KR20090033937A - 기능성 레반 청국장 분말 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기능성 레반 청국장 분말 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 대두 분말액에 청국장균 및 나또균을 접종하여 발효시킨 청국장 발효액 및 천연식이섬유이자 프룩토오스 고분자인 레반 발효액을 혼합하여 스프레이 드라이 공정을 통해 분말형태의 레반 청국장을 제조하는 방법 및 그 조성물에 관한 것이다.
청국장, 레반, 식이섬유, 분말, 스프레이 드라이
Description
청국장은 우리나라의 전통적인 콩 발효식품 중의 하나로 웰빙 식생활에 대한 관심이 높아지면서 대중적인 선호도가 증가되고 있는 건강식품이다. 청국장은 발효과정을 통해 청국장균이 생성하는 여러 가지 효소들에 의해 콩껍질이나 세포막을 구성하고 있는 섬유소 및 세포내 당질이나 단백질이 분해되면서 인체에 소화, 흡수되기 쉬운 형태로 변화될 뿐만 아니라 여러 가지 식이섬유, 인지질, isoflavones, phenolic acids, saponins, trypsin inhibitor, phytic acid 등이 새롭게 생성되어 동맥경화, 심장병, 당뇨병 예방 및 항암효과, 골다공증 억제, 혈전용해능 및 혈압상승 억제, 정장작용 등 다양한 생리활성을 나타내는 것으로 보고되어 있다. 이와 같이 인체에 유용한 청국장 고유의 효능이 속속 밝혀지면서 최근에는 청국장 특유의 발효취 감소를 위한 제조공정개발, 부원료 및 첨가물을 이용한 기능성 확대, 사용 편리성 확대를 위한 제조 후 가공공정을 통한 분말화, 정제 또는 캡슐화 등에 관한 연구 및 기술개발이 활발히 이루어지고 있다. 따라서 본 발명자들은 식용하기 편리한 분말타입의 청국장을 제조하는 새로운 기술과 부원료로서 레반이라는 천연식이섬유가 효과적으로 혼합되어 기능성이 향상된 레반 청국장 분말조성물과 이를 제조할 수 있는 기술을 제공하고자 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명은 조리하기가 간편하고 특히 식용하기 편리한 분말형태의 청국장을 제조하는 기술 및 레반이라는 식이섬유를 포함하여 기능이 향상된 레반 청국장 분말 조성물을 제공하는 것을 특징으로 한다. 일반적으로 청국장은 대두를 잘 씻어 불려서 익힌 다음 식은 후에 볏짚을 콩 사이사이에 꽂거나 고초균을 접종하여 40~50 ℃에서 2~3일간 발효시켜 특유의 향기와 실모양의 끈끈한 점질물이 형성되면 소금, 고춧가루 등을 가미하여 반죽상태로 만들어 고온에서 끓여서 장국이나 찌개형태로 섭취해 왔다. 요즈음은 조리시 청국장의 영양소 파괴를 줄이고 과도한 특유의 냄새를 줄여 불쾌도를 낮추며 보관 중 이상 발효나 잡균서식의 가능성을 배제하고 즉석에서 식용하기 간편하도록 분말형태의 청국장을 제조하거나 녹차, 인삼, 버섯 등이 추가로 들어가 기능이 향상된 것을 특징으로 청국장 분말제조가 활발히 이루어지고 있다. 일반적인 제조방법에 의해 제조된 반죽형태의 청국장을 냉동건조 및 열풍건조 시킨 후 분쇄와 압출 등의 공정을 거쳐 세립화하여 청국장 분말을 제조하는 방법(한국특허 공개공보 10-2004-0086594), 천연물로부터 추출한 추출물에 콩을 침지시킨 후 청국장을 발효시켜 제조한 기능성 청국장 분말가루 및 그 제조방법(한국특허 공개공보 10-2002-0081963), 산삼 배양근이 다량함유된 분말청국장의 제조방법(한국특허 공개공보 10-2005-0074535)등이 그 예이다. 지금까지 소개된 분말형태의 청국장 제조방법은 대두를 선별, 세정, 침지, 증자, 냉각, 균 접종 등 기존 의 반죽형태의 청국장 제조과정을 거쳐 제조된 청국장을 냉동건조와 열풍건조 등의 방법으로 건조시킨 후 분쇄를 통해 세립화하는 다단계의 공정을 필요로 한다. 또한 분말 청국장의 기능성을 증진할 목적으로 보통 콩을 침지시키거나 삶을 때 물에 약초 등을 넣어 콩에 흡수시키는데 실제 콩 자체의 흡수력이 크지 않아 기능성 향상 측면에서 제한성을 갖게 된다. 따라서 본 발명은 분말 청국장을 제조함에 있어 대두 자체가 아닌 대두 분말액을 만들어 청국장균 또는 나또균을 접종하여 액상으로 발효시킨 후 스프레이 드라이 과정을 거쳐 바로 청국장 분말을 회수하는 단순화된 제조공정 및 청국장 배양액과 레반 발효액을 혼합하여 동시에 스프레이 드라이를 함으로써 청국장 자체의 성분 이외에 부원료인 레반을 충분히 함유함으로써 기능성 향상 효과를 극대화할 수 있는 방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 청국장의 기능성 향상을 목적으로 추가로 첨가되는 레반이라는 물질은 자연계에 존재하는 다당류의 일종으로 수십만개의 프럭토오스 잔기들로 구성된 바이오 폴리머로서 청국장 발효과정 중에 생성되는 점질물내에 함유되어 있기도 하고 호박, 양파, 마늘 등과 같이 생명력이 강한 보리, 선인장, 목초와 같은 식물체에 포함되어 있고 미생물에 의해서도 합성되는 수용성 고분자로서 인체내의 알파글루코시데이즈에 의하여 전혀 분해되지 않는 난소화성 다당류이자 유해 장내세균(대장균, 웰치균 등)에 의하여 이용되지 못하는 천연식이섬유 소재이다. 본 발명자들은 레반이 포유동물의 에너지 대사 중 갈색지방조직 미토콘드리아의 내막에 존재하는 탈공역단백질에(UCP, uncoupling protein)에 의해 야기되는 미토콘드리아 내막의 양성자 누출을 특이적으로 증강시켜 에너지 소비율을 증강시키는 작용과 콜레스테롤 및 중성지방의 흡수를 저해하는 hypocholesterolemic effect를 가지고 있어 체지방 감소효과를 통한 비만개선제로 이용될 뿐만 아니라 장내에서 유용 미생물인 bifidobacteria의 생육을 촉진하고 유해 미생물의 생육을 억제하는 정장기능과 금속이온 (Fe2 +, Ca2 +, Mg2 +, Cu2 +, Zn2 +)의 체내흡수를 촉진하는 기능과 항암 및 면역증강 효과 등 여러 가지 기능을 가지고 있어 건강기능 식품소재로 뛰어난 소재임을 확인한 바 있다. 이에 본 발명자들은 미생물로부터 분리한 레반슈크라제라는 과당 전이효소를 이용하여 설탕으로부터 레반을 대량생산하는 기술(대한민국 특허 10-1995-15293, 대한민국 특허 10-2001-41532 등)을 확보하고 레반을 이용한 비만개선식이조성물(대한민국 특허 10-2002-49818) 등을 완성하였다. 따라서 본 발명은 청국장의 일부 구성성분이기도 하면서 이와 같이 다양한 생리활성을 지닌 레반이 충분히 함유된 청국장분말을 제조함으로써 청국장 고유의 기능에 콜레스테롤 및 중성지방 흡수 저해를 통한 체지방 감소 효과, 정장작용, 체내 금속이온 흡수효과 등이 증진된 기능성 청국장 분말 조성물을 제공하는 것에 관한 것이다.
본 발명은 분말 청국장 제조과정 자체를 단순화하기 위해 대두가 아닌 대두분말액을 이용한 액상발효를 통해 분말청국장을 제조하는 방법과 청국장 배양액과 천연식이섬유인 레반 분말 또는 레반 발효액을 혼합하여 동시에 스프레이 드라이함으로써 청국장 고유의 기능에 레반이 다량 함유됨으로 인해 비만개선 및 정장기능, 금속이온 흡수효과 등이 향상된 기능성 청국장 분말 조성물을 제공하고자 한다
앞에서도 제시하였듯이 본 발명은 기존의 청국장 제조방법이 아닌 대두분말액을 이용한 액상발효 및 스프레이 드라이 공정을 통해 분말 청국장을 보다 손쉽게 제조하는 기술을 제공하고자 하며 더불어 본 공정을 통해 기능성 식이섬유인 레반을 효과적으로 혼합하는 것이 가능함으로써 청국장 분말의 기능성 향상을 도모할 수 있다.
본 발명에서 제공한 대두 분말액을 이용한 액상발효를 통해 분말청국장을 제조하는 방법은 분말 청국장 제조공정을 단순화한 것으로 제조시 소요되는 생산비용을 줄일 수 있고 본 제조공정으로 생산된 청국장 발효액과 천연식이섬유인 레반 분말 또는 레반 발효액을 혼합하여 동시에 스프레이 드라이함으로써 제조된 레반 청국장 분말은 청국장 고유의 기능에 레반 성분에 의한 비만개선 및 정장기능, 금속이온 흡수효과 등이 향상된 기능성 청국장 분말로서 식용 및 보관시에도 유리하 다.
이하 상기의 목적을 달성하기 위하여 대두 분말액의 액상발효를 통한 청국장분말의 제조방법과 청국장 배양액과 레반 분말 또는 레반 발효액을 혼합한 후 스프레이 드라이 과정을 통해 기능성 레반 청국장 분말을 제조하는 방법을 상세히 설명한다.
일반적인 청국장 분말의 제조공정은 대두선별, 세정, 침지, 증자, 균접종, 발효배양과 같이 기존의 청국장 제조공정에 건조, 분쇄 등의 공정을 추가로 거치게 된다. 침지는 세정된 콩을 물에 담가 불리는 과정으로 12시간 이상이 소요되며 증자는 불린콩을 121℃에서 30분 이상 쪄내는 과정을 말한다. 또한 분말타입의 청국장을 만들기 위해 발효가 끝난 반죽상태의 콩을 건조시켜야 하는데 열풍이나 50℃이상의 온도에서 20시간 이상 건조시키거나 냉동건조 과정을 거쳐야 하며 건조가 완료된 이후에는 진동하는 망체를 통과시키는 등의 공정을 거쳐 세립화하여야 한다. 본 발명에서 제시하고자 하는 분말청국장 제조방법은 대두 자체가 아닌 대두분말을 액상으로 만들어 균을 접종하여 발효시킨 후 바로 스프레이 드라이를 통해 분말 타입의 청국장을 회수할 수 있으므로 기존공정 중 대두 선별, 세정, 침지, 증자, 건조, 분쇄 등의 공정을 생략할 수 있으므로 공정단순화를 통한 시간과 에너지 소비를 최소화 할 수 있다. 기존 공정 및 본 발명에서 제시하고자 하는 공정을 간단한 그림으로 비교하면 다음과 같다.
1. 대두를 이용한 공정 (기존공정)
대두선별 → 세정 → 침지 → 증자 → 냉각 → 균접종 → 배양 → 건조 → 분쇄 → 분말청국장
2. 대두분말액을 이용한 공정 (본 발명의 공정)
대두분말액제조 → 멸균 → 냉각 → 균접종 →
배양 → 스프레이드라이 → 분말청국장
< 대두 및 대두분말액을 이용한 분말청국장 제조공정 비교 >
따라서 본 발명은 분말청국장 제조를 위한 간소하고 단축화된 방법을 제공함을 목적으로 하며 제조 실시예 및 실험예를 통하여 자세히 설명하면 다음과 같다.
단, 아래의 실시예 및 실험예는 본 발명의 내용을 설명하나 본 발명의 내용이 여기에 한정되지는 않는다.
제조 실시예1. 대두분말액의 배양을 통한 분말청국장의 제조
대두분말은 시판중인 볶은 콩가루 및 날콩가루 등을 구입하여 일반적인 미생물 배 양기내에서 물을 첨가하여 5~20% 농도로 맞춘 다음 121℃에서 15~20분간 autoclave 한 후 35~40℃로 냉각시켜 전배양한 청국장균이나 나또균을 1~5% 농도로 접종한다. 40℃의 호기적인 조건에서 12~24시간 정도 배양하면 균성장이 109 ~ 1010 cfu/ml으로 최대치에 달하면서 청국장 고유의 향기가 생성된다. 이 후 배양을 종료하고 스프레이 드라이 장치로 이송하여 인렛(inlet) 온도 165~170℃, 아웃렛(outlet) 온도 95~100℃의 조건으로 건조시키면 바로 분말타입의 청국장을 회수할 수 있다. 본 제조방법의 원료인 대두분말은 볶은 콩가루 또는 날콩가루 이외에도 콩으로 부터 만들어진 분말타입의 탈지대두분 등을 사용할 수 있으며 이들을 단독 혹은 일정비율로 혼합하여 만든 대두 분말액을 분말청국장의 제조에 효과적으로 이용할 수 있다.
다음은 본 발명에서 제시한 공정으로 청국장 발효를 실시하는 과정에서 접종균으로 사용한 나또균의 균수변화 및 청국장 발효액의 질소화합물 양을 측정한 결과로 실험예를 통해 설명하면 다음과 같다. 질소화합물의 변화중 아미노태 질소함량은 접종균이 생산하는 protease의 작용에 의하여 단백질이 아미노산의 형태로 분해되는 정도를 나타낸 것으로 청국장 발효도 평가 및 장류 발효식품의 품질 지표로 사용되고 있다. 현재 우리나라 식품공전의 규격에는 청국장의 아미노태 질소함량을 280mg% 이상으로 규정하고 있다.
실험예1. 대두분맬액의 발효전 후의 나또균수 변화
접종균인 나또균은 일반적으로 청국장 발효에 이용되는 Bacillus 계통의 포자형성균으로 콩에 있는 탄수화물 및 단백질을 효소를 이용하여 가수분해하여 발효성 당과 아미노산 등의 저분자 물질로 전환하는 과정에서 발생하는 에너지를 얻어 호흡 물질 대사를 하는 균종이다. 따라서 균체의 성장정도 및 속도는 청국장 발효효율에 중요한 인자가 된다.
나또균수 측정은 시료를 peptone water로 단계 희석한 다음 Nutrient agar배지에 도말한 후 40℃에서 12~24시간 배양한 후 형성된 콜로니를 계측하여 측정하였다.
| 배양전 | 24시간 배양 후 | 스프레이 드라이 후 | |
| 볶은 콩분말액 | 1.4x106 cfu/ml | 1.2x1010 cfu/ml | 3.4x109 cfu/ml |
| 날 콩분말액 | 1.4x106 cfu/ml | 6.0x109 cfu/ml | 8.2x108 cfu/ml |
| 볶은 탈지대두분말액 | 1.4x106 cfu/ml | 5.8x108 cfu/ml | 7.6x107 cfu/ml |
| 날 탈지대두분말액 | 1.4x106 cfu/ml | 2.0x108 cfu/ml | 6.0x107 cfu/ml |
다양한 콩 분말액은 나또균의 성장에 효과적으로 이용될 수 있으며 특히 볶은 콩분말액에서 나또균의 성장이 가장 활발한 것으로 나타났다. 스프레이 드라이 과정을 거치면서 균수가 일부 감소되기는 하나 나또균 자체의 포자형성능으로 열 등에 강한 특성이 있어 스프레이 드라이 과정을 거친 최종 제품형태에서도 나또균 함유율이 상당히 높게 유지되는 것을 알 수 있다.
실험예2. 대두분말액의 발효 전 후의 질소화합물의 변화
조단백질량은 Kjeldahl법에 따라 시료 40g을 적당량의 증류수와 함께 균질기로 마 쇄한 후 마쇄액을 3,000 rpm으로 3분간 원심분리하여 상징액 3g을 취해 단백질,질소 정량법에 따라 측정하였다. 아미노태 질소정량은 Formol 적정법에 따라 5g의 시료를 증류수로 용해하여 50ml로 만든 후 희석시료 5ml에 90% 에틸 알콜 20ml을 가하고 1% phenolphthalein용액을 지시약으로 하여 0.1N NaOH로 적정하여 측정하였다. 암모니아태 질소정량은 암모니아태 질소정량법에 따라 마쇄시료 3g에 10ml 포화 K2CO3 용액을 가한 후 진공펌프로 흡입하여 얻은 것을 0.1N NaOH로 적정하여 측정하였다.
| 조단백질량 | 아미노태 질소량 | 암모니아태 질소량 | |
| 청국장 발효액 (볶은 콩가루 이용) | 4.00 % | 801.69 mg% | 100.62 mg% |
질소화합물 중 아미노태 질소함량은 접종균이 생산하는 protease의 작용에 의하여 단백질이 아미노산의 형태로 분해되는 정도를 나타낸 것으로 청국장 발효도 평가 및 장류 발효식품의 품질 지표로 사용되고 있다. 현재 우리나라 식품공전의 규격에는 청국장의 아미노태 질소함량을 280mg% 이상으로 규정하고 있는데 본 청국장 발효액의 아미노태 질소함량이 800 mg% 이상으로 나타나 규격기준을 3배이상 상회함을 알 수 있다.
제조 실시예2. 레반분말을 함유한 분말청국장 제조
이미 본 발명자들은 여러 가지 레반의 제조방법 및 레반효능에 따른 다양한 용도 관련 발명을 완성한 바 있다. 레반분말을 함유한 분말청국장은 레반발효액과 청국장 발효액을 혼합한 후 스프레이 드라이 공정을 거침으로써 얻을 수 있다. 청국장 발효액은 위의 제조 실시예에 따라 제조하며 레반 발효액에 대한 제조공정은 다음과 같다. 레반은 설탕을 기질로 하여 레반생산 미생물 및 미생물로부터 분리한 레반슈크라제(levansucrase)라는 효소를 이용한 발효공정을 통해 제조할 수 있다. 본 제조 실시예에서는 Zymomonas mobilis, Pseudomonas aurantiaca 등의 레반 생산 미생물로 부터 분리한 레반슈크라제 유전자를 클로닝하여 E. coli JM 109에 삽입시킨 균체를 배양하여 발현된 레반슈크라제를 분리 정제한 다음 설탕용액(pH 4.8, 0~30℃)과 혼합한 후 1일간 효소반응을 통해 레반 발효액을 얻을 수 있다. 위의 레반 발효액은 미반응 설탕분자 등을 제거하기 위한 여과 및 농축과정을 거친 후 청국장 발효액과 일정비율로 혼합한 후 스프레이 드라이 공정을 거치게 되면 레반과 청국장 성분이 혼합된 형태의 분말을 얻을 수 있다. 레반은 고분자 자체로도 이용가능하며 물에 대한 용해성 개선 등을 위해 열처리, 산가수분해 또는 효소법에 의하여 화학적 구조는 동일하나 크기가 감소된 형태의 레반 올리고당 형태로도 이용할 수 있는데 이러한 레반 올리고당의 발효액은 레반 발효액을 산 및 열처리 한 후 여과 및 농축의 동일한 과정을 거쳐 제조된다. 또한 레반은 분말형태로 기 제조된 것을 청국장 발효액에 일정비율로 혼합하여 스프레이 드라이 공정을 거치게 역시 레반과 청국장 성분이 균일하게 혼합된 형태의 분말을 얻을 수 있다.
Claims (9)
- 분말 청국장의 제조공정에 있어서,대두 자체가 아닌 대두분말을 액상으로 만들어 청국장균 또는 나또균을 접종하여 액상으로 발효시킨 후 바로 스프레이 드라이를 통해 분말 타입의 청국장을 회수하는 방법
- 레반 분말이 함유된 레반 청국장 분말 제조 공정에 있어서, 제1항에서 제조된 청국장 배양액과 레반 발효액 또는 기 제조된 레반 분말을 일정 비율, 바람직하게는 청국장 발효액 대비 레반 발효액을 5 ~ 70%의 비율로 혼합하거나 청국장 배양액 대비 레반 혹은 레반 올리고당 분말을 0.1 ~ 20%로 혼합하여 스프레이 드라이함으로써 회수함을 특징으로 하는 레반 청국장 분말 제조방법
- 제1항에 있어서, 상기 대두분말은 시판중인 볶거나 볶지 않은 대두분말, 볶거나 볶지 않은 탈지 대두분말을 사용하여 5~20%의 분말액으로 만들어 발효시키는 것을 특징으로 하는 분말 청국장 제조방법
- 제1항에 있어서, 상기 대두 분말액에 청국장균이나 나또균을 1~5% 접종하여 미생물반응기내에서 35~40℃의 호기적인 조건으로 12~24시간 배양하는 것을 특징으로 하는 분말 청국장 제조방법
- 제1항에 있어서, 배양 종료 후 스프레이 드라이 장치로 이송하여 인렛(inlet) 온도 165~170℃, 아웃렛(outlet) 온도 95~100℃의 조건으로 건조하여 분말타입의 청국장을 회수하는 것을 특징으로 하는 분말 청국장 제조 방법
- 제1항에 있어서, 대두 자체가 아닌 대두분말을 액상으로 만들어 균을 접종하여 액상으로 발효시킨 후 바로 스프레이 드라이를 통해 회수한 분말 타입의 청국장 조성물
- 제2항에 있어서, 레반 발효액은 레반 발효액 자체이거나 산 및 열처리 한 후 여과 및 농축의 과정을 거쳐 제조된 레반 올리고당 발효액임을 특징으로 하는 레반 청국장 분말 제조방법
- 제2항에 있어서, 기제조된 레반 분말은 고분자 형태의 레반 분말이거나 산 및 열처 리 한 후 여과 및 농축의 과정을 거쳐 제조된 레반 올리고당 분말임을 특징으로 하는 레반 청국장 분말 제조방법
- 제2항에 있어서, 생산된 레반 또는 레반 올리고당을 함유하는 청국장분말로서 청국장 고유의 기능에 레반에 의한 비만개선 및 정장기능, 금속이온 흡수효과 등이 향상된 기능성 레반 청국장 분말 조성물
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