KR20010095724A

KR20010095724A - 맥주부산물을 이용한 효모엑기스 조미료의 제조방법

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Publication number: KR20010095724A
Application number: KR1020000019030A
Authority: KR
Inventors: 이성갑; 손종연; 최형택
Original assignee: 최형택
Priority date: 2000-04-11
Filing date: 2000-04-11
Publication date: 2001-11-07

Abstract

본 발명은 맥주부산물을 이용한 효모엑기스 조미료에 관한 것이다. 보다 상세하게는 맥주 제조후 부생되는 효모균체내의 RNA로 부터 세포벽 용해효소(glucan ase), 인산디에스테라제(5'-phosphodiesterase), AMP-탈아미나제효소(deaminase)를 사용하여 5'-AMP에서 향미성이 높은 5'-IMP로의 전환기술 개발을 통하여 정미성이 우수한 효모엑기스 제조에 자가소화 및 효소분해 효모엑기스의 최적 생산 조건을 확립하고, 정미성이 강한 5'-nucleotide 함량을 향상시킨 고품질의 조미료를 제조하는 데 있다.

본 발명의 효모엑기스는 5'-GMP(guanosine-5'-monophosphate)와 5'-IMP(ino sine- 5'-monophsphate)를 다량 함유되어 복합적인 정미와 높은 영양가 및 쇠고기맛과 유사한 맛을 냄으로써 고급단백식품, 스프류, 육수, 비스켓 또는 안주류 등에 사용할 수 있다.

또한 최근에 합성조미료를 기피하는 소비자의 요구에도 부응할 수 있는 천연조미료를 제공할 수 있다.

Description

맥주부산물을 이용한 효모엑기스 조미료의 제조방법{Manufacturing Method for Yeast Extracted Condiment Using Beer Fermentation Waste}

본 발명은 맥주부산물을 이용한 효모엑기스 조미료의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 맥주 제조후 부생되는 효모균체내의 RNA로 부터 세포벽 용해효소(glucanase), 5'-인산디에스테라제(phosphodiesterase), AMP-탈아미나제효소( deaminase)를 사용하여 5'-AMP에서 향미성이 높은 5'-IMP로의 전환기술 개발을 통하여 정미성이 우수한 효모엑기스 제조에 자가소화 및 효소분해 효모엑기스의 최적 생산 조건을 확립하고, 정미성이 강한 5'-뉴크레오타이드(nucleotides) 함량을 높은 천연조미료 제조방법에 관한 것이다.

HVP(Hydrolysed Vegetable Protein), HAP(Hydrolysed Animal Protein)와 같은 식물성 또는 동물성 단백질을 가수분해한 천연조미료는 가공식품 제조시 식품재료의 풍미를 보강하거나 강화시켜 기호성을 향상시키는 데 사용되지만, 맛을 증진시키기 위하여 식품에 과량으로 사용하면 본래의 맛이 소실될 우려가 있을 뿐만 아니라, 증미성분인 뉴크레오타이드 성분이 많지 않아 조미료로 과량을 사용하게 되면 원가상승요인이 되고 또한 이들을 원료로 하기에는 수급상 문제점이 있다.

종래에 맥주발효의 부산물인 맥주효모박(泊)이나 건조효모는 다른 조미료용 원료에 비하여 절반 이하의 가격으로 구입이 가능하고 쇠고기 추출물(beef extract)에 가까운 강한 풍미와 복합적인 맛을 갖는 효모엑기스를 제조할 수 있다. 그러나 천연 조미료의 원료는 일반적으로 품질과 공급량 및 가격 등이 변동하기 쉽다는 문제점이 있으나 효모추출물의 원료가 되는 맥주효모박은 공급면에서의 문제점이 적기 때문에 쇠고기 추출물 대용품으로서 뿐만 아니라 전체적인 맛의 조정 등의 목적으로 사용할 수 있다. 그러나 효모는 그 세포를 보호하기 위한 세포벽을 갖고 있기 때문에 HAP나 HVP와는 달리 열수추출이 용이하지 않아 자가소화, 효소분해 또는 산으로 가수분해하여 중화 후 열탕에서 추출한다. 또한 수용액 성분을 탈색, 탈취정제, 농축하여 페이스트(paste)상으로 하든가 열풍건조 또는 분무건조에 의해 분말화하고 있다.

본 발명은 맥주발효 박으로부터 효모엑기스 제조를 위하여 자가소화 및 효소분해 효모엑기스의 최적 추출조건 및 대량생산 시스템을 확립하고, 정미성이 강한 5'-뉴크레오타이드 함량을 향상시킨 고품질의 조미료를 제조하는 데 있다. 특히 세포벽 용해효소, 5'-인산디에스테라제, AMP-탈아미나제를 사용하여 5'-GMP(Guanosi ne-5'-Monophosphate)와 5'-IMP (Inosine- 5'-Monophsphate)가 다량 함유되어 있는 복합적인 정미를 제공할 수 있다.

도 1은 효모자가소화에 의한 효모추출액의 제조방법이다.

도 2는 효모에서 분리한 RNA에 효소를 가하여 정미성분을 제조하는 방법을 나타낸 것이다.

본 발명은 맥주발효 후 부산물로 생산된 맥주 생효모박(Hite, Crown Company )을 효모자가소화용으로, 맥주건조효모(Cass, Jinro Company)를 효소자가분해용 시료로 사용하였다. 자가소화에 사용된 생효모박은 공장에서 인수 즉시 원심분리기 (Hitachi himac CR21, Japan)를 이용하여 12,000 rpm에서 원심분리 효모박을 -25℃에서 냉동보관하면서 자가소화에 사용하였다.

＜실시예 1＞: 자가소화법을 이용한 효모 엑기스 제조방법

(1) 최적농도의 설정

10, 15및 20의 농도로 제조한 효모 현탁액을 반응온도 50℃, 반응 pH 4.0에서 교반(180 rpm)하면서 12시간 간격으로 실험하여 자가소화율을 비교하였다.

(2) 자가소화촉진물질의 첨가 효과

NaCl 및 에탄올을 각각 3, 5및 7의 농도로 10효모현탁액에 각각 첨가한 후반응온도 50℃, 반응pH 4.0에서 교반(180 rpm)하면서 12시간 간격으로 자가소화율을 비교, 측정하였다.

효소분해법에 사용된 효모세포벽 용해효소로는 YL-15(β-1,3-glucanase(天野, Japan)를, 단백질 분해효소로는 Protamex(Novo com., Denmak), 핵산 분해 효소로는 nuclease(アマノ, 天野, Japan), 핵산 전이 효소로는 아데닐 디아미나제(ad enyl deaminase 天野, Japan)이었다. 각각의 효소를 표 1과 같은 반응 조건에서 효모현탁액 10에 첨가하여 효소분해를 행하였다.

표 1. 효소분해에 의한 효모엑기스 반응조건

효소	반응온도	반응시간	농도	pH
글루카네이스	50℃	12	0.1∼1.0	7.0
포로테아제	40℃	3	0.1∼1.0	6.0
포스포디에스테라제	70℃	4.5	0.1∼1.0	5.0
아데닐 디아미나제	45℃	1.5	0.1∼1.0	6.0

(3) 일반분석

수분함량은 105℃ 건조법으로, 단백질은 켈달(Kjeldahl)법, 조지방은 속실렛에테르(Soxhlet-ether)추출법, 회분은 AOAC법으로 분석하였다.

(4) 정미성분의 분석

아미노산은 효모추출물 중의 전체 아미노산함량은 HPLC(high performance liquid chromatography)를 이용하여 측정하였으며 사용한 HPLC의 분석조건은 표 2-1, 2-2와 같다. 아미노산 분석에 사용한 시료는 50mg을 취하여 6N HCl 15ml로 가수분해한 후 멤브레인 필터(pore size 0.45um)로 여과하여 희석하였다. 희석된 시료는 유도체화하여 분석에 사용하였다. 효모추출물 중의 유리 아미노산의 함량은 증류수에 희석 후 여과하여 유도체화하여 분석에 사용하였다.

표 2-1. 아미노산 분석용 HPLC 작업조건

분석기	waters 501
디텍터(Detector)	Flourscence, Ex=250nm, Em=395nm
컬럼	AccQ-Tag AminoAcid Analysis Column
Mobile Phase	A : AccQ-Tag eluent A 1 : Mili-Q water 10(v/v)B : 60H₃CN C : Mili-Q water
온도(Oven Temp.)	37℃
유속	1㎖/min

표 2-2 Gradient Table

시간	유속	A
초기	1.0	100	0
0.5	1.0	98	2
15.0	1.0	93	7
19.0	1.0	90	10
32.0	1.0	67	33
33.0	1.0	67	33
34.0	1.0	0	100
37.0	1.0	0	100
38.0	1.0	100	0
64.0	1.0	100	0
65.0	1.0	0	100
100.0	1.0	0	100

핵산의 분석은 효모추출물 중의 5'-IMP 및 5'-GMP함량은 HPLC를 이용하여 측정하였으며 사용한 HPLC의 분석조건은 표 3과 같았다. 핵산 분석에 사용한 시료는 1g을 취하여 10perchloric acid 25ml로 가하여 25분간 교반한 후 4℃에서 30분간 방치하였다. 방치한 시료액은 원심분리(8,000 rpm, 10min)한 후 HA 밀리포아 필터로 여과하여 분석시료로 사용하였다.

표 3. 5'-IMP 및 5'-GMP 분석용 HPLC 작업조건

분석기	waters 501
컬럼	Nova-Pak C₁₈column
이동상(Mobile Phase)	2.45H₃CN/65mM KHaPO₄+ 2.5mM PIC A reagent(pH 3.2)
유속	0.7㎖/min
디텍터(Detector)	UV 254nm(photodiodarray Detector)

＜실시예 2＞: 자가소화 효모 엑기스의 제조

1) 자가소화에 대한 효모현탁액의 농도별 효과

맥주 생효모의 자가소화에 대한 효모현탁액의 최적농도를 조사하기 위하여 효모현탁액을 농도별(10, 15및 20, 건물기준)로 자가소화시킨 후 반응시간에 따른 총질소 함량을 구하였다. 효모현탁액의 농도가 높아질수록 효모의 자가소화효과가 떨어짐을 알 수 있었다. 또한 효모현탁액의 농도에 관계없이 자가소화 12시간까지는 급격한 총질소 함량의 증가를 보인 반면 12시간 이후에는 완만한 증가를 나타내었다. 한편 효모현탁액의 농도가 증가할수록 단백질의 추출수율이 감소되었다. 자가소화 36시간 후 10, 15및 20의 효모현탁액의 총질소 함량은 7.0, 5.9및 5.1로 나타나 10효모현탁액에서 가장 우수한 자가소화 효과를 나타냈다.

2) 자가소화 촉진물질의 농도별 첨가효과

NaCl 및 에탄올의 농도별 첨가에 따른 자가소화 정도를 조사하기 위하여 효모현탁액 10에 NaCl(3, 5및 7) 및 에탄올농도별(3, 5및 7)로 각각 첨가하여 자가소화시킨 후의 반응시간에 따른 총질소 함량을 구하였다. 효모현탁액에 NaCl을 첨가한 경우, 자가소화 12시간까지는 급격한 질소 함량의 증가를 보인 반면 자가소화 12시간 이후에는 완만한 증가를 나타내었다. 한편 효모현탁액의 NaCl 첨가농도가 증가할 수록 총질소 함량이 감소되는 경향을 나타냈다. 자가소화 36시간 후 NaCl 3, 5및 7의 첨가에 따른 총질소 함량은 각각 8.1, 7.8및 7.7로 나타나 NaCl 3의 첨가구에서 가장 효과적임을 알 수 있었다.

또한 에탄올을 첨가한 경우, 자가소화 12시간까지는 급격한 총질소 함량 증가를 보인 반면 12시간 이후에는 오히려 감소하는 경향을 보였으며, 자가소화 36시간 후 에탄올 3, 5및 7의 첨가에 따른 총질소 함량은 각각 7.2, 7.1및 7.0로 에탄올 첨가 농도에 따른 자가소화 촉진효과의 차이는 나타나지 않았다. 따라서 에탄올은 맥주효모박의 자가소화 촉진효과가 없으며, NaCl 3첨가한 경우, 자가소화 36시간 에서 가장 효율적인 촉진효과를 보이는 것으로 확인되었다.

＜실시예 3＞: 효소분해 효모 엑기스 제조

1) 글루카네이스 및 프로테아제 농도별 첨가효과

글루카네이스 및 프로테아제의 첨가농도에 따른 효소분해정도를 측정하기 위하여 글루카네이스의 첨가농도별에 따른 효소분해 촉진 효과를 측정한 결과, 효소반응 12시간시 글루카네이스 0.1, 0.2, 0.5및 1.0첨가구의 총질소 함량은 각각 4.5, 4.8, 5.4및 5.4로 0.5까지 효소분해 효과가 증가하였으나 글루카네이스 0.5와 1.0첨가구간의 차이는 보이지 않았다.

프로테아제의 첨가농도별에 따른 효소분해 촉진 효과를 측정한 결과, 효소반응 3시간시 0.1, 0.2, 0.5및 1.0첨가구의 총질소 함량은 각각 4.0, 4.1, 4.3및 4.8로 농도가 증가함에 따라 증가하는 경향을 보였다.

이상의 결과에서 글루카네이스는 첨가농도 0.5, 반응시간 12시간에서 최적의 효모분해 효과를 보였으며 프로테아제의 경우 첨가농도 1.0, 반응시간 3시간에서 최적 분해조건을 보였다. 또한 글루카네이스는 프로테아제 보다 효율적인 분해효과를 나타내는 것으로 확인되었다.

2) 5'-포스포디에스테라제 및 AMP-디아미나제의 첨가효과

효모균체 중에 상당량 함유되어 있는 RNA를 추출한 후 도 2와 같이 5'-포스포디에스테라제를 가하여 RNA를 5'-뉴크레오타이드로 분해시키고, 또한 이 반응액의 정미성이 없는 AMP(adenosine 5'-monophosphate)에 AMP-디아미네이스를 가하여 정미성이 강한 IMP(inosine 5'-monophosphate)로 변환시켜 증미력을 갖는 효모엑기스를 제조하였다.

도 1의 제조공정에 의해 제조된 효소분해 효모엑기스 중의 일반성분, 유리 및, 전체아미노산 함량을 자가소화 효모엑기스 및 수입 효모엑기스와 비교, 분석한 결과는 표 4 및 표 5와 같다.

표 4에서 보는 바와 같이, 각각의 성분을 비교한 결과, 자가소화, 효소분해 및 수입 효모엑기스의 수분 및 지질의 일반성분함량에는 큰 차이를 보이지 않았지만 총 질소함량은 수입품의 경우 7.3로 자가소화 및 효소분해 효모엑기스에 비해각각 1.6배 및 1.7배 높은 것으로 나타났다.

표 4. 자가소화, 효소분해 및 수입효모 엑기스의 성분비교

구분	함량()
구분	자가소화	효소분해	수입효모
수분	1.9	1.8	2.5
조지방	0.1	0.2	0.2
총질소	4.6	4.2	7.3
염화나트륨	3.8	0.1	3.6
pH	4.3	6.5	5.7
탁도	0.2	0.2	0.3

자가소화, 효소분해 및 시판 효모엑기스 중의 유리아미노산 및 전체아미노산의 함량을 구한 결과는 표 5와 같다. 표 5에서 보는 바와 같이, 수입 효모엑기스의 유리아미노산의 함량은 5593mg/100g으로 가장 높았으며, 자가소화 및 효소분해 효모엑기스에 비해 각각 2.9배 및 2.4배 정도 인 것으로 나타났다. 반면 ??타이드의 함량은 자가소화 효모엑기스가 가장 높았으며 수입 효모엑기스는 가장 낮은 수치를 보였다.

표 5. 자가소화, 효소분해 및 수입효모 엑기스의 아미노산 함량(mg/100g)

구분	함량
구분	자가소화	효소분해	수입효모
유리아미노산	1947	2302	5593
총아미노산	7750	6274	7772
펩타이드	5803	3972	2179

자가소화, 효소분해 및 시판 효모엑기스 중의 핵산의 함량을 측정한 결과에서도 수입 효모엑기스의 핵산함량은 185mg/100g 반면 자가소화 및 효소분해 효모엑기스의 핵산 함량은 각각 1461mg/100g 및 1908mg/100g로 나타났다. 이러한 결과로부터 핵산 함량은 효소분해 효모엑기스의 경우가 가장 높았으며 이는 수입 효모엑기스의 10.3배, 자가소화 효모엑기스의 1.3배정도 높은 것을 알 수 있다.

따라서 본 발명에서 제조된 효소분해 엑기스는 정미성이 강한 IMP와 GMP를 다량 함유하고 있음을 확인할 수 있다.

자가소화 효모엑기스는 주로 유럽에서 쇠고기추출물로 사용되고 있고 있는 점에서 알 수 있듯이 풍미가 강하여 조미료로서 사용할 수 있는 범위가 한정되어 있다. 또한 강한 정미성분을 갖는 효소분해 효모엑기스는 갈색으로 착색되는 단점뿐 만 아니라 효소에 의해 일부 분해되기 때문에 효모세포벽이 성분이 유리하여 풍미나 색, 탁도의 문제점으로 사용에 제한을 받는 것으로 알려져 있다.

＜시험예＞

본 발명에서 제조한 자가소화, 효소분해 효모엑기스 및 수입 엑기스의 L값(명도), a값(적색도) 및 b값(황색도)를 측정한 결과를 표 6에 나타냈다. 그 결과로부터 L값은 시료간의 큰 차이를 보이지 않았으며, a값 및 b값의 경우의 경우 모두 자가소화 효모엑기스의 수치가 높은 것으로 나타났다. 그러나 효소분해 효모엑기스의 경우 시판 효모엑기스와 별다른 차이를 보이지 않았다. 따라서 효소분해 효모엑기스는 유리 아미노산에서 유래되는 정미성분과 정미에 주요한 영향을 주는 IMP와 GMP성분을 모두 함유하고 있으므로 상승작용에 의하여 증미성을 개선시킬 수 있다.

이상의 결과로부터 본 발명의 효소분해법에 의해 제조된 효모엑기스는 높은영양가와 쇠고기맛에 유사한 정미성분을 함유함으로써 고급단백식품, 유가공식품, 유아식품, 고기스프류, 인스탄트 베이스, 고급 크렉카 및 비스켓과 안주류 제조등에 다양하게 사용할 수 있다. 불고기소스 및, 육수제조에 이용 가능이 할 것으로 사료된다.

표 6. 자가소화 효소분해 수입효모의 L, a와 b 값

구분	색도
구분	자가소화	효소분해	수입효모
L	0.025	0.026	0.027
a	0.017	-0.014	-0.022
b	0.016	0.006	0.010

본 발명의 효소분해법에 의해 제조된 효모추출물은 분해효소의 종류에 따라 추출수율에 큰 차이를 보였는 데, 특히 세포벽의 분해 후 단백질분해효소의 적절한 이용이 매우 효과적이었다. 효소분해법에 의한 조미료제조방법은 단순한 효소반응이고 상당히 고온에서의 반응을 이용하면 잡균오염도 방지하고 공정관리도 간단하여 적합한 조미료 생산방법인 것으로 판단되었다. 또한 효소분해법은 자기소화법에 비하여 단순한 효소계의 분해이므로 분해율(전질소에 대한 아미노태질소의 비율)도 낮고 증미성에도 한계가 있으나 세포벽 분해효소(??-1,3-glucanase)의 이용으로 자기소화법에서는 분해할 수 없었던 균체 세포벽의 분해에 의해 회수율도 향상시킬 수 있다. 그리고 효모균체 중에 상당량 함유되어 있는 RNA를 추출한 후 5'-인산디에스테라제를 가하여 RNA를 5'-뉴클레오타이드로 분해시킨 후, 반응액 중의 정미성이 없는 AMP를 AMP-탈아미나제를 가하여 정미성이 강한 IMP로 변환시켜 증미력이강한 효모엑기스를 제조할 수 있다.

본 발명의 효모엑기스에는 아미노산, 펩타이드 및 GMP, IMP와 같은 천연의 정미성 뉴클레오타이드가 다량 함유되어 있어 가공식품의 제조에 폭 넓게 사용될 수 있으며, 효모에는 많은 비타민 B군, 무기질의 함량이 풍부하여 건강식품으로서 합성조미료를 기피하는 소비자의 욕구에 충족할 수 있는 천연형 조미료로서 시장의 확대가 크게 기대된다. 또한 맥주발효 부산물을 고부가가치 제품의 원료로 사용함으로써 국제경쟁력을 확보하는 데 기여 할 수 있다.

Claims

맥주발효 부산물인 효모균체에 세포벽 분해효소인 β-1,3-글루카네이스를 가하여 효소분해시키는 단계와, 전기의 효소분해액에 단백분해효소인 프로테아제를 가하여 효모박을 효소분해하는 단계와, 전기의 효소분해액에 포스포디에스테라제를 가하여 효소분해하는 단계와, 전기의 효소분해액에 AMP-디아미나제를 가하여 효소분해하는 단계와, 효소분해액으로부터 정미성분을 분리하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 맥주부산물을 이용한 효모엑기스 조미료의 제조방법
제 1항에 있어서, 멸균한 효모균체 슬러리 10(w/w)에 대하여 β-1,3-글루카네이스 0.5(w/v)를 가하여 pH7.0으로 50℃에서 12시간 동안 효소분해한 후, 프로테아제 1.0(w/v)를 가하여 pH6.0으로 40℃에서 3시간 동안 효소분해한 후, 포스포디에스테라제 0.1(w/v)를 가하여 pH5.0으로 70℃에서 4.5시간 동안 효소분해한 후, AMP-디아미나제 1(w/v)를 가하여 pH6.0으로 45℃에서 1.5시간 동안 효소분해한 후, 원심분리기로 3,000rpm에서 10분간 원심분리하여 효소액을 얻는 것을 특징으로 하는 맥주부산물을 이용한 효모액기스 조미료의 제조방법