KR101395855B1

KR101395855B1 - 탈지 미강을 포함한 배지 및 이를 이용한 고농도 ｇａｂａ의 제조방법

Info

Publication number: KR101395855B1
Application number: KR1020120113178A
Authority: KR
Inventors: 변유량; 최종헌; 조형용; 이석훈; 조석철; 하지혜; 조은영; 김고래; 이종현; 황윤희
Original assignee: (주) 네추럴웨이
Priority date: 2012-10-11
Filing date: 2012-10-11
Publication date: 2014-05-15
Also published as: KR20140046937A

Abstract

본 발명은 (a) 탈지 미강을 주발효원으로 포함하는 유산균용 배지 및 상기 배지에서 유산균에 의한 GABA의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 탈지 미강이 배지에 주발효원으로 포함되어 최종산물이 주발효원의 다양한 영양성분을 함유하고 각 성분의 고유의 특성을 유지하여 영양학적으로 매우 우수한 GABA-함유 발효물을 얻을 수 있다. 또한, 글루탐산 또는 그 염을 직접 배지 중에 투입함으로써 GABA로의 전환율이 높아 80% 이상의 고농도 GABA를 제조하고, 최종적으로 적용되는제품에 따라 액상 및 분말 소재로 모두 사용할 수 있다.

Description

탈지 미강을 포함한 배지 및 이를 이용한 고농도 ＧＡＢＡ의 제조방법{Media Containing Defatted Rice Bran and Methods for Preparing High-Concentrated GABA Using the Same}

본 발명은 탈지 미강을 포함한 배지에서 유산균을 이용하여 고농도의 GABA를 제조하는 방법에 관한 것이다.

GABA(γ-Aminobutyric acid)는 비단백태 아미노산으로 동물의 경우 중추신경계의 주된 억제성 신경전달물질(Inhibitory Neurotransmitter)로서 잘 알려져 있다. GABA는 많은 생리학적 메카니즘에 관여하여 동물의 경우 뇌의 혈류를 활발하게 하고, 산소공급량을 증가시켜 뇌세포의 대사기능을 항진시키는 것으로 알려져 있으며, 프로락틴(prolactin)의 분비와 성장호르몬의 분비 조절에도 관여하며 혈압강하 및 통증완화에도 효과가 있는 것으로 알려져 있어 약리적으로 매우 관심이 높은 물질이다.

GABA가 고혈압 및 치매의 예방 등에 중요한 역할을 하는 것으로 알려지면서 의약품으로서 뿐만 아니라 최근에는 기능성 식품소재로서의 관심이 고조되고 있다. 이와 같은 관심에 따라 각종 소재에 자연적으로 GABA의 함량을 증가시키는 연구가 활발히 진행되고 있어, 녹차의 생잎을 N₂ 가스에 6-8시간 동안 방치하거나 쌀배아 및 현미를 일정한 온도의 물에 침지하는 방법을 통하여 GABA의 함량이 증가된 녹차 및 GABA-함유 쌀배아 및 발아현미를 생산하고 있다.

그러나 이러한 방법에 의하여 제조된 제품에서의 GABA 함량은 제품의 무게기준으로 최고 0.5%(w/w)를 넘지 못하는 문제점과 제품의 형태가 모두 불용성 형태로, GABA를 이용한 제품 개발에 한계점을 나타낸다. 이러한 문제의 해결을 위하여, 최근 일본에서는 유산균을 이용하여 기질 중에 첨가된 모노소디움 글루타메이트(MSG)를 탈탄산효소를 이용하여 GABA로 전환시킨 후 배양액 중 축적되어있는 GABA만을 회수 농축한 제품이 개발되었다. 이렇게 유산균을 이용하여 생산된 GABA는 발효 후 공정에 따라 고농도의 제품 생산이 가능하며, 완전 용해되는 제품의 생산이 가능한 장점이 있다. 이에 본 연구진들은 김치로부터 GABA의 생산이 가능한 유산균주를 성공적으로 스크리닝한 바 있고(대한민국 등록특허 제0549094호), 쌀부산물을 이용한 GABA의 생산방법을 정립하였으며(대한민국 등록특허 제0687599호) 유산균을 이용한 다양한 배지를 확립한 바 있다(대한민국 등록특허 제0740867호).

반면, GABA로 전환되는 글루탐산(Glutamate, Glutamic acid)의 함량을 증가시키기 위하여 모노소디움 글루타메이트를 다량 첨가한 경우 GABA로 전환되지 않은 모노소디움 글루타메이트가 발효액 중에 잔존하기 때문에 분무 건조 등의 방법으로 생산되는 최종 제품에 모노소디움 글루타메이트가 잔류하는 문제점이 있다. 모노소디움 글루타메이트에 대한 거부감이 강한 국내에서는 완제품에 함유된 모노소디움 글루타메이트의 잔류량을 없애는 것이 필요하다. 또한, 본 발명에 참여한 연구자들의 선행연구를 참고할 경우 초기 배지에 첨가되는 모노소디움 글루타메이트의 함량이 5%(w/v)를 초과할 경우 전환률이 100% 이하로 떨어지는 것을 알 수 있다. 따라서 상기와 같은 문제를 해결하기 위해서는 초기 배양액에 첨가하는 모노소디움 글루타메이트량을 줄이거나 첨가된 고농도의 모노소디움 글루타메이트가 100% GABA로 전환하도록 4일 이상의 장기 발효를 진행해야 한다.

종래기술로 유산균을 이용하여 GABA를 생산하기 위한 다양한 소재를 포함한 배지가 있으나, 그 중에서도 미강은 유용한 소재가 된다. 미강의 열수 추출물은 유산균의 생육을 활발하게 해주는 배지의 역할을 하는 동시에, 미강이 보유하고 있는 다양한 영양성분 들이 최종 발효제품에도 존재함으로써 완제품의 영양적 가치를 상승시키는 효과가 있다. 이는 본 발명자들이 이전의 특허(대한민국 등록특허 제10-0687599호)를 통하여 밝힌바 있다. 이와 같이 미강은 GABA를 생산하는 배지의 원료로서 많은 장점을 가지고 있으나, 미강이 함유한 지방성분으로 인하여 저장 및 유통 중에 산패의 위험이 존재하므로, 발효 원료로서 저장하면서 사용할 경우 산패에 의하여 이취의 발생 및 영양성분의 손실 등 발효원료로서의 적용에 문제점이 발생한다. 따라서 본 연구자들은 산패의 영향을 거의 받지 않는 탈지 미강을 활용하여 GABA생산 배지를 조성하였으며 기존의 발효에 의한 GABA 생산률을 높이기 위한 방법을 고안하였다.

유산균에 의하여 배지 중에 첨가된 글루탐산을 전환시킴으로써 GABA를 생산하는 연구가 시작된 일본의 경우, GABA의 생산과 관련된 많은 특허가 알려져 있으나, 배지 조성이 단순하거나(일본 출원특허 제JP2002-70462호), 알코올발효 부산물 등의 특정 성분을 이용하는 방법을 사용하였다(일본 출원특허 제JP2002-360289호). 유산균 및 효모의 배양을 이용한 GABA 생산을 위한 미강, 쌀배아, 밀배아 또는 이들의 추출물 등 다양한 배지 조성에 관하여 연구된 바는 있으나(일본 출원특허 제JP2001-352940호) 글루탐산 및 각종 글루탐산염들의 첨가량이 식품소재 전체 중에 0.1-5%에 불과하여 발효 후 GABA의 함량이 낮은 문제점이 있다. 국내에서 진행된 발효에 의하여 제조되는 GABA의 생산성을 높이는 연구는 GABA생산 균주를 김치 스타터로서 사용하는 경우(대한민국 공개특허 제2009-0036802호), 발효 유제품의 스타터로 사용하는 방법(대한민국 등록특허 제0661823호) 등이 있으나 모두 완제품인 김치 및 치즈의 GABA함량을 높이는 것이 주목적이며 아직 발효법을 통하여 고농도의 GABA를 생산하기 위한 방법은 제안된 바 없다.

미국 및 유럽에서는 아직 유산균을 이용하여 배지 중에 인위적으로 첨가한 글루탐산 또는 그 염을 GABA로 전환시키는 생산방법과 관련된 특허가 알려져 있지 않으며, 단지 천연물에 존재하는 글루탐산을 글루타민산 디카르복실라아제 및 글루타미나아제로 처리하여 GABA를 얻는 공정에 특허출원만 있는 것으로 조사되었다(미국 출원특허 제2002/106424호).

종래기술로는 탈지 미강을 원료로 발효를 진행하여 GABA를 생산한 바 없으며 발효법에 의하여 고농도의 GABA를 생산하는 방법에 대하여 논의된 바 없다.

본 발명자들은 유산균을 이용하여 글루탐산 또는 그 염으로부터 고농도의 GABA를 제조하고자 예의 연구 노력하였다. 그 결과, 다양한 영양성분을 함유하여 우수한 식품으로 이미 섭식하고 있는 미강을 주발효원으로 사용하고자 미강의 장기간 저장 시 산패에 의하여 이미, 이취가 발생하는 문제를 해결할 수 있는 탈지 미강을 주발효원으로서 포함하고 국내에서 탈지 미강을 안정적으로 공급받을 수 있는 경로를 확보하였다. 따라서 본 발명은 탈지 미강을 포함하는 배지를 제조하고 유산균을 이용하여 상기 배지에서 GABA를 생산함과 동시에 글루탐산 또는 그 염을 용해하여 배지 중에 직접 첨가하고 배지에 첨가되는 양과 첨가시기를 조절할 경우 고농도의 GABA가 생산되고, 배양액의 pH를 조절하여 발효하는 경우 GABA의 생산속도가 증가함을 확인함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서 본 발명의 목적은 탈지 미강을 주발효원으로 포함하는 유산균용 배지을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 본 발명의 배지에서 유산균에 의한 GABA의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위에 의해 보다 명확하게 된다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 탈지 미강을 주발효원으로 포함하는 유산균용 배지를 제공한다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 유산균에 의한 GABA의 제조방법을 제공한다: (a) 본 발명의 배지에 글루탐산 또는 그 염을 첨가하고 유산균을 상기 배지에 접종시키는 단계; 및 (c) 상기 유산균을 배양하여 유산균이 보유하고 있는 글루타메이트 디카르복실라아제에 의해 글루탐산 또는 그 염을 GABA로 전환시켜 GABA를 생산하는 단계.

본 발명자들은 유산균을 이용하여 글루탐산 또는 그 염으로부터 고농도의 GABA를 제조하고자 예의 연구 노력하였다. 그 결과, 다양한 영양성분을 함유하여 우수한 식품으로 이미 섭식하고 있는 미강을 주발효원으로 사용하고자 미강의 장기간 저장 시 산패에 의하여 이미, 이취가 발생하는 문제를 해결할 수 있는 탈지 미강을 국내에서 안정적으로 공급받을 수 있는 경로를 확보하여 탈지 미강을 포함하는 배지를 제조하고 유산균을 이용하여 상기 배지에서 GABA를 생산함과 동시에 글루탐산 또는 그 염을 용해하여 배지 중에 직접 첨가하고 배지에 첨가되는 양과 첨가시기를 조절할 경우 고농도의 GABA가 생산되고, 배양액의 pH를 조절하여 발효하는 경우 GABA의 생산속도가 증가함을 확인하였다.

따라서 본 발명은 탈지 미강을 주발효원으로 포함하는 유산균용 배지 및 상기 배지에서 유산균에 의해 GABA를 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명의 배지는 주발효원으로 탈지 미강을 포함하고, 바람직하게는 탈지 미강의 추출물을 포함한다. 상기 용어 "주발효원"은 배지 성분 중 유산균 발효에 의한 생성물의 양 및 최종 발효물의 풍미 변화를 좌우하는 영양분 공급원을 의미한다. 상기 주발효원 이외의 배지 성분은 부발효원으로 분류된다.

본 명세서 용어 "미강"은 현미에서 백미로 정미하는 과정에서 생산되는 백미의 부산물에서 먼지, 왕겨 등의 이물 및 싸래기 등을 제거한 쌀겨, 쌀눈 또는 이들의 혼합물을 의미하며, 바람직하게는 정미기에서 부산물로 생산되는 것을 단지 정선한 쌀겨와 쌀눈의 혼합물, 쌀겨와 쌀눈의 비율을 사용목적에 따라 조정한 것 또는 각각을 분리한 순수한 쌀겨와 쌀눈이다.

본 명세서 용어 "현미"는 수확한 벼를 도정기를 이용하여 왕겨만 벗겨낸 것을 의미한다. 현미의 구조는 바깥쪽부터 과피, 종피 및 호분층 등의 쌀겨층과 쌀알의 기부의 작은 부분을 차지하고 있는 배(胚)와, 나머지의 대부분을 차지하는 배젖으로 이루어졌다. 본 발명에서 이용되는 현미는 일반 현미를 비롯하여 유색미 현미 등 당업계의 어떠한 현미도 포함한다.

본 명세서의 용어 "탈지 미강"은 미강으로부터 지방을 제거하여 저장 기간을 증가시킨 미강을 의미한다.

본 발명의 탈지 미강의 추출물을 얻은 과정은 당업계에 공지된 다양한 추출용매를 이용하여 실시할 수 있다. 이용 가능한 추출용매는 (a) 물, (b) 탄소수 1-4의 무수 또는 함수 저급 알코올 (메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 등), (c) 상기 저급 알코올과 물과의 혼합용매, (d) 아세톤, (e) 에틸 아세테이트, (f) 클로로포름, (g) 부틸아세테이트 또는 (h) 1,3-부틸렌글리콜이고, 바람직하게는 최종 산물의 안전성 및 유산균 배양을 고려하여 물이며 물을 이용하는 경우에도 본 발명에 적합한 추출물을 충분히 수득할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 배지는 유산균에 의한 글루탐산 또는 그 염으로부터 GABA를 제조하는 데 이용된다. 보다 바람직하게는, 상기 글루탐산 또는 그 염은 글루탐산 염이고, 보다 바람직하게는 모노소디움 글루타메이트(monosodium glutamate, MSG) 또는 암모니움 글루타메이트(ammonium glutamate)이다.

본 발명의 탈지 미강의 추출물은 원료의 수용성 영양성분을 포함하게 되는데, 대부분의 수용성 영양분은 물로써 용이하게 추출되며 이때 사용하는 물의 양은 각 원료의 2-20배가 적당하며, 바람직하게는 5-15배이다. 물의 양이 너무 적을 경우 추출효율이 떨어지는 단점이 있고 반대로 물의 양이 너무 많은 경우는 추출 후 유효성분의 농도가 낮아 발효원으로 사용될 경우 GABA 전환율이 낮은 문제점이 발생할 수 있다. 영양성분의 추출온도는 40-70℃가 적당한데 온도가 낮을 경우 수용성 영양 성분의 추출시간이 오래 걸리고 온도가 70℃ 이상일 경우 추출원료의 전분질이 호화되어 유용성분의 분리에 어려움이 따른다. 추출시간은 3-24시간이 적당하며, 바람직하게는 30-100 rpm의 속도로 교반하면서 6-18시간이 적당하다. 추출시간이 부족한 경우 영양성분의 농도가 부족하며 추출시간이 너무 길 경우에는 공정상에 많은 부담이 올 수 있다. 추출이 끝난 후 원심분리를 이용하여 상등액을 얻은 후 GABA 생산을 위한 배지의 성분으로 첨가한다. 각종 곡물 추출물을 배지로 이용할 경우 고형분 함량에 따라 물을 혼합하여 첨가하거나 필요에 따라 농축하여 사용하기도 하는데 고형분 함량 0.5-10%의 추출물을 사용하고, 바람직하게는 1-6% 고형분 함량의 추출물이 사용된다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 배지는 본 발명의 주발효원 이외에 글루코스, 수크로오스, 말토오스, 프럭토스, 락토오스, 자일로오스, 갈락토오스, 아라비노오스 및 그의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 탄소원을 추가적으로 포함하고, 보다 바람직하게는 글루코스, 수크로오스, 프럭토스 및 그의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택되는 탄소원을 포함하며, 가장 바람직하게는 수크로오스를 포함한다. 바람직하게는 상기 탄소원의 함량은 1-10 (w/w)%이고, 보다 바람직하게는 1-7 (w/w)%이며, 가장 바람직하게는 1-5 (w/w)%이다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 배지는 본 발명의 주발효원 이외에 효모 추출물, 소이톤(soytone), 펩톤, 비프추출물(beef extract), 트립톤, 카시톤 및 그의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 질소원을 추가적으로 포함하며, 보다 바람직하게는 효모 추출물, 소이톤 및 이의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 질소원을 포함하며, 가장 바람직하게는 효모 추출물을 포함한다. 바람직하게는 상기 질소원의 사용량은 0.1-5 (w/w)%이고, 보다 바람직하게는 0.1-3 (w/w)%이며, 가장 바람직하게는 0.5-2.5 (w/w)%이다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 배지는 본 발명의 주발효원 이외에 마그네슘 설페이트, 소듐아세테이트, 망가네이즈 설페이트, 페릭 설페이트, 칼슘 클로라이드, 폴리솔베이트 또는 이의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 미량성분을 추가적으로 포함하며, 보다 바람직하게는 폴리솔베이트를 포함한다. 바람직하게는 상기 미량성분의 사용량은 0.01-1 (w/w)%이고, 보다 바람직하게는 0.01-0.5 (w/w)%이며, 가장 바람직하게는 0.05-0.3 (w/w)%이다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 배지는 본 발명의 주발효원 이외에, (ⅰ) 글루코오스, 수크로오스, 말토오스, 프럭토오스, 락토오스, 자일로오스, 갈락토오스, 아라비노오스 및 그의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 탄소원; (ⅱ) 효모 추출물, 소이톤(soytone), 펩톤, 비프추출물(beef extract), 트립톤, 카시톤 및 그의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 질소원; 그리고 (ⅲ) 마그네슘 설페이트, 소듐아세테이트, 망가네이즈 설페이트, 페릭 설페이트, 칼슘 클로라이드, 폴리솔베이트 및 그의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 미량성분을 추가적으로 포함한다. 보다 바람직하게는 상기 배지는 상기 주발효원 이외에, (ⅰ) 글루코오스, 수크로오스, 프럭토오스 및 그의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 탄소원; (ⅱ) 효모 추출물, 소이톤 및 그의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 질소원; 그리고 (ⅲ) 폴리솔베이트를 추가적으로 포함하고, 가장 바람직하게는 상기 배지는 상기 주발효원 이외에, (ⅰ) 수크로오스; (ⅱ) 효모 추출물; 그리고 폴리솔베이트를 추가적으로 포함한다.

본 발명의 주발효원을 추출하고 탄소원, 질소원, 미량원소 또는 이의 조합을 첨가하여 기본 배지를 조성하는 단계는 본 발명자들의 대한민국 등록특허 제0687599호에 상세하게 기재되어 있으며, 이는 탈지 미강을 주발효원으로 포함하는 경우에도 큰 차이가 없는바 본 명세서에 참조로서 삽입된다.

본 발명의 유산균에 의한 GABA의 제조방법을 각각의 단계 별로 상세하게 설명하면 다음과 같다:

단계 (a): 본 발명의 배지에 글루탐산 또는 그 염을 첨가하고 유산균을 접종시키는 단계

본 발명의 배지에 글루탐산 또는 그 염을 첨가하고 상기 배지에 유산균을 접종시킨다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 글루탐산 또는 그 염은 본 발명의 배지를 기준으로 하여 0.1-7.0(w/w)%의 함량으로 포함되고, 보다 바람직하게는 0.5-6.0 (w/w)%의 함량으로 포함되며, 보다 더 바람직하게는 1.0-6.0 (w/w)%의 함량으로 포함되고, 보다 더욱 더 바람직하게는 2.0-5.5 (w/w)%의 함량으로 포함되며, 가장 바람직하게는 2.0-5.0 (w/w)%의 함량으로 포함된다. 만일, 글루탐산 또는 그 염의 양이 너무 많을 경우에는 GABA로 전환되지 않는 글루탐산 또는 그 염이 배양액에 잔존하는 문제와 원가적인 부담이 있으며, 글루탐산 또는 그 염의 양이 너무 적은 경우는 최종제품의 GABA 함량이 낮아 생산비가 상승하는 문제점이 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 모든 성분(배지성분 및 기질)이 혼합된 본 발명의 배지는 살균 처리한다. 상기 살균 처리는 온도가 너무 낮거나 시간이 짧으면 살균효과가 감소하고, 온도가 너무 높거나 살균 시간이 길면 영양소의 파괴가 심해지는바, 바람직하게는 온도 60-150℃에서 5-30분 동안 실시하고, 보다 바람직하게는 100-150℃에서 5-20분 동안 실시하며, 가장 바람직하게는 110-130℃에서 10-20분 동안 실시한다.

단계 (b): 유산균을 배양하여 GABA 를 생산하는 단계

본 발명의 단계 (a)에서 접종한 유산균을 배양하여 유산균이 보유하고 있는 글루타메이트 디카르복실라아제에 의해 글루탐산 또는 그 염을 GABA로 전환시켜 GABA를 생산한다.

본 발명의 단계 (a)의 접종이 끝난 배지를 골고루 혼합하고 20-37℃에서 배양하여 발효를 진행시키는데, 이는 상기 온도 이하에서는 발효가 쉽게 일어나지 않으며, 상기 온도 이상에서는 열에 약한 유산균이 사멸하여 GABA를 생산할 수 없기 때문이다.

본 발명의 글루탐산 또는 그 염이 GABA로 전환되는 데에는 글루타메이트 디카르복실라아제(glutamate decarboxylase)가 관여하며, 이 효소는 유산균에서 발현된다. 본 발명에 이용되는 유산균은 글루타메이트 디카르복실라아제를 발현하는 한 제한은 없으며, 바람직하게는 락토바실러스 속 균주이고, 보다 바람직하게는 락토바실러스 사케이(Lactobacillus sakei) 또는 락토바실러스 브레비스(Lactobacillus brevis)이며, 보다 더 바람직하게는 락토바실러스 사케이이고, 가장 바람직하게는 락토바실러스 사케이 B2-16이다.

살균이 종료된 배지에 유산균을 접종하게 되는데 이때 접종량은 접종 후의 초기 균수가 10⁵-10⁸ cfu/g 또는 10⁵-10⁸ cfu/㎖이 되게 하는 것이 바람직한데, 그 이하의 균수에서는 GABA의 생산을 위한 배양시간이 길어지며 그 이상의 균을 접종하기 위해서는 종균의 생산에 부담이 된다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 단계 (b)는 pH를 4.0-7.5로 조정하여 실시하고, 보다 바람직하게는 4.3-7.0으로 조정하며, 가장 바람직하게는 4.5-6.5로 조정한다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 단계 (b)의 배양은 20-90시간 동안 실시하고, 보다 바람직하게는 30-90 시간이며, 보다 더욱 바람직하게는 40-90시간이고, 보다 더욱 더 바람직하게는 50-80시간이며, 가장 바람직하게는 60-75시간이다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 단계 (b)는 글루탐산 또는 그 염 을 추가적으로 첨가하면서 실시한다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 단계 (b)에서 추가적으로 첨가되는 글루탐산 또는 그 염은 본 발명의 배지를 기준으로 한 양이 1.0-8.0 (w/w)%이고, 보다 바람직하게는 2.0-7.5 (w/w)%이며, 보다 더 바람직하게는 2.0-6.5 (w/w)%이고, 보다 더욱 더 바람직하게는 2.5-6.5(w/w)%이며, 가장 바람직하게는 2.5-5.5 (w/w)%이다.

본 발명의 바람직한 구현 예에 따르면, 총 투입되는 글루탐산 또는 그 염은 본 발명의 배지를 기준으로 하여 1-15(w/w)%의 함량으로 포함되고, 보다 바람직하게는 5-12 (w/w)%의 함량으로 포함되며, 보다 더 바람직하게는 6-10 (w/w)%의 함량으로 포함된다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 단계 (b)의 글루탐산 또는 그 염을 추가적으로 첨가하는 시점은 배양 시작 10-30시간 후이고, 보다 바람직하게는 13-27시간 후이며, 보다 더 바람직하게는 13-25시간 후이고, 보다 더욱 더 바람직하게는 13-22시간 후이며, 가장 바람직하게는 18-22시간 후이다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 단계 (b)의 전환은 글루탐산 또는 그 염의 총 첨가량을 기준으로 40-100%의 전환율을 나타내고, 보다 바람직하게는 50-100%의 전환율을 나타내며, 보다 더 바람직하게는 60-100%의 전환율을 나타내고, 보다 더욱 더 바람직하게는 70-100%의 전환율을 나타내며, 보다 더 더욱 더 바람직하게는 80-100%의 전환율을 나타내고, 가장 바람직하게는 90-100%의 전환율을 나타낸다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 방법에 의하여 생성되는 GABA의 양은 1.0-8.0(w/v)%이고, 보다 바람직하게는 2.0-7.0(w/v)%이며, 보다 더 바람직하게는 3.0-6.0(w/v)%이고, 가장 바람직하게는 4.0-6.0(w/v)%이다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 다음 단계를 포함하는 GABA-고함유 분말의 제조방법을 제공한다: (ⅰ) 본 발명의 방법 중 어느 하나에 의해 수득한 GABA-함유 발효물로부터 불용성 성분을 제거하는 단계; (ⅱ) 본 발명의 (ⅰ)의 단계로부터 제조된 불용성 성분이 제거된 배양액에 부형제를 혼합하는 단계; 및 (ⅲ) 본 발명의 단계 (ⅱ)의 단계로부터 제조된 부형제가 혼합된 배양액을 건조하는 단계.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 다음 단계를 포함하는 GABA-고함유 용액의 제조방법을 제공한다: (ⅰ) 본 발명의 방법 중 어느 하나에 의해 수득한 GABA-함유 발효물로부터 불용성 성분을 제거하는 단계; 및 (ⅱ) 본 발명의 (ⅰ)의 단계로부터 제조된 불용성 성분이 제거된 배양액을 농축하는 단계.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 본 발명의 방법에 의하여 제조된 GABA-함유 발효물을 제공한다.

본 발명의 특징 및 이점을 정리하면 다음과 같다.

(a) 본 발명은 탈지 미강을 주발효원으로 포함하는 유산균용 배지를 제공한다.

(b) 본 발명은 (i) 본발명의 배지에 글루탐산 또는 그 염을 첨가하고 유산균을 상기 배지에 접종시키는 단계; 및 (ii) 상기 유산균을 배양하여 유산균이 보유하고 있는 글루타메이트 디카르복실라아제에 의해 글루탐산 또는 그 염을 GABA로 전환시켜 GABA를 생산하는 단계를 포함하는 유산균에 의한 GABA의 제조방법을 제공한다.

(c) 본 발명에 따르면, 탈지 미강이 배지에 주발효원으로 포함되어 최종산물이 주발효원의 다양한 영양성분을 함유하고 각 성분의 고유의 특성을 유지하여 영양학적으로 매우 우수한 GABA-함유 발효물을 얻을 수 있는 이점이 있다.

(d) 본 발명에 따르면, 글루탐산 또는 그 염을 직접 배지 중에 투입함으로써 최종 제품에 모노소디움 글루타메이트가 잔류하지 않으면서도 GABA로의 전환율을 높여 80% 이상의 고농도 GABA를 제조하며, 최종적으로 적용되는 제품에 따라 액상 및 분말 소재로 모두 사용할 수 있는 이점이 있다.

(e) 본 발명에 따르면, 글루탐산 또는 그 염을 첨가하는 동시에 pH를 조절하여 GABA 생산 속도를 높일 수 있는 이점이 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.

실시예

본 명세서 전체에 걸쳐, 특정 물질의 농도를 나타내기 위하여 사용되는 "%"는 별도의 언급이 없는 경우, 고체/고체는 (중량/중량)%, 고체/액체는 (중량/부피)%, 그리고 액체/액체는 (부피/부피)%이다.

실시예 1: 모노소디움 글루타메이트의 첨가량에 따른 GABA 고함유 배양액의 생산

미강유 제조공장((주)세림 현미유)에서 구입한 탈지 미강 1 kg을 3 L의 냉수에 세척한 후 10 L의 물에 침지하여 30 rpm으로 교반하면서 60℃에서 12시간 추출하였다. 추출이 끝난 추출액을 원심분리하여 불용성 성분을 제거하였다. 불용성 성분을 제거한 고형분 함량은 3 (w/w)% 수준이었다. 추출물 1 L씩 삼각플라스크에 담은 후 수크로오스 4 (w/w)%, 효모추출물 2 (w/w)% 및 폴리솔베이트 0.1 (w/w)%를 첨가하고 모노소디움 글루타메이트 농도를 달리하여 첨가한 후 121℃에서 15분 동안 살균하였다. 살균이 끝난 배지에 MRS 배지에서 12시간 배양한 락토바실러스 사케이 배양액을 50 ㎖ 접종하여 초기 균 농도를 10⁷ cfu/㎖가 되도록 조절한 후 72시간 동안 30℃에서 배양하였다. 배양이 끝난 발효액의 GABA 함량을 표 1에 나타내었다.

모노소디움 글루타메이트 첨가량(%, w/w)	GABA함량 (%, w/v)	전환률(%)
2	1.23	100
4	2.43	100
6	3.48	95
8	2.20	45
10	0	0

표 1 에서 보듯이 모노소디움 글루타메이트의 경우 배지 중에 첨가량이 6 (w/w)%를 초과할 경우 저해를 받아 GABA 생산이 현저히 감소하였다.

실시예 2: 모노소디움 글루타메이트의 추가 첨가에 따른 고농도 GABA 생산

미강유 제조공장((주)세림 현미유)에서 구입한 탈지 미강 2 kg을 8 L의 냉수에 세척한 후 15 L의 물에 침지하여 30 rpm으로 교반하면서 60℃에서 18시간 추출하였다. 추출이 끝난 추출액을 원심분리하여 불용성 성분을 제거하였다. 추출물 1 L씩을 발효조에 담은 후 수크로오스 3 (w/w)%, 효모추출물 1 (w/w)%, 폴리솔베이트 0.15 (w/w)% 및 모노소디움 글루타메이트 3(w/w)% 또는 5(w/w)%를 각각 달리하여 첨가한 후 121℃에서 15분 동안 살균하였다. 살균이 끝난 배지에 MRS 배지에서 12시간 배양한 락토바실러스 사케이 배양액을 50 ㎖ 접종하여 초기 균 농도를 5x10⁷ cfu/㎖가 되도록 조절한 후 100 rpm으로 교반하면서 30℃에서 배양하였다. 모노소디움 글루타메이트 초기농도가 3(w/w)%인 경우는 배양 시작 15시간 후에 3-7 (w/w)%의 모노소디움 글루타메이트를 추가로 첨가하였으며, 모노소디움 글루타메이트 초기농도가 5(w/w)%인 경우는 배양 시작 20시간 후에 3-7 (w/w)%의 모노소디움 글루타메이트를 추가로 첨가하였다. 이때 원하는 양의 모노소디움 글루타메이트가 모두 첨가될 때까지 pH를 5.5로 유지하였으며 모든 발효는 72시간에 종료하였다. 첨가된 모노소디움 글루타메이트 총농도에 따른 GABA 함량을 표 2에 나타내었다.

추가로 첨가된 모노소디움 글루타메이트가 6 (w/w)%인 경우에는 배양이 종료된 후 GABA전환율이 63-88%로 감소되었으며, 추가 첨가량이 7 (w/w)%인 경우에는 42-54%에 지나지 않았다. 이와 같은 결과로 미루어 보아 첨가시기를 적절히 조정하는 것이 중요하며 또한 저해를 받지 않도록 한 번에 고농도 모노소디움 글루타메이트를 첨가하기보다는 몇 번 나누어 첨가하여야 할 것으로 판단된다.

초기 모노소디움 글루타메이트 농도 (%, w/w)	추가 모노소디움 글루타메이트농도 (%, w/w)	총투입 모노소디움 글루타메이트 농도 (%, w/w)	추가 모노소디움 글루타메이트를 투입한 배양 시간 (hrs)	GABA함량 (%, w/v)	GABA 전환율 (%)
3	3	6	15	3.64	100
	4	7	15	4.28	100
	5	8	15	4.68	96
	6	9	15	4.83	88
	7	10	15	3.29	54
5	3	8	20	4.78	98
	4	9	20	5.48	100
	5	10	20	5.80	95
	6	11	20	4.23	63
	7	12	20	3.03	42

Claims

탈지 미강을 주발효원으로 포함하는 유산균용 배지.
제 1 항에 있어서, 상기 배지는 유산균에 의한 글루탐산(glutamic acid) 또는 그 염으로부터 GABA(γ-aminobutyric acid)를 제조하는 데 이용되는 것을 특징으로 하는 배지.
제 1 항에 있어서, 상기 배지는 상기 주발효원 이외에, (ⅰ) 글루코오스, 수크로오스, 말토오스, 프럭토오스, 락토오스, 자일로오스, 갈락토오스, 아라비노오스 및 그의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 탄소원; (ⅱ) 효모 추출물, 소이톤(soytone), 펩톤, 비프추출물(beef extract), 트립톤, 카시톤 및 그의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 질소원; 그리고 (ⅲ) 마그네슘 설페이트, 소듐아세테이트, 망가네이즈 설페이트, 페릭 설페이트, 칼슘 클로라이드, 폴리솔베이트 및 그의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 미량성분을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 배지.
다음의 단계를 포함하는 유산균에 의한 GABA의 제조방법:
(a) 상기 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항의 배지에 글루탐산 또는 그 염을 첨가하고 유산균을 상기 배지에 접종시키는 단계; 및
(b) 상기 유산균을 배양하여 유산균이 보유하고 있는 글루타메이트 디카르복실라아제에 의해 글루탐산 또는 그 염을 GABA로 전환시켜 GABA를 생산하는 단계.
제 4 항에 있어서, 상기 유산균은 락토바실러스 속 균주인 것을 특징으로 하는 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 락토바실러스 속 균주는 락토바실러스 사케이(Lactobacillus sakei) 또는 락토바실러스 브레비스(Lactobacillus brevis)인 것을 특징으로 하는 방법.
제 4 항에 있어서, 상기 글루탐산 또는 그 염은 상기 배지를 기준으로 하여 0.1-7.0 (w/w)%의 함량으로 포함되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 4 항에 있어서, 상기 단계 (b)는 pH 4.0-7.5에서 실시하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 4 항에 있어서, 상기 방법에 의하여 생성되는 GABA의 양은 1.0-8.0 (w/v)%인 것을 특징으로 하는 방법.