KR100630337B1 - 손바닥 선인장 열매 발효분말 및 발효유의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 손바닥 선인장 열매 발효분말 및 발효유의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 (1)당 및 유산균 혼합액을 이용하여 손바닥 선인장 열매의 발효 추출액을 얻은 후 이를 동결건조하여 분말화하는 단계를 포함하는 손바닥 선인장 열매 발효분말의 제조방법과 (2)이와 같은 방법으로 제조되는 발효분말 및 (3)상기 발효분말을 살균한 우유에 넣고 백설탕과 유산균을 혼합하여 발효하는 단계를 포함하는 손바닥 선인장 열매 발효유의 제조방법과 (4)이와 같은 방법으로 제조되는 발효유에 관한 것으로, 유산균 발효를 이용함으로써 손바닥 선인장 열매속에 포함된 여러 유효성분을 효율적으로 추출해내고 동시에 추출액의 점도를 낮추어주며 분말화를 통해 사용 및 보관을 용이하게 하고 식품 또는 사료의 첨가제로서 다양하게 이용될 수 있으며, 또한 상기 일련의 과정을 거쳐 제조되는 본 발명의 손바닥 선인장 열매 발효유는 유산균과 함께 섭취됨으로써 대장균, 식중독균을 예방하고 성장을 촉진시키며 손바닥 선인장 열매 특유의 맛이 가미된 새로운 기능성 음료로 이용될 수 있다.

손바닥 선인장 열매, 유산균, 발효 추출액, 손바닥 선인장 열매 발효분말, 손바닥 선인장 열매 발효유

Description

손바닥 선인장 열매 발효분말 및 발효유의 제조방법 {Process for preparing Opuntia ficus-indica fruit powder and milk product by fermentation}

도 1은 본 발명의 손바닥 선인장 열매 발효분말의 제조공정을 도시해 보인 순서도이다.

도 2는 본 발명의 손바닥 선인장 열매 발효유의 제조공정을 도시해 보인 순서도이다.

도 3은 본 발명의 손바닥 선인장 열매 발효분말의 제조공정 중 pH의 변화를 나타낸 그래프이다.

도 4는 본 발명의 손바닥 선인장 열매 발효분말의 제조공정 중 당도의 변화를 나타낸 그래프이다.

도 5는 본 발명의 손바닥 선인장 열매 발효분말을 투여한 자돈의 분변내 대장균 생균수의 조사 결과를 나타낸 그래프이다.

도 6은 본 발명의 손바닥 선인장 열매 발효분말을 투여한 자돈의 분변내 유산균 생균수의 조사 결과를 나타낸 그래프이다.

도 7은 본 발명의 손바닥 선인장 열매 발효분말의 대장균(Escherichia coli)에 대한 항균효과를 나타낸 그래프이다.

도 8은 본 발명의 손바닥 선인장 열매 발효분말의 식중독균(Listeria monocytogenes)에 대한 항균효과를 나타낸 그래프이다.

도 9는 본 발명의 손바닥 선인장 열매 발효분말의 충치원인균(streptococcus mutans)에 대한 항균효과를 나타낸 그래프이다.

본 발명은 손바닥 선인장 열매 발효분말 및 발효유의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 (1)당 및 유산균 혼합액을 이용하여 손바닥 선인장 열매의 발효 추출액을 얻은 후 이를 동결건조하여 분말화하는 단계를 포함하는 손바닥 선인장 열매 발효분말의 제조방법과 (2)이와 같은 방법으로 제조되는 발효분말 및 (3)상기 발효분말을 살균한 우유에 넣고 백설탕과 유산균을 혼합하여 발효하는 단계를 포함하는 손바닥 선인장 열매 발효유의 제조방법과 (4)이와 같은 방법으로 제조되는 발효유에 관한 것이다.

일명 백년초라고도 불리는 손바닥 선인장 열매(Opuntia ficus-indica)는 제주도의 자생 식물로 비교적 척박한 토양에서도 자생력이 우수하여 개간이 어려운 곳에 널리 재배되어 농가의 소규모 소득에 기여하고 있다. 북제주군 농촌지도소와 한국식품개발연구원이 공동으로 실시한 연구결과에 따르면 손바닥 선인장의 성분은 페놀성 물질과 플라보노이드 함유율이 5%로 생강(1.67%), 칡뿌리(2.21%)에 비해 훨씬 많게 나타났으며, 식이섬유 함유율도 30%로 곡류(1.19∼10.35%), 신선채소류( 0.99∼7.42%), 과실류(0.19∼2.19%)에 비해 월등히 많이 함유되어 있고, 비타민C 또한 다량 함유되어 있다.

이러한 손바닥 선인장의 열매는 칼슘이 풍부하여 어린이의 성장발육과 여성의 골다공증에 매우 좋고, 비타민C가 풍부하여 감기 예방과 피부미용에 좋으며, 베타카로틴 성분과 각종 페놀성분, 플라보노이드가 다량 함유되어 각종 암에 대한 예방과 항암작용이 있고, 식이 섬유소가 변비를 해소하고, 당뇨병환자의 인슐린치료를 대신할 수 있는 등의 약효가 있다. 특히, 중약대사전과, 본초강목, 가정한방의학 등의 한방서적에는 기관지 천식, 갑상선, 위장염, 당뇨, 고혈압 등 성인병에 그 과즙을 내어 마시면 좋다고 하였고, 화상에 선인장 줄기를 발라주면 좋다고 하였다. 또한, 손바닥 선인장 열매는 항균 및 항바이러스 효과가 있는 것으로 알려져 있으며, 최근 본 발명자들의 연구에서는 면역증강 효과 및 항당뇨 효과도 확인되고 있다.

그러나, 손바닥 선인장 열매는 그 외피가 매우 견고하고 두꺼우며, 열매 속에 함유된 풍부한 영양성분 및 약효성분은 점액질에 의해 강하게 피복되어 있어 유효성분의 효과적인 섭취가 어렵고, 또한 점도가 높고 냄새가 역해 열매 자체를 그대로 섭취하기가 곤란하다. 이를 극복하기 위해 최근 손바닥 선인장 열매의 다양한 가공법이 연구 개발되고 있으나, 단순한 추출물의 경우 점도가 높아 양돈용 사료와 같은 기능성 물질에 첨가시 균일한 혼합이 곤란하고 회수율이 낮으며 섬유속에 함유된 유효성분이 쉽게 소실되는 단점이 있다. 또한, 추출물 자체는 점도가 높은 액체로서 사용 및 장기 보관이 불편하다는 문제점이 존재하였다.

이에 본 발명자들은 손바닥 선인장 열매의 새로운 추출방법을 모색하게 되었 는데, 손바닥 선인장 열매에 발효를 적용한 예로, 백년초 액젓 및 그 제조 방법을 개시한 대한민국특허 제375171호, 선인장 열매 김치 및 제조 방법을 개시한 대한민국특허 제330748호 등이 존재하고, 손바닥 선인장 열매를 분말화하여 가공한 예로, 동결건조된 선인장 열매의 제조 방법을 개시한 대한민국특허 제341773호, 손바닥선인장 열매분말 또는 농축액을 함유한 건강식품캡슐의 제조 방법을 개시한 대한민국특허 제315330호 등이 있으나, 손바닥 선인장 열매의 유산균 발효 추출액을 동결건조하여 분말화하는 기술에 대해서는 현재까지 보고되거나 알려진 바가 없다.

이에 본 발명자들은, 상기한 문제점들을 염두에 두고 손바닥 선인장 열매의 새로운 추출방법을 개발하고자 예의 연구노력한 결과, 당과 유산균 혼합액을 이용하여 발효시킴으로써 손바닥 선인장 열매속에 포함된 여러 유효성분을 효율적으로 노출시키고 동시에 추출액의 점도를 낮추어주며 동결건조분말화로 손쉽게 이용가능함을 확인하고, 또한 발효분말을 이용하여 유산 발효유를 제조함으로써 유산균의 항균효과를 접목시킨 새로운 기능성 음료를 제조할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명은 손바닥 선인장 열매의 여러 유효성분을 효율적으로 추출할 수 있는 손바닥 선인장 열매 발효분말의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 상기의 방법으로 제조되어 사용 및 보관이 용이한 손바닥 선인장 열매 발효분말을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기의 손바닥 선인장 열매 발효분말을 이용한 손바닥 선인장 열매 발효유의 제조방법을 제공하는 것이다.

마지막으로, 본 발명은 상기의 방법으로 제조되는 새로운 기능성 음료인 손바닥 선인장 열매 발효유를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 손바닥 선인장 열매 발효분말의 제조방법은, 선별된 손바닥 선인장 열매를 수세하여 파쇄하는 단계; 상기 파쇄된 손바닥 선인장 열매 70∼85%(w/v), 당 10∼25%(w/v) 및 유산균 혼합액 5∼20%(w/v)를 발효기에 넣고 33∼35℃에서 2주 내지 3주간 발효시키는 단계; 및 상기 손바닥 선인장 열매 발효액을 여과한 후, 동결건조하여 분말화하는 단계를 포함한다.

이와 같은 제조방법에 있어서 상기 당은 물엿이고, 상기 유산균 혼합액은 락토바실러스 플란타럼 KCTC3188(Lactobacillus plantarum KCTC3188) 및 락토바실러스 불가리쿠스 KCTC1048(Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus KCTC1048)로 이루어지는 혼합액인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기의 방법으로 제조되는 손바닥 선인장 열매 발효분말을 또 다른 특징으로 한다. 이때, 상기 발효분말은 캡슐제로 포장되어 이용되는 것이 바람직하다.

한편, 상기한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 손바닥 선인장 열매 발효유의 제조방법은, 우유를 80∼100℃에서 10분간 살균하는 단계; 상기 살균된 우유 100중량부에 대해 상기 제조방법으로 제조된 손바닥 선인장 열매 발효분말 0.7 ∼1.5중량부, 백설탕 8∼12중량부를 혼합하여 균질화하는 단계; 및 상기 혼합액에 유산균 1∼3중량부를 첨가하여 30∼37℃에서 24∼48시간 동안 발효하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명은 상기의 방법으로 제조되는 손바닥 선인장 열매 발효유를 또 다른 특징으로 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 손바닥 선인장 열매 발효분말의 제조공정을 도시해 보인 순서도로서, 손바닥 선인장 열매를 선별하여 수세하고 이를 고르게 파쇄하는 단계로 시작된다. 손바닥 선인장 열매로는 썩지 않고 깨끗한 것을 선별하여 사용하며, 파쇄기를 이용하여 열매의 딱딱한 외피를 파쇄시킨다.

다음 단계는 당과 유산균 혼합액에 의해 손바닥 선인장 열매의 발효 추출물을 얻는 단계로, 상기 파쇄된 손바닥 선인장 열매 70∼85%(w/v)에 당 10∼25%(w/v), 유산균 혼합액 5∼20%(w/v)를 첨가하여 발효기에 넣고 33∼35℃에서 2주 내지 3주간 발효시키는 것으로 이루어진다. 이때, 상기 당과 유산균 혼합액의 첨가량 및 발효기간은 선인장 열매의 발효를 위한 최적의 조건으로, 당을 상기 범위보다 미만이나 초과로 첨가하면 단맛이 너무 없거나 너무 강해지고, 유산균 혼합액을 상기 범위보다 미만이나 첨가하면 미발효 문제가 생긴다.

이와 같은 발효단계에 있어서, 사용가능한 당으로는 쉽게 구할 수 있고 가격이 저렴한 물엿이 바람직하며, 상기 유산균 혼합액은 한국생명공학연구원으로부터 분양받은 락토바실러스 플란타럼 KCTC3188과 락토바실러스 불가리쿠스 KCTC1048의 혼합액을 사용하는 것이 바람직하다. 락토바실러스 플란타럼과 락토바실러스 불가리쿠스는 유산균 발효 분야에서 널리 이용되는 균주로, 박 등(1991년)은 김치에서 분리한 락토바실러스 플란타럼으로부터 그람음성 균주들에 대하여 강한 생육 억제력을 나타내는 물질을 분리하였다고 보고하였으며, 김치 발효에 관련된 일부 젖산균들이 대장균의 생육을 억제하는 항균물질을 생성한다고 보고하였다(조 등, 1994년). 또한, Reddy 등(1983년)은 락토바실러스 불가리쿠스로부터 병원성 및 비병원성 세균을 억제하는 불가리칸(bulgarican)이라는 열에 안정한 항균물질을 분리하였다. 유산균은 인체에 유익한 세균으로 당을 유산으로 전환시키는 장내 유익균으로 알려져 있고, 이들 유익균으로부터 분비되는 물질이 항암, 당뇨, 간기능 장애 등에 효과가 있으며, 콜레스테롤 수치의 저하, 노화 억제 등의 효과가 밝혀졌다. 락토바실러스 플란타럼 KCTC3188과 락토바실러스 불가리쿠스 KCTC1048는 동량으로 혼합하여 이용하는 것이 바람직하다.

발효가 완료되면, 손바닥 선인장 열매의 발효액을 여과하여 동결건조한 뒤, 40메쉬 이하로 분말화함으로써 본 발명의 손바닥 선인장 열매 발효분말이 완성된다.

살펴본 본 발명의 손바닥 선인장 열매 발효분말의 제조방법에 의하면, 열매 속에 포함된 여러 유효성분의 효율적인 노출이 가능하여 영양물질을 효과적으로 추출해낼 수 있다.

또한, 상기의 방법으로 제조된 본 발명의 손바닥 선인장 열매 발효분말은 사용이 간편하고 장기간 보관이 가능한 장점이 있다. 이와 같은 발효분말은 각종 음 료에 첨가제로서 이용될 수 있을 뿐 아니라, 돼지, 닭, 양식어류의 사료 첨가제로도 이용될 수 있다. 특히, 간편한 섭취를 위해 상기 발효분말은 캡슐제로 포장되는 것이 바람직하다.

한편, 도 2는 본 발명의 손바닥 선인장 열매 발효유의 제조공정을 도시해 보인 순서도로서,발효유 제조를 위해 먼저 우유를 80∼100℃에서 10분간 살균하여, 멸균시킨다.

다음 단계로 살균된 우유에 상기 본 발명의 제1 제조방법에 따라 제조된 손바닥 선인장 열매 발효분말을 혼합하는데, 우유 100중량부에 대해 열매 발효분말 0.7∼1.5중량부를 혼합하고, 발효유의 단맛을 위해 백설탕 8∼12중량부를 더 혼합하여 균질화한다. 발효분말을 상기 범위보다 미만으로 첨가하면 손바닥 선인장 열매의 영양학적, 약리학적 효과를 기대할 수 없고, 초과하여 첨가하면 열매 특유의 역학 냄새로 인해 섭취시 불쾌감을 줄 수 있다.

혼합이 완료되면, 유산균 1∼3중량부를 첨가하여 30∼37℃에서 24∼48시간 동안 발효시킴으로써 최종 발효유를 완성한다. 유산균으로는 락토바실러스 불가리쿠스 KCTC1048을 사용하는 것이 바람직하다.

이와 같은 방법으로 제조된 손바닥 선인장 열매 발효유는 유산균이 포함되어 있어 대장균, 식중독균을 예방하고 성장을 촉진시키며 손바닥 선인장 열매 특유의 맛이 가미된 새로운 기능성 음료로 이용될 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명의 구성 및 작용효과를 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 본 발명이 이들 실시예에만 한정되는 것이 아님은 당업자에게 있어 서 자명한 사실이다.

<실시예 1>

손바닥 선인장 열매 발효분말의 제조

본 발명의 모든 실시예에서는 제주도 북제주군 한림읍 선인장 재배농가에서 채취한 손바닥 선인장 열매를 사용하였다. 먼저 손바닥 선인장 열매를 선별하여 수세하고, 파쇄기를 이용하여 파쇄하였다. 유산균은 한국생명공학연구원으로부터 락토바실러스 플란타럼 KCTC3188 및 락토바실러스 불가리쿠스 KCTC1048을 분양받아, 락토바실러스 MRS broth에 agar를 첨가하여 고체배지를 만들고 고체배지에서 자란 콜로니를 그람염색하여 그람양성간균으로 확인한 후 콜로니를 락토바실러스 MRS broth에 접종하여 유산균 혼합액으로 사용하였다. 상기 파쇄된 손바닥 선인장 열매 5Kg에 대해 물엿 500g을 넣고, 락토바실러스 플란타럼 KCTC3188 125ml(3.0×10⁸ cfu/ml)와 락토바실러스 불가리쿠스 KCTC1048 125ml(3.0×10⁹cfu/ml)를 혼합한 유산균 혼합액 250ml를 첨가한 후, 발효기에 넣고 35℃에서 2주간 발효하였다. 도 3에 나타난 바와 같이, 2주 발효동안의 pH 변화는 3.0∼4.5였으며, 당도의 변화는 도 4에 나타난 바와 같이 14∼10.5 brix 였다. 발효가 완료된 손바닥 선인장 열매 발효액을 여과하여 냉동고에서 2일간 동결시킨 후, 동결건조기(오페론(주))를 이용하여 건조시키고, 최종적으로 40mesh를 통과시켜 본 발명의 손바닥 선인장 열매 발효분말을 제조하였다.

<실시예 2>

손바닥 선인장 열매 발효유의 제조

배양기질로서 100℃에서 10분간 살균한 우유를 준비하고, 살균된 우유 500ml에 상기 실시예 1에서 제조한 손바닥 선인장 열매 발효분말 0.4g과 백설탕 50mg을 첨가하여 균질화하였다. 상기 균질화된 우유 혼합액에 락토바실러스 불가리쿠스 KCTC1048 (3.0×10⁹cfu/ml) 10mg을 첨가하여 30℃에서 24시간 동안 혐기배양함으로써 본 발명의 손바닥 선인장 열매 발효유를 제조하였다.

<비교예 1>

유산균 혼합액(락토바실러스 플란타럼 KCTC3188 및 락토바실러스 불가리쿠스 KCTC1048)을 첨가하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 손바닥 선인장 열매 발효분말을 제조하였다.

<비교예 2>

유산균 혼합액에 있어 락토바실러스 불가리쿠스 KCTC1048을 첨가하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 손바닥 선인장 열매 발효분말을 제조하였다.

<비교예 3>

유산균 혼합액에 있어 락토바실러스 플란타럼 KCTC3188을 첨가하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 손바닥 선인장 열매 발효분말을 제조하였다.

<실험예 1>

상기 실시예 1에서 제조한 손바닥 선인장 열매 발효분말을 돼지에게 급여한 후, (1)자돈 성장에 미치는 영향 (2)자돈의 분변내 대장균 생균수 (3)자돈의 분변내 유산균 생균수 및 (4)자돈의 혈액검사 결과를 조사하였다. 상기 (1)자돈 성장에 미치는 영향을 조사한 결과는 하기 표 1에 나타내었다.

표 1에 나타난 바와 같이, 투여 2주 후부터는 대조군에 비해 손바닥 선인장 열매 발효분말(실시예 1)을 투여한 실험군에서 유의성 있는 증체를 보였으며 사료 효율면에서도 효과가 있었다.

상기 (2) 및 (3)에 따른 자돈의 장내세균총(대장균 및 유산균) 변화는 도 5 및 6에 나타내었다. 그래프에 나타난 바와 같이 투여 후 5주 동안은 세균수 변화가 대조군에 비해 차이가 없었지만 대장균의 경우 2주 후에 유의성 있는 감소를 보여 대장균 증식억제 효과가 있을 것이라 사료된다.

하기 표 2는, 자돈 사료에 손바닥 선인장 열매 발효분말을 5주 동안 투여한 후 혈액을 채취하여 항응고제(EDTA-2K)가 처리된 bottle에 보관하고 자동혈액분석기를 이용하여 혈액검사를 한 결과를 나타낸 것이다.

표 2에 나타난 바와 같이, 림프구 수에 있어서 대조군에 비해 유의성 있는 증가가 관찰되므로, 면역계통의 주된 세포인 림프구가 많아짐으로써 면역학적 방어력이 높아질 수 있을 것이라 사료된다.

<실험예 2>

상기 실시예 1에서 제조한 손바닥 선인장 열매 발효분말의 (1)대장균(Escherichia coli)에 대한 항균효과 (2)식중독균(Listeria monocytogenes)에 대한 항균효과 (3)충치원인균(streptococcus mutans)에 대한 항균효과를 각각 조사하고 그 결과를 도 7 내지 9에 나타내었다.

도 7 내지 9에 나타난 바와 같이, 12시간 까지는 대조군에 비해 세균 증식 억제가 나타나 손바닥 선인장 열매 발효분말이 대장균성 설사, 식중독 및 충치 예방에 효과가 있을 것이라 사료된다.

상술한 바와 같이 본 발명은, 당과 유산균 혼합액을 이용하여 손바닥 선인장 열매를 발효시키고 분말화함으로써 손바닥 선인장 열매속에 포함된 여러 유효성분을 효율적으로 노출시키고 동시에 높은 점도를 떨어뜨려 사용 및 장기 보관이 용이하고 사료와 같은 다양한 제품에 응용이 가능하며, 이와 같은 발효분말을 이용하여 제조한 손바닥 선인장 열매 발효유는 유산균의 약리효과를 접목시킨 새로운 기능성 음료로 각광받을 수 있다.

한편, 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 우유를 80∼100℃에서 10분간 살균하는 단계;

   상기 살균된 우유 100중량부에 대해 선별된 손바닥 선인장 열매를 수세하여 파쇄하고, 상기 파쇄된 손바닥 선인장 열매 70∼85%(w/v), 당 10∼25%(w/v) 및 유산균 혼합액 5∼20%(w/v)를 발효기에 넣고 33∼35℃에서 2주 내지 3주간 발효시키고, 상기 손바닥 선인장 열매 발효액을 여과한 후, 동결건조하여 분말화하는 단계를 포함하는 손바닥 선인장 열매 발효분말의 제조방법으로 제조되는 손바닥 선인장 열매 발효분말 0.7∼1.5중량부, 백설탕 8∼12중량부를 혼합하여 균질화하는 단계; 및

   상기 혼합액에 유산균 1∼3중량부를 첨가하여 30∼37℃에서 24∼48시간 동안 발효하는 단계를 포함하는 손바닥 선인장 열매 발효유의 제조방법.
7. 제6항의 방법으로 제조되는 손바닥 선인장 발효유.

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