KR20140003105A - 키토산을 유효성분으로 함유하는 식품 보존제 및 그의 제조방법 - Google Patents

키토산을 유효성분으로 함유하는 식품 보존제 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 키토산을 유효성분으로 함유하는 식품 보존제 및 그의 제조방법을 제공함으로써 식품보존제용 천연 동결건조분말 및 액상 제품을 제공하는 뛰어난 효과가 있다.

Description

키토산을 유효성분으로 함유하는 식품 보존제 및 그의 제조방법{Food reservative containing chitosan and manufacturing method thereof}
본 발명은 키토산을 유효성분으로 함유하는 천연 식품보존제 및 그 제조방법에 관한 것이다.
식품첨가물 또는 첨가물이란 가공되는 식품이나 제품에 특별한 목적을 가지고 사용되는 것으로서 각 첨가물에 따른 용도가 고시되어 있다. 첨가물의 용도는 식품·의약품·화장품법에서 의도적으로 제품의 품질에 직접 또는 간접으로 영향을 미치거나 미칠 수 있는 물질로 정의된다. 즉, 식품·의약품·화장품을 생산, 가공, 포장, 수송, 저장하는 과정에서 어떤 물질이든 첨가물로 규정할 수 있다.
상기, 첨가물의 사용 목적은 식품 및 제품의 품질보존, 맛, 향기, 색상 등의 개량이다. 특히 제품의 품질보존을 위한 보존료는 식품의 변질과 부패, 화학적 변화를 방지하여 유효성분과 신선도를 유지시키기 위해 사용된다. 상기 보존료의 작용은 부패미생물의 발육저지를 위한 정균 및 살균작용과 식품에 함유된 지방의 산패억제, 산화반응에 의한 부패방지 등이 있으며 이로써 식품·의약품·화장품의 안정성을 확보하고 저장성과 상품성을 증대시킨다.
특히, 제품의 보존 및 부패미생물의 발육저지를 위한 정균·살균작용 위한 보존제에는 소르빈산(염류), 프로피온산(염류), 안식향산(염류), 유기산류, 페놀화합물, 유화합물, 펙틴분해물, 염소화합물, 요드화합물, 사암모늄염(QAC), 수은, 방향족 및 지방족 화합물, 산, 알칼리류, 산화제 및 이산화 염소 등이 있다.
그러나 상기 보존제들은 합성 보존제로서 그 사용이 고시되어 있다 하더라도 식품 및 여러 가공제품에 첨가되어 직·간접적으로 일생동안 체내에 축적되는 것을 무시할 수는 없다. 상기 합성 보존제의 생체 악영향들이 보고되면서 천연 보존제의 개발을 시도하고 있다.
상기 천연 보존제 개발은 약용식물(향신료, 약초, 과/채류 등)으로부터 천연항균제 및 첨가물의 항균력 효과 검정 및 활성물질 분리 정제 등의 연구가 이루어지고 있다. 그러나 상기 약용식물 중에서 항균 활성을 갖는 재료들은 그 향이 강하거나 색감 및 맛이 강하여 식품첨가제 및 보존제로 사용하였을 경우 관능성을 떨어뜨려 제품 품질저하의 우려가 있는 것으로 보고되고 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 합성보존제 사용보다 더 우수한 활성과 경제성을 갖는 보존제의 개발은 어려운 실정이다.
한편, 천연 유래 고분자 재료인 키틴과 키토산은 기능성 신소재로 각광을 받고 있다. 키틴은 게, 새우 등의 갑각류와 조류나 균류와 같은 식물의 세포벽에 함유되어 있는 고분자로 과거에는 주로 폐기되었으나, 최근에 들어 생체고분자로서 그 활용이 매우 큰 물질이다(Li, O. et al., M. F. Journal of Bioactive and Compatible Polymers,(7)370, 1992). 그러나 키틴은 유기용매에 대한 용해성이 좋지 않아 자연유래 고분자 재료인 셀룰로오스만큼 이용되지 못하였지만, 1970년 키틴의 용매 개발과 함께 키틴을 탈아세틸화하여 제조한 키토산은 생체적합성, 생분해성 및 무독성의 특성으로 인해 다양한 형태로 활용되고 있다(Shigemasa, Y. et al., Int. J. Biol. Macromol.,(16)43, 1994).
특히 키토산과 그 염산염에의한 분해물이 식물병원성의 곰팡이에 대해 항균효과를 나타낸다는 것이 밝혀지면서 그 항균성을 다양한 형태로 응용하여 사용하는 연구가 많이 진행되고 있다.
상기 키토산을 이용한 천연 보존제 관련 종래기술에는 대한민국 공개특허 제10-2005-0075162호에서 분획 수용성 키토산을 함유하여 저장성이 증대된 기능성 음료 조성물에 관해서 개시하고 있으며, 대한민국 공개특허 제 10-2005-0028569호 에서는 자몽종자 추출물과 유카추출물, 키토산을 함유하는 천연 식품보존제 조성물에 관하여 개시하고 있다.
그러나 상기 공지된 선행기술은 단지 키토산 자체를 사용하거나 분획을 통하여 보존제를 제조하였을 뿐만 아니라, 보존제에 첨가되는 함량이 높아 제품 그 자체의 기호성과 상품성을 현저히 감소시켰다.
이상에서 살펴본 바와 같이 저농도의 키토산을 첨가하여 높은 항균성을 갖는 식품보존제를 위해 고안된 선행기술은 개시된바 없다.
따라서 본 발명의 목적은, 용해도가 우수한 키토산을 유효성분으로 포함하는 천연 식품 보존제를 제공하는 데 있다.
본 발명의 상기 목적은, 불용성 키토산과 가성소다를 반응온도와 시간을 달리하여 다양한 형태의 키토산을 제조하는 단계와; 상기 얻은 각각의 키토산을 키토산아제를 이용하여 처리시간별 효소반응물을 각각 얻는 단계와; 상기에서 얻은 각각의 효소반응물의 항균성을 평가하여 항균성이 뛰어난 키토산을 얻는 단계와; 상기에서 얻은 키토산을 자몽종자 추출물, 구연산, 계피 주정추출물, 덱스트린과 혼합하여 혼합물을 얻는 단계와; 상기에서 얻은 혼합물을 동결건조하는 단계를 통하여 달성하였다.
본 발명은 불용성 키토산과 가성소다의 반응에 의해서 탈아세틸화된 키톤으로부터 저분자 키토산을 제공하는 효과가 있다.
이 밖에도 다양한 형태의 액상 및 분말형의 키토산을 유효성분으로 하는 보존제를 제공하는 효과가 있다.
도 1은 합성화학 보존제인 솔빈산과 본 발명 키토산을 유효성분으로 하는 동결건조분말 식품보존제를 0.5 또는 1.0 중량%를 각각 처리한 식품의 저장성을 평가한 결과이다.
본 발명은 키토산을 유효성분으로 함유하는 액상 및 분말형 보존제를 개시한다. 본 발명에서 액체형 키토산 보존제는 전제 100중량%에 대하여 본 본 발명 키토산(NS-8) 0.05~0.2 중량%, 자몽종자 추출물 100~300PPM, 구연산 0.15~0.6 중량%, 계피 주정추출물 0.05~0.2 중량%, 덱스트린 0.5중량%, 정제수 96~99 중량%로 혼합하여 제조하는 것이 바람직하다.
또한, 분말형태의 본 발명 키토산을 유효성분으로 함유하는 분말보존제는 보존제는 전제 100중량 %에 대하여 키토산(NS-8) 12~15 중량%, 구연산 30~45중량% 계피추출물 5~8 중량%, 자몽 종자추출물 1~5중량% 덱스트린 20~50%, 수분 3~7% 조성으로 제조하는 것이 바람직하다.
본 발명 키토산을 유효성분으로 하는 식품보존제를 첨가하여 사용할 수 있는 식품은 건강을 위한 식품, 음료 등이며, 상기 본 발명 키토산 NS-8이 유효성분으로 함유된 액상 또는 분말 식품보존제 조성물은 식품 100 중량%에 대하여 0.1 중량% 내지 20 중량%로 첨가될 수 있다.
본 발명 키토산 NS-8을 유효성분으로 함유하는 액상 또는 분말형태의 식품보존제 조성물은 건강보조식품 등에도 다양하게 이용될 수 있다. 본 조성물을 첨가할 수 있는 식품으로는, 유통기한 및 저장성이 중요한 천연 과일 쥬스 및 야채 음료 또는 즙 형태로 판매되는 제품 등이 있다. 또한, 상기 본 발명은 요쿠르트 등의 유산균 제제 음료 또는 페이스트 등의 혼합제로 사용할 수 있다.
상기 저장성이 중요한 음료 조성물에 본 발명 키토산을 유효성분으로 함유하는 보존제는 액상형태일 경우 음료 100중량 %에 대하여 0.01 내지 2중량%, 분말일 경우 음료 100중량 %에 대하여 0.1 내지 2 중량%를 여러 가지 향미제 또는 천연 탄수화물 등과 함께 추가 성분으로서 함유하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 구체적인 내용을 바람직한 실시예 및 실험예를 통하여 상세히 설명하나, 하기 실시예 및 실험예에 의해 본 발명의 권리 범위가 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 1> 본 발명 수용성 키토산 제조
본 발명에 사용된 chitosan은 (주)금호화성에서 탈아세틸화도와 점도가 다른 수용성 chitosan 12종류(S-1 ～ S-12)와 불용성 chitosan 11종류(NS-1～ NS-11)를 제공 받았으며, chitosan의 특성은 하기 표 1에 나타내었다. Chitosan은 plastic bottle에 넣어 실온에서 보관하면서 사용하였다.
본 발명 키토산의 용해도 측정
Characterisitc Deacetylation(%) Viscosity (cP) Name Note
Water-soluble 62.71± 0.77 1.07 ± 0.08 S-1
63.70 ± 4.044 1.13 ± 0.06 S-2
73.40± 5.084 1.18 ± 0.07 S-3 Chitosan acetate
67.52 ± 1.15 1.19 ± 0.09 S-4 Chitosan acetate
46.65 ± 1.27 1.07 ± 0.06 S-5
57.79 ± 0.91 1.04 ± 0.03 S-6
59.62 ± 0.78 1.08 ± 0.06 S-7 Chitosan acetate
65.51 ± 0.44 1.18 ± 0.08 S-8 Chitosan acetate
63.22 ± 0.88 1.12 ± 0.01 S-9
67.03 ± 0.44 1.28 ± 0.04 S-10
79.97 ± 0.71 1.27 ± 0.07 S-11 Chitosan acetate
82.03 ± 0.40 1.14 ± 0.04 S-12 Chitosan acetate
Acid-soluble
(Non-soluble)
 89.35 ± 0.67 166.30 ± 3.80 NS-2
89.58 ± 0.39 47.40 ± 0.71 NS-5
79.92 ± 0.82 116.13 ± 1.98 NS-6
81.32 ± 0.81 168.07 ± 3.94 NS-7
98.79 ± 0.37 17.93 ± 0.37 NS-8
92.92 ± 1.01 9.38 ± 0.12 NS-9
98.58 ± 0.00 34.27 ± 0.41 NS-10
99.22 ± 0.00 77.63 ± 1.09 NS-11
상기에서 얻은 수용성 chitosan 12종류(S-1 ～ S-12)와 불용성 chitosan 11종류(NS-1～ NS-11)는 키토산아제를 처리시간별로 반응하여 다양한 분자량을 갖는 각각의 효소반응물을 얻었다.
< 실시예 2> 본 발명 키토산의 항균활성 측정
본 실험에 사용한 공시균주는 gram negative bacteria 9종 gram positive bacteria 6종 총 15종으로 Listeria monocytogenes ATCC 19115, Staphylococcus aureus ATCC 29737, Bacillus subtilis ATCC 6633, Bacillus cereus ATCC 21366, Aeromonas hydrophila subsp. hydrophila ATCC 7966, Pseudomonas fluorecens ATCC 21541, Proteus vulgaris ATCC 6059, Erwinia carotovora subsp. carotovora ATCC 15390, Lactobacillus curvatus ATCC 25601, Lactobacillus plantrarum ATCC 8014, Serratia marcescens ATCC 990, Escherichia coli ATCC 8739, Vibrio parahaemolyticus ATCC 17802, Vibrio vulnificus ATCC 27562는 한국 미생물 보존센터(Korean Culture Center of Micoorganisms, KCCM)에서, Salmonella enterica subsp. enterica ATCC 13311은 유전자은행 (Korean Collection for Type Culture, KCTC)에서 분양 받아 사용하였다. 균주 배양에 사용된 배지는 Tryptic Soy Broth(TSB, Difco, USA)와 Brain Hart Infusion(BHI, Difco, USA), MRS broth(Difco, USA)를 사용하였으며, chitosan의 항균활성을 검색하기 위한 배지로 Muller Hinton Broth(MHB, Merck, Germany)를 사용하였다.
실험예 2-1. 생균수 측정
병원성 미생물은 Tryptic Soy Broth(TSB, Difco, USA)에서, 유산균은 MRS broth에서 각각 2회 계대배양 시킨 공시균주를 chitosan 첨가 배지에 0.05 mL씩 접종한 후 37℃에서 24시간 동안 진탕배양한 후 0.1% peptone수를 이용하여 적정 희석하여 생균수를 측정하였다. 유산균은 MRS agar, Erwinia carotovora subsp. carotovora는 Brain Heart Infusion(BHI, Difco,USA) agar, 그 외 부패 미생물과 병원성 미생물은 Tryptic Soy Agar(TSA, Difco, USA)를 이용하여 pour plate method로 생균수를 측정하였다.
본 발명 수용성 키토산의 항균활성
Strains 0.1% 키토산 처리, 24시간 효과
control S-2 S-3 S-10 S-11 S-12
Gram-
positive		 Aeromonas hydrophila subsp. hydrophila ATCC 7966 8.68 5.63 1.09 4.37 ND ND
Pseudomonas fluorecens ATCC 21541 8.46 7.93 7.61 8.01 9.33 8.03
Proteus vulgaris ATCC 6059 8.86 5.45 5.11 5.55 5.17 4.08
Erwinia carotovora subsp. carotovora ATCC 15390 8.06 ND 1 ND ND 1
Serratia marcescens ATCC 990 8.46 4.51 4.89 3.74 5.25 5.3
Escherichia coli ATCC 8739 8.67 3.4 4.57 4.26 3.28 2.05
Vibrio parahaemolyticus ATCC 17802 8.13 7.87 7.54 7.73 7.65 7.37
Vibrio vulnificus ATCC 27562 8.12 8.01 7.56 7.67 7.58 7.95
Salmonella enterica subsp. enterica ATCC 13311 9.1 8.47 7.88 7.71 5.05 5.55
Gram-
negative		 Listeria monocytogenes ATCC 19115 8.23 7.95 7.84 8.02 7.46 ND
Staphylococcus aureus ATCC 29737 8.49 8 7.31 7.14 6.95 ND
Bacillus subtilis ATCC 6633 8.51 ND 0.3 YD ND ND
Bacillus cereus ATCC 21366 8.51 ND 0.6 0.3 ND 0.48
Lactobacillus curvatus ATCC 25601 6.95 ND ND ND ND ND
Lactobacillus plantrarum ATCC 8014 7.82 ND ND ND 1.49 ND
본 발명 불용성 키토산의 항균활성
Srains 0.1% 키토산 처리, 24시간 효과
control NS-2 NS-5 NS-8 NS-9 NS-10 NS-11
Gram-positive Aeromonas hydrophila subsp. hydrophila ATCC 7966 9.24 4.51 3.85 1.95 2.92 2.79 4.85
Pseudomonas fluorecens ATCC 21541 7.46 ND ND ND ND ND ND
Proteus vulgaris ATCC 6059 8.23 ND ND ND ND 1.04 ND
Erwinia carotovora subsp. carotovora ATCC 15390 8.44 ND ND ND ND 0.30 1.41
Serratia marcescens ATCC 990 8.34 ND ND ND ND ND ND
Escherichia coli ATCC 8739 8.06 ND ND ND ND ND ND
Vibrio parahaemolyticus ATCC 17802 8.9 ND ND ND ND ND ND
Vibrio vulnificus ATCC 27562 8.4 ND ND ND ND ND ND
Salmonella enterica subsp. enterica ATCC 13311 6.95 ND ND ND ND ND ND
Gram-negative Listeria monocytogenes ATCC 19115 8.67 ND ND ND ND ND ND
Staphylococcus aureus ATCC 29737 8.57 ND ND ND ND ND ND
Bacillus subtilis ATCC 6633 7.72 ND ND ND ND ND ND
Bacillus cereus ATCC 21366 7.59 ND ND ND ND ND ND
Lactobacillus curvatus ATCC 25601 6.95 ND ND ND ND ND ND
Lactobacillus plantrarum ATCC 8014 7.63 ND ND ND ND ND ND
본 발명 불용성 키토산의 항균활성
Srains

 불용성 키토산 0.05%, 24시간 처리효과
control NS-2 NS-5 NS-8 NS-9 NS-10 NS-11
Gram-positive Aeromonas hydrophila subsp. hydrophila ATCC 7966 10.17 4.14 4.29 4.16 4.75 4.3 5.48
Pseudomonas fluorecens ATCC 21541 8.33 ND ND ND ND ND ND
Proteus vulgaris ATCC 6059 9.27 ND ND ND 1.57 2.03 ND
Erwinia carotovora subsp. carotovora ATCC 15390 8.2 ND ND 0.48 0.3 2.76 ND
Serratia marcescens ATCC 990 9.42 1.96 2.68 2.76 1.91 2.2 2.66
Escherichia coli ATCC 8739 9.13 ND 2.08 1.88 ND ND 2.15
Vibrio parahaemolyticus ATCC 17802 8.04 ND ND ND 1.61 0.6 ND
Vibrio vulnificus ATCC 27562 8.49 ND ND ND 0.3 ND ND
Salmonella enterica subsp. enterica ATCC 13311 8.95 8.32 8.57 ND 8.52 ND 5.47
Gram-negative Listeria monocytogenes ATCC 19115 8.45 0.6 ND ND ND ND ND
Staphylococcus aureus ATCC 29737 8.34 0.85 ND ND ND ND ND
Bacillus subtilis ATCC 6633 7.95 ND ND ND ND ND ND
Bacillus cereus ATCC 21366 8.51 ND ND ND 0.7 0.78 ND
Lactobacillus curvatus ATCC 25601 8.42 1.24 1.59 0.78 1.2 1 1.04
Lactobacillus plantrarum ATCC 8014 9.26 3.14 2.83 3.33 2.02 1.59 ND
본 발명 불용성 키토산의 항균활성 농도측정
Srains 농도 (%)
NS-2 NS-5 NS-8 NS-9 NS-10 NS-11
Gram-
positive







 Aeromonas hydrophila subsp. hydrophila ATCC 7966 >0.1 >0.1 0.1 0.08 0.1 >0.1
Pseudomonas fluorecens ATCC 21541 0.08 0.08 0.05 0.05 0.08 0.05
Proteus vulgaris ATCC 6059 >0.1 0.08 0.08 0.1 0.08 0.05
Erwinia carotovora subsp. carotovora ATCC 15390 0.08 0.08 0.05 0.05 0.08 0.08
Serratia marcescens ATCC 990 0.1 0.1 0.08 0.08 0.08 0.08
Escherichia coli ATCC 8739 0.05 >0.1 0.08 0.05 0.05 0.08
Vibrio parahaemolyticus ATCC 17802 0.08 0.08 0.05 0.08 0.08 0.05
Vibrio vulnificus ATCC 27562 0.08 0.08 0.05 0.08 0.05 0.05
Salmonella enterica subsp. enterica ATCC 13311 >0.1 >0.1 0.08 >0.1 0.08 >0.1
Gram-
negative




 Listeria monocytogenes ATCC 19115 0.05 0.03 0.03 0.05 0.05 0.05
Staphylococcus aureus ATCC 29737 0.08 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05
Bacillus subtilis ATCC 6633 0.05 0.08 0.05 0.05 0.05 0.05
Bacillus cereus ATCC 21366 0.05 0.08 0.05 0.05 0.05 0.08
Lactobacillus curvatus ATCC 25601 0.08 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05
Lactobacillus plantrarum ATCC 8014 0.08 0.05 0.08 0.05 0.05 0.05
상기 표 2 내지 5의 결과에 나타나듯이 수용성 및 불용성 키토산의 효소 반응물 중에서 NS-8 키토산의 항균활성이 가장 우수한 것으로 확인되었다.
따라서 하기 본 발명을 위해 실시되는 천연 식품보존제의 조성물제조에는 키토산 NS-8을 사용함이 바람직하다.
< 실시예 3> 본 발명 Chitosan 과 천연 항균 소재의 살균소독 효과
소독제 개발을 위한 재료는 chitosan(DD : 98.79%, 17.93 cP; ㈜금호화성, Korea), 자몽종자추출물(DF-100, ㈜에프에이뱅크사, Korea), 주정(95%, ㈜우리주정, Korea)을 사용하였다. Chitosan의 농도(0.05%, 0.1%), 자몽종자추출물의 농도(100 ppm, 200 ppm, 300 ppm) 그리고 alcohol 농도(30%, 40%, 50%)별 공시균주에 대한 각각의 항균활성을 20±1℃에서 측정한 후 항균제제의 단독 및 병용효과를 검증하여 항균제제의 적정 배합비를 결정하였다.
식품의약품안전청에서 고시한 살균소독제의 유효성 확인 균주 Staphylococcus aureus ATCC 6538와 Escherichia coli ATCC 10536를 유전자은행 (Korean Collection for Type Culture, KCTC)에서 분양받아 2회 계대 배양한 후 Tryptic Soy Agar(TSA, Difco, USA)에 접종하여 37℃에서 24시간 배양한 후 4℃에 보관하면서 사용하였다.
실험예 3-1. 공시균주의 생존성 측정
각각의 균주를 Tryptic Soy Broth(Difco, Detroit, USA)에 접종하여 37℃에서 24시간 배양한 배양액을 3,000 × g로 15분 동안 원심분리(HA-300, Hanil Centrifuge Co. Ltd., Korea)하여 얻은 균체를 0.1% 펩톤수로 2회 세척한 후 사용하였으며, 각각의 항균제제에 공시균주 106 ～ 107 CFU/mL의 범위로 접종하여 일정시간 노출시킨 후 0.1% 펩톤수를 이용하여 10배 희석법으로 적정 희석한 다음 Tryptic Soy Agar(TSA, Difco, USA)에 접종하여 37℃에서 24시간 배양 후 나타난 colony 수를 계측하여 하기 표 6에 나타냈다.
본 발명 키토산과 천연 항균활성 소재의 혼합효과 측정
Chitosan Grape seed extract Alcohol Staphylococcus aureus subsp. Aureus ATCC 6538 Escherichia coli
ATCC 10536
Con D.W. 7.52 7.43
DC 0.05 6.43(1.09) 6.78(0.65)
0.10 6.50(1.02) 6.85(0.58)
DG 100 5.76(1.76) 5.61(1.82)
200 4.85(2.67) 4.24(3.19)
DA 30 5.75(1.77) 2.76(4.67)
40 4.05(3.47) 2.70(4.73)
50 1.00(6.52) 2.49(4.94)
DCG 0.05 100 6.87(0.65) 6.72(0.71)
200 6.93(0.59) 6.60(0.83)
0.10 100 6.85(0.67) 6.56(0.87)
200 7.12(0.40) 6.45(0.98)
DCA 0.05 30 1.74(5.76) 2.50(4.89)
40 1.58(5.92) 2.86(4.53)
50 1.60(5.89) 2.65(4.74)
0.10 30 1.86(5.64) 2.84(4.55)
40 1.75(5.75) 2.84(4.55)
50 1.62(5.87) 2.87(4.52)
DCGA 0.05 100 30 3.15(4.36) 1.89(5.54)
40 2.30(5.22) ND(7.43)
50 ND1 )(7.52) ND(7.43)
200 30 3.08(4.44) 1.30(6.13)
40 ND(7.52) ND(7.43)
50 ND(7.52) ND(7.43)
0.10 100 30 1.00(6.52) 1.00(6.43)
40 ND(7.52) ND(7.43)
50 ND(7.52) ND(7.43)
200 30 2.34(5.18) 1.00(6.43)
40 ND(7.52) 1.00(6.43)
50 ND(7.52) ND(7.43)
1)ND : none detected ( ) : log reduction
상기 표 6의 결과에서 알 수 있듯이 알코올과 자몽종자 추출물의 혼합 사용에 있어서 자몽종자추출물과 키토산의 상호 관계를 확인하는 시험을 통하여, 키토산 0.05~0.1% 와 자몽 100~200PPM 농도 비로 혼합하였을 경우 본 발명에 있어 가장 좋은 항균력을 나타냈다. 따라서 본 발명의 바람직한 혼합비는 키토산 0.1%, 자몽 200PPM으로 나타났다.
< 실시예 4> 본 발명 천연 항균 소재의 선별
광곽향(인도네시아산), 구절초(국산), 금전초(중국산), 비수리(국산), 속단(중국산), 황벽나무피(중국산), 향유(국산), 계피(국산)는 대구시 약전골목에서 구입한 후 분쇄하여 공시재료로 사용하였다. 에탄올 추출은 한약재 분말 50 g에 대해 95% ethanol을 9배 첨가하여 실온에서 24시간 2회 추출한 후 여과하여 감압증발농축기(WB 2000, Heidolph, Kelheim, Germany)로 농축, 최종 50 mL로 정용하여 고형분 함량을 구한 후 적정 희석하여 사용하였다. 조제된 시료는 4℃ 냉장 보관하면서 실험에 사용하였다.
균주는 식중독 및 식품 부패 균주인 Listeria monocytogenes ATCC 19115, Staphylococcus aureus ATCC 29737, Bacillus subtilis ATCC 6633, Bacillus cereus ATCC 21366, Bacillus megaterium ATCC 14581, Lactobacillus plantraum ATCC 8014, Aeromonas hydrophila subsp. hydrophila ATCC 7966, Pseudomonas fluorecens ATCC 21541, Vibrioparahaemolyticus ATCC 17802, Escherichia coli ATCC 8739, Escherichiacoli O157:H7, Salmonella enterica subsp. enterica ATCC 13311, Staphylococcus aureus ATCC 6538와 Escherichia coli ATCC 10536를 사용하였다. 공시 균주는 2회 계대 배양한 후 Tryptic Soy Agar(TSA, Difco,USA)에 접종하여 37℃에서 24시간 배양한 후 4℃에 보관하면서 사용하였다.
실험예 4-1. 항균 활성 검색
광곽향, 구절초, 금전초, 비수리, 속단, 황벽나무피, 향유, 계피 에탄올 추
출물의 항균성 검색은 paper disc method(90)를 사용하여 실시하였다. 각 추출물의 고형분 함량이 0.5%가 되도록 희석하여 20 ㎕씩 paper disc(Ø 8mm, Advantec, Toyo, Japan)에 흡수시켜 각각의 공시균주를 접종한 plate 표면에 올려놓은 후 4℃에서 12시간 동안 방치한 다음 37℃에서 24시간 배양한 후 생육 저해환의 직경(mm)을 측정하였다
천연 식물 소재로써 식용이 가능한 광곽향, 구절초, 금전초, 비수리, 속단, 황벽나무, 향유 및 계피 에탄올 추출물의 항균활성은 하기 표 7에 나타냈다. 식용이 가능하고 항균활성이 있는 추출물을 선발하기 위해서 계피가 공시 균주에 대해 강한 항균활성을 나타내었고, 공시 균주에 대해 항균 spectrum이 넓게 나타났다.
본 발명 천연식물 소재의 항균활성 측정
균주(strains) 광곽향
(A)		 구절초
(B)		 금전초
(C)		 비수리
(D)		 속단
(E)		 황백
(F)		 향유
(G)		 계피
(H)
Gram
(+)		 L. monocytogenes +w +w + +w +w +w +w +
S. aureus + +w + +w +w +w +w +w
B. subtilis + + + + + + + +
B. cereus +w + + + +w +w + +
B. megaterium + +w + +w +w + + +
L. plantarum - - - - - - - -
Gram
(-)		 V. parahaemolyticus + +w + +w +w +w +w +
Sal . enterica + + + +w + + + +
Pseu . fluorecens +w +w + +w + +w +w +
E. coli +w + +w +w +w +w + +
E. coli O157:H7 + +w +w +w + + +w +
A. hydrophila +w +w + +w +w +w +w +
Erwinia . carotovora + + + +w +w + + +
Serratia . marcescens + + +w + + + + +
S. aureus ATCC 6538 +w +w + +w +w +w +w +
E. coli ATCC 10536 + +w + + + + +w +
- : negative. +w : weak(1-10 mm). + : strong(above 10 mm).
A : Pogostemon cablin Bentham.,B : Chrysanthemum zawadskii.,C : Lysimachia christinae Hance., D : Lespedeza cuneata G. Don., E : Phlomis umbrosa Turcz., F : Phellodendron amurense RUPRECHT., G : Elshotzia ciliata Hylander., H : Cinnamomum zeylanicum.
따라서 본 발명 키토산과 함께 혼합할 천연소재를 하기 상기 7의 결과에 따라서 계피로 선정하는 것이 바람직하다.
< 실시예 5>본 발명 무알콜 천연물 살균소독제 및 식품보존제
알콜의 살균력이 매우 중요한 역할을 하여 왔다. 그러나 본 발명에서는 무알콜 천연물 보존제 개발을 위해서 본 발명 키토산을 유효성분으로 하는 액상 및 분말 형태의 살균제 및 보존제의 효과를 평가하였다.
제조예 1
본 발명 키토산을 유효성분으로 함유하는 액상 보존제는 보존제 전체 100 중량%에 대하여 키토산(NS-8) 동결건조 분말 0.2 중량%, 자몽종자 추출물 300PPM, 구연산 0.6 중량% 계피 주정추출물 0.1 중량 %, 덱스트린 0.5%, 정제수 98.57 중량%으로 하여 제조하였다.
제조예 2
또한, 분말형태의 본 발명 키토산을 유효성분으로 함유하는 보존제는 전제 보존제 100중량 %에 대하여 키토산(NS-8) 동결건조 분말 13.3 중량 %, 구연산 39.9 중량%, 계피추출물 6.6 중량%, 자몽종자 추출물 2.0 중량%, 덱스트린 33.2중량% 수분함량 5.0중량%의 조성으로 제조하였다.
본 발명 키토산을 유효성분으로 함유하는 천연물 분말형 보존제는 주정(알콜)을 40%, 기구 등의 살균 소독제와 비교시험 결과는 기구 등 살균소독제 규격에는 그 효과가 종래의 제품보다 향상되지는 않았다. 그러나 하기 표 8의 결과로 확인된 것과 같이 식품 보존제로 사용이 가능할 것으로 사료된다.
본 발명 키토산 NS-8 동결건조분말을 유효성분으로 함유하는 천연물 보존제의 액상과 분말화 공정(열풍분무건조 와 동결건조)에 따라서도 그 효과의 차이가 평가되었다.
그 중 본 발명 키토산의 유효성분의 변화와 손실이 적은 동결건조법을 선택하여 다양한 제품에 적용하여 그 효과를 평가하였다. 하기 표 8은 본 발명의 조성물을 제형을 달리하여 그 효과를 평가한 결과이다.
본 발명 키토산 보존제의 제형 별 활성 평가
대조구(DW) 원액 아디프산 스프레이 동결건조 키크린
Sa ATCC 6538 0 6.71±0.09 6.71±0.09 6.71±0.09 6.71±0.09 6.71±0.09 6.71±0.09
5 6.59±0.05 3.44±0.02 3.52±0.04 3.65±0.03 3.55±0.06 0
E. coli 0 6.86±0.13 6.86±0.13 6.86±0.13 6.86±0.13 6.86±0.13 6.86±0.13
ATCC10536 5 6.85±0.08 3.64±0.1 3.72±0.13 4.07±0.08 3.93±0.06 0
따라서 본 발명 식품 보존제는 동결건조 분말상태가 바람직하나 제형에 따른 활성 차이가 보이지 않으므로 동결건조분말형태 뿐만 아니라 액상, 열풍분무건조분말로 이요하는것도 무관하다.
< 실시예 6> 본 발명 음료수용 분말 천연보존제
각종 음료수에 화학 보존제를 사용하고, 적절한 천연 보존제가 없어, 제조 후 2~3일 내에 배달 유효기간을 정하고 있으며, 4℃보관을 의무화하고 있다.
이에 따라 천연물 분말 보존제가 녹즙, 천연과즙 등의 상업적 유통에 필수적으로 필요하므로 실제 적용 실험을 " 풀무원 무첨가 케일녹즙" 제품의 보존성 연장 시험을 수행하였다. 상기 제품 전체 중량에 대하여 상기 제조예 2에 따라 제조된 본 발명 식품보존제 조성물 동결건조 분말을 0.5 또는 1.0 중량% 첨가하여 보존성을 평가하였을 경우 상기 본 발명 키토산 분말가루 1중량% 첨가 군에 매우 좋은 결과를 얻었다.
상기와 같을 결과로서 실제 녹즙의 유통기간을 연장할 수 있을 뿐만 아니라, 키토산이 갖는 기능성이 추가되어 기능개선 녹즙으로서 상업성 향상에도 기여할 수 있으리나 판단된다.
도 1에 나타난 결과와 같이 합성화학 보존제인 솔빈산 300 ppm과 본 발명 키토산을 유효성분으로 하는 분말 보존제를 0.5 또는 1.0 중량%를 각각 처리하여 비교시험한 결과 솔빈산첨가군 보다 본 발명 동결건조 보존제 0.5중량 % 처리한 군의 저장성이 5일까지 증가하였으며, 본 발명 키토산을 유효성분으로 하는 동결건조분말 보존제를 1.0 중량%를 첨가하였을 경우에는 저장기간이 5일이 지난 후에도 생균수의 증가율이 거의 보이지 않았다. 대조구로 사용한 솔빈산은 식품공전에서 허용한 농도를 사용하였으며, 그 결과 도 1에서 알 수 있듯이 3일 이상 보관이 불가능한 것으로 나타났다.
따라서, 식품공전에 고시된 솔빈산보다 본 발명 키토산을 유효성분으로 함유하는 동결건조분말 식품보존제가 뛰어난 항균활성을 갖는 것으로 나타났다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 항균활성이 뛰어난 키토산을 유효성분으로 함유하는 천연 식품보존제를 제공하는 효과가 있으므로 식품가공 및 저장산업상 매우 유용한 발명이다.

Claims (2)

  1. 키토산이 전체 보존제 100 중량%에 대하여 0.05 내지 0.2 중량%, 자몽종자 추출물이 100 내지 300 PPM, 구연산 0.15 내지 0.6 중량%, 계피 주정추출물 0.05 내지 0.2 중량 %, 덱스트린 0.5%, 나머지가 정제수임을 특징으로 하는 식품보존제.
  2. 키토산이 전체 보존제 100 중량%에 대하여 12 내지 15 중량 %, 자몽종자 추출물이 1 내지 5 중량%, 구연산 30 내지 45 중량% 계피 주정추출물 5 내지 8 중량 %, 덱스트린 20 내지 50 중량%, 수분함량이 3 내지 7중량%로 함유된 것을 특징으로 하는 식품보존제용 동결건조분말.
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