KR101664380B1 - 황국균 및 유산균 복합발효기술을 이용한 홍삼을 함유하는 발효 효소 식품의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 황국균 및 유산균 복합 발효 기술을 적용한 홍삼 함유 발효 효소 식품 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 구체적으로 상기 발효 효소 식품의 제조 방법은 1) 홍삼, 현미 및 미강을 혼합한 혼합물을 증숙하여 증숙된 혼합물을 만드는 단계; 2) 상기 증숙된 혼합물에 황국균 및 유산균을 접종하고 발효시켜 발효물을 만드는 단계; 3) 상기 발효물을 건조하여 건조 발효물을 만드는 단계; 및 4) 상기 건조 발효물을 분쇄한 후 과립, 분말, 환, 캡슐 및 정제로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 제형으로 가공하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제조 방법에 의해 제조된 홍삼 함유 발효 효소 식품은 황국균 및 유산균의 복합 발효를 통하여 홍삼 사포닌이 체내 흡수가 가능한 사포닌 형태로 전환되고, 체내 흡수율이 낮은 현미와 미강의 생리활성 물질과 섬유질이 분해되어 인체 내 흡수율이 향상되며, 소화 효소 활성 및 항산화 활성이 우수하므로 건강 보조 식품으로서 유용하게 이용될 수 있다.

Description

황국균 및 유산균 복합발효기술을 이용한 홍삼을 함유하는 발효 효소 식품의 제조 방법{Method for Making Fermented Food Containing Red Ginseng by Using Mixed Aspergillus Oryzae and Lactic Acid Bacteria}

본 발명은 홍삼, 현미 및 미강 혼합물에 황국균(Aspergillus oryzae) 및 유산균(lactic acid bacteria) 복합 발효 기술을 적용하여 발효한 홍삼 함유 발효 효소 식품의 제조 방법에 관한 것이다.

인삼은 트리터페노이드 사포닌(triterpenoid saponin), 진세노사이드(ginsenoside), 아세틸렌 화합물(acetylenic compound), 파낙산(panaxan), 세스퀴테르펜(sesquiterpene) 등의 물질을 함유하고 있으며, 진세노사이드 등은 체내에서 다양한 생리 작용을 한다. 명의별록, 신농본초경 등의 한방의학서적에 의하면 인삼은 오장을 보하고, 정신을 안정시켜 가슴이 두근거리는 증세를 없애며, 나쁜 기운을 없애고, 눈을 밝게 하며, 마음을 맑게 하는 등 여러 가지 효능이 있어 동양의학에서 몸을 보신하는 귀중한 재료로 사용된다고 기록되어 있다.

홍삼은 인삼을 오랜 시간 저장하기 위해 쪄서 말린 것으로 수치 과정을 거치면서 표피가 붉게 되어 홍삼이라 한다. 이러한 홍삼을 만드는 과정에서 말톨(Malthol), 진세노사이드 Rh₂, 진세노사이드 Rg₁ 등의 유효성분이 생성된다.

식약처에서는 2010년 한국인 100명을 대상으로 장내미생물의 인삼사포닌 대사와 효소활성을 비교한 결과 장내미생물이 부족한 사람은 인삼을 섭취하더라도 그 효능이 나타나지 않는다는 보도 자료를 배포했다. 진세노사이드는 당부분(glycone)과 비당부분(aglycone)으로 구성된 배당체인데, 이러한 진세노사이드가 인체 장내에 존재하는 특유 미생물에 의해 흡수가 용이한 형태의 생리활성 물질로 분해되어야 인삼을 섭취했을 때 인삼의 효능이 나타난다. 즉, 장내미생물이 섭취된 진세노사이드를 더욱 활성 있는 형태로 전환시키므로 진세노사이드를 분해하는 장내미생물이 부족한 사람은 아무리 많은 인삼을 섭취하더라도 인삼 사포닌을 제대로 흡수하지 못하게 된다. 진세노사이드를 분해하는 장내미생물은 개인마다 차이가 있어 개인의 장내에 존재하는 미생물의 효소 활성에 의해 모든 사람에게 나타나는 인삼 효능에도 차이를 보일 수 있다.

홍삼을 발효하게 되면 홍삼에 함유되어 있는 진세노사이드가 분자량이 작은 활성이 있는 형태의 진세노사이드로 분해되고, Rg₃, Rh₁, Compound-K 등의 특이 사포닌이 생성되어 유효성분의 체내 흡수율을 증대시킬 수 있으므로 장내미생물이 부족한 사람도 발효 홍삼 섭취에 의해 용이하게 체내 사포닌의 흡수율을 높일 수 있게 된다(특허문헌 1).

백미는 현미를 아홉 번 도정하여 만든 10분도미를 부르는 명칭으로, 쌀 영양소의 95%가 함유된 쌀 표피층, 즉 쌀눈과 미강이 도정 과정 중 제거된 쌀을 말한다. 현미는 1분도미라고도 부르며, 벼에서 겉 부분인 왕겨를 벗겨낸 것을 말한다. 따라서 현미에는 쌀눈과 미강이 그대로 남아있어 탄수화물, 지방, 단백질, 비타민, 칼슘 등이 풍부한 완전식품이라 할 수 있으며, 완전식품인 현미를 통해 영양균형을 이루고 미강이 갖는 기능성 성분들을 통해 다양한 생리활성 효과를 기대할 수 있다.

특히 현미의 성분 중 식이섬유는 변비, 식후 혈당 상승 방지, 대장암 예방 효능이 있고, 토코트리에놀은 항산화작용, 자외선 보호작용, 콜레스테롤 증가 억제 효과를 나타낸다고 알려져 있다. 감마-오리자놀은 활성산소제거, 피지 분비 및 혈행촉진 효능이 있고, 피틴산은 지방연소작용, 항암, 신장 및 간장 기능 강화, 빈혈방지, 고혈압 방지, 멜라닌 색소 생성 억제 능력이 있으며, 가바(GABA)는 혈행 개선, 중성 지방 억제, 비만 억제, 피부 개선, 혈압 개선, 소취, 신경 진정, 치매 예방과 개선의 효과를 나타낸다. 현미에 포함된 이노시톨은 지방간, 동맥경화 방지, 페루릭산은 활성산소 제거, 멜라닌 색소 생성억제, 옥타코사놀은 콜레스테롤 감소, 글리코겐 증가로 인한 피로회복, 비타민 B₂는 세포분열촉진, 비타민 B₆는 표피세포 원료 단백 대사촉진, 비타민 E는 활성산소 해독, 칼륨은 고혈압 방지, 칼슘은 골다공증 방지, 아연은 동맥경화 방지, 마그네슘은 심장병 방지, 철은 빈혈방지 등의 효능이 있는 것으로 알려져 있다.

전술한 바와 같이, 현미가 다양한 생리활성 효과를 가지기 때문에, 쌀이 주식인 한국인은 도정 과정 중 쌀눈과 미강의 소실이 없는 현미를 섭취하는 것이 건강을 영위하기 위한 바람직한 식생활이 될 것이다. 그러나 상기와 같은 건강상 이익에도 불구하고 백미가 현미보다 밥맛이 좋고 소화가 잘 되기 때문에 현미보다는 백미를 선호한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 체내 흡수율이 낮은 현미와 미강의 인체 내 흡수율을 높이는 방법이 필요하였고, 현미 또는 미강을 미생물을 이용하여 발효시킨 후 배양물을 얻는 방법 등이 연구되고 있다. 예를 들면, 특허문헌 2에는 볶은 현미를 포함하는 선식 분말에 유산균과 누룩을 사용하여 감마 아미노부티르산(γ-aminobutyric acid) 및 오르니틴(ornithine)의 함량과 항산화력이 증가된 발효물을 얻는 것이 게시되어 있고, 특허문헌 3에는 미강을 젖산균 및/또는 효모로 발효시켜 얻는 것이 게시되어 있다.

상기와 같이, 현미, 미강 또는 홍삼 각각에 대해서 생물전환기술을 이용하여 체내 흡수율을 높이는 것이 연구되고 있지만, 세 가지 원료를 모두 포함하고, 여러 종류의 균을 사용하여 발효함으로써 체내 흡수율이 증가되고, 항산화 효과가 높은 발효물을 얻는 것에 대해서는 아직 보고되지 않았다.

본 발명자는 현미 및 미강을 활용하고, 홍삼 내의 진세노사이드를 체내 흡수율이 높은 형태로 전환하기 위해서, 현미, 미강 및 홍삼 혼합물에 황국균(Aspergillus oryzae) 및 유산균(lactic acid bacteria) 복합 발효 기술을 적용하였으며, 그 결과 소화 효소에 의해 소화 작용이 증진되어 체내 흡수율이 낮은 현미와 미강의 영양성분과 기능성 성분의 흡수를 높여주어 체내 이용률이 증가되고,항산화 효과가 우수하며, 홍삼 사포닌이 체내 흡수가 가능한 사포닌 형태로 전환된 발효물이 얻어지는 것을 확인하였다.

대한민국 등록특허 제10-1139508호 대한민국 등록특허 제10-1292139호 대한민국 등록특허 제10-0799517호

본 발명의 목적은 홍삼, 현미 및 미강을 혼합한 혼합물에 황국균과 유산균 복합 발효 기술을 적용함으로써, 홍삼 내의 사포닌이 체내 흡수가 가능한 형태로 전환되고, 소화 효소의 활성과 항산화 물질 및 항산화 효과를 갖는 발효 효소 식품을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 하기의 단계를 포함하는 발효 효소 식품의 제조 방법을 제공한다:

1) 홍삼, 현미 및 미강을 혼합한 혼합물을 증숙하여 증숙된 혼합물을 만드는 단계;

2) 상기 증숙된 혼합물에 황국균 및 유산균을 접종하고 발효시켜 발효물을 만드는 단계;

3) 상기 발효물을 건조하여 건조 발효물을 만드는 단계; 및

4) 상기 건조 발효물을 분쇄한 후 과립, 분말, 환, 캡슐 및 정제로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 제형으로 가공하는 단계를 포함하는 발효 효소 식품의 제조 방법.

본 발명의 한 구현 예에 있어서, 상기 홍삼, 현미 및 미강의 혼합물은 홍삼, 현미 및 미강을 분쇄한 분말 형태일 수 있고, 분쇄 과정 없이 그대로 사용할 수도 있다. 상기 현미 및 미강은 수확기 이후 저장된 것을 기간에 상관없이 모두 사용할 수 있다. 상기 홍삼은 분쇄한 분말 형태를 사용하는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다. 상기 홍삼은 홍삼을 분말화한 것 또는 홍삼 추출물을 건조하여 분말화한 것을 제한 없이 포함한다. 상기 "추출물"은 원료로부터 임의의 방법으로 추출된 물질을 의미하며, 이렇게 추출된 추출액, 이로부터 얻을 수 있는 농축액, 상기 농축액의 건조물 및 분말을 제한 없이 포함한다.

상기 단계 1)의 홍삼, 현미 및 미강을 혼합한 혼합물 100 중량부에 대하여, 상기 홍삼은 1 내지 50 중량부로 포함될 수 있고, 상기 홍삼은 1 내지 45 중량부로 포함될 수 있으며, 상기 홍삼은 1 내지 40 중량부로 포함될 수 있고, 상기 홍삼은 1 내지 35 중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 상기 홍삼은 1 내지 30 중량부로 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 홍삼이 1 내지 50 중량부 범위 밖으로 포함될 경우, 즉 하한값 미만으로 포함될 경우에는 진세노사이드가 충분히 포함되지 않기 때문에 전환되는 진세노사이드 Rg₁, Rc, Rg₂, Rf 및 Rd의 양도 적어져 진세노사이드의 생리활성 효과를 얻을 수 없고, 상한값을 초과해서 포함될 경우에는 필요 이상으로 홍삼이 포함되기 때문에 원료비가 증가되어 생산비가 높아지는 문제점이 있다.

상기 단계 1)의 홍삼, 현미 및 미강을 혼합한 혼합물 100 중량부에 대하여, 상기 현미는 1 내지 70 중량부로 포함될 수 있고, 상기 현미는 1 내지 65 중량부로 포함될 수 있으며, 상기 현미는 1 내지 60 중량부로 포함될 수 있고, 상기 현미는 1 내지 55 중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 상기 현미는 1 내지 50 중량부로 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 현미가 하한값 미만으로 포함될 경우, 토코트리에놀, 감마-오리자놀, 피틴산과 같은 기능성 성분이 충분히 포함되지 않기 때문에 현미가 가진 생리활성 효과를 얻을 수 없다.

상기 단계 1)의 홍삼, 현미 및 미강을 혼합한 혼합물 100 중량부에 대하여, 상기 미강은 1 내지 70 중량부로 포함될 수 있고, 상기 미강은 1 내지 65중량부로 포함될 수 있으며, 상기 미강은 1 내지 60 중량부로 포함될 수 있고, 상기 미강은 1 내지 55 중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 상기 미강은 1 내지 50 중량부로 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 미강이 하한값 미만으로 포함될 경우, 미강에 포함된 다당체 성분, 페놀산이 혼합물에 충분히 포함되지 않아서 면역활성, 항암, 항알러지 및 항산화와 같은 생리활성 효과를 충분히 얻을 수 없다.

상기 단계 1)의 홍삼, 현미 및 미강을 혼합한 혼합물에는 대두가 추가로 포함될 수 있다. 이때, 추가로 포함될 수 있는 대두는 혼합물 100 중량부에 대하여, 1 내지 25 중량부로 포함될 수 있고, 보다 바람직하게는 1 내지 20 중량부로 포함될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1 내지 15 중량부로 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

본 발명의 한 구현 예에 있어서, 상기 단계 1)의 홍삼, 현미 및 미강을 혼합한 혼합물 100 중량부에 대하여, 상기 홍삼은 1 내지 30 중량부, 상기 현미는 1 내지 50 중량부, 및 상기 미강은 1 내지 50 중량부로 포함되는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않으며, 상기 혼합물에는 대두가 추가로 포함될 수 있다. 이때, 추가로 포함될 수 있는 대두는 혼합물 100 중량부에 대하여 1 내지 15 중량부 함량인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.

본 발명의 다른 구현 예에 있어서, 상기 홍삼, 현미 및 미강 혼합물은 100 내지 120℃ 온도에서 0.5 내지 3시간 동안 증숙하는 것이 바람직하나, 홍삼은 그 제조 과정에서 인삼을 증숙하여 건조한 것이므로, 증자된 현미 및 미강을 사용할 경우에는 증숙 단계는 생략할 수 있다. 홍삼, 현미 및 미강 혼합물을 증숙함으로써 살균효과와 호화작용을 통해 잡균의 발생을 막고, 황국균 및 유산균이 보다 잘 증식할 수 있는 환경을 조성한다.

상기 단계 2)의 발효에 있어서, 발효에 사용되는 황국균 및 유산균은 천연 배지에 액체 배양한 생균을 그대로 접종하거나, 황국균 포자 분말 및 동결건조 형태의 유산균 분말과 같은 분말화 된 균주를 사용할 수도 있다. 상기 황국균과 유산균은 각각 상기 단계 1)의 증숙된 혼합물 100 중량부에 대하여, 0.01 내지 2.0 중량부로 접종할 수 있고, 바람직하게는 0.05 내지 1.5 중량부로 접종할 수 있으며, 보다 바람직하게는 0.1 내지 1.0 중량부로 접종할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상기 황국균과 유산균이 각각 상기 단계 1)의 증숙된 혼합물 100 중량부에 대하여, 0.01 중량부 미만으로 포함될 경우, 28 내지 35℃에서, 바람직하게는 30 내지 35℃에서, 더욱 바람직하게는 30 내지 32℃에서, 48 내지 72시간의 조건에서 발효하더라도 최종 발효물의 소화 효소 활성, 항산화 효과가 충분히 얻어지지 않고, 2.0 중량부를 초과하여 포함될 경우에는 초기 접종되는 황국균과 유산균의 양이 많기 때문에 기질로 첨가되는 홍삼, 현미 및 미강을 혼합한 혼합물의 양이 상대적으로 적어져 0.01 내지 2.0 중량부의 범위로 접종할 때에 비해서 더 빨리 미생물이 정지기에 접어들게 되고 발효 초기에 발생하는 호흡량이 비교적 많게 되어 호흡열에 의해 온도가 상승하여 증식속도가 현저하게 떨어져 발효 효율이 감소할 수 있다.

균주를 접종 후 발효하기 전에 상기 증숙된 혼합물의 수분 함량이 증숙된 혼합물 100 중량부에 대하여 55 내지 60 중량부가 되도록 수분 함량을 조절하는 단계를 추가로 포함하여 발효 효율을 높이는 것이 바람직하다. 황국균 및 유산균의 액체 배양액을 사용할 경우에는 배양액의 수분을 고려하여 전체 수분 함량을 조절하여야 한다. 본 발효는 산소 공급 및 발효 중 발효열에 의해 증가된 발효물의 온도를 낮추기 위한 목적으로 행해지는 교반 과정을 포함하지 않는 고체 배양으로서, 발효가 종료될 때까지 정체 상태에서 발효를 진행하고, 호기성인 황국과 혐기성인 유산균 3종, 예로서 락토바실러스(Lactobacillus)속, 비피도박테리움(Bifidobacterium)속의 유산균을 동시에 발효하여 발효 효율을 높이도록 유도하고 있다.

본 발명의 발효 식품의 제조에 사용되는 상기 락토바실러스속 세균은 락토바실러스속에 속하는 미생물이면, 그 종류는 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei), 락토바실러스 애시도필러스(Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 헬베티카스(Lactobacillus helveticus), 락토바실러스 살리바리우스(Lactobacillus salivarius), 락토바실러스 가세리(Lactobacillus gasseri), 락토바실러스 파멘탐(Lactobacillus fermentum), 락토바실러스 로이테리(Lactobacillus reuteri), 락토바실러스 크리스파타스(Lactobacillus crispatus), 락토바실러스 델브룩키 섭스피시즈. 불가리쿠스(Lactobacillus delbrueckii subsp . bulgaricus), 락토바실러스 델브룩키서브스피시즈. 델브룩키(Lactobacillus delbrueckii subsp . delbrueckii), 락토바실러스 존소니(Lactobacillus johnsonii) 등의 락토바실러스속 세균을 들 수 있다. 이들 락토바실러스속세균 중에서도, 본 발명의 발효 식품의 진세노사이드 Rg₁, Rf, Re, Rg₂, Rb₂, Rd 함량을 높이고, 소화 효소 활성, 항산화 효과를 높이는 점에서, 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei) 또는 락토바실러스 애시도피러스(Lactobacillus acidophilus)를 사용하는 것이 특히 바람직하다.

또한, 본 발명의 발효 식품의 제조에 사용되는 비피도박테리움속 세균은 비피도박테리움속에 속하는 미생물이면, 그 종류는 특별히 제한되지 않지만, 비피도박테리움 브레베(Bifidobacterium breve), 비피도박테리움 롱검(Bifidobacterium longum), 비피도박테리움 인판티스(Bifidobacterium infantis), 비피도박테리움 아돌레스센티스(Bifidobacterium adolescentis), 비피도박테리움 비피덤(Bifidobacterium bifidum), 비피도박테리움 카테누라텀(Bifidobacterium catenulatum), 비피도박테리움 슈도카테누라텀(Bifidobacterium pseudocatenulatum), 비피도박테리움 앙굴라텀(Bifidobacterium angulatum), 비피도박테리움 갈리컴(Bifidobacterium gallicum), 비피도박테리움 락티스(Bifidobacterium lactis), 비피도박테리움 아니말리스(Bifidobacterium animalis) 등을 들 수가 있다. 이들 비피도박테리움속 세균 중에서도, 본 발명의 발효 식품의 소화 효소 활성, 항산화 효과를 높이는 점에서, 비피도박테리움 비피덤(Bifidobacterium bifidum)을 사용하는 것이 특히 바람직하다.

상기 락토바실러스속 또는 비피도박테리움속 세균은 한국생명공학연구소, 한국미생물보존센터 등으로부터 누구나 용이하게 분양받을 수 있다.

본 발명의 한 구현 예에 있어서, 황국균 및 혼합유산균(B. bifidum, B. longum, L. acidophilus)을 사용하여 홍삼, 현미 및 미강 혼합물을 30℃ 온도의 발효실에서 60시간 발효시켰을 때, 황국균 및 단일 유산균들로 발효한 발효물 각각에 비해 황국균 및 혼합유산균으로 발효한 홍삼함유 발효물의 아밀라아제 활성이 약 9.1 내지 18.2% 높게 나타나고(도 4 참조), 3종 혼합유산균으로 발효한 홍삼함유 발효물의 프로테아제 활성은 티로신 63.27 ppm으로 측정되었고, 이는 단일 유산균으로 발효한 홍삼함유 발효물의 프로테아제 활성과 비교하여 상당히 높은 수치인 것이 확인된다(도 7 참조).

본 발명의 또 다른 구현 예에 있어서, 황국균 및 유산균을 접종한 홍삼, 현미 및 미강 혼합물은 28 내지 35℃에서, 바람직하게는 30 내지 35℃에서, 더욱 바람직하게는 30 내지 32℃에서, 48 내지 72시간, 바람직하게는 48 내지 60시간 동안, 더욱 바람직하게는 48 내지 50시간 동안 발효하는 것이 바람직하다. 발효 온도를 28 내지 35℃의 온도로 유지하는 것은, 발효 온도가 35℃ 이상의 고온일 경우 유산균의 생육이 저해되거나 흑국이 발생될 가능성이 있고, 28℃ 미만일 경우 발효 효율이 떨어지기 때문이다. 또한, 48 내지 72시간의 발효 과정을 거침으로써 혐기성인 유산균과 호기성인 황국균의 증식을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 균주의 생육에 따른 효소(아밀라아제, 프로테아제 등) 활성, 특이 사포닌 함량, 폴리페놀 함량, 항산화 활성 등의 증가로 영양분 및 생리활성 물질의 체내 흡수율을 높일 수 있다. 발효시간을 48 내지 72시간으로 정한 것은 발효 시간이 48시간 미만이면 발효가 충분히 진행될 수 없고, 72시간을 초과하여 발효할 경우에는 발효 시간이 길어짐에 따라 효소, 항산화 물질 및 기타 생리활성 물질의 함량이 증가하기는 하나, 발효의 원료, 즉 미생물이 생육, 번식 및 대사에 이용하는 기질이 무한적으로 공급되는 것이 아니므로 발효 시간의 경과에 따라 미생물이 이용할 수 있는 기질이 부족해지며, 미생물이 대수기를 거쳐 정지기 및 사멸기에 이르게 되면 증식 속도가 현저하게 떨어져 발효 효율이 낮아지고, 이와 동시에 미생물 호흡 감소 등으로 발효실의 대기 중 수분함량이 낮아져 발효물의 수분이 증발하게 되어 건조가 시작되므로 발효 효율이 떨어질 수 있기 때문이다.

본 발명의 한 구현 예에 따르면, 건조된 발효물을 분쇄한 후 수분을 추가로 혼합하여 가공할 수 있다. 상기 발효물을 분쇄한 후 이를 과립, 분말, 환, 캡슐 또는 정제와 같은 제형으로 가공함으로써 섭취가 용이하도록 할 수 있다. 또한 제형화 된 식품은 그대로 섭취할 수도 있으나, 제품 유통기한과 지속적인 품질 유지를 위하여 건조 과정을 거치는 것이 바람직하고 40 내지 50℃의 온도에서 5 내지 10시간 동안 건조시키는 것이 더욱 바람직하나 이에 한정되지 않는다.

본 발명의 한 구현 예에 있어서, 본 발명의 효소 발효 식품은 진세노사이드 Rg₁을 1 내지 3mg/g, Rc를 1 내지 3mg/g, Rg₂를 0.1 내지 1mg/g, Rf을 0.1 내지 1mg/g 또는 Rd를 0.1 내지 2mg/g으로 포함할 수 있고, 바람직하게는 진세노사이드 Rg₁을 1 내지 2.5mg/g, Rc를 1 내지 2.5mg/g, Rg₂를 0.1 내지 0.8mg/g, Rf를 0.1 내지 0.8mg/g 또는 Rd를 0.1 내지 1.5mg/g으로 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 진세노사이드 Rg₁을 1 내지 2mg/g, Rc를 1 내지 2mg/g, Rg₂를 0.1 내지 0.5mg/g, Rf를 0.1 내지 0.5mg/g 또는 Rd를 0.1 내지 1mg/g으로 포함할 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.

아울러, 본 발명은 상기 제조 방법에 의해 제조된 발효 효소 식품을 제공한다.

본 발명의 구체적인 구현 예에 따르면, 상기 제조 방법으로 제조된 본 발명의 홍삼 함유 발효 효소 식품은 소화효소에 의한 소화작용을 증진시키며(도 4 및 도 7 참조), 항산화 물질 함량(도 10 및 도 13 참조) 및 항산화 효능이 향상된다(도 16 및 도 19 참조). 이는 상기 제조 방법에 의해 제조된 홍삼 함유 발효 효소 식품이 황국균과 유산균의 복합 발효를 통하여 체내 흡수가 어려운 홍삼, 현미 및 미강의 생리활성 물질과 영양 성분의 흡수를 높여 줄 수 있고, 발효에 의해 체내 이용률을 증가시킬 수 있음을 나타낸다. 또한, 홍삼에 존재하는 진세노사이드 Rg₁, Rf, Re, Rg₂, Rb₂, Rd 등은 피로회복 촉진, 항암 작용, 혈압 강하작용, 항산화 작용 등이 있다고 알려져 있으며, 현미와 미강에 포함되어 있는 섬유소는 당 흡수를 억제하여 혈당 조절 등의 효과를 나타낼 수 있고, 옥타코사놀, 감마오리자놀, 리놀렌산, 알파 토코페롤, 피틴산, 페롤릭산 등의 생리활성 물질은 항고혈압 활성, 항콜레스테롤 활성, 중금속 해독 활성, 및 숙취 해소 활성 등의 건강 유지 효과를 나타낼 수 있다.

본 발명의 다른 구현 예에 따르면, 건조된 발효물을 분쇄한 후 부원료 및 수분을 추가로 혼합하여 가공할 수 있다. 상기 부원료로는 스피루리나, 은행, 댓잎, 표고버섯, 도토리, 녹차, 생강, 강황, 칡, 뽕잎, 더덕, 송화가루, 솔잎, 도라지, 감태 및 비타민 B군으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 발효 효소 식품의 효능을 방해하지 않으면서 기능성을 향상시킬 수 있는 물질이라면 제한 없이 사용가능하다.

따라서 상기와 같은 본 발명의 제조 방법은 홍삼 사포닌과 현미 및 미강 영양성분의 체내 흡수율을 높여줄 뿐만 아니라, 소화작용을 도와 양질의 영양소가 체내에 잘 흡수되며 항산화 물질의 활성이 증가된 홍삼, 현미 및 미강 함유 발효 효소 식품의 제조를 위해 유용하게 이용될 수 있다.

본 발명의 제조 방법에 따른 홍삼, 현미 및 미강 혼합물의 발효물은 홍삼, 현미 및 미강 혼합물을 황국균 및 유산균을 이용하여 복합 발효함으로써 현미에 존재하는 미네랄과 비타민의 활성도가 증가하고, 발효물에 함유된 효소와 미생물에 의해 생산된 효소에 의해 홍삼, 현미 및 미강을 소화가 잘되는 형태로 변화시켜 이의 소화가 용이해진다. 또한, 본 발명의 제조 방법에 따른 발효물은 장내미생물 부족으로 홍삼 유효성분을 체내에 흡수하지 못하는 사람들이 홍삼 사포닌을 잘 흡수할 수 있도록 하고, 체내 흡수율이 낮은 현미와 미강의 영양 성분과 기능성 성분의 흡수를 높여주어 체내 이용률이 증가되므로 현대인의 영양 불균형 개선과 건강 증진에 도움을 줄 수 있다. 아울러, 홍삼, 현미 및 미강에 포함된 생리 활성 물질로 인해 면역력 증진, 피로개선, 혈소판 응집억제를 통한 혈액 흐름, 기억력 개선, 항고혈압 활성, 항콜레스테롤 활성, 중금속 해독 활성 또는 숙취해소 활성 등의 생리작용이 활성화되어 건강 유지의 효과를 나타낼 수 있다.

도 1은 본 발명의 홍삼 함유 발효 효소 식품 제조 방법의 간략한 공정도를 나타낸 도면이다.
도 2는 홍삼의 진세노사이드 함량을 기준으로 증자홍삼 및 발효홍삼 진세노사이드의 상대적 함량을 나타낸 도면이다.
도 3은 누룩균 및 혼합유산균에 따른 발효물의 아밀라제 활성을 나타낸 도면이다.
도 4는 황국균 및 각 유산균 종에 따른 발효물의 아밀라제 활성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예 1의 홍삼 함유 발효 효소 식품과 시판제품의 아밀라제 활성을 나타낸 도면이다.
도 6은 누룩균 및 혼합유산균에 따른 발효물의 프로테아제 활성을 나타낸 도면이다.
도 7은 황국균 및 각 유산균 종에 따른 발효물의 프로테아제 활성을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예 1의 홍삼 함유 발효 효소 식품과 시판제품의 프로테아제 활성을 나타낸 도면이다.
도 9는 누룩균 및 혼합유산균에 따른 발효물의 폴리페놀 함량을 나타낸 도면이다.
도 10은 황국균 및 각 유산균 종에 따른 발효물의 폴리페놀 함량을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예 1의 홍삼 함유 발효 효소 식품과 시판제품의 폴리페놀 함량을 나타낸 도면이다.
도 12는 누룩균 및 혼합유산균에 따른 발효물의 플라보노이드 함량을 나타낸 도면이다.
도 13은 황국균 및 각 유산균 종에 따른 발효물의 플라보노이드 함량을 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시 예 1의 홍삼 함유 발효 효소 식품과 시판제품의 플라보노이드 함량을 나타낸 도면이다.
도 15는 누룩균 및 혼합유산균에 따른 발효물의 DPPH 분석 결과를 나타낸 도면이다.
도 16은 황국균 및 각 유산균 종에 따른 발효물의 DPPH 분석 결과를 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시 예 1의 홍삼 함유 발효 효소 식품과 시판제품의 DPPH 분석 결과를 나타낸 도면이다.
도 18은 누룩균 및 혼합유산균에 따른 발효물의 FRAP 시험 결과를 나타낸 도면이다.
도 19는 황국균 및 각 유산균 종에 따른 발효물의 FRAP 시험 결과를 나타낸 도면이다.
도 20은 본 발명의 실시 예 1의 홍삼 함유 발효 효소 식품과 시판제품의 FRAP 시험 결과를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명을 비교 예, 실시 예 및 실험 예를 통하여 상세히 설명한다.

단, 하기 비교 예, 실시 예 및 실험 예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시 예 및 실험 예에 의해 한정되는 것은 아니다.

비교 예 1. 누룩 곰팡이에 따른 홍삼함유 발효물의 제조

누룩 곰팡이에 따른 홍삼함유 발효물의 효소활성 및 항산화 능력의 차이를 알아보기 위해 황국(충무발효), 홍국(충무발효), 백국(충무발효)을 이용하여 홍삼함유 발효물을 제조하였다. 홍삼, 현미 및 미강을 분쇄하여 홍삼 80 내지 100 메쉬, 현미 80 내지 90 메쉬, 미강 50 내지 60 메쉬 분말로 준비한 다음, 홍삼, 현미 및 미강 혼합물 100 중량부를 기준으로 하여, 홍삼 분말 10 중량부, 미강 35 중량부, 현미 45 중량부를 혼합하여 100℃ 내지 120℃로 0.5 내지 3시간 동안 증숙하거나 시중에 증자하여 판매하는 증자분말원료를 혼합한 후, 9 중량부의 대두분말(80 내지 90 메쉬)을 혼합하였다. 여기에 3종 혼합유산균(비아이 혼합유산균 - B. bifidum, B. longum, L. acidophilus; 비전바이오켐) 0.5 중량부와 황국, 홍국, 백국 중 1종을 0.5 중량부로 접종한 후 전체 수분 함량을 50 중량부로 맞추었다. 이렇게 배합된 원료를 30℃ 온도의 발효실에서 60시간 동안 발효하여 홍삼함유 발효물을 만들었다. 60시간의 발효 과정을 거친 후 발효물을 40℃ 내지 50℃ 건조기에서 5 내지 10시간 동안 건조하여 발효를 종료시켰다. 그런 다음 건조된 발효물을 분쇄한 후 효소활성 및 항산화력 측정에 사용하였다.

누룩균에 따른 효소활성 및 항산화 능력은 황국으로 발효한 발효물이 홍국, 백국으로 발효한 발효물에 비해 높은 활성을 나타내었다(도 3, 도 6, 도 9, 도 12, 도 15 및 도 18). 누룩균에 따른 발효물의 효소 활성 및 항산화 활성 차이는 아래 실험 예 2에 자세하게 나타내었다.

비교 예 2. 유산균에 따른 홍삼함유 발효물의 제조

유산균 종에 따른 홍삼함유 발효물의 효소 활성 및 항산화 활성의 차이를 알아보기 위해 여러 종의 유산균을 이용하여 홍삼함유 발효물을 제조하였다. 홍삼, 현미 및 미강을 분쇄하여 홍삼 80 내지 100 메쉬, 현미 80 내지 90 메쉬, 미강 50 내지 60 메쉬 분말로 준비한 다음, 홍삼, 현미 및 미강 혼합물 100 중량부를 기준으로 하여, 홍삼 분말 10 중량부, 미강 35 중량부, 현미 45 중량부를 혼합하여 100℃ 내지 120℃로 0.5 내지 3시간 동안 증숙하거나 시중에 증자하여 판매하는 증자분말원료를 혼합한 후, 9 중량부의 대두분말(80 내지 90 메쉬)을 혼합하였다. 여기에 상기 비교 예 1에서 효소활성 및 항산화 활성이 우수한 것으로 밝혀진 0.5 중량부의 황국균(A. oryzae; 충무발효)을 첨가한 후, 비피도박테리움 비피덤(Bifidobacterium bifidum, 비전바이오켐), 비피도박테리움 락티스(Bifidobacterium lactis, 한센), 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei, 한센), 락토바실러스 애시도필러스(Lactobacillus acidophilus, 한센), 페디오코쿠스 펜토사세우스(Pediococcus pentosaceus, 셀바이오텍), 류코노스톡 메센테로이데스(Leuconostoc mesenteroides, 셀바이오텍), 3종 혼합유산균(비아이 혼합유산균 - B. bifidum, B. longum, L. acidophilus; 비전바이오켐) 중 1종의 유산균을 0.5 중량부로 접종한 후 전체 수분 함량을 50 중량부로 맞추었다. 이렇게 배합된 원료를 30℃ 온도의 발효실에서 60시간 동안 발효하여 홍삼 함유 발효물을 만들었다. 60시간의 발효 과정을 거친 후 발효물을 40℃ 내지 50℃ 건조기에서 5 내지 10시간 동안 건조하여 발효를 종료시켰다. 그런 다음 건조된 발효물을 분쇄한 후 효소활성 및 항산화력 측정에 사용하였다.

유산균 종에 따른 발효물의 아밀라아제 및 프로테아제 활성은 3종 혼합유산균으로 발효한 발효물이 가장 높게 나타났고(도 4 및 도 7), 항산화력 및 항산화 물질의 함량은 유산균에 따라 큰 차이를 보이지 않았다(도 10, 도 13, 도 16 및 도 19). 유산균 종에 따른 발효물의 효소활성 및 항산화 활성 차이는 아래 실험 예 2에 자세하게 나타내었다.

실시 예 1. 홍삼 함유 발효 효소 식품의 제조

홍삼, 현미 및 미강을 분쇄하여 홍삼 80 내지 100 메쉬, 현미 80 내지 90 메쉬, 미강 50 내지 60 메쉬 분말로 준비한 다음, 홍삼, 현미 및 미강 혼합물 100 중량부를 기준으로 하여, 홍삼 분말 10 중량부, 미강 35 중량부, 현미 45 중량부를 혼합하여 100℃ 내지 120℃로 0.5 내지 3시간 동안 증숙하거나 시중에 증자하여 판매하는 증자분말원료를 혼합하였다. 그런 다음 증숙 처리된 홍삼, 현미 및 미강 혼합물에 대두분말(80 내지 90 메쉬)을 9 중량부 혼합하고 0.5 중량부의 황국균(A. oryzae; 충무발효)과 유산균(비아이 혼합유산균 - B. bifidum, B. longum, L. acidophilus; 비전바이오켐)을 각각 접종한 후 전체 수분 함량을 50 중량부로 맞추었다. 이렇게 배합된 원료를 30℃ 온도의 발효실에서 60시간 동안 발효하여 홍삼 함유 발효물을 만들었다. 발효 후 약 24시간이 경과하면 균의 증식에 의해 발효물이 하얗게 변하는 것을 육안으로 확인할 수 있으며, 발효 시간이 48시간 정도 경과하면 녹색으로 포자가 피기 시작하는 것을 볼 수 있었다. 60 내지 72시간 동안 발효를 진행하면 발효물이 황국 포자로 덮여 전체적으로 녹색을 띄게 되는데, 이 후로는 미생물의 증식 속도가 현저하게 낮아지고 발효물의 건조가 시작되어 발효 효율이 떨어지게 된다. 60시간의 발효 과정을 거친 후 발효물을 40℃ 내지 50℃ 건조기에서 5 내지 10시간 동안 건조하여 발효를 종료시켰다. 그런 다음 건조된 발효물을 분쇄한 후 수분을 혼합하여 과립 또는 환의 형태로 제형화하였고, 보관의 용이성 및 저장성 증가를 위해 제형화한 제품을 40℃ 내지 50℃ 건조기에서 다시 최종 건조시켜 수분함량 10% 이하의 홍삼 함유 발효 효소 식품을 제조하였다.

실험 예 1. HPLC 를 이용한 홍삼, 증자홍삼 및 발효홍삼의 사포닌 함량 분석

홍삼을 증자하거나 발효했을 경우의 사포닌 함량 변화를 알아보기 위해 홍삼, 증자홍삼 및 발효홍삼의 진세노사이드 함량을 HPLC를 이용하여 분석하였다. 증자홍삼은 홍삼을 120℃에서 1시간 증자한 것을 사용하였고, 발효홍삼은 홍삼분말에 황국과 유산균을 각각 0.5중량부 접종한 후 전체 수분 함량을 50중량부로 맞추고 30℃ 온도의 발효실에서 60시간 동안 발효한 것을 사용하였다. 진세노사이드 Rg₁, Rc, Rg₂, Rf 및 Rd를 각각 10 mg씩 10 mL 부피 플라스크에 넣은 후 메탄올에 녹이고 메탄올을 플라스크 표선까지 채운 후 적당히 희석하여 표준 용액으로 사용하였다.

시험용액은 다음과 같은 방법으로 조제하여 사용하였다. 건조한 홍삼, 증자홍삼, 발효홍삼 분말 약 1 g을 측정하여 250 mL 환류용 플라스크에 넣고 50% 메탄올 용액 50 mL을 가하여 70~80℃ 수욕에서 1시간 동안 환류 냉각하였다. 상기 용액을 원심분리한 후에 상등액을 둥근 플라스크에 옮기고, 잔류물은 1회 더 동일한 방법으로 추출하였다. 1, 2차 추출에서 얻은 상등액을 수욕 중에서 60℃ 이하 온도로 감압농축하고 농축물을 증류수 : 아세토니트릴 혼합액(80:20) 2 mL에 용해하였다. 상기 용해물을 멤브레인 필터(0.45 ㎛)로 여과한 후 분석용 시험 용액으로 사용하였다.

HPLC 분석 조건은 다음과 같다. 영린 YL 9100 HPLC 시스템(영린, 한국)을 사용하였으며, 컬럼은 Thermo C18 column(4.6 mm × 250 mm, 5 ㎛, SN: 1109614Q, Thermo electron corporation, USA), 컬럼 오븐 온도 30℃, 샘플 로딩양 10 uL, 유속 1 mL/분으로 하였다. 이동상 용매는 HPLC용 증류수와 아세토니트릴을 사용하였고, 90분간 농도 구배하였으며(표 1), UV 203 nm에서 검출하였다. 진세노사이드 함량은 다음 식에 의해 구하였으며, 도출된 수치를 하기 표 2에 나타내었다.

진세노사이드(㎎/g) = C × (a × b)/S × 1/1,000

C : 시험용액 내 개별 진세노사이드 농도(㎍/mL)

a : 시험용액 전량(mL)

b : 희석배수

S : 시료 채취량(g)

시간(분)	DW(%)	아세토니트릴(%)	흐름 속도(mL/분)
초기값	82	18	1.000
10.00	80	20	1.000
20.00	78	22	1.000
30.00	68	32	1.000
42.00	62	38	1.000
45.00	53	47	1.000
62.00	5	95	1.000
63.00	0	100	1.000
65.00	0	100	1.000
66.00	82	18	1.000
80.00	82	18	1.000
90.00	82	18	1.000

	진세노사이드 함량(mg/g)
	Rg1	Rc	Rg2	Rf	Rd
홍삼	13.29	10.87	1.20	2.04	2.72
증자홍삼	12.11	10.74	1.04	1.69	3.20
발효홍삼	15.70	13.63	1.25	2.31	4.09

분석 결과, 홍삼을 증자했을 경우 증자하지 않은 홍삼에 비해 Rg₁, Rc, Rg₂ 및 Rf 함량은 각각 8.9, 1.2, 12.6, 및 17.0% 감소하였고 Rd만이 17.5% 증가하였다. 발효한 홍삼의 경우 발효하지 않은 홍삼에 비해 Rg₁, Rc, Rg₂, Rf 및 Rd 함량이 각각 18.2, 25.4, 4.9, 13.6 및 50.1% 증가하였다. Rg₁, Rc, Rg₂, Rf 및 Rd는 진세노사이드가 분해되는 과정에서 생성되는 중간생성물로서 황국 및 유산균 복합 발효에 의해 분자량이 큰 진세노사이드가 분자량이 작은 진세노사이드로 분해되었음을 확인하였다(도 2).

실험 예 2. 발효 효소 식품의 소화 효소 효능의 확인

2-1. 아밀라아제 활성 측정

또 상기 비교 예 1 및 2에서 제조한 홍삼함유 발효물의 누룩균 및 유산균에 따른 효소활성과 상기 실시 예 1에서 제조한 홍삼 함유 발효 효소 식품과 국내 발효 효소 제품 6종의 효소 활성을 비교하기 위해 아밀라아제 활성을 측정하였다. 국내 제품 6종은 현미, 찹쌀, 율무, 보리, 대두 등을 발효한 C사 제품, 현미, 보리, 대두, 율무, 서리태, 찹쌀, 옥수수 등을 발효한 D사 제품, 볶음보리, 현미, 흑미 등을 황국을 이용하여 발효한 K사 제품, 현미, 우리밀, 보리, 흑미, 대두, 옥수수, 수수 등을 발효한 L사 제품, 흑미, 미강, 율무, 보리 등을 황국을 이용하여 발효한 N사 제품, 보리, 미강, 밀, 메밀, 토마토 등을 발효한 V사 제품을 사용하였다. 구체적으로, 실험을 위해 1% 전분 용액, 1% 2,4-디니트로살리실산(DNS) 용액을 준비하였으며, 실험은 다음의 방법에 따라 시행하였다. 홍삼함유 발효물, 홍삼 함유 발효 효소 식품 및 국내 6종 효소 식품을 각각 3 g씩 측량한 후 포스페이트 완충용액(pH 6.7) 60 mL을 가하고 상온에서 60분간 교반하여 조효소액을 추출하였다. 추출한 조효소액을 3,200 rpm에서 10분간 원심분리하여 고체분말을 가라앉힌 후 상등액을 와트만 여과지(No.1)로 여과하여 실험에 사용할 시험액을 얻었다. 그 시험액 0.5 mL에 37℃에서 5분간 중탕한 1% 전분 용액 0.5 mL을 첨가한 후 37℃에서 10분간 반응시켰다. 이후 1% 2, 4-DNS 용액을 1 mL씩 넣고 100℃에서 5분간 가열하여 효소활성을 멈추게 한 후 실온에 15 내지 20분간 방치한다. 별도로 100℃에서 5분간 가열하여 효소 활성이 불활성화된 시험액 0.5 mL을 위와 동일한 방법으로 조작하여 공시험용으로 사용한다. 공시험군과 시험군의 흡광도를 분광광도계를 이용하여 파장 550 nm에서 측정한다. 효소 반응에 의해 분해된 전분으로부터 생성된 글루코스는 DNS 용액으로 발색하여 미리 작성한 글루코스 표준 곡선으로부터 그 함량을 측정하였다. 모든 측정값은 3회 반복 실험하여 평균값 및 표준 오차를 계산하였다.

그 결과, 누룩균에 따른 아밀라아제 활성은 황국 4.15, 홍국 2.03, 백국 3.44 mg/min·g으로 황국을 이용하여 발효한 홍삼함유 발효물의 아밀라아제 활성이 월등히 높게 나타났으며(도 3), 유산균에 따른 홍삼함유 발효물의 아밀라아제 활성은 3종 혼합유산균으로 발효한 홍삼함유 발효물의 아밀라아제 활성이 단일 유산균으로 발효한 발효물에 비해 약 9.1 내지 18.2% 높게 나타남을 알 수 있었다(도 4). 또한 본 발명의 홍삼 함유 발효 효소 식품에 함유된 아밀라아제에 의해 분해된 전분으로부터 생성된 글루코스는 7.19 mg/min·g으로 측정되었고, 이는 국내 제품 6종의 아밀라아제 활성과 비교하여 월등히 높은 수치인 것을 알 수 있었다(도 5).

2-2. 프로테아제 활성 측정

상기 비교 예 1 및 2에서 제조한 홍삼함유 발효물의 누룩균 및 유산균에 따른 프로테아제 활성을 측정하였으며, 상기 실시 예 1에서 제조한 홍삼 함유 발효 효소 식품의 프로테아제 활성을 상기 아밀라아제 활성 측정에서 언급한 국내 제품 6종과 함께 측정하여 비교하였다. 구체적으로, 홍삼함유 발효물, 홍삼 함유 발효 효소 식품 및 국내 제품 6종을 상기 언급한 방법으로 추출하여 시험액을 얻었으며, 실험을 위해 0.6% 카제인 용액, 0.1N NaOH, 0.4M TCA, 0.4M 탄산나트륨 용액과 1N 폴린(Folin) 시약 및 시험액을 준비하였다. 실험은 다음의 방법에 따라 시행하였다. 카제인 용액 3 mL와 시험액 1 mL을 혼합한 후 30℃에서 10분간 반응시켰고, 대조군으로는 시험액 대신 정제수를 사용하였다. 여기에 TCA 용액 5 mL을 가하여 분해되지 않고 남은 단백질을 응고시킨 후 반응물을 거름종이로 걸러 응고된 미분해 단백질을 제거하였다. 여액 1 mL, 탄산나트륨 용액 2.5 mL 및 폴린 시약 0.5 mL을 혼합한 후 30℃에서 30분간 발색 반응을 시킨 후 660 nm에서 흡광도를 측정하여 분해된 단백질 함량을 확인하였다. 표준곡선은 티로신(tyrosine)을 이용하여 작성하였으며, 프로테아제 활성은 측정된 티로신 함량을 기준으로 비교 분석하였다. 모든 측정값은 3회 반복 실험하여 평균값 및 표준오차를 계산하였다.

그 결과, 누룩균에 따른 프로테아제 활성은 황국이 62.29 ppm으로 가장 높았으며, 홍국, 백국이 각각 30.58 및 5.47 ppm을 나타내었다(도 6). 3종 혼합유산균으로 발효한 홍삼함유 발효물의 프로테아제 활성은 티로신 63.27 ppm으로 측정되었고, 이는 단일 유산균으로 발효한 홍삼함유 발효물의 프로테아제 활성과 비교하여 상당히 높은 수치인 것을 알 수 있었다(도 7). 누룩균 및 유산균에 따른 아밀라아제와 프로테아제 활성 결과에 따르면 우수한 효소활성을 갖는 홍삼함유 효소식품의 발효를 위해 황국과 3종 혼합유산균을 이용하는 것이 가장 바람직한 것을 확인하였다.

본 발명의 실시 예 1에 따른 홍삼 함유 발효 효소 식품에 함유된 프로테아제 활성은 티로신 245.37 ppm으로 측정되었고, 이는 국내 제품 5종(L사 제외)의 프로테아제 활성과 비교하여 월등히 높은 수치인 것을 알 수 있었다(도 8).

실험 예 3. 발효 효소 식품의 항산화 효능 확인

3-1. 폴리페놀의 함량 측정

상기 비교 예 1 및 2에서 제조한 홍삼함유 발효물의 누룩균 및 유산균에 따른 총 폴리페놀함량과 상기 실시 예 1에서 제조한 홍삼 함유 발효 효소 식품과 상기 아밀라아제 활성 측정에서 언급한 국내제품 6종이 갖는 총 폴리페놀의 함량을 측정하였다. 폴리페놀은 활성 산소에 노출되어 손상되는 DNA의 보호나 세포 구성 단백질 및 효소를 보호하는 항산화 능력이 커서 다양한 질병에 대한 위험도를 낮춘다고 보고되어 있는 물질이다. 천연물의 폴리페놀, 플라보노이드 등의 페놀성 물질의 함량에 비례하여 전자공여능 등의 항산화 활성이 증가한다는 연구 보고가 있으며, 이 보고들에 따르면 페놀성 물질은 천연물의 항산화 작용 효과를 검증하는 지표라고 할 수 있다.

시험액은 상기 아밀라아제 및 프로테아제 측정을 위한 시험액 제조와 동일한 방법으로 제조하였으며, 정제수 90 mL에 2N 폴린 시약 10 mL을 혼합하여 0.2N 폴린 시약을 제조하였고, 53 g의 탄산나트륨을 정제수에 용해한 후 총 부피를 1 mL이 되도록 맞춰 1N 탄산나트륨 용액을 준비하였다. 총 폴리페놀 함량은 다음과 같은 방법으로 구하였다. 시험액 50 uL에 450 uL 증류수와 0.2N 폴린 용액 2.5 mL을 가하여 충분히 교반한 후 30℃에서 5분간 방치하고, 1N 탄산나트륨용액 2 mL을 가하여 30℃에서 90분간 반응시킨 후 765 nm에서 흡광도를 측정하였다. 갈산(Gallic acid)을 표준물질로 사용하여 검량선을 작성한 후 총 폴리페놀 함량을 측정액 1 L 중의 mg 갈산(mgGAE/L)으로 나타내었고, 모든 측정값은 3회 반복 실험하여 평균값 및 표준오차를 계산하였다.

그 결과, 누룩균에 따른 홍삼함유 발효물의 폴리페놀 함량은 황국, 홍국 및 백국이 각각 788.60, 647.85 및 517.86 mg/mL로 황국을 이용하여 발효한 홍삼함유 발효물의 폴리페놀 함량이 가장 높은 것을 알 수 있었으며(도 9), 7 가지 유산균을 이용한 홍삼함유 발효물에 함유된 폴리페놀은 발효에 이용한 유산균에 따라 갈산 614.08 내지 796.97 mg/L로 측정되었다(도 10). 또한 상기 실시 예 1에서 제조한 홍삼 함유 발효 효소 식품에 함유된 폴리페놀은 갈산 1143.60 mg/L로 측정되었고, 이는 국내 제품 6종의 폴리페놀 함량과 비교하여 월등히 높은 수치인 것을 알 수 있었다(도 11).

3-2. 플라보노이드 함량 측정

플라보노이드는 폴리페놀과 함께 항산화력이 높다고 알려져 있고 활성 산소종을 효과적으로 제거하며, 폴리페놀과 마찬가지로 항바이러스, 항염증, 항암 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 이에 본 발명의 비교 예 1 및 2에서 제조한 홍삼함유 발효물의 누룩균 및 유산균에 따른 플라보노이드 함량을 측정하고, 상기 실시 예 1에서 제조한 홍삼 발효 효소 식품과 상기 아밀라아제 활성 측정에서 언급한 국내제품 6종의 플라보노이드 함량을 측정, 비교하기 위해 다음과 같은 방법을 사용하였다. 시험에 사용할 시료는 비교 예 1 및 2에서 제조한 홍삼함유 발효물과 실시 예 1에서 제조한 홍삼 발효 효소 식품 및 국내제품 6종 각 3 g에 20배의 에탄올 60 g을 넣어 추출한 후 와트만 여과지 No.1로 여과한 추출액을 사용하였다. 시료 추출액 100 uL에 디에틸렌 글리콜 1 mL을 잘 혼합한 후 1N NaOH 100 uL를 가하여 37℃에서 1 시간 동안 반응시킨 후 분광광도계를 이용하여 420 nm에서 흡광도를 측정하였다. 나린진을 표준물질로 하여 0~0.8 mg/mL의 농도범위에서 얻어진 검량선으로부터 총 플라보노이드 함량을 시료 g 중의 mg으로 나타내었으며, 모든 측정값은 3회 반복 실험하여 평균값 및 표준오차를 계산하였다.

그 결과, 누룩균에 따른 플라보노이드 함량은 황국, 홍국, 백국 각각 0.16, 0.14 및 0.16 mg/g으로 균주에 따른 뚜렷한 차이를 보이지 않았다(도 12). 7 가지 유산균을 이용하여 발효한 홍삼함유 발효물에 함유된 총플라보노이드는 0.15 내지 0.17 mg/g으로 측정되었고, 유산균에 따른 플라보노이드 함량 역시 발효에 사용된 균주에 의한 영향은 거의 없는 것으로 확인되었다(도 13). 실시 예 1에서 제조한 본 발명의 홍삼 함유 발효 효소 식품에 함유된 총플라보노이드는 0.2053 mg/g으로 측정되었고, 이는 국내 제품 6종의 총플라보노이드 함량과 비교하여 월등히 높은 수치인 것을 알 수 있었다(도 14).

3-3. DPPH 시험

DPPH 분석은 항산화력 측정법의 일종으로 페놀과 방향족 아민 화합물의 항산화력 측정에 주로 사용된다. 본 발명의 비교 예 1 및 2에서 제조한 홍삼함유 발효물의 누룩균 및 유산균에 따른 항산화력을 측정하고, 상기 실시 예 1에서 제조한 홍삼 함유 발효 효소 식품과 상기 아밀라아제 활성 측정에서 언급한 국내제품 6종의 항산화력을 측정, 비교하기 위해 다음과 같은 방법을 사용하였다. 시험액은 상기 아밀라아제 및 프로테아제 측정을 위한 시험액 제조와 동일한 방법으로 제조하였으며, 0.15 mM DPPH 용액(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH) 2.9574 mg을 50 mL 에탄올에 용해)을 시험 직전에 제조하여 사용하였다. 시험군(S)은 100 uL의 시험액에 1.9 mL의 DPPH 용액을 첨가하고 반응액에 빛이 들어오지 않도록 알루미늄 호일 등으로 감싼 후 37℃에서 1시간 반응하였다. 공시험군(C)으로는 시험액 대신 증류수 100 uL를 가하였으며, 추출한 시험물질 내 존재하는 발색 물질에 의해 발생할 가능성이 있는 오차를 보정하기 위해 시험액 100 uL에 에탄올 1.9 mL(So), 증류수 100 uL에 에탄올 1.9 mL(Co)를 첨가한 후 상기 시험군 및 공시험군과 동일한 방법으로 반응하고, 이에 얻어진 흡광도 값을 시험군 및 공시험군에서 각각 빼주었다. 자유라디컬 소거능(%)은 아래 공식에 의해 계산되었으며, 실험은 3회 반복하여 시행하여 얻어진 결과로 평균과 오차 값을 얻었다.

자유라디컬 소거능(%) = [{1-(S-So)/(C-Co)}]×100.

그 결과, 누룩균에 따른 자유라디컬 소거능은 황국이 88.43%로 가장 높게 나타났으며, 백국과 홍국 순으로 각각 77.50 및 67.32%의 자유라디컬 소거능을 보였다(도 15). 유산균 종에 따른 홍삼함유 발효물의 자유라디컬 소거능은 87.60 내지 90.08%로 측정되었고, 총플라보노이드 함량의 결과와 마찬가지로 발효물간 큰 차이를 나타내지 않았다(도 16). 실시 예 1에 나타낸 본 발명의 홍삼 함유 발효 효소 식품의 자유라디컬 소거능은 94.46%로 측정되었고, 이는 국내 제품 6종의 자유라디컬 소거능과 비교하여 월등히 높은 수치인 것을 알 수 있었다(도 17).

3-4. FRAP 시험

FRAP(Ferric reducing antioxidant power) 시험은 낮은 pH에서 TPTZ(ferric 2,4,6-tripyridyl-s-triazine)가 Fe^{2 +}(ferrous)형으로 환원되는 원리를 이용하여 시험 물질의 환원력을 측정하는 항산화력 테스트 방법이다. 본 발명의 비교 예 1 및 2에서 제조한 홍삼함유 발효물의 누룩균 및 유산균에 따른 항산화력을 측정하고, 상기 실시 예 1에서 제조한 홍삼 발효 효소 식품과 상기 아밀라아제 활성 측정에서 언급한 국내제품 6종의 항산화력을 측정, 비교하기 위해 다음과 같은 방법을 사용하였다. FRAP 반응 시약은 40 mM 염산 용액에 TPTZ를 10 mM 농도로 용해하여 준비하고, 여기에 10 mM TPTZ 용액의 10배 부피에 해당하는 300 mM 아세테이트 버퍼(pH 3.6)와 10 mM TPTZ 용액과 동량의 20 mM 염화 제2철(ferric chloride) 용액을 균일하게 혼합한 후 37℃에서 30분간 정치하여 제조한다.

FRAP 시험을 위한 시험액은 상기 아밀라아제 및 프로테아제 측정을 위한 시험액 제조와 동일한 방법으로 제조하였으며, 시험액 40 uL에 증류수 160 uL를 넣어 균일하게 혼합한 후 1.8 mL의 FRAP 반응시약을 가하여 37℃에서 10분간 반응시켰다. 별도로 시험액 대신 증류수 200 uL를 동일한 방법으로 반응하여 공시험용으로 하였으며, 분광광도계 593 nm에서 공시험군과 시험군의 흡광도를 측정하고, 시험군의 흡광도 값에서 공시험군의 흡광도 값을 빼서 FRAP 시약에 의해 발생할 수 있는 오차를 제거하였다. 분석결과는 FeSO₄·6H₂O을 표준 물질로 하여 검량선을 작성한 후 시료의 흡광도를 mM FeSO₄ eq./mg extract로 표시하였으며, 모든 측정값은 3회 반복 실험하여 평균값 및 표준오차를 구하였다.

황국, 홍국 및 백국을 이용한 발효물의 FRAP 시험 결과는 각각 3.86, 1.79 및 2.23 mM FeSO₄ eq./mg으로 큰 차이를 나타내었으며, 효소활성 및 항산화 능력을 고려할 때 홍삼함유 발효효소식품은 황국을 이용하여 발효하는 것이 가장 바람직함을 알 수 있었다(도 18). 유산균 종에 따른 홍삼함유 발효물의 FRAP 시험 결과 역시 자유라디칼 소거능과는 달리 균주에 따른 차이를 보였으며, P. pentosaceus가 3.09 mM FeSO₄ eq./mg로 가장 낮았고 L. casei가 4.01 mM FeSO₄ eq./mg로 가장 높은 결과를 나타내었다(도 19). 또, 본 발명의 실시 예 1에서 제조한 홍삼 함유 발효 효소 식품의 FRAP 시험 결과는 3.19 mM FeSO₄ eq./mg로 측정되었고, 이는 국내 제품 6종의 FRAP 시험 결과와 비교하여 월등히 높은 수치인 것을 알 수 있었다(도 20).

Claims (14)

1) 홍삼, 현미 및 미강을 혼합한 혼합물을 증숙하여 증숙된 혼합물을 만드는 단계;
2) 상기 증숙된 혼합물에 황국균 및 유산균을 접종하고 발효시켜 발효물을 만드는 단계;
3) 상기 발효물을 40 내지 50℃에서 건조하여 건조 발효물을 만드는 단계; 및
4) 상기 건조 발효물을 분쇄한 후 과립, 분말, 환, 캡슐 및 정제로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 제형으로 가공하는 단계를 포함하는 발효 효소 식품의 제조 방법으로서,
상기 단계 1)의 홍삼, 현미 및 미강을 혼합한 혼합물 100 중량부에 대하여, 상기 홍삼은 1 내지 30 중량부, 상기 현미는 1 내지 70 중량부 및 상기 미강은 1 내지 70 중량부로 포함되고,
상기 발효 효소 식품은 진세노사이드 Rg₁을 1 내지 3mg/g, Rc를 1 내지 3mg/g, Rg₂를 0.1 내지 1mg/g, Rf를 0.1 내지 1mg/g 또는 Rd를 0.1 내지 2mg/g로 포함하는 발효 효소 식품의 제조 방법.

삭제

청구항 1에 있어서,
상기 단계 1)의 혼합물은 대두를 추가로 포함하는 것인 발효 효소 식품의 제조 방법.

청구항 3에 있어서,
상기 단계 1)의 홍삼, 현미 및 미강을 혼합한 혼합물 100 중량부에 대하여, 상기 대두는 1 내지 25 중량부로 포함되는 것인 발효 효소 식품의 제조 방법.

청구항 1에 있어서,
상기 황국균 및 유산균은 상기 단계 1)의 증숙된 혼합물 100 중량부에 대하여, 각각 0.01 내지 2.0 중량부로 접종되는 것인 발효 효소 식품의 제조 방법.

청구항 1에 있어서,
상기 단계 1)의 증숙된 혼합물의 수분 함량이 증숙된 혼합물 100 중량부에 대하여 55 내지 60 중량부가 되도록 수분 함량을 조절하는 단계를 추가로 포함하는 발효 효소 식품의 제조 방법.

청구항 1에 있어서,
상기 단계 1)의 증숙은 100 내지 120℃ 온도에서 0.5 내지 3시간 동안 실시되는 것인 발효 효소 식품의 제조 방법.

청구항 1에 있어서,
상기 단계 2)의 발효는 28 내지 35℃의 온도에서 48 내지 72 시간 동안 실시되는 것인 발효 효소 식품의 제조 방법.

청구항 1에 있어서,
상기 단계 3)의 건조는 5 내지 10시간 동안 실시하는 것인 발효 효소 식품의 제조 방법.

청구항 1에 있어서,
상기 유산균은 락토바실러스(Lactobacillus)속 및 비피도박테리움(Bifidobacterium)속의 유산균을 혼합한 혼합유산균인 발효 효소 식품의 제조 방법.

청구항 10에 있어서,
상기 혼합유산균은 비피도박테리움 비피덤(Bifidobacterium bifidum), 비피도박테리움 롱검(Bifidobacterium longum) 및 락토바실러스 에시도피러스(Lactobacillus acidophilus)로 구성된 발효 효소 식품의 제조 방법.

삭제

청구항 1 및 청구항 3 내지 청구항 11 중 어느 한 항의 제조 방법에 의해 제조된 발효 효소 식품.

청구항 13에 있어서,
상기 발효 효소 식품은 진세노사이드 Rg₁을 1 내지 3mg/g, Rc를 1 내지 3mg/g, Rg₂를 0.1 내지 1mg/g, Rf를 0.1 내지 1mg/g 또는 Rd를 0.1 내지 2mg/g로 포함하는 발효 효소 식품.

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