KR20030049085A - 동충하초를 함유하는 기능성 음료의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 동충하초를 함유하는 기능성 음료에 관한 것으로, 본 발명은 20∼60 g의 동충하초에 총량이 1ℓ가 되도록 물을 가하여, 85 ∼ 105℃에서 3시간 동안 열수추출하는 단계, 표고버섯, 영지버섯, 운지버섯, 송이버섯, 양송이 버섯, 느타리 버섯 중에서 선택된 버섯의 엑기스를 제조하는 단계와 동충하초 열수추출액과 버섯 엑기스, 구연산, 과실농축액, 당, 설탕, 검과 물을 혼합하는 단계를 포함하는 동충하초가 함유된 기능성 음료의 제조방법으로 제조공정이 간단하여 경제적인 방법으로 맛과 향이 우수하고 건강증진에 도움이 되는 기능성 음료를 제공하는 뛰어난 효과가 있다.

Description

동충하초를 함유하는 기능성 음료의 제조방법{The preparation method of functional beverage containning Cordyceps.}
본 발명은 동충하초를 함유하는 기능성 음료의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 동충하초 열수추출액, 버섯 엑기스 및 구연산등을 혼합하여 맛과 향등의 기호성이 우수고, 건강증진에 도움이 되는 기능성 음료의 제조방법에 관한 것이다.
동충하초속균은 분류학적으로 볼 때 자낭균강 맥각균목에 속하며 일반적 의미로서의 동충하초(冬蟲夏草)란 말은 중국에서 유래된 것으로 겨울에는 곤충의 몸에 살면서 양분을 흡수하여 곤충을 죽게 한 후 여름이 되면 죽은 곤충의 몸에서 버섯을 만든다는 뜻에서 붙여졌다. 즉, 동충하초균의 포자나 균사가 곤충이나 균핵, 식물의 종자 등에 들어가서 기주 안에 있는 물질을 영양원으로 이용하여 내생균핵을 만든 다음 밖으로 자실체를 형성하는데, 이것이 바로 동충하초 버섯이다. 자실체를 형성하는 대표적인 동충하초속균으로는 코디셉스(Cordyceps)속, 토루비엘라(Torrubiella)속, 페시로미세스(Paecilomyces)속 등이 알려져 있다.
자연계에서 채집되는 동충하초의 종류는 코디셉스 시넨시스(Cordyceps sineensis) 및 코디셉스 밀리타리스(Cordycepsmilitaris), 코디셉스 스카라베콜라 (Cordyceps scarabaecola), 코디셉스 누탄스(Cordyceps nutans), 코디셉스 스페코세팔라(Cordyceps sphecocephala), 코디셉스 트리센트리(Cordyceps tricentri), 페시로미세스 테뉘페스(Paecilomycestenuipes), 파이토코디셉스 닌츄키오스포라(Phytocordyceps ninchukiospora)등이 있다.
국내에서는 최근 잠사곤충연구소에서 누에동충하초 인공재배에 성공하였고, 일부 농민이나 관심 있는 사람들이 재배에 성공하면서 판매를 계획하고 있다. 동충하초는 채집량이 많지 않고, 희귀성으로 인해 중국의 왕실이나 귀족들의 전유물인 것처럼 여겨져 왔기 때문에 대중적이지 못해서 연구에 미진한 면이 있으며 아직 분류 체계도 명확하지 않은 실정이지만 지난 98년 7월에 보건복지부가 동충하초 중 안전성이 확인된 누에동충하초(Paecilomyces japonica)를 식품원료로 허가하였고, 2001년에 번데기 동충하초(Cordyceps militaris)도 식품원료로 허가되었다.
동충하초(Cordyceps Sinensis)의 성분을 보면 수분 18.84%, 조단백질 25.32%, 조지방 8.4%, 탄수화물 28.90%, 조섬유 19.53%, 회분 4.10%등으로 구성되어 있고 단백질 중에는 우리 몸에 없어서는 안 될 필수아미노산이 18종이 들어 있다. 지방중에는 포화지방산 13%, 불포화지방산 82.2%가 들어 있는데 이 불포화지방산의 함유율이 높을수록 콜레스테롤을 감소시키는 영향력이 크다고 한다. 또한 동충하초에는 키닉산(quinicacid)의 이성체로 알려진 충초소(Cordycepin)란 아주 중요한 물질이 미량 들어 있는데 이것은 핵산물질(3'-deoxadenosine)로서 세포의 유정정보에 관여하면서 저하된 면역기능을 활성화 정상세포가 암세포로 되는 것을 방지하는 작용을 한다. 다시 말하면 암을 억제하는 작용이 있다. 또한 동충하초에 약 7%정도 들어있는 충초산(Cordycepic Acid)은 D-만니톨(D-manitol)이란 물질로서 혈액 속에 들어가 순환하면서 머리의 내압을 내리고 뇌수종을 경감시키며 또한 눈의 내압을 내리는 작용, 이뇨작용 등을 한다. 충초다당류(Cordyceps Polysaccharide)는 질병으로부터 인체를 방어하는데 대단히 중요한 역할을 하는 물질로서 면역력을 증가시키고 심장과 간장을 지키며 암을 억제하거나 노화방지에 관여한다. 비타민 B12는 사람의 체내에서는 합성될 수 없으므로 반드시 음식물을 통하여 섭취하게 되는데 식물성음식에는 없고 동물성음식에만 존재한다. 그러나 식물중에 유일하게 비타민 B12을 함유하고 있는 것이 바로 동충하초이다. 비타민 B12는 악성빈혈에도 좋고 뇌활동에 관여하면서 정신집중과 기억력을 강화시켜주는 한편 신경활동이나 간장을 보호하는 역할을 한다.
동충하초의 맛과 성질에 대한 고의서의 기록을 보면 본초종신에는 달고(甘) 따뜻하며(溫), 본초재신(本草再新)에는 약간 독이 있으며, 청해약재(靑海藥材)에는 달(甘酸)고 순(平)하며 향(香)이 있다고 기록되어 있다.
따라서 최근에는 상기와 같은 효능을 가지는 동충하초를 이용하여 건강식품을 개발하려는 노력들이 활발히 이루어지고 있다. 국내공개 특허공보(제1997-0068912호)에서 동충하초를 함유한 기능성 음료 및 그의 제조방법이 개시된 바 있다. 상기 공개된 기능성 음료의 제조방법은 동충하초, 인삼 및 구기자 분말을 환류추출하거나 냉침추출한 다음 추출보조제와 안정화제를 첨가하여 환류 추출하여 얻은 추출액을 감압여과한 뒤 농축하여 엑기스를 제조한 다음 각종 비타민, 아미노산류등을 첨가하여 음료를 제조하였다. 이와 같은 방법은 제조공정이 복잡하여 경제성이 없다.
따라서 본 발명자들은 동충하초를 최적조건에서 열수추출하고, 면역성분이 많이 함유되어 있고, 맛과 향이 우수한 버섯 엑기스 및 구연산등과 혼합하여 기능성 음료를 제조함으로써 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 동충하초를 열수추출한 추출액에 버섯 엑기스 및 구연산, 과실농축액, 설탕, 당(糖), 검(gum)을 혼합하여 제조과정이 단순하여 경제성이 있고, 건강증진 효과가 있으며, 풍미가 좋아 마시기 편리한 기능성 음료의 방법을 제공함에 있다.
이하, 본 발명의 구성 및 작용을 설명한다.
도 1은 추출회수에 따른 동충하초 열수추출액의 총당, 환원당, 단백질의 영향을 도시한 것이다.(동충하초 40g에 총량이 1ℓ가 되도록 물을 가하여 105℃에서 2시간 동안 추출)
도 2는 고형물 함량 2.0∼2.4%, 당도 1.5∼1.8, 총당 114∼120㎍/g, 환원당 10.5∼11.0㎍/g, 단백질 110∼115㎍/g의 조건하에 반응변수(추출온도와 동충하초의 중량)의 컨토우르 맵(contour map)을 도시한 것이다.
도 3은 동충하초가 함유된 기능성 음료의 최적 혼합조건에서의 컨토우르 맵(contour map)을 도시한 것이다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 건강증진에 도움이 되고, 제조방법이 간단한 동충하초가 함유된 기능성 음료의 제조방법을 제공한다.
본 발명에서 동충하초는 코디셉스(cordyceps)속, 토루비엘라(Torrubiella)속, 페시로미세스(Paecilomyces)속을 포함하며, 바람직하게는 누에동충하초(Paecilomyces japonica), 번데기 동충하초(Cordyceps militaris)를 칭하며, 가장 바람직하게는 번데기 동충하초(Cordyceps militaris)이다.
본 발명의 기능성 음료의 주원료가 되는 동충하초의 열수추출 조건은 20 ∼60 g의 동충하초에 총량이 1ℓ가 되도록 물을 가하고, 85∼105℃ 에서 3시간 추출하는 것이다. 바람직하게는 40 ∼ 41g의 동충하초에 1ℓ가 되도록 물을 가하고, 95 ∼ 100℃에서 3시간 열수추출하는 것이다.
본 발명의 방법에 의해 제조되는 기능성 음료는 동충하초 열수추출액 8 ∼16 중량%, 버섯 열수추출 엑기스 0.2 ∼ 1 중량%, 구연산 0.2 ∼ 0.6 중량%, 과실농축액 5 중량%, 당(糖) 40 중량%, 검(gum) 0.15 중량%와 나머지 물을 혼합하여 구성된다. 바람직하게는 동충하초 열수추출액 9.2 ∼10.2 중량%, 버섯 열수추출 엑기스 0.6 중량%, 구연산 0.48 ∼ 0.54 중량%, 과실농축액 5 중량%, 당(糖) 40 중량%, 설탕 5 중량%, 검(gum) 0.15 중량%, 나머지 물을 혼합하여 구성되는 것이다.
상기 버섯 열수추출 엑기스는 본 발명의 기능성 음료의 맛과 향을 증가시키기 위하여 혼합하는 것으로 표고버섯, 영지버섯, 운지버섯, 송이버섯, 양송이 버섯, 느타리 버섯 중에서 선택된 어느 하나의 열수추출 엑기스이고, 가장 바람직하기는 표고버섯 이다.
또한 상기 과실농축액에 사용되는 과실은 사과, 배, 복숭아, 석류, 감, 오렌지, 귤, 포도, 유자, 레몬, 파인애플, 메론, 키위, 모과, 매실중에서 선택된 어느 하나이며, 가장 바람직하게는 배농축액이다. 그리고, 상기 당(糖)은 올리고당, 과당, 포도당, 옥수수시럽, 꿀, 물엿 등 통상 음료 제조시 첨가되는 당종류가 사용될 수 있다. 그리고 검(gum)종류에는 아라비아 검(Arabic gum), 구아 검(Guar gum), 카라기난(Carrageenan)등 통상 음료시 점도를 주기 위하여 첨가되는 검종류가 사용될 수 있다.
본 발명의 동충하초가 함유된 기능성 음료의 제조방법을 공정별로 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1공정 : 동충하초의 열수추출단계
20 ∼ 60 g의 동충하초에 총량이 1ℓ가 되도록 물을 넣고, 85∼105℃에서 3시간 추출한다. 바람직하게는 40∼41g의 동충하초에 총량이 1ℓ가 되도록 물을 넣고, 95 ∼ 100℃에서 3시간 열수추출한다.
제2공정 : 버섯 열수추출 엑기스를 제조하는 단계
건조된 표고버섯, 영지버섯, 운지버섯, 송이버섯, 양송이 버섯, 느타리 버섯중에서 선택된 어느 하나의 버섯 갓과 줄기(stem)를 1:1의 비율로 혼합하고 동량의 물을 가하여 121℃에서 3시간 열수추출한 다음 여과(60 mesh)하여 그 여액을 농축(Brix.63)한다.
제3공정 : 원료의 혼합단계
상기 1공정에서 제조된 동충하초 열수추출액 8∼16 중량%, 상기 2공정에서 제조된 버섯 열수추출 엑기스 0.2∼1 중량%, 구연산 0.2∼ 0.6 중량%, 과실농축액 5 중량%, 당(糖) 40 중량%, 검(gum) 0.15 중량%와 나머지 물을 혼합한다. 상기 과실농축액은 배, 사과, 복숭아, 석류, 감, 오렌지, 귤, 포도, 유자, 레몬, 파인애플, 키위, 메론, 모과, 매실농축액 중에서 선택된 어느 하나이다. 그리고, 상기 당(糖)은 포도당, 올리고당, 과당, 옥수수시럽, 꿀, 물엿 등 통상 음료 제조시 첨가되는 당종류가 사용될 수 있다. 그리고 검(gum)종류에는 아라비아 검(Arabic gum), 구아 검(Guar gum), 카라기난(Carrageenan)등 통상 음료시 점도를 주기 위하여 첨가되는 검종류가 사용될 수 있다.
이하 본 발명을 다음과 같은 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 단, 다음의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이것들 만으로 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 : 동충하초를 함유하는 기능성 음료의 제조
본 실시예에서 사용된 동충하초는 동충하초 은행에서 분양받은 코르디셉스 밀리터리우스(Cordyceps militalius)로서, PDA(Potato Dextrose Agar. Difco社) 배지에 상기 균을 접종하여 25℃에서 72시간 배양하여 사면배지의 2/3 정도 자라면 4℃에 보관하면서 6개월마다 계대배양하여 사용하였다.
동충하초 열수추출 조건을 반응표면 분석법으로 최적화를 시켜 동충하초 열수추출액을 제조하여 표고버섯 열수추출 엑기스, 구연산, 배농축액, 과당, 설탕, 잔탄검와 물을 혼합하여 본 발명 동충하초를 함유하는 기능성 음료를 제조하였다.
실험예 1 : 추출시간 및 추출횟수가 동충하초 추출액의 품질에 미치는 영향 조사
동충하초 20∼40g에 총량이 1ℓ가 되도록 물을 가하고 추출온도를 각기 달리해서 추출하여 총당, 환원당 및 단백질 함량을 측정한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
추출액의 총당은 페놀-설포릭법(Phenol-sulfuric 법)으로 정량였다.
추출액의 환원당 함량은 DNS 방법으로 정량하였다. 즉, 추출액을 100배로 희석한 검액 1ml에 DNS 시약 3ml를 가하고 5분간 끊인 다음, 냉각한 후 물을 25ml로채우고 550nm의 파장에서 흡광도를 측정하였다.
추출액의 단백질은 정량은 로우리법으로 정량하였다. 즉, 시료용액 1ml를 취하여 알칼리성 구리시약 5ml를 가하여 혼합하여 실온에서 10분간 방치한 다음 희석 Folin시약 0.5ml를 신속히 첨가하여 혼합하고 실온에서 30분 이상 방치한다. 혼합액은 750nm에서 흡광도를 측정하여 단백질을 정량하였다.
하기 표1에 나타낸 바와 같이, 총당과 환원당 및 단백질함량의 변화는 추출시간에 따라 큰 변화가 없는 것으로 나타났다. 100℃, 2%의 경우, 총당은 2시간 후 약간 증가하였으나 환원당과 단백질은 큰 변화가 없었으며, 105℃, 4%의 경우도 총당은 약간의 변화가 있었으나 환원당과 단백질의 함량은 변화가 없는 것으로 나타났다. 추출용기를 각기 달리한 경우에도 추출시간에 따른 변화는 거의 없었으며(90℃, 4%), 또한 추출시작 1시간 이내의 추출액의 품질 변화를 각 10분 단위로 살펴 보았으나 시간에 따른 큰 변화는 없는 것으로 나타났다. 이것으로 볼 때 동충하초 열수추출의 경우 시간에 따른 영향은 크지 않은 것으로 나타나 반응표면분석법에 의한 최적화시 추출시간을 요인변수에서 제외할 수 있었다.
동충하초 열수추출 조건에 따른 총당, 환원당 및 단백질 함량의 변화
온도 동충하초의 중량(g) 추출액 성분함량(mg/ml) 추출시간(hr)
1 2 3 4 5
105℃ 40 총당 7.342 7.524 8.143 6.432 7.864
환원당 0.822 0.861 0.889 0.887 0.950
단백질 3.792 3.645 3.667 3.654 3.885
100℃ 20 총당 2.568 2.959 3.057 3.018
환원당 0.417 0.371 0.384 0.412
단백질 1.951 1.960 1.960 2.080
90℃ 40 총당 7.039 7.330 7.500 7.767 7.525
환원당 3.909 3.826 3.607 3.672 3.952
단백질 5.063 4.859 4.885 4.903 5.081
추출회수에 따른 동충하초 추출액의 성분 변화를 측정하여 그 결과를 도 1에 도시하였다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 1회 추출이 2회, 3회에 비하여 총당의 경우 7.6배, 환원당은 5배, 단백질은 약 5배정도 추출량이 많음을 알수 있어 한번의 추출만으로도 대부분의 유용성분이 추출됨을 확인할 수 있었다.
실험예 2 : 열수추출 조건의 최적화
상기 코르디셉스 밀리터리우스(Cordyceps militalius)를 열수출하기 위한 조건을 최적화하기 위하여 추출온도와 추출할 동충하초의 양을 요인변수로 하고, 추출액의 당도, 고형물량, 탁도, 색도, 환원당, 총당 및 단백질를 반응변수로 하여 반응표면분석법을 이용하여 최적화하였다.
코르디셉스 밀리터리우스(Cordyceps militalius)20 ∼ 60g에 총량이 1ℓ가 되도록 물을 가하고, 85, 90, 95, 100 또는 105℃로 추출온도를 조정하여 3시간 동안 추출하였다.
추출액의 Brix 농도는 굴절당도계(ATAGO refractometer)로 측정하였다. 추출액의 고형물의 양은 적외선 수분 측정기(Kett FD-240)를 사용하여 건조후 남은 고형물의 양으로 표시하였다. 추출액의 탁도는 여과지(Toyo, No. 2)로 여과한 후 탁도계(HACH-Model 2100A, Turbidimeter, USA)를 사용하여 cell당 약 25㎖를 취하여 측정하였다.출액의 색도는 색차계(ChromaMeter, CR 200, Minolta, Japan)로 측정하였으며, L(lightness), a(redness), b(yellowness)값과 색도(Hue angle)로 나타내었다. 총당, 환원당 및 단백질은 상기 실험예 1의 방법과 동일하게 측정하였다.
열수추출시 추출시간을 3시간으로 고정하고 추출온도(X1)와 동충하초의 중량(X2)를 요인변수로 하여 다섯단계로 부호화하였다. 또 추출액의 품질특성에 관련된 반응변수(Yn)로는 브릭스(Y1), 탁도(Y2), 고형물 함량(Y3), 색도(Y4), 총당(Y5), 환원당(Y6), 단백질(Y7)이 었으며 2개의 요인변수를 5수준으로 하는 중심합성 계획(central composite design)에 의하여 실험영역을 설계하여 10개의 선정된 조건에서 실험을 실시하였다. SAS(Statistical Analysis System)의 RSREG procedure를 사용하여 동충하초 열수추출시 품질특성이 최대가 되게 하는 최적조건을 설정하는 최적화를 시도하였다.
동충하초 열수추출공정의 최적조건을 찾기 위하여 추출온도와 추출농도를 상기와 같은 방법으로 측정한 결과를 표 2에 나타내었다. 추출온도와 농도에 따른 동충하초 열수추출액의 당도(brix)와 가용성 고형분의 함량은 추출온도의 영향은 크게 받지 않았으나 동충하초의 중량에 따라서는 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 즉, 동충하초의 중량이 증가함에 따라 가용성고형분 함량은 비례적으로 증가하였으며 추출액의 색상을 나타내는 색도도 대체적으로 추출온도와 농도가 증가함에 따라 90°에 가까운 값을 보여 색상이 붉어지는 것으로 나타났다. 그러나 이와는 달리 추출액의 탁도는 오히려 동충하초의 중량과 추출온도가 낮을수록 높게 나타나 혼탁물질이 많음을 알 수 있었다. 동충하초 추출액의 총당과 환원당, 단백질의 함량은 동충하초의 중량이 적을수록 높은 함량을 보여 추출이 많이 이루어짐을 알 수 있으며 이는 이들의 함량을 시료 g당으로 나타낸 것으로, 동충하초의 중량에 의존하는 결과로 볼 때 가장 높은 함량을 나타내는 적절한 동충하초 중량을 찾을 수 있을 것으로 생각된다.
동충하초 열수추출공정의 최적조건을 찾기 위하여 표 2의 실험결과를 이용하여 반응표면분석법에 의해 수립된 2차 회귀모형에 적용하여 얻은 회귀계수값들을 표 3에 나타내었다. 이들 계수값을 이용하여 반응변수의 예측은 물론 반응표면의 형성도 가능하다. 수립된 회귀식에 대하여 각 요인변수가 반응변수에 미치는 영향을 분석한 결과를 표 4에 나타내었는데 각 반응변수 모두 추출온도에 대해서는 유의성이 인정되지 않았으나 추출농도에 대하여는 유의성이 있는 것으로 나타나 동충하초 열수추출의 경우 동충하초의 중량이 가장 중요한 변수임을 알 수 있었다. 또한 각 반응변수의 최대, 최소점을 나타내는 요인변수의 값을 표 5에 나타내었다. 정상점이 안장점으로 나타난 가용성고형분과 총당 그리고 환원당에 대해서는 다시능선분석을 통하여 최적점을 얻을 수 있었으며 대부분의 반응변수 모두 주어진 실험조건 내에서 최적조건을 찾을 수 있었다.
추출조건(온도와 동충하초의 중량)에 따른 당도, 탁도, 고형물량, 색도, 총당, 환원당, 단백질의 측정결과
온도(℃) 동충하초의 중량(g) Brixbx 탁도 고형물량 색도 총당㎍/g 환원당㎍/g 단백질㎍/g TS㎍/㎖ RS㎍/㎖ PR㎍/㎖
90 30 1.0 4.5 1.429 77.4 124.11 12.10 122.20 4.309 0.420 4.243
90 50 2.1 2.4 2.714 78.5 110.59 9.98 97.99 7.035 0.635 6.234
100 30 1.0 3.8 1.240 76.8 132.11 12.22 124.64 4.473 0.414 4.220
100 50 2.1 1.5 2.881 79.7 102.87 9.81 109.60 6.594 0.629 7.025
95 40 1.5 2.9 2.066 82.8 117.22 10.93 114.76 5.477 0.511 5.363
95 40 1.5 2.8 2.049 83.0 109.47 10.26 106.30 5.406 0.507 5.250
105 40 1.5 2.1 2.282 81.4 113.79 11.38 120.33 5.232 0.523 5.532
85 40 1.4 3.8 1.793 68.7 112.82 11.33 142.68 4.760 0.478 5.261
95 60 2.5 2.6 3.272 81.2 105.43 9.19 102.24 8.131 0.709 7.885
95 20 0.4 5.8 1.035 61.3 122.47 12.08 136.46 2.752 0.271 3.066
동충하초 열수추출 온도(i 또는 j=1)와 동충하초 중량(i or j=2)과 각각의 반응변수(Yn) 사이의 관계를 나타내는 회귀계수값
계수(Coefficients) 변수(Variables)
브릭스 당도(Brix bx) 탁도 고형물 함량 색도 총당(㎍/g) 환원당(㎍/g) 단백질㎍/g
βk0 -7.639 29.275 3.697 -695.706 -268.109 71.064 1484.120
βk1 0.139 -0.322 -0.023 15.029 5.392 -1.260 -25.649
βk2 0.676 -2.743 -1.272 18.443 69.305 0.571 -71.384
βk11 -0.001 0.001 0.000 -0.079 -0.012 0.007 0.126
βk12 0.000 -0.010 0.018 0.090 -0.786 -0.015 0.459
βk22 -0.018 0.349 0.025 -2.918 -0.130 -0.007 2.357
a)
동충하초 열수추출액의 당도, 탁도, 고형물 함량, 색도, 총당, 환원당, 단백질이 반응변수에 미치는 영향
반응변수 DF Sum of squres
당도(Brix bx) 탁도(Turbidity) 고형물 함량 색도(Hue angle) 총당(㎍/g) 환원당(㎍/g) 단백질(㎍/g)
추출온도 3 0.0086 2.1156 0.1081 121.3975 63.5952 0.5201 187.5531
0.5946 0.0288 0.4246 0.2052 0.7122 0.5270 0.2144
동충하초 중량 3 3.4186 11.7522 4.6062 301.9475 554.0909 8.8798 1079.5918
0.0000 0.0012 0.0013 0.0574 0.0995 0.0124 0.0147
각 반응변수의 최적 반응값을 나타내는 동충하초 열수추출액의 당도, 탁도, 고형물 함량, 색도, 총당, 환원당, 단백질의 값
반응변수 최적 반응값(Levels for optimum response)
당도(Brix bx) 탁도 고형물 함량 색도 총당(㎍/g) 환원당(㎍/g) 단백질(㎍/g)
추출온도 97.33 129.55 64.47(98.04) 98.14 86.76(100.26) 63.32(99.38) 90.35
동충하초 중량 18.93 5.78 2.52(5.90) 4.67 4.29(2.30) -26.25(2.20) 6.36
예상되는 값(predicted value) 5.53 0.52 1.352(3.466) 84.85 114.51(133.01) 23.71(12.50) 98.54
형태(Morphology) Max. Min. S.P.(Max) Max. S.P.(Max.) S.P.(Min.) Min.
a)S.P.=안장점(Saddle point)
반응표면분석법은 그래프로서 최적화를 이루는 한 방법이므로 등고선도를 이용하여 최적조건을 결정할 수 있다. 그러나 각 변수들의 반응표면은 정확하게 일치하지 않으므로 적절한 제한조건을 필요로 하게 된다. 주어진 실험조건내에서 예비실험을 통해 얻어진 결과를 바탕으로 제한영역을 설정하고, 각 조건이 일치하는 지역을 중첩되는 컨토우르 맵(contour map)으로 구하였다. 일반적으로 음료는 열수추출하여 농축한 후 다시 적정농도로 희석하여 제품으로 만들게 되므로 동충하초 열수추출의 경우, 추출액의 품질에 큰 영향을 주지 않을 것으로 판단되는 색도(hue angle)과 탁도를 제외한 가용성고형분, brix, 총당, 환원당 및 단백질의 함량을 종속변수로 하여 카운토르 맵(contour map)을 작성하여 도 2에 나타내었다. 도 2에서 보면 동충하초 추출액의 가용성 고형분함량은 2.0∼2.4, brix 1.5∼1.8, 총당은114∼120, 환원당은 10.5∼11.0 그리고 단백질함량은 110∼115인 영역을 제한조건으로 하여 선정한 열수추출조건은 추출온도 95∼100℃, 추출농도 4.0∼4.1%로 결정할 수 있었다.
따라서 40g의 코르디셉스 밀리터리우스(Cordyceps militalius)에 총량이 1ℓ가 되도록 물을 넣고, 95℃에서 3시간 추출하여 동충하초 열수추출액을 제조하였다.
실험예 2 : 동충하초 열수추출액을 함유하는 기능성 음료의 제조
기능성 음료의 최적 배합비를 설정하기 위하여, 맛을 좌우하는 상기 실험예 1에서 제조된 동충하초 열수추출액과 건조된 표고버섯 갓과 줄기(stem)를 1:1의 비율로 혼합하고 동량의 물을 가하여 121℃에서 3시간 열수추출한 다음 여과(60 mesh)하여 그 여액을 농축(Brix.63)하여 제조한 표고버섯 엑기스, 구연산 함량(Shanxi Fenhe Pharmaceulical factory, China)을 요인변수로 하여 중심합성계획에 따라 동충하초 열수추출액 함량(8, 10, 12, 14, 16%), 표고엑기스 함량(0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0%), 구연산 함량(0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6%)을 각각 다섯 단계로 부호화하고 16구간으로 설정된 조건(표 6)에 따라 기능성 음료를 제조하였다. 이때 배농축액(50brix, (주)삼미식품)을 5%, 과당(55brix, (주)신동방)을 40%, 설탕((주)제일제당)을 5%, 잔탄 gum((주)주피트) 0.15%의 농도로 동일하게 하였으며 나머지 용량은 전체 함량이 100%가 되도록 물을 첨가하여 제조하였다.
동충하초를 함유하는 기능성 음료의 배합비를 최적화하기 위한 중심합성계획
번호1) 동충하초 열수추출액의 함량(%) 표고버섯 엑기스의함량(%) 구연산(%)
1 10(-1) 0.4(-1) 0.3(-1)
2 10(-1) 0.4(-1) 0.5(+1)
3 10(-1) 0.8(+1) 0.3(-1)
4 10(-1) 0.8(+1) 0.5(+1)
5 14(+1) 0.4(-1) 0.3(-1)
6 14(+1) 0.4(-1) 0.5(+1)
7 14(+1) 0.8(+1) 0.3(-1)
8 14(+1) 0.8(+1) 0.5(+1)
9 12(0) 0.6(0) 0.4(0)
10 12(0) 0.6(0) 0.4(0)
11 8(-2) 0.6(0) 0.4(0)
12 16(+2) 0.6(0) 0.4(0)
13 12(0) 0.2(-2) 0.4(0)
14 12(0) 1.0(+2) 0.4(0)
15 12(0) 0.6(0) 0.2(-2)
16 12(0) 0.6(0) 0.6(+2)
1)중심합성 계획에 의한 실험조건의 번호
각각의 조건으로 제조된 액상차에 5배의 냉수에 희석하여 관능적 특성을 분석하였다. 본 실험에 흥미가 있고 차이 식별 능력이 있는 32명을 관능검사 요원으로 선정하여 이들에게 색, 맛, 향 및 전반적 기호도를 평가하는 요령을 훈련시킨 뒤 색상, 맛, 향, 전반적인 기호도 등에 대한 관능시험을 5점 채점법으로 실시하였다. 이때 관능평점은 5 대단히 좋다(very good), 4 약간 좋다(good), 3 보통이다(fair), 2 약간 나쁘다(poor), 1 대단히 나쁘다(very poor)로 하였다. 상기와 같이 관능검사를 실시한 결과는 표 7에 나타낸 바와 같다. 표 7에 나타낸 바와 같이, 16개 시험군에서 관능평점은 색상 2.50∼3.50, 향 2.50∼3.50, 맛 2.50∼3.80 및 전반적인 기호도 2.80∼3.80으로 제조조건에 따른 변화가 있었다.
반응표면 분석을 위한 중심합성 계획에 따른 동충하초를 함유하는 기능성 음료의 관능검사 결과
번호1) 색상(Hue) 향(Odor) 맛(Taste) 전반적인 기호도(Palatability)
1 2.502) 2.80 3.00 3.30
2 2.80 3.33 2.80 3.00
3 3.00 3.00 3.30 3.30
4 3.30 2.50 3.50 2.80
5 3.50 2.80 3.50 3.50
6 3.30 2.50 2.50 2.80
7 3.00 3.00 3.30 3.50
8 2.80 2.50 2.30 2.80
9 3.00 2.50 3.30 3.30
10 2.80 2.50 3.00 3.00
11 3.00 2.80 3.80 3.50
12 3.33 3.30 3.50 3.30
13 2.80 2.80 3.30 3.30
14 3.00 2.50 2.50 2.80
15 2.80 2.80 2.80 3.00
16 3.20 3.50 3.30 3.00
1)중심합성 계획에 의한 실험조건의 번호2)관능검사 : 5(very good), 4(good), 3(fair), 2(poor), 1(very poor)
동충하초가 함유된 기능성 음료의 색상, 향, 맛 및 전반적인 기호도 등의 관능검사 결과를 SAS program을 이용하여 회귀분석하고 반응표면 회귀식, R2 및 유의성을 각각 표 8에 나타내었다. 색상의 R2는 0.9325로 나타났으며 5%이내에서 유의성이 인정되었다. 그러나 향과 맛 그리고 전반적인 기호도의 R2는 0.8095, 0.7452, 0.7261로 그 유의성이 인정되지 않았다. 관능평점을 이용한 위의 회귀분석결과는 이화학적인 분석 결과와는 달리 관능 검사자의 주관적 관점에 따라 동충하초 액상차에 대한 관능 평점이 다르게 나타남으로 인하여 R2와 유의성이 낮게 나타나는 것으로 생각된다.
동충하초가 함유된 기능성 음료의 색상, 향, 맛 및 전반적인 기호도 등의 관능검사 결과를 SAS program을 이용하여 회귀분석한 결과
R2 Prob>F X1 X2 X3 최대치 형태(Molpology)
색상 0.9325 0.0069 12.99 0.42 0.23 3.58 안장점(saddle point)
0.8095 0.1089 9.55 0.51 0.55 3.72 최소
0.7452 0.2146 9.28 0.66 0.41 3.48 안장점(saddle point)
전반적인 기호도 0.7261 0.2531 12.17 0.58 0.21 3.36 안장점(saddle point)
액상차 제조조건에서 표고버섯 엑기스에 가장 영향을 받지 않았으므로 표고버섯 엑기스를 0.6%로 고정한 후 맛, 향, 색 그리고 전반적인 기호도에 대해 반응표면분석을 실시하여 각각의 관능적 특성에 대한 카운토르 맵(contour map)을 슈퍼임포징(superimposing)한 결과(도 3), 기능성 음료에 혼합되는 동충하초 추출액의 함량은 9.2∼10.2 중량%, 구연산 함량은 0.48∼0.54 중량%로 범위가 예측되었다.
상기 실시예에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 방법에 의해 제조된 동충하초가 함유된 기능성 음료는 맛과 향이 우수하며 건강증진에도 도움이 되고, 제조방법이 간단하여 경제성이 있다.

Claims (5)

  1. (a)20∼60 g의 동충하초에 총량이 1ℓ가 되도록 물을 가하여, 85 ∼ 105℃에서 3시간 동안 열수추출하는 단계;
    (b) 건조된 버섯 갓과 줄기(stem)를 1:1의 비율로 혼합하고 동량의 물을 가하여 121℃에서 3시간 열수추출한 다음 여과(60 mesh)하여 그 여액을 농축(Brix.63)하여 버섯 엑기스를 제조하는 단계;
    (c) 상기 (a)단계에서 추출된 동충하초 열수추출액 8 ∼16 중량%와 상기(b)단계에서 추출된 버섯 엑기스 0.2 ∼ 1 중량%, 구연산 0.2 ∼ 0.6 중량%, 과실농축액 5 중량%, 당 40 중량%, 설탕 5 중량%, 검(gum) 0.15 중량%와 물을 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동충하초가 함유된 기능성 음료의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 버섯엑기스는 표고버섯, 영지버섯, 운지버섯, 송이버섯, 양송이 버섯 및 느타리 버섯으로 구성된 군에서 선택된 어느 하나임을 특징으로 하는 동충하초가 함유된 기능성 음료의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 과실농축액은 사과, 배, 복숭아, 석류, 감, 오렌지, 귤, 포도, 유자, 레몬, 파인애플, 메론, 키위, 모과, 매실농축액 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 동충하초가 함유된 기능성 음료의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 당은 과당, 포도당, 올리고당, 옥수수시럽, 물엿, 꿀중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 동충하초가 함유된 기능성 음료의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 검(gum)은 아라비아 검(Arabic gum), 구아검(Guar gum), 카라기난(Carrageenan) 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 동충하초가 함유된 기능성 음료의 제조방법.
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