KR101883787B1 - 초석잠분말 및 gaba강화 발아곡물분말을 주재로 한 선식 및 선식 주재 제조방법 - Google Patents

초석잠분말 및 gaba강화 발아곡물분말을 주재로 한 선식 및 선식 주재 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 식품안전성이 확보되고 적절한 포만감을 가지면서 영양학적으로 균형이 잡혔을 뿐만 아니라 초석잠 분말 및 GABA 함량이 증대된 발아 곡물과 두류를 혼합함으로써 뇌 건강에 도움이 되며, 혈중 지질 농도를 개선하고, 체중조절 기능성을 갖는 선식에 대한 것이다.

Description

초석잠분말 및 GABA강화 발아곡물분말을 주재로 한 선식 및 선식 주재 제조방법{POWDERY FOOD COMPRISING STACHYS SIEBOLDII AND GABA-ENHANCED GERMINATED GRAIN AND ITS PREPARING METHOD}
본 발명은 초석잠 분말과 GABA강화 발아곡물분말을 주재로 하는 건강증진 선식 및 이러한 선식 주재의 제조방법에 관한 것이다.
초석잠(Stachys sieboldii Miq)은 우리나라뿐만 아니라 중국, 일본, 유럽을 포함한 전 세계적으로 식용되고 있는데, 일본과 유럽의 경우 중국으로부터 유래되었다고 한다. 식품의약품안전처에서는 초석잠은 뿌리를 제외한 식물 전체라고 정의하고 있으나 일반적으로는 석잠풀뿌리를 지칭하는 말이다. 석잠풀의 덩이줄기 또는 전초인 초석잠은 습윤한 곳이나 물가에서 잘 자란다. 꿀풀과의 다년생의 직립형 초본으로 맛을 달고, 독성이 없으며, 길이는 30~60 cm 정도이며 기부에 포복하는 뿌리가 있고, 가을에 그 끝에 나사형의 덩이줄기가 있어 3~6 cm 정도 자란다. 형태와 약효가 동충하초와 비슷하여 식물의 동충하초로 불리며, 특유의 단맛으로 감로자라고도 불리며, 독성이 없으며 뇌를 건강하게 하여 장수에 도움이 된다하여 장노희, 장수채 등의 이름으로 불리기도 한다.
최근 과학적 연구결과에 의해 규명된 초석잠의 생리활성은 과산화 지질의 생성을 억제시키며, 피부에 침착되는 색소의 일종인 리포푸신(lipofuscin)의 침착을 저해하여 노화현상을 지연시킨다. 초석잠에 함유되어 있는 기능성 올리고당은 프레바이오틱스 작용을 하며, 아세토시드(acetoside), 스타키소시드 C(stachysoside C), 페닐에타노이드 글리코시드(phenylethanoid glycoside) 등에 의한 뇌허혈 보호, 염증 억제, 신장염 치료, 항균, 항암 효과를 가진다. 초석잠은 뇌, 인지기능과 관련하여서도 우수한 활성을 가지는데, 치매 유도 동물 모델에 초석잠 추출물을 경구 투여함으로써 콜린성 신경계에 작용하여 학습 및 기억력을 회복시키며, 뇌조직 중의 아세틸콜린 에스테라제(acethylcholine esterase)의 활성은 억제시킨 반면, 콜린 아세틸트랜스퍼라제(choline acetyltransferase)의 활성은 증가시키고, 모노아민 옥시다제(monoamine oxidase)의 활성을 억제하여 교감 신경의 흥분상태를 지속시킬 수 있어 뇌의 정상적인 기능 유지에도 도움을 준다. 크산틴 옥시다제(xanthine oxidase)의 활성을 억제함으로써 활성화 고정에서 생성되는 활성산소의 생성을 저해하여 활성산소의 세포 독성에 의한 뇌조직의 손상을 부분적으로 차단할 수 있다.
이러한 기능성으로 인하여 최근 생산이나 소비가 증가하고 있는데, 초석잠의 덩이줄기는 생체로도 식용이 가능하지만 특유의 맛으로 인해 관능적 기호도가 낮으므로 주로 조리과정을 거친 후 이용된다. 중국에서는 장아찌로, 일본에서는 장아찌와 무침, 튀김 등으로 조리하여 섭취하며, 프랑스에서는 샐러드 재료로 이용된다.
초석잠은 조리를 통해 식품으로 뿐만 아니라 한방에서는 약용으로도 사용하여 왔다. 중국의 중약대사전에는 초석잠은 맛이 달며 담백하고, 독이 없어 풍을 쫓고, 어혈, 적혈을 풀며 사지무력증, 마비증, 전신 골절통, 관절염, 신경통 등을 치유하는데 사용되며, 황달을 낫게 하며, 자양강장, 간 보호 활성이 있고, 기를 내리게 하고 신체의 조화를 도와 건강을 유지하는데 도움을 주는 것으로 기록되어 있다.
초석잠을 분말화하여 식품에 사용하기 위한 특허 중 공개특허 10- 2009-0121689호에서는 구연산을 함유한 침지용액에 초석잠을 30~60분간 침지한 후 40~60℃에서 열풍건조하여 분쇄하는 과정을 거쳐 초석잠 파우더를 제조함으로써 갈변이 방지되고, 초석잠의 효능이 유지되는 파우더를 제조할 수 있다고 제안하고 있다. 공개특허 10-2015-0098138호에서는 채취한 초석잠의 부패 방지를 위하여 초석잠을 1~2cm 크기로 절단하여 70% 프로폴리스 100mL를 생수 2,000mL에 녹여 초석잠에 분무코팅한 후 40℃ 이하의 상온에서 진공건조하여 분말화하는 방법을 제안하고 있다. 이들 특허를 제외하고는 초석잠 추출물을 제조하거나 다른 식품에 적용하기 위하여 동결건조하는 방법, 열풍건조하는 방법 등이 활용되고 있다. 그러나, 초석잠과 같은 농산물을 전처리함에 있어 단순 세척과정만을 거친 후 건조하는 과정을 거친 경우 초석잠의 표면에 부착되어 있던 미생물은 완전히 제거되지 못하는 단점을 가지게 된다. 이렇게 제조된 초석잠 분말을 다른 식품에 적용할 경우 별도의 살균 과정을 거치거나 고온에서 일정기간 굽는 등 살균이 가능한 공정이 포함된다면 미생물이 제어되어 위생학적으로 안정한 식품으로 가공될 수 있다. 그러나 이렇게 제조된 분말을 가열없이 곧바로 취식하는 식품의 경우 미생물의 제어에 어려움이 생겨 미생물학적으로 안전한 식품이라고 하기 어렵다.
GABA는 자연계에 널리 분포하는 비단백질 구성 아미노산으로서, 사람에 있어서는 신경계, 혈액에 함유되어 있으나, 대부분은 뇌의 골수에 존재하여 아세틸콜린(acetyl choline)이라 불리는 신경전달 물질을 증가시키고, 뇌기능을 촉진시키는 등의 생리작용뿐 아니라, 혈압 저하 작용, 이뇨작용, 항산화 작용, 성장 호르몬의 분비 조절에도 관여하며, 통증 완화에도 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 미국 및 일본에서는 뇌혈류 개선용 의약품으로 승인되어 GABA 성분을 주로 의약용으로 이용하고 있으나, 한국에서는 최근 식품, 식품첨가물 및 화장품 소재로 이용하려는 시도가 다양하게 이루어지고 있는데, GABA 함량을 높인 쌀 배아, 발아 현미 제품의 생리기능 및 응용실험 결과에 의하면 뇌혈류를 증가시켜 산소 공급량을 많게 하며, 뇌세포 대사 기능을 활발하게 함으로써 자율신경 실조증, 중풍 및 치매를 예방하고, 기억력증진 및 불면 등에 효과가 있으며, 혈압 저하 작용이 있어 순환기 질환 개선효과가 우수하고, 간 기능 활성 및 알코올 대사 촉진 기능이 있어 숙취 제거 기능도 있는 것으로 밝혀져 있다.
분말 자체를 섭취하는 대표적인 가공식품으로 선식이 있다. 선식은 신라의 화랑들이 명산대천을 찾아 수련할 때 간편하게 가지고 다니면서 식사대용으로 섭취하던 자연건강식의 하나이다. 불가에서도 승려들이 오랜 기간 동안 토굴 참선 등의 수도 생활을 시작하기 전에 머리를 맑게 하고 위에 부담을 주지 않기 위해 섭취하여 왔다. 식사대용으로도 기능을 하여야하므로 현미, 찹쌀, 보리쌀, 검정콩, 검정깨, 들깨, 율무의 7가지 곡물을 혼합하여 고단백의 식이섬유가 풍부한 식품이다. 전통적으로 7가지 곡물을 혼합한 선식이 가장 널리 이용되어 왔으나 근래에는 채소나 과실 및 기능성을 가지는 식품원료를 혼합하여 이용되고 있다. 또한 핵가족화, 개인주의화, 야외활동의 증가, 편리성의 추구, 여성의 사회진출, 비만인구의 증가와 같은 사회 전반의 변화는 선식을 단순히 맛을 위해 섭취하거나 간식용으로 섭취되는 식품이 아니라 현대인이 필요에 의해 섭취하는 건강 보조식품으로 자리메김케 하였다.
이에, 선식은 식품원료를 분말화하여 이를 물이나 우유 등 액상에 타서 섭취하게 되는데, 원료의 처리 공정에서 충분한 살균이 이루어지지 않으면 식품학적 안전성을 확보하지 못하며, 액상으로 섭취하게 되므로 상대적으로 포만감이 낮고, 포만감을 중심으로 재료들을 혼합하게 되면 특별한 기능성을 가지지 못하게 된다.
선식에 특징이 있는 원료를 첨가함으로서 그 기능성 또는 맛이나 관능적 특성을 개선하고자 하는 연구들이 진행되어 왔다. 공개특허 10-2016-0092631호에서는 안토시아닌, 플라보노이드류, 비타민 A, C, E, 카로테노이드의 함량이 높고, 시력증진 효과를 가지는 아로니아 열매를 착즙한 후 동결건조하여 분말화한 다음 곡물류와 혼합하는 선식의 제조방법을 제안하고 있다. 등록특허 10-0429003호에서는 연시화된 감을 동결건조하여 분말화한 후 곡류와 혼합한 선식을 제조함으로써 감 특유 향미가 있고, 부드럽고, 고소한 맛이 조화를 이룬 분말선식의 제조방법을 제안하고 있다. 공개특허 10-2015-0066051호에서는 류신, 이소류신, 발린 등 브랜치드-체인 아미노산과 레스베라톨, 땅콩 새싹 분말을 함유한 칼로리 제한 모방 효과를 가지는 선식의 제조방법을 제안하고 있다. 하지만 아직까지 초석잠과 GABA강화곡물을 활용한 선식은 개발된 바가 없다.
대한민국 공개특허 10- 2009-0121689호 대한민국 공개특허 10-2015-0098138호 대한민국 공개특허 10-2016-0092631호 대한민국 등록특허 10-0429003호 대한민국 공개특허 10-2015-0066051호
본 발명은 식품안전성이 확보되고 적절한 포만감을 가지면서 영양학적으로 균형이 잡혔을 뿐만 아니라 뇌 건강에 도움이 되는 초석잠 및 GABA 함량이 증대된 곡물과 두류를 혼합함으로써 체중조절 기능성을 갖는 선식을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 선식의 주재로 적합한 초석잠 분말은, 건조된 초석잠과 물을 무게비로 1:1로 혼합한 다음, 95~115℃의 온도 범위에서 10~14시간 추출하여 여과한 다음, 분무건조하는 공정을 통해 얻어진다. 가장 바람직하게는, 110℃에서 12시간동안 추출한다. 이렇게 추출한 초석잠 추출물은 20~30 brix의 농도를 가지게 된다. 본 발명에서와 같이 초석잠과 물을 무게비로 1:1로 하여 추출함으로써 분무건조에 적합한 농도의 초석잠 농축액을 별도의 농축과정 없이 얻을 수 있다. 이렇게 얻어진 초석잠 추출액은 부형제를 첨가한 후 분무건조기로 분말화한다.
초석잠 분말을 제조하는데 사용되어 오던 통상의 방법은 초석잠을 세척하여 50~70℃ 정도의 온도에서 열풍건조 한 후 분쇄기로 분쇄하는 방법이 있고 동결건조 한 후 분쇄기로 분쇄하는 방법이 있다. 두 가지의 건조 방법 중 동결건조 방법의 경우 열풍건조에 비해 상대적으로 비용이 비싼 단점이 있으므로 상업적인 적용을 위해서는 열풍건조 방법이 보다 유리하다. 그러나 열풍건조 할 경우 초석잠 표면에 부착되어 있던 미생물을 완전히 제어하는데 어려움이 있다. 특히, 초석잠은 표면이 매끄럽지 않고 꼬여 있는 형태로 표면의 세척에 한계가 있다. 세척 완료 후 미생물의 제어를 위하여 200 ppm 범위의 차아염소산나트륨 등으로 살균공정을 거칠 수 있는데, 이 경우에도 건조되는 동안의 열풍으로 혼입되는 미생물을 완전히 제어하는 데는 어려움이 있다.
따라서, 추가적인 열처리 없이 분말상태 그대로 섭취하는 선식의 재료로 활용되기에는 통상의 방법으로 분말화된 초석잠 분말은 사용이 불가능했다.
본 발명의 초석잠 분말은 추출단계에서 고열에 장시간 노출됨으로써 충분한 살균이 이루어질 뿐만 아니라 분무건조 단계에 가해지는 열풍으로 2차 살균이 이루어지므로 미생물 대부분이 제거된 초석잠 분말을 제공할 수 있고, 이러한 초석잠 분말은 선식의 주재로 유용하다.
본 발명의 방법으로 처리하여 분말화한 초석잠은 추가 열처리 없이도 미생물학적으로 안전성을 획득한 분말로 선식의 유효성분으로 적용되기에 유용하다.
또한, 본 발명의 선식의 주재로 적합한 GABA강화 곡물분말은,
발아전 건조된 곡물에 물을 10:1 내지 10:5의 무게비로 첨가하여 곡물에 수분이 완전히 흡수되도록 정치한 다음, 40-65℃의 온도에서 1 내지 3시간 동안 숙성시키는 전처리단계를 거친 후 발아시키고 충분히 발아된 곡물을 분말화함으로써 얻어진다.
상기 발아전 곡물에 흡습시키는 물의 양이 많을수록 GABA의 생성량이 높아진다. 그러나, 물의 비율을 늘일수록 수분이 완전히 흡수되는데 소요되는 시간이 길어졌다. 따라서, 시간의 부족 등의 원인으로 곡물에 물이 완전히 흡습되지 못할 경우 침지수 중으로 곡물 성분이 유출되거나 미생물의 증식에 따른 부패의 위험이 있으므로 곡물과 물의 비율을 10:3 이하로 조절하는 것이 바람직하다. 가장 바람직하게는 10:3인 것이 GABA 함량 증진에 효율적이다.
전처리 온도와 시간은 GABA 함량 및 페놀화합물 생성량을 함께 고려할 때, 50~60℃에서 1~3시간 처리하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 50℃에서 1시간 처리하는 것이 적합하다.
본 발명의 방법으로 발아전 전처리를 거친 곡물은 발아 후 GABA 성분의 함량이 극대화됨으로써 이와 같이 전처리한 다음 발아된 곡물 분말을 선식에 적용하면 포만감과 함께 뇌기능 유지 등의 건강기능성 식품으로서 유용한 선식을 제공할 수 있다.
본 발명의 선식은 선식 총 중량에 대해 초석잠 분말 12-15중량% 및 GABA강화 발아곡물분말 15-18중량%를 주재로 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 방법으로 GABA 성분을 강화하여 수득될 수 있는 곡물은 곡식 외 두류를 포함한다. 가장 바람직하게는, 보리, 콩, 검은콩, 쥐눈이콩, 율무, 수수, 현미 중 어느 하나 이상을 이용할 수 있다.
본 발명의 선식은 가장 바람직하게는, 상기 초석잠 분말과 GABA강화 발아곡물분말을 주재로 포함하되, 부재료로서 통상의 선식에 사용되는 어떠한 재료이든 포함할 수 있다. 바람직하게는, 분리대두단백분말, 귀리화이버, 치커리뿌리추출물분말, 이산화규소, 차전차피분말, 누룽지향분말, 대두식이섬유를 비롯하여, 감미를 제공하는 성분으로서 결정과당, 팔라티노스 등, 장내 유산균의 생육을 돕고 식이섬유를 제공함으로써 변비 해소 및 체중조절 효과를 증진시키는 성분으로서 해조분말, 녹차추출물분말, 혼합유산균분말, 펙틴 등, 미량의 영양 균형을 위한 비타민 및/또는 무기질 성분으로서 비타민 C, 비타민 E, 푸마르산철, 니코틴아미드, 분말비타민 A, 산화아연, 리바우디오사이드, 비타민 B6 염산염, 비타민 B1염산염, 비타민 B2, 엽산 등을 혼합하여 제조한다.
상기 성분들을 사용하는 경우, 선식 총 중량에 대해 초석잠 분말 12-15%, GABA강화 발아보리분말 8-10% 및 GABA강화 발아검정콩 분말 7-8%, 분리대두단백분말 15-30%, 귀리화이버 9-9.5%, 치커리뿌리추출물분말 4.5-5.5%, 이산화규소 1.5-2.5%, 차전차피분말 1.5-3.0%, 누룽지향분말 1-3%, 대두식이섬유는 0.8-2.5%, 결정과당 12.5-13.5%, 팔라티노스는 10.0-10.5%, 해조분말 0.80-1.17%, 녹차추출물분말 0.45-0.55%, 혼합유산균분말 0.45-0.555%, 펙틴 0.35-0.45%,비타민 C 0.06-0.15%, 비타민 E 0.044-0.055%, 푸마르산철 0.015-0.022%, 니코틴아미드는 0.014-0.030%, 분말비타민 A 0.0065-0.008%, 산화아연 0.0045-0.006%, 리바우디오사이드 0.0015-0.0025%, 비타민 B6 염산염 0.0015-0.0025%, 비타민 B1염산염 0.0014-0.0017%, 비타민 B2 0.0013-0.0017%, 및 엽산 0.0003-0.0006%인 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게는 본 발명의 선식은, 선식 총 중량에 대해 초석잠 분말 14%, 강화 발아보리분말 9.0% 및 GABA강화 발아검정콩 분말 7.0%, 분리대두단백분말 24%, 귀리화이버 9.1%, 치커리뿌리추출물분말 5.0%, 이산화규소 2.0%, 차전차피분말 2.0%, 누룽지향분말 1.3%, 대두식이섬유는 1.0%, 결정과당 13%,팔라티노스는 10.1752%, 해조분말 0.83%, 녹차추출물분말 0.5%, 혼합유산균분말 0.5%, 펙틴 0.4%,비타민 C 0.1%, 비타민 E 0.045%, 푸마르산철 0.016%, 니코틴아미드는 0.015%, 분말비타민 A 0.0067%, 산화아연 0.005%, 리바우디오사이드 0.002%, 비타민 B6 염산염 0.0018%, 비타민 B1염산염 0.0015%, 비타민 B2 0.0014%, 및 엽산 0.0004%로 구성되는 것이 식감과 영양에 유리하다.
본 발명의 선식은 체중조절 기능이 탁월하다. 본 발명의 선식의 지속적인 급이는 지방분해 효소를 활성화시킴으로써 소화와 대사를 촉진하여 체중 감소에 유리한 영향을 주었고, 혈중 총 콜레스테롤 함량은 감소시켜 체지방 감소에 유리함을 확인하였는데, 이는 본 발명의 선식이 포만감과 소화에는 유리하면서도 지질의 대사를 촉진하는 기능이 있기 때문이다.
본 발명의 선식은 체중조절을 위한 식사대용 선식으로서 기능성을 겸비하였다는 효과가 있다. 초석잠 분말은 본 발명의 방법으로 분말화 공정을 거침으로써 미생물의 오염없이 획득되는 효과가 있고. 발아된 곡물성분은 포만감을 제공함과 동시에 본 발명의 방법에 따른 전처리 공정을 거친 후 발아를 통해 GABA의 함량이 극대화되어, 초석잠과 함께 뇌기능 증진에 기능을 가지는 체중 조절용 선식을 제공하는 효과가 있다.
도1은 본 발명의 선식에 대한 관능테스트 결과를 보여주는 모식도이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
실시예 1: 초석잠 분말의 제조
초석잠 분말 제조를 위하여, 건조된 초석잠과 물을 무게비로 1:1로 혼합한 후 110℃의 온도에서 12시간 추출한 후 여과하여 초석잠 추출물을 제조한 후, 덱스트린을 첨가하여 분무건조기로 분말화하였다.
실험예 1: 초석잠 분말 중 일반세균수 비교
실시예 1에 따라 제조된 분무건조 초석잠분말(실시예)의 세균수를 통상의 방법으로 건조하여 분말화한 초석잠 분말(대조군1 및 2)의 세균수와 대비하였다. 일반세균수를 측정한 결과는 하기 표 1과 같다. 일반세균수는 초석잠 분말 각 1g을 멸균한 펩톤수로 10진법에 따라 희석하여 표준한천 배지에 1mL를 고루 도포한 다음 15mL 정도의 배지를 다시 중첩하여 굳혀서 35±2℃에서 24~28시간 동안 배양한 다음 생성된 집락수를 계수하였다.
초석잠 분말화 방법 일반세균수 (cfu/g)
대조군1: 세척 후 열풍건조 분말 150±15
대조군 2: 200 ppm 차아염소산나트륨 처리 후 열풍건조 분말 50±7
실시예: 분무건조 분말 불검출
세척 후 열풍건조 한 다음 분쇄하여 제조한 초석잠 분말에서는 150±15 cfu/g의 세균이 검출되었으며, 200 ppm 차아염소산나트륨 처리 후 열풍건조한 후 분말화 하였을 때는 50±7 cfu/g의 세균이 검출되었다. 본 발명의 방법으로 분무건조 후 분말화한 경우 세균이 불검출되어 기존의 초석잠분말에 비해 미생물의 제어가 월등히 용이함을 확인할 수 있다.
실시예 2: GABA 함량이 증가된 곡물의 제조
1) GABA 함량 증대를 위한 곡물과 불림 물의 비율 결정
보리와 물의 비율을 무게비로 10:0, 10:1, 10:3, 10:4, 10:5로 달리하여 동일한 용기에 담아 물이 완전히 보리에 흡습되는 시간을 측정한 결과는 아래의 표 2과 같다.
보리와 물의 비율 10 : 0 10 : 1 10 : 2 10 : 3 10 : 4 10 : 5
완전 흡습에 소요되는 시간(시간) - 1.5 3 4.5 10.5 15
흡습시간의 비율 - - 1.5 1.5 2.3 1.4
20±3℃의 실온에서 보리에 가해진 물을 완전히 흡습하는 데 걸리는 시간은 물의 첨가량이 많아질수록 점차 길어지는데, 물을 보리 무게 대비 무게의 비로 10:3 이하로 첨가하였을 때는 물의 비율이 1씩 증가할 때마다 흡습하는데 소요되는 시간은 1.5시간(1시간 30분)씩 증가하였다. 그러나 10:4로 물의 비율이 증가하면 10시간 이상이 소요되어 보리의 전처리에 많은 시간이 소요되게 된다. 이 경우 가공을 위한 전처리 공정에 시간이 많이 소요되며, 여름철이나 기온이 높은 환경에서는 10시간 이상을 소량의 물에 방치할 경우 미생물의 오염에 따른 부패의 위험도 높아지게 되고, 경제적이지 못한 단점이 있다.
2) 물의 혼합 비율 달리한 보리의 숙성에 따른 GABA의 생성량 변화
흡습이 완료된 보리를 50℃에서 1시간 보관한 후 GABA의 함량을 분석한 결과는 표 3과 같다.
GABA의 함량은 효소분석 방법을 이용하여 숙성된 보리를 분쇄한 후 10배의 물을 가하여 진탕 추출한 다음 여과한 여액 1 mL에 70 mM LaCl3 1 mL를 가하여 15분 동안 잘 섞어준 후 4,000 rpm에서 5분간 원심분리 하였다. 상등액 400 μL를 취하여 0.1 M KOH 160 μL를 미리 넣어둔 centrifuge tube에 넣어 5분간 교반하였다. 다시 4,000 rpm에서 5분간 원심 분리한 상등액 50 μL에 0.5 M K4P2O7완충용액(pH 8.6) 50 μL, 4 mM NADP 150 μL를 첨가한 후, 2.0 unit/mL GABase 50 μL를 혼합하여 340 nm에서 흡광도를 측정하였으며(initial A), 20 mM α-ketoglutarate를 50 μL 넣고 37℃에서 3시간 동안 반응시킨 후 340 nm에서 흡광도를 측정(final A)하였다. 농도별 GABA(Sigma-Aldrich Co., Ltd.,)를 동일한 조건에서 분석한 표준검량곡선에 측정된 흡광도(final A - initial A)를 대입하여 생성된 GABA 함량을 산출하였다.
보리 : 물의 무게비 GABA함량 (mg/100g)
10 : 0 3.64±0.19
10 : 1 10.24±0.29
10 : 2 10.74±0.22
10 : 3 12.34±0.89
10 : 4 17.84±0.98
10 : 5 18.34±0.54
아무런 처리를 거치지 않은 생보리의 GABA 함량은 1.10±0.01 mg/100g 이었는데, 물을 가하지 않고 열처리할 경우(10:0) 3.64 mg/100g으로 증가하여 50℃에서 1시간 열처리 하는 것만으로도 보리 중의 GABA 함량의 증가가 가능함을 알 수 있다. 하지만 물을 일정량 이상 가하면 GABA의 함량은 더 많이 증가하는데, 보리에 흡습된 물의 비율이 높을수록 GABA의 함량은 증가하여 보리와 물의 비율을 10:4와 10:5로 하였을 때는 각각 17.84와 18.34 mg/100g으로 다른 시료들에 비해 GABA 함량이 높았으며, 두 시료간에는 차이가 미미하였다.
GABA 함량 증진을 위해서는 보리에 대한 물의 첨가량을 더 증가시켜 보리와 물의 비율을 10:4 이상으로 하는 것이 더 유리하지만 상기 실시예 2-1에서 언급한 바와 같이 10:4 이상의 비율에서는 물이 흡습되는데 소요되는 시간이 상대적으로 길어 우려되는 문제점들이 있으므로 이러한 측면을 고려하면서 적절한 GABA의 생성량을 유지하기 위해서는 보리와 물의 비율을 10:3으로 혼합하는 것이 가장 적절함을 알 수 있었다.
3) GABA 함량 증가를 위한 숙성 온도 설정
보리와 물을 10:3으로 혼합하고 동일하게 상온에서 4시간 30분 방치하여 물을 보리 중으로 완전히 흡수시킨 후 30~70℃로 온도를 달리한 숙성기 중에서 1시간 정치시킨 후 GABA의 함량을 분석하였다. GABA의 정량은 상기 실험예 2에서와 동일하게 실시하였으며, 그 결과는 표 4와 같다.
전처리 온도 (℃) GABA함량 (mg/100g)
30 9.54±0.73
35 10.04±0.61
40 11.10±0.49
45 11.23±0.24
50 12.27±0.73
55 12.14±1.46
60 11.72±0.49
65 11.43±0.72
70 10.45±0.73
숙성 온도를 40~65℃로 하였을 때 보리 중의 GABA 함량은 11.20~12.27 mg/100g의 범위로 온도에 따른 GABA의 함량은 큰 차이가 없었으며, 50℃에서 12.27 mg/100g으로 가장 함량이 높았다. 그 이상의 온도에서는 GABA 함량이 온도의 증가와 더불어 서서히 감소하여 65℃와 70℃에서는 각각 11.43과 10.45 mg/100g 함유되어 있었다.
식물체 내에서 GABA를 생성하는 효소의 경우 50℃ 정도가 최적의 활성 온도로 알려져 있는데, 본 발명의 실험예에서 확인한 결과 60℃까지는 GABA의 함량이 증가하였다. 이러한 결과는 물에 불린 보리를 1시간 정도로 단시간 열처리하는 과정을 거쳤기 때문에 열처리를 위한 숙성기 온도가 보리 내부로 침투되어 보리의 온도를 올리는 데는 시간이 소요되며, 동시에 1시간 이내에 완전히 외기의 온도까지 상승하여 온도가 평균화 되지 않기 때문에 이론상 알려진 효소 활성의 온도에 비해 다소 높은 온도에서도 GABA의 함량증대가 가능했던 것으로 생각된다. 따라서 GABA 함량 증가를 위한 전처리 적정 온도는 50~65℃의 범위로 설정하였다.
4) GABA 함량 증대를 위한 전처리 온도와 시간 설정
상기의 각 단계별 실험을 통하여 설정한 조건에 따라 보리와 물을 10:3의 비율로 혼합한 후 상온에 4.5시간 방치하여 물이 충분히 흡수되도록 한 다음 50, 55, 60 및 65℃로 온도를 달리하고, 각각의 온도에서 1, 2, 3, 4, 5 시간 전처리 한 후 GABA 함량 및 총 페놀화합물의 함량을 측정함으로써 전처리 온도와 시간을 확정하고자 하였다.
GABA의 함량분석은 상기와 동일한 방법에 의하여 실시되었으며, 총 페놀화합물의 함량은 폴리페놀성 물질인 phosphomolybdic acid와 반응하여 청색을 나타내는 원리로 Folin-Denis법(Singleton & Rossi, 1965)에 따라 시료액 1 mL에 2 M Folin-Ciocalteau 시약(Sigma Co., St. Louis, MO, USA) 0.5 mL를 넣고 3분 후 10% Na2CO3 용액 0.5 mL씩을 혼합하여 실온의 암실에서 1시간 정치한 다음 분광광도계(Libra S 35, Biochrom, Cambridge, England)를 이용하여 760 nm에서 흡광도를 측정하였다. 시료와 동일한 방법으로 표준물질인 gallic acid(Sigma Co., St. Louis, MO, USA)를 분석하여 얻은 검량선으로부터 총 폴리페놀 함량을 계산하였다.
GABA함량은 전처리 온도가 높아질수록 처리시간이 길어질수록 오히려 감소하는 경향을 나타내었는데, 55℃ 이상에서 처리하였을 때는 4시간과 5시간 처리에 따른 차이가 거의 없었다.
전처리 시간 (시간) 전처리 온도에 따른 GABA 함량(mg/100g)
50 55 60 65
1 12.71±2.79 12.24±0.91 11.92±0.80 11.63±0.34
2 9.80±2.11 9.46±0.53 7.97±0.91 8.08±1.21
3 8.77±0.53 7.20±1.70 6.93±0.34 6.08±1.21
4 7.08±1.77 4.44±0.72 4.67±0.11 4.09±0.20
5 5.93±0.60 4.21±0.60 4.55±0.34 3.98±0.87
전처리 시간 (시간) 총 페놀화합물 함량(mg/100g)
50 55 60 65
1 26.68±0.07 24.28±0.07 22.27±0.26 21.70±0.10
2 21.67±0.09 22.41±0.12 27.39±0.12 24.70±0.06
3 19.27±0.28 26.96±0.11 24.15±0.10 18.77±0.10
4 18.36±0.12 20.24±0.09 25.86±0.10 14.29±0.16
5 17.90±0.07 16.86±0.12 25.36±0.13 14.25±0.16
아무런 처리를 거치지 않은 보리 중의 총 페놀화합물 함량은 33.43±0.20 mg/100g 이었는데 표 6에서 보는 바와 같이 물을 가하여 50~65℃에서 전처리하는 과정을 통하여 그 함량은 오히려 더 낮아졌다. 각각의 전처리 온도와 시간에 따라 페놀화합물의 함량은 차이가 있었는데, 50℃에서는 1시간 처리시 가장 페놀화합물의 함량이 높았고, 55℃에서는 3시간 처리시, 60℃와 65℃에서는 2시간 처리시 가장 페놀화합물의 함량이 놓았다. 모든 시료에서 총 페놀화합물의 함량이 최고치를 보이기까지는 증가하는 경향을 보이다가 그 이후부터는 감소하는 경향이었다. 그 변화의 폭은 60℃에서 처리하였을 때 가장 차이가 적었다.
이상의 분석결과로부터 적절한 GABA 함량 및 총 페놀화합물의 함량을 가지면서, 경제적인 전처리 조건으로는 50~55℃에서 1~3시간이 적절함을 알 수 있으며, 보다 바람직하게는 50℃에서 1시간 전처리 하는 것이 가장 적절하다.
5) 최적 발아시간의 결정
상기의 실험예들을 통하여 설정한 전처리 조건에 따라 처리된 보리의 발아 조건을 확립하고자 보리와 물의 비율을 10:3으로 하고, 4.5시간 동안 흡수시킨 후 50℃에서 1시간 동안 열처리 한 보리 (A)와 전처리를 전혀 거치지 않은 건조된 보리(B) 및 가볍게 세척한 후 4.5시간 불림 처리 한 보리(C)로 시료를 달리하였다. 이와 같이 시료 전처리 방법을 3가지로 달리한 보리를 자동급수가 되는 콩나물 재배기에 넣어서 초기 12시간 까지는 연속으로 급수하고, 그 이후부터는 20분마다 1분간 급수하면서 발아시키면서 5시간 간격으로 시료를 취하였다. 발아 전 전처리만 거친 시료를 O로 하고, 5~35시간까지 발아시키면서 GABA와 총 페놀화합물의 함량 및 DPPH 라디칼 소거활성을 통해 항산화 활성을 분석하였다.
전처리 조건과 발아시간별 보리의 GABA 함량을 분석한 결과는 표 7과 같이 모든 시료에서 발아시간의 경과와 더불어 GABA의 함량은 증가하는 경향을 보이다가 다시 감소하였는데, 전처리 조건에 따라 그 경향은 다소 상이하였다. 즉, 보리와 물의 비율을 10:3으로 하고, 4.5시간 동안 흡수시킨 후 50℃에서 1시간 동안 열처리 한 보리를 사용한 A 시료의 경우 발아 25시간까지 GABA의 함량은 증가하여 최고치를 보인 후 감소하였다. 전처리를 전혀 거치지 않은 건조된 B 시료의 경우 3가지 시료 중 GABA의 함량이 낮았으며, 발아 30시간에 최고치를 보인 후 그 함량이 다시 감소하였다. 가볍게 세척한 후 4.5시간 불림 처리 한 C 시료의 경우도 발아 30시간에 최고치를 보인 이후 그 함량이 다시 감소하였다. 이상의 실험 결과로부터 본 발명에서 설정한 조건에 따라 전처리 한 후 발아시켰을 때 발아 15~30 시간에 전처리를 거치지 않거나 불림처리만 거친 시료에 비해 더 높은 함량의 GABA가 생성됨을 확인할 수 있다.
발아시간 (시간) 전처리 방법과 시간에 따른 보리의 발아 중 GABA 함량(mg/100g)
A B C
0 12.48±0.69 1.72±0.34 5.45±1.22
5 13.87±1.44 4.31±1.03 7.89±0.53
10 15.32±0.53 8.84±1.55 10.71±2.30
15 17.77±0.72 9.24±1.22 11.33±0.40
20 19.55±0.24 10.55±0.49 12.02±1.55
25 22.25±0.20 10.90±0.00 14.44±0.53
30 17.78±1.44 12.31±1.92 16.15±1.11
35 16.51±2.08 11.52±0.34 15.01±1.05
실시예 3: 초석잠 분말 및 GABA강화 발아곡물을 함유하는 선식의 제조
실시예 1에서 제조한 초석잠분말 14%, 실시예 2의 공정을 거쳐 얻어진 발아보리분말 9.0% 및 발아검정콩 분말 7.0%를 혼합하고, 분리대두단백분말 24%, 귀리화이버 9.1%, 치커리뿌리추출물분말 5.0%, 이산화규소 2.0%, 차전차피분말 2.0%, 누룽지향분말 1.3%, 대두식이섬유는 1.0%, 결정과당 13%, 팔라티노스는 10.1752%, 해조분말 0.83%, 녹차추출물분말 0.5%, 혼합유산균분말 0.5%, 펙틴 0.4%, 비타민 C 0.1%, 비타민 E 0.045%, 푸마르산철 0.016%, 니코틴아미드는 0.0150%, 분말비타민 A 0.0067%, 산화아연 0.005%, 리바우디오사이드 0.002%, 비타민 B6 염산염 0.0018%, 비타민 B1염산염 0.0015%, 비타민 B2 0.0014%, 엽산은 0.0004%을 혼합하여 본 발명의 선식을 제조하였다.
실시예 4: 본 발명 선식의 관능평가
본 발명 선식의 관능평가를 성인 남녀 20명(성인 남성 10명, 여성 10명)을 대상으로 실시하였다. 관능평가는 공복이 유지되는 오전 11시 또는 오후 3시경에 실시하였으며, 각 선식 1포 분량을 물 180 mL와 충분히 혼합하여 섭취하도록 하였다. 선식을 섭취하였을 때 포만감, 선식의 향, 맛, 음용시 목넘김의 부드러움, 색 및 전체적인 기호도에 대해서 5점 측도법으로 관능평가를 실시하였다. 각 항목에 대해서 선호도가 높을수록 높은 점수를 부여하도록 하였다.
그 결과는 도1과 같다. 구체적으로, 선식의 포만감에 대한 평가 결과 남자 응답자들의 평균은 3.9점이었으나 여자 응답자들의 평균은 4.5점으로 남녀간의 차이가 있었다. 이러한 경향은 다른 평가항목에서도 동일하였으나 모든 평가항목에 대한 전체의 평균은 4점 이상으로 선호도가 높았고, 특히 목넘김의 경우 우수한 평가를 받아 전체적인 기호도도 평균 4.4로 높았다.
실험예 2: 본 발명 선식의 체중 조절기능 확인을 위한 동물실험
실험동물은 평균 체중이 100∼120 g인 Sprague-Dawley계 3주령의 수컷 흰쥐를 (주)샘타코(Osan, Korea)로부터 분양 받아 온도(22±2℃), 습도(50±5%) 및 명암주기(12시간, 07:00∼19:00)가 자동 설정된 동물 사육실에서 시판 고형사료(Rat chow, Samyang Corp., Seoul, Korea)로 1주간 적응시킨 다음 2주째에 난괴법에 의해 각 군의 체중이 비슷하도록 7마리씩 4군으로 나누었다.
실험에 사용된 식이조성은 대두유를 7% 함유한 일반식이를 급이한 군을 정상군(N)으로 하고, 대조군(C)은 대두유를 대신하여 7%의 돈지와 1% 콜레스테롤을 첨가한 고지방-고콜레스테롤 식이를 급이하였다. 실험군 중 선식 2주 급이군은 총 4주간의 실험식이 급이 기간 중 초기 2주는 대조군 식이만을 공급하여 비만을 유도한 다음 후기 2주 동안 선식을 하루 1끼를 섭취한다는 기준 하에 평균체중 60 kg인 사람의 1회 섭취분량 50 g을 흰쥐의 체중으로 나누어 식이 급이량에 대체하여 급이하였다. 선식 4주 급이군은 실험식이 4주 동안 지속적으로 1끼를 선식으로 대체 급이하는 양으로 환산하여 식이를 제공하였다.
실험기간 동안 식이는 매일 오후 5시에 급이 하였고 다음날 오전 10경에 잔량을 조사하였으며, 식이섭취량의 오차를 최소화하고자 손실량을 보정하여 계산하였다. 물은 수도수를 매일 신선하게 공급하였다. 체중은 1주일에 한 번씩 일정한 시간에 측정하였으며, 실험기간 동안의 체중 증가량을 같은 기간 동안의 총 식이섭취량으로 나누어 식이효율(%)을 산출하였다.
4주간 실험사육 후 최종일에 16시간 절식시킨 다음 소동물용 흡입마취기(Dae Jong, Seoul, Korea)로 마취시켜 심장 채혈하였으며, 채혈된 혈액은 빙수 중에서 30분간 냉각시킨 후 3,000 rpm에서 15분간 원심분리 후 혈청을 분리하여 성분분석에 사용하였다. 혈청 총 지방분해 효소인 리파아제(lipase) 활성, 혈당, 총 콜레스테롤함량은 혈액자동분석기(Dri-chem 4000i, Fujifilm Co., Japan)를 이용하여 측정하였다. LDL-콜레스테롤(low density lipoprotein cholesterol) 함량은 혈청 총 콜레스테롤－(HDL-콜레스테롤＋중성지방/5)의 계산식에 의해 산출하였다.
총 4주간의 실험식이 급이 종료 후 흰쥐의 체중 증가량은 정상군이 142.00 g이었고, 선식을 4주간 급이한 군에서는 143.00 g으로 정상군과 차이를 나타내지 않았다. 선식을 2주간만 급이하였을 때도 체중 증가량은 154.00 g으로 고지방식이만을 급이한 대조군(165.00 g)에 비해 체중 증가량이 적었다. 식이섭취량은 실험군 모두에서 17.67~18.40 g/일로 큰 차이를 나타내지 않아 선식을 급이한 군들에서 정상적으로 식이를 섭취하면서도 체중 증가량이 더 적은 것을 알 수 있다.
실험군
구분		 최종 체중
(g)		 실험기간 동안의 체중 증가량
(g/4 주)		 식이섭취량
(g/일)		 식이효율
(%)
정상군 281.00±7.42 142.00±7.58 17.67±0.23 31.22±1.98
대조군 302.00±5.70 165.00±5.00 17.99±0.58 35.12±1.25
선식2주 292.00±4.47 154.00±5.48 18.40±0.30 33.12±1.45
선식4주 282.00±5.70 143.00±2.74 17.76±0.50 30.25±0.49
표 9에서 보는 바와 같이, 초석잠 선식을 급이한 흰쥐의 혈청 중 지방분해 효소인 리파아제 활성을 측정한 결과 선식을 4주간 급이한 군에서 151.60 U/L로 가장 활성이 높았고, 다음으로 정상군이 94.40 U/L였고, 초기에는 고지방식이만을 급이하다가 실험 후기 2주간 선식을 급이하였을 때는 74.20 U/L으로 4주간 선식 급이군에 비해 활성이 약 50% 정도 낮았다. 대조군의 경우 가장 리파아제 활성이 낮아 47.60 U/L였다. 이러한 결과로부터 개발된 초석잠 선식의 지속적인 급이는 지방분해 효소를 활성화시킴으로써 소화와 대사를 촉진하는 기능을 가지는 것으로 추정된다. 선식을 급이하였을 때는 대조군뿐만 아니라 정상군에 비해서도 혈당이 더 낮게 유지됨을 알 수 있다. 총콜레스테롤을 분석한 결과 대조군에서 162.20 mg/dL로 가장 높은 것에 반해 선식 2주 급이군에서는 113.00 mg/dL, 4주 급이군에서 100.40 mg/dL으로 선식이 급이 기간이 길수록 더 혈중 총 콜레스테롤 함량이 감소함을 알 수 있다. 체내에서 지질의 주요 대사기관인 간으로부터 지질을 체내 조직들로 운반하여 체내에 축적되도록 하는 LDL-콜레스테롤의 함량은 정상군에서는 10.32 mg/dL로 가장 낮았고, 선식 2주와 4주 급이군에서는 각각 50.32 mg/dL와 53.00 mg/dL로 정상군에 비해서는 높았으나 대조군에 비해서는 약 50%에 불과하였다. 이러한 혈청 분석 결과로부터 초석잠 선식의 경우 지방을 분해하는 리파아제 효소의 활성이 높은 반면 혈중 총 콜레스테롤이나 LDL-콜레스테롤은 고지방식이군에 비해 월등히 낮게 유지시키는 기능이 있음을 추정해 볼 수 있는데, 이는 선식의 섭취가 소화에는 유리하면서도 지질의 대사를 촉진하는 기능이 있기 때문으로 추정된다.
실험군
구분		 Lipase 활성 (U/L) 혈당 (mg/dL) 총콜레스테롤 (mg/dL) LDL-콜레스테롤 (mg/dL)
정상군 94.40±5.94 161.00±10.95 65.82±4.27 10.32±1.64
대조군 47.60±2.19 186.60±9.76 162.20±9.68 102.08±10.54
선식2주 74.20±9.26 153.20±8.23 113.00±5.66 50.32±6.21
선식4주 151.60±9.61 151.60±9.61 100.40±4.83 53.00±5.44
본 발명에 따르면 선식 재료로 사용되어 오지 못한 초석잠 분말을 제공함으로써 선식 원재료의 다양화를 꾀할 수 있고, GABA강화 발아곡물을 사용할 수 있음으로써 체중조절기능과 함께 건강 기능성까지 갖춘 간편식인 선식을 제공하여 간편식 시장의 활성화를 도모할 수 있다.

Claims (4)

  1. 초석잠분말 및 GABA강화 발아곡물분말을 선식 주재로 제조하는 방법에 관한 것으로서,
    건조된 초석잠과 물을 무게비로 1:1로 혼합한 후 95~115℃의 온도 범위에서 10~14시간 추출하여 여과한 다음 분무건조함으로써 초석잠 분말을 얻는 공정; 및,
    건조된 곡물에 물을 10:1 내지 10:5의 무게비로 첨가하여 완전히 흡수시킨 후 40-65℃의 온도에서 1 내지 3시간 동안 숙성시키는 전처리단계를 거친 다음 발아시켜 분말화함으로써 GABA 강화 발아곡물분말을 얻는 공정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 선식 주재 제조방법.
  2. 제1항의 방법으로 제조된 선식 주재를 포함하는 선식에 관한 것으로서,
    선식 총 중량에 대해 초석잠 분말 12-15중량% 및 GABA강화 발아곡물분말 15-18중량%를 주재로 포함하는 것을 특징으로 하는 초석잠분말 및 GABA강화 발아곡물분말을 주재로 한 선식.
  3. 제1항의 방법으로 제조된 선식 주재를 포함하는 선식에 관한 것으로서,
    선식 총 중량에 대해 초석잠 분말 12-15%, GABA강화 발아보리분말 8-10% 및 GABA강화 발아검정콩 분말 7-8%, 분리대두단백분말 15-30%, 귀리화이버 9-9.5%, 치커리뿌리추출물분말 4.5-5.5%, 이산화규소 1.5-2.5%, 차전차피분말 1.5-3.0%, 누룽지향분말 1-3%, 대두식이섬유는 0.8-2.5%, 결정과당 12.5-13.5%, 팔라티노스 10.0-10.5%, 해조분말 0.80-1.17%, 녹차추출물분말 0.45-0.55%, 혼합유산균분말 0.45-0.555%, 펙틴 0.35-0.45%, 비타민 C 0.06-0.15%, 비타민 E 0.044-0.055%, 푸마르산철 0.015-0.022%, 니코틴아미드 0.014-0.030%, 분말비타민 A 0.0065-0.008%, 산화아연 0.0045-0.006%, 리바우디오사이드 0.0015-0.0025%, 비타민 B6 염산염 0.0015-0.0025%, 비타민 B1염산염 0.0014-0.0017%, 비타민 B2 0.0013-0.0017%, 및 엽산 0.0003-0.0006%으로 구성되는 것을 특징으로 하는 초석잠분말 및 GABA강화 발아곡물분말을 주재로 한 선식.
  4. 제3항에서,
    선식 총 중량에 대해 초석잠 분말 14%, GABA강화 발아보리분말 9.0% 및 GABA강화 발아검정콩 분말 7.0%, 분리대두단백분말 24%, 귀리화이버 9.1%, 치커리뿌리추출물분말 5.0%, 이산화규소 2.0%, 차전차피분말 2.0%, 누룽지향분말 1.3%, 대두식이섬유 1.0%, 결정과당 13%, 팔라티노스 10.1752%, 해조분말 0.83%, 녹차추출물분말 0.5%, 혼합유산균분말 0.5%, 펙틴 0.4%, 비타민 C 0.1%, 비타민 E 0.045%, 푸마르산철 0.016%, 니코틴아미드는 0.015%, 분말비타민 A 0.0067%, 산화아연 0.005%, 리바우디오사이드 0.002%, 비타민 B6 염산염 0.0018%, 비타민 B1염산염 0.0015%, 비타민 B2 0.0014%, 및 엽산 0.0004%로 구성되는 것을 특징으로 하는 초석잠분말 및 GABA강화 발아곡물분말을 주재로 한 선식.
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