KR20160061283A - L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조 방법 및 상기 방법에 의해 제조된 발효산물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조 방법, 상기 방법에 의해 제조된 발효산물 및 상기 발효산물의 용도에 관한 것이다.
본 발명에 의한 L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조방법은 식품, 의약품, 화장품, 사료 첨가제에 활용 가능한 L-카르니틴을 경제적이며 간단한 방법으로 제조할 수 있게 한다.
본 발명에 의한 L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조방법은 식품, 의약품, 화장품, 사료 첨가제에 활용 가능한 L-카르니틴을 경제적이며 간단한 방법으로 제조할 수 있게 한다.
Description
본 발명은 L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조방법, 상기 방법에 의해 제조된 발효산물, 및 식품, 화장품, 의료 및 사료 첨가제로서의 상기 발효산물의 용도에 관한 것이다.
카르니틴(carnitine)(비타민 Bt; 3-히드록시-4-트리메틸암모니오-부타노에이트)는 아미노산 중 리신 및 메티오닌으로부터 생합성된(biosynthesize) 제 4급 암모늄 화합물이다[Kienesberger, BMC genomics, 15(1):154, 2014]. 카르니틴은 2가지 입체이성질체(stereoisomers)로 존재한다. 생물학적 활성 형태는 L-카르니틴이며, 이의 거울상 이성질체인 D-카르니틴은 생물학적으로 불활성이다.
L-카르니틴은 그 영양적 중요성 및 잠재적 가치가 최근에 이르러 광범위하게 밝혀지고 있다. 생세포에서는, 대사에너지의 발생을 위한 지질의 분해 도중에 지방산의 세포기질(cytosol)로부터 미토콘드리아로의 운반이 요구된다. L-카르니틴은 미토콘드리아에 지방산의 이동을 가능하게 함으로써 긴 사슬 지방산의 대사를 증가시켜 다이어트에 효과가 있다[Opie L. H., American heart journal, 97(3):375-388]. 또한 고혈압성 심장질환을 비롯한 심장 질환의 예방적 효과가 있으며[Omori Y., Journal of Hypertension, 30(9): 1834-44], 아세틸카르니틴(acetyl carnitine)은 신경 세포의 성장 인자일 뿐만 아니라 중추신경계 뉴런에 항산화 효과가 있다[AssuntaImperato, Neuroscience letters, 107(1):251-255].
L-카르니틴은 심장근육이나 정자 내에서 주요 에너지 공급원인 활성화된 아세틸기의 저장 수단으로 작용하며, 세포내 자유기(free radical) 및 철 이온의 착화에 의한 항산화제로 작용함으로써, 세포의 노화를 방지하며, 체내에서의 아세틸화 과정을 통해 아세틸-L-카르니틴으로 전변되어 뇌 세포 등에서 중요한 신경전달물질로서 작용한다. 특히 심장근육의 지속적인 운동성을 위해 요구되는 에너지의 60 내지 80%는 심장근육 세포내 지방산의 산화에 의해 공급되기 때문에 L-카르니틴은 심장마비 예방제로서의 기능도 의학적 측면에서 인정되고 있다. 이밖에도 L-카르니틴은 간에서의 지방대사를 촉진시킴으로써 간경화증 및 지방간 예방 효과도 보고되고 있다.
이러한 기능을 가지는 L-카르니틴은 의약, 식품, 사료 첨가제, 화장품 등과 같은 산업 분야에 널리 적용할 수 있어 유럽 및 북미지역에서는 가장 보편화되어 있는 특수 목적용 기능성 건강 보조제 중의 하나로 자리잡고 있다.
이와 같이 L-카르티닌의 영양적 기능적 중요성은 오래 전부터 인식되었으나 L-카르니틴의 상업적 대량생산이 이루어지지 않고 있다. L-카르니틴을 산업적으로 생산하기 위한 방법이 많이 연구되었으며 화학적 방법과 생물공학적 방법이 사용되고 있다. 화학적 방법으로는 대부분 비대칭 합성법에 의해 여러 단계에 걸쳐 화학적으로 생산되는 방법이며, 생물공학적 방법은 효소와 미생물을 이용하는 방법으로 산업 폐기물(D-carnitine, crotonobetaine, γ-butyrobetaine)을 기질로 사용하는 것이 특징이다[Vicente Bernal., Microbial cell factories, 6:31, 2007].
현재 주요 생산업체로는 Lonza(스위스), Sigma Tau(이탈리아), 교와하꼬(일본)등이 있고, 현재 생산되는 L-카르니틴은 대개 화학합성법을 이용하고 일부 연구에서 최종 단계에서 γ-butyrobetaine으로부터 효소를 이용하여 L-카르니틴의 생산만을 유도하는 조합화학(combinatorial chemistry) 기법을 도입해 노력하고 있으나 이런 방법에 의한 합성은 높은 전구체(precursor) 가격 등으로 L-카르니틴의 가격의 경쟁력을 갖기 어렵다는 문제점이 있다. 그외 효소와 미생물을 이용한 생물학적 방법중 대표적인 방법은 크로토노베타인(crotonobetaine)을 수화(hydration)하는 방법 [Sigma tau, US patent 4906568, 1990; SeitetsuChem, JP61271995, 1987]과 γ-butyrobetaine을 사용하는 생물 전환공정 [Lonza, Chimia 45, 81-85, 1991; Kyowahakko, JP 1222796, 1989]이 있다.
국내에서는 삼성정밀화학 등이 한국등록 특허 10-0255039호등 화학 합성법에 대한 기술을 보유하고 있으나, 이성질체인 D-카르니틴(D-carnitine)과 L-카르니틴(L-carnitine)중 L-카르니틴만을 합성 또는 분리하는 과정이 매우 복잡하다는 난점이 있으며, 실제로 인체 내에서 D-카르니틴은 L-카르니틴의 작용을 방해하여 도리어 유해한 물질로 작용하는 것으로 보고되어 있어 L-카르니틴의 순수 분리는 필수적인데 이는 전체 제조 공정의 효율 및 경제성을 심각하게 감소시키는 단점이 있다.
한국등록특허 10-0713103호는 뉴로스포라크라사 유래 Ｌ-카르니틴 생합성 관련 유전자를 포함하는 엔테로박테리아세속(Enterobacteriaceae genus) 미생물 및 이를 이용한 Ｌ-카르니틴의 제조방법에 관한 것으로, 재조합균을 만들어 2mM 라이신을 포함하는 LB 배지 (IPTG 유도)를 이용하여 19.81mg/L를 생산한 연구 결과를 제시하고 있다.
그러나 종래 이러한 생물공학적인 방법은 상온에서 조업이 가능하며, 순수한 Ｌ-카르니틴만을 생산할 수 있으나 이 원료물질의 높은 가격 때문에 경쟁력을 가지지 못한다는 단점이 있다.
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 저렴한 발효 원료를 이용한 L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조방법, 상기 방법에 의해 제조된 발효산물 및 상기 발효산물의 용도를 제공하고자 한다.
일 측면에 따르면,
메밀 또는 이의 부산물, 밀기울 또는 이의 부산물, 퀴노아 또는 이의 부산물, 아마란스 또는 이의 부산물로 이루어진 그룹에서 선택되는 1개 이상의 발효 원료를 물과 혼합하는 단계; 및
상기 혼합물에 미생물을 접종하여 발효시키는 단계;
를 포함하는 L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조방법이 제공된다.
본 발명에 따른 L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조방법에 있어서, 상기 미생물은 효모 또는 곰팡이일 수 있다.
본 발명에 따른 L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조방법에 있어서, 상기 효모는 사카로마이시스(Saccharomyces KCCM- 11215)속, 토룰롭스포라(Torulaspora ATCC- 42213)속, 야마디지마(Yamadazyma, ATCC- 62971)속, 자이고사카로마이시스(Zygosaccharomyces KCCM- 11300)속, 칸디다(Candida ATCC- 42416)속 또는 데바리오마이시스(Debaryomyces ATCC- 20126)속일 수 있다. 상기 사카로마이시스속은 사카로마이시스 세레비시애(Saccharomyces cerevisiae KCCM- 11215) 일 수 있다.
본 발명에 따른 L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조방법에 있어서, 상기 곰팡이는 리조푸스(Rhizopus KCCM-11272, ATCC-22959)속, 아스페르길루스(Aspergillus KCCM- 11262)속, 뉴로스포라( Neurospora ATCC- 10816)속, 압시디아(Absidia KCCM- 60005)속, 모나스커스(Monascus ATCC-16457)속, 뮤코르(Mucor ATCC- 42254)속, 마이코클라드스(Mycocladus ATCC-22618)속, 페니실리엄(Pencillium ATCC-9849)속 또는 리조뮤코르(Rhizomucor KCCM- 60428)속일 수 있다. 상기 리조푸스속은 리조푸스 오리재(Rhizopus oryzae KCCM-11272) 또는 리조푸스 올리고스포러스(Rhizopus oligosprus ATCC-22959)일 수 있다.
본 발명에 의한 L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조 방법에 있어서, 발효에 사용되는 미생물은 상기 효모 또는 곰팡이의 균류계 외에 유산균을 더 포함할 수 있다. 본 발명에 의한 L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조 방법에 있어서, 상기 유산균은 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.ATCC-13866), 스포로락토바실러스 속(Sporolactobacillus sp. ATCC-15538), 스트렙토코커스 속(Streptococcus sp.ATCC-19258), 락토코커스 속(Lactococcus sp.ATCC-11454), 루코노스톡 속(Leuconostoc sp . NRRL-B512F), 페디오코커스 속(Pediococcus sp .ATCC-8042), 엔테로코커스 속(Enterococcus sp . ATCC-10100) 및 비피도박테리움 속(Bifidobacterium sp .ATCC-29521)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 균주인 것이 가능하다.
본 발명에 따른 L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조방법에 있어서, 상기 발효 원료와 물의 혼합물 전체 중량부 100 중량부당 상기 물은 25 내지 70 중량부의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조방법에 있어서, 상기 발효 원료와 물의 혼합물 전체 중량부 100 중량부당 상기 물은 45 내지 55 중량부의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조방법에 있어서, 상기 발효단계는 16℃ 내지 40℃에서 2일 내지 21일, 바람직하게는 28℃에서 7일 내지 10일 동안 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조방법에 있어서, 상기 혼합물에 미생물을 접종하여 발효시키는 단계 이후 발효 산물을 추출하는 단계를 더 포함하는 것이 가능하다. 발효 산물로부터 L-카르니틴을 추가적으로 추출할 수 있으며, 추출 방법은 특별히 한정되지 않는다.
본 발명에 따른 L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조방법에 있어서, 상기 발효 원료는 메밀과 메일 부산물을 포함하고, 상기 메밀 부산물은 전체 발효 원료 100 중량부당 20 내지 40 중량부의 비율로 포함되는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조방법에 있어서, 상기 발효 원료는 메밀과 밀기울을 포함하는 것이 가능하다.
다른 측면에 따르면, 본 발명에 의한 L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조방법에 의해 제조된 L-카르니틴이 풍부한 발효산물이 제공된다.
본 발명에 따른 발효산물에 있어서, 상기 발효산물은 상기 발효 원료의 중량 1000 g을 기준으로, 0.1 mg 이상, 바람직하기는 40 mg 이상의 L-카르니틴을 함유할 수 있다.
본 발명에 따른 발효산물에 있어서, 상기 발효산물은 상기 발효 원료의 중량 1000 g을 기준으로, 바람직하기는 2000 mg 이상의 L-카르니틴을 함유할 수 있다.
본 발명은 또한, 본 발명에 의한 L-카르니틴이 풍부한 발효산물을 포함하는 사료 조성물, 화장품 조성물, 식품 조성물을 제공한다.
본 발명은 또한, 본 발명에 의한 L-카르니틴이 풍부한 발효산물을 포함하는 사료 조성물을 이용한 L-카르니틴이 다량 함유된 기능성 식품의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 L-카르니틴이 다량 함유된 기능성 식품은 달걀, 우유, 또는 육류인 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 L-카르니틴이 함유된 발효산물을 닭의 사료로 제공하는 경우 이러한 닭이 생산하는 난황은 L-카르니틴을 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 곰팡이를 이용한 고체 발효에서 균주에 따른 L-카르니틴의 함량을 나타낸 그래프이다.
도 2는 효모를 이용한 액체 발효에서 균주와 첨가시료에 따른 L-카르니틴의 함량을 나타낸 그래프이다.
도 3은 곰팡이를 이용한 메밀 발효시 균주별 발효기간에 따른 L-카르니틴의 함량 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4는 곰팡이를 이용한 메밀 발효시 수분 함량에 따른 L-카르니틴의 함량 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5는 곰팡이를 이용한 메밀과 메밀부산물 발효시 메밀부산물 비율에 따른 L-카르니틴의 함량 변화를 나타낸 그래프이다.
도 6은 곰팡이를 이용한 발효 메밀의 L-카르니틴 함량 변화를 나타낸 그래프이다.
도 7 내지 도 10 은 일반 사육환경에서 일반사료와 발효사료를 급여한 닭의 산란율 변화를 나타낸 그래프이다.
도 11은 일반 사육환경과 밀집 사육환경에서 일반사료와 발효사료를 급여한 닭의 L-카르니틴 함량 변화를 나타낸 그래프이다.
도 2는 효모를 이용한 액체 발효에서 균주와 첨가시료에 따른 L-카르니틴의 함량을 나타낸 그래프이다.
도 3은 곰팡이를 이용한 메밀 발효시 균주별 발효기간에 따른 L-카르니틴의 함량 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4는 곰팡이를 이용한 메밀 발효시 수분 함량에 따른 L-카르니틴의 함량 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5는 곰팡이를 이용한 메밀과 메밀부산물 발효시 메밀부산물 비율에 따른 L-카르니틴의 함량 변화를 나타낸 그래프이다.
도 6은 곰팡이를 이용한 발효 메밀의 L-카르니틴 함량 변화를 나타낸 그래프이다.
도 7 내지 도 10 은 일반 사육환경에서 일반사료와 발효사료를 급여한 닭의 산란율 변화를 나타낸 그래프이다.
도 11은 일반 사육환경과 밀집 사육환경에서 일반사료와 발효사료를 급여한 닭의 L-카르니틴 함량 변화를 나타낸 그래프이다.
본 명세서에 달리 정의되어 있지 않은 한, 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 당업계에 통상의 기술자가 통상적으로 이해하는 바와 같은 의미를 가진다. 본 명세서에 포함되는 용어를 포함하는 다양한 과학적 사건이 잘 알려져 있고, 당업계에서 이용 가능하다. 비록 본 명세서에 설명된 것과 유사 또는 등가인 임의의 방법 및 물질이 본원의 실행 또는 시험에 사용되는 것으로 발견되나, 몇몇 방법 및 물질이 설명되어 있다. 당업자가 사용하는 맥락에 따라, 다양하게 사용될 수 있기 때문에, 특정 방법, 프로토콜 및 시약으로 본 발명을 제한하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 단수형은 문맥이 명확하게 달리 지시하지 않으면 복수의 대상을 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 달리 언급되지 않는 한, "또는"은 "및/또는"을 의미한다. 더욱이, 용어 "포함하는" 뿐만 아니라, 다른 형태, 예를 들어, "가지는", "이루어지는" 및 "구성되는"은 제한적이지 않다.
수치 범위는 상기 범위에 정의된 수치를 포함한다. 본 명세서에 걸쳐 주어진 모든 최대의 수치 제한은 낮은 수치 제한이 명확히 쓰여져 있는 것처럼 모든 더 낮은 수치 제한을 포함한다. 본 명세서에 걸쳐 주어진 모든 최소의 수치 제한은 더 높은 수치 제한이 명확히 쓰여져 있는 것처럼 모든 더 높은 수치 제한을 포함한다. 본 명세서에 걸쳐 주어진 모든 수치 제한은 더 좁은 수치 제한이 명확히 쓰여져 있는 것처럼, 더 넓은 수치 범위 내의 더 좋은 모든 수치 범위를 포함할 것이다.
본 명세서에 제공된 제목은 다양한 면 또는 전체적으로 명세서의 참조로서, 하기의 구현 예를 제한하는 것으로 이해되어서는 안된다.
본 발명은 L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조방법, 상기 방법에 의해 제조된 발효산물, 및 상기 발효산물의 용도를 제공하고자 한다.
본 명세서에서 사용된 용어 "L-카르니틴"은 아민의 일종으로 라이신과 메티오닌, 암모늄을 포함하는 비타민 복합체인 카르니틴의 이성질체를 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어 "발효산물"은 미생물의 발효 과정을 통해 생성되는 대사산물을 의미한다.
제1구현예에 따르면, 본 발명은 L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조 방법을 제공하고자 하는 것으로, 상기 방법은:
i) 메밀 또는 이의 부산물, 밀기울 또는 이의 부산물, 퀴노아 또는 이의 부산물, 아마란스 또는 이의 부산물, 및 이들의 혼합물을 포함하는 발효 원료를 물과 혼합하는 단계; 및
ii) 상기 발효 원료와 물의 혼합물에 미생물을 접종하여 발효시키는 단계; 를 포함할 수 있다.
i) 발효 원료와 물을 혼합하는 단계
본 발명에 따른 L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조방법에 있어서 사용되는 발효 원료는 메밀 또는 이의 부산물, 밀기울 또는 이의 부산물, 퀴노아 또는 이의 부산물, 아마란스 또는 이의 부산물, 및 이들의 혼합물을 포함한다.
본 발명에 따른 L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조방법에 있어서 사용되는 발효 원료는 메밀, 밀기울, 퀴노아, 아마란스를 가공하는 과정에서 발생되는 부산물도 사용 가능하다. 본 발명에 따른 L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조방법에 있어서 사용되는 발효 원료는 라이신, 메티오닌이 풍부한 원료를 사용하는 것이 바람직하다.
메밀은 마디풀과의 일년생 쌍떡잎 식물이다. 메밀 식물체는 생육기간이 60-80일로 짧고 서늘한 기후에 알맞으며, 재배시 많은 양의 화학비료와 농약을 사용할 필요가 없기 때문에 무공해 작물로 알려졌다. 메밀은 식물분류학적으로 보통메밀(Fugopyrum esculentum)과 달단메밀(Fugopyrum tataricum)로 나누어진다. 보통메밀은 자가불화합성 타가수정작물이고, 달단메밀은 자가화합성 자가수정작물이다. 우리나라에서는 보통메밀이 재배되고 있으며, 달단메밀은 중국, 네팔을 비롯한 히말라야 고산지대에서 재배되고 있다. 보통메밀은 주로 메밀국수, 빵, 묵, 수제비, 부침, 전병, 떡 등을 만드는 데 사용되며, 달단메밀은 메밀죽, 빵을 만드는데 주로 이용되고 있다.
메밀은 강력한 항산화 물질인 루틴을 다량 함유하고 있고 균형잡힌 아미노산 조성으로 인해 영양학적으로 매우 가치 있는 곡물로 알려져 있다. 메밀은 양질의 단백질과 필수 아미노산을 고루 함유하고 있고, 특히 곡류 식량작물에서 결핍되어 있는 라이신 함량이 높으며 여러 종류의 비타민과 필수 미량 요소를 많이 함유하고 있다.
메밀의 주성분은 전분으로 약 70%를 차지하고, 단백질은 약 10%를 함유하고 있다. 보통메밀과 달단메밀은 양질의 단백질과 필수 아미노산을 고루 함유하고 있고, 특히 화곡류 식량 작물에서 결핍되어 있는 라이신 함량이 높다. 또한 여러종류의 비타민과 필수 미량 요소를 많이 함유하고 있다. 특히 달단메밀의 경우에 보통메밀에 비하여 성인병 예방과 치료에 효과가 좋은 것으로 알려진 루틴이 상당히 많이 함유되어 있다.
메밀에 포함된 flavonoid계 물질인 루틴은 당뇨병, 각종 혈관계 질환 및 치근막염의 예방과 치료에 효능이 있으며, 쿼세틴(quercetin)을 비롯한 각종 페놀성 물질은 천연의 항산화제는 물론 각종 의약품의 원료로서 유용한 것으로 알려졌다. 메밀에는 거의 대부분 루틴만 존재하며, 쿼세틴은 가공과정에서 극소량 생성되는 것으로 알려져 있다. 또한 식품업계에 있어서도 루틴은 각종 음료 및 주류의 색소안정 첨가제로 개발의 여지가 있을 뿐만 아니라 메밀에 함유된 티로신 억제제(tyrosine inhibitor)는 각종 야채 및 과일의 갈변을 방지하는 천연의 선도 유지제로 개발이 유망하다(최병한 등, Korean J. Crop. Sci. 41(s):69-93, 1996)
메밀은 메밀 가루 등의 가공품 제조시 메밀 껍질, 메밀대 등의 부산물이 다량 발생한다. 본 발명에 따른 L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조방법에 있어서 상기 메밀 부산물은 메밀 수확 후 발생되는 부산물을 의미한다. 본 발명의 제조 방법에 있어서 상기 메밀 부산물은 메밀 가루, 메밀대, 메밀껍질 또는 메밀짚을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 밀기울 부산물은 제분공정과정 중 밀가루 생산시 발생되는 부산물을 나타낸다. 상기 퀴노아 부산물을 퀴노아 수확후 발생되는 부산물을 의미한다. 상기 퀴노아 부산물은 퀴노아 가루, 퀴노아 껌질, 퀴노아 잎, 퀴노아대, 퀴노아 꽃 또는 퀴노아짚을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 아마란스 부산물은 아마란스 씨앗 수확 후 발생되는 부산물을 의미한다. 상기 아마란스 부산물은 아마란스 열매 외에, 아마란스 가루, 아마란스대, 아마란스 알곡 껍질, 아마란스 잎 또는 아마란스 짚을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 메밀 또는 이의 부산물, 밀기울 또는 이의 부산물, 퀴노아 또는 이의 부산물, 아마란스 또는 이의 부산물, 및 이들의 혼합물을 포함하는 발효 원료와 물을 혼합하는 단계에서, 상기 발효 원료와 물은 3:1(w/v) 내지 1:9 (w/v), 바람직하게는 7:3(w/v) 내지 1:4(w/v), 더욱 바람직하게는 3:2(w/v) 내지 1:3(w/v)의 비율로 혼합될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 발효 원료와 물이 3:7(w/v)의 비율로 혼합된 경우, 2996 mg의 L-카르니틴을 함유하는 발효 산물이 생성되었다.
ii) 발효 원료와 물의 혼합물에 에 미생물을 접종하여 발효시키는 단계
본 발명에 의한 L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조 방법에 있어서, 발효에 사용되는 미생물은 균류계 생물로 효모 또는 곰팡이를 포함할 수 있다.
상기 효모는 사카로마이시스(Saccharomyces)속, 토룰롭스포라(Torulopspora)속, 야마디지마(Yamadazyma)속, 자이고사카로마이시스(Zygosaccharomyces)속, 칸디다(Candida)속, 아시디아(Asidia)속, 클루이베로마이시스(Kluyveromyces)속, 토룰라스포라(Torulaspora)속 또는 데바리오마이시스(Debaryomyces)속을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에서는 사카로마이시스 세레비시애(Saccharomyces cerevisiae )가 사용되었다.
상기 곰팡이는 리조푸스(Rhizopus)속, 아스페르길루스(Aspergillus)속, 뉴로스로파(Neurospora)속, 압시디아(Absidia)속, 모나스커스(Monascus)속, 뮤코르(Mucor)속, 마이코클라드스(Mycocladus)속, 페니실리엄(Penicillium)속 또는 리조뮤코르(Rhizomucor)속을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에서는 리조푸스 오리재(Rhizopusoryzae) 및 리조푸스 올리고 스포러스(Rhizopus oligosporus)가 사용되었다.
본 발명에 의한 L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조 방법에 있어서, 발효에 사용되는 미생물은 상기 효모 또는 곰팡이의 균류계 외에 유산균을 더 포함할 수 있다. 본 발명에 의한 L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조 방법에 있어서, 상기 유산균은 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.), 스포로락토바실러스 속(Sporolactobacillus sp.), 스트렙토코커스 속(Streptococcus sp.), 락토코커스 속(Lactococcus sp.), 루코노스톡 속(Leuconostoc sp .), 페디오코커스 속(Pediococcus sp .), 엔테로코커스 속(Enterococcus sp .) 및 비피도박테리움 속(Bifidobacterium sp .)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 균주인 것이 가능하다.
본 발명에 의한 L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조 방법에 있어서, 발효에 사용되는 미생물의 접종 방법은 스미어링(smearing) 또는 스프레딩(spreading)으로도 불리는 평판도말법, 획선도말법(streaking), 피킹법(peaking), 주입법(pouring), 희석법(dilution) 또는 천자법(stabbing)이 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에서는 천자법 및 희석법이 이용되었다.
본 발명에 의한 L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조 방법에 있어서, 발효에 사용되는 미생물은 기 발효 원료와 물의 혼합물에 접종시킨후 발효하게 되며, 구체적으로 16 내지 40에서 2일 내지 21일 동안, 바람직하게는 28℃에서 7일 내지 10일 동안 발효될 수 있다. 상기 발효 단계가 2일 미만으로 수행되는 경우 풍부한 L-카르니틴이 생성되지 않을 수 있으며 필요이상으로 장시간 수행되는 경우 L-카르니틴이 감소될 수 있다.
iii) L-카르니틴을 포함하는 발효 물질을 추출하는 단계
본 발명에 의한 L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조 방법은 상기 미생물의 접종에 의해 발효된 발효산물로부터 L-카르니틴을 포함하는 발효 물질을 추출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
다른 구현 예에 따르면, 본 발명은 상기 구현 예에 따른 발효산물의 제조 방법에 의해 제조된 발효산물을 제공하고자 한다. 본 발명의 제조 방법에 의하여 제조된 상기 발효산물은 상기 발효 원료 중량 1000 g을 기준으로, 0.1 mg 이상, 바람직하기는 40 mg 이상의 L-카르니틴을 함유할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의한 L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조방법은 식품, 의약품, 화장품, 사료 첨가제에 활용 가능한 L-카르니틴을 메밀, 퀴노아, 아마란스, 그리고 이들의 가공 중 생산되는 부산물을 이용하여 생합성할 수 있고, 경제적이며 간단한 방법으로 제조할 수 있게 한다.
상기 발효산물은 식품첨가물, 의약품 또는 화장품에 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 제조 방법에 의하여 제조된 L-카르니틴을 함유하는 발효산물은 닭, 소, 돼지 등의 사료로 사용될 수 있다. 본 발명의 제조 방법에 의하여 제조된 상기 발효산물은 닭, 소, 돼지 등의 사료로 사용되어 L-카르니틴이 강화된 육류, 달걀, 우유 및 유제품을 생산할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 본 발명에 따른 발효산물을 닭의 사료로 제공하는 경우 난황속에 L-카르니틴의 증가를 확인 하였다.
이하, 발명의 이해를 돕기 위해 다양한 실시예를 제시한다. 하기 실시예는 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 발명의 보호범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
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실시예
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실시예
1> 곰팡이를 이용한 메밀 및 밀기울의 발효
(1) 곰팡이를 이용한 발효
밀기울 15 g, 메밀 가루 15 g, 밀기울과 메밀가루 혼합물 15 g을 칭량하여 각각 250 ml 삼각플라스크에 넣어 멸균(121℃, 15 분)한 뒤 Dry oven(60 )에서 3 시간 동안 건조하였다.
건조한 시료에 멸균 증류수 20 ml를 넣고 하기의 표 1에서와 같이 균주를 각각 접종 한 후, 30 에서 3일간 발효시켰다.
[표 1]
사용된 균주인 리조푸스 오리재(Rhizopus oryzae KCCM-11272)는 한국미생물보존센터에서 분양 받았으며, 리조푸스 올리고스포러스(Rhizopus oligosporus ATCC-22959)는 감자 덱스트로스 한천(potato dextrose agar; PDA) 배지에 도말 하여 30 에서 3 일간 배양하였다.
(2) 발효산물의 L-카르니틴 함량 측정
발효된 시료의 L-카르니틴 함량은 L-carnitine assay kit (Biovision)를 이용하여 효소법으로 정량 분석하였다.
발효된 시료에 멸균증류수를 20 내지 55 ml 넣고 교반 시킨 후, 원심분리(3000x g, 30 분)하여 상등액을 얻고, 증류수를 이용하여 5배 희석 한 후 5 νl의 시료를 45 νl buffer와 혼합한 후 reaction mix 50 νl를 넣고 fluorometric assay를 이용하여 측정하였다.
그 결과를 하기의 표 2 및 도 1에 나타내었다 (L-카르니틴 함량 mM (mg/100 g)).
[표 2]
상기 표 2 및 도 1에서 R. oryzae 균주로 메밀 가루를 발효시키는 경우 밀기울 단독 또는 밀기울과 메밀 가루를 혼합하는 경우보다 L-카르니틴 생성이 2배 이상 많이 되었고, R. oligosporus 의 경우에는 밀기울과 메밀 가루를 혼합하는 경우 L-카르니틴이 가장 많이 생성되었다.
실시예
2. 효모를 이용한 메밀 발효
(1) 액체발효
실험에 사용된 효모로는 사카로마이시스 세레비시애(Saccharomyces cerevisiae KCCM- 11215)를 사용하였고, 유산균으로 락토바실러스 GG(Lactobacillus GG ATCC-53103)를 사용하였다.
하기의 표 3에 나타낸 바와 같이, 메밀 5 g을 칭량하여 100 ml 비커에 넣고 파인애플 주스, 물, 프로바이오틱, 이스트를 각각 첨가하였다. 물 또는 파인애플 주스는 7 ml을 넣었고, 프로바이오틱스는 1 캡슐, 이스트는 1 g 칭량하여 첨가한 후 교반하였다.
시료는 상온에서 1 일 발효 한 후 같은 양의 시료를 더 첨가하여 1 일 발효하고 이 과정을 한 번 더 반복하였다.
[표 3]
(2) 발효산물의 L-카르니틴 함량 측정
발효된 시료의 L-카르니틴 함량은 L-carnitine assay kit (Biovision)를 이용하여 정량 분석하였다.
3 일 동안 발효시킨 반죽 0.1 g을 칭량한 후 증류수를 900 νl 넣고 교반한 후 원심분리 (12,000 rpm, 10 분)하여 상등액을 L-카르니틴 분석에 사용하였다. 시료를 증류수를 이용하여 5배 희석 한 후 5 νl 의 시료를 45 νl buffer와 혼합한 후 reaction mix 50 νl를 넣고 fluorometric assay를 이용하여 측정하였다. Ex/Em은 각각 535/587 nm에서 측정하였으며, 결과 값을 표준곡선에 대입하여 L-카르니틴 함량을 계산하고, 그 결과를 하기의 표 4 및 도 2에 나타내었다 (L-카르니틴 함량 mM (mg/100 g)).
[표 4]
상기 표 4 및 도 2 로부터 알 수 있듯이, 메밀 가루 반죽에 Lactobacillus spp. 유산균을 넣고 발효시킨 경우 3일간 발효 후에도 L-카르니틴이 생성되지 않음이 확인되었다.
반면, 효모를 넣고 발효시킨 경우, 반죽 100 g당 L-카르니틴 0.3 mg가 생성되었다.
실시예
3. 메밀 발효 시 발효기간에 따른 카르니틴 함량 변화
(1) 곰팡이를 이용한 고체 발효
메밀 가루 10 g을 칭량하여 100 ml 삼각플라스크에 넣어 멸균(121 , 15 분)한 뒤 Dry oven(60 )에서 3 시간 동안 건조하였다. 표 5와 같이 건조한 시료에 멸균 증류수 12 ml를 넣고 균주를 각각 접종 한 후, 30 에서 1 일 내지 5일간 고체 발효시켰다.
[표 5]
(2) 발효산물의 L-카르니틴 함량 변화 측정
발효된 시료에 멸균증류수를 20 ml을 넣고 교반 시킨 후, 원심분리(3000x g, 30 분)하여 상등액을 얻어 L-카르니틴 함량을 분석에 사용하였다.
발효된 시료의 L-카르니틴 함량은 L-carnitine assay kit (Biovision)를 이용하여 정량 분석하였다.
시료를 증류수를 이용하여 5배 희석 한 후 5 νl의 시료를 45 νl buffer와 혼합한 후 reaction mix 50 νl를 넣고 fluorometric assay를 이용하여 측정하였다. Ex/Em은 각각 535/587 nm에서 측정하였으며, 결과 값을 표준곡선에 대입하여 L-카르니틴 함량을 계산하고, 그 결과를 하기의 표 6 및 도 3 에 나타내었다 (L-카르니틴 함량 mM (mg/100 g)).
[표 6]
상기 표 6 및 도 3 에서 메밀가루에 R. oryzae , R . oligosporous 를 넣고 1-5 일간 발효시키면서 생성되는 L-카르니틴 함량을 확인 한 결과, R. oligosporous 의 경우 발효 시작 2일 후부터 L-카르니틴이 생성된다는 것이 확인되었다.
실시예
4. 발효시 수분 함량에 따른 카르니틴 생성량 변화
(1) 곰팡이를 이용한 고체발효
국내 시판 중인 메밀 가루(봉평 농협)를 구입하여 실험에 사용하였다. R. oligosprus는 Potato dextrose broth (PD) 배지에 계대배양하여 28℃에서 4일간 배양하였다.
메밀가루 100 g을 칭량하여 500 ml 삼각플라스크에 넣고, 증류수를 25~80% 비율에 맞추어 넣고 교반하였다. 증류수를 비율에 맞추어 혼합하여 교반시킨 메밀을 멸균(121 ℃, 15 분)한 뒤 균주를 각각 10%씩 접종하고, 28 ℃에서 7일간 고체 발효시켰다.
(2) 곰팡이를 이용한 발효산물의 L-카르니틴 함량 측정
1일차에 발효된 시료를 채취하여 증류수를 2배 넣고 한 시간 동안 교반추출 후, 원심분리(3000 rpm, 30 분)하여 상등액을 얻어 L-카르니틴 분석에 사용하였다.
L-카르니틴 함량분석을 위해 UPLC/MS/MS를 이용하였다. 추출한 샘플 및 농도가 정해진 표준 용액을 1ml 채취하여, 50mM KH2PO4와 100% ACN을 각 각 4ml씩을 처리하여 전처리를 하여준 후, 0.2 um syringe filter로 필터를 하여준 후 1ul를 injection하여 분석하였다. LC조건은 아래 표 7과 같다.
[표 7]
L-카르니틴 함량을 측정한 결과를 하기의 표 8 및 도 4 에 나타내었다.
[표 8]
UPLC/MS/MS를 이용하여 분석한 결과는 효소적 분석 방법에 비해서 적은 양이 확인이 되었지만, 발효 원료와 혼합되는 물의 양에 따라 차이가 있고, 발효 시간이 증가할수록 생성되는 L-카르니틴 양이 증가 됨을 확인할 수 있다.
발효 원료와 혼합되는 물이 전체 혼합물의 30% 일 때 생성되는 L-카르니틴 양이 18.86 mg/kg을 확인할 수 있다.
실시예
5. 메밀과 메밀부산물을 이용한 발효
(1) 곰팡이를 이용한 고체발효
메밀가루 50 g을 칭량하여 250 ml 삼각플라스크에 넣고, 메밀에 대한 메밀부산물의 비율을 표 9에서와 같은 비율이 되도록 메밀 부산물을 첨가하였다.
메밀 부산물이란 메밀 가공시 발생하는 메밀 껍질 등을 총칭한다. 즉, 가공된 메밀 가루 외에 가공시 발생하는 부산물을 의미한다.
혼합시 물은 50% 의 비율로 첨가한 후 교반시켰다. 각 비율에 맞추어 혼합된 메밀 및 메밀 부산물을 교반시키고, 멸균(121 , 15 분)한 뒤 균주를 각각 10%씩 접종한 후, 28 에서 7일간 고체발효시켰다.
사용된 균주인 리조푸스 올리고스포러스(Rhizopus oligosporus)는 발효식품으로부터 분리하였고 감자 덱스트로스 한천(potato dextrose agar; PDA) 배지에 도말 하여 28 에서 4 일간 배양하였다.
[표 9]
(2) 발효산물의 L-카르니틴 함량의 측정
1일, 2일, 3일차에 발효된 시료를 채취하여 칭량후 2배 부피의 증류수를 넣고 1시간 동안 교반 시킨 후, 원심분리(3000x g, 30 분)하여 상등액을 얻어 UPLC/MS/MS를 이용하여 카르니틴 분석하였다.
7일차에는 발효된 시료에 증류수를 200ml-300ml 넣고 한시간 동안 교반 추출후 원심분리(3000x g, 30분)하여 상등액을 얻어 L-카르니틴 분석에 사용하였다.
추출한 샘플 및 농도를 아는 스탠다드를 1ml 채취하여, 50mM KH2PO4와 100% ACN 각 각 4ml씩을 처리하여 전처리를 하여준 후 0.2 um syringe filter로 필터를 하여준 후 1ul를 injection하여 분석하고 그 결과를 아래 표 10 및 도 5에 나타내었다.
[표 10]
UPLC/MS/MS를 이용하여 분석한 결과는 메밀 가공시 발생하는 부산물의 혼합 비율에 따라 차이가 있고, 발효 시간이 갈수록 양이 증가 됨을 확인하였다. 메밀 가공시 발생하는 부산물의 혼합 비율이 90% 에서 L-카르니틴이 가장 많이 생산되어 44.12 mg/kg을 확인하였고, 100% 부산물만을 사용한 경우도 L-카르니틴 이 33.66 mg/kg 생산되었다.
실시예
5. 곰팡이를 이용한
아마란스와
퀴노아의
발효
(1) 곰팡이를 이용한 고체발효
아마란스 및 퀴노아 50g을 각각 칭량하고, 증류수 20ml를 넣어 수분함량을 40%로 맞춘 후, 250ml 삼각플라스크에 교반시켰다. 교반시킨 아마란스를 멸균(121 , 15 분)한 뒤 균을 각각 10%씩 접종한 후, 28에서 5일간 고체발효시켰다.
사용된 균주인 리조푸스 올리고스포러스(Rhizopus oligosporus)는 발효식품으로부터 분리하였고 감자 덱스트로스 한천(potato dextrose agar; PDA) 배지에 도말 하여 28 에서 4 일간 배양하였다.
발효된 시료에 멸균증류수를 100 ml 넣고 교반시킨 후, 원심분리(3000 x g, 30 분)하여 상등액을 얻어 L-카르니틴 분석에 사용하였다.
각각 아마란스와 퀴노아를 5일간 발효시킨 후 L-카르니틴 함량을 효소적 방법으로 분석한 결과 하기의 표 11에 나타낸 바와 같이 아마란스의 L-카르니틴 함량은 3.4mg/ 100g 및 퀴노아의 L-카르니틴 함량은 0.9mg/ 100g으로 확인되었다.
[표 11]
실시예
6. 곰팡이를 이용한 다량 발효
(1) 곰팡이를 이용한 고체발효
메밀 가루 1 kg을 각각 칭량하여 총 5 kg의 메밀을 준비하여 증류수의 비율을 40%(w/v), 60%(w/v) 및 70%(w/v)가 되도록 혼합한 뒤 고압 멸균(121 , 15 분)하였다.
멸균한 시료에 균주 배양액 10 ml을 접종한 후, 28 에서 8일간 고체 발효하였다. 사용된 균주인 리조푸스 올리고스포러스( Rhizopus oligosporus)는 발효식품으로부터 분리하였고 감자 덱스트로스 한천(potato dextrose agar; PDA) 배지에 도말 하여 28 에서 4 일간 배양하였다.
(2) 곰팡이를 이용한 발효산물의 L-카르니틴 함량 측정
발효된 시료 중량의 2배에 해당하는 증류수를 넣고 바이오리액터를 이용하여 1시간동안 추출 시킨 후, 원심분리(6000 x g, 30 분)하여 상등액을 얻어 carnitine 분석에 사용하였다. 상기 실험은 5회 반복을 행했다.
발효된 시료의 L-카르니틴 함량은 L-carnitine assay kit (Biovision)를 이용하여 정량 분석하였다. 시료를 증류수를 이용하여 2, 5, 10, 20, 30 배 희석 한 후 5 μl의 시료를 45 μl buffer와 혼합한 후 reaction mix 50 μl를 넣고 fluorometric assay를 이용하여 측정하였다.
증류수의 함량이 40%(w/v) 일 때의 결과를 하기의 표 12 및 도 6에 나타내었다 (L-카르니틴 함량 μM (mg/100 g)). fluorometric assay에서 Ex/Em은 각각 535/587 nm에서 측정하였으며, 결과값을 표준곡선에 대입하여 생성되는 L-카르니틴 함량을 계산하였다.
[표 12]
멸균(121 ℃, 15 분)하고, R. oligosporus 배양액 10 ml을 접종한 후, 28 ℃에서 8일간 고체 발효하여 발효 산물을 제조하였다.
발효 산물로부터 L-카르니틴 함량을 측정하기 위하여 메밀 발효물과 물을 1:2 (w/v)로 혼합한 후 호모게나이저를 이용하여 30분 동안 열수 추출하였다. 상기 추출물을 원심분리(8000 rpm, 30분)한 후 상등액을 얻어 L-카르니틴 함량을 확인하였다.
상기 제조된 발효 산물을 상용되는 닭의 사료에 100 mg/kg의 비율로 혼합하여 급여하였다. 시험 동물을 아래 표 13과 같이 2 그룹에게 14일 동안 발효 메밀 추출물이 첨가 된 사료를 급여하면서, 산란율을 측정하고 그 결과를 아래 표 13 및 도 7 에 나타내었다.
[표 13]
상기 표 13 및 도 7 에서 본 발명에 의하여 제조된 L 카르니틴이 풍부하게 함유된 발효 사료를 급여한 그룹은 일반 사료를 급여한 그룹과 비교해 개선된 산란 개수 및 개선된 산란율을 나타내었다.
<
실시예
> 발효 추출물을 닭의 사료로 사용한 경우 난황의 L 카르니틴 증가 효과 측정
하기의 표 14에 따른 사육 방법으로 양계를 사육하면서 각각의 양계 그룹에서 생산된 달걀의 L-카르니틴의 함량을 효소적 방법으로 측정하였고, 그 결과를 하기의 표 15 및 도 11에 나타내었다.
[표 14]
[표 15]
상기 표 15로부터 알 수 있듯이, 발효 사료를 급여한 그룹 B 는 초기 난황내 L-카르니틴 함량이 0.16 mg/100g에서 급여 14일차에는 0.31 mg/100g으로 증가하였으며, 같은 14일차인 일반 사료 급여한 그룹 A 의 0.27 mg에 비해 생성되는 L-카르니틴이 115% 증가한 것이 확인되었다.
밀집 사육을 실시한 그룹 C, D 중에서 발효 사료를 급여한 그룹 D 에서 L-카르니틴이 0.34 mg/100g 생성되어 일반 사료 급여 C 에서 생성된 0.23 mg/100g 보다 L-카르니틴의 함량이 148% 더 높아 메밀발효 추출물을 양계 사료로 사용하는 경우 난황의 L-카르니틴 함량이 높은 기능성 제품을 만들 수 있음을 확인하였다.
실험예
1-2. 양계에 대한 발효추출물의 효과
실험에서는 20주 된 산란계 (하이-라인 브라운 종) 총 60마리가 사용되었다. 산란계들은 대조군, 실험 그룹 1, 실험 그룹 2 의 3개의 소그룹으로 나누고 각 그룹은 20마리로 구성하였다.
대조군은 일반사료에 메밀을 첨가하였고, 2개의 그룹은 사료 첨가제로 상기 실시예에서 제조된 L 카르니틴이 풍부한 발효 메밀을 투여하였다. 그룹 1은 발효 메밀 1 Kg 당 20 mg 카르니틴을 함유하는 발효 산물을 15.6 g 제공하여 사료 1kg당 0.312 mg 카르니틴 제공하도록 하고, 그룹 2도 같은 양의 발효 메밀을 주면서, 카르니틴(Sigma)을 추가로 첨가하여 사료 1 kg 당 250 mg의 카르니틴 농도가 포함되도록 하였다. 일반 사료의 영양 성분은 아래 표 16과 같다.
[표 16] 닭사료 성분
계사의 실내 온도는 20℃로 조절 하였고, 상대 습도는 50~55%로 유지하였다. 일조량은 05:00부터 21:00까지 하루 총 16시간으로 제한하였다.
실험 처음 1주간을 발효 메밀 전처리 기간을 가졌다. 그리고 8일 차부터 2일에 한 번 달걀을 샘플링을 하였다. 수확된 달걀들 중 10개를 임의로 선택하여 분석하였다.
산란계에 대한 변화의 관측을 위해 매일 산란된 달걀의 개수를 기록하였으며 일반적인 달걀의 품질을 보기 위해서 전체 달걀, 난황, 난백, 껍질의 무게를 측정하였다. 무게 측정이 완료된 달걀은 카르니틴 분석을 위해 사용 하였으며 분석은 UPLC/MS/MS 장비를 이용하였다.
달걀의 전체 무게를 잰 후, 다른 분석을 위해 난황과 난백으로 분리 하였다. 껍질의 경우 그룹별로 모은 후 3일 간 동결 건조 후 전체 무게를 측정 한 값의 평균값을 내어 각 그룹별 달걀 당 껍질의 무게를 확인하였다.
카르니틴 분석을 위하여 분리한 난황과 난백 1 g 씩을 15 ml 뚜껑이 있는 튜브에 옮겼다. 전처리 과정으로서 50 mM KH2PO4 와 아세토니트릴(0.1% formic acid 포함)을 각 4 ml씩 처리 하였고, 잘 섞어주었다. 20분의 추출 후 12000 rpm에서 5분간 원심분리 하였다. 상등액은 0.2 um 필터로 여과 후, UPLC/MS/MS 장비로 하였다. 분석에 사용한 카르니틴 스탠다드 물질도 동일한 전처리 과정을 적용하였다. 자세한 UPLC/MS/MS의 조건은 아래와 같다.
[표 17] 카르니틴 분석 조건
아래 표 18 및 도 7 내지 도 10 에서 보는 바와 같이 난황의 무게는 실험 그룹 1의 경우 대조 그룹에 비해서 1.7% 증가하고 그룹 2는 6.1% 증가하였다. 난백의 무게는 그룹 1은 2.6% 증가하였고, 그룹 2는 0.6%의 증가를 보였다. 따라서 본 발명에 의하여 제조된 L 카르니틴이 풍부한 발효메밀을 사료로 공급한 그룹에서 달걀의 난황과 난백의 증가를 확인 하였다.
[표 18]
껍질의 무게는 실험 그룹 1의 경우 6.7% 증가, 실험 그룹 2는 6.2% 증가를 보였다. 난황 내의 카르니틴의 양은 실험 그룹 1은 5%의 증가를 보였고, 실험 그룹 2는 28.6%의 증가를 보였다.
본 발명에 의하여 제조된 L 카르니틴이 풍부한 발효메밀만 공급한 실험 그룹 1의 난황 내 카르니틴의 증가를 확인 하였다. 실험 그룹 1은 본 발명에 의하여 제조된 L 카르니틴이 풍부한 발효메밀만 사료로 공급하여 L 카르니틴이 0.312 mg 이 제공되는데 비해, 그룹 2는 L 카르니틴이 풍부한 발효메밀외에 카르니틴을 추가고 공급하여 결과적으로 카르니틴을 39 mg 공급하기 때문에, 결과적으로 그룹2를 통하여 125배 많은 양을 제공하였다. 그러나, 얻어진 달걀의 난황에서의 L 카르니틴의 증가된 양의 비는 그룹 2에서 5.72배의 증가로 나타나, 발효 메밀을 사료로 하여 양계하는 경우 L-카르니틴이 효과적으로 난황으로 전달되어 L-카르니틴이 다량 함유된 기능성 식품이 제조됨을 확인할 수 있다.
Claims (20)
- 메밀 또는 이의 부산물, 밀기울 또는 이의 부산물, 퀴노아 또는 이의 부산물, 아마란스 또는 이의 부산물로 이루어진 그룹에서 선택되는 1개 이상의 발효 원료를 물과 혼합하는 단계; 및
상기 혼합물에 미생물을 접종하여 발효시키는 단계;
를 포함하는 L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 미생물은 효모 또는 곰팡이인 것인, L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조방법.
- 제2항에 있어서,
상기 효모는 사카로마이시스(Saccharomyces KCCM- 11215)속, 토룰롭스포라(Torulaspora ATCC- 42213)속, 야마디지마(Yamadazyma, ATCC- 62971)속, 자이고사카로마이시스(Zygosaccharomyces KCCM- 11300)속, 칸디다(Candida ATCC- 42416)속 또는 데바리오마이시스(Debaryomyces ATCC- 20126)속인 것인, L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조방법.
- 제3항에 있어서,
상기 사카로마이시스 속은 사카로마이시스 세레비시애(Saccharomyces cerevisiae KCCM- 11215) 인 것인, L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조방법.
- 제2항에 있어서,
상기 곰팡이는 리조푸스(Rhizopus)속, 아스페르길루스(Aspergillus)속, 뉴로스포라(Neurospora)속, 압시디아(Absidia)속, 모나스커스(Monascus)속, 뮤코르(Mucor)속, 마이코클라드스(Mycocladus)속, 페니실리엄(Pencillium)속 또는 리조뮤코르(Rhizomucor)속인 것인, L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조방법.
- 제5항에 있어서,
상기 리조푸스속은 리조푸스 오리재(Rhizopus oryzae KCCM-11272) 또는 리조푸스 올리고스포러스(Rhizopus oligosprus ATCC-22959)인 것인, L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조방법.
- 제 2 항에 있어서,
상기 미생물은 락토바실러스 속, 스포로락토바실러스 속, 스트렙토코커스 속, 락토코커스 속, 루코노스톡 속, 페디오코커스 속, 엔테로코커스 속 및 비피도박테리움 속으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 유산균을 더 포함하는 것인, L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조방법.
- 제1항에 있어서.
상기 발효 원료와 물의 혼합물 전체 중량부 100 중량부당 상기 물은 25 내지 70 중량부의 비율로 혼합되는 것인, L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조방법.
- 제 8 항에 있어서.
상기 발효 원료와 물의 혼합물 전체 중량부 100 중량부당 상기 물은 25 내지 70 중량부의 비율로 혼합되는 것인, L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조방법.
- 제 9 항에 있어서.
상기 발효 원료와 물의 혼합물 전체 중량부 100 중량부당 상기 물은 45 내지 55 중량부의 비율로 혼합되는 것인, L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 발효 원료와 물의 혼합물에 미생물을 접종하여 발효시키는 단계는 16℃ 내지 40℃에서 2일 내지 21일 동안 수행되는 것인, L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 발효 원료와 물의 혼합물에 미생물을 접종하여 발효시키는 단계 후 발효 산물을 추출하는 단계를 더 포함하는 것인, L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 발효 원료는 메밀과 메일 부산물을 포함하고, 상기 메밀 부산물은 전체 발효 원료 100 중량부당 20 내지 40 중량부의 비율로 포함되는 것인, L-카르니틴이 풍부한 발효산물의 제조방법.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조된 L-카르니틴이 풍부한 발효산물로서, 상기 발효 원료 중량 100 g을 기준으로, 35 mg 이상의 L-카르니틴을 함유하는 것인, L-카르니틴이 풍부한 발효산물.
- 제 14 항에 있어서,
상기 발효산물은 상기 발효 원료 중량 100 g을 기준으로 2,000mg 이상의 L-카르니틴을 함유하는 것인, L-카르니틴이 풍부한 발효산물.
- 제 14 항에 의한 L-카르니틴이 풍부한 발효산물을 포함하는 사료 조성물
- 제 14 항에 의한 L-카르니틴이 풍부한 발효산물을 포함하는 화장품 조성물
- 제 14 항에 의한 L-카르니틴이 풍부한 발효산물을 포함하는 식품 조성물
- 제 14 항에 의한 L-카르니틴이 풍부한 발효산물을 포함하는 사료를 이용한 L-카르니틴이 다량 함유된 기능성 식품의 제조 방법
- 제 19 항에 있어서,
상기 기능성 식품은 달걀, 우유 또는 육류인 것인 L-카르니틴이 다량 함유된 기능성 식품의 제조 방법
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