KR100426279B1 - 유산균 발효식품 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 품질이 균일하고, 제조공정이 간편하며, 유산균의 수가 풍부한 유산균발효식품 및 그 제조방법에 관한 것으로 물에 유산균의 생장에 필수적인 포도당, 과당, 엿당, 설탕 등 당류와 아미노산, 비타민 등이 풍부한 유산균 생장보조제를 첨가하고, 식물체를 첨가한 후 류코노스톡속 균주, 락토바실루스속 균주, 락토코커스속 균주의 유산균을 단독 또는 혼합 스타터로 하여 중온인 15∼35℃에서 발효하는 것을 특징으로 하며 본 발명은 소금절임이나 착즙과정 또는 살균과정이 없이도 식물체의 탈수와 영양분 추출이 용이하며, 소망하는 유산균만을 다량으로 증식시키고, 식이섬유, 박테리오신과 같은 유산균의 2차 산물의 생성을 효율적으로 유도할 수 있으며, 유산균 발효액 제조시 생산되는 부산물인 식물의 고형분을 식품으로 직접 활용함으로서 환경친화적이며, 상기 유산균 발효액은 유산균 발효음료로서 내산성·내담즙성이 우수한 유산균수가 10억 마리/mL에 달하며 덱스트란, 박테리오신과 같은 유산균의 2차 산물의 생성이 유도되어 식품의 저장안전성과 기능성이 높고 제품의 품질이 균일할 뿐만 아니라, 상기 유산균 발효액은 이와 별도로 식단보조재로 사용하거나, 식물고형물은 그 자체를 일부 발효액과 함께 발효식품으로 직접 사용하는 뛰어난 효과가 있다.

Description

유산균 발효식품 및 그 제조방법{Lactic acid bacterial fermentation products and manufacturing method thereof}

본 발명은 유산균 발효식품 및 그 제조방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 본 발명은 품질이 균일하고, 공정이 간편하며, 유산균이 풍부한 식물류 발효 유산균 발효식품의 제조를 위하여 물에 유산균의 생장에 필수적인 포도당, 과당, 엿당, 설탕 등 당류와 아미노산, 비타민 등이 풍부한 유산균 생장보조제를 첨가하고, 적정량의 식물체를 첨가한 후 류코노스톡속, 락토바실루스속, 락토코커스속의 유산균을 단독 또는 혼합 스타터로 첨가하여 중온인 15∼35℃의 온도에서 발효 제조한 유산균 발효식품 및 그 제조방법에 관한 것이다.

유산균은 젖산발효를 하여 식품의 부패를 방지하고, 박테리오신과 같은 항균 물질을 분비하여 식중독균을 억제하고, 사람의 장내 pH를 낮추어 장내부패세균을 억제하는 등 인체에 이로운 미생물이다. 이러한 이유로 다양한 유산균발효제품들이 개발되어 생산판매 되고 있다.

그러나, 종래의 유산균 제품들은 대부분 외국의 기술에 의존한 우유를 주재료로 하여 발효시킨 제품이었다. 이는 육류를 주식으로 하는 서양인에게는 문제가 없으나, 우유의 유당(Lactose)을 잘 소화하지 못하는 우리나라 사람들에게는 적합한 식품이라고 볼 수 없다. 실제로 유당분해능은 지역적으로 상당한 차이를 보이고 있으며, 이 때문에 일부 학자들은 서양인이 성인이 된 후에도 높은 유당분해 효소활성을 유지하는 것은 수천년전에 일어난 돌연변이에 의한 것으로 보고 있다. 실제로 한국 성인에게 우유 500mL를 마시게 한 후 설사 및 복통을 하는 비율을 조사한 결과 34%정도였으며, 어떤 보고에서는 한국인의 유당 소화불량증이 84.6%라고 까지 보고되고 있다. 야쿠르트를 동일하게 500mL를 복용한 결과 설사발생률이 34%에 비하여 낮은 25.5%로 나타났으나, 완전히 분해되지 않은 유당 때문에 한국인은 영향을 받음을 알 수 있다.

또한, 한국인을 비롯한 동양인들은 전통적으로 채식을 위주로 해 왔으며, 오래 전부터 채소 발효 식품인 김치를 먹어왔음으로 식물을 이용한 발효식품에는 거부감이 없다.

한편, 식물은 1차생산자로서 광합성을 통하여 생산한 단백질, 지방, 탄수화물 등의 필수영양소와 비타민, 칼슘, 인, 철등의 다양한 보조영양성분을 함유하고 있다. 또한 각기 독특한 향과 맛을 가지고 있으며, 마늘과 생강, 파 등과 같이 잡균의 생장을 억제하고 류코노스톡속을 포함한 유산균의 생장을 촉진하는 식물류도 있다. 그러나, 식물체는 대부분이 수분으로 구성되어 있고, 생산시기, 생산지역, 품종등에 따라 영양성분의 구성이나 비율의 변화가 심하다. 또한 출하시기의 제한이 있는 경우가 많고 이에 따른 가격변동이 많은 편이므로 이를 주재료로 할 때 재료의 수급과 원가예측에 어려운 점이 많다.

또, 유산균은 종속영양미생물로써 기본적으로 당을 포함한 각종 아미노산, 비타민 등 여러 가지 영양성분을 필요로 하기 때문에 식물체만을 재료로 하여 유산균발효액을 만들면 영양성분의 부족으로 우유발효유처럼 다량의 유산균을 함유한 유산균 발효액을 만들기가 어렵고 제품의 균일화가 힘들다. 또한 식물체를 주재료로 하여 유산균발효액을 만들기 위해서는 영양성분을 추출하고 잡균번식 억제를 위하여 많은 양의 식물체를 착즙을 하는 공정이 필요하거나(국내특허 공개번호 제96-16777호), 음료로 만들기에는 과도한 양의 소금을 첨가하여 절여야함으로(국내특허 공개번호 제97-19917호) 희석을 하는 공정이 반드시 필요한 문제점이 있었다.

이렇게 소금을 사용하는 이유는 식물체의 탈수와 영양분을 추출하기 위한 삼투압의 형성과 유해균 억제에 있다. 채소의 세포의 삼투압은 보통 4∼7기압정도이고 소금에 절일 경우 식물체 세포바깥이 고삼투압이 됨으로 삼투압원리에 의하여 식물체의 탈수와 영양분의 추출이 일어난다. 채소의 탈수와 영양성분의 추출을 위하여 첨가하는 소금의 양은 일반적으로 채소의 5∼10중량%이다. 이러한 원리를 이용하여 제조한 식품을 절임류라고 하고 예로는 우리나라의 오이지와 일본의 쯔께모노가 있다. 소금절임을 통해 식물의 영양성분을 추출하고 적당한 온도에서 유산균의 증식을 도와 발효시킨 음식으로는 우리나라의 대표적인 식품인 김치, 동치미, 외국의 피클, 사우어크라우트등이 있다. 또한 소금은 고삼투압을 만들어 부패균의 탈수와 억제 살균작용을 하고, 산소의 용해도를 감소시켜서 호기성균의 생육을 억제하는 등 식품의 방부작용을 한다.

그러나 이러한 방부효과는 살균제나 방부제와는 달리 2%이하에서는 거의 효과가 없다고 알려져 있다. 또한 소금은 고혈압, 동맥경화증 등의 성인병을 유발하거나 이러한 질병이 있는 환자들의 섭취가 제한적임으로 기능성 유산균 발효액, 특히 유산균발효액을 음료로 활용하기 위해서는 될 수 있으면 첨가를 하지 않는 편이 좋고, 2%정도의 고염은 염미가 지나쳐 음료용으로는 적합하지 않다. 즉, 식물류와소금만을 이용한 자연발효로는 품질이 균일하고, 공정이 간편하며, 유산균이 풍부하고 마시기 좋은 유산균발효액을 제조하기 어렵다는 사실에 착안하여 본 발명은 소금을 대체하여 당을 투입하여 삼투압을 형성시키고, 식물류의 배합비, 종류, 영양성분의 변화에 상관없이 유산균의 생장에 필요한 영양성분을 충분히 공급할 수 있도록 물에 포도당, 설탕, 과당, 엿당 등 당류와 아미노산, 비타민을 보충할 수 있는 생장보조제를 첨가하고, 류코노스톡속, 락토바실루스속, 락토코커스속의 유산균을 단독 또는 혼합 스타터로 이용하여 식물류를 발효시킴으로써 발효시간을 단축시키고, 소금의 첨가가 없이도 효과적으로 식물체의 영양성분의 추출도 가능하고 잡균의 번식도 억제하며, 우수한 성질의 유산균 스타터만을 선택적으로 다량 증식시키며 기능성이 높은 유산균 발효액의 제조와 제조 시 발생하는 식물고형물을 활용한 발효식품을 제조함으로써 완성하였다.

한편, 국내에서는 채소류와 한약재를 착즙한 후 2000∼3000rpm으로 원심분리한 다음 여과하여 미세한 청등액을 만들어 가당(加糖)하고 락토바실러스 플란타럼(ATCC 11542)으로 36∼37.5℃에서 배양하여 발효시킨 후 당농도 53∼57°Brix로 만든 다음 80∼90℃에서 살균하여 되는 젖산발효음료 제조방법이 국내특허 공개번호 제2000-55832호로 공지되어 있으나 이 방법은 유산균 발효원료의 착즙공정, 원심분리공정, 여과공정, 가당공정, 유산균 배양발효공정, 가당공정 및 살균공정의 다단계 공정을 통하여 유산균 발효원료 착즙액을 발효시킨 유산균 음료로서 다단계 공정에 의하여 생산비가 다량 투입될 뿐만 아니라 단일 균주에 의해 충분한 발효가 일어나지 않기 때문에 반드시 발효 후에 당류를 첨가하는 공정을거쳐야만 제품을 얻을 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 착즙 등 다단계 공정이 불필요한 유산균 발효식품의 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 방법에 의해 제조된 유산균 발효 후 가당(加糖)이 불필요한 순수한 유산균 발효음료를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 방법에 의해 제조된 부산물로서의 유산균 발효식품을 제공함에 있다.

본 발명의 상기 목적은 물에 포도당, 설탕, 과당, 엿당 등 당류와 아미노산 , 비타민 등을 보충할 수 있는 생장보조제를 첨가하고, 류코노스톡속, 락토바실루스속, 락토코커스속의 유산균을 단독 또는 혼합 스타터를 접종하여 식물류를 발효시킴으로써 발효시간을 단축시키며, 소금의 첨가가 없이도 효과적으로 식물체의 영양성분의 추출이 가능하고 잡균의 번식도 억제할 뿐만 아니라, 우수한 성질의 유산균 스타터만을 선택적으로 다량 증식시켜 기능성이 높은 유산균 발효액과 식물고형물을 분리하여 유산균 발효음료 및 발효식품을 제조함으로써 달성하였다.

도 1은 본 발명 유산균 발효식품의 바람직한 제조방법을 개략적으로 도시한 공정도이다.

도 2는 본 발명 유산균 발효식품의 대표적인 pH, 총산도 및 균수의 변화를 나타낸 그래프이다.

도 3은 본 발명 유산균 발효식품의 최종제품에 존재하는 유산균의 인공위액 내에서의 유산균 생균수의 경시적 변화를 나타낸 그래프이다.

도 4는 본 발명 유산균 발효식품의 최종제품에 존재하는 유산균의 인공 담즙 내에서의 유산균 생균수의 경시적 변화를 나타낸 그래프이다.

도 5는 본 발명 유산균 발효식품의 최종제품에 리스테리아 모노사이토제네스를 접종시 유산균과 리스테리아 모노사이토제네스의 생균수의 경시적 변화를 나타낸 그래프이다.

본 발명은 물에 당류와 생장보조제를 첨가하는 단계: 식물류 및 식염을 첨가하는 단계; 유산균을 단독 또는 혼합스타터로 접종하여 중온발효시키는 단계; 발효액과 식물고형물을 분리하는 단계 및 제품화하는 단계로 구성된다.

본 발명에 따른 유산균 발효식품의 제조방법을 공정별로 상세히 설명하면 하기와 같다. 본 발명 유산균 발효음료 및 발효식품의 바람직한 제조방법의 개략적인 공정도는 도 1에 도시하였다.

본 발명에 제공된 공시 유산균 균주로서는 류코노스톡속 미생물로서 류코노스톡 시트리움 균주(Leuconostoc citreumDSM 5577), 류코노스톡 겔리듐 균주(Leuconostoc gelidiumDSM 5778), 류코노스톡 메센테로이데스 균주(Leuconostoc mesenteroidessubsp.mesenteroidesDSM 20343)과 락토코커스 속 미생물로서 락토코커스 락티스 균주(Lactococcus lactissubsp.lactisDSM 20481), 락토코커스 플란타룸 균주(Lactococcus plantarumDSM 20686) 그리고 락토바실러스 속 미생물로서 락토바실러스 브레비스 균주(Lactobacillus brevisDSM 20054), 락토바실러스 플란타룸 균주(Lactobacillus plantarumDSM 20174), 락토바실러스 사케 균주(Lactobacillus sakeDSM 20017)이다. 이들 균주는 단독 사용하거나 둘 이상 혼합사용할 수 있다.

제 1공정: 당류와 생장보조제의 첨가

식물류의 배합비, 종류, 영양성분의 변화에 상관없이 유산균 스타터 균주들이 충분히 생장할 수 있도록 물에 유산균의 생장에 필요한 당류와 생장보조제를 첨가한다. 이때 사용되는 당은 유산균이 이용할 수 있는 단당류인 포도당, 갈락토스, 과당과 이당류인 설탕, 젖당과 올리고당과 다당류를 포함한다. 이들 당류는 단독사용하거나 둘 이상 혼합 사용할 수 있다. 각 당의 첨가는 크게는 유산균의 생장을 도모하고 삼투압을 높여 식물체로부터 당의 추출을 용이하게하며 좁게는 혼합 스타터 사용시 각 균의 당 요구성에 맞게 선택하여 첨가함으로써 원하는 유산균의 선택적인 배양을 유도하고 각각의 당을 이용하여 유산균이 생성하는 2차산물을 조절하기 위함이다. 본 발명에 사용하는 생장보조제는 고기 추출물, 콩 펩타이드, 효모 추출물 또는 과즙 등이 바람직하다. 이 들을 각각 단독으로 사용하거나 둘 이상 혼합 사용할 수 있다. 이들은 식품제조용으로 시중에서 생산되어 판매되고 있으며 각 회사의 제품마다 일정한 조성을 유지하고 있고, 유산균의 생장에 필수적인 아미노산, 비타민, 무기염류 등을 골고루 함유한다.

유산균이 이용(utilize)하는 당의 종류는 각 속, 종, 균주마다 다양하며 당류의 적절한 배합과 첨가는 사용하는 유산균 스타터를 효과적으로 생장시키는데 매우 중요하다. 또한 아미노산과 비타민도 필수적이다. 식물류에도 유산균에 필요한 영양성분은 골고루 들어 있다. 그러나, 식물류의 90%정도가 수분이고, 배합비, 상태, 종류에 따라 영양성분의 변화가 많고 삼투압을 통해 영양성분을 추출할 경우 영양성분을 삼출하기 위하여 장시간이 소모되므로 유산균 접종 초기에 스타터를 신속히 증식시키는 데는 어려움이 있다.

따라서, 당류를 비롯하여 아미노산이나 비타민이 풍부한 생장보조제를 사용하면 여러 가지 장점이 있다. 당류는 식염을 대신하여 삼투압을 형성시킴으로써 식물류의 탈수와 유산균 발효에 필요한 영양성분의 추출을 촉진시키는 역할을 한다. 품온 30℃에서 5%첨가시 포도당의 경우에는 7.1 atm, 설탕은 3.75 atm을 형성한다.또한 유산균 생장시 2차 산물로 생성되는 덱스트란이나 박테리오신과 같은 물질들은 영양조건이나 환경에 따라 생성량에 차이가 있으나 당류와 생장보조제의 첨가에 의하여 식물 재료와 관계없이 일정한 품질의 2차 산물을 얻을 수 있다.

예를 들면, 덱스트란은 대표적으로 이당류인 설탕을 이용하여 류코노스톡속과 락토바실루스속이 만드는 물질로써 이들 세균류가 세포외로 분비하는 덱스트란슈크레이즈와 같은 중합반응효소에 의하여 일반적으로 알파-1, 6 글루코시딕 결합을 하는 덱스트란이라는 식이섬유인 폴리사카라이드를 만들어 낼 수 있다. 이러한 덱스트란은 포도당, 과당등의 다른 당류에서도 적은 양이 생성된다.

식이섬유의 정의를 보면 "사람이 가지고 있는 소화효소로는 소화할 수 없는 식품중의 난소화성 성분 모두"로 정의되어 있는데 덱스트란은 이 정의에 의하면 소화가 안되는 난소화성이므로 식이섬유에 포함된다. 다시 말하자면, 유산균이 생성하는 식이섬유이다. 그러므로 유산균발효액의 제조시 일정한 양을 형성시키면 발효액의 기능성을 높힐 수 있다. 하지만 덱스트란슈크레이즈의 활성은 세균생장환경에 영향을 많이 받는 것으로 알려져 있음으로 식물류만을 이용하여 일정한 품질과 양의 덱스트란을 계속 유도하기는 힘들며 당과 생장보조제의 첨가의 목적은 이렇게 유산균 생장환경을 일정하게 조성함에 있다.

제조시 사용하는 물은 깨끗한 물이면 어떠한 것이라도 좋고 제조과정에서 멸균을 해도 좋으나 스타터를 사용하여 발효를 함으로써 잡균이 억제되어 굳이 멸균의 필요는 없다.

제 2공정: 식물류 및 식염의 첨가

식물류는 다양한 향과 맛을 가지고 있으며, 잡균 억제 기능도 있음으로 한약재, 야채, 과일, 곡물, 해조류의 어떠한 식물류를 단일원료로 사용할 수 있고 2가지 이상의 재료를 적절히 배합 첨가하고, 필요시는 잡균번식억제와 삼투압을 이용한 식물류의 영양성분 추출을 돕기 위하여 적당량의 소금을 첨가할 수도 있다. 식물류의 종류에 따라 바람직하게는 10%이하를 첨가한다. 그러나, 소금의 첨가는 필수적인 것은 아니다.

위의 식물류 즉, 유산균 발효재료를 첨가할 때는 원재료 형태 또는 길이가 15mm이하의 채형태, 또는 20∼30mm 또는 삼, 사절한 토막형태, 또는 원재료의 중앙에 5∼15mm의 구멍을 천공한 것 등 다양하게 사용될 수 있으며 이는 원료재료 식물의 향과 영양성분의 효과적인 추출을 위하여 여러 가지 형태가 가능하다. 또한 식물류에 양파, 파, 마늘, 생강, 다시마, 미역가루 등 다양한 식물류의 분말 또는 즙액의 첨가가 가능하다. 또한, 유산균 발효원료인 식물류의 향이나 맛이 나는 향료도 가능하다. 소금은 2.0중량% 이상이어야 잡균억제 능력이 있으나, 본 발명에서는 충분한 영양을 공급하고 스타터를 사용하여 유산균의 생장을 촉진하여 발효를 단축시키기 때문에 소금의 첨가와 관계없이 잡균이 억제되는 것이 그 특징이다.

제 3공정: 유산균 단독 또는 혼합 스타터의 접종 및 중온발효

상기 제 2공정의 배합액에 류코노스톡속, 락토바실루스속, 락토코커스속을 배양한 배양액 또는 상기의 유산균 자체를 단독 또는 혼합스타터로 접종한다. 위의유산균을 접종할 때 사용되는 배양액은 유산균발효액을 제조할 때 사용되는 당과 생장보조제를 이용할 수 있으며, 배양액을 그대로 접종하거나 또는 유산균만 회수하여 접종한다. 접종균의 수는 10⁶에∼10⁸cells/mL정도로 조절하고 접종시 유산균의 선택은 유산균음료제조 목적에 따라 결정할 수 있다.

스타터로 사용되는 유산균속은 각각의 장점이 있는데 류코노스톡속과 락토바실러스속은 식이섬유인 덱스트란을 생성하며, 락토바실러스속은 내산성과 내담즙성이 좋고, 장내에서 검출되고 있으므로 정장효과를 높힐수 있고, 락토코커스속은 락토코커스 락티스가 생산하는 니신(Nisin)이 FDA의 식품첨가승인을 받은 유일한 박테리오신으로 식중독균과 잡균의 생장을 억제를 시킬 수 있다. 박테리오신은 류코노스톡속과 락토바실러스속에서도 다양하게 생성되고 있다. 이러한 각 속에 속하는 종균의 여러 가지 장점 중 필요한 장점을 가진 유산균을 선택하여 단독 또는 혼합 하여 스타터로서 발효시키면 소망하는 장점이 높은 유산균 발효액과 식품을 제조 할 수 있다. 상기 유산균 스타터의 접종이 끝나면 각 종균이 적당한 비율로 생장할 수 있는 중온인 15∼35℃에서 발효를 수행한다.

제 4공정: 발효액과 식물고형물의 분리 및 제품화

상기 제 3공정에서 제조한 유산균 발효식품을 발효액과 식물고형물을 적절한 비율로 분리한다. 상기 분리한 발효액은 목적에 따라 발효음료로 직접 사용하거나 식단보조재로 제품화하고 상기 고형물은 발효액과 같이 제품화하거나 또는 고형물만 회수하여 2차 감미하여 제품화한다.

이하, 본 발명의 구체적인 방법을 실시예를 들어 상세히 설명하고자 하지만,본 발명의 권리범위는 이들 실시 예에만 한정되는 것은 아니고 당업자간에 얼마든지 제조공정을 변경하여 실시할 수 있으며 이들의 단순한 변경은 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.

실시예 1: 본 발명 식물류로서 오이를 첨가하고 혼합당류와 혼합생장보조제, 야채와 해조류, 한약재가루와 혼합스타터를 사용한 유산균 발효식품의 제조

3L병에 물 3L를 기준으로 하여 포도당, 설탕, 과당을 각각 1중량%씩, 프락토올리고당을 0.3중량%을 첨가하고 콩 펩타이드, 고기 추출물, 효모 추출물 및 배과즙을 각각 0.1중량%씩 첨가하였다. 각 병에 오이를 20∼30mm로 절단하여 5중량% 되도록 첨가한 후 마늘, 양파, 다시마 및 인삼가루를 각각 0.03중량% 되도록 물에 첨가하고 소금을 1중량% 되도록 첨가하였다. 상기 배합액에 10⁷이 되도록 류코노스톡 시트리움(Leuconostoc citreumDSM 5577), 락토바실러스 브레비스(Lactobacillus brevisDSM 20054) 및 락토코커스 락티스(Lactococcus lactissubsp.lactisDSM 20481)를 각각 접종하고 20℃에서 발효시켰다.

실시예 2: 본 발명 식물류로서 무를 첨가하고 혼합당류와 혼합생장보조제, 야채와 혼합스타터를 사용한 유산균 발효식품의 제조

상기 실시예 1에서 오이를 무로 대체하여 10중량% 첨가하고 마늘, 양파, 다시마, 인삼가루를 대신하여 풋고추, 마늘, 생강 및 파를 각각 0.3중량% 되도록 첨가하고 류코노스톡 겔리듐(Leuconostoc gelidiumDSM 5578), 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarumDSM 20174) 및 락토코커스 플란타룸(Lactococcus plantarumDSM 20686)을 각각 접종하여 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 발효를 수행하였다.

실시예 3: 본 발명 식물류로서 도라지와 수삼을 첨가하고 단독당류와 단독생장보조제, 식물체즙과 단독스타터를 사용한 유산균 발효식품의 제조

3L병에 물 3L를 기준으로 하여, 설탕을 3중량%를 첨가하고, 콩펩타이드 0.15중량%를 첨가한 다음, 도라지는 껍질만 벗겨서 통으로 수삼은 10mm 크기로 절단하여 각각 3중량% 되도록 첨가하고 백년초즙액을 0.5중량%되게 물에 첨가하였다. 상기 배합액에 10⁷이 되도록 류코노스톡 시트리움(Leuconostoc citreumDSM 5577)을 단독 접종하고 20℃에서 발효시켰다.

실시예 4: 본 발명 식물류로서 배를 첨가하고 혼합당류와 단독생장보조제를 사용하고 혼합스타터를 사용한 유산균 발효식품의 제조

3L병에 물 3L를 기준으로 하여 설탕과 포도당을 각각 2중량%씩 첨가하고, 고기추출물 0.2중량%를 물에 첨가하고, 배는 껍질채로 8분절하여 5중량%e 되게 첨가하고 류코노스톡 겔리듐(Leuconostoc gelidiumDSM 5578), 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarumDSM 20174) 및 락토코커스 플란타룸 (Lactococcus plantarumDSM 20686)을 각각 접종하여 15℃에서 발효시켰다.

실시예 5: 본 발명 식물류로서 쌀을 첨가하고 혼합당류와 혼합생장보조제를 사용하고 혼합스타터를 사용한 유산균 발효식품의 제조

3L병에 물 3L를 기준으로 하여 설탕과 과당을 각각 1.5중량%씩 첨가하고, 배과즙 0.5중량%를 물에 첨가하고, 쌀을 물로 세 번 씻어서 3중량% 되게 첨가하고 소금을 1중량%되게 첨가하였다. 여기에 류코노스톡 메센테로이데스(Leuonostoc mesentero idessubsp.mesenteroidesDSM 20343), 락토바실러스 플란타룸 (Lactobacillus plantarumDSM 20174)을 각각 접종하여 30℃에서 발효시켰다.

실시예 6: 본 발명 식물류로서 더덕을 첨가하고 혼합당류와 혼합생장보조제, 야채와 해조류, 한약재가루와 혼합스타터를 사용한 유산균 발효식품의 제조

상기 실시예 1에서 오이대신 더덕을 통채로 짓이긴 후 7중량%를 첨가한 배합액에 류코노스톡 메센테로이데스(Leuonostoc mesenteroidessubsp.mesenteroidesDSM 20343), 락토바실러스 사케(Lactobacillus sakeDSM 20017) 및 락토코커스 플란타륨(Lactococcus plantarumDSM 20686)을 각각 접종하고 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 발효를 수행하였다.

실험예 1: 본 발명 유산균 발효액의 총산도, pH 및 유산균수의 변화

상기 실시예 1∼6의 방법으로 수행한 본 발명 유산균 발효식품의 발효경과는 맛을 보면서 유산균음료의 총산도, pH 그리고 총 유산균 수를 측정하여 판단하였다. pH의 측정은 발효액 중 각 20mL씩을 취하여 pH측정기로 측정하였으며 총산도는 각 시료 10mL에 0.1 N NaOH 용액으로 종말점인 pH 8.0까지 적정한 후 사용된 젖산양을 표준하여 계산하였다. 총 유산균 수는 10배수 희석법으로 MRS배지에서 1일 마다 생균수를 계수하였다. 일반세균수는 NA배지에서 확인하였다. 또한, 발효가 끝난 후 식물체를 그대로 두거나, 발효액 만을 취하여 8℃미만의 온도에서 보관을 하고 제조된 지 1개월이 지난 후 국물의 유산균 수를 확인하였다.

실험 결과, 도 2에 나타낸 바와 같이 20℃에서 7일간 발효 후 본 발명 유산균 발효액의 총산도는 평균 1.0중량%이고, pH는 2.8∼3.5이었다. 발효 양상은 접종균의 종류와 배합에 따라 pH는 조금의 차이가 있으나, 총산도와 유산균수에서 거의 차이가 없어서 식물류의 종류에 큰 영향을 받지 않음을 알 수 있었다. 유산균수는 발효 3일 이후부터 모두 10억마리/mL 이상을 유지하였다. 하루가 지난 시점에 이미 발효 속도가 빨라져서 균수도 1억마리/mL 이상을 유지하였고 pH는 5.0까지 떨어지고 총산도는 0.25∼0.3중량% 정도가 되어 발효가 신속히 이루어짐을 알 수 있었다.아직 맛이 조금 미흡하지만 이미 유산균수가 1억마리/mL이상이 되어서 제품화할 수 있었다. 3일 발효시킨 경우에는 맛도 적당하고, 유산균수도 10억 마리/mL이상이어서 제품화하기에 적합하였다. 발효기간 동안 일반세균은 검출되지 않았으며 골마지도 생성되지 않았다. 1개월간 저장한 후의 생균수는 최소 1억 마리/mL를 유지하였고 골마지의 생성이나 식물조직의 물러짐이 없음을 확인하였다. 상기의 실시예에서의 결과로 제품화가 가능한 유산균발효식품의 상태는 총산도 0.25∼1.0중량%내외 pH 2.8∼5.0였다. 또한, 식이섬유는 정밀분석센터에 의뢰하여 분석한 결과 평균 2% 내외로 생성되었다.

실시예 7: 본 발명 유산균 발효 오이지의 제조

본 발명 상기 실시예 1의 발효액을 3일 후에 90중량%를 취하고 남은 발효액과 오이에 소금을 2.5중량% 되도록 첨가하고 상온에서 2일간 2차 절임 및 발효한 다음 오이를 회수하였다.

실시예 8: 본 발명 유산균 발효 동치미의 제조

본 발명 상기 실시예 2의 발효액을 3일 후에 80중량%를 취하고 남은 발효액과 무에 소금을 1중량% 되도록 첨가하였다.

실시예 9: 본 발명 유산균 발효 동치미의 제조

본 발명 상기 실시예 1에서 오이대신 무를 첨가하고, 마늘, 양파, 다시마 및인삼가루 대신에 풋고추, 마늘을 각각 0.3중량% 되도록 첨가한 후 소금 1.5중량%를 첨가하여 실시예1과 동일한 방법으로 유산균 발효 동치미를 제조하였다.

실시예 10: 본 발명 유산균 발효식품 더덕무침의 제조

본 발명 상기 실시예 6의 발효액을 3일후에 100중량%를 취하고 남은 더덕을 고춧가루 0.7중량%, 깨소금 1중량%, 식초 1중량% 및 설탕 1중량%를 첨가하여 버무려 더덕 발효식품을 제조하였다.

실시예 11: 본 발명 유산균 발효 냉면육수의 제조

본 발명 상기 실시예 7, 8, 9에서 회수된 발효액을 냉면육수에 동치미 국물 대신 3중량% 되도록 첨가하여 냉면국물을 제조하였다.

실험예 1: 본 발명 발효식품인 식물고형물의 관능적 품질 및 물리화학적 특성 조사

본 발명 상기 실시예 7∼11에서 제조한 발효식품의 관능적 품질 및 물리화학적 특성을 조사하였다.

상기 실시예 7에서 제조한 유산균 발효 오이지 고형물은 저염으로 제조되어 겉보기와 조직감이 유지되고 짜지 않으며 기존의 오이지와 같이 물로 씻어서 먹는 번거로움이 없는 잇점이 있다. 또한, 유산균이 존재하고 있어서 골마지가 형성되지 않아 외관상 깔끔하고 종래 제품에 비하여 물러지지 않았다.

상기 실시예 8에서 제조한 발효 동치미는 적당한 산도와 염미가 느껴져서 맛이 좋았으며 유산균 발효액을 무와 함께 먹을 수 있고 밀폐용기에서 냉장하여 1개월 후에도 골마지가 형성되지 않았으며 신선한 상태를 유지하였다.

상기 실시예 9에서 제조한 유산균 발효 동치미는 무의 소금 염도는 낮으나 당과 산의 작용으로 충분히 맛이 들어서 먹기 좋고 밀폐기에 한달간 저장한 후에도 골마지가 형성되지 않았으며 신선한 상태를 유지하였다.

상기 실시예 10의 유산균 발효 더덕무침은 유산균이 생성한 젖산과 첨가한 식초의 맛이 잘 조화되어 맛이 우수하였다.

상기 실시예 11의 냉면육수는 유산균수가 3천만에서 6천만 마리/mL가 있는 냉면국물의 제조가 가능하였다.

본 발명의 상기 실시예 7, 8, 9를 통하여 제조된 유산균 발효식품은 각 식물의 특유한 맛을 가진 특색있는 냉면국물의 개발이 가능하였다. 냉면국물은 보통 얼음이 살짝 얼 정도로 낮은 온도로 보관하여 제공하는 경우가 많고, 식초를 첨가하여 pH 4.0 이하로 낮음으로 4℃에서 제조된 냉면국물을 30분, 12시간을 후에 유산균 수를 측정하였는데 그 결과 30분에는 균수의 변화가 없고, 12시간에는 log 1 값 정도의 수만 감소함을 확인하였다.

실험예 2: 본 발명 유산균 발효액 중 유산균의 인공위액에서의 생존력 평가

본 발명 유산균 발효액 또는 발효식품중에 존재하는 유산균의 인공위액에서의 생존력을 측정하였다. pH는 위액의 pH범위인 2.5, 3.0, 3.5에서 시험을 하였으며 위에서 분비되는 효소인 펩신을 일반적으로 쓰는 1000unit보다 높은 2500unit를 첨가하였다. 펩신의 활성이 최대가 되는 pH 2.5는 일반적으로 유산균들의 생존률이 매우 낮으므로 2시간 동안 30분 간격으로 생균수를 측정하였다.

실험 결과, 도 3에 나타낸 바와 같이 인공위액에 본 발명의 유산균 발효액을 처리한 결과 30분만에 유산균수가 1/100정도 줄어들지만 그 이후에는 거의 균의 수가 유지됨을 볼 수 있었다. pH에 상관없이 거의 같은 수가 2시간 후에 생존하였다. 이는 유산균수가 10억 마리/mL정도 되는 유산균발효액을 섭취할 경우 1천만 마리/mL의 유산균이 위를 통과할 수 있음을 보여주었다.

실험예 3: 본 발명 유산균 발효액 중 유산균의 인공담즙에서의 내성 평가

유산균이 인체에 들어가서 생존하려면 담즙에 대한 내성이 있어야 하므로 이를 확인하기 위하여 담즙과 동일한 효과가 있는 것으로 보고된 옥스갈 (Oxgall)을 이용하여 인공 실험을 하였다. 실험은 12시간 간격으로 생균수를 측정하였으며 37 ℃에서 담즙 10∼40%의 범위인 옥스갈(Oxgall) 1∼4%의 농도에서 측정하였다.

실험 결과, 도 4에 나타낸 바와 같이 1억8천마리/mL정도의 유산균이 12시간만에 10억마리/mL로 증가하였다. 이같은 실험 결과는 상당수의 유산균이 담즙에 영향을 받지않고 장내에서도 생존할 수 있음을 보여준다. 상기 그래프에서 12시간 이후에 균의 수가 줄어드는 것은 균의 생장이 너무 좋아서 12시간에 이미 균수가 거의 최대로 포화되었으므로, 담즙내성이 없어서가 아니라 균의 생장이 균수의 포화로 저해받기 때문으로 판단되었다.

실험예 4: 본 발명 유산균 발효액 중 유산균의 식중독균 사멸효과 조사

유산균발효액에 접종한 유산균의 박테리오신 생성과 유산균의 잡균 및 식중독균억제 능력을 간접적으로 확인하기 위하여 대표적인 식중독균인 리스테리아 모노싸이토제니스를 배양하여 유산균발효액에 접종한 후 생존력을 조사하였다. 사용된 식중독균은 30 ℃에서 이틀간 배양하여 생장이 좋은 균을 선발하여 사용하였다. 실험군은 유산균음료를 0.45 ㎛여과필터를 이용하여 제균한 유산균발효액과 유산균발효원액으로 하고, 대조군은 0.85중량% 생리식염수로 하여 각각 리스테리아 2백만 마리/mL씩을 접종하여 15, 37 ℃에서 이틀동안 12시간 간격으로 각각 유산균수와 리스테리아수의 변화를 측정하였다. 배지는 리스테리아는 리스테리아 선택배지인 PALCAM배지를, 유산균은 MRS배지를 사용하여 10배수 희석하여 계수하였다.

실험 결과, 도 5에 나타낸 바와 같이 유산균발효원액에 리스테리아 접종시에는 37 ℃에서는 12시간 이내에 2백만 마리가 모두 사멸하고 15 ℃에서는 48시간 이내에 2백만 마리가 모두 사멸하였다. 또한 제균한 유산균발효액에서는 37 ℃에서는 동일한 결과를 얻었으나 15 ℃에서는 48시간 이내에 2백만 마리가 460마리로 줄었다. 그러나 0.85중량% 생리식염수에 접종한 리스테리아는 오히려 시간이 갈수록 증가하여 2천7백만 마리/mL까지 증가하였다. 리스테리아는 온도와 염도내성이 높은 균으로 알려져 있음으로 위와 같은 결과는 유산균음료에 접종한 유산균에 의한 또는 pH, 박테리오신에 의한 복합적인 작용으로 예상할 수 있었고, 결과적으로 리스테리아가 효과적으로 억제됨을 확인할 수 있었다.

이상, 상기 실시예와 실험예를 통하여 설명한 바와 같이 본 발명 유산균 발효식품 및 그 제조방법은 소금절임이나 착즙과정, 살균과정이 없이도, 식물체의 탈수와 영양분 추출이 용이하고, 소망하는 유산균만을 다량 증식시키고, 식이섬유, 박테리오신과 같은 유산균의 2차 산물의 생성을 효율적으로 유도할 수 있는 뛰어난 효과가 있다. 또한, 유산균 발효식품 제조시 발생하는 부산물인 식물 고형물을 식품으로 활용함으로서 환경친화적이며 특히 본 발명 제품 중 유산균 발효음료는 내산성·내담즙성이 우수한 유산균수가 10억 마리/mL에 달하며 덱스트란, 박테리오신과 같은 유산균의 2차 산물의 생성이 유도되어 식품의 저장안전성과 기능성이 높고 제품의 품질이 균일한 효과가 있을 뿐만 아니라 발효액은 별도의 식단보조재로 사용하거나, 유산균 발효음료로도 사용함과 동시에 그 부산물인 식물고형물은 그 자체를 발효식품으로 사용하는 뛰어난 효과가 있으므로 발효식품산업상 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (25)

1. 식물류를 이용한 유산균 발효식품 제조방법에 있어서, 물에 당류 3~4중량%와 유산균 생장보조제 0.15~0.5중량%를 첨가하는 단계; 식물류 3~10중량%를 첨가하는 단계; 류코노스톡 속, 락토바실러스 속, 락토코커스 속의 유산균을 단독 또는 혼합 스타터로 첨가하는 단계; 15~35℃의 온도에서 발효시키는 단계; 및 상기 단계로 얻어진 유산균 발효액과 유산균 발효 식물고형물의 혼합물에서 유산균 발효 식물고형물만을 분리하여 유산균 발효식품으로 이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유산균 발효식품의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 유산균 생장보조제는 아미노산, 비타민, 무기염류가 함유된 콩 펩타이드, 효모 추출물, 고기 추출물, 과즙 중 어느 하나 또는 둘 이상을 사용함을 특징으로 하는 유산균 발효식품의 제조방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 당류는 유산균이 이용할 수 있는 단당류, 이당류, 올리고당, 다당류를 사용함을 특징으로 하는 유산균 발효식품의 제조방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 유산균은 류코노스톡 속의 류코노스톡 시트리움 (Leuconostoc citreum DSM 5577), 류코노스톡 겔리듐(Leuconostoc gelidiumDSM5778), 류코노스톡 메센테로이데스(Leuconostoc mesenteroidessub sp.mesente roidesDSM 20343)와 락토코커스 속의 락토코커스 락티스(Lactococcus lactissubsp.lactisDSM 20481), 락토코커스 플란타룸(Lactococcus plantarumDSM 20686)과 락토바실러스 속의 락토바실러스 브레비스(Lactobacillus brevisDSM 20054), 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarumDSM 20174), 락토바실러스 사케(Lactobacillus sakeDSM 20017) 유산균을 단독 또는 혼합하여 접종함을 특징으로 하는 유산균 발효식품의 제조방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 식물류는 한약재, 야채, 과일, 곡물, 해조류 식물체 중 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 첨가함을 특징으로 하는 유산균 발효식품의 제조방법.
6. 제 1항 내지 제 5항에 있어서, 상기 식물류는 한약재, 야채, 과일, 곡물, 해조류 중 어느 하나 또는 둘 이상의 분말을 혼합하여 더 첨가함을 특징으로 하는 유산균 발효식품의 제조방법.
7. 제 1항에 내지 제 5항에 있어서, 상기 식물류는 한약재, 야채, 과일, 곡물,해조류 중 어느 하나 또는 둘 이상의 즙액을 혼합하여 더 첨가함을 특징으로 하는 유산균 발효식품의 제조방법.
8. 제 1항에 있어서, 상기 식물류를 첨가하는 단계 또는 부산물인 식물고형물을 분리 후 단계에서 유산균 발효식품의 잡균번식억제와 식물류의 영양소를 추출하기 위하여 10%중량 이하의 소금을 첨가함을 특징으로 하는 유산균 발효식품의 제조방법.
9. 제 1항에 있어서, 상기 유산균 발효액과 유산균 발효 식물고형물의 혼합물을 유산균 발효식품으로 이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유산균 발효식품의 제조방법.
10. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조되며, 산미와 산도가 있고 식이섬유를 함유하는 것을 특징으로 하는 유산균 발효식품.
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13. 삭제
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19. 제 9항의 방법에 의하여 제조되는 유산균 발효식품.
20. 식물류를 이용한 유산균 발효음료 제조방법에 있어서, 물에 당류 3~4중량%와 유산균 생장보조제 0.15~0.5중량%를 첨가하는 단계; 식물류 3~10중량%를 첨가하는 단계; 류코노스톡 속, 락토바실러스 속, 락토코커스 속의 유산균을 단독 또는 혼합 스타터로 첨가하는 단계; 15~35℃의 온도에서 발효시키는 단계; 및 상기 단계로 얻어진 유산균 발효액과 유산균 발효 식물고형물의 혼합물에서 유산균 발효액만을 분리하여 유산균 발효음료로 이용하는 단계를 포함하여 제조되며, 총산도 0.25∼1.0%, 산도는 pH 2.8∼5.0인 것을 특징으로 하는 유산균 발효음료.
21. 제 20항에 있어서, 상기 식물류는 한약재, 야채, 과일, 곡물, 해조류 중 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 제조함을 특징으로 하는 유산균 발효음료.
22. 제 20항에 있어서, 상기 식물류는 한약재, 야채, 과일, 곡물, 해조류 중 어느 하나 또는 둘 이상의 식물체의 분말을 더 첨가하여 제조한 것이 특징인 유산균 발효음료.
23. 제 20항에 있어서, 상기 식물류는 한약재, 야채, 과일, 곡물, 해조류 중 어느 하나 또는 둘 이상의 식물체의 즙액을 더 첨가하여 제조한 것이 특징인 유산균 발효음료.
24. 제 20항에 있어서, 상기 유산균 발효음료에 소금을 첨가한 것이 특징인 유산균 발효음료.
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