KR20170119008A - 잡곡 발효음료 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 잡곡 발효음료 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는
종균을 선별하는 공정과, 잡곡발효제의 제조공정 및, 잡곡발효제를 접종하여 잡곡발효음료를 제조하는 공정으로 구성된다. 종균 선별은 이화학적인 평가를 통하여 잡곡발효제로 전분분해 활성이 높고, 단백질 분해활성이 낮은 균주 중에서 선별하였다. 잡곡발효제 제조공정은 차좁쌀을 침지 및 증자시켜 냉각하는 단계와, Aspergillus oryzae KCCM CF1001, 1003, 46424, 46959 및 Aspergillus acidus KCCM CF1005 중에서 선정된 균주를 potato dextrose broth에 배양하여 균질시킨후, 접종하여 종균을 배양하여 종국을 만드는 단계와, 쌀, 메밀, 차조, 기장, 수수로 구성된 잡곡을 침지, 증자 및 냉각하여 호화시키는 단계와, 상기의 종국을 호화된 잡곡에 접종하여 종국을 배양한 후, 출국한 다음 건조하여 분쇄하여 잡곡발효제를 만드는 단계로 구성된다.
종균을 선별하는 공정과, 잡곡발효제의 제조공정 및, 잡곡발효제를 접종하여 잡곡발효음료를 제조하는 공정으로 구성된다. 종균 선별은 이화학적인 평가를 통하여 잡곡발효제로 전분분해 활성이 높고, 단백질 분해활성이 낮은 균주 중에서 선별하였다. 잡곡발효제 제조공정은 차좁쌀을 침지 및 증자시켜 냉각하는 단계와, Aspergillus oryzae KCCM CF1001, 1003, 46424, 46959 및 Aspergillus acidus KCCM CF1005 중에서 선정된 균주를 potato dextrose broth에 배양하여 균질시킨후, 접종하여 종균을 배양하여 종국을 만드는 단계와, 쌀, 메밀, 차조, 기장, 수수로 구성된 잡곡을 침지, 증자 및 냉각하여 호화시키는 단계와, 상기의 종국을 호화된 잡곡에 접종하여 종국을 배양한 후, 출국한 다음 건조하여 분쇄하여 잡곡발효제를 만드는 단계로 구성된다.
Description
본 발명은 잡곡 발효음료 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 균주를 선별하는 공정과, 잡곡발효제를 만드는 공정과, 잡곡발효음료의 제조공정으로 구성된다. 종균 선별은 이화학적평가를 통하여 잡곡발효제로 전분분해 활성이 높고, 단백질 분해활성이 낮은 균주 중에서 선별한다. 잡곡발효제 제조공정은 차좁쌀을 침지 및 증자시켜 냉각하는 단계와, Aspergillus oryzae KCCM CF1001, 1003, 46424, 46959 및 Aspergillus acidus KCCM CF1005 중에서 선정된 균주를 potato dextrose broth에 배양하여 균질시킨후, 접종하여 종균을 배양하여 종국을 만드는 단계와, 쌀, 메밀, 차조, 기장, 수수로 구성된 잡곡을 침지, 증자 및 냉각하여 호화시키는 단계와, 상기의 종국을 호화된 잡곡에 접종하여 종국을 배양한 후, 출국한 다음 건조하여 분쇄하여 잡곡발효제를 만드는 단계로 구성된다.
잡곡발효음료의 제조공정은 쌀, 메밀, 차조, 기장, 수수의 잡곡을 섞어 1∼3차례 침미하여 탈수, 증자, 냉각 및 가수하는 단계와, 상기 원료중량대비 잡곡발효제와 정제효소를 첨가하여 당화시켜 균질화한 후, 여과하여 잡곡당화액을 얻는 단계와, 상기의 잡곡당화액 81∼83%와 검 0.04∼0.06% 및 정제수 16∼18%를 혼합하여 UHT살균 및 냉각하는 단계와, 용기에 충진하여 밀봉한 후, 후살균한 다음 냉각 및 탈기하여 포장하는 단계로 구성된다.
본 발명의 잡곡 발효음료는 영양적으로 식이섬유, 비타민, 미네랄을 많이 함유하고, 기능적으로 항산화 활성과 항당뇨 활성을 제공하므로 건강에 좋다.
잡곡(miscellaneous grain crop)은 벼와 맥류를 제외한 모든 작물의 총칭으로 조, 피, 기장, 수수, 옥수수, 메밀 등이 여기에 속한다. 잡곡은 5대 영양소가 균형 있게 함유되어 있으며 식이섬유, 미네랄, 비타민 등 사람에게 필요한 영양소가 고르게 분포되어 있고, 조는 백미에 비하여 칼슘, 비타민 B1, B2가 3배 이상, 식이섬유는 7배 이상 함유되어 있고, 기장은 동맥경화예방과 혈전방지에 효과적이다. 체중조절과 피를 잘 통하게 하여 혈행개선 및 혈당을 서서히 올리며, 황산화 등의 기능적 특성을 제공해 준다. 동의보감, 본초강목, 향약구급방 등에서 잡곡을 생약제로 사용하였으며, 정월 보름에 먹는 오곡밥 등 풍습과 계절에 따라 다양하게 섭취하여 왔다.
메밀(buck wheat)은 쌍떡잎식물 마디풀목 마디풀과의 한해살이풀로서 전분과 단백질 함량이 높고 비타민 B1, B2, 니코틴산 등을 함유하여 영양가와 밥맛이 좋고, 가루는 옛날부터 메밀묵과 냉면을 즐겨 먹었다. 섬유소 함량이 높고 루틴(rutin)이 들어 있어서 구충제나 혈압강하제로 쓰이는데, 이 루틴을 생산할 목적으로 재배하기도 한다.
차조(glutinous foxtail millet)는 조의 일종으로 구황작물로서 중요시되어 왔으며 가뭄을 타기 쉬운 산간지대에서는 밭벼 대신 재배된다. 차조는 찰기가 있으며 노란색과 녹색으로 두 가지가 있다. 밥할 때 조금씩 넣으면 밥맛이 한결 좋다. 밥, 죽, 엿, 떡을 만들 때 이용하며, 소주의 원료로도 사용된다. 한방에서는 열을 다스리고 대장을 이롭게 하여 산후 회복과 조혈이 빠르고 당뇨와 빈혈에 좋다고 한다.
기장(Panicum miliaceum)은 수확량이 적고 주식으로 이용하기도 부적합하여 재배가 많지 않다. 메기장과 찰기장이 있는데 주성분은 당질이며, 조 단백질의 95%는 순수 단백질이지만 소화율은 떨어진다. 단백질, 지방질, 비타민 A 등이 풍부하고 팥과 혼식한다. 떡을 만들면 별미가 있고 소화율도 높으며, 중국 동북부에서는 황주를 만든다.
수수(Sorghum)는 배젖의 녹말 성질의 차이에 따라서 메수수와 찰수수가 있다. 수수에는 단백질이 12~13.5%, 농마가 65~73%, 기름이 3.5~6% 들어있으며 그 밖에 리진을 비롯한 여러 가지 유용성분들도 들어 있으므로 식량과 식료공업의 원료로 사용된다. 척박한 땅에서도 잘 자라며 생육기간이 짧아서 약 80일이면 수확할 수 있으므로 고랭지·개간지 등의 작물로 이용된다.
본 발명과 관련된 종래기술은 없으나, 곡류 발효 음료에 관련된 것은 한국특허등록번호 10-1055253(쌀 발효 음료의 제조방법)은 씻은 쌀을 20℃에서 2 ~ 3시간 물에 침지하는 단계; 물을 제거한 후 다시 물을 가하여 취반하는 단계; 취반미 부피의 0.5~1.0배 되는 60~70℃의 온수를 가하고, 상기 쌀 중량 대비 25~50중량%의 쌀 코지를 접종한 후 50~65℃에서 5~10시간 당화하는 단계; 및 당화액을 분쇄, 살균하는 단계;를 포함하는 쌀 발효 음료의 제조 방법에 관한 것이다. 한국특허공개번호 10-2016-0013053(발효 맥아 음료 및 그 제조 방법)은 전분질 원료에서 차지하는 맥아 사용 비율에 관계없이 당질 함유량이 현저하게 낮은 발효 맥아 음료 및 그 발효 맥아 음료를 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명의 발효 맥아 음료의 제조 방법에서는, 맥아를 원료로서 이용하고, 준비 공정 및 발효 공정에서 glucoamylase를 첨가하고, 발효공정에서 transglucosidase를 첨가하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 발효 맥아음료는, 맥아 사용량이 발효 원료 중의 65 내지 100 질량%이고, 당질이 0.5 g/100mL 미만인 것을 특징으로 한다.
쌀을 원료로 하는 식혜 등과 같은 액상 음료는 탄산음료나 과일음료와 다르게 경쟁력이 뒤떨어져 지속적으로 판매되지 않고 있다. 또한 소비자의 밀가공품을 선호하는 서구화된 패턴으로 바뀌고 있어서 쌀 소비는 계속하여 감소하고 있다. 따라서 식혜 등과 같은 쌀가공 음료를 대체할 수 있는 품목이 업계에서 요청되고 있으므로 다양한 맛과 향, 건강기능성을 즐길 수 있는 새로운 타입의 제품 개발을 통하여 다양한 연령층에서의 쌀 소비를 지속적으로 유도할 필요가 있다.
잡곡은 식이섬유, 비타민, 미네랄을 많이 함유하고, 기능적으로 항산화 활성과 항당뇨 활성을 가지고 있으나, 마땅한 가공기술이 없어서 미숫가루 이외에 몇 개 품목 만이 잡곡으로 활용되고, 나머지는 이용이 잘 안되고 있다.더욱이 정부에서 국민건강을 위해 잡곡섭취를 권장하고 있으나, 활성화되지 못하고 있다. 또한 대량생산을 위해서는 우수한 당화효소 균주의 선별과 공정단축을 위한 방법과 설비의 보완이 필요하다.
본 발명은 종균을 선별하는 공정과, 잡곡발효제의 제조공정 및 잡곡발효음료의 제조공정으로 구성된다.
종래의 잡곡발효음료는 메밀, 차조, 기장, 수수를 쌀에 혼합하여 증자 종균접종 및 배양에 의해 잡곡발효음료를 제조한다. 본 발명의 공정별 작업시간은 총 30시간이 소요되며 그 중에서 당화시간이 20시간 정도 소요되므로 당화효소를 생산하는 균주의 선별이 중요하다. 그 다음으로 침지에 34시간, 균질에 2시간 소요되므로 공정단축을 위한 방법과 설비의 보완이 필요하다.
잡곡발효음료의 특징은 영양성분이 우수하고, 무설탕, 무첨가제의 천연발효음료이고, 누룩미생물의 작용으로 단맛과 신맛이 조화된 독특한 향미가 있으며, 잡곡의 기능성 이외에 누룩미생물의 기능성이 부가되었을 뿐만 아니라 잡곡 특유의 색택과 맛이 있는 음료를 제공할 수 있다.
본 발명은 잡곡을 음료로 개발하여 활용도를 높이고, 소비자에게 잡곡의 영양성분인 식이섬유, 비타민, 미네랄을 제공해 주고, 기능성 성분인 항산화 활성과 항당뇨 활성을 제공해 줄 수 있다.
도 1은 본 발명의 제조공정도이다.
도 2는 잡곡발효물의 Flavonoid 함량을 나타낸 것이다.
도 3은 잡곡발효물의 환원력에 미치는 영향을 나타낸 것이다.
도 4는 잡곡발효물의 ABTS radical scavenging activity에 미치는 영향을 나타낸 것이다.
도 5는 잡곡발효물이 HepG2 세포 생존율에 미치는 영향을 나타낸 것이다.
도 6은 잡곡발효물이 α-glucosidase 억제에 미치는 영향을 나타낸 것이다.
도 7은 세포 내 당 분해대사관련 key enzyme 모식도이다.
도 8은 잡곡발효물 처리에 따른 HepG2 세포 내 ACL mRNA 발현 변화를 나타낸 것이다.
도 9는 잡곡발효물 처리에 따른 HepG2 세포 내 GLUT-4 mRNA 발현 변화를 나타낸 것이다.
도 10은 잡곡발효물 처리에 따른 HepG2 세포 내 ACC mRNA 발현 변화를 나타낸 것이다.
도 2는 잡곡발효물의 Flavonoid 함량을 나타낸 것이다.
도 3은 잡곡발효물의 환원력에 미치는 영향을 나타낸 것이다.
도 4는 잡곡발효물의 ABTS radical scavenging activity에 미치는 영향을 나타낸 것이다.
도 5는 잡곡발효물이 HepG2 세포 생존율에 미치는 영향을 나타낸 것이다.
도 6은 잡곡발효물이 α-glucosidase 억제에 미치는 영향을 나타낸 것이다.
도 7은 세포 내 당 분해대사관련 key enzyme 모식도이다.
도 8은 잡곡발효물 처리에 따른 HepG2 세포 내 ACL mRNA 발현 변화를 나타낸 것이다.
도 9는 잡곡발효물 처리에 따른 HepG2 세포 내 GLUT-4 mRNA 발현 변화를 나타낸 것이다.
도 10은 잡곡발효물 처리에 따른 HepG2 세포 내 ACC mRNA 발현 변화를 나타낸 것이다.
본 발명은 종균을 선별하는 공정과, 잡곡발효제의 제조공정 및 잡곡발효음료의 제조공정으로 구성된다. 잡곡발효제 제조공정은 차좁쌀을 침지 및 증자시켜 냉각하는 단계와, Aspergillus oryzae KCCM CF1001, 1003, 46424, 46959 및 Aspergillus acidus KCCM CF1005 중에서 선정된 균주를 potato dextrose broth에 배양하여 균질시킨후, 접종하여 종균을 배양하여 종국을 만드는 단계와, 쌀, 메밀, 차조, 기장, 수수로 구성된 잡곡을 침지, 증자 및 냉각하여 호화시키는 단계와, 상기의 종국을 호화된 잡곡에 접종하여 종국을 배양한 후, 출국한 다음 건조하여 분쇄하여 잡곡발효제를 만드는 단계로 구성된다.
잡곡발효음료의 제조공정은 쌀, 메밀, 차조, 기장, 수수의 잡곡을 섞어 13차례 침미하여 탈수, 증자, 냉각 및 가수하는 단계와, 상기 원료중량대비 잡곡발효제와 정제효소를 첨가하여 당화시켜 균질화한 후, 여과하여 잡곡당화액을 얻는 단계와, 상기의 잡곡당화액 81~83%와 검 0.04~0.06% 및 정제수 16~18%를 혼합하여 UHT살균 및 냉각하는 단계와, 용기에 충진하여 밀봉한 후, 후살균한 다음 냉각 및 탈기하여 포장하는 단계로 구성된다.
1) 균주 선별
우량 균주의 선별에는 이화학적 성분(pH, 총산, 아미노산도, 환원당)과 효소활성(당화력, α-amylase)를 측정하였다.
① pH 및 총산; pH는 Rhizopus sp.는 2.98-3.32, A. oryzae는 5.06-6.46, A. acidus는 3.42-3.66 으로 Rhizopus sp.의 pH가 낮게 나타났다.
총산 : Rhizopus sp.가 0.72-0.94%/dry base, A. oryzae는 0.11-0.22%, A. acidus는 2.39-2.48%로 A. acidus의 총산함량이 Rhizopus sp.에 비하여 2배, A. oryzae에 비하여 10배상 높게 나타났다. Rhizopus sp.는 주로 lactic acid와 furmaric acid를 생성하며, A. acidus는 citric acid를 다량 생성하여 총산생성능력의 차이에 따라 pH가 변화한다. 높은 산(acid) 함량은 최종제품의 pH를 낮춰 잡균의 오염을 방지할 수 있으므로 제품의 품질변화를 지연시킬 수 있으나 신맛이 증가하여 제품의 기호도에 영향을 미친다. 상업용 식혜의 산 함량은 0.05-0.1%이나 Rhizopus sp.와 A. acidus를 이용한 음료의 최종 산 함량은 각각 0.14-0.19%, 0.48-0.50%가 되어 최종제품의 신맛이 매우 강하게 된다. ② 전분분해활성(starch 분해, 당화력, α-amylase)
- Rhizopus sp.: starch plate분해 활성은 0mm로 활성이 검출되지 않았고 당화력은 0.11-0.30 U/g, α-amylase는 R. oryzae KACC 45714에서만 0.66 U/g으로 나타나 균체가 증식되지만, 효소생산력은 낮은 것으로 조사되었다.
- A. oryzae : 상업용균주(44967, 수원종국, CF1001, CF1003)의 starch plate 분해활성은 6.15-8.13mm, 당화력은 1.92-4.06 U/g, α-amylase는 42.38-50.39 U/g의 활성을 가지는 것으로 조사되었는데 이 중 CF1003균주가 모든 활성이 가장 높은 것으로 나타났다. 반면 누룩에서 분리한 균주(46421, 46423, 46424, 46459)의 starch plate 분해활성은 5.13-7.02mm, 당화력은 1.61-3.03 U/g, α-amylase는 15.78-46.04 U/g로 상업용 균주에 비하여 전분분해 효소력이 다소 낮은 것으로 나타났다.
- A. acidus : 상업용 균주(CF1005)의 starch plate 분해활성은 4.76mm, 당화력은 7.69 U/g, α-amylase는 40.39 U/g의 활성을 보였으나 누룩에서 분리한 야생형 균주(46420)의 starch plate 분해활성은 4.47mm, 당화력은 3.40 U/g, α-amylase는 29.04 U/g로 상업용 균주에 비하여 전분분해 효소력이 낮은 것으로 나타났다. 전분분해 활성만을 고려한다면 Rhizopus sp.의 활성이 매우 낮기 때문에 Aspergillus sp.에서 균주를 선택. Aspergillus sp.의 경우 산업용 균주가 누룩에서 분리한 야생형 균주보다 효소화성이 높아 우선순위로 선택할 수 있으나 통계적으로 유의적인 차이는 보이지 않기 때문에 시험에 이용된 모든 Aspergillus sp.가 대상이 될 수 있다.
③ 단백질분해활성
- A. oryzae : 상업용 균주에서는 CF1001균주가 2019.0 U/g으로 활성이 가장 낮았고 CF1003균주가 CF1001균주에 비하여 2.0배 높은 3942.3 U/g으로 가장 높게 나타났다. 야생형 균주에서는 46423균주가 2636.6 U/g으로 가장 낮았고 46959균주가 6165.5 U/g으로 가장 높았다.
- A. acidus : 상업용 균주(CF1005)와 야생형 균주가 각각 7840.1, 8807.8 U/g로 야생성 균주에서 다소 높게 나타났다. 단백질분해는 아미노산의 생성을 증가시키는데 잡곡발효음료 제조에 있어 아미노산의 증가는 암모니아 냄새의 증가를 가져오기 때문에 단백질 분해활성이 낮은 균주가 유리하다.
④ 환원당
- A. oryzae : 환원당 함량은 CF1003균주가 629.93mg/g으로 가장 높았고 46423균주가 421.97mg/g으로 가장 낮게 나타났지만 모든 균주에서 통계적 유의성은 없었다.
- A. acidus : 상업용 균주인 CF1005균주가 853.93mg/g, 야생균주인 46420균주가 654.74mg/g으로 조사되었으며, A. oryzae균주 보다 환원당 함량이 높은 것으로 나타났다. 환원당 함량은 당화력활성에 의존적으로 나타났다. 환원당 함량이 높은 것은 균체증식이 비교적 양호하였으며, 효소활성도 높다는 것을 의미한다. 따라서 환원당 함량은 균주선택에 중요한 요소이다.
상기의 실험으로부터 얻은 결론은 다음과 같다.
①총산의 결과로부터 Rhizopus sp.와 A. acidus균주는 산생성력이 높아 단독으로 사용하는 것은 어렵다.
②전분분해 활성으로부터 Rhizopus sp.의 효소활성이 매우 낮아 선택균주에서 제외하였다.
③단백질 분해활성이 높았던 A. oryzae KCCM 46424는 제외하였다.
④환원당 함량이 높았던 A. oryzae KCCM 44967 CF1001, 1003, 46424, 46959 및 A. acidus 균주가 대안이 될 수 있다.
잡곡발효에 적합한 균주 5종 선정; 일본균주(44967)을 제외한다면, 전분분해 활성이 비교적 높았고, 단백질 분해활성이 낮았던 A. oryzae KCCM CF1001, 1003, 46424, 46959 및 A. acidus KCCM CF1005를 선발하였다.
또한 우량 균주의 선별을 위하여 A . oryzae 5종의 균주를 이용하여 수수음료, 조음료 및 기장음료를 만들어 관능평가를 실시하였다. 표 2와 같이 12명을 대상으로 각 음료에 대하여 선호도를 검사한 결과 수수 및 기장음료에서 A. oryzae CF1001균주가 종합적 기호도에서 각각 8점과 5점으로 높은 점수를 받았으며, 조음료에서도 4점으로 46424균주와 함께 높은 점수를 받았다.
상기의 균주 선별 시험을 통하여 원료 분해율이 높고, 산함량이 적합하며, 관능평가에서 높은 점수를 받은 A. oryzae CF1001균주로 선정하였다.
<종균 선발>
균주 선발을 위하여 원료분해효율(DE value), 가용성 고형분(oBrix), 환원당, 산도, pH, 유리당, 유기산, 아미노산, 관능평가(향, 단맛, 신맛, 전체적인 기호도)를 통하여 잡곡발효제로 전분분해 활성이 비교적 높고, 단백질 분해활성이 낮았던 A. oryzae KACC CF1001, KACC CF1003, KACC CF46424, KACC CF46959 및 A. acidus KACC CF1005를 선발하였다. 이들 균주는 농촌진흥청에 보관 중이며 이들 중에서 선정된 종균을 원료중량의 34%와 정제효소로 BAN 480L와 AMG 300L을 각각 원료중량의 0.050.15%를 첨가할 수 있다.
2) 잡곡발효제 제조공정
<차좁쌀의 전처리>
차좁쌀을 2시간 동안 정제수에 침지시켜 1시간 동안 세척 및 탈수시킨후, 110℃에서 45분간 증자시켜 35℃로 냉각시킨다.
<종균접종 및 배양>
Aspergillus oryzae KCCM CF1001, 1003, 46424, 46959 및 Aspergillus acidus KCCM CF1005 중에서 선정된 균주를 25∼27℃에서 70∼72시간 동안 potato dextrose broth에 배양하여 Stomacher로 2분간 균질시킨후, 상기의 원료중량대비 0.1∼0.3%를 접종하여 습도 95%로 맞추어 30∼35℃에서 48∼50시간 동안 종균을 배양하여 종국을 만든다.
<호화 잡곡 제조>
쌀 70%, 메밀 10%, 차조 10%, 기장 5%, 수수 5%로 구성된 잡곡을 2시간 동안 정제수에 침지시켜 1시간 동안 세척 및 탈수시킨 후, 110℃에서 45분간 증자시켜 35℃로 냉각시킨 후 호화시킨다.
<종국발효제의 접종 및 배양>
상기의 종국을 호화된 잡곡의 원료중량대비 0.1∼0.3%를 접종하여 습도 95%로 맞추어 30∼35℃에서 48∼50시간동안 종국을 배양한 후, 출국한 다음 45℃에서 24시간 동안 수분 8%이하로 건조하여 40∼60mesh로 분쇄하여 잡곡발효제를 만드는 단계로 구성된다.
3) 잡곡발효음료의 제조공정
<잡곡의 전처리>
잡곡은 가락시장에서 상등품을 각각 1kg을 구입하여, 메밀 8∼12 중량부, 차조 8∼12 중량부, 기장 4∼6 중량부, 수수 4∼6 중량부와 쌀 68∼72 중량부로 구성하였다.
1차 침미는 수수를 1.5시간 동안 정제수에 침지한다. 2차침미는 차조, 기장, 메밀을 홍합하여 1시간 동안 정제수에 침지시킨다. 3차침미는 상기의 침지된 잡곡에 쌀을 혼합하여 1시간 동안 정제수에 침지시킨다.
<발효제첨가 및 당화>
상기 원료중량대비 잡곡발효제 3.5%와 정제효소 BAN 480L와 AMG 300L을 각각 0.1∼0.3%를 첨가하여 50∼55℃에서 20시간 동안 당화시켜 균질화한 후, 여과하여 잡곡당화액을 얻는다.
<혼합, 살균, 냉각>
상기의 잡곡당화액 81∼83%와 검 0.04∼0.06% 및 정제수 16∼18%를 혼합하여 128±2℃에서 23초간 UHT살균하여 108±2℃로 냉각한다. 검은 젤란검, 잔탄검, 아라비아검 또는 구아검 중에서 어느 하나를 선택해서 사용할 수 있다. 검을 사용함으로써 층분리 현상을 방지할 수 있다.
<충진, 후살균, 탈기, 포장>
상기의 잡곡발효음료를 90℃로 용기에 충진하여 밀봉한 후, 80∼85℃에서 15분간 후살균한 다음 10∼15℃로 냉각 및 탈기하여 포장한다.
<실시예 1∼4>
상기와 같이 쌀과 잡곡을 침지, 탈수 증자, 종균 첨가, 당화 및 혼합, 살균 및 충진하여 잡곡발효음료를 얻었다. 잡곡혼합음료 배합비는 메밀 10 중량부, 차조 10 중량부, 기장 5 중량부, 수수 5 중량부와 쌀 70 중량부, 검류 0.05 중량부로 구성된다.
<시험예>; 잡곡발효물의 유효 기능성 검증
(1) 항산화 활성시험 결과
① Flavonoid함량을 측정
잡곡발효물의 Flavonoid함량을 측정한 결과는 도 2와 같다. C 샘플에서 15.62mg/g으로 가장 높게 나타났으며, 그 다음으로는 E 샘플에서 9.8mg/g으로 나타났다. A와 G에서는 각각 미량으로 존재하는 것으로 나타났다.
② 잡곡발효물의 환원력에 미치는 영향
환원력은 700nm에서 ferric-ferricyanide(Fe3+) 혼합물이 수소를 공여하여 유리라디칼을 안정화시켜 ferrous(Fe2+)형태로 환원시키는 활성을 알아보는 실험으로 흡광도 값이 높을수록 환원력이 우수한 것으로 판단한다. 잡곡발효물의 환원력은 도 3과 같이 관찰되었다. 모든 샘플에서 농도에 비례하여 환원력이 증가하는 경향을 보였으며, G 샘플 10,000ppm에서 0.247로 가장 높게 측정되었으며, I(0.224), F(0.206)등에서도 높은 활성을 나타내었다.
③ 잡곡발효물의 ABTS radical scavenging activity에 미치는 영향
ABTS는 짙은 청녹색의 radical로서 항산화 물질과 반응하여 하늘색으로 환원된다. 이를 통해 잡곡발효물의 항산화 활성을 측정한 결과는 도 4와 같다. 잡곡 발효 H 10000ppm에서 36.4%로 가장 높은 radical 소거 활성을 나타내었으며 다음으로는 I, C가 각각 34.5%, 34.4%를 나타내었다.
(2) 항당뇨 활성시험 결과
① 잡곡발효물이 HepG2 세포 생존율에 미치는 영향
CCK-8 assay는 살아있는 세포에서 탈수소효소 작용에 의하여 분홍색의 수용성 기질인 WST-8 tetrazolium salt를 오렌지색 WST-8 formazan으로 환원시키는 세포 내 dehydrogenase의 능력을 이용하는 검사 방법으로 잡곡발효물의 세포독성이 세포생존율에 미치는 영향을 확인하기 위하여 본 실험을 수행한 결과 도 5와 같이 나타났다. 9종의 잡곡발효물을 10,000ppm, 5,000ppm, 3,000ppm의 농도로 처리한 후 HepG2 세포의 생존율을 무 처리군(control)과 비교한 결과, 모든 실험군에서 100% 이상의 세포 생존율이 확인되어 세포독성이 없는 것을 확인하였다. 이 실험결과를 바탕으로 이후 실험에서는 10,000ppm, 5,000ppm, 3,000ppm 농도 범위에서 진행하였다.
② 잡곡발효물이 α-glucosidase 억제에 미치는 영향
잡곡발효물이 소장 내 글루코오스 분해와 관련된 α-glucosidase 활성에 미치는 영향을 확인 해본 결과 도 6과 같이 나타났다. G 샘플에서 10,000ppm에서 20%으로 가장 높은 억제 활성을 나타냈으며 다음으로는 I, F 샘플에서 각각 17.93%, 16.33% 순으로 나타났다.
③ 세포내 당소모대사 관련 주요 효소 mRNA 발현에 미치는 영향
본 연구에서는 세포내 당 분해대사 촉진이라는 새로운 가설을 이용하여 발효잡곡물의 항당뇨 효과를 검증하였다. 당뇨개선 기능을 가지는 좋은 소재는 고혈당 상태에서 세포내 당 분해대사 속도를 증가시킬 수 있어야 한다. 이를 위해서는 1차적으로 glucokinase(GK)의 활성을 증가시키는 능력을 가져야 하며, 2차적으로는 pyruvate dehydrogenase-complex의 활성을 증가시킬 수 있어야 비가역적으로 전환된 pyruvate가 미토콘드리아로 유입되어 당의 분해대사를 촉진시킬 것이다. 또한 mitochondria 내에 유입된 pyruvate는 acetyl-COA로 전환되어 citric acid cycle을 돌며 에너지를 생산하게 될것이다. 추가적으로 에너지 생산에 불필요한 oxaloacetate와 acetyl-CoA가 결합하여 citrate가 되어 cytosol로 방출되면 ATP-citrate lyase(ACL)에 의하여 acetyl-CoA(와 oxaloacetate)가 되며 지방으로 전환 저장 되며, 생성된 지방은 세포 외 insulin receptor 등에 활성을 억제 하여 세포 외 당 유입을 차단하게 된다. 따라서 GK와 PDH의 작용을 증가시켜 세포 내 당 분해를 증가시키고, ACL의 활성을 억제하여 지방의 전환 저장을 억제 시키면 세포 내로 혈중 당 유입량이 증가하게 되어 혈당은 저하될 수 있다. 도 7은 세포 내 당 분해대사관련 key enzyme 모식도이다. 또한 도 8은 잡곡발효물 처리에 따른 HepG2 세포 내 ACL mRNA 발현 변화이다.
가) 잡곡발효물 처리에 따른 HepG2 세포 내 GK mRNA 발현 변화(증감)를 조사한 결과, 농도 의존적으로 증가하는 것을 보였으며, 10mg/ml에서 116% 증가한 것으로 나타났다. 나) 잡곡발효물 처리에 따른 HepG2 세포 내 PDH-α mRNA 발현 변화(증감)를 조사한 결과, 농도 의존적으로 증가하는 것을 보였으며, 10mg/ml에서 149.72% 증가시킨 것으로 나타났다. 다) 잡곡발효물 처리에 따른 HepG2 세포 내 ACL mRNA 발현 변화(증감)를 조사한 결과, 농도 의존적으로 증가하게 나타나, ACL 감소 효과는 없는 것으로 나타났다.
④ 세포내 당흡수 관련 주요 효소 mRNA 발현에 미치는 영향
세포내 당 흡수는 포도당운반단백질인 glucose transporter에 의해 조절된다. glucose transporter는 위치, 기능에 따라 나뉘며 간과 근육조직에는 glucose transporter 2, 4가 산재하여 있다. glucose transporter 2는 insulin에 의해 작용에 관계없이 혈중 포도당을 세포 내로 유입시키고, glucose transporter 4는 insulin에 의해 증가되어 혈중 포도당을 세포 내로 유입시키는 역할을 한다. 이러한 glucose transporter들의 발현이 증가된다면 혈중 당 유입량이 증가되어 혈당은 저하될 수 있다.
도 9는 잡곡발효물 처리에 따른 HepG2 세포 내 GLUT-4 mRNA 발현 변화이다. 가) 잡곡발효물 처리에 따른 HepG2 세포 내 GLUT-2 mRNA 발현 변화(증감)를 조사한 결과, 농도 의존적으로 증가하는 것을 보였으며, 10mg/ml에서 279.57% 증가한 것으로 나타났다. 나) 잡곡발효물 처리에 따른 HepG2 세포 내 GLUT-4 mRNA 발현 변화(증감)을 조사한 결과, 농도 의존적으로 증가하는 것을 보였으며, 10mg/ml에서 149.56% 증가시킨 것으로 나타났다.
⑤ 세포내 당대사 관련 주요 효소 mRNA 발현에 미치는 영향
AMPK는 세포내 지방대사 및 당대사 등 다양한 대사에 전반적으로 영향을 미치는 효소로서 당대사와 관련된 작용은 포도당 uptake와 glycogen합성등이 있다. ACC는 TCA cylce에서 소모되고 남은 acetyl-CoA를 지방산으로 전환, 저장하는 과정에 첫 효소로서 피루베이트등이 다시 acetyl-CoA로 전환되는 것을 도와 GK, PDH등이 활발하게 작동할 수 있도록 하는 효소이다.
도 10은 잡곡발효물 처리에 따른 HepG2 세포 내 ACC mRNA 발현 변화이다. 가) 잡곡발효물 처리에 따른 HepG2 세포 내 AMPK mRNA 발현 변화(증감)을 조사한 결과, 잡곡발효물을 처리한 군에서 소폭 증가하였으나 유의성있는 차이를 나타내지 않았다. 나) 잡곡발효물 처리에 따른 HepG2 세포 내 ACC mRNA 발현 변화(증감)을 조사한 결과, 농도 의존적으로 증가하는 것을 보였으며, 10mg/ml에서 119.96% 증가시킨 것으로 나타났다.
<관능평가>
실시예 1 내지 4와 같이 만든 잡곡발효음료에 대하여 잘 훈련된 panel 12명(20대, 30대, 40대 남여 각 2명)으로 하여금 향, 단맛, 신맛, 전체적인 기호도에 대하여 9점척도법(7점이상; 아주 우수, 5점이상; 우수, 4.5점; 보통)으로 나타냈다.
상기의 결과로부터 본 발명의 실시예 3,2,1이 대조군에 비하여 관능이 우수한 것으로 나타났다. 그 이유는 잡곡발효물의 원료분해효율(DE value), 가용성 고형분(oBrix), 환원당, 산도, pH, 유리당, 유기산, 아미노산, 관능평가(향, 단맛, 신맛, 전체적인 기호도)를 통하여 잡곡발효제로 전분분해 활성이 비교적 높고, 단백질 분해활성이 낮았던 것으로 판단된다.
본 발명의 잡곡발효음료는 당화용 균주의 선별을 통하여 전분분해 활성이 비교적 높고, 단백질 분해활성이 낮으며 및 관능이 우수하므로 산업상 이용가능성이 있다.
Claims (9)
- 종균을 선별하는 공정과, 잡곡발효제를 만드는 공정 및 잡곡발효제를 접종하여 잡곡발효음료를 만드는 공정으로 구성되는 잡곡발효음료의 제조방법
- 제 1항에 있어서, 종균 선별은 원료분해효율, 가용성 고형분, 환원당, 산도, pH, 유리당, 유기산, 아미노산 및 관능평가를 통하여 잡곡발효제로 전분분해 활성이 높고, 단백질 분해활성이 낮은 균주 중에서 선별하는 것을 특징으로 하는 잡곡발효음료의 제조방법
- 제 1항에 있어서, 잡곡발효제 제조공정은 차좁쌀을 침지 및 증자시켜 35℃로 냉각하는 단계와, Aspergillus oryzae KCCM CF1001, 1003, 46424, 46959 및 Aspergillus acidus KCCM CF1005 중에서 선별된 균주를 potato dextrose broth에 배양하여 균질시킨후, 상기의 원료중량대비 0.1∼0.3%를 접종하여 습도 95%로 맞추어 30∼35℃에서 48∼50시간동안 종균을 배양하여 종국을 만드는 단계와, 메밀 8∼12 중량부, 차조 8∼12 중량부, 기장 4∼6 중량부, 수수 4∼6 중량부와 쌀 68∼72로 구성된 잡곡을 침지 및 증자시켜 35℃로 냉각하여 호화시키는 단계와, 상기의 종국을 호화된 잡곡의 원료중량대비 0.1∼0.3%를 접종하여 습도 95%로 맞추어 30∼35℃에서 48∼50시간동안 종국을 배양한 후, 출국한 다음 45℃에서 24시간 동안 수분 8% 이하로 건조하여 40∼60mesh로 분쇄하여 잡곡발효제를 만드는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 잡곡발효음료의 제조방법
- 제 1항에 있어서, 잡곡발효음료의 제조공정은 쌀에 메밀, 차조, 기장, 수수의 잡곡을 섞어 1∼3차례 침미하여 탈수, 증자, 냉각 및 가수하는 단계와, 상기 원료중량대비 잡곡발효제 34%와 정제효소 BAN 480L와 AMG 300L을 0.05∼0.15%를 첨가하여 50∼55℃에서 20시간 동안 당화시켜 균질화한 후, 여과하여 잡곡당화액을 얻는 단계와, 상기의 잡곡당화액에 검 및 정제수를 혼합하여 128±2℃에서 3초간 UHT살균하여 108±2℃로 냉각하는 단계와, 90℃로 용기에 충진하여 밀봉한 후, 80∼85℃에서 15분간 후살균한 다음 10∼15℃로 냉각 및 탈기하여 포장하는 단계로 구성되는 잡곡발효 음료의 제조방법
- 제 1항에 있어서, 잡곡은 메밀 8∼12 중량부, 차조 8∼12 중량부, 기장 4∼6 중량부, 수수 4∼6 중량부와 쌀 68∼72 중량부로 구성되는 잡곡발효 음료의 제조방법
- 제 4항에 있어서, 1차침미는 정제수에 수수를 넣고 12시간 동안 침미하고, 2차침미는 메밀, 기장, 차조를 혼합하여 12시간 동안 침미하고, 3차침미는 상기의 잡곡에 쌀을 혼합하여 12시간 동안 침미하는 것을 특징으로 하는 잡곡발효 음료의 제조방법
- 제 1항에 있어서, 혼합은 잡곡당화액 81∼83%, 검류 0.04∼0.06%, 정제수 16∼18%로 구성되는 잡곡발효 음료의 제조방법
- 제 6항에 있어서, 검류는 젤란검, 잔탄검, 아라비아검 및 구아검 중에서 어느 하나를 선택해서 사용하는 잡곡발효 음료의 제조방법
- 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항의 방법으로 제조한 잡곡발효 음료
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