KR100899288B1 - 해양 심층수와 옻 추출물을 이용하여 청국장을 만드는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 청국장(淸麴醬)을 만드는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수심 200m이하의 해양 심층수로 옻 성분을 하여 전해환원처리를 하여 무독화처리를 한 용수에 콩을 침지(浸漬)하여 청국장을 만드는 방법에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은, 수심 200m 이하의 해양 심층수로 옻나무나 옻나무의 수피(樹皮)로부터 옻 성분을 추출한 것을 전해환원처리하여 독성이 없는 옻 추출물을 생산하는 단계, 옻 추출물에 콩을 침지하여 불린 다음, 솥이나 시루에 넣고 100℃에서 충분히 익을 때까지 증자(蒸煮)하는 단계, 증자된 콩에 납두균(納豆菌)을 접종하고, 비환원성이당류(非還元性二糖類: Nonreducing disaccharide) 또는 비환원성당알코올(Nonreducing sugar alcohol)을 첨가한 다음, 발효하여 청국장을 만드는 단계로 이루어진 것에 특징이 있다.

콩, 청국장, 옻, 해양 심층수, 전해환원처리, 환원성이당류(非還元性二糖類: Nonreducing disaccharide), 비환원성당알코올(Nonreducing sugar alcohol)

Description

해양 심층수와 옻 추출물을 이용하여 청국장을 만드는 방법{A method to make soup prepared with fermented soybeans using deep-ocean water and a lacquer tree extraction}

제1도는 전해환원처리공정도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1: 전기분해장치 2: 양극실

3: 음극실 4: 양극

5: 음극 6: 격막

7: 정류기 8: 전해산화수 저장조

9: 전해산화수 이송펌프 10: 독성이 없는 옻 추출물 저장조

11: 독성이 없는 옻 추출물 이송펌프

FI:유량지시계(Flow indicator) pHI: 수소 이온농도 지시계(pH indicator)

ORPI: 산화환원지시계(Oxidation-reduction potential indicator)

ORPIS: 산화환원지시제어 스위치(Oxidation-reduction potential indicating switch)

본 발명은 청국장(淸麴醬)을 만드는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수심 200m이하의 해양 심층수(海洋深層水)로 옻 성분을 하여 전해환원처리(電解還元處理)를 하여 독성이 없는 옻 추출물에 콩을 침지(浸漬)하여 불린 다음, 솥이나 시루에 넣고 100℃에서 충분히 익을 때까지 증자(蒸煮)한 것에 납두균(納豆菌)을 접종하고, 비환원성이당류(非還元性二糖類: Nonreducing disaccharide) 또는 비환원성당알코올(Nonreducing sugar alcohol)을 첨가한 다음, 발효(醱酵)하여 청국장을 만드는 방법에 관한 것이다.

청국장의 기원은 고구려시대(高句麗時代)까지 거슬러 올라가므로 대략 1,400년 전 옛 고구려와 발해(渤海)의 땅인 만주지방(滿洲地方)에서 말을 몰고 다니던 우리 선조는 콩을 삶아 말 안장 밑에 넣고 다니며 수시로 먹었다고 하며, 이때 말의 체온(37∼40℃)에 의해 삶은 콩이 자연발효된 것이 청국장의 원조라고 하는 설이 있으나, 또는, 신라(新羅)의 30대 왕인 문무왕(文武王)이 서기 671년, 당(唐)나라의 장군 설인귀(薛仁貴)가 웅진도독부(熊津都督府)를 설치하는 것을 막기 위해 보낸 항의문에 "웅진 길이 막혀 염시가 바닥났다."라는 내용이 있는데 이 염시(삶은 콩에 콩 누룩을 섞어 소금물에 담갔다가 발효시켜 말린 것)가 지금의 청국장이라고 하는 설이 있다.

조선 숙종 때의 실학자 홍만선(洪萬選)이 1715년에 쓴 농업백과사전인 산림경제(山林經濟)에 "전국장(戰國醬)" 이라는 명칭이 처음 나온다. 전쟁이 나도 빨리 만들어 먹을 수 있다고 해서, 청국장은 "전국장"이라고 했다는 설을 뒷받침해 준 다. 증보산림경제(增補山林經濟)에도 "전국장"에 대한 설명이 나오는데, "대두를 잘 씻어 삶은 후 볏짚에 싸서 따뜻하게 사흘간 두면 실이 난다."라고 청국장 만드는 법이 상세히 기술해 놓았으며, 청국장은 지역에 따라 이름이 매우 다양한데, 충청도에서는 퉁퉁장, 평안도에서는 떼장, 함경도에서는 썩장, 경상도에서는 담북장이라 불린다.

종래의 청국장을 만드는 방법은 콩을 10∼20시간 더운 물에 불렸다가 물을 붓고 푹 끓여 무르게 익힌 것을 60℃까지 식힌 다음, 뜨거운 곳(40∼45℃)에서 자연발효에 의해서 납두균(納豆菌)이 생기도록 발효하여(띄워) 만든 것으로 발효공정(醱酵工程)에 잡균(雜菌)이 동시에 번식하여 생기는 낙산(酪酸: Butyric acid), 길초산(吉草酸: Vaeric acid)류, 테트라메틸피라진(Tetramethylpyrazine)과 같은 휘발성 물질과 암모니아(Ammonia) 성분에 기인하여 독특한 냄새가 나는 문제점이 있다.

청국장을 띄울 때는 콩을 물에 충분히 불린 다음 푹 삶으면 콩의 조직이 부드러워져 쉽게 미생물(微生物)의 먹이가 될 수 있으며, 미생물에는 세균(細菌), 곰팡이(Filamentous fungi), 바이러스(Virus) 등이 있는데, 콩을 발효(醱酵)시키는 미생물은 막대기 형태의 고초균(Bacillus subtilis), 납두균(Bacillus subtilis natto), 바실루스 리체니포르미스(Bacillus licheniformis), 바실루스 메가테리움(Bacillus megaterium) … 등의 간균(桿菌)에 의해서 발효가 되며, 이들 균은 산소를 좋아하면서 40℃ 정도에서 가장 잘 증식(增殖)하기 때문에 청국장을 띄울 때는 반드시 따뜻하게 보온하는 이유는 이러한 온도조건에서 청국장 발효균이 가장 잘 증식하기 때문이다.

온도가 아주 높거나 자외선(紫外線)이 강하거나 수분 및 산소가 부족하여 증식이 여의치 않을 경우에는, 이들 균은 포자(胞子)를 생성하여 휴면상태로 생존하며, 그리고 온도나 습도 등 생육조건(生育條件)이 좋아지면 발아(發芽)를 통해 증식을 개시한다.

이들 간균은 강력한 단백질(蛋白質) 분해효소(分解酵素)인 프로테아제(Protease)를 분비하고, 이것으로부터 콩 단백질을 분해하여 아미노산(Amino acid)을 생성하며, 이때 아미노산은 완전히 분해되거나 몇 개의 아미노산이 연결돼 있기도 하다.

이러한 아미노산(Amino acid)이 계속 분해되면 암모니아(NH₃) 가스(Gas)가 되는데, 청국장이 발효하면서 콩이 갖고 있던 원래의 유익한 물질과 더불어 콩에 없었던 새로운 고분자 핵산(核酸), 콩이 분해되어 아미노산과 당 산물이 생기면서 아미노산과 당이 반응한 멜라노이딘(Melanoidin)이라는 갈변물질(褐變物質), 단백질 분해효소(혈전용해제), 끈적끈적한 점액질 물질(Polyglutamate, PGA) 등의 물질들이 생성되면서 낙산(酪酸: Butyric acid), 길초산(吉草酸: Vaeric acid)류, 테트라메틸피라진(Tetramethylpyrazine)과 같은 휘발성물질(揮發性物質)과 암모니아(Ammonia) 등의 성분이 발생하면서 청국장 특유의 냄새가 나는 문제점이 있어 널리 보급되지 못하고 있는 실정에 있다.

또한, 콩을 먹이로 미생물이 증식하면서 이들 미생물의 대사산물(代謝産物) 중에는 항암물질(抗癌物質), 항산화물질(抗酸化物質), 면역증강물질(免疫增强物質)과 같은 생리활성물질(生理活性物質)을 배설한다.

상술한 청국장을 발효할 때 간여(干與)하는 미생물 중에서 납두균(納豆菌: Bacillus Subtilis natto)은 다양한 유용물질(有用物質)과 점액질물질(粘液質物質)을 생성하면서 악취발생(惡臭發生)이 적기 때문에 본 발명에서는 순수 납두균을 이용하여 청국장을 발효하는 방법을 제시한다.

납두균(納豆菌: Bacillus subtilis natto)은 청국장제조에 이용하는 호열성의·호기성간상세균(好氣性桿狀細菌)인 고초균(枯草菌)의 일종으로 아포(芽胞)를 형성하는 강한 균이다.

납두균도 고초균도 독성이 없는 그램 양성, 포자 형성균으로 납두균과 고초균은 매우 닮은 성질이 있지만, 차이도 있다. 낫트우키나제(Nattokinase)인 고분자물질을 생합성 하는 것은 납두균만 이다.

납두균(納豆菌)은 포자(胞子)를 형성하기 때문에, 가혹한 환경하에서도 살아남을 수 있으며, 100℃에서 대부분의 세균(細菌)이 사멸하지만 납두균은 사멸하지 않으며, 납두균을 사멸시키기 위해서는 120℃의 온도가 필요하다. 고온에 강할 뿐만 아니라 저온에도 강하고, 마이너스 100℃에서도 사멸하지 않는다. 산(酸)이나 알칼리(Alkali)에도 강하고, pH 1.0으로부터 pH 10.0의 환경하에서도 살아남을 수 있다.

해양 심층수(海洋深層水)는 통상 200m이하 심층의 해수를 해양 심층수라고 부르며, 표층해수(表層海水)와는 달리 햇빛이 닿지 않아 플랑크톤(Plankton) 및 생 명체가 증식하지 못하기 때문에 영양염류(營養鹽類)의 농도가 높으면서 수온에 따른 밀도차이(密度差異)로 표층해수와 혼합되지 않아 표층해수에 존재하는 오염물질(汚染物質)이 없으며, 표층해수와 비교하였을 때 저온안정성(低溫安定性), 오염물질과 유해세균이나 유기물이 매우 적은 청정성(淸淨性), 식물의 성장에 매우 중요한 무기영양염류(無機營養鹽類)가 풍부한 부영양성(富營養性)과 다양한 미네랄성분이 균형있게 존재하는 미네랄밸런스(Mineral balance)특성과 고압 저온상태에서 긴 세월동안 물 분자의 집단(Cluster)이 소집단화(小集團化)되어 표면장력(表面張力)이 적어 침투성(浸透性)이 좋은 물로 숙성된 숙성성(熟成性) 등의 특성이 있으며, 구체적인 내용은 표1의 내용과 같다.

표1 해양 심층수의 특성

저온안정성	표층해수의 수온은 계절에 따라서 큰 폭으로 변동하는 데 비해, 해양 심층수는 수온의 변동이 적으면서 저온으로 안정되어 있다.
청정성	해양 심층수는 심층에 있으므로 육상의 하천수, 대기로부터의 오염을 받기 어렵고, 화학물질, 세균 및 생물체, 현탁물(懸濁物)이 매우 적다.
부영양성	해양 심층수는 햇빛이 닿지 않는 깊은 곳에 있으므로 광합성을 하지 않고, 표층해수와 비교해서, 생물의 생장에 필요한 질소, 인, 규산 등의 무기영양염이 많이 포함되어 있다.
미네랄특성	해양 심층수에는 다양한 필수 미네랄이 포함되어 있으면서 불순물이 적은 특성이 있다.
숙성성	해양 심층수는 고압 하에서 긴 세월을 지나면서 숙성되어 물 분자의 집단체(Cluster)가 소집단화(小集團化)되어 표면장력(表面張力)이 적어 침투성이 우수하면서 열전도율이 높다.

해양 심층수는 표층해수에 비해서 오염물질 및 유해세균(有害細菌)이 전혀 함유되어 있지 않으면서 표2의 "해양 심층수와 표층해수의 성분 분석 치"에서 보는 바와 같이 발효미생물(醱酵微生物)의 생육에 필요한 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 철(Fe), 아연(Zn), 나트륨(Na) 등 70종류를 넘는 다종다양(多種多樣)한 미네랄성분이 포함되어 있으면서 영양염류, 생균 수, 수온(水溫)은 상당한 차이가 있는 특성 이 있다.

표2 해양 심층수와 표층해수의 성분 분석 치

구 분		울릉도 현포		일본 고지현 무로도 (高知縣 室戶)
		650m 해양 심층수	표층해수	374m 해양 심층수	표층해수
일 반 항 목	수온(水溫)(℃）	0.5	23	11.5	20.3
	pH			7.98	8.15
	DO 용존산소(㎎/ℓ)	6	8	7.80	8.91
	TOC 유기 탄소(㎎/ℓ)	-	-	0.962	1.780
	CODMn(㎎/ℓ)	0.2	0.6	-	-
	용해성증발잔류물(㎎/ℓ)			47,750	37,590
	M-알칼리도 (㎎/ℓ)			114.7	110.5
주 요 원 소	Cℓ 염화물이온(wt%)	NaCl로 3.41	NaCl로 3.45	2.237	2.192
	Na 나트륨(wt%)			1.080	1.030
	Mg 마그네슘(㎎/ℓ)	1,320	1,280	1,300	1,310
	Ca 칼슘(㎎/ℓ)	393	403	456	441
	K 칼륨(㎎/ℓ)	380		414	399
	Br 취소(㎎/ℓ)			68.8	68.1
	Sr 스트론튬(㎎/ℓ)			7.77	7.61
	B 붕소 (㎎/ℓ)			4.44	4.48
	Ba 바륨(㎎/ℓ)			0.044	0.025
	F 불소 (㎎/ℓ)			0.53	0.56
	SO4 2 -(㎎/ℓ)			2,833	2,627
영 양 염 류	NH4 +암모니아태질소(㎎/ℓ)			0.05	0.03
	NO3 -질산태질소(㎎/ℓ)	0.28	0.04	1.158	0.081
	PO4 3 -인산태인(㎎/ℓ)	0.06	0.012	0.177	0.028
	Si 규소 (㎎/ℓ)	2.80	0.44	1.89	0.32
미 량 원 소	Pb 납 (㎍/ℓ)	0.11		0.102	0.087
	Cd 카드뮴(㎍/ℓ)	0.05		0.028	0.008
	Cu 구리(㎍/ℓ)	0.26		0.153	0.272
	Fe 철(㎍/ℓ)			0.217	0.355
	Mn 망간(㎍/ℓ)			0.265	0.313
	Ni 니켈(㎍/ℓ)	0.36		0.387	0.496
	Zn 아연(㎍/ℓ)	0.45		0.624	0.452
	As 비소(㎍/ℓ)	0.04		1.051	0.440
	Mo 몰리브덴(㎍/ℓ)			5.095	5.565
	Cr 크롬(㎍/ℓ)	0.021
균 수	생균 수(개/㎖)	0	520	0	540
	대장균 수(개/㎖)	음성	음성	음성	음성

1968년, 미국 해군 잠수정 알루민(Armin)호가 침몰(沈沒)하여 약 1년 반 후, 끌어 올려진 알루민호 안에는 샌드위치가 열화(劣化) 되지 않고, 원상태로 남아 있었으며, 그리고 계란은 고압에 의한 염분 및 미네랄성분이 침투하여 단백질 변화 와 탄력에 변화는 있었으나 전혀 열화 되지 않은 상태로 존재하였는데, 통상 심해와 같은 온도의 냉장고에 샌드위치를 1주간만 넣어두어도 썩어 버리지만 해양 심층수는 저온 고압의 상태에서 미생물의 증식이 억제되었기 때문이다.

해양 심층수 이용의 역사는 짧고, 지금까지 수산분야를 시작으로 식품이나 의료, 건강산업, 음료수, 화장품 등의 비수산분야(非水産分野)에 있어도, 다양한 연구를 하고 있으며, 해양 심층수는 다음과 같은 특성이 있다.

1. 저온 안전성(低溫 安全性)

표층해수의 수온은 계절에 의해서 큰 폭으로 변동하는 데 대해, 해양 심층수는 계절에 따라서 수온의 변화가 없으면서 저온으로 안정되어 있다.

특히 한국 동해의 해양 심층수는 오호츠크해(Sea of Okhotsk)의 유빙(流氷)이 녹은 찬 해수가 밀도차로 침강(沈降)하여 사할린섬(Ostrov Sakhalin)과 홋카이도(北海道) 사이의 블라디보스토크(Vladivostok) 앞바다로 유입된 심층수로 일본열도가 가로 막혀 흐름이 느려 300m 이하에서는 연간을 통해서 수온이 1∼2℃로 하와이나 일본 태평양 연안의 코우치현(高知縣) 무로토(室戶) 앞바다 해양 심층수 등에 비해서 8∼11℃ 정도 낮은 특성이 있다.

2. 청정성(淸淨性)

심층에 있으므로 육상의 하천수, 대기로부터의 오염을 받기 어렵고, 화학물질, 오염물질과 세균수가 적다.

① 물리적 청정성

물리적 청정성은, 해양 심층수는 표층해수에 비해서 부유고형물질의 함량이 적다.

② 생물학적 청정성

해수의 취수에서 제일문제가 되는 것은 부착생물의 번식인데, 일반적으로, 표층해수의 취수장치에서는 취수 관내에 부착생물이 번식하여 관의 저항이 늘어나 취수불능이 되는 것이 많은데, 해양 심층수는 플랑크톤, (병원성) 미생물, 클로렐라 등의 총 생균 수는 표층수의 10분의 1에서 100분의 1로 적은 특성이 있다.

③ 화학적 청정성

해양 심층수는 오염된 표층해수와 혼합이 일어나지 않기 때문에 다이옥신(Dioxin)이나 PCB(Polychlorinated biphenyl), 유기염소화합물(Chlorinated organic compounds), 유기주석화합물((Organo tin compounds) 등 이른바 환경오염물질에 오염되어 있지 않은 특성이 있다.

3. 부영양성(富營養性)

해양 심층수는 표층해수에 비해서 바다생물의 근원이 되는 식물플랑크톤(주로, 엽록소를 가지는 미소의 단세포 식물인 규조)의 영양원이 되는 질소, 인, 규산 등이 표층해수의 약 5∼10배의 무기영양염류가 풍부하게 포함되어 있는 특성이 있다.

수심 150m 이하에서 광량은 1% 이하로, 더 이상의 깊이에서는 식물성 플랑크톤은 광합성을 할 수 없기 때문에, 영양소는 식물성 플랑크톤에 의해서 소비되지 않고 아래의 깊은 층으로 가라앉아 축적되어 무기영양염의 농도가 높다.

4. 미네랄의 특성

해수는 70종류를 넘는 원소를 포함하고 있으며, 해양 심층수도 이와 같이 다종다양의 원소를 포함하고 있는 특성이 있다.

동·식물의 생육에 필요한 주요원소가 많으면서 필요하기는 하지만 다량으로 섭취하면 해가 되는 필수 미량원소인 동, 아연과 같이 사람의 건강에 깊은 관계가 있는 것은 극히 소량 포함되어 있다고 하는 특성이 있다.

식품 중에서 NaCl은 짠맛을 나게 하며, 마그네슘(MgCl₂, MgSO₄)은 쓴맛을, 칼륨(KCl)은 신맛을, 황산 이온(SO₄ ^{2 -})은 산미(酸味)를 나게 하여 맛을 떨어뜨리게 하는 반면에 칼슘성분은 맛을 부드럽게 하여 식품의 맛을 좋게 하는 특성이 있다.

식품에서 미네랄성분의 조성에 따른 맛은 다음 맛의 지수(OI) 비가 2.0 이상인 경우 맛이 좋다.

맛의 지수(OI) = (Ca^{2 +} + K⁺ + SiO₂) / (Mg^{2 +} + SO₄ ^{2 -}) ………………………①

그런데 표2에서 보는 바와 같이 해양 심층수에는 칼슘(Ca)성분에 비해서 마그네슘(Mg)과 황산 이온(SO₄ ^{2 -})농도 높아 맛의 지수가 2.0 이하가 되어 맛이 떨어지는 문제점이 있다.

그래서 칼슘성분의 첨가와 황산 이온을 제거하던가, 비환원성이당류(非還元性二糖類: Nonreducing disaccharide)인 라피노오스(Raffinose), 자당(蔗糖: Sucrose), 트레할로스(Trehalose) 또는 비환원성당알코올(Nonreducing sugar alcohol)인 말티톨(Maltitol), 자일리톨(Xylitol), 솔비톨(Sorbitol), 에리쓰리 톨(Erythitol), 락티톨(Lactitol), 만니톨(Mannitol)과 같은 첨가제(添加劑)를 첨가하여 쓴맛과 신맛을 마스킹(Masking)처리 할 필요가 있다.

5. 숙성성(熟成性)

해양 심층수는 표층해수에 비해 pH가 낮으며(pH 7.8 전후), 유기물 함량이 적으면서 해양 심층수는 표층해수로부터 분리되어 저온 고압 하에서 긴 세월동안 물 분자의 집단(Cluster)이 적은 소집단화(小集團化)된 소집단수(小集團水: Micro-clustered water)로 수질이 안정되어 있다.

청국장의 발효에서 주요역할을 하는 납두균은 세포막(Cell membrane)이나 세포 내에 미네랄성분이 많은 특성이 있으며, 이와 같은 미생물은 미네랄성분이 충분히 공급되었을 때 활발한 대사활동(代謝活動)을 하면서 상호길항관계(相互拮抗關係)에 있는 유해미생물의 생육을 억제하게 된다.

수중에서 유용미생물을 충분한 미네랄을 공급하면서 배양하는 방법을 BMW 시스템(Bacteria-Mineral-Water System) 이라고 한다.

그리고 해양 심층수에 함유된 미네랄성분으로 인한 금속 맛을 마스킹(Masking)하여 맛을 향상하면서 장기간 보존하였을 때 변질 및 변성이 되지 않은 효과가 있는 비환원성이당류(非還元性二糖類: Nonreducing disaccharide)인 자당(蔗糖: Sucrose)이나 트레할로스(Trehalose), 비환원성당 알코올(Nonreducing sugar alcohol)인 말티톨(Maltitol), 자일리톨(Xylitol), 솔비톨(Sorbitol), 에리쓰리톨(Erythitol), 락티톨(Lactitol), 만니톨(Mannitol)과 같은 첨가제(添加劑) 중에서 한 종류 또는 2종류 이상을 혼합한 첨가제를 사용하면 청국장의 맛을 향상 할 수 있다.

옻나무(Rhus Verniciflua Stokes)는 중앙아시아 고원지대인 티벳(Tibet) 및 히말라야(Himalaya) 지방이 원산지로 알려져 있으며 옻나무과(Anacardiaceae)에 속하는 낙엽활엽교목(落葉闊葉喬木)으로 수고(樹高)가 20m, 직경(直徑)이 60㎝에 이르고, 옻나무의 수피에서 채취되는 수액(樹液)인 칠액(漆液)은 식물생리상 일종의 분비물로써 금방 채취한 칠 액(생 옻)은 회백색의 유상(乳狀)의 액으로 단맛과 떫은맛이 나며 공기와 접촉하면 갈색으로 변한다. 칠 액의 주성분인 옻 산(Urushiol)은 공기 중의 산소와 접촉되면 효소반응에 의해 견고하게 굳어지면서 다른 도료와는 특이하게 3차원 구조의 고분자인 훌륭한 도막을 형성하여 엿 날부터 칠로 널리 이용되어 왔다.

옻나무과의 식물은 세계적으로 약 70속, 600여 종 정도 있으며, 우리나라에는 참옻나무, 개옻나무, 덩굴옻나무, 붉나무, 검양옻나무 및 산검양옻나무 등의 6종이 생육하고 있다.

한국(韓國). 중국(中國). 일본(日本)에 자생(自生)하는 옻나무 수액(樹液)에는 우루시올(Urushiol)이 주성분이자만, 타이완(Taiwan)과 베트남(Vietnam)의 더운 날씨의 옻나무에는 카테콜(Catechol)에 탄소 수 17개의 곁가지(Side chain)가 결합한 라콜(Laccol)이 주성분이며, 태국(泰國)과 미얀마(Myanmar)의 옻나무 수액에는 탄소 수 17개의 곁가지가 우루시올 및 라콜과는 달리 다른 위치에 결합하는 팃시올(Thitsiol)이 보고되어 있다. 이와 같이 옻나무 자생지에 따라 주성분의 구조가 약간씩 다르며 독성도 다르다. 즉 태국과 미얀마의 카테콜은, 포이죤 아이 비(Poison ivy), 포이죤 오크(Poison Oak), 포이죤 수맥(Poison Sumac) 등 여러 가지 나무에 공통으로 들어 있는 카테콜(Catechols)이 원인물질로서 병변은 일직선으로 잘 나타나는데 접촉부위에 물집이 생겨 가렵고 벌게지며, 시간이 지남에 따라 병변(病變)이 번지는 것처럼 보이지만 실제로는 시간이 어느 정도 지나 피부 중심에 자극이 직접 전달되어야 발진(發疹)이 나타나며 옻나무에 직접 접촉했던 부위가 접촉이 적었던 부위보다 증상이 심하게 나타난다.

한국에서 나는 옻의 성분은 우루시올이 60∼80wt%, 수분이 10∼30wt%, 고무 질이 7∼8wt%과 미량의 함질소화합물과 옻 닭, 옻 오리, 옻 수육, 옻 불고기와 같은 옻 요리를 하였을 때 맛과 향을 좋게 하는 비환원당(Nonreducing sugar)인 트레할로스(Trehalose)와 같은 물질이 함유되어 있는 것으로 밝혀져 있다.

옻은 독성과 약성을 동시에 지닌 신비로운 약재로, 동양에서는 옛날부터 옻이 식용과 약용으로 이용되어 왔고 어혈제거(瘀血除去), 구충(驅蟲), 위장질환(胃腸疾患), 여성의 생리불순(生理不順) 등 민간요법(民間療法)에 이를 이용하는 처방이 전래 되고 있으며, 동의보감(東醫寶鑑)에서도 위장병과 변비, 어혈을 치료하는 약재로 소개되고 있으며 예로부터 다양하게 민간요법(民間療法)으로 활용되어 왔다.

우리나라에서는 여름철 보신용(保身用)으로 옻나무의 수피와 가지를 옻 닭, 옻 오리 등으로 식용하고 있다. 최근에 이루어진 연구결과를 보면 옻 액의 주성분이며 알레르기(Allergy)를 유발하는 옻 산 성분이 강한 항암(抗癌), 항산화(抗酸化) 및 항균활성(抗菌活性)이 있는 것으로 보고되었으며, 옻나무의 수피(樹皮) 및 목부(木部)에서 추출된 플라보노이드(Flavonoids)성분이 혈관형성 억제작용을 나타내어 암세포의 증식 및 전이를 억제하고 암세포를 정상세포로의 분화를 유도하는 항암효과(抗癌效果)가 확인되었고 또한 항산화(抗酸化), 숙취해소(熟醉解消) 및 위염억제효과(胃炎抑制效果)도 있는 것이 밝혀졌다.

칠 액이 고화된 것을 분쇄하여 분말로 만든 것을 건칠이라 하는데 한방 및 민간에서는 혈액촉진(血液促進), 위산과다증(Hyperacidity), 여성의 생리통(生理痛), 어혈제거(瘀血除去), 편도선염(扁桃腺炎), 구충제(驅蟲劑) 등에 쓰이고 있다.

옻의 주성분(主成分)은 폴리페놀(Polyphenol) 유도체(誘導體)인 우루시올(Urushiol)이며 처음에는 무색투명하나 공기에 접촉하면 산화효소(Oxidase)의 작용으로 검게 변하면서 도막(塗膜)을 이루는 물질로, 화학식은 C₂₁H₃₄O₂이며, 점성(粘性)이 있는 무색액체이고, 끓는점은 210∼222℃(0.4∼0.6㎜ Hg)이다. 공기 중에서는 검게 변하며, 진득하게 되어 응고한다. 1종류의 화합물이 아니라, 2가(價)페놀의 혼합물이며, 주요 성분인 우루시올(Urushiol)의 구조식(構造式)은 다음과 같다.

상기 우루시올의 구조식에서 곁 사슬(Side chain) R는 (CH₂)₁₄CH_{3 ,} (CH₂)₇CH=CH(CH₂)₆CH_2, (CH₂)₇CH=CHCH₂CH=CH(CH₂)₂CH_{3 ,} (CH₂)₇CH=CHCH₂CH=CHCH₂CH=CH₂로 표시되는 4종류의 혼합물로 알려져 있다.

옻나무로부터 채취한 생칠(生漆)의 지질성분(脂質成分)인 우루시올(Urushiol)은 우선 옻나무 수액(樹液) 중의 탈수소효소(脫水素酵素)인 라카아제(Laccase)에 의해서 효소산화(酵素酸化)가 진행된다. 다음에, 우루시올 중의 불포화측쇄(不飽和側鎖)는 습한 공기 중의 산소(O₂)에 의해서 퀴논 화합물(Quinone compounds)로 전환되면서 과산화물(過酸化物)이 생성하여, 자동산화(自動酸化)가 일어나, 복잡한 망목구조(網目構造)를 형성한다. 우루시올은 상기의 구조식에서와 같이 2개의 수산기(水酸基: -OH)를 가진 항산화성(抗酸化性)을 나타낸다. 옻나무는 효소중합(酵素重合)을 하면 수산기가 감소하기 때문에, 항산화성도 감소한다. 따라서 옻나무가 중합하는 것에 따라 2단계로 일어나는 자동 산화가 촉진하게 되며, 이는 항산화성과 수산기가(水酸基價)을 측정하는 것으로 확인할 수 있다.

Urushiol(Phenolic Compounds) + O₂(공기) ――Laccase(Oxidase)→ Quinone compounds + H₂O₂ ……………………………………………………………………②

Quinone compounds + Protein, Amino acid, 기타 유기산 등 → 망목구조(網目構造)의 거대고분자화합물(巨大高分子化合物) + H₂O ………………………③

옻이 피부를 헐게 하는 것은, 옻의 성분인 우루시올과 라카아제가 피부를 묻으면, 우루시올이 공기 중에서 라카아제의 산화촉매작용에 의해서 산화되면서 피부 단백질과 반응하여 생기는 알레르기성 피부염이 야기되어 피부가 약한 사람은 옻오름 현상이 나타나게 된다.

상기와 같은 옻의 독성(옻오름)을 감소 내지는 무독화하는 방법을 고려하면 다음과 같다.

1) 옻 추출물은 공기 중에서 완전산화를 하면 무독화된다.

옻 추출물을 가구 등에 옻칠을 하여 공기 중에서 완전산화를 한 옻칠 가구에서는 옻오름 현상이 야기되지 않는다.

옻 추출물을 가구나 공예품 등에 옻칠을 하여 상기 반응식 ②과 ③의 반응이 완료되어 옻칠이 된 경우는 독성물질인 우루시올과 라카아제의 반응이 없게 되어 무독화된다.

2) 고온에서 가열하면 독성이 감소 내지는 무독화된다.

옻나무나 수피를 가열로에서 150∼200℃ 범위로 2∼6시간 동안 열처리를 하면 산화효소인 라카아제가 분해되어 무독화된다.

한방에서는 옻나무의 수피(樹皮)를 고온에서 법제(法製)처리를 하여 약재(藥材)로 사용하고 있다.

그러나 고온에서 열처리를 하면 옻 성분이 열 분해되어 약효성분이 소실되면서 항산화성 기능이 감소하는 문제점이 있다.

3) 수용액 중에서도 고온으로 장시간 동안 가열하면 독성(毒性)이 감소 된다.

옻나무 토막이나 수피를 물과 함께 가마솥에 넣고 95∼100℃에서 15∼30시간 동안 가열하면 독성이 감소 된다.

옻 추출물에 함유되어 있는 산화효소(Oxidase)인 라카아제(Laccase)는 45℃ 이상에서 장시간 가열하면 활성이 떨어지면서 독성은 급격히 감소한다.

옻칠용의 옻 수지(Urushi lacquer)를 만드는 경우에 45℃ 이상에서 장시간 가열하면 품질이 떨어지기 때문에 45℃ 이하에서 농축하게 된다. 그러나 독성이 감소한 옻 추출물을 얻고자 하는 경우는 45℃ 이상의 고온에서 장시간 가열하는 것이 바람직하다.

그리고 옻 닭이나 옻 오리의 요리에서와 같이 단백질 성분을 함께 넣고 고온으로 가열하면 우루시올 성분이 단백질과 반응하게 되어 독성은 더욱 감소하게 된다.

또한, 타닌(Tannin)성분이 함유된 밤, 감나무 잎, 느릅나무, 등롱과(燈籠果: 까마귀밥여름나무) 등과 함께 가열하면 우루시올성분이 타닌과 반응하여 독성이 더욱더 감소하는 것으로 밝혀져 있다.

그러나 상술한 가열방법으로는 옻의 독성이 완벽하게 처리되지 않은 문제점이 있어 옻오름이 심한 사람은 알레르기성(allergia性) 피부염(皮膚炎)을 야기할 수 있다.

4) 산소농도가 높은 수용액에서 고온으로 가열하면 독성의 거의 없는 옻 추출물을 얻을 수 있다.

옻나무 토막이나 수피를 물과 함께 가마솥에 넣고 95∼100℃로 가열을 하면서 산소나 공기를 주입하여 폭기(曝氣)를 하거나, 옻나무 토막이나 수피를 물과 함 께 고압 가마솥에 넣고 산소의 분압(分壓)을 1∼2㎏/㎠a으로 유지하면서 95∼100℃로 가열을 하면 상기의 ②와 ③의 반응이 일어나 무독성의 옻 추출물을 얻을 수 있다.

그러나 옻의 약성 성분이 중축합반응(重縮合反應)에 의해서 거대고분자화합물(巨大高分子化合物)로 전환되어 옻 약성이 소실되면서, 항산화성(抗酸化性) 기능도 소실되기 때문에 바람직한 방법이 될 수 없다.

5) 발효처리하는 방법

옻나무 토막이나 수피, 옻 순을 된장이나 고추장과 같이 발효식품(醱酵食品)을 만드는 경우에 함께 주입하여 발효처리를 하면 발효미생물에 의해서 옻의 독성성분이 감소한다.

옻나무 토막이나 수피, 옻 순만을 국균(麴菌), 고초균(枯草菌), 나도균(納豆菌: Bacillus natto)과 같은 발효미생물을 이용하여 발효처리를 하면 발효미생물이 옻 성분을 섭취하여 무독성의 대사산물(代謝産物)을 배설(排泄)하여 독성이 없는 옻 성분을 추출(抽出)할 수 있다.

그러나 발효방법에 의한 옻 성분의 추출은 추출시간이 길어 시설비와 경비가 많이 들어가는 문제점이 있다.

6) 가열 추출한 옻 추출물을 전해환원처리(電解還元處理)를 하면 완벽한 무독성(無毒性)으로 처리된다.

옻나무 토막이나 수피를 물과 함께 가마솥에 넣고 95∼100℃에서 15∼30시간 동안 가열하여 추출한 옻 추출물을 전기분해장치의 음극실로 공급하여 산화환원전 위(酸化還元電位: Oxidation-reduction potential, ORP) 값을 -100㎷ 이하로 전해환원처리를 하면 옻의 독성이 완벽하게 무독화할 수 있다.

옻나무 토막이나 수피를 물과 함께 가마솥에 넣고 단순 가열추출한 옻 추출물은 옻의 주성분인 우루시올과 산화효소인 라카아제성분이 잔존하고 있기 때문에 옻의 독성은 남아 있으며, 이를 전기분해장치의 음극실로 공급하여 전해환원처리를 하면 음극에서 발생하는 환원성이 강한 활성수소(活性水素)와 산화효소인 라카아제성분이 중화처리되어 옻의 독성은 없으면서 약효성분은 그대로 보존하면서 항산화성 기능은 더욱더 향상된 독성이 없는 옻 추출물을 생산할 수 있다.

종래기술인 대한민국 특허 공개번호 10-2005-0056550호의 "해양 심층수를 이용한 발효 콩의 제조법" 경우는 해양 심층수에 함유되어 있는 미네랄성분은 표2에서 보는 바와 같이 칼슘(Ca)성분에 비해서 마그네슘(Mg) 성분이 많아 단순히 해양 심층수에 콩을 침적하여 사용하는 경우, 발효 콩 식품은 쓴맛이 나는 문제점이 있다.

그리고 대한민국 특허 공개번호 10-2005-0056550호의 "옻과 느릅나무의 열수 추출물을 유효성분으로 함유하는 기능성 된장"의 경우는 옻나무의 뿌리 위 줄기와 가지를 열풍 건조한 것을 물에 넣어 끓여서 추출한 옻 추출물에 느릅나무껍질을 첨가하여 끓여 느릅나무 성분이 첨가된 옻 추출물을 만들고 그 옻 추출물에 콩을 담가서 불린 후, 옻 추출물과 불린 콩을 솥에 넣고 옻 추출물의 약성이 콩 낱알에 충분히 충전되도록 끓여서 익힌 콩에 메주 균을 첨가하여 된장을 만드는 방법이 제시되어 있으나, 옻나무를 열풍건조를 하면 옻의 독성은 감소 내지는 독성이 없게 처 리를 될 수는 있으나, 옻의 유용성분이 열분해 되어 옻의 특성이 소실되면서 항산화성 기능이 감소하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 이물질을 제거한 콩을 세정 후 수심 200m이하의 해양 심층수로 옻 성분을 추출한 것을 전해환원처리하여 무독화한 용수에 콩을 침지하여 불린 콩을 삶아 납두균을 접종하고, 비환원성이당류 또는 비환원성당알코올을 주입한 것을 발효하여 냄새가 적으면서 맛이 좋은 청국장을 만드는 방법을 제공하는데 본 발명의 목적이 있는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 수심 200m 이하의 해양 심층수로 옻나무나 옻나무의 수피(樹皮)로부터 옻 성분을 추출한 것을 전해환원처리하여 독성이 없는 옻 추출물을 생산하는 단계, 독성이 없는 옻 추출물에 콩을 침지(浸漬)하여 불린 다음, 솥이나 시루에 넣고 100℃에서 충분히 익을 때까지 증자(蒸煮)하는 단계, 증자된 콩에 납두균(納豆菌)을 접종하고, 비환원성이당류(非還元性二糖類: Nonreducing disaccharide) 또는 비환원성당알코올(Nonreducing sugar alcohol)을 첨가한 다음, 발효하여 청국장을 만드는 단계로 이루어진 것에 특징이 있다.

본 발명에서 청국장을 만드는데 용수는 수심 200m이하의 해양 심층수를 사용하며, 해양 심층수의 취수방법은 선상(船上)에서 해저 200m이하에 배관을 내려 취수하던가, 해저 수심 200m이하까지 배관을 설치하여 펌프(Pump)로 취수하던가, 해 저 수심 200m 이하까지 배관을 설치하여 취수정을 해수면 이하로 설치하여 사이펀(siphon) 원리에 의해서 취수를 한다.

집수조에 취수된 해양 심층수는 모래여과(Sand filter)나 정밀여과(Micro filter)를 단독 또는 2가지를 조합한 여과를 하여 부유고형물질(SS: Suspended solid)을 제거한다.

이때 여과압력은 운전조건에 따른 여과기의 압력손실과 배관의 압력손실을 고려하여 결정하며, 모래여과의 여과속도는 6∼10m/시간으로 하고, 여과사(濾過砂)의 유효경(有效徑)은 0.3∼0.45㎜, 균등계수(均等係數)는 2.0 이하로 하며, 여층(濾層)의 두께는 0.5∼1.0m로 한다.

이때 취수된 해양 심층수의 탁도(濁度)가 2㎎/ℓ이하인 경우는 여과공정은 생략하고, 취수된 해양 심층수를 그대로 사용한다.

그리고 옻 성분의 추출은 7년생 이상 되는 옻나무(Rhus verniciflua)를 5∼10㎝ 크기로 토막낸 것, 옻나무의 수피(樹皮), 옻나무의 잎이나 순을 이용할 수 있다.

그리고 본 발명의 청국장제조에서 원료의 혼합량을 나타내는 "부"는 중량 부를 나타낸다.

본 발명은, 수심 200m 이하의 해양 심층수를 이용하여 독성이 없는 옻 추출물을 생산하는 단계, 독성이 없는 옻 추출물에 콩을 침지(浸漬) 하여 콩을 증자하는 단계, 청국장을 만드는 단계로 이루어지며, 각 단계는 다음의 각 공정이 순차적으로 이루어지는 청국장을 만드는 방법으로. 이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명 하면 다음과 같다.

Ⅰ. 독성이 없는 옻 추출물을 생산하는 단계

1. 옻 성분을 추출하는 공정

7년생 이상 되는 옻 나무를 벌채하여 5∼10㎝ 크기로 토막낸 것이나, 수피(樹皮)를 벗긴 것, 옻 잎이나 옻 순 100부와 수심 200m 이하에서 취수한 해양 심층수 400∼600부를 함께 가마솥에 주입하고, 95∼100℃에서 15∼30시간 동안 가열한 다음, 채반이나 스크린(Screen) 망으로 걸러 고형물질을 제거하여 옻 성분을 추출한다.

[실시 예1]

8년생 옻 나무를 벌채하여 5∼10㎝ 크기로 토막낸 것 100㎏와 해양 심층수 600㎏을 함께 가마솥에 주입하고, 95∼100℃에서 24시간 동안 가열한 다음, 상온으로 냉각 후 채반으로 걸러 고형물질을 제거하고, 옻 성분을 추출한 옻 추출물 562㎏을 만들었다.

2. 추출한 옻 추출물을 무독화하는 공정

전기분해장치(電氣分解裝置: 1)의 양극실(2)에 3∼6wt%인 염수나 해양 심층수를 양극실 용액으로 공급하고, 음극실(3)에는 상기 옻 성분을 추출하는 공정에서 추출한 옻 성분을 공급하면서 정류기(7)로부터 3∼20볼트(Volt)의 직류전기(直流電氣)를 음극실(3)의 산화환원전위지시스위치(Oxidation reduction potential indicating switch: ORPIS)의 산화환원전위 값이 -100∼-250㎷ 범위로 양극(4)과 음극(5)에 인가(印加)하여 음극실(3)에서 전해환원처리(電解還元處理)를 하여 독성(毒性)이 없는 옻 추출물(抽出物)로 처리하여 독성이 없는 옻 추출물 저장조(10)로 보낸다.

이때 음극실(3)에 설치된 수소 이온농도지시계(pH indicator: pHI)의 값은 9∼12 범위의 알칼리성이 된다.

양극실(2)로는 전처리여과공정에서 여과된 해양 심층수를 양극실(2)에 설치된 수소 이온농도지시계(pH indicator: pHI)의 값이 2∼3 범위가 되게 공급하여 처리된 전해산화수(電解酸化水)는 전해산화수 저장조(8)로 보내었다가 전해산화수 이송펌프(9)에 의해서 전해산화수 이용공정으로 보낸다. 이때 양극실(2)에 설치된 산화환원전위지시계(Oxidation reduction potential indicator: ORPI)의 값은 +800∼+1,200㎷ 범위가 된다.

여기서 생산된 전해산화수는 살균수, 목욕용수, 화장수, 농작물의 엽면살포제 등으로 사용한다.

이때 전기분해공정에서 일어나는 전기화학반응은 다음과 같다.

양극실 전해질 용액이 염수인 경우에는 다음과 같이 가수분해반응(加水分解反應))이 일어난다.

H₂O ⇔ 2H⁺ + OH^- ………………………………………………④

M_aX_b ⇔ aM^{b +} + bX^{a -} ………………………………………………⑤

여기서 M는 Na, K, Ca, Mg, Fe, Zn …등과 같은 양이온물질을, X는 Cl, Br, CO₃, SO₄ …와 같은 음이온물질을, a는 양이온(+) 원자가의 수를, b는 음이온(-) 원자가의 수를 의미한다.

1) 양극실(2)에서 반응

H₂O → 2H⁺ + [O]_{( aq )} + 2e^- →1/2O_{2 (g)}↑ + 2e^- ………………⑥

여기서 [O]_{( aq )}는 수용액에 용해되어 있는 상태의 활성산소를 의미하며, O_{2 (g)}↑는 과잉의 전류가 인가되었을 때 가스(Gas)상태로, 대기 중으로 방출하는 산소를 의미한다.

bX^{a -} → X_{b ( aq )} + be^- → X_{b (g)}↑ + be^- …………………………⑦

X^{a -}가 Cl^- 이온의 경우 전해반응을 고려하면 다음과 같다.

2Cl^- → Cl_{2 ( aq )} + 2e^- → Cl_{2 (g)}↑ + 2e^- …………………………⑧

여기서 Cl_{2 ( aq )}는 수용액에 용해되어 있는 상태의 염소를 의미하며, Cl_{2 (g)}↑는 과잉의 전류가 인가되었을 때 가스상태로, 대기 중으로 방출하는 염소를 의미한다.

2) 양극실(2)에서 용액반응

Cl_{2 ( aq )} + 2H₂O →H⁺ + Cl^- + HClO_{( aq )} …………………………………⑨

2) 음극실(3)에서 반응

2H₂O + 2e^- → 2[H]_{( aq )} + 2OH^- → H_{2 (g)}↑ + 2OH^- ………………⑩

여기서 [H]_{( aq )}는 물에 용해되어 있는 활성수소(活性水素)를 의미하며, H_{2 (g)}↑는 과잉의 전류가 인가되었을 때 가스상태로 발생하는 수소(水素)를 의미한다.

M^{a +} + aOH^- → M(OH)_a ……………………………………………⑪

M^{a +}가 Na⁺ 이온의 경우 전해반응을 고려하면 다음과 같다.

Na⁺ + OH^- → NaOH …………………………………………………⑫

전기분해장치(1)의 재질은 내식성이면서 절연성이 우수한 PVC(Poly vinyl chlorite), PE(Polyethylene), PP(Polypropylene), ABS수지(Acrylonitrile butadiene styrene copolymer), 부타디엔 수지(Butadiene resin), 베이클라이트(Bakelite), 에보나이트(Ebonite), 아크릴수지(Acrylic resin) 중에서 한 종류를 선택하여 사용한다.

양극실(2)의 양극(4)은 내식성(耐蝕性) 재질이면서 염소(鹽素) 및 산소(酸素) 발생과전압(發生過電壓)이 높은 티타늄 판(Titanium plate)에 RuO₂-TiO₂를 소부도장(燒付塗裝)한 DSA(Dimensionally stable anode)전극이나 백금도금 전극을 사용한다.

음극실(3)의 음극(5)은 수소발생과전압(水素發生過電壓)이 높은 랜니니켈(Raney nickel)이나 스테인리스 스틸(Stainless steel) 강판을 사용한다.

그리고 격막(6)은 2가 이상 다가(多價) 양이온의 투과는 억제하면서 1가 양이온만을 선택투과하는 교환 막으로, 폴리스티렌-디비닐 벤젠(Polystyrene-divinylbenzene) 계의 주 사슬(主鎖: Main chain)에 부전하(負電荷) R-SO₃ ^-를 고정하고 있는 부전하막(負荷電膜)에 측쇄(側鎖: Side chain)가 폴리에틸렌이민(Polyethyleneimine) 또는 폴리비닐 피리딘(Polyvinylpyridine) 등의 그래프트 폴리머(Graft polymer)나 주 사슬이 폴리에틸렌이민 또는 폴리비닐 피리딘으로 된 측쇄가 폴리스티렌인 그래프트 폴리머로 합성된 이온교환막으로, 그래프트 폴리머의 주 사슬인 양이온교환막은 주 사슬 또는 측쇄와 동일한 분자구조를 하고 있는 것이면 제한 없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는, 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리염화비닐(Polyvinylchlorde), 폴리스티렌(polystyrene) 등에 부전하 R-SO₃ ^-를 고정한 양이온교환막으로 구성된 고분자와 동일한 분자구조를 가진 주 사슬 혹은 측쇄에 1가 양이온만 투과능(透過能)을 가지는 분자구조인 폴리비닐 피리딘(Polyvinylpyridine), 폴리비닐 아민(Polyethyleneamine) 또는 폴리에틸렌이민(Polyethyleneimine)과 같은 양이온 수지를 수식처리(修飾處理)한 막을 사용할 수 있으며, 특히, 폴리스티렌-디비닐벤젠계의 폴리스티렌-그래프트-에틸렌 이민이 가장 바람직하게 사용할 수 있다.

만약 2가 이상의 다가(多價)의 양이온을 동시에 투과하는 격막(8)을 사용하는 경우에는 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 마그네슘(Mg), 철(Fe) 등 다가(多價) 이온이 음극실(5)로 이동하여 음극(8) 판에 스케일(Scale)이 생성되어 전기저항을 증가하여 처리효율을 저하하기 때문에 다가(多價) 이온을 투과하는 격막(6)을 사용하는 것은 피해야 한다.

[실시 예2]

양극실(2)의 크기가 1,000㎜(길이)×500㎜(폭)×1,200㎜(깊이)이고, 음극실(3)의 크기도 양극실(2)의 크기와 동일한 1,000㎜(길이)×500㎜(폭)×1,200㎜(깊이)인 크기의 사이에 튜본(Dupont) 사의 퍼플루오로술폰산(Perfluorosulfonic acid) 계 나피온 수지(Nafion resin) Nafion-115의 격막(6)으로 격리(隔離)하고, 양극(4)은 800㎜(폭)×1,200㎜(높이)×5㎜(두께)의 티타늄 판에 TiO₂-RuO₂를 소부 코딩한 DSA전극을 사용하고, 음극(3)은 800㎜(폭)×1,200㎜(높이)×10㎜(두께)의 강판에 레이니 니켈(Raney nickel)을 3㎜ 두께로 라이닝 한 전극을 사용한 전해분해장치(1)의 양극실(2)로는 3.4wt%의 해양 심층수 500㎏을 공급하고, 음극실(3)에는 실시 예1에서 생산된 옻 추출물 500㎏을 주입하고, 정류기(7)로부터 6.2볼트(Volt)의 직류전기를 인가하여 산화환원전위(ORP) 값이 -200㎷로 회분식운전(Batch operation)을 하여 전해환원수인 독성이 없는 옻 추출물 500㎏을 생산하였다.

이때 음극실(2)의 pHI의 pH는 9.6이었으며, 양극실(2)의 pHI의 pH는 2.5이었으며, ORPI의 산화환원전위 값은 +920㎷이었다.

Ⅱ. 독성이 없는 옻 추출물에 콩을 침지(浸漬)한 콩을 증자하는 단계

1. 세정공정

콩은 소립종(小粒種: 굵기가 4.0㎜ 이상인 콩이 무게기준으로 70％ 이상 포함된 콩)의 콩이 대립종(大粒種)에 비해서 제품의 맛이 좋기 때문에 가능한 소립종의 콩을 선택한다.

청국장제조에 좋은 콩을 선택하여 불량한 콩과 이물질을 제거한 다음, 콩의 표면에 부착된 먼지나 기타 이물질을 깨끗하게 세정(洗淨)한 콩을 담금 공정으로 보낸다.

2. 담금 공정

상기 콩의 세정공정에서 콩에 부착된 이물질을 잘 세척한 콩을, 상기 독성이 없는 옻 추출물을 생산하는 단계의 추출한 옻 추출물을 무독화하는 공정에서 처리된 독성이 없는 옻 추출물에 1∼2일간 담가 미네랄성분과 옻 성분이 콩 내부에 침투(浸透)되도록 불린 콩은 증자공정으로 보낸다.

콩을 1∼2일간 불리면 부피나 무게가 2배 정도 증가하며, 표2에서 보는 바와 같이 수심 200m 이하의 해양 심층수는 지역에 따라서 약간의 차이는 있으나 5℃ 이하의 저온으로 햇빛이 닿지 않아 미생물 및 해양생물이 서식하지 않은 청정성이 있으며, 또한, 표층해수에 비해서 모든 생물(미생물 포함)의 생육에 필요한 영양염류의 함량이 높으면서 다종다양한 미네랄성분이 함유되어 있는 특성이 있다.

청국장 발효에 관여하는 납두균(納豆菌) 등은 세포벽(細胞壁) 및 세포핵(細胞核) 내에 미네랄(Mineral) 농도가 높은 특성이 있으며, 이 미생물은 미네랄 공급 이 충분하였을 때 활발한 대사활동(代謝活動)을 하면서 상호 길항관계(拮抗關係)에 있는 유해 잡균의 번식을 억제하게 된다.

이와 같이 해양 심층수에 콩을 주입하면, 해양 심층수에 함유되어 있는 영양염류 및 각종 미네랄성분이 콩 내부로 침투되어 발효공정에서 유용발효미생물이 활발한 발효를 하면서 유해한 곰팡이(미생물)의 생육을 억제하게 되어 양질의 청국장을 만들 수 있게 된다.

3. 증자(蒸煮)공정

상기의 담금 공정에서 불린 콩의 증자는 비릿한 내가 나지 않고 손가락으로 비벼 보아 쉽게 뭉그러질 때까지 충분히 증자한 다음, 종균의 접종과 첨가제 혼합공정으로 보낸다.

콩을 증자(蒸煮)하는 방법은 (압력) 솥에 상기 독성이 없는 옻 추출물을 생산하는 단계의 추출한 옻 추출물을 무독화하는 공정에서 처리된 독성이 없는 옻 추출물과 함께 넣고 삶는 방법과 시루에 넣고 찌는 방법이 있으나, 어느 쪽이나 다 사용할 수 있는 방법이지만 영양가의 손실이 적은 시루에서 찌는 편이 더 유리하며, 콩의 증자는 콩에서 비릿한 내가 나지 않고 손가락으로 비벼 보아 쉽게 뭉그러질 때까지 충분히 익힌다.

시루에 안쳐 찌는 방법이 물을 붓고 삶는 방법보다 콩의 수용성 성분의 손실이 적은 편이기 때문에 솥에 물을 붓고 삶는 방법보다는 시루에 안쳐 찌는 방법이 좋다.

덜 익은 콩은 여러 가지 분해 효소가 제대로 침투하지 못해 맛이 떨어지며, 그러나 너무 오래 가열하는 것도 좋지 않은데, 콩을 지나치게 익히면 단백질 분해에 지장을 주며, 이는 세포 조직이 효소가 침투하기 좋은 상태로 풀어졌다가 다시 단단하게 결합하기 때문에 콩은 고온에서 단시간에 익히는 것이 바람직하다.

100℃에서 김이 오른 후 3∼4시간 가열하는 것이 적당하며, 콩은 오래 삶으면 끈적끈적하고 누런 물이 넘쳐 나오는데 이때는 솥뚜껑을 완전히 덮지 않고 뭉근한 불에서 끓인다.

콩이 노랗다가 벌겋게 되고 껍질이 벗겨질 정도로 푹 삶아 졌으면 소쿠리에 쏟아 남은 물을 빼내고, 익힌 콩이 60℃ 이하로 식기 전에 종균접종과 첨가제혼합공정으로 보낸다.

Ⅲ. 청국장을 만드는 단계

1. 종균접종과 첨가제혼합공정

종균을 사용하여 접종할 때는 잡균이 오염되지 않도록 손은 비누로 깨끗하게 씻고 발효용기로 쓰일 그릇도 뜨거운 물에 넣어 소독한다. 종균은 콩이 아직 뜨거운 60∼90℃에서 종균을 원료 콩에 0.8∼1.2wt% 범위로 골고루 뿌리고 잘 섞어 주면서 접종한다.

증자한 콩은 60℃ 이하로 식고나서 종균을 가하면 실패할 우려가 있기 때문에 온도가 60∼90℃의 뜨거운 상태에서 납두 종균을 접종해야 한다.

상기 증자공정에서 증자한 콩은, 온도가 60∼90℃에서 납두 종균을 원료 콩의 무게기준으로 0.8∼1.2wt% 범위로 주입하여 접종하고, 비환원성이당류(非還元性 二糖類: Nonreducing disaccharide)인 라피노오스(Raffinose), 자당(蔗糖: Sucrose), 트레할로스(Trehalose) 또는 비환원성당알코올(Nonreducing sugar alcohol)인 말티톨(Maltitol), 자일리톨(Xylitol), 솔비톨(Sorbitol), 에리쓰리톨(Erythitol), 락티톨(Lactitol), 만니톨(Mannitol) 중에서 한 종류나 2종류 이상 혼합한 첨가제(添加劑)를 원료 콩의 무게기준으로 0.5∼3wt% 범위로 주입하여 골고루 혼합하여, 종균접종과 첨가제가 혼합된 콩은 발효공정으로 보낸다.

2. 발효공정

상기의 종균접종과 첨가제혼합공정에서 종균접종과 첨가제가 혼합된 콩을 살균한 스푼으로 용기에 담고, 용기에 담은 종균접종과 첨가제가 혼합된 콩 내부에 4∼6㎝ 간격으로 구멍을 내고, 용기 위에 살균한 천을 씌워 발효시키는 온열장치[전기 각로(脚爐) 등]는 35∼40℃로 따뜻하게 해두고, 종균을 접종한 콩을 용기에 담은 것을 온열장치에 넣고, 습도를 80∼90%로 유지하면서 18∼24시간 동안 발효한 콩은 숙성공정으로 보낸다.

그러나 진이 나는 상태와 냄새를 살펴서 발효의 종결점을 결정한다.

종균을 접종과 첨가제를 혼합한 콩을 살균된 스푼으로 용기에 담고, 용기에 담은 종균접종과 첨가제가 혼합된 콩 내부에 4∼6㎝ 간격으로 구멍을 내고(산소공급을 용이하게 하기 위함), 용기 위에 살균한 천을 씌운다.

담는 기준은 콩이 3단 이상 겹치지 않게 해야 하는데, 여러 단으로 담으면 표면은 발효가 되어도 내부에는 발효가 되지 않고 삶은 콩이 그대로 존재할 수 있다.

그리고 작업 중에 떨어진 콩은 잡균이 오염될 우려가 있기 때문에 용기로 되 돌리지 말아야 한다.

3. 숙성공정

상기의 발효공정에서 발효한 콩은, 온도가 2∼5℃ 범위의 냉장고에서 12∼24시간 동안 숙성하여 청국장을 만든다.

그리고 장시간 보관하였다가 조금씩 사용하는 경우에는 담기 공정으로 보내어 조미와 간을 맞춘다.

4. 담기 공정

상기의 발효공정에서 만들어진 청국장을 일정기간 두고 조금씩 사용하는 경우는, 발효가 끝나면 나무주걱을 이용하여 고루 섞어준 다음 절구에 넣어 찧고 마늘, 고춧가루, 겨자의 양념과 소금을 각각 6∼13wt% 범위로 주입하여 조미와 간을 맞춘 다음, 교반·혼합하여, 조미와 간을 맞춘 청국장을 만들어, 항아리에 보관했다가 조금씩 덜어서 사용한다.

그리고 조미와 간을 맞춘 것을 1개월 이상 보관하여 사용하는 경우는, 0∼5℃의 냉장고에 보관하여 사용하는 것이 바람직하며, 1개월 이상 장기간 보관하는 경우는 일정량씩 소분(小分)하여 비닐봉지에 싸서 냉동고에 냉동보관한다.

[실시 예3]

이물질이 제거된 콩 25㎏을 깨끗이 물로 세정한 다음, 실시 예2에서 생산된 독성이 없는 옻 추출물에 40시간 동안 담가 따가 불은 콩 52㎏을 시루에 넣고 100℃에서 김이 오른 후 3.5시간 동안 가열하여 삶은 콩을 85℃에서 일본 주식회사 나루세발효화학연구소(株式會社　成瀨醱酵化學硏究所)의 납두 종균 0.5㎏과 자당 0.5 ㎏을 골고루 뿌리고 잘 섞어 준 다음, 전기로발효기에서 온도를 35∼40℃, 습도를 82∼85%로 조정하면서 24시간 동안 발효한 것을 상온으로 냉각한 다음, 3∼4℃의 냉장고에 24시간 동안 숙성하여 청국장을 만들었다.

상기 실시 예3에서 만든 청국장과 시중에서 판매되는 청국장을 B식당에 공급하여 동일한 조건에서 청국장찌개를 만들어 옻오름의 경험이 있는 20인의 손님에 제공하여 시식도록 한 결과 옻오름 현상이 있는 자는 전혀 없었으며, 냄새가 시중에서 판매되는 청국장에 비해서 모두가 감소 되었다고 하였으며, 또한, 맛도 모두가 우수하다는 평가를 하였다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은, 종래의 청국장의 경우에는 냄새발생이 심하여 널리 보급되지 못하였으나, 냄새발생이 적으면서 맛이 좋은 청국장을 만들 수 있으면서, 옻 성분의 약효가 있는 특성이 있기 때문에 청국장제조에 널리 보급되는 효과가 있을 것으로 기대한다.

Claims (2)

1. 수심 200m 이하의 해양 심층수를 이용하여 독성이 없는 옻 추출물을 생산하는 단계, 독성이 없는 옻 추출물에 콩을 침지(浸漬) 하여 콩을 증자하는 단계, 청국장을 만드는 단계로 이루어지며, 각 단계는 다음의 각 공정이 순차적으로 이루어지는 청국장을 만드는 방법.

   Ⅰ. 독성이 없는 옻 추출물을 생산하는 단계

   1. 옻 성분을 추출하는 공정

   7년생 이상 되는 옻 나무를 벌채하여 5∼10㎝ 크기로 토막낸 것이나, 수피(樹皮)를 벗긴 것, 옻 잎이나 옻 순 100부와 수심 200m 이하에서 취수한 해양 심층수 400∼600부를 함께 가마솥에 주입하고, 95∼100℃에서 15∼30시간 동안 가열한 다음, 채반이나 스크린(Screen) 망으로 걸러 고형물질을 제거하여 옻 성분을 추출한다.

   2. 추출한 옻 추출물을 무독화하는 공정

   전기분해장치(1)의 양극실(2)에 3∼6wt%인 염수나 해양 심층수를 양극실 용액으로 공급하고, 음극실(3)에는 상기 옻 성분을 추출하는 공정에서 추출한 옻 성분을 공급하면서 정류기(7)로부터 3∼20볼트(Volt)의 직류전기를 음극실(3)의 산화환원전위지시스위치(Oxidation reduction potential indicating switch: ORPIS)의 산화환원전위 값이 -100∼-250㎷ 범위로 양극(4)과 음극(5)에 인가(印加)하여 음극실(3)에서 전해환원처리를 하여 독성이 없는 옻 추출물로 처리한다.

   Ⅱ. 독성이 없는 옻 추출물에 콩을 침지(浸漬)한 콩을 증자하는 단계

   1. 세정공정

   청국장제조에 좋은 콩을 선택하여 불량한 콩과 이물질을 제거한 다음, 콩의 표면에 부착된 먼지나 기타 이물질을 깨끗하게 세정(洗淨)한 콩을 담금 공정으로 보낸다.

   2. 담금 공정

   상기 콩의 세정공정에서 콩에 부착된 이물질을 잘 세척한 콩을, 상기 추출한 옻 추출물을 무독화하는 공정에서 처리된 독성이 없는 옻 추출물에 1∼2일간 담가 미네랄성분과 옻 성분이 콩 내부에 침투(浸透)되도록 불린 콩은 증자공정으로 보낸다.

   3. 증자(蒸煮)공정

   상기의 담금 공정에서 불린 콩을 솥에 상기 추출한 옻 추출물을 무독화하는 공정에서 처리된 독성이 없는 옻 추출물과 함께 넣고 삶거나 시루에 넣고 쪄서 증자한 콩은 청국장을 만드는 단계의 종균의 접종과 첨가제 혼합공정으로 보낸다.

   Ⅲ. 청국장을 만드는 단계

   1. 종균접종과 첨가제혼합공정

   상기 증자공정에서 증자한 콩은, 온도가 60∼90℃에서 납두 종균을 원료 콩의 무게기준으로 0.8∼1.2wt% 범위로 주입하여 접종하고, 비환원성이당류(非還元性二糖類: Nonreducing disaccharide)인 라피노오스(Raffinose), 자당(蔗糖: Sucrose), 트레할로스(Trehalose) 또는 비환원성당알코올(Nonreducing sugar alcohol)인 말티톨(Maltitol), 자일리톨(Xylitol), 솔비톨(Sorbitol), 에리쓰리톨(Erythitol), 락티톨(Lactitol), 만니톨(Mannitol) 중에서 한 종류나 2종류 이상 혼합한 첨가제(添加劑)를 원료 콩의 무게기준으로 0.5∼3wt% 범위로 주입하여 골고루 혼합하여, 종균접종과 첨가제가 혼합된 콩은 발효공정으로 보낸다.

   2. 발효공정

   상기의 종균접종과 첨가제혼합공정에서 종균접종과 첨가제가 혼합된 콩을 살균한 스푼으로 용기에 담고, 용기에 담은 종균접종과 첨가제가 혼합된 콩 내부에 4∼6㎝ 간격으로 구멍을 내고, 용기 위에 살균한 천을 씌워 발효시키는 온열장치는 35∼40℃로 따뜻하게 해두고, 종균을 접종한 콩을 용기에 담은 것을 온열장치에 넣고, 습도를 80∼90%로 유지하면서 18∼24시간 동안 발효한 콩은 숙성공정으로 보낸다.

   3. 숙성공정

   상기의 발효공정에서 발효한 콩은, 온도가 2∼5℃ 범위의 냉장고에서 12∼24시간 동안 숙성하여 청국장을 만든다.
2. 청구항 1에서 제조된 청국장에 마늘, 고춧가루, 겨자의 양념과 소금을 각각 6∼13wt% 범위로 주입하여 조미와 간을 맞춘 다음, 교반·혼합하여, 조미와 간을 맞춘 청국장을 만드는 방법.

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