KR101759375B1 - 벼의 유용물질 증대를 위한 고압처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 벼의 유용물질 증대를 위한 고압처리방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 본 발명은 (a) 벼를 수세 및 침지시키고 발아시키는 단계; (b) 발아된 벼를 0.1-100 MPa에서 고압 처리하는 단계; (c) 고압 처리한 발아 벼를 건조하는 단계; 및 (d) 건조한 벼를 분쇄하는 단계를 포함하는 벼의 유용물질 증대를 위한 고압처리방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 벼의 유용성분 증대를 위한 고압처리방법에 의하면, 발아초기의 벼에 고압처리를 병행하였을 때 효율적으로 기능성분을 증대시킬 수 있으며, 각각의 기능성분을 효과적으로 증대시킬 수 있는 최적 압력 조건을 선정하였으며, 시간과 에너지 비용을 절감시키면서 발아 벼로부터 기능성이 우수한 고품질의 식품소재를 생산 할 수 있다는 효과가 있다.

Description

벼의 유용물질 증대를 위한 고압처리방법{Method of high hydrostatic pressure treatment for enhancement on functional components of rough rice}

본 발명은 벼에 함유된 유용성분을 효과적으로 증대시킬 수 있는 방법에 관한 것이다.

벼 (Oryza sativa L.)는 우리나라를 비롯한 아시아 지역에서 하루 열량의 절반 이상을 섭취하고 있는 중요한 곡류이며, 최근 건강에 대한 인식이 높아짐에 따라 발아 종자를 대체 건강식품으로 전환 및 가공 시키는 연구가 많이 진행되고 있다. 벼의 배유 부분에는 전분이 저장되어 있고 외피 부분에는 비타민 및 무기질 등의 영양성분과 플라보노이드, 시아니딘(cyanidin), 피트산(phytic acid) 및 페룰산(ferulic acid) 등 다양한 항산화 물질이 함유되어 있는 것으로 알려져 있다. 또한, 미강 부분은 식이섬유가 다량 함유되어 있으며, 혈중 콜레스테롤 저하 효과, 항산화 효과 및 혈압상승 억제 효과가 우수한 것으로 보고되고 있다.

발아란 식물의 씨눈에 정해진 유전적 정보가 적당한 환경 하에서 싹이 발생하거나 또는 그 종의 번식을 위해 생명을 시작하는 것으로 종자의 씨눈과 배젖에 있는 비활성 상태의 DNA 유전정보와 각종 효소, 영양소 등 외적 환경 여건이 좋아지면 활성화되어 식물로서의 생명을 시작하는데 발아 시 각종 영양소가 최대한 갖추어지게 된다. 씨눈 부분이 발아되면서 영양성분인 단백질과 아미노산, 지방산, 탄수화물, 비타민, 미네랄, 식이섬유 등이 변화하며, γ-oryzanol이나 arabinoxylane, γ-aminobutyric acid (GABA), vitamin E 등의 생리활성 성분들도 증가하고 발아 중에 효소가 활성화됨으로써 영양성분들의 체내 흡수가 용이하게 되는 것으로 알려져 있다. 따라서 발아되는 시점에 식물은 많은 유용한 생리활성 성분이 다량 증가되어 있다고 볼 수 있다. 그러나 벼는 왕겨층과 미강에 다양한 유용성분이 함유되어 있음에도 불구하고 불용성 성분이 다량 존재하여 생체이용률이 낮으며, 발아단일공정을 적용한 벼의 경우 유용성분이 증가하지만 증가효과가 미비하고, 생산공정의 에너지 비용이 높다는 한계점을 가지고 있어 벼의 유용성분을 효과적으로 증대시키기 위한 새로운 공정의 개발이 필요하다.

한편, 식품 및 제약산업의 소재개발에 많이 적용되고 있는 초고압 (high hydrostatic pressure) 기술은 10~1,000 MPa의 압력을 이용하는 기술로서 압력매체로 물이나 오일을 사용하여 압력을 순간적으로 균일하게 전달시키는 비가열처리 기술 중의 하나이며, 미생물의 형태, 생화학적 반응, 효소활성, 세포막 및 세포벽에 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 초고압 처리가 위와 같은 특성을 갖는 것은 압력증가에 따른 부피의 감소/증가가 분자결합의 분해/형성으로 반응 평형을 이동시키기 때문이다.

이러한 초고압 기술은 다양한 변수들이 영향을 미칠 수 있는데, 주요 매개변수로는 압력, 온도, 시간 등의 공정 변수와 수분함량, pH, 미생물 및 효소의 생육 조건 및 단계 등의 환경인자로 구분 할 수 있고, 기능성 성분의 선택적 증가 및 추출 시 적용 압력의 세기는 가장 중요한 변수라고 할 수 있다.

그러나 벼에는 주요 유용한 생리활성성분이 함유되어 있어, 벼로부터 유용물질을 효과적으로 수득하기 위해 가수분해효소처리와 같은 기술이 사용되고 있으나 그 효과가 미비한 실정으로, 새로운 기술의 개발이 필요한 실정이다.

대한민국특허출원 10-2010-0069668

이에 본 발명에서는 벼의 유용성분 이용성을 증대화 시키기 위한 방법으로 벼를 초고압 처리하여 유용성분을 극대화시킬 수 있는 최적 공정 조건을 확립함으로써 본 발명을 완성하였다.

이에 본 발명의 목적은 벼의 유용성분 증대를 위한 고압 처리방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 벼를 수세 및 침지시키고 발아시키는 단계; (b) 발아된 벼를 0.1-100 MPa에서 고압 처리하는 단계; (c) 고압 처리한 발아 벼를 건조하는 단계; 및 (d) 건조한 벼를 분쇄하는 단계를 포함하는, 벼의 유용성분 증대를 위한 고압 처리방법을 제공한다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 (a) 단계의 발아는 35-37℃의 온도 및 80-85%의 상대습도에서 1~6일간 발아시키는 것일 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 (b) 단계의 고압 처리는 35-37℃의 온도에서 12~28시간 동안 처리하는 것일 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 (b) 단계에서 발아된 벼는 고압 처리 전에 진공 포장하는 단계를 더 추가할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 (c) 단계의 건조는 45-50℃의 온도에서 2~4일간 열풍건조를 수행하는 것일 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 유용성분은 폴리페놀, 페놀산, 감마-아미노뷰티르산(GABA), 아라비노자일란, 감마-오리자놀 및 비타민 E로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 유용성분 중, 폴리페놀 증대를 위해 상기 고압 처리는 0.1~30 MPa의 압력으로 처리하고, 페놀산 증대를 위해 상기 고압 처리는 50~100 MPa의 압력으로 처리하고, 감마-아미노뷰티르산(GABA) 증대를 위해 상기 고압 처리는 0.1~50 MPa의 압력으로 처리하고, 아라비노자일란 증대를 위해 상기 고압 처리는 0.1~100 MPa의 압력으로 처리하고, 감마-오리자놀 증대를 위해 상기 고압 처리는 0.1~50 MPa의 압력으로 처리하고, 및 비타민 E 증대를 위해 0.1~30 MPa의 압력으로 처리할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 발아 벼의 피틴산 함량 감소를 위해 상기 (b)단계의 고압 처리는 0.1~100 MPa에서 12~28시간 동안 수행하는 것일 수 있다.

본 발명에 따른 벼의 유용성분 증대를 위한 고압처리방법에 의하면, 발아초기의 벼에 고압처리를 병행하였을 때 효율적으로 기능성분을 증대시킬 수 있으며, 각각의 기능성분을 효과적으로 증대시킬 수 있는 최적 압력 조건을 선정하였으며, 시간과 에너지 비용을 절감시키면서 발아 벼로부터 기능성이 우수한 고품질의 식품소재를 생산 할 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 벼의 발아 및 고압처리 공정단계를 모식도로 나타낸 것이다.
도 2는 발아 전후 고압처리 벼의 총 폴리페놀 함량 변화를 분석한 결과로서, 모든 도면에서 BG-HP24는 Before germination rice treated at high pressure for 24 h를 나타낸 것이고, AG-HP24는 After germination rice treated at high pressure for 24 h를 나타낸 것이다(^*** : p<0.001, ^** : p<0.01, ^* : p<0.05, 통계분석에서 ae은 95% 유의수준에서 일원배치분산분석을 실시하고, 사후분석으로 Duncan의 다중분석을 실시한 결과이다).
도 3은 발아 전후 고압처리 벼의 GABA 함량 변화를 나타낸 것이다.
도 4는 발아 전후 고압처리 벼의 총 아라비노자일란 및 수용성 아라비노자일란 함량 변화를 나타낸 것이다.
도 5는 발아 전후 고압처리 벼의 감마오리자놀 함량 변화를 나타낸 것이다.
도 6은 발아 전후 고압처리 벼의 피틴산 함량변화를 나타낸 것이다.

본 발명은 발아 벼의 유용성분을 최대화 시킬 수 있는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발아 전후 고압처리된 벼에 대한 압력 세기에 따른 유용성분의 변화를 분석하여 최적 압력조건을 선정함으로써 발아 및 고압의 병행처리 시 압력변수가 벼에 함유된 유용성분의 증대에 중요한 영향을 미친다는 사실을 확인할 수 있었다.

따라서 본 발명은 발아된 벼를 고압 처리하여 발아된 벼에 함유된 유용성분의 함량을 증가시키는 방법에 관한 것으로, 바람직하게 본 발명에서 제공하는 상기 방법은, (a) 벼를 수세 및 침지시키고 발아시키는 단계; (b) 발아된 벼를 0.1-100 MPa에서 고압 처리하는 단계; (c) 고압 처리한 발아 벼를 건조하는 단계; 및 (d) 건조한 벼를 분쇄하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에서 용어 "벼"는 현미와 이를 둘러싸고 있는 껍질인 왕겨로 이루어진 벼의 종자로서, 현미로부터 왕겨를 벗겨내지 않은 상태의 벼를 의미한다. "발아 벼"는 상기 현미와 왕겨로 이루어진 벼를 발아조건하에서 발아를 유도한 벼를 의미한다. "발아 벼" 제조조건은 온도 37℃ 상대습도 80%이다. "고압처리"는 냉각수 순환장치가 연결된 기체가압식 압력처리 장치를 이용하는 것이며, 압력용기 내부의 온도는 발아조건과 동일한 37℃에서 유지되도록 하였으며, "고압처리"는 효소가 불활성화 되지 않도록 발아 직후에 실시한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 발아 벼의 제조를 위해 먼저 벼를 물로 수세하고 침지시킨 후 발아시키는 발아 공정단계를 수행하고, 이후 발아시킨 벼를 수분과 산소투과성이 적은 알루미늄호일 필름에 진공 포장한 후, 압력 용기 안에 비압축성 유체인 물을 넣고 수압으로써 압력을 가하는 방식으로 0.1~ 100 MPa의 다양한 압력범위로 고압처리를 실시하는 고압처리 공정단계를 수행한 다음, 50℃의 열풍건조기에서 고압처리 발아 벼를 건조시키는 건조 단계, 유용성분 분석을 위하여 발아 벼를 분쇄하는 분쇄 단계를 포함하는 고정을 통해 각각의 유용성분의 최대함량을 나타내는 압력 처리방법을 선정하였다.

본 발명의 방법에서 상기 (a) 단계의 발아는 35-37℃의 온도 및 80-85%의 상대습도에서 1~6일간 발아시키는 것이 바람직하며, 상기 (b) 단계의 고압 처리는 35-37℃의 온도에서 12~28시간 동안 처리하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 (b) 단계에서 발아된 벼는 고압 처리 전에 진공 포장하는 단계를 더 추가할 수 있고, 상기 (c) 단계의 건조는 45-50℃의 온도에서 2~4일간 열풍건조를 수행하는 것이 바람직하다.

본 발명의 방법으로 함량 증대 효과를 도출할 수 있는 벼에 함유된 유용성분으로는 이에 제한되지는 않으나, 폴리페놀, 페놀산, 감마-아미노뷰티르산(GABA), 아라비노자일란, 감마-오리자놀 및 비타민 E로 이루어진 군 중에서 선택될 수 있다.

특히, 폴리페놀 증대를 위해 상기 고압 처리는 0.1~30MPa의 압력으로 처리하고, 페놀산 증대를 위해 상기 고압 처리는 50~100MPa의 압력으로 처리하고, 감마-아미노뷰티르산(GABA) 증대를 위해 상기 고압 처리는 0.1~50MPa의 압력으로 처리하고, 아라비노자일란 증대를 위해 상기 고압 처리는 0.1~100MPa의 압력으로 처리하고, 감마-오리자놀 증대를 위해 상기 고압 처리는 0.1~50MPa의 압력으로 처리하고, 비타민 E 증대를 위해 0.1~30MPa의 압력으로 처리하는 것이 바람직하다는 것을 하기 실험을 통해 입증하였다.

벼에 함유된 유용성분 중, 폴리페놀은 산화를 방지하는 작용, 즉 항산화 기능을 갖고 있고 콜레스테롤이 소화관으로 흡수되는 것을 방지하는 역할을 한다.

페놀산은 피토케미컬 중의 하나로서 면역력 증진 기능이 있고 항산화, 항염, 항균 활성 등 유용한 기능을 가지고 있으며, 감마-아미노뷰티르산(GABA)는 쌀눈에 많이 함유되어 있는 것으로 알려져 있고, 혈압강하, 이뇨작용, 뇌의 대사기능 촉진 등의 작용이 있다. 또한, 아라비노자일란은 면역 증진 작용을 가지는 유효한 물질로 각광을 받고 있는데, NK세포를 포함한 면역계 세포들의 활성을 현저하게 증가시켜 암세포의 증식을 억제시키는 결과가 탁월한 것으로 알려져 있고, 감마-오리자놀은 갱년기 장애, 자율신경실조증의 개선 효과가 있다고 알려져 있으며, 비타민 E는 지용성 비타민으로 세포막을 유지시키는 역할을 하며 항산화 물질로 활성산소를 무력화시킨다. 즉 비타민 E는 세포막의 불포화지방산 사이에 존재하면서 불포화지방산의 과산화 작용이 진전되는 것을 막는 항산화제(antioxidant)로 작용하고 면역 기능, 특히 T 림프구 기능의 정상화에 작용하는 것으로 알려져 있어 체내 매우 유용한 물질로 알려져 있다.

한편, 본 발명의 방법으로는 발아 벼의 피틴산 함량을 감소시킬 수 있는 최적 조건을 확립한 특징이 있는데, 상기 (b)단계에서 고압 처리를 0.1~100 MPa에서 12~28시간 동안 수행할 경우, 발아 벼의 피틴산 함량을 감소할 수 있다.

피틴산(Phytic Acid)은 콩류, 나무의 열매, 곡류의 외피에 많이 분포되어 있는 천연식물 항산화제이지만 무기질류의 흡수를 저해한다. 벼의 종자에서 얻어진 쌀겨 또는 옥수수의 종자를 물 또는 산성 수용액으로 추출한 후 정제하여 얻어지는 것으로 무기질 중에 인산과 이노시톨이 결합된 물질로서 천연 방부제 역할을 하여 곡물 씨앗 들이 외부의 침입을 막거나 썩는 것을 방지하는 역할을 하지만 인체 내에서는 철이나 칼슘 등과 결합해서 이들 미네랄을 인체 밖으로 빼내는 역할을 하기 때문에 피틴산을 많이 섭취하는 것은 바람직하지 못하다.

이러한 점에서 본 기술은 체내 유용성분들에 대해서는 함량이 최대가 될 수 있기 위한 최적 처리 공정을 확립하였고, 나아가 유용하지 못한 성분에 대해서는 함량이 감소될 수 있기 위한 처리 공정을 확립하였다는 점에 특징이 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하기로 한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

벼의 발아 및 고압처리

본 실험에서 사용한 벼는 2011년도에 충북 증평군 소재 농가에서 재배 생산된 벼(Oryza sativa L.)를 분양받아 사용하였다. 벼 500 g을 20℃의 물로 수세하고 3일간 침지시킨 다음 발아기(WGC 450, Dahan Inc, Seoul, Korea)로 발아시켰다. 발아 온도는 37℃, 습도는 85%를 유지시키면서 발아시켰으며, 물은 1일 1회씩 교환해주었고, 1일 3회씩 10분간 물주기를 하면서 발아시켰다. 발아기간은 1일에서 6일로 하였고, 발아시키지 않은 벼를 대조구로 사용하였다. 고압처리는 초고압 저분자분해 시스템(Super-high pressure liquefying system, TFS-2L, Inoway, Inc, Anyang, Korea)을 이용하였으며, 압력용기 내부의 온도는 발아조건과 동일한 37℃에서 유지되도록 하였다. 대조구인 무발아 벼와 2일간 발아시킨 벼를 수분과 산소투과성이 적은 알루미늄호일필름(Newpack, Seoul, Korea)에 10 g 단위로 진공포장한 후 0.1, 10, 30, 50 및 100 MPa의 압력 하에서 24시간동안 처리 하였으며, 압력처리는 효소가 불활성화 되지 않도록 발아 벼 시료 제조 직후에 실시하였다. 발아된 벼를 고압처리한 벼는 50℃의 열풍건조기(WFO-459PD, EYELA, Tokyo, Japan)에서 2일간 건조시킨 다음 80 mesh로 분쇄(Micro hammer cutter mill type-3, Culatti AG, Zurich, Swiss)하고 -18℃에서 보관하며 시료로 사용하였으며, 시료제조방법은 하기 도 1에 나타낸 바와 같다.

<실험예 1>

고압처리에 따른 발아 전과 후 벼의 총 폴리페놀 함량변화 분석

발아 전후 벼의 고압처리에 따른 총 폴리페놀 함량 분석은 Folin-Ciocalteu reagent가 추출물의 폴리페놀성 화합물에 의해 환원된 결과인 몰리브덴 정색으로 발색하는 것을 원리로 측정하였다. 즉, 각 시료로서 발아전의 벼를 대상으로 고압처리한 추출물 및 발아된 벼를 대상으로 고압처리한 추출물 각 100 μL에 2% Na₂CO₃ 용액 2 mL를 가한 후 3분 방치하여 50% Folin-Ciocalteu reagent 100 μL를 가하였다. 실온에서 30분 방치 후 반응액의 흡광도 값을 750 nm에서 측정하였다. 표준물질로 gallic acid (Sigma-Aldrich)를 5, 10, 25 및 50배로 희석하여 사용하였으며, 검량선 작성 후 총 폴리페놀 함량은 발아 벼를 기준으로 g 중의 mg GAE (gallic acid equivalent)로 나타내었다.

발아 전후 고압처리에 의한 벼의 총 폴리페놀 함량 변화를 측정한 결과, 도 2에 나타낸 바와 같이, 모든 시료에서 고압처리 시 함량이 증가한 것으로 나타났다. 구체적으로 발아 전 시료의 경우 대조구, 0.1 및 10 MPa의 압력 처리군에서는 각각 0.39, 0.37 및 0.35 mg GAE/g으로 벼의 총 폴리페놀 함량이 유사하게 나타났지만, 30, 50 및 100 MPa에서는 각각 0.52, 0.50 및 0.67 mg GAE/g로 압력이 증가함에 따라 총 폴리페놀 함량이 유의적으로 증가한 것으로 나타났다.

그러나 2일간 벼를 발아시킨 뒤 고압처리 하였을 경우, 대조구의 총 폴리페놀 함량은 0.40 mg GAE/g이었던 것이 처리압력이 증가함에 따라 30 MPa의 1.58 mg GAE/g 까지 증가하였지만, 50 및 100 MPa에서는 각각 1.12 및 1.10 mg GAE/g으로 감소하는 경향을 나타내었다.

<실험예 2>

고압처리에 따른 발아 전과 후 벼의 총 페놀산 함량변화 분석

페놀산 함량 측정을 위하여, 상기 실험예 1에서 사용한 동일한 시료에 80% 메탄올을 첨가한 후 1시간 동안 3회 초음파 추출하였으며, 추출물은 여과지로 여과하여 감압 농축하고, 10% 메탄올 50 mL로 녹인 후 디에틸에테르(diethyl ether) : 에틸아세테이트(ethyl acetate)의 1:1 혼합액을 이용하여 페놀산을 분리 용출하였다. 분리 용출하여 얻어진 페놀산은 HPLC용 메탄올에 용해한 다음 0.45 μm syringe filter (Millipore, Billerica, MA, USA)로 여과하여 HPLC (ACME 9000 system, Younglin Co., Lte, Anyang, Korea)로 분석하였다. 표준물질로는 gallic acid, chlorogenic acid, (+)-catechin, caffeic acid, p-coumaric acid, rutin, ferulic acid, salicylic acid, naringin, hesperidin, myricetin, quercetin, trans-cinnamic acid, naringenin 및 kaempferol 등을 Sigma-Aldrich사에서 구입하여 사용하였다.

처리압력에 따른 발아 전후 고압처리 벼의 페놀산함량을 분석한 결과는 상기 표 1에 기재된 바와 같으며, 고압처리 시 압력처리조건에 따라 0.1 MPa 처리구의 35.98 및 85.27 μg/g에서 100 MPa 처리구의 57.36 및 183.52 μg/g 범위로 나타나 처리압력에 따라 대조구에 비해 4배 이상의 증가를 보였다. 발아시킨 벼를 100 MPa의 압력에서 고압처리 하였을 때, gallic acid, catechin, caffeic acid, p-coumaric aicd, ferulic acid, naringin, trans-cinnamic acid, naringenin 및 kaempferol의 함량이 4.29, 9.55. 6.62, 8.36, 14.99, 6.18, 45.23, 16.18 및 40.95 μg/g로 가장 높게 나타났다.

<실험예 3>

고압처리에 따른 발아 전과 후 벼의 GABA 함량변화 분석

GABA 함량분석은 비색법으로 측정하였다. 발아 전후 고압 처리된 벼 0.1 g 각각에 메탄올 400 μL를 가하고 75℃ 항온수조에서 완전히 건고시켰다. 여기에 70 mM lanthanum chloride (LaCl₃) 1 mL를 가하고 10분 동안 교반한 후 원심분리(3,000 rpm, 15분)하여 상등액 700 μL를 취하여 0.1 M potassium hydroxide (KOH) 160 μL를 미리 넣어둔 또 다른 tube에 첨가한 다음 5분 동안 교반하고 원심분리(3,000 rpm, 10분)하였다. 상등액 550 μL를 새로운 tube에 취하고 0.5 M potassium pyrophosphate buffer (pH 8.6) 200 μL, 4 mM NADP 150 μL, GABase (2 unit/mL) 50 μL를 혼합한 후 분광광도계(Spectrophotometer, UV-1600, Shimadzu, Tokyo, Japan)를 이용하여 340 nm에서 흡광도를 측정하고 20 mM α-ketoglutaric acid sodium salt 50 μL를 첨가하여 실온에서 1시간 방치한 후 340 nm에서 재차 흡광도를 측정하여 GABA 함량을 구하였다. 이때 GABA (99%, Sigma-Aldrich)를 사용하여 표준곡선을 구하였다.

분석 결과, 도 3에 나타낸 바와 같이, 고압처리를 실시하지 않은 대조구에서는 GABA 함량이 발아 전후 각각 16.66 및 28.64 mg/100 g이었지만, 고압처리 시 10~100 MPa의 압력처리 조건에 따라 44.86~106.05 mg/100 g 및 28.64~112.41 mg/100 g 범위로 증가하였다. 또한 발아 전 시료의 경우 0.1, 10, 30, 50 및 100 MPa 처리구에서 각각 59.97, 44.86, 50,25, 63.05 및 106.05 mg/100 g 으로 처리압력이 증가함에 따라 유의적으로 증가하였다. 발아 벼를 고압처리 하였을 때 처리 압력세기가 증가함에 따라 50 MPa (111.41 mg/100g)까지 증가하였으며, 100 MPa (93.19 mg/100g)의 처리구에서는 다소 감소하는 경향을 보였다.

<실험예 4>

고압처리에 따른 발아 전후 벼의 아라비노자일란 함량변화 분석

총 아라비노자일란 함량은 비색법으로 측정하였다. 발아 전후 고압처리 벼의 저분자당을 제거하기 위해 1 g에 20 mL의 80% ethanol (v/v)을 가하고 100℃의 진탕 항온기(JSSB 30-T, JSR, Seoul, Korea)에서 5분간 추출하였으며, 이를 원심분리(3000 rpm, 10min)하여 상등액을 제거하고, 침전물을 건조하여 분석시료로 사용하였다. 분석시료 20 mg에 2 mL의 증류수와 extraction solution 10 mL을 가하고, 100℃의 진탕항온기에서 25분간 반응 시켰으며, 반응액을 552 nm와 510 nm 흡광도를 분광광도계를 이용하여 측정하였다. Extraction solution은 phloroglucinol 5 g을 ethanol 25 mL에 녹여서 1.75% glucose (w/v)용액 5 mL, glacial acetic acid 550 mL, HCl 10 mL을 넣고 제조하였다. 발아 벼의 % arabinoxylan은 552 nm흡광도 수치에서 510 nm 흡광도 수치를 뺀 수치로 계산하여 표준곡선과 비교하여 산출하였다. 이때 D-(+)-xylose standards를 사용하여 표준곡선을 구하였다.

분석 결과, 본 발명에서 처리압력에 따른 아라비노자일란 함량 변화는 도 4에 나타낸 바와 같이, 총 아라비노자일란 함량은 처리압력이 증가함에 따라 약간의 증가를 나타내었지만, 100 MPa 처리 시 각각 4.66 및 5.16%로 압력에 따른 차이가 크지 않았다. 반면, 수용성 아라비노자일란 함량은 대조구인 발아 전후 벼가 각각 0.48 및 0.93%로 소량 검출 되었지만, 처리압력이 증가함에 따라 유의적으로 증가하는 경향을 보여 100 MPa 처리구에서 각각 2.83 및 4.84%의 함량을 나타냈다. 즉, 고압처리를 실시하지 않은 대조구는 총 아라비노자일란의 약 16%가 수용성 부분이었지만, 고압처리 시 처리압력이 증가함에 따라 약 60~90%가 수용성화 되어 고분자 세포벽 다당류의 저분자화 및 수용성화에 대한 고압처리의 효과를 확인하였다.

<실험예 5>

고압처리에 따른 발아 전후 벼의 감마오리자놀 함량변화 분석

γ-oryzanol 함량은, 발아 전후 고압처리 벼 2 g을 50 mL conical tube에 담고 dichloromethane 및 methanol을 2:1의 비율로 혼합한 추출용매를 40 mL 첨가하여 30분간 초음파로 추출하였다. 그 다음 10분간 원심분리(3,000 rpm, 10min) 한 후 상등액 만을 취해 여과지(Whatman No. 2)로 여과시켰다. 남아있는 침전물에 추출용매 30 mL과 20 mL를 순차적으로 처리하여 위 방법을 2회 반복한 다음 수집된 최종 여과액을 질소 농축기로 농축시켰다. 질소 농축 후 남아있는 침전물에 isoprpanol 1 mL를 넣어 용해시킨 다음 syringe filter (PVDF, 0.45 ㎛)로 여과하여 HPLC 분석을 실시하였다.

분석 결과, 도 5에 나타낸 바와 같이, 처리압력이 증가함에 따라 전반적으로 γ-oryzanol 함량이 증가하여, 발아 전후 벼가 각각 대조구에서는 28.13 및 38,57 mg/100 g 이었지만, 50 MPa 처리구에서 41.38 및 46.07 mg/100 g으로 처리압력에 따라 유의적으로 증가하였다.

<실험예 6>

고압처리에 따른 발아 전후 벼의 피틴산 함량변화 분석

발아 전후 고압처리 벼 중의 phytate 함량은 비색법으로 측정하였다. 즉, 시료 20 g에 2.0%(v/v) HCl과 10% (w/v) Na₂SO₄ 용액 50 mL을 넣고, 상온에서 교반기(Vision Scientific Co., Bucheon, Korea)로 200 rpm에서 3시간 추출한 후 여과(20~25 μm, Whatman)하였다. 여액 10 mL을 falcon tube에 담은 후 FeCl₃ (FeCl₃6H₂O 2 g을 conc. HCl 16.3 mL에 용해 후 증류수로 최종 1 L로 정용) 12 mL을 첨가하고 끓은 물에서 75분간 가열하였다. 상온에서 1시간 동안 냉각시킨 다음 3,500 rpm에서 15분간 원심분리하여 얻은 상등액을 여과(11 μm, Whatman)한 후 증류수로 50 mL로 정용하여 분석시료로 사용하였다. 분석시료 4 mL에 Wade reagent [0.03%(w/v) FeCl₃6H₂O와 0.3%) sulfosalicylic acid를 증류수 100 mL로 용해] 1 mL 첨가하여 5초 동안 교반시키고 상온에서 10분간 반응시킨 용액을 분광광도계로 500 nm에서 흡광도를 측정하여 phytate를 분석하였으며 표준물질로는 sodium phytate (Sigma-Aldrich)를 사용하였다.

분석 결과, 본 발명에서 피틴산 함량은 도 6에 나타낸 바와 같이, 발아 및 고압처리에 의해 전반적으로 감소하는 경향을 나타내었다. 처리압력에 따른 발아 전후 벼의 피틴산 함량변화는 발아 전 시료의 경우 대조구에서는 6.52 mg/g 이었지만 처리압력이 증가함에 따라 10, 30, 50 및 100 MPa의 처리구에서 각각 5.96, 6.04, 4.85 및 2.95 mg/g으로 유의적인 감소를 나타냈으며, 발아 후 대조구에서 4.47 mg/g 이었던 것이 100 MPa 처리 시 1.14 mg/g으로 감소하였다.

<실험예 7>

고압처리에 따른 발아 전후 벼의 비타민 E 함량변화 분석

본 발명에서는 발아 전후 고압처리 벼의 비타민 E 함량은 직접용매추출법을 이용하여 추출 및 분석하였다. 균질화한 시료 약 5 g 정도를 취하여 80℃의 증류수 4 mL와 isopropanol 10 mL를 가한 후, 시료 내 수분 제거를 위하여 약 5 g 정도의 무수 MgSO₄를 첨가하였다. 여기에 25 mL의 0.01% BHT를 함유하고 있는 추출용매(n-hexane : ethyl acetate, 90:10, v/v)를 가한 후, Polytron homogenizer (Brinkmann Co., Westbury, NY, USA)를 이용하여 1분간 추출하였다. 추출물은 Bell jar filtration 장치(Pyrex, Lowell, MA, USA)를 이용하여 균질화된 시료를 여과시킨 후, 남은 잔여물에 isopropanol 5 mL와 추출 용매 30 mL를 가하여 재추출하고 여과하였다. 여과액은 100 mL 메스플라스크로 옮긴 후 추출용매로 정용하고 추출물 2 mL 을 취하여 질소가스로 농축시켜 이동상 용매 1 mL에 재용해시켰다. 이 용액을 0.45 μm PTFE membrane filter로 여과 한 후에 HPLC로 분석하였다.

분석 결과, 본 발명에서 고압처리조건에 따른 비타민 E 함량결과는 상기 표 2와 같다. 처리압력이 증가함에 따라 30 MPa 처리조건 까지 총 비타민 E 함량이 증가하여, 발아 전후 벼가 각각 대조구에서는 1.67 및 2.06 mg/100 g이었지만, 30 MPa 처리구에서는 2.56 및 4.34 mg/100 g으로 처리압력에 따라 유의적으로 증가하였으며, 최적 고압처리 조건은 30 MPa의 압력에서 고압처리 한 발아 벼로 나타났다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (8)

1. (a) 벼를 수세 및 침지시키고, 37℃의 온도와 85%의 상대습도에서 2 일간 발아시키는 단계;
   (b) 상기 발아된 벼를 37℃의 온도에서 24시간 동안 고압 처리하는 단계;
   (c) 상기 고압 처리한 발아 벼를 50℃의 온도에서 2일간 열풍 건조하는 단계; 및
   (d) 상기 건조한 벼를 분쇄하는 단계;를 포함하는 벼의 유용성분 증대를 위한 고압처리방법으로서,
   상기 유용성분은 폴리페놀, 페놀산, 감마-아미노뷰티르산(GABA), 아라비노자일란, 감마-오리자놀 및 비타민 E로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나이며,
   상기 유용성분 중에서,
   상기 폴리페놀의 증대를 위하여, 상기 (b)단계의 고압 처리는 30 MPa의 압력으로 처리하고;
   상기 페놀산의 증대를 위하여, 상기 (b)단계의 고압 처리는 100 MPa의 압력으로 처리하고;
   상기 감마-아미노뷰티르산(GABA)의 증대를 위하여, 상기 (b)단계의 고압 처리는 50 MPa의 압력으로 처리하고;
   상기 아라비노자일란의 증대를 위하여, 상기 (b)단계의 고압 처리는 100 MPa의 압력으로 처리하고;
   상기 감마-오리자놀의 증대를 위하여, 상기 (b)단계의 고압 처리는 50 MPa의 압력으로 처리하고; 및
   상기 비타민 E의 증대를 위하여 상기 (b)단계의 고압처리는 30 MPa의 압력으로 처리하는 것을 특징으로 하는 벼의 유용성분 증대를 위한 고압처리방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 (b) 단계에서 발아된 벼는 고압 처리 전에 진공 포장하는 단계를 더 추가하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 제 1 항에 있어서,
   발아된 벼의 피틴산 함량 감소를 위하여, 상기 (b)단계의 고압 처리는 100 MPa의 압력으로 처리하는 것을 특징으로 하는 방법.

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