KR100440624B1 - 당밀 희석액 또는 과일, 야채 가공폐기물을 이용한유산칼슘의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각종 식품에 칼슘 성분을 보강하기 위하여 사용되거나 칼슘함유 의약품에 칼슘보강제로서 사용될 수 있는 수용성 유산칼슘을 미생물 발효법을 이용하여 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에서 유산칼슘은 당밀 희석액에서, 또는 과일·야채의 가공후 남는 폐기물에서 탄산칼슘으로 pH를 조정하면서 유산균(Lactobacillussp.)을 배양하고, 배양이 완료되면 미생물 세포를 원심분리법으로 분리한 후 활성탄소 컬럼을 이용하여 배양여액을 정제하고, 정제된 여액을 냉동건조 또는 분무건조 함으로써 제조된다.

본 발명이 완성됨으로써 수용성이 크고 이에 따라 체내 흡수성이 높은 칼슘보강제를 제공할 수 있게 되었다.

Description

당밀 희석액 또는 과일, 야채 가공폐기물을 이용한 유산칼슘의 제조방법 {Method for Producing the Calciumlactate from Diluted Molasses or Vegetables-and Fruits-Wastes}

본 발명은 각종 식품에 칼슘 성분을 보강하기 위하여 사용되거나 칼슘함유 의약품에 칼슘보강제로서 사용될 수 있는 수용성 유산칼슘을 미생물 발효법을 이용하여 제조하는 방법에 관한 것이다.

칼슘은 원자번호 20, 원자량 40.08 인 알카리토 금속류 물질로서 동물의 영양에 없어서는 안되는 것으로, 뼈, 치아, 껍질의 주성분이며, 식물에 있어서도 필수 성분이다. 사람에 있어서 칼슘 성분의 영양학적 중요성과 필요성은 성장기와 발육기에 있는 어린이, 청소년 뿐만 아니라 골다공증 등의 위험성으로 인하여 성인들에게도 매우 강조되고 있다.

이와 같은 상황을 반영하여 시중에는 칼슘 성분이 함유되어 있는 영양제가 다양한 형태의 제품으로 나와 있으나, 섭취된 칼슘 성분의 체내에서의 흡수율과 소화율이 낮은 것으로 밝혀져, 그들의 영양학적 효과는 의문시되고 있다.

종래에는 일반적으로 칼슘보강제의 원료로 동물의 뼈, 조개껍질, 굴 껍질 등을 사용하여 왔으나, 최근에는 이들 성분들의 체내에서의 흡수율이 상기한 바와 같이 낮을 뿐만 아니라 인체에 해로운 납성분이 다량 함유되어 있다는 보고도 있었으므로 이러한 단점을 보완한 칼슘보강제의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

일반적으로 인체가 섭취한 영양분은 체내에서 수용성의 상태로 장표면에서 혈액으로 흡수되는데, 칼슘은 물에 잘 용해가 되지 않는 불용성 물질이기 때문에 체내흡수가 상당히 제한적인 것으로 보고되고 있다. 따라서 칼슘의 용해도를 증가시키기 위한 여러 방향의 연구가 진행된 바 있으며, 그 결과 용해도가 높은 유산칼슘이 개발되어 주로 의료용 칼슘보강제로 사용되고 있는 상황이다.

이렇게 유산칼슘의 체내 흡수율이 높은 것이 알려진 이후 1955년에 Dextrose, 당밀, 녹말, 설탕이나 유청 등에 유산균을 발효시킴으로써 유산칼슘의 생산이 가능하다고 보고된 바 있으나(Ind. eng. chem. 44, 1955(1959)), 본 발명과 같이 당밀 희석액 또는 과일, 야채 가공폐기물에서 유산균 발효법을 이용하여 유산칼슘을 생산하는 방법은 아직도 보고된 바 없다.

이에 본 발명자는 설탕의 생산 후 남는 폐기물인 당밀 또는 과일, 야채를 가공하고 남는 폐기물을 원료로 미생물을 배양하고, 이에 탄산칼슘을 첨가하여 수용성 유산칼슘 분말을 제조함으로써, 용해도가 크고 이에 따라 체내 흡수율이 높은 칼슘보강제의 원료를 제조하는 것에 성공하게 되었다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 극복하고자 하는 것으로 그 목적은 수용성이 높은 칼슘 화합물을 제조하여 식품용 또는 의료용 칼슘보강제의 원료로 제공하고자 하는 것이다.

이를 위하여 본 발명은 당밀 희석액 또는 과일, 야채즙의 가공후 남는 폐기물에서 탄산칼슘으로 pH를 조정하면서 유산균(Lactobacillussp.)을 배양하고, 배양이 완료되면 미생물 세포를 원심분리법으로 분리한 후 활성탄소 컬럼을 이용하여 배양 여액을 정제하고, 정제된 여액을 냉동건조 또는 분무건조 함으로써 유산칼슘을 제조하는 것으로 이루어진다.

본 발명은 각종 식품에 칼슘 성분을 보강하기 위하여 사용되거나 칼슘함유 의약품에 칼슘보강제로서 사용될 수 있는 수용성 유산칼슘을 미생물 발효법을 이용하여 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명의 방법에 의해 제조되는 수용성 유산칼슘 칼슘보강제는 다른 칼슘 성분과 비교하여 체내에서의 흡수율이 높으며, 원료의 비용 및 부담이 적으므로 경제성이 있다는 것을 장점으로 들 수 있다.

또한, 인체에서 활용될 수 있는 유산의 화학적 형태는 L-lactic acid인데 반해 화학적 합성으로 제조되는 젖산은 L-lactic acid와 D-lactic acid의 혼합물이기 때문에 L-lactic acid만을 제조ㆍ정제하기 위해서 고가의 제조 비용이 요구되지만, 본 발명은 L-lactic acid만을 주로 생산하는 유산균을 이용한 미생물 발효방법을사용하므로 보다 경제적이며 효율적이라고 할 수 있다.

본 발명에서는 각종 필수 영양소가 다량 함유되어 있는 당밀이나 과일, 야채 가공폐기물을 원료로 사용함으로써 최종 생산물을 다량 복용하였을 경우 우려되는 다른 성분의 체내축적 가능성도 배제할 수 있었다.

당밀(molasses)은 사탕무우, 사탕수수로부터 설탕을 분리, 정제하고 남는 찌꺼기를 가리키는 것으로서 그대로 폐기하기에는 너무 많은 양의 유기물을 포함하고 있어서 사료로 일부 이용되고 있는 물질이며, 과일 쥬스나 야채 쥬스 등을 제조하기 위해 착즙 과정 등을 거친 후 남게되는 과일, 야채 가공폐기물 역시 많은 유기물 및 영양분을 함유하고 있는 물질이다.

이중 특히 당밀은 건조중량 기준으로 슈크로스(sucrose)가 40% 이상 함유되어 있고, 그밖에 바이오틴(biotin), 비타민B 복합체 및 유기염류가 다량 함유되어 있는 혼합물인데, 미생물이 필요로 하는 거의 대부분의 영양 성분을 함유하고 있으므로 생물산업 분야에서 미생물을 배양하여 어떤 물질을 생산하고자 할 때 경제성 있는 배지로 자주 사용되고 있다.

본 발명에서는 적당히 희석한 당밀 희석액 또는 과일, 야채의 가공후 남는 가공폐기물의 배지에서 유산균(Lactobacillussp.)을 배양하고, 유산균에 의해 유산이 생성된 후 무기 탄산칼슘을 첨가하여 생성되는 유산칼슘을 정제하게 된다.

이하 구현예를 이용하여 당밀 또는 분쇄된 과일, 야채의 가공폐기물을 이용한 본 발명의 수용성 유산칼슘의 제조방법을 자세하게 설명하고자 하나 본 발명을 이에 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 발명에서는 유산 발효를 위한 미생물로 MRSbroth에서 전배양한 유산균(Lactobacillussp.)을 사용하였으며, 당밀은 설탕 가공공장에서 수집되어진 것이고, 과일과 야채 가공폐기물로는 착즙가공후 남는 감귤, 사과, 배, 감, 포도, 대추, 당근, 호박, 토마토, 유자, 매실, 치커리, 케일, 신선초, 딸기, 복숭아, 참외, 칡, 알로에 등의 폐기물을 사용하였으며, 기타 본 실험에 사용되어진 시약은 모두 1급 이상의 것을 사용하였다.

5리터 크기의 배양조에서 당밀을 3∼10배 비율로 희석한 당밀 희석액 배지, 또는 과일, 야채 가공폐기물 배지의 pH를 6.5∼7.0으로 조정한다. 이렇게 pH가 조정된 배지에 유산균(Lactobacillussp.)을 배지의 2% 정도의 양으로 접종하고 배양하면서 pH를 연속 모니터링한다.

유산균의 유산발효 작용에 의해 유산이 생산 및 분비됨으로써 배지의 pH가 떨어지기 시작하면 배지의 3∼5%의 양으로 탄산칼슘을 첨가하여 pH를 적정하게 유지한다.

이렇게 탄산칼슘을 첨가하여 적정 pH를 유지하면서 12 - 24 시간 배양하게 되면 유산균에 의해 생성된 유산은 첨가된 탄산칼슘과 반응하여 유산칼슘의 형태로 전환되는데, 발효조에서의 효율을 높이기 위해 가능한 발효시간을 연장시키고 탄산칼슘을 연속적으로 소량씩 첨가하게 되면 발효의 적정산도를 유지하는 동시에 유산칼슘의 생산성을 높일 수 있게 되는 것이다.

이와 같이 발효 및 유산칼슘의 생성 과정이 완료된 후, 미생물 세포는 원심분리법으로 분리하여 재사용하게 되고, 여액은 활성탄소(activated carbon)로 충진된 컬럼을 통과시키는 흡착, 정제 과정을 거치게 된다.

이렇게 정제된 여액을 냉동건조(freeze drying) 또는 분무건조(spraydrying) 시켜 최종적으로 흰색 분말의 유산칼슘을 제조하게 된다.

이때 최종적으로 수득하는 유산칼슘의 순도는 최소 35% 이상이며 필요하다면 활성탄소 컬럼을 이용한 흡착과정의 횟수를 증가시켜 순도를 더 높일 수 있다.

상기와 같이 본 발명이 완성됨으로써, 각종 식품에 칼슘 성분을 보강하기 위하여 사용되거나 칼슘함유 의약품에 칼슘보강제로서 사용될 수 있으며 체내 흡수성이 매우 큰 수용성 유산칼슘을 미생물 발효법을 이용하여 제조하는 방법이 제공될 수 있게 되었다.

또한, 본 발명에서는 설탕 가공 후 남는 폐기물인 당밀 희석액 또는 과일, 야채의 가공후 남는 부산물을 원료로 사용함으로써, 최종 생산물인 유산칼슘 생산의 경제성을 높였을 뿐만 아니라, 폐기물 재활용 효율도 높일 수 있게 되었다.

또한, L-lactic acid와 D-lactic acid의 혼합물을 제조하는 일반적인 화학적 합성방법에 비해 본 발명은 L-lactic acid 만을 생산하는 미생물 발효법을 사용하였기 때문에 유산칼슘 제조의 경제성 및 효율을 그 만큼 더 높였으며, 최종 생산물의 품질이 더 좋아졌다고 할 수 있다.

Claims (6)

1. 유산칼슘의 제조방법에 있어서, 당밀 희석액이 들어 있는 배지에 유산균(Lactobacillussp.)을 접종한 후, 유산균의 유산 생산 및 분비에 의해 pH가 저하되기 시작하면 탄산칼슘을 첨가하여 pH를 유지하면서 12∼24시간 동안 배양하고, 재사용을 위하여 원심분리법으로 미생물 세포를 분리한 후, 여액을 활성탄소가 충진된 컬럼을 통과시켜 흡착ㆍ정제하고, 정제된 여액을 냉동건조 또는 분무건조 시킴으로써 분말 형태의 유산칼슘을 제조함을 특징으로 하는, 유산칼슘의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   당밀 희석액 배지는 당밀을 물로 3∼10배 희석한 배지임을 특징으로 하는, 유산칼슘의 제조방법.
3. 제 1항에 있어서,

   탄산칼슘을 첨가함으로써 유지되는 pH는 6.5∼7.0 임을 특징으로 하는, 유산칼슘의 제조방법.
4. 유산칼슘의 제조방법에 있어서, 과일, 야채의 가공폐기물이 들어 있는 배지에 유산균(Lactobacillussp.)을 접종한 후, 유산균의 유산 생산 및 분비에 의해 pH가 저하되기 시작하면 탄산칼슘을 첨가하여 pH를 6.5∼7.0으로 유지하면서 12∼24시간 동안 배양하고, 재사용을 위하여 원심분리법으로 미생물 세포를 분리한 후, 여액을 활성탄소가 충진된 컬럼을 통과시켜 흡착ㆍ정제하고, 정제된 여액을 냉동건조 또는 분무건조 시킴으로써 분말 형태의 유산칼슘을 제조함을 특징으로 하는, 유산칼슘의 제조방법.
5. 삭제
6. 제 4항에 있어서,

   과일, 야채의 가공폐기물은 착즙가공후 남는 감귤, 사과, 배, 감, 포도, 대추, 당근, 호박, 토마토, 유자, 매실, 치커리, 케일, 신선초, 딸기, 복숭아, 참외, 칡 또는 알로에의 폐기물중 하나 이상임을 특징으로 하는, 유산칼슘의 제조방법.