KR100554482B1 - 귀리겨를 초미세 분말화하는 방법 및 상기 방법에 의하여얻어지는 귀리겨 초미세 분말로부터 추출된 귀리 성분을포함하는 음료 조성물 - Google Patents
귀리겨를 초미세 분말화하는 방법 및 상기 방법에 의하여얻어지는 귀리겨 초미세 분말로부터 추출된 귀리 성분을포함하는 음료 조성물 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 귀리겨를 1차 분쇄한 후, 고속으로 분사하여 냉동벽에 충돌시켜 초미세 분말화하는 방법을 제공한다. 또한, 본 발명은 상기 방법에 의하여 얻어진 귀리겨 초미세 분말에 온수를 첨가하고, 교반하여 추출한 귀리겨의 유효성분을 포함하는 음료 조성물을 제공한다.
귀리겨, 베타-글루칸
Description
본 발명은 귀리겨를 초미세 분말화하는 방법 및 상기 방법에 의하여 얻어지는 귀리겨 분말로부터 추출된 귀리 성분을 함유하는 음료 조성물에 관한 것이다.
베타-글루칸 ((1-3),(1-4)-β-D-glucan)은 체내에서 소화되지 않는 식이섬유의 일종이다. 베타-글루칸은 혈중 콜레스테롤 및 LDL-콜레스테롤 농도를 낯추는 동시에 HDL-콜레스테롤 농도를 높이고, 콜레스테롤의 간 축적을 억제하며 지방질의 소화기능을 저하시키는 유용한 생리활성물질이다.
종래 베타-글루칸을 곡물로부터 분리하는 방법은 일반적으로 곡물을 분쇄하여 분말화하고, 온수를 가하여 베타-글루칸을 물 중으로 분리하고 곡물 중의 베타-글루카나제를 열을 가하여 불활성화하는 과정에 의하여 이루어진다. 예를 들면, 한국특허 공개 제1999-65617호에는 베타-글루칸을 함유하는 곡물류를 0.5 mm 이하로 미세분말처리하고, 그 분말에 물을 가하여 수용액을 추출하고, 추출된 수용액을 가 열하여 베타-글루카나제는 불활성화시키고 단백질은 응고시킨 다음, 전분분해효소를 첨가하여 반응시킨 다음, 응고된 물질을 제외한 용액을 여과분리하고, 여과 분리된 용액에 주정 또는 알코올류를 첨가하여 고형의 베타-글루칸을 분리하는 곡물류의 베타-글루칸을 분리하는 방법이 개시되어 있다.
그러나, 이러한 종래 방법은 곡물류를 모두 베타-글루칸을 순수 분리하는 방법으로서 곡물류 중에 포함되어 있는 유용 성분을 함께 분리하는 과정에 대하여는 개시된 바가 없다. 또한, 종래 방법에서 사용된 분쇄방식은 금속판 사이에 곡물을 투여하고. 두 금속판의 마찰에 의해 분쇄하는 방식이 주로 사용되었다. 이 경우 분쇄물의 크기를 작게하기 위해서는 상기와 같은 마찰 과정의 반복 회수를 증가시켜야 하나, 높은 열, 예를 들면 약 190 ℃까지의 고열이 발생할 수 있다. 마찰과정을 반복하는 회수가 많아지면 많아질 수록 곡물이 고온의 열에 노출되는 시간이 길어지게 되어 곡물 중의 다른 유용 성분이 파괴될 가능성이 많을 뿐만 아니라, 비용도 증가하게 된다. 따라서, 종래 기술에서는 곡물류를 분말화하는데 있어서 분말의 입도를 작게하는 것은 한계가 있었다. 이러한 종래 기술에 의하면, 고농도의 베타-글루칸을 함유하는 음료조성물을 제조하기 위하여는 곡물로부터 베타-글루칸만을 추출하여 농축한 베타-글루칸 추출물을 첨가함으로써 이루어질 수 있었기 때문에, 곡물로부터 직접적으로 고농도의 베타-글루칸을 포함하는 음료 조성물을 제조하는 것은 불가능하였다. 즉, 곡물에 포함된 베타-글루칸을 분리하는 동시에 상기 곡물 중의 다른 유용 성분을 함께 분리하는 것은 불가능하였다.
본 발명자들은 이상과 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고, 귀리겨로부터 베타-글루칸을 고농도로 분리하는 동시에 다른 유용 성분도 손실없이 분리하는 방법을 연구하던 중 저온 분쇄 방식을 이용함으로써 베타-글루칸과 다른 유용 성분을 동시에 추출할 수 있다는 것을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명의 목적은 귀리겨를 초미세 분말화하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 방법에 의하여 얻어진 귀리겨 분말을 이용하여 추출된 고농도의 귀리 유효성분을 함유하는 음료 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명은 귀리겨를 1차 분쇄한 후, 고속으로 분사하여 냉동벽에 충돌시켜 초미세 분말화하는 방법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 귀리겨는 전체 귀리에서 배아를 제거한 겨를 말하는 것으로 베타-글루칸이 다량, 예를 들면 약 8 %의 함량으로 함유되어 있을 뿐만 아니라 항염증 및 항죽상동맥경화 작용을 갖는 아베난트라마이드 및 토코페롤이 포함되어 있는 것으로 알려져 있다. 본 발명에 사용되는 귀리겨는 베타-글루칸의 함량이 6 내지 8 % 이상 함유되어 있는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이들 성분은 열에 불안정하기 때문에 이들 성분을 파괴시키지 않기 위하여는 열 발생을 줄여야 한다.
본 발명은 1차 분쇄된 귀리겨를 분사하여 냉동벽에 충돌시키는 방식으로 미세분말화 한다. 귀리겨를 1차 분쇄하는 과정은 귀리겨를 냉동벽에 충돌시키기 전에 예비적으로 분쇄하는 것으로, 얻어지는 귀리겨 예비 분말은 20 메쉬 이하의 입도를 갖는 것이 바람직하다. 상기 귀리겨를 1차 분쇄하는 과정은 종래 알려진 임의의 과정에 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 열의 발생이 적은 방법을 사용하는 것이다. 본 발명의 일 구체예에서, 20 메쉬 이하의 입도로 1차 분쇄된 귀리겨를 수분 함량이 5 %이하가 되게 열풍 건조하고 상온에서 분쇄기에 투입하여 분쇄기 내의 특수한 투척기로 분사 속도를 95 내지 100 m/sec로 하여, 내동벽에 충돌시켜 분쇄한다. 냉동벽의 온도는 바람직하게는, -15 ℃ 내지 -20 ℃이므로, 충돌시 열이 발생하지 않아 최종 분쇄물의 온도는 40 ℃이하이다.
본 발명의 냉동 분사 방식에 의하여 미세 분말화된 귀리겨의 입도는 500 메쉬보다 작은 것, 바람직하게는, 2,500 메쉬보다 작은 것이 얻어질 수 있다. 본 발명에서 귀리겨의 저온분사는 예를 들면, -20 ℃에서 귀리겨를 100 m/sec의 속도로 벽에 분사시킴으로써 분쇄하여 2,500 메쉬 이하의 직경으로 분쇄할 수 있다. 이 경우 귀리겨의 온도가 40 ℃를 초과하지 않을 정도로 열의 발생을 감소시킬 수 있다.
이렇게 미세분말화된 귀리겨로부터의 베타-글루칸을 포함한 귀기겨 유효 성분을 추출하는 방법은, 본 발명의 초미세화된 귀리겨 분말을 사용하는 것을 제외하고는 종래 당업계에 알려진 방법에 따라 이루어질 수 있다. 예를 들면, 귀리겨 분말에 일정한 온도의 온수를 가하여 교반하여 귀리겨의 유효 성분 (예, 베타-글루칸)을 분리할 수 있다. 구체적으로, 얻어진 미세 분말상 귀리겨에 50 내지 80 ℃의 온수를 5 내지 10 배의 양으로 첨가하고 교반하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 교반은 100 내지 400 rpm에서 1 내지 2 시간 동안 수행하는 것일 수 있다.
본 발명의 귀리겨 유효성분 추출방법은 선택적으로, 귀리겨 분말로부터 온수 추출법에 의하여 유효성분을 추출한 다음 고액 분리 과정을 포함할 수 있다. 종래의 방법에 의하면, 귀리겨 분말로부터 온수 추출법에 의하여 유효성분을 추출한 당음 고액 분리 과정은 반드시 수행하여야 한다. 그러나, 본 발명의 귀리겨 유효성분 추출방법은 초미세 분말화된 귀리겨 분말을 이용하여 귀리겨 유효 성분을 추출하는 것이기 때문에, 추출의 효율이 높다. 본 발명에 있어서, 상기와 같은 고액 분리 과정은 선택적으로 생략되고, 온수 추출법에 의하여 얻어지는 추출물 자체로서 음료 조성물과 같은 유용한 용도에 사용될 수 있다.
이렇게 얻어진 베타-글루칸을 포함한 귀리겨 유효성분 함유 용액에는 귀리겨 유래의 베타-글루카나제 활성이 존재할 수 있기 때문에 열, 예를 들면 70-100 ℃의 열을 가하여 베타-글루카나제 활성을 불활성화시킬 수 있다. 또한, 얻어지는 용액의 점도가 높은 경우는 상기 용액 중에 포함되어 있는 전분을 가수분해시켜 점도를 낮출 수 있다. 점도의 강하는 전분가수분해 효소, 예를 들면 알파-아밀라제를 가하여 전분을 분해시킴으로써 이루어질 수 있다.
본 발명은 또한, 상기한 바와 같은 본 발명의 귀리겨 초미세 분말화 방법에 의하여 얻어진 귀리겨 초미세 분말에 온수를 첨가하고, 교반하여 추출한 귀리겨의 유효성분을 포함하는 음료용 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 구체예에서, 본 발명의 음료용 조성물은 상기 음료용 조성물에 귀리 배아 분말 3 중량 % 내지 8 중량 %을 첨가한 다음 열처리하여 베타-글루카나제 활성을 제거하고, 전분가수분해효소를 가하여 액화시키는 단계를 더 포함하는 방법에 의하여 얻어지는 귀리겨의 유효성분을 포함하는 음료용 조성물일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서, 귀리겨의 유효성분은 베타-글루칸, 아베난트라마이드, 및 토코페롤로 이루어지는 군으로 선택되는 하나 이상인 것일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서, 본 발명의 음료용 조성물은 베타-글루칸의 함량이 0.5 % 이상인 베타-글루칸을 함유하는 음료용 조성물이다. 본 발명의 조성물에는 상기 베타-글루칸 외에 과즙, 감미료, 비타민 및 무기질과 같은 첨가물질을 더 포함할 수 있다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
실시예 1 : 귀리겨로부터의 베타-글루칸 추출의 최적 조건의 확립
귀리겨는 약 8 내지 10 중량%의 베타-글루칸이 함유되어 있는 것을 사용하였다.
1. 귀리겨의 미세분말화
귀리겨를 20 메쉬 보다 작은 입도로 롤러를 이용하여 1차 분쇄하고, 열풍건조하여 수분 함량이 5 %이하가 되도록 하였다. 이렇게 얻어진 귀리겨 1차 분말을 초미립 분쇄기 (한국에너지 기술)에 상온에서 투입하고, 귀리겨 분말을 95 내지 100 m/sec의 속도로 -15 ℃ 내지 -20 ℃의 냉동벽에 분사하여 분쇄하였다. 그 결과 약 2,500 메쉬의 귀리 초미세 분말을 얻었다. 또한, 귀리겨의 온도는 종래와 같이 190 ℃ 이상 상승하지 않고, 최종 산물의 온도가 40 ℃로 귀리겨의 물성에 변화를 주지 않았다.
2. 물 온도가 베타-글루칸 추출에 미치는 영향
정수 90 %에 10 %의 귀리겨 (베타-글루칸 함량 8 %, 50 메쉬)를 첨가하여 2 시간 동안 300 rpm에서 교반하며 35 ℃에서 95 ℃까지 온도별로 베타-글루칸을 추출 한 다음, 200 메쉬로 10분 동안 여과하여 베타-글루칸 함유 용액과 고형분으로 분리하였다. 상기 베타-글루칸 함유 용액 중의 베타-글루칸 함량은 55 내지 95 ℃에서 양호하게 추출되었으며, 이들 온도 중 75 ℃에서의 베타-글루칸의 추출율이 가장 높았다.
3. 추출 시간이 베타-글루칸 추출에 미치는 영향
정수 90 %에 10 %의 귀리겨 (베타-글루칸 함량 8 %, 50 메쉬)를 첨가하여 300 rpm에서 교반하면서 75 ℃에서 20 분 내지 100 분 동안 방치하여 베타-글루칸을 추출한 다음, 200 메쉬로 10분 동안 여과하여 베타-글루칸 함유 용액과 고형분으로 분리하였다. 그 결과 40 분 이상 추출시에 베타-글루칸이 양호 비율로 추출되었으며, 60 분 이후에는 베타-글루칸 추출율이 거의 변화가 없었다.
4. pH가 베타-글루칸 추출에 미치는 영향
정수 90 %에 10 %의 귀리겨 (베타-글루칸 함량 8 %, 50 메쉬)를 첨가하여 1 시간 동안 300 rpm에서 교반하며 75℃에서 식품 첨가물 인산 및 수산화 나트륨을 이용하여 pH 5 내지 pH 8 조건에서 베타-글루칸을 추출한 후 200 메쉬로 10분 동안 여과하여 베타-글루칸 함유 용액과 고형분으로 분리하였다. 그 결과 pH 5 및 pH 8 에서 가장 높았다.
5. 귀리겨 입자 크기가 베타-글루칸 추출에 미치는 영향
정수 90 %에 10 %의 귀리겨 (베타-글루칸 함량 8 %, 50 메쉬)를 첨가하여 1시간 동안 300 rpm, 75 ℃, 및 pH 8에서 귀리겨 입자 크기를 달리하여 베타-글루칸을 추출한 후, 200 메쉬로 10 분 동안 여과하여 베타-글루칸 함유 용액과 고형분으로 분리하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 입자 크기가 500 메쉬 이하인 경우에는 양호하게 추출되었으며, 2,500 메쉬에서 귀리 음료 내의 베타-글루칸 추출율이 귀리겨에 존재하는 베타-글루칸의 95 %이상 추출하는 것이 가능하였다.
표 1. 입자 크기가 베타-글루칸의 추출에 미치는 영향
| 귀리겨의 입자 크기 | 50 메쉬 | 100 메쉬 | 500 메쉬 | 2,500 메쉬 |
| 함량 (mg/ml) | 0.32 | 1.90 | 5.61 | 7.52 |
이상과 같은 결과로부터, 베타-글루칸 함량이 8 %인 귀리겨를 2,500 메쉬 이하로 분쇄하여 정수 90 %에 귀리겨 10 %를 첨가하여 300 rpm, 75 ℃ 및 pH 8의 조건에서 1 시간 동안 반응시킨 후, 200 메쉬로 10분 동안 여과하여 베타-글루칸 함유 용액과 고형분으로 분리하는 것이 바람직하였다. 그 결과, 베타-글루칸 함량이 0.7 % 이상인 귀리 함유 수용액을 얻을 수 있었다.
본 실시예의 방법에 의하면, 냉동 분쇄 방식에 의하여 귀리겨를 2,500 메쉬까지 분말화하기 때문에, 베타-글루칸의 추출 효율이 높을 뿐만 아니라 열 발생이 감소되어 귀리겨 중의 토코페롤 및 아베난트라마이드와 같은 유용물질을 손실없이 분리할 수 있다.
실시예 2 : 베타-글루칸을 함유하는 귀리 음료의 제조 조건의 확림
본 실시예에서는 실시예 1에서 추출된 베타-글루칸 함유 수용액에 귀리 배아를 첨가하고 점도를 일정하게 조정하여 베타-글루칸 함유 음료를 제조하는 조건을 확립하였다. 귀리 배아는 베타-글루칸을 포함하고 있을 뿐만 아니라 전분 (62 %) 및 단백질 (17 %)를 함유하고 있기 때문에 상기 음료에 영양분을 보충하기 위하여 첨가하였다.
먼저, 실시예 1로부터 얻어진 베타-글루칸 함유 수용액에 귀리 배아를 5 % 첨가하였다. 얻어지는 베타-글루칸 함유 수용액과 5 % 배아의 혼합물은 다량의 전분으로 인해 점도가 98 cp 이상이었다. 따라서, 음료로서 음용이 불가능하였다.
음료로서의 적합한 점도를 갖추도록 하기 위하여, 상기 혼합물 중에 전분 액화효소인 알파-아밀라제를 첨가하여 반응시켰다. 알파-아밀라제는 0.3 고형분 중량 %를 첨가하고 pH 6.8 및 300 rpm에서 1 시간 동안 처리하였다. 그 결과 얻어지는 용액의 점도는 표 2에 나타내었다. 표 2에 나타낸 바와 같이, 점도가 18 cp로서 음료로서 적합하였다. 표 3은 알파-아밀라제 사용량에 따른 점도를 나타낸다.
표 2. 알파-아밀라제 처리전.후에 따른 물성 변화
| 효소명 | 알파-아밀라제 처리전 | 알파-아밀라제 처리 후 |
| 점도 | 98 cp | 18 cp |
표 3. 알파-아밀라제 사용량에 따른 물성 변화
| 10 분 | 30 분 | 40 분 | 50 분 | 60 분 | 80 분 | |
| 0.05% | 50 | 41 | 28 | 26 | 25 | 24 |
| 0.1% | 45 | 31 | 24 | 22 | 21 | 20 |
| 0.2% | 36 | 27 | 21 | 20 | 19 | 18 |
| 0.30% | 33 | 27 | 21 | 19 | 18 | 18 |
| 0.40% | 28 | 24 | 20 | 19 | 16 | 16 |
| 0.50% | 26 | 20 | 16 | 14 | 14 | 12 |
실시예 1과 실시예 2의 결과로부터, 귀리겨로부터 베타-글루칸을 추출하고, 귀리 배아를 첨가하여 베타-글루칸을 포함한 귀리겨 유효성분을 함유하는 음료를 제조하는 방법의 최적 조건을 확인하였다.
실시예 3 : 베타-글루칸을 함유하는 귀리 음료의 제조
본 실시예에서는 실시예 1과 실시예 2의 결과를 토대로 귀리겨로부터 베타-글루칸을 포함한 귀리겨 유효성분을 함유하는 수용액을 얻고, 여기에 귀리 배아를 첨가하고 점도를 일정하게 조정하여 베타-글루칸을 포함한 귀리겨 유효성분을 함유하는 음료를 제조하였다.
먼저, 베타-글루칸 함량이 8 %인 귀리겨 10 kg을 실시예 1과 동일한 조건으로 초미립 분쇄하여 2,500 메쉬의 귀리겨 분말을 얻었다. 얻어지는 귀리겨 분말에 9 배의 물을 첨가하고 1 시간 동안 300 rpm, 75 ℃ 및 pH 8의 조건에서 반응시켰다. 얻어진 베타-글루칸을 포함한 귀리겨 유효성분을 함유하는 용액은 0.7 %의 베타-글루칸을 함유하고 있었다.
다음으로, 상기 베타-글루칸을 포함한 귀리겨 유효성분을 함유하는 용액에 귀리 배아 분말을 5 % 첨가하고, 98 ℃에서 20 분 동안 처리하여 귀리에 존재하는 천연의 베타-글루칸 분해효소를 불활성화시키고, 전분 액화효소인 알파-아밀라제를 0.3 고형분 중량 %의 양으로 pH 6.8, 300 rpm, 및 55 ℃의 조건에서 1 시간 동안 처리하고, 85 ℃에서 10 분 동안 처리하여 알파-아밀라제를 불활성화시켰다. 그 결과, 점도가 18 cp인 액상을 제조할 수 있었다.
여기에, 구연산, 제제염, 비타민류 및 향료와 같은 식품 첨가물을 첨가고, 140 ℃에서 6 초 동안 살균하여 베타-글루칸 함유 음료를 제조하였다.
본 발명의 귀리겨를 초미세 분말화하는 방법에 의하면, 열을 적게 발생시키면서 귀리겨를 2,500 메쉬 이하의 입도까지 초미세 분말화할 수 있다.
본 발명의 귀리겨 유효성분 추출물을 포함하는 음료 조성물에 의하면, 베타-글루칸 뿐만 아니라 귀리겨의 다른 유용한 성분을 포함하고 있기 때문에 영양학적 및 약할적 기능이 우수하다.
Claims (6)
- 귀리겨를 1차 분쇄한 후, 고속으로 분사하여 냉동벽에 충돌시켜 초미세 분말화하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 냉동벽의 온도는 - 15 내지 -20 ℃이고, 분사 속도는 95 m/sec 내지 100 m/sec인 방법.
- 제1항에 있어서, 미세 분말상의 귀리겨의 입도는 500 메쉬보다 작은 것인 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따라 얻어진 귀리겨 초미세 분말에 온수를 첨가하고, 교반하여 추출한 귀리겨의 유효성분을 포함하는 음료용 조성물.
- 제4항에 있어서, 귀리 배아 분말 3 중량 % 내지 8 중량 %을 첨가한 다음 열처리하여 베타-글루카나제 활성을 제거하고, 전분가수분해효소를 가하여 액화시키는 단계를 더 포함하는 방법에 의하여 얻어지는 귀리겨의 유효성분을 포함하는 음료용 조성물.
- 제4항에 있어서, 귀리겨의 유효성분은 베타-글루칸, 아베난트라마이드, 및 토코페롤로 이루어지는 군으로 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 음료용 조성물.
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