KR102063303B1 - 복합발효를 통한 코쿠미가 증가된 저염발효물 제조방법 - Google Patents
복합발효를 통한 코쿠미가 증가된 저염발효물 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 염화나트륨(NaCl)을 염화칼륨(KCl)로 대체하고 고초균과 유산균의 복합발효를 통해 코쿠미가 증진된 저염(저나트륨) 발효물을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 코쿠미가 증가된 염화칼륨（KCl）고함유 저염(NaCl) 발효물의 제조방법은, 저염화를 위해 식품에 첨가한 염화칼륨에 있는 이미를 아미노산류, 산성물질 등의 식품첨가물을 사용하여 제거하는 기존 기술의 한계를 뛰어넘어, 보다 친환경적이며 건강에 이로운 방법인 미생물을 이용한 발효공정을 통해 이미를 제거함과 동시에 이미 이상의 관능적 가치인 코쿠미 물질을 다량으로 만들어낼 수 있는 장점이 있다.
Description
본 발명은 복합발효를 통한 코쿠미가 증가된 저염발효물 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 염화나트륨(NaCl)을 염화칼륨(KCl)으로 대체하고 고초균과 유산균의 복합발효를 통해 코쿠미가 증진된 저염(저나트륨) 발효물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
코쿠미(kokumi)는 일본어에서 유래된 단어로, 영어권에서는 'mouthfulness', 'continuity', 'thickness'. 'heartiness'라고도 표현되고, 우리말로는 '진한 맛', '두터운 맛', '입안에 꽉 차는 맛', '농후한 맛', '진득한 맛' 등으로 표현되고 있다. 특히, 간장, 된장 등의 양조발효조미료는 강한 코쿠미를 가지고 있는데, 펩타이드 및 아미노산의 특성으로 인한 것이며, 이는 이들 양조발효 생산물을 염산 등으로 가수분해하면 코쿠미가 완전히 소멸되는 것에서 증명된다. 코쿠미 부여능은 미생물이 가지고 있는 여러 효소 중에 글루타미나아제(glutaminase) 활성에 따라 결정되며, 코쿠미 펩타이드와 같이 존재하는 아미노산의 종류에 따라 맛 특성이 달라진다.
코쿠미 펩타이드는 여러 아미노산들과 함께 다양한 맛을 내지만, 특히 쓴맛 아미노산 등에 대한 마스킹 효과, 우마미 증진 효과 및 맛의 지속성 등에 영향을 주게 된다. 하지만 아직까지 정확한 맛에 영향을 주는 코쿠미 펩타이드를 정성 및 정량하여 상업적으로 이용한 사례는 찾아보기 힘든 실정이다.
한편, 건강을 생각하는 현대식 트렌드에 따라 소금(염화나트륨, NaCl)으로부터 유래하는 나트륨 이온의 과잉 섭취가 고혈압증 등의 악영향을 미치는 것이 사회적으로 큰 이슈로 작용하고 있으며, 식품업계에서는 소금 함량을 저감시킨 다양한 저염 식품이 개발되고 있다. 소금 함량을 저감시킨 저염 식품은 짠맛의 면에서 강도가 부족하기 때문에, 나트륨 함량을 높이지 않고 짠맛을 부여하는 목적으로 염화나트륨을 대신하여 염화칼륨(KCl)을 첨가한 저염 식품이 개발되고 있다. 하지만 염화칼륨은 칼륨 이온으로부터 유래하는 독특한 금속미 및 쓴맛을 가지고 있기 때문에 염화칼륨의 이미를 억제하기 위한 기술의 개발이 필요하다.
따라서 건강한 저염식품의 컨셉에 부합하면서 첨가물을 사용하지 않고, 친환경적이며, 보다 건강한 제조방법을 통해 저염식품을 제조하는 방법의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 염화칼륨(KCl)이 다량 포함된 동물성 및 식물성 단백질을 이용하여 식품제조 시 글루타미나아제(glutaminase) 활성이 높으며, 폴리감마글루탐산(Poly γ-glutamic acid;γ-PGA)을 생산하는 고초균 및 유산균의 복합발효를 통해 코쿠미가 증가된 염화칼륨（KCl）고함유 저염발효물 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 동물성 단백질 또는 식물성 단백질에 단백질분해효소를 처리하여 가수분해물을 수득하는 단계(a); 상기 단계(a) 후, 상기 가수분해물에 염화칼륨 및 염화나트륨을 첨가하는 단계(b); 상기 단계(b) 후, 살균 및 냉각하고 고초균을 접종하여 발효하는 단계(c); 상기 단계(c) 후, 살균 및 냉각하고 유산균을 접종하여 발효하는 단계(d); 상기 단계(d) 후, 살균 및 냉각하고 여과하는 단계(e);를 포함하는 것을 특징으로 하는 코쿠미가 증가된 저염발효물의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 동물성 단백질은, 바람직하게 소고기, 돼지고기, 닭고기, 멸치, 까나리, 꽁치, 다랑어, 오징어, 청어, 참치 중 선택되는 어느 하나 이상으로부터 수득된 단백질인 것이 좋다.
본 발명에 있어서, 상기 식물성 단백질은, 바람직하게 대두, 탈지대두, 대두단백질, 옥수수, 옥수수단백질, 밀, 밀 단백질 중 선택되는 어느 하나 이상으로부터 수득된 단백질인 것이 좋다.
본 발명에 있어서, 상기 단계(a)의 식물성 단백질 또는 동물성 단백질은, 바람직하게 단백질분해효소 처리 전, 85~135℃의 온도에서 10~30분 동안 열처리하는 것이 좋다.
본 발명에 있어서, 상기 고초균은, 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)인 것이 좋다.
본 발명에 있어서, 상기 유산균은, 락토바실러스(Lactobacillus sp.)속인 것이 좋다.
본 발명은 염화나트륨(NaCl)을 염화칼륨(KCl)로 대체하고, 고초균 및 유산균의 복합발효를 통해 코쿠미가 증가된 저염발효물을 제조할 수 있다. 즉, 본 발명의 코쿠미가 증가된 염화칼륨（KCl）고함유 저염(NaCl) 발효물의 제조방법은, 저염화를 위해 식품에 첨가한 염화칼륨에 있는 이미를 아미노산류, 산성물질 등의 식품첨가물을 사용하여 제거하는 기존 기술의 한계를 뛰어넘어, 보다 친환경적이며 건강에 이로운 방법인 미생물을 이용한 발효공정을 통해 이미를 제거함과 동시에 이미 이상의 관능적 가치인 코쿠미 물질을 다량으로 만들어낼 수 있는 장점이 있는 것이다.
도 1은 본 발명의 고초균과 유산균의 복합발효를 통해 코쿠미가 증가된 저염발효물 제조방법의 전체 공정을 도시한 것이다.
도 2는 대두 단백질에 다양한 비율로 조성된 염화칼륨과 염화나트륨을 다양한 양으로 첨가하여 제조한 20개의 조성물의 구성비이다.
도 3은 대두 단백질에 다양한 비율로 조성된 염화칼륨과 염화나트륨을 다양한 양으로 첨가하여 제조한 20개의 조성물을 고초균 및 유산균으로 발효를 수행한 후, 코쿠미 펩타이드 함량 및 폴리감마글루탐산 함량 등을 분석한 결과를 나타낸 표이다.
도 4는 대두 단백질에 다양한 비율로 조성된 염화칼륨과 염화나트륨을 다양한 양으로 첨가하여 제조한 20개의 조성물을 고초균 및 유산균으로 발효를 수행한 후, 제조한 저염발효물의 관능평가 결과를 나타낸 표이다.
도 5는 멸치 단백질에 다양한 비율로 조성된 염화칼륨과 염화나트륨을 다양한 양으로 첨가하여 제조한 20개의 조성물의 구성비이다.
도 6은 멸치 단백질에 다양한 비율로 조성된 염화칼륨과 염화나트륨을 다양한 양으로 첨가하여 제조한 20개의 조성물을 고초균 및 유산균으로 발효를 수행한 후, 코쿠미 펩타이드 함량 및 폴리감마글루탐산 함량 등을 분석한 결과를 나타낸 표이다.
도 7은 멸치 단백질에 다양한 비율로 조성된 염화칼륨과 염화나트륨을 다양한 양으로 첨가하여 제조한 20개의 조성물을 고초균 및 유산균으로 발효를 수행한 후, 제조한 저염발효물의 관능평가 결과를 나타낸 표이다.
도 2는 대두 단백질에 다양한 비율로 조성된 염화칼륨과 염화나트륨을 다양한 양으로 첨가하여 제조한 20개의 조성물의 구성비이다.
도 3은 대두 단백질에 다양한 비율로 조성된 염화칼륨과 염화나트륨을 다양한 양으로 첨가하여 제조한 20개의 조성물을 고초균 및 유산균으로 발효를 수행한 후, 코쿠미 펩타이드 함량 및 폴리감마글루탐산 함량 등을 분석한 결과를 나타낸 표이다.
도 4는 대두 단백질에 다양한 비율로 조성된 염화칼륨과 염화나트륨을 다양한 양으로 첨가하여 제조한 20개의 조성물을 고초균 및 유산균으로 발효를 수행한 후, 제조한 저염발효물의 관능평가 결과를 나타낸 표이다.
도 5는 멸치 단백질에 다양한 비율로 조성된 염화칼륨과 염화나트륨을 다양한 양으로 첨가하여 제조한 20개의 조성물의 구성비이다.
도 6은 멸치 단백질에 다양한 비율로 조성된 염화칼륨과 염화나트륨을 다양한 양으로 첨가하여 제조한 20개의 조성물을 고초균 및 유산균으로 발효를 수행한 후, 코쿠미 펩타이드 함량 및 폴리감마글루탐산 함량 등을 분석한 결과를 나타낸 표이다.
도 7은 멸치 단백질에 다양한 비율로 조성된 염화칼륨과 염화나트륨을 다양한 양으로 첨가하여 제조한 20개의 조성물을 고초균 및 유산균으로 발효를 수행한 후, 제조한 저염발효물의 관능평가 결과를 나타낸 표이다.
폴리감마글루탐산(Poly(γ-glutamic acid); γ-PGA)은 청국장이나 낫토가 발효될 때 생성되는 생물고분자로, 바실러스 안트락시스(Bacillus anthracis)가 멸균과 같은 외부 자극이나 자가분해, 노화에 의해 분비하는 피막으로부터 γ-PGA를 처음 발견하였으며, 기본적인 분자 α-아미노기와 γ-카르복실기가 아마이드 결합에 의해 D(-)와 L(-) 글루탐산 반복단위로 이루어져 있는 동종 중합체(homopolymer)이다.
본 발명자는 고초균에서 만들어지는 폴리감마글루탐산이 가지고 있는 이미제거능력을 이용하여 염화칼륨이 포함된 저염발효물을 제조하였을 때, 만족할만한 이미제거능력이 나오지 않았고, 고초균 특유의 냄새에 의해 관능적으로 만족할만한 결과물을 얻을 수 없었다. 하지만 고초균에서 글루타미나아제 활성을 높여 코쿠미펩타이드를 충분히 생산함으로써, 코쿠미펩타이드가 가지고 있는 짠맛증강효과, 이미마스킹효과 및 폴리감마글루탐산과의 시너지효과에 의해서 저염발효물을 제조하기 위해 다량의 염화칼륨이 첨가되어도 증가된 짠맛효과, 이미가 전혀나지 않는 효과, 기존의 염화나트륨 단일 첨가에서 나타나는 기존 소금과의 이질감 없는 관능이 나타남을 발견하였다.
따라서 본 발명자는 염화칼륨(KCl; potassium chloride)이 다량 포함된 동물성 또는 식물성 단백질을 이용하여 식품제조 시 글루타미나아제(glutaminase) 활성이 높으며, 폴리감마글루탐산(Poly-γ-glutamic acid;γ-PGA)을 생산하는 고초균을 이용하여 1차 발효한 후, 유산균을 이용하여 2차 발효하는 기술을 개발하였다.
이에 본 발명은 동물성 단백질 또는 식물성 단백질에 단백질분해효소를 처리하여 가수분해물을 수득하는 단계(a); 상기 단계(a) 후, 상기 가수분해물에 염화칼륨 및 염화나트륨을 첨가하는 단계(b); 상기 단계(b) 후, 살균 및 냉각하고 고초균을 접종하여 발효하는 단계(c); 상기 단계(c) 후, 살균 및 냉각하고 유산균을 접종하여 발효하는 단계(d); 및 상기 단계(d) 후, 살균 및 냉각하고 여과하는 단계(e);를 포함하는 것을 특징으로 하는 코쿠미가 증가된 저염발효물 제조방법을 제공한다. 본 발명의 전체 공정에 대한 도식도는 도 1과 같다.
한편, 본 발명은 식품에 맛이나 풍미를 제공하는 목적으로 사용되는 단백질 분해물 원료에 대한 것으로 모든 동물성 및 식물성 단백질 원료에 적용된다. 상기 동물성 단백질은, 바람직하게 가축원료인 소고기, 돼지고기 및 닭고기 또는 수산물 원료인 멸치, 까나리, 꽁치, 다랑어, 오징어, 청어 및 참치 중 선택되는 어느 하나 이상인 것이 좋다. 본 발명에서는 동물성 단백질로 멸치 단백질을 사용하였다.
또한, 상기 식물성 단백질은, 바람직하게 대두, 탈지대두, 대두단백질, 옥수수, 옥수수단백질, 밀, 밀 단백질 중 선택되는 어느 하나 이상인 것이 좋다. 본 발명에서는 식물성 단백질로 대두단백질을 사용하였다.
한편, 본 발명에서 상기 동물성 및 식물성 단백질을 더 바람직하게는 단백질 분해효소 등을 사용하여 분해한 단백질 가수분해물을 사용하는 것이 좋다.
한편, 본 발명에서 상기 단계(a)의 동물성 단백질 또는 식물성 단백질은, 바람직하게 단백질분해효소 처리 전, 85~135℃의 온도에서 10~30분 동안 열처리를 하는 것이 좋다. 상기 범위를 벗어날 경우 단백질의 미변성과 과변성 현상이 나타나게 된다. 이는 단백질 분자의 완전한 변성이 이루어지지 못한 것으로, 단백질 분자의 입체구조를 파괴시킴으로써 단백질 내부에 매몰된 아미노산 측쇄를 노출시켜 효소와 쉽게 접촉할 수 있게 하는 목적을 달성할 수 없게 된다.
한편, 본 발명에서 사용하는 단백질 분해효소의 형태는 엔도형(endo-protease)와 엑소형(exo-protease)이 있다. 엔도형은 단백질과 펩타이드를 랜덤하게 공격하여 저분자의 펩타이드를 다량 생성하며 극소수의 유리아미노산을 만들게 되나, 엑소형은 단백질이나 펩타이드의 말단을 공격하여 다량의 유리아미노산을 생성한다. 본 발명에서는 원료 단백질의 살균 후, 엔도형 및 엑소형 단백질 분해효소를 투입 원료의 질량 대비 0.1~1.0% 혼합하여, 45~55℃ 온도에서 5~10 시간 효소분해를 실시하였다. 상기 범위를 벗어날 경우 단백질 효소의 역가가 떨어져 충분한 아미노산 및 펩타이드를 생산할 수 없으며, 수율 또한 50% 이하로 저하되어 상업적으로 효과적인 제품을 만들지 못하게 되며, 10시간 이상 효소분해를 할 경우, 병원성 미생물이 증식할 위험성이 있다.
한편, 본 발명의 상기 단계 (b)에서, 저염 제품을 제조하기 위하여 단백질 효소분해액에 염화칼륨과 염화나트륨을 적절한 비율로 혼합하여 투입하여 용해시켰다. 본 발명은 식품제조를 목적으로 하기 때문에, 식용으로 허가 받은 염화칼륨을 투입하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 있어서, 상기 고초균은 바람직하게 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)인 것이 좋다.
한편, 본 발명의 상기 단계(c)에서, 바실러스(Bacillus sp.)속 배양액은 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 균주를 27~30℃ 온도의 범위에서 pH 5~6 사이의 조건에서 배양한 것을 사용하는 것이 좋다. 상기 조건에서 24시간 이상 배양하여 충분히 균이 활성화되면 본 발효에 적용하며, 이때, 상기 24시간 배양된 바실러스(Bacillus sp.)속 배양액을 중량 대비 0.1~10% 혼합하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 단계 (c)의 발효는 27~30℃ 온도, pH 5~6사이의 조건으로 발효를 진행하는 것이 좋으며, 더 바람직하게는 글루타미나제의 활성 및 폴리감마글루탐산의 생합성을 증가시키기 위하여 30℃, pH 6.0에서 24시간 발효를 진행하는 것이 좋다. 효과적인 글루타미나아제의 활성은 용액 속의 글루타민(glutamine)을 글루타민산(glutamic acid)로 변화시키는 효소적 디아미네이션(deamidation)을 일으키게 된다. 글루타미나아제는 우마미를 증가시켜 코쿠미 특유의 식품의 맛을 지속적으로 유지시켜 주어 농후한 맛을 주고, 짠맛과 신맛 등을 조화롭게 만들어 깊고 깔끔한 맛을 증가시킨다. 또한, 발효공정 중 생성된 폴리감마글루탐산은 효소분해 시 발생한 쓴맛 아미노산의 맛을 마스킹해주며, 첨가된 염화칼륨의 금속성 맛을 저감화시켜준다.
한편, 본 발명에 있어서, 상기 유산균은, 바람직하게 락토바실러스(Lactobacillus sp.)속인 것이 좋으며, 더 바람직하게는 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus plantarum)인 것이 좋다.
한편, 본 발명의 상기 단계(d)에서, 락토바실러스(Lactobacillus sp.)속 배양액은 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus plantarum) 균주를 27~30℃ 온도의 범위에서 pH 5~6 사이의 조건에서 배양한 것을 사용하는 것이 좋다. 상기 조건에서 24시간 이상 배양하여 충분히 균이 활성화되면 본 발효에 적용하며, 이때, 상기 24시간 배양된 락토바실러스(Lactobacillus sp.)속 배양액을 중량 대비 0.1~10% 혼합하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 단계 (d)의 발효는 27~30℃ 온도, pH 4~5사이의 조건으로 발효를 진행하는 것이 좋으며, 더 바람직하게는 충분한 유산균 균수를 증식시키기 위하여 30℃, pH 6.0에서 24시간 발효를 진행하는 것이 좋다.
한편, 본 발명의 상기 단계(e)에서, 발효 종료시 남아있는 균을 사멸하기 위해 85~90℃ 온도에서 30분~60분 열처리하는 것이 좋다. 이때, 열처리 조건은 충분한 살균효과를 위한 것이다. 열처리 후 50℃ 이하로 냉각 시킨 후, 규조토 여과기 및 하우징 필터 등을 이용하여 미생물 균체, 미 분해성 원료 등을 깨끗하게 여과한 후, 농축기를 이용하여 40브릭스(Brix) 이상 농축하였다. 또한, 경우에 따라 전분이나 덱스트린 등을 10% 이상 혼합한 후, 스프레이 드라이어(spray dryer)를 이용하여 분말화를 실시하였다.
즉, 본 발명은 고초균(바실러스균)을 이용한 1차 발효에 의해 다량 생산된 코쿠미 펩타이드와 폴리감마글루탐산의 시너지 효과에 의해 관능이 우수한 저염 발효물을 제조하고 바실러스균 특유의 발효취는 유산균을 이용한 2차 발효를 통해 제거함으로써, 코쿠미가 증가하여 관능이 우수하고 소금함량이 낮은 염화칼륨(KCl) 고함유 저염발효물의 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 저염발효물을 포함하는 것을 특징으로 하는 저염식품 조성물을 제공한다.
한편, 본 발명의 식품 조성물은 일 예로 육류, 곡류, 카페인 음료, 일반음료, 초콜렛, 빵류, 스넥류, 과자류, 피자, 젤리, 면류, 껌류, 아이스크림류, 알코올성 음료, 술, 비타민 복합제 및 그 밖의 건강보조식품류 중 선택되는 어느 하나일 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 구상을 하기 실시예를 통해 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 본 발명의 권리범위가 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니고, 그와 등가의 기술적 사상의 변형까지를 포함한다.
[실시예 1: 대두 단백질을 이용하여 고초균 발효 및 유산균 발효를 통한 저염발효물 제조]
본 실시예에서는 식물성 원료의 단백질인 대두 단백질을 이용하여 고초균 발효 및 유산균 발효를 통해 저염발효물을 제조하였다.
1) 대두 단백질을 이용한 다양한 농도의 염화칼륨 및 염화나트륨이 첨가된 단백질 분해물 제조(식물성 원료의 단백질을 단백질 분해효소를 이용하여 분해하여 전처리하는 단계 및 염화칼륨과 염화나트륨을 혼합하는 단계)
대두 단백질을 변성시키고, 살균하기 위하여 85℃에서 30분의 조건에서 열처리하였다.
열처리 후, 엔도형 및 엑소형 단백질 분해효소인 노보자임(novozyme)사의 알칼라제 2.4L 및 플라보자임 1,000L을 원료(분리 대두단백질) 질량 대비 1.0%(v/v) 혼합하여, 50℃ 온도에서 10시간 효소분해를 실시하여 가수분해물을 수득하였다.
효소 분해 후, 하기 표 1과 같이 염화칼륨과 염화나트륨이 다양한 비율로 혼합된 염 혼합물 (이하, '염 혼합물'이라 함)을 가수분해물 질량 대비 3%(w/w), 5%, 10%, 15% 비율로 첨가하여 조성물 20종을 제조하였다 (표 1 및 도 2).
| 염화칼륨(KCl):염화나트륨(NaCl)비율 및 첨가량＊ | 10:90 | 30:70 | 50:50 | 70:30 | 90:10 |
| 3%(w/w) | 조성물1-1 | 조성물1-2 | 조성물1-3 | 조성물1-4 | 조성물1-5 |
| 5% | 조성물2-1 | 조성물2-2 | 조성물2-3 | 조성물2-4 | 조성물2-5 |
| 10% | 조성물3-1 | 조성물3-2 | 조성물3-3 | 조성물3-4 | 조성물3-5 |
| 15% | 조성물4-1 | 조성물4-2 | 조성물4-3 | 조성물4-4 | 조성물4-5 |
＊: 비율은 오른쪽 열로, 첨가량은 왼쪽 행으로 기재하였다.
2) 고초균 발효 (1차 발효) 및 유산균 발효 (2차 발효)를 통한 저염발효물 제조
상기에서 제조된 20개의 조성물(조성물 1-1 내지 조성물 4-5)을 고초균 및 유산균을 사용하여 발효하고자 하였다. 먼저, 고초균 발효를 수행하고, 이어서 유산균 발효를 수행하였다.
고초균 즉 바실러스(Bacillus sp.)속 균주의 배양액은 남해안에서 수확한 멸치로 만든 액젓에서 분리한 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 균주를 27℃ 온도의 범위에서 pH 6의 조건에서 배양하여 준비하였다. 상기 조건에서 24시간 이상 배양하여 충분히 균이 활성화되면 1차 발효에 적용하였다. 상기 24시간 배양된 바실러스 (Bacillus sp.)속 배양액을 조성물 중량 대비 1.0%(w/w) 접종하여, 30℃ 온도, pH 6.0에서 20시간 동안 1차 발효하였다.
한편, 상기 1차 발효 후, 고초균의 멸균을 위해 85℃에서 30분 열처리를 하고, 50℃ 이하로 냉각시킨 후, 유산균을 접종하여 2차 발효를 수행하였다. 유산균 즉 락토바실러스 플랜타럼(Lactobacillus plantarum (CLP0611)) 균주의 배양액은 락토바실러스 플랜타럼(Lactobacillus plantarum (CLP0611)) 균주를 27℃ 온도의 범위에서 pH 6.0 에서 배양하여 준비하였다. 상기 락토바실러스 플랜타럼(Lactobacillus plantarum (CLP0611))은 CTC BIO(국내)에서 구입하여 미생물원으로 사용하였다. 상기 조건에서 24시간 이상 배양하여 충분히 균이 활성화되면 2차 발효에 적용하였다. 상기 24시간 배양된 락토바실러스(Lactobacillus sp.)속 배양액을 조성물 중량 대비 1.0%(w/w) 접종하여, 30℃ 온도, pH 6.0에서 20 시간 동안 2차 발효하였다. 상기 2차 발효 종료 후, 85℃에서 30분의 조건에서 열처리를 하고, 50℃ 이하로 냉각시킨 후, 규조토 여과기를 이용하여 여과하였다.
[비교예 1-1 내지 1-3: 상기 실시예 1의 20개의 조성물에 초산, 젖산 및 아스파라긴산 1%(w/w)를 혼합하여 저염발효물 제조]
1) 비교예 1-1: 초산 1%를 혼합한 저염발효물 제조
비교예 1-1은 상기에서 제조된 20개의 조성물(조성물 1-1 내지 조성물 4-5)에 중량 대비 1.0%(w/w)에 해당하는 초산을 투입하여 용해시킨후, 85℃에서 30분 열처리를 하고, 50℃ 이하로 냉각시킨 후, 규조토 여과기를 이용하여 여과하였다.
2) 비교예 1-2: 젖산 1%를 혼합한 저염발효물 제조
비교예 1-2는 상기에서 제조된 20개의 조성물(조성물 1-1 내지 조성물 4-5)에 중량 대비 1.0%(w/w)에 해당하는 젖산을 투입하여 용해시킨후, 85℃에서 30분 열처리를 하고, 50℃ 이하로 냉각시킨 후, 규조토 여과기를 이용하여 여과하였다.
3) 비교예 1-3: 아스파라긴산 1%를 혼합한 저염발효물 제조
비교예 1-3은 상기에서 제조된 20개의 조성물(조성물 1-1 내지 조성물 4-5)에 중량 대비 1.0%(w/w)에 해당하는 아스파라긴산을 투입하여 용해시킨후, 85℃에서 30분 열처리를 하고, 50℃ 이하로 냉각시킨 후, 규조토 여과기를 이용하여 여과하였다.
[실험예 1: 실시예 1에서 제조한 저염발효물의 NaCl 함량, 코쿠미 펩타이드 함량, 폴리감마글루탐산 함량 분석 결과]
본 실험예 1에서는 상기 실시예 1에서 제조한 저염발효물의 NaCl 함량, 코쿠미 펩타이드 함량, 폴리감마글루탐산 함량 분석을 실시하였다.
NaCl 함량은 당업계 (식품공전)에 널리 알려진 측정 방법을 사용하여 측정하였다.
코쿠미 펩타이드는 감마-글루타밀(γ-glutamyl)잔기에 다른 아미노산이 결합된 형태의 펩타이드(감마-글루타밀-발릴-글리신, γ-glutamyl-valyl-glycine)가 주로 연구되고 있다(Kuroda, M. et al., 2013, Determination and quantification of the kokumi peptide,γ-glutamyl-valyl-glycine, in commercial soy sauces, Food Chemistry, 141(2), 823-828). 또한, 대표적인 코쿠미 펩타이드인 글루타치온(GHS)은 감마-글루타밀-시스테인-글리신(γ-glutamyl-cysteine-glycine)으로 구성된 펩타이드이다. 그러므로 본 발명에서 증가시키고자 하는 코쿠미펩타이드함량은 하기 수학식 1과 같이 총 아미노산 함량 중의 글루탐산(glutamic acid), 발린(valine), 시스테인(cysteine), 글리신(glycine) 함량을 유리 아미노산 함량 중의 글루탐산(glutamic acid), 발린(valine), 시스테인(cysteine), 글리신(glycine) 함량으로 뺀 것으로 볼 수 있다.
한편, 폴리감마글루탐산 함량은 하기의 방법으로 분석하였다. 100mg의 시료를 물 10ml에 녹인 액을 a액으로 하고, 이 액 0.5ml을 취하여 6N 염산 10ml을 가하여 110℃에서 24시간 가수분해하여 시험용액으로 사용하였다. 시험용액을 일정량 취하여 아미노산 분석기를 이용하여 글루탐산 함량을 구하였다. 별도로, 산으로 가수분해하지 않은 a액 일정량을 취하여 아미노산분석기를 이용하여 유리글루탐산함량을 구한 다음 하기 수학식 2에서, 상기 검체채취량 100mg, 아미노산 분석기에서 구한 글루탐산 함량 및 유리글루탐산함량을 대입하여 폴리감마글루탐산 함량(%)을 구하였다.
상기의 방법을 통해, 코쿠미 펩타이드 함량 및 폴리감마글루탐산 함량을 분석한 결과, 도 3과 같이 실시예 1 저염발효물은 코쿠미 펩타이드 함량, 폴리감마글루탐산함량은 염 혼합물 (KCl 및 NaCl 혼합물)의 첨가량이 증가함에 따라 감소되었다.
또한, KCl 및 NaCl의 비율에 따른 고쿠미 펩타이드 및 폴리감마글루탐산 함량 변화를 관찰해 보면, KCl의 첨가량을 늘린다하더라도 고쿠미 펩타이드 및 폴리감마글루탐산의 함량이 특별히 줄어들지는 않음을 확인할 수 있었다.
이상의 결과를 통해 NaCl을 KCl로 대체하여 비교적 소량 첨가 (3%)는 것이 고초균 및 유산균 발효를 통해 비교적 높은 수준으로 고쿠미 펩타이드와 폴리감마글루탐산을 수득할 수 있는 방법이라는 것을 결론내릴 수 있었다.
한편, 쓴맛 강도는 염 혼합물의 첨가량이 증가함에 따라 증가하였다. 이취강도 역시 염 혼합물의 첨가량이 증가함에 따라 증가하였다. 이에 반해 고꾸미(코쿠미) 강도는 염 혼합물의 첨가량이 증가함에 따라 감소하였다. 이와 같은 현상은 염 혼합물의 첨가량이 10% 이상 증가하면 바실러스(Bacillus sp.)속 및 락토바실러스(Lactobacillus sp.)속의 발효가 저해되어 야기된 것으로 판단되었다.
이상의 결과를 통해, 코쿠미펩타이드 함량과 폴리감마글루탐산 함량 증가는 고꾸미(코쿠미) 강도 증가에 영향을 주고, 쓴맛과 이취의 저감에 영향을 주는 것으로 확인할 수 있었고, 여기에 바실러스(Bacillus sp.)속 및 락토바실러스(Lactobacillus sp.)속의 발효가 매우 중요한 역할을 하는 것으로 확인할 수 있었다. 아울러, 염 중 NaCl을 KCl로 대체하여도 본 발명에서 코쿠미펩타이드 함량 및 폴리감마글루탐산 함량의 변화에 큰 문제가 없음을 확인할 수 있었고, 이를 통해 저염(NaCl) 고쿠미가 증가한 발효물을 수득할 수 있었던 것이다.
[실험예 2: 실시예 1 및 비교예 1-1 내지 비교예 1-3 저염발효물의 관능평가 결과]
본 실험예 2에서는 상기 실시예 1 및 비교예 1-1 내지 비교예 1-3 저염발효물의 관능 평가를 실시하였다.
관능평가에는 10명의 관능검사원을 선별하여 본 발명의 관능평가에 참여시켰다. 각 실시예, 비교예의 20개 조성물을 실험군으로 농도 10%가 되도록 물에 희석하여 패널에게 제시하여 관능평가를 수행하였다. 시료에 대하여 쓴맛강도, 코쿠미 강도(맛의 풍부함), 이취강도 등에 대해 9점 평가법(약함 1, 강함 9)을 행하였다.
각 시료의 용기에는 검사물에 대한 편견을 없애기 위하여 난수표에서 추출한 세 자리 숫자를 표기하였으며, 시료 제시는 랜덤하게 하였다. 또한 평가 사이에 입을 헹굴 수 있도록 정수기를 통과시킨 상온(27±2℃)의 물을 함께 제시하였다. 향미 특성 평가를 위한 시료는 색의 차이에서 오는 편견을 배제시키기 위하여 개인 검사대의 어두운 적색등 밑에 제시하였다. 각 실시예, 비교예의 데이터는 최상위 점수와 최하위 점수를 제거한 8명의 평균 점수로 표기하였다.
관능평가 결과(도 4), 쓴맛 강도는 전체적인 염 혼합물의 첨가량과 염 혼합물 내 KCl과 NaCl의 비율에 관계없이 전체적인 범위에서 실시예 1이 우수하게 나타났다. 또한, 코쿠미 강도도 실시예 1이 우수하게 나타났다. 다만, 이취감소효과에서는 실시예 1이 비교예들에 비해 특별히 우수하게 나타나지는 않았다.
상기 결과를 통해 바실러스(Bacillus sp.)속 발효에 의해 생성된 코쿠미펩타이드와 폴리감마글루탐산 등의 시너지 효과가 충분한 쓴맛감소효과를 가져온 것으로 판단할 수 있었고, NaCl을 KCl로 대체하여도 관능적으로 큰 문제가 없음을 확인할 수 있었다.관능평가 결과(도 4), 쓴맛 강도는 전체적인 염 혼합물의 첨가량과 염 혼합물 내 KCl과 NaCl의 비율에 관계없이 전체적인 범위에서 실시예 1이 우수하게 나타났다. 또한, 코쿠미 강도도 실시예 1이 우수하게 나타났다. 다만, 이취감소효과에서는 실시예 1이 비교예들에 비해 특별히 우수하게 나타나지는 않았다.
상기 결과를 통해 바실러스(Bacillus sp.)속 발효에 의해 생성된 코쿠미펩타이드와 폴리감마글루탐산 등의 시너지 효과가 충분한 쓴맛감소효과를 가져온 것으로 판단할 수 있었고, NaCl을 KCl로 대체하여도 관능적으로 큰 문제가 없음을 확인할 수 있었다.
한편, 실시예1, 비교예1-1, 1-2 및 1-3은 식물성 원료를 대표하여 대두단백질을 이용하여 실험을 진행하였으나, 앞서 서술했듯이 유사한 단백질 함량 및 조성을 보여주는, 탈지대두, 밀단백질 및 옥수수단백질 또한 단백질을 효소분해하고, 발효하는 공정을 적용할 때 유사한 결론에 도달할 수 있음을 예측할 수 있을 것이다.
[실시예 2: 멸치를 이용하여 고초균 발효 및 유산균 발효를 통한 저염발효물 제조]
본 실시예에서는 동물성 원료의 단백질인 멸치를 이용하여 고초균 발효 및 유산균 발효를 통해 저염발효물을 제조하였다.
1) 멸치를 이용한 다양한 농도의 염화칼륨 및 염화나트륨이 첨가된 단백질 분해물 제조(동물성 원료의 단백질을 단백질 분해효소를 이용하여 분해하여 전처리하는 단계 및 염화칼륨과 염화나트륨을 혼합하는 단계)
멸치단백질을 변성시키고, 살균하기 위하여 85℃에서 30분의 조건에서 열처리하였다.
살균 후, 엔도형 및 엑소형 단백질 분해효소인 노보자임(novozyme)사의 알칼라제 2.4L 및 플라보자임 1,000L을 원료 질량 대비 1.0%(v/v) 혼합하여, 50℃ 온도에서 10시간 효소분해를 실시하여 가수분해물을 수득하였다.
효소 분해 후, 하기 표 2와 같이 다양한 염화칼륨과 염화나트륨의 비율로 혼합된 염 혼합물(이하, '염 혼합물'이라 함)을 가수분해물 질량 대비 3%(w/w), 5%, 10%, 15% 비율로 첨가하여 조성물 20종을 제조하였다(표 2 및 도 5).
| 염화칼륨(KCl):염화나트륨(NaCl)비율 및 첨가량＊ | 10:90 | 30:70 | 50:50 | 70:30 | 90:10 |
| 3%(w/w) | 조성물5-1 | 조성물5-2 | 조성물5-3 | 조성물5-4 | 조성물5-5 |
| 5% | 조성물6-1 | 조성물6-2 | 조성물6-3 | 조성물6-4 | 조성물6-5 |
| 10% | 조성물7-1 | 조성물7-2 | 조성물7-3 | 조성물7-4 | 조성물7-5 |
| 15% | 조성물8-1 | 조성물8-2 | 조성물8-3 | 조성물8-4 | 조성물8-5 |
＊: 비율은 오른쪽 열로, 첨가량은 왼쪽 행으로 기재하였다.
2) 고초균 발효 (1차 발효) 및 유산균 발효 (2차 발효)를 통한 저염발효물 제조
상기에서 제조된 20개의 조성물(조성물 5-1 내지 조성물 8-5)을 고초균 및 유산균을 사용하여 발효하고자 하였다. 먼저, 고초균 발효를 수행하고, 이어서 유산균 발효를 수행하였다.
고초균 즉 바실러스(Bacillus sp.)속 균주의 배양액은 멸치로 만든 액젓에서 분리한 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 균주를 27℃ 온도의 범위에서 pH 6의 조건에서 배양하여 준비하였다. 상기 조건에서 24시간 이상 배양하여 충분히 균이 활성화되면 1차 발효에 적용하였다. 상기 24시간 배양된 바실러스 (Bacillus sp.)속 배양액을 조성물 중량 대비 1.0%(w/w) 접종하여, 30℃ 온도, pH 6.0에서 20시간 동안 1차 발효하였다.
한편, 상기 1차 발효 후, 고초균의 멸균을 위해 85℃에서 30분 열처리를 하고, 50℃ 이하로 냉각시킨 후, 유산균을 접종하여 2차 발효를 수행하였다. 유산균 즉 락토바실러스 플랜타럼(Lactobacillus plantarum (CLP0611)) 균주의 배양액은 락토바실러스 플랜타럼(Lactobacillus plantarum (CLP0611)) 균주를 27℃ 온도의 범위에서 pH 6.0 에서 배양하여 준비하였다. 상기 락토바실러스 플랜타럼(Lactobacillus plantarum (CLP0611))은 CTC BIO(국내)에서 구입하여 미생물원으로 사용하였다. 상기 조건에서 24시간 이상 배양하여 충분히 균이 활성화되면 2차 발효에 적용하였다. 상기 24시간 배양된 락토바실러스(Lactobacillus sp.)속 배양액을 조성물 중량 대비 1.0%(w/w) 접종하여, 30℃ 온도, pH 6.0에서 20 시간 동안 2차 발효하였다. 상기 2차 발효 종료 후, 85℃에서 30분 열처리를 하고, 50℃ 이하로 냉각시킨 후, 규조토 여과기를 이용하여 여과하였다.
[비교예 2-1 내지 2-3: 상기 실시예 2의 20개의 조성물을 이용하여 초산, 젖산 및 아스파라기산 1%(w/w)를 혼합한 저염발효물 제조]
1) 비교예 2-1: 초산 1%를 혼합한 저염발효물 제조
비교예 2-1은 상기에서 제조된 20개의 조성물(조성물 5-1 내지 조성물 8-5)에 중량 대비 1.0%(w/w)에 해당하는 초산을 투입하여 용해시킨후, 85℃에서 30분 열처리를 하고, 50℃ 이하로 냉각시킨 후, 규조토 여과기를 이용하여 여과하였다.
2) 비교예 2-2: 젖산 1%를 혼합한 저염발효물 제조
비교예 2-2는 상기에서 제조된 20개의 조성물(조성물 5-1 내지 조성물 8-5)에 중량 대비 1.0%(w/w)에 해당하는 젖산을 투입하여 용해시킨후, 85℃에서 30분 열처리를 하고, 50℃ 이하로 냉각시킨 후, 규조토 여과기를 이용하여 여과하였다.
3) 비교예 2-3: 아스파라긴산 1%를 혼합한 저염발효물 제조
비교예 2-3은 상기에서 제조된 20개의 조성물(조성물 5-1 내지 조성물 8-5)에 중량 대비 1.0%(w/w)에 해당하는 아스파라긴산을 투입하여 용해시킨후, 85℃에서 30분 열처리를 하고, 50℃ 이하로 냉각시킨 후, 규조토 여과기를 이용하여 여과하였다.
[실험예 3: 실시예 2의 저염발효물의 NaCl 함량, 코쿠미 펩타이드 함량, 폴리감마글루탐산 함량 분석 결과]
본 실험예 3에서는 상기 실시예 2에서 제조한 저염발효물의 NaCl 함량, 코쿠미 펩타이드 함량, 폴리감마글루탐산 함량 분석을 실시하였다. 실험방법은 상기 실험예 1과 동일한 방법을 사용하였다.
상기의 방법을 통해, 코쿠미 펩타이드 함량 및 폴리감마글루탐산 함량을 분석한 결과, 도 6과 같이 실시예 2 저염발효물은 코쿠미 펩타이드 함량, 폴리감마글루탐산함량은 염 혼합물(KCl 및 NaCl 혼합물)의 첨가량이 증가함에 따라 감소되었다. 또한, 식물성 단백질인 대두단백질을 가지고 실험한 실시예1과 유사한 결과였다.
한편, 쓴맛 강도는 염 혼합물의 첨가량이 증가함에 따라 증가하였다. 이취강도 역시 염 혼합물의 첨가량이 증가함에 따라 증가하였다. 특히, 염 혼합물의 첨가량이 15%인 실험군에서 이취강도가 증가한 현상은 멸치단백질이 식물성 단백질이 식물성 단백질보다 이취가 있기 때문이며, 유산균 발효가 저해되어 이취가 높게 측정된 것으로 판단되었다. 고꾸미(코쿠미) 강도는 염 혼합물의 첨가량이 증가함에 따라 감소하였다. 이와 같은 현상은 염 혼합물의 첨가량이 10% 이상 증가하면 바실러스(Bacillus sp.)속 및 락토바실러스(Lactobacillus sp.)속의 발효가 저해되어 야기된 것으로 판단되었다.
이상의 결과를 통해, 코쿠미펩타이드 함량과 폴리감마글루탐산 함량 증가는 고꾸미(코쿠미) 강도 증가에 영향을 주고, 쓴맛과 이취의 저감에 영향을 주는 것으로 확인할 수 있었고, 여기에 바실러스(Bacillus sp.)속 및 락토바실러스(Lactobacillus sp.)속의 발효가 매우 중요한 역할을 하는 것으로 확인할 수 있었다. 아울러, 염 중 NaCl을 KCl로 대체하여도 본 발명에서 코쿠미펩타이드 함량 및 폴리감마글루탐산 함량의 변화에 큰 문제가 없음을 확인할 수 있었고, 이를 통해 저염(NaCl) 고쿠미가 증가한 발효물을 수득할 수 있었던 것이다.
[실험예 4: 실시예 2 및 비교예 2-1 내지 비교예 2-3의 저염발효물의 관능평가 결과]
본 실험예 4에서는 상기 실시예 2 및 비교예 2-1 내지 비교예 2-3의 저염발효물의 관능 평가를 실시하였다. 관능평가 방법은 상기 실험예 2와 동일한 방법을 사용하였다.
관능평가 결과(도 7), 쓴맛 강도는 전체적인 염 혼합물의 첨가량과 염 혼합물 내 KCl과 NaCl의 비율에 관계없이 전체적인 범위에서 실시예 2가 우수하게 나타났다. 이는 실시예 1의 결과와 비교하여 동물성 단백질을 이용할 때 더 우수한 효과가 나타남을 확인할 수 있었다. 또한, 코쿠미 강도도 실시예 2가 우수하게 나타났다. 또한, 이취감소효과에서는 실시예 2의 락토바실러스(Lactobacillus sp.)속의 발효에 의한 이취감소 효과가 우수한 것으로 나타났다.
상기 결과를 통해 바실러스(Bacillus sp.)속 발효에 의해 생성된 코쿠미펩타이드와 폴리감마글루탐산 등의 시너지 효과가 충분한 쓴맛감소효과를 가져온 것으로 판단할 수 있었고, NaCl을 KCl로 대체하여도 관능적으로 큰 문제가 없음을 확인할 수 있었다.
한편, 실시예2, 비교예2-1, 2-2 및 2-3은 동물성 원료를 대표하여 멸치를 이용하여 실험을 진행하였으나, 앞서 서술했듯이 유사한 단백질 함량 및 조성을 보여주는, 까나리, 오징어, 청어, 다랑어 및 참치 등의 수산이나 돼지고기 및 소고기 등의 축산물 또한 단백질을 효소분해하고, 발효하는 공정을 적용할 때 유사한 결론에 도달할 수 있음을 예측할 수 있을 것이다.
Claims (6)
- 85~135℃의 온도에서 10~30분 동안 열처리한 동물성 단백질 또는 식물성 단백질에 단백질분해효소를 처리하여 가수분해물을 수득하는 단계(a);
상기 단계(a) 후, 상기 가수분해물 대비 염화칼륨 및 염화나트륨을 3~5%(w/w) 첨가하는 단계(b);
상기 단계(b) 후, 살균 및 냉각하고 고초균을 접종하여 발효하는 단계(c);
상기 단계(c) 후, 살균 및 냉각하고 유산균을 접종하여 발효하는 단계(d); 및
상기 단계(d) 후, 살균 및 냉각하고, 여과하는 단계(e);를 포함하여 저염발효물을 제조하며,
상기 저염발효물은 폴리감마글루탐산의 함량이 1.85~2.96%(w/w) 또는 1.05~2.16%(w/w)인 것을 특징으로 하는 코쿠미가 증가된 저염발효물의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 동물성 단백질은,
소고기, 돼지고기, 닭고기, 멸치, 까나리, 꽁치, 다랑어, 오징어, 청어, 참치 중 선택되는 어느 하나 이상으로부터 수득된 단백질인 것을 특징으로 하는 코쿠미가 증가된 저염발효물의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 식물성 단백질은,
대두, 탈지대두, 대두단백질, 옥수수, 옥수수단백질, 밀, 밀 단백질 중 선택되는 어느 하나 이상으로부터 수득된 단백질인 것을 특징으로 하는 코쿠미가 증가된 저염발효물의 제조방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 고초균은,
바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)인 것을 특징으로 하는 코쿠미가 증가된 저염발효물의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 유산균은,
락토바실러스(Lactobacillus sp.)속인 것을 특징으로 하는 코쿠미가 증가된 저염발효물 제조방법.
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2019
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