KR100378037B1

KR100378037B1 - 장관면역활성증진 효과가 있는 밀가루 발효 조성물

Info

Publication number: KR100378037B1
Application number: KR10-2000-0051248A
Authority: KR
Inventors: 조남지; 배송환; 윤철식; 김경미; 유광원
Original assignee: 조남지
Priority date: 2000-08-31
Filing date: 2000-08-31
Publication date: 2003-03-29
Also published as: KR20020017736A

Abstract

본 발명은 점질물 형태의 다당류를 분비하는 젖산혼합균 또는 비피도박테리아속을 접종, 배양하여 발효시킨 밀가루 발효조성물 및 이를 이용하여 제조된 제빵, 제과, 제면, 기타 밀가루 가공식품에 관한 것으로, 밀가루 100 중량부에 대하여 물 110∼200중량부, 식염 1∼4중량부, 올리고당 3∼14중량부, 포도당 3∼10중량부, 함유황 아미노산 0.05∼1.0중량부의 배합 혼합물을 pH 6.0-7.0으로 조절하여 용기에 채운 후 혼합젖산균 또는 비피도박테리아속 균주를 접종하고 완전 밀봉하여 37℃에서 16-24시간 배양시킨 것을 특징으로 하는 밀가루 발효조성물 및 이러한 밀가루 발효조성물을 사용하여 제조된 밀가루 가공식품을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명은 유기산과 점질성 다당류를 다량 생성함으로서 기능성을 향상시킬 뿐만 아니라 체지방 감소효과, 혈액중 콜레스테롤과 중성지방 감소효과가 있고, 특히 장관면역활성에 우수한 효과가 있다.

Description

장관면역활성증진 효과가 있는 밀가루 발효 조성물{A FERMENTED WHEAT FLOUR MIXTURE STIMULATING INTESTINAL IMMUNE SYSTEM MODULATING ACTEVITY}

본 발명은 장관면역활성증진 효과가 있는 밀가루 발효조성물 및 이를 이용한 밀가루 가공식품에 관한 것으로, 보다 상세하게는 점질물 형태의 다당류를 분비하는 젖산혼합균 또는 비피도박테리아속을 접종, 배양하여 발효시킨 밀가루 발효조성물 및 이를 이용하여 제조된 제빵, 제과, 제면, 기타 밀가루 가공식품에 관한 것이다.

최근 우리 나라가 선진국으로 진입해 들어가면서 소비자들의 식품에 대한 구매 패턴이 건강 지향적이고 자연 친화적인 성격을 나타내고 있음을 고려할 때 식품제조에 기능성이 있는 천연물질 또는 미생물을 이용하여 제품 개발 및 품질을 개선시키는 것이 바람직하다. 천연물질을 이용하여 식품 중 특히 밀가루를 사용하는 빵의 품질을 개선시킨 연구로는 챔버레인 등에 의한 α-아밀라제를 이용한 제품 품질 개선 연구(Chamberlain, N., Collins, T.H., and McDermott, E.E. : α-Amylase and bread properties. J. of Food Tech., 16, 127∼152(1981))가 있으며, 미생물을 이용하여 빵의 품질을 개선시킨 연구로는 사워도우(sour dough)에서 빵의 품질을 향상시키는 미생물인 젖산균(lactic acid bacteria)을 분리 동정하여 사용한 연구(Martinez-amaya, Pitarch, B., Bayarri, P., and Benedito de Barber C. : Microflora of the sourdoughs of wheat flour bread. X. interactions between yeast and lactic acid bacteria in wheat doughs and their effects on bread quality. Cereal Chem., 67, 85∼91(1990)) 및 비피도박테리움속을 이용하여 밀가루 브류(brew)를 만들고 이것을 스타터로 첨가하여 빵의 품질을 개선한 연구(Cho, N.J., Lee, S.K., Kim, S.K., and Joo, H.K. : Effect of Wheat Flour Brew with Bifidobacterium bifidum on Rheological Properties of Wheat Flour Dough. Korean J.Food Sci.Technol., 30, 832∼841(1998); 조남지, 김혁일, 김성곤 : Bifidobacterium bifidum 을 첨가한 밀가루 브류의 천연제빵개량제로서의 효과. 한국식품영양학회지, 28(6), 1275∼1282(1999)) 등이 보고되어 있다.

한편, 제빵기술 분야에서 품질개선을 위해 사용되는 미생물로는 락토바실러스(Lactobacillus)속의 젖산균이 전통적으로 가장 많이 사용되어 왔으며, 최근 국내에서 비피도박테리아를 이용한 빵의 제조방법에 관한 특허로는 한국특허 제 232418호가 있다. 이들 젖산균들은 빵의 발효 중 유기산을 생성하여 반죽의 신장성을 증가시키고 또한 글리아딘 단백질의 점성을 증가시켜 빵의 부피를 크게 한다. 또한 젖산 발효에 의하여 락트산의 생성량이 증가되기 때문에 빵의 풍미가 개선되며 특히 젖산균 중 비피도박테리아속을 사용하여 발효시키면 락트산과 아세트산을 일정한 비율로 생성하기 때문에 빵의 풍미가 크게 개선된다. 또한 이들 젖산균은 균종에 따라 다르지만 단백질 가수분해 효과가 커서 반죽을 발효하는 동안 글루텐 단백질을 가수분해하여 각종 아미노산의 양의 생성량이 증가하기 때문에 영양소의 양과 이용율, 소화율, 동화율을 증가시킴으로써 식품 특히 곡류 단백질의 영양가를 개선시키는 것이 보고되어 있다(Rajalakshimi, R. and Vanaja, K. : Chemical and biological evaluation of the effects of fermentation on the nutritive value of foods prepared from rice and grains. Brit. J. Nutr., 21, 467∼473(1967)).

최근에는 젖산균들이 락트산, 아세트산, 안식향산, 과산화수소 등의 항균성 물질을 합성하여 강한 병원성 세균의 성장을 억제시킬 뿐만 아니라, 발효가 진행되는 동안 젖산균은 유기산 이외에 세포벽에 부착되지 않는 점질물 형태의 다당류(exopolysaccharide)를 분비하는데 이 다당류는 생리활성물질로 효과가 인정되며 질병예방에 기여하기 때문에 이러한 젖산균을 식품제조에 이용한다면 건강식품으로 매우 바람직하다. 따라서 이러한 젖산균의 생리활성 효과를 이용하기 위한시도가 여러 식품분야에서 활발히 연구되고 있으며 특히 유제품의 경우는 생균을 섭취하여 정장효과와 건강증진효과를 높이려는 프로바이오틱스(probiotics)의 개념이 정착되어 있다. 한편 이러한 젖산균들에 의한 생리활성물질의 기능적 효과는 통상적인 젖산균보다는 혐기성인 비피도박테리아속에서 더 큰 것으로 알려지면서 비피도박테리아속을 이용한 식품개발이 유럽 및 일본을 중심으로 활발히 진행되고 있다. 비피도박테리아속을 이용하여 기능성 식품으로 개발된 제품은 시유, 호상요구르트, 조제분유 및 비피더스 샐러드 등이 있다.

밀가루를 이용한 식품에서 젖산균을 이용한 경우를 보면 유산 생성균을 소맥분을 주성분으로 하는 배지에 배양시켜 얻은 배양물로 빵 생지 제조단계에서 가한 후 냉동시켜 얻은 냉동빵 생지 제조방법(일본 특개평4-346747호)과 비피도박테리아속을 이용한 제빵 방법(한국특허 제 232418호) 이외에는 밀가루를 주성분으로 하는 밀가루 배지의 조성물로부터 얻은 발효조성물을 첨가하여 밀가루식품의 생리활성물질에 의한 효과를 얻은 연구는 거의 전무한 실정이다.

젖산균 및 비피도박테리아는 탈지분유나 유청 등과 같은 배양배지의 조성에 따라 그리고 발효조건에 따라 그 발효생성물의 양 및 균체 회수율이 달라지는 것으로 보고되어 있으나(강국희: 유산균식품학, 성균관대학교 출판부, 서울, 53∼61(1990)), 밀가루를 주체로 한 배양배지에서의 유기산생성정도 및 다당류생성에 관한 연구는 이루어져 있지 않다. 일반적으로 젖산균이 생성하는 세포외 다당류는 갈락트론산, 갈락토스, 글루코스, 6-데옥시-탈로스로 알려져 있으며 이들의 합성에는 탄소원이 중요한 것으로 보고되어 있다(Wang, M.. Steers, E., and Norris,R.F. : Extracellular polysaccharide of mucoid Lb. bifidus. J.Bacteriol. 86, 989∼903(1963)).

따라서 본 발명자는 젖산균 발효에 의해서 제조되는 밀가루 가공식품에서 생리활성 및 기능적 효과를 얻기 위하여 밀가루를 주성분으로 하는 배지를 조성하여 젖산균의 혼합균주 및 비피도박테리아를 접종한 후 발효시키면서 최대한의 유기산 및 점질성 다당류를 생성할 수 있는 그 조성과 제법이 간단한 밀가루 발효조성물을 발명하기 위해 예의 연구를 거듭한 결과, 밀가루 100중량부에 대하여 물 110∼200중량부, 식염 1∼4중량부, 올리고당 3∼14중량부, 포도당 3∼10중량부, 함유황아미노산 0.05∼1.0중량부의 배합비로 배합한 후 젖산혼합균 또는 비피도박테리아속를 접종배양한 밀가루 발효조성물이 기능성을 향상시킬 뿐만 아니라 체지방 감소효과, 혈액중 콜레스테롤과 중성지방 감소효과가 있고, 특히 장관면역활성에 우수한 효과가 있다는 것을 발견하여 본 발명을 완성하였다.

도 1은 본 발명에 따른 빵이 첨가된 사료로 사육한 생쥐의 체중변화를 나타내는 그래프.

도 2는 본 발명에 따른 빵이 첨가된 사료로 사육한 생쥐의 장관면역활성효과를 나타내는 그래프.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 제 1 실시형태는 밀가루 100 중량부에 대하여 물 110∼200중량부, 식염 1∼4중량부, 올리고당 3∼14중량부, 포도당 3∼10중량부, 함유황아미노산 0.05∼1.0중량부의 배합비로 배합한 혼합물을 pH 6.0-7.0으로 조절하여 용기에 90%(용기의 용적대비 배합혼합물이 차지하는 용적비) 이상 채운 후 혼합젖산균(락토바실러스 블가리커스, 락토바실러스 헬비티커스 및 스트렙토코커스 서모필러스로이루어진 혼합젖산균) 또는 비피도박테리아속 균주인 비피도박테리움 비피덤 또는 비피도박테리움 롱검을 접종하고 완전 밀봉하여 37℃에서 16-24시간 배양시켜 얻어진 것을 특징으로 하는 밀가루 발효조성물을 제공한다.

상기 실시형태에서 함유황아미노산은 시스테인 또는 메치오닌이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 시스테인이다.

본 발명에 따른 밀가루 발효조성물의 배양과정에 있어서, 배합 혼합물을 용기의 용적대비 90% 이상 넣고 밀봉상태에서 배양하는 것이 바람직하다. 그 이유는 배양배지로 사용되는 배합 혼합물에서 유기산 생성량을 증가시키기 위해 반죽내 산소가 적게 함유되도록 밀봉된 용기를 활용하고 반죽의 양을 용기의 90%까지 채우도록 함으로써, 배양배지내의 혐기도 및 산화환원전위를 낮추기 위한 것이다.

본 발명의 제 2 실시형태는 밀가루 100 중량부에 대하여 물 110∼200중량부, 식염 1∼4중량부, 올리고당 3∼14중량부, 포도당 3∼10중량부, 함유황아미노산 0.05∼1.0중량부의 배합비로 배합한 혼합물을 pH 6.0-7.0으로 조절하여 용기에 90% 이상 채운 후 혼합젖산균(락토바실러스 블가리커스, 락토바실러스 헬비티커스 및 스트렙토코커스 서모필러스로 이루어진 혼합젖산균) 또는 비피도박테리아속 균주인 비피도박테리움 비피덤 또는 비피도박테리움 롱검을 접종하고 완전 밀봉된 상태로 37℃에서 16-24시간 배양하면서 균의 성장이 대수기를 지난 시점인 12시간 배양 후 중화제를 사용하여 pH를 다시 6.0-6.5로 조절하고 탄소원을 4-6중량부(밀가루 100중량부에 대한 상대적인 양임)를 재공급한 후 남은 시간(4-12시간) 동안 계속 배양시켜 얻어진 것을 특징으로 하는 밀가루 발효조성물을 제공한다.

상기 배양과정에서 중화제는 식품에 사용될 수 있는 것이면 어느 것이나 사용할 수 있지만, 칼슘 카보네이트 또는 소듐 카보네이트가 바람직하다.

또한, 탄소원으로는 식용으로 사용될 수 있는 것이라면 제한없이 사용될 수 있고, 바람직하게는 포도당 또는 슈크로스를 사용하는 것이 바람직하고, 탄소원의 첨가량은 미생물이 이용하기에 과량으로 공급하면 충분하고, 바람직하게는 4% 이상, 더욱 바람직하게는 4-6%이다.

본 실시형태에서 배양 12시간에 pH를 재조정하고, 탄소원을 재공급하는 이유는 혼합젖산균 또는 비피도박테리아를 밀가루 배합물에서 발효시켜 밀가루 가공성을 향상시키는 유기산을 최대로 생성시키면서 생리활성물질인 점질성다당류를 최대로 얻어 기능성 및 생리활성효과를 극대화하기 위한 것이다.

본 발명의 제 3 실시형태는 전술한 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태에 따른 밀가루 100 중량부에 대하여 물 110∼200중량부, 식염 1∼4중량부, 올리고당 3∼14중량부, 포도당 3∼10중량부, 함유황아미노산 0.05∼1.0중량부의 조성을 갖는 밀가루 발효조성물을 스타터로 사용하여, 이 스타터를 밀가루양 100중량부를 기준으로 30-100중량부 첨가하고 믹서를 사용하여 최종 반죽 온도가 26℃가 되도록 혼합한 다음, 27℃, 상대습도 75%의 발효기에서 90분 동안 1차 발효를 실시하고, 1차 발효가 끝난 반죽을 150g 으로 분할하여 둥굴리기 한 후 10분간 중간발효를 시키고, 중간 발효가 끝난 후 밀대를 사용하여 가스빼기를 하고 반죽을 원통형으로 성형하여 빵틀에 넣고 37℃, 상대습도 85%의 발효기에서 2차 발효를 실시하고, 2차 발효가 끝난 반죽을 190∼200℃의 오븐(Darang, Sweden)에서 25분간 구운 후, 빵의 내부온도가 35℃로 될 때까지 냉각시켜 폴리에틸렌 수지로 포장한 후 25℃에서 2일간 저장하여 제조된 빵을 제공하는 것이다.

본 발명의 제 4 실시형태는 전술한 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태에 따른 밀가루 100 중량부에 대하여 물 110∼200중량부, 식염 1∼4중량부, 올리고당 3∼14중량부, 포도당 3∼10중량부, 함유황아미노산 0.05∼1.0중량부의 조성을 갖는 밀가루 발효조성물을 스타터로 사용하여 통상의 방법에 따라 제조되는 밀가루 가공식품을 제공하는 것이다.

이때, 상기 밀가루 발효조성물(스타터)의 첨가량은 밀가루 100중량부를 기준으로 30-100중량부 첨가하는 것이 바람직하다.

또한 상기 밀가루 가공식품은 상기 제1, 제2 실시형태에 따른 밀가루 발효조성물을 사용하여 제조되는 모든 가공식품을 말하며, 바람직하게는 빵, 과자, 국수(우동), 라면, 비스켓, 쿠키, 스낵, 미싯가루 등을 말한다.

비록 후술하는 실시예에서는 본 발명에 따른 밀가루 가공식품으로서 제빵을 예시하였지만, 본 발명의 권리범위는 이것에 한정되는 것이 아니고, 본 발명에 따른 밀가루 발효조성물을 이용하여 제조될 수 있는 밀가루 가공식품이라면 어느 것이나 본 발명의 권리범위 속한다는 것은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 알 수 있는 것임은 자명하다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 후술하는 실시예에 의해 본 발명이 제한되는 것은 아니다.

[실시예]

하기 실시예 및 비교예에서 사용된 균주는 제일 유니버설의 생효모, 다당류 생성균주인 혼합젖산균(즉, 락토바실러스 불가리커스(Lactobacillus bulgaricus)와 락토바실러스 헬비티커스(Lactobacillus helveticus)와 스트렙토코커스 서모필러스(Streptococcus thermophilus)의 혼합젖산균) 및 비피도박테리아속(즉, 비피도박테리움 비피덤(Bifidobacterium bifidum)과 비티도박테리움 롱검(Bifidobacterium longum))을 사용하였다.

실시예에서 pH, 적정산도, 점도 측정은 다음과 같이 하였다.

1. pH 측정

AACC방법(02-52)에 따라 밀가루 발효조성물 15 g을 250 mL 비이커에 100 mL 증류수와 함께 넣어 균일하게 섞고 25℃에서 30분간 방치한 후 pH 미터(No.34, Beckmann, Germany)로 측정하였다.

2. 적정 산도 측정

AACC방법(02-31)에 따라 밀가루 발효조성물 15 g을 250 mL 비이커에 100 mL 증류수를 넣은 후 1.0% 페놀프탈레인 지시약 0.5 mL를 넣어 혼합한 후 0.1 N NaOH로 적정하여 핑크색이 30초 동안 지속되는 점을 종말점으로 하였다. 적정 산도는 적정에 소요된 0.1 N NaOH의 소요량을 20으로 나누어 락트산으로 나타내었다.

3. 배지의 점도측정

다당류의 생성정도를 측정하기 위하여 비스코메타 VT 500(Haake, Germany)을 사용하여 일정시간별로 상온에서 밀가루 배지의 상등액을 취하여 점도의 변화를 측정하였으며 측정단위는 센티포이즈(centipoise)로 나타내었다.

[실시예 1 : 밀가루 발효조성물(스타터)의 제조]

밀가루(강력분) 100 중량부에 대하여, 증류수 110 중량부, 식염 1중량부, 올리고당 10중량부, 포도당 8 중량부, 함유황아미노산인 시스테인 0.8중량부의 비율로 원료를 혼합 반죽한 혼합물을 pH 6.0∼7.0로 조절한 다음 500 mL 플라스틱 사각통에 90%정도 채운 후 생효모, 혼합젖산균 및 비피도박테리아속을 각각 접종하고 완전 밀봉하여 37℃인큐베이터에서 16시간 배양하였다. 배양된 각각의 밀가루 발효조성물은 pH와 적정산도를 측정하였다.

이때 비교예 1로는 밀가루(강력분) 100중량부에 대하여 물 100중량부를 혼합 반죽한 혼합물에 생효모, 혼합젖산균 및 비피도박테리아속을 각각 접종하여 일반적으로 사용하고 있는 사워도우(sour dough) 제조방법에 따라 개봉된 상태로 37℃인큐베이터에서 16시간 배양한 것을 사용하였다. 그 결과는 표 1과 같다.

미생물 및 배지조성에 의한 pH 및 적정산도의 변화

	효모 혼합젖산균 비피도박테리아
	pH 적정산도 pH 적정산도 pH 적정산도
실시예 1비교예 1	5.2 0.32 4.1 0.43 3.5 0.575.5 0.27 5.0 0.33 5.0 0.31

표 1에서 알 수 있는 것처럼, 실시예 1은 비교예 1보다 pH가 크게 낮았으며 적정산도량은 크게 많았다. 이러한 결과는 일반적으로 사워도우(sour dough)에서 사용하는 밀가루와 물이 혼합된 배지는 미생물이 이용할 수 있는 영양원이 한정적이고, 효모, 젖산균 및 비피도박테리아는 혐기적 상태에서 발효가 촉진되기 때문으로 예측된다.

따라서 본 발명에서는 밀가루를 주체로 한 배양배지에서 유기산 생성량을 증가시키기 위해서 배지내의 혐기도 및 산화환원전위를 낮출 필요가 있기 때문에, 반죽내 산소가 적게 함유되도록 밀봉된 사각용기를 활용하고 반죽의 양을 용기의 90%까지 채우도록 하였으며, 젖산균 및 비피더스균의 영양원이며 환원제로서 함유황아미노산인 시스테인 또는 메치오닌을 첨가하였다.

표 1의 결과에서, 미생물 종류별 pH 및 적정산도의 변화를 보면 동일한 조건에서 효모→혼합젖산균→비피도박테리아 순으로 pH가 낮았으며 이에 따라 적정산도가 많아지는 경향을 나타내었다.

특히 젖산균중 혐기성인 비피도박테리아는 혐기적적인 조건을 조성해주면 발효가 크게 촉진되어 초산과 젖산을 3:2의 비율로 생성하기 때문에 pH 감소효과가 혼합 젖산균에 비하여 더욱 큰 것으로 추측되었다.

[실시예 2-16]

본 실시예 2-16은 본 발명에 따른 밀가루 발효조성물의 원료 조성비를 알아보기 위한 것으로, 밀가루 발효조성물을 조성하고 있는 각 원료들의 함량 변화에 따른 효모, 혼합젖산균 및 비피도박테리아의 발효능력을 pH 및 적정산도 변화를 통하여 비교하면서 각 조성원료들의 사용범위를 결정하였다.

본 실시예 2-16에서는 원료 조성을 표 2에 나타낸 바와 같이 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하였다(즉, 실시예 2를 예로 들면, 증류수(물)의 함량을 밀가루 100중량부에 대하여 90중량부로 한 것을 제외하고 나머지 원료들의 조성 및 배양조건을 실시예 1과 동일하게 하였으며, 실시예 16을 예로 들면, 시스테인의 함량을 밀가루 100중량부에 대하여 1.0중량부로 한 것을 제외하고 나머지 원료들의 조성 및 배양조건을 실시예 1과 동일하게 하였다).

실시예 2-16의 pH 및 적정산도를 측정한 결과는 표 2와 같다.

배지의 각 조성 원료량에 따른 pH 및 적정산도의 변화

실시예	원료	함량(중량부)	효모 혼합젖산균 비피도박테리아
실시예	원료	함량(중량부)	pH 적정산도 pH 적정산도 pH 적정산도
실시예2	증류수	90	5.1 0.31 4.6 0.38 4.0 0.44
실시예3		150	5.1 0.32 4.2 0.42 3.6 0.56
실시예4		200	5.0 0.31 3.9 0.47 3.5 0.59
실시예5	식염	0	5.3 0.29 4.7 0.36 4.7 0.36
실싱예6		3	5.2 0.32 4.1 0.42 3.5 0.57
실시예7		4	5.2 0.30 4.4 0.37 4.2 0.40
실시예8	올리고당	0	5.1 0.31 4.1 0.41 3.6 0.54
실시예9		3	5.2 0.31 4.2 0.42 3.6 0.56
실시예10		14	5.2 0.31 4.1 0.42 3.5 0.56
실시예11	포도당	0	5.2 0.31 4.2 0.41 3.7 0.53
실시예12		3	5.2 0.33 4.2 0.40 3.6 0.55
실시예13		10	5.2 0.32 4.1 0.42 3.6 0.53
실시예14	시스테인	0	5.1 0.33 4.0 0.44 3.9 0.50
실시예15		0.05	5.2 0.32 4.2 0.43 3.6 0.54
실시예16		1.0	5.3 0.30 4.1 0.43 3.4 0.59

표 2의 결과에서, 실시예 2-16은 표 1에 나타낸 비교예 1보다 pH가 낮았으며적정산도는 크다는 것을 알 수 있다.

실시예 1-16의 결과로부터, 본 발명에 따른 밀가루 발효조성물의 원료 조성비는 밀가루 100중량부에 대하여 물 110∼200중량부, 식염 1∼4중량부, 올리고당 3∼14중량부, 포도당 3∼10중량부, 함유황아미노산인 시스테인 또는 메치오닌 0.05∼1.0중량부가 바람직함을 알 수 있다.

[실시예 17]

실시예 17은 배양시간 및 배지의 원료 조성에 따른 점도 변화를 알아보기 위한 것으로, 배양시간 및 배지의 원료 조성에 따른 미생물의 점질성 다당류 생성정도는 비스코메타를 이용한 점도변화를 통하여 측정하였다.

본 발명에 있어서 밀가루 배지를 37℃, 16시간 배양한 후 점도를 측정한 결과 주로 낮은 pH에 의하여 점질성 다당류의 생성이 억제되는 것에 착안하여, 점질성 다당류의 생성을 촉진하기 위하여 젖산균 및 비피도박테리아의 생육조건을 미생물에 유리하도록 조정하여 주므로써 즉 pH를 높여주고 탄소원을 재공급하여 주므로써 점질성 다당류의 생성량을 증가시키고자 하였다.

먼저, pH를 높여주고 과량의 탄소원을 재공급하는 시기를 결정하기 위해 배양시간별 밀가루 배지에서의 균의 생육을 조사하였다.

밀가루 100중량부에 대하여, 증류수 110중량부, 식염 1중량부, 올리고당 10중량부, 포도당 8중량부, 시스테인 0.8중량부의 비율로 원료를 혼합 반죽한 혼합물을 pH 6.0∼7.0으로 조절한 다음 500 mL 플라스틱 사각통에 90%정도 채운 후 혼합젖산균 및 비피도박테리아속을 각각 접종하고 완전 밀봉하여 37℃인큐베이터에서24시간 배양하였다. 이때 시간대별로 시료를 채취하여 생균수를 측정하였으며, 그 결과는 표 3와 같다.

배양시간별 미생물의 생균수 변화

배양시간(hr)	생균수(cfu/g)
배양시간(hr)	혼합젖산균	비피도박테리아
0	5×10⁷	5×10⁷
4	7.2×10⁸	6.2×10⁸
8	5×10⁹	9.5×10⁹
12	4.8×10⁹	9.0×10⁹
16	9.2×10⁸	2.1×10⁹
20	2.6×10⁷	6.5×10⁸
24	1.1×10⁷	2.6×10⁷

표 3의 결과에서, 배양시간별 밀가루배지에서 균의 생육은 접종초기 5×10⁷cfu/g에서 배양 8시간까지 대수기로서 혼합젖산균의 경우 5×10⁹cfu/g, 비피도박테리아의 경우는 9.5×10⁹cfu/g을 나타내었고, 배양 12시간에는 거의 변화가 없었으며, 이후 배양 20시간까지 서서히 감소하는 경향을 나타내어 혼합젖산균의 경우 2.6×10⁷cfu/g, 비피도박테리아의 경우는 6.5×10⁸cfu/g을 나타내었다.

따라서 밀가루배지에서 pH를 높여서 균의 사멸(autolysis)을 방지하고 과량의 탄소원을 재공급하는 시기를 배지 발효 후 12시간으로 설정하였다.

이러한 결과를 기초로 본 실시예 17에서는 미생물의 점질성 다당류 생성능을 높이기 위해 아래와 같은 시험을 하였다.

혼합젖산균 또는 비피도박테리아를 밀가루배지에서 발효시켜 밀가루 가공성을 향상시키는 유기산을 최대로 생성시키면서 생리활성물질인 점질성다당류를 최대로 얻기 위해, 밀가루 100중량부에 대하여, 증류수 110중량부, 식염 1중량부, 올리고당 10중량부, 포도당 8중량부, 시스테인 0.8중량부의 비율로 원료를 혼합 반죽한 혼합물을 pH 6.0∼7.0으로 조절한 다음 500 mL 플라스틱 사각통에 90%정도 채운 후 효모, 혼합젖산균 및 비피도박테리아속을 각각 접종하고 완전 밀봉하여 37℃인큐베이터에서 배양하는 중간에 균의 성장이 대수기를 지난 시점인 12시간에 중화제로 소디움카보네이트를 사용하여 pH를 다시 6.0-6.5로 조절하고 탄소원으로 슈크로오스를 4-6중량부(밀가루 100중량부에 대한 상대적인 양임)를 재공급한 후 24시간까지 더 배양시켰다. 배양중에 시간대별로 시료를 채취하여 점도를 측정하였으며, 그 결과는 표 4과 같다.

한편, 비교예 2로는 밀가루 100중량부에 대하여, 증류수 110중량부, 식염 1중량부, 올리고당 10중량부, 포도당 8중량부, 시스테인 0.8중량부의 비율로 원료를 혼합 반죽한 혼합물을 pH 6.0∼7.0으로 조절한 다음 500 mL 플라스틱 사각통에 90%정도 채운 후 혼합젖산균 및 비피도박테리아속을 각각 접종하고 완전 밀봉하여 37℃인큐베이터에서 24시간 배양하였다. 비교예 2에서는 배양 12시간에 pH 재조정 및 탄소원 공급을 하지 않았다.

배양 12시간에 pH조정과 탄소원의 재공급에 의한 점도변화(×1000 cP)

배양시간(hr)	비교예 2효모 혼합젖산균 비피도박테리아	실시예 17효모 혼합젖산균 비피도박테리아
4	0.15 0.3 0.34	0.17 0.32 0.33
8	0.2 0.6 0.7	0.2 0.61 0.7
12	0.2 1.2 1.86	0.2 1.25 1.90
16	0.3 1.8 1.98	0.3 3.02 3.8
20	0.25 2.0 2.6	0.5 4.0 4.9
24	0.2 1.7 2.5	0.43 3.98 4.65

표 4의 결과에서 알 수 있는 것처럼, 균의 성장이 대수기를 지난 시점인 12시간에 중화제로 pH를 다시 6.0-6.5로 조절하고 과량의 탄소원을 공급한 실시예 17이 pH 조절과 탄소원 공급을 하지 않은 비교예 2에 비하여 12시간 이후에 점도가 월등히 높았다. 즉 12시간 발효후 pH를 높여주고 탄소원을 재공급함으로서 혼합젖산균과 비피도박테리아가 점질성 점질성 다당류의 생성량을 증가시켰다.

이상의 결과를 종합하면 혼합젖산균 또는 비피도박테리아를 밀가루배지에서 발효시켜 밀가루 가공성을 향상시키는 유기산을 최대로 생성시키면서 생리활성물질인 점질성다당류를 최대로 얻기 위한 밀가루 배지의 조성은 밀가루 100중량부에 대하여 물 110∼200중량부, 식염 1∼4중량부, 올리고당 3∼14중량부, 포도당 3∼10중량부, 함유황아미노산(시스테인) 0.05∼1.0중량부를 혼합 반죽한 혼합물을 pH 6.0-7.0으로 조절한 후 37℃에서 배양하는 중간에 균의 성장이 대수기를 지난 시점인 12시간에 소디움카보네이트 등의 중화제를 사용하여 pH를 다시 6.0-6.5로 조절하고 탄소원으로 포도당 또는 슈크로오스를 4-6중량부 재공급한 후 16-24시간 배양시킴으로서 최대한의 유기산과 점질성다당류를 생성할 수 있는 밀가루 발효조성물을 제조할 수 있다.

[실시예 18, 실시예 19 : 제빵제조]

빵의 생리적 활성을 검토하기 위하여 제빵은 밀가루배양배지를 첨가한 시험구(실시예 18, 19)와 첨가하지 않은 대조구(비교예 3)로 나누어 표 5과 같이 배합비를 조성하였으며, 이때 반죽내 전체 밀가루 양과 수분량 및 기타원료의 양은 실시예 18, 실시예 19, 비교예 3이 서로 동일하게 되도록 하였다. 이처럼 원료의 양을 서로 같게 맞추는 것을 콘스턴트 도우 웨이트법(constant dough weight method)이라 한다.

제빵 배합비

재료명	비교예 3(중량부)	실시예 18(중량부)	실시예 19(중량부)
강력분	100	78.2	78.2
물	62	34.0	34.0
식염	2	1.8	1.8
설탕	6	6	6
쇼트닝	5	5	5
효모	3	3	3
스타터	-	50	50

표 5에서 실시예 18의 스타터는 실시예 1에서 혼합젖산균을 접종 배양하여 얻어진 밀가루 발효조성물을 사용하였고, 실시예 19의 스타터는 실시예 1에서 비피더스박테리아속을 접종 배양하여 얻어진 밀가루 발효조성물을 사용하였다.

상기 표 5의 배합비를 갖는 제빵방법을 설명하면 다음과 같다.

제빵은 피니 등의 방법(Finny, K.F. : An optimized straight dough bread making method after 44 years. Cereal Chem., 61, 20∼27(1984))을 조금 변형한 직접 반죽법을 사용하였으며, 제조 공정은 37℃에서 16시간 배양한 실시예 1의 밀가루 배양배지를 밀가루양 100중량부를 기준으로 50중량부 첨가하고 호바트 믹서(D-300, Hobart, USA)를 이용하여 최종 반죽 온도가 26℃가 되도록 혼합하였다. 그리고 27℃, 상대습도 75%의 발효기(마포공업사,서울)에서 90분 동안 1차 발효를 실시하였다.

1차 발효가 끝난 반죽은 150g 으로 분할하여 둥굴리기 한 후 10분간 중간발효를 시켰다. 중간 발효가 끝난 후 밀대를 사용하여 가스빼기를 하고 반죽을 원통형으로 성형하여 빵틀에 3개씩(150 g×3)넣고 37℃, 상대습도 85% 발효기에서 틀에 상단 1cm 높이로 반죽이 팽창할 때까지 2차 발효를 실시하였다. 2차 발효가 끝난 반죽은 190∼200℃의 오븐(Darang, Sweden)에서 25분간 구운 후, 빵의 내부온도가 35℃로 될 때까지 냉각시켜 폴리에틸렌 수지로 포장한 후 25℃에서 2일간 저장하여 목적하는 빵을 제조하였다.

[시험예 : 생리화학적변화 시험]

밀가루배지에 혼합젖산균을 접종하여 발효시킨 후 빵을 제조(실시예 18)하거나 또는 비피도박테리아속을 접종하여 발효시킨 후 빵을 제조(실시예 19)하고 동결건조한 후 생쥐(mouse)에게 빵 50%와 지방(17%)이 첨가된 사료(표 6 참조)로 4주간 사육하면서 체중변화, 혈청중 총 콜레스테롤농도와 중성지방(TG)농도변화를 측정하였으며, 장관면역활성을 검토하기 위해서는 표 7과 같은 사료로 생육하였다.

ICR mice의 사료조성(단위 : g/100g diet)

영양소 대조구 시험구(일반빵) ( 혼합 젖산균 또는 비피도박테리아)

카세인 15 15콘스타치 6 6슈크로스 3 3대두유 8.5 8.5라드 7 7미네랄 혼합물 3.5 3.5비타민 혼합물 1 1셀룰로스 5 5콜레스테롤 1 1빵가루 50 50

C3H/HeJ mice의 사료조성(단위 : g/100g diet)

카세인 13 13콘스타치 21 21슈크로스 3 3대두유 3.5 3.5라드 - -미네랄 혼합물 3.5 3.5비타민 혼합물 1 1셀룰로스 5 5콜레스테롤 - -빵가루 50 50

상기 표 6, 표 7에 있어서, 미네랄 혼합물(mineral mixture)의 조성비율은 다음과 같다(g/Kg) : CaPO₄ㆍ2H₂0 145.6; KH₂PO₄257.2; NaH₂PO₄93.5; NaCl 46.6; 칼슘 락테이트 350.9; 페릭 시트레이트(ferric citrate) 31.8; MgSO₄71.7; ZnCO₃1.1; MnSO₄ㆍ4H₂O 1.2; CuSO₄ㆍ5H₂O 0.3; KI 0.1. 그리고 비타민 혼합물(Vitamin mixture)은 ICN Vit. mixture(No 904654, 1999)이다.

[시험방법]

1. 체중 및 혈청 성분검사

동결건조한 일반빵 50%가 첨가된 사료(대조구: 비교예 3)와 밀가루 발효조성물(스타터)을 50% 첨가하여 만든 빵 50%가 첨가된 사료(시험구: 실시예 18, 19)(표 6)로 ICR mice를 4주간 사육하면서 격일간 먹은 사료량과 체중변화를 조사하였으며, 혈청중 총콜레스테롤농도와 중성지방(TG)농도는 각각 영동제약회사의 콜레스테롤 키트(cholesterol kit)와 아산제약회사의 키트를 사용하여 측정하는데, 1주 간격으로 4번 마우스(mouse)의 꼬리로부터 혈액(약 30ul)을 채취하여 원심분리(8000rpm에서 3분간)한 후 혈청(serum)을 이용하여 측정하였다.

2. 장기무게 측정

4주간 사육한 대조구과 시험구의 마이스(mice)를 해부하여 각 장기의 무게를 측정하였다.

3. 장관면역활성 조사

장관면역활성을 조사하기 위해서는 C3H/HeJ mice를 일반빵(50%)이 함유된 대조구과 함께 밀가루 배양배지(스타터)를 50% 첨가하여 만든 빵(50%)이 함유된 사료로 2주간 사육후 마우스(mouse)의 소장을 채취하여 소장벽상의 페이어스 패치(Peyer's patch)를 잘라 RPMI-1640 배지가 담겨져 있는 페트리디시(petri dish)에 옮기고 페이어스 패치로부터 세포를 방출시켰다. 이 세포현탁액을 여과, 세정한 후 세포농도를 2×10⁶cells/ml로 조정하여 96 웰 플레이트(well plate)에 분주 한 다음 37℃에서 5일간 배양하여 얻은 상등액을 골수세포 증식활성측정용 세포배양 상등액으로 사용하였다. 골수세포는 동일 마우스(mouse)의 정강이 뼈로부터 골수세포를 시험관에 받은 후 상기와 같이 여과, 세정하고 2.5×10⁵cells/ml로 조정하였다. 골수세포의 증식도를 측정하여 장관면역활성정도로 나타내었으며 골수세포증식도 측정은 알라마 블루 환원측정(Alamar Blue reduction assay)을 사용하였다. 즉, 조정된 골수세포액을 96 웰 플레이트에 분주한 다음 위로부터 얻은 상등액 및 RPMI-1640과 함께 37℃에서 6일간 배양한 후 종료 5시간 전에 알라마 블루 용액 20㎕를 첨가한 다음 형광세기를 여기(excitation) 544 nm와 방사(emission) 590 nm에서 형광도 측정기(fluorescence photometer)로 측정하였다.

[시험결과]

1) 체중변화

4주간의 실험기간중 각 군간의 평균 체중증가에는 비피도박테리아로 배양한 배지를 첨가한 시험구(실시예 19)는 유의적인 변화를 보였으나 혼합젖산균을 첨가한 시험구(실시예 18)에서는 유의적인 변화가 나타나지 않았다. 50%의 혼합젖산균 및 비피도박테리아 발효배지가 함유된 사료로 사육한 시험구(실시예 18, 19)들은 대조구(비교예 3)에 비해 6일 이후부터 체중증가율이 약간 감소되는 경향을 나타내기 시작하여 2주 이후에는 평균체중이 대조구(비교예 3)에 비해 비피도박테리아 배양배지가 첨가된 시험구(실시예 19)에서는 3g, 혼합젖산균이 첨가된 시험구(실시예 18)에서는 1.5g 이상 감소된 것을 관찰할 수 있었다(도 1 참조). 이와 같은 결과는 표 7에서 나타난 바와 같이 총근육량의 증가와 지방량의 감소로 예측된다. 특히, 비피더스발효빵이 함유된 사료로 사육한 시험구(실시예 19)에서는 대조구(비교예 3)에 비하여 1∼5%수준에서 유의적이었다.

2) 지방조직량에 대한 식이효과

4주간의 실험기간을 끝낸 후 해부하여 각 군의 조직량을 측정한 결과는 표 8에 나타내었다. 간이나 근육의 조직량에 있어서는 세 군간에 유의적인 차이는 보여지지 않았지만, 지방 조직량에 있어서는 대조구(비교예 3)에 비해 혼합젖산균(실시예 18)이 적었으며 비피도박테리아(실시예 19)가 가장 적었다. 특히 신장주위의 지방조직량(perirenal fat pad)은 대조구(비교예 3)와 비피도박테리아의 시험구(실시예 19) 사이에 큰 차이를 나타내었다(비교예 3 0.861±0.422, 실시예 19 0.669±0.354g/100g 체중).

4주간 50% 빵을 섭취한 생쥐의 상대적 조직량

	초기체중(g)	종기체중(g)	간(g/100g체중)	근육(g/100g체중)	신장주위지방조직(g/100g체중)	부고환지방조직(g/100g체중)
	초기체중(g)	종기체중(g)	간(g/100g체중)	비복근	신장주위지방조직(g/100g체중)	부고환지방조직(g/100g체중)	사두근
비교예 3	28.06±2.07	31.53±1.14	5.114±0.179	0.894±0.088	0.541±0.081	0.861±0.422	2.565±1.340
실시예 18	27.95±1.79	29.78±4.78	5.256±0.372	0.844±0.087	0.626±0.108	0.783±0.254	2.403±1.170
실시예 19	27.79±1.72	28.53±3.26	5.196±0.337	0.837±0.096	0.620±0.109	0.669±0.354	2.159±1.010

3) 혈액중 총콜레스테롤과 중성지방(TG)농도 감소에 대한 식이효과

콜레스테롤 1%를 첨가한 식이로 사육한 군에 있어서 혈액중 총 콜레스테롤 농도를 비교한 결과 표 9에서 나타난 바와 같이 콜레스테롤 식이로 사육한 모든 군에서 현저히 총콜레스테롤 농도가 증가하였으나, 대조구(비교예 3)와 시험구(실시예 18, 19)를 비교하면 혼합젖산균 발효빵(실시예 18) 및 비피도박테리아 발효빵(실시예 19) 식이에 의한 콜레스테롤농도가 감소하는 경향을 나타내었다. 특히 이러한 콜레스테롤 감소 경향은 혼합젖산균발효빵(실시예 18)보다는 비피도박테리아 발효빵(실시예 19)에서 두드러졌다.

한편 혈액중의 중성지방(TG)의 농도는 사육 일주일후부터 대조구(비교예 3)에 비하여 혼합젖산균발효빵(실시예 18)과 비피도박테리아발효빵(실시예 19)에서 현저히 낮아졌음을 확인할 수 있었으며 특히 대조구(비교예 3)와 비교하여 비피도박테리아 시험구(실시예 19)에서는 5%수준에서 유의차가 있음이 확인되었다.

4주간 혈청 콜레스테롤과 중성지방 농도의 변화

		6일	12일	18일	26일
콜레스테롤(mg/㎗)	비교예 3실시예 18실시예 19	124.56±16.50131.65±15.13136.49±44.76	127.26±24.71125.59±22.80124.48±21.85	137.58±11.87130.55±8.37123.09±28.33	137.07±17.99133.74±14.49130.86±11.71
중성지방(mg/㎗)	비교예 3실시예 18실시예 19	72.53±11.2467.53±10.7554.47±15.29*	69.23±21.8160.26±22.0148.17±8.22*	63.72±11.8958.97±16.7450.18±10.69*	60.61±20.4351.73±14.8039.25±18.09*

* 유의차, p< 0.05

4) 장관면역활성증강에 대한 식이효과

C3H/HeJ mice의 사료조성에서 콜레스테롤을 뺀 후 일반빵 50%가 함유된 대조구(비교예 3)와 함께 혼합젖산균 발효빵(실시예 18) 및 비피도박테리아 발효빵(실시예 19) 50%가 각각 함유된 각각의 사료로 2주간 사육 후 장관면역활성증강효과를 검토한 결과, 도 2에 나타난 바와 같이 혼합젖산균 발효빵(실시예 18)및 비피도박테리아 발효빵(실시예 19)이 함유된 사료로 사육한 쥐가 일반빵(비교예 3)이 함유된 군에 비해서 현저히 장관면역활성이 증가된 것을 볼 수 있었다. 특히 비피도박테리아 발효빵(실시예 19)으로 사육한 쥐의 장관면역활성은 대조구(비교예 3)에 비하여 1%수준에서 유의차가 있었다(p<0.01).

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 밀가루 발효조성물 및 이를 이용한 밀가루 가공식품은 전술한 구성에 의해 유기산과 점질성 다당류를 다량 생성함으로써 기능성을 향상시킬 뿐만 아니라 비만예방, 체지방 감소효과, 혈액중 콜레스테롤과 중성지방 감소효과가 있고, 특히 장관면역활성 증강에 우수한 효과가 있다.

Claims

밀가루 100 중량부에 대하여 물 110∼200중량부, 식염 1∼4중량부, 올리고당 3∼14중량부, 포도당 3∼10중량부, 함유황아미노산인 시스테인 또는 메치오닌 0.05∼1.0중량부의 배합비로 배합한 혼합물을 pH 6.0-7.0으로 조절하여 용기에 용적비로 90% 이상 채운 후 점질성 다당류 생성 혼합젖산균 또는 비피도박테리아를 접종하고 완전 밀봉한 상태로 37℃에서 16-24시간 배양시켜 얻어진 것을 특징으로 하는 밀가루 발효조성물.
밀가루 100 중량부에 대하여 물 110∼200중량부, 식염 1∼4중량부, 올리고당 3∼14중량부, 포도당 3∼10중량부, 함유황아미노산인 시스테인 또는 메치오닌 0.05∼1.0중량부의 배합비로 배합한 혼합물을 pH 6.0-7.0으로 조절하여 용기에 90% 이상 채운 후 혼합젖산균 또는 비피도박테리아를 접종하고 완전 밀봉된 상태로 37℃에서 16-24시간 배양하면서, 배양 12시간 후 중화제를 사용하여 pH를 다시 6.0-6.5로 조절하고 탄소원 4-6중량부를 재공급한 후 남은 시간 동안 계속 배양시켜 얻어지는 것을 특징으로 하는 밀가루 발효조성물.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 혼합젖산균은 락토바실러스 블가리커스, 락토바실러스 헬비티커스 및 스트렙토코커스 서모필러스로 이루어진 것이고, 비피도박테리아는 비피도박테리움 비피덤 또는 비피도박테리움 롱검인 것을 특징으로 하는 밀가루 발효조성물.
제 2 항에 있어서, 중화제는 칼슘 카보네이트 또는 소듐 카보네이트이고, 탄소원은 포도당 또는 슈크로스인 것을 특징으로 하는 밀가루 발효조성물.
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