Fermentation Microbiology (FM) | Food Biotechnology and Food Processing
Microbiol. Biotechnol. Lett. 2023; 51(1): 53-59
https://doi.org/10.48022/mbl.2301.01006
Jungmin Lee1, Sojeong Heo1, Jihoon Choi2, Eunji Pyo2, Myounghee Lee2, Sangick Shin2, Jaehwan Lee2, Junglyoul Lee2, and Do-Won Jeong1*
1Department of Food and Nutrition, Dongduk Women’s University, Seoul 02748, Republic of Korea
2R&BD Center, Korea Yakult Co., Ltd., Yongin 17086, Republic of Korea
Correspondence to :
Do-Won Jeong, jeongdw@dongduk.ac.kr
The glutamic acid producing strain for development savory taste enhancing foods was identified the possibility through application into soybean fermentation. To check the effects on glutamic acid production during soybean fermentation, Lactococcus lactis HY7803 was introduced as a starter. The soybean samples were analyzed on days 0, 7, 14 and 21. The numbers of bacteria decreased gradually, while the content of amino-type nitrogen increased during fermentation in the soybean with L. lactis HY7803. Glutamic acid content in soybeans with L. lactis HY7803 increased from 114.99 ± 9.37 pmol/ul on day 0 to 138.14 ± 1.76 pmol/ul on day 21, showing an overall higher amino acid content than soybeans without L. lactis HY7803 and similar content to soybeans with Aspergillus oryzae SNU-G. It was clearly distinguished through principal component analysis. Consequently, our results indicate that L. lactis HY7803 is available as a fungus replacement and may be a good starter strain for enhancing savory taste in vitro as well as soybean fermentation.
Keywords: Lactic acid bacteria, Lactococcus lactis, soybean fermentation, glutamic acid
식품의 맛은 단맛, 쓴맛, 신맛, 짠맛, 감칠맛으로 분류되며이를 식품의 오미(五味)라 한다. 오미 중 단맛, 쓴맛, 신맛, 짠맛과는 구분되는 독특한 맛을 우마미(umami; 감칠맛)라고한다[1−4]. 감칠맛의 주된 성분은 이노신산염(inosine monophosphate; IMP), 구아닐산염(guanosine monophosphate; GMP)과 같은 핵산 계열과 아미노산 계열인 글루탐산염(monosodium glutamate; MSG)으로 밝혀졌다[5, 6]. 정제한MSG를 사용하던 국내 조미료 시장은 핵산계 물질을 첨가한복합적인 화학조미료로 변화하였고, 이후 효모 엑기스, 동식물 엑기스 등의 천연 조미료로 변화했다[7]. 그러나 천연 조미료는 화학 조미료에 비해 맛의 깊이나 농후감, 지속성이부족하였고, 이를 보완하기 위해서 효소처리 공정 또는 발효공정을 통한 발효 조미료를 개발하고 있다[7].
메주는 대두(
MRS (Difco, USA) 액체배지에 전 배양 한
대두발효물 제조에는 대두(
대두발효물에 무게 대비 4배의 0.1% peptone water를 혼합하여 균질화하고 멸균한 거즈로 여과하였다. 여과액을100 ×
아미노태 질소는 Formol 적정법을 토대로 일부 변형하여측정하였다[17]. 시료 5 g에 멸균수 95 ml를 첨가하여 균질화하고 No.2 여과지(Whatman, UK)로 여과하였다. 여과액25 ml에 1% 페놀프탈레인 지시약을 2−3방울 가한 후0.1 N NaOH로 미홍색이 될 때까지 적정하여 A 용액으로하였다. 중성 formalin 용액에 1% 페놀프탈레인 지시약을2−3방울 가하고 0.1 N NaOH로 미홍색이 될 때까지 적정하여 B 용액으로 하였다. A 용액과 B 용액을 25 ml씩 취하여혼합한 후 0.1 N NaOH로 미홍색이 될 때까지 적정한 적정량으로 아미노태질소 함량을 산출하였다.
대두발효물에 동량의 멸균수를 혼합하여 균질화하고 멸균한 거즈로 여과하였다. 고성능 액체 크로마토그래피(High performance liquid chromatography, HPLC) 분석을 위해0.2 μm syringe filter(Whatman)를 이용하여 한 차례 더 여과하였다. 여과된 시료는 AccQ-Fluor Reagent Kit (Waters corp., USA)를 이용하여 해당 매뉴얼에 따라 유도체화 진행하였다. 6-aminoquinolyl-N-hydroxysuccinimidyl carbamate (AQC)로 형광 유도체화 시킨 샘플 10 µl을 autosampler (JASCO, Japan)를 이용하여 컬럼에 주입하여 글루탐산을포함한 아미노산을 정량하였다. 아미노산의 함량은 Amino Acid Standard (Waters corp.)를 5개의 농도로 측정한 아미노산 검량선을 통해 계산되었다.
HPLC 분석은 JASCO HPLC system (JASCO)을 이용하였으며, Photodiode Array (PDA) detector로 254 nm에서측정되었다. 컬럼은 37℃ 조건에서 AccQ-Tag reversed-phase column (4 μm, 150 × 3.9 mm, Waters)을 사용하였다. HPLC 분석을 위해 두 가지 용매(이동상 A, Waters 10%AccQ-Tag Eluent A, Concentrate; 이동상 B, 60% acetonitrile)를 사용하였으며 용매의 유속은 1 ml/min이었다. Gradient elution은 용매 A 100%로 시작하여 9분 흘려준 뒤에 34분동안 0:100(v/v) 용매 A:용매 B까지 증가하여, 다음 4분동안100:0(v/v)로 감소한다.
실험을 통해 얻어진 평균값 사이의 유의성 검증에는 일원분산 분석(One-way analysis of variance)을 이용하였다. Duncan’s multiple range test를 수행하여 다중 비교하였으며
글루탐산 생산을 위해 첨가한
Table 1 . Viable cell count, amino-type nitrogen, pH, and titratable acidity change during soybean fermentation.
Sample | Day | Viable cell count (log CFU/g) | Amino-type nitrogen (mg%) |
---|---|---|---|
Control | 0 | ND | ND |
7 | ND | ND | |
14 | ND | ND | |
21 | ND | ND | |
0 | 8.29 ± 0.09 | 2.80 ± 0.00 | |
7 | 7.15 ± 0.06 | 2.80 ± 0.00 | |
14 | 6.18 ± 0.06 | 2.80 ± 0.00 | |
21 | 5.26 ± 0.11 | 3.74 ± 1.45 | |
0 | ND | ND | |
7 | ND | 3.74 ± 1.45 | |
14 | ND | 6.54 ± 1.45 | |
21 | ND | 6.07 ± 1.14 |
ND, non-detection.
균수의 감소는 고염(12% NaCl(w/v)) 조건으로 인한 영향으로 판단되었다. 12%의 염농도는 된장 및 저염간장 평균농도로 시즈닝으로써는 염을 포함하는 글루탐산이 효과적일것으로 판단하여 해당 농도로 설정하였다. 또한
아미노태질소의 함량은 대두의 단백질이 protease에 의해아미노산의 형태로 분해되는 정도를 나타내는 것으로, 장류발효식품의 숙성도 및 구수한 맛의 지표로 사용되고 있다[18].발효제를 첨가하지 않은 대조군에서 아미노태질소 함량은측정되지 않았으나
대두 발효에 적용한
Table 2 . Free amino acids produced during soybean fermentation by
Amino acids | Control | |||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Day0 | Day7 | Day14 | Day21 | Day0 | Day7 | Day14 | Day21 | Day0 | Day7 | Day14 | Day21 | |
Nonpolar, aliphatic R groups | ||||||||||||
Alanine | 55.06a | 59.43a | 60.72a | 61.64a | 91.61b | 91.75b | 101.19bc | 108.51c | 98.62bc | 103.64bc | 103.49bc | 105.71bc |
Glycine | 11.53a | 13.04ab | 15.79bc | 15.12ab | 16.02bc | 19.19cd | 19.68cd | 19.34cd | 21.62d | 21.18d | 21.61d | 22.49d |
Isoleucine | 2.31a | 2.52a | 7.79cd | 8.78d | 5.85bc | 5.24b | 12.08e | 12.84e | 6.82bcd | 8.05cd | 12.90e | 13.02e |
Leucine | 2.01a | 3.41a | 7.69b | 8.98b | 8.91b | 9.02b | 13.99cd | 16.89de | 12.57c | 15.26cde | 16.87de | 18.34e |
Methionine | 6.08b | 6.17b | 5.24a | 5.53ab | 7.60c | 7.64c | 7.20c | 7.63c | 8.89d | 9.08d | 9.11d | 9.01d |
Valine | 7.19a | 8.74a | 12.39b | 14.85cd | 12.17b | 12.37b | 15.44cd | 20.49e | 13.73bc | 15.94cd | 17.09d | 21.30e |
Polar, uncharged R groups | ||||||||||||
Serine | 69.71a | 69.14a | 68.24a | 77.45ab | 79.26bc | 79.52bcd | 77.53ab | 85.19bcd | 86.88bcd | 87.10cd | 88.95d | 87.78cd |
Aromatic R groups | ||||||||||||
Phenylalanine | 5.55a | 5.81a | 9.76b | 10.94bc | 11.13bc | 11.32bc | 12.99c | 13.12c | 12.23c | 15.86d | 16.28de | 18.35e |
Tyrosine | 5.26a | 5.42a | 9.15cd | 10.22de | 8.17bc | 7.13b | 11.17ef | 11.31ef | 10.09de | 11.40ef | 11.62ef | 12.76f |
Positively charged R groups | ||||||||||||
Arginine | 213.06d | 204.98bcd | 208.75cd | 188.33b | 192.09bc | 121.35a | 121.35a | 121.88a | 212.73d | 210.89d | 197.98bcd | 196.76bcd |
Histidine | 14.01a | 13.37a | 16.10b | 17.58bc | 16.96b | 17.27bc | 19.47cd | 20.73de | 19.29cd | 22.26e | 22.15e | 22.74e |
Lysine | 6.26a | 6.73ab | 9.97bc | 12.71cd | 14.14de | 15.81de | 19.57fg | 21.42gh | 16.33ef | 17.55ef | 22.01gh | 23.72h |
Negatively charged R groups | ||||||||||||
Aspartic acid | 31.09e | 31.11e | 30.03e | 31.91e | 9.95a | 10.29a | 13.69ab | 15.31abc | 18.50bcd | 20.13cd | 21.30d | 21.30d |
Glutamic acid | 65.06a | 68.15a | 68.94a | 73.49a | 114.99b | 127.28bcd | 126.05bcd | 138.14d | 114.10b | 122.60bc | 128.39bcd | 135.54cd |
Different superscripts within a row denote a significant difference between mean values (
감칠맛에 관여하는 주요 성분인 글루탐산의 함량은 발효제를 첨가하지 않은 대두발효물의 경우 0일차 65.06 ± 0.45 pmol/ul에서 21일차 73.49 ± 7.34 pmol/ul로 함량이 증가하였다. 이에 비해
아스파르트산도 감칠맛에 영향을 미치는 아미노산으로 알려져 있으나, 본 실험에서는
측정한 아미노산 함량을 이용하여 SPSS 통계 프로그램을통해 PCA 분석을 진행하였다(Fig. 1). PCA factor loading plot에서 아스파르트산은 PC1을 기준으로 양의 방향에 위치하고 있었으며, 글루탐산을 포함한 13개의 아미노산은 음의방향에 위치하고 있었다(Fig. 1A). PCA score에서는 균을 적용하지 않은 대조군과 발효제를 적용한 발효대두물은 구분되어졌다(Fig. 1B).
이러한 결과들을 통해서, 우리는
발효 대두를 이용한 조미료 생산에 단백질 분해능과 같은효소활성이 높은 곰팡이와 효모를 사용하는 경우가 우세하나, 본 연구를 통해 유산균인
This research was supported by the Korea Yakult Co., Ltd.
The authors have no financial conflicts of interest to declare.
Yun Ji Kang, Tae Jin Kim, Min Jae Kim, Ji Yeon Yoo, and Jeong Hwan Kim
Microbiol. Biotechnol. Lett. 2023; 51(2): 157-166 https://doi.org/10.48022/mbl.2305.05004Eiseul Kim, Shin-Young Lee, Yoon-Soo Gwak, Hyun-Jae Kim, Ik-Seon Kim, Hyo-Sun Kwak, and Hae-Yeong Kim
Microbiol. Biotechnol. Lett. 2023; 51(1): 10-17 https://doi.org/10.48022/mbl.2301.01009Kaoutar El Issaoui, Nadia Skali Senhaji, Sanae Zinebi, Rajae Zahli, Imane Haoujar, Nadia Amajoud, Jamal Abrini and El Ouardy Khay
Microbiol. Biotechnol. Lett. 2020; 48(3): 237-251 https://doi.org/10.4014/mbl.2001.01004