KR101592938B1 - 기호성이 향상된 항비만 건강기능성 발효콩 음료 - Google Patents

기호성이 향상된 항비만 건강기능성 발효콩 음료 Download PDF

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Abstract

본 발명은 대두를 발효시킨 발효콩을 주재료로 하여 둥굴레, 줄풀, 울금, 다시마 등의 천연 식품재료를 혼합시켜 발효시킨 기호성이 향상된 α-글루코시다제 저해활성을 지닌 항비만 건강기능성 음료에 관한 것이다. 더욱 상세하게는ⅰ) 콩을 수세 멸균시킨 후, 납두균, 황국균, 효모 같은 발효미생물을 이용하여 발효시켜 발효콩을 수득하는 단계; ⅱ) 수득된 발효콩을 마쇄시킨 후, 줄풀 추출액, 둥굴레 추출액, 옥수수 추출액, 다시마 분말, 함초 분말, 울금 분말 또는 산양삼 추출액 등의 천연 식품재료를 혼합시킨 후, 효소를 이용하여 액상 발효시키는 단계; 및 ⅲ) 수득된 발효액을 균질화 살균시키는 단계;로 제조된 기호성이 향상된 항비만 건강기능성 음료에 관한 것이다.

Description

기호성이 향상된 항비만 건강기능성 발효콩 음료 {Anti-obesity health functional fermented soybean beverage having flavored taste}
본 발명은 대두를 발효시킨 발효콩을 주재료로 하여 둥굴레, 줄풀, 울금, 다시마 등의 천연 식품재료를 혼합시켜 발효시킨 기호성이 향상된 α-글루코시다제 저해활성을 지닌 항비만 건강기능성 음료에 관한 것이다. 더욱 상세하게는ⅰ) 콩을 수세 멸균시킨 후, 납두균, 황국균, 효모 같은 발효미생물을 이용하여 발효시켜 발효콩을 수득하는 단계; ⅱ) 수득된 발효콩을 마쇄시킨 후, 줄풀 추출액, 둥굴레 추출액, 옥수수 추출액, 다시마 분말, 함초 분말, 울금 분말 또는 산양삼 추출액 등의 천연 식품재료를 혼합시킨 후, 효소를 이용하여 액상 발효시키는 단계; 및 ⅲ) 수득된 발효액을 균질화 살균시키는 단계;로 제조된 기호성이 향상된 항비만 건강기능성 음료에 관한 것이다.
장류는 콩을 원료로 한 우리나라의 대표적인 발효식품으로 고구려시대 때부터 오늘날까지 좋은 단백질원으로써 상용되어 온 전통 식품이다. 콩은 식물성 소고기라 불러질 만큼 단백질 함량이 높고 인체에 유익한 불포화지방산 등 영양소를 다량 함유하고 있으며, 노화억제물질로 알려진 비타민 E, 치매예방물질인 레시틴, 콜레스테롤 저하 물질인 사포닌, 장내 유산균을 증식시키는 올리고당 등 기능성 물질들을 많이 함유하고 있어 생활습관병 예방식품소재로서 잘 알려져 있다.
우리나라 전통발효식품인 된장과 청국장은 삶은 콩을 황국균이나 납두균으로 발효시켜 만들어 그대로 섭취하기 때문에 콩에서 식이섬유로 구성된 비지를 제거하여 만든 두유나 두부보다 콩의 영양분을 그대로 섭취할 수 있다. 또한 발효과정에서 강력한 소화효소인 아밀라제, 프로테아제 등이 생성되어 콩 단백질을 분해시켜 주므로, 삶은 콩의 소화율이 50∼70% 정도인데 반하여 된장이나 청국장은 90∼92%나 되어 소화 및 흡수가 잘 돼 영양소들의 생체 이용률이 우수할 뿐 아니라 발효과정에서 생성된 유효물질들은 영양차원을 넘어 항암효능을 비롯하여 활성 산소 소거작용, 혈압강화작용, 동맥경화억제작용, 혈전용해작용, 면역증강효과, 혈당치 강하작용 등 생리활성 내지 조절기능을 지니고 있어 기능성과 영양성이 어떤 식품보다도 우수하다.
최근에는 콩에 들어있는 레시틴과 사포닌 성분이 혈액 내의 과도한 지방을 흡수 배출해 비만을 예방하며 청국장이나 된장 등 콩 발효식품에 다량 함유된 콩 단백질이 미생물에 의해 분해되어 생성되는 팹티드류나 유리아미노산 등이 체지방 분해효과가 있다고 알려지면서 청국장 등 발효콩을 이용한 다이어트에도 관심이 집중되고 있는 실정이다. 따라서 이러한 발효콩의 항비만 기능을 향상시키고 쉽게 음용할 수 있도록 기호성을 향상시킨 발효콩 음료의 개발에 대한 시도가 요구되고 있다.
납두균으로 발효시킨 청국장은 16시간 이내에 발효되는 가장 널리 이용되고 발효콩 식품이나 그 특유의 풍미와 발효시 생성되는 쓴맛과 같은 이미감 및 끈적거림과 같은 이물감 때문에 건강 기능성을 지님에도 불구하고 대중화되고 있지 않다. 이러한 청국장의 독특한 냄새와 이미를 제거하기 위하여 콩을 청국장 발효취를 제거하여 발효시키는 납두균 균주의 개발이나 쑥 등의 탈취 식품재료를 적용하여 무취 청국장을 제조하고 있으나 청국장의 발효취와 발효 중에 생성된 이미감을 완전히 제거하지는 못하고 있는 실정이다. 이에 따라 이취미를 감소시킨 생청국장이나 청국장 환, 청국장 가루 등의 새로운 유형의 청국장 제품이 개발되고 있으나 기호성이 떨어지고 섭취방법이 불편하여 일반 수요자에게 충분한 선호감을 제공하지 못하였던 것이다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 청국장을 주재료로 한 청국장 발효콩 음료가 본 발명자 자신을 공동 발명자로 하여 출원된 대한민국 등록특허 제416,180호 '무취 청국장 기능성 음료'로 개시되어 있다. 상기 특허 문헌에서는 납두균 Bacillus subtilis CHO99(기탁번호 KCTC-18052P호)를 이용하여 발효시킨 청국장 1.0 중량부에 대해 1.0∼4.0 중량부의 물을 첨가하여 균질화한 후, 액상효소로 액화시키고 3.0∼50.0 중량부 물에 적량의 감미료, 호료, 향료 등을 첨가하여 제조된 청국장 함유 기능성 음료가 개시되어 있다.
그러나 상기 특허 문헌에 개시된 청국장 함유 기능성 음료의 경우 청국장의 이취를 감소시키고 기호성을 향상시키기 위해 발효취를 내지 않는 납두균을 이용하여 청국장을 제조하였으나 발효취와 이미가 완전히 제거할 수 없어 당류나 향료 등 식품첨가물을 청국장 함유 기능성 음료 내에 사용하여 기호성을 높일 수밖에 없는 문제가 있었다. 이와 같은 식품첨가물은 식품의 색 향 맛 등을 소비자의 기호에 맞게 향상시키며 사용 함량기준을 식품위생법으로 규정하고 있으나 식품첨가물의 대부분은 화학합성물질로서 자체 독성을 지니고 있어 소량이라도 매일 섭취하면 체내에 축적되어 만성중독을 야기할 수도 있는 것이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 천연과일인 배즙을 이용하여 기호성을 향상시킨 청국장 음료가 본 발명자 자신이 공동발명자로 하여 개발되어 대한민국 등록특허 제10-0727343호 '배즙을 함유하는 청국장 음료와 이의 제조방법'에 개시되어 있다. 또한 상기 특허 문헌에서는 대두나 강낭콩과 같은 두류에 발효취를 내지 않고 발효시키는 바실러스 섭틸리스(Bacillus subtilis) BAE06(기탁번호 KCTC-18121P호) 균주로 발효시켜 생청국장을 수득하고, 상기 생청국장에 3∼5배의 물을 가하여 제조한 청국장 원액 100 중량부에 대해 여기에 합성 식품첨가물을 전혀 사용하지 않고 11∼15 Brix 당도를 지닌 배즙 5∼70 중량부를 첨가하여 1∼5시간 숙성시킨 고형분 함량 3∼20 중량%의 배즙 함유 청국장 음료가 개시되어 있다. 그러나 납두균인 바실러스 섭틸리스나 황국균인 아스퍼질러스 오리제(Aspergillus oryzae)를 이용한 발효콩 음료의 제조시 잔존하는 발효취를 효모 사카로마이세스 세레비지애(Saccharomyces cerevisiae)나 천연식품재료를 통해 기호성과 항비만 기능성을 향상시킨 발효콩 건강기능성 음료의 개발은 시도되지 않았다.
배즙을 함유한 청국장 음료는 납두균인 바실러스 섭틸리스의 잔존하는 발효취를 천연물인 배즙을 이용하여 기호성과 기능성을 향상시켰으나 배즙은 생 배의 장기 저장성이 어렵고 또한 과실가격이 당해 수확량에 의해 좌우되므로 가격이 일정치 않아 상업화하기에는 문제점을 지니고 있다.
따라서 본 발명자는 이와 같은 배즙 함유 청국장 음료를 보다 개선시키기 위해 노력하던 중, 납두균이나 황국균 발효시 발효의 풍미를 향상시키는 효모를 이용하여 발효콩을 제조하고 구입이 원활하고 탈취효과와 항비만 기능성을 동시에 가지는 천연식품재료를 이용하여 기호성이 좋은 항비만 기능성의 발효콩 건강기능성 음료를 개발을 시도하였으며 이와 같은 천연식품재료로서 둥굴레, 다시마, 줄풀, 울금, 산양삼 등의 기능성 식품원료로 첨가시켜 기호성과 건강기능성을 향상시킨 발효콩 음료의 제조를 시도하여 보았다.
줄풀은 벼과 줄 속에 속하는 수생식물이다. 흔히 '줄'이라고도 부른다. 우리나라 제주도를 비롯한 남부, 중부, 북부의 늪지, 논도랑, 강가, 연못속, 수로, 청정하천, 개울가, 물웅덩이 주변에서 큰 군락을 형성하며 자란다. 줄풀의 잎과 뿌리, 줄기에는 단백질과 정유, 회분, 그리고 미량 원소가 많이 들어 있다. 줄풀은 당뇨병, 고혈압, 중풍, 심장병, 변비, 비만, 동맥경화 등 온갖 질병에 효과가 있을 뿐 아니라 몸 안에 있는 온갖 독을 풀어주고 대장과 위를 튼튼하게 한다고 알려져 있다. 줄풀은 식품공전에 사용할 수 있는 식품원재료로 등재되어 있다.
울금은 생강과에 속하는 다년생초본식품으로 뿌리를 약용 또는 식용으로 쓰고 있으며 예로부터 울금은 동의보감과 본초강목 등에서 '울금은 간장의 해독을 촉하고 담즙분비 및 이혈작용이 뛰어나다'고 기록하고 있다. 최근 울금에 대한 연구 결과에 의하면 울금에 함유된 쿠르쿠민(Curcumin)을 비롯 툴메로네(Turmerone, zingibe)는 발암물질 억제와 담즙분비를 촉진하는 기능이 뛰어나 간장 기능을 강화하는 약효가 우수한 것으로 밝혀졌다. 특히 만병의 원인이 되는 활성산소의 제거나 항산화작용에도 좋은 결과를 얻고 있다. 또한 일본에서는 울금의 주성분인 커큐민이 간질환과 당뇨치료, 치매예방에 효과가 있다는 사실이 밝혀지기도 했다.
다시마는 일반성분으로 후코키산틴, 베타카로틴, 호코이단(항암성분)이 알려져 있으며 알칼리성 식품으로 산성체질의 중화, 탈모예방, 당뇨예방, 변비개선에 효과가 있다.
둥굴레는 산야에 높이 30∼60센티미터로 자라는 다년초이다. 말린것(100g중): 열량 24.7kcal, 단백질 16.5g, 지방 0.9g, 당질 55.8g, 조섬유 11.9g 둥굴레 뿌리에는 전분이 68% 함유되어 있다. 변비개선, 허약체질개선, 피부노화방지, 비만해소, 불면증치료에 효과가 있다.
이들 천연식품재료들은 비만억제에 관련된 기능성성분들을 가지고 있을 뿐만 아니라 각기 가지고 있는 독특한 향은 콩을 발효했을 때 나는 발효취를 제거하는데 효과적이다.
따라서 본 발명자는 기호성과 항비만 기능성이 높은 발효콩 음료를 제조하기 위하여 콩의 발효취를 최대한 감소시키기 위해 납두균이나 효모 또는 황국균과 효모의 혼용균를 이용하여 발효콩을 제조하고, 액상화된 줄풀 추출액과 둥굴레 추출액 및 울금 분말, 다시마 분말, 산양삼 등을 첨가 혼합시킨 후, 효소를 이용한 효모 액상 발효를 통해 기호성과 항비만 건강기능성이 우수한 발효콩 음료를 개발하여 본 발명을 완성하게 된 것이다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 발효콩을 주재료로하여 항비만 기능성과 탈취효과가 있는 천연식품소재를 첨가시켜 기호성 높고 항비만 건강기능성을 지닌 건강기능성 발효콩 음료를 개발코자 한 것이다. 대두를 기능성성분의 생성율이 높은 미생물인 납두균 또는 황국균에 발효 풍미를 향상시키는 효모를 혼합시킨 혼합 미생물로 발효시켜 발효콩을 제조하는 공정; 발효콩을 건조 마쇄시켜 콜로이드 액상으로 제조한 후, 천연식품소재인 줄풀과 울금, 다시마, 둥굴레 또는 산양삼을 첨가 혼합하여 효소를 이용한 효모 액상 발효 공정을 통해 연갈색 액상의 기호성과 항비만 건강기능성을 동시에 제공하는 발효콩 음료를 개발코자 한 것이다.
본 발명의 목적은 ⅰ) 대두를 수세, 증자시킨 후 바실러스 섭틸리스(Bacillus subtilis) 배양액과 효모 사카로마이세스 세레비지애(Saccharomyces cerevisiae)를 혼합 접종시켜 발효시키거나, 아스퍼질러스 오리제(Aspergillus oryzae) 포자현탁액과 효모 사카로마이세스 세레비지애(Saccharomyces cerevisiae)를 혼합 접종시켜 발효시켜 수득된 발효콩을 냉동 보관하거나 건조시키는 단계; ⅱ) 냉동 보관된 발효콩에 정제수를 가하여 균질화시켜 발효콩 현탁액을 제조하거나, 건조된 발효콩을 80∼100mesh 체를 통과시켜 미세 분말화한 후 정제수를 가하여 발효콩 현탁액을 제조하는 단계; ⅲ) 줄풀 추출액, 둥굴레 추출액, 다시마 분말, 울금 분말 또는 산양삼 추출액에서 선택된 1종 이상의 천연식품재료를 발효콩 현탁액에 혼합시키는 단계; ⅳ) 프로테아제, 셀룰라제 또는 헤미셀룰라제에서 선택된 1종 이상의 효소를 첨가시켜 효모 균주로 25∼45℃에서 액상 발효시키는 단계 ; 및 ⅴ) 발효 생성물에 올리고당, 포도당 또는 과당에서 선택된 1종 이상의 당류를 혼합하고 균질화, 살균시켜 연갈색 액상의 발효콩 음료를 수득하는단계;로 제조된 기호성이 향상된 α-글루코시다제 저해활성을 지닌 항비만 건강기능성 발효콩 음료를 제공하는 것이다.
이때 상기 발효콩은 (a)단백분해활성과 탄수화물분해활성이 우수한 바실러스 섭틸리스 BAE06 (KCTC-18121P호) 배양액과 알코올 발효를 하여 풍미를 생성하는 효모 사카로마이세스 세레비지애(기탁번호:KCTC-7904호)를 접종하여 24∼40℃에서 12∼72시간 발효시키거나; (b)단백분해활성과 전분당화활성이 우수한 아스퍼질러스 오리제(KCTC-6377) 포자현탁액과 알코올 발효를 하여 풍미를 생성하는 효모 사카로마이세스 세레비지애(기탁번호:KCTC-7904호)를 혼합 접종하여 24∼34℃에서 24∼72시간 발효시켜수득됨을 특징으로 한다.
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본 발명의 효과는 발효콩을 주재료로하여 항비만 기능성과 탈취효과가 있는 천연식품소재를 첨가시켜 기호성 높고 항비만 건강기능성을 지닌 건강기능성 발효콩 음료를 개발코자 한 것이다. 대두를 기능성성분의 생성율이 높은 미생물인 납두균 또는 황국균에 발효 풍미를 향상시키는 효모를 혼합시킨 혼합 미생물로 발효시켜 발효콩을 제조하는 공정; 발효콩을 건조 마쇄시켜 콜로이드 액상으로 제조한 후, 천연식품소재인 줄풀과 울금, 다시마, 둥굴레 또는 산양삼을 첨가 혼합하여 효소를 이용한 효모 액상 발효 공정을 통해 연갈색 액상의 기호성과 항비만 건강기능성을 동시에 제공하는 발효콩 음료를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 또다른 효과는 화학적합성품, 혼합제제류, 착향료로 구성된 향료, 조미료, 감미료와 같은 합성식품첨가물을 전혀 포함하지 않고 납두균이나 황국균 발효시 잔존하는 발효취와 이미를 효모와 건강 기능성을 지닌 줄풀과 울금, 다시마, 둥굴레를 사용하여 제거함으로써 기호성과 α-글루코시다제 저해 활성을 지닌 항비만 기능성을 동시에 제공하는 발효콩 음료를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 기호성이 향상된 항비만 건강기능성 발효콩 음료의 제조 공정도이다
본 발명은 ⅰ) 대두를 수세, 증자시킨 후 바실러스 섭틸리스(Bacillus subtilis) 배양액과 효모 사카로마이세스 세레비지애(Saccharomyces cerevisiae)를 혼합 접종시켜 발효시키거나, 아스퍼질러스 오리제(Aspergillus oryzae) 포자현탁액과 효모 사카로마이세스 세레비지애(Saccharomyces cerevisiae)를 혼합 접종시켜 발효시켜 수득된 발효콩을 냉동 보관하거나 건조시키는 단계; ⅱ) 냉동 보관된 발효콩에 정제수를 가하여 균질화시켜 발효콩 현탁액을 제조하거나, 건조된 발효콩을 80∼100mesh 체를 통과시켜 미세 분말화한 후 정제수를 가하여 발효콩 현탁액을 제조하는 단계; ⅲ) 줄풀 추출액, 둥굴레 추출액, 다시마 분말, 울금 분말 또는 산양삼 추출액에서 선택된 1종 이상의 천연식품재료를 발효콩 현탁액에 혼합시키는 단계; ⅳ) 프로테아제, 셀룰라제 또는 헤미셀룰라제에서 선택된 1종 이상의 효소를 첨가시켜 효모 균주로 25∼45℃에서 액상 발효시키는 단계 ; 및 ⅴ) 발효 생성물에 올리고당, 포도당 또는 과당에서 선택된 1종 이상의 당류를 혼합하고 균질화, 살균시켜 연갈색 액상의 발효콩 음료를 수득하는단계;로 제조된 기호성이 향상된 α-글루코시다제 저해활성을 지닌 항비만 건강기능성 발효콩 음료에 관한 것이다.
이하 본 발명의 α-글루코시다제 저해활성을 지닌 항비만 건강기능성 발효콩 음료에 대해 더욱 상세히 설명한다.
콩의 기능성성분을 향상시키기 위해 사용된 납두균인 바실러스 섭틸리스(Bacillus subtilis)는 통상 혐기성균으로서 단백질분해효소인 프로테아제와 탄수화물분해효소인 아밀라제 및 지방분해효소인 리파아제 외에 섬유소 분해에 필수적인 셀룰라제 및 유레아제, 퍼옥시다제, 카탈라제, 펙티나제 등 다수의 주요 효소를 생성 분비하여 물질의 분해를 촉진하여 생리활성물질의 생성을 돕는 미생물로 알려져 있다. 그래서 본 발명에서는 단백분해효소나 탄수화물효소의 활성이 강한 바실러스 섭틸리스 균종 중 바실러스 섭틸리스 BAE06(KCTC-18121P호)를 접종하여 30∼40℃에서 12∼24시간 발효시켜 대두에 항비만성, 항고혈압활성, 기능성을 향상시켰다.
황국균 아스퍼질러스 오리제(Aspergillus oryzae)는 코오지 곰팡이의 대표적인 균종으로 된장, 간장 등 대두 발효 제품에 오래전부터 중요시 된 곰팡이다. 이 균도 납두균과 마찬가지로 단백질분해효소인 프로테아제와 탄수화물분해효소인 아밀라제, 섬유소 분해에 필수적인 셀룰라제 및 헤미셀룰라아제, 펙티나제 등 다수의 주요 효소를 생산하여 녹말의 당화나 대두의 분해에 이용된다. 그래서 본 발명에서는 단백분해효소나 탄수화물효소의 활성이 강한 아스퍼질러스 오리제 균종 중 단백분해활성과 전분당화활성이 우수한 아스퍼질러스 오리제(KCTC-6377호) 포자 현탁액을 접종하여 30∼40℃에서 12∼24시간 발효시켜 대두에 항비만성, 항고혈압활성, 기능성을 향상시켰다.
대두를 발효시킬 때 청국장취와 메주취 등 잔존 발효취를 제거하기 위해 사용된 미생물로서 효모 사카로마이세스 세레비지애는 발효균으로 당류를 이용하여 알코올과 탄산가스를 만드는 균주로 다른 효모 균종에 비해 향기가 깊은 술을 만드는데 이용되는 균종이다. 효모에 의해 생성되는 알코올은 발효과정에서 생성되는 유기산과 결합하여 향기가 좋은 방향성 에테르를 만들어 내기 때문이다. 또한 효모는 당을 분해하는 과정에서 여러 유용물질을 만들어 내는 균종으로 알려져 있다. 그래서 본 발명에서는 알코올 생성 균주로 방향성 물질 생성량이 높은 효모 사카로마이세스 세레비지애(Saccharomyces cerevisiae)(기탁번호: KCTC-7904호) 포자 현탁액(포자농도 1×106∼1×108 cells/ml)을 상기 납두균인 바실러스 섭틸리스 균종이나 황국균 아스퍼질러스 오리제 균종에 혼합 접종하여 청국장취나 메주취 같은 발효취를 제거하였다.
본 발명에 따른 납두균 바실러스 섭틸리스 BAE06은 기탁번호 KCTC-18121P호로 황국균 아스퍼질러스 오리제는 기탁번호 KCTC-6377호로 효모 사카로마이세스 세레비지애는 기탁번호 KCTC-7904호로 한국미생물보존센터에 기탁되어 있으므로, 상기 기탁기관으로부터 분양 받을 수 있다. 상기 납두균과 황국균은 바실러스 섭틸리스 BAE06(기탁번호: KCTC-18121P호)이나 아스퍼질러스 오리제(기탁번호: KCTC-6377)같은 특정한 균주로 제한하는 것이 아니라 단백분해효소 활성이 강한 바실러스 섭틸리스 균주나 아스퍼질러스 오리제 균주를 사용함을 특징으로 하며 효모는 사카로마이세스 세레비지애(기탁번호: KCTC-7904호)로 한정하는 것이 아니라 알코올 생성능을 지닌 사카로마이세스 세레비지애 균주를 사용함을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 납두균과 황국균 및 효모는 최적 배지에서 바로 배양하여 그대로 사용하거나 균체를 분리하여 사용할 수 있으며 이에 한정되지는 않는다. 그 현탁액의 균체 농도를 1×105cells/ml 내지 1×1010cells/ml, 바람직하게는 1×106cells/ml 내지 1×108cells/ml로 정제수에 희석하여 증자된 대두에 사용한다.
또한 수득된 발효콩에서 잔존하는 청국장취와 메주취 같은 발효취를 완전 제거하고 기능성을 향상시키기 위해 사용한 천연식품재료 중에서 줄풀과 둥굴레는 100℃에서 30∼120분 열수 추출 하여 고형분을 제거하고 고형분 함량을 0.5∼1%로 농축하여 사용한다.
기호성과 항비만 기능성향상을 위하여 사용된 천연식품재료는 줄풀, 둥굴레, 울금, 다시마로 한정되는 것은 아니며 산앙삼, 구기자, 함초, 오미자, 삼백초 등을 함유 할 수 있다.
또한 천연식품재료와 발효콩 혼탁액을 혼합한 액에 천연 첨가물의 이취 제거와 미분해된 단백질이나 헤미셀룰로오스의 분해를 촉진하여 기능성 아미노산이나 생리활성물질의 생성을 위해 프로테아제, 셀룰라제, 헤미셀룰라제 등에서 선택된 1종 이상의 효소를 첨가시킨다.
발효콩과 천연 식품재료중에 함유된 항비만활성을 가지는 파이토케미칼 성분은 유리아미노산이나 올리고펩티드류로 이루어진 것이 많으므로 미분해된 단백질을 분해해 주어야 하며 또한 헤미셀룰로오스나 리그닌같은 탄수화물과 결합되어 있기 때문에 분해되지 않은 이러한 성분을 용출하기 위해서는 조직을 분해함으로써 특정기능성성분이 더 높게 나타날 수 있다.
상기 제조방법으로 만든 발효콩 음료는 기호성과 항비만성이 뛰어난 좋은 기능성 식품이다.
이하 본 발명을 실시예 및 비교예를 통해 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이와 같은 실시예들로 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 실시예에서 사용된 생리기능성 시험 방법은 다음과 같다.
1. 안지오텐신 전환효소 저해 활성 시험방법
기능성 물질 중 안지오텐신 전환효소(ACE) 저해 활성은 항고혈압활성을 나타내며 Cushman등의 방법에 따라 시료액에 동일 용량의 에틸아세테이트를 처리하여 얻은 추출액 50㎕를 토끼 폐 건조물에서 추출한 ACE 용액 150㎕(약 2.8-3 unit)와 기질 용액(pH 8.3의 100 mM 붕산나트륨 완충액 2.5 mL에 300 mM NaCl과 25mg Hip-His-Leu을 용해) 50㎕와 섞은 후 37℃에서 30분간 반응시킨 다음 1 N HCl로 반응을 정지시켰다. 이 반응액에 유리되어 나오는 히푸르산(hippuric acid)의 양을 228 nm에서 흡광도를 측정하여 산출하였고 시료 무첨가구를 대조구로 하여 저해율을 구하였다.
ACE 저해 활성(%)= |1-(T(시료구)-T.B(시료구 Blank)/C(대조구)-B(대조구
blank))×100
2. SOD 유사 활성 시험방법
SOD 유사 활성은 노화나 면역력을 떨어뜨리는 활성산소의 제거능력을 말하며 Marklund 등의 방법에 따라 시료액 20 mL에 55 mM Tris-cacodylic acid 완충액(TCB, pH 8.2) 20 mL를 가한 후 균질화하고 원심분리하여 얻은 상등액을 pH 8.22로 조정한 후 TCB를 사용하여 50 mL로 정용한 후 시료액으로 사용하였다. 시료액 950㎕에 50㎕의 24 mM 피로갈롤을 첨가하여 420 nm에서 초기 2분간의 흡광도 증가율을 측정하여 시료액 무첨가구와 비교하였다.
SOD유사 활성(%)=1-(C(대조구)-T(시료구)/C(대조구))×100
3. 항산화 활성 시험방법
항산화활성에서 전자공여능은 1,1-디페닐-2-피크릴히드라질(DPPH)의 환원력을 이용하는 Blois의 방법으로 측정하였다. 시료 200 ㎕에 DPPH 용액(DPPH 12.5 mg을 에탄올 100 mL에 용해) 800㎕를 가한 후 10분간 반응시키고 525 nm에서 흡광도를 측정하여 시료 무첨가 대조구와 활성을 비교하였다.
항산화 활성(%)=1- {T10(시료구 10분)-(T0(시료구 0분)-C(대조구))/C(대조구)}×100
4. α-글루코시다제 저해 활성 시험방법
α-글루코시다제 저해 활성은 항비만활성을 나태내며 α-글루코시다제 효소액과 기질 p-니트로페닐-α-D-글루코피라노사이드(Sigma N 1377)는 0.1M 인산칼륨 완충액(pH 6.8)을 이용하여 각각 0.2 U/mL과 5mM이 되도록 희석하여 사용하였다. 저해활성 측정은 효소액 50㎕와 시료추출물(대조군의 경우 추출에 사용한 용매) 10 ㎕를 96-웰 플레이트에 넣고 37℃에서 5분간 방치 후 기질 50㎕ 첨가한 후 37℃에서 25분간 반응시켰다. 반응 후에 0.1M 탄산나트륨 100㎕ 첨가하여 반응을 정지시킨 다음 405 nm에서 흡광도를 측정하였다.
α-글루코시다제 저해 활성(%)=(C(대조구)-T(시료구))/C(대조구)×100
5. 티로시나제 저해 활성 시험방법
티로시나제 저해 활성은 미백활성을 나타내며 다음과 같이 측정하였다. 시료 500㎕에 5 mM L-DOPA 0.2ml, 0.1M 인산 완충용액(pH 6.0) 0.8ml를 혼합한 후 티로시나제 11 U을 첨가하여 35℃에서 2분간 반응시킨 다음 475 nm에서 흡광도를 측정하여 시료액 무첨가 대조구의 값과 비교하여 활성을 계산하였다.
6. 잔틴 옥시다제 저해 활성 시험방법
잔틴 옥시다제 저해 활성은 항통풍활성을 나타내며 다음과 같이 측정하였다. 0.1M 인산칼륨 완충액(pH7.5) 600㎕에 10mg/ml로 녹인 시료 100㎕를 가하고 1mM 잔틴(xanthine)을 녹인 기질 용액 200㎕를 첨가하였다. 여기에 잔틴 옥시다제(0.1U/ml) 100㎕를 가하여 37℃ 에서 5분간 반응시킨 후 1N HCl 200㎕를 가하여 반응을 정지시켰다. 이 때 12,000 rpm으로 10분간 원심 분리하여 단백질 제거 후 생성된 요산을 292nm에서 측정하였다.
잔틴 옥시다제 저해활성(%)=[1- {A(시료구)-B(시료구 Blank)/C(대조구)}]×100
(실험예 1) 바실러스 섭틸리스와 아스퍼질러스 오리제 균종에 따른 대두발효유탁액의 항비만성 시험
납구균 중에서 바실러스 섭틸리스 3종과 장류 제조에 이용되는 황국균 중 아스퍼질러스 오리제 3종을 이용하여 균종에 따른 항고혈압활성과 항비만성을 시험했다.
대두10Kg을 세척하여 18℃에서 4∼8시간 침지하고 121℃에서 60분 멸균 처리한 다음 40℃로 냉각하고 6등분하여 바실러스 섭틸리스(Bacillus subtilis) 3종 (기탁번호 KCTC-18121P호, KCTC-18052P호, KCCM-11496호)과 아스퍼질러스 오리제(Aspergillus oryzae) 3종(기탁번호 KCCM-12042호, KCTC-6377호, KCTC-46037호)을 각균주별로 밀식 배양액(균농도 1×108 세포/ml)을 만들어 0.03 중량%를 접종하여 30℃에서 24시간 발효시킨 다음 50℃에서 48시간 건조하였다. 건조 발효콩을 분쇄기에서 100mesh정도의 입자크기로 분쇄하여 항고혈압활성과 항비만성을 조사했다.
발효균주에 따른 발효콩의 생리기능성
균종 B. 섭틸리스
(KCTC-
18121P호)		 B. 섭틸리스
(KCTC- 18052P호)		 B. 섭틸리스
(KCCM-
11496호)		 A.오리제
(KCCM-
12042호)		 A.오리제
(KCTC-
6377호)		 A.오리제
(KCTC-
46037호)
α-글루코시다제
저해활성(%)		 30.8 (±0.1) 31.3 (±0.2) 12.6 (±0.4) 37.3 (±0.6) 35.6±0.3 34.5±0.5
ACE
저해활성(%)		 86.8 (±0.8) 89.0 (±0.3) 87.9 (±0.4) 80.3 (±0.4) 77.7 (±0.7) 81.7 (±0.2)
상기 표 1에 나타난 바와 같이 바실러스 섭틸리스는 균종에 따라 α-글루코시다제 저해활성인 항비만성이 30.8%, 31.3%, 12.6%로 유의차를 나타내고 있으나 아스퍼질러스 오리제는 37.3%, 35,6%, 34.5%로 균종에 따라 유의차를 나타내고 있지 않았다.
(실험예 2) 바실러스 섭틸리스와 사카로마이세스 세레비지애 균종에 따른 대두 발효 유탁액의 기호도관능시험
대두를 세척하여 18℃에서 8시간 침지하고 121℃에서 60분 멸균 처리한 다음 40℃로 냉각하고 바실러스 섭틸리스 BAE06(기탁번호 KCTC-18121P호) 밀식 배양액(균농도 1×108 세포/ml) 0.03 중량%를 접종하고 4등분하여 사카로마이세스 세레비지애(기탁번호: KCTC-7904호, KCCM-11306호, KCCM-11352호) 밀식 배양액(균농도 1×108 세포/ml)을 균종별로 0.03 중량%를 접종하여 30℃에서 24시간 발효시켜 발효콩을 냉동(-18℃) 보관하였다. 냉동 발효콩에 20배 량의 정제수를 가해 마쇄기에서 50∼100㎛ 정도의 입자크기로 미세하게 마쇄하여 현탁액을 만들어 관능검사원 20대 10명과 50대 10명을 선발하여 기호도 조사를 실시하였다.
바실러스 섭틸리스와 사카로마이세스 세레비지애로 발효한 발효두유의 기호도 관능시험
구분 맛 향기 색상 평점
B. 섭틸리스 BAE06
(KCTC-18121P호)		 1.8 2.2 4.6 2.9
B. 섭틸리스 BAE06
+Sacch.cerevisiae
(KCTC-7904호)		 3.6 3.7 4.6 4.0
B. 섭틸리스 BAE06
+Sacch.cerevisiae
(KCCM-11306호)		 3.5 3.8 4.6 4.0
B. subtilis BAE06
+Sacch.cerevisiae
(KCCM-11352호)		 3.5 3.7 4.6 3.9
주) 5점 채점 척도법 : 5(아주좋음), 4(좋음), 3(보통), 2(나쁨), 1(아주나쁨)
표 2에 나타난 바와 같이 발효콩의 제조시 바실러스 섭틸리스를 단독으로 발효시는 기호도 평점이 2.9인데 반해 알코올 발효 효모 사카로마이세스 세레비지애를 혼합 발효시는 4.0, 4.0, 3.9로 기호도가 유의있게 좋아졌으며 사카로마이세스 세레비지애 균종간의 유의적인 차이는 전혀 나타나지 않았다.
(실험예 3) 아스퍼질러스 오리제와 사카로마이세스 세레비지애 균종에 따른 대두발효 유탁액의 기호도 관능시험
대두를 세척하여 18℃에서 4시간 침지하고 121℃에서 60분 멸균 처리한 다음 30℃로 냉각하고 아스퍼질러스 오리제(기탁번호: KCTC-6377호) 밀식 배양액(균농도 1×108 세포/ml) 0.3 중량%를 접종하고 4등분하여 사카로마이세스 세레비지애 (기탁번호:KCTC-7904호, KCCM1-1306호, KCCM-11352호) 밀식배양액(균농도 1×108 세포/ml)을 균종별로 0.03 중량% 접종하여 28℃에서 36시간 발효시켜 발효콩을 냉동(-18℃) 보관하였다. 냉동 발효콩에 20배 량의 정제수를 가해 마쇄기에서 50∼100㎛ 정도의 입자크기로 미세하게 마쇄하여 현탁액을 만들어 관능 검사원 20대 10명과 50대 10명을 선발 하여 기호도 조사를 실시하였다.
아스퍼질러스 오리제와 사카로마이세스 세레비지애로 발효한 발효두유의 기호도 관능시험
구분 맛 향기 색상 평점
Asp.oryzae(KCTC-6377호) 2.4 2.2 4.6 3.1
Asp.oryzae(KCTC-6377호)
+S.cerevisiae(KCTC-7904호)		 3.6 4.1 4.6 4.1
Asp.oryzae(KCTC-6377호)
+S.cerevisiae(KCCM-11306호)		 3.4 3.9 4.6 4.0
Asp.oryzae(KCTC-6377호)
+S.cerevisiae(KCCM-11352호)		 3.5 4.0 4.6 4.0
주) 5점 채점 척도법 : 5(아주좋음), 4(좋음), 3(보통), 2(나쁨), 1(아주나쁨)
표 3에 나타난 바와 같이 발효콩의 제조시 아스퍼질러스 오리제를 단독으로 발효시 기호도 평점이 3.1인데 반해 알코올 발효 효모 사카로마이세스 세레비지애를 혼합 발효시 4.1, 4.0, 4.0으로 기호도가 유의있게 좋아졌으며 사카로마이세스 세레비지애 균종간의 유의적인 차이는 전혀 나타나지 않았다. 바실러스 섭틸리스로 배양한 발효콩과 기호도에서 비슷한 양상을 보였으며 향기는 약간 더 좋았으나 쓴맛이 남아 맛은 약간 저하되었다.
(제조실시예 1) 본 발명의 건강기능성 발효콩 음료의 제조(냉동발효콩으로 제조)
대두 10kg을 세척하여 18℃에서 8시간 침지하고 121℃에서 60분 멸균 처리한 다음 40℃로 냉각하고 바실러스 섭틸리스 BAE06(기탁번호: KCTC-18121P호) 밀식 배양액(균농도 1×108 세포/ml) 0.3 중량%와 사카로마이세스 세레비지애(기탁번호: KCTC-7904호) 밀식배양액(균농도 1×108 세포/ml) 0.03 중량%를 접종하여 30℃에서 24시간 발효시킨 후 냉동(-18℃) 보관하였다.
냉동 발효콩에 20배 량의 정제수를 가해 마쇄기에서 50∼100㎛ 정도의 입자크기로 미세하게 마쇄하여 현탁액을 만들고 여기에 항비만성 강화 천연식품재료로써 줄풀 열수 추출액(고형분 0.5%) 1 중량%, 둥굴레 열수 추출액(고형분 1%) 2 중량%, 다시마분말 0.3중량%, 울금분말 0.1중량%을 혼합한다. 이 혼합액에 효소 프로테아제(상품명-프로타멕스, NOVO사 제조) 0.02 중량%와 헤미셀룰라아제(상품명-비스코자임, NOVO사 제조) 0.02 중량%과 사카로마이세스 세레비지애(기탁번호: KCTC-7904호) 밀식배양액(균농도 1×108 세포/ml) 0.01 중량%를 첨가하여 40℃에서 2시간 2차 효모 액상발효시킨다. 발효후 올리고당(이소말토올리고당 함량 30% 이상) 5 중량%, 포도당 3 중량%, 과당 4 중량%를 혼합하고 98℃에서 10분 살균하여 연갈색의 건강기능성 발효콩 음료를 수득하였다.
이때 줄풀 추출액은 건조된 줄풀을 5∼20mm크기로 절단하고 세척하여 100℃에서 90분 열수 추출 하여 고형분을 제거하고 고형분 함량을 0.5%로 농축하여 얻는다. 또한 둥굴레 추출액은 건조된 둥굴레를 5∼20mm크기로 절단하고 세척하여 100℃에서 90분 열수 추출 하여 고형분을 제거하고 고형분 함량을 1%로 농축하여 얻는다.
(제조실시예 2) 본 발명의 건강기능성 발효콩 음료의 제조(건조발효콩으로 제조)
대두 10kg을 세척하여 18℃에서 16시간 침지하고 121℃에서 60분 멸균 처리한 다음 40℃로 냉각하고 바실러스 섭틸리스 BAE06(기탁번호 KCTC-18121P호) 밀식 배양액(균농도 1×108 세포/ml) 0.3 중량%와 사카로마이세스 세레비지애(기탁번호: KCTC-7904호) 밀식배양액(균농도 1×108 세포/ml) 0.03 중량%를 접종하여 30℃에서 24시간 발효시켜 발효콩을 만든다.
제조된 발효콩을 60℃의 열풍건조기에서 48시간 건조시킨 건조 발효콩을 80-100 mesh로 미세 분말화한 발효콩 분말에 20배 량의 정제수를 가해 마쇄기에서 50∼100㎛ 정도의 입자크기로 미세하게 마쇄하여 현탁액을 만들고 여기에 줄풀 열수 추출액(고형분 0.5%) 1 중량%, 둥굴레 열수 추출액(고형분 1%) 2 중량%, 다시마 분말 0.3중량%, 울금 분말 0.1중량%을 혼합한다. 이 혼합액에 효소 프로테아제(상품명-프로타멕스, NOVO사 제조) 0.02 중량%와 헤미셀룰라아제(상품명-비스코자임, NOVO사 제조) 0.02 중량%과 사카로마이세스 세레비지애(기탁번호: KCTC-7904호) 밀식배양액(균농도 1×108 세포/ml) 0.01 중량%를 첨가하여 40℃에서 2시간 2차 효모 액상발효시킨다. 발효 후 올리고당(이소말토올리고당 함량 30% 이상) 5 중량%, 포도당 3 중량%, 과당 4 중량%를 혼합하고 98℃에서 10분 살균하여 연갈색의 건강기능성 발효콩 음료를 얻었다.
(제조실시예 3) 본 발명의 건강기능성 발효콩 음료의 제조(냉동발효콩으로 제조)
대두 10kg을 세척하여 18℃에서 4시간 침지하고 121℃에서 60분 멸균 처리한 다음 30℃로 냉각하고 아스퍼질러스 오리제(기탁번호: KCTC-6377) 밀식 배양액(균농도 1×107 세포/ml) 0.3 중량%와 사카로마이세스 세레비지애(기탁번호: KCTC-7904호) 밀식 배양액(균농도 1×108 세포/ml) 0.03 중량%를 접종하여 28℃에서 36시간 발효시켜 발효콩을 제조하고 냉동(-18℃) 보관하였다.
냉동 발효콩에 20배 량의 정제수를 가해 마쇄기에서 50∼100㎛ 정도의 입자크기로 미세하게 마쇄하여 현탁액을 만들고 여기에 줄풀 열수 추출액(고형분 0.5%) 1 중량%, 둥굴레 열수 추출액(고형분 1%) 2 중량%, 다시마 분말 0.3 중량%, 울금 분말 0.1중량%를 혼합한다. 이 혼합액에 효소 프로테아제(상품명-프로타멕스, NOVO사 제조) 0.02 중량%와 헤미셀룰라아제(상품명-비스코자임, NOVO사 제조) 0.02 중량%과 사카로마이세스 세레비지애(기탁번호: KCTC-7904호) 밀식배양액(균농도 1×108 세포/ml) 0.01 중량%를 첨가하여 40℃에서 2시간 2차 효모 액상발효시킨다. 발효후 올리고당(이소말토올리고당 함량 30% 이상) 5 중량%, 포도당 3 중량%, 과당 4 중량%을 혼합하고 98℃에서 10분 살균하여 연갈색의 건강기능성 발효콩 음료를 얻었다.
(제조실시예 4) 본 발명의 건강기능성 발효콩 음료의 제조(냉동발효콩으로 제조)
대두 10kg을 세척하여 18℃에서 4시간 침지하고 121℃에서 60분 멸균 처리한 다음 30℃로 냉각하고 아스퍼질러스 오리제(기탁번호: KCTC-6377) 밀식 배양액(균농도 1×107 세포/ml) 0.3 중량%와 사카로마이세스 세레비지애(기탁번호: KCTC-7904호) 밀식배양액(균농도 1×108 세포/ml) 0.03 중량%를 접종하여 28℃에서 36시간 발효시켜 발효콩을 제조하고 냉동(-18℃) 보관하였다.
냉동 발효콩에 20배 량의 정제수를 가해 마쇄기에서 50∼100㎛ 정도의 입자크기로 미세하게 마쇄하여 현탁액을 만들고 여기에 줄풀 열수 추출액(고형분 0.5%) 1 중량%, 둥굴레 열수 추출액(고형분 1%) 2 중량% , 다시마 분말 0.3 중량%, 울금분말 0.1 중량%와 산양삼 추출액(고형분 2%) 1%을 혼합한다. 이 혼합액에 효소 프로테아제(상품명-프로타멕스, NOVO사 제조) 0.02 중량%와 헤미셀룰라아제(상품명-비스코자임, NOVO사 제조) 0.02 중량%과 사카로마이세스 세레비지애(기탁번호: KCTC-7904호) 밀식배양액(균농도 1×108 세포/ml) 0.01 중량%를 첨가하여 40℃에서 2시간 2차 효모 액상발효시킨다. 발효 후 올리고당(이소말토올리고당 함량 30% 이상) 5 중량%, 포도당 3중량%, 과당 4중량%을 혼합하고 98℃에서 10분 살균하여 연갈색의 건강기능성 발효콩 음료를 얻었다.
이때 산양삼 추출액은 2∼5년령의 0.6∼2g 크기의 산양삼 100g을 세척후 1∼10mm 크기로 절단하고 3배 량의 정제수를 가해 파쇄기로 100∼200㎛ 크기로 마쇄한 뒤 121℃에서 열처리한 다음 50℃로 냉각하여 효소 헤미셀룰아제(상품명-비스코자임, NOVO사 제조)를 0.02 중량%를 넣어 40℃에서 2시간 둔 다음 고액분리를 하여 고형분 함량을 2%로 농축하여 얻는다.
(제조비교예 1) 발효콩을 이용한 기능성음료의 제조(항비만기능성을 가진 천연식품재료 미포함)
대두 10kg을 세척하여 18℃에서 8시간 침지하고 121℃에서 60분 멸균 처리한 다음 40℃로 냉각하고 바실러스 섭틸리스 BAE06(기탁번호: KCTC-18121P호) 밀식 배양액(균농도 1×108 세포/ml) 0.3 중량%와 사카로마이세스 세레비지애(기탁번호: KCTC-7904호) 밀식 배양액(균농도 1×108 세포/ml) 0.03 중량%를 혼합 접종하여 30℃에서 24시간 발효시켜 발효콩을 만든다.
제조된 발효콩에 20배 량의 정제수를 가해 마쇄기에서 50∼100㎛ 정도의 입자크기로 미세하게 마쇄하여 현탁액을 만들고 여기에 효소 프로테아제(상품명-프로타멕스, NOVO사 제조) 0.02 중량%와 헤미셀룰라아제(상품명-비스코자임, NOVO사 제조) 0.02 중량%과 사카로마이세스 세레비지애(기탁번호: KCTC-7904호) 밀식배양액(균농도 1×108 세포/ml) 0.01 중량%를 첨가하여 40℃에서 2시간 2차 효모 액상발효시킨다. 발효후 올리고당(이소말토올리고당 함량 30% 이상) 5 중량%, 포도당 3 중량%, 과당 4 중량%를 혼합하고 98℃에서 10분 살균하여 연갈색의 건강기능성 발효콩 음료를 얻는다.
(제조비교예 2) 발효콩을 이용한 기능성음료의 제조(항비만기능성을 가진 천연식품재료 미포함)
대두 10kg을 세척하여 18℃에서 4시간 침지하고 121℃에서 60분 멸균 처리한 다음 30℃로 냉각하고 아스퍼질러스 오리제(기탁번호: KCTC-6377) 밀식 배양액(균농도 1×107 세포/ml) 0.3 중량%와 사카로마이세스 세레비지애(기탁번호: KCTC-7904호) 밀식배양액(균농도 1×108 세포/ml) 0.03 중량%를 혼합 접종하여 28℃에서 36시간 발효시켜 발효콩을 만든다.
제조된 발효콩에 20배 량의 정제수를 가해 마쇄기에서 50∼100㎛ 정도의 입자 크기로 미세하게 마쇄하여 현탁액을 만들고 여기에 효소 프로테아제(상품명-프로타멕스, NOVO사 제조) 0.02 중량%와 헤미셀룰라아제(상품명-비스코자임, NOVO사 제조) 0.02 중량%과 사카로마이세스 세레비지애(기탁번호: KCTC-7904호) 밀식배양액(균농도 1×108 세포/ml) 0.01 중량%를 첨가하여 40℃에서 2시간 2차 효모 액상발효시킨다. 발효 후 올리고당(이소말토올리고당 함량 30% 이상) 5 중량%, 포도당 3 중량%, 과당 4 중량%를 혼합하고 98℃에서 10분 살균하여 연갈색의 건강기능성 발효콩 음료를 얻는다.
(제조비교예 3) 발효콩을 이용한 기능성음료의 제조(항비만기능성을 가진 천연식품재료 미포함)
대두 10kg을 세척하여 18℃에서 8시간 침지하고 121℃에서 60분 멸균 처리한 다음 40℃로 냉각하고 바실러스 섭틸리스 BAE06(기탁번호: KCTC-18121P호) 밀식 배양액(균농도 1×108 세포/ml) 0.3 중량%을 접종하여 30℃에서 24시간 발효시켜 발효콩을 만든다.
제조된 발효콩에 20배 량의 정제수를 가해 마쇄기에서 50∼100㎛ 정도의 입자크기로 미세하게 마쇄하여 현탁액을 만들고 여기에 효소 프로테아제(상품명-프로타멕스, NOVO사 제조) 0.02 중량%와 헤미셀룰라아제(상품명-비스코자임, NOVO사 제조) 0.02 중량%과 사카로마이세스 세레비지애(기탁번호: KCTC-7904호) 밀식배양액(균농도 1×108 세포/ml) 0.01 중량%를 첨가하여 40℃에서 2시간 2차 효모 액상발효시킨다.발효후 올리고당(이소말토올리고당 함량 30% 이상) 5 중량%, 포도당 3 중량%, 과당 4 중량%를 혼합하고 98℃에서 10분 살균하여 연갈색의 건강기능성 발효콩 음료를 얻는다.
(실시예 1) 본 발명의 발효콩 음료의 일반성분조사
제조실시예 1과 제조실시예 2, 제조실시예 3, 제조비교예 1에서 제조된 발효콩 음료 중의 일반성분의 분석결과는 표 4와 같다. 수분함량은 제조실시예 1이 87.2g/100 g, 제조실시예 2는 87.4g/100g ,제조실시예 3이 86.9g/100g 그리고 제조비교예 1이 87.6g/100g로 거의 유사한 수분함량을 함유하고 있었다. 식이섬유의 경우 제조실시예 1과 제조실시예 2, 제조실시예 3, 제조비교예 1의 함량이 각각 0.5, 0.5, 0.4, 0.6 g/100g로 제조비교예 1이 가장 높았으나 그 차이는 크지 않았다. 미네랄(Ca, Na, Fe, K)의 분석결과 Ca, Na, Fe의 함량은 제조실시예 2가 각각 11.7, 51.2, 0.4 mg/100g으로 3개의 시료 중 가장 높은 함량을 나타냈고, K의 경우는 65.3 mg/100 g으로 제조실시예 3에서 가장 높은 함량을 보였다. 전반적으로 일반성분의 함량은 유의차가 보이지 않았다.
청국장음료의 수분, 식이섬유, 미네랄 분석결과
항목 분석결과 단위
제조실시예 1 제조실시예 2 제조실시예 3 제조비교예 1
수분 87.2 87.4 86.9 87.6 g/100 g
식이섬유 0.5 0.5 0.4 0.6 g/100 g
Ca 11.5 11.7 9.1 9.6 mg/100 g
Na 50.9 51.2 46.1 33.3 mg/100 g
Fe 0.4 0.4 0.3 0.3 mg/100 g
K 53.9 51.8 65.3 50.3 mg/100 g
(실시예 2) 발효콩 음료의 기호성과 생리기능성조사
제조 실시예 1, 2, 3, 4 및 제조비교예 1, 2, 3에서 제조된 제품의 향과 색상의 중후함 정도, 맛의 깊이를 중점으로 한 기호성과 항비만성을 조사하였다. 기호도 조사는 관능검사원 20대 10명과 50대 10명을 선발하여 실시하였다.
발효콩 음료의 기호도
구분 맛 향기 색상 평점
제조실시예 1 4.9 4.8 4.6 4.8
제조실시예 2 4.9 4.4 4.5 4.6
제조실시예 3 4.7 4.7 4.6 4.7
제조실시예 4 4.9 4.8 4.6 4.8
제조비교예 1 3.8 4.1 4.5 4.1
제조비교예 2 3.9 3.9 4.6 4.1
제조비교예 3 3.2 2.6 4.5 3.4
주) 5점 채점 척도법 : 5(아주좋음), 4(좋음), 3(보통),2(나쁨), 1(아주나쁨)
표 5에 나타난 바와 같이 본 발명에 의해 납두균과 효모 발효콩과 천연식품재료로 제조된 제조실시예 1의 경우 보관된 냉동 발효콩으로 제조한 제조실시예 1보다 건조한 발효콩으로 제조한 제조실시예 2가 청국장취가 약간남고 색상이 더 진한 반면 맛은 더 좋아 전체적인 기호도에서는 4.8, 4.6으로 비슷해 발효콩을 제조하여 보관시 냉동이나 건조가 기호성에 크게 영향을 미치지는 않았다. 황국균과 효모 발효콩과 천연식품재료로 제조한 제조실시예 2, 3경우에도 기호도가 4.7, 4.8로 아주 좋았다.
반면 납두균과 효모 발효콩으로 제조한 제조비교예 1과 황국균과 효모발효콩으로 제조한 제조비교예 2는 기호도 평점이 4.1. 4.1로 줄풀, 둥굴레, 다시마, 울금, 산양삼같은 천연식품재료를 혼합한 본 발명 제조실시예 1, 2, 3보다 유의성있게 낮아졌으나 납두균으로만 제조한 제조비교예 3의 3.4보다는 높았다. 이러한 결과는 발효콩 제조시 효모의 첨가와 줄풀, 둥굴레, 다시마, 울금, 산양삼 같은 천연식품재료의 혼입은 발효콩 음료의 기호도에 크게 관여하는 것을 알 수 있었다.
제조실시예 1, 2, 3, 4 및 제조비교예 1, 2, 3에서 제조된 제품의 생리기능성을 조사한 결과는 표 6과 같다.
발효콩 음료의 생리기능성
시료번호
(시료명)		 ACE
저해활성(%)		 XOD
저해활성(%)		 SOD-유사
활성(%)		 항산화
활성(%)		 α-글루코시다제 저해활성 (%) 티로시나제
저해활성
(%)
제조실시예 1 53.0(±0.8) 10.5(±0.7) 27.4 ±0.1) 4.7(±0.6) 85.7(±0.9) 9.0(±0.5)
제조실시예 2 55.0(±0.2) 9.3(±0.8) 30.5 ±0.1) 5.1(±0.4) 86.3(±0.7) 9.2(±0.1)
제조실시예 3 43.1(±0.1) 5.8(±0.9) n.d 6.5(±0.3) 84.4(±0.9) 8.5(±0.6)
제조실시예 4 48.7(±0.3) 8.3(±0.5) n.d 6.4(±0.2) 90.3(±0.2) 12.1(±0.8)
제조비교예 1 38.5(±0.5) n.d n.d 6.1(±0.1) 25.3±0.3) 2.3(±0.4)
제조비교예 2 43.9(±0.1) 10.5(±0.7) n.d 10.9(±0.1) 41.5±0.5) 3.5(±0.2)
제조비교예 3 36.2(±0.1) n.d n.d n.d 9.7(±0.9) 4.0(±0.9)
n.d : 검출되지 않음
표 6에 나타난 바와 같이 발효콩 음료의 생리기능성 중 항비만성을 보면 본 발명에 의해 납두균과 효모 발효콩과 천연식품재료로 제조된 제조실시예 1의 경우 보관된 냉동발효콩으로 제조한 제조실시예 1과 건조한 발효콩으로 제조한 제조실시예 2의 항비만성은 85.7%와 86.3%로 비슷하게 매우 우수했으며 황국균과 효모 발효콩과 천연식품재료로 제조한 제조실시예 3, 4의 경우도 항비만성이 84.4%와 90.3%로 매우 우수하였다.
반면 납두균과 효모 발효콩으로 제조한 제조비교예 1과 황국균과 효모발효콩으로 제조한 제조비교예 2, 3은 25.3%와 41.5%로 줄풀, 둥굴레, 다시마, 울금, 산양삼같은 천연식품재료를 혼합한 본 발명 제조실시예 1, 2, 3보다 아주 낮아졌으며 납두균으로만 제조한 제조비교예 3은 9.7%로 매우 낮았다.
이러한 결과는 발효콩 제조시 효모가 항비만활성을 유의있게 높임을 알 수 있었으며 줄풀, 둥굴레, 다시마, 울금, 산양삼같은 천연식품재료도 발효콩 음료에서 항비만성을 크게 향상시킴을 알 수 있다.
(실시예 3) 고지방식이급여 ICR 마우스에서 발효콩 음료의 비만 억제 효과 실험
본 발명의 제조실시예 1, 2, 3에 의해 제조된 제품들은 기호성과 생리기능성이 매우 우수하고 3개 제품이 거의 비슷하였다. 그래서 그중 하나인 제조실시예 2의 제품을 이용하여 마우스 시험을 시행하였다.
본 연구는 ICR 마우스에 고지방식이를 급여하고 발효콩 음료(제조실시예 2)를 경구투여 하여 비만 억제 평가를 실시하였다. 실험동물은 ICR 마우스 5주령을 샘타코에서 구입하여 적응시킨 뒤 실험에 사용하였다. 실험군은 정상군(Normal), 고지방식이 대조군(Control), 고지방식이와 발효콩 음료 경구투여군(B.natto), 고지방식이와 양성대조군인 가르시니아 캄보지아 추출물을 경구투여군(HCA)으로 각 군당 7마리씩 총 4군으로 나누어 실험에 사용하였다. 물과 식이는 자유롭게 섭취하도록 하였고, 체중은 주 2회, 식이 섭취량은 매일 측정하였다.
14일간 실험시료를 경구투여 한 후 종료일에 경추 탈골시켜 채혈한 뒤, 채혈한 혈액은 실온에서 1시간 두었다가 3000rpm에서 20분간 원심분리한 혈청을 분석시료로 사용하였다. 내장지방 무게를 측정하였고, 혈청의 중성지질, 총콜레스테롤, GOT, GPT를 자동혈액분석기(DRI-CHEM 4000i, 후지필름, Toyko, Japan)로 측정하였으며 자세한 시험내역은 아래와 같다.
1. 시험계
계통 및 종 : ICR
공급원 : 샘타코
구입시 동물수 및 성별 : 수컷
구입시 동물 주령 및 체중범위 : 5주령, 28∼32 g
투여시 동물수(수컷) : 28 마리
투여시 동물 주령 및 체중범위 : 6주령, 29∼30 g
동물을 구입한 후 5일 동안 동물사육실의 환경 하에서 검역 및 순화시키면서 일반 건강상태를 관찰한 후, 건강한 개체를 선별하여 시험에 사용하였다.
개체식별은 유성매직을 이용하여 각 개체번호 꼬리에 표시하였다. 사육상자는 시험번호, 시험물질명, 시험항목, 입수일, 순화기간, 군 분리일, 시험기간, 성별/동물번호 및 시험책임자를 기재한 개체식별카드를 부착하여 식별하였다.
순화기간 중 이상이 발생한 개체와 정상적으로 체중이 증가하지 않은 개체를 제외한 후, 각 군간 평균체중 및 표준오차가 균일하도록 군 분리를 실시하였다.
군 분리 후 잔여동물은 투여개시일까지 유지하고 그 이후에는 안락사 하였다.
2. 사육환경
본 시험의 환경은 온도 22±3℃, 상대습도 50±20%, 환기횟수 10∼15 회/시간, 조명주기 12시간(8:00~20:00), 조도 150∼300 Lux의 사육환경으로 설정된 동물사육실에서 사료와 음용수를 급여하여 사육하였으며 순화 및 시험기간 동안 격리 사육하였다 (청정사육실).
시험기간 중 동물실의 온습도는 자동 온습도 측정기에 의하여 매 30분마다 측정되었으며, 조도 등의 동물실의 환경 측정 결과, 시험에 영향을 미칠 것으로 사료되는 변동은 없었다.
순화 및 시험기간 중 청정사육실내 플라스틱제 사육상자[270(W)×500(D)×200(H)㎜]에 넣어 사육하였다.
정상군 식이는 Research Diets사(10% kcal from fat, D12450B), 고지방 식이는 Research Diets(60% kcal from fat, D12492) 사료를, 음용수는 UV 조사된 여과수를 사용하여 자유섭취시켰다.
사료의 오염물질은 사료 제조업체의 정기적 검사에 따른 사료 성적서를 사료공급자로부터 받아 확인하였고, 물의 오염물질은 정기적 검사를 통해 확인한 결과 시험에 영향을 미치는 요인은 발견되지 않았다.
시험군의 구성
Group 시험물질 성별 개체수
정상군 - 수컷 7
대조군 고지방식이 수컷 7
발효콩 음료군
(B.natto)		 고지방식이+
발효콩 음료		 수컷 7
가르시니아 캄보지아
추출물군		 고지방식이+
가르시니아캄보지아추출물		 수컷 7
4. 시험물질의 투여 경로 및 방법시험물질인 나또유, 발효 청국환을 경구투여용 주사기(존데)를 이용하여 위내에 1회 강제 투여하였다.
5. 관찰항목
전 동물에 대하여 매일 1회 이상 일반증상관찰을 실시하였다.
실험동물과 식이 섭취량, 체중증가량 측정 실험동물은 ICR 마우스 28마리를 구입하여 적응시킨 뒤 4군으로 나누어 14일 동안 사육하였다. 음성대조군인 정상 대조군(Normal), 고지방 대조군(Control), 실험군인 고지방식이+발효콩 음료 투여군(B.natto), 양성 대조군인 고지방식이+가르시니아캄보지아 추출물군(HCA)으로 나눈 뒤 매일 경구투여하였다. 물과 식이는 자유롭게 섭취하도록 하였고, Research Diets(USA)사의 정상식이 10% kcal from fat, 고지방식이 60% kcal from fat을 공급하였다. 식이 섭취량은 매일 기록하였으며, 체중은 주 2회 측정하였다.
채혈 및 내장 지방 측정 실험 종료일에 경추 탈골시켜 채혈한 혈액은 실온에서 1시간 두었다가 3000rpm에서 20분간 원심분리한 혈청을 분석시료로 사용하였다. 신장 및 고환의 장기를 적출해서 지방조직을 제거한 후 생리식염수로 세척하고 수분을 제거한 후 내장지방 무게를 측정하였다.
혈청의 효소활성 및 지질 분석 혈청의 총 콜레스테롤, GOT, GPT를 자동혈액분석기(DRI-CHEM 4000i, FUGIFILM, Tokyo, Japan)로 측정하였다.
6. 통계처리
본 시험에서 실험결과는 군당 7개체씩 분석하여 평균±표준오차로 표기하였고, 각 그룹간 차이는 Student t test 분석법을 사용하여 통계학적인 유의성을 판정하였으며 p값이 0.05 미만(p<0.05)인 경우를 통계학적으로 유의하다고 보았다.
7. 결과 (Results)
가. 체중변화 및 식이섭취량
실험동물을 고지방식이로 비만을 유도하고 14일간의 체중변화량을 표 7에 나타내었다. 체중변화는 정상군(Normal)보다 고지방식이군(Control)이 높은 체중 증가율을 보여 고지방식이로 비만이 유도되었음을 확인하였다. 고지방식이군(Control)에 비해 발효콩 음료 투여군(B.natto)에서 유의있게 감소하였으며(p<0.01, p<0.05) 양성대조군인 가르시니아 캄보지아 추출물 투여군(HCA)에서는 고지방식이군(Control)과 체중 변화 차이가 나지 않았다.
시료군에 따른 급여14일 후 실험용 쥐의 체중
시료군 체중증가(g)
초기중량 최종중량 증가량(g/day)
정상식이군 29.01±0.35 32.91±0.96 3.90±0.96
고지방식이 대조군 29.03±0.36 35.13±0.36 6.10±0.54
고지방식이+
발효콩 음료		 29.02±0.35 32.39±0.32 3.36±0.58
고지방식이+가르시니아 캄보지아추출물 29.03±0.34 36.07±1.05 7.05±1.18
나. 혈청의 지질 분석
혈청 총 콜레스테롤군은 표8과 같이 정상군(169.43±13.13 mg/dL)보다 고지방식이군(246.00±9.66 mg/dL)에서 증가하였으며, 고지방식이군에 비해 발효콩 음료군(204.00±6.67 mg/dL), 가르시니아 캄보지아 추출물군(205.00±13.38 mg/dL)에서 모두 감소하였으며, 발효콩 음료군군에서 유의적인 감소를 나타내었다(p<0.01, p<0.001).
시료군에 따른 급여14일 후 실험용 쥐의 혈중 콜레스테롤함량 변화
시료군 총 콜레스테롤
정상식이군 169.43±13.13
고지방식이 대조군 246.00±9.66
고지방식이+
발효콩 음료		 204.00±6.67
고지방식이+가르시니아 캄보지아추출물 205.00±13.36
다. 혈청의 효소활성
혈청의 GOT활성은 표9와 같이 정상군(52.57±4.73 U/L), 고지방식이군(61.43±4.21 U/L)에서 증가하였으며, 고지방식이군에 비해 발효콩 음료군(51.29±2.83 U/L), 가르시니아 캄보지아 추출물군(61.43±4.21 U/L)에서 모두 감소하였으며, 발효콩 음료군에서 유의적인 감소를 나타내었다(p<0.01). GPT활성은 정상군(26.00±3.24 U/L)에 비해 고지방식이군(44.14±5.76 U/L)에서 증가하였으며, 고지방식이군에 비해 발효콩 음료군, 가르시니아 캄보지아 추출물군에서 모두 감소하였으며, 발효콩 음료군에서 유의적인 감소를 나타내었다(p<0.01, p<0.05).
시료군에 따른 급여14일 후 실험용 쥐의 혈중 GOT, GPT 변화
시료군 GOT GPT
정상식이군 52.57±4.73 26.00±3.24
고지방식이 대조군 83.57±9.46 44.14±5.76
고지방식이+
발효콩 음료		 51.29±2.83 23.71±3.25
고지방식이+가르시니아 캄보지아추출물 61.43±4.21 30.25±6.66
라. 내장지방 무게 측정
내장지방 무게는 표 10과 같이 정상군(0.67±0.10g)에 비해 고지방식이군(1.36±0.12 g)에서 두배 가량 증가하였고, 고지방식이군에 비해 발효콩 음료군(1.07±0.15g)에서 유의적인 감소를 나타내었다(p<0.05). 가르시니아 캄보지아 추출물군(1.60±0.21 g)은 오히려 증가하였으나, 유의적인 차이는 없었다.
시료군에 따른 급여14일 후 실험용 쥐의 내장지방 변화
시료군 내장지방(g)
정상식이군 0.67±0.10
고지방식이 대조군 1.36±0.12
고지방식이+발효콩 음료 1.07±0.15
고지방식이+가르시니아 캄보지아추출물 1.60±0.21
8. 고찰 및 결론
지질대사는 우리 몸의 에너지의 저장 및 분해, 당대사 조절, 에너지 항상성을 유지하는데 매우 필수적인 작용이며, 지질대사에 이상이 생기면 비만, 당뇨, 고지혈증 등의 즈상이 원인이 될 수 있다. 이러한 지질대사는 주로 간과 지방조직에서 일어나며, 지방조직에서는 조직을 구성하는 지방 세포에 의해 조절된다.
식사 방법인 과식(overfeeding)과 에너지 과밀도 식사(energy dense diet)를 제공하여 비만을 유도하는 DIO는 고지방 식이로 쥐에게 주었을 경우 체중과 체지방률을 현격히 증가시키는데 이는 지방세포의 크기와 수가 증가되어 비만이 유발되는 것으로 알려져 있다. 이 방법은 사람이 비만해지는 경우와 매우 유사한 과정을 가진다는 장점이 있으므로 비만 연구에 모델로 이용되고 있다.
체중감량 효능을 인정받은 건강기능식품은 고시형 품목으로 유일하게 '식이섬유 보충용식품(가르시니아캄보지아 껍질추출물 포함)'이 건강기능식품공전에 등재되어 있다. 이 외에도 체중조절용 고시형 건강기능식품의 품목 확대 및 개별인정형 원료 성분의 인정이 식약청에 의해 지속적으로 검토되고 있다. 본 시험에서 양성대조군으로 가르시니아캄보지아 추출물은 102 mg/kg/day 용량으로 경구투여 하였다.
시험 기간 동안 고지방식이를 섭취하고 14일간의 체중변화량을 측정한 결과 고지방식이군(Control)에 비해 발효콩 음료 투여군(B.natto)에서 유의성 있게 감소하였다(p<0.01, p<0.05). 양성대조군인 가르시니아캄보지아 추출물 투여군(HCA)에서는 고지방식이군(Control)과 체중 변화 차이가 나지 않았다.
비만은 과다한 지방이 축적되어 다양한 원인에 의해 나타나고 여러 성인병의 직접적인 원인이 되고 있으며, 비정상적인 대사경로를 유발하여 동맥경화 및 인슐린 저항성의 증가 및 심혈관 질환에 직접적인 영향을 미치고 있다. 지단백의 구성성분에 따라 chylomicron, VLDL, LDL, HDL로 구분되며 구성성분인 콜레스테롤의 농도는 각각 다르게 존재한다. VLDL로부터 전환된 LDL은 간에서 다른 조직으로 콜레스테롤을 운반하는 역할을 하며 LDL 콜레스테롤 함량이 높으면 관상동맥의 벽에 콜레스테롤이 쌓일 위험이 높은 반면, HDL 콜레스테롤은 말초조직 및 혈관벽에 축적된 콜레스테롤을 재 분산함으로써 혈중 콜레스테롤의 양을 저하시키므로 동맥경화에 대한 방어효과를 한다. 혈청의 GOT 활성은 간세포의 변성과 괴사를 반영하는 효소로서 간 조직 손상시 혈중으로 다량 유출된다.
본 시험에서의 혈청의 지질분석 및 효소활성을 측정한 결과 총 콜레스테를 농도는 고지방식이군에 비해 발효콩 음료군에서 유의적인 감소를 나타내었다(p<0.01). 혈청의 GOT활성은 고지방식이군에 비해 발효콩 음료군에서 유의적인 감소를 나타내었다(p<0.01). GPT 활성은 발효콩 음료군에서 유의적인 감소를 나타내었다(p<0.01).
이상의 결과를 종합하면 본 발명의 기호성과 항비만성이 매우 우수한 발효콩 음료는 체증 감소, 지방조직 감소와 지질대사 개선에 효과적으로 작용하였으며, 향
후 비만 예방 및 치료에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

Claims (4)

  1. ⅰ) 대두를 수세, 증자시킨 후 바실러스 섭틸리스(Bacillus subtilis) 배양액과 효모 사카로마이세스 세레비지애(Saccharomyces cerevisiae)를 혼합 접종시켜 발효시키거나, 아스퍼질러스 오리제(Aspergillus oryzae) 포자현탁액과 효모 사카로마이세스 세레비지애(Saccharomyces cerevisiae)를 혼합 접종시켜 발효시켜 수득된 발효콩을 냉동 보관하거나 건조시키는 단계;
    ⅱ) 냉동 보관된 발효콩에 정제수를 가하여 균질화시켜 발효콩 현탁액을 제조하거나, 건조된 발효콩을 80∼100mesh 체를 통과시켜 미세 분말화한 후 정제수를 가하여 발효콩 현탁액을 제조하는 단계;
    ⅲ) 줄풀 추출액, 둥굴레 추출액, 다시마 분말, 울금 분말 또는 산양삼 추출액에서 선택된 1종 이상의 천연식품재료를 발효콩 현탁액에 혼합시키는 단계;
    ⅳ) 프로테아제, 셀룰라제 또는 헤미셀룰라제에서 선택된 1종 이상의 효소를 첨가시켜 효모 균주로 25∼45℃에서 액상 발효시키는 단계 ; 및
    ⅴ) 발효 생성물에 올리고당, 포도당 또는 과당에서 선택된 1종 이상의 당류를 혼합하고 균질화, 살균시켜 연갈색 액상의 발효콩 음료를 수득하는단계;
    로 제조된 기호성이 향상된 α-글루코시다제 저해활성을 지닌 항비만 건강기능성 발효콩 음료
  2. 제 1항에 있어서, 상기 단계 ⅰ)에서 상기 발효콩은
    (a)단백분해활성과 탄수화물분해활성이 우수한 바실러스 섭틸리스 BAE06 (KCTC-18121P호) 배양액과 알코올 발효를 하여 풍미를 생성하는 효모 사카로마이세스 세레비지애(기탁번호:KCTC-7904호)를 접종하여 24∼40℃에서 12∼72시간 발효시키거나;
    (b)단백분해활성과 전분당화활성이 우수한 아스퍼질러스 오리제(KCTC-6377) 포자현탁액과 알코올 발효를 하여 풍미를 생성하는 효모 사카로마이세스 세레비지애(기탁번호:KCTC-7904호)를 혼합 접종하여 24∼34℃에서 24∼72시간 발효시켜 수득됨을 특징으로 하는 건강기능성 발효콩 음료
  3. 삭제
  4. 삭제
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