KR102109495B1 - 하이드로젤을 이용한 황 성분이 강화된 새싹채소의 재배 및 황 성분이 강화된 새싹채소의 식품 소재로써의 활용 - Google Patents

Abstract

본 발명은 새싹채소의 황 함량 증가에 의한 생리활성 기능 강화용 하이드로젤 및 이를 이용한 생리활성 기능이 강화된 새싹채소의 재배 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 생리활성 기능 강화용 하이드로젤은 양액의 공급 없이도 새싹채소 내 황(S) 등을 포함한 다양한 생리활성 물질의 함량 증가가 가능하고, 양액을 공급하지 않아 양액으로 인한 토양이나 수질의 오염을 방지할 수 있으며, 상기 하이드로젤을 이용하여 재배한 새싹채소는 분말화 및 코팅 처리함으로써 용액 내에서 안정하게 용해될 수 있으므로, 다양한 식품 등에 유용하게 활용될 수 있다.

Description

하이드로젤을 이용한 황 성분이 강화된 새싹채소의 재배 및 황 성분이 강화된 새싹채소의 식품 소재로써의 활용 {Cultivation of sprouts with increased sulfur using hydrogel and use thereof as food material}

본 발명은 수경재배시 새싹채소의 황 함량의 증가로 생리활성 기능을 효과적으로 증가시킬 수 있는 하이드로젤, 이의 제조방법, 상기 하이드로젤을 이용한 황 함량이 증가된 새싹채소의 재배방법 및 황 함량이 증가된 새싹채소의 식품 소재로써의 활용 가능성에 관한 것이다.

새싹채소는 무, 브로콜리, 알팔파, 배추, 완두, 유채 등의 채소의 씨앗을 발아시켜 일주일 정도 재배한 것을 의미한다. 새싹채소는 성장에 필요한 영양소가 응집되어 다 자란 채소보다 비타민과 미네랄 등의 영양소가 4배 내지 20배 이상 함유되어 있다고 알려져 있는 것처럼 새싹채소의 영양소와 효능은 매우 높다.

새싹채소가 주목받게 된 계기는 항암물질 설포라팬(sulforaphane)의 발견으로, 브로콜리가 암을 예방한다는 연구 결과가 있다. 특히 싹이 튼 후 3일째 되는 새싹채소의 유용성분이 극대화된다는 연구결과가 발표된 이후, 존스홉킨스 대학의 약물학자인 Paul Talalay는 브로콜리가 함유하고 있는 항암성분인 설포라팬의 함량이 다 자란 식물체보다 어린 싹에서 20배 내지 30배나 많이 함유되어 있고, 동물실험을 통해 새싹 추출물 1% 투여군이 대조군 대비 유방종양의 수 및 크기가 2배 내지 4배 적게 발생한다는 연구 결과를 발표하였다.

새싹은 특히 황 함량이 우수한 식품으로 알려져 있으며, 그 중에서도 브로콜리 새싹은 건조 분말화되어 건강 식품으로 판매되고 있다. 최근 새싹채소 재배의 편의성을 위해 수경재배를 통한 대량 생산과 가정용 소규모 재배 키트 등이 꾸준히 소비되고 있다.

한편, 새싹채소의 영양성분 함량을 증가시키기 위해 다양한 영양성분 과 광원을 이용한 방법이 사용되고 있지만 (특허문헌 1), 대부분이 토양재배 및 비닐하우스 재배에 대한 방법이고, 수경재배에서의 연구는 많지 않다. 메티오닌은 새싹에 함유된 황 배당체의 합성을 위한 전구물질로 토양재배에서 영양강화를 위하여 사용된 연구가 있지만 수경재배에서는 연구된 바 없다.

한국 공개특허 제10-2018-0038210호

본 발명은 수경재배시 새싹채소 내 황 함량의 증가로부터 생리활성 기능을 강화시키기 위한 하이드로젤, 이의 제조방법, 이를 이용한 생리활성 기능이 강화된 새싹채소의 재배 방법 및 상기 재배된 새싹채소의 식품 소재로써의 활용 가능성을 제공하고자 한다.

이에, 본 발명자들은 새싹채소의 수경 재배시 수질 오염이 발생하지 않으면서 불용성 영양성분(황)의 흡수가 증가된 새싹채소의 재배 방법에 대해 연구한 결과, 황 함유 아미노산 (메티오닌), 알지네이트 및 폴리비닐알코올을 포함하는 하이드로젤을 제조하여 새싹채소를 재배하면 새싹채소의 생리활성 물질이 증가되고, 재배가 간편하며, 상기 새싹채소의 분말화를 통해 다양한 식품으로의 활용이 가능함을 확인함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.

이하, 본 발명의 구성을 상세히 설명한다.

본 발명은 황 함유 아미노산, 알지네이트 및 폴리비닐알코올을 포함하는 황 함량 증가에 의한 새싹채소의 생리활성 기능 강화용 하이드로젤을 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 황 함유 아미노산은 메티오닌(methionine), 또는 시스테인(cysteine)일 수 있다. 상기 황 함유 아미노산은 분자 내 황(S) 원자를 포함하고 있기 때문에 새싹채소 재배시 새싹채소의 황 공급원으로써 포함될 수 있다. 일반적으로, 수경 재배의 경우 식물에 필요한 영양 성분이 물의 오염 또는 물의 교체 과정 등의 이유에 의해서 손실되어 영양 성분의 공급이 원활하지 않는 문제가 있지만, 본 발명에 따른 하이드로젤을 이용할 경우 영양 성분의 손실이 없고 수분 교체에도 영향을 받지 않기 때문에, 지속적으로 영양 성분을 공급할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 황 함유 아미노산은 하이드로젤 내 0.1 내지 2 중량부로 포함될 수 있다. 황 함유 아미노산의 함량이 2 중량부 이상 포함되면, 새싹채소의 종자 발아 과정에서 하이드로젤 내로 들어가지 못한 황 함유 아미노산이 종자 주변을 감싸 발아를 억제하는 현상이 나타날 수 있다.

한 구체예에서, 상기 황 함유 아미노산은 메티오닌일 수 있으며, 상기 황 함유 아미노산의 함량은 하이드로젤 중량을 기준으로 0.5 내지 1.5 중량부로 포함될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 알지네이트(alginate)는 하이드로젤의 비드 제조시 비드 내 함수율을 높이기 위해 포함된다. 상기 알지네이트는 염분 또는 pH 등의 영향을 적게 받기 때문에 본 발명에 적합하다. 하이드로젤 제조를 위한 전체 조성에 있어서, 알지네이트는 0.5 중량부 내지 2 중량부로 포함될 수 있다. 알지네이트의 함량이 상기 범위를 벗어나면 조성물의 점성이 높아져 균질 처리에 문제가 생기고, 비드 형태와 같은 추후 공정이 어려울 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol)은 분자 내 소수성과 친수성을 지닌 폴리머로서 수용성이 낮은 메티오닌의 수용화와 알지네이트와의 결합을 가교하기 위해 포함된다. 하이드로젤 제조를 위한 전체 조성에 있어서, 폴리비닐알코올은 0.5 중량부 내지 2 중량부로 포함될 수 있다. 폴리비닐알코올의 함량이 2 중량부를 초과하면 하이드로젤 비드 제조시 비드의 강도가 낮아질 수 있다.

본 발명에 따른 알지네이트와 폴리비닐알코올은 결합되어 하이드로젤을 구성한다. 이때 알지네이트와 폴리비닐알코올은 1:0.5 내지1:2, 예컨대 1:0.5 내지 1:1의 함량비, 1:1.5 내지 1:2의 함량비로 포함될 수 있다. 하이드로젤을 제조시, 알지네이트와 폴리비닐알코올은 각각 하이드로젤의 수분 함량과 메티오닌 함량에 영향을 미칠 수 있기 때문에, 본 발명에서 목적하는 효과를 구현해내기 위해 하이드로젤이 적정 수분 함량과 메티오닌 함량이 함유될 수 있도록 상기 함량 및 함량비를 조절하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 새싹채소는 씨앗에서 처음 발아한 어린 잎 또는 줄기를 의미하며, 본 발명의 새싹채소는 브로콜리, 무순, 밀, 상추, 케일, 양배추, 청경채, 겨자, 홍화, 열무, 벼, 콩나물콩 및 메밀로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 하이드로젤은 수경재배를 위한 것일 수 있다. 일반적으로 수경재배 방식은 흙을 사용하지 않고 물과 수용성 영양분으로 만든 배양액 속에서 식물을 키우는 방법을 의미하며, 배양액의 수소 이온 농도(pH)를 알맞게 조절하기 위해 하나 이상의 pH 조절제를 포함할 수 있고 처리 농도는 식물의 종류에 따라 다양할 수 있다. 그러나, 본 발명의 수경재배 방식은 물과 상기 하이드로젤만을 이용하여 재배하는 방식까지도 포함하여 이해될 수 있다.

본 발명에 있어서, 생리활성 기능은 인체의 정상 기능이나 생물학적 활동에 특별한 효과가 있어 건강 상의 기여나 기능 향상 또는 건강 유지 및 개선 기능을 갖는 물질에 의해 강화되는 것을 의미하며, 보다 구체적으로 폴리페놀, 황(sulfur) 또는 항산화 작용을 하는 물질에 의해 강화되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 하이드로젤은 1 내지 10 mm의 입경 범위, 예컨대 1.5 내지 5 mm의 입경 범위, 2 내지 4 mm의 입경 범위, 2.5 내지 3 mm의 입경 범위를 갖는 비드(bead) 형태로 존재할 수 있다. 상기 하이드로젤 비드의 크기는 알지네이트 또는 폴리비닐알코올의 함량이나 점적법(dipping), 막 유화법 등에 의해 비드 제조시 가해지는 압력, 교반 속도, 점적 속도 등에 따라 달라질 수 있어 특별히 제한되는 것은 아니다.

한 구체예에서, 상기 하이드로젤 비드는 2.5 내지 3 mm의 입경을 갖는 것일 수 있다.

또한, 본 발명은 황 함유 아미노산, 알지네이트 및 폴리비닐알코올을 혼합하는 단계를 포함하는 황 함량 증가에 의한 새싹채소의 생리활성 기능 강화용 하이드로젤의 제조방법을 제공한다.

상기 단계에서, 황 함유 아미노산, 알지네이트 및 폴리비닐알코올을 혼합하여 황 함유 아미노산, 알지네이트 및 폴리비닐알코올 혼합액을 제조할 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 혼합액은 하이드로젤로 형성되기 전 상기 성분들이 단순 혼합된 액체 상태의 조성물을 의미한다. 본 발명에서, 황 함유 아미노산, 알지네이트 및 폴리비닐알코올을 혼합하는 단계는 초고압 및 초고속의 조건 하에서 균질화하여 상기 세 성분을 균일하게 혼합하는 과정을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제조방법은 상기 황 함유 아미노산, 알지네이트 및 폴리비닐알코올 혼합액으로부터 비드(입자)를 제조하는 단계를 추가로 수행할 수 있다.

앞서 제조된 혼합액은 점적법(dipping method), 막 유화법 등의 당업계에서 통상적으로 수행되는 입자 제조방법을 사용하여 입자(비드)의 형태로 제조될 수 있고, 상기 혼합액을 염화칼슘(CaCl₂)와 같은 응집제에 첨가하여 비드(입자)를 응집시킬 수 있다.

본 발명에 따라 제조된 하이드로젤은 비드의 형태로 존재할 수 있으며, 상기 하이드로젤 비드는 증류수를 이용하여 반응이 이루어지지 않은 잔류 물질을 세척하는 단계를 추가로 수행할 수 있다.

상기 제조방법에 따라 제조된 하이드로젤 비드는 1 내지 10 mm의 입경 범위를 가질 수 있으며, 예컨대 상기 입경 범위는 1.5 내지 5 mm, 2 내지 4 mm, 또는 2.5 내지 3 mm일 수 있다. 하이드로젤 비드의 입경은 황 함유 아미노산, 알지네이트 및 폴리비닐알코올의 혼합액에 가해지는 물리적 조건, 예컨대 교반 속도, 압력 등에 의해 조절될 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 하이드로젤을 포함하는 황 함량의 증가에 의한 생리활성 기능 강화용 새싹채소 재배 키트를 제공한다.

본 발명에 따른 새싹채소 재배 키트는 물을 공급하는 수상부와 상기 하이드로젤을 통해 황을 공급하는 영양부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 하이드로젤 상에 새싹채소 종자를 재배하는 단계를 포함하는 황 함량 증가에 의한 생리활성 기능이 강화된 새싹채소의 재배 방법을 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 재배 방법은 새싹채소 종자를 재배하기 전에 종자를 물에 담가 불림 과정을 수행하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 이때 불림 과정은 새싹채소의 종류에 따라 통상적인 방법으로 수행될 수 있다.

본 발명에 따른 하이드로젤을 이용하여 새싹채소를 재배하면, 영양분을 공급하는 양액 없이도 황의 함량이 증가된 새싹채소를 재배할 수 있다.

나아가, 본 발명의 하이드로젤을 이용한 새싹채소 재배 방법은 양액의 공급 없이 하이드로젤을 통해 새싹에 황(S)을 공급할 수 있기 때문에 황이 물에 씻겨 토양이나 물에 흡수되지 않으므로 토양과 수질 오염에 영향을 미치지 않는다. 따라서, 본 발명의 새싹채소 재배용 하이드로젤은 종래에 문제 삼아왔던 양액에 의한 토양 및 수질오염의 문제를 개선할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 재배 방법에 따라 재배된 황 함량 증가에 의해 생리활성 기능이 강화된 새싹채소를 제공한다.

본 발명에 따른 방법에 의해 재배된 새싹채소는 영양분을 최대로 포함하는 시점인 7 내지 10cm로 성장한 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 재배 방법에 따라 재배된 새싹채소는 종래의 새싹채소에 비해 황, 폴리페놀 및 항산화 물질 등의 생리활성 물질이 증가되어 건강기능식품 등에 유용하게 활용될 수 있다.

본 발명의 새싹채소는 새싹채소를 분말화한 것일 수 있다. 상기 분말화는 건조된 새싹채소를 분쇄한 후 코팅 처리하는 공정을 의미한다. 이때, 분말화된 새싹채소(새싹채소 분말)는 새싹채소를 열풍 건조하고, 건조된 새싹채소를 분쇄한 후 코팅 용액에 혼합하여 분무 건조한 것일 수 있다. 이때, 상기 코팅 용액은 말토덱스트린(maltodextrin) 용액, 덱스트린 용액 또는 호화 전분 용액일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

하기 실시예에서는, 본 발명의 건조된 새싹채소를 분쇄한 후 덱스트린 용액으로 코팅 처리한 새싹채소 분말의 용해도를 확인하였다. 그 결과, 대조군(시판되는 식이유황 분말)의 경우 상온 및 냉장 온도에서 침전되는 결과를 보인 반면, 본 발명의 분말화 공정을 거친 새싹채소 분말은 증류수에 용해된 상태로 상온 및 냉장 온도에서 침전되지 않고 안정하게 존재하는 것을 확인할 수 있었다.

따라서, 본 발명의 새싹채소 분말은 용액 안에서 안정하게 존재할 수 있으므로, 다양한 식품 등에 유용하게 활용될 수 있다.

또한, 본 발명은 김치 제조시, 상기 황 함량 증가에 의해 생리활성 기능이 강화된 새싹채소를 첨가하는 단계를 포함하는 황 함량에 의해 생리활성 기능이 강화된 김치의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 김치의 제조방법에서, 김치는 재료의 종류에 따라 통상적인 방법으로 제조될 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 제조방법에 따라 제조된 생리활성 기능이 강화된 김치를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 재배 방법에 따라 재배된 새싹채소 또는 이의 분말을 포함하는 식품 조성물을 제공한다.

본 발명에서, 상기 식품은 건강 식품(health food)을 의미한다.

본 발명에 있어서, 상기 건강 식품은 일반 식품에 비해 적극적인 건강 유지나 증가 효과를 가지는 식품을 의미하며, 경우에 따라 건강기능식품, 또는 건강보조식품의 용어와 혼용될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 건강식품은 새싹채소의 잎 또는 줄기의 분말을 음료, 차류, 향신료, 껌, 과자류 등의 식품 소재에 첨가하거나, 또는 캡슐화, 분말화, 현탁액 등으로 제조한 식품으로, 이를 섭취할 경우 건강상 특정한 효과를 가져오는 것을 의미한다. 상기 건강식품은 일반 약품과는 달리 식품을 원료로 하여 약품의 장기 복용시 발생할 수 있는 부작용이 없는 장점이 있다.

본 발명의 건강 식품은 일상적으로 섭취하는 것이 가능하기 때문에 높은 생리활성 기능 개선 효과를 기대할 수 있으므로, 매우 유용하다.

상기 건강 식품은 생리학적으로 허용가능한 담체를 추가로 포함할 수 있는데, 담체의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 당해 기술분야에서 통상적으로 사용되는 것이라면 어느 것이든 사용할 수 있다.

상기 건강 식품은 식품에 통상적으로 사용되어 냄새, 맛, 시각 등을 향상시킬 수 있는 추가 성분을 포함할 수 있다. 예를 들면, 비타민 A, C, D, E, B1, B2, B6, B12, 니아신(niacin), 비오틴(biotin), 폴레이트(folate), 판토텐산(panthotenic acid) 등을 포함할 수 있다. 또한, 아연(Zn), 철(Fe), 칼슘(Ca), 크롬(Cr), 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 구리(Cu) 등의 미네랄을 포함할 수 있으며, 라이신, 트립토판, 시스테이느, 발린 등의 아미노산을 포함할 수 있다.

또한, 상기 건강 식품은 방부제(소르빈산 칼륨, 벤조산나트륨, 살리실산, 데히드로초산나트륨 등), 살균제(표백분과 고도 표백분, 차아염소산나트륨 등), 산화방지제(부틸히드록시아니졸(BHA), 부틸히드록시톨류엔(BHT) 등), 착색제(타르색소 등), 발색제(아질산나트륨, 아초산나트륨 등), 표백제(아황산나트륨), 조미료(MSG 글루타민산나트륨 등), 감미료(둘신, 사이클레메이트, 사카린, 나트륨 등), 향료(바닐린, 락톤류 등), 팽창제(명반, D-주석산수소칼륨 등), 강화제, 유화제, 증점제(호료), 피막제, 검기초제, 거품억제제, 용제, 개량제 등의 식품 첨가물(food additives)을 포함할 수 있다. 상기 첨가물은 식품의 종류에 따라 선별되고 적절한 양으로 사용될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 건강식품은 생리활성 기능 개선 효과를 나타낼 수 있다면 다양한 함량으로 포함할 수 있으나, 구체적으로 본 발명에 따른 새싹채소를 건강 식품의 총 중량 대비 0.0001 내지 100 중량부 또는 0.01 내지 80 중량부로 포함할 수 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 발명에 따른 황 함량 증가에 의한 생리활성 기능 강화용 하이드로젤은 종래와 같은 양액의 공급 없이도 새싹채소 내 황(S) 등을 포함한 다양한 생리활성 물질의 함량 증가가 가능하고, 양액을 공급하지 않아 양액으로 인한 토양이나 수질의 오염을 방지할 수 있으며, 상기 하이드로젤을 이용하여 재배한 새싹채소는 분말화 및 코팅 처리함으로써 용액 내에서 안정하게 용해될 수 있으므로, 다양한 식품 등에 유용하게 활용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 하이드로젤 비드의 균질화 처리에 따른 입도 크기 변화를 확인한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 하이드로젤 비드의 균질화 처리에 따른 입도 분포를 확인한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 하이드로젤 비드를 이용한 재배 방법을 도식화한 것이다.
도 4는 본 발명의 하이드로젤 비드의 새싹채소 재배기간 동안의 안정성을 확인한 결과이다.
도 5는 pH의 변화에 따른 본 발명의 하이드로젤 비드의 안정성을 확인한 결과이다.
도 6은 본 발명의 하이드로젤을 이용하여 새싹채소를 재배하는 동안 생리활성 물질(황 및 폴리페놀)의 함량을 측정한 결과이다.
도 7은 본 발명의 하이드로젤을 이용하여 재배한 새싹채소의 항산화 활성을 DPPH 분석, ABTS 분석 및 TPTZ 분석을 통해 확인한 결과이다.
도 8은 본 발명의 하이드로젤을 이용한 새싹채소 재배시 배양기간 동안의 배양액의 탁도 및 용존산소량을 측정한 결과이다.
도 9는 본 발명의 새싹채소를 분말화한 후 증류수에 용해하여 냉장온도 및 실온에서의 용해도를 관찰한 결과이다.
도 10은 본 발명의 새싹채소 분말을 첨가한 김치의 숙성기간(저장기간)에 따른 황 함량을 측정한 결과이다.

이하, 본 발명을 실시예를 통해 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

실시예 1: 새싹 재배용 하이드로젤 비드의 제조

새싹 재배용 하이드로젤을 제조하기 위해, 1%의 메티오닌(Met)(w/v), 1%의 폴리비닐알코올(PVA)(w/v) 및 1%의 알지네이트(AG)(w/v)를 3차 증류수에 넣고 마그네틱 교반기로 300 rpm에서 24시간 혼합하여 혼합액을 제조하였다. 이후, 혼합액을 초고속 균질기(HSH, HG-15-A, Daihan Co., Seoul, Korea)로 10,000 rpm에서 10분간 균질 및 혼합 하고 다시 초고압 균질기(EmulsiFlex®AVESTIN, Inc., Ottawa, Canada)를 사용하여 10,000 psi로 처리하여 균질한 하이드로젤(Met-PVA-AG)을 제조하였다. 제조된 하이드로젤은 정량펌프(peristaltic pump; ISMATEC Co., Wertheim, Germany)를 이용하여 1.25 mL/min 속도로 1% CaCl₂ 용액에 첨가하여 비드 형태로 제조하였다. 제조된 하이드로젤 비드는 채를 이용하여 수분을 제거하고, 증류수에 2시간동안 침지하여 다시 수분을 제거한 후, 여분의 Ca 이온을 제거하였다. 이 과정을 3회 반복하여 입경이 2.5 내지 3 mm인 하이드로젤 비드를 제조하였다.

실험예 1: 균질화 처리에 따른 하이드로젤 비드의 입자 크기 및 분포 확인

제조된 하이드로젤을 구성하는 Met-PVA-AG 입자의 크기는 dynamic light scattering (DLS) 방법을 사용하여 확인하였고, 하이드로젤 용액 1mL을 증류수 9 mL에 분산시키고 입자 크기, 입자 분포 및 제타 전위를 zeta potential and particle size analyzer (ELSZ-1000, Otsuka Electronics Co., Ltd., Osaka, Japan) 장비를 이용하여 확인하였다(도 1 및 2). 이때, 도 1에서, HSH는 초고속 균질(high speed homogenization)을 의미하며, HPH는 초고압 균질(high pressure homogenization)을 의미한다.

제조된 하이드로젤 용액은 구성하는 입자가 불균일하고 알긴산, 폴리피닐 알코올 그리고 메티오닌이 용해 되어 있기 때문에 균질화 작업이 필요며, 본 연구에서는 도 1에서와 같이 마그네틱 스터러 (Stir), 초고속 균질기 (HSH) 그리고 초고압 균질기 (HPH) 에 의하여 하이드로젤 용액을 구성하는 Met-PVA-AG 입자를 균일화하였다. 그 결과 초고압 균질 단계에서부터 입자의 크기가 476.8 nm가 되고, 초고압 처리가 증가할수록 입자의 크기는 초고압 처리 5회 반복에서 220.6 nm까지 감소하였으며, 그 이상의 처리에서는 통계적으로 감소가 없었다. 또한 입자 간의 전위 차이에 의해 발생하는 반발력을 예측할 수 있는 제타 전위 값 측정에서도 입자가 작아질수록 제타 전위 값이 증가하여 입자 간의 반발력이 증가하고 안정화 되는 것을 예측할 수 있었다.

도 2에서는 도 1의 결과를 바탕으로 구성 입자의 분포도를 확인한 결과 스터러와 초고속 균질 처리에서는 여러 입자가 불규칙하게 존재하는 것을 확인하였고, 초고압 처리에 의하여 균일한 Met-PVA-AG 입자를 제조할 수 있었다.

실시예 2: 새싹 재배용 하이드로젤 비드를 이용한 새싹의 재배

상기 실시예 1을 제조한 새싹 재배용 하이드로젤(비드)를 이용하여 브로콜리, 무순 및 밀 새싹을 재배하였다. 본 실험에 사용된 브로콜리, 무순, 밀 종자는 (주) 아시아 종묘에서 구매하여 사용하였다. 브로콜리, 무순, 밀 종자 30g은 100mL 증류수에 넣고 25±2℃의 온도에서, 12시간 동안 암소(어두운 곳)에서 발아시키고, 발아된 종자를 새싹재배상자(가로 24cm, 세로 16 cm, 높이 12 cm) 옮긴 후, 온도 25±2℃, 명암 주기를 각 각 16시간, 8시간을 조건으로 하여 7일간 재배하였다. 대조군으로는 증류수를 이용하여 재배하였고, Met-PVA-AG의 처리는 도 3과 같이 하였다.

실험예 2: 새싹 재배 기간 동안 새싹 재배용 하이드로젤 비드의 안정성 확인

새싹 재배 기간 동안의 하이드로젤 비드의 안정성을 비드의 입경, 비드의 수분 함량 및 메티오닌 함량을 측정하여 확인하였다. 이때 수분 함량(%)은 [(초기 하이드로젤 비드의 무게-새싹 재배 후 하이드로젤 비드의 무게)/(초기 하이드로젤 비드의 무게)]X100으로 산출하였으며, 황 함량(%)은 [(총 투입된 메티오닌의 황 함량-비드 제조 후 황 함량)/(총 투입된 메티오닌의 황 함량)]X100으로 산출하였다.

1) 보관 기간 동안의 안정성 확인

제조된 하이드로젤 비드에서 7일동안 새싹채소를 재배하여 하이드로젤 비드의 안정성을 확인하였다. 도 4 및 표 1에서 볼 수 있듯이, 하이드로젤 비드 제조 직후, 하이드로젤 비드의 수분과 메티오닌의 함량(캡슐화 효율)이 각각 60% 이상인 것을 확인할 수 있었다. 또한, 새싹채소가 재배되는 동안, 하이드로젤 비드의 입경이 작아졌으며, 수분 34%와 황 28%가 방출되어 새싹에 수분과 영양소로 공급됨을 확인하였다.

	저장기간 (Day)
	1	3	5	7
입도 (mm)	3.52 ± 0.35	2.42 ± 0.01	2.18 ± 0.04	2.20 ± 0.02
수분함량 (%)	91.47 ± 0.45	81.71 ± 0.09	72.36 ± 4.06	57.81 ± 2.66
메티오닌 함량 (%)	92.79 ± 2.44	80.59 ± 2.05	68.42 ± 0.99	65.13 ± 1.51

2) pH 안정성 확인

수경 재배 중 작물 및 재배수의 오염에 의한 pH변화에 대한 하이드로젤 비드의 안정성을 확인하였다.

그 결과(도 5 및 표 2), pH의 변화(pH 2, 4, 7, 10)에도 비드의 입경, 수분 함유량 및 메티오닌 함유량(캡슐화 효율)이 안정하게 유지되는 것을 확인하였다.

	pH
	2	4	7	10
입도 (mm)	3.77 ± 0.15	3.80 ± 0.17	3.77 ±0.06	3.77 ±0.12
수분함량 (%)	78.50 ± 0.93	77.57 ± 0.93	79.67 ± 3.50	79.75 ± 7.55
메티오닌 함량 (%)	81.56 ± 2.13	86.52 ± 1.23	78.26 ± 0.65	73.63 ± 0.68

실험예 3: 재배된 새싹 내 생리활성 물질의 확인

1) 황 및 폴리페놀 함량

본 발명의 하이드로젤 비드를 이용한 새싹채소 재배시 새싹채소 내 생리활성 물질이 증가되는지 확인하였다. 대조군으로는 하이드로젤 비드 없이 일반 물에서 재배한 새싹채소의 추출물을 사용하였다.

그 결과(도 6), 본 발명의 하이드로젤 비드를 이용하여 재배한 새싹채소(브로콜리, 밀 및 무)의 경우, 황과 폴리페놀 함량이 대조군에 비해 모두 증가한 것을 확인할 수 있었다. 보다 구체적으로, 본 발명의 하이드로젤 비드를 이용한 새싹채소의 경우, 대조군 대비 브로콜리, 밀 및 무의 황 함량이 각각 1.29배, 3.6배 및 2.4배 증가하였으며, 폴리페놀 함량은 각각 2.1배, 5.9배 및 1.9배 증가하였다.

2) 항산화 활성

본 발명의 하이드로젤 비드에서 재배한 새싹채소의 항산화 활성을 확인하기 위해, 새싹채소의 추출물에 대해 DPPH(1,1-diphenyl-2-picryl hydrazyl radical)(Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) 라디컬 소거능, ABTS(azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) diammonium salt) (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) 라디컬 소거능 및 TPTZ(2,4,6-tris(2-pyridyl)-s-triazine) (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA)의 항산화 활성을 확인하였다. 대조군으로는 하이드로젤 비드 없이 일반 물에서 재배한 새싹채소의 추출물을 사용하였다. 새싹채소의 추출물은 재배한 새싹을 건조 및 분쇄한 후 100 mg/mL의 농도로 70% MeOH에 2시간 추출하고, 회전 증발식 농축기에서 용매를 제거하고 남은 여액을 동결건조하여 분말로 사용하였다.

그 결과(도 7), 본 발명의 하이드로젤 비드를 이용한 새싹채소의 경우, 대조군에 비해 모두 항산화 활성이 높은 결과를 확인할 수 있었다.

실험예 4: 새싹 재배용 하이드로젤 비드의 수질 오염 방지 효과 확인

앞서 제조된 하이드로젤 비드를 이용한 수경 재배시 수질오염 정도를 확인하기 위해, 새싹채소 배양 10일 동안 배양액의 탁도 및 용존산소량을 측정하였다. 그 결과를 도 8에 나타내었다. 이때 대조군으로는 하이드로젤 비드 없이 일반 물로 재배한 새싹채소를 사용하였다.

도 8에서 보는 것과 같이, 대조군에 비해 본 발명의 하이드로젤 비드를 이용한 수경 재배 배양액에서 탁도가 약 7.5배 낮았으며, 용존 산소 함량을 3.7배 높은 것을 확인할 수 있었다. 이를 통해 본 발명의 하이드로젤 비드는 수경 재배시 수질 오염 방지 효과가 있는 것을 알 수 있다.

실시예 3: 새싹채소의 덱스트린 코팅 및 분말화

재배 7일 후, 새싹채소를 수확하여 80℃ 열풍 건조기에서 12시간동안 건조한 후 분쇄하였다. 분쇄한 새싹은 200㎛ 크기의 채를 이용하여 불순물을 제거하고, 불순물이 제거된 새싹 분말은 20% 덱스트린 용액에 마그네틱 교반기로 300 rpm에서 24시간동안 혼합한 후, 초고압 균질기를 이용하여 균질화하였다. 이후, 분무 건조기(KL-8, Seogang Engineering Co., Ltd., Cheonan, Korea)를 이용하여 inlet 180℃, outlet 100℃, feeding late 1L/h 속도로 코팅 및 분말화하였다.

실험예 5: 용해도 확인

앞서 제조한 새싹채소의 분말을 식품에 적용하기 위해 실시예 3과 같은 가용화 기술을 활용하여 분말화하였다. 분말화한 브로콜리 새싹(SP)의 용해도를 시중에 유통되고 있는 식이유황 (methylsulfonylmethane; MSM) 제품과 비교하기 위해, 두 분말을 동일 농도로 증류수에 용해하여 상온 및 냉장 온도에서 정치하여 침전을 관찰하였다. 이때 보관은 냉장 온도(4℃)에서 1시간, 실온(25℃)에서 1일동안 보관하였다.

그 결과, 도 9에서 볼 수 있듯이, MSM 제품은 냉장온도 및 실온에서 보관한 경우 모두에서 침전된 것을 확인할 수 있었으나, 본 발명의 새싹채소 분말(SP)은 냉장온도 및 실온에서 보관하여도 혼합 직후와 같은 형태로 유지되어 침전되지 않는 것을 확인할 수 있었다.

실험예 6: 새싹을 이용한 김치의 황 함량 측정

덱스트린으로 코팅한 브로콜리 새싹채소 분말을 김치에 첨가하여 7일동안 김치의 황 함량 변화를 확인하였다. 도 10은 김치 제조 0일, 2일, 4일 및 7일 후 김치의 황 함량의 변화를 관찰한 그래프이다. 이때, 대조군으로는 시중에 유통되고 있는 식이유황(methylsulfonylmethane; MSM) 제품을 첨가한 김치를 사용하였다.

도 10 및 표 3에서 볼 수 있듯이, 본 발명의 새싹채소 분말을 첨가한 김치(SP)는 김치 제조 초기(0일)에 비해 김치 제조 7일 후에 황 함량의 감소 정도가 적은 반면(14.1% 감소), MSM 분말을 첨가한 김치(MSM)는 제조 7일 후 급격하게 감소(68.3%)하는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통해 본 발명의 새싹채소 분말은 김치의 숙성 중에도 보존되어 황 함량 증가 활성을 나타내는 것을 알 수 있다.

	Storage (Day)
	0	2	4	7
대조군(Con*)	100 ± 0.00	70.84 ± 6.36	35.50 ±1.80	28.46 ± 6.56
새싹채소 첨가 김치(SP**)	100 ± 0.00	90.35 ± 5.10	85.97 ± 3.81	85.9 ± 1.30
MSM 첨가 김치(MSM***)	100 ± 0.00	72.35 ± 6.71	49.23 ± 7.73	31.71 ± 2.38

Claims (12)

1. 황 함유 아미노산, 알지네이트 및 폴리비닐알코올을 포함하는 새싹채소의 생리활성 기능 강화용 하이드로젤로서,
   상기 황 함유 아미노산은 메티오닌 또는 시스테인이고, 하이드로젤 전체 100 중량부 기준 0.5 내지 2 중량부로 포함되는 것인 황 함량 증가에 의한 새싹채소의 생리활성 기능 강화용 하이드로젤.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 하이드로젤은 수경 재배를 위한, 황 함량 증가에 의한 새싹채소의 생리활성 기능 강화용 하이드로젤.
4. 제1항에 있어서,
   새싹채소는 브로콜리, 무순, 밀, 상추, 케일, 양배추, 청경채, 겨자, 홍화, 열무, 벼, 콩나물콩 및 메밀로 이루어진 군에서 선택되는, 황 함량 증가에 의한 새싹채소의 생리활성 기능 강화용 하이드로젤.
5. 제1항에 있어서,
   하이드로젤은 1 내지 10 mm의 입경을 갖는 비드인, 황 함량 증가에 의한 새싹채소의 생리활성 기능 강화용 하이드로젤.
6. 제1항에 있어서,
   생리활성 기능은 황, 폴리페놀 및 항산화 물질에 의한 것인, 황 함량 증가에 의한 새싹채소의 생리활성 기능 강화용 하이드로젤.
7. 제1항에 따른 하이드로젤 상에 새싹채소 종자를 재배하는 단계를 포함하는 황 함량의 증가에 의해 생리활성 기능이 강화된 새싹채소의 재배 방법.
8. 제7항의 재배 방법에 따라 재배된 황 함량 증가에 의해 생리활성 기능이 강화된 새싹채소.
9. 제8항에 있어서,
   상기 새싹채소는 분쇄하여 코팅 처리한 것인, 황 함량 증가에 의해 생리활성 기능이 강화된 새싹채소.
10. 제8항의 황 함량 증가에 의해 생리활성 기능이 강화된 새싹채소를 포함하는 식품 조성물.
11. 김치 제조시, 제8항의 황 함량 증가에 의해 생리활성 기능이 강화된 새싹채소를 첨가하는 단계를 포함하는 황 함량 증가에 의해 생리활성 기능이 강화된 김치의 제조방법.
12. 제11항의 김치의 제조방법에 따라 제조된 황 함량 증가에 의해 생리활성 기능이 강화된 김치.

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