KR101057428B1

KR101057428B1 - 야콘의 추출방법 및 야콘추출물을 이용한 신규한 식품

Info

Publication number: KR101057428B1
Application number: KR1020080092190A
Authority: KR
Inventors: 정용진; 박난영; 장세영; 우승미; 조용준; 임가영; 이옥희; 최용희
Original assignee: 구미시
Priority date: 2008-09-19
Filing date: 2008-09-19
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2028-09-19
Also published as: KR20100033162A

Abstract

본 발명은 야콘의 추출물 및 야콘추출물을 유효성분으로 함유하는 식품에 관한 것으로 영양성분을 극대화시키며 특히 인체내에서 소화효소에 의하여 분해되지 않은 올리고당함량을 극대화시킴으로써 음료, 잼 등 다양한 가공식품을 제공하므로 경제성이 낮은 야콘의 가격하락을 억제함으로써 농가의 소득증대를 도모할 수 있는 뛰어난 효과가 있다.

야콘, 올리고당, 소득증대

Description

야콘의 추출방법 및 야콘추출물을 이용한 신규한 식품{Extracting method of yacon and novel food product using thereof}

본 발명은 야콘의 저온효소처리기술에 관한 것으로 더욱 상세하게는 야콘을 저온효소처리하여 올리고당함량을 증가시키며 올리고당이 다량함유된 야콘추출물을 함유하는 신규한 식품을 제공하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 야콘의 저온효소처리기술에 관한 것이다. 야콘에 관한 국내특허문헌을 조사한 결과 국내공개특허번호 제2001-85077호가 개시되어 있으나 이는 두부제조시 야콘분말을 첨가하여 응고시키는 두부제조방법에 관한 것이며 국내공개특허 제2007-53429호에는 야콘추출물을 유효성분을 함유하는 불임예방치료조성물이 개시되어 있으며 건조한 야콘뿌리를 분쇄하여 에탄올처리하여 추출하고 여과한 여액을 추출물로 사용하고 있다.

한편, 야콘의 뿌리를 세정하여 아황산염, 펙틴엔자임, 백설탕을 첨가하고 20℃에서 12일간 발효시킨 후 5℃에서 10일간 숙성한 후 아황산염과 멘토나이트를 첨 가하여 야콘발효주를 얻는 방법이 국내등록특허 제10-738994호에 개시되어 이상과 같이 종래의 연구결과에 따르면 저장성이 낮은 야콘을 일반가공 식품화하는 기술은 개발된 바 없다.

따라서, 본 발명의 목적은 저장성이 낮은 야콘을 저온 효소처리하여 가공식품 원료를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 저온효소 중 알파아밀라제(α-amylase)를 처리하여 발효액은 여과하여 농축액, 음료 나아가 가당하여 잼을 제공하는 데 있다.

본 발명의 상기 목적은 공시재료 야콘을 마쇄하여 얻은 페이스트(paste)에 다양한 농도별, 종류별 효소처리하는 단계와; α-amylase처리 후 다양한 처리온도의 영향을 조사하고 매, 당도, 수분, 색도 측정하는 단계와; 미네랄, 유리당 및 올리고당 분석 단계와; 저온효소처리하여 얻은 야콘추출액을 유효성분으로 함유하는 농축액, 음료 및 잼 제조단계로 구성된 기술적 수단을 통하여 달성된다.

본 발명은 α-amylase를 03.%(w/v)첨가 사용하므로서 말토올리고당의 함량을 146mg% 증가시키는 효과가 있으며 현미흑초 및 구연산을 첨가하여 저장안정성과 기호도를 증가시키는 야콘농축액과 야콘음료를 제공할 뿐 아니라, 야콘잼을 제공하는 뛰어난 효과가 있다.

공시재료의 실험재료인 야콘은 구미농업기술센타가 재배하여 2008년도에 수확한 것을 -1 ~ 0℃에서 냉동보관하여서 실험시 해동하여 세척한 후 껍질을 제거하고 사용하였다.

[실험예 1] 야콘의 pH , 당도, 색도, 수분 및 미네랄 함량

야콘을 1kg을 세척한 후 껍질을 제거하고 마쇄기로 파쇄하였다. 파쇄한 야콘을 여과지(Whatman No. 2)로 여과하여 pH, 당도 및 색도를 측정하였다. 수분 및 미네랄 함량은 야콘 파쇄 후 여과하지 않은 시료를 사용하였다. 실험결과는 <표 1> 및 <표 2>와 같다.

<표 1> 야콘의 pH , 당도, 수분함량 및 색도

<표 2> 야콘의 미네랄 함량

[실험예 2] 효소제 종류에 따른 영향

껍질을 제거한 야콘을 마쇄기(M-12S, 한국후지공업, Korea)로 마쇄한 후 여과하지 않은 야콘 페이스트에 α-amylase(14,500 unit/g, Daiwa Kasei, Japan), β-amylase, glucoamylase, cellulase(80,000 unit, 신일본화학공업, Japan), pectinase(30,000 unit, Kyowa Co., Japna)를 각각 0.5%(w/v)씩 첨가하여 40℃ 진탕수욕조(HB 205SWM, Hanbeak Scientific Co., Korea)에서 100 rpm에서 3시간 동안 반응시켜 유리당 및 올리고당의 변화를 조사하였으며 대조구는 효소제를 첨가하지 않고 40℃에서 처리한 것을 시료로 사용하였다. 실험결과는 <표 3> 및 <표 4>와 같다.

<표 3> 효소제 종류에 따른 유리당 함량 변화

<표 4> . 효소제 종류에 따른 올리고당 함량 변화

야콘 페이스트에 효조제를 각각 0.5%(w/w)씩 첨가하여 효소제 종류에 따른 유리당과 올리고당의 변화를 조사하였다. 그 결과 표 3과 같이 maltose는 모든 구간에서 검출되지 않았으나 β-amylase, glucoamylase, pectinase 처리구간에서 glucose, fructose, sucrose 모두 대조구에 비해 증가하는 경향을 나타내었으며, α-amylase와 cellulase 처리구간은 대조구와 비슷한 함량을 나타내었다. Glycemic index(GI)는 어떤 식품을 섭취했을 때 나타나는 혈당반응과 포도당 섭취 시 혈당반응을 비교하여 나타낸 것으로 당뇨화자 및 고지혈증 환자의 식이요법에 임상적으로 이용되는데 GI가 낮은 식품은 GI가 높은 식품보다 혈당 및 혈중 지질의 함량을 저하시켜 당뇨환자의 식이요법에 활용하고 있다. Fructose의 GI수치는 30으로 sucrose 109, glucose 82에 비해 매우 낮다. 야콘은 현재 당뇨병 환자들의 감미료 등에 많이 이용되고 있으므로 효소처리에 의해 sucrose와 glucose의 함량증가는 바람직하지 않다.

말토올리고당 분석결과 표 4와 같이 모든 구간에서 maltotriose, maltotetraose, isomaltotriose는 검출되었으나 maltopentaose는 대조구에서 trace로 나타났고 효소처리구간에서는 검출되지 않았다. Maltoteraose의 함량은 시료들 간에 큰 차이가 없었으나, maltotriose, isomaltotriose의 함량은 대조구에 비해 α-amylase 처리구간을 제외하고 모두 감소하는 경향을 나타내었다. 이것은 α-amylase는 α-1.4 glucoside 결합을 무작위로 잘라주어 dextrin 형태로 만들어 주기 때문에 주기 때문에 말토올리고당의 함량이 높아진 것으로 생각된다. β-amylase, glucoamylase, pectinase는 기질을 분해함으로써 올리고당의 함량은 감소하고 유리당의 함량은 증가하는 것으로 나타났다(표3). 따라서 유리당의 함량에 큰 변화가 없으며, 기능성 올리고당의 함량을 증가시키는 α-amylase를 효소제로 선발하였다(표4).

[실험예 3] 효소제 농도에 따른 영향

야콘 페이스트에 α-amylase를 0, 0.05, 0.1, 0.3 및 0.5%(w/v)씩 각각 첨가하여 40℃ 진탕수욕조(HB 205SWM, Hanbeak Scientific Co., Korea)에서 100 rpm으로 3시간 동안 반응시켜 효소제 농도에 따른 영향을 조사하였다. 실험결과는 <표 5> 및 <표 6>과 같다.

야콘 페이스트에 α-amylase를 농도별로 첨가하여 유리당과 올리고당의 변화를 조사한 결과 표 6, 7과 같다. 효소제의 농도에 따른 유리당의 함량에는 큰 변화가 없는 것으로 나타났다(표5). 올리고당의 함량은 효소제 농도가 높아질수록 증가하는 경향으로 효소농도 0.30%(w/v) 이상에서는 조금 감소하는 경향을 나타내어 효소제의 농도를 0.30%(w/v)로 설정하였다(표6).

<표 5> 효소농도별 유리당 함량 변화

<표 6> 효소농도별 올리고당 함량 변화

[실험예 4] 효소처리 온도에 따른 영향

야콘 페이스트에 α-amylase 0.3%(w/v)를 첨가한 후 온도를 40, 50 및 60℃로 하여 100 rpm, 3시간 동안 처리하여 효소처리 온도에 따른 영향을 조사하였다. 실험결과는 <표 7> 및 <표 8>과 같다.

<표 7> 효소처리 온도별 유리당 함량 변화

<표 8>. 효소처리 온도별 올리고당 함량 변화

유리당은 온도가 높아질수록 sucrose는 조금 감소하는 경향을 나타내었으나 glucose와 fructose는 큰 변화가 없었다. 올리고당은 온도가 증가할수록 조금 증가하는 경향으로 60℃에서 가장 높게 나타났다. Youn과 Choi와 Woo등은 α-amylase 처리를 할 경우 90℃에서는 유리당의 분해가 촉진되어 유리당의 함량이 감소하지만 그 이하의 온도에서는 당의 함량이 비슷하다는 보고와 비슷한 경향을 나타내었다. 상기의 실험결과 효소처리를 통한 야콘의 기능성을 증대시키는 조건은 효소제 α-amylase를 0.3%(w/w)첨가하여 60℃에서 3시간 처리하는 것으로 나타났으며, 저온효소처리한 야콘을 이용하여 기능성 음료, 잼, 농축액을 개발하고자 한다.

[실험예 5] pH , 당도 및 수분함량

pH는 pH meter(Metrohm 691, Metrohm Ltd., Swiss)로, 당도는 Digital refractometer(PR-101, Atago. Japan) 및 Refractometer(Hand refractometer, Atago., Japan)로 측정하였다. 수분함량은 105℃ 상압가열건조법으로 측정하였다.

[실험예 6] 색도

색도는 색차계(Color Reader CR-10, Konica minolta., Japan) 및 UV-visible spectrophotometer(UV-1601, Shimaszu, Japan)를 이용하여 L(lightness), a(redness), b(yellowness)를 각각 측정하여 Hunter's color value로 나타내었다.

[실험예 7] 미네랄 함량 분석

야콘 페이스트 10 g을 600℃ 회화로(F62730, Thermolyne, USA)에서 6시간 소성시킨 후 6N HCl 10 mL로 용해시킨 다음 여과지(Whatman No. 3)로 여과하여 100 mL로 정용한 다음 membrane filter(pore size 0.45㎛, Advantec MFS, Japan)로 다시 여과하여 ICP(inductively coupled plasma-atomic emission spectrometer, ICP-AES, Jobin-Yvon JY38S, France)를 이용하여 칼슘, 칼륨, 마그네슘, 나트륨, 망간, 철, 니켈, 아연의 함량을 분석하였으며, 분석조건은 표 1과 같다.

[실험예 8] 유리당 및 올리고당 분석

효소처리한 야콘 페이스트를 sep-pak C18 cartridge (Waters Co., USA)에 통과시켜 색소 및 단백질 성분을 제거한 후 membrane filter(0.45 ㎛, Advantec MFS, Japan) 로 여과하여 분석시료로 사용하였다. 유리당과 올리고당은 HPLC(Water 1515, Waters Co., USA)를 이용하여 분석하였으며, column은 carbohydrate analysis column(4.6×250 nm, Waters Co.), mobile phase는 75% acetonitrile(Fisher Co.), injection volume은 20 μL, flow rate는 1.0 mL/min, detector는 RI(M410 RI)를 사용하였다.

본 발명의 바람직한 가공식품은 다음과 같이 실시하였다.

실시예 1 저온효소처리 야콘음료

재료 및 방법

저온효소처리 야콘을 이용하여 야콘음료를 제조하기 위해 저온효소처리 후 부직포로 여과한 야콘액에 현미흑초, 구연산 및 말토올리고당을 표 10과 같이 첨가하여 배합한 후 살균하여 파우치 음료로 제조하였으며, 다른 원료를 첨가하지 않은 것을 대조구로 사용하였다.

야콘마쇄액에 α-amylase 0.3%를 첨가하고 60℃에서 3시간 저온효소처리한 다음 여과지를 사용하여 여과한 후 이 여액에 현미흑초 2.5%, 구연산 0.01%, 말토올리고당 1%를 첨가해서 혼합하여 파우치 포장기에서 90℃에서 10분간 가열한 후 80mL 분량으로 충진하여 포장한 것을 표준품으로 하였다.(도 1)

<표 10> 저온효소처리 야콘 음료 제조 배합비

pH 측정

야콘 음료의 pH는 pH meter(Metrohm 691, Metrohm Ltd., Swiss)로 측정하였다.

<표 11> 저온효소처리 야콘 음료의 pH

관능검사

관능검사는 계명대학교 식품가공학과 학부생 및 대학원생들에게 관능검사에 필요한 훈련과정을 거치게 한 후 신뢰성과 실험에 대한 관심도를 고려하여 8명의 검사요원을 선발하여 검사 시 지켜야 할 사항과 주의점을 인지시키고, 설문지에 표기된 항목과 검사방법을 자세히 설명한 후 관능검사를 실시하였다. 검사에 사용된 특성 강도는 단맛, 신맛, 색, 향, 전반적인 기호도 정도를 1에서 7까지 분류한 등급을 사용하여 평가하였으며 매우 나쁘다(1점), 나쁘다(2점), 약간 나쁘다(3점), 보통(4점), 약간 좋다(5점), 좋다(6점), 매우 좋다(7점)로 나타내었다. 관능검사 결과는 SAS(Statistical Analysis System) 통계 프로그램을 이용하여 각각 일원배치분산분석(One-way ANOVA Test)을 하고 duncan's multiple range test(DMRT)로 유의성 유무를 검증하였다.

<표 12> 저온효소처리 야콘 음료의 관능검사 결과

저온효소처리 야콘음료의 pH를 조사한 결과 <표 11>과 같이 대조구의 비해 야콘 음료 3종의 pH는 pH 4.4로 낮게 나타났다. 저온효소처리 야콘액의 pH는 6.0으로 야콘액만을 이용하여 음료를 제조할 경우 저장안정성에 문제가 발생할 수 있으므로 본 연구에서는 현미흑초 및 구연산을 첨가하여 pH 감소를 통한 저장안정성의 확보 및 기호성을 향상시키고자 하였다.

저온효소처리 야콘음료의 관능검사 결과 표 12에 나타내었다. 야콘 음료의 색과 쓴맛의 경우 A, B에서 유의적인 차이를 나타내었으며, 향은 대조구에서 유의적인 차이를 높게 나타나 현미흑초를 첨가함으로써 야콘 특유의 향이 조금 감소되어 야콘 음료에서 낮게 나타난 것으로 생각된다. 단맛은 A에서 유의적인 차이를 나타내었으며, 올리고당의 첨가농도가 높을수록 수치는 낮게 나타났다. 전반적인 기호도는 A에서 유의적인 차이를 나타내어 저온효소처리 야콘 음료를 제조할 경우 올 리고당의 첨가량을 1%로 설정하였다.

실시예 2 저온효소처리 야콘잼의 개발

재료 및 방법

저온효소처리 야콘을 이용하여 야콘잼을 제조하기 위해 저온효소처리한 야콘페이스트에 말토올리고당, 펙틴 구연산을 표 13과 같이 배합한 후 가열하여 당도 60 oBrix이상의 야콘잼을 제조하였다.

야콘마쇄액에 α-amylase 0.3%를 첨가하고 60℃에서 3시간 효소처리한 다음 상기 효소처리액과 말토올리고당을 40% : 59.4%로 혼합한 후 잼이 되도록 서서히 30분간 가열한 후 펙틴 0.5%, 구연산 0.01%를 동량의 물에 용해시켜 첨가하여

60˚Brix의 잼을 제조하였다.(도 2a, 도 2b)

<표 13> 저온효소처리 야콘잼 제조 배합비

관능검사

저온효소처리 야콘잼의 관능검사는 계명대학교 식품가공학과 학부생 및 대학원생들에게 관능검사에 필요한 훈련과정을 거치게 한 후 신뢰성과 실험에 대한 관심도를 고려하여 8명의 검사요원을 선발하여 검사 시 지켜야 할 사항과 주의점을 인지시키고, 설문지에 표기된 항목과 검사방법을 자세히 설명한 후 관능검사를 실시하였다. 검사에 사용된 특성 강도는 단맛, 빵에 바름성, 색, 향, 외형, 전반적인 기호도 정도를 1에서 7까지 분류한 등급을 사용하여 평가하였으며 매우 나쁘다(1점), 나쁘다(2점), 약간 나쁘다(3점), 보통(4점), 약간 좋다(5점), 좋다(6점), 매우 좋다(7점)로 나타내었다. 관능검사 결과는 SAS(Statistical Analysis System) 통계 프로그램을 이용하였으며 duncan's multiple range test(DMRT)로 유의성 유무를 검증하였다.

야콘잼의 관능검사 결과를 <표 14>에 나타내었다. C는 모든 항목에서 A, B와 유의적인 차이를 나타내어 잼으로의 가공적성이 좋지 않은 것으로 나타났다. A와 B는 색, 향, 단맛, 외관에서 유의적인 차이는 없었으나, 빵의 퍼짐성과 조직감에서 유의적인 차이를 나타내었다. 전반적인 기호도는 A와 B간에 유의적인 차이는 없었으나 수치적으로 A가 높게 나타나 야콘을 이용하여 잼을 제조할 경우 올리고당을 비율적으로 40-50%로 설정하는 적합한 것으로 나타났다.

<표 14> 야콘잼의 관능검사 결과

잼의 물성 및 spreadmeter value

저온효소처리 야콘잼의 물성은 원통 용기(4.4*4.6㎝)에 야콘잼 50 g을 각각 넣고 Rheometer(Compac-100, Sun Scientific Co., Tokyo, Japan)를 이용하여 adaptor No. 2, set value 10 mm, table speed 60 mm/min, load cell 2 kg에서 10회 반복 측정하였다.

Spreadmeter value는 상하부가 개방된 직경 10 cm의 원통관에 시료를 가득 부어넣은 후 원통관을 위로 빼는 순간부터 2분이 지난 뒤 퍼져 거리를 측정하여 나타내었다. 대조구로는 시판 딸기, 포도잼을 사용하였다.

<표 15> 야콘잼의 물성 및 spreadmeter value

저온효소처리 야콘잼과 시판 딸기잼, 포도잼의 강도, 경도, 점도 및 spreadmeter value 의 측정 결과는 <표 15>와 같다. 잼의 강도와 경도는 시판 딸기, 포도잼이 야콘잼에 비해서 높게 나타났으며, 점도는 야콘잼에서 높게 나타났다. 야콘잼은 야콘을 마쇄기로 파쇄한 페이스트를 사용하기 때문에 과육을 사용한 시판 딸기, 포도잼에 비해서 강도와 경도는 낮고 점도는 높은 것으로 생각된다. Spreadmeter value는 점도가 높은 야콘잼이 시판 딸기, 포도잼에 비해서 조금 높게 나타났다. 이러한 결과는 Kim 등이 복분자를 이용하여 잼을 제조할 경우 spreadmeter value가 시판 제품에 비해서 높게 나타난다고 보고한 것과 비슷한 결과를 나타내어, 저온효소처리 야콘을 이용하여 잼의 제조가 가능한 것으로 나타났다.

실시예 3 저온효소처리 야콘농축액의 개발

재료 및 방법

저온효소처리 야콘을 이용하여 야콘농축액을 제조하기 위해 저온효소처리 후 부직포로 여과한 야콘액에 현미흑초, 구연산 및 말토올리고당을 표 16과 같이 첨가하여 배합한 후 60℃에서 65 °brix까지 농축하였다.

야콘마쇄액에 α-amylase를 0.3%첨가한 후 60℃에서 3시간 효소처리하고 여과지를 사용하여 여과한 다음 현미흑초 2.5%, 구연산 0.01%, 올리고당 1%를 첨가하여 혼합한 후 85℃의 약한 불에서 당도 65˚Brix까지 농축하여 용기에 충진하였다.(도 3a, 도 3b)

<표 16> 저온효소처리 야콘농축액 제조 배합비

pH 측정

야콘농축액의 pH는 pH meter(Metrohm 691, Metrohm Ltd., Swiss)로 측정하였 다.

<표 17> 야콘농축액의 pH

야콘농축액의 pH 및 특성

대조구의 pH는 5.06이였으며, 흑초, 구연산 및 올리고당을 첨가한 농축액 A의 pH는 4.58로 대조구에 비해서 낮게 나타나 저장안정성이 더 높은 것으로 나타났다. 야콘농축액을 물에 5% 첨가하여 관능적 특성 조사결과 대조구는 물엿과 같은 단맛으로 기호도가 떨어지는 반면 A의 경우 야콘 음료와 비슷하여 기호성이 높게 나타났다.

본 발명은 저장성이 낮은 야콘을 마쇄에 과하여 말토올리고당 함량이 다량함유시킨 농축액 음료, 잼 기타 가공식품을 제공하는 뛰어난 효과가 있으므로 가공식품 산업상 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1은 본 발명의 야콘음료제조 공정도이다.

도 2a는 본 발명 야콘잼 시제품이며 도 2b는 상기 제품의 제조공정도이다.

도 3a는 본 발명 야콘농축액 시제품이며 도 3b 는 상기 제품의 제조공정도이다.

Claims

야콘을 수세후 마쇄한 야콘페이스트에 0.3%(w/v)의 α-amylase효소를 첨가하고 40~60℃에서 3시간 효소처리한 다음 여과하여 말토올리고당 함량이 증가된 것을 특징으로 하는 야콘추출물.
제1항 기재의 야콘페이스트에 α-amylase효소를 효소처리한 다음 여과하여 얻은 야콘추출물을 유효성분으로 함유함을 특징으로 하는 식품.
제2항에 기재한 식품이 야콘농축액, 야콘음료, 야콘잼 중 어느 하나임을 특징으로 하는 가공식품.