DOI QR코드

DOI QR Code

Inhibition of Bacillus cereus in Doenjang Fermented with Multiple Starters Showing Inhibitory Activity against Pathogens

유해균 억제능을 지닌 복합종균을 접종하여 제조한 된장에서 Bacillus cereus 억제

  • Lee, Jae Yong (Division of Applied Life Science (BK21 Plus), Graduate School, Gyeongsang National University) ;
  • Shim, Jae Min (Division of Applied Life Science (BK21 Plus), Graduate School, Gyeongsang National University) ;
  • Lee, Kang Wook (Division of Applied Life Science (BK21 Plus), Graduate School, Gyeongsang National University) ;
  • Cho, Kye Man (Department of Food Science, Gyeongnam National University of Science and Technology) ;
  • Kim, Gyoung Min (Namhae Garlic Research Institute) ;
  • Shin, Jung-Hye (Namhae Garlic Research Institute) ;
  • Kim, Jong-Sang (School of Food Science and Biotechnology (BK21 Plus), Kyungpook National University) ;
  • Kim, Jeong Hwan (Division of Applied Life Science (BK21 Plus), Graduate School, Gyeongsang National University)
  • 이재용 (경상대학교 대학원 응용생명과학부(BK21 Plus)) ;
  • 심재민 (경상대학교 대학원 응용생명과학부(BK21 Plus)) ;
  • 이강욱 (경상대학교 대학원 응용생명과학부(BK21 Plus)) ;
  • 조계만 (경남과학기술대학교 식품과학부) ;
  • 김경민 (남해마늘연구소) ;
  • 신정혜 (남해마늘연구소) ;
  • 김정상 (경북대학교 식품공학부(BK21 Plus)) ;
  • 김정환 (경상대학교 대학원 응용생명과학부(BK21 Plus))
  • Received : 2016.06.14
  • Accepted : 2016.07.15
  • Published : 2016.09.28

Abstract

Doenjang samples were prepared by inoculation of multiple starters consisting of two Bacillus spp., one yeast, and one fungus. Doenjang A was fermented with Bacillus amyloliquefaciens EMD17, B. amyloliquefaciens MJ1-4, Pichia farinosa SY80, and Rhizopus oryzae. Doenjang B and C were fermented with the same yeast and fungus but different Bacillus strains; namely, B. amyloliquefaciens EMD17 and B. subtilis CH3-5 for doenjang B, and B. amyloliquefaciens MJ1-4 and B. subtilis CH3-5 for doenjang C. Doenjang D was fermented with microorganisms present in rice straw (control). The doenjang samples were spiked with B. cereus ATCC14579 at two different levels, 104 CFU/g doenjang (I) and 107 CFU/g doenjang (II). All eight doenjang samples were fermented for 70 days at 25℃. Growth of B. cereus was inhibited in doenjang A, B, and C, with the bacterial cell count after 70 days being less than the initial 104 CFU/g added, whereas B. cereus was not inhibited in doenjang D. Doenjang B showed the strongest inhibitory activity against B. cereus, with a cell count of less than 103 CFU/g after 42 days, even when B. cereus was initially added at 107 CFU/g. Some properties of the doenjang samples, such as pH, TA, and amino-type nitrogen content, were similar to those of doenjang fermented with starters only. The results indicate that carefully selected starters can effectively prevent the growth of B. cereus during doenjang fermentation.

Keywords

서 론

된장은 각종 식품들 조리에 조미를 위해 널리 사용되는 전통대두발효식품으로 여러 식품들의 풍미 증진과 함께 아미노산 급원으로 중요하게 활용되어 왔다[3]. 또 연구들을 통해 된장은 항산화, 항비만, 혈전용해능, 항암, 항고혈압 등의 다양한 기능성들을 지닌 것이 알려졌다[2, 5, 7, 8]. 하지만 최근 된장을 비롯한 간장, 고추장 등 전통장류의 소비는 정체기내지는 쇠퇴기에 접어들어서 소비촉진을 위한 다양한 방안 마련이 요구되고 있다. 청소년과 외국인 기호에 맞는 다양한 장류제품들 개발과 함께 기능성이 향상된 고품질 제품 개발이 요구되며 동시에 장류의 안전성 제고를 위한 제조방법 개선도 요구된다. 전통방식으로 제조되는 장류의 경우 제조 및 발효과정에서 주위 환경에 존재하는 독소생성 미생물들 오염 가능성이 지속적으로 제기되어서 안전성 확보는 장류 소비촉진과 세계화를 위해 반드시 해결해야 할 과제이다[18]. 장류의 대표적인 유해균들로는 aflatoxin이나 ochratoxin 등 진균독소를 생성하는 곰팡이들과 설사형 혹은 구토형 독소를 생성하는 Bacillus cereus를 들 수 있다[1, 12]. B. cereus의 경우 식품공전에는 메주를 제외한 장류에서 104 CFU/g 이하로만 검출되어야 한다[10]. 하지만 실제 오염되는 숫자는 알려져 있지 않고 위생적으로는 허용치보다 적을수록 바람직하다 된장에서 유해곰팡이나 B. cereus 증식을 억제하는 효과적 방법중 하나는 이들을 억제하는 능력을 지닌 bacilli 균주들을 선발하여 된장 제조시 종균으로 사용하는 것이다. 유해균 증식 억제능력외에 혈전용해능과 같은 기능성을 지닌 균주들을 종균으로 함께 사용한다면 장류 안전성 확보와 함께 기능성 개선도 기대할 수 있다[4, 6]. 저자들은 이전 연구에서 복합종균을 사용하여 된장을 제조하고 20℃에서 10주간 숙성하면서 품질 변화를 측정한 결과 된장의 안전성과 기능성 개선을 보고한 바 있다[5]. 본 실험에서는 Bacillus 2 균주와 효모와 곰팡이 각각 1 균주씩 총 4종 균주들로 구성된 복합종균을 사용하여 된장을 제조하고 여기에 B. cereus를 된장 시료 1 g 당 각각 104과 107 CFU(colony forming unit)으로 오염시켰다. 된장들을 10주간 25℃에서 숙성시키면서 B. cereus 균수를 측정한 결과 종균에 의해 효과적으로 B. cereus 증식이 저해되었기에 그 결과를 보고한다.

 

재료 및 방법

콩알메주를 이용한 된장 제조

콩(2013년산, 함양농협 구매) 300 g을 18시간 20℃에서 수침한 다음 121℃에서 15분간 증자한 후 식힌 콩 100 g씩에 각각 Baillus 2 균주, 곰팡이, 효모를 접종하여 발효시켰다. Bacillus는 B. amyloliquefaciens EMD17, B. amyloliquefaciens MJ1-4, B. subtilis CH3-5 3 균주들중에서 2 균주씩 조합을 달리하여 콩 100 g에 1% (v/w, 각 균주 0.5%) 접종(5 log CFU/g) 한 후 37℃, 45시간 발효시켰다. 곰팡이는 Rhizopus oryzae를 1% (v/w) 접종하여(6 log spores/g) 25℃에서 48시간 두어 포자 증식을 유도한 후 45시간 더 발효시켰다. 효모는 Pichia farinosa SY80 균주를 1% (v/w) 접종하여(5 log CFU/g) 30℃에서 45시간 발효시켰다. B. amyloliquefaciens EMD 17은 청국장에서 분리한 균주로 lipopeptides들을 생산하여 B. cereus와 Listeria monocytogenes 증식을 억제하고 또 ochratoxin을 생성하는 Penicillium 속 곰팡이와 여러 식물들에서 병을 유발하는 병원성 곰팡이들 4종을 억제한다[16]. B. amyloliquefaciens MJ1-4는 메주에서 분리된 균으로 aflatoxin B1 (AFB1) 생산균인 Aspergillus와 ochratoxin 생성 Penicillium 증식을 억제한다[13]. B. subtilis CH3-5는 청국장에서 분리한 균주로 혈전용해능이 우수한 균주이다[9]. R. oryzae와 P. farinosa SY80들은 간장에서 분리되었고 각각 단백분해능과 발효시 향미증진 특성이 우수하다[6].

발효 후 콩들을 섞은 후 55℃에서 48시간 건조시켜서 콩알메주를 얻었다. 콩알메주에 증자 후 냉각한 콩을 동량(300 g) 첨가하고 물과 소금(정제염, 한주소금, 울산, 한국)을 첨가하고 섞어서 최종 염도 12%인 된장들을 제조하였다. 콩알메주 제조와 된장 제조의 상세한 과정들은 앞서 보고한 바와 같다[5]. 된장 시료들을 정리하면 다음과 같다. 된장 A (B. amyloliquefaciens EMD17, B. amyloliquefaciens MJ1-4, R. oryzae, P. farinosa SY80), 된장 B (B. amyloliquefaciens EMD17, B. subtilis CH3-5, R. oryzae, P. farinosa SY80), 된장 C (B. amyloliquefaciens MJ1-4, B. subtilis CH3-5, R. oryzae, P. farinosa SY80), 된장 D (볏짚을 균원 시료로 접종). 된장 D는 콩알메주 제조시 증자한 콩 300 g을 잘게 썰은 볏짚으로 둘러싼 후 발효시켜 얻은, 즉 볏짚에 존재하는 미생물들을 접종하여 얻은 것이다. 된장을 제조할 때 LB배지에서 미리 배양한 Bacillus cereus ATCC14579를 4 log CFU/g과 7 log CFU/g로 첨가량을 각각 달리하여 된장 시료들에 첨가하여, 인위적으로 오염시킨 된장들을 얻었다. B. cereus를 4 log CFU/g 접종한 된장들을 A-I, B-I, C-I, D-I으로 7 log CFU/g 접종한 된장들은 A-II, B-II, C-II, D-II로 명명하였다. 총 8종류의 된장 시료들을 25℃에서 70일간 숙성하면서 7일 간격으로 B. cereus 생균수 변화와 품질 변화를 조사하였다.

된장 발효중 생균수 변화

된장시료 10 g을 취해서 0.1% peptone 수 90 ml와 섞은후 stomacher (stomacher®80, Seward, USA)를 사용하여 균질화하고 단계희석 하였다. 희석액 0.1 ml를 LB 한천배지에 도말하여 37℃, 24시간 배양하여 얻은 균수에 희석배율을 곱하여 bacilli 생균수를 구하였다. B. cereus는 MYP (mannitol-egg york-polymixin B) 선택배지를 이용하여 계수하였다[14]. MYP 평판배지에 도말하여 37℃에서 배양 후 혼탁한 환을 보이는 분홍색 집락을 계수하고 여기에 희석배수를 곱하여 B. cereus 균수를 측정하였다. 효모 균수는 희석액 0.1 ml씩을 YM 한천배지(chloramphenicol, 10 μg/ml)에 도말하여 30℃, 48시간 배양한 후 동일한 방법으로 계수하였다.

발효 중 된장시료들의 특성 변화

된장 시료의 pH는 된장 시료 균질액을 pH meter (DP-215M; DMS, Korea)를 사용하여 조사하였고 적정산도 (Titratable acidity)는 시료액을 pH 8.3이 될때까지 0.1 N NaOH로 적정하고 사용된 NaOH 부피(ml)로부터 계산하여 이를 젖산(%)으로 나타내었다. 된장의 아미노태질소는 Formol 법을 이용하여 측정하였다[11].

 

결과 및 고찰

된장 숙성중 생균수 변화

B. cereus 균주를 오염시킨 된장 시료들을 70일 동안 숙성하면서 매 주 시료를 취하여 Bacillus와 효모 생균수 변화를 측정하였다(Fig. 1). 된장 제조 직후 Bacillus 총균수(종균 + B. cereus)는 8.35−8.66 log CFU/g이고 숙성 중 서서히 증가하여 35−49일 사이 9.12−9.25 log CFU/g로 최고점에 도달하고 숙성 종료 시에는 8.82−9.07 log CFU/g을 나타내었다. 동일한 종균 조합들과 동일한 방법을 사용하여 제조하되 B. cereus 오염은 없는 된장 시료들 발효 중 총 bacilli 균수는 숙성 14일 이후 큰 변화없이 90일까지 8−9 log CFU/g (결과 미제시) 범위여서 B. cereus 오염이 일어난 본 실험의 총 bacilli 균수와 차이가 없었다.

Fig. 1.Changes in the numbers of total bacilli (A, B) and yeasts (C, D) of doenjang samples spiked with B. cereus during fermentation. (A, C) B. cereus 104 CFU/g; (B, D) B. cereus 107 CFU/g. ●, doenjang A (B. amyloliquefaciens EMD17, B. amyloliquefaciens MJ1-4, R. oryzae, P. farinosa SY80); ○, doenjang B (B. amyloliquefaciens EMD17, B. subtilis CH3-5, R. oryzae, P. farinosa SY80); ▼, doenjang C (B. amyloliquefaciens MJ1-4, B. subtilis CH3-5, R. oryzae, P. farinosa SY80); △, doenjang D (rice straw was used as the source for microorganisms).

효모는 된장 제조 직후 4.74−4.94 log CFU/g에서 숙성 중 서서히 증가하여 35−56일에 5.89−6.33 6 log CFU/g까지 증가하고 이후 완만히 감소하여 숙성 종료시 5,61−6.28 log CFU/g 범위였다. 된장 D-II의 효모 수가 56일에 6.33 log CFU/g으로 시료들 중 가장 많고 종료시에도 6.28 log CFU/g으로 타 된장들 보다 많다(Fig. 1D). B. cereus를 104 CFU/g 오염시킨 된장 A-I의 숙성 종료 시 효모 수가 6.19 log CFU/g 으로 다음으로 많았다. 반면 된장 B-I과 B-II의 효모수는 숙성 종료시 타 된장들 보다 적었다.

B. cereus를 각각 104과 107 CFU/g으로 오염시킨 된장들간에는 총 bacilli와 효모 수는 차이를 보이지 않았다.

B. cereus 생균수 변화

된장 A-I, B-I, C-I 제조 직후 B. cereus 균수는 접종량과 비슷한 4.08−4.58 log CFU/g이였다(Fig. 2A). 된장 D-I이 5.25 log CFU/g으로 다른 된장들 보다 많았다. 이는 된장 D는 볏짚을 균원 시료로 사용하였기에 볏짚에 존재하던 B. cereus로 인해 타 된장들보다 많은 것으로 추정된다. A-II, B-II, C-II 된장의 제조 직후 B. cereus 균수는 7.79−7.86 log CFU/g이지만 D-II는 8.26 log CFU/g으로 많았다(Fig. 2B). B. cereus 균수는 숙성이 진행됨에 따라 된장 종류에 따라 큰 차이를 보였다. 된장 D-I은 제조 직후 5.25 log CFU/g에서 숙성 중 처음 35일은 조금씩 감소하다가 이후 서서히 증가하여 숙성 종료 싯점에서는 5.22 log CFU/g으로 제조 직후와 비슷하였다. 된장 C-I은 B. cereus 균수가 제조 직후 4.58 log CFU/g에서 숙성 21일까지 증가하여 21일에 최대치인 5.89 log CFU/g에 달하고 이 후 감소하여 종료 시에는 3.43 log CFU/g이였다. 된장 A-I의 B. cereus 균수는 숙성 중 지속적으로 감소하여 종료 시 2.74 log CFU/g까지 감소하였다. B. cereus 균수 감소가 가장 큰 된장은 B-I으로 제조 직후 4.56 log CFU/g에서 숙성 중 균수가 크게 감소하여 42일에 0.85 log CFU/g까지 감소하였다. 42일 이후 서서히 증가하여 숙성 종료시에는 1.36 log CFU/g을 나타내었다.

Fig. 2.Changes in the number of B. cereus of doenjang samples spiked with B. cereus during fermentation. (A) B. cereus 104 CFU/g; (B) B. cereus 107 CFU/g. ●, doenjang A (B. amyloliquefaciens EMD17, B. amyloliquefaciens MJ1-4, R. oryzae, P. farinosa SY80); ○, doenjang B (B. amyloliquefaciens EMD17, B. subtilis CH3-5, R. oryzae, P. farinosa SY80); ▼, doenjang C (B. amyloliquefaciens MJ1-4, B. subtilis CH3-5, R. oryzae, P. farinosa SY80); △, doenjang D (rice straw was used as the source for microorganisms).

B. cereus를 7 log CFU/g으로 오염시킨 된장들(A-II, B-II, C-II, D-II)의 숙성 중 B. cereus 균수는 4 log CFU/g으로 오염시킨 된장들보다 많게 유지되었다. 된장 D-II는 제조 직후 8.26 log CFU/g에서 숙성 35일에 5.07 log CFU/g까지 감소하고 이후 서서히 증가하여 숙성 종료 시에는 5.61 log CFU/g으로 된장시료들 중 가장 많았다. 된장 C-II는 제조 직후 7.86 log CFU/g에서 숙성 21일까지 비슷한 숫자를 유지하다가 이후 감소하기 시작하여 숙성 42일에 4.89 log CFU/g 그리고 숙성 종료 시에는 4.47 log CFU/g이였다. 된장 A-II는 제조 직후 7.79 log CFU/g이고 숙성 7일에 5.09 log CFU/g으로 급격히 감소한 후 숙성 49일까지 비슷한 수준으로 유지되다가, 이후 조금 더 감소하여 숙성 종료 시 4.34 log CFU/g를 나타내었다. 된장 B-II는 7.85 log CFU/g로 시작하여 숙성 7일에 5.18 log CFU/g로 급격히 감소하고 숙성 35일까지 비슷한 숫자를 유지하였다. 숙성 42일에 2.88 log CFU/g로 감소하며 숙성 종료 시에는 2.56 log CFU/g을 보였다. 된장 B-II의 경우 B. cereus를 4 log CFU/g 보다 1,000배 더 오염시켰지만 숙성 중 B. cereus 억제효과는 여전히 뛰어남을 알 수 있었다.

B. cereus를 4 log CFU/g으로 오염시킨 된장들에서 대조구를 제외한 모든 된장에서 숙성기간 대부분과 숙성 종료 시 B. cereus 균수가 식약처 허용기준보다 더 적은 것을 확인하였다. 된장 B1이 가장 효과적이고 다음이 A-I이고 C-I은 발효 42일 이후로 기준을 충족시켰다. B. cereus를 7 log CFU/g 수준으로 오염시킨 된장들의 경우 된장 B-II는 숙성 42일 이후에는 B. cereus 균수가 허용기준 이하로 감소되었다. 허용기준 이상이긴 하지만 A-II 그리고 C-II 순서로 저해효과를 보였다. 이상 결과들에서 Bacillus 3 균주들 중 B. cereus 저해능이 가장 큰 균주는 B. amyloliquefaciens EMD17임을 알 수 있었다. B. amyloliquefaciens EMD17을 단독으로 혹은 타 Bacillus 균주와 함께 종균으로 사용하여 된장을 제조한다면 B. cereus 오염 억제에 효과적일 것으로 사료된다. 전 숙성 기간을 통하여 곰팡이 증식은 관찰되지 않았고 이는 된장 숙성 기간이 비교적 짧아서 곰팡이에 비해 생육속도가 빠른 bacilli와 효모들로 인해 접종한 Rhizopus oryzae 생육이 억제된 때문이라 추정된다. 마찬가지로 오염을 일으키는 다른 곰팡이들도 된장시료들에서 생육이 억제돤 것으로 보인다.

pH 및 적정산도(titratable acidity) 변화

숙성 중 된장들의 pH와 적정산도 변화를 측정하였다(Fig. 3). 된장들(A-I, B-I, C-I, D-I)은 제조 직후 pH 6.62-6.77를 나타내었다(Fig. 3A). 된장 D-I (6.62)가 가장 낮고 C-I (6.77)이 가장 높았다. 이후 숙성 7일까지 pH 6.42−6.58로 조금 감소하고 7일에서 14일 사이 5.27−5.38로 급격히 감소하였다. 14일 이후에는 서서히 감소하거나 비슷한 수준을 유지하여 종료시 pH 5.11−5.20을 나타내었다. 된장 A-II, B-II, C-II, D-II들의 pH 또한 제조 직후 pH 6.47−6.78에서 숙성 14일에 5.16−5.45까지 급격히 감소하고, 이후로는 비슷하거나 조금 감소하여 숙성 종료시 pH 4.99−5.15을 나타내었다(Fig. 3B). B. cereus를 인위적으로 오염시킨 된장들의 전체적인 pH 변화는 숙성 중 pH가 감소하다가 일정한 수준으로 유지 되었으며 된장 A-I, B-I, C-I, D-I와 된장 A-II, B-II, C-II, D-II가 이런 경향에서 크게 다르지 않았고, 일반적인 된장 숙성 중 pH 변화와도 다르지 않았다. B. cereus 오염없이 제조한 된장들의 제조 직후 pH는 6.1−6.3이고 숙성 70일에 pH 5.7−6.0이며 볏짚을 접종한 된장의 pH가 가장 낮았다(결과 미제시). B. cereus 오염 된장들의 pH는 미오염 된장들 보다 초기 pH 값은 높지만 숙성 중 더 많이 감소하였다. 이는 B. cereus가 생육하면서 생성하는 유기산들 때문이라 추정된다. 비슷한 결과가 종균 접종 된장들과 볏짚 접종 된장들을 20℃에서 70일간 숙성하면서 pH를 측정한 실험에서 보고된 바 있다[5].

Fig. 3.Changes in pH (A, B) and TA (C, D) of doenjang samples spiked with B. cereus during fermentation. (A, C) B. cereus 104 CFU/g; (B, D) B. cereus 107 CFU/g. ●, doenjang A (B. amyloliquefaciens EMD17, B. amyloliquefaciens MJ1-4, R. oryzae, P. farinosa SY80); ○, doenjang B (B. amyloliquefaciens EMD17, B. subtilis CH3-5, R. oryzae, P. farinosa SY80); ▼, doenjang C (B. amyloliquefaciens MJ1-4, B. subtilis CH3-5, R. oryzae, P. farinosa SY80); △, doenjang D (rice straw was used as the source for microorganisms).

숙성 중 적정산도 변화를 보면 된장 A-I, B-I, C-I, D-I은 제조 직후 0.33−0.41%에서 숙성 7일에 0.41−0.49%로 증가하며 14일에 1.13−1.19%로 급격히 증가하였다(Fig. 3C). 14일 이후 서서히 증가하거나 비슷한 수준을 유지하며 숙성 종료시 1.20−1.27%였다. 된장 B-I이 가장 높고(1.38%) D-I (1.27%), A-I (1.23%) 그리고 C-I (1.20%) 순이였다. 된장 A-II, B-II, C-II, D-II들은 제조 직후 0.36−0.50%에서 숙성 7일에 0.45−0.57%로 증가하고 14일에 0.97−1.09%로 급격히 증가하였다(Fig. 3D). 14일 이후 조금씩 증가하거나 비슷한 수준을 유지하며 종료시 1.13−1.28%를 보였다. D-II가 가장 높았고(1.28%) C-II (1.25%), A-II (1.19%), B-II (1.13%) 순서였다. 된장의 적정산도 증가는 pH 강하와 대체로 병행하여 일어나나 특정 된장에서 pH 감소 정도는 적정산도 증가 정도와 정확히 비례하지는 않는다. 볏짚 접종 된장의 pH와 적정산도 값들은 종균 접종 된장들과 비교할 때 각각 유의적으로 낮고 또 높았다[5]. 하지만 본 실험과 동일한 종균들과 방법들을 사용하되 B. cereus는 오염시키지 않은 된장들의 경우 볏짚 접종 된장의 pH는 종균 접종 된장들 보다 숙성기간 내내 유의적으로 낮았지만 적정산도 역시 유의적으로 타 된장들 보다 낮았다[결과 미제시]. 볏짚을 균원으로 사용하더라도 볏짚 종류에 따라 미생물 균총에 차이가 있고 이로 인해 된장의 균총이 달라지고 또 산 생성도 달라지기 때문이라 추정된다. 이런 결과들은 일정한 품질을 지닌 된장을 얻기 위해서는 선발된 종균을 접종할 필요성을 획인시켜주는 것이라 하겠다.

아미노태 질소 함량 변화

B. cereus가 오염된 된장들의 숙성 중 아미노태 질소함량을 측정하였다(Fig. 4). 된장 A-I, B-I, C-I, D-I은 제조 직 후 145.83 ± 7.89−223.31 ± 7.89 mg%로 나타났으며, 된장 B-I (223.31 ± 7.89 mg%)이 가장 높고 된장 D-I (145.83 ± 7.89 mg%)이 가장 낮았다(Fig. 4A). 숙성 중 아미노태 질소함량은 증가하였는데 숙성 14일까지 244.66 ± 13.59−296.30 ± 8.02 mg% 빠르게 증가하다가 그 이후로 서서히 증가하였다. 숙성 종료 시 된장 A-I (369.04 ± 6.44 mg%)이 가장 높고 된장 D-I (340.61 ± 9.24 mg%)이 가장 낮았다. 된장 A-II, B-II, C-II, D-II의 경우 제조 직 후 149.33 ± 8.08−195.96 ± 7.89 mg%로 된장 B-II가 가장 높고 된장 D-II가 가장 낮았으며 숙성이 진행됨에 따라 서서히 증가하였다(Fig. 4B). 특히 된장 D-II는 제조 직후 가장 낮았지만 숙성 중 증가하여 14일에 457.33 ± 8.08 mg%로 가장 높고 숙성 종료시 448.06 ± 6.20 mg%로 된장들 중 가장 높았다. 다음이 A-II (431.57 ± 16.56 mg%), A-I (369.04 ± 6.44 mg%) 된장들이였다. 이는 이전 연구에서 보고한 종균 접종 된장들의 20℃, 70일 숙성 후 아미노태 질소 함량들(513.3 ± 8.1−707.8 ± 6.9 mg%) 보다는 낮지만 본 실험과 동일한 종균과 방법들을 사용하되 B. cereus는 오염시키지 않은 된장들과는 비슷하였다[5]. 단백분해활성이 우수한 B. subtilis DJ1을 접종한 된장을 20℃에서 60일간 숙성시킨 후 아미노태 질소함량은 507 mg%이고[3] Aspergillus oryzae를 배양한 소맥분 코지를 대두에 접종하고 식염농도 12%로 제조한 된장을 20℃에서 70일 발효시킨 경우 아미노태질소 함량이 400 mg%이였다는 보고[15]들을 볼 때 B. cereus는 숙성중 대두 단백질 분해에 부정적 영향을 준 것 같지는 않다. 이전 식품공전상 아미노태 질소함량 규격은 160 mg% 이상이였고[3], 전통 재래된장의 아미노테 질소함량은 평균 308.4 mg%라는 보고도 있다[17].

Fig. 4.Changes in the amino-type nitrogen of doenjang samples spiked with B. cereus during fermentation. (A) B. cereus 104 CFU/g; (B) B. cereus 107 CFU/g. ●, doenjang A (B. amyloliquefaciens EMD17, B. amyloliquefaciens MJ1-4, R. oryzae, P. farinosa SY80); ○, doenjang B (B. amyloliquefaciens EMD17, B. subtilis CH3-5, R. oryzae, P. farinosa SY80); ▼, doenjang C (B. amyloliquefaciens MJ1-4, B. subtilis CH3-5, R. oryzae, P. farinosa SY80); △, doenjang D (rice straw was used as the source for microorganisms).

복합종균을 접종한 된장 숙성 중 B. cereus 증식은 효과적으로 억제되었다. 종균 접종 된장들의 경우 4 log CFU/g으로 오염시킨 B. cereus를 효과적으로 저해하여 70일 후에는 식약처 기준치 이하로 감소시켰다. 특히 B. amyloliquefaciens EMD17과 B. subtilis CH3-5를 접종한 된장 B는 7 log CFU/g로 오염시킨 B. cereus 증식도 효과적으로 억제하였다. 이 결과들로 볼 때 복합종균의 사용은 된장의 안전성 개선에 도움이 줄 것으로 사료된다. 앞으로 복합종균 된장의 기능성과 기호성에 관한 연구들이 필요하다.

References

  1. Bae SI, Kwak BY, Park YK, Kim YH, Shon DH. 2003. Survey of aflatoxin B1 in domestic doenjang and kochujang determined by enzyme linked-immunosorbent assay. J. Fd. Hyg. Safety 18: 95-100.
  2. Cha YS, Park YS, Lee MS, Chae SW, Park KM, Kim YS, et al. 2014. Doenjang, a Korean fermented soy food, exerts antiobesity and antioxidative activities in overweight subjects with the PPAR-c2 C1431T polymorphism: 12-week, double-blind randomized clinical trial. J. Med. Food 17: 119-127. https://doi.org/10.1089/jmf.2013.2877
  3. Chang M, Chang HC. 2007. Characteristics of bacterial-koji and doenjang (soybean paste) made by using Bacillus subtilis DJ1. Korean J. Microbiol. Biotechnol. 35: 325-333.
  4. Cho MJ, Lee JY, Kim JH. 2014. Microbial and physiochemical properties of cheonggukjang fermented using Bacillus strains with antibacterial or antifungal activities. Food Sci. Biotechnol. 23: 1525-1532. https://doi.org/10.1007/s10068-014-0208-z
  5. Cho MJ, Lee JY, Lee KW, Cho KM, Lee CK, Kim GM, et al. 2014. Properties of Doenjang (soybean paste) fermented with multiple starters. J. Agr. Life Sci. 48: 291-300. https://doi.org/10.14397/jals.2014.48.6.291
  6. Cho MJ, Shim JM, Lee JY, Lee KW, Yao Z, Liu X, et al. 2016. Meju fermentation using multiple starters. Microbiol. Biotechnol. Lett. 44: 109-116. https://doi.org/10.4014/mbl.1512.12009
  7. Choi SY, Cheigh MJ, Lee JJ, Kim HJ, Hong SS, Chung KS, et al. 1999. Growth suppression effect of traditional fermented soybean paste (doenjang) on the various tumor cells. J. Korean Soc. Food Sci. Nutr. 28: 458-463.
  8. Hwang JH. 1997. Angiotension I converting enzyme inhibitory effect of doenjang fermented by B. subtilis SCB-3 isolated from meju, Korean traditional food. J. Korean Soc. Food Sci. Nutr. 26: 775-783.
  9. Jeong SJ, Kwon GH, Chun JY, Kim JS, Park CS, Kwon DY, et al. 2007. Cloning of a fibrinolytic enzyme gene from a Bacillus subtilis isolated from cheonggukjang and its expression in protease deficient Bacillus subtilis strains. J. Microbiol. Biotechnol. 17: 1018-1023.
  10. Korea Food and Drug Administration. 2011. Food standards codex I. p. 2-VI-6, KFDA, Seoul, Korea.
  11. Ko BK, Kim KM, Hong YS, Lee CH. 2010. Metabolomic assessment of fermentative capability of soybean starter treated with high pressure. J. Agric. Food Chem. 58: 8738-8747. https://doi.org/10.1021/jf101994u
  12. Lee ES, Kim YS, Ryu MS, Jeong DY, Uhm TB, Cho SH. 2014. Characterization of Bacillus lichenformis SCK A08 with antagonistic property against Bacillus cereus and degrading capacity of biogenic amines. J. Fd. Hyg. Safety 29: 40-46. https://doi.org/10.13103/JFHS.2014.29.1.040
  13. Lee HA, Kim JH. 2012. Isolation of Bacillus amyloliquefaciens strains with antifungal activities from meju. Prev. Nutr. Food Sci. 17: 64-70. https://doi.org/10.3746/pnf.2012.17.1.064
  14. Lee HT, Kim JH, Lee SS. 2009. Analysis of microbiological contamination and biogenic amines content in traditional and commercial doenjang. J. Fd. Hyg. Safety 24: 102-109.
  15. Lee JY, Mok C. 2010. Changes in physicochemical properties of low salt soybean paste (Doenjang) during fermentation. Food Eng. Prog. 14: 153-158.
  16. Lee JY, Shim JM, Yao Z, Liu X, Lee KW, Kim HJ, et al. 2016. Antimicrobial activity of Bacillus amyloliquefaciens EMD17 isolated from cheonggukjang and potential use as a starter for fermented soy foods. Food Sci. Biotechnol. 25: 525-532. https://doi.org/10.1007/s10068-016-0073-z
  17. Park SK, Seo KI, Shon MY, Moon JS, Lee YH. 2000. Quality characteristics of home- made doenjang, a traditional Korean soybean paste. Korean J. Soc. Food Sci. 16: 121-127.
  18. Shin DH. 2008. Globalization of Korean fermented soybean products. Food Ind. Nutr. 11: 19-24.

Cited by

  1. 바이오제닉아민 분해 유전자 보유 Bacillus 균주 선발 및 특성 vol.45, pp.2, 2017, https://doi.org/10.4014/mbl.1705.05002
  2. Medium optimization for enhanced growth of Bacillus subtilis SRCM102046 possessing antibacterial activity using response-surface methodology vol.25, pp.5, 2018, https://doi.org/10.11002/kjfp.2018.25.5.613