KR102172368B1 - 베타글루칸 함량이 증가된 차가버섯 제조방법 및 이 차가버섯을 이용하여 제조되는 차가버섯 추출물 - Google Patents

베타글루칸 함량이 증가된 차가버섯 제조방법 및 이 차가버섯을 이용하여 제조되는 차가버섯 추출물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차가버섯의 유용성분 중 하나인 베타글루칸(β-glucan) 함량을 증가시키기 위하여 발효와 로스팅 공정으로 차가버섯을 처리하는 베타글루칸 함량이 증가된 차가버섯 제조방법과 이와 같은 베타글루칸이 증가된 차가버섯을 이용하여 제조되는 차가버섯 추출물에 관한 것으로서, (a) 증류수 또는 정제수, 누록, 건조효모 및 유산균으로 이루어진 발효액에 차가버섯을 넣고 발효하는 단계; 및 (b) 상기 (a) 단계에 의해 발효가 완료된 차가버섯을 차가버섯의 표면 온도가 40℃ 이상 및 80℃ 이하에 도달할 때까지 로스팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 베타글루칸 함량이 증가된 차가버섯 제조방법을 제공한다.

Description

베타글루칸 함량이 증가된 차가버섯 제조방법 및 이 차가버섯을 이용하여 제조되는 차가버섯 추출물{Manufacturing method of β-glucan enhanced chaga mushroom and extract produced by the chaga mushroom}
본 발명은 차가버섯의 유용성분 중 하나인 베타글루칸(β-glucan) 함량을 증가시키기 위하여 발효와 로스팅 공정으로 차가버섯을 처리하는 베타글루칸 함량이 증가된 차가버섯 제조방법과 이와 같은 베타글루칸이 증가된 차가버섯을 이용하여 제조되는 차가버섯 추출물에 관한 것이다.
차가버섯(학명: Inonotus obliquus)은 살아 있는 자작나무의 줄기나 큰 가지에서 자라나면서 자작나무의 영양분을 먹고 크며, 러시아, 북유럽, 북아메리카 등지에서 발견되고 있지만 그 중 러시아 시베리아 지역의 차가버섯이 최상의 상품가치를 지닌다.
차가버섯은 라노스테인(lanostane) 유형의 트리테르펜(triterpene), 에르고스테롤 (ergosterol)이나 글루코시톨(glucositole)과 같은 각종 전구체 화합물, 베타글루칸(β-glucan), 플라보노이드(flavonoid), 이노시톨(Inositol), 리그닌(Lignin) 등의 생리활성 성분을 함유하고 있으며, 이 외에도 여러 종류의 색소원, 유기산, 탄닌, 천연 스테로이드 등이 함유되어 있다.
이에 따라 차가버섯이 자생하는 러시아에서는 오래전부터 암을 비롯한 각종 질병의 치료 및 예방을 위해 섭취되어 왔고, 일본, 미국 등에서도 이러한 차가버섯의 면역증강 효과에 주목하여 캡슐, 드링크 등 각종 건강보조 식품으로 개발하고 있는 상황이다.
특히, 콜레스테롤 수치를 효과적으로 낮춰 동맥경화·고혈압 등 심혈관질환을 예방하는데 탁월한 수용성 식이섬유소인 베타글루칸은 다른 버섯 대비 매우 높은 함량으로 차가버섯에 포함되어 있다.
이와 같은 차가버섯에서 베타글루칸의 함량을 더욱 증가시키고 또한 쉽게 추출될 수 있도록 하는 연구가 많이 진행이 되고 있는데, 그에 대한 예로서 로스팅을 통하여 달성하는 내용이 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0064681호 기재되어 있다.
단시간에 쉽게 우려내면서도 베타글루칸 함량이 증진되도록 하기 위한 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0064681호의 개시된 해결 수단은,
a) 로스터기를 예열하는 단계;
b) 상기 로스터기에 분쇄된 차가버섯을 투입하는 단계;
c) 상기 차가버섯의 겉표면에 1차적으로 수분을 분무하는 단계;
d) 상기 로스터기의 드럼 온도의 범위는 80℃ 이상 120℃ 미만이고, 상기 차가버섯의 표면 온도가 제1 온도 - 제1 온도는 47℃ 이상 및 78℃ 이하임 - 에 도달할 때까지 상기 차가버섯을 1차 로스팅하는 단계;
e) 1차 로스팅 후, 상기 차가버섯의 겉표면에 2차적으로 수분을 분무하는 단계;
f) 상기 로스터기의 드럼 온도의 범위는 120℃ 이상 124℃ 미만이고, 상기 차가버섯의 표면 온도가 상기 제1 온도보다 큰 제2 온도 - 제2 온도는 83℃ 이하임 - 에 도달할 때까지 상기 차가버섯을 2차 로스팅하는 단계;
g) 2차 로스팅 후, 상기 차가버섯의 겉표면에 3차적으로 수분을 분무하는 단계; 및
h) 상기 로스터기의 드럼 온도의 범위는 124℃ 이상 146℃ 미만이고, 상기 차가버섯의 표면 온도가 상기 제2 온도보다 큰 제3 온도 - 제3 온도는 88℃ 이하임 - 에 도달할 때까지 상기 차가버섯을 3차 로스팅하는 단계로 구성된 제조방법이다.
그러나 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0064681호의 개시된 해결 수단은 로스팅을 3단계로 나누어서 진행하며 각 단계 전에 수분을 분무하도록 하고 있는 공정이 복잡하여 생산성에 문제가 있으며, 추출물에서의 베타글루칸 증가도 만족스럽지 못한 실정이다.
1. 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0064681호
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 다양한 생리 활성 기능을 보이는 베타글루칸의 함량을 간단한 제조 공정을 통하여 증진시키고 용이하게 추출될 수 있도록 차가버섯을 처리하는 제조방법과 그 제조방법에 의해 제조되어 다양한 건강 식품의 원료가 될 수 있는 차가버섯 추출물을 제공하는 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은,
(a) 증류수 또는 정제수, 누록, 건조효모 및 유산균으로 이루어진 발효액에 차가버섯을 넣고 발효하는 단계; 및
(b) 상기 (a) 단계에 의해 발효가 완료된 차가버섯을 차가버섯의 표면 온도가 40℃ 이상 및 80℃ 이하에 도달할 때까지 로스팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 베타글루칸 함량이 증가된 차가버섯 제조방법을 제공한다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 제조방법에 있어서, 상기 유산균은 Lactobacillus plantaurm, Lactobacillus brevis 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있으며, 상기 발효액에 부가되기 전에 배지에서 5 내지 15시간 동안 배양된 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 제조방법에 있어서, 상기 (a) 단계의 발효는 20℃ 내지 40℃에서 40 ~ 80시간 동안 이루어지는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 제조방법에 있어서, 상기 (a) 단계의 발효 전에 차가버섯을 압력 4 내지 7kgf/cm2에서 팽화시킨 다음에 사용하는 것이 바람직하다.
다른 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 상술한 바와 같은 제조방법에 의해 제조된 차가버섯을 추출용매로 추출한 추출물을 제공한다.
상술한 본 발명에 따른 추출물에 있어서, 상기 추출용매는 물, C1∼C4 의 알코올, 및 물과 C1∼C4 의 알코올과의 혼합용매로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 제조방법은 차가버섯을 발효하여 저온에서 1 단계 로스팅만으로도 베타글루칸 함량이 증가되고 추출 용이성을 향상시킬 수 있는 장점을 가지며, 이와 같은 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 차가버섯 내지 그 추출물을 건강식품의 원료로 사용하는 경우 종래의 차가버섯을 이용한 건강식품보다 콜레스테롤 수치를 효과적으로 낮춰 동맥경화·고혈압 등 심혈관질환을 예방하는데 탁월한 효과를 나타낸다.
이하 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 상세하게 기술한다.
본 발명은 다양한 생리 활성 기능을 보이는 베타글루칸의 함량을 간단한 제조 공정을 통하여 증진시키고 용이하게 추출될 수 있도록 차가버섯을 처리하는 제조방법과 그 제조방법에 의해 제조되어 다양한 건강 식품의 원료가 될 수 있는 차가버섯 추출물을 제공하기 위하여
(a) 증류수 또는 정제수, 누록, 건조효모 및 유산균으로 이루어진 발효액에 차가버섯을 넣고 발효하는 단계: 및
(b) 상기 (a) 단계에 의해 발효가 완료된 차가버섯을 차가버섯의 표면 온도가 40℃ 이상 및 80℃ 이하에 도달할 때까지 로스팅하는 단계를
포함하는 것을 특징으로 하는 베타글루칸 함량이 증가된 차가버섯 제조방법 및 이와 같은 제조방법에 의해 제조된 차가버섯을 추출용매로 추출한 추출물에 제공한다.
상술한 본 발명에 따른 제조방법에 있어서, 상기 누룩은 국자(麴子)·주매(酒媒)라고도 불리는 것으로서, 익히지 않은 곡물류를 분쇄한 후 물을 첨가하면서 반죽한 다음 원판이나 사각판형상 또는 구(球)형상으로 성형한 다음 적당한 온도조건에서 띄워 누룩곰팡이를 번식 및 배양시켜 제조하는 것으로, 예로부터 술을 빚을 때 반드시 사용되는 발효제로서 사용되는 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에 널리 알려진 것이라면 특별한 제한 없이 사용이 가능하다.
또한, 상기 건조효모는 수분이 많아 부패하기 쉬운 부패하지 않게 저장할 수 있도록 건조시킨 효모로서 본 발명이 속하는 기술 분야에 널리 알려진 것이라면 제조방법, 수분 함량에 구애받지 않고 사용이 가능하며, 빵효모, 맥주효모 등 어떠한 효모의 건조효모도 제한 없이 사용 가능하다.
그리고 상기 유산균은 당류를 발효하여 에너지를 획득하고 다량의 락트산을 생성하는 세균의 총칭으로서 이와 같은 유산균의 정의에 적합한 것은 Lactobacillus, Lactococcus, Leuconostoc, Pediococcus, Bifidobacterium 등의 균속이며, 형태적으로는 구균(Lactococcus, Pediococcus, Leuconostoc)과 간균(Lactobacillus, Bifidobacterium)으로 나누어진다. 본 발명에서는 이와 같은 유산균은 그 종류에 상관없이 모두 사용 가능하나 본 발명자의 다양한 시험 결과 베타글루칸의 함량 증진을 위한 발효에는 Lactobacillus plantaurm, Lactobacillus brevis 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용하는 것이 바람직한 것으로 판명이 되었으며, 혼합물을 사용하는 경우에는 동일한 비율로 사용하는 것이 본 발명에 요구하는 발효에 효율적이다.
또한, 상기 유산균은 발효액에 부가되기 전에 MRS 배지와 같은 배지에 5 내지 15시간 동안 배양하여 그 활성을 증진시킨 것을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 제조방법에서 상기 발효액과 차가버섯은 구성 비율은 특별한 제한이 없으나 그 예를 들면, 증류수 또는 정제수 300㎖, 차가버섯 250g, 누룩 50g, 건조효모 5g, 유산균(Lactobacillus plantaurm 0.25g와 Lactobacillus brevis 0.25g) 0.5g일 수 있다.
그리고 발효의 온도 조건 및 시간은 특별한 제한을 받지 않으나 본 발명자의 다양한 시험 결과에 의하면, 20℃ 내지 40℃에서 40 ~ 80시간 동안 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 사용되는 차가버섯은 특별한 제한이 없으나 발효를 하기 전에 차가버섯을 압력 4 내지 7kgf/cm2에서 팽화시킨 다음에 발효 단계에 사용하는 것이 바람직하다.
상기 팽화(Puffing)는 고압 상태에서 압력을 갑자기 낮추어서 팽창시켜 다공성으로 만들어 표면적을 증가시키는 공법을 말하는 것으로서, 본 발명의 차가버섯에 적용을 하게 되면 발효 및 로스팅의 효율성을 높여 베타글루칸 증가에 매우 효과적이며, 압력은 4 내지 7kgf/cm2에서 팽화시키는 것이 가장 바람직하다.
이어서 발효가 완료가 되면 발효액에서 차가버섯을 분리하여 수분을 제거하지 하지 않은 상태에서 로스터기에 넣고 차가버섯의 표면 온도가 40℃ 이상 및 80℃ 이하에 도달할 때까지 로스팅하면 본 발명에 따른 차가버섯의 제조는 완료된다.
상기 로스팅(Roasting) 방법은 식품 등의 가공에 있어 해당 식품 자체의 고유한 향미와 색을 얻기 위한 원료의 가공 방법으로, 로스팅 처리는 분해, 합성, 축합 등의 반응에 의해 수용성 고형분의 함량을 증가시키고 갈색화 반응을 일으켜 갈색 색소 및 향기성분을 생성하며, 이때 생성된 아미노-카보닐 반응생성물들은 항산화성 외에도 여러 가지 생리활성을 나타내는 것으로 알려져 있다. 이러한 로스팅 가공 방법은 커피, 코코아, 보리차 등에 주로 사용되는 공정이다. 버섯류 식품에 가공에 있어서도 원료 버섯(영지버섯, 표고버섯 등)의 맛과 향을 증진시키기 위해 전처리 공정에서 로스팅하는 방법이 공지된 바 있다.
본 발명에서는 사용되는 로스터기에 대한 특별한 제한도 없으며, 미리 예열할 수도 있으며 하지 않고 진행할 수도 있는 등 특별한 제한이 없으나 다만 차가버섯의 표면 온도가 40℃ 이상 및 80℃ 이하에 도달할 때까지만 로스팅하는 조건을 만족하면 된다.
본 발명의 로스팅 시간은 차가버섯의 크기, 두께, 상태 및 로스터기의 예열 정도에 따라 다르게 되어 크게 중요한 요소는 아니며 상기 온도 조건에 가장 바람직한 것은 약 70℃이다.
상술한 바와 같은 방법으로 제조된 차가버섯을 추출용매를 통하여 추출하면 본 발명에 따른 추출물의 제조가 완료되며, 본 발명에서는 추출용매 및 그 추출용매에 따른 추출조건은 본 발명이 속하는 기술분야에 널리 알려진 것이라면 특별한 제한없이 사용이 가능하나, 추출용매는 물, C1∼C4 의 알코올, 및 물과 C1∼C4 의 알코올과의 혼합용매로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다. 이하 후술하는 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것으로서 본 발명의 보호범위를 제한하는 것은 아니다.
< 실시예 1: 본 발명에 따른 차가버섯 재배>
1,000㎖ 삼각플라스크에 증류수 300㎖, 차가버섯 250g, 누룩 50g, 건조효모 5g, Lactobacillus plantaurm 0.5g을 넣고 28℃에서 60시간 동안 발효한 후에 차가버섯만을 분리하여 차가버섯의 표면 온도가 70℃일 때 로스팅을(드럼 내부 온도는 108℃, 로스팅 시간 4분)종료하여 본 발명에 따른 차가버섯 제조하였다.
< 실시예 2: 본 발명에 따른 차가버섯 재배>
본 실시예는 실시예 1과 동일하면 다만 유산균으로 Lactobacillus brevis을 사용한 것에 차이가 있다.
< 실시예 3: 본 발명에 따른 차가버섯 재배>
본 실시예는 실시예 1과 동일하면 다만 유산균으로 Lactobacillus plantaurm 0.25g와 Lactobacillus brevis 0.25g을 사용한 것에 차이가 있다.
< 실시예 4: 본 발명에 따른 차가버섯 재배>
본 실시예는 실시예 3과 동일하면 다만 유산균으로 사용된 Lactobacillus plantaurmLactobacillus brevis 를 MRS 배지에서 10시간 동안 배양한 것으로 사용하였다.
< 실시예 5: 본 발명에 따른 차가버섯 재배>
본 실시예는 실시예 4와 동일하면 다만 발효 전에 차가버섯을 팽화기를 이용하여 압력 4kgf/cm2에서 팽화시킨 것을 사용하였다.
< 비교예 1: 종래의 차가버섯 제조방법>
차가버섯 250g을 다음과 같은 단계로 로스팅하여 제조하였다.
1단계 로스팅은 차가버섯의 표면 온도가 78℃일 때 종료되었고(드럼 내부 온도는 118℃), 2단계 로스팅은 차가버섯의 표면 온도가 83℃일 때 종료되었고(드럼 내부 온도는 123℃), 3단계 로스팅은 차가버섯의 표면 온도가 88℃일 때 종료되었다(드럼 내부 온도는 135℃이었음) 로스팅 시간은 각각 4분, 3분, 7분이었다. 또한 각 로스팅 단계 이전에 차가버섯 표면에 수분을 분무하였으며 구체적으로는 각 로스팅 단계 직전 6ml/sec의 속도로 분무하였다.
< 실험예 : 베타글루칸 함량 측정>
실시예와 비교예 및 대조군으로 아무 처리도 하지 않은 차가버섯에 대하여 베타글루칸 함량을 측정하였다. 측정은 Megazyme kit인 Mixed-Linkage β-glucan kit를 사용하였으며, 총 글루칸 함량(total-glucan)에서 알파글루칸 함량α-glucan)을 빼는 방식으로 베타글루칸 함량을 측정하였다. 측정은 3회 반복되었다.
총 글루칸 함량의 구체적인 측정 방법은 다음과 같다.
우선 차가버섯 100mg에 15ml HCl을 넣고 45분간 방치한 후 10ml의 물을 첨가하여 2시간 반응시키고 10ml의 2N KOH를 첨가한 다음, 200mM sodium acetate 완충액으로 100ml로 증액한 후 원심분리하여 상등액 0.1ml를 용액[(exo-1,3 β-glucanase)와 β-glucosidase의혼합액]과 혼합하고 1시간 반응시켰다.
다음으로, 3ml GOPOD 혼합액(glucose reagent + glucose oxidase, peroxidase, 4- aminoantipyridine)을 넣고 20분간 반응시킨 후 510nm에서 흡광도를 측정하였다.
알파글루칸 함량의 구체적인 측정 방법은 다음과 같다.
우선 차가버섯 100mg에 2ml KOH를 넣고, 혼합한 후 20분간 ice water bath에서 균질화 하였다. 다음으로 8ml 12M sodium acetate buffer를 넣은 후 용액(50% glycerol + amyloglucosidase 1,630 U/ml + invertase 500 U/ml solution)을 0,2ml 혼합하여 30분 반응 후 원심분리하였다. 이후 상등액 0.1ml에 GOPOD 혼합액을 첨가
하여 20분 반응 후 510nm에서 흡광도를 측정하였다.
이와 같은 방법으로 측정된 베타글루칸의 함량을 하기 표 1에 나타냈다.
베타글루칸 함량(w/w %)
대조군 2.8 ± 0.5
비교예 1 3.5 ± 0.3
실시예 1 4.3 ± 0.2
실시예 2 4.4 ± 0.5
실시예 3 5.3 ± 0.4
실시예 4 5.7 ± 0.5
실시예 5 6.3 ± 0.2
상기 표 1에서 본 바와 같이 아무 처리도 하지 않은 대조군에 비하여 온도 조건을 달리하며 수분을 분무하면서 3단계 로스팅을 거친 비교예 1에서 증가되는 것을 확인할 수 있었으며, 그러나 그 증가 폭은 크지 않았으나, 발효를 한 후에 1단계 저온 로스팅만을 한 본 발명의 실시예에서는 비교예보다 훨씬 큰 폭으로 증가하는 것을 확인할 수 있었으며, 유산균으로 혼합 유산균을 사용한 실시예 3과 미리 배지하여 배양하여 활성을 증가시킨 실시예 4에서 우수한 효과를 보이는 것을 알 수 있다.
또한, 팽화시킨 버섯을 사용한 실시예 5에서는 현저하게 증가된 효과를 볼 수 있었으며, 팽화에 의해 추출 효율로 향상될 것으로 예상이 된다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 제조방법은 차가버섯을 발효하여 저온에서 1 단계 로스팅만으로도 베타글루칸 함량이 증가되고 추출 용이성을 향상시킬 수 있는 장점을 가지며, 이와 같은 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 차가버섯 내지 그 추출물을 건강식품의 원료로 사용하는 경우 종래의 차가버섯을 이용한 건강식품보다 콜레스테롤 수치를 효과적으로 낮춰 동맥경화·고혈압 등 심혈관질환을 예방하는데 탁월한 효과를 나타낼 것이다.

Claims (7)

  1. (a) 증류수 또는 정제수, 누록, 건조효모 및 유산균으로 이루어진 발효액에 압력 4 내지 7kgf/cm2에서 팽화시킨 차가버섯을 넣고 20℃ 내지 40℃에서 40 ~ 80시간 동안 발효하는 단계: 및
    (b) 상기 (a) 단계에 의해 발효가 완료된 차가버섯을 차가버섯의 표면 온도가 40℃ 이상 및 80℃ 이하에 도달할 때까지 로스팅하는 단계를 포함하며,
    상기 유산균이 Lactobacillus plantaurm Lactobacillus brevis 의 혼합물이며, 발효액에 부가되기 전에 배지에서 5 내지 15시간 동안 배양된 것임을 특징으로 하는 베타글루칸 함량이 증가된 차가버섯 제조방법.
  2. (a) 증류수 또는 정제수, 누록, 건조효모 및 유산균으로 이루어진 발효액에 압력 4 내지 7kgf/cm2에서 팽화시킨 차가버섯을 넣고 20℃ 내지 40℃에서 40 ~ 80시간 동안 발효하는 단계: 및
    (b) 상기 (a) 단계에 의해 발효가 완료된 차가버섯을 차가버섯의 표면 온도가 40℃ 이상 및 80℃ 이하에 도달할 때까지 로스팅하는 단계를 포함하며,
    상기 유산균이 Lactobacillus plantaurm Lactobacillus brevis 의 혼합물이며, 발효액에 부가되기 전에 배지에서 5 내지 15시간 동안 배양된 것임을 특징으로 하는 하는 제조 방법에 의해 제조되어 베타글루칸 함량이 증가된 차가버섯을 추출용매로 추출하여 제조되는 차가버섯 추출물.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 추출용매는 물, C1∼C4 의 알코올, 및 물과 C1∼C4 의 알코올과의 혼합용매로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 차가버섯 추출물.

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