KR20070055185A - 전지활성생대두미세분말 또는 탈지대두분말의 고초균 및젖산균 발효에 의한 기능성 액상발효물 및 이의 제조방법 - Google Patents
전지활성생대두미세분말 또는 탈지대두분말의 고초균 및젖산균 발효에 의한 기능성 액상발효물 및 이의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명 대두미세분말을 이용하여 2단발효하여 제조한 액상 청국장 및 이의 제조방법은 전지활성생대두미세분말(micronized full-fat soy flour) 또는 탈지대두분말(defatted soy flour)을 이용하여 고초균 및 젖산균에 의한 2단 발효를 통한 액상 청국장을 제조함으로서 콩 펩타이드, 점질물, 혈전분해효소, 단백질 및 탄수화물 가수분해효소, 고초균, 젖산균을 포함하는 점질성의 액상청국장 발효물을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 상기 발효물을 식품 및 기능성식품소재로 이용할 수 있는 뛰어난 효과가 있다.
비지, 청국장발효, 젖산발효, 전지활성 생대두미세분말, 탈지대두분말, Lactobacillus casei LS, Bacillus firmus NA-1, Bacillus subtilis A1, Bacillus firmus GT-D, Bacillus firmus HA, Bacillus firmus KU-A
Description
도 1은 본 발명 액상청국장발효 과정을 개략적으로 나타내는 공정도이다.
본 발명은 전지활성생대두미세분말 또는 탈지대두분말의 고초균 및 젖산균 발효에 의한 기능성 액상발효물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바실러스 필무스(Bacillus firmus)와 바실러스 서브틸리스(Baciilus subtilis)로서 확인된 GT-D, HA, KU-A를 포함하는 4종류의 고초균을 이용하여 1단 발효(청국장 발효)를 수행한 후 젖산균(Lactobacillus casei LS)스타터를 첨가하여 2단 발효(젖산발효)를 수행함으로써 액상발효물의 풍미가 우수하며, 점질물, 펩타이드, 단백질분해효소, 혈전용해효소 및 고초균, 젖산균 등의 프로바이오틱(probiotics) 등을 포함하는 기능성 액상 청국장발효물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
대두는 장류, 콩나물 등 다양한 전통 식품과 주요한 식용유의 원료로 사용되고 있으며, 식용유 제조시에 부산물로 생산되는 탈지대부분말은 식품가공의 중요한 단백질급원으로 이용되어 왔다.
대두의 이용방안은 전통적인 두부 및 두유에 이용되어 왔으며, 1차 가공제품의 생산과정에서 생산되는 비지는 부산물로서 식품소재로 활용이 어려운 관계로 자원의 낭비 또는 경제적인 면에서 해결해야 될 과제이다. 최근에는 분체공학의 발전으로 지방질을 포함하는 콩으로부터 300 메쉬(mesh)~ 1000 메쉬의 초미세분말(전지활성생대두미세분말)화가 가능하게 되어 다양한 식품가공의 원료로 활용하게 되었다. 특히, 전지활성생대두미세분말을 이용한 전두부의 제조는 비지의 생산 없이 콩 원료의 활용을 극대화하며, 간편하게 다양한 두부제품을 만들 수 있는 계기를 마련하였다. 따라서 전지활성생대두미세분말과 탈지대부분말의 이용방안을 극대화하는 방안으로 전통 고초균 발효에 의한 기능성이 부가된 액상의 청국장제조가 가능하며 동시에 젖산발효를 적용함으로서 젖산균이 함유된 액상청국장 제품의 개발은 기능성식품소재의 확보를 위해서 중요한 연구로서 사료된다.
지금까지 고초균 발효에 대한 연구는 주로 콩을 주원료로 하여 청국장을 제조하는 것이며, 전통방법으로 발효를 수행함으로써 잡균의 오염이 가능하며, 균일한 청국장발효 제품을 제조하는데 어려움이 있었다. 특히 콩 초미세분말을 이용한 청국장발효에 관한 보고는 미비한 것으로 사료된다.
이에 본 발명자는 전지활성생대두미세분말 또는 탈지대두분말에 재래 청국장으로부터 분리된 바실러스 필무스와 바실러스 서브틸리스 3종류의 고초균주를 첨가하여 청국장 발효를 수행한 뒤 락토바실러스 카제이 균주를 첨가하여 2단 발효(젖산발효)를 수행함으로서 기능성 콩 펩타이드, 혈전용해효소, 단백질 및 탄수화물분 해효소, 점질물 생산을 할 수 있었으며 상기 분말 청국장 발효물에 젖산균인 락토바실러스 카제이를 이용한 혼합발효를 수행함으로서 종래의 1단 발효에 비해 청국장 특유의 냄새를 줄이면서, 프로바이오틱스로서 고초균, 젖산균을 비롯하여 생리활성 물질들을 포함하는 액상청국장 발효물을 제조함으로써 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명은 고초균과 젖산균을 이용하여 전지활성생대두미세분말 또는 탈지대두분말을 발효시켜 제조한 기능성 액상청국장 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 본 발명의 목적은 전지활성 생대두미세분말 또는 탈지대두분말을 오토클래브를 이용하여 121℃에서 15분간 살균시킨 살균수(또는 상황버섯 추출액)를 동량 첨가한 후 스타터 배양액 바실러스 필무스(Bacillus firmus NA), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)GT-D, HA, KU-A 등의 스타터 배양약을 1%씩 각각 접종하여 42℃에서 20시간 이내로 발효시킨 후 락토바실러스 카제이( Lactobacillus casei LS) 1%와 스킴밀크(skim-milk)액을 2~10% (w/w) 수준으로 첨가하여 37℃에서 20시간 이내로 2단 발효시킴으로써 달성되었다.
본 발명은 비지에 전지활성생대두미세분말 또는 탈지대두분말을 110~130℃에서 10~20분간 살균한 후 동량의 살균수를 첨가하는 단계; 상기 단계의 혼합물에 바실러스 필무스(Bacillus firmus)또는 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)의 스타터 배양액을 각각 0.1~3중량%씩 접종한 후 37~45℃에서 15~25시간 발효하여 1 단 발효물을 수득하는 단계; 및 상기 1단 발효물에 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei LS) 0.1~5중량%와 10% 스킴밀크 2~10중량%를 첨가하여 2단 발효시키는 단계로 이루어진다.
본 발명에서 발효시 첨가하는 바실러스 필무스, 바실러스 서브틸리스 및 락토바실러스 카제이의 첨가량 및 발효시간이 상기 범위 밖이면 발효 후 얻은 발효물의 풍미저하, 점질물 함량 및 혈전용해효소의 생산 증가 효과가 떨어지며 아울러 암모니아 냄새가 증가된 액상청국장을 생산하는 단점이 있다.
본 발명의 가장 바람직한 액상청국장 제조방법은 전지활성생대두미세분말 또는 탈지대부분말을 자체를 121℃에서 15분간 살균하는 단계; 열처리된 원료에 일정량의 살균수와 함께 바실러스 필무스(Bacillus firmus)와 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)스타터를 각각 1중량%씩 접종한 후 42℃에서 15시간 발효하여 1단 발효물을 수득하는 단계; 및 상기 1단 발효물에 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei LS) 1중량%와 10% 스킴밀크 5중량%를 첨가하여 2단 발효시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 사용하는 젖산균인 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei)와 고초균인 바실러스 필무스(Bacillus firmus), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)는 같은 종(species)에 속하는 균주이면 어느 것이나 사용이 가능하나 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)변종에 따라서 혈전용해효소, 점질물 생성능, 가수분해효소 생산능 및 풍미에 차이가 있다.
또한 원료처리 단계에서 살균된 분말에 상황버섯 추출액을 첨가하여 발효시 킴으로서 청국장 냄새의 감소와 기능성을 부여할 수 있었다.
이하, 본 발명의 구체적인 방법을 실시예를 들어 상세히 설명하고자 하나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예
1 : 본 발명
전지활성생대두미세분말
또는
탈지대두분의
액상청국장 제조
도 1에 본 발명 전지활성생대두미세분말 또는 탈지대두분말을 이용한 2단발효에 의한 액상청국장 제조 공정을 간단히 나타내었으며 구체적인 제조 공정은 하기에 나타내었다.
제 1단계: 원료처리
전지활성 생대두미세분말 또는 탈지대두분말을 오토클레브로 121℃에서 15분간 살균한 후 살균수(상황버섯 추출액)를 동량 혼합하였다.
제 2단계:
바실러스를
이용한 분말의 1단
발효물
제조
상기 제 1단계에서 제조된 원료에 청국장 발효를 하기 위해 고초균인, 바실러스 필무스(Bacillus firmus) NA와 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) GT-D, HA, KU-A의 스타터를 1중량%씩 각각 접종하여 42℃에서 15시간 발효하였다.
바실러스 스타터제조를 위해서는 상기 제 1단계에서 청국장에서 분리선별한 바실러스 필무스와 바실러스 서브틸리스를 젖산균 배양용 MRA 아가 플레이트에서 42℃ 항온기를 이용하여 24시간 활성화시킨 후, 한 콜로니(colony)를 따서 멸균된 5% 콩분말용액에 접종한 후 42℃ 항온기에서 24시간 150 rpm에서 진탕 배양시켜 스타터 종균으로 사용하였다.
제 3단계: 젖산균을 이용한 비지의 2단
발효물
제조
상기 제 2단계에서 청국장 발효가 끝난 원료에 락토바실러스 카제이 (Lactobacillus casei) LS 1중량%와 10% 스킴밀크 5중량%를 첨가하여 37℃ 항온기에서 16시간 정치 배양시켜 2단 발효를 시킴으로써 액상청국장 발효물을 제조하였다.
젖산균 스타터제조는 락토바실러스 카제이를 MRS를 포함하는 한천배지(MRS agar plate)에 37℃에서 24시간 활성화시킨 후, 한 콜로니를 따서 멸균된 스킴밀크를 포함한 전지활성생대두미세분말 용액(스킴밀크: 콩분말 = 1: 4)에 접종한 후 37℃ 항온기에서 24시간 정치 배양시켜 스타터 종균으로 사용하였다.
실험예
1:
전지활성생대두미세분말과
탈지대부분말의 액상청국장의
이화화적
성질 차이 조사
본 발명에 따라 바실러스 필무스와 바실러스 서브틸리스를 이용하여 1단 발효 및 락토바실러스 카제이를 이용하여 2단 발효를 시켰을 때 액상청국장의 산도 및 pH를 측정한 결과 하기 표 1과 같았으며, 역시 같은 방법으로 1단 발효 후 락토바실러스 카제이와 스킴밀크를 이용하여 2단 발효를 시켰을 때 액상청국장의 타이로신함량을 측정한 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
상기 실시예 1에서 제조한 액상청국장 발효물의 펩타이드 함량은 비지 발효 물 20g에 증류수 80 mL를 혼합하여 원심분리(15000rpm, 15분)한 후, 상등액을 취하여 총 페놀(total phenol) 측정법으로 정량하였다.
이를 통해 펩타이드 함량이 전지활성생대두미세분말 또는 탈지대두분말을 이용하여 발효시킨 액상청국장에서 1단 발효시에 펩타이드 함량이 2단 발효시보다 증가하는 것을 알 수 있으며, 이는 2단 발효시 스킴밀크용액의 첨가에 의한 희석효과의 결과로 사료되었다. 또한 탈지대두분말이 전지활성생대두미세분말보다 타이로신함량이 높았다.
| 구분 | NA-1 | 고 초 균GT-D | Ku-A | HA | ||
| 전지활성생대두 미세분말 | pH | 1단 | 6.7 | 6.5 | 6.6 | 6.4 |
| 2단 | 4.5 | 4.3 | 4.4 | 4.7 | ||
| 산도 | 0.69* | 0.72* | 0.64* | 0.70* | ||
| 탈지대두분말 | pH | 1단 | 7.3 | 7.2 | 7.4 | 7.2 |
| 2단 | 5.7 | 5.3 | 4.6 | 4.5 | ||
| 산도 | 0.44* | 0.61* | 0.72* | 0.73** | ||
[주] * 산도
| 발효양식 | NA-1 | 고 초 균GT-D | Ku-A | HA | |
| 전지활성생대두미세분말 | 1단 | 453.5 | 453.6 | 450.1 | 374.1 |
| 2단 | 415.6 | 370.5 | 393.2 | 494.6 | |
| 탈지대두분말 | 1단 | 643.8 | 669.6 | 706.6 | 648.7 |
| 2단 | 614.6 | 584.3 | 500.2 | 478.2 |
실험예
2:
전지활성생대두미세분말과
탈지대부분말을 이용한 액상청국장의 물리적 성질 차이 조사
액상청국장 발효물의 점도는 레오미터 시스템(Rheometer System)(HAAKE RheoStress 1, Germany)에 스핀들(spindle)(Platte PP35 Ti, D=35mm)을 장착하여 측정 플레이트 P61(measuring plate P61)을 사용하여 측정하였다. 1단 발효물은 점조도가 높아 증류수로 2배 희석하여 측정하였으며, 2단 발효물은 점조도는 시료 1 mL을 취하여 구간당 10초 동안의 평균값이 측정되어 얻은 값은 변형 속도(shear rate)(1/s)와 변형 압력(shear stress)(Pa)으로 나타내어 점도가 높아짐에 따라 층밀림 변형력이 높아지는 효과를 측정하였다. 측정온도 20℃에서 전단속도()는 1~100 s-1의 범위로 유동특성을 알아보았고, 점조도지수와 유동지수 값은 파워 로우 모델(Power law model)(τ=arb)로 측정하였다.
실험 결과, 하기 표 3과 같이 탈지대두분말을 사용한 경우에 측정한 점조도에서 1차 발효물의 점조도가 매우 높았으며, 바실러스 펄무스와 바실러스 서브틸러스 (KU-A)이 높은 점조도 값을 나타내었다. 2단 발효 경우에는 스킴밀크 첨가에 따른 점조도의 감소로 모든 시료에서 유사한 점조도 값을 보였으며, 2단 발효물 원액 점조도 (a 값)는 바실러스 서브틸러스 HA가 가장 높았다.
| 발효양식 | NA-1 | 고 초 균GT-D | Ku-A | HA | |
| 전지활성생대두미세분말 | 1단 | 2.63 | 0.57 | 5.08 | 5.86 |
| 2단* | 32.59 | 17.55 | 85.71 | 75.76 | |
| 탈지대두분말 | 1단 | 6.78 | 1.34 | 18.36 | 2.83 |
| 2단* | 66.71 | 38.54 | 80.81 | 73.80 |
[주] * 2배 희석된 액상발효물의 점조도 값
실험예
3: 전지활성
생대두미세분말과
탈지대부분말을 이용한 액상청국장의 생균수, 혈전용해효소 및 가수분해효소 활성 조사
본 발명에 의해 제조되는 액상청국장 발효물의 생균수 측정은 비지 발효물 20g에 멸균증류수 80 mL를 혼합한 뒤, 이를 멸균증류수로 희석한 다음 MRS를 포함하는 한천배지(MRS agar plate)에 평판 도말하고 37℃ 항온기에서 24시간 배양한 후 나타난 콜로니 수를 측정하였다.
혈전용해효소활성은 피브린 플레이트법(fibrin plate method)의 일종인 아스트럽 및 뮬러츠법(Astrup and Mullertz method)을 사용하여 측정하였다. 피브린 플레이트(Fibrin plate)는 0.5% 피브리노겐(fibrinogen)을 0.067M 인산화 나트륨 완충용액(sodium phosphate buffer)(pH 7.4)에 용해시켜서 직경 9cm인 페트리 접시(petri dish)에 10mL을 가하였다. 여기에 0.067M 인산화 나트륨 완충용액(sodium phosphate buffer)에 용해된 트롬빈(thrombin)(100 NIH/mL) 0.1 mL를 가하고 신속하게 혼합하고 균일한 평판을 제조한 후 실온에서 30분 방치하여 사용하였다.
피브린 플레이트(Fibrin plate)에 시료 점적 위치를 표시하고 발효 추출액을 20㎕씩 각 표시한 위치에 점적하여 37℃ 항온기에서 2시간 반응시킨 후 용해 면적으로 효소활성을 구하였다. 혈전용해효소의 표준곡선을 구하기 위해서 표준 플라스민(plasmin) 용액을 0.6, 1.6, 2.6, 5 unit/mL로 되도록 트리스-라이신 완충용액(Tris-lysine buffer)(pH 9.0)로 조제한 다음, 피브린 플레이트(fibrin plate)에 20㎕씩 가하여 형성된 용해 면적으로부터 플라스민(plasmin) 효소활성의 표준곡선을 작성하였다. 발효물 중의 혈전용해효소는 표준곡선과 비교하여 플라스민 단위(plasmin unit)로 환산한 것이며, 하기 식을 이용하여 혈전용해효소 활성을 계산하였다.
프로테아제(Protease) 활성은 Anson의 방법을 변형하여 측정하였다. 0.6% casein solution을 기질로 하여 검액과 37℃에서 10분간 반응시킨 후 0.44 M TCA 0.35 mL을 첨가하여 반응을 정지시킨 후, 22,250× g에서 10분 동안 원심분리하여 침전물을 제거하였다. 회수된 상등액 0.5 mL에 0.55 M NaCO 2.5 mL과 folin시약(원액을 3배 희석한 액) 0.5 mL을 혼합한 후 37℃ 항온수조에서 30분간 반응시켰다. 상온에서 냉각시킨 후 660 nm에서 흡광도를 측정하였다. 이 반응 조건하에서 1분동안 tyrosine 1 ㎍을 유리하는 효소량을 1 unit로 하였다. 바탕시험은 조효소액을 첨가하기 전에 0.44 M TCA를 넣은 후 동일하게 실시하였다.
표 4에 본 발명에 따라 바실러스 필무스와 바실러스 서브틸리스를 이용하여 1단 발효 및 2단 발효를 했을 때 액상청국장 발효물의 혈전용해효소활성을 나타내었다. 전지활성생대두미세분말에 바실러스 필무스 또는 바실러스 서브틸러스를 접 종하여 제조한 액상청국장 발효물에서 비교적 높은 혈전용해능을 보였으며, 2단 발효후에도 액상발효물의 혈전용해능 값에는 변화가 없었다.
| 발효양식 | NA-1 | 고 초 균GT-D | Ku-A | HA | |
| 전지활성생대두미세분말 | 1단 | 32.7 | 31.2 | 32.7 | 31.2 |
| 2단 | 34.2 | 40.5 | 32.7 | 43.9 | |
| 탈지대두분말 | 1단 | 27.3 | 27.7 | 29.2 | 32.3 |
| 2단 | 29.8 | 27.7 | 29.8 | 26.3 |
생균수 측정 결과를 표 5에 나타내었다. 바실러스를 첨가하여 발효한 비지 발효물에서 1단 발효시 고초균은 1x109이상의 생균수를 확인할 수 있었고, 2단 발효시 고초균 1 x 108이상, 젖산균이 1 x 109이상의 생균수를 나타내었다.
| 사용 균주 | 발효 양식 | 고초균 | 젖산균 | |
| 전지활성생대두미세분말 | NA-1 | 1단 | 3.9 | - |
| 2단 | 1.1 | 5.7 | ||
| GT-D | 1단 | 0.6 | - | |
| 2단 | 1.1 | 1.9 | ||
| KU-A | 1단 | 3.5 | - | |
| 2단 | 0.1 | 5.5 | ||
| HA | 1단 | 2.9 | - | |
| 2단 | 0.1 | 1.5 | ||
| 탈지대두분말 | NA-1 | 1단 | 12.4 | - |
| 2단 | 2.7 | 1.2 | ||
| GT-D | 1단 | 2.3 | - | |
| 2단 | 0.1 | 6.1 | ||
| KU-A | 1단 | 7.0 | - | |
| 2단 | 0.1 | 6.2 | ||
| HA | 1단 | 2.5 | - | |
| 2단 | 0.1 | 11.2 |
표 6에 본 발명에 따라 바실러스 필무스와 바실러스 서브틸리스를 이용하여 1단 발효 및 2단 발효를 했을 때 액상청국장 발효물의 단백질가수분해 정도를 나타내었다. 전지활성생대두미세분말 이용시 모든 고초균에 의한 1단 발효물이 높은 효소활성을 보였으며, 2단 발효물에서는 바실러스 서브틸러스 GT-D가 높은 활성을 유지하였다.
| 발효양식 | NA-1 | 고 초 균GT-D | Ku-A | HA | |
| 전지활성생대두미세분말 | 1단 | 168.4 | 125.7 | 130.6 | 89.6 |
| 2단 | 22.6 | 109.3 | 35.5 | 89.0 | |
| 탈지대두분말 | 1단 | 103.9 | 99.8 | 79.8 | 88.3 |
| 2단 | 61.7 | 100.5 | 20.6 | 20.6 |
이상, 상기 실시예 및 실험예를 통하여 설명한 바와 같이, 본 발명 전지활성생대두미세분말 또는 탈지대두분말의 고초균 및 젖산균 발효에 의한 기능성 액상발효물 및 이의 제조방법은 전지활성생대두미세분말 또는 탈지대두분말을 이용하여 고초균 발효에 의한 펩타이드, 단백질가수분해효소 및 고농도의 점질물 함량에 기인한 높은 점조도, 높은 혈전용해효소를 포함하는 1단 발효물을 얻고 상기 1단 발효물에 젖산균과 스킴밀크를 첨가하여 2단 발효시킴으로써 단백질이 보강되고 풍미가 향상되며 높은 고초균과 젖산균 생균수를 포함하며 청국장 특유의 냄새를 줄일 수 있는 액상청국장을 제조할 수 있을 뿐만 아니라 원료 처리시에 상황버섯 추출액을 첨가함으로써 기능성이 강화된 액상청국당 발효물의 제조가 가능하고 상기 액상청국장 발효물을 식품소재, 음료 및 건강기능식품의 소재로 제공할 수 있는 뛰어난 효과가 있으므로 식품산업상 유용한 발명인 것이다.
Claims (4)
- 전지활성생대두미세분말 또는 탈지대두분말을 110~130℃에서 10~20분간 살균하고 살균수로서 상황버섯 추출액을 혼합하는 단계; 상기 단계의 혼합물에 바실러스 필무스(Bacillus firmus)와 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)를 각각 0.1~3중량%씩 접종한 후 37~45℃에서 15~25시간 발효하여 1단 발효물을 수득하는 단계; 및 상기 1단 발효물에 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei LS) 0.1~5중량%와 10% 스킴밀크 2-10중량%를 첨가하여 2단 발효시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액상청국장의 제조방법.
- 제 1항 기재의 방법에 의해 제조된 기능성 액상청국장.
- 제 2항 기재의 기능성 액상청국장을 이용하여 제조함을 특징으로 하는 기능성 식품.
- 제 3항에 있어서, 상기 식품은 음료, 요구르트, 아이스크림, 점증제 또는 고추장 혼합물임을 특징으로 하는 기능성 식품.
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