KR20180035385A

KR20180035385A - 백년초 열매를 이용한 유산균 발효환의 제조 방법

Info

Publication number: KR20180035385A
Application number: KR1020160125382A
Authority: KR
Inventors: 양경월; 김경민; 고미옥; 김성은; 황준호
Original assignee: (주)제주사랑농수산
Priority date: 2016-09-29
Filing date: 2016-09-29
Publication date: 2018-04-06

Abstract

본 발명은 항산화 활성이 상승하고 맛, 향, 조직감 등이 기호도가 상승한 백년초 열매를 이용한 유산균 발효환의 제조 방법을 개시한다.

Description

백년초 열매를 이용한 유산균 발효환의 제조 방법{Method for Preparing Fermented by Latobacillus Pills Using Fruits of Prickly Pear}

본 발명은 백년초(Opuntia ficus - indica, 손바닥선인장) 열매를 이용한 유산균 발효환의 제조 방법에 관한 것이다.

손바닥 선인장이라고 불리기도 하는 백년초는 선인장과(Cactaceae)의 선인장속(Opuntia)에 속하는 열대성 귀화 식물로 우리나라에서는 제주도, 신안군 등 남해안 지방에 자생하고 있으며, 현재 제주도를 중심으로 백년초의 재배가 증가하고 있다.

백년초는 가뭄 저항성이 강하고 그 열매는 식용으로 이용된다. 백년초는 항궤양 효과, 이뇨 효과, 고혈압 예방 효과, 콜레스테롤 저하 효과, 혈당 저하 효과, 항당뇨 효과, 항균 효과, 상처 치유 효과, 항염증 효과, 항산화 효과 등이 알려져 있다(Molecules 19: 14879-14901, 2014; Korean J. Food Preserv. 16: 953-958, 2009; Korean J. Food Preserv. 6: 345-349, 1999; J. Fd Hyg. Safety 27: 401-405, 2012; J Ethnopharmacol 76:1-9, 2001). 또한, 백년초를 이용한 식품에 대한 연구로서는 백년초 열매 분말 첨가 컵케이크의 품질 특성 연구, 백년초 열매를 이용한 두부의 품질 특성 연구, 백년초 분말의 첨가 비율과 저장에 따른 증편의 품질 특성 연구, 백년초 분말 첨가에 다른 국수의 품질 특성 연구, 소세지 제조시 백년초분말의 아질산염 대체에 의한 품질특성에 관한 연구 등이 보고되어 있다(J. Korean Soc. Food Sci. Nutr. 36(1):58-64, 2007; Korean J. Soc. Food Cookery Sci. 18(2):179-184, 2002; Korean Soc. Food Sci. Nutr. 36(1):12-16, 2011; J. Agr. Life Sci. 45: 125-134; 2011)

세계적으로도 백년초를 이용한 가공식품의 개발 및 그에 따른 시장규모도 계속 증가하고 있으며, 현재 백년초가 첨가된 국수, 초콜릿, 케이크, 두부 등이 제품화되어 판매되고 있고, 밀가루, 전분 등의 결착제를 사용하지 않고 백년초 열매 분말을 그대로 환 형태로 가공한 백년초 열매 환이 또한 널리 판매되고 있다.

본 발명은 이러한 백년초 열매 환의 유산균 발효물의 제조 방법을 개시한다.

본 발명의 목적은 백년초 열매를 이용한 유산균 발효환의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적이나 구체적인 목적은 이하에서 제시될 것이다.

본 발명은 아래의 실시예 및 실험예에서 확인되는 바와 같이, 유산균 열매 분말에 정제수를 가하여 직경 3~4mm 환을 제조하고 여기에 유산균을 접종하여 발효시킬 경우 항산화 활성이 증가하고 맛, 향, 조직감 등이 기호도가 전반적으로 상승함을 확인함으로써 완성된 것이다.

전술한 바를 고려할 때, 본 발명의 백년초 열매를 이용한 유산균 발효환의 제조 방법은 (a) 백년초 열매 분말에 정제수를 가하여 환을 제조하는 단계, (b) 그 환에 유산균을 접종하여 배양하는 단계를 포함하여 구성된다.

본 발명의 방법에 있어서, 상기 (a)의 정제수를 백년초 열매 분말 100 중량부 기준 10 내지 30 중량부로 첨가되는 것이 바람직하다. 10 중량부 이하로 첨가될 경우 환 제조를 위한 충분한 반죽이 이루어지지 않을 수 있고 30 중량부를 넘어설 경우 수분 함량이 많아 환 형태로 제작하는데 어려움이 있거나 건조 공정이 길어질 수 있다.

또 본 발명의 방법에 있어서, 상기 (a) 단계는 백년초 열매 분말에 특별한 첨가제가 첨가되지 않고 백년초 열매 분말과 정제수만을 사용하여 이루어질 수 있으나, 풍미 향상을 위해서 당업계에 공지된 감미제, 풍미제, 보존제, 유화제, 산미료, 점증제 등이 첨가될 수 있다.

감미제는 식품에 적당한 단맛을 부여하기 위하여 사용되는 것으로, 천연의 것이거나 합성된 것 모두 본 발명의 식품 조성물에 사용할 수 있다. 바람직하게는 천연 감미제를 사용하는 경우인데, 천연 감미제로서는 옥수수 시럽 고형물, 꿀, 수크로오스, 프룩토오스, 락토오스, 말토오스 등의 당 감미제를 들 수 있다.

풍미제는 맛이나 향을 좋게 하기 위한 용도로 사용되는 것으로, 천연의 것과 합성된 것 모두 사용될 수 있다. 바람직하게는 천연의 것을 사용하는 경우이다. 천연의 것을 사용할 경우에 풍미 이외에 영양 강화의 목적도 병행할 수 있다. 천연 풍미제로서는 사과, 레몬, 감귤, 포도, 딸기, 복숭아 등에서 얻어진 것이거나 녹차잎, 둥굴레, 대잎, 계피, 국화 잎, 자스민 등에서 얻어진 것일 수 있다. 또 인삼(홍삼), 죽순, 알로에 베라, 은행 등에서 얻어진 것을 사용할 수 있다. 천연 풍미제는 액상의 농축액이나 고형상의 추출물일 수 있다. 경우에 따라서 합성 풍미제가 사용될 수 있는데, 합성 풍미제로서는 에스테르, 알콜, 알데하이드, 테르펜 등이 이용될 수 있다.

보존제로서는 소르브산칼슘, 소르브산나트륨, 소르브산칼륨, 벤조산칼슘, 벤조산나트륨, 벤조산칼륨, EDTA(에틸렌디아민테트라아세트산) 등이 사용될 수 있고, 또 유화제로서는 아카시아검, 카르복시메틸셀룰로스, 잔탄검, 펙틴 등이 사용될 수 있으며, 산미료로서는 연산, 말산, 푸마르산, 아디프산, 인산, 글루콘산, 타르타르산, 아스코르브산, 아세트산, 인산 등이 사용될 수 있다. 산미료는 맛을 증진시키는 목적 이외에 미생물의 증식을 억제할 목적으로 식품 조성물이 적정 산도로 되도록 첨가될 수 있다. 점증제로서는 현탁화 구현제, 침강제, 겔형성제, 팽화제 등이 사용될 수 있다.

또 본 발명의 방법에 있어서, 상기 (b) 단계의 유산균은 특별한 제한 없이 임의의 유산균이 사용될 수 있다. 구체적으로 락토바실러스 속 유산균(Lactobacillus sp.), 스트렙토코쿠스 속 유산균(Streptococcus sp .), 페디오코쿠스 속 유산균(Pediococcus sp .), 류코노스톡 속 유산균(Leuconostoc sp .) 및 비피도박테리움 속 유산균(Bifidobacterium sp .)이 모두 사용될 수 있는데, 더 구체적으로 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum), 락토바실러스 델브루에키(Lactobacillus delbrueckii), 락토바실러스 불가리쿠스(Lactobacillus bulgaricus), 락토바실러스 카세이(Lactobacillus casei), 락토바실러스 브레비스(Lactobacillus brevis), 락토바실러스 아시도필루스(Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 펜토수스(Lactobacillus pentosus), 락토바실러스 사케이(Lactobacillus　 sakei), 페디오코커스 펜토사세우스(Pediococcus pentosaceus), 페디오코커스 세레비세(Pediococcus cerevisiae), 락토코커스 락티스(Lactococcus lactis), 레코노스톡 시트레움(Leuconostoc citreum), 레코노스톡 메센테로이드(Leuconostoc mesenteroides), 비피도박테리움 비피둠(Bifidobacterium bifidum) 등이 사용될 수 있다. 바람직하게는 아래의 실시예에서 사용된 락토바실러스 플란타럼 KCCM 80077(Lactobacillus plantarum KCCM 80077), 락토바실러스 플란타럼 KCTC 3928(Lactobacillus plantarum KCTC 3928), 락토바실러스 펜토수스 KCCM 80076(Lactobacillus pentosus KCCM 80076) 및 락토바실러스 사케이 KCCM 80078(Lactobacillus　 sakei KCCM 80078) 등이 사용될 수 있으며, 더 바람직하게는 아래의 실험예가 보여주듯이 발효 후 항산화 활성이 뚜렷하게 상승하는 락토바실러스 플란타럼 KCCM 80077와 락토바실러스 플란타럼 KCTC 3928 그리고 락토바실러스 사케이 KCCM 80078가 사용될 수 있으며, 특히 락토바실러스 플란타럼 KCCM 80077가 사용될 수 있다.

또한 본 발명의 방법에 있어서, 상기 유산균은 상기 접종 전 백년초 열매 물(열수 포함) 추출물로 활성화된 유산균, 구체적으로 백년초 열매 물 추출물과 당밀 등의 탄소원 등이 포함된 배지에 유산균을 접종·배양하여 얻어진 것을 백년초 열매 환에 접종·배양하는 것이 바람직하다. 아래의 실시예 및 실험예는 백년초 열매 환에 접종하는 유산균을 MRS(DeMan, Rogosa, and Sharpe) broth 등 통상적인 배지에서 배양된 유산균을 사용하는 경우보다 백년초 열매 추출물로 활성화시켜 얻어진 유산균을 사용하는 경우가 항산화 활성이 대체로 더 높고 맛, 향, 조직감 등이 기호도 등에 대한 관능평가에 있어서도 더 우수함을 보여준다. 본 발명자들은 이러한 결과가 백년초 열매 추출물로 활성화된 유산균을 사용할 경우 환의 심부까지 발효가 진행되었기 때문으로 보고 있다. 백년초 열매 물(열수 포함) 추출물로 활성화된 유산균은 백년초 열매 물 추출물과 탄소원이 포함된 배지를 제조하고 여기에 유산균을 접종하여 얻어질 수 있는데, 이때 탄소원은 당업계에 공지된 임의의 탄소원, 예컨대 올리고당, 유당, 포도당, 과당, 설탕, 당밀, 덱스트로스, 전분, 글루코오스, 프럭토오스, 만노오스, 갈락토오스, 리보오스, 소르보오스, 리불로오스, 락토오스, 말토오스, 수크로오스, 라피노오스, 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있고, 배지에의 첨가량은 1 내지 10%(w/v) 범위일 수 있으며, 또한 배지에는 질소원이나 미량원소가 0.1 내지 3%(w/v) 범위로 더 포함될 수 있는데, 질소원으로서는 암모니아, 암모늄염, 우레아, 아미노산, 대두박, 대두 단백질, 효모 추출물, 육즙 등을 들 수 있고, 미량원소로서는 칼슘, 마그네슘, 나트륨, 코발트, 몰리브덴, 칼륨, 망간, 아연, 구리, 철, 인, 황 등을 들 수 있다. 배양은 25℃ 내지 40℃, 바람직하게는 35 내지 37℃에서 12시간 내지 2일 정도 이루어질 수 있다.

또 본 발명의 방법에 있어서, 상기 접종 후의 배양은 15℃~45℃의 온도 조건 특히 25℃~40℃의 온도 조건에서 이루어질 수 있다. 배양 온도가 상기 범위보다 낮을 경우 발효 속도가 느려질 수 있고 또한 원하지 않는 발효 산물이 생겨날 수 있으며, 배양 온도가 상기 범위보다 높을 경우도 발효 미생물의 사멸에 따라 마찬가지로 발효 속도가 느려지거나 원하지 발효 산물이 생겨날 수 있다. 배양 시간은 환의 심부까지 충분히 발효되도록 3~5일 정도 이루어질 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 항산화 활성이 상승하고 맛, 향, 조직감 등이 기호도가 상승한 백년초 열매의 유산균 발효환을 제공할 수 있다.

이하 본 발명을 실시예 및 실험예를 참조하여 설명한다. 그러나 본 발명의 범위가 이러한 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.

< 실시예 > 백년초 유산균 발효환의 제조

< 실시예 1> 백년초 유산균 발효환의 제조예 1 내지 4

(1) 백년초 유산균 발효물의 제조를 위하여, 미분쇄된 백년초 분말에 백년초 100 중량부 기준 15 중량부 정제수를 가하여 반죽하고 제환기를 이용하여 직경 3~4mm 환 형태로 제조한 후 당의기를 이용하여 균일한 모양의 원형으로 만들었다. 그 후 65~70℃에서 6~12시간 가량 건조하여 수분을 일부 제거하고 여기에 멸균된 분무기를 이용하여 유산균 희석액을 분무한 후 밀폐용기에서 30~37℃의 온도로 3~5일간 배양하여 발효시키고, 발효 후 65~70℃에서 6~12시간 가량 2차로 건조하여 환 형태의 유산균 발효물을 제조하였다.

(2) 상기 유산균 희석액은 백년초 건조 분말에 20배(w/w)에 해당하는 정제수 10ℓ 투입하여 100℃에서 2시간 환류추출하고 그 추출액을 0.45㎛의 마이크로필터를 이용하여 여과한 후, 이 여액에 당밀 4%(w/v), 효모 추출물 1.2%(w/v), 탄산칼슘 0.5%(w/v)를 첨가·혼합하고 121℃에서 15분간 멸균하여 배지를 준비하고, 여기에 미리 MRS(DeMan, Rogosa, and Sharpe) broth 배지에서 준비한 Lactobacillus plantarum KCCM 80077(제조예 1), Lactobacillus plantarum KCTC 3928(제조예 2), Lactobacillus pentosus KCCM 80076(제조예 3) 및 Lactobacillus　 sakei KCCM 80078(제조예 4)를 1%(v/v) 접종하여 30℃ 내지 37℃의 온도에서 20시간 정치 배양하고, 배양 후 균체를 회수하기 위하여 10,000rpm에서 15분간 원심분리하여 상층액을 제거하고, 생리식염수를 제거된 상층액의 만큼의 양으로 첨가·희석하여 준비하였다.

< 실시예 2> 백년초 유산균 발효환의 제조예 5 내지 8

상기 <실시예 1>과 동일하게 백년초 유산균 발효환을 제조하되, 유산균 희석액은 백년초 추출 여액을 사용하지 않고 정제수를 사용하여 준비한 것을 사용하였다. 구체적으로 정제수에 당밀 4%(w/v), 효모 추출물 1.2%(w/v), 탄산칼슘 0.5%(w/v)를 첨가·혼합하고 121℃에서 15분간 멸균하여 배지를 준비하고, 여기에 미리 MRS(DeMan, Rogosa, and Sharpe) broth 배지에서 준비한 Lactobacillus plantarum KCCM 80077(제조예 5), Lactobacillus plantarum KCTC 3928(제조예 6), Lactobacillus pentosus KCCM 80076(제조예 7) 및 Lactobacillus　 sakei KCCM 80078(제조예 8)를 1%(v/v) 접종하여 30℃ 내지 37℃의 온도에서 20시간 정치 배양하고, 배양 후 균체를 회수하기 위하여 10,000rpm에서 15분간 원심분리하여 상층액을 제거하고, 생리식염수를 제거된 상층액의 만큼의 양으로 첨가·희석하여 준비하였다.

< 실험예 > 발효환의 항산화 활성 및 발효환에 대한 관능평가 실험

< 실험예 1> 항산화 활성 실험 - DPPH 법

항산화 활성의 측정을 위한 시료는 발효 전 백년초 열매 분말(비교예)과 각 발효 후의 백년초 환 분말을 40℃에서 3배의 중량의 물로 24시간 추출한 후 0.45㎛의 마이크로필터를 이용하여 여과한 후 그 여액을 감압농축, 동결건조하여 분말상으로 얻은 것을 사용하였다.

DPPH radical 소거활성은 Blois 방법(Nature 181:1199-1200, 1958)을 이용하여 측정하였다. 구체적으로 각 시료를 농도별(6.25, 12.5, 25, 50.0, 100.0 mg/mL)로 에탄올로 희석한 시료 1mL와 400 uM DPPH 에탄올 용액 1mL을 혼합하여 15초간 교반하고 30분 동안 실온에서 반응시킨 후 UV/Vis-spectrometer(Hitachi, Tokyo, Japan)를 이용하여 517nm에서 흡광도를 측정하였다. 시료 무처리군과 비교하여 각 처리 농도에 따른 시료의 DPPH 소거 활성을 구하고, 50% 소거 활성에 해당하는 농도 IC₅₀ 값을 구하여 아래의 [표 1]에 나타내었다. 결과는 각 농도별 3번 반복 실험에 따른 결과이다.

항산화 활성(IC₅₀)

시료	IC₅₀(mg/㎖)
비교예	>100.0
제조예 1	36.42
제조예 2	74.96
제조예 3	>100
제조예 4	85.94
제조예 5	>100
제조예 6	>100
제조예 7	>100
제조예 8	>100

상기 [표 1]의 결과는, 발효 전 백년초 분말(비교예)은 매우 낮은 항산화 활성을 보임을 보여준다. 정제수 배양 유산균을 발효환 제조에 사용한 <제조예 5 내지 8>의 경우도 Lactobacillus plantarum KCCM 80077를 사용한 <제조예 5>를 포함하여 매우 낮은 항산화 활성을 보였다. 백년초 열매 열수 추출액 배양 유산균을 발효환 제조에 사용한 <제조예 1 내지 4>의 경우 대체로 정제수 배양 유산균을 사용한 <제조예 5 내지 8>보다 활성이 높게 나타났고 특히 Lactobacillus plantarum KCCM 80077를 사용한 <제조예 1>의 활성이 가장 높게 나타났다. 백년초 열매 열수 추출액 배양 유산균을 사용한 <제조예 1 내지 4>의 경우가 정제수 배양 유산균을 사용한 <제조예 5 내지 8>보다 활성이 높게 나타난 이유는 전배양을 통하여 백년초 열매 발효에 적합하게 균주가 적응하여 백년초 환의 심부까지 발효가 진행되었기 때문으로 판단된다.

< 실험예 2> 관능평가

백년초 유산균 발효환에 대한 관능적 차이를 평가하고자 20 ~ 40대의 남녀 20명을 대상으로 실험의 취지를 설명하고, 상기 <제조예 1> 내지 <제조예 8>의 발효환과 발효 전 백년초 환에 대하여 맛, 향, 색, 조직감 및 전반적인 기호도에 대하여 7점 척도법(1점: 매우 싫다, 7점: 매우 좋다)으로 평가하게 하고 그 평균값으로 결과를 산출하였다. 샘플은 3자리 난수를 표기한 접시에 담아 제공하였다.

백년초 유산균 발효환에 대한 관능평가 결과

구분	맛	향	색	조직감	전체 기호도
제조예 1	5.4±0.4	5.4±0.3	4.2±0.4	5.5±0.5	5.8±0.7
제조예 2	5.1±0.7	5.5±0.5	3.9±0.3	5.4±0.6	5.6±0.5
제조예 3	4.8±1.1	5.3±0.6	3.8±0.4	5.7±0.4	5.6±0.6
제조예 4	5.3±1.2	5.3±0.4	4.1±0.6	5.4±0.3	5.7±1.2
제조예 5	4.6±0.6	4.6±0.3	4.2±0.9	4.4±0.4	4.7±1.1
제조예 6	4.3±0.6	4.4±0.5	3.7±0.5	4.7±0.5	4.6±0.5
제조예 7	4.2±1.1	4.2±0.8	4.2±0.4	4.6±0.7	4.3±0.7
제조예 8	4.5±0.8	4.4±1.1	4.3±0.2	4.5±0.8	4.6±0.4
비교예	3.8±0.5	4.3±0.5	4.7±0.5	3.9±0.5	4.2±0.8

상기 [표 2]의 결과는 색도는 비교예에 비해 대체로 낮게 선호도가 나타났지만 백년초 환의 맛, 향, 조직감 등이 기호도가 유산균 발효를 통해 전반적으로 상승함을 보여준다. 그리고 맛과 향 그리고 조직감, 전체 기호도 등에 있어서 백년초 열매 열수 추출액 배양 유산균을 사용한 <제조예 1 내지 4>의 발효환이 대체로 높게 나타났는데, 이는 앞서 설명한 대로 전배양을 통하여 백년초 열매 발효에 적합하게 균주가 적응하여 백년초 환의 심부까지 발효가 진행되었기 때문으로 판단된다.

이러한 관능평가 결과를 상기 항산화 활성 결과와 종합할 때, 제조예 1의 Lactobacillus plantarum KCCM 80077의 백년초 발효환이 제품화에 가장 적합할 것으로 보인다.

Claims

(a) 백년초 열매 분말에 정제수를 가하여 환을 제조하는 단계, 및 (b) 그 환에 유산균을 접종하여 배양하는 단계를 포함하되,
상기 정제수는 백년초 열매 분말 100 중량부 기준 10 내지 30 중량부로 첨가되고,
상기 유산균은 백년초 열매 물 추출물과 탄소원이 포함된 배지에 유산균을 접종·배양하여 얻어진 것을 특징으로 하는 백년초 열매를 이용한 유산균 발효환의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 유산균은 락토바실러스 플란타럼 KCCM 80077와 락토바실러스 플란타럼 KCTC 3928 및 락토바실러스 사케이 KCCM 80078 중 하나인 것을 특징으로 하는 백년초 열매를 이용한 유산균 발효환의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 유산균은 락토바실러스 플란타럼 KCCM 80077인 것을 특징으로 하는 백년초 열매를 이용한 유산균 발효환의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 접종 후의 배양은 25℃~40℃에서 3~5일 수행되는 것을 특징으로 하는 백년초 열매를 이용한 유산균 발효환의 제조 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항 기재의 방법에 의하여 얻어진 백년초 열매의 유산균 발효환.