KR100771672B1 - 바실러스 서브틸리스에 의해 발효된 생청국장을 이용한기능성 과자의 제조방법 - Google Patents

바실러스 서브틸리스에 의해 발효된 생청국장을 이용한기능성 과자의 제조방법 Download PDF

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계명대학교 산학협력단
이삼빈
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Abstract

본 발명은 냄새가 적고 점질물생산이 우수한 바실러스 서브틸리스에 의한 콩발효물을 이용하여 맛이 우수한 청국장함유 과자를 제조하는 방법에 관한 것으로, 대두 또는 검정콩에 탈지대두분말 및 녹차, 뽕잎 또는 쑥 등을 혼합한 후 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)를 접종하여 콩 발효물 즉, 생청국장을 제조하고, 상기 생청국장을 동결건조하여 청국장 특유의 냄새가 제거되며 기능성과 점질물 함량이 풍부하고 부드러운 조직을 갖는 건조생청국장을 제조한 다음 여기에 해바라기씨, 가공보리, 오트밀(oat meal), 건조과육 및 물엿 등을 혼합하여 가열함으로써 맛과 기능성이 부여된 청국장함유 과자를 제조하는 방법을 제공하는 뛰어난 효과가 있다.
콩, 바실러스 서브틸리스, 청국장 발효, 과자

Description

바실러스 서브틸리스에 의해 발효된 생청국장을 이용한 기능성 과자의 제조방법{A method for preparation of functional Chunggukjang bar using fermented soybean by Bacillus subtilis}
도 1은 생청국장 발효 공정도이다.
도 2는 본 발명 생청국장을 이용한 청국장 과자의 제조과정을 개략적으로 나타내는 공정도이다.
도 3은 생청국장 함유 과자 제품의 모습을 보여주는 사진도이다.
본 발명은 바실러스 서브틸리스에 의해 발효된 생청국장을 이용한 청국장 함유 과자식품의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)의 발효를 이용한 콩의 발효물 즉, 생청국장을 동결건조하여 식품 소재로 이용하여 해바라기씨, 건조과육, 가공보리, 호두, 호박씨, 오트밀, 물엿 등을 혼합한 후 성형하여 오븐에서 가열하여 기능성 청국장과자 식품을 제조하는 방법에 관한 것이다.
대두는 간장 등 장류 다양한 전통 식품에 이용되고 있으며, 콩의 1차 가공식 품으로서 양질의 두부는 단백질 농축물로서 동양인의 중요한 단백질급원으로 이용되어 왔다. 대두는 전통적인 방법으로 청국장이 제조되어왔으며, 청국장의 기능이 알려지면서 생청국장, 분말, 환 등의 다양한 제품으로 생산되어 판매되고 있다. 특히, 검정콩을 이용한 청국장 및 식품소재를 부가적으로 혼합함으로써 청국장의 점질물의 생산이 향상된 우수한 생청국장의 제조가 가능하다.
청국장은 건강에 좋은 발효식품으로 평가되는데 이는 청국장의 발효 주역인 고초균의 역할이 크다. 유산균과 함께 프로바이오틱스로서 고초균은 특히 장과 간의 건강 유지에 여러 가지 역할을 한다. 고초균은 암모니아, 인돌, 아민 등의 발암 촉진물질생성을 감소시키며, 이러한 유해물질들을 흡착하여 변과 함께 배설되기도 한다. 그리고 병원균에 대해 항균작용을 하며, 유기산을 생성하여 장을 자극해 소화가 잘 되게 돕기도 한다. 또한 청국장에 풍부한 비타민 B2도 간의 원활한 해독작용을 도움을 주며, 고초균은 콩 발효 중에 다양한 효소들이 생산되며, 특히 혈전분해효소는 혈전을 녹이는 작용을 하므로 심근경색 뇌혈전 등을 예방하는데 효과가 있다는 연구보고도 있다.
그러나, 상기와 같은 효능에도 불구하고 청국장은 특유의 냄새 때문에 현대인 특히, 젊은 층의 기호에 맞지 않은 단점이 있다.
한편, 현재에는 건강식품 및 성인병 예방식품에 대한 관심이 높아지면서 기능성 물질을 첨가한 식품의 소비가 증가 추세에 있으며, 특히 녹차, 뽕잎, 클로렐라, 쑥 등의 소재를 활용한 기능성 식품들이 생산되고 있다. 특히 어린이, 젊은 남성, 여성, 노인 등의 주된 기호식품으로 청국장이 섭취되기 위해서는 청국장의 맛 등의 단점을 보완하는 것이 필요하며, 청국장의 소비를 증가시키기 위해서 저장성 향상과 제품의 개선이 요구된다.
종래 청국장 발효물을 이용한 식품에 대한 발명으로는 대한민국 특허 공개 제2005-88892호에서 두부 생산 후 부산물로 남는 대두박을 증기로 멸균한 다음 이를 배양기에 넣고 바실러스 속이나 아스퍼질러스속 또는 모나커스속 중에서 선택된 하나의 균주를 접종한 후 이를 37~47℃로 유지하면서 발효시킨 다음, 이를 통상의 빵 제조시에 첨가하여 기능성 빵을 제조함을 특징으로 하는 대두박을 이용한 기능성 빵의 제조방법이 개시되어 있다. 그러나, 상기 빵은 대두박만을 사용하여 발효가 충분히 일어나지 않아 청국장의 유효 생리활성물질을 다량 함유하는 기능성 빵을 제조할 수 없는 단점이 있다. 또한, 대한민국 특허 공개 제2005-1108호에는 발효콩을 이용한 빵으로써, 강력분, 소금, 이스트, 이스트후드, 설탕, 쇼트닝, 분유 및 기타첨가제로 구성된 공지의 빵 반죽에 발효콩가루, 설탕, 땅콩가루, 쌀가루, 쑥추출물 및 된장으로 구성된 발효 콩 반죽을 첨가하여 제조된 빵이 개시되어 있다. 그러나, 상기 빵은 콩 전체를 사용함으로 단가가 높고 설탕, 땅콩가루, 쌀가루 등을 사용함으로 칼로리가 높아 웰빙 식품으로써 적합하지 않은 단점이 있다.
이에 본 발명자는 대두 또는 검정콩에 탈지대두미세분말 및 기능성 소재인 녹차, 뽕잎, 클로렐라 또는 쑥 등을 일정량 첨가한 후 청국장으로부터 분리된 유용 균주인 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 균주를 첨가하여 발효를 수행함으로써 풍미와 점질물 생산이 증진되고 기능성이 부여된 생청국장을 얻음과 동시에 이를 동결건조한 후 과자형태 등의 식품으로 제조하여 청국장 특유의 냄새가 없이 청국장 발효에 의한 각종 생리활성 물질들은 포함하는 기능성 식품 즉, 청국장과자를 제조함으로써 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 바실러스 서브틸리스에 의한 콩발효물을 이용하여 기능성 식품을 제조하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 본 발명의 목적은 탈지대두미세분말과 기능성소재인 쑥, 녹차, 뽕잎 또는 클로렐라 분말을 첨가한 대두 또는 검은콩에 청국장으로부터 분리된 유용 균주인 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 균주를 첨가하여 발효를 수행함으로써 풍미가 증진된 콩발효물을 얻고 상기 동결건조물을 이용하여 청국장과자 등의 식품을 제조함으로써 달성되었다.
이하, 본 발명의 구성 및 작용을 설명한다.
본 발명은 생청국장을 이용한 기능성 식품의 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 기능성 식품을 제공한다.
본 발명에서는 먼저 대두 또는 검정콩에 탈지대두미세분말과 기능성소재인 쑥, 뽕잎, 녹차 또는 클로렐라 분말을 첨가한 후 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)를 이용하여 생청국장을 제조하고, 상기 생청국장을 동결 건조하여 청국장 과자 등의 식품을 제조한다.
본 발명에서 기능성 생청국장의 바람직한 제조방법은 대두 또는 검정콩을 침지하여 증자하는 단계; 상기 증자된 검정콩 100중량부에 대하여 멸균된 탈지대두미 세분말을 5~20중량부 및 기능성소재인 쑥, 뽕잎, 녹차 또는 클로렐라 분말 1~5중량부를 첨가하는 단계; 상기 단계의 콩 혼합물 100중량부에 대해 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)를 0.2~5중량부 접종하여 30~50℃에서 10~30시간 발효시키는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
상기와 같이 제조된 생청국장의 동결건조물을 전체 식품 중 20~50중량%의 양으로 첨가하여 기능성 식품(과자)을 제조하는 것이 바람직하나 가장 바람직하기로는 40중량%로 첨가하는 것이 좋다.
상기 콩발효물(청국장)을 제조할 때 탈지대두분말를 5~20중량부 첨가함으로써 청국장의 점질물이 향상된 발효물을 제조할 수 있는 것이다. 만일 상기 하한보다 적게 첨가하면 점질물의 생산이 향상되지 않으며 상한보다 많이 첨가해도 점질물 생산이 크게 증가하지 않는다.
상기 콩발효물을 제조할 때 기능성소재인 쑥, 뽕잎, 녹차 또는 클로렐라 분말을 1~5중량부 첨가함으로써 기능성을 더할 수 있다. 만일 상기 하한보다 적게 첨가하면 기능성이 떨어지고 상기 상한보다 많이 첨가하면 관능미가 떨어지는 단점이 있다.
상기 콩발효물을 제조할 때 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 균주는 0.2~5중량부 접종하는 것이 바람직한데 만일 하한보다 적게 첨가하면 발효가 잘 이루어지지 않을 수 있고 상한보다 많이 첨가해도 발효 효율이 증가하지 않는다.
본 발명은 대두 또는 검정콩의 청국장 발효에 관여하는 여러 균들 중에서 특별히 청국장 냄새가 적고, 점질물 생산이 우수한 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)를 이용하여 청국장으로 전환시키며, 이때 생리활성물질인 점질물의 생산을 증진시키기 위해서 탈지대두 분말을 혼합하여 발효시킨 기능성 청국장을 생산하였으며, 상기 청국장을 동결건조한 후 효과적으로 과자 등의 각종 식품 제조의 부원료로 이용함으로써 영양 및 풍미가 강화된 기능성 과자 식품을 제조한다.
본 발명에서 사용하는 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)는 청국장에서 분리 가능한 같은 종(species)에 속하는 균주이면 어느 것이나 사용이 가능하다.
본 발명에서 실험에 사용한 바실러스 서브틸리스 KU-A(Bacillus subtilis KU-A)는 전통 청국장에서 분리된 고초균이다.
상기 바실러스 서브틸리스 KU-A(Bacillus subtilis KU-A)의 분리 방법은 다음과 같다. 먼저 전통 청국장 시료 1g을 멸균 증류수 9 mL에 첨가하여 잘 현탁 시킨 후 5분 동안 방치한 다음 그 상층액을 각각 104~107까지 희석하고 미리 준비한 MRS agar plate에 도말하여 37℃에서 24시간 동안 배양하여 다량의 점질물을 생산하는 균주를 개별 분리한다. 그 다음 상기에서 각각의 분리된 균주는 MRS agar plate에서 도말하여 순수 분리한다. 마지막으로 각각 분리된 균주를 MRS agar plate에서 24시간 동안 배양하여 Analytical Profile Index (API) kit 및 16s rDNA sequencing을 사용하여 동정한다.
본 발명에서는 청국장의 맛과 기능성을 부여하기 위해서 기능성소재(녹차, 뽕잎, 쑥, 클로렐라 분말 등)를 혼합하여 콩 발효물을 제조하며, 상기 콩 발효물을 동결건조하여 얻은 동결건조된 발효물 20~50중량%에 오트밀(oat meal), 가공보리, 해바라기씨, 호박씨, 호도 및 건조 과육으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 어느 하나 이상 40~60중량% 및 물엿 10~30중량%를 혼합하여 가공함으로써 맛과 조직감이 우수한 기능성 청국장 과자를 제조한다.
상기에서 오트밀(oat meal), 가공보리, 해바라기씨, 호박씨, 호도 및 건조 과육으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 어느 하나 이상은 임의적으로 선택하여 조합 가능하다.
본 발명에서 건조 과육으로는 파파야, 살구 등 통상의 것을 사용할 수 있다.
이하, 본 발명의 구성을 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하지만 본 발명을 권리범위가 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 : 기능성 생청국장 제조
제 1 단계: 원료처리
검정콩을 선별 세척하여 침지시킨 후 고압멸균기로 121℃에서 15분간 멸균하였다. 증자된 콩 100중량부에 대해 멸균된 탈지대두분말과 기능성소재를 각각 10중량부 및 2중량부 수준으로 혼합하였다.
제 2 단계: 바실러스 서브틸리스 스타터 제조
바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 스타터제조를 위해서는 청국장에서 분리선별한 우량 균주인 바실러스 서브틸리스 KU-A(Bacillus subtilis KU-A)를 MRA 아가 플레이트에서 42℃ 항온기를 이용하여 24시간 활성화시킨 후, 한 콜로니(colony)를 따서 멸균된 5% 콩분말용액에 접종한 후 42℃항온기에서 24시간 150rpm에서 진탕 배양시켜 스타터 종균으로 사용하였다.
제 3 단계: 바실러스 서브틸리스를 이용한 생청국장 제조
상기 제 1단계에서 제조된 원료조성물 100중량부에 대해 청국장 발효를 위하여 상기 제 2단계에서 얻은 고초균인 바실러스 서브틸리스 KU-A(Bacillus subtilis KU-A)의 스타터를 1중량부씩 각각 접종하여 42℃에서 18시간 발효시킴으로써 생청국장을 제조하였다.
실험예 1: 생청국장의 물리화화적 성질 조사
실시예 1에서 제조한 생청국장의 물리화학적 성질을 조사한 결과는 표 1에 나타내었다. 생청국장의 점질물 함량은 다음과 같이 측정하였다. 청국장 발효물에 10배 부피의 증류수를 첨가하여 추출액을 얻은 후 원심분리하여 상등액을 취한 다음, 상등액에 2배 부피의 알코올을 첨가하여 다당류를 응집시킨 후 원심분리하여 회수하였다.
점질물의 고형분 함량은 105℃ 상압건조법에 의해서 결정하였다. 배양액 추출물의 점조도는 레오미터 시스템(Rheometer System)(HAAKE RheoStress 1, Germany)에 스핀들(spindle)(Rotor DG43 DIN 53544 Titan)을 장착하여 측정용 컵 DG43(measuring cup DG43)을 사용하여 측정하였다. 점조도값은 변형 속도(shear rate)(1/s)와 변형 압력(shear stress)(Pa)으로 나타내어 점조도가 높아짐에 따라 층밀림 변형력이 높아지는 효과를 측정하였다. 측정온도 20℃에서 전단속도는 1~100 s-1의 범위로 유동특성을 알아보았고, 점조도지수와 유동지수 값은 파워 로우 모델(Power law model)(τ=arb)로 측정하였다.
측정결과, 표 1과 같이 검정콩에 탈지대두분말을 강화한 후 기능성 소재인 쑥, 녹차, 뽕잎, 클로렐라 분말을 2% 수준으로 첨가하여 발효한 경우에 고초균으로부터 점질물이 각각 3.5, 3.2, 3.1, 3.6%(w/w)이 생산되었다. 검정콩에 탈지대두분말만 첨가하여 발효된 대조구에 비하여 기능성 소재 첨가시 점조도가 약간 증가하였다(표 1).
혈전용해효소활성은 피브린 플레이트법(fibrin plate method)의 일종인 아스트럽 및 뮬러츠법(Astrup and Mullertz method)을 사용하여 측정하였다. 피브린 플레이트(Fibrin plate)는 0.5% 피브리노겐(fibrinogen)을 0.067M 인산화 나트륨 완충용액(sodium phosphate buffer)(pH 7.4)에 용해시켜서 직경 9cm인 페트리 접시(petri dish)에 10mL을 가하였다. 여기에 0.067M 인산화 나트륨 완충용액(sodium phosphate buffer)에 용해된 트롬빈(thrombin)(100 NIH/mL) 0.1 mL를 가하고 신속하게 혼합하고 균일한 평판을 제조한 후 실온에서 30분 방치하여 사용하였다. 혈전용해능 측정 시료는 청국장 1g을 0.1M 인산완충용액(phosphate buffer)(pH 7.5) 19mL에 혼합하고 여과한 후 원심분리하여 얻은 상등액을 조효소액으로 사용하였다.
피브린 플레이트(Fibrin plate)에 시료 점적 위치를 표시하고 청국장 추출액을 20㎕씩 각 표시한 위치에 점적하여 37℃ 항온기에서 2시간 반응시킨 후 용해 면적으로 효소활성을 구하였다. 혈전용해효소의 표준곡선을 구하기 위해서 표준 플라스민(plasmin) 용액을 0.6, 1.6, 2.6, 5 unit/mL로 되도록 트리스-라이신 완충용액(Tris-lysine buffer)(pH 9.0)로 조제한 다음, 피브린 플레이트(fibrin plate)에 20㎕씩 가하여 형성된 용해 면적으로부터 플라스민(plasmin) 효소활성의 표준곡선을 작성하였다. 발효물 중의 혈전용해효소는 표준곡선과 비교하여 플라스민 단위(plasmin unit)로 환산한 것이며, 하기 식을 이용하여 혈전용해효소 활성을 계산하였다.
Figure 112006066573513-pat00001
실험 결과, 혈전용해효소 활성은 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 대조구(탈지대두분말만 첨가된 생청국장)와 기능성 소재(쑥, 녹차, 뽕잎, 클로렐라 분말)를 첨가된 생청국장과 비슷한 경향을 나타내었다.
생청국장의 물리화학적 성질
　 점조도(Pa·sn) 점질물 함량(%) 혈전분해효소(%)
대조구 1.2 3.2 70
쑥 1.6 3.5 70
녹차 1.6 3.2 68
뽕잎 1.7 3.1 65
클로렐라 1.7 3.6 67
실시예 2 : 생청국장을 이용한 청국장 함유 바(bar) 제조
상기 실시예 1에서 청국장 발효가 끝난 각각의 기능성 생청국장을 동결건조한 후 하기와 같이 여러 가지 견과류와 건조과육을 혼합하여 각각의 기능성 바(bar)를 제조하였다.
실시예 1의 생청국장과, 해바라기씨, 가공보리, 건조과육, 호두, 호박씨, 오트밀 등을 하기 표 2와 같이 여러 가지 형태로 배합하여 혼합하고, 별도의 용기에 버터 또는 연유, 물엿, 설탕을 혼합하여 크림화한 후, 여기에 혼합된 상기의 고형분 재료를 골고루 잘 섞은 후 성형틀에 넣어 성형하여 오븐에서 굽기 과정을 거친 후 (150℃에서 30분), 실온에서 냉각하여 일정한 크기로 자른 후 청국장 함유 바(bar)를 제조하였다.
상기의 과정에 의해 제조된 청국장 바(bar)의 관능검사를 실시한 결과, 청년층의 경우 청국장 함유 비율이 20%에서, 중장년층의 경우 40%에서 선호도가 높은 것으로 나타났다.
청국장 함량에 따른 청국장 함유 바 제조를 위한 조성물 단위: g
청국장 함량(%) 건조 청국장 해바라기씨 가공 보리 호두 호박씨 건·과 오트밀 물엿 합계
20% 100 50 50 25 50 50 25 150 500
30% 150 50 50 50 50 50 50 50 500
40% 200 25 50 25 25 50 25 100 500
50% 250 50 50 25 25 25 25 50 500
실시예 3 : 본 발명을 위한 기능성 성분이 첨가된 생청국장을 이용한 청국장 바(bar) 제조
실시예 2에서 선호도가 높은 20%와 40% 중에서 생리활성물질이 더 많이 함유된 후자를 대상으로 실시예 1의 쑥, 녹차, 뽕잎, 클로렐라가 첨가된 기능성 생청국장을 제조한 후 동결건조하여, 표 3과 같은 조성으로 여러 가지 견과류와 건조과육을 혼합한 후 실시예 2와 동일한 과정을 거쳐 각각의 기능성소재가 첨가된 청국장 바(bar)를 제조하였다.
청국장 함유 바(bar)제조를 위한 조성물
건조청국장(%) 청국장 해바라기씨 가공보리 호두 호박씨 건·과 오트밀 물엿 합계
40% 200 25 50 25 25 50 25 100 500
실험예 2: 청국장 과자의 관능검사
상기 실시예 3에서 제조한 기능성 청국장 바(bar)의 관능검사를 실시하고 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
기호도는 9점 등급제(9=대단히 좋아한다; 8=좋아한다; 7=좋은 편이다; 6=약간 좋다; 5=좋지도 싫지도 않다; 4=약간 싫다; 3=싫은 편이다; 2=싫어한다; 1=대단히 싫어한다)에 준하여 2회 평가한 뒤 최종적으로 응답한 점수를 합산하여 평균치를 구하였다.
그 결과, 하기 표 4와 같이 대조구와 쑥을 첨가한 청국장 함유 바(bar)의 전반적인 기호도가 가장 높게 나타났으며, 특히 쑥 및 녹차가 첨가된 청국장 함유 바(bar)가 풍미, 조직감 및 구수한 맛에서 상대적으로 높은 점수를 나타내었다. 반면에 뽕잎 분말 청국장 함유 바(bar)는 전반적인 기호도 뿐만 아니라 모든 면에서 가장 낮은 선호도를 나타내었다.
관능검사 결과
　 외관 풍미 단단함 바삭거림 구수한맛 전반적인 기호도
대조구 5.25 5.58 4.83 5.50 5.50 5.33
쑥 6.33 5.66 5.80 5.50 5.85 6.45
녹차 6.35 5.54 4.83 5.41 5.40 5.55
뽕잎 6.00 5.33 5.83 4.91 5.16 5.20
클로렐라 6.20 5.40 5.65 4.65 5.25 5.45
이상, 상기 실시예 및 실험예를 통하여 설명한 바와 같이, 본 발명은 검정콩에 탈지대두미세분말을 첨가한 후 유용한 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 를 이용하여 생청국장을 제조하고, 상기 생청국장의 동결건조물을 이용하여 청국장 함유 바(bar) 등의 식품을 제조함으로써 청국장 특유의 냄새가 제거되고 관능미가 우수할 뿐만 아니라 녹차, 쑥, 뽕잎 및 클로렐라와 같은 기능성이 우수한 소재를 첨가한 청국장 함유 바(bar)를 제조하여 제공함으로써 청국장의 섭취 및 활용의 폭을 증가시킬 수 있는 매우 뛰어난 효과가 있으므로 식품산업상 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (3)

  1. 대두 또는 검정콩 100중량부에 대하여 탈지대두미세분말 5~20중량부 및 클로렐라, 녹차, 쑥 또는 뽕잎 분말 1~5중량부 첨가하는 단계; 상기 단계의 혼합물 100중량부에 대해 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 0.2~5중량부를 접종하여 30~50℃에서 10~30시간 발효시켜 생청국장을 제조하는 단계; 상기 단계에서 제조된 생청국장을 동결건조하여 동결건조된 발효물을 얻는 단계; 및 상기 동결건조된 발효물 20~50중량%, 오트밀(oat meal), 가공보리, 해바라기씨, 호박씨, 호도 및 건조 과육으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 어느 하나 이상 40~60중량% 및 물엿 10~30중량%를 혼합하여 기능성 식품을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 식품의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 기능성 식품은 청국장 함유 바(bar)임을 특징으로 하는 기능성 식품의 제조방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항 기재의 방법에 의해 제조된 청국장 함유 기능성 식품.
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