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Introduction
요구르트는 제조후 오랜 기간이 지나게 되면 분산(diseprsion)한 내용물이 aggregation, sedimentation 등과 같은
demixing 과정이 나타나는데 요구르트의 이러한 demixing 이 일어나는 정도, 즉 요구르트의 분산안정성측정 (stability test) 은
STEP Technology 에 기반을 둔 Multisample analytical centrifugation 을 이용하면 쉽게 측정할 수 있다.
다음 내용은 STEP Technology 를 이용하여 슈퍼마켓에서 판매되고 여러 요구르트 제품들의 안정성을
비교측정한 결과들이다.
Fingerprinting of Yogurts - Low fat content (저지방 우유)
이 그래프는 0.1% (좌측), 0.3%(우측) 의 비교적 적은 지방함유량을 가지는 요구르트를 LUM-gmbh 사의
LUMiSizer Dispersion Analyzer 를 이용하여 20℃, 2300 xg 의 조건하에서 처리하여 구한
Transmission Profiles 이다.
위와 같은 형태의 Transmission Profile 은 요구르트내의 입자들이 원심력하에서 일정하게 이동하는, 즉
sedimentation 과 consolidation 이 일어나고 있다는 것을 말해주고 있다.
그런데 오른쪽 그래프는 profile 간격이 매우 일정하게 나타나므로 요구르트내 particle 들이 같은 속도로
sedimentation 하고 있다는것을 알 수 있으나 좌측 그래프 내에는 peofile 사이의 간격이 다소 넓은
clarification 부분이 나타나는 것을 볼 수 있는데 이는 요구르트내 일반적인 particle 외에 더 미세한 크기의
particle 들이 존재한다는 것을 의미한다.
위 두 그래프에서 우측 그래프의 profile 사이의 간격이 일정한 반면에 좌측 그래프의 transmission profile 사이의
간격이 처음보다 점점 작아지는 것을 알 수 있는데 이것은 우측그래프 sample 이 좌측그래프 sample 보다
더 안정성이 뛰어나다는 것을 의미한다.
결국 이 실험에서 0.1% 지방을 함유한 요구르트보다 0.3% 지방을 함유한 요구르트가 더 안정성이 뛰어나다는 것을 의미한다.
Fingerprinting of Yogurts - High fat content (고지방 우유)
9.4% (좌) 와 10% (우) 지방을 함유한 2개 요구르트의 transmission profile 을 보면 모두 craeaming 현상이 나타나고 있으며
모든 입자들이 같은 속도로 이동하고 있다. 또한 시간이 갈수록 각 profile 사이의 간격이 작아지고 있다는 것을 알 수 있다.
그러나 profile 진행이 훨씬 느리게 일어나고 있는 10% 지방을 함유한 요구르트 샘플이 훨씬 더 안정성이 크다는 것을 알 수 있다.
Separation extent - Comparison of all yogurts
요구르트 샘플내의 층분리 현상은 Front Tracking 분석 모드를 이용하여 쉽게 확인할 수 있는데 이것은 특정의 투과도 값에서
각 transmission profile 의 침강 또는 상승 속도를 계산 하는 분석 방법이다. 이 방법을 이용하면 모든 샘플의
층분리정도를 수치화하여 정량적으로 분석이 가능하다.
| Yogurt type with fat content and producer [A-K] |
Extent of aqueous phase separation
[ratio of clear phase / total sample height] |
| Yogurt 0.1% G |
0.74 (unstable) |
| Yogurt 0.1% F |
0.72 |
| Yogurt 3.5% K |
0.64 |
| Yogurt 3.5% C |
0.63 |
| Yogurt 3.8% E batch 2 |
0.62 |
| Yogurt 3.5% H |
0.61 |
| Yogurt 3.5% G |
0.61 |
| Yogurt 3.8% E batch 1 |
0.60 |
| Yogurt 3.5% J |
0.58 |
| Yogurt lactose free 3.5% A |
0.54 |
| Yogurt greek style 9.4% B |
0.54 |
| Yogurt greek style 10% D |
0.07 (stable) |
※ Centrifugation for 42 min at 2300 xg, 25℃, separation of aqueous phase detected ar 15% transmission
0.1% 저지방 요구르트는 물층 분리가 크게 일어나고 (가장 불안정) 10% 지방 요구르트는
전체 요구르트 샘플중에서 가장 안정한 상태를 유지하고 있다는 것을 알 수 있다.
Sedimentation Kinetics
각 샘플의 transmission profile 에서 15% 투과도지점의 시간에 따른 이동 정도 (침강속도) 를 그래프로 표시 하였다.
그 결과 0.1% G 샘플의 침강속도가 가장 빠르다는 것을 확인할 수 있는데 이것은 0.1% G 샘플이 가장 불안정하다는 것을 의미한다.
Comparison of two batched with different shelf life
동일 제품이지만 유통기한이 각각 10일과 16일이 남은 2가지 요구르트 샘플을 이용하여 안정성을 측정하였다.
먼저 구매 후 즉시 4℃ 에서 측정하고, 25℃ 에서 하루가 지난 뒤, 그리고 25℃ 에서 3일이 지난 샘플의 안정성을 측정하였다.
모든 조건에서 유통기한이 16일이 남은 샘플이 침강속도가 상대적으로 작았으며 이는 유통기한 10일 샘플보다 더 안정성이 좋다는 것을
의미한다.
Summary
STEP-technology 를 기반으로 하는 분산안정성 분석법은 요구르트의 안정성을 정량적으로 정성적으로 분석하는데
매우 강력한 Tool 이라는 것을 의미한다. 또한 Sedimentation 과 Creaming 을 동시에 측정할 수도 있다.
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