KR101089036B1 - 곡물의 생물학적 처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 곡물 낟알을 하나 이상의 식물 호르몬에 노출시키는 단계를 포함하는 제분능 증대를 위한 제분전 곡물 낟알 처리 방법을 제공한다. 특히, 상기 곡물 낟알은 밀과 같은 곡식이다. 상기 식물 호르몬은 옥신류(auxins), 지베렐린류류(gibberellins) 및 엡시스산(abscisic acid)으로 이루어진 그룹에서 선택된 것이다. 상기 방법은 곡물 낟알을 효소에 노출시키는 단계를 추가로 포함한다. 특히, 상기 효소는 크실라나아제(xylanase), 리파아제(lipase) 및 셀룰라아제(cellulase)와 같은 식물 세포벽-분해 효소이다. 본 발명은 또한 곡물분말, 식품 및 조성물의 제조방법을 제공한다. 본 발명 방법의 특정 응용은 고품질의 곡물 분말제조를 위한 제분능의 최적화한 것이다.

곡물 낟알, 식물 호르몬, 식물 세포벽-분해 효소

Description

곡물의 생물학적 처리방법{BIOPROCESSING OF GRAINS}

본 발명은 곡물 낟알의 제분에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 고효율로 고품질의 밀가루를 생산하는 곡물 제분의 개선된 공정에 관한 것이다.

곡물분말 생산을 위한 곡물 낟알 제분은 두 개의 돌사이에서 가는 원시적인 공정에서 고도로 기계화되고 상업적으로 중요한 공정으로 진보되어왔다. 그러나, 제분의 일차적인 목적은 일관되어 왔다: 낟알을 기본 구성물로 분리하고 이들 하나 또는 그이상의 구성물을 미세분말로 가는 것이 그것이다. 이 공정은 몇 개의 과정을 수반한다. 우선, 곡물 낟알을 낟알의 조질(conditioning)에 앞서 먼지, 돌, 나뭇잎 등등의 큰 외부물질 제거를 위하여 "세척"한다. 조질 후에, 낟알은 미세분말이 제조될때까지 파쇄, 체질, 정제 및 감축의 반복 공정을 거친다.

제분공정의 주요 부분인 곡물 낟알의 조질(또는 템퍼링(tempering))의 수행은 일반적으로 낟알에 특정량의 수분을 첨가하고 일정시간 방치하여 최상의 제분능을 갖도록 하는 것을 포함한다(예컨대, 최소 기울 오염을 가진 최대 곡물분말 수율 달성). 밀의 경우, 곡물에 첨가되는 수분의 정도는 밀이 단단한지 부드러운지에 달려있는데, 단단한 밀은 일반적으로 15.5% 내지 17% 수분함량, 부드러운 밀의 경우 14 내지 15.5% 수분함량으로 조질된다. 대기온도에서 습윤과 제분 사이의 방치시간 은, 비록 상업적 압력(commercial pressures)에 의해 상기 방치시간이 범위을 벗어나게 하지만, 일반적으로 8 내지 18시간이다.

밀의 조질에 있어서 2가지 기본적인 목적이 있다.: 기울은 그대로 남아서 파쇄되지 않으면서, 배젖은 부서지기 쉬어야 하며, 쉽게 감소되어야 한다. 높은 수준의 수분에서 배젖은 파쇄성을 잃는 반면, 낮은 수준의 수분에서는 기울이 부서지기 쉬워지고, 쉽게 벗겨진다. 실제로, 조질은 이들 한계 사이의 절충을 수행하게 된다.

따라서, 밀의 조질은 최상의 제분능 및 분쇄공정동안 내부 배젖으로부터 외부 기울층의 분리하여 기울 오염을 최소하하는 한편 밀가루 수율은 최대화하는데 주요하다. 그러나, 제분공정에 따른 기기적 절단기의 힘때문에, 밀가루의 일부 기울 오염은 피할수 없으며, 특히 고추출 또는 100% 제분율(straight run) 밀가루에서는 그러하다. 제분업체가 매우 낮은 기울 오염을 가진 고품질의 밀가루를 생산하기 위해서는 상당량의 제분수율을 희생시켜야 하는데, 즉 생산량이 78%에서 60% 또는 40%까지 감소된다.

제분업체들은 곡물가루의 품질에 있어서의 유해한 영향때문에 발아된 밀의 사용을 꺼린다. 이것이 곡물 재배자들이 기온에 의해 손상된 밀에 대해 적은 비용을 받는 이유이다. 손상의 정도는 젖어있던 시간에 따라 완화될 수 있다. 이것은 곡물이 생화학적 변화 정도를 조절할 수 있는 습윤 기간이다.

조질 공정(또한, 보리에 있어서 맥아제조의 초기 단계들)은 성숙한 밀에 가벼운 비가 내리는 것을 모방한 것이다. 이는 조질후 밀의 테스트 중량이 감소됨으 로써 입증된다.; 기울층은 부풀지만 다시 원래의 크기로 돌아오지는 않는다.

발아는 효소-촉매성 대사 변화를 요구하는데, 이들의 상당수가 내제적 식물 호르몬에 의해 조절된다. 이들 생물학적 공정들 중 일부는 조직-특이적이다; 일부 효소들은 저장된 화합물을 분해하는 반면, 다른 효소들은 새로운 조직을 합성한다.

국제특허 공개공보 제 WO 02/00910에는 곡물 낟알 처리 공정에 대해 기재되어 있는데, 특히 옥수수에서, 산성 프로테아제류(acidic proteases), 크실라아나제류(xylanases), 셀룰라아제류(cellulases), 아라비노푸라노시다제류(arabinofuranosidases) 및 지방분해 효소류(lipolytic enzymes) 등을 포함한 세포 분해 효소의 존재하에서 1-48시간동안 처리하는 방법에 대해 기재되어 있다.

국제특허 공개공보 제 WO 02/00731에는 산성 프로테아제로 분쇄된 낟알을 처리하는 단계를 포함하는 곡물 낟알의 개선된 습식 제분 공정에 대해 기재되어 있다.

국제특허 공개공보 제 WO 99/21656에는 효소 제조단계를 추가한 곡물의 개선된 조질 공정에 대해 기재되어 있다.

품질 및 수율면에 있어서 감소함이 없이 고품질의 곡물가루 생산을 위한 제분작업의 최적화에 대한 상업적 요구가 존재한다. 본 발명자들은 고수율의 희생없이 기울 오염을 최소화 하면서 고효율의 곡물분말 생산을 위한 효율적인 공정을 개발하였다. 본 발명에 의한 바람직한 잇점은 낟알 제조시간의 단축이다.

광범위한 측면에서, 본 발명은 곡물가루의 생산에 있어서 하나 이상의 식물 호르몬을 사용하는 것에 관한 것이다.

본 발명의 일측면은 하나 이상의 식물 호르몬에 곡물 낟알을 노출시키는 단계를 포함하는 제분 전 곡물 낟알 처리 방법을 제공한다.

본 발명의 두번째 측면은 제분 전에 하나 이상의 식물 호르몬으로 곡물 낟알을 처리하는 단계를 포함하는 곡물가루 제조 방법을 제공한다.

바람직하게는 본 발명의 목적은 곡물 낟알의 제분능을 증대시키기 위해 하나 이상의 식물 호르몬에 곡물 낟알을 노출시키는 단계를 포함하는 곡물 제분능 개선을 위한 곡물 낙알 처리방법이다.

상기 본 발명의 일측면 및 두번째 측면 방법의 바람직한 구현예는 효소로 곡물 낟알을 처리하는 추가로 포함한다.

바람직하게는, 상기 효소는 식물세포벽-분해 효소이다.

더욱 바람직하게는, 상기 식물세포벽-분해 효소는 크실라아나제, 셀룰라아제 및 리파제(lipase)로 이루어진 그룹에서 선택된 것이다.

더더욱 바람직하게는, 상기 식물세포벽-분해 효소는 셀룰라아제이다.

본 발명의 세번째 측면은 상기 두번째 측면의 방법에 따라 생산된 곡물가루를 제공한다.

본 발명의 네번째 측면은 상기 세번째 측면의 곡물 분말을 이용하여 생산된 식품 산물을 제공한다.

본 발명의 다섯번 측면은 적절한 담체 또는 희석제와 함께 상기 일측면의 하나 이상의 식물 호르몬을 포함하는 제분전에 곡물 낟알 처리용 조성물을 제공한다.

바람직하게는, 상기 곡물 낟알은 적어도 하나의 배젖 및 하나의 기울층을 포함한다.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 곡물 낟알은 밀과 같은 곡물이다.

바람직하게는, 상기 곡물 낟알은 1-24시간 동안 처리된다.

더 바람직하게는, 상기 곡물 낟알은 8 시간에서 18 시간 동안 처리된다.

더더욱 바람직하게는, 상기 곡물 낟알은 약 14-16 시간 동안 처리된다.

바람직하게는, 상기 식물 호르몬은 지베렐린(gibberellin), 엡시스산(abscisic acid) 및 옥신(auxin)으로 이루어진 그룹에서 선택된 것이다.

더욱 바람직하게는 상기 식물 호르몬은 엡시스산이다.

바람직하게는, 상기 식물 호르몬은 0.5 내지 50 mg/kg 곡물 낟알의 최종농도로 첨가된다.

더 바람직하게는, 상기 식물 호르몬은 1 내지 20 mg/kg 곡물 낟알의 최종농도로 첨가된다.

더더욱 바람직하게는, 상기 식물 호르몬은 약 2 mg/kg 곡물 낟알의 최종농도로 첨가된다.

본 발명의 바람직한 구현예에서는, 상기 방법은 식물 호르몬 및 식물 세포벽-분해 효소를 포함하는 용액에 곡물 낟알을 노출시키는 복합 단계를 포함한다.

본 발명의 명세서를 통하여, 특별한 기재가 없는한, "포함하다(comprise)", "포함하다(comprises)" 및 "포함하는(comprising)"이라는 용어는 기재된 온전한 것 또는 온전한 것들의 그룹의 포함을 의미하며, 그 이외의 온전한 것 또는 온전한 것들의 그룹에 대한 배제를 의미하지 않는다.

도 1은 곡물분말 수율에 있어서 식물 호르몬의 효과를 도시한 것이다. 표시점들에 대한 설명은 아래와 같다.: 원형은 대조군, 다이아몬드형은 엡시스산, 사각형은 지베렐린산, 및 삼각형은 인돌 아세틱산을 표시한다.

도2는 기울층 및 배젖에서의 식물 세포벽-분해 효소 첨가 효과를 도시한 것이다. A=대조군(물), B=크실라나아제(희석제 100mg/ml), C=셀룰라아제(희석제 100mg/m), D=라파아제(희석제 2mg/m).

도 3은 곡물분말 수율에 있어서 크실라나아제 및 셀룰라아제의 효과를 도시한 것이다. 표시점들에 대한 설명은 아래와 같다.: 원형은 대조군, 사각형은 크실라나아제, 그리고, 삼각형은 셀룰라아제를 표시한다.

도 4는 곡물분말 수율에 있어서 라파아제의 효과를 도시한 것이다. 원형은 대조군; 사각형은 리파아제이다.

도 5는 반죽(dough) 강도에 미치는 크실라아제 및 셀룰라아제의 효과를 도시한 것이다. 밝은 음영의 사선 막대는 대조군이다: 중간 음영의 사선 막대는 크실라아나제이다; 어두운 음영의 사선 막대는 셀룰라아제이다.

도 6은 가루 풀(paste) 점도에 미치는 라파아제의 효과를 도시한 것이다.. 밝은 음영의 사선 막대는 대조군이다: 중간 음영의 사선 막대는 리파아제이다.

도 7. 속성 반죽 총점(Rapid dough total score)에 미치는 조질 첨가제의 효과를 도시한 것이다. 처리 1 = 1.5mg/kg 곡물 낟알에 엡시스산(ABA); 처리 2 = 250mg/kg 곡물 낟알에 셀룰라아제; 처리 3 = 100mg/kg 곡물 낟알에 리파아제. 흑색 막대는 대조군이다; 사선 막대는 처리군들이다.

도 8은 밀가루 수율에 있어서 셀룰라아제 및 엡시스산의 효과를 도시한 것이댜.

도 9는 밀가루 수율에 있어서 농도 및 밀의 양에 따른 ABA의 효과를 도시한 것이다. 1ppm = 곡물 낟알 kg당 1 mg ABA.

본 발명자들은 곡물분말의 상업적 생산을 위하여 곡물 낟알을 처리하는 개선된 방법을 개발하였다. 본 발명의 산물은 최소한의 기울 오염을 가진 증진된 곡물분말 수율이다. 본 발명에 따른 방법은 배적으로부터 기울의 분리를 돕도록 곡물의 외부 기울층을 깍고, 제분에 도움이 되도록 배젖을 연화시키도록 선택적으로 개선되었다. 본 발명은 제분 공정의 이러한 중요한 단계의 접근에 이전의 통상의 선행기술의 주요한 단점을 극복하였다.

"곡물 낟알"은 배젖 및 기울층을 포함하는 씨앗 또는 곡물 (비록 이에 한정되는 것은 아니나)과 같은 작물 산물을 의미한다.

곡물분말은 다양한 곡물로부터 제분될 수 있으며, 주로 곡식류 또는 기타 전분성 식재료에서 제분된다. 이에 한정되지 않는 예들로서 밀, 옥수수, 호밀, 쌀, 보리 뿐만 아니라 기타 목초류와 콩류 및 견과류와 같은 씨앗을 생산하는 곡류 등이다.

바람직하게는, 상기 곡물은 곡식류이다.

더더욱 바람직하게는, 상기 곡식류는 밀이다.

다른 종류의 곡물분말은 다양한 비율의 곡물 구성분을 가진다. 예를 들면, 순백가루(white flour)는 배젖으로만 제조되는 반면, 통곡물 가루는 곡물 전체로 제조되며, 배아 가루는 배젖과 배아로 제조된다. 고품질의 순백가루 제조를 위해서는 배젖으로부터 기울층과 배아를 효율적으로 분리하는 단계가 중요하다. 바람직한 방법으로는 발아 개시가 일어나는 시기와 유사한 때에 곡물 외부에 구조적 변화를 유도하는 것이다. 바람직하게는 발아는 곡물을 수분에 노출시켜 유도한다.

바람직하게, 곡물 낟알의 "노출"은 적심(steeping), 침지(soaking), 침적(immersing), 포화(saturating), 습윤(wetting) 및 분사(spraying)를 포함한다. 더욱 바람직하게는 곡물 낟알은 습윤된다. 바람직한 실시예에서는, 상기 곡물 낟알은 수분함량 14-17%가 되도록 습윤된다.

수분의 곡물이 노출되는 기간은 곡물 내의 생화학적 변화의 정도를 조절할 수 있는 중요한 변수이다. 곡물이 더 긴 기간동안 습윤되어 있으면, 발아는 완료될 것이고 상기 곡물은 제분에 사용할수 없게 된다. 바람직하게는, 곡물은 1-24 시간동안 수분에 노출된다. 더욱 바람직하게는, 곡물은 8-18 시간동안 수분에 노출된다. 더더욱 바람직하게는, 곡물은 14 내지 16 시간동안 수분에 노출된다.

비록, 특정한 이론에 속박되어야 하는 것은 아니나, 곡물의 발아개시는 다양 한 물리적 및/또는 화학적 자극을 통하여 촉진될 수 있다. 바람직하게는, 발아는 화학적 자극을 통하여 촉진된다. 더 바람직하게는, 발아는 호르몬에 의하여 촉진된다. 더더욱 바람직하게는, 발아는 식물 호르몬들에 의해서 촉진된다.

본 발명에서 문맥상 호르몬과 같은 "식물 호르몬"은 식물에 있어서 효소의 작용을 조절하거나 유전자 발현 양상을 변화시키는 작은 유기 분자류 모두를 의미한다. 식물 호르몬은 크게 5개의 군으로 나뉜다: 옥신류(auxins), 사이토키닌류(cytokinins), 지베렐린류(gibberellins), 엡시스산(abscisic acid) 및 에틸렌(ethylene). 식물 호르몬은 천연 또는 화학적 소스(source)를 포함한 다양한 소스로부터 유래될 수 있다. 식물 호르몬의 합성 유사체도 본 발명에 사용될 수 있다.

바람직하게는, 상기 식물 호르몬은 지베렐린류, 엡시스산 및 옥신으로로 이루어진 그룹에서 선택된 것이다.

더욱 바람직하게는, 상기 식물 호르몬은 0.5 내지 50 mg알의 최종농도로 첨가된 엡시스산이다. 더욱 바람직하게는, 상기 식물 호르몬은 1 내지 20 mg/kg 곡물 낟알의 최종농도로 첨가된다. 바람직한 일 구현예에서는, 상기 식물 호르몬 농도는 1, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5, 5.0, 5.5, 6.0, 6.5, 7.0, 8.0, 9.0, 10, 12, 14, 16, 18, 또는 20 mg/kg 곡물 낟알의 최종농도로 첨가된다.

바람직한 일 실시예에서는, 엡시스산은 약 2 mg/kg 곡물 낟알의 최종농도로 첨가된다.

따라서, 본 발명의 광범위한 측면은 제분능 개선을 위하여 하나 이상의 식물 호르몬에 곡물 낟알을 노출시키는 단계를 포함하는 제분 전 곡물 낟알의 처리방법 이며, 이로써 제분능은 증대된다.

"제분능"은 곡물 낟알이 분말로 제분되는 능력을 의미한다. 곡물 낟알의 제분능은 반드시 이에 한정되는 것은 아니나, 곡물의 경도, 배젖과 기울의 비율, 그리고 기울 분리의 난이도와 관련이 있다. 전형적으로, 배제적이지는 않으나, 제분 공정은 시작 원료가 배젖으로부터의 기울 분리가 용이하게 되어 있다면 산물인 곡물분말이 유동적이고 이동이 더욱 쉬워지는 다소 직접적인 공정이다. 일반적으로, 최적의 제분능은 최소의 기울 오염을 지난 최대의 제분 수율을 달성하는 것이다. 본 발명의 명세서를 총칭하여, 제분능은 "제분 효율"과 가변적으로 사용될 것이다.

본 발명의 방법이 통상적인 제분 기기에 적용될 수 있다는 것은 당업자들에게 자명할 것이다.

본 발명의 바람직한 구현예에서는, 효소가 공정에 첨가될 수 있다. 효소를 첨가하는 목적은 제분동안 배젖의 방출을 돕는 것이다. 가장 적절하게는, 상기 효소는 식물 세포벽-분해 효소이다. 이에 한정되지 않는 예들로서, 펜토사나아제류(pentosanases), 프록타나아제류(fructanases), 아라비나아제류(arabinases), 만노시다아제류(mannosidases), 셀룰라아제류(cellulases), 크실라나아제류(xylanases) 및 지방분해 효소류(lipolytic enzymes)등이 있다. 더 바람직하게는 상기 효소는 셀룰라아제이다.

바람직하게는, 상기 효소는 50 내지 1000 mg/kg 곡물 낟알의 최종농도로 첨가된다. 더 바람직하게는, 상기 효소는 100 내지 500 mg/kg 곡물 낟알의 최종농도 로 첨가된다. 바람직한 일 구현예에서는, 상기 효소는 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 310, 320, 330, 340 또는 350 mg/kg 곡물 낟알의 최종농도로 첨가된다.

바람직한 구현예에서는, 상기 효소는 약 250 mg/kg 곡물 낟알의 최종농도로 첨가된다.

전형적으로, 식물 세포벽-분해 효소는 진균류나 세균류 개체에서 유래하나, 재조합 방법에 의해 유래된 것도 고려될 수 있다.

재조합 효소는 당업자가 표준공정을 사용하여 용이하게 제조될 수 있다. 상기 표준 공정은 예컨대, 본 발명의 참조문헌으로 포함되는, Sambrook과 Russell의 MOLECULAR CLONING. A Laboratory Manual(제3판)(Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York), 특히 16 및 17 섹션; 본 발명의 참조문헌으로 포함되는, Ausubel 등의 CURRENT PROTOCOLS IN MOLECULAR BIOLOGY Eds.(John Wiley & Sons, Inc. 1995-1999), 특히 10 및 16장; 및 본 발명의 참조문헌으로 포함되는, Coligan 등의 CURRENT PROTOCOLS IN PROTEIN SCIENCE Eds.(John Wiley & Sons, Inc. 1995-1999), 특히 1, 5 및 6장에 기재되어 있다.

더 나아가 바람직한 실시예에서 본 발명은 밀 낟알 제분능 개선을 위한 제분전 밀 낟알 처리 방법을 제공하며, 상기 방법은 2 mg/kg 곡물 낟알의 최종농도로 엡시스산 및 250 mg/kg 곡물 낟알의 최종농도로 셀룰라아제에 약 14 내지 약 16시간 밀 낟알을 노출시키는 단계를 포함하는 밀 낟알 처리 방법이며, 이로써 밀 낟알의 제분능은 증대된다.

곡물에 투여되는 조성물은 용액의 상태가 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 상기 곡물 낟알은 식물 호르몬 및 식물 세포벽-분해 효소를 함유한 수용액에 노출될 수 있다.

바람직한 실시예에서는, 본 발명은 제분 전에 밀 낟알의 제분능을 향상하기 위한 밀 낟알을 처리용 조성물을 제공하며, 상기 조성물은 2 mg/kg 곡물 낟알의 최종농도의 엡시스산, 250 mg/kg 곡물 낟알의 최종농도의 셀룰라아제 및 적절한 담체 또는 희석제를 포함하는 용액이다.

본 발명을 이용하여 생산된 곡물가루는 빵, 페스트리, 비스켓, 케이크와 같이 제빵류, 동양 국수류, 중국 찐빵류, 중동 납작빵류, 파스타와 같은 식재료 및 리코리스(liquorice)와 같은 과자류의 제조에 적용된다는 용이하게 생각될 수 있다. 더 나아가 맥주 양조와 같은 발효식품에 사용되는 것도 포함한다.

곡물분말의 가장 중요한 두가지 성분인 전분과 글루텐은 식품 산업 및 기타 분야에서 다양하게 사용된다. 예를 들면, 전분은 옥수수 가루로서 사용되거나 혹은 포도당 및 기타 당으로 전환되어 과자류 및 기타 식품 생산에 사용된다. 전분도 또한 접착제나 껌등의 기본 성분을 구성한다. 글루텐의 결합력 및 수분 흡수력은 가공육류 제품, 빵 및 인조고기 제품(textured vegetable protein product)에서 글루텐이 주요 성분이 되도록 한다.

본 발명을 용이하게 이해하고 실제 효과를 나타내게 하기 위하여, 당업자는 반드시 이에 한정되지 않지만, 하기 실시예들을 참고할 수 있다.

실시예

실시예 1

식물 호르몬이 결합된 실험실 수준의 제분

재료 및 방법

주요 식물 호르몬, 예컨대 지베렐린산(GA₃), 인돌 아세트산(IAA), 또는 엡시스산(ABA)의 첨가가 곡물분말 수율 또는 품질에 영향을 미치는지 알아보고자 웨지테일(Wedgetail) 밀(wheat cv. Wedgetail)을 Buhler 시험용 제분기에서 제분하였다.

1.5 mg/kg 곡물 낟알 농도로 상기 세개 호르몬와 대조군을 함께 12, 16, 20 및 24 시간동안 조질한 후 특정 시간에 제분하는 매트릭스 디자인 실험을 수행하였다. 웨지테일 밀과 같은 경질 밀의 표준 조질 시간은 16시간이다.

결과 및 토의

상기 실험의 결과는 표 1 및 도 1에 나타내었다. 대조군에서 곡물분말 수율이 가장 높은 것은 16 시간 조질후의 대조군이었다. 흥미롭게도, 가장 높은 곡물분말 수율은 엡시스산(ABA)을 처리하고 조질시간은 14 시간인 것이었다.

엡시스산은 12, 16, 20 및 24시간의 조질 간격 동안 가장 높은 곡물분말 수율이거나 그와 유의한 수준의 분말 수율을 제공하였다.

모든 시료는 동등한 제분기로, 동일한 조작자에 의해 수행되었으며, 제분 시 간 변화에 의한 오차를 최소화하기 위하여 처리는 각 시간 포인트에서 동일한 순서로 제분하였다. 분말의 습도, 기울, 단백질 및 회분 함량, 전분 손상, 색상, 분말 미놀타 색상, 수분 흡수도, 반죽 완성 시간, 안정성, 신장성, 반죽 강도 및 분말 점도 등을 포함하는 곡물분말의 분석은 호르몬 처리에 의해 악영향을 받지 않았다.

결론

상기의 결과는 조질동안 곡물 낟알 1kg당 1.5 mg의 엡시스산(ABA)으로 밀을 처리하면 분말 수율이 약간 증가하며 조질시간을 단축할 수 있음을 보여준다. 잠재적인 상업적 가치는 분말의 품질에 악영향을 끼치지 않고 단축된 조질시간으로 분말수율을 증대시기는 것이다.

실시예 2

세포 구조, 분말 수율 및 품질에 있어서 효소의 효과

재료 및 방법

세포 구조에 있어서 효소의 효과는 표준 광학현미경 기술로서 관찰되었다. 곡물 낟알을 마이크로톰으로 절편하고, 염색하여 광학현미경 하에서 관찰하였다.

현미경상의 곡물 구조에 영향을 주는 것으로 알려져 있는 효소가 분말 수율 또는 품질에 영향을 주는지를 알아보고자 웨지테일 밀을 Buhler 시험용 제분기에서 제분하였다.

셀룰라아제 및 크실라나아제를 곡물 낟알 kg당 각각 250 mg의 농도로, 리파 아제는 곡물 낟알 kg당 100 mg의 농도로 하여, 대조군과 함께 조질 후 12, 16, 20 및 24 시간동안 제분하는 매트릭스 디자인 실험을 수행하였다. 웨지테일 밀과 같은 경질 밀의 표준 조질 시간은 16시간이다.

세포 구조에 있어서 세포벽 분해 효소의 효과

도 2의 A 내지 D에는 기울층 및 배젖에 있어서, 크실라나아제, 셀룰라아제 및 라파아제의 첨가에 따른 효과를 나타내었다. 더우기, 효소 농도가 5배(도 2에서 사용된 농도 대비) 낮아져도 그 효과를 여전히 나타낸다. 특히 흥미로운 것은 상업적인 라파아제 조성의 첨가에 의해 생성된 기울층과 호분 세포에서의 효과이다. 고배율 하에서, 기울층이 대조군에 비하여 '풀어진' 것을 확실하게 관찰할 수 있다. 아울러, 호분 세포의 붕괴는 정상적인 조건 하에서는 나타나지 않은 물리적 쇠퇴를 시사한다.

분말 수율에 있어서 세포벽 분해 효소의 효과

분말 수율에 있어서 조질동안 각 효소의 효과는 도 3 및 4에 나타내었다. 셀룰라아제 처리에 의해 조질후 12 내지 24 시간 효소 처리에 의한 분말 수율이 가장 크게 증가되었다. 셀룰라아제가 분말 수율에 가장 큰 영향을 주기 때문에, 셀룰라제의 2 가지 소스를 비교하였다. 하나는 웨스톤(Westons)의 식품용 셀룰라아제이고, 다른 하나는 Macquarie 대학의 비-식품용 셀룰라아제이다. 두 효소 시료는 유사한 활성을 나타내는 농도로 첨가되었고, 16시간의 조질후 대조군에 대비 분말 수 율이 유사한 증가를 보였다.

각 효소를 처리한 분말의 품질을 시험하였다. 셀룰라아제 처리는 강력분의 반죽 강도를 감소(도 5)시킨 반면, 리파아제 처리는 분말 점성을 증가시켰음(도 6)을 확연히 나타났다.

실시예 3

최종산물 품질에 있어서 효소의 효과

곡물 낟알 kg당 250 mg 으로 셀룰라아제, 곡물 낟알 kg당 100 mg 라파아제, 또는 곡물 낟알 kg당 1.5 mg 엡시스산 중 하나와 함께 실험실용 buhler 시험 제분기로 제분된 Wedgetail 밀가루 및 대조군을 제빵품질에 있어서의 효소 처리의 효과를 알아보고자, 속성 반죽으로 시험 제빵을 하였다.

제빵 품질에 있어서 조질 기간동안 엡시스산 및 각 효소의 효과는 도 7에 나타내었다. 대조군의 점수범위는 67.5 내지 73.3이었다. 효소 처리가 조질용 물에 첨가된 후 속성 반죽의 점수는 68.5에서 71.6의 범위 내였다. 대조군 평균은 70.0이었다. 엡시스산 및 셀룰라아제의 처리는 대조군의 평균보다 약간 점수가 높았다. 이는 분말 수율을 증가시키는 처리, 즉 엡시스산 및 셀룰라아제가 제빵 품질에 역효과는 나타내지 않았음을 보여준다.

실시예 4

엡시스산을 이용한 많은 예들에 있어서의 분말 수율의 증가

도 8의 데이타들은 막대에 의해 나타난 그래프의 수치가 9개의 대조군 시료; 5개의 셀룰라아제 처리 시료; 4개의 엡시스산 처리 시료의 평균을 나타낸다는 점에서 토대로 하였다.

도 9는 여러번의 실험에서 곡물 낟알 kg당 2 mg의 엡시스산을 밀에 사용하였을때, 분말 수율이 증가한 것을 나타낸다. 사선 막대는 6번의 실험 평균치이고; 검은 막대는 4번의 실험 평균치이며, 물결무늬 막대는 4번의 실험 평균치이며, 세로점선 막대는 2번의 실험 평균치이다. 비록 5 kg 시료에서는 대조군 분말 수율이 더 높았지만, 2 mg/kg 곡물 낟알에서는 제분된 밀 시료가 2 kg 또는 5 kg일때도 분말 수율은 증가되었다. 1 mg/kg 곡물 낟알의 경우에는 분말 수율의 증가를 보이지 않았다. 4mg/kg 곡물 낟알의 경우에는 분말 수율이 증가하였다.

본 명세서 전체에서, 어느 하나의 구현예 또는 특정 특징부분의 발췌본에 한정되지는 않지만, 본 발명의 목적은 바람직한 실시예에 기재되어 있다. 다양한 변화 및 수정은 본 발명의 취지 및 영역에서 벗어나지 않는 범위에서 상기에 언급 및 묘사된 실시예에 적용될 수 있다.

본 명세서에 언급된 모든 컴퓨터 프로그램, 알고리즘, 과학 및 특허문헌은 전문으로써 본 발명의 참고문헌으로 삽입된다.

다양한 조질시간에 따른 식물 호르몬이 분말 수율 및 회수율에 미치는 효과

처리	조질 시간 (시간)	분말 수율 (%)	회수율 (%)
대조군	12.08	77.8	99.6
대조군	16.05	78.4	96.8
대조군	20.00	77.1	96.3
대조군	24.00	78.0	97.1
지베렐린(GA3)	12.83	77.9	97.5
지베렐린(GA3)	16.83	78.3	95.9
지베렐린(GA3)	20.75	78.1	98.8
지베렐린(GA3)	24.67	78.0	95.8
인돌 아세트산(IAA)	13.50	78.2	97.0
인돌 아세트산(IAA)	17.58	78.1	96.3
인돌 아세트산(IAA)	21.45	77.9	96.2
인돌 아세트산(IAA)	25.33	78.3	96.8
엡시스산(ABA)	14.33	78.6	96.6
엡시스산(ABA)	18.37	78.4	95.7
엡시스산(ABA)	22.12	78.0	96.4
엡시스산(ABA)	26.03	78.4	96.3

Claims (39)

1. 곡물 낟알의 제분능을 개선시키는 하나 이상의 식물 호르몬에 곡물 낟알을 노출시키는 단계를 포함하는 곡물 제분능 개선을 위한 제분전 곡물 낟알 처리 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 곡물 낟알은 적어도 하나의 배젖 및 하나의 기울층을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 2항에 있어서, 상기 곡물 낟알은 곡류인 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 곡류는 밀인 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 곡물 낟알은 1시간 내지 24시간 동안 하나 이상의 식물 호르몬에 노출시키는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 5항에 있어서, 상기 곡물 낟알은 8시간 내지 18시간 동안 하나 이상의 식물 호르몬에 노출시키는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 6항에 있어서, 상기 곡물 낟알은 14시간 내지 16시간 동안 하나 이상의 식물 호르몬에 노출시키는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 1항에 있어서, 상기 곡물 낟알은 14 내지 17%의 수분함량을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제 1항에 있어서, 상기 하나 이상의 식물 호르몬은 옥신(auxin), 지베렐린(gibberellin) 및 엡시스산(abscisic acid)으로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 9항에 있어서, 상기 식물 호르몬은 엡시스산만인 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제 1항에 있어서, 상기 식물 호르몬은 0.5 내지 50 mg/kg 곡물 낟알의 최종농도로 첨가되는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제 11항에 있어서, 상기 식물 호르몬의 최종 농도가 1 내지 20 mg/kg 곡물 낟알로 첨가되는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제 12항에 있어서, 상기 식물 호르몬의 최종 농도가 2 mg/kg 곡물 낟알로 첨가되는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제 1항 내지 13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 곡물 낟알에 효소를 노출시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제 14항에 있어서, 상기 효소는 식물 세포벽-분해 효소인 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제 15항에 있어서, 상기 식물 세포벽-분해 효소는 크실라나아제(xylanase), 셀룰라아제(cellulase) 및 리파아제(lipase)로 이루어진 그룹에서 선택되어진 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제 16항에 있어서, 상기 식물 세포벽-분해 효소는 셀룰라아제인 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제 14항에 있어서, 상기 효소의 최종농도가 50 내지 100 mg/kg 곡물 낟알인 것을 특징으로 하는 방법.
19. 제 18항에 있어서, 상기 효소의 최종농도가 100 내지 500 mg/kg 곡물 낟알 인 것을 특징으로 하는 방법.
20. 제 19항에 있어서, 상기 효소의 최종농도는 250 mg/kg 곡물 낟알인 것을 특징으로 하는 방법.
21. 밀 낟알을 2 mg/kg 곡물 낟알의 최종농도로 엡시스산과 250mg/kg 곡물 낟알의 최종농도로 셀룰라아제에 14 내지 16시간 동안 노출시켜 밀 낟알의 제분능이 개선되도록 하는 단계를 포함하는 밀 낟알 제분능 개선을 위한 제분 전 밀 낟알 처리 방법.
22. 제1항의 곡물 낟알의 제분능 개선을 위한 제분 전 곡물 낟알 처리 단계를 포함하는 곡물 분말 제조 방법.
23. 제 22항의 방법에 의해 제조된 곡물 분말.
24. 제 23항의 곡물 분말로 제조된 식품.
25. 하나 이상의 식물 호르몬 및 담체 또는 희석제를 포함하여 제분 전 곡물 낟알 처리시 사용하는 조성물.
26. 제 25항에 있어서, 상기 하나 이상의 식물 호르몬는 옥신(auxin), 지베렐린(gibberellin) 및 엡시스산(abscisic acid)로 이루어진 그룹에서 선택된 것을 특징으로 하는 조성물.
27. 제 26항에 있어서, 상기 식물 호르몬는 엡시스산만인 것을 특징으로 하는 조성물.
28. 제 26항 또는 제27항에 있어서, 상기 식물 호르몬이 0.5 내지 50 mg/kg 곡물 낟알의 최종 농도로 첨가되는 것을 특징으로 하는 조성물.
29. 제 28항에 있어서, 상기 식물 호르몬의 최종 농도가 1 내지 20 mg/kg 곡물 낟알로 첨가되는 것을 특징으로 하는 조성물.
30. 제 29항에 있어서, 상기 식물 호르몬의 최종 농도가 2 mg/kg 곡물 낟알로 첨가되는 것을 특징으로 조성물.
31. 제 25항에 있어서, 효소를 추가로 포함하는 조성물.
32. 제 31항에 있어서, 상기 효소는 식물 세포벽 분해-효소인 것을 특징으로 하는 조성물.
33. 제 32항에 있어서, 상기 식물 세포벽 분해-효소는 크실라나아제(xylanase), 리파아제(lipase) 및 셀룰라아제(cellulase)로 이루어진 그룹에서 선택된 것을 특징으로 하는 조성물.
34. 제 33항에 있어서, 상기 식물 세포벽 분해-효소는 셀룰라아제인 것을 특징으로 하는 조성물.
35. 제 31항에 있어서, 상기 효소의 최종농도가 50 내지 1000 mg/kg 곡물 낟알인 것을 특징으로 하는 조성물.
36. 제 35항에 있어서, 상기 효소의 최종농도가 100 내지 500 mg/kg 곡물 낟알인 것을 특징으로 하는 조성물.
37. 제 36항에 있어서, 상기 효소의 최종농도가 250 mg/kg 곡물 낟알인 것을 특징으로 하는 조성물.
38. 제25항에 있어서, 상기 조성물이 용액인 것을 특징으로 하는 조성물.
39. 2 mg/kg 곡물 낟알의 최종농도로 엡시스산, 250mg/kg 곡물 낟알의 최종농도로 셀룰라아제 및 담체 또는 희석제를 포함하는 용액인 밀 낟알 제분능 개선을 위한 제분 전 밀 낟알 처리용 조성물.

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