KR20150075019A - 여주 유산발효식품 및 그 제조방법 - Google Patents

여주 유산발효식품 및 그 제조방법 Download PDF

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KR20150075019A
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조계만
김현영
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권오경
홍수영
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함양영농조합법인
함양군
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Abstract

본 발명에서는 여주의 쓴맛이 차폐되어 기호성이 우수하고 총 페놀릭스의 함량의 증가에 따른 증진된 항산화 활성 및 항당뇨와 항비만 관련 효소 저해활성이 증진된 여주 유산발효식품 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

여주 유산발효식품 및 그 제조방법 {Fermented lactic acid-containing food comprising Momordica charantia and preparation method thereof}
본 발명은 기호성과 기능성이 잘 조화되고 섭취용이성을 갖춘 여주 유산발효식품 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 여주 본래의 쓴맛은 차폐되어 기호성이 좋고, 우수한 항산화 활성 및 당뇨와 비만 관련 효소 저해활성을 갖는 과립형 여주 유산발효식품 및 그 제조방법에 관한 것이다.
고도의 경제성장, 환경오염, 서구화식 식생활 패턴으로 고령화 및 성인병(당뇨, 치매, 암 등) 환자의 증가함에 따라 기능성 식품 및 천연물에 대한 관심이 고조되고 있고, 기능성 식품의 시장 규모는 웰빙과 LOHAS 트렌드가 확산됨에 따라 지속적으로 증가하고 있다.
최근에는 유산발효식품으로서 액상 및 호상 요구르트의 지속적으로 개발되어 생산, 시판되고 있으며, 고형분 함량을 높인 호상 요구르트의 제조에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 또한 섭취 용이성을 위해 과립화된 유산발효식품의 연구도 시도되고 있다. 한편 기능성 식물성 원료를 첨가한 유산발효식품의 개발이 시도되고 있으나, 기호성과 기능성의 조화가 용이하지 않아서 그 결과는 미미한 실정이다. 따라서 기호성과 기능성이 잘 조화되고, 섭취용이성을 갖춘 유산발효식품의 개발이 여전히 요구되고 있다.
여주는 박과의 덩굴식물로 영어명은 비터 멜론(bitter melon)이다. 정식 학명은 모모르디카 카란티아(Momordica charantia)이다. 원산지는 확실하게 알려져 있지 않으나 인도를 비롯한 열대 아시아 지역인 것으로 추정되고 있다. 세계적으로도 잘 알려진 장수지역인 일본의 오키나와에서도 예로부터 많이 먹고 있는 식품의 하나가 여주이며, 특히 오키나와 방언으로 고야라고 부르고 있다. 최근 구미 등 경제 선진국들에서 인기 높은 건강 농산물로 인정받으면서 국내에서도 재배와 관심이 차츰 증가하고 있다.
여주는 6 ~ 8월에 열매를 맺는 여름 야채로 한여름의 햇볕을 듬뿍 받고 자라며, 열매 맺은 것을 덜 익은 채로 수확한다. 녹색이 짙고 혹 같은 돌기가 총총하게 많을수록 쓴맛이 강하고 유효성분도 많이 들어 있다. 여주의 주요 성분으로는 열매에 포함되어 있으며 분자량 약 93.7 kDa 정도의 펩타이드성 물질인 카란틴(charantin)을 들 수 있다. 이는 인슐린 분비에 결정적 역할을 하는 베타 세포를 활성화시키고 그 자체에 다수 함유된 인슐린과 같은 효능의 물질이 궁극적으로 혈당 조절에 기여하는 것으로 알려져 있다. 특히 여주에는 비타민 C가 100 그램 중 120 밀리그램이나 들어 있는데, 이는 딸기 (80 mg/100 g), 레몬 (90 mg/100 g), 양배추 (40 mg/100 g)보다 월등히 많은 양이다. 특히 다른 과실의 비타민 C와 달리 여주에 함유된 비타민 C의 경우는 열에 안정해서 열을 가해도 다른 과실보다는 비타민 C의 파괴가 잘 되지 않는다. 또한, 여주는 체내에서 비타민 A로 전환되는 베타카로틴 및 철, 칼륨 등의 미네랄도 함유하고 있다. 한편 여주는 다양한 페놀산 및 플라보노이드 화합물을 함유하고 있어 혈당개선 이외에도 항바이러스, 면역증강, 항염증, 항비만 및 항암 활성이 지니고 있다.
이와 같이 많은 기능성을 갖는 여주를 식품에 이용한 예로는 특허 제1370614호에 여주환이 개시되어 있으나 건조 여주를 90% 함유하고 있어서 쓴맛이 여전하여 기호성이 떨어지고 섭취 또한 용이하지 않고, 특허 제1433577호에 여주 추출물 0.5~1.5 중량부를 첨가한 막걸리가 개시되어 있으나 여주가 소량 첨가되어 여주가 갖는 기능성의 효과가 떨어진다.
따라서 여주를 다량으로 함유하면서도 기호성과 기능성이 잘 조화되고 섭취용이성을 갖춘 여주 기능성 식품의 개발이 요구되고 있다.
종래 기술에서의 요구에 부응하기 위해 예의 연구한 결과, 본 발명자들은 2 종 이상의 특정 유산균 혼합배양액을 사용할 경우, 다량의 여주 분말을 첨가하여 발효하여도 여주의 쓴맛이 차폐되어 기호성이 우수하고 여주의 기능성은 증진된 여주 유산발효식품을 제조할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서 본 발명의 목적은 2 종 이상의 특정 유산균 혼합배양액을 접종하여 발효시키는 것을 포함하는 여주 유산발효식품의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 제조방법으로 제조되고, 여주 본래의 쓴맛은 차폐되어 기호성이 좋고, 우수한 항산화 활성 및 당뇨와 비만 관련 효소 저해활성을 갖고, 섭취용이성을 갖춘 과립형 여주 유산발효식품을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
ⅰ) 30 ~ 60 중량%의 여주 분말, 35 ~ 65 중량%의 현미 분말 및 5 중량%의 탈지분유의 혼합물을 제공하는 단계;
ⅱ) 혼합물에 정제수를 첨가하여 수분 35 ~ 45% (w/v)의 발효 베이스를 제조하는 단계;
ⅲ) 발효 베이스에 락토바실러스 카제이 (Lactobacillus casei), 락토바실러스 퍼멘듐 (Lactobacillus fermentum), 락토바실러스 델브루에키 (Lactobacillus delbruekii) 및 락토바실러스 플란타륨 (Lactobacillus plantarum)으로 구성되는 군으로부터 선택되는 2종 이상의 균주의 혼합배양액을 접종하여 25 ~ 35℃에서 2주 이상 발효시키는 단계; 및
ⅳ) 발효물을 과립화하는 단계
를 포함하여 이루어지는 과립형 여주 유산발효식품의 제조방법을 제공한다.
필요에 따라서, 본 발명의 제조방법은 ⅴ) 제조된 과립형 여주 유산발효식품을 포장하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
단계 ⅰ): 혼합물 제공
30 ~ 60 중량%의 여주 분말, 35 ~ 65 중량%의 현미 분말 및 5 중량%의 탈지분유의 혼합물을 제공한다.
혼합물에서 여주 분말의 첨가량은 30 ~ 60 중량%로 첨가되는 것이 바람직하며, 30 중량% 미만의 경우는 여주 함량이 적어 기능성이 떨어지고 과립제조 시 색깔 등의 품질이 나빠지며, 60 중량% 초과이면 여주 쓴맛으로 기호성이 떨어지고 여주 가격으로 제조 단가 등의 가격이 상승하게 되는 단점이 있다.
여주 분말은 건조된 여주를 분쇄기로 분쇄하여, 약 80 메쉬 체로 걸러 제조할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
건조된 여주는, 제한되지는 않지만, 미성숙 여주를 수확하여 흐르는 수돗물에 3회 세척하여 물기를 제거하고 여주를 직경 방향으로 4 ~ 6mm 두께로 절단 후, 45 ~ 55℃로 유지된 열풍건조기에 넣고 2 ~ 3일 건조하여 제조할 수도 있고, 자연 건조할 수도 있다.
혼합물에서 현미 분말의 첨가량은 35 ~ 65 중량%로 첨가되는 것이 바람직하며, 35 중량% 미만의 경우는 상대적으로 여주함량이 많아 쓴맛 등의 기호성에 문제가 발생하고 탄수화물이 함량이 적어 미생물 발효에 문제가 발생할 수 있고, 65 중량% 초과이면 상대적으로 여주함량이 적어 기능성에 문제가 있고 과립 제조시 색태 등의 품질저하를 가져올 수 있다.
특히 현미분말을 사용하시는 이유는 미생물 발효원 중 탄소원의 공급을 위하여 사용하는데 백미보다 식이섬유 등이 풍부하여 여주와 혼합하여 제품 제조 시 장점이 많기 때문이다.
현미 분말도 마찬가지로 현미를 분쇄기로 분쇄한 후, 약 80 메쉬 체로 걸러 제조할 수 있으나 이에 제한되지는 않는다.
혼합물에서 탈지분유의 첨가량은 5 중량%로 첨가되는 것이 바람직하며, 5% 이하일 경우 미생물 발효원 중 질소원 함량이 적어 발효에 문제가 생성될 수 있고 5% 이상일 경우 질소원의 과다한 분해로 냄새 등의 품질이 좋지 않을 수 있다.
혼합물에서 탈지분유는 미생물의 발효원 중 질소원으로 사용된다.
탈지분유는 상업적으로 입수 가능한 것을 사용할 수 있다.
단계 ⅱ): 발효 베이스 제조
단계 ⅰ)로부터의 혼합물에 정제수를 첨가하여 발효 베이스를 제조한다.
정제수의 첨가는 발효 베이스의 수분 함량이 35 ~ 45% 정도로 조절되도록 하는 것이 바람직하다. 수분 함량이 35% 이하의 경우는 발효미생물(유산균) 생육에 문제가 발생할 수 있으며, 45% 이상일 경우는 과립 반죽 시 반죽이 묽어 또 다른 부재료 첨가 등의 공정이 추가될 수 있다.
필요에 따라서, 발효 베이스를 100℃에서 약 30분간 증자하고 상온 20 ~ 40℃로 냉각할 수 있다.
단계 ⅲ): 균 접종 및 발효
발효 베이스에 2종 이상의 유산균의 혼합배양액을 접종하여 25 ~ 35℃에서 2주 이상 발효시킨다.
2종 이상의 유산균의 혼합배양액은 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei), 락토바실러스 퍼멘듐(Lactobacillus fermentum), 락토바실러스 델브루에키(Lactobacillus delbruekii) 및 락토바실러스 플란타륨(Lactobacillus plantarum)로부터의 2종의 균주, 바람직하게는 3종의 균주, 가장 바람직하게는 이들 4종의 균주의 혼합배양액을 사용한다.
혼합비율은 각 균주 동일 비율로 혼합하여 사용할 수 있으나, 이제 제한되지 않고 당업자가 적절히 혼합비율을 정할 수 있다.
상기와 같은 특정 유산균의 2종 이상의 혼합배양액을 사용하는 이유는 고함량의 여주 분말을 포함하는 발효 베이스에서의 유산균의 생존, 젖산의 발효, 유산균의 다양한 능력 부여 등을 고려하여 최적의 발효가 가능하기 때문이다.
접종량은 혼합되는 유산균의 종류에 따라서 당업자가 용이하게 정할 수 있으며, 바람직하게는 5%(v/v)이나, 이에 제한되는 것은 아니다.
발효 기간은 2주 이상이며, 바람직하게는 3주이나 이에 제한되는 것은 아니다.
단계 ⅳ): 과립화
발효가 종료되면 발효물은 통상의 과립기를 사용하여 과립화한다.
과립의 크기는 제한되지는 않으나 0.1 ~ 0.5 cm 인 것이 좋다.
단계 ⅴ): 포장
필요에 따라서, 제조된 과립형 여주 유산발효식품은 포장될 수 있다. 포장은 스틱, 봉지, 용기 형태로 만든 후, 디자인한 박스에 포장할 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 당업계에서 상용되는 포장 기술은 제한 없이 사용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적에 따라서, 본 발명은 상기 제조방법에 따라 제조되고, 여주 본래의 쓴맛은 차폐되고 우수한 항산화 활성 및 당뇨와 비만 관련 효소 저해활성을 가져서 기호성과 기능성이 모두 우수하게 조화되고, 섭취용이성까지 갖춘 과립형 여주 유산발효식품을 제공한다.
본 발명의 또 다른 목적에 따라서, 본 발명은 30 ~ 60 중량%의 여주 분말, 35 ~ 65 중량%의 현미 분말 및 5 중량%의 탈지분유의 혼합물의 유산균 발효물로 이루어지는 여주 유산발효식품을 제공한다.
상기 여주 유산발효식품은 생균제제 (프로바이오틱 제품)로 사용될 수 있다.
본 발명의 제조방법에 의해 제조된 여주 유산발효식품은 여주의 쓴맛이 차폐되어 기호성이 우수하고, 여주에 풍부한 생리활성물질이 포함되게 되어 우수한 항산화 활성과 항당뇨 및 항비만 효과를 갖는다.
특히 본 발명의 여주 유산발효식품에는 여주가 30 ~ 60 중량%의 고함량으로 사용되어서 여주의 우수한 기능성 효과가 발휘되며, 또한 유산균 발효에 의해 여주의 쓴맛이 차폐되어 고함량의 여주 첨가에도 불구하고 기호성이 뛰어나다.
또한 본 발명의 여주 유산발효식품은 과립형이어서 섭취가 용이하며, 유산균이 충분히 함유되어 있어서 생균제제 (프로바이오틱 제품)로도 손색이 없다.
본 발명에 따른 여주 유산발효식품은 우수한 기능성에도 불구하고 쓴맛 때문에 활용도가 낮던 여주의 활용도를 확장하는 효과도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 여주 유산발효제품의 제조 공정도이다.
도 2는 여주 분말의 함량에 따른 여주 유산발효제품의 항산화 활성 변화를 나타낸 그래프이다. 도 2a는 DPPH 라디칼 소거활성의 변화를 나타낸 것이며, 도 2b는 ABTs 라디칼 소거활성의 변화를 나타낸 것이며, 도 2c는 FRAP 환원력의 변화를 나타낸 것이다.
도 3는 여주 분말의 함량에 따른 여주 유산발효제품의 총 페놀릭스 함량 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4는 여주 분말의 함량에 따른 여주 유산발효제품의 항당뇨 효과 및 항비만 효과를 나타낸 그래프이다. 도 4a는 알파-글루코시다아제 저해활성의 변화를 나타낸 것이며, 도 4b는 췌장 리파아제 저해활성의 변화를 나타낸 것이다.
다음의 실시예들에 의해 본 발명이 더 상세히 설명된다. 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들에 의해 제한되어서는 안된다.
실시예
하기 실시예에서 제조된 여주 유산발효식품에 대해서는 항산화 활성의 검정, 총 페놀릭스 함량의 측정, 항당뇨 효과의 지표인 알파-글루코시다아제의 저해 활성과 항비만 효과의 지표인 췌장 리파아제 저해 활성, 무기질 및 기호성 분석을 행하였다.
항산화 활성은 DPPH (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl) 라디칼 소거활성, ABTS 라디칼 (2,2'-azino-bis-3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonic acid 양이온) 소거활성, FRAP (Ferric reducing antioxidant power) 환원력을 분석하여 검정하였다.
총 페놀릭스 함량은 Folin-Ciocalteu 법으로 측정하였다.
알파-글루코시다아제 저해활성 및 췌장 리파아제 저해 활성은 파라-니트로페놀-a-D-글루코피라노시드(p-NPG)를 이용한 비색법을 통하여 분석하였다.
기호성 평가는 '매우 좋다 5점, 좋다 4점, 보통이다 3점, 나쁘다 2점, 매우 나쁘다 1점'으로 하는 5점 척도법으로 평가하였다.
제조예: 여주 유산발효식품 제조
2013년 7 ~ 8월 함양군 수동면 일대의 비닐하우스에서 25 ~ 30 cm 자란 미성숙 여주를 수확하여 흐르는 수돗물에 3회 세척하여 물기를 제거하였다. 물기가 제거된 여주를 직경 방향으로 4 ~ 6 mm 두께로 절단하였다. 절단된 여주를 채에 펼친 후 45 ~ 55℃로 유지된 열풍건조기에 넣고 2 ~ 3일 건조하였다. 건조 절단여주를 분쇄기를 이용하여 분쇄한 후 80 메쉬 체로 걸러 여주 분말을 제조하였다.
현미는 2013년 재배 수확된 것을 함양영농조합법인 미곡처리장에서 도정한 현미를 받아 사용하였다. 현미 역시 분쇄기를 이용하여 분쇄한 후 80 메쉬 체로 걸러 현미 분말을 제조하였다.
탈지분유는 진주 소재 대형할인마트에서 구입한 (주)남양유업 제조원의 것을 사용하였다.
여주 유산발효식품 제조를 위한 유산균은 한국생명공학연구원 미생물자원센터에서 분양받은 4 종의 유산균 [락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei KCTC 3109), 락토바실러스 퍼멘듐(Lactobacillus fermentum KCTC 3112), 락토바실러스 델브루에키(Lactobacillus delbruekii KCTC 3635) 및 락토바실러스 플란타륨(Lactobacillus plantarum KCTC 13093)]을 사용하였으며, 각각의 균은 MRS 액체배지 (Difco사, USA)에 24시간 배양한 후 각각의 균을 동일한 비율로 발아맥아 100 g에 5배지의 정제수를 가하여 100℃에서 6시간 추출하여 거즈로 여과하여 제조한 맥아배지에 접종하여 48시간 혼합 배양하여 접종을 위한 종균으로 사용하였다.
여주 분말의 첨가량을 각각 10, 30 및 60 중량%의 3가지 종류의 혼합물을 제조하여 발효 베이스를 제조하였다. 구체적으로는 발효 베이스 A는 여주 분말 400 g, 현미 분말 3,400 g 및 탈지분유 200 g의 혼합물에 정제수를 첨가하여 수분 40% 정도로 조절하여 재료들을 고르게 썩어 반죽하여 제조하였고, 발효 베이스 B는 여주 분말 1,200 g, 현미 분말 2,600 g 및 탈지분유 200 g 의 혼합물에 정제수를 첨가하여 수분 40% 정도로 조절하여 재료들을 고르게 썩어 반죽하여 제조하였고, 발효 베이스 C는 여주 분말 2,400 g, 현미 분말 1,400 g 및 탈지분유 200 g 의 혼합물에 정제수를 첨가하여 수분 40% 정도로 조절하여 재료들을 고르게 섞어 반죽하여 제조하였다.
각각의 발효 베이스를 100 ℃에서 30분 증자하고 40 ℃까지 냉각한 후, 혼합 배양해 둔 유산균 종균을 5%(v/v) 접종하여 30℃에서 3주간 발효시켰다. 발효가 종료된 후 발효물은 과립기에서 과립화하였다 (도 1).
시험예 1. 여주-함유 유산발효식품의 발효 중 유산균수, pH 및 산도 변화
제조예서 제조된 각각의 여주 유산발효식품의 발효 중 유산균수, pH 및 산도의 변화를 관찰하였다.
<유산균수>
발효 중 유산균수는 발효개시 0, 7, 14 및 21일에 발효물 1 g을 채취하여 멸균생리식염수로 10단 희석법으로 105~109까지 희석하여 MRS 평판배지에 도말하고 30℃ 배양기에서 48시간을 배양 후, 유산균 특유의 집락을 계수하여 유산균 수로 계산하였다. 각 실험은 3회 반복 수행하여 평균값으로 나타낸 결과를 표 1에 나타내었다.

시료		 유산균수 (cfu/g)
발효시간 (day)
0 7 14 21
여주 유산발효식품 A
(여주 분말 10%)		 1.0×108 1.5×108 1.2×108 6.2×107
여주 유산발효식품 B
(여주 분말 30%)		 8.4×107 1.2×108 6.4×107 9.4×106
여주 유산발효식품 C
(여주 분말 60%)		 4.9×107 1.1×108 3.7×107 6.0×106
<여주 유산발효식품의 발효 중 유산균 수의 변화>
발효 초기 4.9×107 1.0×108 cfu/g 수준에서 발효 7일째 최대균수를 나타내었고 이후에는 감소하여 발효 종기 6.0×106 6.2×107 cfu/g 수준이었다.
<pH변화>
발효 중 pH 변화는 발효개시 0, 7, 14 및 21일에 발효물 10 g을 채취하여 증류수 100 mL을 가하여 혼합한 후 현탁하고 이 현탁된 시료를 pH 메터(model 3510, Jenway, UK)를 사용하여 측정하였다. 각 실험은 3회 반복 수행하여 평균값으로 나타낸 결과는 표 2에 나타냈다.

시료		 pH
발효시간 (day)
0 7 14 21
여주 유산발효식품 A
(여주 분말 10%)		 5.65 4.03 3.93 3.88
여주 유산발효식품 B
(여주 분말 30%)		 5.33 4.19 4.15 4.13
여주 유산발효식품 C
(여주 분말 60%)		 4.97 4.28 4.22 4.17
<여주 유산발효식품 발효 중 pH의 변화>
발효 초기 pH 4.97 ~ 5.65 수준에서 발효가 진행됨에 따라 지속적으로 감소하여 발효 종기 pH 3.88 ~ 4.17 수준이었다.
<산도 변화>
발효 중 산도변화는 AOAC(2000) 방법으로 측정하였다. pH 측정에서 사용한 시료와 동일한 시료를 0.1N-NaOH 용액으로 pH 8.2±0.1까지 중화시키는데 소요된 0.1N-NaOH 용액의 소비 mL 수를 구하고 아래 식에서와 같이 젖산(lactic acid) 양으로 환산하여 총산도로 표시하였다:
산도(%, 젖산) = 0.009 × NaOH mL × F ×100 ÷ 시료 (mL)
Factor(F) : 0.1N NaOH 지수
각 실험은 3회 반복하여 수행하여 평균값으로 나타낸 결과를 표 3에 나타냈다.

시료		 산도 (%, 젖산 기준)
발효시간 (day)
0 7 14 21
여주 유산발효식품 A
(여주 분말 10%)		 0.04 0.11 0.13 0.14
여주 유산발효식품 B
(여주 분말 30%)		 0.04 0.09 0.09 0.10
여주 유산발효식품 C
(여주 분말 60%)		 0.06 0.09 0.10 0.11
<여주 유산발효식품 발효 중 pH의 변화>
발효 초기 0.04 ~ 0.06% 수준에서 발효가 진행됨에 따라 지속적으로 증가하여 발효 종기 0.10 ~ 0.14% 수준이었다.
시험예 2. 여주 유산발효식품의 무기질 함량
제조예에서 제조된 여주 유산발효식품 과립의 무기질은 (주)한국시험분석연구원에 의뢰하여 식품공전법에 따라 분석된 결과를 표 4에 나타냈다.
분석항목 여주
유산발효식품 A		 져주
유산발효식품 B		 여주
유산발효식품 C
나트륨 (mg/100 g) 25.48 26.37 26.46
인 (mg/100 g) 4,035.32 4,170.61 5,344.43
칼륨 (mg/100 g) 6,778.32 11,903.38 21,234.09
칼슘 (mg/100 g) 867.08 1,362.12 1,987.25
철 (mg/100 g) 14.98 21.57 31.88
A: 여주 분말 첨가량 10%; B: 여주 분말 첨가량 30%, C: 여주 분말 첨가량 60%
<여주 유산발효식품의 무기질 함량>
여주 유산발효식품 A는 나트륨 25.48 mg/100 g, 인 4,035.32 mg/100 g, 칼륨 6,778.32 mg/100 g, 칼슘 867.08 mg/100 g, 철 14.98 mg/100 g으로 확인되었으며, 여주 유산발효식품 B는 나트륨 26.37 mg/100 g, 인 4,170.61 mg/100 g, 칼륨 11.903.38 mg/100 g, 칼슘 1,362.12 mg/100 g, 철 21.57 g으로 확인되었으며, 여주 유산발효식품 C는 나트륨 26.46 mg/100 g, 인 5,344.43 mg/100 g, 칼륨 21,234.09 mg/100 g, 칼슘 1,987.25 mg/100 g, 철 31.88 mg/100 g으로 확인되었다. 표 4로부터 여주 분말의 첨가량이 증가할수록 무기질 함량이 증가하였음을 확인할 수 있다.
시험예 3. 여주 유산발효식품의 항산화 활성
참고예에서 준비된 각각의 분석 시료에 대한 DPPH 라디칼 소거활성, ABTs 라디칼 소거활성 및 FRAP 환원력 분석을 통하여 항산화 활성을 검정하였다.
<DPPH 라디칼 소거활성>
DPPH(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl, Sigma D9132, FW 393.4, C18H12N5O6)는 매우 안정한 라디칼로서 517nm에서 특정 흡광도를 나타내는 보라색 화합물이다. DPPH 라디칼 소거활성을 측정하여 항산화성을 확인하였다.
구체적으로는, 참고예에서 준비된 각각의 분석 시료 0.2 ml에 에탄올로서 1.5 × 10-4M 농도가 되게 한 DPPH(1,1- diphenyl-2-picryl-hydrazyl)용액 0.8 ml씩을 보텍스(vortex)로 균일하게 혼합한 다음, 실온에서 30분간 방치한 후 525 nm에서 흡광도(O.D.)를 측정하였다. 음성 대조구 실험은 시료 대신에 증류수를 0.2 ml를 취하여 실험하였다. DPPH 라디칼 소거활성은 아래와 같은 식으로 계산하여 백분율(%)로 표시하였으며, 그 결과를 도 2a에 나타냈다.
DPPH 라디칼 소거활성(%) =
[1-(음성대조구 흡광도 실험구 흡광도)] × 100
도 2a에 나타난 바와 같이, DPPH 라디칼 소거활성은 처리 농도가 낮을수록 활성이 감소하였으며, 전체적으로 여주분말 첨가량이 증가할수록 활성이 높았다. 500 ㎍/ml 농도에서 비교해 보면, 여주 유산발효식품 A는 48.41% 있었으며, 여주 유산발효식품 B는 56.53% 이었으며, 여주 유산발효식품 C는 64.47%로 가장 활성이 높았다.
<ABTs 라디칼 소거활성>
ABTs 라디칼 소거활성은 2-azino-bis의 색을 띤 라디칼의 감소정도에 따라 항산화능을 검사하는 방법이다. 즉 이 방법은 시료와 표준물질(Trolox, 6-hydroxy -2,5,7,8-tetramethylchroman-2-carboxylic acid)의 값과 비교하여 항산화능을 측정하는 방법으로서, 시료의 항산화력에 의해 ABTS 양이온(ABTS＋)이 소거되어 청록색으로 탈색되는데, 이때 ABTS 양이온(ABTS＋)의 제거 정도를 흡광도를 측정함으로서 알 수 있고, 탈색반응이 1분 내에 종료되므로 짧은 시간에 측정이 가능하다.
구체적으로 7 mM ABTS 시약 (Sigma 1888) 5 ml과 140 mM K2S2O8 (FW 270.3, Sigma 9392) 5 ml을 섞어 어두운 곳에 14 ~ 16시간 방치시킨 후, 이를 무수 메탄올과 약 1 : 88 비율로 섞어 732 nm에서 대조구의 흡광도 값이 0.7±0.02가 되도록 조절한 ABTS 용액을 사용하였다. 참고예에서 준비된 각각의 분석 시료 0.1 ml과 ABTS 용액 0.9 ml를 혼합하여 30초간 진탕한 후 3분간 반응시키고 732 nm에서 흡광도를 측정하였다. 음성 대조구 실험은 시료 대신에 증류수로 실험하였다. ABTS 라디칼 소거활성은 아래와 같은 식으로 계산하여 백분율(%)로 표시하였으며, 그 결과를 도 2b 에 나타냈다.
ABTS 라디칼 소거활성(%) =
[1-(음성대조구 흡광도 실험구 흡광도)] × 100
도 2b에 나타난 바와 같이, ABTs 라디칼 소거활성은 처리 농도가 낮을수록 활성이 감소하였으며, 전체적으로 여주분말 첨가량이 증가할수록 활성이 높았다. 500 ㎍/ml 농도에서 비교해 보면, 여주 유산발효식품 A는 93.30% 있었으며, 여주 유산발효식품 B는 96.63% 이었으며, 여주 유산발효식품 C는 97.87%로 가장 활성이 높았다.
<FRAP 환원력 분석>
FRAP (Ferric reducing antioxidant power) 환원력 분석은 화합물의 환원력을 측정하는 방법으로 Fe3+를 Fe2+로 환원시키는 힘을 측정하는 방법이다.
구체적으로는 FeⅢ-TPTZ(ferric tripyridyl triazine)가 시료의 환원력에 의하여 푸른색의 FeⅡ-TPTZ(ferrous tripyridyl triazine)으로 환원될 때 흡광도를 측정하여 항산화성을 알아보는 것이다. FRAP 환원력 분석에서 반응액으로는 300mM 아세테이트 완충액(pH 3.6), 40 mM 염산에 녹인 10 mM 2,4,6-트리피리딜-s-트리아진(TPTZ, T1253, C18H12N6, MW312.33) 및 20mM FeCl3(F7134, MW 162.20)를 준비하였으며, 아세테이트 완충액, TPTZ 용액 및 FeCl3 용액을 10 : 1 : 1 (v/v/v)로 혼합하여 37 ℃에서 15분간 예비반응을 시켜두었다. 참고예에서 준비된 각각의 분석 시료 0.1 ml과 예비 반응된 FRAP 시약 0.9 ml을 96-웰 플레이트에 분주한 후 약 15분간 반응시키고 마이크로플레이트 리더 (Biorad 3055, Sweden)를 사용하여 590 nm에서 흡광도를 측정하여 그 결과를 도 2c 에 나타냈다.
도 2c 에 나타난 바와 같이, 환원력은 처리 농도가 낮을수록 활성이 감소하였으며, 전체적으로 여주분말 첨가량이 증가할수록 활성이 높았다. 500 ㎍/ml 농도에서 비교해 보면, 여주 유산발효식품 A는 0.494 있었으며, 여주 유산발효식품 B는 0.588 이었고, 여주 유산발효식품 C는 0.597로 가장 환원력이 가장 높았다.
시험예 4. 총 페놀릭스 함량
참고예에서의 여과액을 추출용매인 메탄올로 100배 희석한 시료로 총 페놀릭스 함량을 측정하였다.
구체적으로는 100배 희석한 시료 각각 0.5 ml을 시험관에 분주하고 25% Na2CO3 용액 0.5 ml을 첨가하여 3분간 정치시켰다. 다시 2N-Folin-Ciocalteu 페놀 시약 0.25 ml 첨가하여 혼합한 다음, 상온에서 1 시간 동안 정치시켜 발색시켰다. 발색된 청색을 분광광도계(Spectronic 2D)를 이용하여 750 nm에서 흡광도를 측정하였다. 이때 총 페놀릭스 함량은 갈산(gallic acid)을 이용하여 작성한 표준곡선으로부터 함량을 구하였다. 갈산을 이용한 표준곡선은 갈산의 최종 농도가 0, 25, 50 100 mg/L이 되도록 하여 위와 같은 방법으로 750 nm에서 흡광도를 측정하여 그 결과를 도 3에 나타냈다.
도 3에 의하면, 여주 분말의 함량에 따라서 총 페놀릭스 함량이 변화하였고, 여주 분말 30% 및 60% 첨가한 경우가 페놀릭스 함량의 증가율이 높았다.
시험예 5. 알파-글루코시다아제 및 췌장 리파아제 저해 활성
항당뇨 효과의 지표인 알파-글루코시다아제의 저해 활성과 항비만 효과의 지표인 췌장 리파아제 저해 활성을 조사하였다.
<알파-글루코시다아제 저해활성>
참고예에서 준비된 각각의 분석 시료 50 ㎕, 0.5 U/ml 알파-글루코시다제 효소액 50 ㎕ (스그마-알드리치사, G5003), 200 mM 인산나트륨 완충액(pH 6.8) 50 ㎕를 혼합하여 37℃에서 10분간 예비 배양한 후, 5 mM이 되게 p-NPG를 녹인 인산나트륨 완충액(pH 6.8)을 100 ㎕ 가하여 37℃에서 10 분간 반응시켰다. 반응액에 100 mM Na2CO3 750ml를 첨가하여 반응을 정지시키고 420 nm에서 흡광도를 측정하고 음성 대조구로 증류수를 사용하여 저해율을 계산하였고 그 결과를 도 4a 에 나타냈다.
도 4a 에 의하면, 본 발명에 따른 여주 유산발효식품에서 여주 분말의 함량이 증가할수록 알파-글루코시다제 저해 활성이 증가하였다. 특히 여주 분말 60%가 첨가된 여주 유산발효식품의 경우 가장 높은 알파-글루코시다제 저해 활성을 나타내었다. 이와 같은 결과로부터 본 발명에 따른 여주 유산발효식품은 당뇨병을 개선하는 효과가 우수함을 알 수 있다.
<췌장 리파아제 저해 활성>
참고예에서 준비된 각각의 분석 시료 50 ㎕, 1.0 U/ml 췌장-리파아제 효소액 50 ㎕ (스그마-알드리치사, L3126), 200 mM 인산나트륨 완충액(pH 6.8) 50 를 혼합하여 37℃에서 10분간 예비 배양한 후, 5 mM이 되게 p-NPB를 녹인 인산나트륨 완충액(pH 6.8)을 100 ㎕ 가하여 37℃에서 10 분간 반응시켰다. 반응액에 100 mM Na2CO3 750ml를 첨가하여 반응을 정지시키고 420 nm에서 흡광도를 측정하고 음성 대조구로 증류수를 사용하여 저해율을 계산하였고 그 결과를 도 4b 에 나타냈다.
도 4b 에 의하면, 여주 유산발효식품에서 여주 분말의 함량이 증가할수록 알파-글루코시다제 저해 활성이 증가하였다. 특히 여주 분말 60%의 여주 유산발효식품의 경우 가장 높은 췌장-리파아제 저해 활성을 나타내었다.
이와 같은 결과로부터 본 발명에 따른 여주 유산발효식품은 비만을 개선하는 효과가 우수함을 알 수 있다.
시험예 6. 여주 유산발효제품의 기호성 평가
제조예에서 제조된 3 가지의 여주유산발효 과립제품에 대해서 함양영농조합법인 직원 등 성인남녀 30명 정도 대상으로 맛 평가를 실시한 결과를 표 5에 나타냈다.
평가항목 여주 분말 첨가량
10% 30% 60%
색 2.8±0.14 3.3±0.16 3.3±0.19
향 3.2±0.15 3.4±0.13 3.3±0.16
맛
쓴맛 3.2±0.14 3.3±0.12 3.5±0.16
전체적인 기호도 3.2±0.13 3.4±0.16 3.3±0.15
5점 척도법 : 1점, 아주 약함; 2점, 약함; 3점, 보통; 4점, 강함; 5점, 매우 강함
<여주 유산발효제품(과립)의 기호성 평가 결과>
표 5에 나타난 바와 같이, 전체적인 기호도, 색도, 향 및 맛에서 여주 분말 30% 첨가한 여주 유산발효 제품 가장 좋았으나, 60% 첨가한 여주 유산발효 제품과 큰 차이는 없었다. 10% 첨가한 여주 유산발효제품은 색 평가에서 아주 낮은 점수를 획득하였다.
이와 같은 결과로부터, 여주 첨가량에 따라서 쓴맛은 비례적으로 증가할 것이라는 예측과는 달리, 본 발명의 제조방법에 의해서 여주의 쓴맛이 차폐되어 고함량의 여주 첨가량에도 기호성이 우수하게 된다는 것을 확인할 수 있다.
따라서 기호성과 기능성 (항산화 활성, 총 페놀릭스 함량, 알파-글루코시다아제 저해활성, 췌장 리파아제 저해활성)을 종합적으로 고려할 때, 여주 분말이 30 ~ 60 중량%로 사용된 여주 유산발효식품이 가장 바람직하다.

Claims (10)

  1. i) 30 ~ 60 중량%의 여주 분말, 35 ~ 65 중량%의 현미 분말 및 5 중량%의 탈지분유의 혼합물을 제공하는 단계;
    ⅱ) 혼합물에 정제수를 첨가하여 수분 35 ~ 45% (w/v)의 발효 베이스를 제조하는 단계;
    ⅲ) 발효 베이스에 락토바실러스 카제이 (Lactobacillus casei), 락토바실러스 퍼멘듐 (Lactobacillus fermentum), 락토바실러스 델브루에키 (Lactobacillus delbruekii) 및 락토바실러스 플란타륨 (Lactobacillus plantarum)으로 구성되는 군으로부터 선택되는 2종 이상의 균주의 혼합배양액을 접종하여 25 ~ 35℃에서 2주 이상 발효시키는 단계; 및
    ⅳ) 발효물을 과립화하는 단계
    를 포함하여 이루어지는 과립형 여주 유산발효식품의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 혼합배양액은 락토바실러스 카제이 (Lactobacillus casei), 락토바실러스 퍼멘듐 (Lactobacillus fermentum), 락토바실러스 델브루에키 (Lactobacillus delbruekii) 및 락토바실러스 플란타륨 (Lactobacillus plantarum)의 4종 균주의 혼합배양액인 것을 특징으로 하는 과립형 여주 유산발효식품의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서, 혼합배양액은 5 %(v/v)로 접종되는 것을 특징으로 하는 과립형 여주 유산발효식품의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서, 단계 ⅱ)의 발효 베이스는 100℃에서 약 30분간 증자하고 상온 20 ~ 40℃로 냉각되는 것을 특징으로 하는 과립형 여주 유산발효식품의 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서, 단계 ⅳ) 후에, 여주 유산발효식품을 포장하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 과립형 여주 유산발효식품의 제조방법.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 따른 제조방법에 의해 제조되고, 우수한 기호성을 갖고, 증진된 항산화 활성, 총 페놀릭스 함량, 알파-글루코시다아제 저해활성 및 췌장 리파아제 저해활성을 갖는 과립형 여주 유산발효식품.
  7. 제 6항에 따른 과립형 여주 유산발효식품으로 이루어진 프로바이로틱 제품.
  8. 제 6항에 있어서, 당뇨병 및 비만 개선용인 것인 과립형 여주 유산발효식품.
  9. 30 ~ 60 중량%의 여주 분말, 35 ~ 65 중량%의 현미 분말 및 5 중량%의 탈지분유의 혼합물을 발효 베이스로 하여 2종 이상의 유산균 발효에 의한 발효물로 이루어지는 여주 유산발효식품.
  10. 제 9항에 있어서, 2종 이상의 유산균은 락토바실러스 카제이 (Lactobacillus casei), 락토바실러스 퍼멘듐 (Lactobacillus fermentum), 락토바실러스 델브루에키 (Lactobacillus delbruekii) 및 락토바실러스 플란타륨 (Lactobacillus plantarum)으로 구성되는 군으로부터 선택되는 2종 이상의 균주인 것을 특징으로 하는 여주 유산발효식품.
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