9. Starter 미생물1. Starter 정의

def : 발효유제품에 사용하는 미생물 배양액

- 유제품의 특성 품질 결정 - 세균 , 곰팡이 , 효모 -> 주로 유산균 - 단독 or 혼합사용 - 종류 : -> seed culture : mother starter 를 제조하기 위한 종균배양액 -> mother starter : bulk starter 를 제조하기 위한 배양액 -> bulk starter : 제품제조를 목적으로 직접 사용하는 starter

9. Starter 미생물2. Starter 사용목적과 기능

1) 목적 : 우유성분의 미생물에 의한 변화 -> 맛 , 조직 , 풍미생성 , 영양성 단백질 탄수화물 품질개선 및 제품개발 지방

2) starter 에 의한 유성분의 대사와 기능

(1) Lactate fermentation

유당 유산 pH 저하 잡균증식 억제 산응고 curd 형성 산미생성 풍미생성

(2) 풍미생성

- 미생물에 의한 citrate( 구연산 ) 발효

Citrate diacetyl acetoin 2,3-butyleneglycol 미량의 휘발성산 , 알코올 , aldehyde

- Leuconostoc, Lactococcus, Lactobacillus - Leuc. cremoris -> glucose -> pyruvate -> diacetyl -> Mn+2 에 의해 생육촉진 -> 우유중 Mn 함량 계절별 변화 -> 계절에 따른 품질변화

starter

풍미생성에 중요

9. Starter 미생물

(3) 단백질분해

- 치즈숙성에서 중요

casein peptide 풍미생성 amino acid

- 산생성력이 강하면 -> 단백분해력 강함 - Enterococcus faeculis var. liquefaciens “ faecium

(4) 지방분해

- 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 치즈풍미 CO2, H2O cheese eye

- 유산균 starter 와 혼합사용 or 숙성실 중의 산재 낙하세균 이용

starter

강한 단백분해력

유산균 프로피온산발효균

9. Starter 미생물

(6) 알콜발효

- kefir ( 알콜발효유 )

유당 alcohol

- 유산균과 혼합사용 -> 유산균 : 배지의 pH 낮춤 -> 잡균오염방지 -> 효모발육시작

(7) 항균물질 생산

- 대부분의 유산균 -> 생육 중 생육저해물질 생성 (bacteriocin) - Lac. lactis -> nisin - Lac. cremoris -> diplococcin - L. acidophilus -> acidophilin - L. bulgaricus -> bulgarican

(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 촉진 Lac. lactis vs Lac. cremoris

ex 2) 버터 제조시

Lac. lactis 유산발효 pH 저하 or folic acid 생성

Leuconostoc citrovorum 풍미생성

효모 starter

잡균증식억제를 위해 치즈 starter 에 이용

Growth factor

9. Starter 미생물

ex 3) Swiss cheese

유산균 유산 생성 + 프로피온산균 프로피온산 생성 풍미 , 품질 향상

ex 4) 산화발효성 효모

유산균 유산 생성 제품숙성 촉진 + pH 저하 발육촉진 유산균 생존 , 발육 지속 산화발효성 효모 CO2 + H2O 유산 감소

- Swiss 치즈의 경우 Geotricum candidum 이나 Candida krusei 를 유산균과 혼합하여 사용

유산 축적 억제유산균 손상 감소

9. Starter 미생물

3. Starter 의 종류와 사용균주

1) Starter 종류

- 제품별 -> 치즈 starter, 버터 starter, 발효유 starter

- 성상별 -> 액상 , 분말 ( 저온건조 , 동결건조 ), 동결

- 사용방법 -> 단독 , 혼합

2) 스타터용 미생물과 사용제품 ( 표 6-1, 6-2 참조 )

4. Starter 조제와 보존

1) starter 조제의 필수조건

(1) 배지선택 - 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 증대

(2) 배지의 전처리 - 살균 -> 유산균 발육 억제물질 파괴 , 잡균사멸 - mother starter -> autoclave (121℃, 20 분 ) - bulk starter -> 90℃ - 60 분 , 100℃ - 30~60 분 - 고압멸균 -> 가열취 , 갈색화 유발

9. Starter 미생물

(3) 균주선정

- 사용목적 고려 - 주요고려 사항 : 최적온도 , 내열성 , 점질화 여부 , 산생성력

(4) 접종량

- 결정요인 -> 배지 총량 , 균의 종류와 활성 , 배양시간 , 온도 - 유산균 starter : 탈지유의 0.5 ~ 1% - starter 활성 낮은 경우 - 배양온도 낮은 경우 접종량 늘임 - 신속한 조제 필요시 - 접종량 높으면 -> bulk starter 의 경우 diacetyl acetoin 유산 -> 변함없음

- 곰팡이 starter -> 배양온도 , 습도에 따라 변화

(5) 배양시간 , 온도

- 미생물 활성 , 산생성력 , 풍미 생성 , 커드형성에 영향 - 치즈 , 버터 : 20 ~ 30℃ - 요구르트 : 35 ~ 38℃ - 배양시간 결정요인 : 배양온도 , 접종량 - 일반기업체 : 1% 접종 시 25℃, 14 ~ 16 시간 배양 ( 유산균의 경우 )

생산 증가

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℃-30 분 , 3 일간 간헐멸균 균주배양 5℃ 냉장보관

- CaCO3, 0.5 ~ 1% 첨가 -> 균생존율 향상 (5 개월 ) - Glycerin 20% 첨가 -> -15℃, 6 개월 보존 - 보존균주 : 3 개월이내 계대 -> 활성화 후 재 보존

9. Starter 미생물

B. Mother starter 제조

- 배지 : 탈지유 , 환원탈지유 - 멸균 : autoclave or 100℃, 30 분 3 일간 간헐멸균 - 보존균주 활성화 -> 매 3 일마다 계대 배양 - 제조과정 : seed culture 1% 접종 -> 12 ~ 24 시간 배양 -> 응고 -> 2-3 회 반복 ( 활성화 ) -> 5℃ 보관 - 혼합스타터 : 균주별로 스타터 제조 -> 버터의 경우 처음부터 혼합사용 - 분말스타터 사용 시 -> 멸균유로 희석 혹은 직접 탈지유에 첨가하여 배양 -> 3 회 이상 계대배양하여 활성화시킨 후 사용

C. 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 )

D. Main culture

12 ~ 16 시간 배양 후 냉장 보관

9. Starter 미생물

(2) 유산균 분말 starter

- 생균 수 함량이 중요

A. 분무건조

- MSG(mono sodium glutamate), ascorbic acid 사용 - 21℃, 6 개월간 활성 유지

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 ) -> 생장곡선고려 적정시간에서 회수 -> 배지 pH 5-6 유지 -> 수분함량 : 3% 이하 유지

9. Starter 미생물

(3) 유산균 동결 starter - -20℃ ~ -40℃ 로 일반동결 -> 수개월 보존 - -80℃ deep freezer 보관 - 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 roquefortii - 푸른 곰팡이 치즈제조 - extracellular protease, lipase 분비 -> 치즈 숙성 - FFA 산화 -> methyl ketone 생성 -> 치즈 풍미

B. 조제 - 밀가루 빵 , 보리가루 빵 (8-10mm, 수분함량 40%) autoclave

곰팡이 살포 ( 멸균수 희석액 사용 )

21 ~ 25℃, 8 ~ 12 시간 배양 -> 포자 형성

30℃, 10 일 배양 -> 포자착생

동결건조 , 실온진공건조 -> 분쇄 -> 냉장보관

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 - 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)