KR101426853B1 - 항산화용 건강 기능성 식품 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 SOD 작용 건강기능성 식품에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 저분자 항산화제 SOD 작용 성분을 다량 함유한 곡물을 재배하기 위하여 사용할 수 있는 아미노산 비료를 제조하는 방법 및 상기 방법으로 제조된 아미노산 비료, 그리고 상기 아미노산 비료를 사용하여 재배한 곡물을 저온에서 배전, 발효 및 유제화 함으로써 SOD 작용 건강기능성 식품 조성물을 제조하는 방법 및 상기 방법으로 제조된 SOD 작용 건강기능성 식품 조성물에 관한 것이다.

Description

항산화용 건강 기능성 식품 및 이의 제조 방법{A functional health food having antioxidative activity and method for preparation thereof}

본 발명은 SOD(superoxide dismutase) 작용 건강기능성 식품에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 저분자 항산화제 SOD 작용 성분을 다량 함유한 곡물을 재배하기 위하여 사용할 수 있는 아미노산 비료를 제조하는 방법 및 상기 방법으로 제조된 아미노산 비료, 그리고 상기 아미노산 비료를 사용하여 재배한 곡물을 저온에서 배전, 발효 및 유제화 함으로써 SOD 작용 건강기능성 식품 조성물을 제조하는 방법 및 상기 방법으로 제조된 SOD 작용 건강기능성 식품 조성물에 관한 것이다.

식물을 포함한 대부분의 생물이 병균, 해충, 바이러스 등의 생물학적 스트레스 또는 지구 환경 악화에 따른 각종 환경 스트레스를 받게 되면, 생명유지에 필요한 산소가 심각한 생리적인 장해 등을 유발하는 수퍼옥사이드 음이온 라디칼(superoxide anion radical, O₂ ^-), 과산화수소(hydrogen peroxide, H₂O₂), 수산화라디칼(hydroxyl radical, ㆍOH)과 같이 반응성이 매우 큰 프리 라디칼(free radical) 또는 활성 산소종(reactive oxyzen species, ROS)으로 전환된다.

이들 활성 산소는 세포구성 성분들인 지질, 단백질, 당 및 DNA 등에 대하여 파괴 작용을 함으로써 암을 비롯하여 뇌졸중, 파키슨병 및 알츠하이머병 등의 뇌질환과 노화, 심장질환, 허혈, 동맥경화, 피부질환, 염증, 류마티스 및 자기면역질환 등의 각종 질병을 일으키고 노화를 촉진하는 것으로 알려져 있다.

이에 대하여, 생체 내에는 이러한 활성 산소를 제거하는 시스템으로 고분자 항산화제와 저분자 항산화제가 존재하고 있다.

고분자 항산화제는 분자량 3만 이상으로 장에서 흡수가 잘 되지 않는 물질로, 수퍼옥사이드 디스뮤타제(superoxide dismutase, SOD), 퍼옥시다제(peroxidase, POD), 카탈라제(catalase, CAT) 등의 고분자 항산화 효소가 이에 포함된다. 저분자 항산화제는 분자량 200~400 정도의 물질로 장에서 비교적 흡수가 잘 되며 비타민 A, 비타민 C(아스코르빈산), 비타민 E(토코페롤), 비타민 B2, 베타카로틴, 카테킨, 폴리페놀류, 플라보노이드류, 아연, 철, 셀레늄, 구리, 망간, 피크나제놀, 글루타치온, 기타 식물 영양소들이 이에 포함된다.

고분자 항산화제 효소 중 SOD는 산소를 소비하는 생물에 존재하며, 산소 분자가 환원되어 생기는 수퍼옥사이드 음이온 라디칼(O₂ ^-)을 보다 덜 해로운 활성 산소인 과산화수소(H₂O₂)로 치환시키는 효소이다. SOD에 의해 치환된 과산화수소는 POD 또는 CAT 에 의해 물과 산소로 분해되어 인체　대사에 이용됨으로써 활성산소의 유해성을 저해시키게 된다.

그러나, SOD 와 같은 고분자 항산화제는 체내에서 생성이 되지만 장에서 흡수할 수는 없고, 40세를 지나면 생성 및 기능이 저하되며, 만성 또는 급성의 자극 및 화학물질 등에 의해 과잉의 활성산소가 생성되면 SOD가 부족하여 전술한 바와 같은 여러 질병이 야기된다는 것이 증명되면서, 의학계가 SOD의 존재를 주목하기에 이르렀다. 이에 따라, 인간이나 소의 적혈구에서 분리해낸 SOD 주사제가 개발되어 많은 기여를 할 것으로 기대되었지만, 소의 적혈구의 안전성에 문제가 되어 세계적으로 소의 적혈구 원료 사용이 금지되었고, 인간의 적혈구에서 채취한 SOD 는 동종인 사람에게는 효과가 없다는 연구발표로 현재 SOD 주사제의 사용은 중지되고 있다.

따라서, 체내에서 생성되는 고분자 항산화제 효소로는 다양한 활성산소의 공격을 방어하기 어려우며, 장에서 흡수될 수 있는 저분자 항산화제의 보충이 시급하게 되었다.

최근에는 저분자 항산화제 물질을 풍부하게 함유한 천연식품을 발효 및 저분자 활성화한 엑기스가 활성산소를 조절 및 제거하는데 우수한 효과를 가졌다는 임상 결과 및 연구보고가 매스컴을 통하여 발표되면서, 천연 식물로부터 유래한 저분자 항산화제 식품이 각광을 받고 있다.

저분자 항산화제는 주로 벼, 대두, 보리, 밀, 율무 및 귀리 등의 천연식물과 곡물에 많이 함유되어 있다. 저분자 항산화제는 섭취를 통해 체내에서 활성산소를 제거할 수 있다는 점에서 SOD 와 유사한 작용(즉, 활성산소 제거 작용)을 하므로, 이를 포함하는 식품을 "SOD 형태 작용 식품" 또는 "SOD 작용 식품" 이라고 부르고 있다.

이러한 SOD 작용 식품을 제조하는 데에는 몇 가지 해결해야 할 문제가 있다.

첫 번째 문제는, 화학농법이나 유기농법 등의 관행농법으로 재배한 곡물의 경우 양호한 기상조건에서는 탄수화물, 단백질, 비타민 등의 함량은 어느 정도 높아지지만, 기상 악화나 잘못된 재배관리 환경에서는 탄수화물 저하로 아연, 철 등의 미네랄이 결여된다는 점이다. 따라서, 기상악화 조건 하에서도 저분자 항산화제를 균형 있게 함유한 곡물을 재배하는 것이 필요하다.

두 번째 문제는, 곡물에 함유된 저분자 항산화제는 서로 또는 다른 성분과 화학결합을 하거나 강하게 중합되어 있기 때문에, 곡류를 그대로의 상태로 섭취하거나 일반적인 조립법인 고온 가열 방법으로 가공할 경우에는 소화 과정을 거쳐도 유효 성분들이 충분히 흡수되지 않고 배설된다는 점이다. 따라서, 중합의 사슬이 풀린 활성화 저분자 항산화제를 함유한 SOD 작용 식품을 제공하는 것이 필요하다.

이와 관련하여, 종래의 기술로서 국내공개특허 제10-2001-0027200호(공개일 2001년 4월 6일)는 유기질 비료로부터 추출해낸 유효성분에 화학비료성분과 미량원소의 무기질 성분을 첨가시켜 비료성분을 보완시킨 유,무기질 복합비료를 제공하고 있으나, 여전히 화학비료성분을 사용하므로 지력을 약화시켜 식물의 면역력을 약화시키는 문제가 있다. 한편, 국내공개특허 제10-1999-0084097호(공개일 1999년 12월 6일)는 혈분 분해액을 기초로 한 액체비료 제조방법이 제시되어 있으나, 혈분의 자연분해까지 장기간 소요되므로 식물의 생육상태에 따른 적기 영양원 공급이 용이하지 못하고 단백질의 흡수속도가 저하되는 문제가 있다.

본 발명에서는 이러한 문제점들을 해결하기 위하여, 아미노산 비료를 이용한 재배방법으로 탄수화물, 단백질, 비타민 및 미네랄 등을 균형 있게 함유한 곡물을 정상 수확하고, 이렇게 재배된 곡물의 저분자 항산화제를 생체 내 흡수 가능하도록 가공하여 우수한 SOD 작용 건강기능성 식품을 제조할 수 있다는데 기본을 두고 연구를 진행하였다.

그 결과, 기상악화 조건 하에서도 저분자 항산화제를 균형 있게 함유한 곡물을 재배할 수 있는 아미노산 비료를 개발하였으며, 이렇게 재배된 곡물을 저온에서 배전, 발효 및 유제화 공정에 적용하여 흡수가 용이한 저분자 항산화제 SOD 작용 건강기능성 식품을 제조할 수 있음을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 하나의 목적은 저분자 항산화제를 다량 함유한 곡물을 재배하기 위하여 사용할 수 있는 아미노산 비료를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 하나의 목적은 상기 제조방법으로 제조된 아미노산 비료를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 하나의 목적은 상기 아미노산 비료를 사용하여 재배한 곡물을 저온에서 배전, 발효 및 유제화 함으로써 SOD 작용 식품 조성물을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 하나의 목적은 상기 방법에 의하여 제조된 SOD 작용 식품 조성물을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 하나의 양태로서, 본 발명은 저분자 항산화제를 다량 함유한 곡물을 재배하기 위하여 사용할 수 있는 아미노산 비료를 제조하는 방법 및 상기 제조방법으로 제조된 아미노산 비료에 관한 것이다.

바람직한 양태로서, 본 발명은 1) pH 3 내지 4의 환경에서 아밀라아제 생성이 가능한 종균을 배양하는 단계;

2) 상기 종균을 당분공급원에 첨가하고 수분을 40 내지 60%로 조정하여, 온도 40 내지 50℃ 에서 1 내지 5일간 발효시키는 단계; 및

3) 고단백질 유기물을 첨가하여 7일 내지 28일간 발효시키는 단계를 포함하는, 아미노산 비료의 제조방법 및 상기 제조방법으로 제조된 아미노산 비료에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

상기 단계 1) 은 pH 3 내지 4의 환경에서 아밀라아제 생성이 가능한 종균을 채취 및 배양하는 단계이다. 상기 종균은 본 발명의 아미노산 비료를 제조하기 위한 발효 과정에 사용되며, 발효 과정에서 발생하는 유기산의 환경, 바람직하게는 pH 3 내지 4의 환경, 보다 바람직하게는 pH 3.5 내지 4의 환경 하에서도 활동할 수 있는 내산성균임을 특징으로 한다.

종균은 아스퍼질러스 속(Aspergillus sp.), 리조푸스 속(Rhizopus sp.) 또는 바실러스(Bacillus sp.) 속을 포함할 수 있다. 이 외에도, 사카로마이세스 속(Saccharomyces sp.), 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.), 셀룰로모나스 속(Cellulomonas sp.), 클로스트리듐 속 (Clostridium), 트라이코데마 속(Trichoderma sp.), 아스퍼질러스 속(Aspergillus sp.), 라이조푸스 속(Rhizopus sp.), 페니실륨 속(Penicillium), 칸디다 속(Candida sp.), 스테렙토코커스 속 (Streptococcus sp.) 또는 마이크로비스포라 속(Microbispora sp.) 등을 포함할 수 있다.

상기 단계 2) 는 상기 종균을 당분공급원에 첨가하고 수분을 40 내지 60%로 조정하여, 온도 40 내지 50℃ 에서 1 내지 5일간 발효시키는 단계이다.

당분공급원은 아미노산 비료의 원료로서, 미강, 밀기울, 당밀, 탈지강, 깻묵, 대두박, 유체박, 베아박, 콩박, 피마자박, 채종박, 커피박 등을 예시할 수 있으며, 바람직하게는 미강, 미기울 및 당밀로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것이나, 이에 제한되지 않는다. 바람직하게, 종균은 당분공급원의 중량비 1/50 내지 1/100 정도로 첨가할 수 있다. 보다 바람직하게, 상기 종균을 당분공급원에 첨가하고 수분을 50%로 조정하여, 온도 40 내지 50℃ 에서 3일간 발효시킬 수 있다.

상기 단계 3)은 고단백질 유기물을 첨가하여 7일 내지 28일간 발효시키는 단계이다.

고단백질 유기물은 어박, 어분, 고기장시, 유채박, 육분, 대두박으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게, 고단백질 유기물을 첨가하여 14일 내지 21일간 발효시킬 수 있다.

본 발명의 아미노산 비료를 액상으로 제조할 경우, 단계 3) 후에 미네랄 자재를 첨가하여 발효시키는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.

상기 미네랄은 통상적으로 광물질에서 유산으로 추출한 용액(이온)의 액체상태로, 질소, 인산, 칼리, 석회, 고토, 규소, 황, 망간, 붕소, 철, 동, 아연, 모리부텐, 나트륨, 염소 및 게르마늄으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것이 바람직하다. 본 발명에서 사용하는 미네랄 자재는 맥반석, 사문석, 굴껍질, 과린산석회 로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것이 바람직하나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명에 따른 아미노산 비료 제조방법의 대표적인 예시를 도 1에 도식화하여 나타내었다.

도 1을 구체적으로 살펴보면, 먼저 탄소/질소의 비율이 높고 탄수화물을 다량 함유한 미강, 미기울 및 당밀 등으로 조성한 배지에 전분 분해효소 아밀라제를 지닌 사상균(국군의 중간)과 곰팡이 등을 접종 배양시키면 발효 분해되면서 당분이 만들어진다. 이 당분을 기질로 이용하여 단백질 분해 미생물인 납두균, 효모균(분해력은 약함), 방선균(단백질과 지방을 분해) 등이 증식하게 된다. 이렇게 각종 미생물이 증식한 미생물 군속에 어분, 유채박, 육분, 대두 박 등의 고단백 소재를 첨가하면 이상 발효를 일으키지 않고 순수 발효 분해되면서 탄수화물을 지닌 아미노산(유기태 질소)을 비롯하여 각종 생장 촉진물질 등이 함유된 아미노산 비료가 만들어진다.

이러한 생화학적인 반응 과정에서 부분적으로 부패균이 침범하여 아민류를 생성하는 단백질 이상분해 현상이 간혹 일어나는데, 효모균이나 유산균이 당분을 에너지원으로 이용하여 증식하고 있으면 이들이 분비하는 알코올이나 유기산(유산 등)이 아민류와 결합하여 또 다른 유익한 물질(아미노산 질소화합물 등)을 다시 만들게 된다.

그러나 분비된 유산은 단백질을 분해하여 아미노산 등의 유익한 물질을 만들어 내는 미생물 군(세균, 곰팡이, 방성균)에게는 저해요인 물질이 되기도 하는데, 본 발명에서는 이러한 유산이 있는 환경 하에서도 활동 할 수 있는 내산성균을 사용하므로, 순조롭게 발효가 진행되어 양질의 아미노산 비료를 생산할 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명의 방법에 따라 제조된 아미노산 비료에는 수용성의 단백질부터 아미노산까지 유기태 질소가 다양하게 함유된다. 이 아미노산 비료는 고형과 액상으로 각각 제조할 수 있는데, 고형 분은 퇴비에 혼용하여 기존의 비율로 토양에 사용하면 가용성 아미노산을 뿌리에서 직접 흡수하게 되고, 액상 분을 옆면에 살포하여 흡수하게 함으로써 영양 생장을 돕게 한다.

식물이 아미노산을 뿌리에서 직접 흡수하게 되면 단백질이 생성되어 건강한 세포가 만들어지고, 아미노산의 탄수화물 부분이 가해지면서 식물 내 총 탄수화물 량이 증가하게 된다. 따라서, 식물은 생장에 사용하고 남은 잉여 탄수화물을 뿌리로 전류시켜 유기산의 분비량을 증대시킴으로써 토양 중의 칼슘을 비롯하여 마그네슘 등의 미네랄을 용해하여 흡수 량을 높이게 된고, 비타민, 호르몬 등의 기능성 물질을 다량 만들어 내장하게 되므로, 아미노산 비료는 미네랄 및 비타민 등의 저분자 항산화제의 함유량이 많은 고품질의 재배를 가능하게 하는 것이다.

실제로, 본 발명자들은 본 발명의 아미노산 비료를 사용하여 재배한 유기농 쌀은 화학비료를 사용한 일반 쌀에 비하여 미네랄 및 비타민의 함량이 월등히 많다는 것을 확인하였다(실시예 2의 표 1).

또 하나의 양태로서, 본 발명은 상기 아미노산 비료를 사용하여 재배한 곡물을 저온에서 배전, 발효 및 유제화 함으로써 SOD 작용 건강기능성 식품 조성물을 제조하는 방법 및 상기 방법에 의하여 제조된 SOD 작용 건강기능성 식품 조성물에 관한 것이다.

바람직한 양태로서, 본 발명은 1) 본 발명의 아미노산 비료를 사용하여 곡물을 재배하는 단계;

2) 상기 곡물을 원적외선에 의해 가열하여 20 내지 43℃ 에서 1 내지 5시간 배전하는 단계;

3) 상기 배전한 곡물에 미생물을 가하여 20 내지 35℃ 에서 40 내지 50시간 발효시키는 단계; 및

4) 상기 발효된 곡물에 식물유를 첨가하여 교반하는 단계를 포함하는, 항산화용 건강기능성 식품 조성물의 제조방법 및 상기 방법에 의하여 제조된 SOD 작용 건강기능성 식품 조성물에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

상기 단계 1) 은 본 발명의 아미노산 비료를 사용하여 곡물을 재배하는 단계이다.

곡물은 비타민 A, 비타민 C(아스코르빈산), 비타민 E(토코페롤), 비타민 B2, 베타카로틴, 카테킨, 폴리페놀류, 플라보노이드류, 아연, 철, 셀레늄, 구리, 망간, 피크나제놀, 글루타치온 또는 기타 식물 영양소 등 저분자의 항산화제를 함유하는 것은 제한 없이 사용될 수 있으며, 대표적인 예시로 쌀, 보리, 소맥, 대맥, 대두, 소두, 완두콩, 현미, 율무, 통밀, 밀, 귀리, 고구마, 옥수수 및 당으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것이 바람직하다. 본 발명의 아미노산 비료를 사용하여 재배된 곡물은 기상악화 조건 하에서도 저분자 항산화제를 균형 있게 함유하며, 화학비료를 사용하여 재배된 곡물에 비하여 비타민과 미네랄 등 저분자 항산화제의 함량이 높다.

상기 단계 2)는 상기 곡물을 원적외선에 의해 가열하여 20 내지 43℃ 에서 1 내지 5시간 배전하는 단계이다.

SOD 작용 기능성 식품의 원료로서, 본 발명의 아미노산 비료를 사용하여 재배한 곡물, 곡물의 종자 및 그 배아 등을 사용할 수 있다. 저분자 항산화제는 서로 또는 다른 성분과 강하게 중합되어 있기 때문에 그대로 섭취하거나 일반적인 고열처리(물에 삶거나 철판에 볶음 등)로는 각종 영양성분이 조직에서 완전히 분리되지 않아 흡수율이 낮다.

따라서, 배전시의 가열방법, 가열온도 또는 가열시간 등에 특히 주의가 필요하며, 본 발명에서는 곡물조직에서 이 기능성 성분 등을 안전하게 분리시키기 위하여 곡물의 표면이 타지 않으면서 열을 내부까지 전이시켜 중합구조를 끊어 각종 영양성분을 분리시키는 원적외선 배전(볶음) 방법을 사용함을 특징으로 한다.

본 발명에서 용어, "배전" 이란 활성화에 필요한 열을 식물종자 및 곡류 및 배아가 타지 않을 정도로 적절한 조건에서 제공하는 것을 나타내며, 이러한 배전에 있어서는 식물종자, 곡류 및 그 배아 입자의 내층과 외층의 온도차를 작게 하면서 균일하게 가열하는 것이 필요하다. 대상으로 되는 식물의 종류 및 가열조건 등에 의해 달라지므로 일률적으로 규정할 수 없지만, 가열온도는 20 내지 43℃, 바람직하게는 35 내지 43℃ 정도가 적당하며, 4 내지 14 미크론의 원적외선을 이용하여 가열 배전하는 것이 바람직하다. 가열온도가 43℃ 를 넘는 고열로 배전할 경우 저분자 항산화제 SOD 작용 성분의 생성률이 낮을 뿐만 아니라 생체 내에서 항산화 기능을 수행하기 어렵다.

본 발명의 원적외선에 의한 가열법에는 원적외선 램프를 사용하는 방법, 또는 석재, 모레, 연와, 도자기, 토기 또는 세라믹스 등의 원적외선을 발하는 재료에 의해 간접 가열하는 방법을 들 수 있고, 특히 후자의 방법은 용이하게 실시할 수 있어 유리하다.

본 발명의 한 구현예에 따르면, 원적외선을 이용한 배전 방법으로서 도 2에 나타난 것과 같이 황토와 내화벽돌로 화덕을 만들어 중간에는 원적외선을 방사하는 세라믹 볼을 쌓은 후, 그 위에 도기(옹기 솥)을 올려놓고 밑에서 참숯에 점화를 하여 가열하면 4 내지 14 미크론의 원적외선이 방사된다. 옹기 솥 안에 곡물을 넣고 은근하게 2~3시간 정도 볶으면 탄소 이외에 비타민, 미네랄 등이 단백질, 섬유소, 조 지방 등의 조직에서 분리되어 흡수가 용이한 가장 좋은 상태로 만들어 지게 된다. 이렇게 볶으면 곡물 조직에서 조 지방 등이 분출되면서 부드럽고 고소한 맛과 향이 나게 된다.

상기 단계 3)은 상기 배전한 곡물에 미생물을 가하여 20 내지 35℃ 에서 40 내지 50시간 발효시키는 단계이다.

여기서 용어, "발효"란 광의의 발효를 가리키며, 곡물 내 항산화 성분의 중합의 절단이 충분하지 않은 부위를 절단하기 위하여 필요한 과정으로서, 미생물에 의해 유기물을 분해시키는 것을 의미하고 대사물이 단순한 화합물로 되는 경우만을 지칭하는 것은 아니다.

본 발명에서는 상기 배전한 곡물을 마쇄한 후 중합상태를 가일층 분해하고 효소함량을 높이기 위하여 특수 미생물에 의해 발효 과정을 거치게 된다. 발효를 위하여, 예를 들어, 국균(Aspergillus Sojae), 누룩곰팡이 또는 효모에 의해 분해하거나 발효미생물을 함유한 천연물 예를 들면, 성숙 파인애플이나 파파야 등의 과즙, 포도열매 껍질, 무화과 과피를 이용할 수도 있다.

본 발명의 한 구현예로서, 원적외선으로 배전한 곡물을 바람직하게는 80~120 mash 정도로 마쇄한 후 대두 40%. 현미 20%, 보리 10%. 율무 10%, 통밀 10% 및 귀리 10%의 혼합비로 혼합한 곡물을 pH 7~8로 조정하여 가열 멸균한 후 약 25℃ 로 식힌 다음, 국균(Aspergillus Sojae)을 골고루 접종시킨 후, 바람직하게 25~33℃ 범위 내 온도로 40~50 시간 배양하면, 포자가 다량 증식하게 된다. 이때, 배양물의 온도가 35% 이상 상승하면 균이 쉽게 사멸할 수 있어 무균 공기를 순환시켜 산소부족에 의한 발효 중단을 막을 수 있게 한다. 그리고 배양물의 습도가 높으면 균이 자가 분해를 일으킬 수 있어 적당한 습도를 유지시키기 위하여 멸균 당시 원료대비 물을 70% 넣는다. 그리고 발효가 진행되면 포자가 생기면서 배양물의 색이 황록색으로 변하게 된다. 포자가 생긴 다음 장기간 방치하면 효소가 외부로 누출되면서 자가 분해가 시작되므로 그렇게 되기 전에 발효를 중지시킨다. 효소의 생성은 pH 가 6.5 로 하강하였을 때 1170 unit/ml 로 가장 좋게 활성화 된다. 온도는 25℃ 로 시작하여 33~34℃ 사이에서 20시간에 최대값에 도달하며, 그 후 약 15시간까지 최대 활성의 55% 이상 유지되므로 그 중간에 배양물의 색 변화 상태를 주시하여 발효를 중지시킨다.

이렇게 원적외선으로 배전 후 국균으로 발효시키면 국균이 단백질 분해효소 프로테아제와 탄수화물 분해효소 아밀라제를 분비하여 곡물의 중합을 분해시켜 저분자 항산화제 SOD 작용 물질이 증가하게 된다.

상기 단계 4)는 상기 발효된 곡물에 식물유를 첨가하여 교반하는 단계이다.

일반적으로 활성산소나 과산화지질이 체내에서 질병을 일으키는 부위는 주로 지질이 풍부한 세포막 부분이므로, SOD 작용 항산화제가 세포막에 도달하여 그 효능을 나타내려면 식물유로 유제화시키는 것이 효과적이다. 따라서, 본 발명에서는 상기에서 배전 및 발효시킨 곡물을 식물유로 흡착시키는 유제화를 거쳐 제품을 완성시키는 것을 특징으로 한다.

이러한 식물유의 원료로서는 참깨, 호마, 대두, 면실, 옥수수, 사프라와, 월견초, 쌀겨, 올리브 등의 식용 또는 의약용에 사용되는 것이 예시되지만, 이들로 한정되는 것은 아니며, 바람직하게는 참깨 또는 호마이다.

참깨 등을 고열로 볶아 착유하면 착유량은 증가하지만 유효성분들이 파괴되어 건강에 기능하지 못하므로, 본 발명에서는 원적외선 저온에서 배전 착유하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 단계 2) 및 3) 에 대하여 기술한 바와 같이, 4 내지 14 미크론의 전자파를 방사하는 질그릇 등으로 볶은 참깨를 특수 착즙기로 으깨어 기름을 짜내고 이것을 다시 발효시키는 방법을 사용할 수 있으며, 이와 같이 착유한 식물유를 배전, 발효공정을 거친 제품에 중량 비 2~3% 정도 고루 살포한 후 회전교반 시키면 배전과정에서 탄질화 된 다공질 속으로 강하게 흡착됨으로 제품 표면에는 지방분이 일절 잔재하지 않고, 내부로 완전히 흡착되므로 공기에 접한 참기름의 산화도 방지할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 SOD 작용 건강기능성 식품 조성물은 SOD와 같은 작용을 하는 식품, 즉 항산화용 건강 기능성 식품 조성물을 의미한다. 본 발명의 식품 조성물은 동맥경화, 심장질환, 허혈, 피부질환, 염증, 자가면역질환, 뇌졸증, 심근경색, 당뇨병, 류마티스, 파킨슨병, 알츠하이머병, 베체트병, 클론씨병, 궤양성 대장염, 레이노씨병 등의 성인병 및 난치병 외에도 각종 공해병, 좀, 주근깨, 사마귀, 화상, 외상, 숙취, 변비 등의 치료 및 예방, 발암의 예방 등 미용 및 건강유지에 유효한 건강식품으로 바람직하다.

본 발명은 기상악화 조건 하에서도 저분자 항산화제를 균형 있게 함유한 곡물을 재배할 수 있는 아미노산 비료를 제공하며, 이렇게 재배된 곡물을 저온에서 배전, 발효 및 유제화 공정에 적용하여 흡수가 용이한 저분자 항산화제 SOD 작용 건강기능성 식품을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 아미노산 비료 제조방법의 대표적인 예시를 도식화한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 원적외선 배전 방법의 한 구현예를 도식화한 것이다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1. 종균의 채취 및 확대 배양

1-1. 종균의 채취

현미식초로 초밥(pH 3.5~4 정도)을 만들어 목판 사각상자에 담아 얼루조리대 밀생지역과 너도 밤나무 수관 밑 부엽도가 많이 쌓인 곳에 비를 맞지 않도록 안치해두어 미생물이 잠입하여 증식하게 하였다. 미생물이 증식되면 초가 휘발하여 pH 4 전후가 되면서 초밥은 약간 미죽상이 되는데, 이 상태가 되었을 때 그 속에서 활동성이 강한 미생물(곰팡이와 세균 등)을 채집하였다.

1-2. 종균 확대 배양방법

종균 배양에 미강을 배지로 사용하면 미강에 함유되어 있는 백미 부분의 전분이 종균 증식에 가장 좋은 기질이 된다. 10kg 정도의 미강에 수분 50% 정도로 조정한 후 종균을 첨가 및 보온 보습이 유지되도록 하여 약 3일 정도 두었으며, 균이 증식 전분을 당으로 변화시킴을 냄새로 확인한 후, 미강을 소량씩 보충해주면서 온도 40~50℃ 범위를 기준으로 확대 배양을 반복하였다. 배양된 종균 배지에서 당 냄새를 띤 방향이 강하게 감지되면 방열하여 음지에서 건조시킨 후 지퍼에 담아 밀봉한 후 냉 암소에 보관하였다가 아미노산 비료 제조 시 종균으로 사용하였다.

실시예 2. 아미노산 비료의 제조

2-1. 아미노산 고형 비료의 제조

미강에 배양한 종균을 미강의 중량 비 1/50~1/100 정도로 첨가하여 수분 50% 정도로 조정하였다. 온도는 중온 40~50℃ 정도 유지하여 발효를 유도하여, 미강의 전분이 미생물에 의해 당으로 변하게 하였다. 대략 3일 정도 후 당분이 증가하여 각종 미생물이 증식하기 쉬운 영양상태가 되면, 질소성분이 많은 어박(어분, 고기장시), 대두박 등을 첨가하여 2~3주간 재발효시켰으며, 된장 또는 간장 같은 유사 냄새에 암모니아 냄새가 소량 감지될 정도로 발효를 진행시켜 가용성 아미노산이 풍부한 고형 비료를 제조하였다.

2-2. 아미노산 액상 비료의 제조

상시 실시예 2-1에 기술한 바와 같이, 미강에 종균을 첨가하여 수분 50% 정도로 조정한 후 중온(40~50℃)에서 발효시키고 고단백질 유기물을 첨가하여 재발효시켰으며, 효모균과 유산균이 증식하면서 이 균들이 생성하는 유기산에 의하여 pH 가 3.5 정도로 내려가게 되었을 때 미네랄 자재를 첨가하여 발효를 진행 유기산에 의하여 미네랄이 가용화 되어 물에 용해되기 쉬운 형태로 제조하였다. 미네랄 자재는 미강 100 을 기준으로 미네랄 자재 10~15% 로 첨가하였으며, 물 100 리터에 발효비료 10~20 kg 을 침적하여 액상 비료를 제조하였다.

실시예 3. 아미노산 비료를 이용한 작물 재배

실시예 2에 따라 제조한 아미노산 액상 비료를 사용하여 재배한 쌀을 화학비료를 사용한 일반 쌀과 비교하여 비타민 및 미네랄 함량을 분석하였다. 화학 비료는 삼성정밀화학에서 생산하는 「유안」(질소함량 20%=20㎏-4㎏) 을 10a 당 30㎏ 을 시비하였다. 사료를 블렌더로 분말상으로 하여 1ｇ에 물 50㎖를 가하여 끓이고 방랭 후 매개체로 측정하였으며, 분말상의 사료를 회화처리 후 원자 흡광으로 측정하였다. 구체적으로, 시료 60g 을 50㎖의 캡튜브(captube)에 넣고 6NHCL 용액을 가하여 용해시킨 후 밀봉하여 110℃ 에서 24시간 가수분해 시킨 후 이를 50 ㎖의 원심관에 옮겨 2N NaOH 용액 2㎖ 를 넣고 중화한 후, 5,000 rpm 에서 30분간 원심분리하여 상충액을 취하여 60 ℃의 수용상에서 질소가스를 휘한 시킨 후 농축 잔류물을 0.02 NHCL 20m 에 용해시켜 이를 공극 사이즈(pore size) 0.45㎛ 필터로 여과 한 후 시료액으로 사용하였다. 이 시료 액을 각 20㎖ 씩 HPLC(phamacia biotech model : Biochrom 20)에 주입하여 분석하였다.

그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

항 목	본 발명의 아미노산 비료를 사용하여 재배한 유기농 쌀	일반 쌀
pH	7.0	6.7
칼슘	16.0 ㎎/100ｇ	10.0 ㎎/100ｇ
마그네슘	126.0 ㎎/100ｇ	110.0 ㎎/100ｇ
아연	890.0 ㎍/100ｇ	76.0 ㎍/100ｇ
구리	278.0 ㎍/100ｇ	250.0 ㎍/100ｇ
철	2.0 ㎍/100ｇ	1.1 ㎍/100ｇ
비타민 B1	0.75 ㎎/100ｇ	0.54 ㎎/100ｇ
비타민 B2	0.12 ㎎/100ｇ	0.06 ㎎/100ｇ

표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 아미노산 비료를 사용하여 재배한 유기농 쌀이 화학비료를 사용한 일반 쌀에 비하여 미네랄 및 비타민 함량이 높다는 것을 알 수 있다. 이러한 비타민과 미네랄은 항산화 효소의 작용을 조력하는 조효소로 작용하거나 자체적으로 활성산소를 제거하는 역할을 하므로, SOD 효소의 다량 생성과 항산화 작용에 의한 생육을 촉진시키며, 병해충에 대한 내성강화, 고품질화, 수량증대로 이어질 수 있다.

실시예 4. 원적외선 배전(볶음)에 의한 곡물의 중합구조 분해

도 2에 나타낸 바와 같이, 황토와 내화벽돌로 화덕을 만들어 중간에는 원적외선을 방사하는 세라믹 볼을 쌓은 후, 그 위에 도기(옹기 솥)을 올려놓고 밑에서 참숯에 점화를 하여 가열하여 4~14 미크론의 원적외선이 방사되도록 하여, 옹기 솥 안에 곡물을 넣고 은근하게 2~3시간 정도 볶았다. 이렇게 볶으면 탄소 이외에 비타민, 미네랄 등이 단백질, 섬유소, 조 지방 등의 조직에서 분리되어 흡수가 용이한 가장 좋은 상태로 만들어 지게 되며, 곡물 조직에서 조 지방 등이 분출되면서 부드럽고 고소한 맛과 향이 나게 된다.

실시예 5. 발효 공정

실시예 4에 의하여 배전한 곡물을 각각 100 mash 로 분쇄한 후 곡물을 대두 40%, 현미 20%, 보리 10%, 율무 10%, 통밀10% 및 귀리 10%의 혼합비로 혼합한 후 중합상태를 가일층 분해하고 효소함량을 높이기 위하여 특수 미생물에 의해 발효시켰다. 우선, 곡물을 마쇄한 후 pH 를 초기에 7.5로 조정한 다음 가열하여 멸균하였다. 멸균이 끝나면 25℃ 로 식힌 다음 국균(Aspergillus Sojae) 종을 골고루 살포하여 접종시킨 후 25~33℃ 범위 내 온도로 40~50 시간 배양하여, 포자를 다량 증식시켰다. 이때, 배양물의 온도가 35% 이상 상승하면 균이 쉽게 사멸할 수 있어 무균 공기를 순환시켜 온도 상순가 산소부족에 의한 발효 중단을 막을 수 있게 한다. 그리고 배양물의 습도가 높으면 균이 자가 분해를 일으킬 수 있음을 감안하여, 적당한 습도를 유지시키기 위하여 멸균 당시 원료대비 물을 70% 넣었다. 발효가 진행되면 포자가 생기면서 배양물의 색이 황록색으로 변하게 되는데, 포자가 생긴 다음 장기간 방치하면 효소가 외부로 누출되면서 자가 분해가 시작되므로 그렇게 되기 전에 발효를 중지시켰다. 효소의 생성은 pH 가 6.5 로 하강하였을 때 1170 unit/ml 로 가장 좋게 활성화 되었다. 온도는 25℃ 로 시작하여 33~34℃ 사이에서 20시간에 최대값에 도달하며, 그 후 약 15시간까지 최대 활성의 55% 이상 유지되므로 그 중간에 배양물의 색 변화 상태를 주시하여 발효를 중지시켰다.

이렇게 원적외선으로 배전 후 국균으로 발효시키면 국균이 단백질 분해효소 프로테아제와 탄수화물 분해효소 아밀라제를 분비하여 곡물의 중합을 분해시켜 저분자 항산화제 SOD 작용 물질이 증가하게 된다. 그 시험결과를 다음 표 2에 명시하였다.

표 2는 1g 중의 함유량을 페이퍼 크로마토그래피(Paper Chromatography) 및 루미플라빈 형광법(Lumiflavin fluorescent) 법으로 측정한 것이며, 배전 발효 전 및 후에 SOD 작용물질 중에 함유되어 있는 저분자 항산화제의 정량치를 나타낸다. 루미플라빈 형광법은 비타민 B2 등이 알칼리성에서 빛을 조사하면 광분해에 의해 황록색 형광을 띤 루미플라빈으로 변하는 성질을 이용한 것으로, 이전에 잘 보고된 정량방법이다(식품과학기술대사전, 한국식품과학회, 2008 등). 표 2에 의하면, 배전 및 발효 후에 비타민, 카로틴 및 탄닌의 함량이 매우 높아짐을 알 수 있다.

구분	비타민 B2	비타민 E	카로틴	탄닌
미처리	0.042 mg	0.096 mg	0.029 mg	0.22 mg
배전 후	0.081 mg	0.105 mg	0.051 mg	0.38 mg
발효 후	0.094 mg	0.11 mg	0.061 mg	0.42 mg
배전발효 후	0.18 mg	0.14 mg	0.093 mg	0.57 mg

실시예 6. 원적외선 착유법에 의해 제조한 기름을 이용한 유제화 공정

상기 실시예에 따라 배전 및 발효한 곡물을 열풍 건조를 시킨 후 미세하게 분쇄하여, 원적외선으로 배전한 참깨에서 착유한 참기름을 흡착시켰다. 먼저, 4~14 미크론의 전자파를 방사하는 질그릇에 볶은 참깨를 특수 착즙기로 으깨어 기름을 짜내고 이것을 다시 발효하여 참기름을 착유하였으며, 이와 같이 얻은 참기름을 상기 실시예에 따라 배전 및 발효 공정을 거친 곡물에 중량 비 2~3% 정도 고루 살포한 후 회전교반 시켰다. 이와 같이 배전과정에서 탄질화 된 다공질 속으로 강하게 흡착됨으로 제품 표면에는 지방분이 일절 잔재하지 않고, 내부로 완전히 흡착되므로 공기에 접한 참기름의 산화도 방지할 수 있게 된다.

Claims (14)

1) pH 3 내지 4의 환경에서 아밀라아제 생성이 가능한, 아스퍼질러스 속(Aspergillus sp.), 리조푸스 속(Rhizopus sp.), 또는 바실러스(Bacillus sp.) 속 미생물을 포함하는 종균을 채취 및 배양하는 단계;
2) 상기 종균을 미강, 미기울 및 당밀로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 당분공급원에 첨가하고 수분을 40 내지 60%로 조정하여, 온도 40 내지 50℃ 에서 1 내지 5일간 발효시키는 단계; 및
3) 고단백질 유기물을 첨가하여 7일 내지 28일간 발효시키는 단계를 포함하는, 비타민 및 미네랄 함량이 증가 및 항산화 활성이 증진된 곡물 재배용 아미노산 비료의 제조방법.

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제1항에 있어서, 상기 고단백질 유기물은 어박, 어분, 고기장시 및 대두박으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것인 방법.

제1항에 있어서, 단계 3) 후에 미네랄 자재를 첨가하여 발효시키는 단계를 추가적으로 포함하는 방법.

제5항에 있어서, 상기 미네랄 자재는 맥반석, 사문석, 굴껍질 및 과린산석회로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것인 방법.

제5항에 있어서, 상기 미네랄은 질소, 인산, 칼리, 석회, 고토, 규소, 황, 망간, 붕소, 철, 동, 아연, 모리부텐, 나트륨, 염소 및 게르마늄으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것인 방법.

제1항 및 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된, 비타민 및 미네랄 함량이 증가 및 항산화 활성이 증진된 곡물 재배용 아미노산 비료.

1) 제1항 및 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 아미노산 비료를 사용하여, 비타민 및 미네랄 함량이 증가 및 항산화 활성이 증진된 곡물을 재배하는 단계;
2) 상기 곡물을 원적외선에 의해 가열하여 20 내지 43℃ 에서 1 내지 5시간 배전하는 단계;
3) 상기 배전한 곡물에 미생물을 가하여 20 내지 35℃ 에서 40 내지 50시간 발효시키는 단계; 및
4) 상기 발효된 곡물에 식물유를 첨가하여 교반하는 단계를 포함하는, 항산화용 건강기능성 식품 조성물의 제조방법.

제9항에 있어서, 상기 곡물은 대두, 현미, 보리, 율무, 통밀 및 귀리로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것인 방법.

제9항에 있어서, 상기 원적외선에 의한 가열은 석재, 모레, 연와, 도자기, 토기 및 세라믹스로 이루어진 군에서 선택되는 재료에 의해 간접 가열하는 방법

제9항에 있어서, 상기 미생물은 국균(Aspergillus Sojae) 인 방법.

제9항에 있어서, 상기 식물유는 참깨를 원적외선에 의해 가열하여 배전한 후 착유한 것인 방법.

제9항의 방법에 의하여 제조된 항산화용 건강기능성 식품 조성물.

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