전통발효식초에 속하는 사과식초로부터 에탄올 및 증류수를 이용, 다당체를 분리하여 새로운 면역활성 물질을 확인하고자 하였다. 사과식초를 농축하고, 80% 에탄올을 가하여 침전물을 얻었으며 소량에 물에 용해하여 투석 및 동결건조를 거쳐 조다당 KAV-0를 얻었다. 구성당 분석 결과, KAV-0는 주로 mannose 38.2%, galactose 19.1% 및 glucose 14.3%로 구성되어있음을 확인하였고, 정상세포주(RAW 264.7 세포 및 대식세포) 및 종양세포주(B16-BL6 melanoma 세포)에 대해 세포독성 측정 결과, 직접적인 세포독성을 나타내지 않았다. 대식세포 유래 세포주인 RAW 264.7 세포 자극에 대한 사이토카인 및 산화질소 생산능을 측정한 결과, IL-6, $TNF-{\alpha}$ 및 산화질소 모두 농도 의존적으로 분비능이 증가하고 저농도에서도 우수한 활성을 나타냈으며, 마우스 복강유래 대식세포 자극에 대한 사이토카인 및 산화질소 생산능에서도 동일한 양상의 결과를 보여 사과식초 유래 조다당 KAV-0가 높은 대식세포 활성능을 소유함을 확인할 수 있었다. 한편, KAV-0의 정맥투여에 따른 NK 세포 활성화를 측정한 결과(ex vivo), 시료에 의해 활성화된 NK 세포는 Yac-1 종양 세포주에 대한 치사활성을 농도 의존적으로 증진시켰으며, $1,000{\mu}g/mouse$에서 월등히 우수한 NK 세포 활성능을 유도하였다. 또한, B16-BL6 melanoma를 이용한 폐암전이모델에서 KAV-0를 정맥투여한 뒤 항전이 활성을 측정한 결과, 농도 의존적으로 암 저해 효과가 나타났으며, 특히 $1,000{\mu}g/mouse$에서는 약 53%의 우수한 암전이 억제 활성을 나타냈다. 이상의 결과로부터 사과식초 유래 조다당 KAV-0는 인체의 면역계를 자극하여 우수한 면역활성 및 항전이 효과를 나타낼 수 있음이 확인되었고 건강 기능성 소재로의 활용 가능성이 충분할 것으로 최종 판단되었다.
식초는 당과 전분을 함유하는 다양한 재료를 초산균으로 발효시켜 제조되며, 다양한 유기산, 당류, 아미노산, 에스터 및 기타 화합물을 포함하여 독특한 맛과 향미를 나타낸다. 식초는 소화를 원활하게 하고 혈당 수준을 낮추는 데 도움을 주며, 항비만 및 항산화 활성이 알려져 있으며, 체액의 알칼리화에 기여한다고 알려져 있다. 본 연구에서는 천연 발효식초로부터 기능성 분말식초(dried vinegar, DV)를 제조하기 위해, 풋사과, 현미 및 아로니아를 각각 Gluconacetobacter xylinus로 90-180일 발효시킨 발효식초를 말토덱스트린(37.46%), 포도당(5%), 구연산(1%) 및 비타민 C (0.04%) 용액에 현탁 후 분무건조하여 3종의 DV를 제조하였다. 제조된 DVs의 산도, 색상, 수분 및 용해성 고형 내용물 및 열 안정성 분석 결과, 분무건조가 분말제조에 적합함을 확인하였으며, DVs는 우수한 관능과 용해성을 나타내었다. 제조된 DVs중 아로니아-DV가 0.5 mg/ml 농도에서 가장 높은 1,1-diphenyl-2-picryl hydrazyl 및 2,2-azobis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonate) 자유 라디칼 소거 활성(각각 36.7% 및 75.3%) 및 환원력 (0.334)을 보였으며, nitrite 소거 활성은 풋사과-DV에서 가장 높았으며, 아로니아-DV 및 현미-DV순으로 나타났다. 항혈전 활성 평가결과 아로니아-DV가 prothrombin 억제 활성이 가장 높게 나타난 반면, 현미-DV는 3T3-L1 지방세포에서 세포 독성 없이 지질 축적 억제 활성을 나타내었다. 상기 결과는 분말식초의 산업화 가능성을 제시하며, 식품가공 소재로 응용 가능함을 제시하고 있다.
Total phenolics and antioxidant properties of various Korean commercial vinegars (apple vinegar, AV; blueberry vinegar, BV; grape vinegar, GV; lemon vinegar, LV; Opuntia ficus vinegar, OFV; persimmon vinegar, PV; Prunus mume vinegar, PMV; rice vinegar, RV) were investigated. The total phenolic contents of 8 vinegars were within the range of 54.18-491.02${\mu}g/mL$. The vinegars were also capable of scavenging 1,1-dipehnyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) and 2,2'-azino-3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid (ABTS) radicals in a manner dependent on concentration. The greatest reducing power was observed in PV relative to the other vinegars. The ferric reducing ability of plasma (FRAP) of PV, PMV, GV, and BV were 1.012, 0.969, 0.931, and 0.856 at a dose of 1 mL, respectively. Therefore, our study verified that the GV, PV, and PMV have powerful antioxidant activities which are correlated with its high level of phenolics, particularly gallic acid, and epigallocatechin.
사과식초 제조를 위한 전단계로서 사과주스의 알코올발효 최적화를 실시하였다. 알코올발효 최적화를 위해 중심 합성계획이 사용되었으며, 이 때 독립변수로는 초기 당도(12, 14, 16, 18, 20 $^{\circ}Brix$, $X_1$), 발효시간(48, 54, 60, 66, 72 hr, $X_2$), 발효온도(24, 26, 28, 30, $32^{\circ}C$, $X_3$)로 설정하였으며, 종속변수로는 알코올함량, 환원당 함량, 당도, 산도를 살펴보았다. 발효조건에 따른 사과주스 알코올발효액의 알코올 함량은 3.4~6.4%, 환원당 함량은 1.93~6.24%, 당도는 6.1~13.8 brix로 나타났다. 알코올 함량은 주로 발효온도에 영향을 많이 받았으며, 발효시간이 길고 온도가 증가할수록 증가하는 경향을 나타내었다. 환원당 함량은 주로 초기 당도와 발효온도에 영향을 받는 것으로 나타났다. 초기 당도 15.22 $^{\circ}Brix$, 발효시간 64.97 hr, 발효온도 $31.56^{\circ}C$일 때 알코올 함량의 최대값이 6.4%로 예측되었다.
저장안정성을 검토하여 품질개선방안을 확립하고자, 우렁이 생체 및 반건조 우렁이 제품을 저장하는 기간중, 처리조건별 미생물의 경시적 변화와 관능검사를 실시하였다. 우렁이의 초기 총균수(${\log}_{10}\;CFU/g$)는 5.6으로 나타나 식품가공과 유통을 위해서는 살균처리가 필수적이라고 판단되었다. 염침지농도, 건조온도, 건조시간에 따라 우렁이 생체의 조직감, 수분활성도, 건조 특성에 영향을 크게 미치기 때문에 가공 시에 약 10%의 염농도를 가진 침지액에 침지한 후 냉풍 건조하여 처리하여 저장성이 뛰어난 반건조제품을 제조하였다. 천연 보존제 및 연화제를 첨가하여 진공 포장하여 미생물 검사를 한 결과, 총균수는 거의 나타나지 않았으며 대장균, 효모 및 곰팡이, 호염성 미생물은 검출되지 않았으므로, 가공처리 후 필수적으로 진공 포장을 실시해야 하는 것으로 나타났으며, 천연 식품첨가물의 첨가시 우렁이 중간수분식품의 품질이 크게 향상되었기 때문에, 가공시에는 파인애플 착즙액을 원료 대비 5% 첨가하여 좋은 결과를 얻었다. 본 연구결과 개발된 우렁이 가공품은 우렁이가 함유한 여러 생리활성기능(항산화, 항염 및 간기능 개선)의 건강식품 이미지를 살리면서 우렁이를 주원료로 한 반건조 제품, 통조림, 건강음료, 분말 등 가공품의 품질특성을 부여된 가공제품을 생산할 수 있을 것이다.
초산발효조건에 따른 사과주스의 발효특성을 알아보기 위하여 flask scale에서 초기 알코올 농도, 당농도, 초산농도 및 종초접종량 조건에 따른 초산발효를 실시하였다. 초기 알코올농도 3, 5, 7, 9%를 달리하여 사과주스의 초산발효를 12일간 실시한 결과 알코올 함량 5% 일때 발효 10일 째 산도가 최대치 5.88%로 측정되었으며, 알코올 함량이 9%일 경우 초산발효가 정상적으로 진행되지 않았다. 초기 당 농도 1, 5, 10, 14 $^{\circ}Brix$로 달리하여 초산발효를 실시한 결과 1 $^{\circ}Brix$의 경우 산도가 다른 조건에 비해 서서히 증가하여 발효 12일차에 산도 4.48%로 측정되었으며, 5, 10 $^{\circ}Brix$가 상대적으로 빠른 시간 내에 산도 4% 이상 생성됨을 알수 있었다. 초기 산도를 0.3, 0.5, 1, 1.5 및 2%로 달리하여 초산발효를 실시한 결과 초기 산도가 1% 이상일 때는 발효가 원활히 진행되는 것으로 나타났다. 종초 접종량은 10%, 15% 이상일 때 초산발효가 정상적으로 진행되어 발효 8일차에 산도가 각각 5.60, 6.05%에 도달하였다. 따라서, 사과주스를 이용한 초산발효시에는 알코올농도 5%, 초기 당농도 5 $^{\circ}Brix$ 이상, 초기 산도 1.0% 이상 및 종초 접종량 10% 이상이 적절할 것으로 생각된다. 산업적 규모의 초산발효 전단계로서 Mini-jar fermentor를 이용하여 초산발효를 실시한 결과 14 $^{\circ}Brix$ 사과농축액 2L에 알코올 7%와 $30^{\circ}C$, 300 rpm에서 활성화 된 종초 10%(총산함량: 4.03%)를 접종하여 초기산도를 약 1.0%로 조정한 후 $30^{\circ}C$, 300 rpm, 1.0 vvm으로 통기하여 초산발효를 실시한 후 시간대별로 분취하여 분석한 결과 Flask scale에서 보다 시간이 많이 단축되어 48 hr 발효하였을 때 산도 5% 이상의 식초를 생산할 수 있었다.
시판되는 발효식초 7종을 대상으로 품질특성을 비교 분석하였다. pH는 감식초가 가장 높았으며, 양조식초, 무화과 식초, 쌀식초, 사과식초, 현미식초, 매실식초 순으로 나타났다. 총산의 경우 현미식초, 사과식초, 매실식초가 6.33~6.57%의 범위를 보여 타 시료에 비해 조금 높은 결과를 보였다. 유리아미노산 함량은 양조식초>무화과식초>감식초>쌀식초>매실식초>사과식초 순으로 나타났으며, ${\gamma}$-aminobutyric acid(GABA) 함량이 무화과식초와 감식초에서 타 시료에 비해 높게 분석되었다. 항산화성분인 총 폴리페놀 함량은 감식초>무화과식초>양조식초>쌀식초 순으로 나타났으며, 총 플라보노이드 함량 역시 그 경향이 총 폴리페놀 함량과 일치하였다. 이상의 결과로 보아 현재 상업적으로 대량 판매를 하지 않는 무화과 식초가 타 식초에 비해 유기산 성분과 GABA 함량이 풍부한 기능성 식초를 제조하는데 좋은 대안이 될 것으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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