KR100961219B1 - 당귀를 이용한 발효원액의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 당귀를 이용한 발효원액의 제조방법에 관한 것으로, (a) 당귀를 설탕과 1:1 내지 1.5로 혼합하여 30℃에서 60일간 유효성분을 추출하는 단계; (b) 상기 (a) 단계에서 추출된 액을 고형분과 분리하여 여과하는 단계; (c) 상기 (b) 단계에서 여과된 액을 25℃에서 50일 내지 60일간 호기발효시키는 1차 발효단계; 및 (d) 상기 (c) 단계에서 1차 발효된 액을 90일간 혐기발효시키는 2차 발효단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 당귀에 포함된 성분의 손실을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 장기 저장 및 유통문제를 해결할 수 있으며 고혈압 환자의 치료보조제 및 건강인의 심혈관계 질환 예방, 혈액순환개선을 위한 건강 기능식품으로 개발할 수 있도록 한 것이다.

발효, 원액, 항산화제, 당귀

Description

당귀를 이용한 발효원액의 제조방법 {Manufacturing Method of Fermentation Solution Using Agelica}

본 발명은 당귀를 원료로 발효시켜 기능성 발효원액을 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 효소작용에 의한 발효과정을 통하여 당귀에 포함된 영양성분들의 소화율 및 흡수율을 높여 섭취시 영양성분들의 효능이 최대한 발휘될 수 있는 당귀의 발효원액 제조방법에 관한 것이다.

오늘날은 예전과는 다른 생활습관이나 식생활 등의 변화로 인해 여러 가지 질병, 당뇨, 암, 고혈압, 동맥경화, 골다공증 등의 성인병의 발병률이 증가하고 있다. 이러한 성인병 발생의 원인으로 주목을 받는 것이 스트레스, 과도한 지방의 섭취, 푸른 채소의 섭취 감소, 정제된 식품의 섭취 증가 등이며, 이러한 요인에 의해 발생 되는 과산화 물질에 의해 세포기능이 저하되어 질병이 발생한다.

신농본초경에서 당귀는 예부터 우리 몸에 보혈, 활혈(活血) 작용을 하고 진정작용, 조경 등의 효능이 있으며 멍든 피를 풀어준다 하여 여인들의 약풀로 여겨졌으며 피를 맑게 하는 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 채취한 어린잎은 승검초라 하여 나물로 먹었으며 약간 매운맛이 있으나 씹히는 맛이 좋다

당귀의 뿌리는 약재로 쓰이며 약성은 온화하고 맛은 달고 쓴데, 방향성 정유와 서당, 비타민E 등이 함유되어 있다. 혈액순환을 촉진하여 어혈을 제거하고 진통효과를 나타내며, 또한 보혈작용이 현저하여 빈혈에 유효하고 일반 타박상이나 혈전성 동맥염의 치료에도 응용된다. 만성 화농증에 사용하면 순환을 개선하고 체내의 저항력을 증강시키며, 변비에 복용하면 장관운동을 원활하게 해주어 배변을 용이하게 하는 것으로 알려져 있다.

일반적으로 당귀는 뿌리부분이 주로 이용되며, 어린잎은 나물로 먹기도 하나 당귀잎을 이용한 음료는 거의 전무한 실정이다. 또한 당귀 뿌리는 한약재로 첨가되거나 잘 말린 당귀에 물을 부어 끓여 오랫동안 달여 국물만 따라 내어 꿀이나 설탕을 타서 차로 마시는 것이 보편적이다. 그러나 당귀차는 설사 기미가 있거나 비위가 약한 사람에게는 좋지 않으며, 오랜 시간 동안 당귀를 끓여서 성분을 우려내야하기 때문에 보편적인 음료로서 간편하게 섭취하기에는 어려운 문제가 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명자는 당귀잎 또는 당귀 뿌리를 설탕에 일정기간 재워 다양한 유효성분을 삼투압에 의하여 추출하고 1차 및 2차 발효과정을 거쳐 발효원액을 제조함으로써 발효원액 및 발효원액을 함유한 음료를 섭취하는 경우 효소작용에 의하여 유효성분들의 흡수율을 높이고, 소화과정에서 발생할 수 있는 유해성분을 감소시키며, 체내에서의 유효성분들의 작용을 극대화할 수 있는 발효원액의 제조방법을 개발하여 유통 및 장기보관에도 문제가 없는 발효원액을 제공할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 다양한 기능성을 가진 지역 특산물을 이용함으로써 당귀의 소비량을 증가시키고 우수한 상품을 개발하여 지역 농가로 하여금 안정적인 농산물 공급처로서의 역할을 수행할 수 있게 한다.

따라서, 본 발명의 목적은 당귀를 이용하여 발효원액을 제조하는 것으로, 구체적으로는 당귀잎 또는 당귀뿌리와 설탕을 혼합하여 유효성분을 추출한 다음, 상기 추출액을 1차 호기발효공정과 2차 혐기발효공정을 거쳐 숙성시키는 발효원액의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 당귀를 설탕과 1:1 내지 1.5로 혼합하여 30℃에서 60일간 유효성분을 추출하는 단계; (b) 상기 (a) 단계에서 추출된 액을 고형분과 분리하여 여과하는 단계; (c) 상기 (b) 단계에서 여과 된 액을 25℃에서 50일 내지 60일간 호기발효시키는 1차 발효단계; 및 (d) 상기 (c) 단계에서 1차 발효된 액을 90일간 혐기발효시키는 2차 발효단계를 포함하여 이루어지는 당귀를 이용한 발효원액의 제조방법을 제공한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상기 방법으로 당귀잎 또는 당귀뿌리를 이용한 발효원액의 제조방법을 제공한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상기한 방법에 의해 제조된 발효원액을 함유한 음료를 비롯하여 다양한 식품에 첨가할 수 있는 식품 조성물을 제공한다.

이하, 본 발명을 공정별로 상세히 설명하기로 한다.

이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 나타낸다.

또한, 종래와 동일한 기술적 구성 및 작용에 대한 반복되는 설명은 생략하기로 한다.

[제 1 단계] 삼투압을 이용한 유효성분의 추출공정

본 공정에서 당귀는 당귀 잎이나 뿌리를 채취하여 발효원액을 제조한다. 당귀잎은 정식 후 8 ~9월 경이 되면 지상부의 생육상태가 거의 성숙단계가 되므로 뿌리를 비대하게 하려면 지상부의 채취를 금하여야 하나, 생장점을 자극하지 않도록 연한 순을 한 포기에 하나씩 채취하여 발효원액의 재료로 이용한다.

상기 단계에서 당귀잎 또는 당귀뿌리와 설탕은 1 : 1 내지 1.5의 비율로 혼합하여 통에 담고 온도를 30℃로 유지하면서 60일간 유효성분을 추출한다.

본 공정으로 당귀에 포함된 유효성분은 거의 손실 없이 삼투압 현상에 의해 추출되게 된다. 또한, 상기 혼합물과 설탕의 무게 또는 부피 비율을 1 : 1 내지 1.5로 혼합하여 재우므로 추출액을 고농도로 유지할 수 있어 자연방부 효과로 인한 장기간 보관이 가능하며 부패의 위험을 줄일 수 있다. 이때 설탕은 당귀 혼합물의 유효성분을 추출하기 위한 매체로 삼투압 현상을 일으킬 수 있는 당분이라면 꿀, 물엿, 올리고당 등을 사용할 수 있다.

또한, 유효성분을 일정기간 동안 추출하기 위하여 통에 재워두는 것이므로 통의 재질은 플라스틱, PET 등 다양하게 이용할 수 있다. 추출온도는 약 30℃를 유지하고 60일 동안 유효성분을 충분히 추출하는 것이 바람직하다. 이는 상술한 온도 범위 및 추출기간 내에서 유효성분이 충분하게 추출될 수 있기 때문이다. 하지만, 본 발명이 상술한 온도 범위와 추출 시간으로 유효성분의 추출단계가 한정되는 것은 아니며 온도 조건 및 시간은 외부 조건에 따라 적절하게 조절할 수 있다.

[제 2 단계] 추출액 분리 및 여과 공정

상기 제 1 단계에서 추출된 액을 고형분과 분리하여 여과를 한다.

설탕에 재워 유효성분을 충분히 추출할 수 있는 시간경과 후 추출액과 설탕의 삼투압 현상에 의해 유효성분이 모두 빠진 당귀의 고형분이 남게 되면 고형분을 체에 걸러 당귀 추출액을 여과한다.

[제 3 단계] 1차 호기 발효공정

상기 제 2 단계에서 여과한 추출액을 25℃가 유지되는 장소에서 통기가 잘 되는 전통 옹기항아리에 담고 입구를 한지나 무명천으로 밀봉하여 호기 발효가 충분히 되도록 50일에서 60일간 발효상태를 유지한다.

본 공정은 추출액을 호기성 미생물에 의해 충분히 발효시키는 과정이므로 공기가 잘 통하는 장소에 보관하고, 플라스틱이나 고무 재질 등의 통기가 어려운 재질의 발효통을 사용하기보다는 숨 쉬는 전통 옹기항아리를 사용하는 것이 바람직하다. 물론, 옹기항아리의 입구는 밀봉을 해야 하며, 이때에도 공기가 잘 통할 수 있도록 한지나 무명천 등을 이용하는 것이 바람직하다.

또한, 여과한 추출액을 25℃가 유지되는 곳에 50일 내지 60일간 보관하는 것은 상기 온도 범위 및 발효시간 내에서 추출액이 충분히 호기 발효될 수 있도록 미생물 활동에 최적의 온도 및 시간 조건을 제공하기 위함이다.

하지만, 본 발명이 상술한 발효 온도 및 시간으로 국한되는 것은 아니며 경우에 따라서는 추출원액의 발효 상태에 따라 변경될 수 있다.

[제 4 단계] 2차 혐기 발효공정

상기 제 3 단계에서 1차 호기 발효된 발효원액을 공기가 없는 곳에서 작용을 하는 효소들의 생성과 발효효과의 증대를 위하여 입구를 공기가 통하지 않는 비닐 등을 이용하여 밀봉하고 90일간 2차 혐기 발효가 되도록 한다.

본 공정은 1차 호기 발효공정을 거쳐 제조된 발효원액을 공기가 통하지 않는 비닐 등의 재질로 옹기항아리 입구를 밀봉함으로써 혐기성 미생물에 의한 효소의 생성과 발효효과가 증대되도록 발효상태를 유지한다.

또한, 발효온도는 혐기성 미생물의 활동에 최적온도인 25~30℃ 정도가 유지되는 것이 바람직하다. 밀봉상태에서 90일간의 발효기간을 거치는 것은 상기 발효시간 내에서 추출원액이 충분히 혐기 발효될 수 있도록 최적의 시간 조건을 제공하기 위함이다.

하지만, 본 발명이 상술한 발효 온도 및 시간으로 국한되는 것은 아니며 경우에 따라서는 추출원액의 발효 상태에 따라 변경될 수 있다.

[제 5 단계] 저장 및 보관 공정

상기 제 4 단계에서 2차 혐기 발효과정을 충분히 하여 발효원액이 안정되면, 저장고에 보관하여 여러 가지 가공식품의 원재료로 이용을 한다. 이때 당귀잎 발효원액과 당귀뿌리 발효원액을 일정비율로 혼합하여 원재료로 이용할 수 있다.

1차 및 2차 발효공정을 거쳐 충분히 발효된 발효원액은 상온 또는 냉장보관시 장기간 부패의 가능성이 없다. 또한, 상기 발효원액을 함유하는 음료 또는 유가공품 등 식품에 첨가하여 상품화할 경우 다양한 유효성분과 효소가 함유된 건강 기능성 식품을 개발할 수 있는 특징이 있다. 그러나 발효효소가 살아 있는 음료의 개발시 식품의 유효기간의 문제를 극복하기 위해 저온 살균법을 사용할 수도 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 발효원액의 제조방법은 유효성분을 삼투압을 이용하여 추출하여 1차 호기발효공정과 2차 혐기발효공정을 거쳐 발효원액이 안정화됨으로써, 당귀에 포함된 성분의 손실을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 장기 저장 및 유통문제를 해결할 수 있으며 고혈압 환자의 치료보조제 및 건 강인의 심혈관계 질환 예방, 혈액순환개선을 위한 식품으로 개발하여 고부가가치의 상품화 가능성의 효과가 있다.

이하, 본 발명을 구체적인 실시예에 의해 보다 더 상세히 설명하고자 한다. 하지만, 본 발명은 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 여러 가지 변형 또는 수정할 수 있음은 이 분야에서 당업자에게 명백한 것이다.

본 발명의 실시예에 사용한 당귀잎은 횡성의 농가에서 종묘를 구입하여 재배하여 채취하였고 당귀 뿌리는 진부산 당귀를 이용하였다. 추출용 설탕의 경우 근래에는 올리고당을 이용하기도 하나 삼투압 작용효과를 높이기 위해 일반적인 황백당을 사용하였다. .

[ 실시예 1] 당귀잎 발효원액 제조

(가) 구비한 통을 깨끗이 세척하고 햇볕 건조로 소독을 대신하였다.

(나) 정식 후 8~9월경에 생장점을 자극하지 않도록 연한 순을 한 포기에 하나씩 채취하였다. 채취한 잎을 흐르는 물에 깨끗이 세척한 다음 일정 크기로 절단하였다.

(다) 당귀잎 10kg을 10kg정도의 설탕과 함께 섞어 통에 켜켜이 넣고 공기가 접하지 않도록 설탕을 듬뿍 넣고 한지로 덮어 주었다.

(라) 60일 후 체에 걸러 추출액을 옹기항아리에 넣고 한지로 덮어 밀봉 후 서늘한 곳에 두었다.

(마) 2개월 후 옹기항아리를 비닐과 고무줄을 이용하여 공기가 통하지 않도록 단단히 밀봉한 후 상온에 두었다.

[ 실시예 2] 당귀뿌리 발효원액 제조

(가) 10월 말에 수확한 당귀를 하루 정도 그늘에 두었다가 흙을 털고 2 시간 정도 물에 담근다. 껍질 부분이 너무 벗겨지지 않도록 세척하여 물기를 제거하였다.

(나) 세척한 당귀 뿌리를 적당한 크기로 절단하였다. 이때 근의 중심부 뿌리 사이에 낀 흙이 남아 있을 수 있으므로 다시 한 번 세척하여 이물질을 제거한 다음 물기를 제거하였다.

(다) 절단한 당귀뿌리 10kg을 10kg정도의 설탕과 함께 섞어 통에 켜켜이 넣고 공기가 접하지 않도록 설탕을 듬뿍 넣고 한지로 덮어 주었다.

(라) 60일 후 체에 걸러 추출액을 옹기항아리에 넣고 한지로 덮어 밀봉 후 서늘한 곳에 두었다.

(마) 2개월 후 옹기항아리를 비닐과 고무줄을 이용하여 공기가 통하지 않도록 단단히 밀봉한 후 상온에 두었다

[ 실시예 3] 당귀잎 발효원액과 당귀뿌리 발효원액의 혼합액 제조

(가) 당귀잎 5kg과 절단한 당귀뿌리 5kg에 각각 5kg정도의 설탕을 섞어 각각 통에 켜켜이 넣고 공기가 접하지 않도록 설탕을 듬뿍 넣고 한지로 덮어 주었다.

(나) 60일 후 당귀잎 고형분과 당귀뿌리 고형분을 각각 체에 걸러 각각의 추출액을 옹기항아리에 넣고 한지로 덮어 밀봉한 후 서늘한 곳에 두었다.

(다) 2개월 후 옹기항아리를 비닐과 고무줄을 이용하여 공기가 통하지 않도록 단단 히 밀봉한 후 상온에 두었다.

(라) 발효가 충분히 안정된 당귀잎 발효원액과 당귀뿌리 발효원액을 각각 일정비율로 섞어 혼합원액을 만들었다.

[ 실시예 4] 당귀 발효원액을 이용한 음료 제조

(가) 발효원액에 물 : 발효원액의 비율이 4.5 : 1 또는 5 : 1 또는 7 : 1 이 되도록 정수한 물을 혼합하였다.

(나) 혼합한 음료를 가열하여 멸균처리를 하였다.

(다) 약 3~4분 정도 냉각 후 밀봉처리를 하였다.

[성분검사]

1. 영양성분 분석

가. 분석 방법

본 발명에서는 일반 영양성분, 무기질 및 비타민을 분석하였고, 모든 영양성분의 분석은 AOAC 방법 및 식품공전 방법에 의해 분석하였다.

(1) 일반영양성분

수분 함량은 105℃ 건조기에서 상압가열 건조방법으로, 조단백은 켈달(Kjeldahl)법, 조지방은 족슬레트(Soxhlet)추출법, 조섬유는 Hennenberg-stohmann법을 개량한 방법, 회분은 건식회화법으로 측정하였다.

(2) 무기질

칼슘, 철, 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 아연의 함량을 분석하였는데, 시료를 마 이크로파가 발생하고 내부온도 조절이 가능한 가열장치(microwave digestion system, Mile-stone, MLS1200, USA)로 습식분해 후 원자흡광광도계(Hitachi Z6100, Japan)를 사용하였고, 인은 암모늄바나데이트(ammonium vanadate) 발색법에 따라 분광광도계(Shimazu, Japan)로 470nm에서 측정하였다.

(3) 비타민

β-카로틴(β-carotene)과 비타민 B1, 비타민B2, 비타민 C 및 나이아신(niacin)의 함량을 분석하였는데, β-카로틴은 비색법으로, 비타민 B1은 티오크롬(Thiochrom) 형광법(AOAC 957.17)으로, 비타민 B2는 루미플라빈(Lumiflavin) 형광법(AOAC 970.64)으로, 비타민 C는 2,4-DNP법으로, 나이아신(Niacin)은 코닉(Konig)반응에 의한 비색법으로 측정하였다.

나. 성분분석 결과

식 품 명	가 식 부 100 g당
	에너지 kcal	수분 g	단백질 g	지질 g	회분 g	탄수 화물 g	섬유소 g	무 기 질							비 타 민
								칼슘 ㎎	인 ㎎	철 ㎎	나트륨 ㎎	칼륨 ㎎	아연 ㎎	마그 네슘 ㎎	A			B1 ㎎	B2 ㎎	나이아신 ㎎	C ㎎
															RE	레티놀 ㎍	베 타 카로틴 ㎍
당귀 원액	250	34.5	0.4	0	0.3	64.8	0.1	26	16	2.3	31	193	0.9	11	0	0	0.6	0.06	0.35	0.7	16

주1) 비타민 A- R.E는 β-카로틴을 환산한 수치임

주2) 탄수화물 값 = 100 - (수분+단백질+지질+회분)

주3) 섬유소 = 조섬유

주4) 에너지환산지수 : 단백질 2.44, 지질 8.37, 탄수화물 3.57

[ 실험예 ]

당귀 발효원액의 혈행개선 효과에 관한 실험

가. 실험 방법

(1) 실험동물

7주령의 웅성 SD 쥐(rat) (체중 210 ± 20 g)를 오리엔트바이오(경기성남)로부터 공급받아, 7일간 실험실 환경에 적응시킨 다음 사용하였다. 동물실의 환경은 온도 23±2℃, 습도 40 - 60%, 명암 주기 12시간으로 유지되었으며, 실험동물용 고형사료(퓨리나코리아, 서울)와 음수 (여과멸균정제수)는 제한 없이 공급하였다.

(2) 발효원액의 준비

발효원액시료는 4℃로 냉장 보관하면서 사용하였다. 발효원액 투여군은 음용수에 1%, 10% 및 20% 희석하여 자유롭게 음용하도록 하였다. 실험동물에 대한 투여기간은 총 1주간 진행되었다.

(3) 혈소판의 분리

실험동물 쥐에 당귀 1%, 10%, 20% 함유된 음수를 자유롭게 투여하였다. 투여 후 1 주 후에 심장에서 5ml의 혈액을 채혈하고 항응고제를 처리하여 혈액의 응고를 방지하였다. 혈액을 1,000 rpm에서 7분간 원심하여 상층액을 모은 다음 2,500 rpm에서 7분간 원심분리하여 혈소판을 침전시키고 티로드 버프(tyrode buffer)를 사용하여 균질하게 부유화시켰다. 500 rpm에서 5분간 원심 분리하여 여분의 적혈구를 제거하고 일정한 농도의 혈소판을 제조한 다음 혈소판응집반응을 수행하였다.

(4) 혈소판 응집반응

일정한 농도로 분리된 혈소판의 응집반응은 응집능 측정계(aggregometer, Chronolog Co)를 사용하여 수행하였다. 1mM의 칼슘을 첨가하고 2분간 전배양 후에 콜라겐(0.156 μg/ml, 0.31 μg/ml, 0.62 μg/m, 및 1.25 μg/ml)을 첨가하여 혈소판 응집반응을 유도하였다. 응집능 측정계에서 1,200 rpm으로 37℃에서 5분간 반응 후에 응집 정도를 판별하였다.

(5) 통계처리

동물실험의 통계분석은 SAS(statistical analysis system)를 사용하여 평균 및 표준오차를 구하였다. 각 실험군간 즉, 정상군, 대조군, 실험군 간의 유의성은 분산분석(ANOVA의 Duncan's multiple range test)에 의해 p<0.05수준에서 검증하였다.

나. 실험 결과

본 발명의 제조방법에 의해 제조된 발효원액의 혈행개선에 대한 결과는 [표 2]와 같이 1주간 투여한 처리군에서 대조군(vehicle control)보다 콜라겐 유도 혈소판 응집반응을 억제하였다. 일주일 간의 짧은 기간임에도 1%, 10% 및 20%의 음용수로 투여된 실험동물에서 얻어진 혈소판은 콜라겐 유도 혈소판 응집반응을 강력히 억제하였다. 상기 결과는 본 발명의 발효원액이 혈소판의 과도한 활성화에 의한 혈전 형성 등을 억제하므로 순환기 질환의 예방 및 치료에 유효하며 다양한 기작을 통하여 혈행개선에 유효함을 나타낸다.

혈행개선에 대한 효과

상술한 결과, 본 발명에 따른 발효원액은 종래에는 없었던 새로운 기능성 건강식품으로서, 그 역할을 할 수 있음을 알 수 있다.

전술한 개시에 대해서 일정 범위의 수정, 변화 및 치환이 가능하며, 어떤 경우에는 본 발명의 특징 중 일부만이 사용될 수도 있다. 따라서, 첨부된 청구항들이 넓게 또한 본 발명의 사상과 범위에 부합되게 해석되어야 한다.

Claims (3)

1. (a) 당귀를 설탕과 1:1 내지 1.5로 혼합하여 30℃에서 60일간 유효성분을 추출하는 단계;

   (b) 상기 (a) 단계에서 추출된 액을 고형분과 분리하여 여과하는 단계;

   (c) 상기 (b) 단계에서 여과된 액을 25℃에서 50일 내지 60일간 호기발효시키는 1차 발효단계; 및

   (d) 상기 (c) 단계에서 1차 발효된 액을 90일간 혐기발효시키는 2차 발효단계를 포함하여 이루어지는 발효원액의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 (a) 단계에서 당귀는 당귀잎인 것을 특징으로 하는 발효원액의 제조방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항의 제조방법에 의해 제조된 발효원액을 함유한 식품용 조성물.