본 연구는 소비자의 기호에 맞는 저열량 스펀지케이크를 개발하기 위한 연구의 일부로 에리스리톨의 첨가량을 30, 50%로 다르게 첨가하여 제조한 스펀지케이크의 특성에 관하여 조사하였다. 그 결과 반죽의 비중은 에리스리톨의 첨가량이 증가함에 따라 증가하였다. 반죽의 pH는 에리스리톨 첨가군이 대조군보다 낮았으며 에리스리톨의 첨가량이 증가함에 따라 감소하였다. 스펀지케이크의 무게는 에리스리톨 첨가 비율에 따라 약간의 변이는 나타났지만 대조군과 에리스리톨 첨가군 간에 유의적인 차이는 나타나지 않았으나, 케이크의 부피는 대조군과 에리스리톨 첨가군 간에 유의적인 차이를 보였으며, 에리스리톨의 첨가량이 증가함에 따라 감소하였다. 따라서 비용적도 에리스리톨 첨가군이 대조군보다 낮았으며, 에리스리톨의 첨가량이 증가할수록 유의적으로 감소하였다. Texture 특성에서 탄력성은 에리스리톨의 첨가량에 따라서 감소하였으나 대조군과 3%간의 유의적인 차이는 없었다. 경도, 점착성, 부서짐성은 첨가량의 증가에 따라서 증가하였으며 에리스리톨의 첨가량이 증가할수록 유의적으로 증가하였다. 관능평가에서는 색을 제외한 모든 항목에서 대조군보다 에리스리톨 대체군이 우수하였다. 따라서 열량이 적은 에리스리톨을 이용하여 저열량 스펀지케이크 제조 시 관능적인 면에서는 50% 대체도 가능하지만 제과 적성을 고려할 때 30% 대체하였을 때 스펀지케이크의 조직특성을 크게 변화시키지 않으면서 소비자의 기호를 충족하면서 건강증진을 위한 저열량의 스펀지케이크의 제조가 가능한 것으로 판단된다.
The effects of the substitution of sugar alcohol for sugar on the sensory properties of mulberry rice cake, 'Bbongseolgy', were evaluated in two phases. First, the relative sweetness of xylitol, erythritol and palatinose to the sucrose in the food systems were examined with paired comparison tests. Second, the sensory properties of the mulberry rice cake containing xylitol, erythritol and palatinose substitution for sugar at a sweetness level equal to sucrose were studied. Sensory analysis for the mulberry rice cake characteristics was conducted and consumer acceptability tests were performed. The physical properties of mulberry rice cake were also examined. The relative sweetness of xylitol, erythritol and palatinose, compared to sucrose, in the solid model food system were 1.00, 0.63 and 0.42, respectively. This result showed that the relative sweetness of xylitol, erythritol and palatinose to sugar was slightly lower than those in the liquid model food system, in which flavor did not influence the sweetness. Mulberry rice cake with erythritol or palatinose had very similar characteristics, with lower fracturability and tenderness, and higher moistness, compactness and chewiness compared to that with sucrose or xylitol. Mulberry rice cake with xylitol was significantly the most fracturable, grainy, and driest, and the least adhesive, among the samples. The consumer test showed no difference in overall acceptability among the samples and consumers perceived differences only in moistness, coarseness and compactness among the samples. Mulberry rice cake with erythritol was the most favored in many characteristics. These results indicate that erythritol substitution for sugar inmulberry rice cake is suitable as a low-calorie rice cake with beneficial functions to improve in the health and texture of the rice cake.
에리스리톨 발효 연구에 이용된 균주는 한국 경기도 일대의 벌집에서 선별하였으며 Candida sp.로 동정되었다. 에리스리톨 생산 여부는 HPLC와 GC-MASS로 확인하였다. YPD배지(포도당 100 g/l)에서 peptone을 casamino acid로 바꾼 배지에서 에리스리톨 19.7 g/l를 생산하였다. 에리스리톨외의 glycerol과 ethanol 같은 당알콜류는 생성되지 않았으며, 에리스리톨 생산 발효 과정의 문제점이었던 거품도 생기지 않았다. Sucrose 100 g/l를 기질로 한 실험 에서는 포도당 배지와 유사한 결과를 얻을 수 있었다. Sucrose 300 g/l에서는 80.2 g/l의 에리스리톨을 얻을 수 있었으며, 이 때의 수율은 0.345 g erythritol/g sucrose이고 생산성은 0.472 g/l hr이었다.
To improve the erythritol productivity of Penicillium sp. KJ81, mutants were obtained using UV irradiation and NTG treatment Among these mutants, Penicillium sp. KJ-UV29 revealed no morphological changes, yet was superior to the wild strain in the following three points: (1) Penicillium sp. KJ-UV29 produced more erythritol than the wild strain under the same conditions, (2) no foam was produced during cultivation, unlike the wild strain, and (3) the mutant produced a Significantly lower amount of glycerol. Penirillium sp. KJ-UV29 produced as much as 15.1 g/L of erythritol, whereas the wild-type Penirillium sp. KJ81 only produced 11.7 g/L. Penicillium sp. KJ-UV29 only generated 6.1 g/L of glycerol, compared to 19.4 g/L produced by the wild strain. When investigating the optimal culture conditions for erythritol production by the mutant strain Penicillium sp. KJ-UV89, sucrose was identified as the most effective carbon source, and the mutant was even able to produce erythritol in a 70% sucrose-containing medium, although a 30% sucrose medium exhibited the highest productivity. The production of erythritol by Penirillium sp. KJ-UV29 was also significantly increased by the addition of ammonium carbonate, potassium nitrate, and sodium nitrate. Accordingly, under optimal conditions, Penicillium sp. KJ-UV29 produced 45.2 g/L of erythritol in a medium containing 30% sucrose, 0.5% yeast extract, 0.5% (NH$_4$)$_2$C$_2$O$_4$, 0.1% KNO$_3$, 0.1% NaNO$_3$, and 0.01% FeSO$_4$ with 1 vvm aeration and 200 rpm agitation at 37$^{\circ}C$ for 7 days in a 5-L jar fermentor.
에리스리톨을 설당 대체 감미료 소채로 사용하기 위한 기초 자료를 얻기 위하여 흡습성, 용해도, 수분활성도, 열안정성, 점성과 같은 물성학적 특성을 설탕, 자일리톨, 소르비톨, 프럭토올리고당과 비교 측정하였다. 모든 감미료 중에서 에리스리톨은 가장 낮은 흡습성과 가장 큰 수분활성 저하능력을 나타내었고 $20^{\circ}C$에서 35.8% 용해되어 다른 감미료보다 용해도가 낮았다. 프럭토올리고당이 빠른 감미료들에 비해 현저히 열안정성이 낮았던 반면 에리스리톨의 열안정성은 오히려 설탕보다 컸다 10%, 30% 에리스리톨 용액의 점성은 동일 농도의 다른 감미료 용액의 점성과 비슷하였으나 고농도 50% 이상의 감미료 용액에서의 점도는 분자량이 증가할수록 점토가 증가하였다. 온도 증가에 따른 감미료들의 점성은 감소되었으며 Arrhenius equation으로 표현될 수 있었다. 30% 에리스리톨 용액과 30% 설탕 용액의 유동활성화에너지는 각각 10.8 kcal/g mol와 11.2 kcal/g mol이었다.
Culture conditions and nitrogen sources were optimized for production of erythritol, a natural sweetener, by Candida magnoliae M26. The optimal culture conditions were found to be culture temperature of $28^{\circ}C$, initial pH of 7, aeration of 1 vvm and agitation speed of 500 rpm in a 2.5 1 jar-fermentor. Glucose was chosen as the best carbon cource bsed on cell growth and erythritol productivity. Kight steep water(LSW) and corn steep liquor (CSL) which are by-products in starch processing from corn were tested as a nitrogen source substitute for yeast extract. The use of either LSW or CSL did not change the fermentation performance. The experimental results using LSW and CSL showed 1.5 times higher in cell growth and almost the same value in erythritol productivity com-pared with the control fermentation using yeast extract as a nitrogen source. These results suggested that either LSW of CSL could be used as a nitrogen source in a large-scale fermentation for erythritol production.
This study was conducted to investigate the use of sugar alcohols (sorbitol, erythritol, and xylitol) as alternative sweeteners for replacing sucrose in Yukwa (traditional Korean oil-puffed rice snack). The moisture contents of Bandegi (dried Yukwa dough) and Yukwa containing sugar alcohols were higher than that of control (containing only sucrose). The microstructures of control and Bandegi containing sugar alcohols showed uniformly and finely distributed air holes. Expansion ratio and oil absorption of Yukwa containing sorbitol and 30% erythritol were higher than those of control. Appearance and cross section of control and Yukwa containing sorbitol, 30% erythritol, and 30% xylitol showed a good shape. The lightness (L) of control was significantly lower than Yukwa containing sugar alcohols, whereas redness (a) and yellowness (b) were higher than those in Yukwa containing sugar alcohols. Hardness of Yukwa containing sugar alcohols was significantly lower than that of control, and that of Yukwa containing sorbitol was the lowest. Peak number of Yukwa containing sugar alcohols was significantly lower than that of control, and that of Yukwa containing 60% erythritol and 60% xylitol was the lowest among all samples. In the sensory evaluation, color of control was deepest, whereas that of Yukwa containing 60% xylitol was lightest. Volume and air hole uniformity of Yukwa containing 60% erythritol and 60% xylitol were inferior than those of other samples. Sweetness of Yukwa containing sugar alcohols was lower than that of control, whereas oily flavor was stronger. Hardness of Yukwa containing sugar alcohols was lower than that of control, and Yukwa containing xylitol showed the lowest hardness among the samples. Crispness of Yukwa containing sugar alcohols was lower than that of control. There were no significant differences in overall acceptability between control and Yukwa containing 30% sorbitol and 30% erythritol. Overall, sorbitol and erythritol were appropriate as a 30% replacement for sucrose when preparing Yukwa.
In this experiment, we tested various nitrogen sources and then culture condition was optimized for industrial applications. The batch culture of Candida magnoliae SR101 grown in a defined medium supplemented with light steep water (LSW) as a sole nitrogen source showed a relatively high yield of erythritol production (53%), which was slightly higher than that using yeast extract as a nitrogen source, while the productivity and cell mass were maintained at similar levels. For the optimization of culture condition, the batch culture was performed. When the concentration of LSW was 65 mL/L in the defined medium containing 250 g/L of glucose, the concentration, yield and productivity of erythritol were 110 g/L, 44%, and 0.66 g/L-hr, respectively. The high yield and comparable productivity obtained with a cheap nitrogen source could be expected as a basis for the mass production of erythritol in the industrial scale.
에리스리톨을 산업적으로 대량생산하기 위해서는 에리스리톨의 생산성을 높이고 부산물인 글리세롤의 생성을 억제하는 배지 및 발효 공정의 최적화가 필요하다. 에리스리톨 생성을 위한 최적 탄소원은 포도당이고 최적 농도는 400 g/L이며 최적 온도는 3$0^{\circ}C$였으며 이 때 산소는 과잉으로 공급해 주어야 함을 알았다. 에리스리톨의 수율과 생산성을 향상시키기고 배지가격을 줄이기 위해 효모 추출물의 사용을 5 g/L에서 3 g/L로 줄이고 urea 2.72g/L$K_2HPO_4$ 1.79 g/L, MgSO$_4$. $7H_2O$ 0.18 g/L를 첨가해 줌으로써 에리스리톨 수율을 31.4%에서 45.2%로 에리스리톨 생산성을 0.747 g/L/h에서 1.071 g/L/h로 향상시켰다. 또한 글리세롤의 생산량도 96.6 g/L에서 45.7 g/L로 줄었다. 이 최적 배지를 바탕으로 5L 발효기에서의 재현성과 pH에 대한 영향을 알아보기 위해 실험을 한 결과 pH를 조절한 경우에 에리스리톨 생산성이 낮아졌다. 5L 발효에서는 다량의 거품이 발생되는 것을 관찰하였다.
에리스리톨을 설탕 대체 감미료 소재로 사용하기 위한 기초 자료를 얻기 위하여 치석의 원인균인 S. mutans KCTC 3065와 치아 부식의 원인균인 L. acidophillus를 이용하여 난충치성 시험을 하였고 기타 생리 특성으로 젖산균을 이용한 발효성 시험 그리고 마우스를 이용한 소장 내성력 시험을 주로 설탕, 크실리톨, 소르비톨과 비교 평가하였다. 치석을 형성하는 S. mutans KCTC 3065와 치아를 부식시키는 L. acidophillus를 이용한 감미료들의 충치 유발 효과 시험에서 크실리톨과 에리스리톨은 다른 감미료에 비해 뚜렷한 충치 예방 효과를 보였다. 감미료들의 젓산균을 이용한 발효성 시험에서 에리스리톨은 가장 낮은 당이용성을 나타내었다. 마우스를 그룹당 10마리를 사용하여 설사 유발 한계량 조사를 실시한 결과 체중 1 kg당 에리스리톨은 1500 mg, 크실리톨은 1500 mg 소르비톨은 1000 mg 강제 경구 투여시 부터 설사를 유발하기 시작하였다. 따라서 에리스리톨은 크실리톨과 같이 뚜렷한 난충치성으로 인하여 충치 예방용 감미료로서 뛰어난 특성과 미생물 증식 억제가 필요한 식품에 적합한 감미료임이 확인되었으며 또한 에리스리톨의 사용 한계로 고려되는 설사 유발 농도도 크실리톨과 같고 소르비톨보다 높아 소장 내성력에 있어서는 안전한 대체 감미료임을 알 수있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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