KR101677022B1 - 수용성 아라비노자일란 및 식이섬유 함량이 높은 밀기울의 가공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수용성 아라비노자일란(Arabinoxylan) 및 식이섬유가 많이 함유된 밀기울을 직접 섭취하거나 또는 2차 가공제품 예를들면, 제면, 제과 및 제빵등에 첨가하여 섭취시 밀기울에 함유된 수용성 아라비노자일란 및 식이섬유를 이취감 과 이물감을 개선하여 물성을 좋게 향상토록 함과 동시에 편리하고 간편하게 섭취할 수 있도록 한 수용성 아라비노자일란 및 식이섬유 함량이 높은 밀기울의 가공방법에 관한 것으로서,
상기와 같은 본 발명의 구체적인 해결적 수단은,
"밀기울에 15~25% 수분 함량을 갖도록 가수한 후, 바렐 온도 60~130℃, 스크류 회전속도 200~3,000 RPM 으로 압출성형 하는 압출성형단계;
상기 압출 성형된 밀기울을 분류기 1,500~2,500 RPM, 분쇄기 4,000~6,000 RPM으로 입자크기 100㎛ 이하로 분쇄하는 분쇄단계;
상기 분쇄된 밀기울에 원료 중량대비 1~10배의 물을 가수한 후 70~120℃로 60분간 가열하는 가열단계;
상기 가열한 밀기울을 50℃로 냉각한 다음 상기 냉각한 밀기울 100중량부 대비 셀루클라스트(Celluclast) 효소를 1~5중량부 투입 45~50℃에서 10~240분간 배양하는 효소처리단계;
상기 효소처리한 밀기울을 분무건조와 같이 건조하는 건조단계; 로 이루어진 것을 특징으로 하는 수용성 아라비노자일란 및 식이섬유 함량이 높은 밀기울의 가공방법"을 그 구성적 특징으로 함으로서,
본 발명에 따른 압출성형 및 가열 처리 밀기울 분말을 사용하면, 수용성 아라비노자일란의 함량이 높으면서 식이섬유 함량이 높은 면류·빵류·쿠키류 등의 식품 및 물 또는 우유에 타 먹을수 있는 즉석 섭취 식품 (Ready to eat food) 제조가 가능하고, 이를 섭취함으로써 면역기능 증대, 아라비노자일란 효과 등의 기능성이 강화된 식품을 간단하게 제조할 수 있는 것이다.

Description

수용성 아라비노자일란 및 식이섬유 함량이 높은 밀기울의 가공방법{Bran processing methods of the water-soluble dietary fiber content increases Arabinoxylan}

본 발명은 아라비노자일란(Arabinoxylan) 및 식이섬유가 많이 함유된 밀기울을 직접 섭취하거나 또는 2차 가공제품 예를들면, 제면, 제과 및 제빵등에 첨가하여 섭취시 밀기울에 함유된 수용성 아라비노자일란 및 식이섬유를 이취감 과 이물감을 개선하여 물성을 좋게 향상토록 함과 동시에 편리하고 간편하게 섭취할 수 있도록 한 수용성 아라비노자일란 및 식이섬유 함량이 높은 밀기울의 가공방법에 관한 것이다.

밀은 벼과(―科 Gramineae) 밀속(―屬 Triticum)의 풀 또는 그 곡물을 일컫는 것으로서 빵을 만드는 데 쓰는 밀(Triticum vulgare/T. aestivum), 스파게티나 마카로니 같은 파스타를 만드는 데 쓰는 듀럼 밀(T. durum), 케이크·크래커·쿠키·페이스트리·중력분 등에 쓰는 부드러운 콤팍툼 밀(T. compactum) 등이 있다.

건조한 지방에서 자란 밀은 대개 경질(硬質) 밀로 단백질이 11~15％ 함유되어 있고 글루텐 함량이 풍부해서 빵을 만드는 데 가장 적합하고, 반면에 습기찬 지방에서 자란 밀은 연질(軟質) 밀로서 단백질이 8~10％ 함유되어 있고 글루텐 함량이 적어서 케이크·크래커·쿠키·페이스트리, 가정용 밀가루 등에 알맞다.

이와 같은 밀에는 사람이 필요로 하는 주 에너지원으로는 보통 한 알갱이에는 물 12％, 탄수화물 70％, 단백질 12％, 지방 2％, 무기질 1.8％, 조섬유 2.2％ 등이 함유되어 있다. 밀 100g은 약 330㎈의 열량을 낼 수 있다. 소량의 비타민 A가 밀에 들어 있지만 제분과정에서 제거하는 것이 일반적이다.

이하 통상적인 밀 제분과정을 설명하면, 밀의 선별, 이물질 제거, 가수(加水), 조질, 분쇄, 체질, 포장의 공정으로 이루어진다. 즉, 밀의 선별이나 이물질 제거는 보통 정선공정이라고 칭하고 상기와 같이 정선된 밀을 분쇄/분리 용이하게 하기 위하여 적당량의 물과 적정 수분조건을 유지하는 공정을 가수공정이라 하며 그 다음, 롤러등으로 밀의 껍질과 씨눈 씨젖등을 분리하는 공정을 조질 또는 조쇄공정을 거친 후 밀을 누르고 비벼서 미세한 밀가루로 만드는 분쇄공정을 거쳐 분쇄된 밀가루를 체를 이용하여 입자별로 분리하는 체질 또는 사별공정을 거친 후 포장하면 되는 것이다.

이와 같이 제조된 밀가루는 밀의 구성요소에서 껍질을 제외함으로서 실질적인 밀의 영양성분중 대부분을 버리는 문제점을 갖고 있으나 반면에 껍질을 제외함으로서 제빵, 제과 및 제면를 제조한 상태에서 식감이 부드럽고 볼륨감등이 상대적으로 우수하여 대부분은 밀 껍질을 제외하는 즉, 조질 또는 조쇄공정을 반드시 거치는 필수적인 공정으로 여기고 있는 것이 사실이다.

그러나, 밀의 대략적인 구조인 밀 내피, 배유, 배아에서 상기 내피 즉 속껍질인 밀기울은 밀의 제분 과정중 배유(Endosperm) 부분을 밀가루로 생산하며 함께 생산되는 밀 껍질(Bran) 즉, 밀기울은 식이섬유가 약 40~50% 정도 함유되어 있고, 세포벽은 아라비노자일란(Arabinoxylan)으로 구성되어 있어 영양성이 우수한 식품 소재이나, 국내에서 유통되는 밀기울은 대부분 식품으로 사용되지 못하고 대부분 사료 용도로 소비되고 있는 실정이다.

밀기울의 세포벽을 구성하고 있는 다당류는 주로 셀룰로오스(cellulose), 헤미 셀룰로오스(hemicelluloses), 펙틴(pectin)과 비 다당류인 리그닌(lignin) 등으로 구성되어 있고, 이들은 소화효소로 가수분해되지 아니한 즉, 서로 공유 결합, 이온 결합, 소수 결합 등으로 결합되어 조밀하고 단단한 구조를 이루고 있으며,

특히 곡류는 수분함량이 매우 낮아서 구성성분간의 결합이 매우 조밀한 구조를 나타내고 있다.

아라비노자일란(Arabinoxylan)은 이들 세포벽을 구성하는 다당류의 구성 성분으로 숙주의 저항성을 증강시켜 암, 면역결핍질환, 약물 치료 후 면역능의 억제 등과 같은 질병상태에 대해 효과를 보이고 있으므로, 면역 증강 효과가 있는 생체반응조절제로 주목을 받고 있다.

또한 아라비노자일란(Arabinoxylan)은 혈액과 림프조직에서 일부 종양세포와 바이러스에 감염된 세포를 제거하는 것으로 조사되었으며, 식물 세포벽이 완전한 상태로는 섭취시 아라비노자일란(Arabinoxylan)이 체내에 흡수하기 어려운 상태이다.

따라서 아라비노자일란(Arabinoxylan)의 수용화를 위하여 주로 강알칼리나 유기용매를 사용하여 세포벽을 분해하는 방법이 주로 연구되어 왔다. 하지만 생산 과정중 오염물질이 많이 발생하여 산업적으로 응용하기에 용이하지 않다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 기존 아라비노자일란(Arabinoxylan)의 추출 공정은 밀기울을 압출성형 후 효소처리한 공정(대한민국 특허등록 10-0379582), 버섯 균사 배양 및 열수추출후 에탄올 첨가하여 원심분리 하는 방법 (대한민국 특허등록 10-0491362)등이 있으나 이는 처리 전 후의 총 아라비노자일란(Arabinoxylan)을 측정함으로서 섭취시 체내 흡수가 용이하지 않은 불용성 아라비노자일란(Arabinoxylan)을 포함한 공정에 관련된 것이었으며, 미강에 효소처리 후 고온 고압 처리 및 알카리 및 초음파 처리하여 추출하는 방법 (대한민국 특허등록 10-1345729)은 공정에 투입되는 기계적 에너지 투입량이 높으며, 알카리 처리에 따른 폐수 처리의 문제가 발생한다.

한국 특허등록 제10-0379582호 한국 특허등록 제10-0491362호 한국 특허등록 제10-1345729호

본 발명은 밀기울에 물리적 에너지를 투입 즉, 압출성형 후 습열 처리 및 건조를 통하여 밀기울의 세포벽 구조를 변형시켜 수용성 아라비노자일란 및 식이섬유의 추출 함량을 증가시켜 숙주의 저항성을 증강시켜 암, 면역결핍질환, 약물 치료 후 면역능의 억제 등과 같은 질병상태에 대해 효과를 발휘할 수 있는 수용성 아라비노자일란 및 식이섬유 함량이 높은 밀기울의 가공방법을 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 구체적인 해결적 수단은,

"밀기울에 15~25% 수분 함량을 갖도록 가수한 후, 바렐 온도 60~130℃, 스크류 회전속도 200~3,000 RPM 으로 압출성형 하는 압출성형단계;
상기 압출 성형된 밀기울을 분류기 1,500~2,500 RPM, 분쇄기 4,000~6,000 RPM으로 입자크기 100㎛ 이하로 분쇄하는 분쇄단계;
상기 분쇄된 밀기울에 원료 중량대비 1~10배의 물을 가수한 후 70~120℃로 60분간 가열하는 가열단계;
상기 가열한 밀기울을 50℃로 냉각한 다음 상기 냉각한 밀기울 100중량부 대비 셀루클라스트(Celluclast) 효소를 1~5중량부 투입 45~50℃에서 10~240분간 배양하는 효소처리단계;
상기 효소처리한 밀기울을 분무건조와 같이 건조하는 건조단계; 로 이루어진 것을 특징으로 하는 수용성 아라비노자일란 및 식이섬유 함량이 높은 밀기울의 가공방법"을 그 구성적 특징으로 함으로서 상기의 목적을 달성할 수 있다.

삭제

상기와 같이 구성된 본 발명은 종래방식으로는 밀기울의 구조상 물리적 충격에 의하여 분쇄가 되기 어려운 탄성을 가지고 있고, 아라비노 자일란으로 구성된 세포벽은 그 크기가 매우 작아 수용성 아라비노자일란을 증가시키기 어려웠으나,

본 발명에서는 밀기울의 압출성형을 통하여 수용성 분획물의 용출을 용이하게 하고, 습열 처리인 가열단계를 통하여 수용성 아라비노자일란과 식이섬유의 기능성을 가진 가공식품을 제조할 수 있는 수용성 아라비노자일란 및 식이섬유 추출을 위한 밀기울의 가공방법이 가능한 바, 구체적으로는 본 발명에 따른 압출성형 및 가열 처리 밀기울 분말을 사용하면, 수용성 아라비노자일란의 함량이 높으면서 식이섬유 함량이 높은 면류·빵류·쿠키류 등의 식품 및 물 또는 우유에 타 먹을수 있는 즉석 섭취 식품 (Ready to eat food) 제조가 가능하고, 이를 섭취함으로써 면역기능 증대, 아라비노자일란 효과 등의 기능성이 강화된 식품을 간단하게 제조할 수 있는 것이다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

도 1은 본 발명인 수용성 아라비노자일란 및 식이섬유 함량이 높은 밀기울의 가공방법의 흐름도.

이하, 본 발명인 수용성 아라비노자일란 및 식이섬유 함량이 높은 밀기울의 가공방법의 구체적인 구성 및 설명을 도면과 함께 상세히 설명한다.

[압출성형단계] ------ S1

본 단계는 밀기울에 15~25%의 수분 함량을 갖도록 가수한 후, 피더(Feeder)를 통하여 압출성형기인 바렐에 투입하고, 압출성형기 바렐의 온도는 60~130℃, 스크류 회전속도 200~3,000 RPM으로 압출성형 하였다. 압출성형된 밀기울 압출성형물은 절삭(Cutting)후 컨베어 벨트를 통하여 하기 단계인 분쇄단계로 이송된다.

[분쇄단계] ------ S2

본 단계는 상기 압출성형된 밀기울을 분류기 1,500~2,500 RPM, 분쇄기 4,000~6,000RPM으로 입자크기 100㎛ 이하로 분쇄하는 단계이다.

[가열단계] ------ S3

본 단계는 상기 밀기울 압출성형 분쇄물인 원료 중량대비 물을 1~10배 넣고 70~120℃로 교반하며 60분간 가열하는 단계이다.

[효소처리단계] ------ S4

본 단계는 상기 가열단계를 거친 밀기울을 50℃로 냉각한 다음 상기 냉각한 밀기울 100중량부 대비 셀루클라스트(Celluclast)효소를 1~5중량부 투입하여 45~50℃에서 10~240분간 배양하는 단계이다.

[건조단계] ------ S5

본 단계는 상기 효소처리단계를 거친 밀기울을 분무건조와 같이 건조하여 건조 분말을 채취하는 건조단계를 거침으로서 본 발명이 완성되는 것이다.

바람직하게는 상기 모든 단계를 거쳐서 제조, 가공된 밀기울 0.1~50중량부에 중력, 박력, 강력 밀가루중 어느 하나의 밀가루 50~99.1중량부를 혼합하는 단계를 포함하여 아라비노자일란 및 식이섬유가 풍부한 밀가루 프리믹스를 제공토록 할 수 있는 것이다.

상기와 같은 단계를 거친 밀기울(이하 '본 발명'이라 한다)과 일반적으로 가공처리를 하지 않은 밀기울 (이하 '생 밀기울' 이라고 한다) 및 단순히 가열단계후 건조시킨 밀기울(이하 '밀기울 가열 처리물'이라 한다)의 수용성 분획의 변화를 위하여 수용성지수(WSI, Water solubility index)와 수용성 아라비노자일란을 측정 하였다.

시료명	수용성 지수(%)	수용성 아라비노자일란(mg/g)
생 밀기울	15.71±0.21	2.70±0.24
밀기울 가열 처리물	16.91±0.38	8.80±0.14
본 발명	29.03±0.11	58.10±0.32

상기 표 1에서 나타난 바와 같이 본 발명은 생 밀기울에 비해서는 수용성 아라비노자일란이 약 30배, 밀기울 가열처리물에 비하여는 약 8배정도 많이 측정되며,

또 다른 측정결과를 도출하여 수용성 분획 및 수용성 아라비노자일란 증가 효과를 살펴보면,

가공처리를 하지 않은 밀기울 (이하 '생 밀기울' 이라고 함)과 단순히 압출성형 및 분쇄 밀기울 (이하 '밀기울 압출성형분쇄물' 이라고 함), 압출성형 분쇄 한 후 가열단계후 건조시킨 밀기울(이하 '밀기울 압출성형 분쇄 가열 처리물'이라 함), 그리고 압출성형 분쇄 및 습열 처리 후 효소처리한뒤 건조된 밀기울 (이하 '본 발명'이라고 함)의 수용성 분획의 변화를 위하여 수용성지수(WSI, Water solubility index)와 수용성 아라비노자일란을 측정 하였다.

시료명	수용성 지수(%)	수용성 아라비노자일란(mg/g)
생 밀기울	15.71±0.21	2.70±0.24
밀기울 압출성형분쇄물	16.70±0.14	8.30±0.25
밀기울 압출성형 분쇄 가열 처리물	25.01±0.12	13.50±0.12
본 발명	33.31±0.11	70.03±0.08

상기 표 2에서 나타난 바와 같이 본 발명은 생 밀기울에 비해서는 수용성 아라비노자일란이 약 30배, 밀기울 압출성형분쇄물에 비하여는 약 9배, 밀기울 압출성형 분쇄 가열처리물에 비하여는 약 6배정도 많이 측정되는 결과를 확인할 수 있다.

즉, 밀기울에 압출성형 단계, 분쇄단계, 가열단계, 효소처리하는 건조단계가 일괄적, 복합적으로 작용할 경우 수용성 분획의 증가 현상이 증가하였으며, 특히 수용성 아라비노자일란 함량이 증가하였음을 상기 측정결과로 명백하게 확인할 수 있는 바,

본 발명에 따른 압출성형 및 가열 처리 밀기울 분말을 사용하면, 수용성 아라비노자일란의 함량이 높으면서 식이섬유 함량이 높은 면류·빵류·쿠키류 등의 식품 및 물 또는 우유에 타 먹을수 있는 즉석 섭취 식품 (Ready to eat food) 제조가 가능하고, 이를 섭취함으로써 면역기능 증대, 아라비노자일란 효과 등의 기능성이 강화된 식품을 간단하게 제조할 수 있는 것이다.

S1 ; 압출성형단계 S2 ; 분쇄단계
S3 ; 가열단계 S4 ; 효소처리단계
S5 : 건조단계

Claims (2)

1. 밀기울에 15~25% 수분 함량을 갖도록 가수한 후, 바렐 온도 60~130℃, 스크류 회전속도 200~3,000 RPM 으로 압출성형 하는 압출성형단계;
   상기 압출 성형된 밀기울을 분류기 1,500~2,500 RPM, 분쇄기 4,000~6,000 RPM으로 입자크기 100㎛ 이하로 분쇄하는 분쇄단계;
   상기 분쇄된 밀기울에 원료 중량대비 1~10배의 물을 가수한 후 70~120℃로 60분간 가열하는 가열단계;
   상기 가열한 밀기울을 50℃로 냉각한 다음 상기 냉각한 밀기울 100중량부 대비 셀루클라스트(Celluclast) 효소를 1~5중량부 투입 45~50℃에서 10~240분간 배양하는 효소처리단계;
   상기 효소처리한 밀기울을 분무건조와 같이 건조하는 건조단계; 로 이루어진 것을 특징으로 하는 수용성 아라비노자일란 및 식이섬유 함량이 높은 밀기울의 가공방법.
2. 삭제

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