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ISSN : 1226-4768(Print)
ISSN : 2288-1247(Online)
Food Engineering Progress Vol.24 No.1 pp.45-53
DOI : https://doi.org/10.13050/foodengprog.2020.24.1.45

Effects of Quality Properties and Antioxidant Activity on Yogurt added with Tagatose and Barley

Seung-Yong Lim*
Department of Food Science and Biotechnology, College of Ocean Science & Technology, Kunsan National University
Corresponding author: Seung-Yong Lim, Department of Food Science and Biotechnology, Kunsan National University, 558 Daehak-ro Gunsan-si, 54150, Korea Tel: +82-63-469-1825, Fax: +82-63-469-7448 E-mail: syonglim@kunsan.ac.kr
January 4, 2020 February 7, 2020 February 11, 2020

Abstract


This research investigated the quality properties of yogurts added to barley (1, 2, and 3%) and tagatose or sucrose. After inoculation of S. thermophilus, pH, titratable acidity (TA), viscosity, and viable cell count were measured at 4 h intervals for 16 h and color value, antioxidant activity, and sensory evaluation were determined after fermentation in triplicate. In the case of yogurt containing only tagatose or sucrose, the pH was hardly decreased, but when 2-3% barley was added, the pH reached below 4.5 before 16 h. In addition, TA and viscosity tended to increase as barely was added. Viable cell count increased slowly in yogurt with tagatose, but rapidly increased when barley was added. As barley content increased, yellowness, redness, and antioxidant activity tended to increase, and significantly higher antioxidant activity in barley tagatose yogurt. Sour strength increased and significant difference in the sweetness was not observed when barley amount increased. Although there was no significant difference in overall acceptability, tagatose yogurt containing 3% barley scored the highest in preference. In conclusion, the fermentation rate of yogurt inhibited by the addition of tagatose is improved by the addition of barley, and the growth rate of lactic acid bacteria is considered to play a role.



보리와 타가토스의 첨가가 요구르트의 품질 특성 및 항산화 활성에 미치는 영향

임 승용*
국립군산대학교 식품생명공학과

초록


    Kunsan National University

    서 론

    유산균은 장내 유해물질 생성 억제, 혈중 콜레스테롤 저 하와 면역력 상승 등의 건강 증진에 효과가 있는 균으로 (Kim et al., 1999;Bang & Jeong, 2007) 요구르트는 우유 를 유산균으로 발효시켜 젖산, peptone, peptide 등이 생성 될 뿐만 아니라 유산균이 장에서 정장작용 등의 효과로 인 해 우유보다 영양적 가치가 우수하며 소화율이 향상된 유 제품으로 독특한 풍미와 다양한 건강 기능성을 가지고 있 는 식품이다(Kim et al., 2009; Ko et al., 2008). 따라서 요구르트는 전 세계적으로 다양한 건강 증진 효과를 가지 고 있는 기호성이 높은 발효유로 인식되어져 있다. 우유 발효에 유산균을 사용하는 주요한 목적은 유통기한의 연장 뿐만 아니라 영양적인 가치를 향상시키고자 하는데 있다 (Widyastuti et al., 2014). 하지만 국내에서 판매되고 있는 요구르트의 당류 함량을 한국소비자원에서 조사하였는데 1 회 제공량(150 mL)당 평균 14.52 g 정도의 당류가 함유되 어 있어 World Health Organization (WHO) 1일 섭취 권 고량(50 g)에 29.0%나 차지하고 있었으며, 특히 당 함량 상위 4개 제품의 평균 당류 함량은 무려 40.2%를 차지하 고 있는 것으로 나타났다(Kim, 2015). 이는 소비자들이 유 산균을 섭취하고자 선택하고 있는 발효유가 오히려 당류 섭취를 늘려 건강에 좋지 않는 결과를 초래할 수도 있다 (Zhang et al., 2016). 식품의약품안전처에서 실시한 한국 국민의 건강 영양 조사 결과에 따르면 2014년 국민의 하 루 평균 당분 섭취량은 11.9 g으로 2010년 9.7 g에 비해 23% 늘어났다(Ministry of Health and Welfare, 2015). 최 근 WHO는 하루 당분 섭취량의 기준을 전체 섭취 열량의 10% (50 g)에서 5% (25 g) 미만으로 강화하려고 하고 있다 (Park, 2015). 설탕을 다량 섭취하면 소화력이나 칼슘 흡수 력 저하와 체질 산성화로 저항력이 약화될 뿐만 아니라 (Park, 2015) 비만과 당뇨병의 원인이 될 수 있으며(Ludwig et al., 2001;Lee & Woo, 2001) 설탕 섭취량이 상대적으 로 높은 아동인 경우에 주의력결핍 과다행동장애(attention deficit hyperactivity disorder, ADHD) 현상을 보인다는 연 구 보고도 있다(Chung & Park, 1995).

    설탕의 단점을 보완하기 위한 대체 감미료 중 하나인 타 가토스는 설탕과 유사한 단맛을 가지고 있으나 칼로리는 1.5 kcal/g으로 설탕의 1/3이며 혈당지수(Glucose Index, GI) 값은 3으로 설탕(GI 68)의 5%로 건강과 맛을 동시에 만족 시킬 수 있는 저칼로리 감미료로서의 활용가치가 높은 것 으로 알려져 있다(Kang et al., 2013; Ryu et al., 2003). 또 한 타가토스는 장에서 탄수화물이 포도당으로 분해되어 흡 수되는 것을 억제할 수 있으며 간에서 포도당이 글리코겐 으로 전환되는 것을 도와서 혈당 상승을 억제하는 효과가 있는 것으로 알려져 있다(Donner et al., 1996;Kang & Lee, 2016; Chiu et al., 2011). 그리고 대장에서 Lactobacillus rhamnosus strain GG(LGG 유산균)와 L. casei 등의 증식 을 선택적으로 증가시켜 주어 synbiotics의 특징을 나타내 어 장내 유용 균주의 성장촉진에 상승효과를 나타내는 probiotic 작용을 증진시키는 효과를 가지고 있어 요구르트 제조에 설탕 대체 감미료로 사용하는데 효율적이다(Ryu et al., 2003;Koh & Seung, 2013; Son et al., 2019). 하지만 요구르트 제조 시 Lactobacillus bulgaricus 또는 Streptococcus thermophilus 균주의 경우에는 타가토스를 단 독으로 사용할 경우 유산균의 성장속도를 저해하고 발효 속도를 늦추어 발효 시간이 길어지는 단점이 있어 개선이 필요한데(Sung & Lim, 2019) 곡류의 첨가가 요구르트의 발효 속도를 향상시킬 뿐만 아니라 유산균수의 증가와 생 존 기간을 연장시킬 수 있다는 연구 보고가 있어(Bae et al., 2010) 타가토스만을 첨가하여 요구르트의 발효 속도가 저하되는 단점을 개선할 수 있을 것으로 생각된다.

    보리는 주성분인 단백질, 전분 이외에도 무기질, 비타민 등의 미량 영양소를 포함할 뿐만 아니라 β-glucan 함량이 풍부하여 혈중 콜레스테롤 수치를 저하시킴으로써 심장질 환을 예방하고 체지방의 축적을 억제하여 비만에 수반되는 증상을 완화하는 효과가 있는 것으로 알려져 있다(Baik & Steven, 2008; Lee et al., 1996; Lee, 2001). 이와 같이 식 이섬유원으로서 β-glucan 함량이 높은 보리는 영양생리학 적인 기능성을 강화시킬 수 있는 식품이나 식품첨가제로 응용할 수 있어 요구르트의 기능성 향상 및 품질개선이 기 대된다. 또한 보리에는 다량의 전분이 함유되어 있으므로 유고형분보다 비교적 생산원가를 높이지 않으면서 요구르 트의 점도를 높일 수 있는 첨가물로 적합할 뿐만 아니라 발효 속도를 향상시킬 수 있는 곡류로 생각된다. 하지만 곡류를 첨가한 요구르트에 대한 연구는 품질 특성에 대한 연구가 대부분이며(Lee et al., 2013a;2013b; 2015) 설탕을 첨가하지 않았을 때 발효 속도를 향상시키고자 하는 연구 는 거의 이루어져 있지 않고 있는 실정이다. 향후 설탕 대 체 감미료를 요구르트에 적용시킬 수 있다는 점을 고려한 다면 요구르트의 발효 속도를 저하시키는 단점을 개선시키 고자 하는 연구는 상당히 필요할 것으로 예상할 수 있다 (Sung & Lim, 2019).

    따라서 본 연구에서는 곡류 중 β-glucan 함량이 높아 요 구르트의 기능성 향상 및 품질 개선을 기대할 수 있는 보 리를 첨가하여 설탕 대체 감미료인 타가토스만 첨가하였을 경우에 요구르트의 발효 속도를 저하시키는 단점을 개선시 키고자 하는 일련의 연구로서 보리와 타가토스를 동시에 첨가하였을 때 요구르트의 발효와 품질 특성에 어떠한 영 향을 미치는지에 대하여 알아보고자 하였다.

    재료 및 방법

    재료 및 사용균주

    보리 요구르트 제조에 사용된 주재료인 우유(Seoul milk Co., Seoul, Korea), 타가토스(tagatose, CJ 제일제당), 백설 탕(Sucrose, CJ 제일제당)은 시판품을 구입하여 사용하였으 며 흰찰쌀보리(Hinchalssal-bori, Gunsan, Korea) 분말은 전 북 군산시 소재 정미소(생금들)에서 구입하여 사용하였다. 발효에 사용된 균주는 Streptococcus thermophilus (이하 S. thermophilus)를 중앙대학교(Ansung, Korea)에서 분양 받아 사용하였으며, 보존용 배지로는 Lactobacilli MRS broth 배 지(Difco Laboratories, Becton, Dickinson and Company, Sparks, MD, USA)에서 37±1°C, 24시간동안 2회 계대 배 양하여 종균으로 사용하였다. 1차 균주 배양은 5.2% MRS 배지에 0.2% 접종하여 37°C±1°C에서 24시간 배양하였으 며, 같은 조건에서 2차 계대 배양한 균주를 요구르트 제조 의 스타터로 사용하였다.

    보리 요구르트의 제조

    우유 100 mL에 7%의 타가토스(또는 설탕)를 첨가하여 마그네틱 교반기(Hot Plate & Magnetic Stirrer, Misung Scientific Co., Yangju, Korea)를 사용하여 교반 후 90°C에 서 30분간 살균한 믹스를 40-45°C 정도로 냉각되었을 때 0.5%의 유산균(S. thermophilus)을 접종한 뒤 37±1°C incubator에서 24시간 발효한 후 starter culture로 사용하였 다. 보리 요구르트 제조를 위하여 우유에 7%의 타가토스 (또는 설탕)와 보리(1, 2, 3%)를 첨가한 샘플을 마그네틱 교반기로 교반 후 90°C에서 30분간 살균한 후에 40-45°C 로 냉각시킨 샘플에 앞서 제조한 stater culture를 10%(v/v) 비율로 접종하여 37±1°C incubator에서 16시간 동안 발효 하였다. 타가토스와 보리 첨가 유무에 따라 8가지 샘플 (SB0: sucrose without barely powder, SB1: sucrose with 1% barely powder, SB2: sucrose with 2% barely powder, SB3: sucrose with 3% barely powder, TB0: tagatose without barely powder, TB1: tagatose with 1% barely powder, TB2: tagatose with 2% barely powder, TB3: tagatose with 3% barely powder)을 16시간 동안 발효시키면서 4시간마다 샘 플을 채취하여 pH, 적정 산도, 점도, 및 유산균수를 측정 하였고, 색의 변화를 알아보기 위하여 발효 전과 후의 색 도를 측정하였으며 발효가 끝난 후에는 4±2°C 냉장고에서 48시간 동안 보관 후 항산화 활성을 측정하고 관능 평가를 실시하여 비교 분석하였다.

    보리 요구르트의 pH 및 적정산도 측정

    보리 요구르트의 pH는 pH meter (Orion 3 star, Thermo Scientific Inc., Beverly, MA, USA)로 16시간 동안 발효시 키면서 4시간 간격으로 측정하였으며, 적정산도는 Jeon et al. (2005)의 방법에 따라 요구르트 10 mL를 100 mL 메스 플라스크에 정용한 후 그 중 20 mL를 취하여 1% 페놀프 탈레인 2-3방울을 넣고 0.1 N NaOH로 적정하여 측정하였 으며 적정에 사용된 0.1 N NaOH의 소비 mL수를 다음의 계산식을 이용하여 젖산으로 환산하여 적용하였다.

    Titrable acidity (%) = mL of 0.1 N NaOH×Factor×Dilution rate×0.009 Weight of sample (mL) ×100

    보리 요구르트의 점도 및 색도 측정

    보리 요구르트의 점도는 Brookfield viscometer (DV-2, Brookfield Engineering Lab. Inc., Middleboro, MA, USA) 로 spindle No. 4를 사용하여 샘플의 torque 값이 70-80% 정도 나오도록 60 rpm으로 설정하여 16시간 동안 4시간 간격으로 측정하였다. 안정된 점도 값이 나오도록 점도계 의 spindle을 60초간 작동시킨 후 3회 반복 측정한 값의 평균값을 cp (centipoise)로 나타내었다. 보리 요구르트의 색도는 유산균 접종 직후와 16시간 동안 발효 후 각각의 시료를 색차계(CM-5, Konica Minolta, Tokyo, Japan)를 사 용하여 L값(lightness), a값(+red/-green), b값(+yellow/-blue) 으로 3회 반복 측정하여 평균값으로 나타내었다.

    보리 요구르트의 유산균수 측정

    요구르트의 배양 중 유산균 수 측정은 16시간동안 배양 하면서 각 4시간마다 채취한 시료를 멸균 생리식염수에 넣 고 균질화한 후 십진 희석법으로 희석하여 희석배수별로 petri dish에 분주하고, 유산균 배지 (MRS plate count agar, Difco Laboratories, Detroit, MI, USA)를 이용하여 표준 평판법으로 37±1°C에서 48±1시간 배양한 후에 나타 난 colony 수를 계측하여 log colony forming unit (CFU)/ mL로 환산하여 표시하였다 (Yang et al., 2012). 균수의 계측은 30-300 colony가 나타나는 평판을 선택하여 산출 하였다.

    보리 요구르트의 항산화 활성

    보리 요구르트의 항산화 활성은 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazil (DPPH, Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO, USA) 법에 의한 유리라디칼 소거능으로 측정하였다. 각 시료의 요구르트 1 g을 99% 에탄올 9 mL에서 추출한 후 1,000 rpm으로 4°C에서 15분간 원심분리하였다. 그 후 상등액 1mL를 다시 99% 에탄올 9 mL와 혼합한 시료에 0.2 mM DPPH 용액 1 mL를 가하여 교반하고, 실온에서 30분간 방 치한 후 517 nm에서 흡광도를 측정하여 시료 첨가구와 무 첨가구의 흡광도 차이를 백분율(%)로 나타내었다. 이 때 무첨가구에는 에탄올 10 mL에 0.2 mM DPPH 용액 1 mL 를 첨가하여 흡광도를 측정하였다. 총 polyphenol 함량의 측정은 Folin-Dennis법을 약간 변형하여 이용하였다. 각 요 구르트 시료 1 g을 칭량하여 증류수 9 mL와 혼합해 원심 분리하여(1,000 rpm, 15분) 상등액만을 다시 증류수 9 mL 와 혼합한 시료 250 μL와 Folin-Ciocalteu’s phenol regent (Sigma Chemical Co., St. Louis, MO, USA) 100 μL를 혼 합하여 3분간 실온에서 반응시킨 후 sodium carbonate (Na2CO3) 포화용액 150 μL를 첨가하고 실온에서 30분간 반응시켜 증류수 500 μL를 더 첨가하여 총 volume을 1 mL로 맞춘 후 750 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물 질은 gallic acid를 사용하여 표준곡선을 작성하였고 사용 한 gallic acid의 농도는 0.06, 0.15, 0.3, 0.6, 0.9, 1.5 mg/ L로 맞추어 작성하였다. 총 polyphenol 함량은 mg gallic acid equivalents (mg GAE/g)로 나타내었으며 모든 실험은 3회 반복 측정하여 평균값과 표준편차로 나타내었다.

    보리 요구르트의 관능평가

    관능평가는 51명의 일반 panel을 대상으로 본 실험의 목 적과 평가 방법 및 측정 항목에 대해 충분히 설명한 후 실시하였다. 발효가 완료된 요구르트를 냉장고(4±2°C)에 2 일간 보관한 후 관능적 강도 평가와 기호도 평가를 실시하 였다. 관능적 특성의 강도를 알아보기 위하여 색(color), 향 (flavor), 신맛(sourness), 단맛(sweetness), 후미(aftertaste), 걸 쭉한 정도(thickness)에 대한 평가를 9점 척도법으로 실시하 여 강도가 클수록 높은 점수를 주도록 실시하였다. 또한 외 관(apparence), 풍미(flavor), 맛(taste), 조직감(texture) 및 종 합적인 기호도(overall acceptability)에 대해 좋아하는 정도 가 클수록 높은 점수를 주도록 하여 9점 척도법으로 기호 도 평가를 실시하였다.

    통계 분석

    실험 결과는 통계분석 SAS Ver. 9.2 프로그램(SAS Institute Inc., Cary, NC, USA)을 사용하여 분산분석을 수 행하였고 평균±표준편차로 나타내었다. 각 시료 분석 결과 에 대한 비교를 위하여 Duncan의 다중검정법(Duncan’s multiple range test)을 실시하여 시료간의 유의적인 차이를 검증하였으며, 통계적 유의수준은 one-way ANOVA를 이 용하여 5% (p<0.05)로 설정하였다.

    결과 및 고찰

    보리 요구르트의 발효 중 pH 및 적정산도의 변화

    우유에 타가토스 또는 설탕을 첨가하고 보리 가루를 첨 가한 시료에 S. thermophilus를 접종한 후 16시간 동안 발 효시키면서 4시간 간격으로 pH 변화를 Fig. 1에 나타내었 다. 요구르트의 발효 중 pH는 발효 진행 상황, 성분 변화 및 산미 정도를 알 수 있는 중요한 품질 지표로서 활용되 고 있다(Yang et al., 2010). 모든 요구르트는 시간이 지날 수록 pH가 감소하는 경향을 나타냈으나 타가토스만 첨가 한 요구르트의 경우 16시간 동안 pH가 거의 감소하지 않 았고 설탕만 첨가한 경우에도 pH가 5.0 이상으로 나타나 16시간 동안의 발효 시간으로는 요구르트의 적정 pH인 4.5 근처에 도달하지 못하였다(Fig. 1). 하지만 2% 보리를 첨가하였을 경우에는 타가토스만 첨가하였을 때와는 달리 발효 16시간 전에 pH가 4.5 이하에 도달하였으며 3%의 보리를 첨가한 요구르트에서는 설탕 또는 타가토스의 첨가 에 관계없이 발효 16시간에 도달하였을 때 pH의 차이가 나타나지 않아 보리가 타가토스 첨가 요구르트의 발효 속 도를 향상시키는데 도움이 되는 결과를 보여주고 있다. Fig. 2에서 보는 바와 같이 산도의 경우도 pH의 결과와 유 사한 경향을 나타내었는데 타가토스만 첨가하였을 경우에 는 발효 16시간이 되어도 거의 증가하지 않았으며 설탕 첨가구에 비해서도 산도가 낮게 나타났으나 보리의 첨가량 이 늘어날수록 급격하게 산도가 증가하는 경향을 나타내었 다. 일반적으로 한국인의 기호에 맞는 발효유의 적정산도 가 0.85-1.20%를 나타낸다고 보고된 바 있는데(Lee et al., 2006) 타가토스만 첨가한 요구르트는 16시간 후에도 산도 가 거의 증가하지 않아(0.55%) 발효유의 적정산도에 도달 하지 못하였으나 보리 2% 또는 3% 첨가구의 경우 16시간 후에 산도가 각각 1.11%, 1.51%에 도달하여 발효유에 부 합하는 적정 산도를 나타냈으며 설탕과 보리의 혼합 첨가 구와도 유사한 값을 보였다. 이와 같은 결과는 Bae et al. (2010)이 쌀 첨가 요구르트에서 산생성과 pH 저하가 빠르 게 나타난 것과 유사한 경향을 보여 쌀 또는 보리 등의 영양분의 증가가 유산균의 발효 속도를 향상시켜 산 생성 촉진 현상이 나타난 것으로 생각된다.

    보리 요구르트의 발효 중 점도와 유산균수의 변화

    Fig. 3에서 보는 바와 같이 타가토스만 첨가한 요구르트 는 발효시간이 경과함에 따라 점도의 변화가 거의 없었으 며 설탕만 첨가하였을 경우에도 발효 12시간이 지나서야 점도가 증가하기 시작하였다. 하지만 보리가 첨가되었을 경우에는 발효 8시간 이후부터 점도가 증가하기 시작하였 으며 특히 16시간 발효 후에는 설탕에 보리를 첨가한 샘 플과 타가토스에 보리 2%를 첨가한 요구르트 사이에서는 유의적인 차이가 나타나지 않았다. 요구르트에 쌀, 탈지분 유, 전분, 옥수수, 감자와 팽화미 등을 첨가하였을 때 점도 가 증가되었다(Paik et al., 2004)는 연구결과와 유사하였으 며 β-glucan 추출물을 첨가한 요구르트에서도 점도를 증가 시킨다(Gee et al., 2007)는 보고에서와 같이 본 연구에서 도 타가토스만 첨가하였을 때보다 β-glucan을 함유한 보리 의 첨가가 요구르트의 점도를 증가시키는데 도움을 주는 동시에 점도를 증가시키기 위해 다른 유고형분을 첨가하지 않아도 되는 효과를 기대할 수 있을 것으로 보인다.

    발효유의 중요한 특징 중 하나인 유산균수는 요구르트의 풍미 등의 품질에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 보 리 첨가 요구르트를 16시간동안 발효시키는 동안 유산균수 의 변화를 Fig. 4에 나타내었는데 유산균수는 모든 처리구 에서 시간이 경과할수록 지속적으로 증가하는 경향을 보였 으며 접종 후 4시간까지는 서서히 증가하였으나 4-8시간 사이에 가장 빠른 속도로 성장하였다가 그 이후에는 완만 하게 증가하는 것으로 나타났다. 하지만 설탕 첨가구에 비 해 타가토스를 첨가하였을 때 유산균수가 서서히 증가하는 것으로 나타났으나 보리를 첨가하였을 경우에는 유산균수 가 대조구에 비해 빠르게 증가하는 것으로 나타나 보리의 첨가가 유산균의 성장 속도를 향상시키는데 도움이 되는 것을 알 수 있었다. 특히 타가토스만 첨가하였을 경우에는 발효 16시간이 되었을 때 6.87(±0.61) × 107 CFU/mL로 측 정되어 호상 요구르트의 유산균수를 108 CFU/mL 이상으 로 정한 현행 축산물 가공기준 및 성분 규격(MFDS, 2013) 의 기준에 도달하지 못하였으나 보리가 첨가된 타가토스 요구르트의 경우에는 이 기준을 초과하였으며 보리 2% 또 는 3%를 함유한 타가토스 또는 설탕 요구르트의 유산균수 와 유의적 차이가 나타나지 않아 보리의 첨가가 유산균수 의 성장 속도를 증가시키는데 도움이 된다는 것을 알 수 있었다. Lee et al. (2013b)은 보릿가루를 첨가한 요구르트 의 유산균수가 무첨가구에 비해 유산균수가 감소하였다고 보고하였는데 이는 단일 균주로 16시간 발효시킨 본 연구 에서와는 달리 혼합 균주를 사용하여 24시간 발효한 결과 인 반면에 Bae et al. (2010)이 보고한 쌀 분말을 첨가한 요구르트에서 유산균수가 대조구에 비하여 높게 나타난 결 과와는 유사하여 쌀 또는 보리로 인한 고형분의 증가가 유 산균의 발효에 도움이 되는 것으로 생각된다.

    보리 요구르트의 발효 전후 색의 변화

    보리를 첨가한 요구르트의 발효 전후의 색 차이를 알아 보기 위하여 명도(L*; lightness), 적색도(a*; redness), 황색 도(b*; yellowness)를 3회 반복 측정하여 평균값과 표준편 차를 Table 1에 나타내었다. 색도는 요구르트의 선택과 품 질에 큰 영향을 미치는 것으로 중요한 특성 중에 하나로 (Han, 2005) 전반적으로 보리 첨가량이 늘어날수록 밝기의 L값은 무첨가군에 비하여 낮아졌으며 황색도와 적색도는 증가하는 경향을 보여 보리 첨가량의 증가가 요구르트의 색의 변화에는 관여하는 것으로 나타나 Lee et al. (2013a, 2013b, 2015)의 연구와 유사한 경향을 나타내었다. 발효 전에는 타가토스 첨가구가 설탕 첨가구에 비해 적색도가 현저히 높은 값을 나타내었으나 발효 후에는 오히려 설탕 첨가구의 적색도가 증가하는 현상이 생겨 보리의 첨가 유 무에 따른 색의 차이는 나타났으나 타가토스 또는 설탕의 첨가로 인한 요구르트의 색 차이는 거의 없는 것으로 나타 나 소비자들의 선택에 있어 색상의 영향은 받지 않을 것으 로 판단된다.

    보리 요구르트의 항산화 활성

    보리를 첨가한 요구르트의 항산화 활성은 DPPH 유리 라디컬 소거능과 총 polyphenol 함량을 측정한 결과를 Table 2에 나타내었다. 설탕 첨가구에 비해 타가토스 첨가 구에서 항산화 활성이 높아졌으며 보리 첨가량이 증가할수 록 항산화 활성도 증가하는 경향이 나타났다. 특히 보리 3% 첨가구는 무첨가구에 비해 DPPH 유리 라디칼 소거 활성능과 총 polyphenol 함량이 유의적으로 높아지는 것으 로 나타났다. 이와 같은 결과는 Lee et al. (2008)이 유자 첨가 요구르트에서 유자의 polyphenol 화합물에 의하여 항 산화 활성이 증가한다고 보고 한 바와 같이 보리에 함유되 어 있는 약 0.2-4% 정도의 폴리페놀 화합물(Baik & Ullrich, 2008)에 의하여 높은 항산화 활성을 나타낸 것으 로 생각된다. 폴리페놀은 식물에 많이 함유되어 있는 물질 로 식물이나 식품이 가지고 있는 페놀성 화합물에서 라디 칼 소거능과 환원력이 발생한다고 알려져 있다(Kang et al., 1995). 하지만 보리 첨가구에서 총 polyphenol 함량이 미미하게 증가한 이유는 보리에 함유되어 있는 polyphenol 화합물과 사용된 유산균주의 산 생성에 의해 유기산이 증 가했기 때문인 것으로 생각된다(Lee et al., 2008).

    보리 요구르트의 관능 평가

    보리 첨가량이 따른 요구르트의 강도 평가 결과는 Table 3과 같다. 신맛은 보리 첨가량이 증가할수록 강도가 높아 지는 경향을 나타내었는데 3% 첨가구가 1% 첨가구보다 유의적으로 강한 신맛(sourness)을 나타낸 반면 단맛 (sweetness)의 경우에는 보리 첨가량에 따른 유의적 차이는 나타나지 않았으나 타가토스 첨가구보다 설탕 첨가구가 유 의적으로 높게 평가되었다. 한편 기호도 평가에서는 보리 첨가량의 증가로 인한 유의적인 차이는 거의 나타나지는 않았으나 향(flavor)에서는 2% 보리를 함유한 타가토스 요 구르트가 설탕 첨가구와 비교하여 유의적으로 높은 선호도 를 나타내었다(Table 4). 요구르트의 품질을 결정하는 중요 한 관능적 요소로는 일반적으로 외관(색상), 향미, 맛, 조직 감 등을 들 수 있는데(Cho et al., 2008) 관능 평가 결과를 종합해 볼 때 외관(appearance), 맛(taste), 조직감(texture), 종합적인 기호도(overall acceptability)에 대한 선호도에서는 유의적인 차이가 나타나지 않았으나 향(flavor)의 경우 2% 보리를 함유한 타가토스 요구르트가 높은 선호도를 받았으 며 종합적인 기호도(overall acceptability)에 대해서는 유의 적으로 차이는 없었지만 3% 보리를 함유한 타가토스 요구 르트가 평균값에서 더 높은 점수를 얻었다. 따라서 2-3% 정도의 보리를 함유한 타가토스 요구르트가 칼로리와 혈당 지수(GI) 값을 낮추면서 타가토스만 첨가했을 때의 단점인 발효 속도의 저하를(Sung & Lim, 2019) 개선할 수 있을 뿐만 아니라 β-glucan 등의 생리활성 물질을 함유하고 있 는 보리의 장점을 요구르트에 접목시킬 수 있는 잠재력이 있을 것으로 생각된다.

    결 론

    본 연구에서는 보리와 타가토스를 첨가하여 요구르트를 발효시키는 동안의 품질특성을 확인하기 위하여 타가토스 또는 설탕(7%, w/v)에 보리를(1, 2, 3%) 첨가하고 유산균 주(S. thermophilus)를 접종한 후 배양하는 동안 pH, 적정 산도, 점도 및 유산균수의 변화를 16시간 동안 4시간 간격 으로 측정하였고 발효 전후의 색의 변화를 알아보기 위하 여 색도를 측정하였으며 배양이 끝난 후에는 4±2°C 냉장 고에서 48시간 동안 보관한 후 항산화 활성 및 관능 평가 를 실시하였다. 배양하는 동안 타가토스만 첨가한 요구르 트의 경우 pH가 거의 감소하지 않았고 설탕만 첨가한 경 우에도 pH가 5.0 이상으로 나타났으나 2%의 보리를 첨가 하였을 경우에는 16시간 전에 pH가 4.5 이하에 도달하였 으며 3% 보리를 첨가한 요구르트에서는 설탕 또는 타가토 스의 첨가에 관계 없이 16시간 후에 pH의 차이가 거의 나 타나지 않았다. 적정 산도의 경우도 pH의 결과와 유사한 경향을 나타내었는데 타가토스만 첨가하였을 경우에는 산 도가 거의 증가하지 않았으나 보리 첨가량이 늘어날수록 산도가 증가하는 경향을 나타내었다. 점도 또한 pH와 산도 의 결과와 비슷하게 타가토스만 첨가한 요구르트는 점도의 변화가 거의 없었으며 설탕만 첨가한 경우에도 발효 12시 간이 지나서야 점도가 증가하기 시작한 반면 보리가 첨가 되었을 경우에는 배양 8시간 이후부터 점도가 증가하기 시 작하여 16시간 경과 후에는 설탕에 보리를 첨가한 요구르 트와 타가토스에 보리 2%를 첨가한 요구르트 사이에서는 유의적인 차이가 나타나지 않았다. 유산균수의 경우 타가 토스만 첨가한 요구르트는 배양하는 동안 서서히 증가하였 으나 3%의 보리를 혼합한 요구르트는 배양 16시간 후에 설탕과 3%의 보리를 첨가한 요구르트와 유의적으로 차이 가 나타나지 않았다. 이상의 결과를 종합해 볼 때 타가토 스의 첨가로 인해 저해된 요구르트의 발효 속도가 보리의 첨가로 인해 개선되고 유산균의 성장 속도를 향상시키는 역할을 하는 것으로 판단된다. 색도는 보리 첨가량이 늘어 날수록 밝기의 L값은 무첨가구에 비하여 낮아졌으며 황색 도와 적색도는 증가하는 경향을 보여 보리 첨가량의 증가 가 요구르트의 색의 변화에는 관여하는 것으로 나타났지만 타가토스 또는 설탕의 첨가로 인한 색의 차이는 거의 없었 다. 보리 첨가량이 증가할수록 항산화 활성은 증가하였으 며 타가토스 첨가구에서 유의적으로 높은 활성을 나타내었 다. 관능 평가에서 강도는 보리 첨가량이 증가할수록 신맛 의 강도가 높아지는 경향을 나타낸 반면 단맛의 경우에는 보리 첨가량에 따른 유의적 차이는 나타나지 않았으나 타 가토스보다 설탕 첨가구가 유의적으로 단맛의 강도가 높았 다. 한편 기호도 평가에서는 보리 첨가량의 증가로 인한 유의적인 차이는 없었으나 향(flavor)에서는 2% 보리를 함 유한 타가토스 요구르트가 유의적으로 높은 선호도를 나타 내었으며 종합적인 기호도(overall acceptability)에서는 유의 적 차이는 없었지만 3% 보리를 함유한 타가토스 요구르트 가 평균값에서 가장 높은 점수를 얻어 2-3% 정도의 보리 를 함유한 타가토스 요구르트는 칼로리와 혈당지수(GI) 값 을 낮추면서 타가토스만 첨가했을 때의 단점인 발효 속도 의 저하를 개선할 수 있을 뿐만 아니라 보리의 장점을 요 구르트에 활용할 수 있을 것으로 생각된다.

    감사의 글

    본 논문은 2017년도 군산대학교 교수 장기 국외 연수 경비의 지원에 의하여 연구되었습니다.

    Figure

    FOODENGPROG-24-1-45_F1.gif
    The change of pH on sucrose or tagatose yogurt incorporated with barely during fermentation period by Streptococcus thermophilus at 37±1°C for 16 h.

    Results are expressed as mean±SD and vertical bars indicate standard deviations (n=3). SB0 (―●―): Sucrose without barely powder, TB0 (···○···): Tagatose without barely powder, SB1 (―▲―): Sucrose with 1% barely powder, TB1 (···△···): Tagatose with 1% barely powder, SB2 (―■―): Sucrose with 2% barely powder, TB2 (··· □ ···): Tagatose with 2% barely powder, SB3 (―×-―): Sucrose with 3% barely powder, TB3 (···×-···): Tagatose with 3% barely powder.

    FOODENGPROG-24-1-45_F2.gif
    The change of titratable acidity on sucrose or tagatose yogurt incorporated with barely during fermentation period by Streptococcus thermophilus at 37±1°C for 16 h.

    Results are expressed as mean±SD and vertical bars indicate standard deviations (n=3). SB0 (―●―): Sucrose without barely powder, TB0 (···○···): Tagatose without barely powder, SB1 (―▲―): Sucrose with 1% barely powder, TB1 (···△···): Tagatose with 1% barely powder, SB2 (―■―): Sucrose with 2% barely powder, TB2 (··· □ ···): Tagatose with 2% barely powder, SB3 (―×-―): Sucrose with 3% barely powder, TB3 (···×-···): Tagatose with 3% barely powder.

    FOODENGPROG-24-1-45_F3.gif
    The change of viscosity on sucrose or tagatose yogurt incorporated with barely during fermentation period by Streptococcus thermophilus at 37±1°C for 16 h.

    Results are expressed as mean±SD and vertical bars indicate standard deviations (n=3). SB0 (―●―): Sucrose without barely powder, TB0 (···○···): Tagatose without barely powder, SB1 (―▲―): Sucrose with 1% barely powder, TB1 (···△···): Tagatose with 1% barely powder, SB2 (―■―): Sucrose with 2% barely powder, TB2 (··· □ ···): Tagatose with 2% barely powder, SB3 (―×-―): Sucrose with 3% barely powder, TB3 (···×-···): Tagatose with 3% barely powder.

    FOODENGPROG-24-1-45_F4.gif
    The change of viable cell counts on sucrose or tagatose yogurt incorporated with barely during fermentation period by Streptococcus thermophilus at 37±1°C for 16 h.

    Results are expressed as mean±SD and vertical bars indicate standard deviations (n=3). SB0 (―●―): Sucrose without barely powder, TB0 (···○···): Tagatose without barely powder, SB1 (―▲―): Sucrose with 1% barely powder, TB1 (···△···): Tagatose with 1% barely powder, SB2 (―■―): Sucrose with 2% barely powder, TB2 (··· □ ···): Tagatose with 2% barely powder, SB3 (―×-―): Sucrose with 3% barely powder, TB3 (···×-···): Tagatose with 3% barely powder.

    Table

    The change of color value on sucrose or tagatose yogurt incorporating barely before and after fermented with Streptococcus thermophilus
    Antioxidant activity of sucrose or tagatose yogurt incorporated with barely
    Sensory intensities of sucrose or tagatose yogurt incorporated with barely.
    Sensory preferences of sucrose or tagatose yogurt incorporated with barely.

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