유산균 발효로 제조된 곡물기반 식품 신소재인 발효 혼합곡물의 이화학적 특성

• Published in: Han'guk Sikp'um Yŏngyang Kwahakhoe chi Vol. 52; no. 12; pp. 1282 - 1289
• Main Authors: 장기효(Ki-Hyo Jang), 서정희(Jeonghee Surh)
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 한국식품영양과학회 01.12.2023
• Subjects: 식품과학; oxidation stability; γ-aminobutyric acid; lactic acid fermentation; cereal-based; dispersibility
• ISSN: 1226-3311; 2288-5978
• DOI: 10.3746/jkfn.2023.52.12.1282

본 연구에서는 곡물기반 새로운 식품원료를 제조하기 위해 콩, 보리, 현미, 밀로 구성된 “혼합곡물”에 유산균 발효 공정을 적용하였다. 3종 복합유산균인 Streptococcus lactis, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus acidophilus와 비피더스균인 Bifidobacterium longum KCTC 5734를 혼합곡물에 첨가하여 37°C에서 호기적으로 5일 동안 배양한 후 동결건조하여 “발효 혼합곡물”을 제조하였다. 유산균 발효로 제조된 발효 혼합곡물은 혼합곡물과 비교할 때 첫째, 식이섬유와 구성아미노산은 감소하였고 가용성 고형분과 유리아미노산은 증가하였다. 또한 적정산도의 증가로 pH가 감소한 현상이 관찰되었다. 이는 유산균과 비피더스균이 지닌 탄수화물 분해효소와 단백질 분해효소의 작용으로 저분자 물질이 생성되고, 탄수화물 분해로 생성된 포도당이 젖산발효와 bifidus pathway를 거쳐 젖산 및 초산을 생성한 결과로 해석하였다. 둘째, 총환원력은 10배 이상 높았고, 산화유도 시스템하에서는 상대적으로 적은 양의 MDA를 생성함으로써 개선된 산화안정성을 보여주었다. 이 현상은 유산균과 비피더스균이 보유한 β-글루코시다아제의 작용으로 배당체가 산화방지 활성이 더 우수한 비배당체로 전환되었기 때문으로 해석하였다. 셋째, 기능성 아미노산으로 알려진 GABA와 오르니틴 함량은 증가하였고, 이들의 전구체 아미노산인 글루탐산과 아르기닌 함량은 감소하였다. 이는 S. thermophilus와 S. lactis가 지닌 글루탐산 탈탄산효소 활성과 S. lactis가 지닌 아르기닌 디이미나아제 활성으로 해석하였다. 넷째, 물리적 특성으로는 침강지수가 감소하여 혼합곡물보다 우수한 분산성을 보여주었다. 이러한 결과는 혼합곡물에 유산균 발효공정을 적용함으로써 원재료와는 차별된 기능성과 물성을 보유한 새로운 식품소재 개발이 가능할 수 있음을 보여주었다. 본 연구에서 개발된 발효 혼합곡물 소재는 간장의 기능성 강화, 선식의 분산성 개선, 베이커리 제품의 영양성 보강 등의 목적으로 다양한 가공품 생산에 적용될 수 있다. This study employed the lactic acid fermentation process on a grain mixture (GM) composed of soybean, barley, brown rice, and wheat to formulate a novel cereal-based food material. Strains of lactic acid bacteria including Streptococcus lactis, Streptococcus thermophilus, and Lactobacillus acidophilus, along with Bifidobacterium longum KCTC 5734, were introduced into the GM. The mixture was cultivated aerobically at 37°C for 5 days, followed by freeze-drying to produce the fermented GM. Compared to the GM, the fermented GM exhibited decreased dietary fiber and protein-bound amino acid content, while there was an increase in soluble solids and free amino acid content. In addition, the pH decreased with an increase in titratable acidity. The total reducing capacity was ten-fold higher, and oxidation stability improved, as evidenced by the lower amounts of malondialdehyde under an accelerated oxidation system. These improvements could be attributed to the degradation of flavonoid glycosides into aglycone by the action of β-glucosidase in the microorganisms. The content of γ-aminobutyric acid and ornithine increased, while the content of glutamic acid and arginine, their precursor amino acids, decreased. These changes can be attributed to the action of glutamate decarboxylase of S. thermophilus and S. lactis, as well as arginine deiminase of S. lactis. The sedimentation index decreased, indicating better dispersibility. These results showed the potential of lactic acid fermentation when applied to mixed grains to develop novel food materials with unique functional attributes and physical characteristics that are distinctively different from those of the raw materials. KCI Citation Count: 0