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1 Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society Vol. 15, No. 9 pp , ISSN / eissn 채동진 1, 장기효 2* 1 경동대학교호텔조리학부, 2 강원대학교식품영양학과 Development of the sourdough Manju production with cake flour and mixed probiotics Dong-Jin Chae 1, Ki-Hyo Jang 2* 1 Dept. of Hotel Cuisine, Kyungdong University 2 Dept. of Food & Nutrition, Kangwon National University 요약사용밀가루의종류 ( 강력분과박력분 ) 차이가사워도우 (sourdough) 제조시품질에미치는영향을분석하였다. 종균으로는, Bifidobacterium longum KCTC 5734, Enterococcus faecium KCTC 13410와 Lactobacillus acidophilus KCTC 3925 을사용하였고효모균주는 Saccharomyces cerevisiae 였다. 혼합프로바이오틱스와효모균에각각강력분또는박력분밀가루를첨가하여 30 에서 15시간발효후반죽을합하여이를 30 에서다시 10시간발효하였다. 박력분을사용한사워도우에서는발효전과비교할때수소이온농도는 100배, 산도는 2배증가하였다. 병행하여생균수와유산생성량은증가하였다. 결론적으로, 본연구결과는기존에알려진강력분과더불어박력분또한발효사워도우제조에응용할수있음을보여준다. Abstract The influence of the flour types, including bread flour and cake flour on sourdough preparation was investigated. As starters, mixed probiotic microorganisms, including Bifidobacterium longum KCTC 5734, Enterococcus faecium KCTC 13410, and Lactobacillus acidophilus KCTC 3925, or Saccharomyces cerevisiae fermented separately for 15h at 30, were combined and then fermented for 10h at 30. The combined process with cake flour showed a 100-fold and two-fold increase in [H + ] and titratable acidity, respectively. This was also reflected in the viable cell counts and lactate concentration in sourdough. These results show that bread flour and cake flour may be useful for the production of sourdough. Key Words : cake flour, Manju, probiotic, sourdough, yeast 1. 서론생활수준의향상과건강을중시하는웰빙식생활추구경향등으로밀가루에물을첨가하고여기에밀에자연적으로존재하는천연미생물이나종균 (starter) 을사용하여만든발효사워도우에대한관심이고조되고있다. 기존의빵제품은유사한맛과풍미를가지는반면에사워도우로만든빵은독특한맛과개성있는향을갖는다 [1-3]. 자연적으로밀에존재하는미생물을활용하여제조되는전통적인사워도우빵은다양한종류의효모와 세균으로혼합되어있어만들어지는각각의빵제품의다양성에서장점이있으나, 자칫적절치못한작업환경에서는다른미생물에의한오염이나일정한수준의제품을생산하는데문제가있다 [4]. 반면에, Lactobacillus sanfrancisco, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus brevis, Leuconostoc mesenteroides, Streptococcus faecium 등의균을사워도우에서분리되어제빵에서단독또는혼합된상태로종균으로사용하는방법등이시도되고있다 [1,5,6]. 유산균 (lactic acid bacteria) 과비피더스균 (bifidobacteria) 은일반적으로유산 (lactic acid) 와초 * Corresponding Author : Ki-Hyo Jang(Kangwon National Univ.) Tel: kihyojang@kangwon.ac.kr Received May 20, 2014 Revised (1st June 30, 2014, 2nd July 23, 2014, 3rd August 14, 2014) Accepted September 11,

2 한국산학기술학회논문지제 15 권제 9 호, 2014 산 (acetic acid) 등의유기산을생성하여빵의맛과저장성을변화시키며 [7,8] 사용하는각각의미생물의종류에따라생산하는대사산물또한달라진다. 정상발효유산균은포도당을탄소원으로발효하여유산만을생성하며 Streptococcus 속, Pediococcus 속, Lactobacillus acidophilus, Enterococcus facium 등이포함되며, 이상발효유산균에는동일한탄소원에서유산을포함하여에탄올 (ethanol), 이산화탄소 (CO 2) 등을함께생산하며 Leuconostoc 속, L. brevis 등이포함된다 [9,10]. 한편, 비피더스균들은그램양성의편성혐기성균으로포도당을탄소원으로사용하여유산과초산을 1:1.5의비율로생성한다 [9]. 유산균과비피더스균중에서일부는섭취시장내균총안정과부패대사산물생성감소, 비타민생성, 장운동촉진, 설사예방, 면역력강화, 발암물질생성억제등의목적으로프로바이오틱스 (probiotics) 로식품에응용된다 [6]. 밀가루는단백질함량의차이에따라강력분, 중력분, 박력분등으로구분되며, 강력분은발효빵제조에, 박력분은무발효제품인과자제조등에활용된다. 강력분에비하여단백질함량이낮은박력분을사용하여만드는과자는가스팽창제를이용하여인위적으로반죽의팽창력을만든다. 일반적으로각각강력분은발효빵제조에, 박력분은무발효제품인과자류나만쥬류제조에사용된다. 본연구의중요성은박력분을사워도우제조에사용하였다는점이다. 또한, 연구결과물의상업화와결과의재현성을높이기위하여 GMP(Good Manufacturing Practice) 시설에서생산되는상업용균주를구매하여사용하였으며, 균주선발에있어서는독립된균주의장점보다는혼합균주사용에서기대되는여러가지의기능성을목적으로혼합균주를사용하였다는것에기존의연구들과차별화된다. 구체적으로, 본연구는박력분을사용하고종균으로는 Bifidobacterium longum, E. faecium 과 L. acidophilus 등 3종의프로바이오틱스세균들을사용하였다. 여기에, 반죽의팽창을위하여가스생산력이있는 Saccharomyces cerevisiae을사용하여사워도우발효를진행하였다. 본연구의목적은발효반죽을사용하여만쥬를제조함으로써발효박력분을사용한발효만쥬제조가능성을확인하는데있다. 2. 재료및방법 2.1 재료혼합프로바이오틱스로사용한미생물은 B. longum ( CFU/g), E. faecium ( CFU/g) 과 L. acidophilus ( CFU/g) 가혼합된제품으로 Cell Biotech사 (GyeongGi-Do, Korea) 에서구입하였다. 빵효모 (S. cerevisiae) 는생효모로 Jenico Food사 (Seoul, Korea) 제품을사용하였다. 밀가루는강력분 (Samyang Milmax Co., Asan, Chungcheongnam-do, Seoul, Korea) 과박력분 (Daehan Flour Mills Co., Seoul, Korea) 을사용하였다. 2.2 배지혼합프로바이오틱스배양을위한배지는 MRS 액체배지 (DIFCO, St. Louis, MO, USA) 를사용하였으며고체배지 (MRS agar) 제조를위하여 MRS 액체배지에한천을 1.5%(w/v) 농도로첨가하였다. 브롬크레솔퍼플 (5,5 -di-bromo-o-cresol-sulfonphthalein) 은중성 ph 에서는자주색을 ph 5.2 이하에서는황색으로나타나, 미생물에의한산 (acid) 생성여부를확인하기위하여사용하였다. 구체적으로, 살균한 MRS 배지를가압증기멸균기 (autoclave) 에서 121 o C, 15분간살균하여상온에서식힌후여기에여과법으로멸균한브롬크레솔퍼플 0.006% 과아스코르빈산 0.1% 를무균적으로첨가하여페트리접시 (petridish, 87 mm 15 mm) 에 15 ml씩분주하여유산균과비피더스균생균수측정에사용하였다. YPD agar(difco) 배지는총효모수를측정하는배지로 1 L에배지제조를위하여 65 g을사용하였다. RSA(Rogosa SL agar, DIFCO) 배지는 L. plantarum 을포함한 Lactobacillus 종의생균수를측정하는배지로 1 L 배지제조를위하여 75 g을사용하였다. PEA(Phenylethyl alcohol agar, DIFCO) 배지는 Leuconostoc 종의생균수를측정하는배지로 1 L 배지제조를위하여 42.5 g을사용하였다. PEA 배지에 50% 설탕과 2.5% lithium chloride(sigma, St. Louis, MO, USA) 를각각최종농도 1%(w/v) 와 0.05%(w/v) 로첨가하였다. 2.3 생균수측정생균수측정을위하여시료를연속희석법으로희석한시료를제조한후, 고체배지에평판도말하였다. 균배양을위하여도말한배지를플라스틱용기에담고여기에이산화탄소를발생하는 MGC AnaeroPack(Mitsubishi 5694

3 Gas Chemical Co, Inc, Tokyo, Japan) 을넣어혐기적조건을유지하였으며, 배양기 (SI-4000R Shaking incubator, Jeio Tech, Co., Ltd, Seoul, Korea) 에서다음과같은온도와배양기간에서배양하였다. MRS 배지는배양기를 37 로맞추어 2일배양하였고, YPD 배지와 RSA 배지는배양기를 30 로맞추어 3일배양하였다. PEA 배지는 25 에서 5일간배양하였다. 배양이끝난후에는생균수를측정하였으며, 생균수는실험의정확성을위하여 3회측정한균락수를평균값으로표시하였다. 2.4 주사전자현미경을이용한밀가루미세구조관찰강력분과박력분의입도분석, 입자의크기와모양분석을위하여알루미늄표본지지대위에서도금시킨후주사전자현미경 (Scanning electron microscope; model JSM-5410, JEOL, Japan) 으로가속전압 20kV에서관찰하였다. 2.5 사워도우종균제조혼합프로바이오틱스와제빵용효모를이용한사워도우종균제조시사용한재료배합율은다른연구자 [5,6] 의실험방법을변형하여사용하였다 [Table 1]. 강력분사워도우군 ( Flour(L) 과 Flour(S)) 은강력밀가루 500 g, 27 로조절된물 500 g과혼합프로바이오틱스 1.4 g을넣어반죽기 (KENWOOD, Botany, England) 를이용하여 5분간혼합하여플라스틱용기에담아서일정한온도 30 와상대습도 80% 로조정된 dough conditioner(sddc-3640, Sungdonggiup Sa, GyeongGi-Do, Korea) 에서 15시간동안발효시킨것과강력밀가루 500 g, 물 500 g과제빵용효모 0.16 g을넣어 15시간동안발효시킨것을 5분간혼합한후동일한조건에서 10시간동안추가로발효시켰다. 박력분사워도우군 ( Flour(L) 과 Flour(S)) 은강력분사워도우군에서강력밀가루를박력밀가루로대체하였으며다른원료조성과발효조건은동일하게진행하였다. 발효시키는동안정확히 3시간단위로꺼내어사워도우종균의 ph, 산도와유산함량을측정하였다. [Table 1] Production of sourdough starters flour Ingredients(g) Water MPM 1) Yeast 2) flour Temp. ( ) Flour(L) 3) Flour(S) Flour(L) Flour(S) 1) Mixed probiotic microbes ) Saccharomyces cerevisiae Time (hr) 3) Mixed probiotic microbes or S. cerevisiae fermented separately for 15 hr at 30, combined then fermented for 10 hr at 사워도우의특성분석 사워도우의 ph는반죽의표면에직접탐침봉을 5 cm 깊이로꼽고 5초후에 ph meter(model 720A, Orion Research Inc., Boston, MA, USA) 로상온에서측정하였다. 사워도우의산도측정은 AACC method 방법을 [11] 사용하였다. 사워도우 10 g을비이커에담고증류수 100 ml를첨가하여잘혼합하고페놀프탈레인 5방울을첨가후, 0.1N NaOH 로적정하였다. 혼합물의색깔이핑크색으로변한후색이 30초간유지되는점을종말점으로하고, 산도측정값은이때까지소비된 NaOH 의부피 (ml) 로계산하였다. 사워도우의유산함량측정을위하여사워도우무게대비 10배에상당하는증류수를가하여혼합한후효소적방법으로공급회사가 (Sigma) 제공하는방법에준하여실험하였다. 구체적으로큐벳 (cuvette) 에시료또는유산 10 µl를넣은후 kit(sigma diagnostics ) 에서제공되는반응시약 1 ml을넣고 5분동안반응시킨후분광광도계 (Spectrophotometer, UV 1650, Shimzdzu, Kyoto, Japan) 를사용하여 540 nm 에서흡광도를측정하였다. 유산의농도를측정한후다시희석비를곱하여결과를보정하였다. 2.7 만쥬의제조 만쥬는 Table 2와같이박력분밀가루만을사용하여제조한대조군과박력분밀가루의 5, 10, 20, 30와 40% 를박력분밀가루로만든 sourdough starter 로대체한실험군만쥬 (LAB5, LAB10, LAB20, LAB30, LAB40) 를제조하였다. 설탕과계란을함께섞어서중탕으로녹인것과,

4 한국산학기술학회논문지제 15 권제 9 호, 2014 버터를녹인것에흰앙금을혼합한것을혼합한후실온에서냉각하였다. 여기에물과중조를녹인것을넣고함께혼합한후, 사워도우와시럽을넣었다. 최종적으로박력분과베이킹파우더를첨가하고혼합한후실온에서 1 시간보관하였다. 완성된반죽 20 g에앙금 25 g을넣어만쥬를성형하였다. 만쥬윗면에노른자를칠하여윗불 170 밑불 150 에서전기식 3단데크오븐 (FAO-7103, Daeyoung Co., Seoul, Korea) 에서 35분간구웠다. 구운제품은실온에서 1시간냉각한후비닐포장지에서 24시간저장한후, 실험에사용하였다. 발효도중각각의사워도우의 ph와산도를측정함으로써사워도우종균으로사용하기에적당한지를알아보았다 [Table 3, 4]. 강력분사워도우군에서혼합프로바이오틱스를사용하여 30 에서발효한사워도우를 으로빵효모만을사용하여 30 에서발효한사워도우를 로표기하고, 박력분사워도우군에서도유사하게 와 로각각표기하였다 [Table 3]. [Table 2] Formula of Manju Ingredients CON 1) SS1 SS2 SS3 SS4 SS5 Sugar Egg Butter Grounds Baking soda Water Baking powder Maple syrup flour Sourdough starter 2) ) 2) Control Sourdough starters were produced by incubation microbes(mixed probiotics and yeast) and cake flour using the procedure described in Table 통계처리 자료는 1-way analysis of variance (ANOVA) 방법으로 p<0.05 수준에서 Duncan s multiple range test에의해시료간의유의성을검증하였다 [12]. 3. 연구결과및토의 3.1 강력분과박력분의형태비교 전자현미경관찰에서강력분과박력분은모두밀가루입자의분포가 µm으로뚜렷한차이가없었으며형태는박력분에서조금더둥글고타원형이자주나타났다 [Fig. 1]. 3.2 사워도우종균의특성 사워도우발효에강력분과박력분을각각사용하여강력분사워도우군과박력분사워도우군을제조하였다. [Fig. 1] SEM photographs of bread flour(left panel) and cake flour(right panel). Bars indicate 100 µm(in top panel) and 10 µm(in bottom panel). [Table 3] ph changes for sourdough starter according to fermentation conditions Time (hr) Type 0 6.1± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ±0.1 Legends are referred in Table 1. Mixed probiotic microorganisms or S. cerevisiae fermented separately for 15 hr at 30, combined then fermented for 10 hr at 30 15시간의발효후에는강력분사워도우군 ( 와 ) 를합하고 30 에서다시 10시간발효하였다. 박력분사워도우군 ( 와 ) 에서도동일한과정으로발효하였다. 전체 5696

5 적으로 ph 수치는초기 0~3시간구간에서는천천히감소하다가, 6~9시간구간에서는급격하게감소하였다. 네가지다른발효조건들 (,,, ) 에서측정한 ph 결과로부터, 실험에사용한혼합프로바이오틱스와빵효모가강력분과박력분을발효할수있다는것을보여준다. 흥미로운결과는, 강력분과박력분에종균으로혼합프로바이오틱스를첨가시발효시작시의 ph가 6.0~6.4에서발효 25시간후에는 ph가 3.9~4.0으로반죽의수소이온농도가 100배이상증가한다는것이다. 일반적으로, 빵효모만을사용하여발효시에는반죽의가스보유력과사용효모의발효속도를고려하여 ph가 5.5 부근에서발효를중지시키는것으로알려져있으므로 [13,14], 혼합프로바이오틱스를종균으로사용하여발효시에는기존의빵맛보다는신맛이우세하고반죽의저장성이개선된반죽을생산할수있을것으로기대할수있다. 실험에사용한혼합프로바이오틱스는초산과유산을생성하는반면, 효모균은다양한종류의유기산을생성하므로특정한유기산으로산도를환산하기보다는반죽의산도는생성된유기산을 ph 8.3으로중화시키는데소모된 0.1 N NaOH 부피량으로표시하였다. 적정에사용된 0.1 N NaOH 의부피 (Y) 와 0.1~5% 의유산 (X) 농도구간에서의상관관계를나타낸비례식은 Y=7.13X (R 2 =0.99) 였다. 강력분을사용한반죽의산도값은초기의 18.5~20.0 ml에서 25시간후에는 38.0~40.1 ml으로거의 2배증가하였으며박력분을사용한경우에도유사한결과를얻었다 [Table 4]. 이러한결과는강력분은발효빵제조에유리하고박력분은무발효제품인과자류나만쥬류제조에유리하다는생각과는다소표차이가있다 [2]. 식품구성표에따르면강력분은 100 g 당수분 13.7%, 조단백질 13.8%, 조지방 1.0%, 당질 70.9%, 비타민 B mg, 판토텐산 (pantothenic acid) 0.77 mg, 엽산 (folic acid) 15 µg, 비타민 E 0.3 mg이다 [15]. 박력분은 100 g 당수분 12.8%, 조단백질 8.7%, 조지방 0.8%, 당질 77.3%, 비타민 B mg, 판토텐산 0.53 mg, 엽산 9 µg, 비타민 E 0.3 mg이다 [15]. 따라서, 박력분은강력분에비교시단백질함량은낮고당질은높다. 유산은유산균과비피더스균이생산하는대표적인유기산으로, 유산함량을효소적방법으로정량하였다. 표준시약으로사용한유산 (X) 은농도구간 0.02~0.12%(w/v) 에서 540 nm 파장에서 의흡광도값 (Y) 과의상관관계식은 Y=13.4X (R 2 =0.99) 였다. 25시간발효한사워도우의유산함량은강력분과박력분밀가루사용시각각0.50% 와 0.43% 로나타나밀가루의종류와유산함량과는유의적인차이가없었다 [Table 5]. [Table 4] Titratable acidity(%) changes for sourdough starter according to fermentation conditions Time (hr) Type Legends are referred in Table 1. Mixed probiotic microorganisms or S. cerevisiae fermented separately for 15 hr at 30, combined then fermented for 10 hr at 30 [Table 5] Effect of types of flours on lactate concentration and cell growth in 25-h sourdough samples. Lactate (%,w/v) Colony forming unit (CFU/mL) MRS YPD RSA PEA flour x x x x10 7 flour x x x x10 6 p-value Legends are referred in Table 1. Values are the means of 3 observations at 95% level of confidence. 사워도우에서유산균과효모를분리하여배양특성을연구한논문에서 [16], 강력분배지에 1% 설탕을첨가시유산균과효모의생균수는각각 CFU/mL 와 10 8 CFU/mL 였다. 본연구에서는 25시간발효한사워도우의경우강력분밀가루를사용시에는 RSA 배지에서는 CFU/g, PEA 배지에서는 CFU/g 였으며, 박력분밀가루를사용시에는 RSA 배지에서는 CFU/g, PEA 배지에서는 CFU/g 였다 [Table 5]. 일반적으로 RSA 배지는 Lactobacillus 속의미생물이 PEA(phenylethyl alcohol agar) 배지는 Leuconostoc 속의미생물이생육하기에적당한배지이므로본연구에서 5697

6 한국산학기술학회논문지제 15 권제 9 호, 2014 사용한혼합프로바이오틱스종균 (B. longum, E. faecium, L. acidophilus) 이외에도밀가루에포함된다른유산균의생육이함께생육하는것으로예상된다. 관능검사실험에서김치의맛에대한관능성이우수한범위는 ph 4.2~4.6 산도는 0.4~0.6% 로알려져있으므로 [17] 본연구에서 25시간배양한사워도우는이러한범위에근접하는것으로판단된다. MRS 배지는유산균과비피더스균이모두생육가능한배지이며, YPD 배지는효모균이생육한다. MRS와 YPD 배지에서생육한생균수는강력분밀가루를사용시에는각각 와 CFU/g 였으며, 박력분밀가루를사용시에는각각 와 CFU/g 였다. 이와같은결과로부터사워도우에서는밀가루의종류에큰차이없이유산균과효모균이생육할수있음을보여준다. 국내산밀가루에존재하는미생물의정량분석연구에서 [2] 효모균과유산균은각각 , CFU/g 으로유산균이효모균보다 100배정도많으며, 이러한미생물조성은밀가루의종류와무관하게일정하다고보고하였다. 또한, 동일논문에서저자들은단백질함량이높은강력분이단백질함량이낮은밀가루에비하여 ph 저하에대한완충능력이크고효모및유산균의생육에미치는영향이적을것으로추측하였다. 하지만, 본연구에서는단백질함량이낮은박력분이강력분에비하여 ph 저하능과산도에서유사하게나타나본연구에서적용한박력분반죽의환경이혼합프로바이오틱스발효에적당하였다. 사워도우발효는 ph, 산성도, 이산화탄소의생성에의한발효율등에영향을준다 [18,19]. 발효중인반죽의팽창력은효모를단독으로발효한것보다유산균을함께사용시추가적인발효팽창력이증대한다고알려져있으나 [20], 본연구에서는효모균과혼합프로바이오틱스를각각발효시켜서일정한발효력을얻은후에다시합하여발효한다는점에서기존의방법과는차이가있다. 3.3 발효만쥬제조박력분으로제조한사워도우 (Table 3의 25시간발효시료 ) 를 Table 2의첨가비조성에근거하여박력분대비약 5, 10, 20, 30와 40% 수준으로첨가하여제조한일부만쥬제품은다음과같다 [Fig. 2]. [Fig. 2] Photographs of various Manju samples. 4. 결론밀가루는단백질함량에따라강력분, 중력분, 박력분으로구분되며, 강력분은발효빵박력분은무발효빵제조에사용된다. 본연구에서는무발효빵제조에사용되는박력분을발효하여사워도우제조가능여부를확인하기위하여사용밀가루의종류 ( 강력분과박력분 ) 차이가사워도우제조시품질에미치는영향을분석하였다. 종균으로는, B. longum, E. faecium 와 L. acidophilus 을, 이외에도 S. cerevisiae를사용하였다. 혼합프로바이오틱스와효모균에각각밀가루를 ( 강력분또는박력분 ) 첨가하여 30 에서 15시간발효후반죽을합하여이를 30 에서다시 10시간발효하였다. 박력분을사용한사워도우에서는발효전과비교시수소이온농도는 100배, 산도는 2 배증가하였다. 강력분을사용하여제조한사워도우와비교시, 선택배지에서측정한생균수는박력분을사용하여제조한사워도우의경우, 유산균 / 비피더스균, 효모균, Leuconostoc 속, Lactobacillus 속등에서유사한수준을보였다. 박력분을사용하여제조한사워도우를만쥬제조에응용하여박력분대비발효사워도우를 0, 5, 10, 20, 30와 40%(w/w) 수준으로첨가하였을때, 만쥬제조가가능하였다. 이와같은결과로부터, 기존에알려진강력분과더불어박력분또한사워도우제품제조에응용할수있을것으로기대된다. References [1] K Katina, E Arendt, KH Liukkonen, K Autio, L Fleunder, K Poutanen. Potential of sourdough for healthier cereal products. Trends Food Sci Technol 16: , DOI: [2] JY Lee, SK Lee, NJ Cho, WJ Park. Development of the formula for natural bread-making starter. J Korean Soc 5698

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1607 - 1 - - 2 - - 3 - 그림 1-4 - - 5 - 그림 3 농도에따른댓잎추출액의항세균효과 - 6 - 그림 4 한천확산법 그림 5 배지에균뿌리는과정 그림 6 배지에균스프레딩하는과정 표 1 실험에사용한미생물의종류와배양에사용한배지 Bacterial Strain Gram (+) bacteria Rothia dentocariosa G1201 Streptococcus

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