우유 대체 식물성 기반 우유 유사체 개발에 관한 현황과 미래

김태진 ( Tae-jin Kim ),서건호 ( Kun-ho Seo ),천정환 ( Jung-whan Chon ),윤혜영 ( Hye-young Youn ),김현진 ( Hyeon-jin Kim ),김영선 ( Young-seon Kim ),김빈 ( Binn Kim ),정동관 ( Dongkwan Jeong ),송광영 ( Kwang-young Song ) 한국낙농식품응용생물학회 2021 Journal of Dairy Science and Biotechnology (JMSB) Vol.39 No.4

기능 식품 및 기능성 식품 시장은 새로운 식품 개발 범주에서 가장 빠르게 성장하는 식품 부문 중 하나이다. 최근 음료 산업의 초점은 식품을 보다 영양가 있고 기능적으로 풍부하게 만드는 방향으로 급속하게 이동하고 있다. 일반적으로 영양학적 기능이 있는 식품을 만들기 위해서는 기능성이 밝혀진 식물재료들을 식품에 직접 첨가하여 사용하거나 또는 추출방법으로 기능성 물질을 분리하여 사용한다. 다양한 음료 중에서 우유는 다량 영양소(지방, 단백질, 탄수화물)와 미량 영양소(칼슘, 셀레늄, 비타민 B 복합체 등)를 균형 잡힌 비율로 제공하는 건강에 좋은 완전 식품으로 인식되고 있다. 하지만, 전 세계의 일부 나라 또는 특정 지역에서는 우유를 이용할 수 없는 환경에 있는 경우도 있다. 특정 미네랄(철), 비타민(엽산) 및 기타 생체 분자(아미노산)의 낮은 함량뿐만 아니라 우유 알레르기, 유당 불내증 및 고콜레스테롤혈증과 같은 복합적인 이유 등으로 많은 사람들이 식물성 기반 우유 대체품(유사체)을 찾고 있는 실정이다. 또한 우유 대체품(유사체)의 조건으로는 기존 우유보다 영양가가 최소한 동일하거나 그 이상이 되어야 한다는 것이다. 식물성 우유 또는 혼합 우유 유사체는 한가지 또는 다른 이유 등으로 더 좋은 비낙농 식물 우유 유사체를 찾는 사람들을 위해 식품산업계에서는 기존 우유를 대체할 수 있는 대안으로 많은 연구가 진행되고 있다. 식물기반 우유 유사체의 시장은 현재 두유, 귀리 우유, 코코넛 우유, 대마 우유, 코코아 우유, 잡곡 우유 등이 주요 시장을 형성하고 있으며, 이들 대부분은 생리활성물질이 포함되어 있다. 따라서 이러한 우유 대체품(유사체)들은 건강증진 및 질병 예방 특성과 상관관계가 있는 기능적 활성 성분으로 인해 높이 평가되고 있다. 기존 우유에 비해 우유 대체품(유사체)의 주요 이점 중 하나는 생산된 우유 단위당 에너지 요구량이 동물성 우유에 비해 훨씬 적으면서 수요에 따라 구성을 쉽게 조정(변경)할 수 있다는 것이다. 그러나 이러한 비전통적인 음료를 생산하는데 있어서 주요 제한 요소는 까다로운 생산기술 등이다. 예를 들면, 콩과 식물에서 추출한 음료의 경우에는 좋지 않은 관능 특성을 보이기도 한다는 것이다. 이러한 문제점들을 해결하기 위해서는 기능성 생리활성 식품 분야에서 경제적이면서도 영양적으로 우수하고 기능이 개선된 맞춤형 신규 음료를 생산할 수 있도록 지속적인 연구개발이 절실히 요구되어진다. 따라서, 본 총설논문에서는 비낙농 식물성 우유 대체품(유사체)의 현재 상태, 시장 잠재력 및 건강 문제에 대한 과학적 비교 및 전반적인 개요, 그리고 비낙농 식물성 우유 대체품(유사체)에 적용되는 다양한 기술관련 자료 등을 재정리하였으며, 궁극적으로 비낙농 식물성 우유에 관한 기본적인 자료를 제공하는 데 있다. Following the COVID-19 pandemic, many people are increasingly becoming interested in health and environmental issues. Therefore, the sale of vegan or vegetarian products has been increasing over the last few years, as well as interest in non-dairy plant-based milk that can replace cow’s milk. Furthermore, the global food industry has developed an interest in such products, considering the recent changes in consumer trends. In Korea, various products are being launched annually due to the increasing interest in non-dairy plant-based milk. However, research with regard to the quality and type of products produced in Korea is still at the preliminary stage when compared to those in the United States and Europe. Therefore, the present review has summarized non-dairy plant-based milk analogues based on the following key aspects. First, the types of non-dairy plant-based milk analogues and their production technologies (in the order of almond milk > cocoa milk > coconut milk > hemp milk > kidney bean milk > oat milk > peanut milk > rice milk, and soy milk). Second, the current status and future prospects for non-dairy plant-based milk analogues. Third, recent trends and future challenges associated with the production and quality improvement of non-dairy plant-based milk analogues. Fourth, the current status and outlook of the non-dairy plant-based milk analogue market in Korea. In conclusion, the present review could provide the food industry with valuable information regarding non-dairy plant-based milk analogues to facilitate the development of related products. Data were obtained from previously published studies.

박테리오신 생성 Pediococcus acidilactici 를 적용한 요거트 특성 및 항균성 연구

현인경 ( In Kyung Hyun ),김민영 ( Min Young Kim ),김서연 ( Seo-yeon Kim ),이지수 ( Jee-su Lee ),최아랑 ( Ah-rang Choi ),강석성 ( Seok-seong Kang ) 한국낙농식품응용생물학회(구 한국유가공학회) 2020 Journal of Dairy Science and Biotechnology (JMSB) Vol.38 No.3

본 연구에서는 박테리오신을 생성하는 P. acidilactici를 적용한 기능성 요거트를 제조하여 항균활성과 프로바이오틱스로서의 품질을 평가하였다. Yogurt starter로는 시판되는 요거트에서 분리한 혼합 균주 3종(S. thermophilus, Lb. bulgaricus, Lb. rhamnosus GG)을 사용하였으며, 혼합 균주와 P. acidilactici HW01, P. acidilactici JM01, P. acidilactici K10을 각각 혼합 접종하여 각각의 요거트를 제조한 다음 유산균의 생균수, pH, brix를 측정한 결과, 유산균의 생균수는 모두 8.0 Log CFU/mL 이상의 생균수가 검출되어 유산균 발효유로서 기준에 적합하였다. 또한 pH와 brix를 측정한 결과, 발효 후 시간이 지남에 따라 모두 감소하였다. 우유나 유제품의 오염에 있어서 유의해야 할 병원성 균인 L. monocytogenes를 통해 병원성 저해능을 측정하였으며 L. monocytogenes가 발효 후 3일째부터 모두 저해되는 것이 확인되었다. 본 연구 결과를 통해 박테리오신 생성 균주인 P. acidilactici HW01, P. acidilactici JM01, P. acidilactici K10이 발효유제품 제조에 있어서 요거트 제품의 변화 없이 프로바이오틱 효과를 지닌 균주로 기대되며, 식품안정성 및 새로운 프로바이오틱스 유제품 개발에 도움을 줄 것이라 예상된다. 그리고 L. monocytogenes 외의 다른 병원성 균의 저해효과에 대한 연구 및 요거트의 저장온도에 따른 병원성 저해효과 차이에 대한 연구도 기대된다. 따라서 박테리오신 생성 균주를 활용한 기능성 식품을 실제 식품산업에 적용한다면 안전성 및 신제품 개발에 대한 연구가 더 이루어져야 될 것으로 보인다. Physical and sensory characteristics of commercial yogurts are important aspects for consumer acceptability. In addition, beneficial functions of commercial yogurts are also emphasized for the probiotic dairy products. The aim of this study was to investigate the functional properties of yogurts with the combination of bacteriocin-producing Pediococcus acidilactici. Yogurts fermented with commercial starter culture (control yogurt) and control yogurt together with P. acidilactici HW01 (yogurt+HW01), P. acidilactici JM01 (yogurt+JM01), or P. acidilactici K10 (yogurt+K10) were prepared. During 28 days after fermentation, the viability of lactic acid bacteria, pH, and brix, in the yogurt samples were assessed with standard methods. Moreover, to investigate the antilisterial activity of the yogurt samples, Listeria monocytogenes was simultaneously inoculated when the yogurts were prepared with lactic acid bacteria, and the viability of L. monocytogenes was determined. Although yogurt+K10 did not completely remove L. monocytogenes, control yogurt, yogurt+HW01, and yogurt+JM01 eradicated L. monocytogenes at day 2 after fermentation. However, yogurt+K10 also removed L. monocytogenes at day 3 after fermentation. Taken together, these findings suggest that the combination of yogurt with P. acidilactici does not affect its quality and they may consequently aid in the development of new probiotic yogurt.

항생제 내성을 가진 유산균의 현황과 전망

천정환 ( Jung-whan Chon ),서건호 ( Kun-ho Seo ),배동렬 ( Dongryeoul Bae ),정동관 ( Dongkwan Jeong ),송광영 ( Kwang-young Song ) 한국낙농식품응용생물학회(구 한국유가공학회) 2020 Journal of Dairy Science and Biotechnology (JMSB) Vol.38 No.2

대부분의 스타터 배양균은 유산균(LAB)군(group)에 속하며 미국 식품의약국(FDA)과 유럽식품안전청(EFSA)에 의해 안전하다고 인정받고 있다. 그러나, LAB는 항생제 내성(antibiotic resistance) 유전자를 위한 내적 또는 외적 저장소로 작용할 수 있다. 하지만 저항 유전자 전달이 수직이기 때문에 이 사실은 그 자체가 안전상의 문제가 아닐 수도 있다. 그럼에도 불구하고 외부 유전적 요소는 심각한 안전 문제를 나타내는 인체 장내 미생물뿐만 아니라 병원균의 저항성 수평 전달에 유리한 변화를 유도할 수 있다. 항생제 내성을 가진 유산균의 일부 속(genus)에는 발효육 및 유제품에서 분리된 Enterococcus, Lactobacillus, Lactococcus, Leuconostoc, Pediococcus, Streptococcus 등이 포함된다. 현재 WHO는 식품산업에서 사용되는 LAB는 저항이 없어야 한다고 권고하고 있다. 다행히도 한국의 식품의약품안전처가 인정한 프로바이오틱스 균주 중 Enterococcus 에 해당되는 균주는 E. faecium과 E. faecalis인데, 2019년 4월 1일부터 E. faecium과 E. faecalis의 독성인자와 항생제 내성전달인자 모두 없다고 인정된 경우에면 사용이 허가된다. 따라서 LAB의 산업적 중요성을 고려할 때 앞으로 인체와 동물장관 유래의 LAB은 체계적인 탐색 및 동정, 병원성 및 항생제 내성 유전자의 확인, 식품 및 가축사료 첨가제로의 활용, 안전성 평가연구는 계속 필요하다고 사료된다. Lactic acid bacteria (LAB) form an essential part of the intestinal microbiota of the human body and possess the ability to stabilize the intestinal microbiota, strengthen immunity, and promote digestion as well as intestinal synthesis of vitamins, amino acids, and proteins. Hence, LAB are currently widely used in various products. However, due to the indiscriminate overuse of antibiotics in humans and livestock, bacterial resistance to antibiotics has been increasing rapidly, which has led to serious problems in the treatment of bacterial infections. Additionally, several reports have revealed that antibiotic-resistant LAB may infect people whose immune systems are not fully developed or whose immune systems are temporarily weakened. Therefore, it is imperative to consider the possibility of antibioticresistant LAB causing diseases in humans and animals, investigate the mechanism of action between antibiotics and LAB, and determine the relevant regulations for the safe use of LAB.

새싹인삼 분말 열수추출물의 유식품 적용 연구

신기주 ( Gi-ju Shin ),허창기 ( Chang Ki Huh ),오임경 ( Imkyung Oh ),김정실 ( Jungsil Kim ),하호경 ( Ho-kyung Ha ) 한국낙농식품응용생물학회 2021 Journal of Dairy Science and Biotechnology (JMSB) Vol.39 No.4

본 연구에서는 수용해도가 낮은 새싹인삼 분말을 열수 추출하여 식품 적용성을 높이고자 하였다. 본 연구에서는 다양한 열수추출 온도와 시간 조절을 통해 가장 높은 항산화 활성을 지닌 새싹인삼 분말 열수추출물 제조 조건을 선별하였다. 본 연구에서 제조된 새싹인삼 분말 열수추출물은 유식품 제조 및 저장 조건에서 항산화 활성을 유지할 뿐만 아니라 우유 및 요구르트 적용 시 pH 및 유산균 생균 수와 같은 유제품의 주요 특성에도 큰 변화가 없어 높은 유식품 적용성을 나타내었다. 결론적으로 본 연구에서 제조된 수용성 새싹인삼 분말 추출물은 뛰어난 유식품 적용성을 지닐 뿐만 아니라 식품 저장 및 제조 공정 중 항산화 활성을 유지하기 때문에 다양한 식품 적용이 가능할 것으로 기대된다. This study aimed to determine the effect of extraction temperature and time on the antioxidant activity of hot water extract from Panax ginseng sprout powder and to evaluate the suitability of this extract for use in dairy products. Water-soluble fractions of commercial Panax ginseng sprout powder were obtained by hot water extraction at 25, 60, or 80℃ for 0.5, 2, 12, or 24 h. The antioxidant activity of each extract was evaluated by measuring its free radical scavenging activity against 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) and 2,2’-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid (ABTS). DPPH and ABTS free radical scavenging activity increased with extraction temperature from 25 to 80℃. At 80℃, increasing the extraction time from 0.5 to 2 h led to increases in DPPH and ABTS free radical scavenging activity. Thus, the extract obtained under 2 h at 80℃ was selected for addition to milk and yogurt. After 16 days of storage, there were no significant changes in the pH of the milk or the antioxidant activity of the extract. With regard to yogurt fermentation, adding the extract did not affect the pH or the number of viable lactic acid bacteria. In conclusion, hot water extract from Panax ginseng sprout powder can be added to dairy products to enhance antioxidant activity.

한국전통식품 김치로부터 분리한 유산균주의 항산화 활성

김다영 ( Da-young Kim ),김홍석 ( Hong Seok Kim ),유정식 ( Jung Sik Yoo ),조윤아 ( Yoon Ah Cho ),김철현 ( Cheol-hyun Kim ) 한국낙농식품응용생물학회(구 한국유가공학회) 2020 Journal of Dairy Science and Biotechnology (JMSB) Vol.38 No.2

본 연구의 목적은 한국 전통 음식 김치에서 분리한 유산균의 특성을 연구하기 위해 형태학적, 생화학적 특성을 조사하였다. 한국의 전통 발효 식품에서 젖산균을 확인하기 위해 분리된 균주의 그람염색을 수행한 후 Macrogen에서 16S rRNA 분석 결과, DKGF9(Lactobacillus plantarum), DKGF1(Lactobacillus paracasei ), DKGF8(Lactobacillus casei ), DK207(Lactobacillus casei ), DK211(Lactobacillus casei )이 확인되었다. 우리는 한국의 전통 발효 식품인 김치에서 분리된 5가지 LAB의 기본 생물학적 활성에 대한 실험을 수행했다. 37℃, 55℃, 65℃, 75℃에서 각각 5분, 15분 5균주의 내열성 확인 결과, 상업 균주인 Lactobacillus acidophilus LA-5의 내열성과 유사하거나 더 높음을 보여주었다. 장내부착능에서는 선발균주 모두 상용균주와 비교했을 때 10⁷ CFU/mL 이상으로 우수한 결합능을 보여주었고, KCTC(한국생명공학연구원 생물자원센터)에서 분양받은 Escherichia coli KCTC1682, Salmonella enterica KCTC2054, Bacillus cereus KCTC3624 3종을 활용한 항균활성 결과, 모든 균주는 상업용 균주인 L. acidophilus LA-5와 비교하여 유사하거나 더 높은 항균 활성을 나타냈다. 단백질분해능력 실험에서, 5개의 균주는 clear-zone의 직경이 24시간에서 72시간으로 갈수록 점차 증가하고, L. paracasei DKGF1이 가장 큰 직경을 갖고 있어 단백질분해능력이 가장 우수한 것으로 나타났다. 5개의 균주로부터 선택된 3개의 균주는 ABTS, DPPH, FRAP, Hydroxyl radical scanenging 활성을 포함하여 다양한 항산화활성 효과를 나타냈다. 결과적으로, 5가지 균주 중에서 우수한 기능성을 갖는 L. paracasei DKGF1이 잠재적인 프로바이오틱스 활성을 나타내며, 건강 관련 제품의 개발에 유용한 균주라고 판단된다. The purpose of this study was to investigate the probiotic properties of lactic acid bacteria (LAB) isolated from a Korean traditional food kimchi. Gram staining was performed by Macrogen (Macrogen, Inc.) for identification of the LAB. Five strains of LAB were identified, including DKGF9 (Lactobacillus plantarum), DKGF1 (L. paracasei ), DKGF8 (L. casei ), DK207 (L. casei ), and DK211 (L. casei ). The biological activities of the isolated strains were assessed. The results showed that heat resistance of the strains was similar to or higher than the commercial strain L. acidophilus LA-5. Indirect testing of the ability of the strains to attach to the mucin layer revealed that DKGF9, DKGF1, and DKGF8 have high binding affinities for the mucous layer. All strains showed antimicrobial activity similar to or higher than the commercial strain LA-5. In proteolysis experiments, the diameters of proteolysis zones of the five strains increased in the period of 24-72 h, with DKGF1 exhibiting the largest zone diameter. Three strains were selected based on their antioxidant activities. Among the five isolated strains, L. paracasei DKGF1 showed potential probiotic activity, and thus, it may be useful for the development of health-promoting products.

Erratum to: 우유의 열처리가 우유품질과 영양가에 미치는 영향: II. 열처리에 의한 우유의 미생물 사멸효과

김광현,박대은,오세종,Kim, Kwang-Hyun,Park, Dae Eun,Oh, Sejong 한국낙농식품응용생물학회 2019 Journal of Dairy Science and Biotechnology (JMSB) Vol.37 No.1

Evaluation of Sensory Profile of Milk Analogs Containing Clove Oil: A Preliminary Study

김태진,서건호,천정환,윤혜영,김현진,정하정,강석형,황원욱,정동관,송광영 한국낙농식품응용생물학회 2023 Journal of Dairy Science and Biotechnology (JMSB) Vol.41 No.1

Eugenol, which can be extracted from clove oil, is a phenolic aromatic compound and has been found to have antibacterial, antiviral, antifungal, anticancer, anti-inflammatory, and antioxidant functions. Consequently, clove oil has long been used in several fields (food, medicine, skincare). Hence, in this study, the sensory profile of clove oil contained in milk analogs (almond, oat, and soy milks) was evaluated at different amounts (added at 0.25%–0.5% increments from 0% to 1.5%). Because of the strong scent of clove oil, the value of the evaluation for sensory profile determined in this study tended to be low. However, compared with the control group, good values in the evaluation for the sensory profile were found in all samples containing 0.25% of clove oil. We evaluated clove oil contained in milk analogs to help increase their sales through products with improved functionality.

Functional Characteristics of Whey Protein-Derived Peptides Produced Using Lactic Acid Bacteria Hydrolysis

이재용,유동규,전유빈,문서희,김옥희,이동현,김철현 한국낙농식품응용생물학회 2023 Journal of Dairy Science and Biotechnology (JMSB) Vol.41 No.1

Hydrolysis of whey-derived proteins using lactic acid bacteria (LAB) utilizes the mass culture method and fermentation of LAB to produce effective bioactive peptides. Whey protein has the biological potential of its precursors, but the active fragments may not be released depending on the hydrolysis method. As an alternative to these problems, the nutritional and bioactive functionality of the hydrolysis method have been reported to be improved using LAB for whey protein. Peptide fractions were obtained using a sample fast protein liquid chromatography device. Antioxidant activity was verified for each of the five fractions obtained. In vitro cell experiments showed no cytotoxicity and inhibited nitric oxide production. Cytokine (IL [interleukin]-1α, IL-6, tumor necrosis factor-α) production was significantly lower than that of lipopolysaccharides (+). As a result of checking the amino acid content ratio of the fractions selected through the AccQ-Tag system, 17 types of amino acids were identified, and the content of isoleucine, an essential amino acid, was the highest. These properties show their applicability for the production of functional products utilizing dietary supplements and milk. It can be presented as an efficient method in terms of product functionality in the production of uniform-quality whey-derived peptides.

전통 김치로부터 Probiotic 유산균의 분리 및 우유 발효 특성

임영순,김지연,강현철 한국낙농식품응용생물학회 2019 Journal of Dairy Science and Biotechnology (JMSB) Vol.37 No.2

Lactic acid bacteria obtained from traditional Kimchi were selected on the basis of their caseinolytic activity and lactose usability and examined for availability as a starter in probiotic activity. Thirty-two strains were selected as lactic acid producing bacteria in BCP agar, and two strains (KC23 and KF26) with more than 90% resistance for both acid and bile salts were selected. The two strains were identified as L. plantarum (KC23) and L. paracasei (KF26) by API 50 CHL system and 16S rRNA sequence analysis. L. plantarum (KC23) was finally selected based on its biochemical characteristics for lactose and raffinose usability. Free tyrosine content increased rapidly in 10% skimmed milk medium, from 24.1 μg/mL after 8 h to 43.9 μg/mL after 16 h. Additionally, the caseinolytic clear zone of 12 mm of L. plantarum (KC23) was greater than the 9 mm zone of commercial L. acidophilus CSLA. The bacterium exhibited mesophilic growth and yielded 8.9×108 CFU/mL when incubated at 37°C for 12 h at pH 4.25. Moreover, L. plantarum KC23 exhibited antibacterial activity as it formed a clear zone of 8–13 mm for the 5 pathogens. Adherent activity was 2.23 fold higher than that of LGG. The acidity of 10% skimmed milk fermented for 12 h was 0.74%.

동결건조한 Lactobacillus fermentum SK152 균주의 생존율에 미치는 동결보호제의 효과

김상훈,계하은,오주경,황인찬,강대경 한국낙농식품응용생물학회 2019 Journal of Dairy Science and Biotechnology (JMSB) Vol.37 No.3

This study was conducted to investigate the effect of cryoprotectants on the storage stability of Lactobacillus fermentum SK152, which was isolated as a probiotic candidate. Solutions of 10% glucose, trehalose, dextrin, and skim milk powder were used as cryoprotectants. The survival rates of L. fermentum SK152 after freeze-drying were 5.6% (dextrin), 2.2% (skim milk powder), 1.7% (glucose), and 1.5% (trehalose), suggesting that dextrin was most effective at minimizing the cell death of L. fermentum SK152 by lyophilization. The survival rates of L. fermentum SK152 stored at 4℃ ranged from 37% (dextrin)–90% (skim milk powder) after 8 weeks, while those at 20℃ ranged from 4% (dextrin)–12% (skim milk powder) after 7 weeks, indicating that skim milk powder was the best at minimizing the cell death of L. fermentum SK152 during storage, irrespective of storage temperature, among the cryoprotectants used.