Chapter 1

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루시아 봉
7 years ago
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1 Chapter 10 유가공 각론 (발효유, 치즈)

3 1. 발효유 A. 정의 - 일반적 정의 : 포유동물의 유즙을 유산균을 이용하여 발효시킨 것 - IDF(국제낙농연맹) : 균질 or not, 살균 or not 된 우유를 일정한 미생물로 발효 - 한국(식품공전) : 원유 또는 유가공품을 유산균, 효모로 발효시킨 것으로 MSNF 3% 이상은 발효유(유산균수 10 7 /ml 이상), 8% 이상은 농후발효유(유산균수 10 8 /ml 이상) B. 미생물 - 전통적으로 Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermophilius 이용 C. 분류 : 젖산발효유, 젖산-알콜발효유 D. 형태 : 고상, 호상, 액상, 살균 발효유

6 E. Lactic acid fermentation 1) 유산균의 정의 - 생육중 lactate를 부산물로 생성하는 세균 - Gram+, rod-shape or cocci - catalase- : 혐기성 발효 - glucose로부터 50% 이상 유산 생성 -> 대장균은? - no spore 2) Homolactic fermentation - glucose -> lactate (85% 이상 수율) - aldolase+ : F-1,6 BP -> Gly-1-P + DHAP - no gas production - Lac. lactis, Lac. cremoris, L. bulgaricus, L. casei, L. acidophilus - DL-lactate, L형, D형 생산 (균주에 따라) - L(+)-lactate : 체내흡수 용이

- no spore 2) Homolactic fermentation - glucose -> lactate (85% 이상 수율) - aldolase+ : F-1,6 BP ->

7 3) Heterolactic fermnt - glucose -> lactate (50% 이상 수율) - aldolase-, Glu-6-P DHG+, phosphoketolase+ - CO 2 gas production - L. breve, L. fermentun, Leuconostoc mesenteroides 4) Bifidum fermnt - Bifidobacterium을 이용함 - heterolactic fermnt - 2 glucose -> 2 lactate + 3 acetate - lactate : acetate = 2 : 3 - no gas - 완전혐기성균 - phosphoketolase 가 중요

fermentun, Leuconostoc mesenteroides 4) Bifidum fermnt - Bifidobacterium을 이용함 -

8 F. Starter 1) 종류 : single starter, multiple starter 2) 기능 : - 산생성 및 발효 - 발효유 향미성분 결정 -> acetaldehyde, diacetyl, 젖산 -> Lac. diacetylactis, Leuconostoc mesenteroides Multi-starter의 공생관계

9 G. 제조 1) 원료유 : 소, 양, 염소, 말 -> 고형분 표준화 작업 필요 2) 균질화 : 지방분리 방지, 유청분리 감소, 65 o C, kg/cm 2 - 액상요구르트 : 발효후 균질 3) 열처리: o C, 30분 -> HTST, UHT 등 이용 -호상요구르트의 경우 batch 식 직접살균도 이용 4) 부재료 첨가 : 감미료, 향, 색소, 안정제(젤라틴, 펙틴, 카라기난 ) 5) 발효 - inoculum size : 2% 정도 - 단기배양법 : 40-41C, 4시간 -> 호상요구르트 - 장기배양법 : 30C, 14-16시간 -> 액상 - 최종 적정산도 : 0.9 ~ 0.95% striking : 액상 YG 발효 중 교반(5-10분) -> 물성향상, 과배양 방지 6) 냉각 : 단계별 냉각 C -> 과육첨가 -> 5-6C로 냉각 : 유청분리 방지 7) 생산라인 - 액상 : 원유->blending->holdingTK->균질->열처리->배양기(발효)->균질기-> 냉각기->blending(향, 색소)->holdingTK->충진 - 호상 : 원유->holdingTK->균질->열처리->배양기(발효)->냉각->저장->과육첨가 ->blending->포장

11 H. 기타발효유제품 1) 동결YG (frozen Yogurt) : 발효유+아이스크림 -> 안정제 사용량 높음 2) 분말YG : 사막지역, 건조된 것을 우유에 용해하여 응고 후 섭취 3) Kefir : 동유럽, 젖산-알콜발효유 - 젖산 : 0.6~0.8%, 알코올 : 0.5~1%, CO 2 포함 - starter 대신 Kefir grain 사용 -> 외부(젖산균) + 내부(효모) 4) Koumiss : 중앙아시아, 마유 이용, 젖산-알콜발효유 - 젖산 : 0.6~1%, 알코올 : 0.7~2.5%, CO 2 : 0.5~0.9% - starter : L. acidophilus, L. bulgaricus + Kluyveromyces (yeast) 5) Acidophilus milk : L. acidophilus 균을 사용 6) 발효 buttermilk, 발효크림, 두유요구르트

5~1%, CO 2 포함 - starter 대신 Kefir grain 사용 -> 외부(젖산균) + 내부(효모) 4) Koumiss : 중앙아시아, 마유 이용, 젖산-알콜발효유 - 젖산 : 0.

12 I. 발효유 starter 제조 1) 종류 : 액상, 동결, 분말 ST; seed culture->mother ST->feeder ST-> bulk ST (0.4ml) (40ml) (2-4L) ( L) (1) 액상 ST - 10% 환원탈지유배지-> 배양 -> 냉각보존 -> 3개월마다 계대 - 15~30회 계대 후 교체 (2) 동결 ST - mother ST 동결, -20~-40 o C 보관 - glycerol(20~30%), sugar(5%) 첨가 -> 동결보호제 (3) 분말 ST : 장기 보관용, 동결건조, 분무건조, 낮은생존율(1~2%) 2) 활성저하요인 - 지속적 계대사용 : 50회 이상 -> 돌연변이 발생 - 잔류 항생물질 : 페니실린, streptomycin - bacteriophage -> host range 좁음 -> burst size : 60~90 -> 원인 : 동일균주 장기간 사용 -> 대책 : 예방, 혼합균주사용, 파지저항성 균주 개발 - 잔류 살균제, 세제 - 기타 : bacteriocin, lactenin

C 보관 - glycerol(20~30%), sugar(5%) 첨가 -> 동결보호제 (3) 분말 ST : 장기 보관용, 동결건조, 분무건조, 낮은생존율(1~2%) 2) 활성저하요인 - 지속적 계대사용 : 50회 이상 -> 돌연변이 발생

13 새로운 유산균 라브레균 - 장까지의 도달률이 우수한 유산균 (일본의 교토 파스퇴르 연구소에서 발견) - 원래 학명은 락토바실러스 브레비스(Lactobacillus brevis), 줄여서 라브레균 - 위액과 동일한 강산성 조건에서 실험 -> 일반 유산균 및 미생물이 배양 1-2시간 후 거의 사멸 -> 라브레균은 12시간 이상 안정 -> 음식물이 위에 머무는 시간이 약 3시간 전후 - 라브레균이 위를 통과하여 장까지 도달되는 과정에서도 안전 - 50도에서 1시간 이상 방치 -> 약 50퍼센트의 생균수 감소 -> 고온에서 안정 - 상온에서 사용이 가능하며 처리가 용이함 - 항바이러스, 항암 효과를 가지고 있는 인터페론의 생성을 직접적으로 증가 - 라브레균을 캡슐로 10명의 건강한 사람에게 1일 6정 투여시 ->투여 전 인터페론 6262단위/ml에서 2주 후 10350단위/ml로 증가, - 악성종양 체내생성시 자연치유 살해세포의 활성도: 투여 전 39.5퍼센트에서 2주 후 57.9퍼센트로 증가

50도에서 1시간 이상 방치 -> 약 50퍼센트의 생균수 감소 -> 고온에서 안정 - 상온에서 사용이 가능하며 처리가 용이함 - 항바이러스, 항암 효과를 가지고 있는 인터페론의 생성을 직접적으로 증가 - 라브레균을 캡슐로

15 2. 치즈 A. 정의 - 가용성 casein micelle을 외부적 처리를 통해 불용성으로 응고시킨 것 - 동물에 관계없이 모든 유즙으로 제조 가능 B. 분류 1) 원료유에 의한 분류 : 우유, 염소유, 양유, 물소유, 낙타유, Yark유 2) 건물량에 의한 분류 : 숙성중 수분량 계속 감소 (1) 생치즈 : 제조후 즉시소비-> 숙성 없으므로 불완전치즈로 불림 (2) 연질치즈(soft) : spreadable 한 정도 (3) 반경질(semi-hard) : 일반적 치즈, 칼로절단 (4) 경질(hard) : 절단어려움, 숙성후 분말치즈제조 3) 표피형태에 따른 분류 : 숙성 중 표피(rind) 형성, 수분증발 억제, 부패방지 (1) no-rind : 생치즈, 짧은 숙성기간 (2) dried-rind : 장시간 숙성 (3) colored-rind : 색소세균 표면증식-> 황색, 적색-> 맛 증가효과 (4) white-flowered rind : 흰곰팡이증식-> 높은 영양가-> 대부분의 연질치즈 (5) blue vined rind(청맥치즈) : 푸른곰팡이

spreadable 한 정도 (3) 반경질(semi-hard) : 일반적 치즈, 칼로절단 (4) 경질(hard) : 절단어려움, 숙성후 분말치즈제조 3) 표피형태에 따른 분류 : 숙성 중 표피(rind) 형성, 수분증발 억제, 부패방지

16 4) 지방량에 의한 분류 (1) FDM(fat in dry matter) : 건물중 지방량-> 높을수록 연한조직감 - 일반적인 FDM 값 : 40~50% - 0%: 무지방치즈, 30%: 저지방, 45%: 중지방, 60%: 고지방, 75%: 초고지방 (2) P 점 : - 건물량, 지방량, 수분의 특성 반영 - Courtine (1973) 제안 ex) 지방 20.1% 수분 27.4% 무지고형분 52.5% 건물량 : 72.6%(지방 + MSNF) (3) 한국의 치즈분류 - 생치즈 : 숙성과정 없음 - 숙성치즈 - 살균치즈 : 연질치즈를 캔에 넣어 살균 - 가공치즈 - 합성치즈(imitation) : - 수입치즈

- Courtine (1973) 제안 ex) 지방 20.1% 수분 27.4% 무지고형분 52.5% 건물량 : 72.

17 C. 치즈품종다양화 요인 - 착유동물 : 종류, 품종, 사양법 - 우유 생산공정 - 치즈공정 -> 미생물학적 요소 : 미생물군 -> 생물학적요소 : rennet, 응유효소 농도 성질 -> 이화학적요소 : 온도, ph, 전위차, 삼투압 -> 화학적합성 : Ca 량, 수분, 염농도, 이산화탄소, 가스량 -> 기계적 요소 : 잘단 분쇄, 압착(curd 처리방법) D. 제조 공정 1) 원료유 : 전유, 분유, 탈지유, 농축유, 유지방보충 2) curd 형성 및 분리 curd 형성 방법 : (1) 유산발효에 의한 ph 강하 후 rennet 첨가 (2) 산응고 : starter 첨가 or 산첨가 (3) 산성화된 가열유에 식염 첨가(salting out) 3) 기본공정 (1) 원유정치 : 유산균의 제한적 증식 (starter 첨가 or not) (2) 응고 : gel 형성 (3) 절단 및 유청 배제 : 기계적 처리, gel 파괴, 유청배제, 수분제거, 세균증식억제 (4) 성형 (5) 염지 : 표피건조, 풍미, 미생물선택적 증식, 효소활성도 변화 (6) 숙성 : 유당 완전분해, 수분손실, 풍미생성, 표피생성

제조 공정 1) 원료유 : 전유, 분유, 탈지유, 농축유, 유지방보충 2) curd 형성 및 분리 curd 형성 방법 : (1) 유산발효에 의한 ph 강하 후 rennet 첨가 (2) 산응고 : starter 첨가 or 산첨가 (3) 산성화된 가열유에

18 Chymosine 우유의 렌넷응고과정 GMP micropeptide 점도

21 4) 치즈수율 : (1) 유청배제 후 curd 내 유성분 잔존율 : 일반적으로 고형분의 50% 정도 잔존 Fat : 92%, Casein : 94%, 유당 : 5%, 염 : 20%, MSNF : 33%, 건물량 : 50% (2) 1L 원유당 치즈수율(g) = 원유중고형분(g/L) x 치즈잔존율(%)/치즈중우유고형분(%) (3) G 계수 : 원유 1L당 생산된 치즈의 무지고형분 - 일반적으로 27~30 G = E(e-s)/(E-s), e:원유의 건물량, E:치즈의 건물량, s:유청의 건물량 E. 치즈공업의 미생물 1) 원유미생물 - 치즈원료유 살균 필요성 : 병원성균 제거, 산성화 일단정지 - 살균의 문제점 : 응고능력감소, 유청분리 어려움, curd 장력 약화, 생유 향미성분감소 치즈살균파(위생학자, 기술자) vs 살균반대파(Roquefort 치즈:생원유사용) 2) 저온정치(maturation) : 원유의 overnight holding(10~15c) - 목적 : 유산균의 완만한 증식 -> 10 6 /ml 까지, 산도증가는 미약(산도 1~2 증가) - 살균원유 : rennet 첨가 전 starter 첨가 -> 짧은 숙성 거침 - 연질치즈 : Streptococcus 이용(0.5~1%비율) - 유산균접종 : casein의 부분적 변화 -> rennet 응고성 증가 3) 생치즈의 산성화 : Streptococcus 접종 -> 산성화 -> 생치즈 제조 4) 곰팡이 starter : 연질치즈 표피제조용 (백화피, 청맥피) -> Penicillium species 이용

22 E. 치즈공업의 미생물 5) 팽화 (blowing) : 표피치즈 발효 중 내부에서 기체발생 -> 파열 균열 - 전기팽화(early blowing) : 제조후 일주일이내 -> 대장균오염이 원인 -> 대책 : 제조전 저온 살균, 숙성기간 단축 - 후기팽화(late blowing) : 제조 후 3-6주경 발생 -> butyric acid, H 2, CO 2 발생 -> 불쾌한 맛 냄새 -> 제품폐기 -> Clostridium butyricum이 주 원인균 : 대표적 혐기성 포자형성 토양세균 (1) 오염경로 -> blue ensilage가 주원인 -> 치즈내 균수 40/kg 이상 -> 팽화가능성 토양중 세균 -> plant -> ensilage -> 사료 이용 -> 우유감염 (300~400/g토양) 발효열이용 증식 (분뇨, 접촉) 포자발아 10 6 ~10 7 /g (2) 억제방법 -> 목장 : ensilage 사용금지, 위생청결, 원유살균 ->원유살균문제점 : 고온살균-> 응고속도지연, 저온살균->포자발아촉진 -> 공장 : 억제인자(nisin)첨가, nisin 생성 st 사용, C. butyricum 길항 st 사용 -> 새로운 공정개발 : - bactofuge 이용 -> 99% 포자,세균제거 ->유산균 재접종 필요 - 원유에 크림첨가->정치->크림제거(세균제거)->치즈제조

23 Clostridium tyrobutyricum 의 탄수화물 대사

24 F. 응유효소와 응고 1) 효소의 선택 - 응유효소 : endopeptidase-> 동물, 식물, 미생물에서 생산 -> k-casein 분해 -> 문제점 : 강한 단백분해능 -> 단백질 유출 curd 조직 부실 비정상적 맛 발현(쓴맛) - rennet 부족 현상 발생: 치즈생산량증가, 대체품이 없음, 적정량보다 과량사용 - 대체응유효소 개발 요인 : 가격, 품질, 비동물성(종교사회적이유), 숙성촉진 2) 응유효소 종류 (1) 동물성 : pepsin -> rennet 과 유사, 단독사용부적합(쓴맛), rennet과 동량사용 (2) 식물성(식물성액즙) : Ficin, Papain, Bromelin - 응고활성도에 비해 단백분해능이 너무 큼 - 쓴맛, 조직불량 (3) 미생물 - Bacillus 속 호기성포자균 이용 -> 응집력이 약함 - 곰팡이효소 : 상업적으로 이용가능 -> Mucor pucillus(토양중온성 곰팡이), Endothia parasitica(밤나무 기생곰팡이) (4) rennet : 건조된 4위 벽 -> 10% 염수에서 침출하여 사용 - chymosine 이 주성분 ->rennin 으로 불림 - 수유중 송아지의 제4위벽에서 생산 - prochymosin으로 분비 -> active chymosin(자동촉매반응) - 단순단백질(금속인자 없음), 31 kd, optimum ph(4~4.5, 7.5에서 정지))

25 3) 응유효소 특성 결정인자 (1) 응유활성도 (activity) :희석정도, ph, Ca 이온농도, 우유온도 - rennet 최적온도 : 40C, mucor 효소 : 65C (2) 안정성(stability) : 보관상태(powder vs 액체상태), ph (3) 단백분해능 : - 초기속도, Km, Vmax (그림) - 단백분해활성도 측정 : chymosin의 Phe-Met 분해능 이용 - hexapeptide 합성기질 이용 : Leu-Ser-Phe(NO 2 )-Nle-Ala-Leu-O-methyl - 분해 후 -Phe-NO 2 측정 (310 nm) - Nle(norleucine) : Met 대신 치환-> 분해능 낮으나 peptide 안정성기여

26 3) 응유효소 특성 결정인자 (4) 유산균영향 : - 단백분해물이 유상균 생육에 영향 - rennet 보다 미생물효소 증식효과 큼 (5) 응고요인 - micelle 크기 : 작을수록 응고속도 느림 - ca +2 농도 : 응고시간 -> ca/nitrogen 비율에 반비례 - 우유 예열 -> 응고속도 감소 (그림) - 우유온도 : 20C 느림-> 40~42C 최고 - 산도 : ph 저하 -> Ca의 이온상태 전환-> 시간 단축 (6) 응고성 변화요인 - 저온, 동결저장 -> 응고시간 지연, curd 경도 감소 - 가열(살균) ->응고시간 지연 -> 중온에서 저장하면 회복(복리현상, hysteresis) - 우유농축 : 응고시간 단축 -> 입자크기 증가 -> casein 입자 집합 -> 가용성 Ca +2 증가

27 (7) 우유응고과정 비교 Factor Rennet 처리 자발적 산성화 생화학과정 효소작용(유당분해 없음) 유당분해 후 유산발효 Casein 변화 Paracasein으로 변환, NPN 형성 단백질화학적 변화 없음 ph Curd 조성 Ca-paraphosphocaseinate Metal 이온 제거된 casein 융합체 Curd 특성 탄성, 불침투성 젤 응집력 약함, 부스러지기 쉬움 융합속도 신속 완만 G. 유청배제, 성형, 염지 1) 유청배제 (1) 자발적 유청배제 : 유산발효-> ph 저하-> 유청배제촉진 : 속도는 느림 (2) 압착에 의한 배제 2) 성형 : 치즈모양 결정 3) 염지(salting) : 평균염농도 -> 1~2%, 염지 후 숙성 - 효과 : 표면미생물침입방지, 세균증식억제, 표피형성촉진, 맛, 과량사용시 숙성지연 - 방법 : 건염법, 액염법(침지법), 성형전 분쇄 커드에 염혼합, 응고전 우유에 염혼합

28 H. 숙성 1) 개요 (aging, maturation) - 미생물관여 : 향기, 맛 형성, 조직 외부모양 결정 - 숙성 중 제품변화: 수분감소, 유당분해, 단백분해, 지방분해, 표피형성, 유산소멸 2) 미생물 : - 다양한 미생물종간 상호작용(유산균, 효모, 곰팡이) - 서늘하고 습기있는 숙성실, 동굴에서 숙성 - 저온숙성 : 10~12C, 고온숙성: 15~18C - 습도는 85~95% 유지 3) 유산발효(유당분해) - 유산균, 향생성, ph 저하-> 미생물증식억제 4) 유산소멸 : Ca 에 의한 중화, 2차발효의 기질-> butyric acid, propionic acid 발효 5) 단백분해(casein 가용화) : 유산구균의 protease에 의함 6) 지방분해 : 향미생산(저분자지방산), 조직변화 없음, 식염첨가후에도 계속 진행

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½Ç°ú¸Ó¸®¸»¸ñÂ÷ÆÇ±Ç(1-5)¿Ï 실과056-094 2013.1.9 7:22 PM 페이지67 MDPREP_RipControl 2007 개정 5학년 검정 지도서 각론 알짜 정리 67 영양소 힘을 내는 일(탄수화물/지방/단백질) 몸의 조직 구성(지방/단백질/무기질/물) 몸의 기능 조절(단백질/무기질/비타민/물) 식품 구성 자전거의 식품과 영양소 식품군 곡류 탄수화물 우리가 활동하는데 필요한 힘을