KR100693802B1 - 키토산을 이용한 콩나물의 재배방법 및 그 산물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 특정방법에 따라 제조된 키토산을 이용하여 품질이 우수한 콩나물을 높은 발아율과 높은 생산성으로 재배하는 방법 및 그 산물에 관한 것으로, (1) 게, 새우 및 가재와 같은 갑각류의 껍질을 통상의 방법에 따라 키토산을 생산함에 있어서, HCl에 의한 탈칼슘화 반응과 NaOH에 의한 탈단백질화 반응을 각각 수행하지 않거나 최대 각각 30분 및 15분 이하로 수행하여 키토산을 얻는 단계; (2) 상기 (1)의 단계에서 얻은 키토산을 초산용액에 녹인 후 물로 희석하여 얻은 키토산 용액에 콩나물 콩을 침지하여 불리는 단계; 및 (3) 상기 (2)의 단계에서 발아된 콩을 통상의 방법에 따라 관수하면서 15-25℃, 암소에서 보존하여 콩나물을 재배하는 단계로 구성된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 키토산을 이용한 콩나물의 재배방법은 종래 제조단가가 높은 순수 키토산 대신에 보다 단순한 공정을 이용함으로 제조단가가 저렴한 키토산을 콩나물의 재배에 사용함으로 콩나물의 재배 효율이 우수하면서도, 보다 저렴하게 콩나물을 재배할 수 있는 방법을 제공하는 유용한 발명이다.
콩나물, 키토산, 키틴, 발아.
Description
본 발명은 키토산을 이용한 콩나물의 재배방법 및 그 산물에 관한 것으로, 보다 자세하게는 특정방법에 따라 제조된 키토산을 이용하여 품질이 우수한 콩나물을 높은 발아율과 높은 생산성으로 재배하는 방법 및 그 산물에 관한 것이다.
콩나물은 단백질, 비타민 C, 및 각종 미네랄의 우수한 공급원으로, 우리나라및 동아시아 국가에서 전통적 식품으로 오랫동안 생산ㆍ소비되어 왔으며, 특히 우리나라에서는 예로부터 가정에서 재배하여 섭취해 온 고유의 채소식품으로서, 콩나물의 식품영양학적 가치나 재배방법에 대해서 꾸준히 연구가 진행되어 오고 있으며, 근래에는 콩나물에 함유되어 있는 아스파라진이나 아스파르트산 등의 필수아미노산이 숙취의 원인인 아세트알데하이드에 대한 해독작용을 발휘함으로 숙취를 해소하는 효능이 있음이 현대과학으로 입증되어 콩나물에 대한 가치와 수요가 더욱 증가되고 있는 실정이다.
이와 같이 콩나물에 대한 수요의 증가에 따라, 현재 콩나물은 상업적으로 대 규모로 생산되고 있다. 통상적인 콩나물의 재배방법을 살펴보면, 하루에 수회 콩에 물을 공급하면서, 15∼25℃, 암소에서 6∼7일간 재배하여 출하한다. 그런데, 상기와 같이 재배과정, 특히 대규모의 상업적 재배에서 발아율의 저하는 생산성 감소, 상품질 저하 및 뿌리 부패와 같은 문제점이 발생한다. 즉, 콩나물 재배과정 중에 제대로 발아되지 못한 콩은 재배용기의 바닥에서 썩게 되며, 이렇게 썩은 콩은 비린내와 부패취를 발생시키고, 재배중인 다른 콩나물의 뿌리 부근에 갈반 등 부패현상을 유도하여 상품가치를 떨어뜨릴 뿐 아니라 생산성을 저하시킨다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 발아되지 않고 썩는 콩을 제거하는 공정을 도입한다면 품질저하현상은 방지할 수 있으나, 통상적인 대량생산 공정에서는 이러한 제거공정의 적용이 용이하지 않으며 또한 이러한 방법에 의하더라도 생산성 저하의 문제는 해결할 수 없다.
따라서, 콩나물의 재배에 있어서 생산성과 상품가치를 향상하는 측면에서 발아율을 높이는 것이 특히 중요하다. 일반적으로 콩 종자의 활력이 높아야 발아율이 높고, 오래 저장된 종자일수록 발아율은 현저히 낮아진다. 하지만 동일한 조건의 종자에서도 그 재배 방법에 따라 발아율이 차이가 나며, 따라서 이러한 발아율을 향상하기 위하여 식물호르몬인 벤질아데닌(benzyladenine), 칼슘, 항미생물제제 또는 식품첨가제를 물에 침지하여 사용하거나 오존수(ozone water) 처리방법 등의 여러 방법들이 제안되어 왔으며, 특히 예를 들어 일본특허공개 89-233204호는 콩의 발아율을 높이기 위한 시도로서 젖산-키토산을 사용하는 방법을 개시하고 있으며, 일본특허공개 90-261324호는 철성분을 첨가하는 방법이 개시되어 있고 유럽특허공 개 576116호는 식물에서 추출한 생장촉진물질을 첨가하는 방법을 개시하고 있다.
또한, 취향과 음식의 종류에 따라 다르긴 하지만, 일반적으로 콩나물의 뿌리가 통통한 것이 선호적으로 생산되고 있으며, 뿌리가 통통한 콩나물은 영양제인 인돌 B를 사용하여 얻어진다. 한국특허공고 제1981-0001405호와 동 제1981-0001406호에 따르면 인돌 B를 공급하기 위한 처방으로 인돌초산, 지베렐린, 벤질아미노푸린, 및 인돌부틸산을 알콜에 용해하여 사용하는 방법이 개시되어 있다.
한편, 콩나물의 성장촉진 및 장기간 동안 신선하게 보존하기 위한 방법으로 한국특허출원 제1997-0027680호에는 키틴 키토산의 항균 능력을 이용하여 농약을 전혀 사용하지 않고도 콩나물의 발아율을 높이고 콩나물의 재배 및 포장, 운송, 판매시의 콩나물이 썩는 것을 방지하는 방법이 개시되어 있으며, 한국특허출원 제1995-0049542호에는 1% 초산 수용액에 키토산을 용해시켜 만든 0.05 ~ 0.2%의 키토산 수용액으로 콩을 침지하여 불리는 공정과, 상기 공정에서 불린 콩에 0.05 ~ 0.2%의 키토산 수용액을 분무 공급하는 공정을 포함하는 키토산을 이용한 콩나물 재배방법이 개시되어 있다. 또한, 노 등은 키토산 처리로 약 13%의 콩나물 발아 중량이 증가하고 약 10%의 비타민 C의 함량이 증가한다는 것을 보고하였다(No HK, Lee KS, Kim ID, Park MJ, Kim SD and Meyers SP, Chitosan treatment affects yield, ascorbic acid content, and hardness of soybean sprouts. J Food Sci 68:680-685 (2003)).
그러나, 상기한 종래의 방법들은 대부분 화학 물질을 사용하고 있기 때문에 인체에 유익하지 않은 영향을 미칠 수 있고, 그렇지 않은 방법을 사용하는 경우에도 효과가 만족스럽지 못하거나 실용화가 어려운 문제점을 갖고 있다.
특히, 상기 콩나물의 재배방법에 키토산을 사용하는 방법으로 제안된 방법에서는 키토산의 사용에 따른 비용의 상승이 있어 바람직하지 않다. 즉, 상기한 키토산은 게, 새우 및 가재와 같은 갑각류의 껍질의 주성분인 키틴의 탈아세틸화반응에 의해 유도된 천연 생고분자물질로, 갑각류의 껍질로부터 키토산의 생산은 일반적으로 탈칼슘화 반응(DM), 탈단백질화 반응(DP), 탈색 반응 및 탈아세틸화 반응의 네가지 기본적인 단계로 구성되는데, DM은 통상적으로 묽은 염산 용액으로 실온에서 0.5 내지 3시간 동안 추출에 의해 이루어지고, DP는 묽은 수산화나트륨 용액(1-10%)으로 65-100℃에서 1 내지 6시간 동안 추출에 의해 이루어 지고, 키틴의 키토산으로의 전환은 일반적으로 100℃ 또는 그 이상의 온도에서 40 ~ 50% NaOH로 처리함에 의해 달성되어 이러한 키토산의 생산 비용이 상당하다. 그런데, 키틴의 분리에 있어서, DM 또는 DP 단계의 제거 또는 최적 DM 및 DP에 요구되는 반응시간의 감소는 화학물질 사용의 감소, 공정시간의 감소 및 상당한 양의 폐수의 절감으로 인히여 키토산 생산비용을 상당히 낮출 수 있게 한다.
따라서, 본 발명은 키토산을 이용한 콩나물의 재배방법 및 그 산물을 제공하 기 위한 것이다.
더욱이, 본 발명은 화학 물질의 사용 없이 인체에 무해한 방법으로 콩나물을 고효율로 재배할 수 있는 방법을 제공하기 위한 것으로, 특히 보다 저렴하게 수득할 수 있는 키토산을 이용하여 콩나물을 재배하는 방법 및 그 산물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명자 등은 상기한 목적을 달성하기 위하여 광범위하게 연구를 행하였고, 그 결과로서 특정조건으로 생산한 키토산을 이용하여 콩 종자를 발아시킴으로 상기 목적을 달성할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하게 되었다
상기 목적을 달성하기위한 본 발명의 키토산을 이용한 콩나물의 재배방법은;
(1) 게, 새우 및 가재와 같은 갑각류의 껍질을 통상의 방법에 따라 키토산을 생산함에 있어서, HCl에 의한 탈칼슘화 반응과 NaOH에 의한 탈단백질화 반응을 각각 수행하지 않거나 최대 각각 30분 및 15분 이하로 수행하여 키토산을 얻는 단계;
(2) 상기 (1)의 단계에서 얻은 키토산을 초산용액에 녹인 후 물로 희석하여 얻은 키토산 용액에 콩나물 콩을 침지하여 불리는 단계; 및
(3) 상기 (2)의 단계에서 발아된 콩을 통상의 방법에 따라 관수하면서 15-25℃, 암소에서 보존하여 콩나물을 재배하는 단계
가 결합되어 구성됨을 특징한다.
상기와 같이 본 발명에 따른 키토산은 제조단가가 높은 순수 키토산을 사용하지 않으면서도 콩나물의 재배효율이 우수하여 콩나물의 재배에 유용하게 이용될 수 있다.
더욱이 아래의 실시예 및 실험예에 나타난 바와 같이 본 발명의 특정 용도에 적합한 키토산을 보다 저렴하게 생산하여 본 발명에 따른 콩나물의 재배에 이용함으로서 콩나물의 재배단가를 월등히 낮추면서도 그 생산효율은 향상하는 효과를 갖는다.
본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상기 키토산을 이용한 콩나물의 재배방법에 따라 생산된 콩나물을 제공한다.
본 발명의 상기한 목적, 그 외 다른 목적과 특징 등은 하기 발명의 상세한 설명으로부터 당업자에게 명백하게 드러날 것이다.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 보다 상세히 설명하지만 본 발명의 범위가 여기에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 ~ 7
키토산의 제조
건조중량 기준으로 24.3% 단백질, 43.8% 회분(ash), 및 24.4% 키틴의 화학적 조성을 갖는 건조한 게(Chionoecetes opilio) 다리의 껍질을 금호화성(Keumho Chemical; 한국 서울)에서 구입하였다. 상기 껍질을 2mm의 메쉬 스크린을 갖는 분 쇄기(Wiley mill; 모델 4, Thomas Scientific, Swedesboro, NJ)로 분쇄하고, 체진동기(portable sieve shaker; JISICO, 한국 서울)를 사용하여 10- (2.00mm), 20- (0.841mm), 40- (0.425mm), 및 60-메쉬(0.250mm)로 체질하였다. 0.841-0.425mm 입자 사이즈의 분쇄된 껍질을 1 N HCl로 1:15 (w/v)의 게껍질:용매의 비율로 각각 다음 표 1과 같은 시간 동안 대류온도에서 탈칼슘화시켰다.
상기 탈칼슘 반응으로 칼슘이 제거된 게껍질을 수돗물과 탈이온수로 수세하여 여과하여 수분을 제거한다. 이후 상기 탈칼슘화된 산물을 3% NaOH로 1:10 (w/v)의 게껍질:용매의 비율로 다음 표 1에 나타난 시간 동안 15 psi/121 ℃에서 탈단백질화하였다. 그리고 나서 잔사를 상기와 같이 수세하고 여과하였다. 상기 키틴 잔사는 10% 차아염소산 나트륨 용액으로 5분 동안 1:10 (w/v)의 게껍질:용매의 비율로 탈색한다. 탈색된 키틴을 수집하여 상기와 같이 수세한 후 60 ℃에서 4 hr 동안 건조기(forced-air oven)에서 건조한다.
| 구분 | DM 처리시간(분) | DP 처리시간(분) |
| 실시예 1 | 30 | 0 |
| 실시예 2 | 30 | 5 |
| 실시예 3 | 30 | 15 |
| 실시예 4 | 20 | 15 |
| 실시예 5 | 10 | 15 |
| 실시예 6 | 0 | 15 |
| 실시예 7 | 0 | 0 |
상기 키틴을 15 psi/121 ℃의 조건하에서 45% NaOH로 30분 동안 1:10 (w/v)의 키틴:용매의 비율로 처리하여 탈아세틸화한다. 상기 탈아세틸화하여 수득된 키토산을 수집하여 상기와 같이 수세하고 60 ℃에서 4 hr 동안 건조기(forced-air oven)에서 건조하여 각각 실시예 1 내지 7의 본 발명에 따른 키토산을 제조하였다.
실시예 8 ~ 14
키토산 용액의 제조
본 발명에 따른 키토산 용액은 상기 실시예 1 내지 7에 따라 제조된 각 키토산을 1% 초산용액에 1%의 농도로 제조하여 최종 농도가 0.05%가 되도록 증류수로 희석하여 각각 실시예 8 ~ 14의 키토산 용액을 제조하였다.
비교예 1
분자량 496 kDa을 갖는 상업적으로 이용할 수 있는 키토산(게 다리의 껍질에서 제조된 산 가용성인 백색분말)은 금호화성(Keumho Chemical; 한국 서울)에서 구입하여 상기 실시예에서와 같이 상기 키토산을 1% 초산용액에 1%의 농도로 제조하여 최종 농도가 0.05%가 되도록 증류수로 희석하여 키토산 용액을 제조하였다.
실험예 1
키토산의 물리화학적 특성 분석
상기 실시예 1 내지 7에 따라 제조된 각 키토산에 대해 수분, 회분함량은 표준방법 930.15 및 942.05(AOAC, Official Methods of Analysis, 15th edn, Association of Official Analytical Chemists, Arlington, VA, USA, pp 69-70 (1990))에 의해 분석하였으며, 질소는 원소 분석기(EA 1110, CE Instrument, Rodano-Milan, Italy)를 사용하여 분석하여 그 결과를 다음 표 2에 나타냈다.
또한, 아세틸화도(DD)를 N/400 potassium polyvinyl sulfate (f = 1.005, Wako Pure Chemical, Osaka, Japan)를 사용하여 콜로이드 적정 방법에 의하여 측정하였으며, 점도는 1% 초산용액에 키토산을 1% 녹인 후 Brookfield viscometer, model LVDV-II+ (Brookfield Engineering Labs., Stoughton, MA)로 측정하였고, 용해도는 1% 초산에서 0.5%키토산 농도로 측정하여 그 결과를 표 2에 나타냈다.
본 실험예 및 다음에 기술되는 실험예에서는 3 내지 4회 실시한 결과로 그 측정값은 평균±표준편차로 나타냈다.
실험예 2
콩나물의 재배
평균중량 11.60g/100종자를 갖는 콩을 한국대두협회(Korea Soybean Association; 한국 대구)에서 구입하여 다음과 같이 콩나물을 재배하였다.
먼저, 키토산 제조에 있어 탈단백질화 시간을 달리하여 제조된 키토산의 콩나물 재배에 미치는 영향을 알아보기 위해, 콩 120g을 상기 실시예 1 내지 3에 따라제조된 키토산을 0.05% 초산에 0.05%의 농도로 제조한 키토산 용액 600mL에 8시간 동안 침지하였다. 또한 대조군 1로 물 600mL에, 그리고 대조군 2로 600mL의 0.05% 초산용액에 동일한 조건으로 콩을 침지하였다. 이 후 배수한 후, 모든 군을 각각 중량 기준으로 4등분하여 4개의 별개의 트레이로 구성된 상용 콩나물 자동재배기(soybean sprouts cultivator; 대천 애니패스 사(Daechun Anypass Co.), 한국 경기도)에서 실온(27±2℃)에서 암실에서 3일간 배양하였다. 콩에 매 20분 간격으로 4분 동안 자동적으로 급수한다.
상기와 같이 각 트레이에서 배양한 콩나물의 전체 중량을 측정하여 다음 표 3에 나타냈다. 또한 각 트레이에서 무작위로 샘플링한 30개의 콩나물에 대해, 표 3에 나타난 바와 같이 자엽(cotyledon) 및 배축(hypocotyl)의 중량과 배축의 길이 및 두께에 대해 측정하였다. 길이(뿌리 포함)는 자로 측정하였으며, 두께는 캐리퍼(caliper; CD-20B, Mitutoyo Co., Japan)로, 중량은 저울(GT 480, Ohaus)로 측정하였다.
| 구분 | 총 중량(g) | 30 종자의 중량(g) | 배축 | 수분 (%) | ||
| 자엽 | 배축 | 길이(cm) | 두께(mm) | |||
| 대조군 1 | 169.64±2.96 | 8.23±0.16 | 10.75±0.22 | 12.65±0.18 | 2.07±0.02 | 84.71±0.89 |
| 대조군 2 | 165.57±3.72 | 8.17±0.32 | 11.05±0.37 | 13.88±0.56 | 1.94±0.05 | 85.46±0.81 |
| 실시예 1 | 193.10±3.77 | 8.30±0.21 | 12.08±0.25 | 15.15±0.33 | 2.07±0.01 | 84.16±1.58 |
| 실시예 2 | 189.85±5.38 | 8.25±0.51 | 12.59±0.23 | 15.25±0.42 | 2.09±0.04 | 85.27±0.42 |
| 실시예 3 | 187.74±1.94 | 8.38±0.25 | 12.57±0.27 | 15.57±0.47 | 2.11±0.03 | 85.42±0.57 |
상기 표에서 알 수 있는 바와 같이 DP 처리 시간에 거의 상관없이 본 발명에 따라 제조된 키토산에 의해 콩나물을 재배한 경우 대조군에 비하여 자엽의 중량에는 영향을 미치지 않았으나, 배축의 중량이 증가하였고, 특히 배축의 길이가 증가하였다.
실험예 3
콩나물의 재배
키토산을 실시예 3 내지 6에 따른 것을 사용하는 외에는 실험예 2와 동일하게 콩나물을 배양하였으며, 또한 그 결과를 다음 표 4에 나타냈다.
| 구분 | 총 중량(g) | 배축 | |
| 길이(cm) | 두께(mm) | ||
| 대조군 1 | 166.35±2.75 | 12.96±0.44 | 2.02±0.02 |
| 실시예 3 | 188.88±0.60 | 15.07±0.32 | 2.01±0.03 |
| 실시예 4 | 187.23±3.15 | 14.93±0.23 | 1.98±0.04 |
| 실시예 5 | 185.07±1.69 | 14.18±0.12 | 2.04±0.06 |
| 실시예 6 | 184.93±6.26 | 14.34±0.26 | 2.14±0.02 |
상기 표에서 알 수 있는 바와 같이 DM 처리 시간에 거의 상관없이 본 발명에 따라 제조된 키토산에 의해 콩나물을 재배시 통상의 방법에 의해 재배된 경우보다 총중량이 증가함을 알 수 있다.
실험예 4
키토산을 실시예 7에 따라 제조된 것을 사용하고, 비교예로서 496 kDa의 분자량을 갖는 상업적으로 시판되는 키토산을 사용하는 외에는 실험예 2와 동일하게 콩나물을 배양하였으며, 또한 그 결과를 다음 표 5에 나타냈다.
| 구분 | 총 중량(g) | 배축 | |
| 길이(cm) | 두께(mm) | ||
| 대조군 1 | 153.56±3.37 | 11.12±0.15 | 2.14±0.07 |
| 실시예 7 | 173.01±2.10 | 13.77±0.42 | 2.03±0.04 |
| 비교예 1 | 172.68±4.06 | 14.11±0.34 | 2.06±0.02 |
상기 표에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따라 제조된 키토산에 의해 콩나물을 재배시 통상의 방법에 의해 재배된 경우보다 월등히 그 생산효율이 높을 뿐 아니라, 일반적으로 시판되는 상용의 키토산으로 재배한 경우와 비교하더라도 동등하거나 그 이상의 재배상의 우수한 효과를 나타내었다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 키토산을 이용한 콩나물의 재배방법은 종래 제조단가가 높은 순수 키토산 대신에 보다 단순한 공정을 이용함으로 제조단가가 저렴한 키토산을 콩나물의 재배에 사용함으로 콩나물의 재배 효율이 우수하면서도, 보다 저렴하게 콩나물을 재배할 수 있는 방법을 제공하는 유용한 발명이다.
Claims (3)
- (1) 갑각류 껍질을 분말화시키고, 이것을 1:15(w/v)의 갑각류 껍질:HCl의 비율로 1N HCl을 사용하여 10 내지 30 분 동안 대류온도에서 탈칼슘화시키고, 이것을 1:10(w/v)의 갑각류 껍질:NaOH의 비율로 3% NaOH를 이용하여 5 내지 15 분 동안 15 psi, 121 ℃에서 탈단백질화시키고, 생성된 키틴 잔사를 1:10 (w/v)의 키틴 잔사:치아염소산 나트륨의 비율로 치아염소산 나트륨 용액을 이용하여 5 분 동안 탈색시키고, 이를 1:10 (w/v)의 키틴 잔사:NaOH의 비율로 45% NaOH를 이용하여 30 분 동안 탈아세틸화시켜 키토산을 제조하는 단계;(2) 상기 (1)의 단계에서 얻은 키토산을 1% 초산용액에 녹인 후 물로 희석하여 최종 농도 0.05%의 키토산 용액을 제조하고, 여기에 콩나물 콩을 침지하여 불리는 단계; 및(3) 상기 (2)의 단계에서 발아된 콩을 통상의 방법에 따라 관수하면서 15-25℃, 암소에서 보존하여 콩나물을 재배하는 단계가 결합되어 구성된 것을 특징으로 하는 키토산을 이용한 콩나물의 재배방법.
- 삭제
- 제1항의 방법에 의하여 생산된 것을 특징으로 하는 콩나물.
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