KR20180041519A - 염전수로부터 두날리엘라의 유용성분을 함유하는 저염소금을 제조하는 방법 및 이에 따라 제조된 저염소금 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 염전수로부터 두날리엘라(Dunaliella)의 유용성분을 함유하는 저염소금을 제조하는 방법 및 이에 따라 제조된 저염소금에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 저렴한 비용으로 베타카로틴(β-Carotene) 등의 두날리엘라의 유용물질을 함유하고 저나트륨 함량을 가지는 저염소금을 생산할 수 있으며, 생산 과정을 조절함에 따라 미네랄 및 베타카로틴(β-Carotene) 등의 함량이 다양한 고급 제품을 효율적으로 생산하는 것이 가능하다.
Description
본 발명은 염전수로부터 두날리엘라(Dunaliella)의 유용성분을 함유하는 저염소금을 제조하는 방법 및 이에 따라 제조된 저염소금에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 고염도의 염전수에 두날리엘라를 이식 및 배양하여 건조시킴으로써 두날리엘라 및 베타카로틴과 같은 두날리엘라의 유용성분을 함유하는 저염소금을 제조하는 방법 및 이에 따라 제조된 저염소금에 관한 것이다.
소금은 사람에게 없어서는 안되는 필수 섭취물질로서, 주성분인 NaCl을 비롯하여 칼슘, 마그네슘, 칼륨 등의 많은 미네랄 성분으로 구성된다. 소금은 암염으로부터 채취를 하기도 하지만 풍부한 해수로부터 제조하는 방법이 우리나라를 비롯한 해양국에서 이용되어 왔고, 해수 소금은 지구상의 모든 원소가 용존되어 있는 바닷물로부터 만들어지므로 제염방법에 따라 다르며 다양한 미네랄이 포함된 소금으로 제공될 수 있으며, 소금에 포함되어 있는 다양한 미네랄을 포함한 좋은 소금을 섭취하는 것은 인간의 생명유지에 매우 중요하다.
한편, 우리 몸은 소금 및 소금에 포함된 미네랄 이외에도 단백질, 지방, 탄수화물, 비타민 등 수많은 영양분을 필요로 한다. 그 중에서 인간의 건강과 관련하여 현재 많은 주목을 받고 있는 것이 항산화제이다. 우리 몸은 끊임없이 발생하는 유해 활성산소와 과산화물이 벌이는 세포와 조직의 파괴 작용으로 노화와 세포질 저하, 면역력 감퇴 등 다양한 질환에 시달리고 있다. 이러한 문제들을 예방하거나 완화할 수 있는 기능성 소재로 베타카로틴(β-Carotene), 루테인(Lutein), 엽록소(Chlorophyll), 비타민(Vitamin) 등이 유효한 것으로 알려져 왔다.
최근 현대인들의 다양한 수요에 대응하여 해수로부터 소금을 만드는 과정에 또는 제염 후 특정 성분을 첨가하는 방식으로 녹차소금, 마늘소금, 후추소금, 키토산소금, 칼륨첨가소금, 요오드첨가소금, 죽염 등이 제공되고 있다. 첨가염 혹은 재제염으로 만들어진 소금은 그 첨가된 성분들이 다분히 소금의 맛 혹은 소금이 넣어지는 음식의 맛을 개선하기 위한 것으로 고급화를 통해 소금의 부가가치를 높이고 인류에 도움이 되는 활용방식이지만 기능성 소재인 베타카로틴(β-Carotene), 루테인(Lutein) 등을 효율적으로 함유시킨 소금은 찾아보기 힘든 실정이다.
한편, 급격한 산업화와 도시화의 과정을 거치면서 소득수준의 향상, 핵가족화, 단독세대의 증가 등의 영향으로 외식과 패스트푸드, 피자 등의 서구식 음식 및 인스턴트식품 등의 식품소비가 증가하였다. 특히 한국인의 경우 탕, 찌개, 김치, 장류, 젓갈류 등 나트륨 함량이 높은 식품도 함께 섭취하고 있어 하루 나트륨 섭취량은 세계보건기구(WHO) 권장량(3,450mg)의 2배가 넘는 6,000mg 내지 8,000mg으로 고농도의 나트륨을 섭취하는 것으로 알려져 있으며, 나트륨의 과다 섭취는 고혈압, 심장병, 뇌ㅇ심혈관 질환, 신장질환, 위암 등 만성질환의 주요 원인으로 작용하고 있다.
최근 만성질환을 예방하고 건강증진을 위해 나트륨 섭취의 감량에 대해 관심을 갖게 되었으며, 그 결과 저염소금 또는 염미 증진제의 개발의 연구가 진행되고 있다. 예를 들어, 미네랄 성분을 강화한 천연소금, 함초, 다시마, 구기자, 양파, 표고버섯, 무, 마늘 등과 같은 천연추출액을 이용한 소금대체용 천연 조미료, 나트륨 대신 염화칼륨, 염화칼슘, 염화마그네슘 등을 첨가한 저염소금 또는 아스파르트산염(aspartate), 글루탐산 나트륨(mono sodium glutamate, MSG) 등의 화학조미료가 있다.
이에 본 발명자들은 고염도의 염전수로부터 베타카로틴 등과 같은 두날리엘라의 유용성분을 다량 포함하면서 저염소금을 생산하는 방법을 개발하기 위해 계속 연구를 진행하던 중 고염도에서도 생존가능한 두날리엘라(Dunaliella)를 염전수에 이식 및 배양하여 베타카로틴과 같은 두날리엘라의 유용성분을 함유하는 저나트륨 의 소금을 생산할 수 있음을 발견함으로써 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 고염도의 염전수를 이용하여 두날리엘라의 유용성분을 함유하는 저염소금을 제조하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명에서 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 방법에 따라 제조된 두날리엘라 및 이의 유용성분을 함유하는 저염소금을 제공하기 위한 것이다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 두날리엘라(Dunaliella)를 이용하여 염전수로부터 두날리엘라 및 이의 유용성분이 함유된 저염소금을 제조하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명에서는 상기한 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 상기 방법에 따라 제조된 두날리엘라 및 이의 유용성분을 함유하는 저염소금을 제공한다.
바람직하게, 본 발명에서는 하기 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 두날리엘라 및 이의 유용성분이 함유된 저염소금을 제조하는 방법을 제공한다:
(S1) 염전수를 살균 또는 여과하여 전처리하는 단계;
(S2) 상기 단계 (S1)에서 전처리된 염전수의 염도(Salinity)가 10 내지 30일 때 염전수의 온도를 25 내지 35℃로 조절한 다음 두날리엘라(Dunaliella)를 염전수에 이식하여 배양하는 단계; 및
(S3) 상기 단계 (S2)에서 수득된 배양액을 건조하여 두날리엘라 및 이의 유용성분을 함유하는 저염소금을 수득하는 단계.
바람직하게, 상기 두날리엘라의 유용성분은 베타카로틴(β-Carotene), 알파카로틴(α-carotene), 루테인(lutein), 제아크잔틴(zeaxanthin), 크립토잔틴(cryptoxanthin), 엽록소(chlorophyll), 오메가 3 지방산(omega-3 fatty acid) 등일 수 있으며, 바람직하게는 베타카로틴(β-Carotene)일 수 있다.
바람직하게, 본 발명에 따라 제조된 두날리엘라 및 이의 유용성분을 함유하는 저염소금은 30% 이하의 Na 함량을 가지는 저염소금이다.
본 발명에서 사용하는 염전수는 염도가 10 내지 30도, 바람직하게는 15 내지 25도, 더욱 바람직하게는 17 내지 25도일 수 있다.
본 발명에서는 고염도에서 생존가능한 두날리엘라(Dunaliella)를 직접 염전수에 직접 이식하여 배양함으로써 30% 이하의 Na 함량을 가지면서 두날리엘라 및 의 유용성분이 함유된 저염소금을 수득할 수 있다.
본 발명에서 사용하는 미세조류인 두날리엘라(Dunaliella)는 고염 환경에서 생존이 활발한 미세조류이다. 두날리엘라는 현재 아프리카의 염호, 이스라엘의 사해 그리고 농축과정이 어느 정도 진행된 천연염전 등지에서 활발하게 생존 번식할 수 있다. 따라서, 고염 및 고알칼리 환경이 두날리엘라 생육의 최적 조건이 된다. 두날리엘라의 유용성분은 미세조류가 가진 다양한 영양소를 포함하며, 예들 들어 하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 베타카로틴(β-Carotene), 알파카로틴(α-carotene), 루테인(lutein), 제아크잔틴(zeaxanthin), 크립토잔틴(cryptoxanthin), 엽록소(chlorophyll), 오메가 3 지방산(omega-3 fatty acid) 등일 수 있으며, 바람직하게는 베타카로틴(β-Carotene)일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
| 구분 | 주요성분 | 기능성 | 서식환경(염분%) |
| 두날리엘라 (Dunaliella, 녹조류) |
베타카로틴(β-carotene), 알파카로틴(α-carotene), 루테인(lutein), 제아크잔틴(zeaxanthin), 크립토잔틴(cryptoxanthin), 엽록소(chlorophyll), 오메가 3 지방산(omega-3 fatty acid) 등 | 시력보호, 노화방지, 면역력증강, 피부의 자외선 보호, 항산화 효과 | 3.3~31.0 |
본 발명의 두날리엘라 및 이의 유용성분이 함유된 저염소금의 제조방법을 단계별로 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 두날리엘라의 유용성분이 함유된 저염소금의 제조방법에서 단계 (S1)은 염전수를 살균 또는 여과하여 전처리하는 단계로서, 살균처리는 UV 처리, 오존 처리 또는 열처리 방법으로 수행할 수 있으나 이에 제한되지 않으며, 여과처리는 모래여과, 급속여과막, 마이크로필터(MF), 나노필터 (NF), 울트라필터 (UF)를 이용하여 수행할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
상기 살균 또는 여과 공정은 염전수 속에 있는 해롭거나 고염도에서 생존이 불가한 불필요한 미세조류를 제거하고, 염전수 내에 포함된 영양물질을 불필요하게 소모시킬 가능성을 배제하기 위한 것으로, 살균 또는 여과와 같은 전처리 공정을 수행함으로써 고염도에서 생존이 가능한 두날리엘라 이외의 미세조류를 사전에 제거하여 배양하려는 두날리엘라만을 청정한 상태에서 배양할 수 있다.
본 발명의 구체적인 실시양태에 따르면, 상기 전처리 공정 후 농축 공정을 추가로 수행함으로써 두날리엘라의 성장에 요구되는 영양물질의 함량을 증대시켜 두날리엘라의 생육을 촉진할 수 있는 환경을 설정할 수 있다.
상기 농축공정은 막분리법 또는 상변화법을 사용하며, 막분리법으로는 역삼투법(RO), 나노여과막(NF), 전기투석법(ED) 등을 예로 들 수 있으며, 상변화법은 다단플래쉬식 증발법(MSF), 다중효용식 증발법(MED), 증기압축식 증발법(VCD), 기계적 증기재압축식 증발법(MVR), 진공다단증발농축식 증발법(VMEC), 가스수화물법(GHF), 간접(히트펌프)식 냉동법 등을 예로 들 수 있다. 이러한 농축 공정은 1회 내지 3회 수행할 수 있다.
본 발명의 하나의 구체적인 실시양태에 따르면, 단계 (S1)에서 전처리된 염전수를 역삼투막을 통과시켜 1차 농축수와 투과수를 제조하고, 1차 농축수를 진공다단증발농축시스템을 통해 2차 농축함으로써 두날리엘라가 성장할 수 있는 고염분 및 고영양의 2차 농축수를 제조할 수 있다. 이 때 발생되는 투과수는 그 용도에 맞게 별도로 상품화할 수 있다. 상기 진공다단증발농축기를 이용한 2차 농축은 진공 500~700 mmHg 및 온도 50~70℃에서 8~12시간 동안 농축하는 것이 바람직하다.
본 발명의 두날리엘라의 유용성분이 함유된 저염소금의 제조방법에서 단계 (S2)는 단계 (S1)에서 전처리된 염전수의 염도(Salinity)가 10 내지 30도일 때 염전수의 온도를 25 내지 35℃로 조절한 다음 두날리엘라(Dunaliella)를 염전수에 이식하여 배양하는 단계이다.
이 때 상기 염전수의 염도는 10 내지 30도, 바람직하게는 15 내지 25도, 더욱 바람직하게는 17 내지 25도일 수 있으며, 본 발명에서 사용하는 두날리엘라는 고염도에서도 생존이 가능하여 조류이다.
상기 두날리엘라의 배양시 배양을 촉진하기 위해 영양 배지를 추가로 첨가할 수 있으며, 이 때 첨가할 수 있는 영양 배지로는 f/2 배지, SOT 배지, J/l 배지, PES 배지, Zarrouk 배지, Conwy 배지, Schreiber 배지 등이 있을 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 영양 배지들은 당업계에서 통상적으로 이용되는 배지들이다.
본 발명의 구체적인 하나의 실시양태에 따르면, 상기 두날리엘라의 배양공정은 (1) 빛(자연광 또는 인공광), 공기(CO2), 온도 또는 염분농도를 조절할 수 있는 조류 배양장치를 조성하여 염전수를 배양장치에 투입하고, 두날리엘라를 접종(이식)하는 단계; (2) 두날리엘라를 배양하는 과정에 영양염 등은 흡수시키고, 두날리엘라 세포 속의 베타카로틴 등 유용물질의 함량을 높이기 위하여 염분, 온도를 변화시켜 스트레스를 가하는 단계를 포함한다.
본 발명의 하나의 구체적인 실시양태에 따르면, 배양시 두날리엘라(Dunaliella)를 염전수에 초기 농도 20 x 104 내지 60 x 104cells/mL, 바람직하게는 50 x 104cells/mL이 되도록 접종한 후 80μmol Photon/m2s 의 20 내지 26시간 동안 연속광(자연광 또는 인공광)에서 10 내지 20일간 20 내지 30℃에서 배양하는 것이 바람직하다.
상기 두날리엘라의 이식은 온도가 조절된 염전수를 조류 배양 및 이식장치에 넣고 두날리엘라를 희석하면서 이식하여 배양할 수 있는데, 이러한 두날리엘라의 희석 공정을 설명하면 다음과 같다.
구체적으로, 조류 배양 및 이식 장치에 배양이 완료된 염전수 1톤에 온도가 조절된 농축수가 1톤이 더해지는 방식으로 진행이 된다. 따라서 조류 배양 및 이식 장치에는 2톤의 염전수가 존재하게 되어 염전수에 이미 배양된 조류가 희석되는 것이다. 이렇게 희석된 염전수가 다음공정인 조류 배양장치로 1톤만 보내지게 되므로 조류 배양 및 이식 장치에는 원래와 같은 1톤의 염전수가 조류가 희석이 된 채로 남게 되고, 다른 1톤은 조류 배양장치로 옮겨지게 된다. 이 과정에서 조류배양 및 이식장치의 염전수 내의 조류에도 새로운 염전수가 첨가되었기 때문에 이들에 포함된 영양분을 토대로 하여 배양되고, 옮겨진 배양장치 염전수 조류도 동시에 배양이 진행이 된다. 그 후 배양이 완료되면 배양 및 이식 장치에는 다시 새롭게 제조된 2차 염전수가 공급이 되어 배양된 두날리엘라를 희석에 의해 이식해 주는 작업을 반복한다.
배양장치에서 배양된 두날리엘라가 포함된 염전수는 조류 스트레스 부여 공정에 투입된다. 조류 배양장치는 두날리엘라를 배양하기 위해 빛, 공기(CO2) 및 온도 등을 조절할 수 있는 장치를 말한다. 조류 배양장치에 있는 염전수의 배양이 완료되면 조류 스트레스 부여 장치에 투입될 수 있는데, 염전수에 온도 및 농도 변화를 줘서 두날리엘라에 스트레스를 부여하여 두날리엘라 세포 내 베타카로틴 등 유용물질의 함량을 높일 수 있다. 각각 배양이 완료되면 조류 배양 및 이식장치의 염전수에 또다시 새롭게 제조된 염전수를 첨가해주고, 조류 배양장치에 있는 염전수는 바로 건조하거나 조류 스트레스 부여 장치로 옮겨진 후 건조할 수 있고, 상기 공정을 계속 반복하게 된다.
전체 공정에서 온도조절장치에 온도조절매체로 사용되는 것은 염전수의 저온성을 활용한다. 또한 스트레스부여장치에 사용되는 온도조절 매체는 진공다단증발농축장치에서 분리되는 염전수의 고온 에너지를 활용한다.
본 발명의 두날리엘라의 유용성분이 함유된 저염소금의 제조방법에서 단계 (S3)은 단계 (S2)에서 수득된 염전수를 건조하여 두날리엘라의 유용성분을 함유하는 저염소금을 수득하는 단계로서, 이 때 건조는 분무건조법, 동결건조법, 감압증발건조법, 평부법 또는 천일염전법에 의해 수행할 수 있으나 이에 제한되지 않으며, 바람직하게는 분무건조법을 이용하여 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 방법으로 제조된 두날리엘라 및 이의 유용성분이 함유된 소금의 품질을 좌우하는 것은 베타카로틴(β-Carotene) 등의 영양물질의 함량과 칼륨, 칼슘, 마그네슘 등의 미네랄 함량 및 균형 여부에 달려있다.
본 발명에 따르면, 미네랄과 영양염이 풍부한 염전수에 두날리에라를 이식하고 배양하여 소금을 제조함으로써 저렴한 비용으로 베타카로틴(β-Carotene) 등의 유용물질을 함유하면서도 저나트륨을 함유하는 소금을 생산할 수 있으며, 생산 과정을 조절함에 따라 미네랄 및 베타카로틴(β-Carotene) 등의 함량이 다양한 고급 제품을 효율적으로 생산하는 것이 가능하다.
본 발명의 구체적인 하나의 실시양태에 따르면, 본 발명에 따라 제조된 저염소금은 보관시간이 경과함에 따라 저염소금내 베타카로틴의 함량이 증가할 수 있다. 예를 들어, 두날리엘라의 이식시기를 기준으로 할 때 이식 후 6 주 내지 14주 경과 후 저염소금내 베타카로틴의 함량을 측정한 결과 시간경과에 따라 베타카로틴의 함량이 증가하였음을 확인하였다.
본 발명의 방법에 따라 제조된 두날리엘라의 유용성분이 함유된 소금은 그대로 사용할 수도 있고, 이외에 유용한 성분을 첨가하여 기능성 저염소금으로 제조하여 사용할 수도 있다.
또한, 본 발명의 두날리엘라 및 이의 유용성분이 함유된 저염소금을 이용하여 영양성분이 다량 함유되고 짠맛은 유지되나 나트륨 함량이 적은 기능성 장류를 제조할 수 있다.
본 발명에 따르면, 고염도의 염전수에 두날리엘라를 이식하고 배양하여 소금을 제조함으로써 저렴한 비용으로 베타카로틴(β-Carotene) 등의 두날리엘라의 유용물질을 함유하고 저나트륨 함량을 가지는 소금을 생산할 수 있으며, 생산 과정을 조절함에 따라 미네랄 및 베타카로틴(β-Carotene) 등의 함량이 다양한 고급 제품을 효율적으로 생산하는 것이 가능하다.
도 1 및 도 2는 고염도에서 배양하여 동결건조시킨 두날리엘라 모양을 나타낸 사진이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예 등을 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
1. 염전수 전처리 및 청정 농축수의 제조 공정
베타카로틴 등 유용물질 함유 저염소금을 제조하는 공정에 있어서 두날리엘라가 성장할 수 있는 고염분, 고영양의 농축수를 저렴한 비용으로 제조하는 것이 중요하다. 또한 이 과정이 고온에 의해 소독 및 살균 과정이 되어 두날리엘라 이외의 미세조류를 사전에 제거하는 공정이 되어 배양 및 이식 장치로 보내지는 농축수가 청정한 상태를 유지하는 것이 필요하다.
조류 중에는 유익한 것도 있지만 해로운 것도 있고 농축수속에 포함된 영양물질을 불필요하게 소모시킬 가능성이 있기 때문에 전처리 과정에서 일정부분을 제거하고 농축과정의 높은 온도에 의해 소독 및 살균과정을 거치는 등의 방법으로 이를 제거하였다.
제거방법은 마이크로필터 및 UF 필터를 통한 전처리 과정을 통한 제거와 진공다단 증발법을 이용한 농축과정에서 높은 온도에 의한 살균과정을 택하였다. 진공다단 증발법은 60℃ 이상의 온도에서 10시간 이상을 유지하여 농축과정이 진행이 되었다. 농축하고자 하는 양에 따라서 증발 농축시간은 달리질 수 있다. 전처리 과정을 거치고 진공다단 증발 농축과정에서 고온으로 살균한 결과 만들어진 농축수로 배양을 한 결과 다른 조류의 성장은 발견이 되지 않았다.
이와 같이 전처리 및 농축과정을 거치면 플랑크톤 및 조류들은 사멸되어 청정성은 높아지고 영양염은 농축해수가 만들어지게 된다. 이렇게 만들어진 염전수는 두날리엘라를 배양하기에 더 없이 좋은 환경이 된다. 결과적으로 청정해진 염전수는 두날리엘라의 배양과정에서 다른 미세조류의 섞임이 없이 소금제조자의 선택에 따라 단일 미세조류로 만들어진 베타카로틴 등 유용물질을 함유한 미네랄 소금을 만들 수도 있게 된다.
2. 진공다단증발농축장치에 의한 염전수의 제조
전처리 과정에서 살균 또는 여과한 염전수를 먼저 역삼투막(RO)을 통과시키면 1차 농축수와 투과수(탈염수)가 나오게 되는데, 투과수는 별도로 그 용도에 맞게 상품화할 수 있고, 본 발명의 소금의 제조에는 1차 농축수가 사용되는데 1차 농축수의 비중 1.04 및 pH는 8.5 정도가 된다. 상기 1차 농축수를 진공다단증발농축장치(VMEC)를 이용하여 2차 농축수를 제조한다.
저온 농축을 통한 에너지 절감 및 농축에너지의 절감을 위하여 진공다단증발농축장치(VMEC)를 사용하였다.
물은 보통 100℃에서 끓지만 염전수는 다양한 미네랄들을 함유하고 있기 때문에 밀도가 높아 끓는점이 100℃보다 높다. 끓는점은 농축이 진행되어 감에 따라 밀도가 더욱 증가하기 때문에 더욱 높아지게 된다. 따라서 증발에 필요한 에너지량은 더욱 증가하게 되고 염전수 속에 포함되어 있는 미네랄 및 영양염류의 변성이 올 가능성이 커지게 되는 등 다양한 부작용이 초래될 수 있다.
이를 방지하고 에너지 효율을 높이기 위해서 진공다단증발농축장치(VMEC)는 사용함으로써 증발기 내부를 진공으로 만들면 끓는점이 하강하게 되어 이러한 문제들을 방지를 할 수 있다. 진공다단증발농축장치(VMEC)는 각 단계의 해수의 특성에 맞는 에너지 투입량을 결정하여 투입을 할 수 있기 때문에 에너지 효율이 높고 컨트롤이 쉽다. 또한 진공으로 농축하면 고온 증발에 따른 미네랄 파괴 및 스케일 형성을 줄일 수 있는 장점이 있다.
즉, 진공다단증발농축장치 증발기 내부 진공을 600 mmHg 정도로 하면 끓는 점은 60℃ 이하로 내려오게 된다. 끓는점을 낮춤으로써 그 차이만큼 에너지 투입을 줄일 수 있었으며, 저온에 의한 증발로 인해 고온으로 인한 미네랄의 물리화학적 변화 및 스케일 등을 줄일 수 있었다. 그리고 진공다단증발농축장치(VMEC)를 이용하여 해수를 10시간 이상을 유지하여 농축한 결과 다른 미세조류의 성장은 발견되지 않았다.
진공다단증발농축장치(VMEC)를 이용한 1차 농축수의 농축 방법을 더욱 상세하게 기술하면 다음과 같다. 1차 농축수를 진공다단증발농축장치(VMEC)의 1단 증발기에 넣어 농축을 진행하면 농축이 진행됨에 따라 탄산칼슘이 결정화되기 시작한다. 탄산칼슘은 일단 결정화되면 잘 녹지 않기 때문에 이를 다시 용해하여 사용하기가 쉽지 않다. 또한 소금에 포함될 경우 음식에 넣었을 때 잘 녹지 않는 문제점이 있다. 따라서 탄산칼슘을 분리 추출하여 소금의 용도가 아닌 다른 용도로 사용하는 것이 좋다. 또한 그대로 두면 설비 내부에 부착하는 스케일의 원인이 되기 때문에 분리 추출하는 것이 설비 운전효율 강화에 도움이 된다.
이와 같은 방법으로 염전수를 살균 또는 여과 및 농축과정을 거치면 플랑크톤 및 조류들은 사멸되어 청정성은 높은 염전수가 만들어지게 된다. 이렇게 만들어진 염전수는 두날리엘라(Dunaliella)를 배양하기에 더 없이 좋은 환경이 된다. 결과적으로 청정해진 농축 염전수는 두날리엘라의 배양과정에서 다른 미세조류의 섞임이 없이 소금제조자의 선택에 따라 단일 미세조류로 만들어진 베타카로틴(β-Carotene) 등 유용물질을 함유한 소금을 제조할 수 있다.
다르게는 본 발명의 구체적인 하나의 실시양태에 따르면, 본 발명에서는 염전수 이외에 천일염을 생산하는 지역의 농축수 또는 염전 증발지에서 모아놓은 물을 그대로 사용할 수 있다.
3. 염전수의 온도 조절 및 두날리엘라 배양 공정
두날리엘라의 생육조건에는 온도는 매우 중요하다. 두날리엘라는 고온 환경에서 생육하기 때문에 고온의 환경을 조성해 주어야 한다. 이러한 조건을 일상 환경에서는 조성하기가 어렵기 때문에 이들 미세조류가 가진 높은 효용성에도 불구하고 배양이 특정한 지역의 특정한 환경하에서만 이루어져왔다. 소금을 만들기 위한 농축과정은 다량의 에너지를 필요로 한다. 그리고 그 와중에서 많은 에너지가 사실상 버려져 왔다. 본 발명에서는 이들 버려지는 저온 혹은 고온의 에너지를 활용함으로써 베타카로틴 등 유용물질 함유 소금의 경제적인 생산을 가능하게 하였다.
전처리 및 농축과정을 통해 고염도, 고알칼리가 된 염전수는 60℃에 가까운 고온을 지니고 있으며, 이러한 고온 환경에서는 미세조류가 생육을 할 수가 없다. 따라서 상기 농축된 염전수를 30℃ 내외의 온도를 만들어야 여기에 두날리엘라를 배양시킬 수 있다.
또한, 두날리엘라의 배양은 상당한 시간을 필요로 한다. 필요한 양의 두날리엘라를 배양시키기 위해서는 최소 하루, 고밀도의 두날리엘라를 배양하기 위해서는 몇일이 소요되기도 한다. 이 경우 미세조류가 생장하는데 필요한 30℃ 내외의 온도를 일정하게 유지하여 주는 것이 필요하다. 따라서 계속하여 온도를 유지시켜주는 노력이 요구되고 막대한 에너지가 필요로 하게 된다. 이때 필요한 에너지는 증발 농축장치에서 나오는 폐열을 이용하면 효율적이다. 증발농축장치는 염전수 증발함에 따라 막대한 양의 수증기가 나오고 이는 고온의 응축수의 형태로 회수할 수 있다. 이를 조류배양장치로 보내서 한편으로는 응축수의 고온을 낮추면서 이 에너지를 이용하여 배양장치의 온도를 일정하게 유지하면서 스트레스부여에 사용되는 온도를 조절할 수 있다.
이렇게 하면 별도의 에너지 투입 없이도 배양장치의 온도를 일정하게 유지하는 것이 가능하게 된다. 따라서 열대지방에서나 가능한 조건이 시스템적으로 가능하게 되어 경제적인 비용으로 미세조류를 배양할 수 있고 결과적으로 저렴한 비용으로 베타카로틴(β-Carotene) 등 유용물질 함유 소금 제조가 가능하게 된다.
두날리엘라의 이식은 염전수의 염도(Salinity)가 10 내지 30도, 바람직하게는 15 내지 25도, 더욱 바람직하게는 17 내지 25도일 때도 두날리엘라(Dunaliella)를 염전수에 이식하여 배양할 수 있다. 이 때 이식은 두날리엘라의 초기 농도 20 x 104 내지 60 x 104cells/mL이 되도록 접종한 후 자연광 또는 형광등 조명하에서 10 내지 20일간 20 내지 30℃에서 배양할 수 있다.
<실시예 1> 두날리엘라를 이용한 저염소금의 제조
(1) 염전수를 UV, 오존처리 또는 열을 이용하여 살균하거나 마이크로필터(MF) 또는 울트라필터(UF)로 여과하였다.
(2) 상기 전처리된 염전수의 염도(Salinity)가 17도일 때 염전수의 온도를 25 내지 35℃로 조절한 다음 두날리엘라(Dunaliella)를 염전수에 초기 농도 20 x 104 cells/mL이 되도록 접종한 후 80μmol Photon/m2s 의 24시간 연속 자연광하에서 15일간 25℃에서 배양한 후 분무 건조하여 저염소금을 제조하였다.
도 1 및 도 2는 고염도에서 배양하여 동결건조시킨 두날리엘라 모양을 나타낸 사진이다.
<실시예 2> 저염소금의 보관시간에 따른 베타카로틴 함유량 측정
상기 실시예 1에서 제조된 저염소금을 보관하는 동안 베타카로틴(β-Carotene) 함량을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
| 이식 후 | 두날리엘라 소금내 베타카로틴(β-Carotene) 함량 (Carotenoid level (ug/g FW) |
| 6주 | 3 |
| 7주 | 5 |
| 8주 | 9 |
| 9주 | 18 |
| 11주 | 23 |
| 14주 | 59 |
상기 표 2에서 보듯이, 본 발명에 따라 제조된 두날리엘라 소금내 베타카로틴의 함량이 보관시간이 경과함에 따라 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
<실시예 3> 저염소금 내 Na 함량 측정
상기 실시예 1에세 제조된 저염소금내 Na 함량을 측정하여 하기 표 3에 나타내었다.
| Na 함량 (US EPA 3052A, 6010C(ICP):2007) | |
| 두날리엘라 소금 | 18 ~ 24 |
상기 표 3에서 보듯이, 본 발명에 따라 제조된 소금은 Na 함량이 최고 24%로서 저염소금임을 확인할 수 있다.
<실시예 4> 저염소금의 관능평가
본 발명의 두날리엘라 및 이의 유용성분이 함유된 소금의 관능검사 결과는 하기 표 와 같다. 4~50대의 가정주부 30명을 대상으로 5점 평점법에 의해 본 발명의 두날리엘라 및 이의 유용성분이 함유된 저염소금과 미세조류를 이용하지 않고 제조한 소금(대조구)을 가지고 외관, 냄새, 짠맛 및 전체적인 기호도를 테스트하였다. 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다. 관능평가 결과는 측정값(1:나쁨, 2:조금 나쁨, 3:보통, 4:조금 좋음, 5: 좋음)으로 표시하였다.
| 종류 | 색 | 향 | 맛 | 설명후 기호변화 |
| 대조군 1 | 3 | 3 | 3 | 2 |
| 대조군 2 | 4 | 3 | 5 | 4 |
| 두날리엘라 저염소금 | 4 | 4 | 5 | 5 |
상기 표 4에서 보듯이, 본 발명에 따라 제조된 저염소금은 Na 함량이 저하됨에도 불구하고 짠맛이 기존의 소금과 유사하여 이의 차이가 유의적이지 않은 것을 확인할 수 있었다.
본 발명에 따르면, 고염도의 염전수에 두날리엘라를 직접 이식하여 배양하여 소금을 제조함으로써 저렴한 비용으로 베타카로틴(β-Carotene) 등의 두날리엘라의 유용물질을 함유하고 저나트륨 함량을 가지는 저염소금을 생산할 수 있으며, 생산 과정을 조절함에 따라 미네랄 및 베타카로틴(β-Carotene) 등의 함량이 다양한 고급 제품을 효율적으로 생산하는 것이 가능하다.
Claims (10)
- 두날리엘라(Dunaliella)를 이용하여 염전수로부터 두날리엘라 및 이의 유용성분이 함유된 저염소금을 제조하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,
하기 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 두날리엘라 및 이의 유용성분이 함유된 저염소금을 제조하는 방법:
(S1) 염전수를 살균 또는 여과하여 전처리하는 단계;
(S2) 상기 단계 (S1)에서 전처리된 염전수의 염도(Salinity)가 10 내지 30도일 때 염전수의 온도를 25 내지 35℃로 조절한 다음 두날리엘라(Dunaliella)를 염전수에 이식하여 배양하는 단계; 및
(S3) 상기 단계 (S2)에서 수득된 배양액을 건조하여 두날리엘라 및 이의 유용성분을 함유하는 저염소금을 수득하는 단계. - 제 2 항에 있어서,
상기 단계 (S1)에서 살균은 UV 처리, 오존 처리 또는 열처리 방법으로 수행하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 단계 (S1)에서 여과는 모래여과, 급속여과막, 마이크로필터(MF), 나노필터 (NF) 또는 울트라필터 (UF)를 이용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 단계 (S1)의 전처리 후 농축하는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 단계 (S2)에서 두날리엘라(Dunaliella)를 염전수에 초기 농도 20 x 104 내지 60 x 104cells/mL이 되도록 접종한 후 자연광 또는 인공광하에서 10 내지 20일간 20 내지 35℃에서 배양하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 단계 (S3)의 건조는 분무건조, 동결건조, 감압증발건조, 평부법 또는 천일염전법을 이용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 두날리엘라의 유용성분은 베타카로틴(β-Carotene), 알파카로틴(α-carotene), 루테인(lutein), 제아크잔틴(zeaxanthin), 크립토잔틴(cryptoxanthin), 엽록소(chlorophyll) 및 오메가 3 지방산(omega-3 fatty acid)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 따라 제조된 두날리엘라 및 이의 유용성분을 함유하는 저염소금.
- 제 9 항에 있어서,
상기 저염소금내 Na 함량이 30% 이하인 것을 특징으로 하는 저염소금.
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