KR101915807B1 - 유산균 발효 마늘을 유효성분으로 하는 식품 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마늘 이용하여 흑마늘 공정을 거치지 않고 열풍 건조 후 유산균을 이용하여 발효공정을 거쳐 유산균 발효 마늘을 제조하는 방법 및 그 방법으로 제조된 유산균 발효 마늘에 관한 것으로 보다 구체적으로는 깐마늘을 세척 후 (a) 슬라이스하고 열풍건조를 하여 수분을 제거하는 단계와; (b) 이와 별도로 MRS배지에 Lactobacillus brevis 단독 또는 이 균주와 Lactobacillus plantarum 1:1(w/w) 동량비 혼합균주를 접종하여 2일간 37℃, 120rpm에서 진탕 배양하는 단계와; (c) 상기 (a)단계에서 얻은 건조된 마늘에 상기(b) 단계에서 얻은 유산균 배양액 30%(w/w)를 접종하여 수분을 조절하는 단계와; (d) 상기 (c)단계 유산균 배양액에 함수결정포도당 1 내지 3%를 더 첨가하여 37℃에서 4일간 발효 공정을 거쳐 유산균이 사멸되지 않고 발효가 가능하게 하여 발효 마늘을 제조하는 단계와; (e) 상기 단계에서 얻은 유산균 발효 마늘을 다시 효소 실활을 위해 열풍 건조하는 단계를 통해 마늘의 기능성을 현저히 증대시킨 뛰어난 효과가 있다.

Description

유산균 발효 마늘을 유효성분으로 하는 식품 조성물{Fermented garlic by lactic acid bacteria and Food Composition consisting thereof}

본 발명은 유산균을 이용한 발효 마늘 식품에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열풍 건조한 마늘에 유산균을 접종 발효한 유산균 발효 마늘 식품 조성물에 관한 것이다.

본 발명은 마늘을 이용한 유산균발효를 통한 발효 마늘 제조 방법에 관한 것이다. 마늘(garlic)은 백화과 식물로 원산지가 중앙아시아, 이집트이며 흔히 재배되고 있으며 전체에서 독특한 향기가 난다. 마늘의 주요 효능은 살균, 항암효과, 항균작용, 빈혈완화, 저혈압개선이 있으며, 마늘의 콜레스테롤 개선효과로 건강기능식품 고시형 기능성 원료로 등록되었다. 현재 발효 마늘을 제조하는 공정은 흑마늘을 이용한 발효방법뿐이다.

흑마늘은 생마늘을 껍질째 고온다습한 곳에 두어 15~20일간 숙성시키는 방법으로 알맹이가 까만 것이 특징이다. 종래의 흑마늘 발효방법은 흑마늘을 증숙하여 자연숙성을 거치는 것이 일반적이다. 그러나 일반적인 마늘을 발효하게 되면 마늘성분 알리신의 항균작용 결과 발효미생물의 생육억제로 발효는 제대로 일어나지 않게 된다.

이러한 점을 감안하여 선행기술로 발효 흑마늘 추출물을 유효성분으로 포함하는 비만 또는 고지혈증의 예방 또는 치료용 조성물(등록번호 10-0990260)이 공지되어 있다. 이는 흑마늘 발효물 제조공정에서 먼저 흑마늘을 증류수 또는 유기용매 추출한 다음 식용효모(Saccharomyces cerevisiae <CTC 7910>)로 발효하는 것이다. 이는 흑마늘 추출공정 후 흑마늘 추출물에 몰트배지(M배지)에서 접종하여 28℃에서 2~3일 배양하는 1단계 배양과 1단계 배양물을 원심분리하여 얻은 효모균 포함잔사 일부를 다시 흑마늘 추출물을 포함하는 BG배지에 접종하여 28℃에서 2~3일간 배양하는 배양법으로 흑마늘 추출단계에서 효모발효 단계까지 복잡한 과정과 7일 이상의 발효기간이 길고 따라서 과다한 인력과 비용발생이 수반되는 결함이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기 흑마늘 추출물의 효모 2단계 발효방법의 단점을 감안하여 열풍 건조한 마늘을 직접 편성 혐기성 유산균으로 발효한 마늘을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 편성 혐기성 유산균 단일 발효공정을 이용하여 기능성이 증진된 발효 마늘을 유효성분으로 하는 식품 및 화장료 조성물을 제공하는 데 있다.

본 발명의 상기 목적은 깐마늘을 세척 후 (a) 슬라이스하고 열풍건조 하여 수분을 제거하는 단계와; (b) 이와 별도로 MRS배지에 Lactobacillus brevis와 Lactobacillus plantarum 1:1(w/w) 혼합 균주를 접종하여 2일간 37℃, 120rpm에서 진탕 배양하는 단계와; (c) 상기 (a)단계에서 얻은 건조된 마늘에 상기 (b) 단계에서 얻은 유산균 배양액을 30%(w/w)를 접종하여 수분을 조절하는 단계와; (d) 상기 (c)단계 유산균 배양액에 함수결정포도당 1 내지 3%를 추가로 더 첨가하여 37℃에서 4일간 발효하는 단계와; (e) 상기 단계에서 얻은 유산균 발효 마늘을 50~70℃에서 24~48시간 열풍 건조하여 효소를 실활시키는 단계를 통해 달성하였다.

본 발명은 마늘을 건조 후 유산균의 발효를 통해 마늘의 생리적 기능성을 현저히 증가시킨 발효 마늘이 함유된 식품 및 화장료용 조성물을 제공하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시의 예에 따른 유산균 발효 마늘 제조방법의 흐름이다.
도 2는 본 발명 유산균 발효 마늘의 총 폴리페놀 농도 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명 유산균 발효 마늘의 총 플라보노이드 농도 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명 유산균 발효 마늘의 항산화 활성인 DPPH 저해활성을 나타낸 결과 그래프이다.
도 5는 유산균 발효 마늘의 HMG-CoA 저해활성 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 유산균 발효 마늘의 ACE 저해활성 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 유산균 발효 마늘의 a-glucosidase 저해활성 결과를 나타낸 그래프이다.

본 발명은 유산균을 이용한 발효 마늘 및 이를 함유한 조성물을 제공한다.

본 발명 발효 마늘은 유산균 Lactobacillus brevis 균주 단독 또는 Lactobacillus plantarum 균주와 동량비 혼합 균주를 사용하여 마늘 발효 산물을 제조한다.

본 발명에 따르면 상기에서 사용되는 유산균주는 통상 시중에서 구입할 수 있다.

또 본명에서 사용하는 유산균주는 편성 혐기성쪽의 상기 유산균주가 초산발효를 억제하여 유리하였다. 따라서 유산균주 중에서도 Lactobacillus acidophilus 등 호기성 균주는 바람직하지 않았다.

또 본 발명에 사용된 상기 2종의 유산균주는 L.brevis 균주 단독 또는 L.plantarum 균주와 1:1 혼합 사용의 경우는 무방하였다.

상기 발효 마늘 조성물은 기능성 식품, 화장료 및 의약품 등으로 제조되어 사용할 수 있다.

본 발명은 하기의 구체적인 실시 예와 시험 예에 의해 보다 구체적으로 설명되나, 하기 실시 예와 시험 예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 권리범위가 이에 한정하는 것으로 의도되지는 않는다.

실시예 1. 유산균 배양액 제조

MRS 액체 배지에 Lactobacillus brevis 단독 또는 Lactobacillus plantarum와 1:1(w/w) 혼합 균주를 접종하여 2일간 37℃, 120rpm에서 진탕 배양한 후 하기 표1과 같이 함수결정포도당을 첨가하여 발효배양액으로 사용하였다.

함수결정포도당 첨가량(%)

배지명	함수결정포도당 첨가량	비고
G1	1%
G2	2%
G3	3%
AML1	1%
AML2	2%
AML3	3%

실시예 2. 유산균 발효 마늘 제조

껍질이 제거된 깐 마늘을 증류수 및 세척수에 이물을 제거하기 위한 세척 후 5 내지 10mm 두께의 슬라이스 처리를 한다. 슬라이스 처리된 마늘을 열풍건조기에 넣은 후 50~70에서 24~48hr 동안 건조과정을 거쳐 수분제거의 단계를 거친다. 열풍건조를 거친 마늘을 수분함량 조절을 위해 유산균 배양액을 30%(W/V) 접종하여 발효준비 과정을 거친다. 유산균 배양액 30%를 접종 후 발효기에서 온도 35~37℃ 습도 80~95%에서 4일간 발효의 과정을 거쳐 유산균 발효 마늘을 제조한다. 발효된 마늘을 다시 열풍건조기에서 50~70℃에서 24~48hr 하여 효소를 실활시키고 수분함율 13% 이하가 되도록 한다(도1).

실시예 3. 유산균 발효 마늘 시제품 제조

상기 실시예1의 방법에 따라 제조된 유산균 발효 마늘을 이용하여 하기 표2의 함량비율로 시제품을 제조하였다.

발효 마늘 시제품 함량 비율(%)

원료명	함유비율	비고
유산균 발효 마늘	90%
발효 구기자	2%
발효 오미자	2%
발효 복분자	2%
발효 토사자	2%
발효 산수유	2%
산화아연	극소량
타우린	극소량

실험예 1. 본 발명 유산균 발효 마늘의 생리활성 검정

상기 실시예2의 방법에 따라 제조된 유산균 발효 마늘과 실시예3의 방법에 따라 제조된 유산균 발효 마늘 시제품의 생리활성 검정의 Total Flavonoid 함량 측정은 Davis법을 변형한 방법(Chae et al., 2002)에 따라 측정하였다. 시료 400uL에 90% diethylene glycol 4mL을 첨가하고 다시 1N NaOH 40uL를 넣고 37℃에서 1시간 반응 후 420nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로 rutin을 사용하였다.

실험결과, 도 2에 나타낸 바와 같이 유산균 발효 마늘 시제품의 총 플라보노이드 함량은 395.88ppm으로 대조구의 건조 마늘(control) 171.35ppm에 비해 높았다.

Total polyphenol 함량 측정은 Folin-Denis법(Swain et al., 1959)을 일부 변형하여 측정하였다. 즉, 원심분리한 상등액의 농도별 시료 50uL에 2% Na₂CO₃ 용액 1mL을 가하고, Folin & Ciocalteu's phenol reagents 50uL를 혼합한 다음 실온에서 30분간 반응시킨 후 760nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로는 tannic acid (Sigma co., USA)를 사용하여 시료와 동일한 방법으로 분석하여 작성한 검량선으로부터 총 폴리페놀 함량을 계산하였다.

실험결과, 도3에서 알 수 있듯이 유산균 발효 마늘 시제품의 총 폴리페놀 함량은 678.55ppm으로 대조구 건조마늘(control) 286.05ppm보다 높았다.

실험예 2. 본 발명 유산균 발효 마늘의 항산화활성 검정

본 발명 실시예2의 방법에 따라 제조된 유산균 발효 마늘과 실시예3의 방법에 따라 제조된 유산균 발효 마늘 시제품의 항산화 중 다음과 같이 DPPH 활성 측정을 하였다. 실험방법은 200M DPPH 1mL와 시료 1mL를 혼합하여 37℃, 암소에서 30분 동안 반응시킨 후, 517nm에서의 흡광도를 측정하였다.

DPPH radical 소거능(%)은 하기 계산식1에 의하여 산출하였다. 그 결과 도 4에서와 같이 유산균 발효 마늘 시제품의 DPPH 항산화 측정 결과는 시제품 102%로 대조구 건조마늘(control) 37%보다 높은 것으로 조사되었다.

[계산식 1]

실험예 3. 본 발명 유산균 발효 마늘의 ACE-I 저해활성 검정

고혈압의 원인은 renin-angiotensin system이 중요한 역할을 하는데, 여기에는 angiotensin-converting enzyme(ACE)이 관여하여 이를 확인하고자 본 발명 실시예2의 방법에 따라 제조된 유산균 발효 마늘과 실시예3의 방법에 따라 제조된 유산균 발효 마늘 시제품을 실험구로 이용하여 ACE 저해능은 Cushman과 Cheung [1971. Biochem. Phamacol.]의 방법에 준하여 다음과 같이 조사하였다. 0.4M NaCl을 함유한 0.1M sodium borate buffer (pH 8.3)에 Hip-His-Leu 12.5mM을 녹인 용액 100uL, ACE 100uL, 시료 50uL를 혼합하여 37℃에서 30분간 반응시킨 후, HCl을 첨가하여 반응을 중지시켰다. 여기에 ethylacetate를 첨가하여 반응산물을 추출한 후, 완전히 건조시켰다. 건조물에 증류수를 첨가하여 229nm에서 흡광도를 측정하였으며, ACE 저해율(%)은 하기 계산식2에 의하여 산출하였다. 사람의 고혈압은 ACE에 의해 초래하기 때문에 ACE의 활성을 저해할 수 있다면 고혈압을 예방할 수 있을 것이다.

실험결과, 도5에 나타낸 바와 같이 유산균 발효 마늘의 ACE저해활성이 대조구 건조마늘(control) 80%에 비해 유산균 발효 마늘 시제품은 96.66%로 높은 ACE 저해활성을 보이는 것으로 조사되었다.

[계산식 2]

실험예 4. 본 발명 유산균 발효 마늘의 HMG - CoA 저해활성 검정

HMG-CoA 환원효소는 HMG-CoA에서 mevalonate로 환원시키는데 필요한 효소이며 콜레스테롤 생합성에 관여하는 핵심효소이다. HMG-CoA환원효소 억제를 통해 혈액내 콜레스테롤의 수치를 낮추며 이를 통해 혈류개선의 효과를 가져올 수 있다. 상기 실시예2의 방법에 따라 제조된 유산균 발효 마늘과 실시예3의 방법에 따라 제조된 유산균 발효 마늘 시제품을 이용하여 HMG-CoA reductase assay kit (Sigma-Aldrich)를 이용하여 Sun 등(2012, J. Antimicro. Chemother)의 방법에 따라 측정하였다. Assay buffer 128uL에 각각의 시료 10uL, NADPH 4uL, HMG-CoA 12uL 및 HMG-CoA reductase 2uL를 가한 후 혼합한 다음 37℃에서 10분간 반응시켜 UV-Spectrometer 340nm에서 흡광도 변화를 측정하였다. 억제활성율은 하기 계산식2와 같이 나타냈다. 도6에 나타낸 바와 같이 유산균 발효 마늘의 HMG-CoA 저해활성이 대조구 건조마늘(control) 0.004umol/min/mg-protein에 비해 유산균 발효 마늘 시제품은 0.013umol/min/mg-protein로 높은 HMG-CoA 저해활성을 보이는 것으로 조사되었다. HMG-CoA 활성 저해율은 하기 계산식3과 같이 계산하였다.

[계산식 3]

실험예 5. 본 발명 유산균 발효 마늘의 α- glucosidase 저해활성 검정

상기 실시예2의 방법에 따라 제조된 유산균 발효 마늘과 실시예3의 방법에 따라 제조된 유산균 발효 마늘 시제품을 이용하여 α-Glucosidase 활성억제 효과를 측정하였다.

α-Glucosidase 활성억제 효과 측정은 Tibbot 등의 방법(1996)에 따라 측정하였다. 50mM sodium phosphate buffer (pH 4.2)에 ρ-nitrophenol-α-D-glucopyranoside (PNPG, Sigma)를 용해시켜 1 mg/mL의 농도로 기질용액을 조제하고, 효소반응은 기질용액 100mL 와 효소액 0.05mL (30unit, Sigma)을 혼합하고 대조구는 증류수 0.1mL, 반응구는 시료 0.1mL를 넣어 37℃에서 30분간 반응시킨 후 1N NaOH 0.1mL를 첨가하여 발색시켰다. 이때 생성된 ρ-nitrophenol(PNP)은 ELISA reader를 이용하여 405nm에서 흡광도를 측정하였으며, positive control로는 acarbose를 사용하였다. α- Glucosidase 활성 저해율은 하기 계산식4로 계산하였다.

[계산식 4]

실험 결과, 도7에 나타낸 바와 같이 유산균 발효 마늘의 α-glucosidase 저해활성이 대조구 건조마늘(control) 32%에 비해 유산균 발효 마늘 시제품은 107%로 높은 α-glucosidase 저해활성을 보이는 것으로 조사되었다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 유산균 발효 마늘 제조방법으로 마늘을 건조하여 발효시켜 마늘의 항균력에 제어되지 않는 유산균에 의해 건조마늘이 발효되는 방법으로 상기의 방법을 통해 유산균 발효 마늘을 통해 제조된 발효 마늘은 기능성 식품, 화장료, 의약품에 활용할 수 있는 매우 유용한 발명이다.

Claims (5)

1. 깐마늘을 세척 후 (a) 슬라이스하고 열풍건조를 하여 수분을 제거하는 단계와; (b) 이와 별도로 MRS배지에 편성 혐기성 유산균 Lactobacillus brevis 단독 또는 Lactobacillus plantarum 균주와 동량비로 접종하여 2일간 37℃, 120rpm에서 진탕 배양하는 단계와; (c) 상기 (a)단계에서 얻은 건조된 마늘에 상기(b)단계에서 얻은 유산균 배양액 30%(w/w)를 접종하여 수분을 조절하는 단계와; (d) 상기 (c)단계 유산균 배양액에 함수결정포도당 1 내지 3%를 추가로 더 첨가하여 37℃에서 4일간 발효하는 단계와; (e) 상기 단계에서 얻은 유산균 발효 마늘을 50~70℃에서 24~48시간 열풍 건조하여 효소 실활 단계를 포함하는 것이 특징인 유산균 발효 마늘의 제조방법.
   
2. 제 1항의 방법에 따라 제조되어 수분함량 13% 이하로 건조된 유산균 발효 마늘.
   
3. 삭제
4. 제 2항의 유산균 발효마늘을 유효성분으로 함유하는 식품 조성물.
   
5. 제 2항의 유산균 발효마늘을 유효성분으로 함유하는 화장료 조성물.

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