 생균 수는 저장 2주일까지 큰 변화를 보이지 않았으나 그 이후 감소하는 경향이었으며, 배 음료에서는 20일까지 큰 변화가 없었다. 또한 20일이 경과한 모 든 음료는 관능적으로 전혀 문제가 없었다. 이상의 결과로부터 살균처리가 없는 생균 음료로 제조하 여 냉장 유통하는 경우 저장성에 큰 문제가 없을 것으로 판단되었다. 그러나 추후 제품화하는 경우 유통기한 설정을 위한 추가 실험이 필요하다. 또한 이상의 결과는 우리나라 전통의 쌀 발효 젖산 음 료인 ‘장수’의 제조에 기본적인 자료로 활용될 수 있을 것이다.
<Table 7> Changes in quality of various fermented brownrice drink during storage at 4℃
Period of storage(days)
0 4 8 11 15 20
pH
beverage base 3.57 3.52 3.50 3.53 3.62 3.59
apple beverage 3.74 3.70 3.64 3.65 3.72 3.62
pear beverage 3.58 3.59 3.50 3.56 3.59 3.60
Titratable acidity(%)
beverage base 0.477 0.477 0.504 0.527 0.639 0.684
apple beverage 0.513 0.459 0.509 0.576 0.675 0.675
pear beverage 0.468 0.441 0.477 0.603 0.675 0.684
Viable cell counts (CFU/g)
beverage base 2.37×108 1.44×108 1.40×108 7.40×107 7.50×107 5.9×107 apple beverage 8.40×107 7.40×107 1.07×108 1.05×108 2.50×107 1.79×107
pear beverage 4.30×107 5.90×107 7.40×107 7.70×107 3.50×107 2.43×107
4. 요 약
쌀을 이용한 probiotic food로 현재는 전하지 않는 쌀을 젖산 발효시킨 가공식품인 ‘장수’ 음료의 제 조공정를 개발하기 위한 기초연구로 본 연구를 수행하였다. 먼저 호화시킨 현미 현탁액에 αamylase 와 glucoamylase를 처리한 후 동결건조하여 현미 당화물을 제조하였다. 김치에서 현미 당화물에서 생 육이 우수하면 관능적인 특성이 우수한 유산균을 분리하고 동정하여, Leuconostoc mesenteroides 31012 균주로 명명하였다. 분리 균주를 4%(w/w) 현미 당화물 현탁액에 진탕 배양하면서 산의 생성 과 균의 생육을 조사하였다. 동시에 효소를 처리하지 않은 현미 분말 현탁액을 대조군으로 비교하였 다. 당화물의 경우 pH는 발효 시간에 따라 급격히 감소하여 배양 15시간에 3.57을 나타냈으며, 당화 하지 않은 현미를 사용한 대조군서는 동일한 시간에 pH 4.45로 미미하게 감소하였다. 적정산도도 pH 변화와 동일한 경향으로 당화물의 배양 초기부터 15시간의 0.40%까지 지속적으로 증가하였으나, 대조군에서는 0.072%로 거의 증가하지 않았다. 이때 배양액에 젖산과 초산이 각각 0.077%와 0.065%
함유되어 있었다. 현미 당화물에서 L. mesenteroides 31012 균주의 생균 수는 접종 후 6.9logCFU/g 에서 지속적으로 증가하여 12시간 배양 시 7.9logCFU/g까지 증가하였으나 대조군의 경우에는 배양 9 시간에 7.3logCFU/g까지 소폭 증가한 후 점차로 감소하여 15시간에는 초기 균수와 유사한 수준으로 감소되었다. 현미 당화액에 soytone을 첨가하여 균의 생육과 산의 생성을 향상시킬 수 있었으며 soytone의 첨가량은 관능적으로 0.2%가 적당하였다. 현미 당화액에 L. mesenteroides 31012 균주를 발효시킨 배양액을 기본으로 몇 가지 첨가물을 첨가하여 음료 베이스를 제조한 후 관능적으로 우수
한 사과 및 배 음료를 제조하였다. L. mesenteroides 31012 균주의 현미 발효액은 4℃에서 10일간 저장한 후 pH와 적정산도, 생균 수가 거의 유사하였다. 또한 사과 및 배 음료는 4℃에서 약 3주일까 지 저장하였을 때 pH는 거의 유사하였으나, 적정산도는 최초 0.4～0.5%에서 20일 경과 후 0.6～
0.7%로 다소 증가하는 경향이었다. 사과 음료에서 생균 수는 저장 2주일까지 큰 변화를 보이지 않았 으나 그 이후 감소하는 경향이었으며, 배 음료에서는 20일까지 큰 변화가 없었다. 또한 20일이 경과 한 모든 음료는 관능적으로 전혀 문제가 없었다. 이상의 결과는 우리나라 전통의 쌀 발효 젖산 음료 인 ‘장수’의 제조에 기본적인 자료로 활용될 수 있을 것이다.
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