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GRAS 등급 미생물용 식용배지의 개발과 이를 활용한 천연식품보존제의 개발과 응용

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Author(s)
문송희
Issued Date
2016
Keyword
GRAS microorganism, edible-media, bio-preservative
Abstract
This study was investigated to develop edible-media for GRAS microorganisms (Lactobacillus plantarum AF1, Lb. plantarum HD1, Lb. plantarum EM, Leuconostoc citreum GR1, Leu. mesenteroides TA, and Bacillus subtilis SN7) using Chinese cabbage waste (CW) and salted Chinese cabbage waste (SCW) produced during the kimchi making process at homes, small businesses, and conglomerates. The collected CW and SCW were analyzed for their characteristics such as pH, titratable acidity, crude proteins, and free amino acids. As a result, there was no significant difference between the CW and SCW collected in accordance with location and season.
The prepared CW and SCW juices were used as medium for GRAS microorganisms. After addition of corn steep liquor, glucose, and inorganic salts to the CW and SCW juices, pH levels were adjusted to the optimum pH for the strain. When Lb. plantarum AF1 was cultured in CW medium at 30℃ for 24 hr, growth was 9 log CFU/mL, antibacterial activity was 160 AU/mL, and antifungal activity was 640 AU/mL. These values are almost the same as the values observed in MRS medium. Under SCW medium, viable cell number and antimicrobial activities of Lb. plantarum AF1 were the same in MRS medium. The four lactic acid bacteria strains also showed the same viable cell numbers and antimicrobial activities under CW or SCW medium. When B. subtilis SN7 was cultured under CW medium, viable cell number (108CFU/mL)andantibacterialactivityagainstB. cereus (1,600 AU/mL) were the same values in TSB medium. Antifungal activity against A. ochraceus (2,560 AU/mL) was higher than that in TSB medium (640 AU/mL). The pH stability (pH 3.0∼9.0) and thermal (37℃∼121℃) and enzyme stabilities of the antimicrobial materials were investigated in accordance with the respective medium. As a result, it was confirmed that there was no difference in antimicrobial materials produced in the laboratory and edible medium (CW and SCW medium).
Natural antimicrobial materials derived from GRAS microorganisms in edible medium (CW and SCW medium) were investigated to control film-forming yeast of kimchi. Yeast colonies could be observed on the surface of control kimchi (not treated), grapefruit seed extract-treated kimchi, and Lb. plantarum AF1 culture supernatant of CW medium after 15, 20, and 30 days of incubation at 4℃, respectively. This result demonstrates that the anti-yeast compounds from Lb. plantarum AF1 could be used as a bio-preservative, which can prevent film-forming yeasts in kimchi. In order to control B. cereus in chungkukjang, culture supernatant of B. subtilis SN7 in SCW medium was added. As a result, B. cereus was completely controlled after 2 days of incubation at 37℃.
This study developed a low-cost food grade medium for GRAS microorganisms using CW and SCW, which was confirmed as a food bio-preservative.
Alternative Title
Development of edible-media for GRAS microorganisms and its application as a bio-preservative
Alternative Author(s)
SONG HEE MOON
Affiliation
식품영양학과
Department
일반대학원 식품영양학과
Advisor
장해춘
Awarded Date
2016-08
Table Of Contents
목 차

LIST OF TABLES Ⅶ
LIST OF FIGURES ⅩⅢ
ABSTRACT ⅩⅥ

제 1 장 서 론 1
제 1 절 식품 미생물 1
1. 국가별 식품 미생물 평가 제도 2
가. 미국의 GRAS 제도 2
나. 유럽연합의 QPS 제도 4
다. 대한민국의 식품공전 5
2. GRAS 미생물의 활용 11
가. 유산균 11
나. 고초균 14
제 2 절 미생물용 배지 16
1. 유산균용 배지 16
가. 유산균용 시판 배지 16
나. 유산균용 개발 배지 18
2. 고초균용 배지 22
가. 고초균용 시판 배지 22
나. 고초균용 개발 배지 22
제 3 절 식품 보존제 25
1. 합성 보존제 30
2. 천연 보존제 33
제 4 절 연구의 목적 36

제 2 장 실험재료 및 방법 38
제 1 절 천연항균물질 생산용 식용배지 개발 38
1. 배추폐기물의 처리공정 개발 38
가. 시료 수집 38
2. 수거방식에 따른 배추폐기물의 성분조성 비교 38
가. 계절별 폐배추와 절임폐배추의 일반성분 분석 39
나. 계절별 폐배추와 절임폐배추의 유리당 분석 39
다. 계절별 폐배추와 절임폐배추의 유리아미노산 분석 39
3. 수거방식에 따른 배추폐기물의 오염도 측정 40
4. 배추폐기물의 처리공정 최적화 40
5. 식용성분을 이용한 식용배지 개발 42
가. 식용성분을 이용한 유산균 전용 배지 조성 개발 42
(1) 사용 균주 42
(2) 생균수 측정 방법 42
(3) 항균활성 측정 방법 42
나. 식용성분을 이용한 고초균 전용 배지 조성 개발 43
(1) 사용 균주 43
(2) 생균수 측정 방법 43
(3) 항균활성 측정 방법 43
제 2 절 식용배지에서 GRAS 미생물 생육 및 항균활성의 최적화 44
1. 유산균 전용 식용배지 개발 44
가. 영양원의 최적화 44
(1) 탄소원의 최적화 44
(2) 질소원의 최적화 44
(3) 무기원의 최적화 45
나. 배양 pH의 최적화 45
다. 배양 온도 및 시간의 최적화 45
2. 고초균 전용 식용배지 개발 46
가. 영양원의 최적화 46
(1) 탄소원의 최적화 46
(2) 질소원의 최적화 46
(3) 무기원의 최적화 46
나. 배양 pH의 최적화 47
다. 배양 온도 및 시간의 최적화 47
제 3 절 천연항균물질의 이용한 식품적용기술 개발 47
1. 배지에 따른 천연항균물질의 안정성 47
가. pH 안정성 47
나. 온도 안정성 48
다. 효소 안정성 48
2. 기존 천연 보존제와의 항균활성 비교 48
가. 기존 천연 보존제 48
나. 항균활성 측정 방법 50
3. 항균소재 유효농도 설정 50
4. 유산균 유래 천연항균물질의 식품적용기술 개발 53
가. 저장기간에 따른 특성 조사 53
(1) 이화학적 특성 조사 53
(2) 미생물학적 특성 조사 53
나. 식중독균/부패균 발생여부 및 시점 관찰 53
다. 천연항균물질의 적용 최적 농도 설정 54
5. 고초균 유래 천연항균물질의 식품적용기술 개발 54
가. 저장기간에 따른 특성 조사 54
(1) 이화학적 특성 조사 54
(2) 미생물학적 특성 조사 55
나. 식중독균/부패균 발생여부 및 시점 관찰 55
다. 천연항균물질의 적용 최적 농도 설정 55

제 3 장 결과 및 고찰 56
제 1 절 천연항균물질 생산용 식용배지 개발 56
1. 배추폐기물의 처리공정 개발 56
가. 수거방식에 따른 배추폐기물의 성분조성 비교 56
(1) 계절별 폐배추와 절임폐배추의 일반성분 분석 56
(2) 계절별 폐배추와 절임폐배추의 유리당 분석 60
(3) 계절별 폐배추와 절임폐배추의 유리아미노산 분석 62
나. 수거방식에 따른 배추폐기물의 오염도 측정 65
다. 배추폐기물의 처리공정 최적화 65
2. 식용성분을 이용한 식용배지 개발 67
가. 식용성분을 이용한 유산균 전용 배지 조성 개발 67
나. 식용성분을 이용한 고초균 전용 배지 조성 개발 74
제 2 절 식용배지에서 GRAS 미생물 생육 및 항균활성의 최적화 80
1. 유산균 전용 식용배지 개발 80
가. 영양원의 최적화 80
(1) 탄소원의 최적화 80
(2) 질소원의 최적화 86
(3) 무기원의 최적화 89
나. 배양 pH의 최적화 92
다. 배양 온도 및 시간의 최적화 95
2. 고초균 전용 식용배지 개발 109
가. 영양원의 최적화 109
(1) 탄소원의 최적화 109
(2) 질소원의 최적화 112
(3) 무기원의 최적화 115
나. 배양 pH의 최적화 117
다. 배양 온도 및 시간의 최적화 119
제 3 절 천연항균물질을 이용한 식품적용기술 개발 122
1. 천연항균물질의 안정성 122
가. pH 안정성 122
나. 온도 안정성 124
다. 효소 안정성 126
2. 기존 천연 보존제와의 항균 활성 비교 128
3. 항균소재 유효농도 결정 131
4. 유산균 유래 천연항균물질의 식품적용기술 개발 133
가. 이화학적 특성 조사 133
나. 미생물학적 특성 조사 138
5. 고초균 유래 천연항균물질의 식품적용기술 개발 146
가. 이화학적 특성 조사 146
나. 미생물학적 특성 조사 150

제 4 장 결 론 158
제 5 장 참고문헌 162
Degree
Doctor
Publisher
조선대학교
Citation
문송희. (2016). GRAS 등급 미생물용 식용배지의 개발과 이를 활용한 천연식품보존제의 개발과 응용.
Type
Dissertation
URI
https://oak.chosun.ac.kr/handle/2020.oak/12850
http://chosun.dcollection.net/common/orgView/200000265605
Appears in Collections:
General Graduate School > 4. Theses(Ph.D)
Authorize & License
  • AuthorizeOpen
  • Embargo2016-08-25
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