KR20080030565A

KR20080030565A - 폭쇄 발효처리한 버개스의 제조방법

Info

Publication number: KR20080030565A
Application number: KR1020077029161A
Authority: KR
Inventors: 나오시 이나후쿠; 테츠야 후지노; 유타카 카시와기; 세이지 오하라; 세이유 이나후쿠
Original assignee: 가부시키가이샤 류큐 바이오 리소스 가이하쓰; 도꾸리쯔교세이호징 가가꾸 기쥬쯔 신꼬 기꼬; 독립행정법인 삼림종합연구소
Priority date: 2005-05-16
Filing date: 2006-03-20
Publication date: 2008-04-04
Also published as: CN101188950A; AU2006246541B2; AU2006246541A1; HK1124733A1; JP4894015B2; US20080248161A1; JPWO2006123474A1; CN101188950B; AU2006246541A8; US7815951B2; WO2006123474A1

Abstract

본 발명은, 자일로비오스(xylobiose)와 자일로트리오스(xylotriose)가 풍부한 자일로올리고당, 항산화 활성물질 및 식이섬유를 함유하고, 식품소재나 건강 보조제로서 유용한 소재를 간편한 공정으로, 효율적이며 저가로 제조하는 방법을 제공하는 것이다. 버개스 등의 헤미셀룰로오스를 함유하는 식물자원을 증자 폭쇄처리(2.5Mpa, 70초)하고, 상기 증자 폭쇄 처리물에 밀기울을 혼합하고, 상기 혼합물의 수분함량을 약 50%로 조정한 후, 아스페르길루스 소야(NFRI1147)로부터 단포자 분리를 실시하여 얻어지는 높은 자일라나제 활성을 갖는 누룩균에 의해 누룩을 제조하고, 얻어진 누룩에 물을 첨가하고, 누룩이 물에 분산된 누룩 분산액에 상기 증자 폭쇄처리물을 혼합하고, 상기 혼합물의 수분함량을 약 50%로 조정한 후 발효시킨다. 발효 후에 발효 정지처리를 실시하고, 건조시킨 후 미분쇄한다. 누룩 분산액에 혼합하는 증자 폭쇄처리물로서, 누룩 제조에 사용한 증자 폭쇄처리물의 8~10배량을 사용한다.

폭쇄 발효처리 버개스, 식이섬유

Description

폭쇄 발효처리한 버개스의 제조방법{METHOD FOR PRODUCING BLASTING FERMENTATION-TREATED BAGASSE}

본 발명은, 버개스(Bagasse) 등의 헤미셀룰로오스를 함유하는 식물자원(植物資源)으로부터 얻어지는 자일로올리고당, 항산화 활성물질 및 식이섬유를 함유하는 폭쇄 발효처리 식이섬유와, 그 제조방법에 관한 것이다. 더 상세하게는, 증자(삶고 찌기)한 후, 폭쇄처리한 버개스 등의 헤미셀룰로오스를 많이 함유하는 식물자원으로부터 누룩을 제조하고, 이 누룩에 의해 버개스 등의 헤미셀룰로오스를 함유하는 식물자원을 발효시키는 것에 의해 얻어지는 자일로올리고당, 항산화 활성물질 및 식이섬유를 함유하는 폭쇄 발효처리한 식이섬유와 그 제조방법에 관한 것이다.

식이섬유는, 식품으로 섭취하는 것에 의해, 유용한 생리작용을 갖는 것으로 알려져 있다. 예를 들면, 변비개선작용, 콜레스테롤 대사의 정상화, 내당성(耐糖性)의 개선, 인슐린분비의 촉진, 유해물질의 체외 배출 등의 효과를 갖는 것으로 알려져 있다.

한편, 자일로올리고당과 항산화 활성을 갖는 물질도 유용한 생리작용을 갖는다고 알려져 있다. 자일로올리고당은, 인간의 소화효소로는 분해되지 않으며, 장에 도달하여, 변비증상의 개선, 장내의 환경 개선 등의 효과를 가지고 있으며, 소량으 로도 장내의 환경개선의 효과가 크다는 특징을 가지고 있다. 또, 항산화 활성을 갖는 물질은, 혈압강하, 활성산소의 소거, 과산화물의 생성억제, 콜레스테롤의 상승억제, 지방대사 촉진 등의 바람직한 효과를 발현한다는 것이 밝혀져 있다.

그리고, 이들 효과를 안전하게 얻을 수가 있고, 또한, 염가로 제조할 수가 있는 식품 등이 요구되고 있으며, 그 원료가 되는 식품의 소재를 싸게 제공할 것도 요구되고 있다. 이 식품의 소재를 식품에 응용하는 것에 의해, 용이하게 이들 효과를 나타내는 식품 등을 제조할 수가 있게 된다. 또한 이 식품소재를 싸게 얻을 수 있는 효율적인 제조방법이 요망되고 있다.

종래, 이와 같은 식품소재의 제조방법으로서, 곡류 및 콩류의 외피에서 유래하는 식이섬유 원료에 누룩균을 접종하여 번식시키는 발효처리를 실시한 후, 산(酸)에 의해 가수분해처리를 실시하는 방법이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌1). 또, 자일로올리고당을 함유하고, 항산화성을 갖는 식이섬유의 제조방법으로서는, 버개스 등의 식물(植物)섬유를, 고압으로 증자처리하고, 폭쇄처리한 후, 자일라나제(xylanase)나 셀룰라아제를 사용하는 효소처리에 의해 당변환시키는 공정을 갖는 항산화성 식이섬유의 제조방법이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌2).

그 밖에, 정장작용(整腸作用) 등을 갖는 자일로올리고당의 제조방법으로서, 화학 펄프를 원료로 하여, 그것을 효소처리하고, 가수분해하는 것에 의해, 자일로올리고당을 얻는 방법이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌3). 또, 누룩균에 의해, 항산화성 물질인 페룰린산(ferulic acid)이 다량 함유되어 있는 곡류 증류주를 얻는 방법과(예를 들면, 특허문헌4), 구연산을 산생하는 누룩균을 사용하여 제조하는 주류(酒類)의 부생물로부터, 항산화 활성을 갖는 물질인 페룰린산을 분리 취득하는 방법이 개시되어 있다(예를 들면, 특허문헌5).

특허문헌1 : 일본국 특개평6-7099호 공보

특허문헌2 : 일본국 특개2002-204674호 공보

특허문헌3 : 일본국 특개2003-48901호 공보

특허문헌4 : 일본국 특개2004-236634호 공보

특허문헌5 : 일본국 특개2003-52351호 공보

그러나, 종래의 제조방법에는 여러가지 문제가 있었다. 가수분해처리를 필요로 하는 경우는 제조공정에 시간이 많이 소요되고, 산에 의한 가수분해를 실시할 경우에는 중화가 필요하게 되어 제조공정이 복잡해지며, 염이 발생하는 등의 문제가 있었다.

또, 효소처리를 필요로 하는 경우는, 경제성의 이유때문에 실용화가 곤란해지는 등의 문제가 있었다. 효소는 일반적으로 고가이며, 효소를 사용하는 경우에는 효소액 등의 조정이 필요하기 때문에 새로운 설비를 필요로 할 경우가 있었다.

본 발명의 과제는, 상술한 과제를 해결하고, 자일로올리고당, 항산화 활성물질 및 식이섬유를 함유하며, 식품소재나 건강보조제로서 유용한 소재를 간편한 공정으로, 효율적이며, 또 저가로 제조하는 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명자들은, 사탕수수의 자당을 짜고 남은 찌꺼기인 버개스의 유효한 이용에 대하여 예의 연구하고, 버개스를 증자 폭쇄처리하고, 이 증자 폭쇄처리한 버개스에 발효기질을 혼합하고, 이 혼합물의 수분함량을 약 50%로 조정한 후, 누룩균을 이용하여 누룩을 제조하였다. 그 결과, 누룩균이 상기 증자 폭쇄처리한 버개스에 증식·생육할 때까지 2주간 정도 소요되며, 대부분의 경우 잡균에 의한 오염이 발생하고, 또, 자일로올리고당의 축적이 보이지 않았다. 그래서, 원료가 되는 증자 폭쇄처리한 버개스의 일부를 사용하여 누룩을 제조하고, 얻어진 누룩에 물을 첨가하여, 누룩이 물에 분산된 누룩 분산액에 약 10배의 증자 폭쇄처리한 버개스를 혼합하고, 이 혼합물의 수분함량을 약 50%로 조정한 후, 발효시키는 것에 의해, 자일로비오스와 자일로트리오스 등의 자일로올리고당, 페룰린산 등의 항산화성 물질 및 식이섬유를 함유하는 유용한 식품소재가 얻어지는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉 본 발명은, (1) 헤미셀룰로오스를 함유하는 식물자원을 증자 폭쇄처리하고, 이 증자 폭쇄처리물에 발효기질을 혼합하고, 상기 혼합물의 수분함량을 조정한 후, 누룩균에 의해 누룩을 제조하고, 얻어진 누룩에 물을 첨가하고, 누룩이 물에 분산된 누룩 분산액에 상기의 증자 폭쇄처리물을 혼합하고, 이 혼합물의 수분함량을 조정한 후, 발효시키는 것을 특징으로 하는 폭쇄 발효처리 식이섬유의 제조방법과, (2) 상기 증자 폭쇄처리가, 2.0~3.0Mpa의 조건하에서 실시되는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 기재의 폭쇄 발효처리 식이섬유의 제조방법과, (3) 상기 헤미셀룰로오스를 함유하는 식물자원을 미리 분쇄처리한 후, 증자 폭쇄처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2) 기재의 폭쇄 발효처리 식이섬유의 제조방법과, (4) 발효기질로서, 밀기울을 사용하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)~(3) 중 어느 하나에 기재된 폭쇄 발효처리 식이섬유의 제조방법과, (5) 증자 폭쇄처리물과 발효기질의 혼합물에 등량의 물을 첨가하여 수분함량을 조정하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)~(4) 중 어느 하나에 기재된 폭쇄 발효처리 식이섬유의 제조방법과, (6) 누룩균으로서, 아스페르길루스 소야(NFRI1147)로부터 단포자 분리를 실시하여 얻어지는 자일라나제 활성이 높은 누룩균을 사용하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)~(5) 중 어느 하나에 기재된 폭쇄 발효처리 식이섬유의 제조방법과, (7) 누룩 분산액에 혼합하는 증자 폭쇄처리물로서, 제국(누룩 제조)에 사용한 증자 폭쇄처리물의 5~10배의 양을 사용하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)~(6) 중 어느 하나에 기재된 폭쇄 발효처리 식이섬유의 제조방법과, (8) 누룩 분산액에 증자 폭쇄처리물을 혼합하고, 상기 혼합물의 수분함량을 약 50%로 조정하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)~(7) 중 어느 하나에 기재된 폭쇄 발효처리 식이섬유의 제조방법과, (9) 다시, 칼슘함유 화합물을 첨가하여, pH를 4.0~6.9로 조정하는 것을 특징으로 하는 상기 (8) 기재의 폭쇄 발효처리 식이섬유의 제조방법과, (10) 48~72시간 발효시킨 후, 발효 정지처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)~(9) 중 어느 하나에 기재된 폭쇄 발효처리 식이섬유의 제조방법과, (11) 폭쇄 발효처리 식이섬유가, 건조된 미세분말의 형태인 것을 특징으로 하는 상기 (1)~(10) 중 어느 하나에 기재된 폭쇄 발효처리 식이섬유의 제조방법과, (12) 헤미셀룰로오스를 함유하는 식물자원이 버개스인 것을 특징으로 하는 상기 (1)~(11) 중 어느 하나에 기재된 폭쇄 발효처리 식이섬유의 제조방법에 관한 것이다.

또 본 발명은, (13) 상기 (1)~(12) 중 어느 하나에 기재된 제조방법에 의해 얻어지는 식이섬유를 50중량% 이상 함유하는 폭쇄 발효처리 식이섬유와, (14) 상기 식이섬유를 50중량% 이상 함유하고, 자일로비오스와 자일로트리오스를 0.5% 이상 함유하는 폭쇄 발효처리 식이섬유와, (15) 상기 식이섬유를 50중량% 이상 함유하고, 100g중에 페룰린산을 1mg 이상 함유하는 폭쇄 발효처리 식이섬유와, (16) 상기 식이섬유를 50중량% 이상 함유하고, 자일로비오스와 자일로트리오스를 0.5% 이상 함유하고, 100g 중에 페룰린산을 1mg 이상 함유하는 폭쇄 발효처리 식이섬유와, (17) 폭쇄 발효처리 버개스인 상기 (14)~(16) 중 어느 하나에 기재된 폭쇄 발효처리 식이섬유에 관한 것이다.

도 1은, 본 발명에 의해 얻어진 폭쇄 발효처리 버개스의 열수 추출물의 항산화 활성을 DPPH법에 의해 측정한 결과(n=3)를 나타내는 도면.

도 2는, 본 발명에 의해 얻어진 폭쇄 발효처리 버개스의 80% 에탄올 추출물의 항산화 활성을 DPPH법에 의해 측정한 결과(n=3)를 나타내는 도면.

도 3은, 본 발명에 의해 얻어진 폭쇄 발효처리 버개스의 분획방법을 나타내는 도면.

도 4는, 본 발명에 의해 얻어진 폭쇄 발효처리 버개스를 도 3의 분획방법으로 분획하였을 때의 주된 분획의 항산화 활성을 나타내는 도면.

도 5는, 본 발명에 의해 얻어진 폭쇄 발효처리 버개스, 및 대조로서의 폭쇄 효소처리 버개스에 있어서의 파라하이드록시 안식향산(pHBA)과 페룰린산의 함량을 측정한 결과를 나타내는 도면.

본 발명의 폭쇄 발효처리 식이섬유의 제조방법으로서는, 헤미셀룰로오스를 함유하는 식물자원을 증자 폭쇄처리하고, 이 증자 폭쇄처리물에 발효기질을 혼합하고, 이 혼합물의 수분함량을 조정한 후, 누룩균에 의해 누룩을 제조(제국)하고, 얻어진 누룩에 물을 첨가하고, 누룩이 물에 분산된 누룩 분산액에 상기 증자 폭쇄처리물을 혼합하고, 상기 혼합물의 수분함량을 조정한 후, 발효시키는 방법이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 상기 헤미셀룰로오스를 함유하는 식물자원으로서는, 사탕수수로부터 사탕을 제조하는 과정에서 복제되는 사탕수수의 압착찌꺼기인 버개스 외에, 벼나 옥수수의 심, 나무 등의 불용성 크실란을 함유하는 그 밖의 식물자원을 들 수가 있다. 다음에 헤미셀룰로오스를 함유하는 식물자원으로 하는 버개스를 사용한 경우를 예로 들어서 설명한다.

헤미셀룰로오스를 함유하는 식물자원으로 하는 버개스를 사용한 경우, 본 발명의 폭쇄 발효처리 식이섬유를 폭쇄 발효처리 버개스라고 하며, 이와 같은 폭쇄 발효처리 버개스는, 버개스를 증자 폭쇄처리하고, 이 증자 폭쇄처리물에 발효기질을 혼합하고, 상기 혼합물의 수분함량을 조정한 후, 누룩균에 의해 누룩을 제조하고, 얻어진 누룩에 물을 첨가하고, 누룩이 물에 분산된 누룩 분산액에 상기 증자 폭쇄처리물을 혼합하여, 이 혼합물의 수분함량을 조정한 후, 발효시키는 방법에 의해 얻어지게 된다.

상기 증자 폭쇄처리방법으로서는, 내압반응(耐壓反應) 용기내에서, 고온·고압의 수증기에 의해 버개스를 증자하고, 크실란을 어느 정도 가수분해시킨 후, 내 압반응 용기에 설치된 밸브를 한꺼번에 개방하여, 순간적으로 대기압상태로 방출하는 처리방법이라면 특별히 제한되지 않는다. 상기 증자 폭쇄처리에 의해, 가수분해에 의한 화학적 반응과, 물의 단열팽창에 의한 물리적 반응의 상승효과에 의해서, 버개스를 분쇄할 수가 있다. 상기 증자 폭쇄처리 조건으로서는, 1.0Mpa~3.0Mpa에서 30초~10분, 바람직하게는 2.0Mpa~2.8Mpa에서 1~5분, 보다 바람직하게는 2.4Mpa~2.6Mpa에서 60~80초를 예시할 수가 있다. 또, 버개스를 미리 분쇄처리한 후, 증자 폭쇄처리를 실시하는 것이 바람직하며, 분쇄의 정도로서는, 평균 입자지름 2~5㎜, 특히 3~4㎜, 그 중에서도 3.5㎜의 길이로 조분쇄하는 것이 바람직하다.

증자 폭쇄처리된 버개스는 발효기질과 혼합된다. 이와 같은 발효기질로서는, 버개스와 혼합하는 것에 의해 누룩균이 생육할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않으나, 저가로 입수할 수가 있다는 점에서, 밀기울, 쌀겨, 폐당밀(廢糖蜜) 등을 예시할 수가 있으나, 밀기울이 바람직하다. 예를 들면, 발효기질로서 밀기울을 사용하는 경우, 증자 폭쇄처리된 버개스 100중량부에 대하여, 밀기울을 1~50중량부, 바람직하게는 10~50중량부, 보다 바람직하게는 40~45중량부를 배합할 수가 있다. 누룩 제조시에는, 상기 혼합물에 물을 첨가하여, 수분함량을 조정할 필요가 있으며, 수분함량이 40~60%, 바람직하게는 45~55%, 보다 바람직하게는 약 50%가 되도록 물을 첨가한다.

누룩 제조에 사용하는 누룩균으로서는 특별히 한정되는 것은 아니나, 통상적으로 누룩 제조에 사용되는 누룩균을 들 수가 있고, 구체적으로는, 아스페르길루스 오리제(Aspergillus oryzae), 아스페르길루스 소야(Aspergillus sojae) 등을 예시 할 수가 있다. 사용하는 누룩균으로서는, 자일로올리고당을 많이 함유하는 식품소재를 얻을 수가 있다는 점에서, 높은 자일라나제 활성을 갖는 주(株)가 바람직하다. 상기 자일라나제에 의해 헤미셀룰로오스로부터 자일로올리고당이 산생한다. 높은 자일로나제 활성을 갖는 주의 제조방법으로서, 자외선이나 변이유발제를 사용한 변이주(變異株)의 제조방법도 이용할 수가 있으나, 안전성의 면에서 단포자 분리를 실시하여 얻어지는 자연변이주가 바람직하다. 자일라나제의 활성은, 크실란으로부터 40℃에서 1분간에 1μmol의 크실로오스(Xylose)를 유리하는 활성을 1단위로서 정의하고, 그 측정방법으로서는, 공지의 방법을 이용할 수가 있다. 높은 자일라나제 활성을 갖는 누룩균으로서는, 이 조건에 의해, 0.35단위/g 이상인 것이 바람직하다. 또, 자일로올리고당 중에서도, 자일로비오스나 자일로트리오스를 주로 포함하는 것이, 자일로올리고당 중에서도 위산에 대한 저항성이 다른 올리고당에 비하여 높기 때문에, 분해되지 않고 장내에 도달할 수 있기 때문에 바람직하다. 폭쇄 발효처리 버개스에 함유되는 자일로비오스나 자일로트리오스를 주성분으로 하는 자일로올리고당은, 정장작용 등의 관점에서 3.9% 이상이 바람직하며, 이와 같은 자일로비오스나 자일로트리오스를 주성분으로 하는 자일로올리고당을 3.9% 이상 함유하는 폭쇄 발효처리 버개스를 제조하기 위하여, 누룩균으로서, 아스페르길루스 소야(NFRI1147)로부터 단포자 분리를 실시하여 얻어지는 자일라나제 활성이 높은 누룩균을 사용하는 것이 바람직하다. 누룩 제조는, 28~32℃, 특히 30℃에서 5~7일 배양하는 것에 의해 실시하는 것이 바람직하다.

이어서, 제국한 누룩을 물에 분산시키고, 이 누룩 분산액에 상기 증자 폭쇄 처리한 버개스를 혼합하여, 이 혼합물의 수분함량을 조정한 후, 발효시킨다. 누룩 분산액에 혼합하는 증자 폭쇄처리물로서, 누룩 제조에 사용한 증자 폭쇄처리물의 5~10배량, 바람직하게는 8~9배량을 사용할 수가 있다. 누룩 분산액에 증자 폭쇄처리한 버개스를 혼합한 혼합물에 물을 첨가하여, 수분함량을 조정할 필요가 있으며, 수분함량이 40~60%, 바람직하게는 45~55%, 보다 바람직하게는 대략 50%가 되도록 물을 첨가한다. 발효는, 28~32℃, 특히 30℃에서 48~72시간 배양하는 것에 의해 실시하는 것이 바람직하다. 발효 후, 발효 정지처리를 실시하는 것이, 과잉 발효를 방지한다는 점에서 바람직하다. 이와 같은 발효 정지처리방법으로서는, 80~100℃의 증기에 30분간 폭로하는 방법을 구체적으로 예시할 수가 있다.

또, 칼슘함유 화합물을 첨가하여, pH를 4.0~6.9로 조정하는 공정을 포함하는 것이 바람직하며, 칼슘함유 화합물을 첨가하는 것에 의해 pH의 저하를 방지하고, 칼슘함유 화합물의 첨가량을 적당히 조절하여, pH를 4.0~6.9로 조정하는 것에 의해, 발효효율을 향상시키고, 나아가서는 발효시간을 단축시킬 수가 있다. 또한, 본 발명에 있어서의 칼슘함유 화합물로서는, 염화칼슘, 구연산칼슘, 글루콘산칼슘, 글리세롤린산칼슘, 산성 피롤린산칼슘, 수산화칼슘, 탄산칼슘, 젖산칼슘, 황산칼슘, 제1인산칼슘, 제2인산칼슘, 제3인산칼슘, 판토텐산칼슘, 피로인산 이수소칼슘, 산호칼슘, 돌로마이트, 난각칼슘, 우골분칼슘, 가리비패각 칼슘, 우유칼슘 등을 예시할 수가 있으며, 이들 중에서도 수산화칼슘, 난각칼슘, 우골분칼슘, 가리비패각 칼슘, 우유칼슘을 적합한 예시물로 들 수가 있다.

본 발명의 제조방법에 의해 얻어지는 폭쇄 발효처리 버개스로서는, 건조품이 바람직하며, 특히 건조된 미세분말이 바람직하다. 이 건조된 미세분말의 평균 입자지름으로서는, 1㎜ 이하, 바람직하게는 500㎛ 이하, 보다 바람직하게는 200~300㎛를 적절하게 예시할 수가 있다. 또, 본 발명의 제조방법에 의해 얻어지는 폭쇄 발효처리 버개스로서는, 자일로비오스나 자일로트리오스를 주성분으로 하는 자일로올리고당을 3.9% 이상 함유하는 것과, 페룰린산 등의 항산화 활성물질을 함유하여 항산화 활성을 나타내는 것과, 효소법에 의해 측정한 식이섬유를 50 중량% 이상 포함하는 것이 바람직하다.

이어서, 본 발명의 폭쇄 발효처리 식이섬유(폭쇄 발효처리 버개스)로서는, 상기 본 발명의 제조방법에 의해 얻어지는, 식이섬유를 50중량% 이상 함유하는 것과, 식이섬유를 50중량% 이상 함유하고, 자일로비오스와 자일로트리오스를 0.5% 이상, 바람직하게는 1% 이상, 보다 바람직하게는 2% 이상, 그 중에서도 3% 이상, 특히 3.9% 이상 함유하는 것과, 식이섬유를 50중량% 이상 함유하고, 100g 중에 페룰린산을 1mg 이상 함유하는 것과, 식이섬유를 50중량% 이상 함유하고, 자일로비오스와 자일로트리오스를 0.5% 이상, 바람직하게는 1% 이상, 보다 바람직하게는 2% 이상, 그 중에서도 3% 이상, 특히 3.9% 이상 함유하고, 100g 중에 페룰린산을 1mg이상 함유하는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 이들 폭쇄 발효처리 식이섬유(폭쇄 발효처리 버개스)는 가공식품에 사용하게 됨으로, 자일로올리고당, 항산화 활성물질 및 식이섬유를 함유하는 식품을 용이하게 제공할 수가 있다. 가공식품으로서는, 예를 들면, 면류, 엿, 쿠키, 시리얼류, 과자류(스낵류), 후리카케(밥에 뿌려먹는 양념가루)류, 축산가공품류, 어육가공품류, 통조림류, 주스류, 청량음료, 영양드링 크제, 개·고양이용 사료, 물고기용 사료 등을 들 수가 있다. 또, 통상적인 방법에 의해 정제, 과립, 캡슐, 시럽 등으로 제제화하여, 건강보조제로 할 수도 있다.

이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하는바, 본 발명의 기술적 범위는 이들 예시로 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

(누룩균의 선택)

아스페르길루스 소야(Aspergillus sojae)NFRI1147주를 포테이토 덱스트로스(potato dextrose) 한천배지(닛스이 제약 제품)에서 충분히 생육시켜 포자를 형성한 후, 그 포자를 0.1% Tween80을 포함하는 0.9% 식염수에 현탁시키고, 이 포자액을, 포테이토 덱스트로스 한천배지(닛스이 제품)에 도말(塗沫)하였다. 25℃에서 2~3일간 정치 배양하여 독립적인 콜로니를 형성시키고, 약 500개의 콜로니로부터 생육속도가 빠른 주 12주를 분리하였다. 분리한 주를 버개스-밀기울배지(폭쇄 버개스 5g, 밀기울 5g, 굴패각칼슘 5mg, 탈이온수 50mL)에 접종하여, 25℃에서 3~10일간 배양한 후, 0.05M 아세트산 완충액(pH5)을 첨가하여 배양물을 잘 추출하고, No.5 여과지(ADVANTEC사 제품)로 여과하여 추출액을 얻었다. 추출액의 자일라나제 활성을 측정하고, 자일라나제의 활성값이 높은 자연변이주 1147-9주를 선택하였다. 다시 1147-9주를 기초로 하여, 마찬가지로 2회째의 단포자 분리조작을 반복하고, 마찬가지로 성육이 빠른 주 12주를 얻었다. 이들을 마찬가지로 버개스-밀기울 배지에서 배양하고, 자일라나제의 활성을 측정하였다. 가장 활성이 높은 주는, 단포자를 분리하기 전의 0.254U/mg 단백으로부터 0.453U/mg 단백으로 상승하였다. 얻어진 가장 활성값이 높은 주를 1147-9-6주로 하였다. 또한, NFRI1147주는 독립행정법인 식품종합연구소에 보관되어 있으며, 일정한 조건하에서 제3자에게 분양된다.

상기 자일로나제 활성의 측정은, 1% 농도의 가용성 크실란(시그마사 제품)을 함유하는 100mM 인산 완충액(pH7.0) 0.1ml에, 동일한 완충액에 적당히 희석한 배양상청 0.1ml를 첨가하여, 37℃에서 10분간 반응시키고 동(구리) 시약 1.0ml를 첨가하여 반응을 정지시켰다. 그것에 0.8ml의 동일한 완충액을 첨가하여 전체량을 2.0ml로 하고, 생성된 환원당을 소모지·넬슨(Somogyi-Nelson)법으로 측정하였다. 즉, 이것을 100℃, 15분간 가열한 후, 흐르는 물로 급냉시키고 이어서 넬슨액 1.0ml를 첨가하여 실온에서 20분간 정치하여 발색시켰다. 그것에, 순수(純水) 7.0ml를 첨가하여 불용물을 원심분리(3000rpm, 10분간)에 의해 제거한 후, 500nm의 흡광도를 측정하였다. 환원당의 양은, 크실로오스를 동일한 계(系)에서 측정하여 작성한 검량선에 의해 구하였다. 또한, 배양 상청을 첨가하기 전에 동 시약을 미리 첨가하여 동일하게 발색시킨 것을 블랭크로 하였다. 또, 효소활성단위는, 1분간에 1μmol의 환원당(크실로오스로서)을 생성하는 효소량을 1단위(U)로 하였다.

(누룩 제조공정)

건조 버개스 분쇄기를 사용하여 평균 입자지름 3.5㎜의 길이로 조분쇄하여, 반응솥(오토크레이브) 내에 수용한 후, 반응솥에 가열수증기를 공급하고, 2.5Mpa(220℃), 70초간의 증자처리를 실시한 후, 반응솥으로부터 급격히 수증기를 배출하고, 압력을 순간적으로 대기압으로까지 되돌리는 것에 의해 폭쇄처리를 실시하였다. 상기 증자 폭쇄처리를 실시한 버개스 35kg에 밀기울 15kg을 혼합하고, 물 50L를 첨가하여 수분이 약 50중량%가 되도록 조정한 후, 단포자 분리에 의해 선택한 누룩균을 접종하고, 30℃에서 6일간 배양하여 누룩을 제조하였다.

(발효공정)

상기 제국한 누룩을 물 70L에 분산시키고, 누룩 제조에 사용한 폭쇄처리한 버개스 300kg에 혼합하였다. 그리고, 수분이 전체의 50중량%가 되도록 물을 첨가하여 조정한 후, 30℃에서 60시간 발효처리한 후, 80~100℃의 증기에 30분간 폭로하여 발효 정지처리를 실시하였다. 이 발효처리물을 디스크형 건조기(쯔키시마 키카이사 제품)를 사용하여 건조온도 80~100℃(품온)에서 건조시킨 후, 미분쇄처리를 하여, 평균 입자지름 250㎛의 폭쇄 발효처리 버개스로 하였다. 이 폭쇄 발효처리 버개스의 영양조성을 표 1에 나타낸다.

일반성분	g/100g	미네랄	mg/100g
수분 단백질 지질 당질	2.3 2.45 1.39 37.45	Ca Mg K Na	833.9 42.8 163.6 16.9
에너지	276.9	Fe	45.6
식이섬유	52.41	Zn	1.4
자일로올리고당 (자일로비오스, 트리오스 합계)	3.91%

표 1에 나타내는 바와 같이, 폭쇄 발효처리 버개스는, 식이섬유가 풍부하며, 자일로비오스와 자일로트리오스를 약 4% 함유하고 있다. 또한, 자일로비오스와 자일로트리오스의 자일로올리고당의 측정은, DX-500을 사용하여 HPLC법(니혼다이오넥스사 제품)에 따라 측정하였다. 또, 다른 방법으로서, 동일한 HPLC법이기는 하나, 칼럼:Biorad Aminex Carbohydrate HPX-42A 300×7.8, flow rate 1.0ml/min으로 이동상(相)을 물로 하고, 칼럼온도 80℃에서 측정하였다.

(폭쇄 발효처리 버개스의 항산화성)

폭쇄 발효처리 버개스의 항산화 활성을 조사하기 위하여, DPPH 라디칼 소거법을 실시하였다. 이 시험에는, 폭쇄 발효처리 버개스의 열수 추출액과 80% 에탄올 추출액을 시험 샘플로 하였다. 열수의 추출은, 폭쇄 발효처리 버개스 2g을 25ml의 80℃ 열수에서 20분간 정치 추출하고, No.5 여과지(ADVANTEC사 제품)를 사용하여 여과하였다. 상기 조작을 2회 반복하고, 50ml로 조정(fill up)하여 시험 샘플로 하였다. 또, 80% 에탄올 추출은, 폭쇄 발효처리 버개스 1g을 10배량의 80% 에탄올에서 12시간 정치 추출하고, No.5 여과지를 사용하여 여과하였다. 이 조작을 2회 반복한 후, 원심 증발기(Evaporator)를 사용하여 증발 건조시켜 굳히고, 이것을 80% 에탄올로 1mg/ml로 조정하여 시험 샘플로 하였다.

DPPH 라디칼 소거법은, DPPH 시약을 에탄올로 용해시켜 0.1mM의 농도로 하였다. 상기 DPPH용액 1.0ml, 0.05M 트리스 염산완충액 0.95ml, 에탄올 1.0ml, 및 시험 샘플 0.05ml를 혼합하여 30초간 반응시키고, 분광광도계(SHIMAZU 제품)를 사용하여 파장 517㎚에 있어서의 흡광도를 측정하였다. 또한, 대조군으로서 열수 추출액의 대신에 물을 사용하고, 또, 비교를 위하여, 미처리 버개스의 열수 추출액과 80% 에탄올 추출액을 사용하며, 또, 포지티브 대조군으로서 1.0mg/ml의 아스코르빈산 용액과, 1.0mg/ml의 α-토코페롤의 80% 에탄올용액을 사용하였다. 대조군의 흡광도를 100으로 한 경우의 흡광도의 비율을 구하고, 이 흡광도의 비율을 DPPH 잔존률로 하였다. 그리고, 그 수치가 작을수록 항산화 활성이 강하다고 판단하였다. 결과를 도 1 및 도 2에 나타낸다.

도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 폭쇄 발효처리 버개스의 열수 가용성분과 80% 에탄올 가용성분 둘 다 항산화 활성을 나타내었으며, 미처리 버개스의 항산화 활성은 낮다는 것이 명백해졌다. 이것으로부터, 본 발명에 있어서의 발효처리에 의해 항산화 활성이 현저히 증대한다는 것이 밝혀졌다.

(항산화성을 갖는 물질의 정제)

얻어진 폭쇄 발효처리 버개스를 70% 아세톤수로 추출한 후, 분액 플라스크에 의해 n-헥산과 물로 추출하였다. 이 물층을 다시 아세트산에틸과 물로 추출하였다. 상기 얻어진 아세트산에틸 추출물에 항산화성이 인정되었다. 분획의 수순을 도 3에 나타낸다. 또, 주된 획분의 항산화 활성을 도 4에 나타내었다. 또한, 항산화성의 측정에는, 상기의 DPPH 라디칼 소거법을 사용하였다.

(파라하이드록시 안식향산과 페룰린산의 함량)

폭쇄 발효처리 버개스 및 대조로서의 특허문헌 2에 기재된 폭쇄 효소처리 버개스에 있어서의 파라하이드록시 안식향산(pHBA)과 페룰린산의 함량을 조사하였다. 분쇄한 샘플을 1g 정밀 칭량하고, 80% 메탄올을 25ml첨가하여, 마쇄추출하였다. 그 후, 8000rpm, 15분간 원심분리한 후, 상징액을 얻었다. 이 공정을 2회 반복하여 50ml로 조정(fill up)하고, 0.45㎛의 필터로 여과하였다. 그 후, HPLC(ODS칼럼(노무라카가쿠사 제품) 검출파장 280㎚)으로 분석하였다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 파라하이드록시 안식향산(pHBA)의 함량에는 차이를 볼 수 없었으나, 페룰린산의 함량은 본 발명의 폭쇄 발효처리 버개스 쪽이, 대조의 폭쇄 효소처리 버개스에 비하여 약 3배가 많고, 100g당 1.25mg을 함유하고 있었다.

본 발명의 폭쇄 발효처리 버개스의 제조방법에 의하면, 자일로올리고당, 항산화성 물질 및 식이섬유를 함유하는 유용한 식품소재를 간편한 공정으로, 효율적이며 싼 값으로 얻을 수가 있다.

Claims

헤미셀룰로오스를 함유하는 식물자원을 증자 폭쇄처리하고, 이 증자 폭쇄처리물에 발효기질을 혼합하여, 이 혼합물의 수분함량을 조정한 후, 누룩균에 의해 누룩을 제조하고, 얻어진 누룩에 물을 첨가하고, 누룩이 물에 분산된 누룩 분산액에 상기의 증자 폭쇄처리물을 혼합하고, 이 혼합물의 수분함량을 조정한 후, 발효시키는 것을 특징으로 하는 폭쇄 발효처리 식이섬유의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 증자 폭쇄처리가, 2.0~3.0Mpa의 조건하에서 실시되는 것을 특징으로 하는 폭쇄 발효처리 식이섬유의 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 헤미셀룰로오스를 함유하는 식물자원을 미리 분쇄처리한 후, 증자 폭쇄처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 폭쇄 발효처리 식이섬유의 제조방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 발효기질로서, 밀기울을 사용하는 것을 특징으로 하는 폭쇄 발효처리 식이섬유의 제조방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 증자 폭쇄처리물과 발효기질의 혼합물에, 등량의 물을 첨가하여 수분함량을 조정하는 것을 특징으로 하는 폭쇄 발효처리 식이섬유의 제조방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 누룩균으로서, 아스페르길루스 소야(NFRI1147)로부터 단포자 분리를 실시하여 얻어지는 자일라나제 활성이 높은 누룩균을 사용하는 것을 특징으로 하는 폭쇄 발효처리 식이섬유의 제조방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 누룩 분산액에 혼합하는 증자 폭쇄처리물로서, 누룩 제조에 사용한 증자 폭쇄처리물의 5~10배량을 사용하는 것을 특징으로 하는 폭쇄 발효처리 식이섬유의 제조방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 누룩 분산액에 증자 폭쇄처리물을 혼합하고, 상기 혼합물의 수분함량을 약 50%로 조정하는 것을 특징으로 하는 폭쇄 발효처리 식이섬유의 제조방법.
제8항에 있어서,

다시, 칼슘함유 화합물을 첨가하여 pH를 4.0~6.9로 조정하는 것을 특징으로 하는 폭쇄 발효처리 식이섬유의 제조방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

48~72시간 발효시킨 후, 발효 정지처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 폭쇄 발효처리 식이섬유의 제조방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 폭쇄 발효처리한 식이섬유가, 건조된 미세분말의 형태인 것을 특징으로 하는 폭쇄 발효처리 식이섬유의 제조방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 헤미셀룰로오스를 함유하는 식물자원이 버개스인 것을 특징으로 하는 폭쇄 발효처리 식이섬유의 제조방법.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 제조방법에 의해 얻어지는 식이섬유를 50중량% 이상 함유하는 폭쇄 발효처리 식이섬유.
식이섬유를 50중량% 이상 함유하고, 자일로비오스와 자일로트리오스를 0.5% 이상 함유하는 폭쇄 발효처리 식이섬유.
식이섬유를 50중량% 이상 함유하고, 100g 중에 페룰린산을 1mg 이상 함유하는 폭쇄 발효처리 식이섬유.
식이섬유를 50중량% 이상 함유하고, 자일로비오스와 자일로트리오스를 0.5% 이상 함유하며, 100g 중에 페룰린산을 1mg 이상 함유하는 폭쇄 발효처리 식이섬유.
제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 폭쇄 발효처리 버개스인 폭쇄 발효처리 식이섬유.