Introduction
소득 수준의 향상과 건강한 삶에 대한 관심이 늘어나면서 건강기능성 식품에 대한 소비자들의 관심은 전 세계적으로 증가하고 있다(Kim et al., 2015), 한국은 2002년 8월 처음 건강기능성 식품 관련 법률이 제정된 후 2004년부터 시행되면서 건강기능성 식품의 시장이 본격적으로 확대되기 시작했다(Im et al., 2006). 발효유는 1970년대부터 국내에서 생산되기 시작하여 현재도 많은 양이 소비되고 있으며 소화기능 개선, 장 건강 증진에 대한 효과와 probiotics의 기능에 대한 연구결과들이 보고되면서 건강기능성 식품으로서 더욱 각광받고 있다. 이러한 추세에 맞춰 발효유는 기존의 기능성을 강화한 제품과 기존에 없었던 새로운 건강 기능성을 추가한 발효유가 출시되고 있다(Im et al., 2006). 기능성 소재를 이용한 발효유의 연구는 비타민 나무열매 분말 첨가에 따른 발효유의 생리활성 기능(Park et al., 2022)과 카카오닙스 분말 첨가에 따른 발효유의 생리활성 기능(Jeong et al., 2022) 등이 보고되었다.식사를 대체할 수 있는 간편 대용식 시장에서 플레인 요거트에 대한 수요가 증가하며 유업회사에서 다양한 종류의 제품들을 출시하고 있다. 이 외에도 발효유의 수분 및 유청을 제거하여 만드는 그릭요거트(greek yogurt)와 같은 새로운 형태의 발효유도 소비자들에게 주목받으며 음료시장에서의 경쟁력을 넘어 식품시장 전반에서 경쟁력이 있을 것으로 보인다.
구기자(Lycium chinese Miller)는 구기자나무의 열매로 한약재로 사용되어 왔는데 현재는 음료, 차, 추출물 등 다양한 종류의 제품들이 생산되고 있고, 주생산지는 한국의 청양지역이다. 구기자는 항노화 및 주름개선 효과(Kim et al., 2008)가 있고 구기자를 첨가한 쿠키의 항산화 효과(Park et al., 2005)와 구기자의 지표물질로 알려진 betaine은 간 건강기능 개선과 심혈관 질환 예방 효과가 있다고 보고하였다(Craig, 2004).
홍삼(red ginseng)은 한국인이 가장 좋아하는 전통적인 약용식물로 이를 이용하여 다양한 제품들이 출시되고 있다. 홍삼이 유산균과 대장균 및 식중독균의 성장에 미치는 영향(Bae et al., 2005)과 홍삼추출물 첨가가 혼합발효유의 특성에 미치는 영향(Bae and Nam, 2006)에 관한 연구도 보고되었다.
쌀은 밀과 옥수수와 함께 세계 3대 식량 작물로 주로 동아시아권에서 주식으로 이용되고 있고, 한국도 주식으로서 소비되는 형태 외에도 쌀을 가공하여 다양한 형태의 제품을 생산하고 있다. 이와 관련된 연구를 보면 녹색 홀그레인 보리, 밀, 찹쌀, 맵쌀 분말을 첨가한 발효유의 특성에 관해 보고하였다(Bae et al., 2011).
본 연구는 한방 생약 소재로 알려진 구기자와 홍삼 그리고 한국인의 주식인 쌀을 첨가한 요구르트를 제조하여 발효 특성과 생리활성 기능을 밝힘으로써 기능성 요구르트의 연구 및 개발에 기초 자료를 제공하기 위해 수행하였다.
Materials and Methods
공시재료
탈지분유
요구르트는 탈지분유(Seoulmilk Cooperation, Seoul, Korea)를 구매하였으며 10% (w·v-1) 탈지환원유를 제조하여 90℃에서 30분 동안 살균하여 사용하였다. 탈지분유의 일반 성분은 탈지분유 제품에 제시된 것을 Table 1에 나타내었다.
쌀 분말
쌀분말은 농협에서 제조한 쌀 분말(Nonghyup, Ichun, Korea)을 구매하여 -20℃에서 보관하며 사용하였고, 요구르트에 쌀 분말을 4% (w·v-1) 첨가하여 요구르트를 제조하였다.
구기자
구기자(Lycium chinense Mill.)는 청양구기자원예농업협동조합(Institute of Chungyang Lycium chinense Mill, Chungyang, Korea)에서 제조한 구기자 분말을 구매하여 -20℃에 보관하며 사용하였다. 청양구기자원예농업협동조합에서 제공하는 구기자의 일반성분 조성은 Table 2와 같다. 분말 100 g을 증류수 800 mL에 완전히 용해시킨 후 40℃에서 60분동안 sonicatior (Powersonic420, Hwashin Tech, Seoul, Korea)를 이용하여 추출한 후, 추출물을 6,800 × g에서 20분 동안 원심분리기(Hanil, Daejeon, Korea)로 원심분리하여 상징액을 회수했다. 회수한 상징액은 감압농축기(Büchi, Flawil, Switzerland)를 이용하여 농축하며 당도계(Atago, Tokyo, Japan)로 이용하여 50 Brix가 될 때까지 농축하였다. 농축액(Lycium chinense Mill. extract)은 4℃에서 보관하며 사용하였고 대조구와 쌀 분말 첨가구를 제외한 시험구에 각각 2%와 5% (v·v-1)씩 첨가하였다.
홍삼
홍삼(red ginseng paste)은 중부대학교에서 제조한 홍삼경진고(Joongbu University, Geumsan, Korea)를 구매하여 4℃에서 보관하면서 사용하였다.
Starter
Starter는 DVS (direct vat set) starter인 Chr. Hansen YC-X11 Yo-Flex® (Chr. Hansen Cp., Hørsholm, Denmark)를 구매하여 사용하였고, starter의 유산균 구성은 Lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus, Streptococcus thermophilus이다. 구매한 starter는 aliquot한 후 -20℃에 보관하며 사용했다. Starter는 10% 환원유에 2회 계대배양 한 후 BCP agar (Eiken chemical. Tokyo, Japan)를 이용하여 균수를 확인하였고 접종 시의 유산균 수가 약 1.1 × 105 CFU·mL-1이 되도록 조정하여 3% (v·v-1) 접종하였다.
구기자, 홍삼, 쌀분말 첨가 요구르트 제조
요구르트의 성분 조합은 Table 3과 같이하여 제조하였다. 제조한 10% 환원유를 90℃에서 15분간 중탕 살균한 후 40℃로 냉각하여 희석한 starter를 접종하였으며 37℃의 배양기에서 0, 4, 8, 12, 24, 48시간 발효시키면서 발효 특성을 조사하였다. 발효가 끝난 요구르트는 4℃에서 보관하면서 실험에 사용하였다.
유산균 수 측정
유산균 수 측정은 멸균된 증류수에 10진희석법으로 희석한 후 BCP agar (Eiken chemical, Tokyo, Japan)에 배양한 후 colony수가 50 - 500개 범위안에서 확인되는 평판을 계수하고 환산하여 CFU·mL-1의 단위로 표시하였다.
pH와 적정산도
pH는 pH meter (Mettler Toledo, Greifensee, Swiss)를 사용하여 측정하였고 적정산도는 시료를 증류수와 1 : 1로 희석한 후 1% phenolphthalein solution을 2 - 3방울 넣고 섞어준 후 0.1 N NaOH로 pH 8.3까지 적정하며 소모된 0.1 N NaOH의 양을 측정한 다음 소모된 양을 식에 대입해 lactic acid의 농도를 구하였다.
a = 0.1 N NaOH 소모량, F = 0.1 N NaOH 역가
점도
점도 측정은 회전식 점도계(Tokimec, Tokyo, Japan) 1번 spindle을 이용하여 60 rpm에서 1분간 측정하여 얻은 측정값을 conversion factor로 환산하여 점도(cP., Centi poise)를 구하였다.
당 분해와 유기산 분석
발효유를 6,800 × g에서 20분 동안 원심분리 후 casein을 제거한 상징액을 회수하여 0.2 μm membrane filter (Hyundai micro, Seoul, Korea)로 여과한 후 당 분해와 유기산 분석을 HPLC (600E Multi-solvent delivery system, waters corporation, MA, USA)를 이용하였다. 유기산 분석은 UV detector (2487 UV detector, waters corporation, MA, USA), 당 분석은 refractive index detector, 2410 RI detector (waters corporation, MA, USA)를 사용하였다. 유기산과 당 분석에 사용한 column은 supelcogel C-610H (38 cm × 7.8 mm, Sigma Aldrich, MO, USA)로 40℃로 유지하며 사용했고, mobile phase는 phosphoric acid (Samchun chemical, Yeosu, Korea)를 3차 증류수에 0.1% (v·v-1)의 농도로 희석하여 사용했다. 상징액 40 μL를 주입하여 1.0 mL·min-1 유속으로 40분 동안 용리하였다.
총페놀성 화합물 함량 분석
총 페놀성 화합물의 함량 분석은 Folin-Ciocalteu의 phenol reagent가 페놀성 화합물에 의해서 molybdenum blue로 환원되는 정도를 UV detector로 측정하는 것으로 총 페놀성 화합물의 함량 변화를 Folin-Denis법(Singleton and Rossi, 1965)을 응용하여 비색정량했다. 1 mg·mL-1의 농도로 증류수에 희석한 동결건조물과 25% sodium carbonate (Junsei, Tokyo, Japan) 용액을 1 : 1로 희석하여 3분간 반응시킨 다음, 2 N Folin-Ciocalteu (Sigma Aldrich, MO, USA)시약을 첨가하고 30℃ 암실에서 1시간 동안 반응한 후 Microplate reader (Thermo Scientific, MA, USA)를 이용하여 650 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준곡선은 농도별로 희석한 gallic acid (Sigma Aldrich, MO, USA)의 흡광도를 이용하여 작성했다.
총플라보노이드 함량 분석
총 플라보노이드 함량 측정은 Davis (Davis, 1947)의 방법을 응용하여 진행하였다. 1 mg·mL-1로 희석한 시료 100 μL, 90% diethylene glycol (Sigma Aldrich, MO, USA) 0.9 mL, 1 N NaOH 용액 20 μL을 넣고 37℃ water bath에서 1시간동안 반응 후 420 nm에서 흡광도를 측정했다. 표준곡선은 농도별로 희석한 Naringin (Sigma Aldrich, MO, USA)의 흡광도를 이용하여 작성했다.
저장성 평가
요구르트의 저장성을 평가하기 위해 48시간 발효된 요구르트를 4℃에서 보관하면서 3일 간격으로 15일 동안 유산균 수와 pH, 적정산도를 측정하였다.
통계처리
모든 실험은 3회 이상 반복하여 측정한 값을 SPSS 26.0 (Statistical Package for Social Science ver 26.0, SPSS Inc., IL, USA) 프로그램의 기술통계로 평균과 표준편차(Mean ± SD [standard deviation])로 표시하였으며 분산분석(analysis of variance)을 통해 유의성이 나타난 경우 다중범위검정(Duncan’s multiple range test)을 진행하여 시료 간의 통계적 유의성을 검정하였다(p < 0.05).
Results and Discussion
유산균수
발효 시간에 따른 유산균수의 변화는 Fig. 1과 같다. 발효 4시간째 대조구는 3.44 × 105 CFU·mL-1로 증가했고, A첨가구의 유산균수는 5.76 × 105 CFU·mL-1로 증가했다. 발효 8시간째는 모든 처리구의 유산균수가 107 CFU·mL-1 수준으로 증가했는데 식품공전에서는 요구르트의 유산균수 기준은 1 mL당 1 × 107 CFU·mL-1으로 발효 8시간째에 기준에 적합한 수의 유산균이 생장하였음을 확인할 수 있다. 발효 24시간째 유산균수는 대조구는 7.2 × 108 CFU·mL-1, 쌀분말 4% 첨가구는 8.7 × 108 CFU·mL-1, A첨가구는 1.1 × 109 CFU·mL-1, B첨가구는 9.6 × 108 CFU·mL-1로 모든 처리구 중 A 첨가구 요구르트가 가장 높은 수준을 보였으며, 이는 쌀분말 첨가 요구르트(Paik et al., 2004), 구기자 첨가 요구르트(Cho et al., 2003), 홍삼 첨가 요구르트의(Bae and Nam, 2006) 유산균수와 유사한 결과를 확인할 수 있었다. 발효 48시간 경과한 모든 처리구의 유산균수는 107 CFU·mL-1 수준으로 감소하는 경향을 보였는데 이 중 B첨가구는 108 CFU·mL-1 수준의 유산균수가 나타나 다른 처리구보다 감소 추세가 낮았다. 48시간째 유산균수 감소는 발효유의 pH 저하, 배양액 내부의 대사산물 축적, 영양분 고갈 등의 이유로 감소된 것으로 사료된다(Charalampopoulos, 2001; Kaarel et al., 2003).
Fig. 1. Changes of the number of lactic acid bacteria in yogurt added Lycium chinense Mill. extract, red ginseng extract and rice powder by fermentation for 48 h at 37℃. ○, Control; △, 4% rice powder; □, 2% Lycium chinense Mill. extract + 4% rice powder + 1% red ginseng extract; ◇, 5% Lycium chinense Mill. extract + 4% rice powder + 1% red ginseng extract. * significant difference in treatment (p < 0.05).
pH와 적정산도
요구르트의 발효 시간별 pH와 적정산도의 변화는 Fig. 2에 나타냈다. 모든 처리구의 발효 4시간 경과까지 pH는 6.8로 동일하였다. 발효 8시간 경과부터 대조구는 6.26로 감소하였고, B 첨가구의 pH는 6.10로 감소하였다. 발효 12시간 경과 후 대조구는 4.11, 쌀분말 4% 첨가구는 4.71, A 첨가구는 4.22, B 첨가구는 3.96으로 감소하여 이 처리구가 산생성이 가장 활발함을 알 수 있었다. 발효 48시간째의 pH는 대조구가 3.91이었고, 쌀분말 4% 첨가구는 3.75, A 첨가구는 3.74, B 첨가구는 3.75로 낮아졌는데, 발효 종점이 되면서 pH는 모든 처리구가 비슷하게 나타났다. 48시간 발효는 일반적으로 요구르트의 적당한 pH 4.0 - 4.4을 제시(Kroger, 1973)한 것과 Lee 등(1972)이 제시한 한국인에게 적합한 pH로 3.7 - 4.4를 모든 처리구가 이 범위에 들어가 발효가 알맞게 되었음을 확인할 수 있었다.
요구르트의 발효 0시간째 적정산도는 대조구 0.15%, 쌀분말 4% 첨가구 0.13%, A와 B 첨가구는 동일하게 0.22%로 나타났는데, 이는 첨가물에 의한 영향으로 보인다. 발효시간에 따라 모든 처리구의 적정산도가 상승하였으며 발효 48시간째는 대조구의 산도는 1.17%, 쌀분말 4% 첨가구는 1.10, A 첨가구는 1.14%로 상승하였고, B 첨가구의 적정산도가 1.36%까지 상승하며 모든 처리구 중 가장 높았다. 이는 기존 첨가물과 발효에 의한 대사산물의 축적, 유산생성 등이 원인으로 추측된다.
점도
요구르트는 발효를 거치면서 pH의 감소로 인해 점도가 상승한다. 구기자와 홍삼, 쌀분말을 첨가한 요구르트의 점도 변화는 Fig. 3에 나타냈다. 최초에 발생하는 점도의 차이는 시험구에 첨가한 쌀 분말과 홍삼, 구기자 등에 함유 되어있던 고형분의 영향에 의한 것으로 추측된다. 발효 12시간째 B 첨가구의 점도가 다른 처리구보다 높았다. 이는 12시간에서 B 첨가구의 pH가 3.96으로 모든 처리구 중 가장 낮았으며 이는 높은 함량의 첨가물이 영향을 준 것으로 추측된다. 발효 24시간 경과한 모든 처리구의 점도는 대조구를 포함한 처리구별로 각각 956.67, 946.67, 1,046.67, 1,083.33 cP로 상승하였다. 최종 발효시간인 48시간째 점도는 각각 1,066.67, 1,146.67, 1,286.67, 1,293.34 cP로 첨가물의 함량에 비례하여 점도가 높아졌다(p < 0.05). Shin과 Lee (2018)에 따르면 시중에 유통되는 농후요구르트의 점도는 25.20 - 174.20 cP로 시험구와는 큰 차이를 보였다. 이는 발효유에 첨가한 고형분의 차이와 발효에 사용한 starter (Donkor et al., 2007) 등의 차이에서 기인한 것으로 사료된다.
Fig. 2. Changes of pH and titratable acidity in yogurt added Lycium chinense Mill. extract, red ginseng extract and rice powder by fermentation for 48 h at 37℃. ○, Control; △, 4% rice powder; □, 2% Lycium chinense Mill. extract + 4% rice powder + 1% red ginseng extract; ◇, 5% Lycium chinense Mill. extract + 4% rice powder + 1% red ginseng extract. ** significant difference in treatment (p < 0.005).
Fig. 3. Changes of viscosity in yogurt added Lycium chinense Mill. extract, red ginseng extract and rice powder by fermentation for 48 h at 37℃. ○, control; △, 4% rice; □, 2% Lycium chinense Mill. extract + 4% rice powder + 1% red ginseng paste added yogurt; ◇, 5% Lycium chinense Mill. extract + 4% rice powder + 1% red ginseng paste added yogurt. *significant difference in treatment (p < 0.05), *** significant difference in treatment (p < 0.001).
당 분해
유산균은 우유의 유당을 다양한 경로를 통해 분해하며 우유의 유당은 유산균의 발효과정 중 glucose와 galactose로 분해된다(Kandler, 1983). Goodenough와 Kleyn (1976)은 발효를 거치며 우유의 유당은 약 2.75%가 감소하고, glucose는 큰 변화가 없었으며 미량 검출되던 galactose는 증가하여 1.2%까지 상승한다고 보고했다. 요구르트의 발효시간별 유당 분해는 Fig. 4에 나타냈다. 모든 처리에서 발효 시간이 경과함에 따라 유당은 감소하고, galactose는 증가하는 것을 확인할 수 있으며, 이는 Goodenough과 Kleyn (1976)의 연구결과와 일치했다. 시험구에서는 유당과 glucose, galactose 외에도 fructose와 확인되지 않은 분획이 추가로 확인되었다. 이는 구기자추출물과 쌀분말, 홍삼추출물에 존재하던 당 성분이 검출된 것으로 추정하며, 시험구에서 공통적으로 나타나는 1번 피크는 발효시간 경과에 따라서 증가하는 것으로 확인되었다.
Fig. 4. Changes of carbohydrate in yogurt added Lycium chinense Mill. extract, red ginseng extract and rice powder by fermentation for 48 h at 37℃. (A) control, (B) 4% rice powder, (C) 2% Lycium chinense Mill. extract + 4% rice powder + 1% red ginseng extract, (D) 5% Lycium chinense Mill. extract + 4% rice powder + 1% red ginseng extract. 1, unknown; 2, lactose; 3, fructose; 4, Galactose, Glucose; 5, unknown.
유기산 생성
요구르트의 발효시간에 따른 유기산 생성은 Fig. 5와 같다. 모든 처리구에서 발효시간에 따라 lactic acid가 증가하였다. 또한 모든 시간대에서 우유의 oxalic acid, malic acid가 확인되었으나 발효시간이 경과되어도 증가하거나 감소하지 않았다. 구기자추출물과 홍삼추출물을 넣은 두 시험구에서 lactic acid 외에도 acetic acid, isobutyric acid로 추정되는 것이 확인되었고 발효시간이 경과함에 따라 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 유기산들은 기존 첨가물에 존재하던 유기산 성분들로 추정되며 이 성분들이 A 첨가구와 B 첨가구의 pH와 적정산도에 영향을 미쳤을 것으로 사료된다. 유산균은 우유에서 발효과정을 거치며 우유의 lactose를 분해하는데 이 과정에서 lactic acid가 생성되며 Hong과 Ko (1991)는 lactic acid가 발효과정에서 생성된 주요 유기산이라고 보고했다.
Fig. 5. Production of organic acid in yogurt added Lycium chinense Mill. extract, red ginseng extract and rice powder by fermentation for 48 h at 37℃. (A) control, (B) 4% rice powder, (C) 2% Lycium chinense Mill. extract + 4% rice powder + 1% red ginseng extract, (D) 5% Lycium chinense Mill. extract + 4% rice powder + 1% red ginseng extract. 1, oxalic acid; 2, malic acid; 3, unknown; 4, lactic acid; 5, acetic acid; 6, isobutyric acid.
총페놀성 화합물 함량 분석
페놀성화합물은 항산화 물질로 알려져 있으며(Nathan and Julia, 2009) 심혈관 질환, 당뇨와 골다공증 예방 등의 효과를 가진 것으로 보고되었다(Augustin et al., 2007). 페놀성 화합물은 주로 식물성 식품에서 발견되며, 녹차의 catechin, 마늘의 gallic acid 등이 대표적이다. 총페놀성 화합물 함량은 Fig. 6에 나타냈다. 모든 처리구의 총페놀성 화합물의 함량은 첨가물이 많을수록 증가하였는데, 이는 요구르트에 첨가된 쌀 분말, 구기자 추출물, 홍삼경진고 등이 첨가되면서 총 페놀성 화합물도 증가된 것으로 사료된다. 페놀성 화합물의 함량은 발효 0시간째 대조구는 1.06 μg·mL-1, 쌀분말 4% 첨가구는 3.69 μg·mL-1, A첨가구는 6.69 μg·mL-1, B첨가구는 10.56 μg·mL-1으로 첨가물의 함량에 비례하여 증가하였다. 또한 모든 처리구의 페놀성 화합물 양은 발효시간이 증가함에 따라 증가하는 경향을 보였는데, 발효 48시간 경과한 대조구의 페놀성 화합물 함량은 2.06 μg·mL-1, 쌀 분말 4% 첨가구는 6.52 μg·mL-1, B첨가구는 8.81 μg·mL-1, B첨가구는 12.82 μg·mL-1로 증가하였다. 이는 발효 중에 고분자의 페놀성 화합물의 분해로 인해 저분자화된 페놀성 화합물이 발색도에 영향을 미친 것으로 사료된다(Raquel et al., 2011).
Fig. 6. Change of total phenolics in yogurt added Lycium chinense Mill. extract, red ginseng extract and rice powder by fermentation for 48 h at 37℃. , control; , rice (4% rice powder); , A (2% Lycium chinense Mill. extract + 4% rice powder + 1% red ginseng extract); , B (5% Lycium chinense Mill. extract + 4% rice powder + 1% red ginseng extract). A - C: Values with different superscript indicate significant statistical difference between time (p < 0.05). a - c: Values with different superscript indicate significant statistical difference between treatment (p < 0.05).
총 플라보노이드 함량 분석
요구르트의 총 플라보노이드 함량 변화는 Fig. 7에 나타내었다. 플라보노이드는 페놀성 화합물 중 quercetin, catechin 등의 총칭으로 항산화 활성(Wolf and Saran, 1987), 항균활성(Maria, 2012) 등의 효과를 가진 물질로 페놀물질의 일종이다. 발효 0시간째 플라보노이드 함량은 대조구는 0.22 μg·mL-1, 쌀분말 4% 첨가구는 0.46 μg·mL-1, 구기자추출물 2%, 쌀분말 4%, 홍삼추출물 1% 첨가구는 1.84 μg·mL-1, 구기자추출물 5%, 쌀분말 4%, 홍삼추출물 1% 첨가구는 1.91 μg·mL-1으로 첨가물의 함량에 비례하여 증가하는 것을 확인 할 수 있었다, 발효 48시간째의 플라보노이드의 함량은 대조구 1.38 μg·mL-1, 쌀분말 4% 첨가구는 2.10 μg·mL-1, 구기자추출물 2%, 쌀분말 4%, 홍삼추출물 1% 첨가구는 4.61 μg·mL-1, 구기자추출물 5%, 쌀분말 4%, 홍삼추출물 1% 첨가구는 4.80 μg·mL-1로 발효시간에 비례하여 증가하였으며, 이는 다른 연구와 유사한 경향이 나타났다(Moktan et al., 2008). 이는 발효 과정에서 결합된 형태로 존재하는 플라보노이드가 pH 저하 등으로 인해 유리되었을 것으로 추측된다(Adetuyi and Ibrahim, 2014).
Fig. 7. Change of total flavonoid in yogurt added Lycium chinense Mill. extract, red ginseng extract and rice powder by fermentation for 48 h at 37℃. , control; , rice (4% rice powder); , A (2% Lycium chinese Mill. extract + 4% rice powder + 1% red ginseng extract); , B (5% Lycium chinense Mill. extract + 4% rice powder + 1% red ginseng extract). A - C: Values with different superscript indicate significant statistical difference between time (p < 0.05). a - c: Values with different superscript indicate significant statistical difference between treatment (p <0.05).
관능 평가
관능평가는 Fig. 8에 나타난 바와 같다. 실험 패널들은 요구르트의 색상을 첨가물이 증가할수록 색상이 진하다고 답했다. 대조구의 색상점수는 1.98점이었고 쌀분말 4% 첨가구는 2.36, A 첨가구는 5.25였으며, B 첨가구는 6.09로 구기자와 홍삼의 첨가로 인한 차이가 발생하였다. 산미는 대조구가 4.55였으며, 쌀분말 4% 첨가구는 4.48, A 첨가구는 4.23, B 첨가구는 4.14로 첨가물이 증가할수록 산미가 약하게 느껴진다고 답했으나 통계적으로 유의적인 차이는 없었다. 이는 구기자와 홍삼에 함유된 당 성분이 영향을 주었을 것으로 사료된다. 감미의 경우 대조구는 2.23, A 첨가구는 3.05의 점수가 나왔으며, 첨가물 양에 비례하여 유의적으로 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이는 산미가 약하다고 느껴지는 이유와 연관이 있을 것으로 사료된다. 전체적인 기호도는 첨가물의 함량이 증가할수록 감소하는 경향을 보였는데 대조구의 경우 3.95로 가장 높은 기호도를 나타냈고, 쌀 분말 4% 첨가구는 3.80이었으며, A 첨가구는 3.23, B 첨가구는 2.89로 첨가물이 증가할수록 기호도가 감소하였다. 이는 첨가물인 구기자와 홍삼이 주로 약재로 사용되는데 이런 점이 기호도 감소에 영향을 미쳤을 것으로 사료된다. 홍삼을 첨가한 요구르트의 경우에도 홍삼 함량이 증가할수록 기호도가 감소한다고 보고한 결과와 유사한 결과를 얻었다(Bae and Nam, 2006). 조직감은 쌀분말 4% 첨가구가 3.64로 가장 높은 점수를 보였으나 통계적으로 유의적인 차이는 없었고, 대조구와 A 첨가구, B 첨가구의 조직감 점수는 각각 3.14, 3.43, 3.45였다.
Fig. 8. Sensory evaluation in yogurt added Lycium chinense> Mill. extract, red ginseng extract and rice powder by fermentation for 24 h at 37℃. (C) control, (R) 4% rice, (A) 2% Lycium chinese Mill. extract + 4% rice powder + 1% red ginseng extract, (D) 5%Lycium chinense Mill. extract + 4% rice powder + 1% red ginseng extract. ***significant statistical difference between treatment (p < 0.001).
저장성 평가
저장기간에 따른 요구르트의 pH, 적정산도와 유산균 수의 변화를 Table 4에 표시했다. 저장 0일차에 발효한 요구르트의 pH는 대조구는 3.98, 쌀분말 4% 첨가구는 4.06, A 첨가구는 3.72, B 첨가구는 3.75였다. 저장 15일차에는 대조구가 3.96으로 감소하였고, 쌀분말 4% 첨가구는 4.01으로 감소했다. A 첨가구는 3.67로 감소하였으며, B 첨가구는 3.71로 감소하여 저장기간이 경과됨에 따라 모든 처리구의 pH가 감소하였다. 산도는 0일차 대조구는 1.1%, 쌀분말 4% 첨가구는 1.19%, A 첨가구는 1.3%, B 첨가구는 1.35%였다. 15일차의 산도는 대조구는 1.02%, 쌀분말 4% 첨가구는 1.18%, A 첨가구는 1.8%, B 첨가구는 1.55%로 산도는 증가하거나 유지하는 경향을 보였는데 산도의 증가폭이 크지는 않았다. 이는 Kosikowski와 Mistry (1982)가 0.9 - 1.2%의 적정산도를 가진 요구르트가 유통되며 1.5%까지 적정산도가 상승한다고 보고한 것과 유사한 경향을 보였다. 유산균수는 저장기간이 지남에 따라서 감소하는 경향을 보였지만, 저장 15일이 경과하여도 본 실험에 해당하는 액상발효유의 식품공전 규격인 1 × 107 CFU·mL-1 이상을 유지하는 것을 확인할 수 있었다.
Conclusion
기능성 식품에 대한 소비자들의 관심이 증가하면서 기존의 발효유에 기능성을 가진 발효유 제품의 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 이러한 기능성 요구르트 개발에 기여하고자 한방약재 소재인 구기자와 홍삼 그리고 한국인의 주식인 쌀을 첨가한 요구르트의 발효 특성을 분석하였다. 첨가물들의 양이 증가함에 따라 유산균 수는 증가하였고 pH, 산도, 점도, 유산은 이상적인 발효 수준으로 나타났다. Polyphenol생성은 첨가량이 높을수록 발효 시간이 길어질수록 증가되었다. 관능검사는 첨가량이 증가될수록 산미와 감미가 강하게 느껴졌고, 기호도는 감소하였다. 저장성 평가는 식품공전 상의 규격을 유지하였다. 구기자와 홍삼, 쌀분말 첨가 요구르트 개발은 새로운 기능성 발효유의 가능성과 유제품의 인식 제고에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대한다.
