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산업식품공학 KCI 등재 Food Engineering Progress

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제14권 제3호 (2010년 8월) 12

1.
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기존의 재래식 유탕팽화유과의 문제점을 개선하기 위하여 진공을 이용한 진공팽화기를 설계 제작하였다. 공정변수에 따른 진공팽화유과의 특성을 비교 분석하기 위하여 부피팽화율, 밀도, 절단강도, 색도, 미세구조를 측정하였다. 진공팽화기의 공정변수는 가열온도(100, 120, 140, 160, 180oC), 예열시간(0, 2, 4, 6, 8분), 진공팽화시간(5, 10, 15, 20분)이며, 가열온도 100oC, 예열시간 6분, 진공팽화시간 10분에서 진공팽화유과의 부피팽화율은 10.04로 가장 높게 측정되었고, 밀도는 0.15 g/cm3로 가장 낮게 측정되었지만, 부피팽화율 9.47, 밀도 0.16 g/cm3으로 측정된 가열온도 120oC, 예열시간 4분, 진공팽화시간 5분에서의 진공팽화유과가 유탕유과의 외관 및 조직과 가장 유사하였다. 절단강도는 가열온도 100oC, 예열시간 6분, 진공팽화시간 15분에서 140 g/cm2로 가장 낮게 측정되었다. 색도는 예열시간과 진공팽화시간이 증가함에 따라 백색도가 증가하는 경향을 보였고, 황색도는 감소하는 경향을 보였으며, 적색도는 유의적 차이가 없었다. 진공팽화유과의 백색도(L값)가 유탕팽화유과보다 25정도 높았으며, 적색도(a값)와 황색도(b값)는 유의적 차이는 보이지 않았으며, 진공팽화유과의 미세구조는 가열온도 120oC, 예열시간 4분, 진공팽화시간 5분에서 기공이 작고 균일하였다. 유탕팽화유과와 비교 시 절단강도는 유사하였으나, 부피팽화율은 낮았고, 밀도는 높았다. 셀이 균일하게 형성된 진공팽화의 미세구조와는 달리 유탕팽화유과의 미세구조는 표면과 내부층의 차이가 확인되었다. 진공팽화기의 최적 공정조건은 진공팽화유과의 품질을 고려 할 때, 가열온도 120oC, 예열시간 4분, 진공팽화시간 5분으로 판단되었다.
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2.
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저온에서 미생물을 사멸시킬 수 있는 비열살균기술로 감압 플라즈마를 활용하고자 생성기체별 감압 플라즈마 특성을 비교하고 Escherichia coli 살균효과를 조사하였다. 1 Torr 이하로 감압시킨 상태에서 공기, 산소, 질소를 350 mL/min으로 공급하며 플라즈마를 발생시킨 결과 아크발생 없이 균일한 플라즈마가 생성되었다. 감압 플라즈마에 의한 온도 상승은 5분 처리 시 10oC 내외, 10분 처리 시 25oC 미만이었으며, 기체 종류별로는 공기, 산소, 질소 순으로 상승도가 낮았다. 감압 플라즈마 5분간 처리로 E. coli는 5 log 이상 감소하였으며, 이후 감소율이 둔화되어 10분간 처리 후 6-7 log 정도의 감소를 보였다. 감압 플라즈마에 의한 E. coli 살균패턴은 살균속도가 높은 초기와 낮은 후기로 구분되는 2단계 1차 반응으로 확인되었으며, 초기 살균속도상수(k1)는 공기, 산소, 질소 순으로 감소하였다. 감압 공기플라즈마 살균의 작은 D값 또한 식품 표면의 오염도를 낮추기 위한 비열살균기술로서의 가능성을 제시하였다.
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3.
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유산균을 고농도로 배양하기 위하여 CaCO3를 각각 15%와 20%씩 첨가하여 직경이 서로 다른 CaCO3-alginate beads를 제조한 후, lactic acid에 대한 CaCO3-alginate beads의 반응 특성과 완충효과를 관찰하였으며, lactic acid에 대하여 완충작용이 있는 CaCO3-alginate beads를 이용하여 S. thermophilus ST-Body 1과 L. amylovorus DU-21을 고농도 배양하여 직접투입식 starter를 제조하였다. 본 연구에서 제조된 CaCO3-alginate beads는 CaCO3, alginate 함량 및 수분 함유율이 beads에 일정하게 고루 분포되어 있으며, 일정한 밀도를 갖는 입자임을 알 수 있었다. 또한 lactic acid에 대한 beads의 반응은 표면으로부터 일어나기 시작하여 내부로 진행됨을 확인하였으며, CaCO3-alginate beads 양의 증가는 결국 lactic acid와 반응할 수 있는 CaCO3 표면적의 증가를 가져오게 되며, 단위시간당 lactic acid와 반응하는 CaCO3의 상대적 증가를 가져오기 때문에 CaCO3-alginate beads 양의 증가는 lactic acid 용액 내부의 중화작용의 증가를 가져온다는 것을 확인하였다. 즉, CaCO3-alginate beads의 직경이 작을수록, 내부의 CaCO3 함량이 높을수록, 단위 부피당 넓은 표면적과 높은 중화작용을 가지므로 CaCO3-alginate beads를 pH neutralizer로 이용하여 유산균을 배양할 경우에는 CaCO3 함량이 높고 직경이 작은 CaCO3-alginate beads의 이용이 유산균 배양에 효과적임을 알 수 있었다. CaCO3-alginate beads를 이용한 유산균의 고농도 배양 시, pH와 생균수와의 상관성과 선형관계를 단순회귀분석법(simple regression)을 이용하여 최소자승추정량(least square estimator; LSE)을 구하여 검증한 결과, 각 X의 회귀계수의 값은 통계적으로 유의한 결과(p<0.05, p<0.01)를 보였다. 또한 R2 값은 S. thermophilus ST-Body 1와 L. amylovorus DU-21의 경우, CaCO3-alginate beads 무첨가구와 첨가구에서 각각 0.6310, 0.7505, 0.7452, 0.7609이였다. 이는 pH가 균 증식에 다소나마 영향을 주는 것을 나타낸다. 고농도로 배양된 S. thermophilus ST-Body 1과 L. amylovorus DU-21 균주를 이용하여 직접투입식 starter를 제조한 결과, 동결건조 보호제로 15% glycerol을 이용하였을 때 각각 91.96±1.35%와 89.09±4.49%의 생존율을 보였다. 본 연구에서 확립된 기법은 probiotics 조제나 정장제 조제방법에 있어서도 공히 적용 가능하므로 미생물 세포의 이용기법으로 그 생존율과 발효에 연관되는 기능보존과 수반되는 여러 분야에 적용한다는 면에서 산업적으로 중요하다고 사료된다.
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4.
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플라스크 실험과 fermentor 발효실험으로 분리균주인 Acetobacter aceti B20 균주의 초산발효를 위한 몇가지 조건을 최적화하였다. 통기교반 조건이 제한된 flask 실험에서 B20 균주의 생육은 에탄올 농도에 민감하게 반응하여 4%의 에탄올 농도에서는 거의 생육이 되지 않았으며, 초산 생성량도 미미하였다. Flask 배양에서 B20 균주의 생육은 포도당 농도가 3%일 때 가장 좋았으나 농도가 증가할수록 생육이 저해되었다. 27oC와 30oC의 온도에서 A. aceti B20 균주의 생육과 초산생성은 유사하였으며, 이보다 낮거나 높은 온도에서는 생육과 초산 생성이 모두 저하되었다. B20 균주의 최적 발효온도는 27±3oC 범위로 생각된다. Fermentor의 교반속도가 높아질수록 B20 균주의 생육도와 초산생성량이 증가하여 500 rpm일 때 초산농도 5.34%, 발효수율은 57.2%이었다. Batch식 발효에서 초기 에탄올 농도가 7%일 때 발효 120시간째 산도가 5.34%로 가장 높았으며, 이 때의 발효수율은 56.1%로 가장 양호하였다. Fedbatch식 발효에서 초산농도는 2회 feeding할 때 144시간째 8.76%로 최고에 도달하였으며, 이 때 발효수율은 50.6%로 feeding 횟수가 증가할수록 낮게 나타났다.
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5.
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감태 분말의 대체량을 0-8%로 달리하여 스펀지 케이크를 제조한 후 물리화학적 및 관능적 품질특성을 측정하고 각 특성사이의 상관관계를 살펴보았다. 감태 분말의 대체비율이 증가함에 따라 반죽의 비중은 점차적으로 증가하는 경향을 나타내었고, 케이크의 비체적은 감태 분말 대체에 따라 감소하고 굽기 손실은 증가하였다. 부피지수는 감소하는 경향을 보여 감태 분말의 비율이 높아지면 케이크의 부피가 작아짐을 알 수 있다. 밝기는 나타내는 L*값은 유의적으로 감소하였으며(p<0.05), 경도는 점차적으로 증가하였다. 관능검사 결과 감태 분말대체에 따라 대부분의 관능 특성이 뚜렷하게 구분되었다(p<0.05). 한편 상관분석 결과 감태 분말의 대체수준은 a*값과 관능적 경도(firmness)를 제외하고 모든 품질특성과 유의적인 상관관계를 나타내었다(p<0.05, p<0.01 또는 p<0.001).
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6.
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시판되는 효소형 TTI를 이용하여 다양한 온도에서 보관 중인 간 쇠고기의 부패 확인이 가능한지 조사하였다. 쇠고기의 부패 확인 지표로는 volatile basic nitrogen(VBN)을 이용하였다. 실험 온도 4, 10, 15, 20 및 25oC에서 쇠고기가 부패하는데 소요된 시간은 각각 168, 114, 60, 48 및 24시간이었다. 상기 조건에서 쇠고기의 품질변화는 본 실험에 사용한 3 종류의 C-type TTI(C-1, C-4, 및 C-7)의 반응 종말점들과 일치하지 않았다. TTI의 반응을 쇠고기의 품질변화에 일치시키기 위해 C-1 TTI로부터 효소와 기질 성분을 추출하여 Eppendorf tube에서 서로 다른 양으로 혼합하여 변형된 TTI를 구성하였다. 변형된 CM-1 TTI의 반응은 20oC와 25oC에서 쇠고기의 품질변화와 매우 유사하였으나 다른 온도에서는 일치하지 않았다. 변형된 CM-2 TTI의 반응은 15oC에서만 쇠고기의 품질변화와 일치하였다. 따라서 TTI를 특정한 식품의 품질변화 지시계로 사용하기 위해서는 식품의 부패와 TTI 반응에 대한 체계적인 kinetics 연구들이 필요할 것으로 보인다.
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7.
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본 연구는 백설기의 노화를 억제 및 저장 중 품질 향상을 위한 Novamyl의 최적 첨가량을 0.1%로 선정하고 트레할로스를 5%, 10%, 15% 첨가하여 백설기를 제조한 후 상온(25oC)에서 0, 1, 2, 3일간 저장하면서 기계적 및 관능적 특성과 노화 속도 변화를 살펴보았으며 그 결과는 다음과 같다. 수분활성도는 트레할로스의 첨가량이 증가할수록 유의적으로 감소하였으며 저장 일수에 따른 차이는 없었다. 색도는 트레할로스를 첨가한 백설기의 명도(L값)가 유의적으로 낮게 나타났으며 적색도를 나타내는 a값은 첨가군이 대조구에 비해 낮게 나타났고 황색도(b값)는 첨가군이 다소 낮은 값을 보였으며 저장 일수가 증가함에 따라 황색도가 감소하는 경향을 보였다. 기계적 조직감에 대해서는 트레할로스의 첨가량이 증가할수록 경도가 감소하였고 저장 중 씹힘성의 감소폭이 감소하였다. Avrami 방정식으로 노화속도를 측정하였으며, Avrami exponent(n) 값과 시간상수(1/k) 값을 계산한 결과 트레할로스 첨가군이 대조구에 비해 노화속도가 감소하였음을 알 수 있었다. 관능검사 결과에서 15% 첨가구가 대부분의 항목에서 우수한 결과를 보였고 특히 전반적인 기호도 및 씹힘성 항목에서 높은 선호도 값을 보였으나 10% 첨가구와의 유의적인 차이는 보이지 않았다. 이와 같은 실험결과를 통해 백설기 제조 시 Novamyl 0.1%를 처리하고 트레할로스를 첨가할 경우 노화 억제와 품질 향상의 효과가 있었으며, 특히 기계적 측정 결과와 관능검사 결과를 종합했을 때, 트레할로스를 10% 첨가가 15%의 첨가에 비해 유의적인 차이가 적어 가장 적절한 것으로 나타났다. 효소의 첨가는 백설기의 노화를 억제하는 효과가 있지만 물성적인 측면에서 조직이 과도하게 물러지는 등의 문제를 보이는데 이에 트레할로스를 적당량 첨가함으로써 노화 억제를 향상시키고 물성적인 측면과 기호도를 향상시켜 저장성이 우수하고 소비자의 입맛에 적합한 백설기의 제조가 가능하다고 사료된다.
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8.
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β-Glucosidase 효소활성이 높은 균주를 선발하기 위하여 다양한 김치에서 분리된 젖산균의 β-glucosidase 활성을 탐색하였다. 김치에서 분리된 156개의 젖산균 중 134개의 균주만이 cellobiose를 탄소원으로 대사하였으며, 세포내 β-glucosidase 활성이 세포외 활성보다 현저히 높았다. 배추김치에서 분리된 W. cibaria KFRI88010 균주가 3.7±0.5 unit/mg protein으로서 가장 높은 세포내 β-glucosidase 효소활성을 나타내었으며, 효소활성은 pH 5, 37oC 반응조건에서 가장 높게 나타났다. Mn2+를 비롯한 금속이온은 효소활성을 크게 저해하였다. W. cibaria KFRI88010 균주를 배양할 때 사용한 탄소원 중, fructose는 cellobiose나 glucose와 비교하여 약 2.5배 이상의 높은 세포내 β-glucosidase 효소활성을 나타내었다.
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9.
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4가지 서로 다른 소재(대나무, 목재, 피탄, 석탄)로 제조된 10가지 활성탄에 대해서, 30% 알코올모델용액에 용해되어 있는 6가지 휘발성화합물(isoamyl alcohol, hexanal, furfural, ethyl lactate, ethyl octanoate, 2-phenyl ethanol)의 흡착효율을 평가하였다. 이들 6가지 휘발성화합물은 알코올음료에서 종종 발견되며, 농도가 높을 경우에는 숙취의 원인이 될 뿐만이 아니라 위스키나 보드카와 같은 술에서 이취의 원인물질이 되기도 한다. 6가지 휘발성화합물이 용해되어 있는 30% 알코올모델용액 200 mL에 0.2 g의 활성탄을 넣고 16시간 일정한 속도로 교반한 후에 처리된 용액을 2가지 시료처리방법(direct liquid injection and headspace-solid phase microextraction)을 이용 GC분석을 수행하여 활성탄의 제거효율을 구하였다. 활성탄의 제거효율은 휘발성화합물의 종류와 활성탄제조의 소재에 따라 차이가 있었으며, ethy octanoate, 2-phenyl ethanol, hexanal에 대한 제거율은 34-100%로 높은 편이나, isoamyl alcohol, ethyl lactate, furfural의 제거율은 5-13%로 비교적 낮은 편이었다. 활성탄의 종류에 따른 제거율은 대나무활성탄인 A가 isoamly alcohol, hexanal, ethyl lactate, furfural 등 대부분의 휘발성화합물에 대해서 유의적으로 높았으며(p < 0.05), 특히 알코올음료에서 숙취와 이취물질이며 fusel oil의 주성분인 isoamyl alcohol, aldehydes(hexanal, furfural), 2-phenyl ethanol에 대한 흡착효율이 높은 것으로 확인되었다.
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10.
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삼백초 분말의 첨가량을 0-6%로 달리하여 쿠키를 제조한 후 물리화학적 품질 및 관능적 품질특성을 측정하고 각 특성사이의 상관관계를 살펴보았다. 삼백초 분말 첨가량이 증가함에 따라 쿠키의 두께 및 밀도는 유의적으로 증가하였으나(p<0.05), 반죽의 구께 및 밀도에는 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다(p>0.05). 반죽과 쿠키의 pH는 삼백초 분말 첨가량이 증가함에 따라 현저하게 감소하였으며, 색 특성 중 명도와 황색도 역시 현저하게 감소한 반면 적색도는 증가하는 경향을 나타내었다. 관능검사 결과, 경도를 제외한 맛, 향미, 색 등의 강도는 분말의 첨가량이 증가함에 따라 유의적으로 증가하여 6% 첨가군이 가장 높게 평가되었다(p<0.05). 한편 상관분석결과 삼백초 분말 첨가 수준은 대부분의 물리화학적 및 관능적 품질특성과 유의적인 상관관계를 나타내어, 삼백초 분말 첨가가 반죽 및 쿠키의 전반적인 품질특성에 상당한 영향을 미치는 것으로 나타났다.
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11.
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Xylanase를 생산하는 호알칼리성 균주를 토양으로부터 분리하여 동정하였다. 토양으로부터 분리한 호알칼리성 균주 3000여종 중 xylanase 활성이 가장 높은 균주인 strain DK-2386 균주를 선별하였다. Gram 염색과 SEM을 통한 형태학적 특성을 관찰하였으며, Methods for General and Molecular Bacteriology와 Bergey's manual of systematic bacteriology, 그리고 Biochemical tests for identification of medical bacteria에 준하여 생화학적 특성을 확인한 결과 배양액의 색은 붉은 빛을 나타내었으며, Gram양성 간균, 내생포자형성, catalase 양성, oxidase 양성, 혐기성 양성, glucose로부터 gas 형성 양성, casein 가수분해 양성, starch 가수분해 양성, CMC 가수분해 양성, xylan 가수분해 양성, nitrate 환원능 양성이며 10% NaCl 농도에서도 생육하는 것을 확인하였다. 균체의 지방산 조성 분석 결과 C15:0 ISO 27.35%와 C15:0 ANTEISO 31.54%, C16:0 9.70%로 이루어져 Bacillus속으로 동정되었으며, 16S rDNA 염기서열 분석결과 B. agaradhaerens와 100%의 유사성을 갖는 것을 확인하였다. (사)한국종균협회로부터 분양받은 Bacillus agaradhaerens 40952, B. alcalophilus와 strain DK-2386 균주사이의 생화학적 특성을 비교한 결과 B. agaradhaerens와 속과 종이 같으나 미세하게 특성이 다른 균주로 판단되어 B. agaradhaerens DK-2386이라 명명하였다.
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Research Note

12.
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Strawberry powder was incorporated into Baikseolgi by substituting the non-glutinous rice flour in the range of 0-8% based on the total weight of the non-glutinous rice flour and the effects on physicochemical and sensory properties were investigated. pH decreased significantly with the higher amount of strawberry powder in the formulation whereas titratable acidity showed a reverse trend (p<0.05). Moisture content also decreased significantly with the increasing amount of strawberry. Lightness (L*-value) decreased significantly with higher strawberry powder concentration, indicating that the color of Baikseolgi became dark as also indicated by the visual observation. Redness (a*-value) and yellowness (b*-value), on the other hand, increased significantly with the substitution of strawberry powders up to 8% (p<0.05). Increases in strawberry powder concentration up to 8% in the Baikseolgi formulation significantly increased the intensities of sensory color, flavor, and taste attributes; on the other hand, the intensities of sensory moistness and chewiness decreased significantly (p<0.05). Results from the consumer test revealed that control received the highest acceptability scores in all attributes but 4% sample also obtained the competitive scores. Finally, Pearson correlation analysis revealed several very highly significant linear correlation between the means used to access physicochemical, sensory properties, and consumer preferences.
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