Yang and Kim 노인층에게면역활성과영양학적으로더욱더중요하게작용할것이다. 식품산업에서생산되는다양한제품들의경우, 그특성에따라다르고, 똑같은방법으로제조한제품이라도지역, 유통환경, 생산시점에따라품질유지기간이나유통기한은차이가난다 (Choi and Noh, 2009). 요

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현탁 방
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pissn 2384-0269 eissn 2508-3635 J. Milk Sci. Biotechnol. 2017

1 pissn eissn J. Milk Sci. Biotechnol. 2017;35(1): ARTICLE 미각센서를이용한산양발효유의저온저장중풍미분석 양아름 김완섭 * 한경대학교동물생명환경과학과 Taste Analysis of Fermented Goat Milk during Cold Storage using an Electronic Tongue A-Reum Yang and Woan-Sub Kim * Dept. of Animal Life and Environmental Science, Hankyong National University, Anseong, Korea Abstract This study was conducted to investigate the fermentation forms of goat milk, and the changes in the flavor of goat milk fermented using single and mixed strains of commercial Lactobacilli during storage. The mixed strains reached a lower ph more quickly than the single strains. The mixed strains also had higher rates of Lactobacillus proliferation. The tastes detected in sensory tests can differ depending on the skill levels of the panel, making it difficult to obtain reproducible and objective data when numerous samples are analyzed. Therefore, we measured changes in flavor during storage using taste sensors. The taste sensors measured diverse flavor changes in goat milk fermented using single strains and mixed strains. Notably, this study is the first in our country to measure changes in the taste and composition of fermented milk during cold storage using taste sensors. This work could have great value for the maintenance and monitoring of dairy products within their expiration dates. Keywords goat milk, yoghurt, electronic tongue, lactic acid bacteria 서론 Received: February 21, 2017 Revised: March 22, 2017 Accepted: March 22, 2017 *Corresponding author : Woan-Sub Kim, Dept. of Animal Life and Enviromental Science, Hankyong National University, Anseong, Korea. Tel : , kimws@hknu.ac.kr 산양유의성분중에는우수한특성을가지고있다. 산양유의단백질은우유보다알레르기를덜일으킨다고보고된연구들도있어알레르기환자에게우수한영양소의공급원으로인식되고있다 (Richardson and Creamer, 1975; Jenness, 1980; Restani et al., 1999). 산양유는지질중에특히단쇄지방산 (C4~C6) 과중쇄지방산 (C8~C12) 이많이함유되어있다 (Jenness, 1980). 따라서소화흡수시장쇄지방산이많이함유된우유보다분해속도가빨라지방의소화가용이하다 (Parkash et al., 1968; Tomotake et al., 2006). 또한산양유의중쇄지방산은콜레스테롤함량이낮아동맥경화와고혈압을예방하는효과를가지고있다 (Park, 2000; Toral et al., 2015). 산양유의유당함량은 45 g/l로우유의유당함량인 46 g/l과비슷하지만, 체내에서유당불내증 (lactose intolerance) 을거의야기하지않기때문에, 산양유가유아들의이유식뿐만아니라, 노인의영양공급원으로서가치가인정되고있다 (Jandal, 1996). 더욱이산양유는생체이용률과흡수율이좋은비타민과미네랄이다량함유되어, 우유보다높은영양소흡수율을보인다 (Rutherfurd et al., 2006). 이처럼산양유의우수한특성을가지고있음에도불구하고, 국내의산양유산업은발전하지못하고있는실정이다. 특히산양발효유의개발과응용은고령화사회의 This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License ( licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Copyright Korean Society of Milk Science and Biotechnology. All rights reserved. 33

2 Yang and Kim 노인층에게면역활성과영양학적으로더욱더중요하게작용할것이다. 식품산업에서생산되는다양한제품들의경우, 그특성에따라다르고, 똑같은방법으로제조한제품이라도지역, 유통환경, 생산시점에따라품질유지기간이나유통기한은차이가난다 (Choi and Noh, 2009). 요구르트의품질검사는물리화학적, 미생물학적및관능적검사로분류할수있다. 물리화학적검사로는 ph, 적정산도, 점도, 그리고휘발성향기성분이고, 미생물학적검사로는유산균수이며, 관능적검사로는향미, 이취, 조직등이다 (Kwak, 1995). 요구르트는저장기간중유산균수, 물리화학적변화및관능적변화가제품의품질을저하시키는요인이되고있다. 이중관능적검사는식품의맛을평가하는유일한방법으로있고, 식품의특성을측정하는데있다. 이러한특성은소비자의기호도에미치는영향을결정하여소비자가원하는제품을개발하는과정에있어서매우중요한역할을담당한다. 하지만관능검사에있어서는패널선정이중요한데, 그이유는패널의숙련도에따라느끼는맛이다르기때문이다. 따라서관능검사는수많은시료를분석하는경우, 재현성이있는객관적인데이터를얻기어려운단점이있다 (Kim et al., 2013). 그러므로시료의맛을나타내는성분과센서간의감응도를측정하여, 객관적이고정량화된값을얻을수있는미각센서의분석이필요하다. 미각센서는인간의혀를모방한센서막을이용하여맛을측정하는것이가능한장치이다. 센서막은인공의지질막으로구성되어있고, 성분의차이에의해 7종류의막으로구성되어있다. 센서막은센서표면에부착되어있고, 이들센서막을시료용액에담그는것에의해인간과똑같은인공지질막의전위차의변화가일어난다. 이변화량의값을컴퓨터가처리하는것에의해식품의맛을표현하는것이가능하다. 맛의평가는식품을개발하는식품업계뿐만아니라, 의약품업계에서도많이시행되고있다. 관능평가단에의한맛의평가는평가자의개인차, 상태및기분에의해많은영향을받는다. 따라서본연구는, 국내에서처음으로미각센서를이용하여산양요구르트제조후, 냉장저장기간동안어떠한맛성분의변화가일어나는지를평가함으로써차후유제품의소비기한유지에대한자료를얻고자수행하였다. 그리고단독균주인 Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus SP5는 Chr. Hansen's(Denmark) 사로부터구입하여실험에이용하였다. 또한 ABT-B(Lactobacillus acidophillus, Bifidobacterium longum, Streptococcus thermophilus), ABCT-1(Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium longum, Lactobacillus casei, Streptococcus thermophilus) 는삼익유가공으로부터공급받아실험에이용하였다. 유산균의배양은 MRS 배지 (Difco, USA) 를사용하였다. 2. 산양유의분석산양유는 ( 주 ) 엠젠으로부터살균처리된산양유를공급받아실험에이용하였다. 산양유의성분은밀코스캔 (Milko scan FT 6000 Fossomatic 5000, Denmark) 으로분석하였다. 3. 균수, ph 및산도측정산양유 300 ml에각각의활성화시킨유산균을 1.5 ml 접종한후, 37 incubator 에서호기배양하였다. 4시간마다배양한발효유를골고루섞어생균수, ph, 산도및생균수를측정하였다. 배양중생균수의측정은시료 1 ml를채취하여 0.1% peptone 용액을사용하여 10진희석법에따라희석한후, MRS agar 를이용, pour plate method 로접종하여 37 항온기에서호기배양한후, 나타난 colony 를계수하였다. ph 값은 ph meter(horiba, Ltd., Japan) 로실온에서측정하였으며, 적정산도는배양 sample 을골고루섞은후 10 ml를취하여증류수를동량첨가하고, 1% phenolphtalein 을 2~3방울떨어뜨린후, ph 값이 8.3이될때까지 0.1N NaOH 로적정하였다. 소비된 0.1N NaOH 량은다음과같이 lactic acid 로환산하였다. a f 산도 = 검사시료의비중 a : 0.1N NaOH의소비량 (ml) f : 0.1N NaOH의역가 재료및방법 1. 균주및배양복합균주 ABT-5(Lactobacillus acidophilus, Streptococcus thermophillus, Bifidobacteria) 와 YC-380(Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, Streptococcus thermophillus), 4. 미각센서를이용한산양발효유의맛분석산양발효유의 10 이하저장기간중, 맛성분변화는미각센서 (TS- 5000Z, Japan) 를이용하여분석하였다. 즉, 산양유 300 ml에각각의상업유산균을 1.5 ml 접종한후, 37 incubator 에서호기배양하였다. 배양종료후, 산양발효유를 10 이하로냉각하면서미각센서를이용하여신맛 (sourness), 쓴맛 (bitterness), 떪은맛 34 J. Milk Sci. Biotechnol. Vol. 35, No. 1

3 미각센서를이용한발효유의풍미분석 (astringency), 뒷맛 (aftertaste), 그리고감칠맛 (umami) 을분석 하였다. 분석은저장당일, 5 일, 그리고 10 일후에맛분석기의매 뉴얼에의해서분석하였다. 결과및고찰 본실험에이용된산양유의성분을분석한결과는 Table 1 과같다. 산양유의성분함량을보면단백질 3.06%, 지방 4.06%, 유당 4.25%, 무지고형분이 7.66% 를나타내었다. 산양유분석결과, 단백질함량 은우유의일반성분보다적었으나, 지방과유당의함량은우유보다 현저히많이함유되어있는것을보여주었다. 산양유에각각의단일혹은복합유산균을접종하고배양하면서측 정한 ph 변화는 Fig. 1 에나타내었다. 단일균주인 LB-SP5 균주를 접종한산양유의경우, 복합균주를접종한다른산양유들과다르게 천천히 ph 가떨어지는것을알수있으며, 복합균주 ABT-B, ABT-5, ABCT-1 의경우, ph 는배양 8 시간에 ph 4.5 에도달하였다. 그리 고그이후 ph 가서서히감소되었다. 한편, 단일균주인 LB-SP5 균 주배양 22 시간에 ph 4.5 에도달하였다 (Fig. 1). Fig. 2 는산양유에서각각의유산균접종후산도의변화를나타낸 것이다. 단일균주인 LB-SP5 균주를접종한산양유의경우, 다른 복합균주를접종한산양유들과달리완만하게산도가올라가는것 을알수있다. 반면, 복합균주인 ABT-B, ABT-5, ABCT-1 균주를 접종한경우는배양 4 시간후부터현저히산도가높아지는것을보 여주고있다 (Fig. 2). 각각의유산균, 즉단일균주그리고복합균주를산양유에접종하여 24 시간배양하는동안유산균수의변화는 Fig. 3 에나타내었다. 단 일균주인 LB-SP5 는복합균주인다른시험구에비해생장이늦었 으며, 배양 48 시간에는다른시험구와같은생균수를보여주었다. 따라서 LB-SP5 를단독으로이용하기위해서는 48 시간이필요하 다고판단된다. Fig. 4-A 는단독균주와복합균주를이용한산양발효유제조후, 맛 성분을측정한결과를나타내었다. 감칠맛 (umami) 은 YC-380 =ABT-5>ABCT-1=ABT-B>Lb-SP5 의순으로수준값을나타내 었다. 쓴맛 (bitterness) 은 ABT-5=YC-380>ABCT-1=Lb-SP5> ABT-B 의순으로수준값을나타내었다. 신맛 (sourness) 은 YC-380 Table 1. Components of goat milk Ingredient Fat Protein Lactose Solids not fat Cells Urea Content(%) Fig. 1. Changes of ph during the growth of lactic acid bacteria (LAB) in goat milk. Lb-SP5(Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus SP5), YC-380(Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, Streptococcus thermophillus), ABT-B(Lactobacillus acidophillus, Bifidobacterium longum, Streptococcus thermophilus), ABT-5(Lactobacillus acidophilus, Streptococcus thermophillus, Bifidobacteria), ABCT-1 (Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium longum, Lactobacillus casei, Streptococcus thermophilus). Fig. 2. Changes of titratable acidity during the growth of lactic acid bacteria(lab) in goat milk. Lb-SP5(Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus SP5), YC-380(Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, Streptococcus thermophillus), ABT-B(Lactobacillus acidophillus, Bifidobacterium longum, Streptococcus thermophilus), ABT-5 (Lactobacillus acidophilus, Streptococcus thermophillus, Bifidobacteria), ABCT-1(Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium longum, Lactobacillus casei, Streptococcus thermophilus). J. Milk Sci. Biotechnol. Vol. 35, No. 1 35

Yang and Kim 이높은수준을나타내었으나, 나머지 Lb-SP5, ABT-5, ABT-B, 그리고 ABCT-1은 YC-380보다낮은수준을나타내었으며, 나머지시험구는 ABT-5>ABT-B>ABCT-1>Lb-SP5 순으로나타내었다. 그리고뒷맛 (aftertaste) 의값은 YC-380>ABCT-1>ABT-5= ABT- B>Lb-SP5 순으로보여주었다.

4 Yang and Kim 이높은수준을나타내었으나, 나머지 Lb-SP5, ABT-5, ABT-B, 그리고 ABCT-1은 YC-380보다낮은수준을나타내었으며, 나머지시험구는 ABT-5>ABT-B>ABCT-1>Lb-SP5 순으로나타내었다. 그리고뒷맛 (aftertaste) 의값은 YC-380>ABCT-1>ABT-5= ABT- B>Lb-SP5 순으로보여주었다. 한편, 떪은맛 (astringency) 의값은 YC-380>ABT-5>ABCT-1>ABT-B>Lb-SP5 의순으로보여주었다. Fig. 4-B~F 는단일균주와각각의복합균주를산양유에접종하여발효유제조후, 10 에서저장기간동안맛성분의변화를측정한결과를보여주고있다. Lb-SP5 로제조된산양발효유의저장기간동안풍미의변화를 Fig. 4-B에나타내었다. 감칠맛 (umami) 은저장 5일까지높아지다가저장 10일에약간낮아지는경향을나타내었다. 신맛 (sourness) 과쓴맛 (bitterness) 은저장 5일까지증가하다가저장 10일까지유지되었다. 그리고떪은맛 (astringency) 과뒷맛 (aftertaste) 은저장기간이길수록증가하는것을보여주었다. 복합균주인 YC-380 을접종한산양발효유의경우는 Fig. 4-C에서보는바와같다. 감칠맛 (umami) 은저장 5일까지증가하다가, 그이후감소하여저장 10일에는제조당일보다낮은수준의감칠맛 을보여주었다. 신맛 (sourness) 과쓴맛 (bitterness) 은저장 5일까지증가하다가저장 10일까지유지되었다. 그리고떪은맛 (astringency) 과뒷맛 (aftertaste) 은저장기간이길수록증가하는것을보여주었다. 복합균주인 ABT-5를이용한산양발효유의경우는 Fig. 4-D에서보는바와같다. 감칠맛 (umami), 뒷맛 (aftertaste), 그리고신맛 (sourness) 은배양 5일까지증가하다가, 그후감소하는경향을나타내었다. 떪은맛 (astringency) 은저장 10일까지계속증가하였으며, 쓴맛 (bitterness) 은저장 5일까지증가하다가저장 10일까지유지되었다. 그리고복합균주 ABT-B를이용한산양발효유의경우는 Fig. 4-E 에서보는바와같다. 감칠맛 (umami), 쓴맛 (bitterness), 뒷맛 (aftertaste), 그리고신맛 (sourness) 는저장 5일까지증가하다가저장 10 일에는감소하였다. 한편, 떪은맛 (astringency) 은저장 10일까지계속하여증가하였다. 마지막으로복합균주인 ABCT-1 을접종한산양발효유의경우는 Fig. 4-F에서보는바와같다. 감칠맛 (umami), 쓴맛 (bitterness), 뒷맛 (aftertaste), 그리고신맛 (sourness) 은저장 5일까지증가하 Fig. 3. Changes of viable cell counts during the growth of lactic acid bacteria(lab) in goat milk. Lb-SP5(Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus SP5), YC-380(Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, Streptococcus thermophillus), ABT-B(Lactobacillus acidophillus, Bifidobacterium longum, Streptococcus thermophilus), ABT-5 (Lactobacillus acidophilus, Streptococcus thermophillus, Bifidobacteria), ABCT-1 (Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium longum, Lactobacillus casei, Streptococcus thermophilus). 36 J. Milk Sci. Biotechnol. Vol. 35, No. 1

5 미각센서를이용한발효유의풍미분석 Fig. 4. Changes in organoleptic characteristics of fermented goat milk during the storage(b~f) and after fermentation(a) by using an electronic tongue. B, Lb-SP5(Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus SP5); C, YC-380(Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, Streptococcus thermophillus); D, ABT-B(Lactobacillus acidophillus, Bifidobacterium longum, Streptococcus thermophilus); E, ABT-5 (Lactobacillus acidophilus, Streptococcus thermophillus, Bifidobacteria); F, ABCT-1(Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium longum, Lactobacillus casei, Streptococcus thermophilus). 다가저장 10일에는감소하였다. 한편, 떪은맛 (astringency) 은저장 10일까지계속해서증가하였다. 따라서복합균주인 ABCT-1 은복합균주 ABT-B와같은맛의변화를나타내었다. 향기성분을측정하는방법으로는관능검사, gas chromatography (GC), 그리고 gas chromatography mass spectrometer(gc/ms) 를이용하여분석하는방법이있다. Noh 등 (1998) 은관능검사법에있어서패널들이향의세기나배합의차이를감지할수있다는장점이있으나, 식품에대한기호도나표현방법의차이등때문에객관적인결과를원하기는힘들다고하였다. 또한그들은 GC나 GC/ MS는향에관여하는성분의종류와농도등의정확한수치는얻을수있지만, 사람이인식하는식품에서의각성분들의상호작용에의한향특성을표현해낼수없다는한계가있다고하였다. 따라서최근식품분야에서는전자코를많이사용하고있는추세이다. 그러나, 아직까지미각센서를이용한식품의향미성분을분석한연구들은많지않다. 지금까지의미각센서를이용한연구는주로주류분야에서활용되어, 수입산맥주와국산맥주들의맛특성분석 (Lvova et al., 2002), 포토와인의숙성기간예측 (Rudnitskaya et al., 2007), 레드와인의숙성과정모니터링 (Parra et al., 2006), 국내시판증류주의향미특성분석 (Kim et al., 2016) 등이있다. 더욱이미각센서를이용한발효유의향미분석을한예는없다. 이처럼미각센서는여러식품분야에서각식품의향미성분의변화와저장중향미의변화는관능검사페널을대신해충분한객관적인데이터를산출할수있다. 따라서미각센서를이용한유가공산업에서도체계적이고과학적인분석자료축적이시급하다고사료된다. 요약 본연구는상업유산균인단일균주와복합균주를이용한산양유의발효형태와저장중풍미변화를조사한결과가있다. 복합균주는단일균주보다단시간에있어서낮은 ph와높은산도를나타내었다. 또한복합균주에서는유산균수의증식속도도빠르게나타내었다. 관능검사는패널의숙련도에따라느끼는맛이다르다. 따라 J. Milk Sci. Biotechnol. Vol. 35, No. 1 37

6 Yang and Kim 서수많은시료를분석할경우, 재현성이있는객관적인데이터를얻기어려운단점이있다. 더욱이우리는미각센서를이용하여저장중풍미변화를측정하였다. 미각센서는단일균주와복합균주를이용한산양발효유에대하여사용균주별다양한풍미의변화가측정가능하였다. 따라서본연구는국내에서처음으로발효유에있어서미각센서를이용하여저온저장기간동안맛성분의변화를측정한자료로있다. 이러한결과는차후유제품의소비기한유지에대한자료로서이용가치가크게기대되고있다. References 1. Choi, J. Y. and Noh, B. S Determination of selflife of foods. Food Sci. Industry. 42: Jandal, J. M Comparative aspects of goat and sheep milk. Small Ruminant Research. 22: Jennes, R Composition and characteristics of goat milk; Review ( ). J. Dairy Sci. 63: Kim, J. S., Jung, Y. J., Park, E. Y. and Noh, B. S Flavor analysis of commercial Korean distilled spirits using an electronic nose and electronic tongue. Korean J. Food Sci. Technol. 48: Kim, K. H., Park, S. J., Kim, J. E., Dong, H. M., Park, I. S., Lee, J. H., Hyun, S. Y. and Noh, B. S Assessment of physicochemical characteristics among different types of pale ale beer. Korean J. Food Sci. Technol. 45: Kwak, H. S Effect of volatile flavor compound on yogurt during refrigerated storage. Korean J. Food Sci. Technol. 46: Lvova, L., Kim, S. S., Legin, A., Vlasov, Y., Yang, J. S., Cha, G. S. and Nam, H. H All-solid-state electronic tongue and its application for beverage analysis. Anal. Chim. Acta. 468: Noh, B. S., Ko, J. W., Kim, S. Y. and Kim, S. J Application of electronic nose in discrimination of the habitat for special agricultural products. Korean J. Food Sci. Technol. 30: Park, Y. W Comparison of mineral and cholesterol composition of different commercial goat milk products manufactured in USA. Small Rumin. Res. 37: Parkash, S. and Jenness, R The composition and characteriastics of goat milk: A review. Dairy Sci. Abstr. 30: Parra, V., Arrieta, A. A., Fernandez-Escudero, J. A., Iniguez, M., Saja, J. A. and Rodriguez-Mendez, M. L Monitoring of the ageing of red wines in oak barrels by means of an hybird electronic tongue. Anal. Chim. Acta. 563: Restani, P., Giasch, A., Plebani, A., Beretta, B., Cavagni, G., Fiocchi, A., Poiesi, T., Velona, T., Ugazio, A. G. and Galli, C. L Cross-reactivity between milk proteins from different animal species. Clin. Exp. Allergy. 29: Richardson, B. C., and Creamer, L. K Comparative micelle structure: Ⅳ. The similarity between caprine α S-casein and bovine α S3-casein. Biochim. Biophys. Acta. 393: Rudnitskaya, A., Delgadillo, I., Legin, A., Rocha, S. M., Costa, A. M. and Simoes, T Prediction of the port wine age using an electronic tongue. Chemometr. Intell. Lab. 88: Rutherfurd, S. M., Darragh, A. J., Hendriks, W. H., Prosser, C. G. and Lowry, D Mineral retention in three-week-old pignets fed goat and cow milk infant formulas. J. Dairy Sci. 89: Tomotake, H., Okuyama, R., Katagiri, M., Fuzita, M., Yamako, M. and Ota, F Comparison between holstein cow s milk and Japaness-Saanen goat s milk in fatty acid composition, lipid digestibility and protein profile. Biosci. Biotech. Bioch. 70: Toral, P. G., Chilliard, Y., Rouel, J., Leskinen, H., Shingfield, K. J. and Bernard, L Comparison of the nutritional regulation of milk fat secretion and composition in cowa and goats. J. Dairy Sci. 398: J. Milk Sci. Biotechnol. Vol. 35, No. 1

인문사회과학기술융합학회

인문사회과학기술융합학회 Vol.5, No.5, October (2015), pp.471-479 http://dx.doi.org/10.14257/ajmahs.2015.10.50 스마트온실을 위한 가상 외부기상측정시스템 개발 한새론 1), 이재수 2), 홍영기 3), 김국환 4), 김성기 5), 김상철 6) Development of Virtual Ambient Weather Measurement