KR20170079869A - 비타민 d2 강화 버섯의 제조방법 및 이를 이용한 비타민 d2 강화 된장의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비타민 D2 강화 버섯의 제조방법 및 이를 이용한 비타민 D2 강화 된장의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 비타민 D2 강화 버섯의 제조 방법에 따르면, 버섯의 비타민 D2 함유량이 증가하고 상기 버섯 추출물을 이용하여 골질환 예방 또는 개선용 건강기능식품에 활용할 수 있으며, 상기 버섯을 이용하여 비타민 D2가 강화되고 관능 및 발효 특성이 개선된 된장의 제조에 유용하게 사용할 수 있다.
Description
본 발명은 비타민 D2 강화 버섯의 제조방법 및 이를 이용한 비타민 D2 강화 된장의 제조방법에 관한 것이다.
우리나라 골다공증 발병률은 남성 8.1%, 여성 38.7%로 여성이 남성보다 4배이상 높다. 일본 골다공증 환자가 전체 인구의 10%인 1,000만 명이라는 점을 감안하면 우리나라도 500만 명에 달할 것으로 추산된다. 골밀도는 유전적인 요인에 의해 70-80%가 결정되나 흡연이나 과도한 음주, 운동부족, 비타민 D 결핍, 과도한 다이어트로 인하여 골다골증의 발병률은 증가추세에 있다. 자연스럽게 햇빛을 피부에 노출시킴으로써 비타민 D가 합성되도록 하는 게 중요하지만 태양 노출을 방해하는 계절변화, 위도, 선크림 사용, 비만, 멜라닌 및 노화 등의 요인과 외출이 적은 현대인들에게 비타민 D의 결핍은 증가 추에 있다. 칼슘흡수를 촉진하고 근력과 근육기능을 강화시키는 비타민 D의 보충이 골다공증을 예방하는데 중요하므로 미국 등 선진국에서는 우유나 유가공품에 비타민 D를 첨가해 비타민 D 결핍증의 치료와 예방을 위하여 노력하고 있으나, 우리나라에서는 천연 비타민 D를 강화한 식품의 개발이 미진한 실정이다.
최근, 합성 비타민 영양제의 상당수는 부작용 등의 논란을 일으키고 있다. 예를 들어, 합성 비타민 D2의 경우 양털의 기름 성분인 라놀린 성분을 가지고 만드는데 해외 임상실험 결과 6주 동안 5만 IU를 복용하자 독성을 유발하는 것을 확인하였다. 또한, 합성 비타민 D2의 과다복용 시 혈액 속에 칼슘이 쌓이는 고 칼슘 혈증이 나타날 수 있으며, 심장박동을 불규칙하게 만드는 등 다양한 부작용을 나타내므로 천연 비타민 D2 식품원료의 개발이 필요하다.
한편, 버섯은 다른 채소들과 비교하여 비타민과 나이아신을 많이 함유하고 있으며, 다른 식물성 식품에는 거의 존재하지 않는 에고스테롤(ergosterol)을 다량 함유하고 있다. 또한 콩의 이소플라본은 골다공증 예방과 진행 억제에 효과적이다. 대두에 함유되어 있는 이소플라본은 제니스테인(genistein)과 다이드제인(daidzein), 이들의 배당체인 제니스틴(genistin), 다이드진(daidzin)과 그밖에 여러 유도체등으로 구성된다. 제니스테인은 여성 호르몬인 에스트로겐과 유사한 작용을 하기 때문에 피토에스트로겐(pytoestrogen)으로 불리기도 하고, 따라서 폐경기 여성의 에스트로겐 결핍으로 인해 유발되는 골다공증의 예방과 진행 억제에도 효과적이다. 제니스테인은 역학 조사 연구, 동물실험, 인 비트로(in vitro) 실험에서 뛰어난 항암 효과를 보이며, 특히 유방암과 전립선암의 예방효과가 높다고 알려져 있다.
따라서, 전 세계적으로 노인인구가 급격하게 증가하면서 노화와 이에 따른 질환시장이 성장하고 있으므로 골질환의 예방 또는 개선에 도움이 되는 유용한 식품의 개발이 필요하다.
본 발명자들은 버섯에 적절한 조건 하에서 자외선 B파를 조사한 결과 비타민 D2가 강화된 버섯을 제조할 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 버섯에 자외선 B파를 조사하는 단계를 포함하는 비타민 D2 강화 버섯의 제조방법 및 상기 제조방법에 의해서 제조된 비타민 D2 강화 버섯을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 상기 비타민 D2 강화 버섯 추출물을 포함하는 골질환의 예방 또는 개선용 건강기능식품을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 버섯에 자외선 B파를 조사하여 비타민 D2 강화 버섯을 제조하는 단계; 및 상기 비타민 D2 강화 버섯의 분말을 첨가하여 된장을 제조하는 단계;를 포함하는 비타민 D2 강화 된장의 제조방법 및 상기 제조방법에 의해서 제조된 비타민 D2 강화 된장을 제공하는 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해서, 본 발명은 버섯에 자외선 B파를 조사하는 단계를 포함하는 비타민 D2 강화 버섯의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법에 의해서 제조된 비타민 D2 강화 버섯을 제공한다.
또한, 본 발명은 쌍기 비타민 D2 강화 버섯 추출물을 포함하는 골질환의 예방 또는 개선용 건강기능식품을 제공한다.
또한, 본 발명은 버섯에 자외선 B파를 조사하여 비타민 D2 강화 버섯을 제조하는 단계; 및 상기 비타민 D2 강화 버섯의 분말을 첨가하여 된장을 제조하는 단계;를 포함하는 비타민 D2 강화 된장의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법에 의해서 제조된 비타민 D2 강화 된장을 제공한다.
본 발명의 비타민 D2 강화 버섯의 제조 방법에 따르면, 버섯의 비타민 D2 함유량이 증가하고 상기 버섯 추출물을 이용하여 골질환 예방 또는 개선용 건강기능식품에 활용할 수 있으며, 상기 버섯을 이용하여 비타민 D2가 강화되고 관능 및 발효 특성이 개선된 된장의 제조에 유용하게 사용할 수 있다.
도 1은 조사시간 및 조사온도 조합에 따른 비타민 D2 함량 변화에 대한 등고선과 반응 표면도이다.
도 2는 조사강도 및 조사온도 조합에 따른 비타민 D2 함량 변화에 대한 등고선과 반응 표면도이다.
도 3은 조사시간 및 조사강도 조합에 따른 비타민 D2 함량 변화에 대한 등고선과 반응 표면도이다.
도 4는 팽이버섯 스테롤류 추출물의 조골세포 증식 효과를 나타낸 도이다 (*p<0.05, **p<0.01 및 ***p<0.001 대 대조군).
도 5는 팽이버섯 스테롤류 추출물의 조골세포 칼슘 흡수능 평가를 나타낸 도이다(*p<0.05, **p<0.01, 및 ***p<0.001 대 대조군).
도 2는 조사강도 및 조사온도 조합에 따른 비타민 D2 함량 변화에 대한 등고선과 반응 표면도이다.
도 3은 조사시간 및 조사강도 조합에 따른 비타민 D2 함량 변화에 대한 등고선과 반응 표면도이다.
도 4는 팽이버섯 스테롤류 추출물의 조골세포 증식 효과를 나타낸 도이다 (*p<0.05, **p<0.01 및 ***p<0.001 대 대조군).
도 5는 팽이버섯 스테롤류 추출물의 조골세포 칼슘 흡수능 평가를 나타낸 도이다(*p<0.05, **p<0.01, 및 ***p<0.001 대 대조군).
이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명은 버섯에 자외선 B파를 조사하는 단계를 포함하는 비타민 D2 강화 버섯의 제조방법을 제공한다.
본 발명에서 상기 버섯은 만가닥버섯, 팽이버섯, 느타리버섯, 황금송이버섯, 양송이버섯, 표고버섯, 목이버섯, 새송이버섯 등일 수 있으며, 흔히 대량으로 구할 수 있으며 공정 과정이 짧고 간단하며 가격 및 효율성 측면에서 비타민 D2 생산성이 높기 때문에 바람직하게는 팽이버섯이다. 바람직하게는 팽이버섯을 냉장보관 후 하단부를 절단하여 얇게 도포하여 자외선 B파를 조사한다.
비타민 D2가 강화된 버섯을 제조하기 위해서 자외선 B파를 버섯에 조사하는데, 본 발명의 구체적인 실시예에서 팽이버섯에서 비타민 D2를 강화할 수 있는 최적의 조건을 확인하였으며, 바람직하게는 버섯에 자외선 B파를 23-27℃에서 조사강도 0.6-1.7W/m2, 조사시간 70-90분으로 조사하여 비타민 D2가 강화된 버섯을 제조할 수 있다.
상기 최적의 조건에서 자외선 B파를 팽이버섯에 조사하면 382.49-404.97 μg/g의 비타민 D2 함량을 얻을 수 있어, 다른 조건에 비해 높은 비타민 D2 함유량을 갖는 버섯의 제조가 가능하다.
또한, 본 발명은 버섯에 자외선 B파를 조사하는 단계를 포함하는 비타민 D2 강화 버섯의 제조방법에 의해서 제조된 비타민 D2 강화 버섯을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 비타민 D2 강화 버섯 추출물을 포함하는 골질환의 예방 또는 개선용 건강기능식품을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 비타민 D2 강화 버섯 추출물을 포함하는 골질환의 예방 또는 개선용 건강기능식품을 제공한다.
상기 비타민 D2 강화 버섯 추출물은 버섯의 스테롤류 추출물로, 에르고스테롤 및 비타민 D2를 포함하는 추출물을 지칭한다.
버섯의 스테롤은 자연계에서 주로 존재하는 동물성 비타민 D3가 아닌 식물성 비타민 D2이다. 동물성 비타민 D3는 과량 섭취 시 칼슘 침착을 유발할 수 있으므로, 본 발명의 버섯 추출물은 칼슘 침착을 유발하지 않는 장점이 있다.
본 발명에서 상기 골질환은 골다공증, 피제트병, 구루병, 골연화증, 신부전 환자의 신성골이영양증, 류머티스성 또는 퇴행성 골질환, 뼈전이암 병소(bone metastatic lesion), 원발성으로 뼈에 생성된 종양, 치주질환, 염증성 치조골 흡수질환 및 염증성 뼈 흡수질환으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것이며, 이에 제한되지 않는다.
상기 비타민 D2 강화 버섯의 추출물은 조골세포의 증식을 증가시키는 효과가 있으며, 0.1-1 ng/mL 이하의 농도로 처리하는 것이 바람직하다.
또한, 비타민 D2 강화 버섯의 추출물은 조골세포의 칼슘 흡수능을 용량 반응적으로 증가시키는 효과가 있으므로, 비타민 D2 강화 버섯의 추출물을 사용하면 조골세포의 칼슘 흡수능을 증가시켜 골다공증 등 골질환의 예방, 치료 또는 개선에 효과적으로 활용할 수 있다.
본 발명의 식품 또는 건강기능식품은 골질환의 예방 또는 개선을 목적으로 정제, 캅셀, 분말, 과립, 액상,환 등의 형태로 제조 및 가공할 수 있다.
본 발명에서 용어 "건강기능식품"이라 함은 건강기능식품에 관한 법률 제6727호에 따른 인체에 유용한 기능성을 가진 원료나 성분을 사용하여 제조 및 가공한 식품을 말하며, 인체의 구조 및 기능에 대하여 영양소를 조절하거나 생리학적 작용 등과 같은 보건 용도에 유용한 효과를 얻을 목적으로 섭취하는 것을 의미한다.
본 발명의 건강기능식품은 통상의 식품 첨가물을 포함할 수 있으며, 상기 "식품 첨가물"로서의 적합 여부는 다른 규정이 없는 한, 식품의약품안정청에 승인된 식품 첨가물 공전의 총칙 및 일반시험법 등에 따라 해당 품목에 관한 규격 및 기준에 의하여 판정한다.
상기 "식품 첨가물 공전"에 수재된 품목으로는 예를 들어, 케톤류, 글리신, 구연산칼륨, 니코틴산, 계피산 등의 화학적 합성물, 감색소, 감초추출물, 결정셀룰로오스, 고량색소, 구아검 등의 천연첨가물, L-글루타민산나트륨 제제, 면류첨가알칼리제, 보존료제제, 타르색소제제 등의 혼합제제류 등을 들 수 있다.
또한, 상기 건강기능식품은 식품 조성물에 통상 사용되어 냄새, 맛, 시각 등을 향상시킬 수 있는 추가 성분을 포함할 수 있다. 예들 들어, 비타민 A, C, D, E, B1, B2, B6, B12, 니아신(niacin), 비오틴(biotin), 폴레이트(folate), 판토텐산(panthotenic acid) 등을 포함할 수 있다. 또한, 아연(Zn), 철(Fe), 칼슘(Ca), 크롬(Cr), 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 구리(Cu) 등의 미네랄을 포함할 수 있다. 또한, 라이신, 트립토판, 시스테인, 발린 등의 아미노산을 포함할 수 있다.
또한, 방부제(소르빈산 칼륨, 벤조산나트륨, 살리실산, 데히드로초산나트륨 등), 살균제(표백분과 고도 표백분, 차아염소산나트륨 등), 산화방지제(부틸히드록시아니졸(BHA), 부틸히드록시톨류엔(BHT) 등), 착색제(타르색소 등), 발색제(아질산 나트륨, 아초산 나트륨 등), 표백제(아황산나트륨), 조미료(MSG 글루타민산나트륨 등), 감미료(둘신, 사이클레메이트, 사카린, 나트륨 등), 향료(바닐린, 락톤류 등), 팽창제(명반, D-주석산수소칼륨 등), 강화제, 유화제, 증점제(호료), 피막제, 검기초제, 거품억제제, 용제, 개량제 등의 식품 첨가물(food additives)을 첨가할 수 있다. 상기 첨가물은 식품의 종류에 따라 선별되고 적절한 양으로 사용된다.
구체적인 예로, 상기 건강기능식품은 예들 들어, 과자, 음료, 주류, 발효식품, 통조림, 우유가공식품, 육륙가공식품, 국수 등을 포함한다. 과자는 비스킷, 파이, 케익, 빵, 캔디, 젤리, 껌, 시리얼(곡물푸레이크 등의 식사대용품류 포함) 등을 포함한다. 음료는 음용수, 탄산음료, 기능성이온음료, 쥬스(예들 들어, 사과, 배, 포도, 알로에, 감귤, 복숭아, 당근, 토마토 쥬스 등), 식혜 등을 포함한다. 주류는 청주, 위스키, 소주, 맥주, 양주, 과실주 등을 포함한다. 발효식품은 간장, 된장, 고추장 등을 포함한다. 통조림은 수산물 통조림(예들 들어, 참치, 고등어, 꽁치, 소라 통조림 등), 축산물 통조림(쇠고기, 돼지고기, 닭고기, 칠면조 통조림 등), 농산물 통조림(옥수수, 복숭아, 파일애플 통조림 등)을 포함한다. 우유가공식품은 치즈, 버터, 요구르트 등을 포함한다. 육류가공식품은 돈까스, 비프까스, 치킨까스, 소세지. 탕수육, 너겟류, 너비아니 등을 포함한다. 밀봉포장생면 등의 국수를 포함한다. 이 외에도 상기 건강기능식품은 레토르트식품, 스프류 등에 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은 버섯에 자외선 B파를 조사하여 비타민 D2 강화 버섯을 제조하는 단계; 및 상기 비타민 D2 강화 버섯의 분말을 첨가하여 된장을 제조하는 단계;를 포함하는 비타민 D2 강화 된장의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 구체적인 실시예에서 비타민 D2 강화 버섯의 분말을 첨가하여 발효시킨 된장의 비타민 D2 및 에르고스테롤 함량을 조사하였으며, 발효 기간이 지남에 따라 된장에 함유된 비타민 D2 함량은 감소하지 않음을 확인하였다.
농도별 비타민 D2 강화 버섯 분말을 첨가한 된장의 발효 기간에 따른 GMP, IMP, XMP의 함량을 측정한 결과, 버섯 분말의 첨가에 농도 의존적으로 GMP, IMP, XMP가 증가하므로, 된장에 함유된 상기 핵산 아미노산이 글루탐산과 결합하여 정미 효과를 나타내는 것으로 보인다. 이러한 정미 효과를 내는 비타민 D2 강화 버섯 분말의 첨가 농도는 된장의 0.1-4%(w/w), 바람직하게는 2%(w/w)이다.
따라서 본 발명의 비타민 D2 강화 버섯 분말을 첨가하여 제조된 된장은 비타민 D2가 강화되고 관능 및 발효 특성이 개선된 우수한 특징을 가진다.
본 명세서에서 달리 정의되지 않은 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 사용되는 의미를 갖는 것이다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
1: 실험 재료 및 방법
1.1 실험 재료
본 실시예에 이용된 팽이버섯 시료는 전라북도 전주시에 남부시장에 소재한 경인상회에서 구입한 후 냉장 보관하여 사용하였다. 팽이버섯 하단부를 절단한 후 증류수에 세척하여 사용하였다. 된장 제조에 이용된 메주는 사각메주(10x15x10 cm)로 (주)순창장류(sunchang, Korea)에서 구입하여 사용하였으며, 소금은 신안군에 소재한 박성창천일염에서 구매하여 사용하였다. 기타 시약은 1등급 제품을 사용하였다.
1.2 버섯 첨가 된장의 제조
된장은 맛이 좋고 영양가가 높은 막장의 형태로 간장을 빼지 않고 제조를 하였다. 구입한 메주를 곱게 파쇄하고 20 Brix 농도의 소금물을 배합하며 자외선을 조사한 비타민 D2 강화 팽이버섯 분말을 각각 0%, 1%, 2% 및 4% (w/w) 첨가하여 옹기에 담아 상온에서 4개월 동안 숙성하였다.
1.3 실험 방법
1.3.1 자외선 조사 방법
자외선 B파 조사등은 일본의 산쿄전기에서 생산한 15W 선형 Fluoresent UV-B 램프(SANKYO DENKI, G15T8E 306nm, Japan)을 사용하였고, 트레이에 얇게 도포한 팽이버섯에 80분간 조사하였다.
1.3.2 반응표면분석법(Response surface methodology,
RSM
)
팽이버섯의 자외선 조사 최적화를 위하여 반응표면분석법을 실시하였다. 반응표면분석법은 중심합성실험계획(Central composite face design)으로 요인에는 반응 온도(X1=10-50℃), 반응 시간(X2=20-180분.), 조사 강도(X3=0.3-1.8 W/m2)를 설정하고 각각의 독립 변수들을 -1, 0, 1의 3단계로 부호화 하여 실험설계를 하여 20개의 설정된 실험 조건에서 실험을 수행하였다. 모든 RSM 결과는 Design Expert(Version 8.0.6, Stat-Ease Inc, Minneapolis, MN, USA)를 이용하여 분석하였다.
1.3.3 관능검사
관능검사는 무작위로 선별한 12명의 패널을 대상으로 최종 숙성이 완료된 4개월차 된장의 차이식별 검사 및 기호도 검사를 실시하였다. 된장은 균질화 하여 차이식별 검사에서는 된장의 색상, 맛, 향 및 종합적인 기호도에 대해 가장 강한 정도를 5, 가장 낮은 정도를 1로 한 5점 척도법으로 평가한 다음 Duncan's test로 유의성 검정을 실시하였다.
실시예
2: 발효소재로 이용 가능한 버섯의 탐색
발효소재로 이용 가능한 버섯의 탐색을 위하여, 식용이 가능하며 시중에서 쉽게 구할 수 있는 버섯종류별로 비타민 D2와 에르고스테롤 함량을 비교한 결과를 표 1에 나타내었다.
시료 | 비타민 D2 (μg/g) | 에르고스테롤 (μg/g) |
Beech (만가닥) | ND1 ) | 4221.65±61.18b |
Enoki (팽이) | ND | 2420.45±197.71d |
Oyster (느타리) | ND | 3299.09±120.13c |
Pine (황금송이) | ND | 2416.41±58.46d |
White button (양송이) | ND | 5220.74±45.52a |
1) 검출되지 않음
표 1에 나타낸 바와 같이, 만가닥, 팽이, 느타리, 황금송이 및 양송이버섯 모두에서 비타민 D2가 검출되지 않았다.
버섯에 자외선 B파를 조사한 뒤 비타민 D2 함량을 측정하기 위하여, 자외선 B파의 조사 조건을 1.14W/m2의 강도로 28.16℃에서 94.28분으로 하여 각 버섯에 조사하였다. 자외선 B파 조사 후 버섯 종류별 비타민 D2 및 에르고스테롤 함량을 비교한 결과를 표 2에 나타내었다.
시료 | 비타민 D2 (μg/g) | 에르고스테롤 (μg/g) |
Beech (만가닥) | 45.87±3.82e | 2,939.25±93.00b |
Enoki (팽이) | 289.77±7.06a | 1,229.71±8.25d |
Oyster (느타리) | 149.24±6.72b | 2,363.03±59.97c |
Pine (황금송이) | 289.50±9.47a | 1,439.28±53.15d |
White button (양송이) | 66.56±0.06d | 5,089.25±43.88a |
표 2에 나타낸 바와 같이, 자외선 B파 조사 후 만가닥, 팽이, 느타리, 황금송이 및 양송이버섯에서 비타민 D2의 함량은 각각 45.87, 289.77, 149.24, 289.50 및 66.56μg/g으로, 모든 버섯에서 자외선 B파를 조사함으로써 비타민 D2가 함량이 유의적으로 증가됨을 확인하였다. 또한 버섯의 종류에 따라 비타민 D2 생성률이 차이를 보였으며, 황금송이버섯과 팽이버섯에서 비타민 D2의 함량이 유의적으로 증가함을 확인하였다. 이러한 결과는 황금송이버섯과 팽이버섯의 표면적이 타 버섯보다 넓기 때문에 광 조사 면적의 차이에 기인한 결과로 보인다.
상기 데이터를 종합한 결과, 버섯에 자외선 B파 조사 처리시 황금송이버섯, 팽이버섯, 느타리버섯의 순서로 비타민 D2 함량이 높게 나타났지만, 부재료의 단가를 고려하여 팽이버섯이 시장성이 가장 높다고 평가하여 발효소재로 채택하고 이후 실험을 진행하였다.
실시예
3: 버섯 발효소재를 첨가한 코지 된장의 발효특성 확인 및 비타민
D
2
와 에르고스테롤의 함량 평가
버섯분말을 첨가한 된장의 발효에 따른 비타민 D2 및 에르고스테롤 함량을 평가하기 위하여, 일반적인 방법으로 된장을 제조하고 자외선 B파를 조사한 팽이버섯 가루를 된장의 2%(w/w)로 첨가하여 1개월 또는 2개월 동안 발효를 진행하였다. 팽이버섯 분말을 첨가한 된장의 비타민 D2 및 에르고스테롤 함량을 분석한 결과를 표 3에 나타내었다.
발효 기간 (월) |
시료 | 비타민 D2 (μg/g) | 에르고스테롤 (μg/g) |
1 | 무첨가 | ND1 ) | ND |
Enoki (팽이) | 4.00±0.24 | 103.24±3.82 | |
2 | 무첨가 | ND | ND |
Enoki (팽이) | 4.10±0.07 | 104.28±3.26 |
1) 검출되지 않음
표 3에 나타낸 바와 같이, 버섯분말을 첨가하지 않고 발효된 된장에서 비타민 D2 및 에르고스테롤이 검출되지 않았다. 반면, 자외선 B파를 조사한 팽이버섯 분말을 첨가하여 발효시킨 된장의 경우 비타민 D2 및 에르고스테롤 함량이 증가함을 확인하였다.
또한, 1, 2개월 동안 숙성시키면서 팽이버섯 분말을 첨가한 된장의 비타민 D2 함량을 분석한 결과 1개월 숙성된 된장의 무첨가군은 0 μg/g 이었던 반면 첨가군은 4.00 μg/g으로 무첨가군보다 유의적으로 증가되었으며, 2개월 동안 숙성된 된장의 비타민 D2 함량은 4.10 μg/g으로 발효가 진행됨에 따라 비타민 D2가 파괴되지 않음을 확인하였다.
따라서 팽이버섯 분말을 비타민 D2가 강화된 된장을 개발하기 위한 소재로 효과적으로 사용할 수 있음을 확인하였다.
실시예
4: 팽이버섯 자외선 처리 조건(처리온도, 조사시간, 조사강도)에 따른 비타민
D
2
함량 측정
팽이버섯의 비타민 D2 함량의 최적화를 위해 팽이버섯에 대한 다양한 자외선 처리 조건(처리 온도, 조사시간, 조사강도)에 따른 비타민 D2 및 에르고스테롤 함량을 측정하고 그 결과를 표 4에 나타내었다.
독립 변수 | 비타민 D2(μg/g) | 에르고스테롤 (μg/g) | |
대조군 | ND1 ) | 2222.26±18.83 | |
조사시간 (분) | 20 | 233.70±0.13 | 1912.26±3.17 |
40 | 242.84±3.80 | 1964.63±43.87 | |
60 | 248.82±1.39 | 1636.69±2.67 | |
80 | 266.99±0.72 | 1443.10±0.29 | |
100 | 244.85±1.67 | 1363.73±11.84 | |
120 | 247.06±0.12 | 1263.12±2.57 | |
180 | 224.62±1.29 | 1009.01±4.03 | |
조사강도 (W/m2) | 0.3 | 201.21±3.20d | 1957.22±60.55a |
0.6 | 250.90±1.49b | 1716.94±25.68b | |
0.9 | 259.80±4.30b | 1294.06±91.88c | |
1.2 | 261.14±9.03c | 1206.69±82.58c | |
1.5 | 296.48±1.44a | 1000.96±48.70cd | |
1.8 | 254.32±3.87c | 685.42±35.19d | |
처리온도 (℃) | 10 | 240.67±16.40c | 1248.98±82.48a |
20 | 312.67±7.89a | 1271.08±33.72a | |
30 | 283.41±8.75b | 1122.37±32.54b | |
40 | 196.17±12.20d | 755.28±41.94c | |
50 | 123.86±1.75e | 551.11±5.52d |
1)검출되지 않음
표 4에 나타낸 바와 같이, 팽이버섯에 대한 자외선 조사 시간이 80분을 초과하였을 때 비타민 D2의 함량이 유의적으로 감소하였다. 에르고스테롤 함량의 경우, 대조군의 에르고스테롤 함량은 2222.26μg/g인 반면 자외선 B파를 180분 동안 조사한 팽이버섯의 에르고스테롤 함량은 1009.01μg/g 으로 자외선 조사 시간에 따라 50% 이상 파괴됨을 확인하였다. 조사 강도에 대해서, 1.5 W/m2 까지 비타민 D2 함량이 유의적으로 증가하였으나 1.8 W/m2 이상에서는 비타민 D2 및 에르고스테롤 함량이 감소하였다. 처리 온도에 대해서, 20℃ 까지 비타민 D2 및 에르고스테롤의 함량이 증가되었으나 30℃ 이상에서는 비타민 D2 함량이 유의적으로 감소하였다.
실시예
5:
반응표면법을
이용한 팽이버섯 자외선 조사 공정의 최적화
팽이버섯의 비타민 D2 합성에 대한 자외선 조사 공정 최적화를 위하여 반응표면법을 이용하였다. 구체적으로, 반응 변수를 팽이버섯의 비타민 D2 함량으로 하여 매개변수를 처리온도(A, ℃), 조사시간(B, 분) 및 조사 강도(C, W/m2)로 설정하고 중심합성 계획법을 이용하여 매개변수들의 상호작용을 분석하고 각 매개변수들의 최적화 수준을 결정한 결과를 표 5에 나타내었다.
매개변수 | 단위 | 기호 | 최적화 수준 | ||||
- | -1 | 0 | +1 | +α | |||
처리온도 | ℃ | A | 3.2 | 10 | 20 | 30 | 36.8 |
조사시간 | 분 | B | 12.7 | 40 | 80 | 120 | 147.3 |
조사강도 | W/m2 | C | 0.49 | 0.9 | 1.5 | 2.1 | 2.51 |
이러한 실험 데이터에 의한 다중 회귀분석은 실험 범위 내의 비타민 D2 함량에 대한 수학적 모델을 제시하였으며 이러한 관계는 아래의 2차 다항식 모델로 나타낼 수 있다.
Y = 385.92 + 6.36xA + 1.14xB - 20.68xC - 29.77xAxB - 18.39xAxC - 18.85xBxC - 23.19xA2 - 23.00xB2 - 22.01xC2
Y : 팽이버섯내의 예상 비타민 D2 함량(μg/g, 건중량)
A : 처리 온도, B : 조사 시간, C : 조사 강도
Run | 조사 조건 | 비타민 D2 (μg/g) |
에르고스테롤 (μg/g) |
||
처리 온도(℃) | 조사 시간(분) | 조사 강도(W/m2) | |||
1 | -1(10) | -1(40) | -1(0.9) | 263.11±11.07 | 2044.21±65.45 |
2 | +1(30) | -1(40) | -1(0.9) | 380.10±20.70 | 1900.28±46.84 |
3 | -1(10) | +1(120) | -1(0.9) | 375.60±4.01 | 1800.80±22.82 |
4 | +1(30) | +1(120) | -1(0.9) | 356.58±9.51 | 1349.46±31.95 |
5 | -1(10) | -1(40) | +1(2.1) | 307.73±14.76 | 1721.37±74.77 |
6 | +1(30) | -1(40) | +1(2.1) | 334.20±49.82 | 1220.84±72.35 |
7 | -1(10) | +1(120) | +1(2.1) | 327.85±55.37 | 1413.52±97.95 |
8 | +1(30) | +1(120) | +1(2.1) | 252.23±24.87 | 787.99±23.67 |
9 | -α(3.2) | 0(80) | 0(1.5) | 299.18±23.68 | 1724.96±35.82 |
10 | +α(36.8) | 0(80) | 0(1.5) | 321.77±54.50 | 949.56±13.58 |
11 | 0(20) | -α(12.7) | 0(1.5) | 314.54±3.37 | 1066.34±6.26 |
12 | 0(20) | +α(147.3) | 0(1.5) | 307.62±17.52 | 1008.10±5.63 |
13 | 0(20) | 0(80) | -α(0.49) | 352.53±1.05 | 1981.05±2.56 |
14 | 0(20) | 0(80) | +α(2.51) | 275.46±1.71 | 1168.91±6.85 |
15 | 0(20) | 0(80) | 0(1.5) | 396.40±32.58 | 1485.66±46.29 |
16 | 0(20) | 0(80) | 0(1.5) | 377.24±7.77 | 1441.57±34.83 |
17 | 0(20) | 0(80) | 0(1.5) | 378.55±4.91 | 1507.85±10.32 |
18 | 0(20) | 0(80) | 0(1.5) | 385.52±10.38 | 1450.39±30.18 |
19 | 0(20) | 0(80) | 0(1.5) | 392.75±13.90 | 1489.22±10.57 |
20 | 0(20) | 0(80) | 0(1.5) | 388.54±9.51 | 1510.21±20.35 |
위 2차 다항식의 일치성에 대한 유의성을 실험하기 위해 반응표면분산법(ANOVA)을 사용하였으며, 그 결과 표 7과 같이 위 모델이 설계 공간을 탐색하는데 사용할 수 있다는 결과를 얻었다.
Source | Statistics | ||||
Sum of squares | 자유도 | Mean square | F-value | P-value | |
Model | 37704.20 | 9 | 4189.36 | 27.14 | <0.0001***1) |
A | 552.30 | 1 | 552.30 | 3.58 | 0.0878 |
B | 17.67 | 1 | 17.67 | 0.11 | 0.7421 |
C | 5841.75 | 1 | 5841.75 | 37.85 | 0.0001*** |
AB | 7088.83 | 1 | 7088.83 | 45.93 | <0.0001*** |
AC | 2706.27 | 1 | 2706.27 | 17.54 | 0.0019** |
BC | 2844.09 | 1 | 2844.09 | 18.43 | 0.0016** |
A2 | 7751.57 | 1 | 7751.57 | 50.23 | <0.0001*** |
B2 | 7622.13 | 1 | 7622.13 | 49.39 | <0.0001*** |
C2 | 6980.06 | 1 | 6980.06 | 45.23 | <0.0001*** |
Residual | 1543.35 | 10 | 2137.26 | ||
Lack of fit | 1253.00 | 5 | 250.60 | 4.32 | 0.0672 |
Pure error | 290.35 | 5 | 58.07 | ||
Cor Total | 39247.55 | 19 | |||
R 2 | 0.9607 | Adeq Precision 16.893 |
1)*0.05 수준에서 유의도; **0.01 수준에서 유의도; ***0.001 수준에서 유의도.
팽이버섯 내 비타민 D2 최대 합성을 위하여, 각 독립변수의 최적 레벨과 변수들 사이의 상호작용을 조사하기 위해 모델방정식에 의하여 반응표면 플롯과 등고선 플롯을 얻었고 이를 도 1 내지 3에 나타내었다.
도 1에 나타낸 바와 같이 이를 통한 모델에서 자외선 B파 조사 시 비타민 D2 함량을 극대화하기 위한 최적 조건은 처리 온도 25.54℃에서, 조사 강도 1.11 W/m2 로 조사 시간 82.33분임을 확인하였다. 또한, 최적 조건 하에서 조사한 결과 비타민 D2의 예상 생성량은 393.73μg/g으로 95% 신뢰수준(382.49~404.97μg/g)임을 확인하였다.
실시예
6: 비타민
D
2
강화 팽이버섯의 효능 확인
6.1 조골세포 증식 능력 평가
비타민 D2 강화 팽이버섯의 추출물을 다음과 같이 제조하였다. 에탄올(95%) 50 mL를 첨가하고, 나트륨 아스코르브산염 용액(1M NaOH 용매 100mL에 sodium ascorbate 17.5 g을 용해) 4mL와 50% 수산화칼륨 10 mL을 혼합하였다. 그 혼합물을 80℃ 항온수조에서 1시간 동안 반응시켜 가수분해한 후 상온으로 냉각하였다. 깔때기에 혼합물을 옮기고 15mL 에탄올을 첨가한 다음 n-펜탄을 각각 50, 50 및 20 mL을 혼합하여 세 단계로 추출하였다. 유기층을 회수하여 3% KOH 포함된 5% 에탄올 용액으로 3회 세척한 후 중화될 때까지 증류수로 세척한 후 세척된 유기층을 35℃에서 감압농축 하였다.
비타민 D2 강화 팽이버섯의 스테롤(sterol)류 추출물이 조골세포의 증식에 미치는 영향을 알아보기 위하여 MTT 분석법을 실시하였다. MC3T3-E1 세포의 생존률을 배양액만 처리한 대조군의 흡광도에 대한 백분율로 계산하였다. 그 결과를 도 4에 나타내었다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 비타민 D2 강화 팽이버섯의 스테롤류 추출물을 1 ng/mL 이하의 농도로 처리한 MC3T3-E1 세포에서 유의적으로 증식효과를 나타내었고, 그 이상의 농도에서는 조골세포의 증식이 억제됨을 확인하였다. 자외선 B파를 조사한 비타민 D2 강화 팽이버섯 추출물의 조골세포 증식효과가 일반 팽이버섯 추출물보다 더 높게 나타났다.
상기와 같은 결과는 독성으로 인해 세포 증식이 억제되지 않음을 시사하는 결과로 해석된다. 그러나 시료첨가 농도가 10 ng/mL 이상일 경우 조골세포의 증식효과가 감소되었으므로 조골세포에 대한 증식억제를 보이지 않는 팽이버섯의 스테롤류 추출물의 작용 농도는 0.1-1 ng/mL임을 알 수 있다.
6.2 비타민
D
2
강화 팽이버섯의
스테롤류
추출물 처리가 조골세포의 칼슘
흡수능에
미치는 영향 확인
일반 팽이버섯과 자외선 B파를 조사한 비타민 D2 강화 팽이버섯이 조골세포의 칼슘 흡수능에 미치는 영향을 관찰하기 위하여, 각 버섯의 스테롤류 추출물을 주어진 농도에 따라 첨가하여 조골세포의 칼슘 흡수능을 평가하였고 그 결과를 도 5에 나타내었다.
도 5에 나타낸 바와 같이 일반 팽이버섯과 자외선 B파를 조사한 비타민 D2 강화 팽이버섯 추출물을 처리한 경우 조골세포의 칼슘 흡수능은 용량 반응적으로 증가하였으며, 그 중 자외선 B파를 조사한 팽이버섯 추출물이 일반 팽이버섯 추출물보다 유의적으로 더 높은 조골세포 칼슘 흡수능 증가 효과를 나타냄을 확인하였다.
실시예
7: 버섯 분말 첨가에 따른 된장 발효 최적화 확인
7.1 버섯분말 첨가 농도별
발효 기간에
따른 된장의 비타민
D
2
및 에르고스테롤 함량 변화 확인
팽이버섯분말 첨가 농도별 발효 기간에 따른 된장의 비타민 D2 및 에르고스테롤 함량 변화를 측정하여 표 8 내지 표 11에 나타내었다.
첨가된 팽이버섯 퍼센트 (%) | 비타민 D2(μg/g) | 에르고스테롤 (g/g) |
대조군 | 1.04±0.14d | 111.32±10.22c |
1 | 4.12±0.88c | 124.34±4.02b |
2 | 5.92±0.32b | 125.08±2.76b |
4 | 10.32±1.02a | 135.74±10.41a |
평균±SD로 값을 표시하였다; 같은 열의 다른 문자를 가진 평균은 Ducan's multiple range test에 의해서 p<0.05로 유의적 차이가 있다.
첨가된 팽이버섯 퍼센트 (%) | 비타민 D2(μg/g) | 에르고스테롤 (μg/g) |
대조군 | 0.65±0.06d | 97.46±3.30d |
1 | 3.13±0.07c | 108.85±3.87c |
2 | 5.46±0.16b | 120.14±1.26b |
4 | 9.89±0.17a | 132.65±3.79a |
평균±SD로 값을 표시하였다; 같은 열의 다른 문자를 가진 평균은 Ducan's multiple range test에 의해서 p<0.05로 유의적 차이가 있다.
첨가된 팽이버섯 퍼센트 (%) | 비타민 D2(μg/g) | 에르고스테롤 (μg/g) |
대조군 | 0.48±0.03d | 93.20±4.14c |
1 | 3.00±0.03c | 89.63±1.02d |
2 | 5.04±0.27b | 102.24±3.52b |
4 | 9.82±0.43a | 124.65±3.06a |
평균±SD로 값을 표시하였다; 같은 열의 다른 문자를 가진 평균은 Ducan's multiple range test에 의해서 p<0.05로 유의적 차이가 있다.
첨가된 팽이버섯 퍼센트 (%) | 비타민 D2(μg/g) | 에르고스테롤 (μg/g) |
대조군 | 0.46±0.05d | 86.19±3.30d |
1 | 3.00±0.06c | 104.30±1.61c |
2 | 4.91±0.52b | 100.84±5.34b |
4 | 9.30±0.25a | 123.75±8.24a |
평균±SD로 값을 표시하였다; 같은 열의 다른 문자를 가진 평균은 Ducan's multiple range test에 의해서 p<0.05로 유의적 차이가 있다.
표 8 내지 11에 나타낸 바와 같이, 팽이버섯을 첨가하지 않은 된장의 0(담금 직후), 1, 2, 3개월 숙성기간별 비타민 D2의 함량은 각각 1.04, 0.65, 0.48, 0.46 μg/g, 팽이버섯 1%를 첨가한 된장의 0(담금 직후), 1, 2, 3개월 숙성기간별 비타민 D2의 함량은 각각 4.12, 3.13, 3.00, 3.00 μg/g, 팽이버섯 2%를 첨가한 된장의 0(담금 직후), 1, 2, 3개월 숙성기간별 비타민 D2의 함량은 각각 5.92, 5.46, 5.04, 4.91 μg/g, 팽이버섯 4%를 첨가한 된장의 0(담금 직후), 1, 2, 3개월 숙성기간별 비타민 D2의 함량은 각각 10.32, 9.89, 9.82, 9.30 μg/g으로 나타났다.
따라서, 팽이버섯 분말을 첨가하여 제조한 된장의 발효 기간의 경과에 따라 타민 D2 함량은 거의 감소되지 않음을 확인하였다.
7.2 버섯분말 첨가 농도별
발효 기간에
따른 된장의 핵산 아미노산 함량 변화 확인
GMP(guanylic acid), IMP(inosinic acid) 및 XMP(adenylic acid)은 정미력이 매우 강한 것으로 알려져 있으며, 그 강도는 5'-GMP(버섯맛)가 가장 강하고 다음이 5'-IMP(쇠고기맛)인데 GMP는 IMP에 비하여 2~3배의 정미력이 있다고 보고되고 있다. 본 발명의 팽이버섯 분말 첨가 된장의 발효기간에 따른 핵산 아미노산의 함량 변화를 측정하여 표 12에 나타내었다.
버섯 퍼센트(%) | 발효 기간 (월) |
GMP(μg/g) | IMP(μg/g) | XMP(μg/g) | Flavor 5‘ (μg/g) |
0 | 0 | 20.63±1.77d2 ) | 17.67±1.40d | ND1 ) | 38.30±1.30d |
1 | 32.04±3.35c | 45.43±0.70c | 15.79±0.62c | 93.26±2.01c | |
2 | 42.53±1.99b | 72.57±0.91b | 30.12±0.49b | 145.22±1.29b | |
4 | 67.47±3.32a | 97.85±1.68a | 64.38±2.71a | 229.77±2.66a | |
0 | 1 | 8.33±0.78c | 18.73±1.46d | ND | 27.06±0.96d |
1 | 19.61±1.35b | 46.38±1.25c | 13.55±0.25c | 79.54±1.07c | |
2 | 21.23±2.10b | 75.80±0.50b | 27.80±2.49b | 124.83±1.90b | |
4 | 42.30±1.04a | 106.53±5.45a | 60.19±4.82a | 209.02±4.24a | |
0 | 2 | 6.83±0.31c | 19.80±0.75d | ND | 26.63±0.47d |
1 | 16.92±0.51b | 49.35±1.22c | 12.37±0.73c | 78.64±0.87c | |
2 | 17.48±0.66b | 77.91±5.39b | 25.46±1.66b | 120.85±3.28b | |
4 | 38.25±1.61a | 113.27±4.38a | 57.24±4.09a | 208.76±3.58a | |
0 | 3 | 6.35±0.13c | 20.79±0.54d | ND | 27.14±0.32d |
1 | 15.38±2.24b | 52.83±2.61c | 12.18±0.32c | 80.39±1.99c | |
2 | 16.54±0.78b | 80.68±3.79b | 22.97±0.72b | 120.19±2.27b | |
4 | 36.29±0.84a | 115.78±4.71a | 51.36±2.49a | 203.43±3.11a |
1)검출되지 않음(Not detected)
2)평균±SD로 값을 표시하였다; 같은 열의 다른 문자를 가진 평균은 Ducan's multiple range test에 의해서 p<0.05로 유의적 차이가 있다.
표 12에 나타낸 바와 같이, 팽이버섯 분말을 첨가한 된장에서 IMP 함량이 가장 높게 증가되었음을 확인하였다. GMP 정미성 핵산 아미노산의 함량은 팽이버섯 분말을 첨가하지 않은 대조군과 팽이버섯 분말을 첨가한 시험군 모두에서 발효 경과에 따라 감소하는 경향을 나타내었으나, 버섯분말을 첨가한 시험군에서 팽이버섯 분말 첨가 농도에 따라 유의적으로 증가함을 확인하였다. IMP 함량은 담금 초기에 팽이버섯 분말 첨가 농도에 의존적으로 증가하였고 발효가 경과됨에 따라 팽이버섯 분말을 첨가한 시험군에서 유의적으로 증가하였다. XMP 함량은 팽이버섯 분말을 첨가하지 않은 대조군에서 나타나지 않았으나 팽이버섯 분말 첨가 농도에 의존적으로 증가됨을 확인하였다.
따라서, 된장에 함유되어 있는 정미성 핵산 아미노산이 글루탐산(glutamic acid)과 결합하여 정미 효과를 증진시킬 것으로 예측할 수 있다.
7.3 버섯분말 첨가 농도별 개발제품의 기호도 평가 확인
본 발명에 따라 제조된 된장의 기호도를 평가하기 위해서, 팽이버섯 분말을 첨가하여 제조한 된장을 상온에서 3개월 저장한 후 관능검사를 행하여 그 결과를 표 13에 나타내었다.
버섯 퍼센트(%) | 맛 | 향 | 색 | 종합적 기호도 |
0 | 3.16 | 3.67 | 4.08 | 3.92 |
1 | 4.08 | 4.08 | 4.08 | 4.00 |
2 | 4.58 | 4.75 | 4.17 | 4.17 |
4 | 3.83 | 3.17 | 3.83 | 3.67 |
표 13에 나타낸 바와 같이, 팽이버섯 분말을 첨가한 된장인 시험군이 팽이버섯 분말을 첨가하지 않은 된장인 대조군에 비하여 맛과 향의 기호도에서 유의적으로 높은 점수를 나타냈으며, 색에 대한 기호도는 팽이버섯 분말을 첨가하지 않은 대조군 및 팽이버섯 분말을 첨가한 시험군 간 유의적인 차이를 보이지 않았다. 종합적인 기호도 평가에서는 2% 팽이버섯 분말을 첨가하여 제조한 된장이 가장 높게 나타났다.
따라서, 기호도 평가와 비타민 D2 함량을 종합적으로 판단하였을 때 팽이버섯 분말 첨가 최적 농도는 2%로 설정하였다.
Claims (10)
- 버섯에 자외선 B파를 조사하는 단계를 포함하는 비타민 D2 강화 버섯의 제조방법.
- 제1항에서, 상기 자외선 B파는 23-27℃에서 조사강도 0.6-1.7W/m2, 조사시간 70-90분으로 버섯에 조사되는 것인, 비타민 D2 강화 버섯의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 버섯은 팽이버섯인, 비타민 D2 강화 버섯의 제조방법.
- 제1항의 제조방법에 의해서 제조된 비타민 D2 강화 버섯.
- 제4항의 비타민 D2 강화 버섯의 추출물을 포함하는, 골질환의 예방 또는 개선용 건강기능식품.
- 제5항에 있어서, 상기 추출물은 에르고스테롤 또는 식물성 비타민 D2를 포함하는 것인, 골질환의 예방 또는 개선용 건강기능식품.
- 제5항에 있어서, 상기 골질환은 골다공증, 피제트병, 구루병, 골연화증, 신부전 환자의 신성골이영양증, 류머티스성 또는 퇴행성 골질환, 뼈전이암 병소(bone metastatic lesion), 원발성으로 뼈에 생성된 종양, 치주질환, 염증성 치조골 흡수질환 및 염증성 뼈 흡수질환으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인, 골질환의 예방 또는 개선용 건강기능식품.
- 버섯에 자외선 B파를 조사하여 비타민 D2 강화 버섯을 제조하는 단계; 및 상기 비타민 D2 강화 버섯의 분말을 첨가하여 된장을 제조하는 단계;를 포함하는, 비타민 D2 강화 된장의 제조방법.
- 제8항에 있어서, 상기 비타민 D2 강화 버섯 분말은 된장의 0.1-4% (w/w)로 첨가되는 것인, 비타민 D2 강화 된장의 제조방법.
- 제8항의 제조방법에 의해서 제조된 비타민 D2 강화 된장.
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