Journal of Dairy Science and Biotechnology

Korean Society of Dairy Science and Biotechnology (한국낙농식품응용생물학회)
권호 표지

Simultaneous Determination of Carbohydrates and Organic Acids in Various Cultured Dairy Foods by High-Performance Liquid Chromatography: A Preliminary Study

다양한 낙농 발효유제품에서 HPLC를 이용하여 탄수화물과 유기산의 동시 검출에 관한 연구

  • Kim, Dong-Hyeon (KU Center for Food Safety and College of Veterinary Medicine, Konkuk University) ;
  • Hwang, Dae-Geun (KU Center for Food Safety and College of Veterinary Medicine, Konkuk University) ;
  • Chon, Jung-Whan (KU Center for Food Safety and College of Veterinary Medicine, Konkuk University) ;
  • Kim, Hyunsook (Dept. of Food & Nutrition, College of Human Ecology, Hanyang University) ;
  • Kim, Hong-Seok (KU Center for Food Safety and College of Veterinary Medicine, Konkuk University) ;
  • Song, Kwang-Young (KU Center for Food Safety and College of Veterinary Medicine, Konkuk University) ;
  • Yim, Jin-Hyuk (KU Center for Food Safety and College of Veterinary Medicine, Konkuk University) ;
  • Kim, Young-Ji (KU Center for Food Safety and College of Veterinary Medicine, Konkuk University) ;
  • Kang, Il-Byung (KU Center for Food Safety and College of Veterinary Medicine, Konkuk University) ;
  • Lee, Soo-Kyung (KU Center for Food Safety and College of Veterinary Medicine, Konkuk University) ;
  • Seo, Kun-Ho (KU Center for Food Safety and College of Veterinary Medicine, Konkuk University)
  • 김동현 (건국대학교 수의과대학 및 KU 식품안전연구소) ;
  • 황대근 (건국대학교 수의과대학 및 KU 식품안전연구소) ;
  • 천정환 (건국대학교 수의과대학 및 KU 식품안전연구소) ;
  • 김현숙 (한양대학교 생활과학대학 식품영양학과) ;
  • 김홍석 (건국대학교 수의과대학 및 KU 식품안전연구소) ;
  • 송광영 (건국대학교 수의과대학 및 KU 식품안전연구소) ;
  • 임진혁 (건국대학교 수의과대학 및 KU 식품안전연구소) ;
  • 김영지 (건국대학교 수의과대학 및 KU 식품안전연구소) ;
  • 강일병 (건국대학교 수의과대학 및 KU 식품안전연구소) ;
  • 이수경 (건국대학교 수의과대학 및 KU 식품안전연구소) ;
  • 서건호 (건국대학교 수의과대학 및 KU 식품안전연구소)
  • Received : 2015.11.10
  • Accepted : 2015.12.18
  • Published : 2015.12.31
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Abstract

Various carbohydrates (lactose, glucose, and fructose), lactic acid, uric acid, and acetoin were separated on a ZORBAX Carbohydrate Analysis column using the Agilent 1200 HPLC ChemStation$^{TM}$, and were identified according to retention times with 325 Dual Wavelength UV-Vis Detector and Refractive Index Detector with 0.013 N $H_2SO_4$ at a flow rate of 0.8 mL/min. In addition, the lactase activity of four commercial probiotic lactic acid bacteria during 6-hour incubation was determined using a high-performance liquid chromatography (HPLC) method. Among the tested samples, Bifidobacterium animalis subsp. lactis showed the greatest lactase activity, followed by Lactobacillus rhamnosus and Lactobacillus casei, with Streptococcus salivarius subsp. thermophilus showing the lowest activity. Therefore, this HPLC technique shows potential for evaluating the fermentation processes of probiotic lactic acid bacteria and could simultaneously confirm the degree of ripening in various fermented dairy foods within only a half hour.

본 연구에서는 다양한 낙농 발효유제품에 있어서 다양한 유기산과 탄수화물의 분석이 HPLC 방법으로 동시에 잘 진행되었다. 이 방법의 주요 장점으로는 (1) 간단한 시료 준비와 단일 추출이 가능, (2) 유동상(mobile phase)과 추출 용매에 있어서 편리성과 경제성, (3) 추출제와 유동상에 사용되는 황산의 농도가 매우 낮기에 친환경적인 실험, (4) 하나의 샘플당 30분 안에 HPLC의 분석이 완료 가능, (5) 다양한 농도범위에서도 분석 및 정량 가능, (6) 몇 가지 물질을 제외하고 모든 화합물의 변동계수가 낮음, 그리고 (7) 회수율이 대체적으로 높다는 것이다. 또한, $60{\sim}65^{\circ}C$에서 분석 column을 사용하였기에 column 효율면에서도 손실이 극히 적은 것으로 관찰되었다. 따라서 본 실험에서 분석된 다양한 낙농 발효유제품에서의 acid, 탄수화물, diacetyl, acetoin 등이 HPLC 방법은 매우 신속하고 정확하게 검출되었다. 하지만 다양한 향미의 변화를 최소화하면서 다양한 향미를 효과적으로 추출할 수 있는 HPLC 방법들이 지속적으로 개발되어야 다양한 낙농 발효유제품의 품질개선에 기여할 것으로 사료된다. 왜냐하면 향미 성분의 분석은 성분을 정성하는 것뿐만 아니라, 정성된 화합물이 그 식품의 향에 어느 정도 기여하는지를 중요하게 결정하기 때문이다. 또한 본 실험에 사용된 HPLC 방법으로 다양한 유산균주의 일정한 배양시간동안 유당분해효소(lactase) 능력이 조사 되었는데, 각 Probiotic lactic acid bacteria마다 다양한 유당분해효소(lactase)의 능력을 보였으며, 같은 균종에서도 차이가 있는 것으로 나타났다. 본 실험에서는 Bifidobacterium spp.가 Lactobacillus spp.와 Streptococcus spp.보다 높은 유당분해효소(lactase)의 능력을 보였다. 하지만 유산균주의 유당분해효소 능력을 정확하게 파악하기 위해서는 각 Probiotic lactic acid bacteria의 exo- 및 endo-lactase에 대한 연구가 추가적으로 필요하다. 결론적으로 다양한 낙농발효식품 및 기타 발효식품 등에서 HPLC 방법으로 동시에 유기산과 탄수화물 분석이 공인방법으로써 인정되기 위해서는 더 많은 기초자료 확립과 재현성에 관한 지속적인 연구가 진행되어야 할 것으로 사료된다.

Keywords

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