KR20110077807A - The producing process of functional and fermented material containing taurine and gaba by fermentation with oyster - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 굴 유래의 타우린과 해조류 유래의 해조올리고당을 비롯한 천연 GABA를 다량으로 함유하는 기능성 발효소재 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 GABA의 생성능 및 비린내의 제거에 우수한 발효 균주를 사용하여 해조류 및 굴을 발효함으로써 굴로부터 다량의 타우린과 비타민을 함유하게 되고 해조류로부터 천연GABA 및 해조올리고당을 함유하는 기능성 발효소재를 제조하는 방법 및 이에 의해 제조되는 기능성 발효소재에 관한 것이다.The present invention relates to a functional fermentation material containing a large amount of natural GABA, including taurine derived from oysters and seaweed oligosaccharides derived from algae, and a method for preparing the same, and more specifically, using a fermentation strain excellent in producing GABA and removing fishy smell. The present invention relates to a method for producing a functional fermentation material containing a large amount of taurine and vitamins from oysters and containing natural GABA and algae oligosaccharides from seaweeds by fermenting algae and oysters.
고혈압은 전 세계적으로 만연한 질병으로 성인의 15-20%에 달하며 동맥경화, 뇌졸중, 심근경색 및 당뇨병 등 심각한 만성 질병문제를 야기한다. 이는 정상적인 혈압을 유지하는 기관들이 천천히 붕괴되는 질병으로 순환기계 질병의 원인이 되는 동시에 앞서 언급한 질병과 함께 합병증으로 나타날 경우, 치사율이 매우 높은 만 성 퇴행성 질환으로 발전하게 된다. 이러한 고혈압과 관련된 약물로는 칼슘차단제, 안지오텐신전환효소 저해제, ARB제재, 알파차단제, 베타차단제, 이뇨제 등이 있다. 칼슘차단제, ARB제재, 알파 및 베타 차단제, 이뇨제는 개선제의 기능성 보다는 치료제에 가까운 의약품으로서의 성격이 강해 장기간의 시간과 고비용이 소요되어 기능성이 주된 포커스가 되는 연구과제에서는 연구가 까다롭다는 단점이 있다. 고혈압과 관련된 약물 중에서 안지오텐신 전환효소 저해제는 이미 많은 연구가 이루어지고 있는 실정이고, 치료제의 성격을 가지는 의약품과 함께 혈압개선용 식품의 기능적인 성격의 식품들도 출시되고 있어, 산업적으로의 전환이 다른 약물들보다는 용이하다는 이점이 있다. 이러한 안지오텐신 전환효소 저해제로 Captopril, Alapril, Fosinopril, Moexipril, Tandolapril 등과 같은 화학합성 치료제들의 많은 연구가 이루어 졌다. 그러나 이와 같은 합성 치료제들은 헛기침, 미각장애 및 피부 홍진 등의 부작용이 나타나기 때문에 천연물 유래의 안전한 항고혈압 신소재를 찾는데 많은 관심을 기울이고 있다. 이러한 천연물 유래의 신소재개발을 위하여 본 연구에서 원료로 사용되는 다시마와 굴은 안전성과 경제성이 확보되며, 천연 건강식품으로 널리 식용되고 있는 훌륭한 해양생물자원이다. 최근 해조류를 이용한 바이오에너지의 개발과 이를 위한 해조류의 대량생산 및 이용을 위한 다양한 연구가 진행 중인 만큼 이들로 부터 항고혈압 효능의 기능성 신소재의 개발은 경쟁력을 갖춘 미래 자원의 활용과 더불어 시의적절한 것으로 판단된다. Hypertension is a prevalent disease worldwide, affecting 15-20% of adults and causing serious chronic diseases such as atherosclerosis, stroke, myocardial infarction and diabetes. This is a disease in which normal blood pressure is slowly decayed, which causes circulatory disease, and when it appears as a complication with the aforementioned disease, it develops into a chronic degenerative disease with a high mortality rate. Drugs associated with such hypertension include calcium blockers, angiotensin converting enzyme inhibitors, ARB agents, alpha blockers, beta blockers, and diuretics. Calcium blockers, ARB agents, alpha and beta blockers, and diuretics are more potent drugs than therapeutic agents, which makes it difficult to study in research projects that require a long time and high cost and are the main focus of functionality. . Among the drugs related to hypertension, angiotensin converting enzyme inhibitors have been studied in many cases, and foods with functional characteristics of blood pressure improving foods are released along with drugs having therapeutic characteristics, and thus industrial conversion is different. The advantage is easier than drugs. As such angiotensin converting enzyme inhibitors, many studies of chemosynthetic agents such as Captopril, Alapril, Fosinopril, Moexipril, Tandolapril have been conducted. However, these synthetic therapies have a lot of interest in finding new safe antihypertensive materials derived from natural products because of side effects such as flatulence, taste disorders and skin redness. Kelp and oyster, which are used as raw materials in this study for the development of new materials derived from natural products, are excellent marine biological resources widely secured as safety foods and economics. Recently, the development of bioenergy using seaweeds and various researches for mass production and use of seaweeds have been conducted. Therefore, the development of functional new materials with antihypertensive efficacy from them is timely with the utilization of competitive future resources. Judging.
굴(Oyester)은 글리코겐, 비타민, 단백질 등 각종 영양소가 함유되어 있으며, 타이로신 글루탐산 등 18종 이상의 아미노산과 타우린 등의 기능성 물질 뿐만 아니라 철분 요오드 등 필수 무기질 등이 풍부한 완전식품으로 인식되며 세계 10대 수산물로써 널리 이용되어 왔다. 통영을 비롯한 남해안에서 대량 양식되고 있는 굴은 1960-70년대 경제개발 초기 수출 공신이었지만 최근에는 중국산 굴이 세계시장을 급속히 잠식하고 있으며, 냉동 또는 단순 가공품의 형태로 유통되고 있는 실정이다. 본 발명에서는 항고혈압효능의 발현을 위한 고농도의 타우린(taurine)과 천연 GABA의 생성을 위하여 천연 GABA의 전구물질인 글루탐산 (glutamic acid)과 타우린이 고농도 함유되어 있는 굴에 주목하였으며, 이를 발효하여 항고혈압 효능의 기능성 신소재를 개발함으로써 점차적으로 경쟁력을 잃어가는 수하식 굴 양식산업의 활성화를 위한 돌파구를 마련하였다.Oyster contains various nutrients such as glycogen, vitamins, and protein, and is recognized as a complete food that is rich in more than 18 kinds of amino acids such as tyrosine glutamic acid and functional substances such as taurine, as well as essential minerals such as iron iodine. It has been widely used. Oysters, which have been mass-produced on the southern coast of Tongyeong and other countries, were exports of the early stages of economic development in the 1960s and 1970s, but recently Chinese oysters are rapidly encroaching on the world market and are being distributed in the form of frozen or simple processed products. In the present invention, in order to produce high concentrations of taurine and natural GABA for the expression of antihypertensive effect, attention was paid to oysters containing high concentrations of glutamic acid and taurine, precursors of natural GABA, and fermented to antihypertensive By developing a new functional material of efficacy, it has made a breakthrough for revitalizing the oyster farming industry which is gradually losing its competitiveness.
또한, 웰빙시대 건강식품 소재로써 해조류는 그 기능성과 더불어 수요가 확대되고 있으며 특히 풍부한 미네랄 및 기능성 다당류로 인하여 항균, 항산화, 항바이러스, 항암활성을 비롯하여 동맥경화, 심근경색, 고혈압, 협심증, 뇌졸중 등의 생활 습관병 예방에 효과적이라는 보고들과 함께 그 잠재적인 가능성이 부각되고 있는데, 이들 중 다시마는 굴과 함께 항고혈압소재로써 널리 알려진 GABA의 전구물질인 글루탐산 (glutamic acid)를 다량 함유한 천연 원료로써, 고농도 천연GABA의 생산을 위한 종래의 생산 방법인 MSG (화학적 합성품)의 인위적인 첨가 없이 발효공법을 통하여 다시마 유래의 고농도 천연 GABA를 생산할 수 있다. 이와 동시에 미생물에 의한 발효 과정에서 후코이단 (Fucoidan) 등 고분자 기능성 해조 다당류의 저분자화를 통하여 갈조류 유래의 후코즈 (Fucose) 등 단당류와 기능성 저분자 올리고당을 동시에 함유함으로써 항고혈압 효능을 배가시킬 수 있다.In addition, algae as a health food material in the well-being era is expanding in demand along with its functionality, especially due to its rich minerals and functional polysaccharides, including antibacterial, antioxidant, antiviral and anticancer activities, including atherosclerosis, myocardial infarction, hypertension, angina pectoris, stroke, etc. In addition to the reports that it is effective in preventing lifestyle diseases, the potential of these is highlighted, and kelp is a natural raw material containing glutamic acid, a precursor of GABA, widely known as an antihypertensive material, along with oysters. In addition, it is possible to produce high concentration natural GABA derived from kelp through fermentation without artificial addition of MSG (chemical compound), which is a conventional production method for producing high concentration natural GABA. At the same time, the antihypertensive effect can be doubled by simultaneously containing a monosaccharide such as fucose derived from brown algae and a functional low molecular oligosaccharide through the low molecular weight of a macromolecular functional seaweed polysaccharide such as fucoidan during fermentation by microorganisms.
뿐만 아니라 해조류는 아미노산(Glutamic Acid 및 Aspartic Acid 등)을 다량 함유하고 있으며, 고기능성 천연소재로 각광을 받고 있는 해조 올리고당 (Fucoidan 등) 또한 풍부하여 이상적인 천연식품으로써 인식되고 있을 뿐만 아니라 다양한 미네랄과 비타민 등이 풍부하게 함유되어 있고, 최근 해조류의 생리 효용성에 관한 국내외 전문가들의 활발한 연구 수행 결과 해조류가 다이어트 작용, 정장 작용에 의한 변비 치료, 중금속 및 방사능 물질의 체외 배출 작용 등에 깊이 관여하는 것으로 밝혀지고 있다. 그리고 후코이단으로 통칭되는 함황 다당류의 경우는 항균, 항산화, 항바이러스, 항암활성을 비롯하여 동맥경화, 심근경색, 고혈압, 협심증, 뇌졸중 등의 성인병 예방에 효과적이라고 보고된 바 있다.In addition, seaweed contains a large amount of amino acids (Glutamic Acid and Aspartic Acid), and is also known as an ideal natural food because it is rich in seaweed oligosaccharides (Fucoidan, etc.), which is spotlighted as a highly functional natural material, as well as various minerals and vitamins. It contains abundant back, and recently, active research by domestic and foreign experts on the physiological efficacy of seaweed has revealed that seaweed is deeply involved in diet, treatment of constipation by intestinal action, and extracorporeal release of heavy metals and radioactive substances. . In addition, the sulfur-containing polysaccharide, commonly referred to as fucoidan, has been reported to be effective in preventing adult diseases such as arteriosclerosis, myocardial infarction, hypertension, angina pectoris, and stroke, including antibacterial, antioxidant, antiviral, and anticancer activities.
그러나 해조류와 굴과 같은 해양자원의 이용은 그 대부분이 단순 건조 등의 1차 가공품이나 사료로 사용되는 것에 그치고 있다. 따라서 이들을 이용한 고차원의 기술적 가공품의 개발이 필요하며, 특히 다시마를 비롯한 해조류와 굴에 존재하는 각종 생리활성물질을 최대한 이용하고 풍부한 비타민이나 무기질 등의 천연성분을 그대로 유지할 수 있는 가공 방법의 개발이 시급한 실정이다.However, the use of marine resources such as algae and oysters is mostly used as primary processed products or feed, such as simple drying. Therefore, it is necessary to develop high-level technical processed products using them, and in particular, it is urgent to develop a processing method that can make full use of various bioactive substances in seaweeds and oysters including kelp and maintain natural ingredients such as rich vitamins and minerals. to be.
GABA는 분자량이 103.2 dalton으로 피페리인산으로 불리며 용융점이 202℃로 열에 안정한 편이며 C4H9NO2의 분자식을 가지고, 물에 대한 높은 용해성을 가지는 비단백질성 아미노산의 일종으로 포유동물의 뇌나 척수에 존재하는 흥분 억제성 신경전달물질(Inhibitory Neurotransmitter)이다. GABA는 인체의 많은 생리적인 메카니즘의 조절에 관여하여 뇌의 혈류를 활발하게 하고 산소 공급량을 증가시켜 뇌세 포의 대사기능을 항진시키는 작용을 하는 것으로 알려져 있다. 또한 성장호르몬의 분비 조절에도 관여하며 혈압강하 및 통증완화, 정신안정작용, 간, 신장기능 개선작용, 대장암 억제작용 등 여러 생리 조절 작용에 관여하는 것으로 알려져 있어 약리적으로 매우 주목받는 물질이다. GABA has a molecular weight of 103.2 daltons called piperiric acid, has a melting point of 202 ° C, is stable to heat, has a molecular formula of C 4 H 9 NO 2 , and is a non-proteinaceous amino acid with high solubility in water. Inhibitory Neurotransmitter present in the spinal cord. GABA is known to be involved in the regulation of many physiological mechanisms of the human body to activate the blood flow of the brain and increase the oxygen supply to promote the metabolism of brain cells. In addition, it is involved in the regulation of growth hormone secretion and is known to be involved in various physiological control actions, such as blood pressure lowering and pain relief, mental stability, liver, kidney function improvement, colon cancer suppression effect is a very pharmacologically attracting attention.
그러나 일반적으로 식품 등을 통하여 섭취되는 타우린과 GABA의 양은 많지 않아 약리작용을 발휘하기 위한 필요량을 식품에서 섭취하는 것은 용이하지 않다. 이를 극복하기 위해 타우린과 GABA가 다량 함유된 식·음료소재를 발굴하여 산업적으로 활용하려는 연구가 활발히 진행되고 있다.However, in general, the amount of taurine and GABA, which are ingested through foods, is not high, so it is not easy to ingest the necessary amount from the food to exert pharmacological action. In order to overcome this problem, studies are being actively conducted to discover and utilize food and beverage materials containing a large amount of taurine and GABA.
이에 본 발명자는 자연섭취로는 양적 제한을 가진 타우린과 GABA를 생리활성이 기대되는 양까지 높여 섭취할 수 있도록 굴과 해조류 내에 존재하는 글루탐산을 GABA로 대량 전환하면서도 글루탐산 이외의 타우린과 같은 기능성 물질에는 영향을 주지 않는 발효 균주를 이용하여, 발효공법에 의한 인체에 유용한 후코이단 등의 고분자 해조다당류를 저분자화하고, 굴과 해조류의 추출 가공시 필연적으로 발생하는 해조취와 비린내 등의 이미, 이취를 제거함으로써 종래의 기능성 식품소재로써의 기호성을 유지한 채 다량의 타우린과 천연GABA 및 저분자해조올리고당을 비롯한 해조미네랄을 함유하는 기능성 발효소재의 제조방법을 개발함으로써 본 발명을 완성하기에 이르렀다. Therefore, the inventors of the present invention, while a large amount of taurine and GABA having a quantitative limit in natural intake to increase the amount of physiological activity expected to be ingested in large amounts of functional substances such as taurine other than glutamic acid while converting glutamic acid present in oysters and algae into GABA By using fermentation strain which does not affect, low molecular weight of seaweed polysaccharides such as fucoidan, which is useful for human body by fermentation method, and remove odors such as seaweed odor and fishy smell which are inevitably generated during extraction processing of oysters and seaweeds Thus, the present invention has been completed by developing a method for producing a functional fermentation material containing a large amount of taurine and seaweed minerals including natural GABA and low molecular weight algae oligosaccharides while maintaining palatability as a conventional functional food material.
본 발명은 굴과 해조류 유래의 타우린과 천연 GABA를 비롯한 해조올리고당을 다량으로 함유하는 기능성 발효소재의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a method for producing a functional fermentation material containing a large amount of seaweed oligosaccharides, including taurine derived from oysters and seaweed and natural GABA.
또한 상기 방법에 의하여 제조된 타우린과 천연 GABA를 비롯한 해조올리고당을 다량으로 함유하는 기능성 발효소재를 제공하는 것을 목적으로 한다. It is also an object of the present invention to provide a functional fermentation material containing a large amount of seaweed oligosaccharides, including taurine and natural GABA prepared by the above method.
아울러, 상기 기능성 발효소재를 유효성분으로 포함하고, 항산화 및 항-고혈압용 건강기능식품을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the functional fermentation material as an active ingredient, and aims to provide an antioxidant and anti-hypertension health functional food.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, In order to achieve the above object,
본 발명은 굴, 해조류 또는 이들의 혼합물을 주 원료로하여 발효공법을 통한 기능성 발효소재를 제조하는 방법을 제공하며, 상기 굴 또는 해조류 및 이들의 혼합물을 발효공정의 10 내지 30%(v/v)가 되도록 포함된다.The present invention provides a method for producing a functional fermentation material through a fermentation method using oysters, seaweeds or mixtures thereof as a main raw material, 10 to 30% (v / v) of the fermentation process ) To be included.
뿐만 아니라 굴과 해조류는 수세, 탈염, 분쇄의 전처리 공정이 동일하며, 굴은 생굴, 굴의 가수분해액 또는 굴의 추출농축액을 사용한다. 굴, 해조류 또는 이들의 혼합물이 30% (v/v)를 초과하는 경우, 굴과 해조류의 염분에 의하여 최종 기능성 발효소재의 맛에 영향을 미치기 때문에 굴, 해조류 또는 이들의 혼합물은 10 내지 30%(v/v)이 적당하다. In addition, oysters and seaweeds have the same pretreatment process of washing, desalting, and grinding, and oysters use live oysters, hydrolysates of oysters, or extract concentrates of oysters. If oysters, seaweeds or mixtures thereof exceed 30% (v / v), the salts of oysters and seaweeds may affect the taste of the final functional fermentation material, resulting in 10-30% (v / v) is appropriate.
상세하게는 굴, 굴의 가수분해액, 굴의 추출농축액 및 해조류를 발효원으로써 단독으로 사용할 경우, 이들을 전체 중량의 10 내지 30% (v/v)가 되도록 하며, 이들의 혼합물을 발효원으로써 발효할 경우, 굴, 굴의 가수분해액 또는 굴의 추출농축액과 해조류를 선택적으로 혼합하여, 10 내지 30%(v/v)로 첨가함에 있어 그 비율이 굴, 굴의 가수분해액 또는 굴의 추출농축액과 해조류가 1:2~2:1의 범위에서 선택적으로 사용하는 것이 바람직하다. Specifically, when oysters, hydrolysates of oysters, extract concentrates of oysters and seaweeds are used alone as fermentation sources, they are 10-30% (v / v) of the total weight, and mixtures thereof are used as fermentation sources. When fermenting, the mixture of oysters, hydrolysates of oysters or oyster extract concentrates and seaweeds is selectively mixed and added at 10-30% (v / v). Extract concentrate and seaweed are preferably used in the range of 1: 2 to 2: 1.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기능성 발효소재를 제조하기 위하여 전처리된 굴, 해조류 또는 이들의 혼합물을 물과 혼합하여 115~125℃에서 10~20분간 멸균한 후, 30~37℃까지 냉각한다. 이 때 주 원료인 굴과 해조류 및 이들의 혼합물은 물과 혼합하였을 때, 전체 중량의 10~30%가 되도록 한다. According to one embodiment of the present invention, to prepare a functional fermentation material, pretreated oysters, algae or a mixture thereof is mixed with water and sterilized at 115 ~ 125 ℃ for 10 to 20 minutes, and then cooled to 30 ~ 37 ℃ . At this time, oysters, seaweeds, and mixtures thereof, which are the main raw materials, are 10-30% of the total weight when mixed with water.
본 발명의 굴의 가수분해액은Hydrolysis solution of the oyster of the present invention
(1) 전처리된 굴에 물을 혼합한 후, 50~70℃의 온도에서 교반하면서 알카라제를 첨가하여 가수분해하는 단계;(1) mixing water with the pretreated oyster, followed by hydrolysis by adding alkalase while stirring at a temperature of 50-70 ° C .;
(2) 상기 (1) 단계의 가수분해된 굴의 잔사를 40~200mesh의 진동체로 제거하고 굴의 가수분해액을 수거하는 단계; 및(2) removing the residue of the hydrolyzed oyster of step (1) with a vibrating body of 40 ~ 200 mesh and collecting the hydrolyzate of the oyster; And
(3) 상기 (2)단계에서 수거된 굴의 가수분해액을 공경 (pore size)이 0.05~0.1um인 모듈을 가지는 외부순환식 감압형 분리막을 이용하여 수용성 물질만을 정밀여과하는 단계; (3) precision filtration of only the water-soluble substance by using an external cyclic pressure-sensitive separator having a module having a pore size of 0.05 to 0.1 um in the hydrolyzate of the oyster collected in step (2);
로 제조되는 것을 특징으로 한다.Characterized in that manufactured.
상기 (3) 단계에서 정밀여과된 가수분해액을 첨가하기에 용이하도록 포장하는 단계가 추가될 수 있다.Packaging may be added to facilitate the addition of the microfiltration hydrolyzed in step (3).
또한, 본 발명에서 굴의 추출농축액은,In addition, the extract concentrate of the oyster in the present invention,
(1) 굴을 수세, 탈염, 분쇄의 방법으로 전처리하는 단계;(1) pretreatment of the oyster by washing, desalting and grinding;
(2) 상기 전처리된 굴에 물을 혼합하여 70~90℃에서 20~60분간 교반하면서 추출하는 단계;(2) mixing the pre-treated oyster with water and extracting with stirring at 70-90 ° C. for 20-60 minutes;
(3) 상기 (2) 단계의 추출된 굴의 잔사를 40~200mesh의 진동체로 제거하고 굴의 추출액을 수거하는 단계;(3) removing the residue of the extracted oyster of step (2) with a vibrating body of 40 ~ 200 mesh and collecting the extract of the oyster;
(4) 상기 (3）단계의 추출이 완료된 굴의 추출액을 공경(pore size)이 0.05~0.1um인 모듈을 가지는 외부순환식 감압형 분리막을 이용하여 수용성 물질만을 정밀여과하는 단계; 및(4) precision filtration of only the water-soluble substance by using an external cyclic pressure-sensitive separator having a module having a pore size of 0.05 to 0.1 um in the extraction solution of the oyster extracted in the step (3); and
(5) 상기 (4) 단계의 정밀여과된 굴의 추출액을 30~50℃의 온도에서 감압하여 brix가 20~40%가 되도록 농축하는 단계; (5) condensing the extract of the microfiltered oyster of step (4) at a temperature of 30-50 ° C. to reduce brix to 20-40%;
로 제조되는 것을 특징으로 한다. Characterized in that manufactured.
또한 상기 (5) 단계에서 농축된 농축액을 첨가하기에 용이하도록 포장하는 단계가 추가될 수 있다.In addition, the step of packaging to facilitate the addition of the concentrated concentrate in step (5) may be added.
굴의 가수분해액과 추출농축액은 본 발명자에 의해 개발된 정밀여과 장치인 "외부순환식 감압형 분리막 장치"를 이용하여 정밀여과 공정을 거침으로써 0.05~0.1um의 수용성 물질만이 여과되어 발효공정에 사용되며, 상기 여과 시스템은 여과과정에서 외부의 노출이 방지됨으로써 여과시 발생하는 향미의 손실을 최소화 할 수 있다. The hydrolyzate and extract concentrate of the oyster are subjected to a microfiltration process using the "external circulation pressure reducing membrane device", which is a microfiltration device developed by the present inventors. The filtration system is used to prevent external exposure during the filtration process, thereby minimizing the loss of flavor generated during filtration.
또한 "외부 순환식 감압형 분리막 시스템"은 외부의 환경과 격리된 막분리공정으로서 기존의 가압식 공정과는 달리 여과액이 나오는 부분에 자흡식 펌프를 부착하여 감압식으로 70~400mmHg 사이의 마일드한 조건에서 운전함으로써, 압력에 따른 막의 부담을 최소화 시킬 뿐만 아니라 여과액 방출부로부터 자흡식 펌프로 액을 흡입하여 여과하기 때문에 펌프와 농축액이 직접적으로 접촉하는 일이 없으며, 항상 저압에서 운전하고 별도의 농축 탱크가 필요 없고, 배관, 밸브 및 시스템의 비용이 최소화 되어 매우 경제적이다. 또한 각각의 멤브레인(모듈)의 하단으로부터 지속적으로 공기를 방출하여 막의 외부 표면에 흡착 될 수 있는 오염물질을 지속적으로 떨어 낼 수 있도록 설계됨에 따라 여과공정이 진행되면서 막의 오염이 가속화되지 않고 지속적으로 안정한 투과성을 가지는 장점을 가지며 (도 10), 또한 여과액을 분획분으로 분리하여 제조할 수 있다 (도 11).In addition, "external circulation pressure reducing membrane system" is a membrane separation process that is isolated from the external environment, unlike the conventional pressurized process, by attaching a self-priming pump to the part where the filtrate comes out, it is a mild condition between 70 and 400 mmHg. By operating at, the pressure of the membrane is minimized and the liquid is sucked and filtered by the self-suction pump from the filtrate discharge, so that the pump and the concentrate do not directly contact each other. There is no need for a tank, and the cost of piping, valves and systems is minimized, making it very economical. In addition, it is designed to continuously release air from the bottom of each membrane (module) to continuously remove contaminants that can be adsorbed on the outer surface of the membrane. It has the advantage of having permeability (Fig. 10), it can also be prepared by separating the filtrate into fractions (Fig. 11).
본 발명의 다량의 타우린과 천연 GABA, 저분자 올리고당 및 미네랄을 함유하는 기능성 발효소재는, Functional fermentation material containing a large amount of taurine and natural GABA, low molecular weight oligosaccharides and minerals of the present invention,
(1) 굴, 굴의 가수분해액 또는 굴의 추출농축액 및 전처리된 해조류를 전체 중량의 10~30% (v/v) 가 되도록 물을 혼합하여 멸균하고, 30~37℃까지 냉각하여 배지를 준비하는 단계;(1) Sterilize water by mixing oyster, hydrolyzate of oyster or extract concentrate of oyster, and pretreated seaweed to 10-30% (v / v) of the total weight, and sterilize by cooling to 30-37 ℃. Preparing;
(2) 상기 배지에 발효 미생물로 유산균, 효모 또는 이들을 혼합하여 접종한 후 발효시키는 단계; (2) fermenting lactic acid bacteria, yeast or a mixture of these as fermentation microorganisms in the medium and then fermenting them;
(3) 발효가 끝난 발효액을 고온가압 멸균하여 발효기간 중에 대수적으로 증식한 발효 미생물을 사멸시키는 단계; 및(3) high-pressure autoclaving of the fermented broth to kill the fermented microorganisms that have multiplied logarithmically during the fermentation period; And
(4) 멸균된 발효액을 0.05~0.1um 이하의 맑고 깨끗한 수용성 물질만을 정밀여과하는 단계; (4) microfiltration of the sterilized fermentation broth with a clear and clean water-soluble substance of 0.05 ~ 0.1um or less;
로 제조되는 것을 특징으로 한다. Characterized in that manufactured.
본 발명의 해조류는 다시마, 톳, 미역, 미역줄기, 우뭇가사리, 파래, 풀가사리, 꼬시래기, 매생이 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. The seaweed of the present invention may be selected from the group consisting of kelp, shellfish, seaweed, wakame stem, loot, green seaweed, grass starch, walnut, falcon and mixtures thereof.
상기 굴, 해조류 또는 이들의 혼합물을 이용한 기능성 발효소재를 제조하기 위하여 사용되는 락토바실러스 브레비스 (Lactobacillus brevis) BJ20(기탁번호 : KCTC 11377BP) 및 사카로마이세스 세레비시애 (Saccharomyces cerevisiae) MBP-27는 본 발명자가 동정한 GABA 생성능과 해조취 등의 이미, 이취를 제거하는데 우수한 균주로서, 상기 균주를 사용하는 경우, 타우린의 함량에는 영향을 주지 않으면서 원료에 풍부하게 존재하는 천연 글루탐산을 전량 GABA로 전환시키며 고분자 다당류로부터 저분자 해조올리고당를 함유하는 기능성 발효소재의 제조가 가능하게 된다. Lactobacillus brevis BJ20 (Accession No .: KCTC 11377BP) and Saccharomyces cerevisiae (Saccharomyces cerevisiae) MBP-27 used to prepare a functional fermentation material using the oyster, seaweed or a mixture thereof As a strain which is excellent in removing the off-flavor, such as GABA production ability and seaweed odor, which the inventors have identified, when using the strain, the entire amount of natural glutamic acid present in the raw material without affecting the content of taurine is used as the total amount of GABA. It is possible to produce a functional fermentation material containing low-molecular algae oligosaccharides from the polysaccharide.
상기의 특징을 가지는 락토바실러스 브레비스 (Lactobacillus brevis) BJ20 은 특허 절차상 미생물 기탁의 국제적 승인에 관한 부다페스트 조약의 규정에 따라, 2008년 8월 29일자로 KCTC (Korean Collection for Type Cultures, 한국생명공 학연구원)에 수탁번호 제 KCTC11377BP 로 기탁하였다.The Lactobacillus brevis BJ20, having the above characteristics, was issued on August 29, 2008, in accordance with the provisions of the Budapest Treaty on the International Approval of Microbial Deposits in Patent Procedures. Researcher) was deposited with Accession No. KCTC11377BP.
이하 본 발명을 실시예 및 도면을 들어 상세히 설명하면, Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and drawings.
생굴, 해조류 또는 이들의 혼합물을 이용한 기능성 발효소재의 제조공정은 본 발명의 실시예 1 및 도 1에 제시된 바와 같이, 상기의 생굴 또는 해조류를 단독 또는 혼합하여 전제 중량의 10~30%가 되도록 첨가한 후, 115~125℃에서 15~20분간 고온에서 가압하여 멸균한 후, 30~37℃까지 냉각하여, 발효미생물로써 유산균 (Lactobacillus brevis BJ-20)과 효모 (Saccharomyces cerevisiae MBP-27)를 단독 또는 혼합하여 1~5%(v/v)이 되도록 접종하여 2~7일간 발효함으로써, 다량의 타우린과 천연GABA 및 해조올리고당을 비롯한 미네랄 등을 함유하는 기능성 발효소재를 제조하였다. The manufacturing process of the functional fermentation material using raw oysters, seaweeds or mixtures thereof is added to be 10-30% of the total weight alone or mixed as shown in Example 1 and FIG. 1 of the present invention. After sterilization by pressurizing at 115 to 125 ° C. for 15 to 20 minutes at high temperature, and then cooling to 30 to 37 ° C., Lactobacillus brevis BJ-20 and yeast ( Saccharomyces cerevisiae MBP-27) alone as fermented microorganisms Or by mixing and inoculating 1 to 5% (v / v) to ferment for 2 to 7 days, to prepare a functional fermentation material containing a large amount of taurine and minerals, including natural GABA and algae oligosaccharides.
또한, 굴의 가수분해액 또는 해조류 및 이들의 혼합물을 이용한 기능성 발효소재의 제조공정은 본 발명의 실시예 2 및 도 2에 제시된 바와 같이, 상기의 굴 가수분해액 또는 해조류를 단독 또는 혼합하여 전제 중량의 10~30%가 되도록 첨가한 후, 115~125℃에서 15~20분간 고온에서 가압하여 멸균한 후, 30~37℃까지 냉각하여, 발효미생물로써 유산균(Lactobacillus brevis BJ-20)과 효모(Saccharomyces cerevisiae MBP-27)를 단독 또는 혼합하여 1~5%(v/v)이 되도록 접종하여 2~7일간 발효함으로써, 다량의 타우린과 천연GABA 및 해조올리고당을 비롯한 미네랄 등을 함유하는 기능성 발효소재를 제조하였다. In addition, the manufacturing process of the functional fermentation material using the hydrolyzate or seaweeds of oysters and mixtures thereof, as shown in Example 2 and FIG. 2 of the present invention, presupposed that the oyster hydrolyzate or seaweeds alone or mixed After addition to 10 to 30% of the weight, sterilized by pressing at high temperature at 115 ~ 125 ℃ for 15-20 minutes, and then cooled to 30 ~ 37 ℃, lactic acid bacteria ( Lactobacillus brevis BJ-20) and yeast as a fermentation microorganism ( Saccharomyces cerevisiae MBP-27) alone or mixed to inoculate 1-5% (v / v) and fermented for 2-7 days, functional fermentation containing a large amount of taurine and minerals, including natural GABA and algae oligosaccharides Material was prepared.
뿐만 아니라, 굴의 추출농축액 또는 해조류 추출액 및 이들의 혼합물을 이용 한 기능성 발효소재의 제조공정은 본 발명의 실시예 3 및 도 3에 제시된 바와 같이, 상기의 굴의 추출농축액 또는 해조류를 단독 또는 혼합하여 전체 중량의 10~30%가 되도록 첨가한 후, 115~125℃에서 15~20분간 고온에서 가압하여 멸균한 후, 30~37℃까지 냉각하여, 발효미생물로써 유산균(Lactobacillus brevis BJ-20)과 효모(Saccharomyces cerevisiae MBP-27)를 단독 또는 혼합하여 1~5%(v/v)이 되도록 접종하여 2~7일간 발효함으로써, 다량의 타우린과 천연GABA 및 해조올리고당을 비롯한 미네랄 등을 함유하는 기능성 발효소재를 제조하였다. In addition, the production process of the functional fermentation material using the extract concentrate or seaweed extract of the oyster and a mixture thereof, as shown in Example 3 and 3 of the present invention, alone or mixed with the extract concentrate or seaweed of the oyster After adding to 10-30% of the total weight, and sterilized by pressing at high temperature at 115 ~ 125 ℃ for 15-20 minutes, and then cooled to 30 ~ 37 ℃, lactic acid bacteria ( Lactobacillus brevis BJ-20) as a fermentation microorganism And yeast ( Saccharomyces cerevisiae MBP-27) alone or mixed inoculated to 1-5% (v / v) and fermented for 2-7 days, containing a large amount of taurine, natural GABA and minerals including algae oligosaccharides Functional fermentation material was prepared.
본 발명의 제조방법에 따라 제조된 기능성 발효소재는 발효공정에서 굴로부터 다량의 타우린을 발효 미생물의 작용에 의한 손실 없이 그대로 유지하면서, 굴과 해조류로부터 풍부한 천연GABA를 함유하며(도 4), 아래의 표 1과 같이 다양한 종류의 유리아미노산을 가지는 것을 확인할 수 있었다.Functional fermentation material prepared according to the production method of the present invention contains abundant natural GABA from oysters and algae, while maintaining a large amount of taurine from the oyster in the fermentation process without loss by the action of fermentation microorganisms (Fig. 4), below As shown in Table 1 it was confirmed that it has a variety of free amino acids.
[표 1] 생굴을 이용한 기능성 발효소재의 유리아미노산 조성[Table 1] Free Amino Acid Composition of Functional Fermented Ingredients Using Raw Oysters
또한 본 발명의 일 실험예에 의하면 본 발명의 기능성 발효소재는 높은 DPPH 라디칼 소거능과 슈퍼옥사이드 (Superoxide) 라디칼 소거능을 나타냄으로써 높은 항산화 활성을 가지는 것을 확인할 수 있었다 (실험예 3, 도 6,7).In addition, according to the experimental example of the present invention, the functional fermentation material of the present invention was confirmed to have high antioxidant activity by exhibiting high DPPH radical scavenging ability and superoxide radical scavenging ability (Experimental Example 3, FIGS. 6 and 7). .
또한 본 발명의 기능성 발효소재는 사람의 혈관 내피세포 (EA.HY-926)에서 NO의 생성을 증가시키고, ACE 효소에 대한 억제효과를 높여 항고혈압 효능이 있음을 확인할 수 있었다 (실험예 4, 도 8,9).In addition, the functional fermentation material of the present invention was confirmed to increase the production of NO in human vascular endothelial cells (EA.HY-926), and to increase the inhibitory effect on the ACE enzyme anti-hypertensive effect (Experimental Example 4, 8,9).
본 발명의 또 다른 형태는 다량의 타우린과 천연 GABA, 저분자 올리고당 및 미네랄을 함유하는 기능성 발효소재를 유효성분으로 포함하는 건강기능식품을 제공한다. Another embodiment of the present invention provides a health functional food comprising a functional fermentation material containing a large amount of taurine and natural GABA, low molecular oligosaccharides and minerals as an active ingredient.
상기 건강기능식품은 본 발명의 다량의 타우린과 천연 GABA, 저분자 올리고당 및 미네랄을 함유하는 기능성 발효소재를 포함하고, 식품학적으로 허용 가능한 식품보조 첨가제를 포함하여 식품제조의 통상의 방법으로 제조될 수 있다. The health functional food includes a functional fermentation material containing a large amount of taurine and natural GABA, low molecular weight oligosaccharides and minerals of the present invention, and can be prepared by the conventional method of food production, including food acceptable additives. have.
본 발명의 건강기능식품은 항산화 및 항-고혈압에 유용한 건강기능식품이다. The dietary supplement of the present invention is a dietary supplement useful for antioxidant and anti-hypertension.
본 발명에 따른 상기 기능성 발효소재는 인체에 대한 독성이 전혀 없어 장기적으로 섭취 가능하므로 건강기능식품으로도 사용될 수 있다. 건강기능식품으로 제조되는 경우 음료, 스낵 및 제과 제빵류, 죽 및 스프류에 포함된 형태가 가능하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명에 따른 상기 기능성 발효소재 분말을 통상의 감미제, 비타민류, 아미노산류, 미네랄류, 유기산류, 방향제 또는 방부제 등과 함께 용해시켜 수용액, 수현탁액, 또는 통상의 복용 형태의 제형으로 제조하면, 뇌세포 대사 촉진 및 혈류촉진과 더불어 부족한 영양소들을 보충할 수 있는 우수한 건강식품이 될 수 있다. 따라서 상기 본 발명의 해조추출발효액 또는 해조발효분말을 주성분으로 함유하고, 필요에 따라 생약 엑기스, 비타민류, 아미노산류, 감미제, 미네랄류, 유기산류, 방향제, 과일즙 또는 방부제 등에서 선택되는 1 종 이상의 보조 성분을 첨가하고, 여기에 물을 적당량 가하고 멸균하거나, 또는 통상의 복용 형태의 제형으로 하여 얻어지는 신규의 식품을 제공할 수 있다. 본 발명에서 사용할 수 있는 보조 성분은 통상적으로 당업자가 사용할 수 있는 성분을 의미하는 것으로 여기에 한정되는 것은 아니다.The functional fermentation material according to the present invention can be used as a health functional food because there is no toxicity to the human body can be ingested in the long term. When manufactured as a dietary supplement, forms included in beverages, snacks and confectionery bakers, porridge and soups are possible, but are not limited thereto. That is, when the functional fermented material powder according to the present invention is dissolved with conventional sweeteners, vitamins, amino acids, minerals, organic acids, fragrances or preservatives, etc. to prepare an aqueous solution, a water suspension, or a dosage form in a conventional dosage form, In addition to promoting brain cell metabolism and promoting blood flow, it can be an excellent health food to supplement the nutrients that are lacking. Therefore, the seaweed extract fermentation solution or the seaweed fermentation powder of the present invention as a main component, if necessary, one or more auxiliary selected from herbal extracts, vitamins, amino acids, sweeteners, minerals, organic acids, fragrances, fruit juice or preservatives, etc. Ingredients may be added, and an appropriate amount of water may be added thereto and sterilized, or a novel food obtained by the formulation of a conventional dosage form may be provided. Auxiliary components that can be used in the present invention usually means components that can be used by those skilled in the art and are not limited thereto.
상술한 바와 같이 상기 본 발명에 따른 기능성 발효소재는 해조취와 비린내 등의 이미, 이취가 제거되어 맛과 향이 탁월할 뿐만 아니라, 다량의 타우린과 천연 GABA와 저분자 해조올리고당의 함유에 따른 높은 항산화 활성과 항고혈압 효능을 가진다.As described above, the functional fermented material according to the present invention is not only excellent in taste and smell by removing the odor, such as seaweed smell and fishy smell, but also high antioxidant activity according to the content of large amount of taurine, natural GABA and low molecular algae oligosaccharides. Has antihypertensive effect.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이하의 실시예에 의해 제한되지 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. The examples are intended to illustrate the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited by the following examples.
본 발명의 기능성 발효소재의 제조시, 굴과 해조류를 수세, 탈염, 분쇄 등의 전처리 공정을 동일하게 수행함에 있어 굴은 최종 기능성 발효소재의 타우린과 GABA 및 올리고당을 비롯한 미네랄의 수율을 최대로 증대하기 위하여 생굴, 가수분해액 또는 추출농축액을 사용하여 첨가한다. In the production of the functional fermented material of the present invention, in performing the same pretreatment process as washing, desalting and crushing oysters and seaweeds, oysters maximize the yield of minerals including taurine, GABA and oligosaccharides of the final functional fermented material. In order to add the raw oyster, hydrolyzate or extract concentrate.
<실시예 1> 생굴, 해조류 또는 이들의 혼합물을 이용한 기능성 발효소재의 제조Example 1 Preparation of Functional Fermentation Material Using Raw Oysters, Seaweeds, or Mixtures thereof
1) 원료의 전처리 단계 (1) : 기능성 발효소재의 주원료인 생굴과 해조류를 수세 및 탈염을 비롯한 분쇄 등의 방법으로 전처리한다.1) Pretreatment of raw materials (1): Raw oysters and seaweeds, which are the main raw materials of functional fermentation materials, are pretreated by crushing including washing and desalting.
2) 멸균 단계 (2) : 전처리된 원료를 전체중량의 10~30%(v/v)이 되도록 물을 혼합한 후, 121℃에서 15분간 멸균하여 잡균을 제거한다. 2) Sterilization step (2): After mixing the pretreated raw material to 10 ~ 30% (v / v) of the total weight of water, sterilize for 15 minutes at 121 ℃ to remove bacteria.
3) 냉각 단계 (3) : 발효적정 온도인 30~37℃까지 냉각한다. 3) Cooling step (3): Cool to 30 ~ 37 ℃, the fermentation titration temperature.
4) 발효 단계 (4) : 발효균주로 유산균인 Lactobacillus brevis BJ-20 또는 Saccharomyces cerevisiae MBP-27의 단독접종 또는 이들을 혼합하여 접종 하고, 30℃~37℃의 온도에서 발효한다. 이때 발효미생물은 전체 중량의 1~5%(v/v)가 되도록 접종하며, 발효미생물을 접종하고 발효미생물에 의한 발효가 충분히 일어날 수 있도록 2~7일간 발효한다. 4) Fermentation step (4): As a fermentation strain, Lactobacillus brevis BJ-20 or Saccharomyces cerevisiae MBP-27 is inoculated or mixed and inoculated, and fermented at a temperature of 30 ° C. to 37 ° C. At this time, the fermentation microorganism is inoculated to be 1-5% (v / v) of the total weight, inoculate the fermentation microorganism and fermentation for 2 to 7 days so that fermentation by the fermentation microorganism can occur sufficiently.
5) 멸균 단계 (5) : 발효가 끝난 발효액을 121℃에서 15~20분간 고온가압 멸균하여 발효기간 중에 대수적으로 증식한 발효미생물을 사멸시킨다. 5) Sterilization Step (5): The fermented broth is autoclaved at 121 ℃ for 15 to 20 minutes to kill the fermented microorganisms that have multiplied logarithmically during the fermentation period.
6) 정밀여과 단계 (6) : 멸균된 발효액을 0.05~0.1um이하의 수용성 물질만을 정밀 여과하여 맑고 깨끗한 발효액만을 취한다.6) Precision filtration step (6): The sterilized fermentation broth is filtered finely with water-soluble substance of 0.05 ~ 0.1um or less to take only clear and clean fermentation broth.
7) 건조 단계 (7) : 정밀 여과된 발효액을 분말로 제조하기 위하여 분무건조 또는 동결건조 등의 방법으로 건조한 후, 분쇄하여 분말화 한다. 7) Drying step (7): In order to prepare the finely filtered fermentation broth into powder, it is dried by spray drying or lyophilization and then pulverized and powdered.
8) 포장 단계 (8) : 분말화 된 기능성 발효소재를 용량에 맞게 포장한다. 8) Packaging step (8): Pack the powdered functional fermented material according to the capacity.
<실시예 2> 굴의 가수분해액, 해조류 또는 이들의 혼합물을 이용한 기능성 발효소재의 제조Example 2 Preparation of Functional Fermentation Material Using Hydrolyzed Solution of Oyster, Seaweed or Mixture thereof
2-1. 굴의 가수분해액의 제조 공정2-1. Process of manufacturing hydrolyzate of oyster
도 2의 (ㄱ)~(ㅁ)는 굴을 이용한 타우린 및 천연GABA를 비롯한 저분자 올리고당과 미네랄 등을 다량으로 함유하는 기능성 발효소재를 제조하는데 필수적인 발 효원인 굴의 가수분해액을 제조하는 공정을 나타낸 것으로, 이들의 절차를 설명하면 다음과 같다. (A) ~ (ㅁ) of Figure 2 is a process for producing a hydrolyzate of oyster which is an essential fermentation source for producing a functional fermentation material containing a large amount of low molecular oligosaccharides and minerals, including taurine and natural GABA using oysters As shown, the procedure thereof is as follows.
1) 전처리 단계 (ㄱ) : 사용하고자 하는 굴을 수세, 탈염, 분쇄하여 효소에 의한 가수분해가 용이하도록 준비한다. 1) Pretreatment step (a): Wash the oysters to be used by washing, desalting and grinding to prepare for easy hydrolysis by enzymes.
2) 가수분해 단계 (ㄴ) : 전처리된 굴과 물을 1:1로 혼합하여 50~70℃에서 20~60분간 교반하면서 0.2%(v/v)의 알카라제를 첨가하여 가수분해한다. 2) Hydrolysis step (b): Pretreated oyster and water are mixed 1: 1 and hydrolyzed by adding 0.2% (v / v) of alkalase while stirring at 50-70 ° C. for 20-60 minutes.
3) 잔사의 제거 단계 (ㄷ) : 가수분해된 굴의 잔사를 40~200mesh의 진동체로 제거하고 굴의 가수분해액을 수거한다. 3) Removal of residues (c): Remove the residues of hydrolyzed oysters with a vibrating body of 40 ~ 200 mesh and collect the hydrolyzate of the oysters.
4) 정밀여과 단계 (ㄹ) : 수거된 굴의 가수분해액을 공경(pore size)이 0.05~0.1um인 모듈을 가지는 외부순환식 감압형 분리막을 이용하여 수용성 물질만을 정밀여과한다. 4) Microfiltration step (ㄹ): Microfiltration of the oyster hydrolyzate using an external cyclic pressure-sensitive separator with a module with a pore size of 0.05 ~ 0.1um.
5) 포장 단계 (ㅁ) : 정밀 여과된 굴의 가수분해액을 기능성 발효소재의 제조시 발효공정에 첨가하기 용이하도록 포장한다. 5) Packaging step (ㅁ): The hydrolyzate of finely filtered oysters is packaged so as to be easily added to the fermentation process in the production of the functional fermentation material.
2-2. 기능성 발효소재의 제조2-2. Preparation of Functional Fermentation Material
1) 원료의 전처리 단계 (1) : 해조류를 수세 및 탈염을 비롯한 분쇄 등의 방법으로 전처리하고, 상기의 방법에 의해 제조된 기능성 발효소재의 주원료인 굴의 가수분해액을 준비한다. 1) Pretreatment of raw materials (1): The algae are pretreated by crushing, including washing with water and desalting, and the hydrolyzate of oyster which is the main raw material of the functional fermented material prepared by the above method is prepared.
2) 멸균 단계 (2) : 전처리된 원료를 전체중량의 10~30%(v/v)이 되도록 물을 혼합한 후, 121℃에서 15분간 멸균하여 잡균을 제거한다. 2) Sterilization step (2): After mixing the pretreated raw material to 10 ~ 30% (v / v) of the total weight of water, sterilize for 15 minutes at 121 ℃ to remove bacteria.
3) 냉각 단계 (3) : 발효적정 온도인 30~37℃까지 냉각한다. 3) Cooling step (3): Cool to 30 ~ 37 ℃, the fermentation titration temperature.
4) 발효 단계 (4) : 발효균주로 유산균인 Lactobacillus brevis BJ-20 또는 Saccharomyces cerevisiae MBP-27의 단독접종 또는 이들을 혼합하여 접종 하고, 30℃~37℃의 온도에서 발효한다. 이때 발효미생물은 전체 중량의 1~5%(v/v)가 되도록 접종하며, 발효미생물을 접종하고 발효미생물에 의한 발효가 충분히 일어날 수 있도록 2~7일간 발효한다. 4) Fermentation step (4): As a fermentation strain, Lactobacillus brevis BJ-20 or Saccharomyces cerevisiae MBP-27 is inoculated or mixed and inoculated, and fermented at a temperature of 30 ° C. to 37 ° C. At this time, the fermentation microorganism is inoculated to be 1-5% (v / v) of the total weight, inoculate the fermentation microorganism and fermentation for 2 to 7 days so that fermentation by the fermentation microorganism can occur sufficiently.
5) 멸균 단계 (5) : 발효가 끝난 발효액을 121℃에서 15~20분간 고온가압 멸균하여 발효기간 중에 대수적으로 증식한 발효미생물을 사멸시킨다. 5) Sterilization Step (5): The fermented broth is autoclaved at 121 ℃ for 15 to 20 minutes to kill the fermented microorganisms that have multiplied logarithmically during the fermentation period.
6) 정밀여과 단계 (6) : 멸균된 발효액을 0.05~0.1um이하의 수용성 물질만을 정밀 여과하여 맑고 깨끗한 발효액만을 취한다.6) Precision filtration step (6): The sterilized fermentation broth is filtered finely with water-soluble substance of 0.05 ~ 0.1um or less to take only clear and clean fermentation broth.
7) 건조 단계 (7) : 정밀 여과된 발효액을 분말로 제조하기위하여 분무건조 또는 동결건조 등의 방법으로 건조한 후, 분쇄하여 분말화 한다. 7) Drying Step (7): In order to prepare the finely filtered fermentation broth into powder, it is dried by spray drying or lyophilization and then pulverized and powdered.
8) 포장 단계 (8) : 분말화 된 기능성 발효소재를 용량에 맞게 포장한다. 8) Packaging step (8): Pack the powdered functional fermented material according to the capacity.
<실시예 3> 굴의 추출농축액 또는 해조류 및 이들의 혼합물을 이용한 기능성 발효소재의 제조Example 3 Preparation of Functional Fermentation Material Using Extract Concentrate or Seaweed and Mixture of Oysters
2-1. 굴의 추출농축액의 제조 공정2-1. Manufacturing process of extract concentrate of oyster
도 3의 (A)~(F)는 굴을 이용한 타우린 및 천연GABA를 비롯한 저분자 올리고당과 미네랄 등을 다량으로 함유하는 기능성 발효소재를 제조하는데 필수적인 발효 원인 굴의 추출농축액을 제조하는 공정을 나타낸 것으로, 이들의 절차를 설명하면 다음과 같다. Figure 3 (A) ~ (F) shows a process for producing an extract concentrate of oysters, which is a fermentation causal essential for producing a functional fermentation material containing a large amount of low molecular oligosaccharides and minerals, including taurine and natural GABA using oysters The following describes the procedure.
1) 전처리 단계 (A) : 사용하고자 하는 굴을 수세, 탈염, 분쇄하여 추출이 용이하도록 준비한다. 1) Pretreatment Step (A): Prepare oysters to be washed by washing, desalting and grinding to facilitate extraction.
2) 추출 단계 (B) :전처리된 굴에 10~20배수의 물을 혼합하여 70~90℃에서 20~60분간 교반하면서 추출한다. 2) Extraction step (B):
3) 잔사의 제거 단계 (C) : 추출된 굴의 잔사를 40~200mesh의 진동체로 제거하고 굴의 추출액을 수거한다. 3) Removal of residues (C): Remove the residues of the extracted oysters with a vibrating body of 40 ~ 200mesh and collect the extract of the oysters.
4) 정밀여과 단계 (D) : 수거된 굴의 추출액을 공경(pore size)이 0.05~0.1um인 모듈을 가지는 외부순환식 감압형 분리막을 이용하여 수용성 물질만을 정밀여과한다. 4) Precision filtration step (D): The filtration of the collected oysters is filtered through water-soluble material using an external cyclic pressure-sensitive separator having a module with a pore size of 0.05 ~ 0.1um.
5) 농축 단계 (E) : 정밀여과된 굴의 추출액을 30~50℃의 온도에서 감압하여 brix가 20~40%가 되도록 농축한다. 5) Concentration step (E): Concentrate the extract of microfiltered oyster at a temperature of 30 ~ 50 ℃ to make
6) 포장 단계 (F) : 농축된 굴의 추출농축액을 기능성 발효소재의 제조시 발효공정에 첨가하기 용이하도록 포장한다. 6) Packaging step (F): The concentrated concentrate extract concentrate is packaged to be easily added to the fermentation process in the production of the functional fermentation material.
2-2. 기능성 발효소재의 제조2-2. Preparation of Functional Fermentation Material
1) 원료의 전처리 단계 (1) : 해조류를 수세 및 탈염을 비롯한 분쇄 등의 방법으로 전처리하고, 상기의 방법에 의해 제조된 기능성 발효소재의 주원료인 굴 의 추출농축액을 준비한다. 1) Pretreatment of raw materials (1): Seaweeds are pretreated by crushing, including washing with water and desalting, and an extract concentrate of oyster which is a main raw material of the functional fermented material prepared by the above method is prepared.
2) 멸균 단계 (2) : 전처리된 원료를 전체중량의 10~30%(v/v)이 되도록 물을 혼합한 후, 121℃에서 15분간 멸균하여 잡균을 제거한다. 2) Sterilization step (2): After mixing the pretreated raw material to 10 ~ 30% (v / v) of the total weight of water, sterilize for 15 minutes at 121 ℃ to remove bacteria.
3) 냉각 단계 (3) : 발효적정 온도인 30~37℃까지 냉각한다. 3) Cooling step (3): Cool to 30 ~ 37 ℃, the fermentation titration temperature.
4) 발효 단계 (4) : 발효균주로 유산균인 Lactobacillus brevis BJ-20 또는 Saccharomyces cerevisiae MBP-27의 단독접종 또는 이들을 혼합하여 접종 하고, 30℃~37℃의 온도에서 발효한다. 이때 발효미생물은 전체 중량의 1~5%(v/v)가 되도록 접종하며, 발효미생물을 접종하고 발효미생물에 의한 발효가 충분히 일어날 수 있도록 2~7일간 발효한다. 4) Fermentation step (4): As a fermentation strain, Lactobacillus brevis BJ-20 or Saccharomyces cerevisiae MBP-27 is inoculated or mixed and inoculated, and fermented at a temperature of 30 ° C. to 37 ° C. At this time, the fermentation microorganism is inoculated to be 1-5% (v / v) of the total weight, inoculate the fermentation microorganism and fermentation for 2 to 7 days so that fermentation by the fermentation microorganism can occur sufficiently.
5) 멸균 단계 (5) : 발효가 끝난 발효액을 121℃에서 15~20분간 고온가압 멸균하여 발효기간 중에 대수적으로 증식한 발효미생물을 사멸시킨다. 5) Sterilization Step (5): The fermented broth is autoclaved at 121 ℃ for 15 to 20 minutes to kill the fermented microorganisms that have multiplied logarithmically during the fermentation period.
6) 정밀여과 단계 (6) : 멸균된 발효액을 0.05~0.1um이하의 수용성 물질만을 정밀 여과하여 맑고 깨끗한 발효액만을 취한다.6) Precision filtration step (6): The sterilized fermentation broth is filtered finely with water-soluble substance of 0.05 ~ 0.1um or less to take only clear and clean fermentation broth.
7) 건조 단계 (7) : 정밀 여과된 발효액을 분말로 제조하기위하여 분무건조 또는 동결건조 등의 방법으로 건조한 후, 분쇄하여 분말화 한다. 7) Drying Step (7): In order to prepare the finely filtered fermentation broth into powder, it is dried by spray drying or lyophilization and then pulverized and powdered.
8) 포장 단계 (8) : 분말화 된 기능성 발효소재를 용량에 맞게 포장한다. 8) Packaging step (8): Pack the powdered functional fermented material according to the capacity.
<실험예 1> 발효에 의한 굴의 타우린 및 GABA의 함량Experimental Example 1 Contents of Taurine and GABA in Oysters by Fermentation
본 실험에서는 굴의 발효에 의한 타우린 및 GABA의 함량에 대하여 알아본 것으로, 굴은 생굴 또는 굴의 가수분해액 및 굴의 추출농축액을 전체중량의 30%(v/v) 가 되도록 첨가하여 발효하였다. 그 결과는 도 4에 나타내었으며, 생굴, 굴의 가수분해액 및 굴의 추출농축액의 발효전에는 각각 타우린이 1894.23ppm, 2347.45ppm, 2589.38ppm이었던 함량이 발효에 의해 거의 변화가 없는 것을 확인할 수 있었다. 반면, 글루탐산은 발효 전에 각각 3786.31ppm, 4582.14ppm, 4786.66ppm이었으나 발효 후에는 없는 것으로 확인되었으며, 글루탐산과는 반대로 발효 전에는 없었던 GABA의 함량이 발효 후에는 3612.49ppm, 4451.76ppm, 4726.55ppm으로 확연하게 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이는 글루탐산이 발효미생물에 의해 GABA로 전환되었기 때문으로, 본 실험에 의해 굴을 이용하여 다량의 타우린과 천연 GABA를 함유함을 확인할 수 있었다. In this experiment, the contents of taurine and GABA by oyster fermentation were examined. The oyster was fermented by adding 30% (v / v) of oyster hydrolyzate or extract concentrate of oyster. . The results are shown in Figure 4, before the fermentation of the raw oyster, hydrolysis solution of the oyster and the extract concentrate of the oyster was confirmed that the content of the taurine was 1894.23ppm, 2347.45ppm, 2589.38ppm, respectively, little change by fermentation. On the other hand, glutamic acid was 3786.31ppm, 4582.14ppm, and 4786.66ppm before fermentation, but it was not found after fermentation.In contrast, glutamic acid, which was not present before fermentation, increased significantly to 3612.49ppm, 4451.76ppm and 4726.55ppm after fermentation. I could confirm that. This is because glutamic acid was converted to GABA by fermentation microorganisms, and it was confirmed that this experiment contained a large amount of taurine and natural GABA using oysters.
<실험예 2> 기능성 발효소재의 타우린 및 GABA의 함량Experimental Example 2 Contents of Taurine and GABA in Functional Fermented Ingredients
본 발명에 의해 제조되는 기능성 발효소재의 항산화 및 항고혈압 효능을 나타내는 주요 생리활성 물질인 타우린과 GABA의 함량을 HPLC로 분석하였다. 또한 굴과 해조류에 풍부하게 존재하는 GABA의 전구물질인 글루탐산의 함량을 발효시간에 따른 변화로 비교하였다. The contents of taurine and GABA, which are the main bioactive substances showing the antioxidant and antihypertensive efficacy of the functional fermented material prepared by the present invention, were analyzed by HPLC. In addition, the contents of glutamic acid, a precursor of GABA, abundantly present in oysters and seaweeds, were compared with changes in fermentation time.
본 실험은 타우린과 GABA 및 글루탐산의 발효시간에 따른 함량 변화를 비교함으로써, 발효 공정에 의해 유용한 생리활성 물질인 타우린이 손실되지 않고 그대로 유지되며, 글루탐산은 발효에 의해 GABA로 전환되어 최종적으로는 기능성 발효소재에 다량의 타우린과 GABA가 함유되는지에 대한 확인실험이라 할 수 있다. In this experiment, taurine, GABA, and glutamic acid were compared with changes in the fermentation time, so that the useful bioactive substance, taurine, was not lost by fermentation, and glutamic acid was converted to GABA by fermentation. It can be said that the fermentation material contains a large amount of taurine and GABA.
발효시간에 따라 타우린과 GABA 및 글루탐산의 함량을 분석한 결과는 도5에 나타내었으며, 발효의 초기 단계인 12시간 경과 후, 타우린 함량은 2389.4ppm이었으며 48시간이 경과함에도 불구하고 그 함량의 변화는 없는 것으로 확인되었다. 또한 글루탐산과 GABA의 경우 서로 반비례하는 경향을 보였으며 글루탐산이 발효시간이 경과함에 따라 줄어들어 없어지는 반면 GABA의 함량은 줄어드는 글루탐산의 함량과 유사하게 증가하여 48시간 경과 후, 5453.8ppm의 GABA함량을 나타내었다. 이는 GABA의 전구물질인 글루탐산이 미생물의 발효에 의한 GAD(Glutamate Decarboxylase)의 탈탄산 반응에 의해 GABA로 전환되기 때문이다. 따라서 항산화 및 항고혈압의 효능을 가지는 타우린은 발효전부터 굴로부터 유래되어 소실됨이 없이 그대로 유지되는 반면 글루탐산으로부터 다량의 GABA가 생성되어짐을 확인하였다. The results of analyzing the contents of taurine, GABA, and glutamic acid according to the fermentation time are shown in FIG. 5. After 12 hours, the initial stage of fermentation, the taurine content was 2389.4 ppm, and the content of the taurine content was changed even after 48 hours. It was confirmed that no. In addition, glutamic acid and GABA tended to be inversely proportional to each other, and glutamic acid decreased with the passage of fermentation time, while the content of GABA increased similarly to that of reduced glutamic acid, showing a GABA content of 5453.8 ppm after 48 hours. It was. This is because glutamic acid, a precursor of GABA, is converted to GABA by the decarbonation reaction of glutamate decarboxylase (GAD) by fermentation of microorganisms. Therefore, it was confirmed that taurine, which has antioxidant and antihypertensive effects, is derived from oysters before fermentation and is maintained without loss, while a large amount of GABA is produced from glutamic acid.
<실험예 3> 기능성 발효소재의 항산화 활성Experimental Example 3 Antioxidant Activity of Functional Fermented Ingredients
본 실험에서는 상기의 방법에 의해 제조된 기능성 발효소재를 대조군인 BHA와 비교하여 항산화 활성을 알아보았다. 그 결과는 도 6, 7에 나타내었으며 대조군인 BHA의 DPPH radical scavenging activity는 각각 48.7%(50ug/ml), 83.8%(100ug/ml)인 것에 비해 본 발명에 의해 제조된 기능성 발효소재는 각각 89.7%(50ug/ml), 91.6%(100ug/ml)로 BHA보다 높은 수준을 나타내었다. 또한 Superoxide radical scavenging activity가 대조군인 BHA의 경우, 각각 56.4%(50ug/ml), 83.8%(100ug/ml)인 것에 비해, 기능성 발효소재는 각각 80.2%(50ug/ml), 95.4%(100ug/ml)로 나타나 그 활성이 대조군 보다 높은 것으로 확 인되었다. In this experiment, the functional fermentation material prepared by the above method was compared with the control group BHA to determine the antioxidant activity. The results are shown in FIGS. 6 and 7 and the DPPH radical scavenging activity of the control group BHA was 48.7% (50ug / ml) and 83.8% (100ug / ml), respectively. % (50ug / ml) and 91.6% (100ug / ml) showed higher levels than BHA. In the case of BHA, the superoxide radical scavenging activity was 56.4% (50ug / ml) and 83.8% (100ug / ml), respectively, compared to 80.2% (50ug / ml) and 95.4% (100ug / ml), respectively. ml), the activity was confirmed to be higher than the control.
<실험예 4> 기능성 발효소재의 항고혈압 활성Experimental Example 4 Antihypertensive Activity of Functional Fermentation Material
본 발명에 의해 제조된 기능성 발효소재의 항고혈압 활성을 알아보기 위하여, 사람의 혈관 내피세포 (EA.HY-926)에서 NO생성에 대한 기능성 발효소재 분말의 효능(도 8)과 기능성 발효소재의 고혈압 조절 효소인 ACE에 대한 억제효능(도9)을 알아보았다. 그 결과 기능성 발효소재 분말은 100ug/ml에서 사람의 내피세포의 NO생성을 증가시켜 혈압을 낮출수 있는 것으로 나타났으며, ACE에 대한 억제능에도 1000ug/ml에서 탁월한 효과가 있어, 결과적으로 고혈압 억제에 기능성 발효소재가 효과가 있는 것으로 나타났다. In order to determine the antihypertensive activity of the functional fermentation material prepared by the present invention, the efficacy of the functional fermentation material powder on the production of NO in human vascular endothelial cells (EA.HY-926) (Fig. 8) and the functional fermentation material The inhibitory effect on ACE, a hypertension regulating enzyme, was examined (Figure 9). As a result, the functional fermented powder was found to be able to lower blood pressure by increasing NO production of human endothelial cells at 100ug / ml, and also has an excellent effect at 1000ug / ml to inhibit ACE, resulting in inhibition of hypertension. Functional fermentation materials have been shown to be effective.
도 1은 본 발명에 의한 생굴 또는 해조류 및 이들의 혼합물을 이용한 기능성 발효소재를 제조하는 전체적인 공정의 흐름도;1 is a flow chart of the overall process for producing a functional fermentation material using raw oysters or algae and mixtures thereof according to the present invention;
도 2는 본 발명에 의한 굴의 가수분해액 또는 해조류 및 이들의 혼합물을 이용한 기능성 발효소재를 제조하는 전체적인 공정의 흐름도;Figure 2 is a flow chart of the overall process for producing a functional fermentation material using a hydrolyzate or seaweed of oysters and mixtures thereof according to the present invention;
도 3은 본 발명에 의한 굴의 추출농축액 또는 해조류 및 이들의 혼합물을 이용한 기능성 발효소재를 제조하는 전체적인 공정의 흐름도;Figure 3 is a flow chart of the overall process for producing a functional fermentation material using the extract concentrate or seaweed of oysters and mixtures thereof according to the present invention;
도 4는 본 발명에 의한 굴 또는 굴의 가수분해액 및 굴의 추출농축액의 발효에 의한 타우린, GABA, 글루탐산의 발효전, 후의 함량 변화를 나타내는 그래프;Figure 4 is a graph showing the content change before and after fermentation of taurine, GABA, glutamic acid by the fermentation of the hydrolyzate of oyster or oyster and the extract concentrate of the oyster according to the present invention;
도 5는 본 발명에 의한 기능성 발효소재의 발효공정에서 발효시간에 따른 타우린, GABA, 글루탐산의 함량의 변화를 나타내는 그래프;Figure 5 is a graph showing the change in the content of taurine, GABA, glutamic acid with the fermentation time in the fermentation process of the functional fermentation material according to the present invention;
도 6은 본 발명에 의해 제조된 기능성 발효소재와 대표적인 항산화 물질인 BHA와의 DPPH 라디칼 소거 활성을 비교한 그래프;Figure 6 is a graph comparing the DPPH radical scavenging activity of the functional fermented material prepared by the present invention and BHA which is a representative antioxidant;
도 7은 본 발명에 의해 제조된 기능성 발효소재와 대표적인 항산화 물질인 BHA와의 Superoxide 라디칼 소거 활성을 비교한 그래프;7 is a graph comparing the superoxide radical scavenging activity of the functional fermented material prepared by the present invention and BHA, which is a representative antioxidant;
도 8은 본 발명에 의해 제조된 기능성 발효소재의 항고혈압 효능을 입증하는 사람의 혈과 내피세포(EA.HY-926)에서 NO의 생성능을 나타내는 그래프;Figure 8 is a graph showing the ability of the production of NO in the blood and endothelial cells (EA.HY-926) of the person demonstrating the antihypertensive effect of the functional fermented material prepared by the present invention;
도 9는 본 발명에 의해 제조된 기능성 발효소재의 항고혈압 효능을 입증하는 고혈압 조절 효소인 ACE에 대한 억제 효능을 나타내는 그래프;9 is a graph showing the inhibitory effect on ACE which is a hypertension regulating enzyme demonstrating the antihypertensive efficacy of the functional fermented material prepared by the present invention;
도 10은 외부순환식 감압형 분리막 장치의 작동원리를 나타내는 흐름도;10 is a flow chart showing the operation principle of the external circulation pressure-sensitive separator device.
도 11은 외부순환식 감압형 분리막 장치의 사진과 공경(pore size)별로 fraction을 받아내는 과정을 나타내는 흐름도를 나타낸 것이다.FIG. 11 is a flowchart illustrating a process of receiving a fraction by a photo and pore size of an external cyclic pressure-sensitive separator device.
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