KR101349615B1 - Ｌｅｄ 조사를 이용한 항산화 활성이 증가된 발아현미의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발아현미를 LED(light emitting diode)로 조사하여 대조구에 비해 항산화 활성이 증가된 발아현미를 제조하는 방법, 상기 방법으로 제조된 대조구에 비해 항산화 활성이 증가된 발아현미 및 상기 발아현미가 함유된 식품 및 음료를 제공한다.
Description
본 발명은 LED 조사를 이용한 항산화 활성이 증가된 발아현미의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발아현미를 LED(light emitting diode)로 조사하여 대조구에 비해 항산화 활성이 증가된 발아현미를 제조하는 방법, 상기 방법으로 제조된 대조구에 비해 항산화 활성이 증가된 발아현미 및 상기 발아현미가 함유된 식품 및 음료에 관한 것이다.
최근 식생활에 관심이 증가하면서 취반용 백미에 잡곡이나 현미를 혼합하여 먹는 인구가 늘고 있다. 현미는 과피, 종피 및 호분층으로 구성된 미강과 배 및 배유로 이루어져 있다. 현미는 백미에 비해 지방, 단백질, 비타민 B1, B2가 풍부하고 식이섬유 함량이 약 2배 정도 높으며 칼슘과 철분 등 각종 무기질 함량이 높다.
그러나, 현미는 과피에 존재하는 왁스층 때문에 수분 흡수 속도 및 가수량이 달라 밥짓기가 힘들고 밥의 질감도 딱딱해 식미가 떨어지는 문제점을 갖는다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해 현미내 왁스층을 제거하거나, 과열수증기 공정으로 현미의 수화 및 조직 특성을 변화시키거나, 또는 현미를 발아시키는 방법이 사용되고 있다. 특히, 현미발아로 현미의 조직이 연화되어 질감이 개선될 뿐만 아니라 발아 과정에서 피틴산, 식이 섬유 등과 같은 각종 기능성 성분이 활성화되고, 감마-아미노낙산(γ-aminobutylic acid)과 같은 각종 아미노산이 증가된다.
한편, 1960년경에 발명된 LED는 화합물 반도체의 특성을 이용하여, 순방향으로 전압을 가했을 때 발광하는 반도체 소자이다. LED의 발광색은 사용되는 재료에 따라 자외선 영역, 가시광선, 적외선 영역까지 발광하는 것을 제조할 수 있다. LED의 수명은 백열 전구보다 상당히 길며, 에너지 소비가 적고, 환경 유해 물질이 매우 적게 포함되어 있다.
또한, 기존의 조명이 넓은 파장대의 영역을 가지고 있는 반면에, LED의 경우에는 정확하고 매우 좁은 영역의 파장을 구현하기 때문에 식물의 생육촉진이나, 병해충 방지에 매우 유용하게 이용되고 있다. 미국 NASA에서 우주 공간에서 식물을 재배하기 위하여 LED를 이용하였고, 현재에는 이러한 LED가 대량 생산이 가능해져 농업에서 다양한 분야에 이용되고 있다. 일본에서는 1990년대부터 무농약 고품질의 채소 및 꽃을 LED를 이용한 식물 공장을 통하여 소비자에게 제공하고 있다. 또한 LED는 고품질의 작물 모종 공급, 공업 재료 식물 생산, 약용 및 의료용 식물 원료 등의 대량 생산에 이용되고 있다. 특히 LED를 이용할 경우, 식물 공장이나 그린하우스 재배의 경우에, 기후 변화에 관계없이 365일 안정된 광원을 공급할 수 있어, 대표적인 청정 기술의 예로 들어지고 있다.
한편, 최근 특정 성분을 강화시킨 기능성 쌀에 대한 관심이 증가하고 있는데, 한국 공개특허공보 제10-2000-0071982호에 '식이섬유질이 코팅된 기능성 쌀 및 그 제조방법'이 개시되어 있고, 한국 공개특허공보 제10-2001-0100156호에 '기능성 쌀 원적외선 제조방법'이 개시되어 있고, 한국 공개특허공보 제10-2003-0082036호에 '약용 버섯균을 배양한 기능성 쌀 및 그 제조방법'이 개시되어 있고, 한국 공개특허공보 제10-2003-0015357호에 '클로렐라로 코팅된 기능성 쌀 및 그 제조방법'이 개시되어 있으나, 본 발명에서와 같이 발아현미를 LED로 조사하여 항산화 활성이 증가된 발아현미를 제조하는 방법에 관해서는 개시된 바가 전혀 없다.
본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 도출된 것으로서, 효율적이고 친환경적인 특정 파장의 LED를 조사한 발아현미가 총폴리페놀 함량, ABTS 라디칼 소거 활성, DPPH 자유 라디칼 소거 활성 및 환원력이 증가한 것을 확인하였고, 이를 통해 항산화 활성이 증가된 기능성 발아현미를 개발함으로써, 본 발명을 완성하였다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 발아현미를 LED(light emitting diode)로 조사하여 대조구에 비해 항산화 활성이 증가된 발아현미를 제조하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 대조구에 비해 항산화 활성이 증가된 발아현미를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 발아현미가 함유된 식품 및 음료를 제공한다.
본 발명은 현미에 비해 혈압강화, 뇌 기능개선 및 면역력이 증가되며, GABA, 이노시톨, 페룰릭산, 아라비노자일란 및 유용 아미노산 등의 기능성 성분이 증진되거나 새로 생성되는 것으로 보고된 발아현미의 식품학적 가치(특히 항산화활성 증가)를 향상시킴으로써 성인병 예방과 경제적인 면에서 부가가치를 크게 향상시킬 수 있는 매우 유용한 발명이다.
도 1은 발아현미에 특정 LED 파장인 청색광(Blue, 450nm), 적색광(Red, 650nm), 원적색광(Far-red, 730nm) 또는 UV-A (365nm) 파장을 조사한 후 총폴리페놀함량을 측정한 결과이다 (Dark : 대조구인 암조건 발아현미).
도 2는 발아현미에 특정 LED 파장인 청색광(Blue, 450nm), 적색광(Red, 650nm), 원적색광(Far-red, 730nm) 또는 UV-A (365nm) 파장을 조사한 후 ABTS 라디칼 소거 활성을 측정한 결과이다 (Dark : 대조구인 암조건 발아현미).
도 3은 발아현미에 특정 LED 파장인 청색광(Blue, 450nm), 적색광(Red, 650nm), 원적색광(Far-red, 730nm) 또는 UV-A (365nm) 파장을 조사한 후 DPPH 라디칼 소거 활성을 측정한 결과이다 (Dark : 대조구인 암조건 발아현미).
도 4는 발아현미에 특정 LED 파장인 청색광(Blue, 450nm), 적색광(Red, 650nm), 원적색광(Far-red, 730nm) 또는 UV-A (365nm) 파장을 조사한 후 환원력을 측정한 결과이다 (Dark : 대조구인 암조건 발아현미).
도 2는 발아현미에 특정 LED 파장인 청색광(Blue, 450nm), 적색광(Red, 650nm), 원적색광(Far-red, 730nm) 또는 UV-A (365nm) 파장을 조사한 후 ABTS 라디칼 소거 활성을 측정한 결과이다 (Dark : 대조구인 암조건 발아현미).
도 3은 발아현미에 특정 LED 파장인 청색광(Blue, 450nm), 적색광(Red, 650nm), 원적색광(Far-red, 730nm) 또는 UV-A (365nm) 파장을 조사한 후 DPPH 라디칼 소거 활성을 측정한 결과이다 (Dark : 대조구인 암조건 발아현미).
도 4는 발아현미에 특정 LED 파장인 청색광(Blue, 450nm), 적색광(Red, 650nm), 원적색광(Far-red, 730nm) 또는 UV-A (365nm) 파장을 조사한 후 환원력을 측정한 결과이다 (Dark : 대조구인 암조건 발아현미).
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 발아현미를 LED(light emitting diode)로 조사하는 것을 특징으로 하는 대조구에 비해 항산화 활성이 증가된 발아현미를 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 대조구는 발아현미에 LED 조사 대신 암조건을 처리한 것을 사용하였다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에서, 상기 LED는 원적색광(far-red light, 730±20nm), 청색광(blue light, 450±10nm) 또는 적색광(red light, 660±10nm) 파장일 수 있고, 바람직하게는 원적색광 파장일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 상기 항산화 활성의 증가는 총폴리페놀 함량, ABTS [2,2'-Azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)] 라디칼 소거 활성, DPPH(α-α-Diphenyl-β-picrylhydrazyl) 자유 라디칼 소거 활성 또는 환원력의 증가일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 본 발명은 (a) 현미를 소독한 후 20~30℃, 암조건에서 18~30시간 동안 침종시켜 발아시키는 단계; (b) 상기 (a)단계의 발아 현미를 15~20℃에서 5~10일 동안 LED(light emitting diode)로 조사하는 단계를 포함하는 대조구에 비해 항산화 활성이 증가된 발아현미를 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에서, 상기 LED는 원적색광(far-red light, 730±20nm), 청색광(blue light, 450±10nm) 또는 적색광(red light, 660±10nm) 파장일 수 있고, 바람직하게는 원적색광 파장일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에서, 상기 항산화 활성의 증가는 총폴리페놀 함량, ABTS [2,2'-Azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)] 라디칼 소거 활성, DPPH(α-α-Diphenyl-β-picrylhydrazyl) 자유 라디칼 소거 활성 또는 환원력의 증가일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 대조구에 비해 항산화 활성이 증가된 발아현미를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 발아현미가 함유된 식품을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 발아현미가 함유된 음료를 제공한다.
본 발명의 항산화 활성이 증가된 발아현미는 캔디류, 장류, 주류, 빵류, 면류 및 과자류 중에서 선택된 어느 하나에 첨가될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 발아현미가 함유된 식품 또는 음료의 제조 방법은 당업계에 잘 알려진 방법으로 제조될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
재료 및 방법
재료 준비
종자는 품종 호품을 2010년 전북대학교 실험 농장에서 획득한 종자를 사용하였다. 소형 제현기 (SY88-TH)를 이용하여 실험시마다 현미를 생산하였다. 실험 과정 중 발생할 병원균의 오염을 막기 위해 종자를 70% 알코올에 흔들어 소독 후 락스 500배로 희석하여 30분간 소독하였고, 증류수로 반복하여 세척하였다. 25℃ 생장상에서 암처리로 24시간 침종하였다. LED (Light emitting diode)을 시료의 약 30㎝ 높이에 설치하였고, UV-A (365nm), 청색광(Blue, 450nm), 적색광(Red, 650nm), 원적색광(Far-red, 730nm) 파장의 광원을 시료에 처리하였다. 7일간 온도 17℃의 생장실에서 암조건을 처리한 대조구 및 각각 다른 파장의 광원을 조사한 종자를 발아시켰다.
항산화 활성의 측정을 위한 시료 준비
항산화 활성 측정을 위하여, 총 페놀화합물 함량, ABTS 및 DPPH의 분석을 실시하였다. 분석을 위한 시료는 분쇄기를 이용하여 분쇄한 후 70% 메탄올 (methanol)로 50℃에서 24시간 동안 진탕혼합하여 추출하였다. 그 후에 상기 추출물을 여과지로 여과시키고 5500rpm으로 원심분리하여 상등액을 얻었다. 원심분리된 시료의 상등액을 회전증발기 (rotary evaporator)를 이용하여 메탄올을 제거한 후에 동결 건조기로 건조하여 -70℃에 냉동 보관하였고, 분석 시에 희석하여 사용하였다.
총 페놀화합물 함량 측정
총 페놀화합물 함량을 측정하기 위하여, 상기 시료 0.2㎖, 10%의 2N 폴린-시오칼테우 (Folin-Ciocalteu) 0.4㎖ 및 10%의 탄산 나트륨 (sodium carbonate) 0.8㎖를 각각 혼합하였다. 1시간 후에 흡광도를 750㎚에서 측정하였고, 총 페놀화합물 함량을 갈산 (gallic acid)를 표준 물질로 사용한 검량선에 근거하고 산출하여 GAE(gallic acid equivalents) /100g으로 표시하였다.
ABTS
라디칼
소거 활성 (
ABTS
radical
scavenging
activity
) 측정
ABTS[2,2'-Azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)]를 7mM 농도로 증류수에 용해한 다음 2.45mM의 과황화칼륨 (potassium persulfate)를 가하여 ABTS 라디칼을 생성하게 하였다. 실온의 암소에서 12 ~ 16시간 동안 방치 후 사용하였고, 라디칼이 생성된 ABTS 용액을 99.5% 에탄올로 희석하여 734㎚에서 흡광도가 0.7±0.02가 되도록 조정하였다. 소거능은 ABTS 용액 0.9㎖ 및 시료 0.1㎖를 혼합하여 6분간 반응시킨 후 734㎚에서 흡광도를 측정하였다.
DPPH
라디칼
소거 활성 (
radical
scavenging
activity
) 측정
DPPH(α-α-Diphenyl-β-picrylhydrazyl) 라디칼에 대한 각 시료의 환원력을 측정하기 위해, 0.15mM 농도로 메탄올로 용해한 DPPH 용액을 튜브당 2㎖에 분획시료 300㎕ 및 DPPH 메탄올 1700㎕를 혼합하였다. 실온에서 30분간 반응시킨 다음 517㎚에서 흡광도를 측정하였다.
DPPH 라디칼 소거 활성 (%) = (대조구의 흡광도- (실험구의 흡광도/대조구의 흡광도))× 100
(실험구의 흡광도 : 시료를 가한 시험액의 흡광도, 대조구의 흡광도 : 시료 대신 용매를 가한 시험액의 흡광도)
환원력 활성 (
Reducing
power
activity
) 측정
증류수에 용해한 시료 2.5㎖에 0.2M 인산염 (sodium phosphate) 완충액 (pH 6.6) 2.5㎖ 및 1% 페리시안화 칼륨 (potassium ferricyanide, K3Fe(CN)6) 2.5㎖를 혼합하였다. 그 혼합물을 50℃에서 20분간 항온처리하여 반응시켰다. 그 후 10% TCA (Trichloroacetic acid) 2.5㎖를 첨가한 반응액을 3000rpm에서 10분간 원심분리하였다. 상기 상등액을 5㎖를 취하여 증류수 5㎖와 혼합한 다음 0.1% FeCl3 (Ferric chloride) 1㎖를 첨가하였다. 700nm에서 흡광도를 측정하여 환원력을 나타냈다.
실시예
1:
LED
조사 발아현미의
총페놀화합물
함량 측정
LED 조사 발아현미의 총페놀화합물 함량을 비교한 결과, 대조구인 암조건에서의 발아현미에 비해 LED 광원 처리군에서 대부분 총 페놀화합물 함량이 증가하였다. LED 처리에 의한 발아 현미의 총 페놀함량은 대조구인 Dark보다 총페놀함량이 증가됨을 알 수 있다. 특히 Far-red 및 red 처리에서 가장 높게 증가 되었으며, 그 다음으로 blue, UV-A 순으로 나타났으며, UV-A는 LED 처리구에서 가장 낮은 페놀함량을 보였다 (도 1).
실시예
2:
LED
조사 발아현미의
ABTS
라디칼
소거 활성 측정
LED 조사 발아현미의 ABTS 라디칼 소거 활성을 비교한 결과, 대조구인 암조건에서의 발아현미에서는 53%로 가장 낮은 활성을 보였으며, LED광 처리에 의한 ABTS 라디칼 소거 활성은 높은 결과를 확인할 수 있었다. 특히 Far-red에서는 70%로 우수한 ABTS 라디칼 소거 활성을 보였으며, Red, blue 및 UV-A 순으로 높은 ABTS 라디칼 소거 활성을 보였다 (도 2).
실시예
3:
LED
조사 발아현미의
DPPH
라디칼
소거 활성 측정
LED 조사 발아현미의 DPPH 라디칼 소거 활성을 비교한 결과, Far-red, red 및 blue 광에서는 약 26%로 유사한 항산화 활성을 보였으며, UV-A 처리는 23%로 LED 처리 군에서 가장 낮은 활성을 보였으나, 대조구인 Dark보다는 모두 높은 것을 확인할 수 있었다 (도 3).
실시예
4:
LED
조사 발아현미의 환원력 측정
LED 조사 발아현미의 환원력을 비교한 결과, Far-red 및 blue광에서 27%로 활성이 가장 좋았으며, red광에서는 26%, UV-A광에서는 25%로 순으로 나타났다. 대조구인 Dark처리가 21%로 모든 LED광 처리에서 항산화 활성이 높은 것을 확인할 수 있었다 (도 4).
Claims (8)
- 발아현미를 원적색광(far-red light) 또는 청색광(blue light) 파장의 LED(light emitting diode)로 조사하는 것을 특징으로 하는 대조구에 비해 항산화 활성이 증가된 발아현미를 제조하는 방법.
- 삭제
- (a) 현미를 소독한 후 20~30℃, 암조건에서 18~30시간 동안 침종시켜 발아시키는 단계; 및
(b) 상기 (a)단계의 발아 현미를 15~20℃에서 5~10일 동안 원적색광(far-red light) 또는 청색광(blue light) 파장의 LED(light emitting diode)로 조사하는 단계를 포함하는 대조구에 비해 항산화 활성이 증가된 발아현미를 제조하는 방법. - 삭제
- 제3항에 있어서, 상기 항산화 활성의 증가는 총폴리페놀 함량, ABTS [2,2'-Azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)] 라디칼 소거 활성, DPPH(α-α-Diphenyl-β-picrylhydrazyl) 자유 라디칼 소거 활성 또는 환원력의 증가인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항, 제3항 및 제5항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 대조구에 비해 항산화 활성이 증가된 발아현미.
- 제6항의 발아현미가 함유된 식품.
- 제6항의 발아현미가 함유된 음료.
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