KR102088758B1 - 효소 활성이 증진된 곡물 발효 분말 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 곡물을 서로 다른 특정 미생물을 이용하여 다단계 발효함으로써, 높은 효소 역가를 가지게 할 수 있는 곡물 발효분말 및 그 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 효소 활성이 증진된 곡물 발효 분말 및 그 제조방법에 관한 것이다.
효소란, 체내 대사활동에 작용하는 중요한 단백질로서 화학작용의 촉매 역할을 하는 물질을 말한다. 크게, 체내에서 만들어지지 않아 외부에서 섭취해야 하는 식품효소, 체내에서 스스로 만들어져 소화에 필요한 역할을 하는 소화효소, 소화를 제외한 다른 대사작용에 필요한 역할을 하는 대사효소로 구분할 수 있다.
이 중 식품효소는 소화흡수작용, 분해배출작용, 항염·항균작용, 해독살균작용, 혈액정화작용 및 세포부활작용 등의 생리작용을 할 수 있음이 보고되어 있다. 효소는 보통 인체를 기준으로 볼 때 소화, 배설, 영양분 흡수 등에 관여하는 소화효소(아밀라아제, 프로테아제, 셀룰라아제)와, 생명 유지 작용을 위해 섭취한 영양분으로 대사작용(말초신경과 자율신경, 각종 호르몬 조절 등)에 관여하는 대사효소를 들 수 있고, 주로 발효미생물을 배양하는 과정에서 생성되는 것으로 알려져 있다. 피브린은 혈소판을 엉겨 붙게 하여 말랑말랑한 덩어리를 만드는데, 이것은 점차 굳어지고 수축해서 혈액흐름을 방해하는 요인으로 작용한다. 피브린을 용해시키는 피브린용해효소(나토키나아제)가 많아지면, 혈소판 응집을 억제하여 혈액흐름을 원활히 하는데 도움을 준다.
효소식품은 이러한 효소의 기능을 강화시키기 위하여 식용 원료에 식용 미생물을 배양시켜 효소를 다량 함유하게 한 것, 식품에서 효소 함유부분을 추출한 것, 또는 이들을 가공한 것을 통칭한다. 이러한 효소식품은 식품 자체의 효소와 미생물의 발효 및 숙성과정을 통하여 각종 생리활성 물질과 영양소의 생성 작용 및 유익균 증식 작용을 통해 소화·흡수를 돕는 각종 미량원소 및 생리 활성물질들이 증가되어 들어있다고 보고되어 있다 (Huh,S.H. and Kim, M.H. The modern health and health food, 1997. Hongikjea press. Korea, p. 35-36).
한편, 본 발명자들은 곡물을 서로 다른 특정 미생물을 이용하여 다단계 발효한 발효분말이 높은 효소 역가를 가지게 된다는 점을 실험을 통해 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명은, 곡물을 서로 다른 특정 미생물을 이용하여 다단계 발효함으로써, 높은 효소 역가를 가지는 곡물 발효분말 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 명세서에서는, a) 곡물 분말, 쌀 단백 분말, 정제수 및 동결 건조된 류코노스톡 메센테로이데스(Leuconostoc mesenteroides) 유산균 분말을 배합하고 35 내지 40℃ 온도 조건에서 3 내지 7일간 1차 발효하는 단계; b) 상기 배합 발효분말에 동결 건조된 라이조프스 올리고스포루스(Rhizopus oligosporus) 분말을 배합하고 28 내지 32℃ 온도 조건에서 3 내지 7일간 2차 발효하는 단계; 및 c) 상기 배합 발효분말을 35 내지 40℃ 온도 조건에서 10 내지 12일간 3차 발효하는 단계를 포함하는, 곡물 발효분말의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 명세서에서는 상기 방법에 따라 제조된 곡물 발효분말로서, 상기 분말은 유산균 함량이 1,000,000 cfu/g 이상인, 곡물 발효분말을 제공한다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예에 따른 곡물 발효분말 및 그 제조방법에 대하여 보다 상세히 설명한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면, a) 곡물 분말, 쌀 단백 분말, 정제수 및 동결 건조된 류코노스톡 메센테로이데스(Leuconostoc mesenteroides) 유산균 분말을 배합하고 35 내지 40℃ 온도 조건에서 3 내지 7일간 1차 발효하는 단계; b) 상기 배합 발효분말에 동결 건조된 라이조프스 올리고스포루스(Rhizopus oligosporus) 분말을 배합하고 28 내지 32℃ 온도 조건에서 3 내지 7일간 2차 발효하는 단계; 및 c) 상기 배합 발효분말을 35 내지 40℃ 온도 조건에서 10 내지 12일간 3차 발효하는 단계를 포함하는, 곡물 발효분말의 제조방법이 제공될 수 있다.
본 발명자들은, 곡물을 서로 특정 미생물을 이용하여 다단계 발효하는 경우, 곡물 발효분말이 높은 효소 역가를 가지게 된다는 점을 실험을 통하여 확인하고 본 발명을 완성하였다.
먼저, 곡물 분말, 쌀 단백 분말, 정제수 및 동결 건조된 류코노스톡 메센테로이데스(Leuconostoc mesenteroides) 유산균 분말을 배합하고 35 내지 40℃ 온도 조건에서 3 내지 7일간 1차 발효한다(단계 a).
본 발명의 일실시예에 따른, 곡물은 식용으로 하는 농작물의 입상 열매의 총칭으로서, 쌀과 같은 미곡, 보리, 밀, 호밀, 귀리와 같은 맥류 또는 조, 옥수수, 기장, 피, 메밀, 율무 등의 잡곡일 수 있으며, 더욱 상세하게는 현미, 5분도미 및 7분도미 중 선택되는 1종 이상의 곡물일 수 있다. 본 명세서에서 상기 현미는 쌀에서 왕겨만 제거한 쌀을 의미하며, 5분도미는 현미에서 겨층을 50%만 제거한 쌀을 의미하고, 7분도미는 현미에서 겨층을 70%만 제거한 쌀을 의미한다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른, 쌀 단백 분말은 미생물의 생육 및 생장을 돕기 위한 식물성 단백질로서, 알러지가 거의 없고 소화흡수율이 높으며 단백 이용 효율이 좋다고 알려져 있다.
한편, 상기 단계에서 사용되는 류코노스톡 메센테로이데스(Leuconostoc mesenteroides) 유산균은 우리나라 전통발효식품인 김치에서 분리한 식물성 유산균으로서, 정장작용, 유해균 증식억제, 배변활동 원활 등의 효과가 있는 것으로 알려져 있다.
구체적으로 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 단계에서 배합 시 분말 전체 중량을 기준으로, 곡물 분말은 20 내지 30wt%, 쌀 단백 분말은 20 내지 30wt%, 정제수는 45 내지 55wt% 및 동결 건조된 류코노스톡 메센테로이데스(Leuconostoc mesenteroides) 유산균 분말은 0.005 내지 0.015 wt%로 배합되는 것일 수 있다.
한편, 상기 단계에서, 발효 기간은 3 내지 7일 범위 내, 더욱 상세하게는 5 내지 6 일 간 발효가 수행될 수 있으며, 상기 기간 동안 발효되는 경우 효소활성 증대 및 유산균 증식을 통해 소화 원활, 정장작용, 유해균 증식억제 및 배변활동 원활 등 유익한 효과를 효과적으로 발현케 할 수 있다. 또한, 상기 단계에서, 발효 온도는 35 내지 40℃일 수 있으며, 상기 온도 범위 내에서 발효되는 경우 효소활성 증대 및 유산균 증식을 통해 소화 원활, 정장작용, 유해균 증식억제 및 배변작용 원활 등 유익한 효과를 효과적으로 발현케 할 수 있다.
다음으로, 상기 배합 발효분말에 동결 건조된 라이조프스 올리고스포루스(Rhizopus oligosporus) 분말을 배합하고 28 내지 32℃ 온도 조건에서 3 내지 7일간 2차 발효한다(단계 b).
한편, 상기 단계에서 사용되는 라이조프스 올리고스포루스(Rhizopus oligosporus) 균은 인도네시아 전통발효식품인 "템페"에서 분리한 것으로서, 소화촉진작용 등의 효과가 있는 것으로 알려져 있다.
구체적으로 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 a 단계를 거친 배합 발효 분말 전체 중량을 기준으로 동결 건조된 라이조프스 올리고스포루스(Rhizopus oligosporus) 분말은 0.005 내지 0.015 wt%로 배합되는 것일 수 있다.
한편, 상기 단계에서, 발효 기간은 3 내지 7일 범위 내, 더욱 상세하게는 5 내지 6일 간 발효가 수행될 수 있으며, 상기 기간 동안 발효되는 경우 라이조프르 올리고스포루스가 분비하는 다양한 효소에 의하여 소화가 촉진되는 효과를 효과적으로 발현케 할 수 있다. 또한, 상기 단계에서, 발효 온도는 28 내지 32℃일 수 있으며, 상기 온도 범위 내에서 발효되는 경우 소화효소의 활성이 증대되어 소화 촉진 효과를 효과적으로 발현케 할 수 있다.
다음으로, 상기 배합 발효분말을 35 내지 40℃ 온도 조건에서 10 내지 12일간 3차 발효한다(단계 c).
한편, 상기 단계에서, 발효 기간은 10 내지 12일 범위 내, 더욱 상세하게는 10 내지 11일 간 발효가 수행될 수 있으며, 상기 기간 동안 발효되는 경우 류코노스톡 메센테로이데스(Leuconostoc mesenteroides) 유산균 증식과 라이조프스 올리고스포루스(Rhizopus oligosporus)스가 분비하는 효소의 활성이 증대되어 정장작용, 유해균 증식억제, 배변활동 원활 및 소화촉진 효과가 현저히 향상될 수 있다. 또한, 상기 단계에서, 발효 온도는 35 내지 40℃일 수 있으며, 상기 온도 범위 내에서 발효되는 경우 정장작용, 유해균 증식억제, 배변활동 원활 및 소화촉진 효과가 현저히 향상될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 곡물 발효분말의 제조방법에서는, 상기 발효 단계 후, 상기 발효분말을 동결 건조한 다음, 분쇄하는 단계를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 동결 건조 및 분쇄 방법은 당해 기술분야에서 일반적으로 사용되는 방법으로 수행될 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니다. 상기 단계를 통해 분쇄된 곡물 발효분말의 직경은 일례로 250 μm 이하일 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 방법으로 제조한 곡물 발효분말은, 유산균 함량이 1,000,000 cfu/g 이상일 수 있다. 또한, 상술한 바와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 방법으로 제조한 곡물 발효분말은 α-아밀라아제(α-amylase) 효소 역가가 10,000 unit/g 이상이고, 프로테아제(protease) 효소 역가가 30 unit/g 이상일 수 있다. 따라서, 상술한 방법에 따라 제조된 곡물 발효분말은 정장작용, 유해균 증식억제, 배변활동 원활 및 소화촉진 효과가 현저히 향상될 수 있다. 또한, 상술한 방법으로 제조한 곡물 발효분말은 pH가 4 내지 5 범위일 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 곡물 발효분말은 높은 효소 역가를 가진다. 이에 따라 정장작용, 유해균 증식억제, 배변활동 원활 및 소화촉진 효과가 현저히 향상된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따라 제조한 곡물 발효분말의 α-아밀라아제(α-amylase) 효소 역가를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 제조한 곡물 발효분말의 프로테아제(protease) 효소 역가를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 제조한 곡물 발효분말 10% 용액의 pH를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 제조한 곡물 발효분말의 프로테아제(protease) 효소 역가를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 제조한 곡물 발효분말 10% 용액의 pH를 나타낸 그래프이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
실시예 1. 곡물 발효분말의 제조방법
먼저, 쌀을 주재료로 한 곡물 분말 250g, 쌀 단백 분말 250g, 정제수 499.7g 및 동결건조 류코노스톡 메센테로이데스(Leuconostoc mesenteroides) 유산균 분말 0. 15g을 혼합한 다음, 항온항습이 되는 환경에서 5일 간 37℃ 온도로 발효하였다. 다음으로, 상기 얻어진 발효분말에 라이조프스 올리고스포루스(Rhizopus oligosporus) 분말 0.15g을 배합하고, 5일 간 30℃ 온도로 발효하였다. 다음으로, 상기 배합 발효분말을 37℃ 온도 조건 하에서, 11일간 발효하였다.
다음으로, 공기가 전혀 없는 진공조건에서 호기성 병원성 미생물의 오염이 되지 않는 조건에서 동견건조기를 이용하여 동결 건조한 다음, 분쇄기를 이용하여 분쇄하여, 발효분말의 직경이 250 μm 이하가 되도록 하였다.
실시예 2. 곡물 발효분말을 이용한 조효소 제조
상기 실시예 1에 따라 제조된 곡물 발효분말 5 g을 정확하게 미량 저울을 이용하여 시료의 무게를 달고 이를 증류수에 녹여 최종 용량이 100 mL가 되게 한 후 여과하여 효소역가 측정에 사용하였다.
실험 1: α-아밀라아제(α-amylase) 효소 역가 측정
상기 실시예 2에 따라 시료에서 추출한 조효소액 1 ml을 5 ml 기질용액 (1 % soluble starch)와 각각 13 ml의 100 mM phosphate buffer (pH 7.0), 100 mM citric acid buffer (pH 4.5)와 희석하여 37℃에서 30분간 반응시켰다. 이후 100℃에서 10분간 가열 후, 실온에서 냉각한 뒤 원심분리(10,000 rpm, 4℃)하여 상층액을 사용하였다. 반응액 0.4 ml에 1 ml DNS 용액을 첨가하여 100℃에서 5분간 반응 후 흡광도를 측정하였다. 공시험용 시료는 상기 실험방법과 동일하나 기질대신 1 ml의 증류수를 사용하여 실험하였다. 이후, UV-Visible spectrophotometer를 이용하여 540 nm에서 흡광도를 측정하였다.
효소 활성은 1분간 전분으로부터 포도당 1 mg을 분해해내는데 필요한 α-amylase 양을 1 unit/g 정의하였다. 모든 시료는 3 반복하여 측정하였으며, 효소능 계산식은 아래와 같이 정리하여 나타내었다. 포도당 검량선은 50~1,000 μg/ml 농도로 희석된 포도당 시료를 0.4 ml 취하여 1.0 ml DNS 용액과 100℃에서 5분간 반응하여 흡광도를 측정하여 작성하였다(도 1 참조).
한편, 도 1의 결과를 참조하면, 발효 기간 0일째에는 α-Amylase 효소의 역가가 매우 낮았으나, 발효기간이 경과함에 따라 점차적으로 효소의 역가가 증가하는 경향을 보였으며, 발효 21일째는 효소의 역가가 11,268 unit/g으로 매우 높은 효소 역가를 보였다.
실험 2: 프로테아제(protease) 효소 역가 측정
상기 실시예 2에 따라 시료에서 추출한 1 ml의 조효소액을 1 ml 기질용액[0.6% 카제인용액 : 0.1 N NaOH 20 mL에 가열하여 녹인 후, 0.1 M 인산을 넣어 pH 7.0으로 조정하고, 20 mL 100 mM phosphate buffer (pH 7.0) 넣어 100 mL로 제조]에 첨가하고 37℃에서 10분간 반응시킨 후에, 0.44 M trichloroacetic acid를 2 mL 첨가하여 반응을 정지시켰다. 25분간 37℃에서 반응 후, syringe filter(0.2 um)로 여과하였다. 여과액 1 ml에 0.4 M Na2CO3 5 ml과 1/3 Folin 시약 1 ml을 혼합하고 37℃에서 10분간 반응시켰다. 이후, UV-Visible spectrophotometer를 이용하여 660 nm에서 흡광도를 측정하였으며, 효소활성은 1분 동안 1 mg의 tyrosine을 생성하는 protease 양을 1 unit로 정의하였다. 모든 시료는 3 반복하여 측정하였으며, 효소능 계산식은 아래와 같이 정리하여 나타내었다.
Tyrosine 검량선은 50~1,000 μg/ml 농도로 희석된 tyrosine 시료 1 ml을 0.4M Na2CO3 5ml과 1/3 Folin 시약 1ml을 혼합하고 37℃에서 10분간 반응시켜 흡광도로 확인하였다(도 2 참조).
한편, 도 2의 결과를 참조하면, Protease 효소역가도 α-Amylase 효소 역가와 유사하게 초기 효소의 역가는 매우 낮았으나, 발효기간이 경과함에 따라 점차적으로 효소의 역가가 증가하는 경향을 보였으며, 발효 21일째는 효소의 역가가 368 unit/g으로 매우 높은 효소 역가를 보였다
실험 3: pH 측정
상기 실시예 1에 따른 곡물 발효분말 10 g에 증류수 90 mL를 넣고, 10% 용액으로 제조한 다음, pH meter(Orion star A211, Thermo scientific Co., USA)를 이용하여 측정하였다(도 3 참조).
도 3의 결과를 참조하면, pH는 효소 역가와는 반대로 점차 감소하는 경향을 보였다. 이는 발효 중 유산균의 증식으로 인한 결과로 판단된다.
이상으로 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 곡물 발효분말은 높은 효소 역가를 가지는 것으로 확인되었으며, 이에 따라 정장작용, 유해균 증식억제, 배변활동 원활 및 소화촉진 효과가 현저히 향상될 것으로 판단된다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
Claims (8)
- a) 곡물 분말, 쌀 단백 분말, 정제수 및 동결 건조된 류코노스톡 메센테로이데스(Leuconostoc mesenteroides) 유산균 분말을 배합하고 35 내지 40℃ 온도 조건에서 3 내지 7일간 1차 발효하되,
상기 단계 a의 배합 시 분말 전체 중량을 기준으로 곡물 분말은 20 내지 30wt%, 쌀 단백 분말은 20 내지 30wt%, 정제수는 45 내지 55wt% 및 동결 건조된 류코노스톡 메센테로이데스(Leuconostoc mesenteroides) 유산균 분말은 0.005 내지 0.015 wt%로 배합하는 단계;
b) 상기 배합 발효분말에 동결 건조된 라이조프스 올리고스포루스(Rhizopus oligosporus) 분말을 배합하고 28 내지 32℃ 온도 조건에서 3 내지 7일간 2차 발효하는 단계; 및
c) 상기 배합 발효분말을 35 내지 40℃ 온도 조건에서 10 내지 12일간 3차 발효하는 단계를 포함하는, 곡물 발효분말의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 3차 발효 단계 후, 상기 발효분말을 동결 건조한 다음, 분쇄하는 단계를 더 포함하는, 곡물 발효분말의 제조방법.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 단계 b의 배합 시 발효분말 전체 중량을 기준으로 동결 건조된 라이조프스 올리고스포루스(Rhizopus oligosporus) 분말은 0.005 내지 0.015 wt%로 배합되는, 곡물 발효분말의 제조방법.
- 제 2 항에 있어서,
상기 분쇄 단계 후, 얻어진 발효분말의 직경은 250 μm 이하인, 곡물 발효분말의 제조방법.
- 제 1 항의 방법에 따라 제조된 곡물 발효분말로서, 상기 분말은 유산균 함량이 1,000,000 cfu/g 이상인, 곡물 발효분말.
- 제 6 항에 있어서,
상기 분말은 α-아밀라아제(α-amylase) 효소 역가가 10,000 unit/g 이상이고, 프로테아제(protease) 효소 역가가 30 unit/g 이상인, 곡물 발효분말.
- 제 6 항에 있어서,
상기 분말은 pH가 4 내지 5 범위인, 곡물 발효분말.
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