KR19990008756A - 호염성 유산균 hl-48, 젖산소금 및 이들의 이용방법 - Google Patents

호염성 유산균 hl-48, 젖산소금 및 이들의 이용방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 호염성 유산균 HL-48, 젖산소금 및 이들의 이용방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 염전, 젖갈 등에서 분리한 호염성 유산균(Lactobacillus sp.) HL-48과 젖산이 포함된 소금을 이용하여 김치를 포함한 배추발효식품의 발효조절 및 품질관리가 가능하도록 개선하는 방법에 관한 것이다.

Description

호염성 유산균 HL-48, 젖산소금 및 이들의 이용방법
본 발명은 호염성 유산균 HL-48, 젖산소금 및 이들의 이용방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 염전, 젖갈 등에서 분리한 호염성 유산균(Lactobacillus sp.) HL-48과 젖산이 포함된 소금을 이용하여 김치를 포함한 배추발효식품의 발효조절 및 품질관리가 가능하도록 개선하는 방법에 관한 것이다.
우리나라 배추의 생산량은 연간 2,400,000∼3,700,000 M/T이지만 소비하는 양상이 대부분 김치 및 나물용이기 때문에 수용공급이 잘 맞지 않아서 배추가격의 등락이 너무 크고, 이에 생산농가에 피해가 막대하여 심지어는 생산 농가에서 수확하지 않고 토지에 방치하는 경우도 발생하고 있다. 이와 같이 배추생산에 대한 안정성을 부여하지 못하는 가장 큰 이유는 소비양상에 따른 공급물량 조절이 불가능하고, 배추의 소비양상이 단순히 김치위주인데 반하여, 김치의 공업적 제조시 유통기간의 한계성과 1차 생산자가 과잉생산시 가공처리가 불가능하고, 주 소비방법인 김치에 대한 연구가 품질관리, 유통 및 상품 저장기간 연장에 대한 많은 연구자료 및 특허(대한민국특허출원 제 90-2396호, 대한민국특허출원 제 90-3722호, 대한민국특허출원 제91-5258호, 대한민국특허출원 제91-6614호)가 발표되어 있을 뿐, 근본적인 문제해결 방안이 제시되지 않고 있다.
배추를 이용해서 김치이외에 김치유사 품목을 제조하는 방법으로 가을에 고농도의 소금과 젖갈을 이용해서 발효했다가 이듬해, 여름에 쌈으로 사용하는 전통적인 배추가공기술이 있다.
또한, 김치 및 배추 발효시 관련되는 미생물이 주로 페디오코커스(Pediococcus), 락토바실러스(Lactobacillus), 락토코커스(Lactococcus) 및 루코노스톡(Leuconostoc)속에 대한 보고가 많고, 이외에 효모도 김치발효에 중요한 역할을 한다고 보고되고 있다. 이런 종류의 미생물을 종균제로 사용하여 김치제조에 사용한 예[최신양 등, 한국식품과학학지, 22, 707 (1990), 임종락 등, 27, 404 (1989)]와 미생물 종균제를 이용한 발효지연[이종갑 등, 한국수산학회지, 7 (1974)]에 대한 보고가 있지만, 이들 역시 처리미생물의 효과보다는 김치원료에 내재하는 오염미생물에 의한 효과가 더 컸기 때문에 여전히 김치원료재료를 살균하여야 하는 문제점이 있었다.
이상과 같은 문제점을 근본적으로 해결하기 위해서는 김치의 경우, 저장성이 늘어나 유통기간이 오래 기속될 수 있도록 제조하는 방법, 발효조건이 종균제로 사용한 미생물에 유리하여 김치제조시 초기 유입되는 다른 유해 미생물의 활동을 저해함으로써 가열살균치 않고도 이들을 제거할 수 있음으로 인하여 김치의 발효조절 및 품질관리가 가능하도록 하는 방법, 배추의 과잉공급시 1차 가공이 용이하여 적절한 시기에 언제든지 상품화가 가능하도록 하는 새로운 발효기술이 필요하다. 따라서, 현재 이러한 종균제에 대한 연구의 필요성이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 염전이나 젖갈 등으로부터 직접 분리된 유산균주, 젖산이 함유된 소금 그리고 이들을 이용한 배추 가공식품을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 김치발효와 통상의 방법에 의한 김치발효의 pH 변화를 나타낸 것이고,
도 2는 김치발효시 신균주의 처리군과 비처리군에 대한 대장균수의 경시변화를 나타낸 것이며,
도 3는 김치발효시 신균주의 처리군과 비처리군에 대한 유산균수의 경시변화를 나타낸 것이다.
본 발명은 유산균(Lactobacillus sp.) HL-48(KCTC 8808P)을 그 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 젖산이나 균일하게 분포되어 있는 젖산 소금과 상기 신균주를 응용한 김치 등의 가공식품을 포함한다.
이와같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 김치 등과 같은 고염분 농도하에서 최적 생육조건을 갖는 신규한 호염성 유산균 HL-48에 관한 것이며, 또한 젖산소금에 관한 것도 포함하고 있는 바, 이는 통상의 소금수용액에 젖산을 용해시킨 후 진공처리로 재결정하여 소금결정에 젖산을 균일하게 분포시켜 제조하는 것에 관한 것이다. 이러한 젖산소금은 특히 배추가공식품의 제조 및 이들의 품질관리에 유용한 데, 젖산의 첨가량을 조절함으로써 제조하고자 하는 용도에 맞는 pH를 얻을 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명은 상기한 신균주 유산균(Lactobacillus sp.) HL-48과 젖산소금을 이용하여 배추가공식품의 제조에 적용할 수 있으며, 이러한 배추가공식품으로는 김치, 쌈, 보쌈 등과 같은 것들이 있다.
우선, 본 발명에 따른 신균주 호염성 유산균(Lactobacillus sp.) HL-48의 분리 및 동정과정은 다음과 같다.
[신규 미생물의 분리]
본 발명의 신규 호염성 유산균 균주를 선발하기 위하여 염전지역 토양 100여점, 김치시료 50여점, 젖갈 90 여점의 총 240여점의 시료를 채취하였다. 각 시료에서 호염성 유산균의 분리를 위하여 10% 염분(NaCl)이 포함된 MRS 배지(10-1, -3)를 사용하였다. 그 결과, 유산균의 특징인 그람 양성의 간균으로써 카탈라제가 양성인 4개 균주를 최종으로 분리하여 선정하였다.
[신규 미생물의 동정 및 명명]
1) 형태 및 배양학적 특성
최적생육배지에서 배양한 균주를 그람염색을 행한 결과는 그람양성균이고, 배양학적인 특징은 통성혐기성(Facultative anaerobes) 미생물로서 최적생육조건은 배지중에 5%이상의 염분을 포함할 경우인 것을 특징으로 하고, 단간상(Short rod)형태를 가지며, 포자를 형성하지 않고, 카탈라제(Catalase)시험결과 음성반응이고 유산(Lactic acid) 및 유기산을 생산하는 특성을 가진, 전형적인 유산균(Lactobacillus sp.)이 갖는 형태 및 배양학적 특성을 가지고 있다.
2) 생리학적 특성
미생물의 균체의 생리학적인 특성은 주로 당이용성을 조사한 결과, 표 1에서 보는 바와 같이 HL-48은 아라비노스, 리보스, 갈락토스, 글루코스, 프럭토스, 만노스, N-아세틸 글루코사민, 멜리바이오스, 트레할로스를 이용하는 것으로 나타나서 젖산균 중 락토바실러스 퍼멘텀(Lactobacillus fermentumn), 루코노수톡 락티스(Leuconostoc lactis), 루코노스톡 메센테리오즈(Leuconostoc mesenteriodes), 및 락토바실러스 브레비스(Lactobacillus brevis)와 비슷한 결과를 나타냈으며, 이중 동일성 백분율이 35%이상 되는 것은 락토바실러스 퍼멘텀(Lactobacillus fermentum)과 루코노스톡 락티스(Leuconostoc lactis)로 나타났다.
그러나, 본 선발균주 HL-48은 젖산생산에서 D.L-혼합물을 생산하는 특성으로 보아 락토바실러스 퍼멘텀(Lactobacillus fermentum)임을 확정 지울 수 있지만, 동일성 백분율이 표 2에서 보는 바와 같이 낮은 이유는 본 선발 균주인 HL-48이 극호염성 조건인 배지중 12% 염분이 포함된 배지에서 생육할 수 있는 특성으로 보아, 일반배지에서 동정특성을 찾은 락토바실러스 퍼멘텀이 갖는 결과와 잘 일치하지 않아서 동일성 백분율이 38.5%밖에 되지 않음을 알 수 있다.
[표 1]
분리미생물의 다이용성 결과
[표 2]
당이용성을 이용한 분리균주와 가장 유사한 유산균의 데이터 분석
3) 신균주 HL-48의 동정 및 명명
형태적, 배양학적 및 생리적 특성을 분석한 결과 분리된 특허균주는 유산균에 속하는 미생물임을 버기스 메뉴얼[Bergey's Manual Systematic Bacteriology Vol 2(William Wikins Co., 1989)]에서 확인할 수 있었지만, 염분이 12% 포함된 배지에서 생육하고 성장이 가능한 락토바실러스 균은 보고된 바가 없기 때문에 새로운 락토바실러스 균으로 판단할 수 있었고, 또한 극호염성의 정상적인 균주와 차이가 있기 때문에 동정결과가 정확하게 일치되는 균주는 없고, 다만 락토바실러스 퍼멘텀(Lactobacillus fermentum)과 가장 비슷한 결과를 가지는 것으로 보아 락토바실러스 퍼멘텀(Lactobacillus fermentum)의 변종으로 판단된다. 따라서, 분리된 미생물을 유산균(Lactobacillus sp.) HL-48로 명명하고, 1997년 6월 12일부로 대한민국 특허균주 기탁기관인 한국과학기술연구소 생명공학연구소내 유전자원센터에 기탁하고 수탁번호 KCTC 8808P를 부여받았다.
이하 본 발명을 실시예에 의거 더욱 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1: 선별된 균주의 산 생성능과 젖산의 생성유형시험]
산생성능 실험은 0.2% CaCo3을 포함하는 펩톤(Proteose peptone) 10g, 소고기 육즙(Beef extract) 10g, 효모추출물(Yeast extract) 5g, 덱스트로즈(Dextrose) 20g, 솔비탄 모노올레이트(Sorbitan monooleate) 1g, 암모니움 사이트레이트(Ammonium citrate) 2g, 소디움 아세테이트(Sodium acetate) 5g, 마그네시움 셀페이트(Magnesium sulfate) 0.1g, 망간 셀페이트(Manganese sulfate) 0.05g, 다이소디움 포스페이트(Disodium phosphate) 0.05g을 1l의 증류수에 녹인 배지에 다시 5% 염분을 첨가하여 제조하여 사용하였다. 결과판정은 투명환의 크기를 비교하여 산 생성능을 확인하였다. 이렇게 선별된 4균주를 비교한 결과 그중 산 생성능이 가장 좋은 HL-48균주를 최종 선발하였다. 생성된 젖산의 유형은 효소적 방법인 D-락틱 탈수효소(D-lactic dehydrogenase)와 L-락틴 탈수효소(L-lactic dehydrogenase)를 이용해 D-, L- 형태의 젖산 생산여부를 조사한 결과, 선별균주는 D-, L-의 혼합액을 생산하였다.
[실시예 2: 선발된 균주의 염분농도에 따른 저항성]
선발된 유산균의 염분의 농도에 따른 생육여부와 증식정도를 파악한 결과 표 3의 결과에서와 같이 염분농도 12%까지의 농도에서는 균체의 생육과 증식이 가능하였지만, 5%의 염분농도에서 최적생육을 하였다. 기존의 유산균의 경우는 5%이상의 염분 농도에서는 생존은 가능하지만 전혀 생육하지 않았으며, 특히 장시간 상기 농도에 방치시에는 궁극적으로 사멸하게 되었다. 따라서, 이런 결과로부터 선발된 유산균은 호염성임을 알 수 있을 뿐만 아니라 기존보다 약간 높은 농도의 염분을 배추발효에 적용할 경우 기존에 오염된 유해 미생물을 상당히 제거할 수 있었다.
[표 3]
배지중 염분의 농도에 따른 유산균 HL-48의 증식 및 저항정도
[실시예 3: 선발균주 유산균 HL-48의 생산]
제품화를 위한 생산시험을 하기 위해서 퍼멘터(Fermentor)를 사용하여 균체생산 시험을 행하였다. 본 발명에서는 5리터의 퍼멘터를 이용하여 펩톤(Proteose peptone) 10g, 소고기 육즙(Beef extract) 10g, 효모추출물(Yeast extract) 5g, 덱스트로즈(Dextrose) 20g, 솔비탄 모노올레이트(Sorbitan monooleate) 1g, 암모니움 사이트레이트(Ammonium citrate) 2g, 소디움 아세테이트(Sodium acetate) 5g, 마그네시움 셀페이트(Magnesium sulfate) 0.1g, 망간 셀페이트(Manganese sulfate) 0.05g, 다이소디움 포스페이트(Disodium phosphate) 0.05g, 소금 5g을 11의 수돗물에 녹인 배지 3리터에 미리 배양된 유산균 HL-48의 종배양 30ml을 접종하여 공기공급량 1vvm, 교반속도 200rpm의 조건에서 30℃에서 배양시켰다. 생산결과는 균 접종후 15시간에 최대의 균수인 7.0×109/ml를 생산할 수 있었다. 이렇게 생산된 유산균을 건조하여 락토오스 부용제와 함께 미생물 제제의 분말로 제조하였다.
[실시예 4: 젖산소금의 제조]
40∼50℃의 온수 1ℓ당 소금 300g을 넣은 다음, 여기에 다음 표 4에 나타낸 바와 같은 함량으로 젖산(PURAC HS90, 스페인 PURAC사)을 첨가하여 균일하게 녹였다. 소금과 젖산이 녹아있는 수용액을 진공처리하여 수분만을 증발시키고 재결정하므로써 젖산이 소금내에 균일하게 분포된 젖산소금을 제조하였다. 또한 젖산함량에 따른 pH 변화를 다음 표 4에 나타내었다.
[표 4]
젖산첨가량과 젖산소금의 수용액상 최종 pH
상기 표 4에 의하면, 젖산의 함량이 증가함에 따라 pH가 낮아지는 경향을 보이고 있다. 따라서, 기호에 따라 젖산의 함량을 달리하는 젖산소금을 제조하여 사용할 수 있으며, 에컨대 배추가공식품에 적절한 pH 범위가 2.0∼4.0임을 감안할 때 적절한 젖산 첨가량은 전체 소금함량중 1.5∼4.5 중량%임을 알 수 있었다.
[신규 미생물의 김치발효에의 응용]
[실시예 5: 김치에서의 적용시험(1)-저장성 증대]
배추를 젖산소금으로 염분농도 15%, pH 2.5가 되게한 젖산염분액을 제조하여 25℃에서 4시간 절인 배추를 85%로 하고 여기에 새우젖 1%, 고추가루 3.5%, 마늘 1.5%, 파 2%, 생강 0.5%, 무우체 6%, 실시예 3에서 제조된 유산균 0.5%를 넣고서 김치를 제조하였다. 그리고, 대조구로서 젖산 및 유산균제제를 포함하지 않은 통상적인 김치제조방법을 사용하여 25℃에서 김치발효를 시키면서, 시료채취후 김치의 품질에 가장 영향을 미치는 pH의 변화를 조사한 결과, 도 1과 같이 신제조방법이 pH의 지속성에 있어서 보존력이 충분히 확보됨을 알았다.
또한, 김치발효시 가장 맛이 있다고 판단되어 상품가치가 있는 pH 4.5에서 pH 3.7까지에 걸리는 시간을 조사한 결과, 전통적인 방법은 42시간인데 비해서 본 발명에 따른 방법의 경우 140시간 이상에서도 pH가 떨어지지 않는 것으로 미루어 유통시 보존성이 높은 방법으로 판단되었다.
[실시예 6: 김치의 발효시험(2) ; 미생물발효 및 대장균의 변화]
실시예 5와 동일한 방법으로 김치를 발효 및 제조한 뒤, 대장균수는 DHL 배지, 유산균은 MRS 배지를 사용하여 조사하였다. 그 결과 도 2와 도 3에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 방법으로 제조시엔 대장균 수가 현저히 줄어들어 식품으로서의 김치의 안정성을 보장할 수 있었으며, 또한 유산균수는 최고발효점을 이루웠을때 조차 전통적인 방법에 의해서 제조된 김치에 비해서 8∼10배 정도 적게 생산되었다. 따라서, 실시예 5에서와 같은 과량의 유산균에 의해 김치가 너무 빨리 발효되어지는 현상을 막을 수 있기 때문에 오랜동안 맛을 유지할 수 있었다.
[실시예 7: 신규 김치제조방법]
우선, 배추를 젖산소금으로 염분농도 2%, 최종 pH 5.0으로 절인 뒤, 여기에 0.01% 글루코오스와 유산균 HL-48을 넣고 함께 발효하여, 최종 pH가 4.0이 되었을 때 포장하였다. 그리고, 고추가루 등의 양념을 따로 염분농도 4%로 맞추고, 역시 pH를 5.0이 되게 만든 다음 유산균을 접종하여 배추와는 독립적으로 발효시켰다. 이렇게 제조한 배추와 발효양념을 따로 보관하다가 식용하기전에 기호에 따라서 혼합하여 김치를 제조하였다. 그 결과, 이러한 신규방법도 역시 실시예 5,6,8에서와 같이 대장균으로부터의 안정성과 우수한 품질보전력을 갖고 있는 것으로 밝혀졌고, 특히 김치와 양념의 분리발효로 보다 과정이 간단하고 품질관리가 용이할 뿐만 아니라, 기호에 따라서 여러가지 맛을 창출할 수 있었다.
[실시예 8: 배추의 신규발효제품]
발효액에 여러 가지 천연식용색소와 기호에 따른 마늘, 고추 등과 함께 넣는 점을 제외하고는 배추를 실시예 7과 동일한 방법으로 발효하여 쌈, 보쌈, 회 등과 함께 식용하는 신규의 배추제품을 제조할 수 있었다. 이때, 상기 배추제품은 젖산소금의 함량(1∼5%)에 따라서 보존기간을 조정할 수 있었는데, 가령 20℃에서는 3개월 이상 시험시에도 품질에는 큰 변화가 없는 것으로 나타났다.
상술한 바와 같이 본 발명은 신균주 유산균 HL-48을 이용하여 젖산소금 및 김치 등의 배추가공식품을 제조함으로써, 이들 제품의 저장성과 풍미성을 높일 뿐만 아니라 유해 미생물로부터 제품을 용이하게 보호할 수 있어 김치의 발효조절 및 품질관리가 용이해지는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 유산균(Lactobacillus sp.) HL-48(KCTC 8808P).
  2. 소금과 젖산이 함유된 것임을 특징으로 하는 젖산소금.
  3. 유산균 HL-48 균체 및 젖산소금을 이용하여 배추를 발효시키는 공정, 유산균 HL-48 균체 및 젖산소금을 이용하여 양념을 발효시키는 공정, 그리고 상기의 발효 배추 및 발효양념을 혼합하는 공정이 포함된 것을 특징으로 하는 김치의 제조방법.
  4. 유산균 HL-48 균체와 젖산소금을 이용하여 제조한 것을 특징으로 하는 배추가공식품.
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