GABA 생성능이 우수한 starter를 첨가한 품질개선된 한과의 제조공정 표준화
Standardization of the Manufacturing Process for Enhanced Traditional Korean Traditional Hangwa Using a High GABA-Producing Starter Culture
- 주제(키워드) 도움말 한과 , 유과 , 제조공정 , 표준화 , 스타터 , 유산균
- 발행기관 국립강릉원주대학교 일반대학원
- 지도교수 도움말 권동진
- 발행년도 2025
- 학위수여년월 2025. 8
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 도움말 일반대학원 식품과학과
- 세부분야 해당없음
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/kangnung/000000012164
- UCI I804:42001-000000012164
- 본문언어 한국어
초록/요약 도움말
본 연구에서는 한과의 starter (Lactobacillus brevis-HG 97)를 개발하여 찹쌀 발효 공정에 적용하고, 한과의 제조공정을 최적화함으로써 품질 균일화 및 기능성 향상을 도모하였다. 연구의 첫단계는 찹쌀 발효물에 이용할 starter를 개발하는 것으로 찹쌀 발효물에서 starter 후보균주를 분리 동정하고 starter 후보균주 중 생육활성 활발하고, GABA (γ-Aminobutyric acid) 생성능이 높으며, 식중독균에 대한 항균성을 나타내는 52, 95, 97번 starter 후보균주 3종을 분리하였다. 이후 3종의 후보균주를 찹쌉 발효물에 첨가하여 생육활성, 안전성, GABA 생성능을 확인한 결과 97번 후보균주가 발효 9일차에 유산균 수가 11.53 Log(CFU/g)까지 가장 높게 증가하였으며, GABA 생성량 또한 기존 무첨가군 대비 8배 이상 높아지는 것으로 확인되었다. 또한, 병원성 미생물의 생성 유무를 확인한 결과 생성되지 않았으며, 유산균에 생성하는 유해물질인 biogenic amines 분석 결과, 97번 후보균주를 적용한 발효 공정에서 히스타민(Histamine)과 페닐에틸아민(β-Phenylethylamine) 함량이 매우 낮게 검출되어 식품에 사용하는데 안전함을 확인하였다. 최종적으로 97번 후보균주가 한과 starter로 선택되었으며, 동정 결과는 Lactobacillus속인 L. brevis 확인되어, 이를 L. brevis-HG 97 명명하였다. 추가로 L. brevis-HG 97의 생육 활성 증대를 위해 배양 조건을 최적화한 결과, 탄소원으로 Maltose (3.0%)를 사용하고, 질소원으로 Yeast extract (5.0%)를 사용할 때 L. brevis-HG 97의 생육이 가장 활발하였으며, 미네랄은 Na2HPO₄(0.1%)와 K2HPO₄(0.1%)를 혼합하여 사용한 것이 생육이 가장 활발함을 확인하였다. 두 번째 단계로 한과의 제조공정을 최적화하기 위해 starter 발효조건, starter 첨가량, 증자, 꽈리치기, 건조, 가열(굽는)공정 및 포장공정을 개선하였다. 찹쌀 발효 조건의 경우 27℃에서 9일간 발효한 한과가 관능평가에서 가장 우수한 평가를 받았으며, starter 첨가량의 경우 1.0% 첨가한 조건이 가장 좋은 관능평가를 나타내었다. 증자 공정의 경우 2시간 증자가 관능평가 가장 우수하였으며, 꽈리치기 공정에서는 2시간 동안 반죽을 늘리는 것이 관능평가를 통해 최적 조건으로 확인되었고 경도 (hardness)가 19.19 kg으로 확인되었다. 건조 공정에서는 50℃에서 5시간을 적용할 때 최적의 관능평가 점수를 받았으며, 경도 (hardness)가 18.50 kg으로 확인되었다. 기존의 유탕(튀김) 공정을 대체하기 위해 오븐을 활용한 굽는 공정을 적용한 결과, 180℃에서 1분 30초간 굽는 것이 기존 유탕 처리 한과의 경도와 가장 유사하였으며, 균일한 내부 조직을 형성하는 최적 조건으로 나타났고 경도 (hardness)값이 18.78 kg로 확인되었다. 종합적으로 관능평가가 좋았던 표준화된 공정의 경도 (hardness)를 보았을 때 평균적으로 18.0∼19.0 kg 범위로 나타난 것을 확인 할 수 있었다. 포장공정에서는 질소 충전 포장을 적용할 경우, 40℃에서 150일 저장 후에도 pH, 세균수, 경도 (hardness) 등 품질의 변화가 최소화되어 장기 저장성이 우수함을 확인하였다. 세 번째 단계로 L. brevis-HG 97를 적용한 한과의 성분 비교에서도 GABA 함량이 48.1 mg/100g, 폴리페놀 132.5 mg/100g으로 다른 비교군 보다 높게 확인되어 기능성이 향상된 것으로 나타났고, biogenic amines, 중금속, 식중독균이 기준치 이하로 검출되어 안전성을 확인할 수 있었으며, 긍정적인 결과가 도출되었다. 본 연구를 통해 개발된 starter와 최적화된 제조공정은 품질의 균질성과 영양기능성을 향상시켜 한과의 산업적 생산성과 소비자 기호도를 높이는데 기여할수 있었다.
more초록/요약 도움말
In this study, Lactobacillus brevis-HG 97 was developed as a starter culture for the fermentation of glutinous rice and applied to optimize the production process of traditional Korean confectionery (Hangwa) to improve quality consistency and functionality. In the first stage of the study, candidate starter strains were isolated and identified from glutinous rice fermentate. Among the isolated strains, three strains (No. 52, 95, and 97) exhibiting strong growth activity, high γ-Aminobutyric acid (GABA) production capacity, and antibacterial activity against foodborne pathogens were selected. Upon application to glutinous rice fermentate, strain No. 97 demonstrated the highest growth, reaching 11.53 Log(CFU/g) on day 9 of fermentation, and exhibited an eightfold increase in GABA production compared to the non-inoculated control. Furthermore, no pathogenic microorganisms were detected, and the levels of biogenic amines such as histamine and β-phenylethylamine were extremely low, confirming the safety of the strain for food use. The strain was identified as Lactobacillus brevis and designated L. brevis-HG 97. Optimization of culture conditions revealed that growth was maximized with 3.0% maltose (carbon source), 5.0% yeast extract (nitrogen source), and a combination of 0.1% Na₂HPO₄ and 0.1% K₂HPO₄ (mineral sources). In the second stage, the Hangwa production process was optimized. The best sensory evaluation results were obtained when the glutinous rice fermentate was prepared by fermenting at 27°C for 9 days with a starter inoculation level of 1.0%. The optimal steaming condition was 2 hours, while the stretching (kneading) process was optimized to 2 hours (resulting in a hardness of 19.19 kg). Drying at 50°C for 5 hours yielded the best sensory outcomes with a hardness of 18.50 kg. To replace the traditional frying process, oven baking at 180°C for 1 minute and 30 seconds produced a texture and internal structure most similar to the fried version, with a hardness of 18.78 kg. Overall, the standardized process resulted in products with an average hardness of 18.0–19.0 kg. Nitrogen-flushed packaging enabled extended shelf stability, with minimal changes in pH, microbial counts, and hardness after 150 days of storage at 40°C. In the third stage, comparative analysis showed that Hangwa produced with L. brevis-HG 97 contained higher levels of GABA (48.1 mg/100g) and polyphenols (132.5 mg/100g) than control samples, enhancing its functional properties. In addition, biogenic amines, heavy metals, and foodborne pathogens remained below regulatory limits, confirming the safety of the final product. Overall, the developed starter culture and optimized manufacturing process contribute to improved quality consistency and enhanced nutritional and functional properties of Hangwa, thereby supporting its potential for industrial production and increased consumer appeal.
more목차 도움말
목 차
Ⅰ. 서론 1
Ⅱ. 재료 및 방법 7
1. 찹쌀 및 부재료 7
2. 한과의 찹쌀발효 starter 개발 및 제조방법 7
1) 발효 starter 후보균 선별 7
2) 발효 starter 최종 선별 10
3) 발효 starter 대량 배양을 위한 조건 최적화 14
3. 한과의 제조공정 최적화 15
1) 최종 선별 starter 적용 한과의 온도 조건별 제조공정 최적화 15
2) 최종 선별 starter 적용량에 따른 한과의 제조공정 최적화 16
3) 한과(유과)의 꽈리치기 및 건조 공정 최적화 16
4) 유탕공정 대체 한과의 굽는 공정 최적화 16
5) 포장기법에 따른 구운한과의 저장성 확인 16
4. 표준화 제조공정을 적용한 한과 제품의 안전성 확인 17
1) 중금속에 대한 안전성 확인 17
2) Biogenic amines에 대한 안전성 확인 18
3) 미생물에 대한 안전성 확인 18
5. 한과의 기능성성분 및 영양성분 비교 18
1) 타사 제품과 표준화된 제품의 기능성성분 비교 18
2) 타사 제품과 표준화된 제품의 영양성분 비교 19
Ⅲ. 결과 및 고찰 21
1. 한과의 찹쌀 발효공정 starter 개발 21
1) 한과 찹쌀 발효물의 균총 조사 21
2) starter 후보균주의 분리 및 생육속도 확인 21
3) starter 후보균주의 GABA생성능 및 항균활성 확인 22
2. 최종 한과 starter 선별 29
1) 후보균주 적용 찹쌀 발효물의 세균수 변화 29
2) 후보균주 적용 찹쌀 발효물의 유산균수 변화 32
3) 후보균주 적용 찹쌀 발효물의 pH 변화 33
4) 후보균주 적용 찹쌀 발효물의 biogenic amines 변화 33
5) 후보균주 적용 찹쌀 발효물의 GABA 생성량의 변화 38
6) 후보균주 적용 찹쌀 발효물의 병원성균 안전성 확인 40
7) starter 최종 선별 40
3. 한과 starter L. brevis HG-97의 배양조건 최적화 42
1) 최적 탄소원 선별 42
2) 탄소원의 최적 첨가량 확인 45
3) 최적 질소원 선별 45
4) 질소원의 최적 첨가량 확인 49
5) 최적 미네랄 선별 49
6) 미네랄의 최적 첨가량 확인 49
7) 한과 starter의 배양 최적 조건 확인 55
4. L. brevis HG-97의 적용 한과의 제조공정 표준화 58
1) starter를 적용한 한과의 온도 조건별 제조공정 최적화 58
2) starter 첨가량에 따른 한과의 제조공정 최적화 64
3) 한과 바탕의 증자 공정 표준화 69
4) 한과 바탕의 꽈리치기 공정 표준화 69
5) 한과 바탕의 건조 공정 표준화 70
6) 유탕공정 대체 한과의 굽는 공정 표준화 71
7) 포장기업에 따른 최종 한과제품의 저장성 확인 79
8) 한과의 제조공정 표준화 85
5. 표준화된 제조공정을 적용한 한과 제품의 안전성 확인 85
1) 식중독균에 대한 안전성 확인 85
2) 중금속에 대한 안전성 확인 85
3) biogenic amines 대한 안전성 확인 89
6. 한과제품의 기능성성분 및 영양성분 분석 91
1) 한과제품의 영양성분 비교 91
2) 한과제품의 풀리페놀함량 및 GABA함량 비교 91
Ⅳ. 결론 95
Ⅴ. 참고문헌 98
