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9. Starter 미생물
1 Starter 정의1. Starter 정의
def : 발효유제품에 사용하는 미생물 배양액
- 유제품의 특성 품질 결정세균 곰팡이 효모 > 주로 유산균- 세균, 곰팡이, 효모 -> 주로 유산균
- 단독 or 혼합사용- 종류 : -> seed culture : mother starter를 제조하기 위한 종균배양액
-> mother starter : bulk starter를 제조하기 위한 배양액> b lk t t 제품제조를 목적으로 직접 사용하는 t t-> bulk starter : 제품제조를 목적으로 직접 사용하는 starter
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9. Starter 미생물
2 Starter 사용목적과 기능2. Starter 사용목적과 기능
1) 목적 : 우유성분의 미생물에 의한 변화 -> 맛, 조직, 풍미생성, 영양성단백질
탄수화물 품질개선 및 제품개발탄수화물 품질개선 및 제품개발지방
2) starter에 의한 유성분의 대사와 기능
(1) L t t f t ti(1) Lactate fermentation
유당 유산 pH 저하 잡균증식 억제산응고 curd 형성산미생성 풍미생성
starter
산미생성 풍미생성
(2) 풍미생성
미생물에 의한 it t (구연산)발효- 미생물에 의한 citrate(구연산)발효
Citrate diacetylacetoin2 3 b t l l l
풍미생성에 중요
2,3-butyleneglycol미량의 휘발성산, 알코올, aldehyde
- Leuconostoc, Lactococcus, LactobacillusL i- Leuc. cremoris-> glucose -> pyruvate -> diacetyl-> Mn+2 에 의해 생육촉진 -> 우유중 Mn 함량 계절별 변화 -> 계절에 따른 품질변화
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9. Starter 미생물
(3) 단백질분해
- 치즈숙성에서 중요
casein peptide 풍미생성amino acid
- 산생성력이 강하면 -> 단백분해력 강함- Enterococcus faeculis var liquefaciens
starter
Enterococcus faeculis var. liquefaciens“ faecium
(4) 지방분해
강한 단백분해력
- 곰팡이치즈 제조에 이용- 단백질분해를 겸한 숙성목적- Penicillium roqueforti (fungi)- Candida lipolytica (yeast) -> 지방분해용 starter - 유산균 중 Lac. lactis, L. casei 가 지방분해능 가짐 -> 체다치즈 숙성에 이용- 유산발효, 단백질분해와 겸하여 사용 -> 혼합 starter
(5) Propionate fermt
- 스위스치즈
glu lactate propionate, acetate 치즈풍미CO2, H2O cheese eye유산균 프로피온산
발효균2 2
- 유산균 starter 와 혼합사용 or 숙성실 중의 산재 낙하세균 이용
발효균
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9. Starter 미생물
(6) 알콜발효
- kefir (알콜발효유)
유당 alcohol
Kefir grain
유당 alcohol
- 유산균과 혼합사용-> 유산균 : 배지의 pH 낮춤 -> 잡균오염방지 -> 효모발육시작
( ) ( )
효모 starter
(7) 항균물질 생산 (표 4-12)
- 대부분의 유산균 -> 생육 중 생육저해물질 생성 (bacteriocin)- Lac. lactis -> nisin- Lac cremoris -> diplococcinLac. cremoris > diplococcin- L. acidophilus -> acidophilin- L. bulgaricus -> bulgarican
(8) 공생 & 길항
잡균증식억제를 위해 치즈 starter에 이용
(8) 공생 & 길항
- 혼합 starter 의 경우 -> 각 균의 특징을 이용 -> 균의 생육 촉진, 제품품질 향상에 이용
ex 1) 산 생성 느린 starter -> 다른 균종과의 혼합배양으로 균활력 촉진Lac lactis vs Lac cremorisLac. lactis vs Lac. cremoris
ex 2) 버터 제조시
Lac. lactis 유산발효 pH 저하 or folic acid 생성
Leuconostoc citrovorum 풍미생성 Growth factor
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9. Starter 미생물
ex 3) Swiss cheese
유산 축적 억제유산균 손상 감소
유산균 유산 생성+
프로피온산균프로피온산 생성 풍미 품질 향상프로피온산 생성 풍미, 품질 향상
ex 4) 산화발효성 효모ex 4) 산화발효성 효모
유산균 유산 생성제품숙성 촉진
+ pH 저하
발육촉진 유산균 생존, 발육 지속산화발효성 효모
CO2 + H2O 유산 감소
- Swiss 치즈의 경우 Geotricum candidum 이나 Candida krusei 를 유산균과 혼합하여 사용
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9. Starter 미생물
3. Starter의 종류와 사용균주
1) Starter 종류
제품별 > 치즈 t t 버터 t t 발효유 t t- 제품별 -> 치즈 starter, 버터 starter, 발효유 starter
- 성상별 -> 액상, 분말(저온건조, 동결건조), 동결
- 사용방법 -> 단독, 혼합
2) 스타터용 미생물과 사용제품 (표5-1, 5-2 참조)
4. Starter 조제와 보존
1) starter 조제의 필수조건
(1) 배지선택
목적제품의 원료와 같은 것 혹은 유사품 이용- 목적제품의 원료와 같은 것 혹은 유사품 이용
- 치즈, 요구르트 : 전유, 탈지유, 환원탈지유 <- 신선한 양질의 우유에서 만든 것
- 탈지유, 환원탈지유 가장 많이 사용
- 유고형분 높으면 -> 커드형성 양호 산생성 균수 증대유고형분 높으면 > 커드형성 양호, 산생성 균수 증대
(2) 배지의 전처리
- 살균 -> 유산균 발육 억제물질 파괴, 잡균사멸
mother starter > autoclave (121℃ 20 분)- mother starter -> autoclave (121℃, 20 분)
- bulk starter -> 90℃ - 60 분, 100℃ - 30~60 분
- 고압멸균 -> 가열취, 갈색화 유발
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9. Starter 미생물
(3) 균주선정
- 사용목적 고려- 주요고려 사항 : 최적온도, 내열성, 점질화 여부, 산생성력
(4) 접종량
- 결정요인 -> 배지 총량, 균의 종류와 활성, 배양시간, 온도결정요인 > 배지 총량, 균의 종류와 활성, 배양시간, 온도- 유산균 starter : 탈지유의 0.5 ~ 1%- starter 활성 낮은 경우- 배양온도 낮은 경우 접종량 늘임- 신속한 조제 필요시신속한 조제 필요시- 접종량 높으면 -> bulk starter의 경우 diacetyl
acetoin 유산 -> 변함없음
곰팡이 배양온도 습도에 따라 변화
생산 증가
- 곰팡이 starter -> 배양온도, 습도에 따라 변화
(5) 배양시간, 온도
- 미생물 활성 산생성력 풍미 생성 커드형성에 영향미생물 활성, 산생성력, 풍미 생성, 커드형성에 영향- 치즈, 버터 : 20 ~ 30℃- 요구르트 : 35 ~ 38℃- 배양시간 결정요인 : 배양온도, 접종량- 일반기업체 : 1% 접종 시 25℃ 14 ~ 16시간 배양 (유산균의 경우)일반기업체 : 1% 접종 시 25℃, 14 16시간 배양 (유산균의 경우)
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9. Starter 미생물
(6) 배양 후 냉각 보존
- 신속 냉각이 중요
- 냉각속도 : starter 양에 좌우
- 유산균 : 적정산도 0.7%에서 배양 중지 적당
- 곰팡이 starter : 배양 후 30℃에서 건조 분말화하여 무균용기에서 보관
2) Starter 조제
(1) 유산균 액상 starter
A. seed culture (stock culture) 제조
탈지분유 10 – 20% 환원용액(시험관)
100℃-30분, 3일간 간헐멸균 균주배양 5℃ 냉장보관
C CO 0 5 1% 첨가 > 균생존율 향상(5개월)- CaCO3, 0.5 ~ 1% 첨가 -> 균생존율 향상(5개월)
- Glycerin 20% 첨가 -> -15℃, 6개월 보존
- 보존균주 : 3개월이내 계대 -> 활성화 후 재 보존
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9. Starter 미생물
B. Mother starter 제조
- 배지 : 탈지유, 환원탈지유
멸균 : autoclave or 100℃ 30 분 3일간 간헐멸균- 멸균 : autoclave or 100℃, 30 분 3일간 간헐멸균
- 보존균주 활성화 -> 매 3일마다 계대 배양
- 제조과정 : seed culture 1% 접종 -> 12 ~ 24시간 배양
-> 응고 -> 2-3회 반복(활성화) -> 5℃ 보관 응고 2 3회 반복(활성화) 5℃ 보관
- 혼합스타터 : 균주별로 스타터 제조
-> 버터의 경우 처음부터 혼합사용
- 분말스타터 사용 시
-> 멸균유로 희석 혹은 직접 탈지유에 첨가하여 배양
-> 3회 이상 계대배양하여 활성화시킨 후 사용
C Bulk starterC. Bulk starter
- 배지제조 : 90℃, 30~60 분 살균 -> 25℃ 냉각
- mother starter 접종량 : 1% (커드 균일하게 분쇄하여 사용)
- 배양 : 20 ~ 25℃
35 ~ 40℃(고온성 균주)12 ~ 16 시간 배양 후 냉장 보관
D. Main culture
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9. Starter 미생물
(2) 유산균 분말 starter
- 생균 수 함량이 중요
A. 분무건조
- MSG(mono sodium glutamate),
ascorbic acid 사용
- 21℃, 6개월간 활성 유지
B 동결건조(l hili ti f d i )B. 동결건조(lyophilization, freeze drying)
- 높은 생잔균수
- 재생 시 lag phase 길어짐
-> mother starter 용으로 사용
- 생잔율 향상방안
-> YE, 단백질 가수분해물 첨가
> 시작균수 증가(1010 이상)-> 시작균수 증가(1010 이상)
-> 생장곡선고려 적정시간에서 회수
-> 배지 pH 5-6 유지
-> 수분함량 : 3% 이하 유지
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9. Starter 미생물
(3) 유산균 동결 starter - -20℃ ~ -40℃ 로 일반동결 -> 수개월 보존- -80℃ deep freezer 보관
액체질소 이용( 196℃)- 액체질소 이용(-196℃)- 접종 후 배양 없이 동결- 5% sucrose, cream, 0.9% NaCl, 1% gelatin, glycerol 첨가 –> 생존율 향상- 사용 : 접종 후 curd 형성 확인되면 계대
(4) 곰팡이 스타터
A. 특성- Penicillium roquefortiiq- 푸른 곰팡이 치즈제조- extracellular protease, lipase 분비 -> 치즈 숙성- FFA 산화 -> methyl ketone 생성 -> 치즈 풍미
B 조제B. 조제- 밀가루 빵, 보리가루 빵 (8-10mm, 수분함량 40%) autoclave
곰팡이 살포 (멸균수 희석액 사용)
21 25℃ 8 12 시간 배양 포자 형성21 ~ 25℃, 8 ~ 12 시간 배양 -> 포자 형성
30℃, 10일 배양 -> 포자착생
동결건조, 실온진공건조 -> 분쇄-> 냉장보관
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9. Starter 미생물
5. Starter 품질
1) 품질요건
- curd 외관 -> hard & smooth, 탄력성, 균일조직- 풍미, 산미취- curd 분쇄 시 -> 균일외관, 점성, 덩어리 형성 않음- 적정 우유응고시간- 활성유지
2) 품질판정
(1) 관능검사 : 외관, 조직, 색, 유청분리, 미각검사(산미, 풍미)
(2) 화학적 검사(2) 화학적 검사- 적정산도 : 0.8 ~ 1% 적당- 휘발산 정량- diacetyl, acetoin 측정 -> starter 용기 상부의 휘발성분 gas chromatography 로 분석
(3) 세균학적 시험 : 총균수, 생균수 측정, 선택배지 이용 특정균종 검사
(4) starter 활성시험- 산생성검사 -> 산도 측정- 색소환원검사 -> Resazurin 환원시험 (산도변화에 따라: 청색 -> 보라 -> 적색 -> 회색)
(5) 항생물질 검사- TTC 환원법 (무색 -> 적색)
(6) Phage 검출- 전자현미경- 한천배지의 용균반 형성(plaque)