KR20130128066A

KR20130128066A - 민들레를 이용한 기능성 발효음료 제조방법 및 이에 의하여 제조된 민들레를 이용한 기능성 발효음료

Info

Publication number: KR20130128066A
Application number: KR1020120051807A
Authority: KR
Inventors: 백상호; 김종희
Original assignee: 전북대학교산학협력단; 민들레동산영농조합법인; 재단법인 전라북도생물산업진흥원
Priority date: 2012-05-16
Filing date: 2012-05-16
Publication date: 2013-11-26

Abstract

민들레 추출액에 상기 민들레 추출액의 3중량% 벌꿀, 1중량% 대추농축액, 0.17중량% 수지황, 0.1중량% 구연산, 0.05중량%의 비타민C, 0.03중량%의 타우린 및 0.01 중량%의 카르복시메틸셀룰로오스 나트륨을 혼합하며, 발효전 추출액을 제조하는 단계; 상기 발효전 추출액에 L. acidophilus F-46 배양액을 혼합하는 단계; 및 상기 L. acidophilus F-46 배양액이 혼합된 상기 발효전 추출액을 발효시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 민들레를 이용한 발효 기능성 음료 제조방법이 제공된다.

Description

민들레를 이용한 기능성 발효음료 제조방법 및 이에 의하여 제조된 민들레를 이용한 기능성 발효음료{Method for preparing fermented beverage using Taraxacum coreanum and fermented beverage prepared by the same}

본 발명은 민들레를 이용한 기능성 발효음료 제조방법 및 이에 의하여 제조된 민들레를 이용한 기능성 발효음료에 관한 것으로, 보다 상세하게는 민들레 추출액을 발효시켜, 향상된 건강기능개선 효과를 갖는 기능성 발효음료 제조방법 및 이에 의하여 제조된 민들레를 이용한 기능성 발효음료에 관한 것이다.

최근 식품소비의 두드러진 특징 중의 하나는 건강지향성 식품에 대한 선호도가 급속히 증가하고 있다. 특히, 민들레는 비타민, 식이섬유 및 영양성분이 우수하고, 성인병 예방 및 건강증진에 효과적인 생리활성 천연물질이 풍부하게 함유되어 있는 저 칼로리 무공해 기능성 식품으로 소비가 꾸준히 증가하고 있다.

민들레(Taraxacum coreanum)는 우리나라에서 쉽게 구할 수 있는 야생화로 구황식물이자 약용식물로 이용되었으며, 이른 봄부터 늦가을까지 우리나라 전역에 걸쳐 널리 분포하며, 여러해살이 식물로 전국 각지에서 야생하고 있으며 전세계에 약 400여종이 분포하고 있다.

민들레를 부분적으로 구분하여, 유효 성분을 살펴보면, 민들레 전초에는 플라보노이드인 코스모시인, 루테올린, 글루코시드, 타락사스테롤, 콜린, 이눌린 및 팩틴 등이 들어 있고, 민들레 뿌리에는 타라솔, 타라세롤, 타라세스테롤, 아미린, 스티크마스테롤, 시토스테롤, 콜린, 유기산, 과당, 자당, 글루코세, 글루코사이드, 수지, 고무 등이 들어 있으며, 민들레 잎에는 루테인, 카로틴, 아스코르브산, 비오라산딘, 프라스토쿠이오네, 비타민B1, B2, C, D 등이 들어 있으며, 민들레 꽃에는 아르니디올, 프라보산딘 및 루테인 등이 들어있으며, 민들레 꽃 화분에는 시토스테롤, 스티크마스트, 엽산 및 비타민C 등이 들어있고, 녹색을 띤 민들레 꽃받침에는 프라스토쿠이노네가 들어 있고 민들레 꽃자루에는 시토스테롤과 아미린 등이 들어 있으며, 그 밖에 코우메스테롤, 비타민B2, 카로테네 등도 들어 있는 것으로 알려져 있다.

상기와 같은 성분을 함유하고 있는 민들레는, 각기, 수종, 천식, 기관지염, 늑막염, 위염, 간염, 담당 염에도 좋으며, 식도 협착증, 요로감염, 결핵, 소화불량에도 탁월한 효과가 있어서, 우리나라를 비롯한 중국이나 일본 등에서는 이미 오래전부터 한방 약제나 민간 약제로써 널리 사용해 오고 있는 것이 사실이며, 최근에는 미국을 비롯한 호주, 뉴질랜드, 캐나다와 같은 구미 국가에서도 민들레를 건조시켜서 분말이나 과립형태로 가공해서 상기 건강 차로 마시고 있다.

특히, 간에 좋은 실리마린 성분이 민들레의 잎과 줄기에 풍부하고, 민들레 뿌리에도 간에 좋은 기타 성분이 많이 함량 되어 있는 것으로 알려져 있다. 또한 항산화능이 뛰어난 클로로제닉산 등 기능성화합물이 많이 포함되어 있다.

민들레에 대한 국내외 연구로는 추출물의 면역활성, 항균력, 항당뇨, 항산화활성 등에 대한 단편적인 연구 보고들이 있으며, 제품개발에 관한 연구로는 민들레를 이용한 김치 개발, 전통주 개발 기술, SFE를 이용한 추출물 제조 기술 정도의 연구가 진행되었으나, 실용화 및 상품화는 현재 활발하지 못한 상태이다.

더 나아가, 국내에서 시판되고 있는 민들레 소재 제품은 대부분이 잎, 뿌리를 건조하여 티백(tea bag) 또는 분말로 유통되고 있는 실정이며, 일부 추출액 제품형태의 단순 추출물 형태이거나 추출액을 첨가한 과립 차, 환, 타블렛 등이 유통되고 있다. 따라서 다양한 형태의 제품 개발의 필요성이 대두되고 있다.

특히, 미생물을 이용한 발효를 통해 자연적으로 민들레에 풍부하게 존재하는 기능성 성분을 변화시키거나 또는 저기능 성분을 고기능 성분으로 변환시키게 함으로써 고기능성을 부여할 수 있으며, 이러한 고기능성 성분을 고함유한 식품개발이 가능하며, 또한 미생물을 이용하여 생물 전환이 되면 색, 맛, 냄새를 완화하여 소비자가 기호도를 높일 수 있고, 본래 함유되어있는 생리활성성분의 활성을 극대화시키거나 흡수율을 증대시키기 때문에 매우 적은 양의 섭취로도 효과를 극대화시킬 수 있는 고기능성 제품의 개발이 필요하다.

이에 본 발명은, 미생물 발효 방식으로 민들레의 고유 유효성분을 극대화하는, 민들레를 이용한 기능성 발효음료 제조방법과 발효음료를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 민들레 추출액에 상기 민들레 추출액의 3중량% 벌꿀, 1중량% 대추농축액, 0.17중량% 수지황, 0.1중량% 구연산, 0.05중량%의 비타민C, 0.03중량%의 타우린 및 0.01 중량%의 카르복시메틸셀룰로오스 나트륨을 혼합하며, 발효전 추출액을 제조하는 단계; 상기 발효전 추출액에 L. acidophilus F-46 배양액을 혼합하는 단계; 및 상기 L. acidophilus F-46 배양액이 혼합된 상기 발효전 추출액을 발효시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 민들레를 이용한 발효 기능성 음료 제조방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 민들레 추출액은 열수추출방식으로 추출된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 L. acidophilus F-46 배양액은 상기 발효전 추출액의 3 중량%로 혼합되며, 상기 발효는 8일 내지 12일간 진행된다.

본 발명은 상술한 방법에 의하여 제조된, 민들레를 이용한 발효 기능성 음료를 제공한다.

본 발명은 상기 또 다른 과제를 해결하기 위하여, 민들레 추출액 및 L. acidophilus F-46 유산균주를 유효성분으로 포함하는, 민들레를 이용한 발효 기능성 음료를 제공한다.

본 발명에 따르면, L. acidophilus F-46 유산균주를 민들레 추출액에 접종하여, 발효시킴으로써 간 기능 개선 등의 건강기능 개선 효과가 우수한, 민들레를 이용한 기능성 발효음료가 제조될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 민들레를 이용한 기능성 발효음료 제조방법의 단계도이다.
도 2는 민들레 추출물 발효시 생균수 변화를 나타내는 그래프이고, 도 3은 LA-F46 유산균 접종량에 따른 생균수 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4는 민들레 추출물의 L. acidophilus F-46 유산균 접종량별 발효시간에 따른 Ph 변화를 나타내는 그래프이고, 도 5는 민들레 추출물의 L. acidophilus F-46 유산균 접종량별 발효시간에 따른 산도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 민들레 추출액 제조방법의 단계도이고, 도 7은 발효전 민들레 추출물과 발효후 민들레 발효액의 사진이다.
도 8은 발효전 민들레 추출물과 발효후 민들레 발효액 LA-F46의 총 플라보노이드 함량을 측정한 결과이다.
도 9는 민들레 추출물 발효전과 발효후의 총페놀 함량을 비교 분석한 결과이다.
도 10은 민들레 추출물과 민들레 발효액 LA-F46의 DPPH 라디칼 소거활성능은 분석한 결과이다.
도 11은 민들레 추출물과 민들레 발효액 LA-F46의 silibinin HPLC 분석. (a) silibinin 표준 물질, (b) 민들레 추출물, (c) 민들레 발효액 LA-F46 분석결과이다.
도 12는 민들레 추출물과 민들레 발효액 LA-F46의 chlorogenic aicd 및 caffeic acid HPLC 분석 (a) 표준 물질 chlorogenic acid과 caffeic acid 혼합물, (b) 발효전 민들레 추출액, (c) 발효후 민들레 발효액 LA-F46 분석 결과이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 따른 발명을 상세히 설명하기로 한다.

이하의 실시 예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 상세한 설명이며, 본 발명의 권리 범위를 제한하는 것이 아님은 당연할 것이다. 따라서, 본 발명과 동일한 기능을 수행하는 균등한 발명 역시 본 발명의 권리 범위에 속할 것이다.

또한 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 요구에 따라, 민들레 추출액을 발효시켜, 향상된 건강기능개선 효과를 갖는 기능성 음료를 제조한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 민들레를 이용한 기능성 발효음료 제조방법의 단계도이다.

도 1을 참조하면, 민들레 추출액에 벌꿀 3%, 대추농축액 1%, 수지황 0.17%, 구연산 0.1%, 비타민C 0.05%, 타우린 0.03% 및 카르복시메틸셀룰로오스 나트륨 0.01%를 첨가하여 발효전 추출액을 제조한다.

이후, 상기 제조된 발효전 추출액에 L. acidophilus F-46 배양액을 혼합하고, 발효시킨다. 이로써, 민들레를 이용한 기능성 발효음료가 제조되는데, 특히 본 발명은 L. acidophilus F-46이라는 특성 유산균주를 이용하여, 발효음료의 유효성분의 함량을 극대화시켰다.

즉, 본 발명에 따른 발효음료 제조공정은, 민들레 발효에 앞서 L. acidophilus F46을 37℃에서 24h 정치배양하여 활성화시킨다. 그 후 활성화된 L. acidophilus F46의 30ml를 민들레 추출액 1L에 접종한 후 37℃에서 8 내지 12일간 정치배양한다.

이하 본 발명에 따른 민들레를 이용한 기능성 발효음료 제조방법을 상세히 설명한다.

실시예

실험재료 및 시약

본 실험에 사용한 민들레는 ‘민들레 동산’에서 공급 받았다. 시료는 이물질을 제거하고 깨끗이 세척한 후 열풍건조하여 분쇄 후 사용하였고, 열수 추출물은 Whatman No.1 여과지로 여과한 다음 사용하였다. 기능성 성분 분석에 사용된 silibinin과 chlorogenic acid 표준물질은 sigma(St. Louis, MO, USA)의 제품을 사용하였으며 HPLC grade시약을 사용하였다.

민들레 추출액 제조

건 민들레 10 kg을 120 kg물을 이용하여 95℃에서 열수 추출하였으며, 60-65℃에서 진공 (700 mmHg)농축 하여 최종 85L의 민들레 추출액을 제조하였다. 제조된 추출액에 숙취해소 및 간기능 보조용 민들레발효음료의 특성을 강화하고 발효음료로서의 특성을 첨가하기 위하여, 벌꿀 3%, 대추농축액 1%, 수지황 0.17%, 구연산 0.1%, 비타민C 0.05%, 타우린 0.03% 및 카르복시메틸셀룰로오스 나트륨 0.01%를 첨가한 발효전 추출액을 제조하였다.

사용균주 및 배양액 제조

민들레추출액 발효에 적합한 균주를 선정하기 위하여 본 연구실에서 분리 보관해 온 기능성 균주 중 세 가지 유산균주를 일차 선별하였으며, 이 중 최종적으로 세가지 유산균주인 L. acidophilus F-46, L. heveticus KACC12418 및 L. platarum KACC3108을 이용하였다. 섭씨 -80도에 보관중인 균주는 사용전에 MRS 배지를 사용하여 37℃에서 24시간 동안 배양하여 활성화시켰다.

생균수 측정

각 시간별로 민들레 발효액의 일정량 취하여 적정농도로 희석한 시료를 MRS agar plates(Difco,Sparks, MD, USA) 배지에 도말 한 후 37℃에서 72시간동안 배양시킨 후에 나타난 콜로니(colony)를 직접 세었다. 유산균 수는 발효액 mL당 CFU(colony forming unit)로 표시하였다.

pH 및 산도 측정

유산균의 산 생성능인 pH를 조사하기 위하여 시간별로 발효 시료액 10 mL을 채취하여 pH meter(Methrohm 691 pH Meter, Swiss)를 이용하여 측정하였다. 산도는 발효 시료액 0.5 mL에 각각 증류수 9.5 ml를 가한 후 균질하게 교반 후, 지식약으로서 1% 페놀프탈레인 용액 2~3방울 더한 용액을 시료로 사용하여 측정하였다. 측정은 0.1N NaOH로 적정한 후 그 소모량을 측정하여 총산도로 환산하였다. 발효액의 산도는 다음과 같은 공식으로 산출하였다.

일반성분 분석

수분함량은 수분측정기 (Rotronic Hygroskop(BT_RS1,Bassersdorf, Swiss)로 측정하였으며, 조단백, 조지방, 조회분 및 탄수화물 함량은 AOAC법에 따라 분석하였다.

구성아미노산 분석

구성아미노산 함량은 시료 0.02 g에 6 N HCl 용액 15 mL를 가한 후, 질소로 치환하고 밀봉한 후 110℃의 건조기에서 24시간 가수분해하였다. 얻어진 가수분해산물은 감압 농축 후, 구연산나트륨 완충용액으로 정용하여 0.2 μm membrane filter로 여과하여 구성아미노산 분석용 시료로 사용하였다. 얻어진 구성아미노산 분석용 시료는 아미노산 자동분석기(Sykam S433, Germany)를 이용하여 표 1과 같은 조건으로 분석하였다.

[표 1] 구성아미노산 분석 조건

유리 아미노산 분석

시료 1 g에 70% 에탄올을 가하여 마이크로파 시료전처리 장치(Mars X, CEM Co., USA)를 이용하여 80℃에서 15분간 추출하였다. 얻어진 추출액은 감압여과 후 얻어진 잔사에 다시 70% 에탄올을 가하여 반복 추출하였다. 최종 추출액을 45℃ 이하에서 감압 농축하여 수분을 제거한 후 에테르를 가하여 시료중의 지방층을 제거하였다. 얻어진 수층을 45℃ 이하에서 감압농축하여 용매를 완전히 제거한 후, 10 mL sample dilution buffer(pH 2.2)로 용해한 하였다. 얻어진 시료의 유리 아미노산 분석을 위하여 0.2 μm syringe membrane filter (ChromTECH, Inc., MN, U.S.A)로 여과 후, amino acid analysis system (Sykam S-4300, Germany)을 이용하여 표 2과 같은 조건으로 분석하였다.

[표 2] 유리아미노산 분석 조건

총 플라보노이드 분석

총 플라보노이드 함량은 Jia등의 방법을 변형(Jia M 1999 et. al)하여 측정하였다. 농도별 시료액 0.25 mL를 증류수 1.25 mL에 녹이고 5% sodium nitrite 용액 0.075 mL를 첨가하고 혼합한 후 5분간 반응시켰다. 다시 10% aluminium chloride 용액 0.15 mL를 첨가하여 6분간 반응시킨 후, 1 N NaOH 0.5 mL와 증류수 0.275 mL를 첨가하였다. 얻어진 시료는 분광광도계를 사용하여 510 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질인 rutin을 사용하여 구한 검량선으로부터 시료 중의 총플라보노이드 함량을 구하였다.

총 페놀 분석

총 폴리페놀 함량은 Folin-Ciocalteau방법(14)을 변형하여 측정하였다. 농도별 시료액 0.125 mL를 증류수 0.5 mL에 녹이고 Folin 시약을 0.125 mL 첨가하고 잘 혼합한 후 1.25 mL의 7% sodium carbonate 용액을 서서히 가하였다. 90분간 방치한 후 분광광도계를 사용하여 760 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로서 gallic acid를 사용하여 구한 검량선으로부터 시료 중의 총 폴리페놀 함량을 구하였다.

DPPH radical 소거 활성 측정

DPPH (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl) 라디칼 소거능은 Blois (1958)의 방법을 변형하여 전자공여작용 (electron donationg abilities, EDA)에 대한 효과로 각 시료의 환원력을 측정하였다. 즉, 시료 0.1 mL에 0.2 mM DPPH solution (99% MeOH에 용해) 0.4 mL을 가한 후 30분간 상온에서 방치한 후 분광광도계를 사용하여 흡광도 517 nm에서 흡광도의 변화를 측정하였다. 각 시료의 라디칼 소거능은 아래의 식(2)에 의해 시료 첨가구 및 무 첨가구간의 흡광도 차이를 백분율로 나타내었다.

Silibinin 분석

분석액 100 mL에 두배의 ethyl acetate를 가한 뒤 30℃에서 15시간동안 180rpm으로 강하게 교반시킨 후, 6000rpm에서 2분 동안 원심분리하여 용매추출 상층액을 회수하였다. 추출된 상층액을 60℃에서 감압 증류하여 용매를 제거시킨 후 2 mL의 methanol에 용해시켰다. 메탄올에 용해시킨 시료를 6000rpm에서 2분동안 원심분리후 상층액을 0.45 um syringe filter(Minisart RC15, sartorius, Germany)로 여과하여 silibinine 분석용 시료로 사용하였다. 시료의 정량분석을 위해 증기화 광산란 검출기 (ELSD, Evaporative Light Scattering Detector)를 부착한 HPLC (High Performance Liquid Chromatography, Waters US, Waters 1525 Binary HPLC pump)을 사용하였으며, 이동상A는 1% formic acid가 함유된 20% methanol, 이동상B는 1% formic acid가 함유된 80% methanol의 혼합 용매를 농도구배 [(Time, B%) (0,15) (5,15) (20,45) (40,45) (41,15) (55,15)]를 이용하여 유속 1 mL/min, 컬럼 온도 40℃의 조건에서 실시하였다. ELSD (800 Alltech, USA)의 검출조건은 80oC (drift tube 온도)에서 3.0 기압 (질소가스)으로 실시하였다. 분석은 동일 조작을 3회 반복하여 실시하였다.

Caffeic acid 분석

시료 6mL에 3mL의 ethyl acetate를 가하고 30℃에서 15시간동안 180rpm으로 강하게 교반시킨 후 6000rpm에서 2분동안 원심분리하여 상층액을 회수하였다. 얻어진 상층액을 60℃에서 감압 증류하여 용매를 제거시킨 후 0.5 mL의 동일 용매에 재용해시켰다. 원심분리 (6000rpm, 2분 후, 상층액은 0.45 um syringe filter (Minisart RC15, sartorius, Germany)로 여과하여 분석시료로 사용하였다. 시료의 분석은 ELSD를 부착한 HPLC을 사용하여 분석하였으며, 분석조건은 이동상 (0.5% formic acid:MeCN 3:1, v/v), 유속 1 mL/분, 컬럼 온도 40oC를 사용하였다. ELSD 검출조건은 80oC (drift tube 온도)에서 3.0 기압 (질소가스)으로 실시하였다. 분석은 동일 조작을 3회 반복하여 얻어진 평균값을 이용하였다.

실험예

민들레 발효액 제조를 위한 유산균주의 선별

숙취해소 및 간기능 개선 기능성을 향상시킨 민들레추출액 발효액을 제조하기위한 유산균주의 선별을 실시하였다. 본 연구실에서 보유중인 기능성 균주라이브러리를 탐색한 결과, 최종적으로 검색대상으로 3가지 유산균주 L. acidophilus F-46, LA-F46; L. heveticus KACC12418, LH; L. platarum KACC3108, LP)을 선정하였다. 특히, LA-F46 균주는 비당뇨병환자와 당뇨병환자의 분변을 비교분석하여 얻어진 균주로서 당뇨병 예방 및 치료에 효과적일 것으로 예상되는 유산균으로서 매우 뛰어난 효소활성 (Cinnamoylesterase활성)을 보이는 균주이다. 나머지 두 균주 역시 튀어난 효소활성을 보이는 유산균주로서 본 연구의 민들레 발효액 제조시 매우 유용할 것으로 판단되었다.

도 2는 민들레 추출물 발효시 생균수 변화를 나타내는 그래프이고, 도 3은 LA-F46 유산균 접종량에 따른 생균수 변화를 나타내는 그래프이다.

도 2 및 3을 참조하면, 세 가지 균주의 전배양액을 민들레 추출액에 접종하고 생균수를 측정한 결과, 도 2에서 보여지는 것처럼 8일정도 까지 LA-F46은 지속적인 발효능력을 보인 반면, LH는 접종 초기에 급격히 감소하여 8일째에서는 콜로니를 확인 할 수 없어 사멸된 것으로 사료되며, LP는 배양4일까지는 LA-F46과 비슷한 발효능력을 나타냈으나, 그 후에 급격히 사멸되는 양상을 나타내었다. 또한 LA-F46 접종량에 따른 생균수의 추이를 살펴본 결과, 도 3에서 보여지는 것처럼 접종량이 증가함에 따라 생존 생균수는 증가하였으며, 1%를 제외하곤 모두 8일 동안 비교적 높은 생존률을 보였다 (10%접종, 8.0 x 104).

따라서 본 발명에 따른 민들레 발효 음료에서는 사용되는 미생물은 LA-F46 유산균주가 바람직하며, 발효 접종시 전배양액을 약 3% 접종하여 사용하는 것이 바람직하다. 식품 공전상 발효유의 성분규격에서 발효유의 유산균 수는 103-108 CFU/mL으로서 본 연구에서 실시한 민들레 추출물 발효액은 주어진 기간동안 103-108 CFU/mL규격 범위 내에 있었다.

pH 및 산도 측정 결과

민들레 추출물의 LA-F46 유산균의 발효에 따른 변화를 살펴보기 위하여, 접종량별 발효시간에 따른 pH 및 산도변화를 조사하였다

도 4는 민들레 추출물의 L. acidophilus F-46 유산균 접종량별 발효시간에 따른 Ph 변화를 나타내는 그래프이고, 도 5는 민들레 추출물의 L. acidophilus F-46 유산균 접종량별 발효시간에 따른 산도 변화를 나타내는 그래프이다.

도 4 및 5를 참조하면, 발효 전 민들레 추출물의 pH는 5.7 정도로 중성부근이었으나, 12일 발효 후 평균 모든 발효액에서 평균 pH 3.9로 감소되었으며, 도 5에서 보여지는 것처럼 발효 전 0.015에서 12일 발효 후 모든 발효액에서 평균 0.8까지 증가된 것을 확인 할 수 있었다. 이는 발효과정 동안 유산균에 의해 생성된 유기산의 농도가 증가되기 때문으로 사료된다. 현재 국내에서 시판되는 발효유의 경우 pH 범위는 3.8-4.19의 범위내에 있으며 산도는 0.76-1.43%이기 때문에 본 발명에 따른 L. acidophilus F-46 유산균에 의한 발효는 완만하게 진행되는 것으로 여겨진다. 따라서, 본 발명에 따른 기능성 음료는 L. acidophilus F-46 유산균 접종 후 8 내지 12일간 발효시키는 것이 pH 조건 및 생균수 측면에서 바람직하다.

원재료의 전처리조건 및 발효균주 선별과 발효 최적 조건

건민들레 10 kg으로부터 추출, 믹싱 및 농축 단계를 거쳐 최종 85 L의 민들레 추출액을 얻었는데, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 민들레 추출액 제조방법의 단계도이고, 도 7은 발효전 민들레 추출물과 발효후 민들레 발효액의 사진이다.

건강기능 효과를 강화시키고자, 도 6의 공정에 따라 제조된 민들레 추출액에 벌꿀 3%, 대추농축액 1%, 수지황 0.17%, 구연산 0.1%, 비타민C 0.05%, 타우린 0.03% 및 카르복시메틸셀룰로오스 나트륨0.01%를 첨가하여 발효전 추출액을 제조하였다. 상기 제조된 발효전 추출액은 L. acidophilus F-46 유산균 발효후 도 7에 보이는 것처럼 색 변화를 보였다.

민들레 추출물 발효전후의 일반성분 분석

민들레 추출물의 일반성분 분석 결과는 표 3과 같다.

[표 3]

선정된 LA-F46 균주를 이용하여 발효한 민들레 발효액 LA-F46의 평균 수분함량은 89.05%로 발효전 민들레 추출액 89.71%보다 약 0.66% 감소하였으며, 조단백 함량은 발효후가 발효 전보다 0.02%, 조지방 함량 또한 발효후가 발효전보다 0.03%의 미미한 차이로 증가하였다. 탄수화물 함량은 발효후가 발효전보다 0.45% 증가하였다.

민들레 추출물 발효전후 유기산 함량의 분석

민들레 추출물 발효 전, 후의 유기산 함량을 분석한 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

[표 4]

민들레 추출물에서 검출된 유기산 종류는 acetic acid, succinic acid, propanolic acid, L-glutamic acid, malic acid, L-tartaric acid, 2 keto-d-gluconic acid, mannuronic acid, D-gluciric acid이었으나, 민들레 발효액 LA-F46의 경우, 민들레 추출물에서는 검출되지 않았던 acetic acid, succinic acid, L-glutamic acid, 2 keto-d-gluconic acid, mannuronic acid, D-gluciric acid가 검출되었다. 특히 2 Keto-d-gluconic acid과 mannuronic acid은 발효 후 생성량이 다른 유기산에 비해 월등히 높아짐을 확인하였다.

따라서 이상의 연구결과, 2 keto-d-gluconic acid는 D-glucitol에서 L-sorbose를 거쳐 비타민 C의 합성시 합성중간체로서 중요한 유기산으로 알려져 있다. 또한 민들레 발효액 LA-F46의 경우, 발효전과 비교시 시큼한 맛의 주성분인 acetic acid와 조미료의 감칠맛 주성분인 L-glutamic acid, succinic acid가 생성됨을 확인하였다. 또한, 발효후 생성된 D-gluconic acid는 자극성, 쓴맛, 떫은 맛이 없어 식품첨가물로서 pH조정, 물성 개량 등의 역할을 하는 우수한 유기산염으로서 발효 후 390 mg/L가 생성되었다. 반면에 발효 전에 민들레 추출액에서 높은 함량을 차지했던 malic acid는 발효 후 민들레 발효액 LA-F46에서 검출되지 않았다. 이상의 결과에서 민들레 발효액 LA-F46은 민들레 추출액의 유산 발효를 통해서 유기산 프로파일의 변화를 통해서 민들레의 새콤한 맛과 감칠맛이 증진됐을 거라 사료된다. 이러한 풍미의 변화는 영양학적인 중요성과 더불어 새콤한 맛과 감칠맛이 더해져 소비자 기호면에서 매우 중요한 긍정적인 변화로 사료된다.

민들레 추출물 발효전후의 구성아미노산 함량 변화

식품중에 존재하는 아미노산은 화학구조에 따라 여러 형태로 존재하며, 주로 단백질을 구성하고 있는 구성아미노산과 유리된 형태로 존재하는 유리아미노산으로 구분 할 수 있다. 아미노산은 영양성분뿐만 아니라 맛 성분에 기여하는데, 특히 식품에 있어 아미노산의 증가는 맛을 상승시키는 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 표 5는 발효전 민들레 추출물의 구성아미노산 함량을 분석한 결과로서, 분석결과 총13개의 구성아미노산이 분석되었다.

[표 5]

민들레 추출액의 주요 구성아미노산으로 aspartic acid, glutamic acid, histidine등이 검출되었고, glycine, methionine 및 lysine 등의 함량은 낮았다. 주요 구성아미노산 중에서 가장 높은 함량을 나타낸 glutamic acid는 맛 관련 성분 중 감칠맛을 내는 아미노산으로 발효전 민들레 추출액 (0.259 mg/mL)에 비하여 발효 후 민들레 발효액 LA-F46 (0.780 mg/mL)에서 약 3배 증가됨을 확인할 수 있었다. 더욱이 숙취해소에 효과가 있는 중요한 구성아미노산인 aspartic acid 함량의 경우, 발효전 민들레 추출액(0.189mg/mL)에 비해 발효후 민들레 발효액 LA-F46 (0.484 mg/mL)에서 약2.6배 증가한 것을 확인할 수 있었다. 필수아미노산(EAA: threonine, valine, methionine, isoleucine, leucine, phenylalanine, histidine, lysine, arginine)의 총 함량 또한 발효전 민들레 추출액(0.364 mg/mL)에 비해 발효후 민들레 발효액 LA-F46 (1.388 mg/mL)에서 약 3배 이상 증가한 것을 볼 수 있었다. 이러한 결과는 민들레 추출액의 발효를 통해 얻어진 민들레 발효액 LA-F46이 기능적으로 매우 향상되어 있음을 시사하는 결과로 볼 수 있다.

총 플라보노이드 함량 분석

플라보노이드는 플라본을 기본구조로 갖는 식물색소로 항균작용, 항산화작용에 관여하는 주요한 기능성성분으로 알려져 있다.

도 8은 발효전 민들레 추출물과 발효후 민들레 발효액 LA-F46의 총 플라보노이드 함량을 측정한 결과이다.

도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 유산균주인 LA-F46는 접종량과 상관없이 모든 군에서 비교군인 발효전 민들레 추출액에 비해 약 3%수준으로 플라보노이드 함량을 증가시켰음을 알 수 있다. 그러나 LA-F46의 접종양의 증가에 따른 총플라보노이드 함량의 유의적인 차이는 없었다.

총페놀 함량 분석

식물계에 널리 분포되어 있는 페놀성 물질은 다양한 구조와 분자량을 가지며, 이것들의 phenolic hydroxyl이 단백질처럼 거대분자와 결합을 하여 항산화, 항균, 항암 등의 생리기능을 가지는 것으로 알려져 있어 식품의 매우 중요한 기능성성분의 일종이다. 일반적으로 항산화 활성을 나타내는 물질은 2차 대사물의 하나인 페놀성 화합물이 작용하는 것으로 알려져 있다. 민들레 추출물 발효전과 발효후의 총페놀 함량을 비교 분석한 결과를 도 9에 나타내었다. 발효후의 민들레 발효액 LA-F46은 비교군인 민들레 추출액에 비해 총페놀 함량이 평균 7%증가함을 알 수 있었다.

DPPH 라디칼 소거활성능

민들레 추출물과 민들레 발효액 LA-F46의 항산화능을 비교분석하기위하여 DPPH 라디칼 소거활성능을 분석하였다. DPPH 라디칼 형태에서 DPPH는 517 nm에서 최대 흡광도를 가지고, 이는 항산화물질의 활성에 의한 DPPH라디칼의 환원으로 인해 흡광도가 감소된다.

도 10은 민들레 추출물과 민들레 발효액 LA-F46의 DPPH 라디칼 소거활성능은 분석한 결과이다.

도 10을 참조하면, 대조군인 민들레 추출물에 비하여 민들레 발효액 LA-F46의 모든 접종군에서 비교균보다 향상된 라디칼 소거능을 보였다. 일반적으로 민들레의 경우 항산화능이 높은 것으로 알려져 있어 두 비교군간에 큰 차이는 확인할 수 없었지만, 5%접종량에서 80.4%의 소거능을 나타내 비교균 (73.5%)에 비해 6.9%이상 증가되었으11며, 균접종 농도에 의존적으로 라디칼소거능의 차이가 크게 나타났다.

민들레 추출물과 민들레 발효액 LA -F46의 간기능 보조 성분 분석

민들레의 주요 간기능 개선 성분인 silibinin은 간기능을 개선하고 암세포 증식을 억제하는 성분으로 알려져 있는데 특히 민들레의 잎과 줄기에 이 성분이 다량 함유되어 있는 것으로 알려져 있다. 본 과제의 숙취해소 및 간기능 보조를 위한 민들레 발효음료를 과학적으로 증명하기 위하여 민들레 추출물과 민들레 발효액 LA-F46의 ethyl acetate 분획 및 methanol 추출액의 silibinin성분을 HPLC를 이용하여 분석하였다.

도 11은 민들레 추출물과 민들레 발효액 LA-F46의 silibinin HPLC 분석. (a) silibinin 표준 물질, (b) 민들레 추출물, (c) 민들레 발효액 LA-F46 분석결과이다.

도 11을 참조하면, silibinin 표준물질의 크로마토그램 분석결과, 2개의 이성질체 구조가 검출되었으며 발효전 민들레 추출물의 silibinin함량 (Fig. 11의 b)은 3.3 mg/L에 비하여 발효 후 민들레 발효액 LA-F46의 silibinin함량 (도 11의 c)은 13.8 mg/L로 약 4배 정도 증가되어있음을 알 수 있었다. 또한 식물세포 세포벽 등에 존재하는 hydroxycinnamic acids의 일종인 caffeic acid는 항산화, 항당뇨 및 항암 활성이 뛰어나 특수 기능성 성분으로 알려져 있는데, 대부분이 비흡수성의 chlorogenic acid상태로 존재하기 때문에 작용하지 못하고 대부분 인체외로 배출되는 단점이 있다고 알려져 있다. 그러나, chlorogenic acid가 효소 (Cinnamoylesterase)의 작용으로 caffeic acid로 전환되면 흡수율이 3배 가량 높아져 생체이용률의 향상을 가져와 효능이 매우 높아진다고 알려져 있다 (Margreet R et al 2001).

도 12는 민들레 추출물과 민들레 발효액 LA-F46의 chlorogenic aicd 및 caffeic acid HPLC 분석 (a) 표준 물질 chlorogenic acid과 caffeic acid 혼합물, (b) 발효전 민들레 추출액, (c) 발효후 민들레 발효액 LA-F46 분석 결과이다.

도12에서 보여지는 것처럼 민들레 추출물을 ethyl acatate로 분획 후 HPLC로 분석한 결과, 민들레 추출물의 caffeic acid의 함량은 55 mg/L이었으나, 민들레 발효액 LA-F46은 89.5 mg/L로 발효후 caffeic acid의 함량이 증가한 것으로 확인 되었다. 결과적으로 LA-F46의 유산발효는 민들레의 숙취해소 및 간기능 개선 성분인 silibinin 함량의 증가와 함께, 생리활성 물질의 흡수율을 높여주는 caffeic acid의 증가에 효과적임을 알 수 있었다

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

민들레 추출액에 상기 민들레 추출액의 3중량% 벌꿀, 1중량% 대추농축액, 0.17중량% 수지황, 0.1중량% 구연산, 0.05중량%의 비타민C, 0.03중량%의 타우린 및 0.01 중량%의 카르복시메틸셀룰로오스 나트륨을 혼합하며, 발효전 추출액을 제조하는 단계;
상기 발효전 추출액에 L. acidophilus F-46 배양액을 혼합하는 단계; 및
상기 L. acidophilus F-46 배양액이 혼합된 상기 발효전 추출액을 발효시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 민들레를 이용한 발효 기능성 음료 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 민들레 추출액은 열수추출방식으로 추출되는 것을 특징으로 하는, 민들레를 이용한 발효 기능성 음료 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 L. acidophilus F-46 배양액은 상기 발효전 추출액의 3 중량%로 혼합되며, 상기 발효는 8일 내지 12일간 진행되는 것을 특징으로 하는, 민들레를 이용한 발효 기능성 음료 제조방법.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의하여 제조된, 민들레를 이용한 발효 기능성 음료.
민들레 추출액 및 L. acidophilus F-46 유산균주를 유효성분으로 포함하는, 민들레를 이용한 발효 기능성 음료.