KR100787756B1

KR100787756B1 - 대두-쌀겨혼합물에 황국균과 청국장균 혼합 배양물 제조방법 및 그 배양물 가공 방법

Info

Publication number: KR100787756B1
Application number: KR1020060073586A
Authority: KR
Inventors: 김중만
Original assignee: 김중만
Priority date: 2006-08-01
Filing date: 2006-08-01
Publication date: 2007-12-24

Abstract

본 발명은 영양과 생리활성 기능이 우수한 대두-쌀겨혼합물에 공생성이 없는 황국균과 청국장균을 배양시켜 새로운 식품 소재를 창출하기 위해서, 찐 대두-쌀겨혼합물에 황국균을 먼저 접종 배양해서 얻은 배양물에 이어서 청국장균을 접종 배양해서 황국균과 청국장균이 혼합된 배양물을 얻는 즉, 순차적 접종 배양 방법에 관한 것이다.

한편 황국균과 청국장균이 혼합된 배양물은 수분이 많고, 자가효소 작용, 호흡열 발생 등으로 저장성이 낮기 때문에 열풍 건조나 동결 건조해서 저장성과 제분성을 부여함과 동시에 첨가 적성 및 가공 적성이 부여된 배양물 건조 분체는 봉지, 환 또는 타부렛로 제품화함으로써 휴대와 먹기에 편리한 기능성 식품을 제조하는 방법에 관한 것이다.

메주, 고지, 대두, 청국장균, 납두균, 황국균, 쌀겨, 청국장, 된장, 전자공여능, 항상화성

Description

대두-쌀겨혼합물에 황국균과 청국장균 혼합 배양물 제조 방법 및 그 배양물 가공 방법{Culturing method of Aspergillus oryzae and Bacillus subtilis in the mixture of Rice bran and soybean, and it's processing method}

본 발명은 된장 및 간장용 메주(고지)제조에 사용되는 황국균(Aspergillus. oryzae)과 세균의 일종인 청국장균(Bacillus subtilis 일명 Bacillus natto라고도 함)을 대두-쌀겨혼합물에 함께 배양시켜 대두, 쌀겨, 된장 및 청국장의 영양과 기능성이 통합된 배양물을 만드는 방법과 그 배양물을 가공하는 방법에 관한 것이다.

명세서에서 황국균, Aspergillus oryzae, 된장용 고지균, 된장용 메주균은 서로 같은 의미로 사용하고, 이 후 황국균(Aspgillus oryzae)과 청국장균(Bacillus subtilis 일명 Bacillus natto라고도 함)을 각각 황국균과 청국장균으로 표기한다.

대두에는 콜레스테롤이 없는 단백질이 40%, 양질의 오메가-3-지방산을 포함한 20%의 지질이 함유되고, 섬유소도 많이 함유되어 있으며, 정장 작용균의 증식에 유용한 올리고당(stachyose, raffinose)과 세포벽 구성과 신경 전달 기능이 있는 lecithin이 많이 함유되고, 항암 작용이 있는 saponin, 여성홀몬 대체 기능성 물질 (isoflavone류)등 생리활성 기능성 물질(Messina M. 1995. J Nutr 125: 567-572. Kim JS, Nam Yj, Kwon JW. 1996.Food Sci Biotechnol 5: 70-78.)이 풍부한 장류 원료이다.

이러한 영양 및 생리활성 기능이 우수한 대두를 우리 민족은 미생물을 작용시켜 소화 흡수가 좋고 소화효소가 많이 함유되고 생리활성 기능성이 우수한 된장과 청국장 등으로 전환해서 섭취하여 왔다.

쌀겨는 우리 쌀밥 식문화의 필연적인 부산물로 한 해 약 40∼50만 톤 생산되고 있으나 맛이 나쁘고 아직 가공 방법이 확립되지 않아 잠재적 식품 소재 수준이다. 쌀겨는 현미 중량의 8%(w/w)에 해당하는 껍질 부분(겨층과 쌀눈 혼합물)으로 현미를 7∼10분 도미로 도정할 때 생기는 부산물이지만 현미가 가지는 영양 및 생리활성 핵심 부분만 모아진 것이다.

쌀겨에는 양질의 단백질이 12∼16%, 오메가-3-지방산이 함유된 양질의 지방질이 18∼24%, 총식이섭유 20∼25%, 비타민 B 군(thiamine 1115 mg, niacin 29mg/100g 등), 혈관계 질환 예방 치료에 유용한 감마-oryzenol 및 tocopherols 200mg/kg(0.025%) 등이 많아 영양은 물론 건강기능성에서 어느 식량 자원에 못지않은 바이오 메스이다(porsky.et al., AOAC, 1988).

쌀겨는 영양과 생리 활성물질이 함량이 많아 쌀겨 층이 붙어 있는 현미로 지은 현미밥을 성인병 예방 치료에 전통적으로 많이 활용하여 왔다.

그래서 현미의 핵심 부위만으로 이루어진 쌀겨를 된장이나 청국장 제조 시 첨가해서 발효 과정에 생성되는 효소 작용을 받게 해서 본래 된장과 청국장의 맛에 문제가 없다면 청국장과 된장의 기능성과 영양성이 크게 개선될 수 있다. 다행히 이 문제는 이미 비타민 비원이 강화된 청국장 제조 방법(등록 제 0329704호)에서 확인된바 있다.

그러나 아직 한 가지 남은 문제는 현미나 쌀겨에는 재배 중에 사용된 지용성 농약이 많이 잔류될 가능이 지적되고 있어서 이 문제를 해결하는 것이 쌀겨의 이용도를 높이는 과제가 되고 있다.

황국균은 전분과 단백질 및 지방을 분해하는 효소 즉, amylase, protease 및 lipase 등을 얻기 위해서 개량 메주나 고지를 만드는데 사용하여 왔다.

이 곰팡이는 생육 최적온도가 30℃ 전후 이고 탄수화물이 많은 배지에서 잘 자란다. 재래식 메주에는 황국균을 비롯하여 불필요한 균(파랑 곰팡이 등)은 물론 때로는 유해균(예; Asp. flavus)까지를 포함하여 여러 균종이 많이 부착하여 자라기 때문에 비위생적 요소가 있다. 그러므로 대두 발효 식품 문화를 보다 위생적으로 계승하기 위해서는 순수하게 분리 배양된 황국균을 번식시킨 메주나 고지를 이용해서 개량식으로 된장과 간장을 담글 필요가 있다.

청국장균(납두균: B. natto라 고도함)은 청국장 제조 시 대두 단백질의 분해 효소인 protease을 얻는 효소원으로 오래 동안 사용되어 왔고, 재래식으로 청국장을 제조할 때는 지푸라기 또는 생콩을 사용하거나 공기 중으로부터 청국장균이 부착되어 청국장 특유의 점질물과 냄새를 내는 세균이다. 청국장균의 포자는 건조 상태에서 175℃에서 7시간 가열하여도 완전 사멸이 되지 않을 만큼 내열성이 강하다.

청국장균은 단백질이 많은 배지에서 잘 자라며, 최적 생육 온도와 습도는 각각 40∼45℃와 50∼60%로 황국균 생육 조건보다 높은 온도와 습도 조건이 필요하기 때문에 황국균과의 공생이 불가능하다.

청국장균은 세균이지만 위생적으로 무독하고, 대두로부터 혈관계 질환 예방에 유용한 다양한 분자량의 peptide 및 nattokinase 등을 생성하며 최근에는 장내 유해균 수를 줄여 주는 정장 효과, 변비 예방과 치료 효과 및 O-157과 같은 식중독균의 생육을 억제하는 효과가 있는 것으로 알려져 있다.

본 발명에 사용하고자 하는 황국균과 청국장균의 최적 배지 조건과 생육온도와 습도 조건을 보면 표 1과 같다.

표 1 황국균과 청국장균의 생육 특성

표 1에서 볼 수 있는 바와 같이 황국균의 최적 배지는 탄수화물이 많은 배지라면 청국장균은 단백질이 많은 배지가 유리하다. 본 발명에 사용된 쌀겨-대두 혼합물은 단백질이 많은 대두에 탄수화물(섬유소 포함)이 많은 쌀겨를 섞인 혼합물이기 때문에 두 균이 번식할 수 있는 배지 조건이 된다.

황국균과 청국장균의 생육 최적 습도는 각각 10∼40%와 50∼60%로 배양시 청국장균이 황국균보다 높은 습도 조건을 요구한다.

황국균과 청국장균의 생육 최적 온도는 각각 30℃와 40∼45℃로 황국균은 청국장균 생육 최적 온도인 40∼45℃에서 거의 생육이 불가능한데 비하여 청국장균은 황국균 배양 온도인 30℃에서도 매우 느리게 생육될 수 있다.

이러한 생육 특성 차이 중에서도 온도 조건은 습도보다 생육에 예민하게 영향을 미치는데, 특히 저온보다는 고온에서 그렇다. 왜냐하면 이두 균은 포자를 형성하는 균으로 습도가 최적 조건 이하가 되거나 온도가 최적 온도보다 낮으면 포자를 생성하여 생명을 유지하지만 고 온도에 대해서는 훨씬 민감해서 생육 최적 온도보다 10℃ 만 높아도 내열성이 약한 생활 세포는 치명적인 조건이 되기 때문이다.

된장은 청국장처럼 대두를 주원료로 하는 점에서는 같은 대두 발효 식품 범주에 드나 사용 균주가 세균이 아니라 곰팡인 황국균으로 메주 또는 고지를 만들고 이것을 원료 겸 효소원으로 사용하는 면에서 크게 다르다.

통상적인 된장 담금 공정은 다음과 같다.

청국장은 대두의 다양하고 우수한 영양적 그리고 생리활성 기능이 우수한 장점에 청국장용 세균에의 한 다양한 기능성 (amylase, protease 및 lipase 등 소화효소, cellulase), 생리활성에 유용한 분해 성분들(peptide류, 항혈전 기능의 nattokinase 등), 수용화 된 섬유소, 혈류계통의 질병 완화 및 먹어 본 사람들에 의해서 구전되는 탁월한 변비 치료 효과 등이 알려져 있다.

그러나 청국장은 다른 장류에서와 마찬가지로 전통적으로 소금을 약 10％(w/w) 첨가해 보관하면서 국 형태로 소비해 오고 있다. 이처럼 전통 방식으로 청국장을 국 형태로 소비하면 소금 과량 섭취 문제, 생균이 감소되는 문제, 조리 중 및 취식 후 청국장 냄새가 나는 문제가 있어서 국 형태의 청국장 소비는 차츰 줄고 있다.

된장에는 약 10%(w/w) 정도의 소금이 들어 있어서 맛이 짜고 염분을 많이 섭취하는 결과가 되기 때문에 섭취량에 제한성이 있다.

한편 우리 몸에서는 호흡으로 들어온 산소 중 약 5% 정도가 활성산소로 전환되는데, 이 활성 산소는 세포 노화 및 암, 당뇨 등 각종 질병을 일으키는 중요한 인자로 알려져 있다. 그러나 건강한 체내에는 이 유해한 활성 산소를 소거해 주는 효소인 SOD(superoxide dismutase)가 분비되고 있다. 그래서 이 효소의 체내 분비량이 많고 이 효소를 활성화시켜 주는 물질을 충분히 섭취해 주는 것이 건강에 좋다고 한다.

거의 모든 건강 기능 식품은 SOD 활성 효과를 중요시하고 있는데 된장 청국장에서도 SOD활성을 높여 주는 기능이 알려져 있으며(SUMI HIROUKI, NATTOKINASE, 1998) 이 효소의 활성은 전자공여능으로 표시되고 있다. 그래서 된장이나 청국장 개량 효과의 평가에서도 SOD 활성능 즉 전자공여능이 중요시 되고 있다.

웰빙 식생활의 추구에 따라서 영양 및 생리활성 기능이 우수한 된장, 청국장, 현미 및 대두 등이 일상식으로 많이 권장되고 있으나 이들 장점 모두를 아우르는 식품이 아직은 없다.

따라서 이들 식품의 장점을 아우르는 식품이 창출된다면 영양성, 생리활성 기능성, 효소제 및 생균제제 효과 등이 종합된 새로운 식품이 될 것이다.

지금까지 된장에 관한 연구로는 protease, amylase, lipase 및 항암성 (Kennedy AR . 1995. J. Nutr 125: 733-739), 항산화성(Santiago LA, Hiramatsu H, Mori A. 1992. J Nure Sci Vitaminol 38: 297-302), 항콜레스테롤 효과(Shin ZI, Ahn CW, Nsm HS, Lee HJ, Moon TH. 1995. Korea Jfood sci Technol 27: 230-243)등이 있고, 된장의 기능성을 향상시키는 연구(Cui CB, Lee EY, Lee DS, Ham SS. 2002 J Korean Soc Food Sci Nutr 31: 322-328)등이 있다.

청국장의 기능성에 관한 연구로는 혈중 콜레스테롤 저하(Yoo JY. 1997. Kor J Appl Microbiol Biotechnol 23 : 13-30), 고혈압 예방(Wyvratt MJ, Patchett AA. 1985. Medicinal Res Rev 5 : 483-489), 항암(Tiisala S, Majuri ML, Carpen O, Renkonen R. 1994 Biochem Biophys Res Commun 203: 443-446), 항산화(Iwai K, Nakaya N, Kawasaki Y ,Matsue H. 2002. Agric Food Chem, 50: 3597-3601), 혈전용해(Yoo CK, Seo WS, Lee CS, Kang SM. 1998. Kor J Appl Microbiol Biotechnol 26 : 507-514) 및 골다공증 예방(Hosoi T . 1996. Nippon Romen Igakkai Zasshi 33 : 240-244) 등이 있으며, 황국균과 청국장균을 각각 다른 배지에 배양해서 단독으로 또는 이두 배양물을 섞어 사료용 미생물 첨가제로 사용한 예(황국균과 납두균을 이용한 사료 첨가용 미생물 생균제 및 그 제조 방법, 공개특허 2001-0003233)가 있으나 본 발명에서 시도하려는 황국균과 청국장균을 대두-쌀겨혼합물이라는 한 배지에서 배양해서 배양물을 얻는 방법과 그 배양물 가공 방법에 관한 선행기술은 아직 발견하지 못하였다.

표 1에서 볼 수 있는 바와 같이 황국균과 청국장균은 서로 공생 가능성이 없 는 생육 특성 때문에 한 배지에 이 두 균을 동시 접종해서 같은 온도에서 배양하기는 불가능하다. 황국균과 청국장균을 찐 대두-쌀겨혼합물에 배양하는 방법을 찾기 위해서, 대두-쌀겨혼합물에 청국장균과 황국균을 배양하는데, 동시 접종하여 배양하는 경우, 순차적 배양이 생각될 수 있고, 다시 순차적 배양에서는 청국장균과 황국균 중 어느 것을 먼저 배양하고 어느 것을 나중에 배양하느냐가 문제가 된다.

한편 찐 대두-쌀겨혼합물에 황국균과 청국장균을 배양한 배양물은 자가효소의 작용과 호흡열로 인하여 변질 부패되기 쉽기 때문에 저장성을 확보하고 가공 적성을 부여하는 것이 본 발명이 해결해야 하는 부수적인 과제이다.

이상의 기술적 과제를 해결하기 위해서 대두-쌀겨혼합물에 첫째, 대두-쌀겨혼합물에 황국균과 청국장균을 동시 접종해서 각각 30℃와 40∼45℃에서 배양하는 방법 둘째, 찐 대두-쌀겨혼합물에 먼저 청국장균을 접종해서 40∼45℃에서 배양한 것에 황국균을 접종해서 30℃에서 배양하는 방법 셋째, 찐 대두-쌀겨혼합물에 먼저 황국균을 접종하고 30℃에서 배양한 다음 이 배양물에 청국장균을 접종 배양해서 40∼45℃에서 배양하는 방법 중 어느 경우가 두 균이 자라는데 이상적인지를 찾아내고자 한다.

1. 대두와 쌀겨 처리 및 미생물 배양

통상적인 된장용 메주(일명 고지)와 청국장용 납두를 제조하는데 따른 대두 처리 공정과 조건은 다음과 같다.

제 1공정 <대두 열처리>

원료 콩(대두) → 세척, 침지(20℃, 12시간) → 증자(121℃, 20∼30분) → 찐 대두.

대두를 정선한 후 콩 무게의 약 2.2∼2.5배이고, 약 20℃의 물에서 약 12시간 잘 불린 대두를 가압 솥에서 1.0∼1.5kg/cm²의 압력에서 20 ∼ 30분간 찐 다음 약 45∼50℃로 냉각해서 찐 대두를 만들었다.

제 2공정 <쌀겨 처리 열처리>

신선한 쌀겨에 물이나 콩물을 넣어 수분함량이 40∼50％(w/w)되게 한 것을 100℃, 20∼30분 증자한 것을 <제 1공정＞에서 준비된 찐 대두에 약 10 ∼ 20%(w/w) 첨가하여 45℃로 냉각하여 찐 대두-쌀겨혼합물로 사용하였다.
제 3공정 <황국균 배양 공정>
찐 대두-쌀겨혼합물에 또는 찐 대두-쌀겨혼합물에 청국장균을 배양한 배양물에 순수 분리 배양한 황국균 종균을 배양 재료 10 kg에 대하여 60~75g[[0.6 ~ 0.8 %(w/w)]를 접종하고 고지 상자에 넣은 다음 30~33℃에서 12~15시간 배양하였다.
제 4공정 <청국장균 배양 공정>

찐 대두-쌀겨혼합물 또는 찐 대두-쌀겨혼합물에 황국균을 배양한 배양물 10kg에 대하여 순수 분리 배양한 청국장균 8~10g[(0.08 ~ 0.1%(w/w)]을 멸균수에 희석해서 접종하고 발효상자에 넣은 다음 온도 40~45℃, 습도 약 60 % 조건에서 24시간 배양 발효시켜 찐 대두-쌀겨혼합물 배양물을 얻어 통상적인 조건에서 동결건조해서 냉장 보관 하면서 시료로 사용하였다.

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2. 황국균과 청국장균 배양 순서에 따른 번식 정도 비교

제 1, 2공정에 의해서 준비된 찐 대두-쌀겨혼합물에 황국균(A)만을 배양한 배양물, 청국장균(B)만을 배양한 배양물, 황국균(A)과 청국장균(B)을 동시접종 배양한 배양물, 청국장균(B)을 먼저 배양한 후 황국균(A)을 배양한 배양물, 황국균(A)을 배양한 배양물에 청국장균(B)을 배양한 배양물에 대하여 번식한 정도를 시각으로 조사한 결과는 표 1과 같다.

표 2. 찐 대두-쌀겨혼합물에 황국균과 청국장균을 배양하는데 접종순서 및 배양 온도가 생육에 미치는 영향

찐 대두-쌀겨혼합물 각각에 황국균 및 청국장균을 같은 시간대에 각각 접종하고 같은 시간대 각각 30℃와 40℃에서 배양한 결과 양쪽 모두 번식 결과가 양호하였다.

찐 대두-쌀겨혼합물에 황국균과 청국장균을 같은 시간대에 접종하고 배양한 결과 30℃에서 배양한 경우 황국균이 청국장균보다 약간 우세한데 비하여 40℃에서 배양한 경우 청국장균의 번식은 양호 하였으나 황국균은 거의 번식되지 않았다.

찐 대두-쌀겨혼합물에 청국장균을 먼저 접종 배양하고 이어서 황국균을 접종 배양한 결과 황국균의 번식은 거의 없는데 반하여 찐 대두-쌀겨혼합물에 황국균을 먼저 접종 배양하고 이어서 청국장균을 접종 배양한 결과 청국장균의 번식이 양호하였다.

이 결과는 청국장균이 번식된 배양물에는 황국균이 자라는데 부적당하다는 사실과 청국장균이 점유한 배양물에서는 온도 조건이 적당하더라도 황국균은 자랄 수 없는 즉, 억제(항생) 작용이 있는 것으로 추측된다.

따라서 찐 대두-쌀겨혼합물에 황국균(황국균)과 청국장균(청국장균)을 배양하여 공존시키는 방법으로는 찐 대두-쌀겨혼합물에 황국균을 먼저 접종배양하여 얻은 배양물에 이어서 청국장균을 접종 배양하는 것이 가장 효과적이었다.

2. 쌀겨 중 농약 잔류량 분석

쌀겨에 대한 농약 잔류 의구심은 쌀겨를 식품으로 활용하는데 있어서 큰 제한 요인이 되고 있다. 잔류량은 농약 종류, 살포 시기와 양, 분해성, 기후, 저장 기간, 조리 가공 조건 등에 따라서 다르게 된다(김 남형 등, 한국식품과학회지, 28(3) 490-196,1996).

농약은 농산물 생산에서 필요악이기 때문에 농약이 식품에 잔류하더라도 조리 가공 공정을 거치면서 자연스럽게 저감되어 섭취 단계에 무독한 수준으로 된다면 매우 이상적이다.

<분석 조건과 방법>

시료 5g를 정확히 칭량하여 100 mL의 acetone을 가하고 1시간 진탕한 후 celite 1스푼을 깔고 Whatman으로 2번 사용하여 추출물을 흡입 여과 하였다. 이 추출물을 증류수 450 mL과 포화 NaCl 50 mL에 녹이고 CH₂Cl₂ 50 mL ×2회 분배 추출하여 sodium sulfate, anhydrous 층을 통과시켜 농축시킨 뒤 hexane 10㎖로 재용해해서 용출한 시료를 감압 농축하여 Hexane 3 mL로 재용해 하여 그 액을 GLC/NPD(Gas Liquid Chromatograph : HP 5890)에 주입하여 분석하였다.

< 열처리 조건 및 미생물 배양에 따른 쌀겨 중 농약 잔류량 비교>

벼 품종 동진 벼에 Iprobenfos 과 Hexaconazole를 살포해서 재배하여 수확한 벼를 도정해서 얻은 쌀겨를 열처리 및 황국균과 청국장균을 배양한 배양물에서의 이들 농약의 잔류량을 조사한 결과는 표 3과 같다.

표 3. 쌀겨 중 Iprobenfos와 Hexaconazole의 잔류량과 열처리 및 미생물 배양에 따른 잔류량 변화

표 3에서 볼 수 있는 바와 같이 2가지 농약 중 Hexaconazole은 살포 후 도정 때까지 분해 되어 쌀겨에서 불검출 수준인데 반하여 Iprobenfos는 분해도가 낮아 쌀겨에서 약 0.136ppm이 잔류되었다.

쌀겨에 아직 잔류하는 Iprobenfos도 통상적인 열처리 공정을 거치면서 많이 감소되었고, 열처리 후 잔존하는 농약도 본 발명에 사용된 청국장균과 황국균의 배양 과정에서 분해되어 불검출로 나타났다.

따라서 본 발명에서 원료의 일부로 사용한 쌀겨에 잔류할지 모르는 농약 잔류 문제는 열처리 과정과 황국균 및 청국장균 배양으로 불검출 수준으로 저감되었기 때문에 황국균과 청국장균의 공존 배양물을 만드는데 있어서 쌀겨 사용은 위생적으로 문제가 없다고 판단된다.

3, 전자공여능 비교

표 1의 5가지 시료 추출물의 항산화 활성을 평가하기 위해서 DPPH법(Blosis MS. 1958. Nature181:1199-1224.))에 준하여 전자공여능을 측정하였다. 본 발명의 배양물을 증류수에 1.0 mg/mL로 농도로 희석한 여과액 1 mL에 0.2 mM (1, 1'-diphenyl -2-pieryl hydrazyl) 메타놀 용액 1 mL을 가하여 혼합한 다음 실온에서 30분 간 방치한 후 517 nm에서 spectrophotometer(Hitachi UV-2001 Japan)로 흡광도를 측정하여 항산화력은 다음과 같이 electron donating ability(EDA, %)로 나타냈다.

EDA(%)=(1-A/B) x 100 여기서

A: 시료 첨가구의 흡광도 B: 시료 무첨가구의 흡광도

표 4. 찐 대두-쌀겨혼합물에 황국균과 청국장균 배양물 종류별 전자공여능 비교

표 4에서 볼 수 있는 바와 같이 전자공여능 즉 라디칼(radical) 소거능은 대두-쌀겨혼합물에 A 접종 배양< A와 B를 동시 접종(30℃)배양 < A와 B를 동시 접종(40℃) 배양 < B접종 배양 < B접종 배양 후 A접종 배양 < A접종 배양 후 B접종 배양 순으로 5가지 배양물 중 전자공여능(항산화성)이 가장 높은 배양 방법은 대두-쌀겨혼합물에 황국균을 먼저 접종 배양한 배양물에 청국장균을 다시 접종 배양하는 방법이었다.

4. 색도 측정과 색도와 전자공여능과의 관련성

일반 가공 식품에서 항산화성은 경옥고나 홍삼 제품에서처럼 갈변반응(이때는 비효소적 갈변)이 잘 일어난 경향이 있다. 항산화력은 전자공여능으로 표시되고 있고 전자공여능은 갈변된 식품에서 높게 나타나기 때문에 백색도가 낮은 식품에서 높다고 할 수 있다.

갈변반응으로 생성된 갈변색소는 식품 중 유리 당과 유리 아미노산의 상호반응(interaction)이라고 하는 Maillard 반응에 의해서 비효소적으로 생성된 것으로 그 함유량은 식품의 전자공여능(항산화력)과 비례하는 것으로 알려져 있다.

따라서 표 4의 5가지 배양물(시료)의 전자공여능이 백색도와 역비례 관계가 있는지를 확인하기 위해서 L 값(백색도), a(적색도), b(황색도)를 조사한 결과는 표 5와 같다.

< 색도 측정 방법>

색도 측정은 본 발명의 배양물을 직접 Color and color difference meter(Model No. JX777 Minolta Co., Japan)에 의하여 각각 L, a, b값을 측정하였데, 3회 반복 측정하여 평균치로 나타내었다.

표 5. 찐 대두-쌀겨혼합물에 황국균 및 청국장균 배양물 종류별 색도 변화 비교

L 값(백색도)은 A배양> B배양> B배양 후 A배양> A배양 후 B배양으로 감소하였고, a 값(적색도)은 A배양 < B배양 < B배양 후 A배양< A배양 후 B배양으로 증가하였으며, b 값(황색도)은 A배양 > B배양 > B배양 후 A 배양> A배양 후 B 배양 순으로 감소하였다.

본 발명의 5가지 배양물 중에서 황국균 배양 후 청국장균을 배양한 배양물의 L 값이 가장 낮은 것과 전자공여능이 높은 것과의 관련성을 확인 할 수 있었다. L 값이 가장 낮은 시료는 갈변색소 함유량이 많은 것을 뜻하고 갈변색소가 보다 많은 것은 갈변반응에 불가결한 유리 아미노산과 유리당이 많은 조건이었음을 반영하는 것이다. 그리고 유리 아미노산과 유리당이 많은 조건이 된 것은 전분을 분해하는 효소인 amylase와 단백질을 분해하는 효소인 protease 분비량이 많았음을 반영하는 것이며 그리고 이들 효소가 많이 분비된 것은 찐 대두-쌀겨혼합물에 황국균 접종 후 청국장균을 접종해서 배양하는 방법이 이들 균이 잘 자라는데 가장 효과적이었음을 반영하는 것이다.

5. 황국균과 청국장균 배양물의 건조 방법 및 건조물의 제품화

찐 대두-쌀겨혼합물에서 황국균을 먼저 접종해서 배양한 후 청국장균을 배양하는 순서로 배양된 배양물은 수분이 35%(w/w) 전후이고 amyalse protease, lipase, peroxidase, catalase, urease 등의 자가효소가 있고, 아직도 생활 세포 상태의 황국균과 청국장균은 호흡 반응을 하기 때문에 온도가 오를 수 있는 등의 원인으로 보존성이 매우 낮아 시간이 지날수록 효소 역가가 떨어지고 변질이나 부패되기 쉬운 단점이 있다.

그렇기 때문에 배양물의 용도 확대와 품질 유지를 위해서는 저장성, 가공적성과 첨가 적성 및 먹기와 휴대 편이성 부여가 중요한 문제이다.

이러한 문제는 자가 효소 작용과 호흡 반응 억제시키기 위해서 본 발명의 갓 배양된 혼합 배양물을 통상적인 동결건조 방법 즉, -30 ∼ 40℃로 급속 동결하고 1.0 ∼ 0.1 mmHg 진공 조건에서 수분함량 8 %(w/w)이하로 동결 건조하거나, 50 ∼ 70℃에서 열풍 건조해서 저장성을 확보하고 이 건조 배양물은 건식 제분기에서 50 ∼ 80 mesh로 제분하여 가공 적성과 첨가 적성을 부여 하여 휴대(가볍고)와 먹기 편리하게 분체를 포장한 제품, 환 제품, 타부렛 제품으로 제품화함으로써 해결 할 수 있었다.

본 발명은 다음과 같은 효과를 기대 할 수 있다.

본 발명은 생육 특성상 공생이 불가능한 황국균과 청국장균을 찐 대두-쌀겨혼합물에 배양해서 황국균과 청국장균이 혼합된 배양물을 얻는 방법을 확립함으로써 대두, 쌀겨, 된장 및 청국장이 가지는 영양 특성과 생리활성 기능성이 종합된 배양물이라는 새로운 차원의 기능성 식품 소재를 창출한 의미가 있다.

영양과 생리활성 기능성은 우수하지만 쌀겨에는 잔류될지 모르는 농약 잔류 문제가 열처리 가공 공정과 균의 배양 과정에서 분해 되어 쌀겨 사용에 따른 위생적 염려를 불식할 수 있다.

본 발명은 된장과 청국장의 저장성 부여와 간을 맞추는 조미 기능을 위해서 첨가된 소금(10%, w/w) 때문에 된장, 청국장의 섭취 시 다량의 소금 섭취가 따르는 문제와 맛이 짜기 때문에 섭취량을 제한해야 되는 문제를 건조로 해결하였고, 건조로 배양물의 제분성이 부여되어 제분함으로써 첨가 적성 및 가공 적성이 개선되어 분체, 환, 타브렛, 캡슐 형으로 제품화 할 수 있었다.

본 발명의 대두-쌀겨 혼합에 황국균과 청국장균을 배양시킨 배양물은 메주 또는 고지의 기능이 있기 때문에 된장, 간장 및 고추장을 담글 때 사용하면 대두에 황국균만을 배양해서 만든 메주나 고지로 담근 된장, 간장 및 고추장보다는 기능성 이 더 강화된 효과를 기대할 수 있다.

성인병 예방 치료를 위해서 현미밥을 상식하는 사람이 본 발명의 혼합 배양물을 섭취하면 현미에서 보다 더 많은 영양과 생리활성 기능성을 기대할 수 있다.

본 발명에 사용된 대두-쌀겨혼합물 준비에서 대두 대신 효과는 다소 떨어지지만 쥐눈이콩이나 작두콩 등으로 대체할 수도 있고, 또한 쌀겨 대신 보리나 밀기울을 사용할 수도 있다.

벼농사 부산물인 쌀겨를 대두와 조합시켜 된장 간장 고추장을 만들 수 있는 가능성을 제공하고 있다.

본 발명은 세계적으로 기능성과 영양 면에서 각광을 받고 있는 대두와 쌀겨의 혼합물에 청국장균과 황국균을 배양한 배양물로 이 배양물에는 단백질 분해 효소인 protease, 전분 분해 효소인 amylase, 수용화된 섬유소, 풍부한 비타민 B군(thiamine riboflavin, niacin, 등), 혈전 용해 효소인 nattokinase, 혈관계 질환 예방 치료에 유용한 감마-oryzenol, 소화 흡수가 좋은 아미노산과 peptide, 전자공여능 즉 항산화성이 우수한 갈변 물질, 유해균의 생육을 억제하는 청국장균이 함유되어 건강식품으로써 또는 건강 기능 소재로써 가치가 기대된다.

본 발명의 혼합 배양물은 대두-쌀겨혼합물에 황국균과 청국장균을 각각 배양한 것을 각각 또는 일정 비율로 혼합해서 가축 사료 첨가용 미생물제제로 활용이 가능하다.

쌀겨는 식미가 나쁘고 농약 잔류 의심으로 아직 잠재적 식량 자원 수준이지만 본 발명에서는 실용적 자원으로 활용할 수 있는 가용 자원으로 벼농사 소득 증 대에도 기여할 것으로 기대 된다.

본 발명의 배양물에는 protease와 amylase가 많이 함유되어 있기 때문에 육식이나 전분질 식사자의 소화제로 유용성이 있다.

본 발명은 벼 대체 작물로 많이 재배 생산되고 있는 대두 소비를 촉진하는 방법으로서의 효과가 크게 기대된다.

Claims

대두-쌀겨 혼합물에 황국균과 청국장균 혼합 배양물을 제조하기 위해서, 수침해서 121± 1℃에서 20~30분간 찐대두에 수분을 40~50%(w/w)로 조절하여 100℃에서 20~30분간 찐 쌀겨를 원료 대두무게에 대하여 10~20%(w/w) 첨가하여 찐대두-쌀겨 혼합물을 만들고, 이 찐대두-쌀겨 혼합물에 먼저 황국균 종균을 0.6~0.8%(w/w)을 접종하고 30~33℃ 12~15시간 배양하여 얻은 배양물에 다시 청국장 종균 0.08~0.1%(w/w)을 멸균수에 희석해서 접종하고 40~45℃와 습도 602 % 조건에서 24시간 배양하여 황국균과 청국장균을 순차 배양 방법으로 배양물을 얻는 것을 특징으로 하는 대두-쌀겨혼합물에 황국균과 청국장균 혼합 배양물 제조 방법.
청구항 제1항의 혼합 배양물을 -30 ~ -40℃로 급속 동결하고 1.0 ~ 0.1 mmHg 진공 조건에서 수분함량 8 %(w/w)이하로 동결 건조하거나, 50 ~ 70℃에서 열풍 건조해서 수분을 8 ~ 9%(w/w) 수준으로 건조한 것을 50 ~ 80 mesh로 제분하여 얻은 가루를 봉지 형태, 환 형태, 정제 형태 및 캡슐 형태로 제품화함을 특징으로 하는 대두-쌀겨혼합물에 황국균과 청국장균을 배양한 혼합 배양물의 가공 방법.
고지나 메주를 사용하여 제조되는 된장, 간장, 고추장의 제조방법에 있어서, 상기 고지나 메주를 대체하여 청구항 제1항의 제조방법에 의해 제조된 혼합배양물을 담금하여 제조되는 것을 특징으로 하는 된장, 간장, 고추장 제조방법.