KR20090048124A - 버섯으로부터 식이 섬유를 농축하여 분리하는 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 버섯을 초산발효시키는 단계(a); 발효 후, 발효액을 제거하고 잔사를 회수하는 단계(b); 회수한 잔사물을 물로 반복 세척하는 단계(c); 세척한 잔사물을 건조시키는 단계(d); 및, 건조한 잔사물을 분쇄하는 단계(e)를 포함하는 버섯으로부터 식이섬유를 농축하여 분리하는 방법에 관한 것으로, 생버섯의 건조분말 중에 7.7% 존재하는 식이섬유가 최종 회수된 고형분 중 43.1%를 차지하도록 농축되는 효과가 발휘된다.
농축, 버섯, 분리, 식이섬유, 초산발효
Description
본 발명은 버섯으로부터 식이 섬유를 농축하여 분리하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 초산발효를 통해 버섯으로부터 식이 섬유를 농축하여 분리하는 방법에 관한 것이다.
버섯은 일종의 곰팡이로서 고등균류에 속하며 균류(菌類) 중에서 눈으로 식별할 수 있는 크기의 자실체(子實體)를 형성하는 무리를 총칭한다.
버섯은 영양기관인 균사체와 포자를 지닌 자실체로 구성되어 있으며, 균사체에는 자실체보다 4배 정도 많은 각종 영양소와 자실체에 비해 50~60배 정도 많은 항암성분과 면역기능강화 성분 등의 약용성분이 함유되어 있다. 자실체는 갓 모양으로 버섯의 전부라고 생각하기 쉬우나 일반식물의 꽃에 해당되는 부분이며 극히 짧은 기간에 발생한다.
버섯의 주성분은 수분 80-90%, 단백질 7-8%, 지질 1%, 무기질 1%정도 이고, 비타민 B2와 에르고스테린이 풍부하다. 또한 버섯의 독특한 맛을 내는 구아닐산이 함유된 식물로서 고혈압, 심장병, 동맥경화 예방에 효과가 있으며 항암 효과가 있는 것으로 밝혀져 있다. 특히 버섯에 함유된 다당류 성분 중 베타글루칸(β-glucan)은 정상적인 세포조직의 면역기능을 활성화시켜 암세포의 증식 및 재발을 방지한다.
한편, 식이섬유는 사람의 소화 효소로는 소화되지 않는 식물 중의 난소화성 성분의 총체로서 고분자 탄수화물을 말하며, 채소, 과일, 해조류 등의 식품에 과량 함유되어 있는 섬유질 또는 셀룰로오스로 알려진 성분이다.
식이섬유는 특유의 보수성과 팽윤성으로 장내의 수분을 흡수하여 팽창시킴으로써 변비를 없애고, 포만감은 주지만 소화되지 않고 바로 배설되기 때문에 음식 섭취를 적게 하여 비만증 예방, 체중 감량 등에 효과를 발휘한다. 또한 독성물질, 콜레스테롤 등 인체에 해로운 물질을 몸 밖으로 배출시키기도 하여 관상동맥경화증, 협심증, 심근경색증 등의 질환을 예방하고, 혈압이 올라가는 것을 막아 주기 때문에 당뇨병의 치료와 예방에 도움을 주는 효과를 발휘하기도 한다.
이에 식이섬유를 분리하여 식품의 소재로 사용하기 위한 노력이 종래에 많이 있어 왔는데, 이와 관련된 특허기술로는 미강으로부터 식이섬유를 분리하는 방법(대한민국 특허등록 10-0614153)이 있다.
하지만, 상기 분리법은 미강으로부터 식이섬유를 분리하는 것에 관한 것일 뿐, 버섯으로부터 식이섬유를 농축하여 분리하는 방법에 대해서는 종래에 알려진 바가 없었다.
이에 본 발명은 버섯으로부터 식이섬유를 농축하여 분리하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 버섯을 초산발효시키는 단계; 발효 후, 발효액을 제거하고 잔사를 회수하는 단계; 회수한 잔사물을 물로 반복 세척하는 단계; 세척한 잔사물을 건조시키는 단계; 및, 건조한 잔사물을 분쇄하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 버섯으로부터 식이섬유를 농축하여 분리하는 방법을 제공한다.
일반적으로 '특정 성분의 농축 및 분리'라 함은 베이스(최종 산물을 분말형태로 얻을 경우는 고형분을 의미함) 중 해당 성분의 함량을 증대시키는 것을 의미하나, 역으로 목적 성분 외의 성분들을 제거시킴으로써 농축하는 것을 의미하기도 한다. 본 발명은 이 중 후자의 방법에 의한 농축 및 분리 방법에 관한 것이다. 즉, 본 발명의 버섯으로부터 식이섬유를 농축하여 분리하는 방법은 버섯 중에 존재하는 여러 영양소들(미생물이 발효를 하여 발효액 중으로 배출시킬 수 있는 영양성분들)을 초산발효를 통해 대사산물로 변화한 후, 배지 중으로 배출시켜 제거함으로써 결과적으로 잔존하는 버섯 잔사물에는 미생물이 대사할 수 없는 식이섬유만을 농축시키는 것이다.
이하, 본 발명의 과제 해결 수단을 각 단계별로 세분하여 하기에서 더욱 상세히 설명하고자 한다.
(1) 버섯을 초산발효시키는 단계(a)
본 단계는 준비된 버섯을 초산발효시키는 단계이다. 초산발효는 버섯에 물을 첨가한 후, 초산발효를 수행할 수 있는 미생물을 접종함으로써 수행될 수 있다. 미생물로는 초산발효를 수행할 수 있는 것이라면 어느 것을 사용하여도 무방하며, 아세토박터 아세티(Acetobacter aceti)를 일 예로 사용할 수도 있다.
한편, 초산 발효를 위한 배지에는 버섯 외에 바람직하게 당을 비롯한 여러 미생물의 생육을 촉진할 수 있는 성분이나, 초산발효를 촉진할 수 있는 물질을 부수적으로 첨가하는 것도 좋다. 또한, 초산발효를 촉진시키기 위해 통기(aeration) 조건을 도입할 수도 있다. 초산발효는 호기적 조건에서 그렇지 않은 경우에 비하여 촉진되기 때문이다.
본 단계에서 사용되는 생버섯은 특정의 것에 국한되는 것은 아니고, 느타리버섯을 포함하여 여러 식용버섯을 사용할 수 있다.
본 단계에서의 초산발효는 유가식 발효 및 반복 회분 발효 등의 다양한 발효 방법을 통해서 수행할 수 있으나, 바람직하게는 오염의 방지 및 공정의 단순화 측면에서 회분발효가 좋다.
본 단계에서의 초산발효 시간은 바람직하게 pH가 품질관리 지침에 적합한 pH 3.5에 도달하였을 때까지 수행하는 것이 좋다. 다만, 시간에 대한 경제성을 높이기 위해서 통기를 통해 발효시간을 단축시킬 수도 있다.
한편, 바람직하게 초산발효는 초기 당 농도 13~28%(w/v)로 20~30℃의 온도에서 15일 이상 수행하는 것이 좋다. 이상의 조건에서 잡균에 의한 오염을 방지할 수 있고, 품질관리 지침에 적합한 제품의 pH인 3.5 이하에 용이하게 도달할 수 있기 때문이다.
(2) 발효 후, 발효액을 제거하고
잔사를
회수하는 단계(b)
본 단계에서는 상기의 초산발효 결과 생성된 발효액을 제거하고 남은 버섯 잔사를 회수한다. 발효가 완료되면 위에 상등액이 뜨는데 이를 제거함으로써 버섯 잔사를 회수할 수 있다. 회수 후, 수용성 분획을 더욱 제거하기 위해 버섯 잔사를 압축하여 발효액을 짜내는 것도 좋다.
(3) 회수한
잔사물을
물로 반복 세척하는 단계(c)
본 단계에서는 회수한 잔사물을 물로 반복 세척한다. 초산발효를 거친 버섯 잔사는 강한 산취를 나타내는데, 이는 건조 후에도 제거되기 어려워, 최종 제품의 기호도에 악영향을 미친다. 따라서 건조 전단계에서 이를 제거할 필요가 있는데, 물로 반복 세척하면 산취가 제거된다. 물을 이용한 세척은 바람직하게 버섯 잔사에 그 3배 부피의 물을 첨가하여 1시간 이상 담가 둔 후, 반복 세척하는 방식으로 5회 이상 실시하는 것이 좋다.
(4) 세척한
잔사물을
건조시키는
단계(d)
본 단계에서는 상기의 물로 세척한 잔사물을 건조시키는 단계이다. 건조는 자연건조, 열풍건조 등의 공지의 다양한 방법을 통해 수행할 수 있으나, 바람직하게 60℃의 열풍건조기를 이용하여 12시간 이상 충분히 건조하여 수분을 제거하는 것이 좋다.
(5) 건조한
잔사물을
분쇄하는 단계(e)
본 단계에서는 건조된 버섯의 잔사물을 분쇄하는 단계이다. 분쇄는 공지의 다양한 방법으로 수행할 수 있으나, 바람직하게는 조분쇄를 거친 후, 미세분쇄를 수행하는 2단계 분쇄법을 사용하는 것이 좋다. 건조된 버섯발효 식이섬유 분획은 조직의 결합 강도가 높기 때문에 미세분쇄 전에 분쇄기를 이용하여 조분쇄를 하는 것이 필요하기 때문이다. 조분쇄 후에는 미세분쇄, 일 예로서 싸이클로밀을 이용하여 미세분쇄 작업을 수행하는 것이 바람직하며, 이상의 과정을 통해 입자가 균일한 미세분말을 얻을 수 있다.
이상 상기에서 살펴본 과제 해결 수단에 의해 본 발명은 고농도로 농축된 식이섬유 분말을 버섯으로부터 분리하여 제공한다.
하기의 실험에 의하면, 생버섯의 건조분말 중에 7.7% 존재하는 식이섬유가 본 발명의 농축 및 분리방법에 의할 경우 최종 회수된 고형분 중 43.1%를 차지하도 록 농축됨이 확인되었다.
이와 같이 농축된 식이섬유는 난소화성으로 인해 다이어트 식품 산업에 적극 활용될 수 있다.
이하, 본 발명의 과제 해결 수단 및 그로 말미암은 효과를 하기 실시예 및 실험예를 들어 더욱 상세히 설명하지만 본 발명의 권리범위가 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
실험예
1:
대사산물
생산의 극대화를 위한 초산발효 조건의 확립
본 실험예에서는 하기 실시예 1에서 수행될 초산발효시, 버섯 내에 존재하는 대사 가능 물질의 대사산물로의 전환을 극대화시킬 수 있는 발효조건을 확립하고자 하였다.
항아리(회분발효 시스템)에 생느타리 버섯을 12kg, 설탕을 20%(w/v) 첨가하고, 미생물(Acetobacter aceti)을 접종한 후 발효 온도를 달리하면서 느타리버섯 발효액의 pH 변화를 조사하였다.
제품생산을 위한 자체품질관리 지침에 적합한 제품의 pH는 3.5 이하인데, 실험을 수행한 20~30℃의 범위 내에서 15일 경과 시점 이후로 모두 합격기준인 pH 3.5 이하에 도달하였고 시간이 경과함에 따라 약간 더 감소하는 것을 확인할 수 있었다(표 1).
| 발효기간 (일) | pH | ||
| 20℃ | 25℃ | 30℃ | |
| 15 | 3.5 | 3.5 | 3.3 |
| 30 | 3.3 | 3.5 | 3.2 |
| 51 | 3.4 | 3.4 | 3.2 |
한편, 상기의 여러 온도 중 생산 현장에 대한 적용 가능성이 가장 좋은 20℃에서 첨가되기에 적절한 당 농도를 결정하고자 하였다.
항아리(회분발효 시스템)에 생느타리 버섯을 12kg, 설탕을 7~28%(w/v)로 다양하게 첨가하고, 미생물(Acetobacter aceti)을 접종한 후, 20℃의 온도에서 발효시키면서 느타리버섯 발효액의 pH 변화를 조사하였다(표 2).
| 발효 기간 (일) | pH | ||||
| 7% | 13% | 19% | 24% | 28% | |
| 15 | X | 3.4 | 3.6 | 3.6 | 3.6 |
| 30 | X | 3.3 | 3.5 | 3.5 | 3.5 |
| 47 | X | 3.3 | 3.4 | 3.4 | 3.3 |
| 63 | X | 3.4 | 3.3 | 3.3 | 3.3 |
| 82 | X | 3.4 | 3.3 | 3.3 | 3.3 |
| 99 | X | X | 3.3 | 3.3 | 3.2 |
| 134 | X | X | 3.3 | 3.3 | 3.2 |
| X는 잡균의 오염을 의미 | |||||
상기에서 살펴본 바와 같이 초기 당 농도가 7%인 경우는 잡균의 발생을 억제하지 못하여 오염이 발생하였고, 초기 당 농도 19% 이상의 실험군은 발효 30일 경과 후 측정한 pH가 품질관리 지침에 적합한 pH 3.5에 도달하였고, 오염도 발생하지 않음을 확인할 수 있었다.
본 실험예에 기재된 실험을 통하여 버섯 내에 존재하는 대사 가능 물질의 대사산물로의 생산 극대화 조건으로, 회분 배양시 초기 당농도 13~28%(w/v), 배양온도 20~30℃, 배양시간 15일 이상을 확립하였다.
이하, 본 발명의 실시예 1에서는 본 실험예 1에서 확립한 조건의 범위 중 초기 당 농도 20%(w/v), 온도 20℃로 초산발효를 통해 식이섬유의 농축 및 분리를 수행하고자 하였다.
실시예 1: 초산발효를 통한 식이섬유의 농축 및 분리
항아리(회분발효 시스템)에 생느타리 버섯을 12kg, 설탕을 20%(w/v) 첨가하고, 미생물(Acetobacter aceti)을 접종한 후, 20℃에서 초산발효를 수행했다. 초산발효는 30일 동안 수행하였다. 초산발효 후, pH를 측정하였는데, pH 3.5임을 확인할 수 있었다.
초산발효 후, 상등액을 제거하고, 밑에 남은 버섯 잔사물은 추가로 압착시켜 수용성 분획에 존재하는 배양액을 1차로 제거하였다. 압착 후에 회수한 버섯 잔사물의 양은 1.2kg이었다.
압착 후, 버섯 잔사물에 배어 있는 산패취를 제거하고자 버섯잔사물의 3배 부피에 해당하는 물을 첨가한 후, 1시간 이상 담가 두었다. 그 후, 반복 세척하는 방식으로 세척 과정을 5회 실시하였다.
세척 후, 수분을 증발시키고자 버섯 잔사물을 열풍건조기를 이용하여 60℃에서 12시간 동안 건조시켰다.
건조 후, 믹서 타입의 분쇄기를 이용하여 조분쇄를 실시하고, 싸이클로밀을 이용하여 추가로 미세하게 분쇄하였다.
이상의 과정을 통해 최종적으로 회수한 분말(고형분)의 양은 0.42kg이었다.
실험예
2:
실시예
1을 통해 농축 분리된 식이섬유의 함량 분석
상기 실시예 1에서 회수한 고형분 중 식이섬유 함량을 측정하고자, 시료의 수분, 조회분, 조단백질, 조지방, 탄수화물 및 당질 함량을 분석하였고, 이을 통해 식이섬유함량을 유추하여 산출하였다. 수분, 조회분, 조단백질, 조지방, 탄수화물 및 당질 등의 일반성분 분석은 식품공전 상의 성분분석법에 근거하여 수행하였다.
수분함량은 상압가열건조법으로 처리 후, 확인한 바에 따르면 약 3.46%에 해당하였으며, 조회분은 0.53%로 나타났다. 조단백질 함량은 KjelTec Auto Sampler system 1035 Analyzer (충북 보건환경연구원)를 이용하여 측정하였으며, 총 14.5%에 해당하였다. 조지방 함량은 분석 결과에 의하면 13.93%로 나타났으며, 총 탄수화물 함량은 전체를 100으로 보아 수분, 조회분, 조단백, 조지방 함량을 제외한 값으로 산출 가능한데, 총 67.58%로 확인하였다.
일반성분을 제외한 식이섬유 함량은 효소적 가수분해법(Sigma-Aldrich사 및 Megazyme사의 상용효소를 사용)을 이용하여 측정하였으며, 모든 효소분해과정은 식품공전 상의 분석법에 준하여 수행하였다.
총 식이섬유 함량은 총 탄수화물 함량 중 아밀라아제(amylase)와 글루코아말라아제(glucoamylase)의 분해에 의해 제거된 당질의 함량을 제거하는 방법으로 산출하였는데, 그 결과 43.1%로 나타났으며, 대부분의 식이섬유질은 불용성 식이섬유일 것으로 판단되었다.
한편, 생버섯에 함유되어 있는 식이섬유 함량은 생버섯의 건조분말 중 7.7%인데, 이상의 실험으로부터 본 발명의 방법에 의해 최종 고형분 중 43.1%까지 식이섬유의 함량을 농축시킬 수 있다고 결론지을 수 있었다.
도 1은 본 발명의 버섯으로부터 식이섬유를 농축하여 분리하는 방법에 관한 공정도이다.
Claims (2)
- 버섯을 초산발효시키는 단계(a);발효 후, 발효액을 제거하고 잔사를 회수하는 단계(b);회수한 잔사물을 물로 반복 세척하는 단계(c);세척한 잔사물을 건조시키는 단계(d); 및,건조한 잔사물을 분쇄하는 단계(e);를 포함하는 것을 특징으로 하는 버섯으로부터 식이섬유를 농축하여 분리하는 방법
- 제1항에 있어서,초산발효는,초기 당농도 13~28%(w/v)로 아세토박터 아세티(Acetobacter aceti) 균을 접종하여 20~30℃의 온도에서 15일 이상 회분발효를 수행하는 것을 특징으로 하는 버섯으로부터 식이 섬유를 농축하여 분리하는 방법
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