KR20100022790A - 칡의 효소 분해액을 함유하는 식품 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 칡의 효소 분해액을 이용한 식품 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 칡 원료에 존재하는 전분을 효소를 이용하여 올리고당 및 퓨라린이 함유된 식품 조성물로 이용될 수 있다.
칡, 전분, 효소, 올리고당, 퓨라린, 식품 조성물

Description

칡의 효소 분해액을 함유하는 식품 조성물 및 이의 제조방법{FOOD COMPOSITION COMPRISING ENZYMATIC HYDROLYSATES OF KUDZU ROOT AND PREPARATION METHOD THEREOF}
본 발명은 칡을 이용한 식품 조성물 또는 이의 제조방법에 관한 것이다.
통상적으로 칡을 원료로 하는 음료 제조방법은 칡을 착즙하여 즙액을 사용하거나 즙액에 감미료 및 향료를 가하여 제조하는 것이다. 이러한 방법은 즙액이 혼탁하고 칡에 존재하는 전분이 침전할 뿐만 아니라 저장성이 낮아 음료로서 사용하기에는 부적당하다. 또한 칡 원료에 전분분해 효소를 가하고 유산균을 접종하여 유산균음료를 제조하는 방법이 제안되었으나, 제조공정이 복잡하고 장기간 소요될 뿐만 아니라 발효 공정을 통해 유용탄수화물 및 생리활성물질인 퓨라린의 손실이 야기된다.
기존의 칡을 원료로 한 건강기능 음료는 칡뿌리에 물을 가하거나 그대로 압착하여 즙액을 제조하고 이에 감미료 등을 가하여 제품으로 하였다. 따라서 유효성분인 퓨라린의 회수율이 저조할 뿐만 아니라 칡 원료에 존재하는 20 ~ 30 % 함량의 전분은 이용되지 못하고 부산물로 사용되었다. 또한 유산균 발효음료제품은 제조공 정이 복잡하고 장시간이 요구되고 유효성분인 퓨라린과 탄수화물의 손실이 야기된다.
이에 본 발명자들은 이러한 문제점을 해결하고자 칡 원료에 존재하는 전분 (20 ~ 30 % 함량)을 액화효소 및 당전이 효소를 이용하여 분지올리고당으로 전환시켜 수용성이 높고 동시에 천연 감미도가 높으며 프룩토오스 및 분지올리고당과 퓨라린이 동시에 함유된 기능성 음료제품을 개발이 요구되었다. 이에 본 발명자들은 생리활성물질인 퓨라린의 추출이 용이하게 되어 유효성분의 손실이 전혀 없고 당전이 퓨라린이 생성되어 수용성이 증가되어, 최종 식품 조성물에 퓨라린의 함유율이 최대가 됨을 확인하여, 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 프룩토오스와 분지올리고당 함량이 높아 저칼로리이며 동시에 퓨라린 함량이 높은 여성용 미용 음료 및 당뇨, 여성 갱년기 장애 및 성인병 환자용 기능성 식품 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명은 생리활성 유효성분인 퓨라린의 함량이 인체 섭취량에 알맞게 조절된 기능성 식품 조성물을 제공한다.
본 발명의 목적은 퓨라린 및 분지올리고당 함유하는 칡의 효소 가수분해액을 포함하는 식품 조성물을 제공하는 것이다. 또한 상기 음료는 추가로 프룩토오스(fructose)를 더욱 포함할 수 있다. 바람직하게는 상기 분지 올리고당은 포도당이 2 내지 8로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 목적은 칡 원료의 전분을 분해하고, 액화 효소, 당전이 효소, 이성화 효소, 및 말토제닉아밀라아제로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 효소 처리를 통해 생성되는 상기 식품 조성물의 제조방법을 제공한다.
상기 목적을 수행하기 위하여, 본 발명의 칡의 효소 가수분해액을 포함하는 식품 조성물은 퓨라린 0.01 내지 1.0 w/v%, 바람직하게는 0.1 내지 0.5 w/v%, 및 올리고당 4 내지 20 w/v%, 바람직하게는 8 내지 20 w/v%을 포함하며, 또한 추가로 프룩토오스 1 내지 5 w/v%, 바람직하게는 2 내지 5 w/v%를 함유한다.
또한, 본 발명은 칡 원료의 전분을 분해하고, 액화 효소, 당전이 효소, 이성화 효소의 처리를 통해 생성되는 퓨라린, 올리고당 및 프룩토오스를 함유하는 칡의 효소 가수분해액을 포함하는 식품 조성물의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 천연기능성음료 제조방법은 칡 음료에 존재하는 전분은 여러 가지 탄수화물 가수분해효소 및 당전이효소를 이용하여 이소말토올리고당 및 올리고당을 생성하며 이성화효소를 이용하여 올리고당 및 프룩토오스 함량이 높은 저칼로리 및 장내유용세균인 비피더스균 증식용 올리고당을 생성하는 동시에 생리활성물질인 퓨라린은 분해되지 않고 잔존하거나 수용성이 높은 당전이 퓨라린을 생성하게 하여 퓨라린 함량이 높은 동시에 올리고당 함량이 높은 기능성 식품 조성물을 제조할 수 있다.
본 발명의 식품 조성물의 제조방법으로 제조된 음료는 별도의 당을 첨가하지 않고 천연전분으로부터 제조된 제품으로 함유된 올리고당은 저칼로리비피더스균 증식효과를 나타내며 퓨라린은 식물성 천연 에스트로젠 효과를 나타내어 여성 미용, 부인병이나 성인병 예방에 유용하다.
본 발명의 식품 조성물은 식품, 건강 음료, 음료 첨가제 또는 건강 식품으로 이용될 수 있으며, 바람직하게는 건강 음료의 형태로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 칡 효소 가수 분해액은 식품 및 음료 등에 다양하게 이용될 수 있다. 예를 들어, 각종 식품류, 캔디, 초콜릿, 음료, 껌, 차, 비타민 복합제, 건강보조 식품류 등이 있고, 분말, 과립, 정제, 환제, 캡슐, 이유식 또는 음료인 형태로 사용할 수 있다.
본 발명의 건강 음료 조성물은 지시된 비율로 필수 성분으로서 상기 성분을 함유하는 외에는 액체 성분에는 특별히 제한이 없으며, 통상의 음료와 같이 여러 가지 향미제 또는 천연 탄수화물 등을 추가성분으로서 함유할 수 있다.
상기 제조방법은 효소를 칡 원료 1 g당 20 내지 200 U, 바람직하게는 50 내지 100 U의 알파아밀라아제 및 0.1 내지 2.0 U, 바람직하게는 0.5 내지 1.0 U의 트랜스글루코시다아제로 처리하여, 올리고당 4 내지 20 w/v% 및 퓨라린 0.01 내지 1.0 w/v%를 함유하는 칡의 효소 가수분해액을 포함하는 식품 조성물을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제조방법은 효소를 칡 원료 1 g당 20 내지 200 U, 바람직하게는 50 내지 100 U 의 알파아밀라아제 및 10 내지 100 U, 바람직하게는 30 내지 60 U의 말토제닉아밀라아제로 처리하여, 올리고당 4 내지 20 w/v% 및 퓨라린 0.01 내지 1.0 w/v%를 함유하는 칡의 효소 가수분해액을 포함하는 식품 조성물을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제조방법은 효소를 칡 원료 1g 당 20 내지 200 U, 바람직하게는 50 내지 100 U 의 알파아밀라아제, 0.1 내지 2.0 U, 바람직하게는 0.5 내지 1.0 U 의 트란스글루코시다아제 및 5 내지 50 U, 바람직하게는 10 내지 30 U의 글루코오스 이소머라아제로 처리하여, 올리고당 4 내지 20 w/v%, 프룩토오스 1 내지 5 w/v% 및 퓨라린 0.01 내지 1.0 w/v%를 함유하는 칡의 효소 가수분해액을 포함하는 식품 조성물을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제조방법은 효소를 칡 원료 1 g당 20 내지 200 U, 바람직하게는 50 내지 100 U 의 알파아밀라아제, 10 내지 100 U, 바람직하게는 30 내지 60 U 의 말토제닉아밀라아제 및 5 내지 50 U, 바람직하게는 10 내지 30 U 의 글루코오스 이소머라아제로 처리하여, 올리고당 4 내지 20 w/v%, 프룩토오스 1 내지 5 w/v% 및 퓨라린 0.01 내지 1.0 w/v%를 함유하는 칡의 효소 가수분해액을 포함하는 식품 조성물을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 액화 효소인 알파아밀라아제는 전분을 덱스트린으로 액화시켜 당전이 반응을 용이하게 할 뿐만 아니라 생리활성 물질인 퓨라린의 추출이 용이하게 하고, 또한 생성된 덱스트린은 말토제닉아밀라아제의 당전이 반응 증여체로 작용하여 당전이 퓨라린이 생성되어 수용성이 증가되고 퓨라린 함량이 용액 내에 최대로 증가시킨다. 본 발명에 사용되는 액화효소는 식품첨가제로 허용되어 있는 알파아밀라아제로 시판되는 제품을 사용한다. 칡 원료에 20 ~ 30% 존재하는 전분을 가수분해하여 덱스트린으로 전환시키며, 이 때 생리활성물질인 퓨라린은 분해되지 않을 뿐 아니라 전분이 가수분해되므로 추출이 용이하게 되어 제품용액에 최대로 함유된다.
본 발명의 천연기능성 식품 제조방법의 주된 공정은 도1 에 간략히 도시하였다. 즉, 본 발명에 따른 액화효소는 알파아밀라아제로 전분을 덱스트린으로 액화시켜 당전이 반응의 공여체를 제공하여 당전이 반응을 용이하게 하며 생리활성 물질인 퓨라린의 추출이 용이할 뿐만 아니라, 당전이 퓨라린이 생성되어 수용성이 증가되고 퓨라린 함량이 용액 내에 최대로 증가시킨다. 본 발명에 사용되는 액화효소는 식품첨가제로 허용되어 있는 알파아밀라아제로 시판되는 제품을 사용한다. 액화효소는 칡원료에 20 ~ 30 % 존재하는 전분을 가수분해하여 덱스트린으로 전환시키며 이 때 생리활성물질인 퓨라린은 분해되지 않을 뿐 아니라 전분이 가수분해되므로 추출이 용이하게 되어 제품용액에 최대로 함유된다. 본 발명의 기능성 식품 조성물의 제조방법은 당전이 단계를 포함하는 제조방법으로 액화(a)된 덱스트린 용액에 당전이 효소인 트란스글루코시다아제 (또는 알파글루코시다아제) 및 글루코오스 이소머라아제를 이용한 당전이(b) 및 이성화 단계(c)를 더욱 포함한다. 액화(a)된 덱스트린용액에 당전이 효소를 반응시켜 덱스트린을 분해함과 동시에 당전이 반응(b)이 일어나 분지올리고당 또는 올리고당을 생성시키는 것을 포함한다. 또한 본 발명은 당전이 단계에서 생성된 올리고당에 포함된 글루코오스를 프룩토오스로 전환시키는 것을 포함한다.
상기 천연기능성음료를 제조함에 있어 생리활성 성분인 퓨라린은 분해되지 않고 최종제품에 함유되며 퓨라린의 일부는 당전이 되어 수용이 높은 당전이 퓨라린이 생성됨을 특징으로 한다. 상기 기능성음료의 원료는 통상 식품 및 약품으로 사용할 수 있는 모든 종류의 칡일 수 있으며 국내산 또는 중국, 동남아 지역, 미주 지역에 생산된 것일 수 있으며 일례로 전분이 20 % 이상 함유된 원료일 수 있다.
상기(a) 액화단계는 원료에 시판되는 알파아밀라아제를 사용할 수 있으며, 알파아밀라아제 처리 방법 및 사용량은 통상의 방법을 채택할 수 있다. 일례로, 알파아밀라아제는 칡 원료 1g당 20 내지 200U을 처리하여 액화시킬 수 있으며 액화온도 (30-100℃) 및 시간은 통상의 방법에 따른다.
상기 (b) 당전이단계는 액화된 원료에 트랜스글루코시다아제, 또는 말토제닉아밀라아제 (또는 알파글루코시다아제)를 처리하여 올리고당 및 당전이퓨라린을 생성하는 단계로 예컨대 액화된 원료 1g 당 0.1-1.0 U 의 트랜스글루코시다아제, 혹는 말토제닉아밀라아제를 가할 수 있으나 통상의 방법을 채택할 수 있다. 상기 당전이단계는 50내지 65℃에서 실시할 수 있으나 더욱 바람직하게는 통상의 조건에 따라 실시하는 것이 좋다.
상기(c) 이성화단계는 당전이시킨 원료에 글루코오스 이소머라아제를 처리하여 올리고당용액에 존재하는 포도당으로부터 프룩토오스를 생성하는 단계로, 예컨대 당화된 원료 1g 당 10-50 U 의 글루코오스 이소머라아제를 가할 수 있으나 통상의 글루코오스 이소머라아제 처리수준에 따르는 것이 바람직하다. 상기 이성화단계는 50내지 60℃에서 2시간 실시할 수 있으나 더욱 바람직하기로는 통상의 조건에 따라 실시하는 것이 좋다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법에 의해서 제조되어는 칡 효소분해물을 함유하는 여성 미용뿐만 아니라 부인병 및/또는 성인병의 예방 및 개선용 조성물을 제공한다.
본 발명의 칡을 함유하는 식품조성물은 칡 원료에 존재하는 전분을 효소를 이용하여 올리고당 및 퓨라린이 동시에 함유된 새로운 천연기능성 식품, 식품 첨가제, 음료 또는 음료 첨가제 등으로 이용될 수 있다.
　　　　　　 이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1. 액화액의 제조
베트남산 칡뿌리를 세척한 후 스팀으로 1시간 내지 2시간 동안 증자한 후 건조시키고, 분말화 한 후 사용하였고 알파아밀라아제는 Thermamyl (노보회사제품)을 사용하였다. 필요에 따라서는 디브렌칭 효소 (5 U/g)를 첨가하여 액화 반응을 진행할 수 있다. 분말 원료 200g에 증류수 1.2L를 가하고 알파아밀라아제 84 U/g를 가하여 95℃에서 60분간 액화시켜 액화액을 제조하였다.
실시예 2. 트랜스글루코시다아제 ( 글루코아밀라아제 ) 처리
상기 실시예 1에서 제조한 액화액을 사용하였고 트랜스글루코시다아제는 시판되는 아마노회사제품을 사용하였다. 실시예 1에서 제조한 액화액 400 ml에 글루코아밀라아제 0.9 U/g를 가하여 60℃에서 2시간 당전이시켜 올리고당을 생산하였 다.
실시예 3. 말토제닉아밀라아제 처리
상기 실시예 1에서 제조한 액화액을 사용하였고 말토제닉아밀라아제는 시판되는 효소 (노보회사제품) 또는 실험실에서 제조한 효소를 사용하였다. 실시예1에서 제조한 액화액 400 ml에 말토제닉아밀라아제 45 U/g 원료를 가하여 55℃에서 2시간 동안 당전이시켜 올리고당 및 당전이퓨라린을 생산하였다.
실시예 4. 프룩토오스 함유 올리고당의 제조
상기 실시예 2에서 제조한 당전이액을 사용하였고 글루코스 이소머라아제는 시판되는 효소 (노보회사제품)를 사용하였다. 상기 실시예 2 또는 실시예 3에서 제조한 당전이액 400 ml에 글루코스 이소머라아제 14.5 U/g 원료를 가하여 60℃ 에서 2시간 이성화시켜 올리고당에 존재하는 글루코오스로부터 프룩토오스를 생산하였다.
실험예 1. 박층크로마토그래피 분석
상기 실시예 1 내지 3 에서 제조된 산물의 올리고당 함유량, 퓨라린 및 당전이 퓨라린 함유량을 박층크로마토그래피로 각각 분석하였고, 그 결과는 도 2 에 나타내었다 (도 2 참조).
실험결과, 도 2에 나타나는 바와 같이, 도 2의 레인 A는 실시예 1의 결과로 칡전분이 알파아밀라아제에 의해 액화되어 다양한 크기의 올리고당이 생성되었음을 알 수 있다. 레인 B은 실시예 2의 결과를 분석한 것으로 글루코오스 2개 내지 8개를 포함한 올리고당이 생성되었음을 나타내고 있다. 레인 C에는 실시예 3의 결과를 나타내는 것으로 글루코오스 2개 내지 8개 이상의 올리고당이 생성되었음을 확인할 수 있었다.
실험예 2. 올리고당 함량 분석
상기 실시예 1 내지 3에서 제조된 산물의 올리고당 함유량을 HPAEC (HPAEC system, Dionex, Carbopac PA1 column)로 분석하였고 그 결과는 도 3a 및 3b, 그리고 하기 표 1에 나타내었다 (용매 A: 150mM NaOH, 용매 B: 150mM NaOH + 600mM Sodium acetate, 용매 B의 조성이 30분 동안 0 - 30%까지 일정하게 증가, 유속 1.0ml/min).
도 3A은 칡 액화액에 트랜스글루코시다아제를 처리한 효소 분해물(실시예 2)에 관한 결과이고, 도 3B는 칡 액화액에 말토제닉아밀라아제을 처리한 효소 분해물(실시예 3)에 관한 분석결과이다.
실험결과, 도 3A 및 도 3B에 나타낸 바와 같이, 액화 단계에서 생성된 제품의 당 조성은 글루코오스 함량 약 30 % 이상 가량이었다. 당전이 단계에서 생성된 제품의 당조성은 실시예 2의 경우 이소말토오스 및 올리고당이 다량으로 생성되었음을 알 수 있었고, 실시예 3에서는 글루코오스 5개 이상을 함유하는 분지올리고당이 생성되었음을 알 수 있었다. 실시예 4에서 생성된 제품의 당조성은 올리고당의 생성뿐만 아니라 프룩토오스 25 % 이상이 함유되었다. 도 3A에서, 실시예1, 2, 3의 경우 알파아밀라아제에 의해 원료에 존재하는 전분이 분해된 후 여러가지 당전이 효소를 처리한 결과 여러 가지 올리고당이 생성되었음을 보여주고 있다.
주요 당 조성 (%, w/v)
　 실시예1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
glucose 2.4 5.6 0.36 3.2
isomaltose 　 2.5 0.30 2.5
fructose - - 　 2.4
maltose 2.8 0.32 3.03 0.32
maltotriose 3.5 0.23 1.13 0.23
isomaltotriose 　 0.37 0.92 0.37
maltotetraose 2.4 0.03 0.42 0.03
maltopentaose 5.9 - 0.13 -
isomaltotetraose 　 0.15 1.64 0.15
>isomaltopentaose 　 0.35 2.0 0.35
실험예 3. 퓨라린 함량 분석
상기 실시예 1 내지 실시예 3 에서 제조된 산물의 퓨라린 함유량을 HPLC (600E HPLC system, Waters, Bio-basic C18 column)로 분석하였고 그 결과는 도 4b 내지 4c 및 하기 표 2 에 나타내었다 (용매 A: water/formic acid, 100/0.1, v/v, 용매 B: acetonitrile, 용매 B의 조성이 15분 동안 10 - 30%로 일정하게 증가, 유속 1.0ml/min).
제품 용액의 퓨라린 함량
　 원료 용액 실시예1 실시예 2 실시예3 실시예4
퓨라린 농도 (mg/ml) 3.43 3.43 3.4 1.1 3.4
당전이퓨라린 G1-퓨라린 0 0 0 0.96 0
G2-퓨라린 0 0 0 1.37 0
계 3.43 3.43 3.4 3.43 3.4
상기 표 2에서 나타나는 바와 같이, 퓨라린의 함량은 원료제품 3.43 mg/ml, 당전이 단계에서는 3.4 mg/ml, 실시예 2 처리구에서는 3.4 mg/ml로 거의 분해되지 않고 함량의 변화가 거의 없었다. 그러나 실시예 3 용액에서는 원료제품의 퓨라린 함량의 68 %가 당전이 퓨라린 (글루코실 퓨라린 및 말토실 퓨라린)으로 전환되었음을 나타내고 있다. 퓨라린의 총 함량은 3.43 mg/ml로 변화가 없었다. 또한 실시예 1 내지 실시예 4의 산물의 퓨라린 함량을 비교 분석하여 도 4에 나타내었다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따라 칡의 효소 분해액을 함유하는 기능성 음료의 제조 과정을 나타낸 모식도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 칡의 효소 분해액의 올리고당의 함유량을 박층크로마토그래피로 나타낸 도면이며,
도 3a 및 3b는 본 발명의 실시예 2 및 3에 따른 각각의 효소분해액에 포함된 올리고당 함유량을 HPAEC로 나타낸 도면이고,
도 4는 퓨라린 함유량을 HPLC로 나타낸 도면이다.

Claims (7)

  1. 칡 분말에 알파아밀라아제를 처리한 후, 트랜스글루코시다아제 또는 말토제닉아밀라아제를 처리하여 얻어지며, 퓨라린 0.01 내지 1.0 w/v%, 및 포도당분자 2 내지 8 로 이루어지는 올리고당 4 내지 20 w/v% 를 함유하는 칡의 효소 가수분해액을 포함하는 식품 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 칡 분말에 알파아밀라아제를 처리한 후, 트랜스글루코시다아제 및 글루코스 아밀라아제를 처리하여 얻어지며, 퓨라린 0.01 내지 1.0 w/v%, 포도당분자 2 내지 8 로 이루어지는 올리고당 4 내지 20 w/v%, 및 프룩토오스 1 내지 5 w/v%을 함유하는 식품 조성물.
  3. 제 1항 또는 제2항에 있어서, 상기 조성물은 건강 음료, 음료 첨가제 또는 건강 식품인 식품 조성물.
  4. 칡 분말에 알파아밀라아제를 처리한 후, 트랜스글루코시다아제 또는 말토제닉아밀라아제를 처리하는 단계를 포함하며, 퓨라린 0.01 내지 1.0 w/v%, 및 포도당분자 2 내지 8로 이루어지는 올리고당 4 내지 20 w/v%를 함유하는 칡의 효소 가수분해액을 포함하는 식품 조성물의 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 칡 분말 1 g당 20 내지 200 U의 알파아밀라아제 및 0.1 내지 2.0 U의 트랜스글루코시다아제로 처리하여, 올리고당 4 내지 20 w/v% 및 퓨라린 0.01 내지 1.0 w/v%를 함유하는 식품 조성물의 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 칡 분말 1g 당 20 내지 200 U의 알파아밀라아제, 0.1 내지 2.0 U 의 트란스글루코시다아제 및 5 내지 50 U의 글루코오스 이소머라아제로 처리하여, 올리고당 4 내지 20 w/v%, 프룩토오스 1 내지 5 w/v% 및 퓨라린 0.01 내지 1.0 w/v%를 함유하는 식품 조성물의 제조방법.
  7. 제 4항에 있어서, 상기 칡 분말 1 g당 20 내지 200 U의 알파아밀라아제 및 10 내지 100 U의 말토제닉아밀라아제로 처리하여, 올리고당 4 내지 20 w/v% 및 퓨라린 0.1 내지 0.8 w/v%를 함유하는 식품 조성물의 제조방법.
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