KR100851288B1 - 유용미생물을 이용한 항산화 발효쌀의 제조방법 및 상기방법에 의해 제조된 항산화 발효쌀 - Google Patents

유용미생물을 이용한 항산화 발효쌀의 제조방법 및 상기방법에 의해 제조된 항산화 발효쌀

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Abstract

유산균, 효모, 고초균 및 방선균으로 이루어지는 발효쌀 제조를 위한 유용미생물 배양액을 제조하는 단계 및 쌀에 상기 유용미생물 배양액을 첨가하여 20~40℃에서 3~14일 동안 발효시키는 단계를 포함하는 항산화 발효쌀의 제조방법 및 상기 방법에 의해 제조된 항산화 발효쌀에 관한 것이다.

Description

유용미생물을 이용한 항산화 발효쌀의 제조방법 및 상기 방법에 의해 제조된 항산화 발효쌀{Method for producing antioxidant fermented rice using living effective microorganisms and antioxidant fermented rice produced by the same}
본 발명은 유산균, 효모, 고초균 및 방선균으로 이루어지는 발효쌀 제조를 위한 유용미생물 배양액을 제조하는 단계 및 쌀에 상기 유용미생물 배양액을 첨가하여 20~40℃에서 3~14일 동안 발효시키는 단계를 포함하는 항산화 발효쌀의 제조방법 및 상기 방법에 의해 제조된 항산화 발효쌀에 관한 것이다.
유용미생물(유산균, 효모 등)은 인체에 유익한 균으로서 다양한 생리활성을 하고 있다. 그 중에서 유산균은 글루코오스 등 당류를 분해하여 젖산을 생성하는 미생물을 말하며 다른 미생물과 비교적 잘 공존 공생하는 특징이 있다. 젖산발효에 의해 생성되는 젖산에 의해서 병원균과 유해세균의 생육이 저지되는 성질이 있어 식품제조에 이용한다. 또한, 포유류의 장내에 서식하여 잡균에 의한 이상발효를 방지하여 정장제(整腸劑)로도 이용되는 중요한 미생물이다. 그람양성균이며, 통성혐기성 또는 혐기성이다. 운동성은 없고 대부분이 카탈라아제 음성이고, 생육에는 각종 비타민, 아미노산, 어떤 종류의 펩티드 등을 요구한다.
효모는 발효(醱酵)의 모체(母體)란 뜻으로 양조, 제빵에 필수적인 것이다. 곰팡이나 버섯 무리이지만 균사가 없고, 광합성능이나 운동성도 가지지 않는 단세포 생물의 총칭이다. 대부분 토양 속에 살지 않으며 꽃의 꿀샘이나 과실의 표면과 같은 당 농도가 높은 곳에 많이 생육하고 있다. 당을 발효시켜 에탄올과 이산화탄소를 생산하는 능력을 가진 것이 많다. 이 성질은 맥주의 제조나 빵의 발효에 이용되고 있다. 효모는 단백질이 50％ 이상이며, 비타민 B1과 B2, 니코틴산, 엽산(폴산)의 풍부한 공급원이다. 양조효모는 흔히 비타민 보충제로서 복용되기도 한다. 따라서 효모는 미생물 분류상 곰팡이의 일종으로 인간생활에 필수불가결한 미생물이다.
쌀은 가열하여 밥을 짓거나 분말을 이용하여 떡, 빵, 면류, 과자류를 가공하는데 사용하고 있으며, 누룩, 효모 등으로 발효시켜 술을 제조하는 것이 통상적인 기술에 해당한다. 미생물을 이용한 쌀을 제조하는 종래의 기술로, 한국공개특허 2005-121109호에는 버섯균을 증자한 쌀에 접종하여 배양하고 건조하는 단계를 포함하는 버섯균 배양쌀의 제조방법에 관한 것이 있으며, 한국등록특허 723316호에는 멸균한 쌀에 복령 균사체를 접종하여 배양시킨 복령균사체 발효쌀에 관한 것이 공지되어 있다. 또한 쌀의 항산화능이 증진된 기능성 쌀을 생산하기 위해 한국공개특허 2007-44760호에는 옻나무 추출액을 세척한 쌀에 함침 또는 분무하고 건조하는 방식으로 쌀에 옻나무 추출액이 코팅되게 하는 기술이 공지되어 있다.
그러나 이러한 기술들은 단일 미생물이나 균사체를 이용하여 국소적으로 쌀을 발효한 것이며, 쌀의 항산화능력을 증진하기 위한 시도가 없었으며, 이 분야의 종래 국내기술은 항산화제를 인위적으로 첨가하여 제조한 것이 전부이며 이러한 제품은 쉽게 산화되는 단점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로, 발명이 속하는 기술은 주로 유산균과 효모로 구성된 유용미생물을 이용하여 유용미생물의 산물인 항산화물질이 풍부한 항산화쌀을 개발하는 것이다. 본 발명은 2종 이상의 유용미생물을 첨가하여 완전발효를 시켰으며 발효가 되면서 항산화 효과를 유지하므로 장시간 제품의 보관성이 인정된다고 하겠다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명이 속하는 기술은 주로 유산균과 효모로 구성된 유용미생물을 이용하여 발효쌀을 발명하고자, 유산균과 효모가 함께 공생하는 원리를 기초로 본 발명자의 끊임없는 실험 및 연구를 통해 선택된 유용미생물 조합을 이용하여 쌀을 완전 발효시킴으로써 취사를 하여도 유용한 미생물이 잔존하면서 항산화 효과가 증진된 쌀을 제공하는 것이다.
이를 위하여 본 발명은 유산균, 효모, 고초균 및 방선균으로 이루어지는 발효쌀 제조를 위한 유용미생물 배양액을 제조하는 단계 및 쌀에 상기 유용미생물 배양액을 첨가하여 20~40℃에서 3~14일 동안 발효시키는 단계를 포함하는 항산화 발효쌀의 제조방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 본 발명의 항산화 발효쌀의 제조 방법으로 제조된 항산화 발효쌀을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 항산화 발효쌀을 원료로 제조되는 곡류가공품을 제공한다.
유용미생물을 첨가하여 완전 발효시킨 발효쌀은 취사를 하여도 유용한 미생물이 살아있다. 유용미생물의 항산화물질을 이용한 항산화 쌀을 제조한 것으로 유통기간 및 저장기간 동안에도 산화를 방지하여 미질의 품질을 향상시킬 수 있다. 또한 부패균과 병원체의 성장을 억제하고 산화에 의한 미질 저하를 막을 수 있다. 또한 일반적인 부패세균과 병원체의 성장을 방해하여 변패 및 병원성 세균의 증식을 억제한다. 또한 항균성물질은 발효산물의 보존기간을 늘려준다. 특히 지속적인 유용미생물을 밥으로 섭취할 수 있기 때문에 국민건강 증진과 쌀 수입에 대한 경쟁력을 제고시킬 수 있다고 확신한다. 특히 발효쌀은 유용한미생물이 다량 함유되어 있고 소화가 용이하여 환자식, 건강식 등의 특수영양식품으로 이용될 수 있다. 발효현미는 상당한 기능성을 함유하여 향후 국민건강에 이바지할 것으로 기대된다. 발효쌀의 경우 취사하여도 유용한미생물이 살아있어 최고의 영양식으로 각광받을 수 있으며 이러한 항산화 쌀은 FTA에 의한 쌀 수입개방에 대한 경쟁력 있는 제품으로 부상되어 국내 쌀 수요 증대로 이어질 것으로 기대된다.
도 1은 일반현미와 본 발명의 발효현미에 대한 성분 차이를 나타낸다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 유산균, 효모, 고초균 및 방선균으로 이루어지는 발효쌀 제조를 위한 유용미생물 배양액을 제조하는 단계; 및 쌀에 상기 유용미생물 배양액을 첨가하여 20~40℃에서 3~14일 동안 발효시키는 단계를 포함하는 항산화 발효쌀의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 방법에서, 상기 발효쌀 제조를 위한 유용미생물 배양액에서, 유산균은 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei), 락토바실러스 플란타룸 (Lactobacillus plantarum)일 수 있으며, 효모는 사카로마이세스 세레비지애 (Saccharomyces cerevisiae)일 수 있으며, 고초균은 바실러스 서브틸리스 (Bacillus subtilis)일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 바실러스 서브틸리스 아종 스피지제피아이 (Bacillus subtilis subsp. spizizepii)일 수 있으며, 방선균은 스트렙토마이세스 그리세우스 (Streptomyces griseus)일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
바람직하게는 상기 유용미생물은 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei), 락토바실러스 플란타룸 (Lactobacillus plantarum), 사카로마이세스 세레비지애 (Saccharomyces cerevisiae), 바실러스 서브틸리스 아종 스피지제피아이 (Bacillus subtilis subsp. spizizepii) 및 스트렙토마이세스 그리세우스 (Streptomyces griseus)으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
쌀에 유용미생물 배양액을 첨가하여 발효하는 조건 및 배지는 당업계에 공지된 것을 이용할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 발효쌀의 제조 방법에서, 상기 쌀은 일반미, 배아미, 무세미, 현미, 발아현미, 밀쌀, 보리쌀, 잡곡 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 본 발명은 본 발명의 발효쌀의 제조 방법으로 제조된 항산화 발효쌀을 제공한다. 상기 제조된 항산화 발효쌀은 유통기간 및 저장기간 동안에도 산화를 방지하여 미질의 품질을 향상시킬 수 있다. 상기 항산화 발효쌀은 일반미, 배아미, 무세미, 현미, 발아현미, 밀쌀, 보리쌀, 잡곡 등으로 제조할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 본 발명은 상기 항산화 발효쌀을 원료로 제조되는 곡류가공품을 제공한다. 상기 항산화 발효쌀을 원료로 제조되는 곡류가공품은 면류, 떡류, 빵류, 과자류 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
유용미생물(θ-1, 쎄타원)의 준비
다음의 유용 미생물의 조합은 본 발명자의 끊임없는 연구 및 실험을 통해, 쌀에 발효공정을 거쳐 공생관계를 유지하며 안전한 식생군을 이루어, 취사 후에도 유용 미생물이 상당수가 존재하는 최적의 미생물 조합임을 강조하는 바이다.
1) 유산균 및 효모는 유전자은행으로부터 아래의 개별 원균 종을 구입한다.
- 유산균 (Lactobacillus casei)
- 유산균 (Lactobacillus plantarum)
- 효모 (Saccharomyces cerevissiae)
2) 고초균 및 방선균을 왕겨 및 미강으로부터 아래의 방법에 의해 개별 원균으로 분리한다.
- 고초균 (Bacillus subtilis subsp. spizizepii)
- 방선균 (Streptomyces griseus)
고두밥에 흑설탕을 10중량% 정도 혼합하여 준비된 배지 위에 친환경 왕겨를 놓고 헝겊을 덮은 후, 25℃ 정도의 온도에서 1일 2회 생육에 적당한 수분을 스프레이하면서 1주일 동안 배양시켜 고초균 및 방선균을 생성시키고, 이를 각각 쌀겨와 흑설탕이 50:50 중량비로 혼합된 배지에 다시 접종하여 25℃에서 1주일 배양 후 개별원균으로 사용하였다.
유용미생물(θ-1)의 제조
상기 본 발명에 의한 선별된 원균은 클린벤치에서 증류수에 녹여 제조된 한천(agar) 배지에 멸균된 백금니를 통해 접종하고, 상기 접종된 개별균은 각각의 생육온도에 따라 인큐베이터에서 성장시킨다. 상기 고체배지에 접종된 상태의 개별균은 각각의 액체배지 (PD broth - 효모; LB broth - 바실러스, 방선균; MRS broth - 유산균)에 접종하며, 액체배지 제조는 끓는 물에 녹인 후 병에 담아 호일로 밀봉 후 Autoclave에 121℃에서 15분간 고온 멸균시킨 후 클린벤치에서 자외선등과 송풍을 통해 멸균 및 식히는 과정을 거친 후 고체배지를 접종한다. 접종된 상태의 병은 호일로 밀봉 후 Parafilm으로 재밀봉한 후 진탕배양기에 넣고 1~3일 정도의 배양과정을 거친다. 상기와 같이 생산된 개별균을 스테인리스 액비제조기 또는 발효조에 물과 물엿(1~35중량%)을 넣고 기포기를 가동한 상태로 3일 정도 배양시켜 동량비로 혼합하여 발효쌀 제조를 위한 유용미생물(θ-1)로서 사용한다.
상기 준비된 개별균은 모두 구입하여 사용될 수도 있으며, 노화와 오염의 우려로 계대배양의 과정을 거치며 6개월 정도 후에는 유전자은행으로부터 종균을 새로 구입하여 사용하는 것이 바람직하다.
발효쌀의 제조
일반미(수분 15%), 배아미(수분 13%), 무세미(수분 14%), 발아현미(16%) 또는 현미(수분 16%)에 쌀 중량을 기준으로 수분 1~18부피%와 상기 유용미생물(θ-1)의 1~100배 희석액을 1~30중량% 정도로 분사하여 접종하고, 20~40℃에서 3~14일 동안 발효시킨다.
<실시예 1: 발효 백미>
한빛영농조합법인 도정 일반미를 15% 수분함량으로 1.5kg을 플라스틱 밀폐용기에 넣고, 2중량%(30mL)의 수분 및 상기 유용미생물(θ-1) 20배 희석액을 10중량%(150g) 정도 분사하여 접종한 후, 38℃에서 7일간 발효시켰다.
<실시예 2: 발효 배아미>
한빛영농조합법인 도정 배아미를 13% 수분함량으로 1.5kg을 플라스틱 밀폐용기에 넣고, 2중량%(30mL)의 수분 및 상기 유용미생물(θ-1) 20배 희석액을 10중량%(150g) 정도 분사하여 접종한 후, 38℃에서 7일간 발효시켰다.
<실시예 3: 발효 무세미>
한빛영농조합법인 도정 무세미를 14% 수분함량으로 1.5kg을 플라스틱 밀폐용기에 넣고, 2중량%(30mL)의 수분 및 상기 유용미생물(θ-1) 20배 희석액을 10중량%(150g) 정도 분사하여 접종한 후, 38℃에서 7일간 발효시켰다.
<실시예 4: 발효 발아현미>
한빛영농조합법인 발아현미를 16% 수분함량으로 1.5kg을 플라스틱 밀폐용기에 넣고, 2중량%(30mL)의 수분 및 상기 유용미생물(θ-1) 20배 희석액을 10중량%(150g) 정도 분사하여 접종한 후, 38℃에서 7일간 발효시켰다.
<실시예 5: 발효 현미>
한빛영농조합법인 도정 현미를 16% 수분함량으로 1.5kg을 플라스틱 밀폐용기에 넣고, 9중량%(135mL)의 수분 및 상기 유용미생물(θ-1) 20배 희석액을 10중량%(150g) 정도 분사하여 접종한 후, 38℃에서 7일간 발효시켰다.
상기 실시예 5의 발효 현미와 일반 현미를 전기밥솥(부방테크론, LiHom; 모델명:LJ-NB041)을 이용하여 통상적인 조건으로 취사를 하여 밥을 제조하고 관능검사, 미생물 검사 및 현미경 관찰 (CCD 위상차현미경, 40X)을 실시하였다.
관능검사
현미의 기호성은 부방테크론 LiHom(모델명:LJ-NB041)으로 취사한 후, 훈련된 관능검사요원 15명을 대상으로 맛, 풍미, 조직감, 다즙성 및 전체적인 기호성에 대하여 가장 좋다(like extremely)를 7점, 가장 나쁘다(dislike extremely)를 1점으로 하는 7점 기호 척도법(Stone & Sidel. Sensory evaluation practices. Academic press Inc., New York, USA. p 45. 1985)으로 관능검사를 실시하였다.
표 1. 일반현미와 θ-1 발효현미의 관능적 특성 평가 비교
Items Treatments
일반현미 θ-1 발효현미
Taste (맛) 5.23 5.35
Flavor (풍미) 5.08 5.12
Tenderness (조직감) 4.50 5.21
Juiciness (다즙성) 5.15 5.28
Palatability (전체적 기호성) 4.99 5.24
표 1에 나타난 바와 같이, θ-1 발효현미가 맛, 풍미, 조직감, 다즙성을 비롯한 전체적인 기호성에서 일반현미에 비해 우수한 관능 평가를 얻은 것으로 나타났다.
유용미생물 생존
미생물 균수를 측정하기 위하여, 효모는 YM agar 배지(Difco, MI, USA), 유산균은 MRS 배지(Difco, MI, USA)를 사용하였으며, 100-109까지 희석한 시료 중에서 100배 희석액 1 mL 씩을 YM agar 배지 및 MRS 배지에 각각 분주하여 표준한천배양법으로 실시하였다(Ministry of Health and Welfare. Offical book of foods, experimental methods. Ministry of Health and Welfare, Korea. p 94. 1997). YM agar 배지(효모)는 25℃에서 24-48시간, MRS 배지(유산균)는 30℃에서 64시간 배양한 후 콜로니를 계측하였다. 하기 표 2는 유용미생물 생존 결과를 나타낸 것이다.
표 2. 일반 곡류 및 θ-1 발효 곡류의 취사 후 유용미생물 생존율 비교
유용미생물 곡류
일반쌀류 발효쌀류 일반잡곡류 발효잡곡류
유산균 - 3.7×103 CFU/㎖ - 5.6×102 CFU/㎖
효모 - 7.2×102 CFU/㎖ - 4.8×101 CFU/㎖
결과 : 취사했을 때 일반 곡류에는 유산균과 효모가 생존하지 않았는데, θ-1 발효 곡류에는 유용미생물이 생존하고 있는 것이 확인되었다.
표 3. 일반백미와 발효백미에 대한 성분분석 비교
Item＼Treatments 단백질(%) 수분(%) 아밀로스(%)
일반백미 7.0 16.5 18.7
발효백미 6.8 16.6 18.9
성분분석 결과 발효쌀이 밥맛을 좌우하는 찰기를 나타내는 아밀로스의 함량이 일반백미 보다 다소 높게 나타나 조직감이 양호하게 변한 것이 확인되었다.
표 4. 일반현미와 발효현미에 대한 성분분석 비교
Item＼Treatments 단백질(%) 수분(%) 아밀로스(%) 지방산(mg)
일반현미 8.5 11.6 18.4 14.9
발효현미 7.9 12.6 18.5 12.8
성분분석 결과, 발효현미는 단백질 및 지방산이 일반현미에 비해 상대적으로 낮은 수치를 보였고, 아밀로스 함량이 일반백미 보다 다소 높게 나타나 향미 및 조직감이 좋은 것을 의미한다 (도 1 참고).
항산화 효과
상기 실시예에서 얻어진 발효백미 및 발효현미의 항산화도를 DPPH법으로 발효하지 않은 대조군과 함께 조사하였다.
항산화 효과 시험은 용매별(물, 에탄올) 추출물의 농도를 달리하여 free radacal 소거활성을 측정하기 위하여 DPPH(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl)를 이용하였다. 즉, 4.0X10-4M DPPH용액 2.4 ㎖에 추출물을 각각 0.6 ㎖ 첨가한 후 vortex mixer로 10초간 진탕하고 상온에 30분간 방치한 다음 517 nm에서 흡광도를 측정하여 대조구에 대한 흡광도의 감소비율로서 항산화 활성도를 나타내었다. 이때, 활성의 비교를 위하여 항산화제인 ascorbic acid를 시료농도와 같도록 첨가하였으며 동일한 방법으로 측정하였다.
표 5. 일반 백미, 현미, 발효현미 및 발효잡곡에 대한 항산화 효과 비교
Item＼ Treatment DPPH(%)
H2O Ethanol
일반백미 6.03 4.86
현미 29.67 30.11
발효무세미 10.69 10.37
발효배아미 12.03 11.89
발효발아현미 30.36 31.28
발효현미 30.23 31.37
발효밀 28.36 26.74
발효보리 32.46 31.22
발효잡곡 27.95 28.46
결과: 일반백미, 현미에 비해 발효배아미, 발효발아현미, 발효현미, 발효밀, 발효보리, 발효잡곡류의 항산화 효과가 높게 나타났다. 이것은 발효에 의해 항산화 효과가 증가되었기 때문이다.
본 발명에 의한 발효쌀을 이용하여 맛과 조직감이 향상되고 미생물 효소 작용에 의한 소화능력이 우수하며, 항산화력이 증진된 국수, 떡류, 빵류 등의 곡류 가공품을 제조할 수 있다.
<실시예 6: 국수>
실시예 1에서 제조된 발효 일반미 75중량%, 물 22중량%, 소금 3중량%을 혼합 및 반죽하여 통상의 국수 제조기를 이용하여 쌀국수를 제조하였다.
<실시예 7: 떡>
실시예 1에서 제조된 발효 일반미 75중량%, 물 22중량%, 소금 3중량%을 혼합 및 반죽하여 통상적인 방법으로 떡을 제조하였다.
관능검사
상기 실시예 6 및 7에서 제조된 쌀국수 및 떡을 각각 발효시키지 않은 일반 쌀을 이용하여 제조된 국수(비교예 6) 및 떡(비교예 7)을 대상으로 성인 남녀 50명을 대상으로 관능시험을 실시하여 그 결과를 다음의 표 6에 나타내었다. 관능검사는 풍미, 맛, 조직감 및 전체적인 기호도의 4개 항목에 대해 실시하였으며, 5점 만점을 기준으로 다음의 평가기준에 의하여 피시험자가 점수를 기록한 후 이의 평균을 계산하였다.
5: 아주 좋다 (거부감의 경우 전혀 없다), 4: 좋다 (거부감의 경우 없다), 3: 보통 2: 나쁘다 내지는 좋지 않다 (거부감의 경우 약간 있다), 1: 아주 나쁘다 (거부감의 경우 있다).
표 6. 곡류가공품의 관능평가
비교예 6 실시예 6 비교예 7 실시예 7
풍미 3.6 4.1 3.8 4.1
맛 3.8 4.0 3.9 4.3
조직감 3.4 4.3 3.8 4.3
기호도 3.6 4.1 3.6 4.2
결과: 본 발명에 의한 발효쌀을 이용하여 제조된 쌀국수 및 떡이 각각의 비교예 비해 매우 높은 기호도를 나타내는 것을 알 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

Claims (4)

  1. 유산균, 효모, 고초균 및 방선균으로 이루어지는 유용미생물 배양액을 제조하는 단계; 및 쌀에 상기 유용미생물 배양액을 첨가하여 20~40℃에서 3~14일 동안 발효시키는 단계를 포함하는 항산화 발효쌀의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 쌀은 일반미, 배아미, 무세미, 현미, 발아현미, 밀쌀, 보리쌀, 잡곡 중 하나인 것을 특징으로 하는 항산화 발효쌀의 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항의 제조방법으로 제조된 항산화 발효쌀.
  4. 제1항 또는 제2항의 제조방법으로 제조된 항산화 발효쌀을 원료로 제조되는 곡류가공품.
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