KR102614724B1 - 클로로필을 함유하지 않는 클로렐라를 함유하는 음료 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

클로로필을 함유하지 않는 클로렐라를 함유하는 음료 조성물 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 클로로필을 함유하지 않는 클로렐라; 안정제로서 특정 검류; 및 수성 액상 매질을 포함하는 음료 조성 및 이의 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따른 음료 조성물은 침전 없이 우수한 분산 안정성을 나타낼 뿐만 아니라, 멸균 공정에서 발생하는 갈변 현상을 방지할 수 있다.

Description

클로로필을 함유하지 않는 클로렐라를 함유하는 음료 조성물 및 이의 제조방법{A beverage composition containing chlorophyll-deficient chlorella and a process for preparing the same}
본 발명은 클로로필을 함유하지 않는 클로렐라를 함유하는 음료 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 클로로필을 함유하지 않는 클로렐라; 안정제로서 특정 검류; 및 수성 액상 매질을 포함하는 음료 조성 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
미세 담수 녹조류 중 하나인 클로렐라는 인체에 유익한 탄수화물, 단백질, 지방뿐 아니라 엽록소, 비타민, 미네랄 등의 영양소를 함유하고 있어, 우주 식품으로도 선정된 영양학적으로 가치가 뛰어난 식품의 원료로 알려져 있다. 이 외에도 건강 기능 식품의 원료로도 널리 이용되고 있는 클로렐라는 높은 항산화 효과뿐 아니라, 피부건강과 면역기능 증진, 혈중콜레스테롤 개선에도 도움을 줄 수 있다. 클로렐라는 독립영양배양, 종속영양배양, 또는 이들의 조합에 의해 배양되며, 탄소원, 질소원, 미량금속, 미량원소 등을 포함하는 배지 중에서 배양될 수 있다.
클로로필을 함유하고 있는 녹색의 클로렐라는 pH 및/또는 열에 불안정하여 쉽게 갈색으로 변하는 특성을 가지며, 특히 수성 액상 매질에서 쉽게 침전되어 음료 등의 형태로 제조하기 어려운 특성을 가지고 있다. 이 갈색의 성분은 페오피틴(pheophytin)으로 클로로필 구조의 포르피린 고리의 중심에 위치하는 마그네슘 이온(Mg2+)이 수소이온으로 치환되어 발생한다. 이러한 클로로필을 함유하고 있는 녹색 클로렐라의 변색으로 인한 문제점을 해결하기 위하여, 일본특허 제4032072호는 클로로필을 함유하는 식물 조직을 녹색계 음료 성분으로서 배합하고 안정제로서 글루콘산 구리(copper gluconate) 및 젤란검 또는 발효 셀룰로오스계 안정제를 첨가하여 얻어진 녹색계 음료용 조성물을 개시한 바 있다. 그러나 글루콘산 구리를 포함한 안정제를 사용할 경우 추가적인 공정이 필요하다는 문제가 있다. 또한, 본 출원인은 안정제로서 한천 및 검류의 조합을 사용하여 클로렐라 원말과 기능성성분을 이용한 음료의 제조방법을 개시한 바 있다(대한민국 특허공개 제10-2011-0011036호). 그러나 안정제의 하나인 한천을 사용할 경우 30℃ 이하에서는 침전이 발생할 수 있다.
더욱이, 일본특허 제4032072호 및 대한민국 특허공개 제10-2011-0011036호 등의 종래기술에 따라 얻어지는 음료 조성물은 엽록소(즉, 클로로필)를 갖는 클로렐라를 함유한다. 그러나, 물이나 우유 등의 수성 액상 매질 중에 클로로필을 갖는 클로렐라를 함유하는 음료 조성물을 제조하는 경우, 클로로필의 강한 녹색이 음료 조성물의 색깔을 크게 변화시킴으로써 소비자에게 거부감을 야기하는 경우가 자주 발생한다.
본 발명자들은 갈변으로 인해 소비자에게 거부감을 야기할 수 있는 클로로필을 함유하는 클로렐라 대신에 클로로필을 함유하지 않는 클로렐라를 함유하는 음료 조성물을 개발하기 위하여 다양한 연구를 수행하였다. 특히, 클로로필을 함유하지 않는 클로렐라의 침전을 방지하고 또한 가열 및 살균 처리를 수반하는 레토르트 진행시 갈변의 문제점을 방지할 수 있는 클로렐라-함유 음료 조성물을 개발하기 위하여 다양한 연구를 수행하였다. 그 결과, 클로로필을 함유하지 않는 클로렐라를 안정제로서 특정 검류만을 사용하여 음료 조성물 형태로 제조할 경우, 침전발생을 효과적으로 방지할 수 있어 우수한 분산 안정성을 나타낼 뿐만 아니라 살균 혹은 멸균을 위한 열 처리시 갈변 현상을 효과적으로 방지할 수 있다는 것을 발견하였다.
따라서, 본 발명은 클로로필을 함유하지 않는 클로렐라 및 안정제로서 특정 검류를 포함하는 음료 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 음료 조성물의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 태양에 따라, 클로로필을 함유하지 않는 클로렐라; 안정제로서 잔탄검, 타라검, 또는 잔탄검과 타라검과의 혼합물; 및 수성 액상 매질을 포함하는 음료 조성물이 제공된다.
본 발명의 다른 태양에 따라, (a) 수성 액상 매질 중에 클로로필을 함유하지 않는 클로렐라; 및 안정제로서 잔탄검, 타라검, 또는 잔탄검과 타라검과의 혼합물을 첨가하고, 균질화하여 분산액을 제조하는 단계, 및 (b) 단계(a)에서 얻어진 분산액을 멸균하는 단계를 포함하는 음료 조성물의 제조방법이 제공된다.
본 발명에 따른 음료 조성물은 클로로필을 함유하지 않는 클로렐라를 함유함으로써, 음료 조성물의 색깔 변화를 최소화할 수있으므로 다양한 음료 조성물의 형태로 제조할 수 있고, 강한 녹색의 클로로필로 인한 음료 조성물의 색깔 변화에 따른 거부감을 해소할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 음료 조성물은 특정 검류의 사용으로 침전 발생 없이 우수한 분산 안정성을 나타낼 뿐만 아니라, 클로로필을 함유하고 있지 않은 클로렐라를 사용함으로써 멸균 공정(예를 들어, 레토르트)에서 발생하는 갈변 현상을 방지할 수 있다.
도 1은 수성 액상 매질로서 정제수를 사용하고, 다양한 검류를 사용하여 제조한 음료 조성물을 실온(약 25℃)에서 1주간 보관한 후, 침전발생여부 및 변색 여부를 평가한 결과를 나타낸다.
도 2는 수성 액상 매질로서 우유를 사용하고, 다양한 검류를 사용하여 제조한 음료 조성물을 냉장조건(약 4℃)에서 1주간 보관한 후, 침전발생여부 및 변색 여부를 평가한 결과를 나타낸다.
도 3은 Turbiscan을 이용하여 본 발명에 따라 얻어진 음료 조성물(실시예 1-1의 음료 조성물)의 분산 안정성을 평가한 결과를 나타낸다.
본 발명은 클로로필을 함유하지 않는 클로렐라; 안정제로서 잔탄검, 타라검, 또는 잔탄검과 타라검과의 혼합물; 및 수성 액상 매질을 포함하는 음료 조성물을 제공한다.
상기 클로로필을 함유하지 않는 클로렐라는 클로로필을 함유하지 않는 클로렐라 균주를 배양하여 얻어진 균체를 건조하여 얻어진 분말을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 클로로필을 함유하지 않는 클로렐라 균주는 노란색 콜로니 형태로 배양되는 공지의 클로렐라 속 균주, 예를 들어 클로렐라 프로토데코이데스(Chlorella protothecoides) 종일 수 있다. 바람직하게는, 상기 클로로필을 함유하지 않는 클로렐라 균주는 빛이 존재하지 않는 조건에서 당을 사용하여 종속영양배양을 통하여 얻어진 클로렐라 프로토데코이데스(Chlorella protothecoides) 종일 수 있다. 일 구현예에서, 상기 클로로필을 함유하지 않는 클로렐라 균주는 본 발명자들에 의해 개발된 높은 조 단백질 생산능을 갖는 클로렐라 프로토데코이데스 DS-NCRC7(Chlorella protothecoides DS-NCRC7)(KCTC 18633P)(대한민국 특허등록 제10-2026681호)를 빛이 존재하지 않는 조건에서 당을 사용하여 종속영양배양을 통하여 얻어진 균주일 수 있다. 상기 배양은 통상의 클로렐라 균주의 배양방법, 예를 들어 대한민국 특허등록 제10-2026681호에 개시된 배양방법에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 배양은 물(예를 들어, 정제수 등) 중에 당원으로서 포도당(Glucose), 인산염(KH2PO4, K2HPO4 등), 금속염(MgSO4, ZnSO4, CuSO4, FeSO4, NaMoO4, MnCl2 등), 붕산 등을 포함하는 배지 중에서 수행될 수 있다. 또한, 필요에 따라, 상기 배지는 소포제 등을 추가로 포함할 수 있다. 상기와 같은 배지 중에서의 균주의 배양은 통상의 배양방법, 예를 들어 무균 탱크에서 무균적, 유기종속적(예를 들어, 당원으로서 포도당을 사용하여)으로 수행될 수 있으며, 공기를 0.3∼1.0vvm, 교반을 200∼500rpm, pH는 6.5∼7.5로 조절하여 유가식으로 수행될 수 있다.
클로로필을 함유하지 않는 클로렐라 균주를 배양하여 얻어진 균체를 건조하여 얻어진 분말(본 명세서에서 '클로렐라 원말' 혹은 '클로렐라 분말'로도 지칭된다)은 예를 들어, 클로렐라 프로토데코이데스(Chlorella protothecoides) 종 등의 균주를 배양한 후, 통상의 방법에 따라 균체(biomass) 회수, 분무건조 등의 건조공정을 통하여 얻어질 수 있다. 예를 들어, 클로렐라 프로토데코이데스(Chlorella protothecoides)의 배양액을 원심분리 등에 의해 균체(biomass)를 회수한 후, 필요에 따라 분무건조 등의 통상의 방법으로 건조하여 제조할 수 있다. 바람직하게는, 상기 클로로필을 함유하지 않는 클로렐라는 건조 중량 기준으로 45 중량% 이상의 미세조류 단백질을 포함할 수 있다.
본 발명의 음료 조성물에 있어서, 상기 클로로필을 함유하지 않는 클로렐라 는 조성물 총 중량에 대하여 0.5 ∼ 5 중량%, 바람직하게는 0.5 ∼ 2 중량%, 더욱 바람직하게는 약 0.8 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
본 발명의 음료 조성물은 안정제로서 잔탄검, 타라검, 또는 잔탄검과 타라검과의 혼합물을 함유함으로써, 침전 발생 없이 우수한 분산 안정성을 나타낼 뿐만 아니라, 멸균 공정(예를 들어, 레토르트)에서 발생하는 갈변 현상을 방지할 수 있다. 바람직하게는, 상기 안정제는 한천을 포함하지 않는다. 상기 안정제는 바람직하게는 잔탄검 또는 잔탄검과 타라검과의 혼합물일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 잔탄검과 타라검과의 혼합물일 수 있다. 상기 안정제는 조성물 총 중량에 대하여 0.1 ∼ 0.3 중량%, 바람직하게는 0.15 ∼ 0.25 중량%, 더욱 바람직하게는 약 0.2 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 안정제로서 잔탄검과 타라검과의 혼합물을 함유할 경우, 잔탄검과 타라검의 중량비는 바람직하게는 7∼9 : 3∼1의 범위, 더욱 바람직하게는 약 7 : 3의 범위일 수 있다.
본 발명의 음료 조성물은 수성 액상 매질을 포함한다. 상기 수성 액상 매질은 음료 조성물로서 사용될 수 있는 다양한 수성 액체(aqueous liquids)를 제한없이 포함한다. 일 구현예에서, 상기 수성 액상 매질은 물, 우유, 또는 두유일 수 있다.
본 발명은 또한 상기 음료 조성물의 제조방법을 제공한다. 구체적으로, 본 발명은 (a) 수성 액상 매질 중에 클로로필을 함유하지 않는 클로렐라; 및 안정제로서 잔탄검, 타라검, 또는 잔탄검과 타라검과의 혼합물을 첨가하고, 균질화하여 분산액을 제조하는 단계, 및 (b) 단계(a)에서 얻어진 분산액을 멸균하는 단계를 포함하는 음료 조성물의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 클로로필을 함유하지 않는 클로렐라, 안정제, 및 수성 액상 매질은 본 발명의 음료 조성물과 관련하여 설명한 바와 같다. 일 구현예에서, 단계(a)의 수성 액상 매질은 90∼100 ℃로 가온한 정제수일 수 있으며, 단계(b)의 멸균은 125℃에서 15분 동안 멸균함으로써 수행될 수 있다. 다른 구현예에서, 단계(a)의 수성 액상 매질은 65∼80 ℃로 가온한 우유 또는 두유일 수 있으며, 단계(b)의 멸균은 UHT (Ultra-High Temperature) 조건, 즉 3∼30 초 동안 135∼142 ℃의 조건에서 멸균함으로써 수행될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예 및 시험예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 하기 실시예 및 시험예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명이 이들 실시예 및 시험예에 의해 제한되는 것은 아니다.
대한민국 특허등록 제10-2026681호에 개시된 방법에 따라 클로렐라 프로토데코이데스 DSNCRC7(Chlorella protothecoides DS-NCRC7)(KCTC 18633P)를 5ℓ Jar fermenter 배양한 후, 3000 rpm으로 원심분리하여 균체를 회수한 다음, 얻어진 균체를 건조하여 얻어진 분말을 '클로렐라 원말'로서 하기 실시예에서 사용하였다.
실시예 1
하기 표 1의 함량 및 성분에 따라 음료 조성물을 제조하였다. 표 1의 각 성분의 함량은 중량%를 의미한다. 구체적으로, 클로렐라 원말 및 검류를 95℃ 로 가온한 정제수에 첨가한 다음, 200 bar의 압력하에서 균질화하였다. 얻어진 분산액을 125℃에서 15분 동안 오토클레이브에서 멸균하여 음료 조성물을 제조하였다. 얻어진 음료 조성물은 모두 노란색의 색상(yellow)을 나타내었다.
실시예 (중량%)
1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6
안정제 잔탄검 0.14 0.2 - - - -
타라검 0.06 - 0.2 - - -
젤란검 - - - 0.2 - -
구아검 - - - - 0.2 -
카라기난 - - - - - 0.2
클로렐라 원말 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8
정제수 99.0 99.0 99.0 99.0 99.0 99.0
실시예 2
하기 표 2의 함량 및 성분에 따라 음료 조성물을 제조하였다. 표 2의 각 성분의 함량은 중량%를 의미한다. 구체적으로, 클로렐라 원말 및 검류를 약 65℃ 로 가온한 우유에 첨가한 다음, 200 bar의 압력하에서 균질화하였다. 얻어진 분산액을 약 30초 동안 약 140℃의 조건에서 멸균하여 음료 조성물을 제조하였다. 얻어진 음료 조성물은 모두 연노란색(pole yellow)의 색상을 나타내었다.
실시예 (중량%)
2-1 2-2 2-3 2-4 2-5
안정제 잔탄검 0.14 0.2 - - -
타라검 0.06 - 0.2 - -
젤란검 - - - 0.2 -
구아검 - - - - 0.2
클로렐라 원말 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8
우유 99.0 99.0 99.0 99.0 99.0
시험예 1: 분산 안정성 평가
실시예 1 및 2에서 얻어진 음료 조성물을 실온 조건(약 25℃) 및 냉장 조건(약 4℃)에서 1주간 보관한 후, 침전발생여부를 측정하여 분산 안정성을 평가하였다. 침전의 평가 기준은 100mL 메스실린더에 각각의 음료 조성물을 넣고, 침전이 용기의 바닥으로부터 1mm이내인 경우 '변화 없음', 1mm 초과 3mm 이하의 경우 '약간의 침전', 3mm를 초과한 경우 '침전 발생'으로 평가하였다. 상기와 같이 분산 안정성을 평가한 결과는 도 1 및 도 2와 같으며, 이를 요약하면 다음 표 3과 같다.
침전발생여부
실시예 1-1 변화 없음
실시예 1-2 변화 없음
실시예 1-3 침전 발생
실시예 1-4 침전 발생
실시예 1-5 침전 발생
실시예 1-6 침전 발생
실시예 2-1 변화 없음
실시예 2-2 변화 없음
실시예 2-3 침전 발생
실시예 2-4 침전 발생
실시예 2-5 침전 발생
상기 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 안정제로서 잔탄검 혹은 잔탄검과 타라검의 조합을 함유하는 경우, 침전의 발생 없이 우수한 분산 안정성을 나타내었다.
시험예 2: Turbiscan을 이용한 분산 안정성 평가
Turbiscan은 광원으로부터 발생한 빛의 투과 및 산란광의 세기를 이용하여 용액의 물성 및 이화학적 특성을 분석하는 광학 분석기이다. Turbiscan은 시료가 담긴 높이 70mm 유리 원통형 바이알을 광원이 40μm 간격으로 빛을 발생시키며 투과광 혹은 산란광의 세기 변화를 수집하여 시간에 따른 시료의 상태나 시료 내 입자의 크기변화를 관찰할 수 있다. 육안상 우수한 분산 안정성을 나타내었던 실시예 1-1에서 제조한 음료 조성물을 원통형 바이알에 50mm가 되도록 주입하고 Turbiscan에 장착 후 근적외선 광원(λ=880nm)을 이용하여 25℃에서 12시간 간격으로 1주 동안 투과광 및 산란광의 세기를 측정하였다. 이때 시료의 분산상태, 즉 분산상인 입자의 크기와 분산상/연속상의 농도에 따른 트랜스미션(Transmission)과 백스캐터링(Backscattering) 강도(intensity, %)를 동시에 측정하고 상기와 같이, 분석을 수행한 결과는 도 3과 같다. 만약 안정적인 시료라면 초기의 분산상태가 그대로 유지되어 매 스캔(scan)시 측정된 프로파일들(profiles)이 겹쳐지게 되고 백스캐터링 프로파일(Backscattering profile)에는 변화가 없다. 만약 분산 안정성이 저해되는 시료라면 시간이 갈수록 초기 프로파일을 벗어나게 된다. 도 3의 결과로부터, 클로렐라의 침전현상이 없는 안정적인 형태로 측정시간에 따라 매 스캔시 측정된 프로파일들이 모두 겹쳐지게 되고. 따라서 백스캐터링 프로파일에는 변화가 없는 초기의 분산상태가 그대로 유지되어 우수한 분산 안정성을 가짐을 확인할 수 있다.

Claims (25)

  1. 클로로필을 함유하지 않는 클로렐라 0.5 ∼ 2 중량%; 안정제로서 잔탄검과 타라검과의 혼합물 0.1 ∼ 0.3 중량%; 및 수성 액상 매질로서 물, 우유, 또는 두유를 포함하는 음료 조성물로서, 잔탄검과 타라검의 중량비가 7∼9 : 3∼1 의 범위인 음료 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 클로로필을 함유하지 않는 클로렐라가 클로로필을 함유하지 않는 클로렐라 균주를 배양하여 얻어진 균체를 건조하여 얻어진 분말인 것을 특징으로 하는 음료 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 상기 클로로필을 함유하지 않는 클로렐라 균주가 클로렐라 프로토데코이데스(Chlorella protothecoides) 종인 것을 특징으로 하는 음료 조성물.
  4. 제2항에 있어서, 상기 클로로필을 함유하지 않는 클로렐라 균주가 빛이 존재하지 않는 조건에서 당을 사용하여 종속영양배양을 통하여 얻어진 클로렐라 프로토데코이데스(Chlorella protothecoides) 종인 것을 특징으로 하는 음료 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 클로로필을 함유하지 않는 클로렐라가 건조 중량 기준으로 45 중량% 이상의 미세조류 단백질을 포함하는 것을 특징으로 하는 음료 조성물.
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  12. (a) 물, 우유, 및 두유로 이루어진 군으로부터 선택된 수성 액상 매질 중에 클로로필을 함유하지 않는 클로렐라; 및 안정제로서 잔탄검과 타라검과의 혼합물을 첨가하고, 균질화하여 분산액을 제조하는 단계, 및
    (b) 단계(a)에서 얻어진 분산액을 멸균하는 단계
    를 포함하는 음료 조성물의 제조방법으로서,
    상기 클로로필을 함유하지 않는 클로렐라가 조성물 총 중량에 대하여 0.5 ∼ 2 중량%의 양으로 사용되고,
    상기 잔탄검과 타라검과의 혼합물이 조성물 총 중량에 대하여 0.1 ∼ 0.3 중량%의 양으로 사용되고,
    잔탄검과 타라검의 중량비가 7∼9 : 3∼1 의 범위인 제조방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 클로로필을 함유하지 않는 클로렐라가 클로로필을 함유하지 않는 클로렐라 균주를 배양하여 얻어진 균체를 건조하여 얻어진 분말인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 클로로필을 함유하지 않는 클로렐라 균주가 클로렐라 프로토데코이데스(Chlorella protothecoides) 종인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 클로로필을 함유하지 않는 클로렐라 균주가 빛이 존재하지 않는 조건에서 당을 사용하여 종속영양배양을 통하여 얻어진 클로렐라 프로토데코이데스(Chlorella protothecoides) 종인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  16. 제12항에 있어서, 상기 클로로필을 함유하지 않는 클로렐라가 건조 중량 기준으로 45 중량% 이상의 미세조류 단백질을 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
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  22. 제12항에 있어서, 단계(a)의 수성 액상 매질이 90∼100 ℃로 가온한 정제수인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  23. 제22항에 있어서, 단계(b)의 멸균이 125℃에서 15분 동안 멸균함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  24. 제12항에 있어서, 단계(a)의 수성 액상 매질이 65∼80 ℃로 가온한 우유 또는 두유인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  25. 제24항에 있어서, 단계(b)의 멸균이 3∼30 초 동안 135∼142 ℃의 조건에서 멸균함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
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