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Electrostatic Spray를 이용한 Synbiotic 소재 함유 곡류 팽화 제품 개발

Development of Puffed Grain Products Containing Synbiotic Materials Using Electrostatic Spray

한국식품영양과학회지 2021년 50권 2호 p.185 ~ 195
정민수, 오정현, 임청하, 안준배, 이춘미, 정준영, 김광엽,
소속 상세정보
정민수 ( Jeong Min-Su ) - Chungbuk National University Department of Food Science and Biotechnology
오정현 ( Oh Jeong-Hyeon ) - Chungbuk National University Department of Food Science and Biotechnology
임청하 ( Lim Chung-Ha ) - Chungbuk National University Department of Food Science and Biotechnology
안준배 ( Ahn Jun-Bae ) - Seowon University School of Food Service and Culinary Arts
이춘미 ( Lee Chun-Mi ) - GD&Y Co., Ltd.
정준영 ( Jeong Jun-Young ) - GD&Y Co., Ltd.
김광엽 ( Kim Kwang-Yup ) - Chungbuk National University Department of Food Science and Biotechnology

Abstract

본 연구에서는 다양한 생리활성을 가진 GABA를 함유하며 장내 미생물에 유익한 영향을 줄 수 있는 synbiotic 소재를 함유하는 곡류 팽화 제품을 개발하고자 하였다. 김치에서 분리한 유산균 동정을 위해 API 50 CHL kit에서 당 발효 실험을 진행하여 API web program에 입력한 결과 L. brevis로 판명되었으며, 정확한 species 확인을 위해 16s rRNA sequencing을 진행한 결과 L. brevis(I.D. 99%)로 동정되어 L. brevis CFM21로 명명하였다. 최적 생장조건을 확인하기 위해 L. brevis CFM21을 MRS broth에서 배양한 결과 37°C, 24시간이었다. 균주의 GABA 생성량은 311.03 μg/ mL였으며 전구체인 MSG를 0.8%(w/v) 첨가했을 때 926.42 μg/mL의 최대 생산량을 보였다. 프로바이오틱스 특성 실험 결과 pH 2에서 내산성을 나타내지 않았으며, 담즙산 내성은 확인되었다. 팽화 제품의 제조에 이용되는 곡물 소재를 열수 추출한 후 분리 균주와 배양하여 생육증진 효과를 확인하였으며, CLSM의 Z-stack 기능을 이용하여 곡물 소재에 균주가 부착한다는 것을 시각화하여 곡물 소재의 프리바이오틱스 특성을 확인하였다. 4종의 에센셜 오일을 10%(v/v)의 농도에서 paper agar diffusion method로 항균 활성을 나타내는 Citrus sinensis oil을 선별하였으며, 5종의 균주에 대해 최소저해농도를 측정했을 때 C. perfringens 균에 대해 가장 높은 항균 활성을 확인하였고 1.25%(v/v)를 장내 유해균을 선택적으로 억제할 수 있는 농도로 선정하였다. 미강 추출물에 탄소원으로 dextrose 2%(w/v), 질소원으로 soytone 2.5%(w/v), 무기염류로 potassium chloride 0.2% (w/v)를 첨가하여 배지로 사용하였으며, 고농도 GABA 생산을 위해 MSG를 첨가한 결과 0.6%(w/v)의 농도로 첨가했을 때 524.77 μg/mL로 가장 높은 GABA 생성량을 확인하여 최적화 배지로 사용하였다. 최적화 미강 배지에 L. brevis CFM21을 배양시켜 고농도의 GABA를 생산하였으며, 장내 유해균 억제를 위해 선별한 Citrus sinensis oil을 첨가하여 곡물 소재 팽화 제품에 적용하였다. Electrostatic spray 처리를 통해 팽화 제품에 적용한 결과 GABA 함량이 10.78 μg/g에서 112.10 μg/g으로 증가하였다. 결론적으로 본 실험에서는 유익균 증진 활성을 지니는 곡물 소재를 이용한 팽화 제품에 electrostatic spray 처리로 L. brevis CFM21과 미강 배지를 통해 생산한 GABA 및 Citrus sinensis oil을 코팅함으로써, 장내 미생물 군총의 균형 유지에 도움이 되는 synbiotic 기능성을 지닌 제품의 제조 가능성을 확인하였다.

This study aimed to develop synbiotic materials and apply them to puffed grain products using electrostatic spraying technology. Lactic acid bacteria were isolated from kimchi and selected through tests of acid resistance, bile-salt resistance, and γ-aminobutyric acid (GABA) content. The isolated Lactobacillus brevis CFM21 produced the highest GABA production up to a concentration of 926.42 μg/mL when grown in MRS broth containing 0.8% MSG. The possibility of coated grains as a prebiotic material was evaluated using confocal laser scanning microscopy (CLSM). Rice bran extract containing 2% dextrose, 2% soytone, 0.2% potassium chloride, and 0.6% MSG produced 524.77 μg/mL of GABA. Citrus sinensis oil showed the highest antibacterial activity against Clostridium perfringens. Electrostatic spray showed much higher effectiveness than conventional spray in coating the puffed grain product through CLSM. Applying a rice bran culture and Citrus sinensis oil to puffed grain product using an electrostatic spray can help promote the intestinal health of consumers.

키워드

synbiotics; GABA; essential oil; electrostatic spray; confocal laser scanning microscopy

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