KR20160080431A - 채소류 복합 발효 추출물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 항산화용 식품 조성물 - Google Patents

채소류 복합 발효 추출물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 항산화용 식품 조성물 Download PDF

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유철
김형순
한대웅
권혁신
한결
이승제
황유경
이지숙
차연수
문연정
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더나눔협동조합
전북대학교산학협력단
재단법인 전라북도생물산업진흥원
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Abstract

본 발명은 무, 양파, 양배추 및 콜라비로 이루어진 채소류를 용매 추출한 후, 유산균 발효시킨 채소류 복합 발효 추출물 및 이를 포함하는 항산화용 식품 조성물에 관한 것이다.

Description

채소류 복합 발효 추출물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 항산화용 식품 조성물{Fermented complex extracts of vegetables, method of preparing the same and food composition for antioxidant comprising the same}
본 발명은 채소류 복합 발효 추출물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 항산화용 식품 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무, 양파, 양배추 및 콜라비로 이루어진 채소류를 용매 추출한 후, 유산균 발효시킨 채소류 복합 발효 추출물 및 이를 포함하는 항산화용 식품 조성물에 관한 것이다.
현대사회에서는 건강의 중요성이 부각되면서, 건강 기능성 소재로서 농산 자원에 관심이 집중되고 있다.
무(Raphanus sativus)는 십자화과의 뿌리 채소로서, 유황 화합물을 함유하고 있고, 항산화, 항균, 항염증, 항암 및 배변을 촉진시킨다고 알려져 있다.
양파(Allium cepa)는 외떡잎식물 백합목 백합과의 뿌리 채소로서, 유황 화합물을 함유하고 있어, 매운맛과 냄새를 풍기는데, 항산화 및 항암 효과가 있는 것으로 알려져 있다.
양배추(Brassica oleracea var . capitata)는 쌍떡잎식물 양귀비목 겨자과의 경엽 채소로서, 식이섬유가 많고, 유황 화합물을 함유하고 있어, 매운맛과 냄새를 풍기는데, 항산화 및 항암 효과가 있는 것으로 알려져 있다.
콜라비(Brassica oleracea var . gongylodes)는 순무양배추 또는 구경(球莖)양배추라고도 하는 뿌리 채소로서, 비타민 C 및 칼슘이 풍부하고, 수분과 식이섬유가 많이 포함되어 있으며, 항산화, 항염증, 항암 및 동맥경화를 억제한다고 알려져 있다.
상기 채소류를 이용한 기능성 식품에 관한 종래기술로는 항산화 및 항콜레스테롤 활성을 갖는 양파추출 농축액 및 이의 제조방법 (한국등록특허 제10-0895969호), 무로부터 미백 및 항산화제 분리 이용 (한국공개특허 특2003-0016560호), 보르도 무 마쇄액을 함유하는 항산화 및 혈전증 예방 또는 치료용 식품 및 약학 조성물 (한국공개특허 제10-2012-0136316호) 등이 개시되어 있다.
그러나, 상기 종래기술들은 단일의 특정 채소를 이용한 기능성 식품, 화장품 또는 약학 조성물에 관한 것이고, 또한 상기 채소로부터 추출한 추출물을 유효성분으로 하고 있을 뿐이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 항산화 효능을 갖는 복수의 채소류 복합 추출물을 젖산 발효시킴으로써, 항산화 활성이 강화된 채소류 복합 발효 추출물 및 그의 용도를 제공하는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, (a) 무, 양파, 양배추 및 콜라비로 이루어진 채소류를 용매로 추출하여 상기 채소류의 복합 추출물을 수득하는 단계, 상기 복합 추출물의 당도가 15~20 브릭스가 되도록 보당하는 단계, 및 (c) 상기 보당한 복합 추출물을 젖산 발효시키는 단계를 포함하는 채소류 복합 발효 추출물의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 방법에 의해 제조한 채소류 복합 발효 추출물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 채소류 복합 발효 추출물을 포함하는 항산화용 식품 조성물을 제공한다.
본 발명에 의하면, 고 DPPH 라디칼 소거능, 고 총 플라보노이드의 함량 등과 같은 항산화 효능이 우수한 채소류의 복합 발효 추출물 및 이의 용도를 제공함으로써, 채소류와 같은 농산 자원을 활용한 건강식품 소재의 개발에 이바지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 채소류 복합 발효 추출물을 포함하는 음료의 제조 공정도를 나타낸 것이다.
도 2는 추출조건에 따른 DPPH radical scavenging activity (IC50)을 나타낸 것이다.
도 3은 추출조건에 따른 총 플라보노이드 함량을 나타낸 것이다.
도 4는 추출조건에 따른 총 플라보노이드 함량을 나타낸 것이다.
도 5는 발효 전후 항산화 활성(DPPH radical scavenging activity)을 비교한 결과를 나타낸 것이다.
도 6은 발효조건(보당 및 온도)에 따른 이화학 및 미생물학적 특성을 나타낸 것이다.
본 발명은 (a) 무, 양파, 양배추 및 콜라비로 이루어진 채소류를 용매로 추출하여 상기 채소류의 복합 추출물을 수득하는 단계, (b) 상기 복합 추출물의 당도가 15~20 브릭스가 되도록 보당하는 단계, 및 (c) 상기 보당한 복합 추출물을 젖산 발효시키는 단계를 포함하는 채소류 복합 발효 추출물의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 상기 채소류 복합 발효 추출물의 제조방법에서, 상기 (a) 단계의 채소류는 무:양파:양배추:콜라비가 0.4~0.6 : 1 : 1.5~2.5 : 3.5~4.5, 바람직하게는 0.5:1:2:4의 중량비로 이루어질 수 있다.
본 발명의 상기 채소류 복합 발효 추출물의 제조방법에서, 상기 용매는 물일 수 있는데, 상기 용매 추출은 상기 채소류에 상기 채소류의 중량 대비 1.5~2.5배, 바람직하게는 2배의 상기 용매를 첨가하고, 10~30℃의 실온, 바람직하게는 15~25℃에서, 18~30 시간, 바람직하게는 22~26시간 동안 쉐이킹하여 추출할 수 있다.
본 발명의 상기 채소류 복합 발효 추출물의 제조방법에서, 상기 보당은 상기 복합 추출물에 상기 복합 추출물의 당도가 15~20 브릭스가 되도록 당을 첨가할 수 있다.
본 발명의 상기 채소류 복합 발효 추출물의 제조방법에서, 상기 보당할 수 있는 당으로는 포도당(glucose), 과당(fructose), 갈락토오스(galactose) 등과 같은 단당류, 자당(sucrose), 즉 설탕과, 포도당과 포도당이 결합된 맥아당(maltose), 포도당과 갈락토오스가 결합한 젖당(lactose) 등과 같은 이당류, 셀룰로오스, 전분, 글리코겐, 당밀 등과 같은 다당류를 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 상기 채소류 복합 발효 추출물의 제조방법에서, 상기 당으로는 젖산 균주의 발효 특성을 고려할 때, 단당류가 바람직하나, 생산비를 고려할 때는 당밀 등과 같은 천연 소재의 당을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 상기 채소류 복합 발효 추출물의 제조방법에서, 상기 젖산 발효의 균주는 락토바실러스 카제이, 락토바실러스 애시도필러스, 락토바실러스 불가리쿠스, 비피도박테리움 비피둠 및 스트렙토코커스 써모필러스로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
본 발명의 상기 채소류 복합 발효 추출물의 제조방법에서, 상기 발효는 24~26℃, 바람직하게는 25℃에서 2.5~3.5일간, 바람직하게는 3일간 발효시킬 수 있다.
본 발명의 상기 채소류 복합 발효 추출물의 제조방법은 상기 (c) 단계에 의해 수득한 발효물을 60~70℃, 바람직하게는 65℃의 저온에서, 25~35분간, 바람직하게는 30분간 살균하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 방법에 의해 제조한 채소류 복합 발효 추출물에 관한 것이다.
본 발명의 상기 채소류 복합 발효 추출물은 DPPH 라디칼 소거능(1-diphenyl-2-picrylhydrazyl radical scavenging activity) 등과 같은 항산화 활성이 높은 특성을 지닌다.
또한, 본 발명은 상기 채소류 복합 발효 추출물을 포함하는 항산화용 식품 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 상기 식품 조성물에서, 상기 식품은 음료, 조미액 베이스, 껌, 차, 비타민 복합제, 건강기능식품, 조제유류, 영유아식, 식육 가공품, 어육 제품, 두부류, 묵류, 면류, 건강보조식품, 조미식품, 소스류, 과자류, 유가공품, 김치, 절임식품 등을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하, 하기의 실험예, 실시예 및 제조예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명이 이들 실험예, 실시예 및 제조예에 한정되는 것은 아니다.
<실험예 1> 소재의 이화학적 특성 분석
채소 소재로서 수세한 무, 양파, 양배추 및 콜라비의 pH, 산도 및 당도를 분석한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
이때, 상기 pH는 각각의 뿌리채소를 압착하여 착즙한 액을 시료로 사용하여 pH meter(DENVER, UB-10)를 이용하여 측정하였다.
또한, 상기 산도는 소재를 압착하여 착즙한 액을 시료로 하여 pH가 8.3이 되는데 소요되는 0.1N-NaOH의 소비량을 구한 후 구연산으로 환산하여 총산 함량(%)으로 나타내었다.
한편, 상기 착즙액의 당도는 당도계(ATAGO refractometer Pal-3)를 이용하여 측정하였다.
Figure pat00001
상기 표 1을 참조하면, 상기 채소 소재의 pH는 약산성~중성 범위를 나타냄을 알 수 있고, 상기 채소 소재의 당도는 3~8 브릭스로서, 추후 젖산 발효시 보당이 필요함을 알 수 있다.
<실험예 2> 추출 조건의 확립
2회 수세한 상기 무, 양파, 양배추 및 콜라비의 채소 혼합물을 믹서기로 분쇄한 후, 상기 채소 혼합물 100g에 상기 채소 혼합물의 중량 대비 2배량의 용매를 첨가한 다음, 쉐이킹하면서 추출하였다.
상기에서 추출된 추출물을 화트만 여과지 No.2로 여과한 후, 여액을 39℃ 수욕상에서 rotary vacuum evaporator(EYELA N-1000, Tokyo Rikakikai Co., Tokyo, Japan)로 용매를 제거하고 감압농축한 후, 동결 건조하여 4℃ 이하로 냉장보관하면서 이하의 항산화 활성의 측정에 사용하였다.
이때, 용매의 조건, 추출 온도 및 추출 시간은 하기 표 2와 같고, 하기 표 2에서 실온은 15~35℃를 의미한다.
Figure pat00002
<실험예 3> 추출 조건에 따른 DPPH 라디칼 소거능(IC50) 측정
무, 양파, 양배추 및 콜라비의 각 추출 조건에 따른 DPPH 라디칼 소거능(IC50)을 측정한 결과를 도 2에 나타내었다.
이때, 상기 DPPH 라디칼 소거능은 다양한 농도의 시료를 만든 후, 1ml 시료에 1ml의 DPPH 용액을 첨가하여 실온에서 30분간 반응시키고 517 nm에서 흡광도의 값을 측정하였다.
또한, 이때 0.1mg/mL의 ascorbic acid (AsA)를 이용하여 시료를 첨가하지 않은 대조군 및 블랭크(blank) 값을 이용하여 DPPH 라디칼 소거능(%)을 계산하였다. IC50값은 DPPH 측정법을 통해 각 시료의 다양한 농도를 처리하여 IC50값을 도출하였다.
도 2를 참조하면, 100% 물 추출 조건에서 전반적으로 낮은 IC50 값을 나타냄을 알 수 있다(n=3).
<실험예 4> 추출 조건에 따른 총 페놀 함량의 측정
상기 실험예와 같은 무, 양파, 양배추 및 콜라비의 각 추출 조건에 따른 총페놀 함량을 측정한 결과를 도 3에 나타내었다.
이때, 상기 총 페놀 함량은 시료 0.125ml (100 mg/ml)에 3.5ml DW를 넣은 후, 2M Folins reagent를 0.125ml 넣고 혼합하여 7% 소디움 카보네이트 1.25ml을 넣은 후, 실온에서 90분 반응시켜 760 nm에서 흡광도를 측정하였다.
도 3을 참조하면, 총페놀 함량은 4가지 추출조건 모두에서 콜라비가 가장 높은 함량을 나타내고, 물 100% 콜라비 추출물에서 128.33 mgGAE/g으로 가장 높음을 알 수 있다.
<실험예 5> 추출 조건에 따른 총 플라보노이드의 함량 측정
상기 실험예와 같은 무, 양파, 양배추 및 콜라비의 각 추출 조건에 따른 총페놀 함량을 측정한 결과를 도 3에 나타내었다.
이때, 상기 총페놀 함량은 1mg/ml로 만든 시료 25㎕에 DW 125㎕를 넣고 5% sodium nitrite 8㎕를 넣은 후 5분간 반응시키고, 10% AlCl3 15㎕를 넣고 6분간 반응시킨 다음, 1M NaOH 50㎕를 넣고 DW 27㎕를 혼합하여 530 nm에서 흡광도를 측정하였다.
도 4를 참조하면, 총 플라보노이드 함량은 착즙 조건(D)에서 가장 높고, 물추출 조건의 경우, 양배추를 제외한 3가지 소재에서 20 mg/g 이상의 함량을 나타냄을 알 수 있다.
<실험예 6> 복합 추출물의 최적 배합비 설정
상기 실험예 3 내지 5의 결과에 따라 확립된 추출 조건(물 추출, 20~25℃의 온도, 24시간 추출)으로, 복합 추출물의 최적 배합비를 알아보기 위하여, 하기 표 3의 조건에 따른 색도 및 당도를 측정한 결과를 표 4에 나타내었다.
하기 표 4에서, 색도 및 당도는 색차계(3500DS, Yasuda Seike, Japan)를 사용하여 명도(L, lightness), 적색도(a, redness), 황색도(b, yellowness) 값을 2회 반복 측정하고 그 평균값으로 나타내었으며, 당도는 당도계(ATAGO refractometer Pal-3)를 이용하여 측정하였다.
Figure pat00003
Figure pat00004
Figure pat00005
상기 표 3, 표 4 및 표 5에서 보는 바와 같이, 배합비에 따른 색도 및 항산화 활성을 고려할 때, 무:양파:양배추:콜라비는 0.5:1:2:4의 중량비가 최적 배합비임을 알 수 있다.
<실험예 7> 복합 추출물의 최적 발효조건 설정
상기 실험예 6에 따라 설정된 최적 배합비의 무, 양파, 양배추 및 콜라비의 물 추출물에 하기 표 6과 같은 유산균을 첨가한 후, 12시간 동안 젖산 발효시켜 이하의 항산화 활성의 측정에 사용하였다.
이때, 사용한 유산균은 Chr. Hansen사의 상업용 균주인 nu-trishL-casei-01과 ABY-3을 ㈜주피터 인터내셔널로부터 구입하였고, 발효 온도는 25℃와 35℃의 조건으로 각각 수행하였다.
Figure pat00006
<실험예 8> 발효 전후의 DPPH 라디칼 소거능 측정
상기 실험예 7에서, 각 균주별, 발효 온도별로 3일간 젖산 발효시킨 복합 발효 추출물의 DPPH 라디칼 소거능을 측정한 결과를 도 5에 나타내었다.
이때, 대조군으로 아스코르브산 (도 5의 A, E) 및 상기 실험예 6에 따른 최적 배합비의 무, 양파, 양배추 및 콜라비의 물 추출물 (도 5의 B, F)을 사용하였다.
또한, 도 5에서 ABY-3는 Bifidobacterium , L. acidophilus , L. bulgaricus S. thermophilus의 혼합 균주를 의미한다.
도 5를 참조하면, Lactobacillus casei로 젖산 발효시킨 복합 발효 추출물은 대조군인 아스코르브산과 유사한 수준의 DPPH 라디칼 소거능을 나타냄을 알 수 있다.
<실험예 9> 발효 조건(보당, 온도 및 발효 시간)에 따른 이화학 및 미생물학적 특성
Lactobacillus casei를 이용하여 젖산 발효시킨 복합 발효 추출물의 시간대별(1, 3, 6, 9, 12시간) pH, 산도 및 총균수를 측정한 결과를 도 6에 나타내었다.
이때, 보당 조건은 무, 양파, 양배추 및 콜라비의 복합 추출물의 당도가 각각 15 브릭스와 20 브릭스가 되도록 하고, 온도 조건은 각각 25℃와 35℃로 하였다.
도 6을 참조하면, 보당 정도(15~20 브릭스)에 따른 이화학적 특성(pH, 산도)은 큰 차이를 보이지 않음을 알 수 있는 바, 경제성을 고려하여 15 브릭스까지 보당하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.
또한, 25℃로 발효시에 총균수 증가가 3일째에 더 높음을 알 수 있는데, 이는 Lactobacillus casei의 경우, 증식 최적 온도가 28-32℃로 알려진 것을 고려할 때, 유의미한 것으로 판단된다.
이와 같은 결과를 종합하여 볼때, Lactobacillus casei를 이용하여 15 브릭스의 보당, 25℃의 발효 온도 및 3일간 배양시간의 조건으로 배양하는 것이 바람직함을 알 수 있다.
<실시예 1> 채소류 복합 발효 추출물의 제조 (1)
상기 실험예 1 내지 9의 결과에 따른 최적 조건으로 채소류의 복합 발효 추출물을 제조하였다.
즉, 무, 양파, 양배추 및 콜라비가 0.5:1:2:4의 중량비로 혼합된 채소류 복합물 100g에 200g의 물을 첨가하고, 15~25℃의 실온에서, 24시간 동안 쉐이킹하여 상기 채소류의 복합 추출물을 수득하였다.
상기에서 수득한 채소류의 복합 추출물에 당밀을 첨가하여 상기 복합 추출물의 당도가 15 브릭스가 되도록 보당하였다.
그런 다음, 상기 보당된 복합 추출물에 Lactobacillus casei를 0.1% (w/w)의 접종량으로 접종하여, 25℃의 온도에서 3일간 발효시켜 채소류의 복합 발효 조추출물을 수득하였다.
상기 발효가 종료된 복합 발효 조추출물을 65℃로 30분 동안 2회 살균한 후, 3000 rpm으로 15분간 원심분리하여 복합 발효 추출물의 상등액을 수득함으로써, 채소류의 복합 발효 추출물을 제조하였다.
<실시예 2> 채소류 복합 발효 추출물의 제조 (2)
보당의 탄소원으로 포도당을 사용한 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 채소류의 복합 발효 추출물을 제조하였다.
<제조예 1> 음료의 제조
통상의 음료 제조방법에 따라, 상기 실시예 1에서 제조한 채소류의 복합 발효 추출물 10 g, 사과 엑기스 5 g, 당근 엑기스 5 g, 브로콜리 엑기스 2.5 g 및 정제수 77.5 g을 배합하고, 순간 살균을 하여 음료를 제조하였다.
<제조예 2> 조미액 베이스의 제조
통상의 조미액 베이스의 제조 방법에 따라, 상기 실시예 1에서 제조한 채소류의 복합 발효 추출물 50 g, 사과 엑기스 5 g, 브로콜리 엑기스 5 g, 당근 엑기스 4 g, 설탕 10 g, 식초 10 g, 매실액 5 g 및 정제수 11 g을 배합하고, 순간 살균을 하여 조미액 베이스를 제조하였다.
<제조예 3> 건강식품의 제조
통상의 건강식품 제조방법에 따라, 상기 실시예 1에서 제조한 채소류의 복합 발효 추출물 1 g, 비타민 A 아세테이트 70 ㎍, 비타민 E 1.0 ㎎, 비타민 0.13 ㎎, 비타민 B2 0.15 ㎎, 비타민 B6 0.5 ㎎, 비타민 B12 0.2 ㎍, 비타민 C 10 ㎎, 비오틴 10 ㎍, 니코틴산아미드 1.7 ㎎, 엽산 50 ㎍, 판토텐산 칼슘 0.5 ㎎, 무기질 혼합물 적량, 황산제1철 1.75 ㎎, 산화아연 0.82 ㎎, 탄산마그네슘 25.3 ㎎, 제1인산칼륨 15 ㎎, 제2인산칼슘 55 ㎎, 구연산칼륨 90 ㎎, 탄산칼슘 100 ㎎, 염화마그네슘 24.8 ㎎을 혼합한 다음, 과립을 제조하였다.
<제조예 4> 유산균 발효 유제품의 제조 (1)
우유 100 중량부에 대하여, 상기 실시예 1에서 제조한 채소류의 복합 발효 추출물 1 g을 우유에 첨가하여 유산균 발효 우유를 제조하였다.
<제조예 5> 유산균 발효 유제품의 제조 (2)
상기 제조예 4에서 제조한 유산균 발효 우유를 이용하여 통상의 유제품 제조방법에 따라, 유산균 발효 버터, 요구르트 및 아이스크림을 제조하였다.
이상에서 구체적인 실험예 및 실시예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실험예 및 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 많은 변형이 가능함은 자명할 것이다.
본 발명에 의하면, 고 DPPH 라디칼 소거능, 고 총 플라보노이드의 함량 등과 같은 항산화 효능이 우수한 채소류의 복합 발효 추출물 및 이의 용도의 제공을 통하여, 채소류와 같은 농산 자원을 활용한 건강식품 소재의 개발에 이바지할 수 있기 때문에, 본 발명이 속하는 기술분야에 유용하게 적용될 수 있다.

Claims (6)

  1. (a). 무, 양파, 양배추 및 콜라비로 이루어진 채소류를 용매로 추출하여 상기 채소류의 복합 추출물을 수득하는 단계;
    (b). 상기 복합 추출물의 당도가 15~20 브릭스가 되도록 보당하는 단계; 및
    (c). 상기 보당한 복합 추출물을 젖산 발효시키는 단계를 포함하는 채소류 복합 발효 추출물의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계의 채소류는 무:양파:양배추:콜라비가 0.4~0.6 :1 : 1.5~2.5 : 3.5~4.5의 중량비로 이루어진 것을 특징으로 하는 채소류 복합 발효 추출물의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 용매는 물이고,
    상기 젖산 발효의 균주는 락토바실러스 카제이, 락토바실러스 애시도필러스, 락토바실러스 불가리쿠스, 비피도박테리움 비피둠 및 스트렙토코커스 써모필러스로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이며,
    상기 발효는 24~26℃에서 2.5~3.5일간 발효시키는 것을 특징으로 하는 채소류 복합 발효 추출물의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 (c) 단계에 의해 수득한 발효물을 60~70℃의 저온에서, 25~35분간 살균하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 채소류 복합 발효 추출물의 제조방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조한 채소류 복합 발효 추출물.
  6. 제5항의 채소류 복합 발효 추출물을 포함하는 항산화용 식품 조성물.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114403442A (zh) * 2022-01-25 2022-04-29 东北农业大学 一种芥菜提取物合生元及其制备方法
KR102447028B1 (ko) * 2022-06-18 2022-09-23 고호심 채소 발효수를 이용한 김치양념 제조 방법

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