본 연구에서는 다양한 발효균 starter를 이용한 당화 혼합곡물 음료 개발의 가능성을 확인하고자 하였다. 혼합곡물의 수분 흡수 지수를 측정한 결과, 쌀 60분, 차조 120분, 기장 120분, 메밀 120분, 수수 180분으로 나타났다. 7종의 균주와 2가지의 혼합 균주를 이용하여 제조된 발효균 starter의 당화력은 0.13~3.58 units/g으로 형성되었다. Starter를 이용하여 제조한 당화 혼합곡물 음료의 가용성 고형분($^{\circ}Brix$)은 당화가 진행되는 동안 증가하는 것이 관찰되었고, 15시간 동안 당화를 진행하는 것이 효율적인 것으로 평가되었으며, C sample에서 $17.55{\pm}0.05$로 가장 높게 관찰되었다. 수분 함량은 77.9~80.7%로 높게 나타났으며, 조단백질, 조지방, 조회분 함량은 3.7~7.5%, 0.37~0.97%, 1.81~7.47%로 다양하게 나타났다. 음료의 점도를 측정한 결과, 60~528.3 CP로 다양하게 나타났다. 또한 음료의 유리아미노산을 측정한 결과, 아르기닌과 필수 아미노산이 다양하게 함유되어 있는 것으로 나타났다. 그 중 G sample에서 필수 아미노산으로 알려진 루신, 이소루신, 발린, 트레오닌과 단맛을 나타내는 알라닌, 라이신, 세린의 함량이 다른 당화 음료보다 높게 분석되었다. 이와 같은 결과는 발효균 starter가 가지는 고유의 효소 활성에 따라 나타난 것으로 예상된다. 이와 같이 Aspergillus oryzae CF1003, Asp. acidus KACC46420, Rhizopus delemar KACC-46149, Rhz. oryzae KACC45714, Rhz. oryzae KACC46148, Asp. oryzae CF1001, Asp. acidus CF1005의 7가지 균주 각각을 이용하여 제조한 starter와 이 균주들을 혼합한 starter를 이용한 당화물의 제조에 관한 기초 자료와 일반 성분을 검토함으로써 혼합곡물을 이용한 기능성 식품 개발을 위한 기초 자료를 제시하였다.
발효 온도를 달리한 전통방식으로 제조된 두 가지 형태(TN-A와 TN-B)의 누룩들로부터 발효 기간별 배양된 유산균 총균수, 유산균 종들의 변화 및 분리된 유산균들의 효소활성을 비교하였다. TN-A의 유산균 총균수는 $10^4{\sim}10^5$ log CFU/mL로 발효 3일차부터 발효 기간에 관계없이 유지되었고, TN-B에서는 발효 6일차까지 $10^2$ log CFU/mL로 유지되다가 6일차 이후 유산균이 검출되지 않는 특징을 보였다. 유산균 종들의 변화에 있어서, TN-A는 발효 3일차에 우점종 유산균으로 나타난P. pentosaceus 종이 발효 종료 시점이 30일차 까지 우점하고 있음을 확인할 수 있었고, TN-B는 발효 3일차와 6일차에 각각 P. pentosaceus와 E. hirea로 나타나 유산균이 검출된 발효 기간까지 TN-A 보다는 많은 변화를 보였다. TN-A와 TN-B으로부터 분리된 유산균들의 효소 활성은 단백질분해효소와 당화효소 활성을 분석하였다. 단백질분해효소평가는 티로신 생성량으로, 당화효소 활성은 아밀로스 분해에 따른 아밀로스 잔여 함량으로 평가한 결과, 분리된 유산균(9종)들은 0.49~0.89 mg/mL의 티로신 생성 범위의 단백질분해 활성과 0.64~0.79 mg/mL의 아밀로스 분해 활성 범위를 보였고, 유산균들 중 가장 높은 단백질분해효소와 당화효소 활성을 보이는 균주는 각각 P. acidilactici와 L. sakei로 확인되었다. 이상의 결과들은 온도를 달리하여 전통적인 방법으로 누룩을 제조하였을 시 누룩 내에 유산균들을 조절할 수 있음을 시사한다. 이를 토대로 향후 많은 연구들이 진행된다면, 누룩관련 제품에 유산균들에 의해 만들어지는 산미와 풍미를 향상 시킬 수 있는 전통적인 누룩제조가 가능할 것으로 판단된다.
섬유성 물질을 자화(資化)하는 미생물을 자연계로 부터 분리하여 효소생산 및 당화조건을 검토하였다. 분리 균주 256주 중 효소생산에 가장 유효하다고 인정되는 Aspergillus fumigatus KC-1을 우수 균주로 선발하였다. 본 균은 alkaline peroxide로 전처리한 현사시 목분 1%를 탄소원으로하여 $45^{\circ}C$에서 진탕 배양시 4~5일째 효소생성(여지, Avicel, 탈지면, CMC, Salicine 및 Xylan 당화활성)이 최고치에 달했다. 효소의 최적 pH는 4.5, 최적온도는 $60^{\circ}C$였다. 본 균의 효소에 의한 현사시 목분의 가수 분해시 1 % NaOH와 20% 과초산으로 탈리그닌한 목분의 가수 분해율이 가장 높았고, 최종 산물로 glucose와 약간의 cellobiose 및 xylose가 검출되었다. 따라서 본균의 cellulase는 cellulose를 쉽게 glucose로 당화하는데 매우 유효한 효소로 판단되었다. 현사시 목분의 효소분해에 대한 탈리그닌 정도, 기질의 크기 및 농도의 영향도 아울러 검토하였다.
쌀 전분의 사상균별 누룩에 따른 발효적성을 확인을 위해 7종의 곰팡이로 누룩을 제조하여 당화력, 액화력, 단백질 분해력을 비교하고, 누룩별 약주의 품질특성을 측정한 결과는 다음과 같다. 균주별 당화력은 R. oryzae KCCM 11272으로 제조한 누룩이 3,647.72 SP/g으로 가장 높았다. 시판 누룩과 본 연구에서 제조한 누룩의 당화력은 A. kawachii KCCM 32819와 A. niger KCCM 32005로 제조한 누룩 외 시판 누룩의 당화력 보다 높았다. ${\alpha}$-amylase 활성은 R. japonicus KCCM 11604로 제조한 누룩이 가장 높았고, M. rouxii KCCM 60148로 제조한 누룩의 액화력 또한 높았다. 단백질 분해력은 R. japonicus KCCM 11604로 제조한 누룩이 가장 높았다. 결과적으로 곰팡이 균주별 누룩의 당화력, 액화력 및 단백질 분해력의 효소활성은 Rhizopus 속이 Aspergillus 속 및 Mucor 속 보다 높았다. 누룩별 약주의 pH는 시판누룩으로 담금한 약주가 4.14로 가장 높았고 R. japonicus KCCM 11604 균주로 제조한 누룩으로 담금한 약주가 시판 누룩과 유의적 차이를 보이지 않았다. 총산함량은 R. oryzae KCCM 11273 균주로 제조한 누룩으로 담금한 약주가 가장 높은 함량을 보였다. Ethanol 함량을 측정한 결과 R. oryzae KCCM 11272 누룩으로 제조한 약주가 15.28%로 가장 높았고, 다음으로 R. japonicus KCCM 11604 누룩으로 제조한 약주가 15.10%이었다. 균주 속별 ethanol 생성능은 Rhizopus 속의 균주가 Aspergillus 속과 Mucor 속 보다 높았다. 관능평가 종합 기호도는 R. japonicus KCCM 11604 누룩으로 담금한 약주가 5.7로 높은 기호도를 보였다. 누룩별 효소활성 측정 결과 Rhizopus 속의 균주가 높은 활성을 보였고, 누룩별로 담금한 약주의 품질 특성 결과도 Rhizopus 속으로 제조한 누룩의 약주가 품질이 우수한 결과를 보여 쌀 전분의 발효에 적합한 곰팡이는 Rhizopus 속이라 판단되며, 그 중 R. japonicus KCCM 11604 균주로 누룩을 제조해 쌀약주를 담금할 경우 발효적성이 우수할 것으로 판단된다.
Aspergillus awamori를 전분이 함유된 Czapek-Dox배지에서 한천평판배지, 액체배지 방법으로 배양하고, glucoamylase의 생성을 glucose oxidase로서 추구하였다. 전분을 함유한 Czapek-Dox 한천배지상의 포도당의 존재와 그 함량은 glucose oxidase을 사용하여 정성, 정량 할 수 있었다. 따라서 많은 종류의 glucoamylase 생성균주를 신속하고 간편하게 검색하는 방법을 확립하였다. 정치배양은 포도당량은 많았으나, 진탕배양은 반대로 포도당 양은 적었다. 그러나 진탕배양에서 포도당이 성장과 대사에 조속히 활용 되는것 같았다. Cellulose acetate판을 이용한 전기영동법과 2% 전분용액을 사용하여 glucoamylase를 동정할 수 있었으며, 이때 glucose oxidase를 사용함으로서 확인이 쉽게 되었다. 전분 당화균의 강력 균주의 검색선발에 있어서 위의 결과를 활용할 것을 제의한다.
보리를 이용한 유산균음료 개발하기 위한 기초자료를 얻고자 malt syrup, skim milk, 및 분유첨가 malt syrup을 배지로 하여 Lactobacillus acidophilus를 배양할 때의 각종 배양조건을 시험 조사하여 얻은 주요 결과는 다음과 같다. L. acidophilus를 stater로 하여 malt syrup에서의 유산발효시킬 때의 최적당도는 $10^{\circ}Bx$ 이었고 3% 이상의 skim milk를 첨가하면 유산균의 생육 및 산생성을 현저히 촉진하였으나 품질 및 기호성을 고려하면 5%의 탈지분유를 첨가하는 것이 적당하였다. 5%의 탈지분유를 첨가한 $10^{\circ}Bx$의 malt syrup에서 L. acidophilus를 배양할 때 배지의 열처리조건으로서는 $50^{\circ}C$, 30분간이 가장 효과적이었고 최적배양온도는 $40^{\circ}C$였고 pH는 6.0이었다. L. acidophilus의 생육은 malt syrup, skim milk 및 분유첨가한 malt syrup배지 중 분유 5% 첨가한 맥아당화액배지에서 가장 왕성하였으며 16시간까지가 대수기(log)로 인정되었다.
전통 감주 제조 중 쌀 콜렛 분말 사용량과 당화시간에 따른 이화학적 특성과 관능검사를 조사하였다. pH는 동일한 당화시간과 동일 시료의 경우 불규칙하게 미미한 변화가 있었으나, 당화에 특별한 지장은 없었다. 점도는 콜렛 분말 비율의 증가 및 당화시간이 경과할수록 미세하게 높아졌으며, 쌀 콜렛 분말:엿기름 추출물에서 쌀 콜렛 분말의 비율이 25% 이상일 때는 그 값이 낮아졌다(p<0.05). 색도는 콜렛 분말이 증가할수록 L값, a값 및 b값은 동일시간에서 높아졌고, ${\Delta}E$값은 낮아졌다. 당화시간이 경과할수록 L값은 5:95는 불규칙하게 약간 높아졌으나, 그 외는 시료와 무관하게 시간이 경과할수록 낮아졌다. a값, b값 및 ${\Delta}E$값은 당화시간이 경과할수록 불규칙하지만 높아지는 경향이었다(p<0.05). 당도는 콜렛 분말의 양이 증가하거나 당화시간이 경과할수록 모든 시료에서 당도가 높아졌다. 5:95-15:85는 14.8-27.6으로 급격히 증가하였고, 15:85 이상에는 완만하게 증가되었다. 환원당은 콜렛분말의 증가 및 당화시간이 경과할수록 모든 시료에서 17.92-20.71 mg/mL로 매우 높게 나타났으며(p<0.05), 지금까지 보고된 어떠한 식혜보다 점도, 당도 및 환원당 함량은 높은 값을 보였다. 유리아미노산은 시료 중 콜렛 분말의 비율이 증가할수록 함량이 증가되는 경향이었으며, 생균수는 실활 시키지 않은 모든 시료에서 균이 검출되었으므로(p<0.05) 반드시 멸균이 필요하였다. 관능검사에서는 시료 25:75, 당화는 5시간일 때 패널의 기호도를 충족하는 것으로 평가되었다(p<0.05).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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