KR20180062611A - 장내유익균 증식효과가 있는 팽화 곡물과자의 제조방법 - Google Patents

장내유익균 증식효과가 있는 팽화 곡물과자의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, (a) 보리, 수수, 귀리, 율무, 기장, 식용피, 좁쌀, 찹쌀, 현미 및 백미로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 곡물 입자에 와인 또는 포도즙을 코팅하여 와인 또는 포도즙이 코팅된 곡물 입자를 제조하는 단계; (b) 상기 와인 또는 포도즙이 코팅된 곡물 입자를 건조하는 단계; (c) 건조한 곡물 입자를 팽화시켜 팽화 곡물 입자를 제조하는 단계; (d) 상기 팽화 곡물 입자를 분쇄하여 곡물 분말을 제조하는 단계; 및 (e) 상기 곡물 분말을 성형하여 과자를 제조하는 단계;를 포함하는 팽화 곡물과자의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 팽화 곡물과자의 제조방법에 따르면, 와인이나 포도즙을 코팅한 곡물을 팽화시켜 팽화 곡물을 제조하고, 이를 곡물과자의 제조에 이용함으로써, 식이섬유 및 유효성분의 체내 흡수율이 현저히 증가되어 장내 유익 미생물의 생육을 효과적으로 증진시킬 수 있을 뿐만 아니라, 기호성 및 유효성분의 함량이 증진된 팽화 곡물과자를 제조할 수 있다.

Description

장내유익균 증식효과가 있는 팽화 곡물과자의 제조방법{Method for manufacturing puffed snack with improving proliferation of probiotics in intestine}
본 발명은 장내 유익 미생물의 증식에 탁월한 효능을 갖는 팽화 곡물과자를 제조하는 방법에 관한 것이다.
식이섬유(dietary fiber)는 대장 내 유익 미생물에 의해 이용되어 미생물의 생육이나 활성을 촉진함으로써 숙주 건강에 좋은 효과를 나타내게 하는 비소화성 식품성분인 프리바이오틱스(prebiotics) 물질로서, 혈중 인슐린, 글루코오스, 중성지방, 콜레스테롤 등의 농도 상승을 억제하고, 식사 섭취량을 감소시키며, 체중 증가를 억제하고, 체지방을 감소시키는 효과가 있을 뿐만 아니라, 변비 개선과 당뇨병 환자의 내당능을 개선하는 효과가 있는 것으로 알려져 있다.
하지만, 서구화된 식습관의 도입과 영양의 과다섭취로 인해 식이섬유 섭취량이 감소하고 있으며, 1인당 하루 평균 식이섬유 추정 섭취량은 조사자에 따라 다소 차이가 있으나 20g 미만으로 잠정적 권장량에 미달하는 것으로 알려져 있으며, 이와 같은 식이섬유 섭취량의 저하로 인해 과체중, 성인병 등의 발병율이 증가하여 국민의 건강에 심각한 위협이 되고 있다.
한편, 보리, 율무, 콩, 조, 기장, 수수, 옥수수 등과 같은 잡곡은 쌀에 비해 열등한 작물로서 여겨져 왔으나, 쌀에 부족한 영양성분을 보충하는 역할을 할 뿐만 아니라, 성인병 예방에 필요한 식이섬유, 비타민, 미네랄 등이 쌀에 비해 약 2 내지 3배 정도 풍부하여 기능성 소재로써 가치가 높은 것으로 알려지면서, 최근 쌀소비 감소와 재고미 증가에 따른 문제점을 해결하고 농가소득을 증진시키기 위한 소득 작물로 주목받고 있다.
또한, 잡곡은 영양학적 측면 뿐만 아니라, 생체적 리듬과 신진대사 조절 또는 질병예방 등을 향상시키는 건강기능으로 초점이 전환되고 있으며, 이에 따라 기능적 측면의 식품의 소재로써 잡곡의 가치가 증가하고 있다.
하지만, 종래에는 대부분 잡곡을 밥에 섞어먹는 혼반용으로 사용하고 있으며, 가공제품으로의 이용은 가공적성과 기호도 문제로 인하여 극히 제한적으로 이용되고 있는 실정으로, 식이섬유가 다량 함유된 귀리와 수수 등의 잡곡을 이용하여 빵이나 과자처럼 모든 사람들이 즐겨 먹을 수 있는 식품에 적용한다면 식이섬유가 풍부한 식품을 효율적으로 섭취할 수 있을 것으로 판단된다.
따라서, 식이섬유가 풍부한 잡곡섭취를 촉진하기 위해서는 소비자의 다양한 기호에 맞는 모양과 이화학적 특성을 갖춘 식품의 가공기술이 필요하며, 이에 대한 연구가 필요하다.
한국공개특허 제10-2015-0008882호 (공개일 : 2015.01.23) 한국공개특허 제10-2009-0052412호 (공개일 : 2009.05.26) 한국등록특허 제10-0403406호 (공개일 : 2003.10.15)
본 발명의 발명자들은 난용성 곡물 소재가 장내 유익 미생물에 증식에 미치는 영향에 대한 상관관계에 대해 연구하던 중, 팽화처리한 곡물을 섭취하면, 장내 식이섬유의 이용률이 증가되어 장내 유익 미생물 생육에 유의적인 증진효과를 발휘한다는 사실을 확인하였고, 이와 더불어 식이섬유를 효과적으로 섭취할 수 있는 방법을 개발하였다.
따라서, 본 발명은 프로바이오틱스(probiotics) 및 프리바이틱스(prebiotics)의 유용한 효과를 동시에 나타낼 수 있는 팽화 곡물과자의 제조방법에 대한 기술 내용을 제공하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위해서 본 발명은, (a) 보리, 수수, 귀리, 율무, 기장, 식용피, 좁쌀, 찹쌀, 현미 및 백미로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 곡물 입자에 와인 또는 포도즙을 코팅하여 와인 또는 포도즙이 코팅된 곡물 입자를 제조하는 단계; (b) 상기 와인 또는 포도즙이 코팅된 곡물 입자를 건조하는 단계; (c) 건조한 곡물 입자를 팽화시켜 팽화 곡물 입자를 제조하는 단계; (d) 상기 팽화 곡물 입자를 분쇄하여 곡물 분말을 제조하는 단계; 및 (e) 상기 곡물 분말을 성형하여 과자를 제조하는 단계;를 포함하는 팽화 곡물과자의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 단계 (a)에서는, 상기 곡물 입자 및 와인 또는 포도즙을 20:1 내지 1:1의 중량비로 하여 코팅하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단계 (b)에서는, 수분함량이 15 내지 20%가 될 때까지 상기 곡물 입자를 건조하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기에 기재된 방법으로 제조된 팽화 곡물과자를 제공한다.
또한, 상기 팽화 곡물과자는 장내 유익 미생물의 생육을 증진시키는 효과를 가지며, 상기 장내 유익 미생물은 락토바실러스 에시도필러스(Lactobacillus acidophillus), 락토바실러스 델브룩키 스페이시즈 락티스(Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis), 스테렙토코커스 살리바리어스 스페이시즈 써모필러스(Streptococcus salivarius subsp. thermophilus) 및 비피도박테리움 비피덤(Bifidobacterium bifidum)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 팽화 곡물과자의 제조방법에 따르면, 와인이나 포도즙을 코팅한 곡물을 팽화시켜 팽화 곡물을 제조하고, 이를 곡물과자의 제조에 이용함으로써, 식이섬유 및 유효성분의 체내 흡수율이 현저히 증가되어 장내 유익 미생물의 생육을 효과적으로 증진시킬 수 있을 뿐만 아니라, 기호성 및 유효성분의 함량이 증진된 팽화 곡물과자를 제조할 수 있다.
상기 방법으로 제조한 팽화 곡물과자는 비피도 박테리아 등과 같은 장내 유익 미생물인 프로바이오틱스의 생육을 증진시키는 프리바이오틱스 물질로서, 이를 섭취하게 되면 병원성균에 의한 장 감염을 예방하고, 장내 균총의 균형을 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 발암억제, 콜레스테롤 감소, 면역증강 등의 우수한 효능을 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 팽화 곡물과자의 제조방법을 나타낸 공정도이다.
도 2는 곡물의 열수추출물을 첨가한 배지에서 장내 유익 미생물을 배양하여 배양시간별 흡광도 변화를 측정한 결과이다.
도 3은 동결건조한 곡물의 열수추출물을 첨가한 배지에서 장내 유익 미생물을 배양하여 수득한 성장 곡선 분석 결과이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
본 발명은, (a) 보리, 수수, 귀리, 율무, 기장, 식용피, 좁쌀, 찹쌀, 현미 및 백미로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 곡물 입자에 와인 또는 포도즙을 코팅하여 와인 또는 포도즙이 코팅된 곡물 입자를 제조하는 단계; (b) 상기 와인 또는 포도즙이 코팅된 곡물 입자를 건조하는 단계; (c) 건조한 곡물 입자를 팽화시켜 팽화 곡물 입자를 제조하는 단계; (d) 상기 팽화 곡물 입자를 분쇄하여 곡물 분말을 제조하는 단계; 및 (e) 상기 곡물 분말을 성형하여 과자를 제조하는 단계;를 포함하는 팽화 곡물과자의 제조방법을 제공한다(도 1).
상기 단계(a)는 보리, 수수, 귀리, 율무, 기장, 식용피, 좁쌀, 찹쌀, 현미, 백미로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 곡물의 입자에 와인 또는 포도즙을 코팅하여 와인 또는 포도즙이 코팅된 곡물 입자를 제조하는 단계이다.
상기 곡물은 식이섬유의 포함함량이 높은 곡물을 선정하여 사용할 수 있으며, 보리, 수수, 귀리, 율무, 기장, 식용피, 좁쌀, 찹쌀, 현미 또는 백미 등과 같이 잡곡 및 쌀의 혼합물을 사용할 수 있으나, 바람직하게는, 조섬유의 포함함량이 7% 이상으로 높은 수수, 귀리, 율무, 식용피, 좁쌀, 기장, 찹쌀 또는 이들의 혼합물을 사용하여 장내 유익 미생물의 영양분이되는 프로바이오틱스 물질인 식이섬유를 다량 공급할 수 있다.
상기 잡곡은 쌀밥에 부족한 영양성분 보충 역할 뿐만 아니라, 성인병 예방에 필요한 식이섬유, 비타민, 미네랄 등이 쌀에 비해 대략 2 내지 3배 정도 풍부하여 기능성 소재로써 가치가 높다.
특히, 귀리는 7 내지 22%의 식이섬유와 3.8%의 β-글루칸(β-glucan)이 함유되어 있어 지방 세포의 축적을 억제함으로써 체지방 형성을 감소시키고, HDL 콜레스테롤을 증가시켜 혈중 콜레스테롤의 수치를 감소시키며, 간에 콜레스테롤이 축적되는 것을 억제하며, 지방질의 소화기능을 저하하며, 지질 대사를 개선시켜 항비만 효과가 있다. 또한, 글로불린(globulin)은 다량 포함하고, 프롤라민의 함량은 낮으며, 라이신 등의 필수 아미노산과, 팔미트산, 올레산, 리놀레익산 등의 지방산을 다량 포함하며, 비타민 B와 칼슘 등의 포함함량이 높아 우수한 곡물 소재로서, 생리활성 물질인 고분자 다당체가 다량 함유되어 있어 다양한 생리효능이 있고 식후 혈당상승억제 및 콜레스테롤 개선하는 효능을 가져 팽화 곡물과자 제조에 원료로 사용할 수 있다.
상기 수수는 6 내지 8%의 식이섬유를 포함하며, 플라보노이드를 다량 포함하고, 탄닌, 페놀산, 안토시아닌, 피토스테롤, 폴리코사놀 등을 주요 성분으로 포함하여, 항암 효과, 면역기능 강화, 콜레스테롤 저하시키는 역할을 가져 팽화 곡물과자 제조에 원료로 사용할 수 있다.
상기 백미, 현미 등과 같은 쌀은 재배지역에 따라 다소 차이는 있으나, 백미의 경우, 가식부 100g당 75.5 g의 당질, 6.8 g의 단백질, 1.3 g의 지질 및 0.4 g의 조섬유를 포함하며, 회분을 대략 0.6 mg/100 g의 농도로 함유하고, 인, 칼슘, 마그네슘, 나트륨, 철분 등이 함유되어 팽화 곡물과자 제조에 이용할 수 있다. 또한, 쌀의 주된 단백질은 글루텔린(glutelin)계 오리제닌(oryzenin)을 포함하며, 소량의 글루불린과 알부민 등의 양질의 단백질을 포함한다.
상기 와인은 포도주라고도 하며, 포도로부터 추출한 즙을 발효시킨 술(liquor)로 제조한 것으로, 물, 설탕, 알코올을 주요 구성요소로 포함하지만, 600가지 이상의 미량 화합물을 포함하며, 합성물에 의해 포도주의 맛, 향, 색을 좌우되는 것으로 알려져 있다. 특히, 와인에 포함된 프로시아니딘(procyanidin), 레스베라트롤(resveratrol), 안토시아닌(anthocyanin) 등의 탄닌 성분은 영양학적으로 높은 가치를 갖는 것으로 알려져 있어, 상기 곡물에 와인을 코팅하여 생리활성이 우수한 곡물과자를 제조할 수 있다.
상기 와인은 통상적으로 사용되는 와인이라면 제한받지 않고 사용할 수 있으나, 포도즙을 사용할 수도 있다. 바람직하게는, 캠벨얼리 와인, 머루 와인, 세리단 와인, 아로니아 와인, 블루베리 와인, 머루포도 와인 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으며, 당분의 함량이 다소 높은 스위트 와인보다는 드라이 와인을 사용하여 코팅하는 것이 바람직하다. 당의 포함함량이 높으면 곡물 입자가 서로 달라붙어 팽화의 유도가 어려운 문제가 있기 때문에, 바람직하게는, 드라이 캠벨얼리 와인을 사용하여 곡물 입자를 코팅함으로써, 후술할 곡물 입자의 팽화를 충분히 유도하도록 구성할 수 있다.
상기 포도즙은 안토시아닌, 플라보노이드, 프로시아니딘(procyanidin), 레스베라트롤(resveratrol) 등의 성분을 다량 포함하여 영양학적으로 높은 가치를 갖기 때문에, 팽화 곡물과자 제조에 활용할 수 있다. 상기 포도즙은 통상적으로 사용되는 포도즙이라면 제한받지 않고 사용할 수 있으며, 별도로 당이 첨가되지 않고 순수 포도만을 착즙하여 제조한 포도즙을 바람직하게 이용할 수 있으며, 이에 의해 후술할 곡물 입자의 팽화를 충분히 유도하도록 구성할 수 있다.
따라서, 본 단계에서는 상기한 바와 같이, 곡물 입자에 와인이나 포도즙을 코팅함에 따라, 와인과 포도즙에 있는 각종 유효성분을 손쉽게 과자에 도입할 수 있게 된다.
한편, 본 단계에서는, 통상적인 다양한 용액 코팅 방법을 이용하여 곡물 입자에 와인 또는 포도즙을 코팅할 수 있다.
일례로, 본 단계에서는 곡물 입자와 와인 또는 포도즙을 일정 비율로 혼합하고, 5 내지 15 ℃의 냉장고에서 0.5 내지 5시간 동안 평형화시켜 곡물 입자의 표면에 와인 또는 포도즙을 고르게 코팅할 수 있으며, 이와 같은 공정에 의해 곡물 입자가 와인 또는 포도즙을 고르게 흡수하게 된다.
상기 5 ℃ 미만의 온도에서 와인 또는 포도즙을 코팅하면, 와인 또는 포도즙이 곡물에 흡수되는 시간이 증가하는 문제가 있고, 15 ℃를 초과하는 온도에서 와인 또는 포도즙을 코팅하면, 와인 또는 포도즙이 산화되어 이취나 이미가 생겨 기호도와 기능성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 5시간 이상 코팅하면, 산화가 발생해 품질이 저하되고, 생산에 필요한 제조비용이 과다발생하는 문제가 발생할 수 있으며, 0.5 시간 미만의 시간으로 코팅하면, 와인 또는 포도즙이 곡물 입자에 충분히 흡수되지 않는 문제가 발생할 수 있다. 바람직하게는 10 ℃의 온도로 1 내지 3시간 동안 곡물 입자에 와인 또는 포도즙을 코팅할 수 있다.
또한, 본 단계에서는 상기 곡물 입자 및 와인 또는 포도즙을 20:1 내지 1:1의 중량비로 설정하여 곡물 입자에 와인이나 포도즙을 혼합하여 곡물 입자의 표면에 와인 또는 포도즙을 코팅할 수 있다. 와인 또는 포도즙의 혼합량이 상기 중량비를 초과하는 경우, 수분 함량이 높아, 후술할 곡물의 팽화 가공성이 떨어지는 문제가 있으며, 와인 또는 포도즙의 혼합량이 상기 중량비 미만인 경우에는, 충분한 코팅이 어려워 와인 또는 포도즙의 포함량이 떨어짐에 따라 우수한 생리활성을 기대하기 어렵다.
바람직하게는, 상기 곡물 입자 및 와인 또는 포도즙의 중량비는 10:1 내지 1:1이 좋고, 보다 바람직하게는 2:1의 중량비로 혼합하여 충분한 생리활성 효과를 갖는 팽화 곡물과자를 제조할 수 있다.
상기 단계 (b)에서는, 와인 또는 포도즙이 코팅된 곡물 입자를 건조하는 단계이다.
본 단계에서는 수분함량이 15 내지 20%가 될 때까지 상기 곡물 입자를 건조하도록 구성하여 후술할 단계에서, 충분하고 균일하게 팽화된 곡물 입자를 제조하도록 구성할 수 있다. 곡물 입자의 수분함량이 15% 미만인 경우, 팽화과자의 성형이 힘든 문제가 있고, 수분함량이 20%를 초과하는 경우에는 수분 함량이 높아 팽화시 곡물 입자가 달라붙거나, 조직이 딱딱해지는 문제가 발생할 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 곡물 입자의 수분함량은 18%가 되도록 건조하여 팽화 성형성이 우수한 곡물 입자를 제조할 수 있다.
또한, 본 단계에서는 상기 와인 또는 포도즙이 코팅된 곡물 입자를 가열건조, 열풍건조, 자연건조 등의 통상적인 방법을 사용하여 건조하도록 구성할 수 있으나, 바람직하게는, 35 내지 55 ℃의 온도 조건에서 건조하도록 구성할 수 있다.
건조 온도가 35 ℃ 미만인 경우, 건조가 원활히 진행되지 않고, 와인 또는 포도즙의 산화가 발생할 수 있으며, 미생물의 오염으로 인해 품질이 저하되는 문제가 있을 수 있고, 55 ℃를 초과하는 경우에는 갈변 반응이 발생되어 색상이 좋지 않고, 기능성 유효성분이 파괴되거나 곡물 입자가 갈라지는 등의 문제가 발생할 수 있다. 보다 바람직하게는, 40 내지 50 ℃의 온도로 곡물 입자를 건조할 수 있다.
상기 단계 (c)에서는 건조한 곡물 입자를 팽화시키는 단계로서, 곡물 입자는 조직이 치밀한 상태로 수축되어 있어, 섭취시 식이섬유와 유효성분의 효율적인 섭취가 곤란한 문제가 있다.
이에 따라, 본 단계에서는 곡물 입자를 팽화시켜, 식이섬유와 유효성분의 생체 흡수율을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 곡물의 갖는 구수한 맛과 향을 더욱 증진시켜 기호성을 높이고, 각종 이취를 제거된 곡물 입자를 제조할 수 있다.
이를 위해, 본 단계에서는 상기 곡물 입자를 수증기 공급이 가능한 밀폐형 즉석 팽화장치에 공급하고, 수증기를 주입하면서 가열하여 곡물 입자의 조직 내부로 수증기가 확산되도록 하면서, 곡물 입자의 세포벽을 부분적으로 파쇄하고, 일정 비율로 조직이 부풀러 망상조직을 형성하도록 해, 곡물 입자의 팽화를 유도할 수 있다.
상기와 같이 밀폐형 즉석 팽화장치를 이용하여 곡물 입자를 팽화시키는 팽화 공정은 220 내지 330 ℃의 온도에서 수행할 수 있으며, 상기 팽화공정의 온도가 230 ℃를 초과하는 경우, 곡물 입자에 포함된 유효 성분이 열 분해되어, 유효성분의 포함함량이 떨어지는 문제가 있고, 상기 팽화공정의 온도가 220 ℃ 미만인 경우, 상기 곡물 입자의 팽화효율이 떨어지고, 팽화시간이 증가하는 문제가 있으며, 압력을 조절하여 보다 원활히 곡물 입자를 팽화시킬 수 있다.
또는, 상기 곡물 입자를 스크류가 구비된 압출장치에 장입하고 압출하는 방법으로 곡물 입자를 팽화시킬 수 있다. 이와 같은 압출(extrusion)공정은, 곡물 입자의 가공성을 개선할 수 있는 방법으로, 곡물에 압출공정을 적용하게 되면 곡물 입자에 포함된 전분, 단백질, 지질 성분들이 고온 상태에서 변형되어 점탄성을 갖게 되고, 수증기나 가스 등에 의해 부피가 증가하며 구조가 파괴되어 조직 재형성을 꾀할 수 있을 뿐만 아니라, 기계적 에너지에 의해 비교적 짧은 시간내에 팽화 곡물 입자를 제조할 수 있는 장점을 갖는다.
이를 위해, 상기 압출공정으로 곡물 입자를 팽화시키기 위해서는, 건조한 곡물 입자를 특정 입자 크기를 갖도록 분쇄하여 팽화 공정을 수행할 수 있으며, 바람직하게는 30 내지 60 메쉬(mesh)의 입자크기를 갖는 곡물 분말을 제조한 후, 압출장치에 장입하여 압출공정을 수행하여 팽화 효율을 극대화시킬 수 있다.
상기와 같이 압출장치를 이용할 경우, 상기 팽화 공정은 바렐부의 온도를 90 내지 130 ℃로 조절하고, 투입속도를 고려하여 수분함량을 조절하는 방법으로 곡물 입자를 압출시킴에 따라, 곡물 입자에 팽화를 유도할 수 있으며, 이에 의해 식이섬유 및 유효성분의 감소가 극소화된 우수한 품질의 팽화 곡물 입자를 제조할 수 있다.
상기와 같이 팽화가 유도된 곡물 입자는 곡물 입자의 세포벽이 부분적으로 파쇄된 상태로 곡물 입자에 포함된 식이섬유 및 유효성분의 생체 흡수율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 팽화에 의해 곡물 자체가 갖는 구수한 맛과 향이 더욱 강해짐에 따라 기호성이 현저히 향상되게 된다.
특히, 상기와 같이 팽화처리한 팽화 곡물 입자는 1 내지 3의 팽화도를 가지며, 곡물 입자의 세포벽이 부분적으로 파쇄되어 수분흡착지수가 현저히 향상될 뿐만 아니라, 장내 유익 미생물의 영양분인 식이섬유가 장내에서 다량 흡수되고, 장내 유익 미생물의 생육공간 및 환경을 조성하여 섭취자의 건강 및 면역력 향상에 기여할 수 있다.
상기 단계 (d)에서는 팽화시킨 곡물 입자를 분쇄하여 곡물 분말을 제조하는 단계로서, 본 단계에서는 상기 곡물 분말을 특정한 입자 크기를 갖는 분말 형태로 분쇄하여 후술할 단계에서 각종 첨가물과 혼합하여 다양한 형상 및 모양을 갖도록 성형됨으로써, 기호성이 높은 팽화 곡물과자를 제조할 수 있게 된다.
상기와 같은 분쇄는 식품분야에서 건조 식품을 분쇄하는 통상적인 다양한 방법을 이용해 수행할 수 있으며, 분쇄는 팽화 곡물 입자의 팽화 조직이 유실되지 않을 정도의 입자크기를 갖는 곡물 분말로 분쇄할 수 있고, 바람직하게는, 평균 입경이 0.1 내지 5 mm의 분말로 분쇄할 수 있다.
상기 단계 (e)에서는, 상기 팽화 곡물 분말을 성형하여 팽화 곡물과자를 제조하는 단계로서, 본 단계에서는 상기 팽화 곡물 분말을 포함하는 곡물 조성물을 제조하고, 제조한 곡물 조성물을 성형하여 다양한 크기 및 형상을 갖는 팽화 곡물과자를 제조할 수 있으며, 통상적인 분말을 이용한 과자의 제조방법이라면 제한받지 않고 사용할 수 있다.
상기 곡물 조성물은 팽화 곡물 분말 이외에도 다양한 맛과 향을 구현할 수 있도록, 다양한 첨가물을 첨가하여 제조할 수 있으며, 특히, 상기 첨가물로 팥, 콩, 홍삼, 도라지, 설탕, 물엿, 소르비톨 또는 정제염 등의 첨가물을 첨가하여 기호성이 더욱 향상된 팽화 곡물과자를 제조하도록 구성할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 팽화 곡물과자의 제조방법에 따르면, 와인 또는 포도즙을 코팅한 곡물을 팽화시켜 팽화 곡물을 제조하고, 이를 곡물과자의 제조에 이용함으로써, 식이섬유 및 유효성분의 체내 흡수율이 현저히 증가되어 장내 유익 미생물의 생육을 효과적으로 증진시킬 수 있을 뿐만 아니라, 기호성 및 유효성분의 함량이 증진된 팽화 곡물과자를 제조할 수 있다.
또한, 쌀 및 잡곡의 소비를 촉진시키기 위한 방편으로 활용되어 농가소득 증진에 기여할 수 있다.
상기 방법으로 제조한 팽화 곡물과자는 비피도 박테리아 등과 같은 장내 유익 미생물인 프로바이오틱스의 생육을 증진시키는 프리바이오틱스 물질로서, 이를 섭취하게 되면 병원성균에 의한 장 감염을 예방하고, 장내 유익 미생물인 유산균 등의 균총 균형을 유지할 수 있어 프로바이오틱스(probiotics) 및 프리바이틱스(prebiotics)의 유용한 효과를 동시에 구현할 수 있고, 발암억제, 콜레스테롤 감소, 면역증강 등의 우수한 효능을 갖는다.
따라서, 본 발명은 상기에 기재된 방법으로 제조된 팽화 곡물과자를 제공한다.
상기 팽화 곡물과자는 팽화 곡물을 포함하여 장내에서 곡물에 포함된 식이섬유의 흡수율을 증진시키고, 식이섬유를 장내 유익 미생물이 용이하게 섭취할 수 있어 장내 유익 미생물의 생육을 증진시키는 효과를 갖는다.
상기 장내 유익 미생물은 유산균 등과 같은 장내 유익 미생물이라면, 제한 받지 않으나, 특히, 락토바실러스 에시도필러스(Lactobacillus acidophillus), 락토바실러스 델브룩키 스페이시즈 락티스(Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis), 스테렙토코커스 살리바리어스 스페이시즈 써모필러스(Streptococcus salivarius subsp. thermophilus), 비피도박테리움 비피덤(Bifidobacterium bifidum) 등과 같은 장내 유익 미생물의 생육을 효과적으로 증진시키는 효과를 갖는다.
이하, 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하도록 한다.
제시된 실시예는 본 발명의 구체적인 예시일 뿐이며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
<실시예 1>
찹쌀, 보리, 율무, 백미, 현미, 수수 및 귀리를 포함하는 곡물에 드라이 캠벨얼리 와인(Dry Campbell early wine)을 20:3의 중량비로 첨가하여 혼합하고, 10 ℃ 내외의 온도를 유지하는 냉장고에서 1 내지 3 시간 동안 평형화시켜 곡물에 와인을 고르게 흡수시켰다. 제조한 와인 및 곡물 혼합물을 40 내지 50 ℃의 건조기를 이용해 수분함량이 18 중량%가 될 때까지 건조하여 와인 코팅된 곡물을 제조하였다.
제조한 와인 코팅된 곡물을 직경 4.5 cm의 팽화판이 구비된 즉석팽화기(DDP-1, Delice Co., Ltd, Seongnam, Korea)를 이용해 팽화시켰으며, 220 내지 230 ℃의 가열온도로 가열하여 팽화를 수행하였다.
<실시예 2>
실시예 1과 동일한 방법으로 와인이 코팅된 곡물을 볼밀링 장치로 분쇄하여 30 내지 60 메쉬(mesh)의 평균입자 크기를 갖는 곡물 분말을 제조하였다. 후술할 압출공정에서 곡물 분말의 투입속도를 고려하여 곡물 분말의 수분함량을 30%가 되도록 조절하였고, 4 ℃에서 24시간 동안 평형화시킨 후 사용하였다.
제조한 곡물 분말을 압출하여 곡물 분말을 팽화시켰으며, 팽화는 곡물 분말을 쌍축압출성형기[인천기계공업(주)]에 장입하여 압출공정을 수행하여 곡물과자를 제조하였다. 쌍축압출성형기는 동방향 스크류가 구비되고, 내부직경이 31.2 mm인 바렐 4개가 구비되어 17.3 미들-샤프트(middle-shaft)를 유지할 수 있는 것을 사용하였고, 150 rpm으로 회전속도를 고정하고, 바렐Ⅱ의 온도는 90 ℃, 바렐Ⅲ의 온도는 120 ℃, 바렐 Ⅳ의 온도는 130 ℃로 설정하여 압출성형공정을 수행하였다.
<실험예 1> 최적 프리바이오틱스(prebiotics) 소재 선정
과자 제조를 위한 최적 프리바이오틱스 소재를 선정하기 위해서, 난용성 유기농 소재인 잡곡과 쌀을 포함하는 곡물이 장내 유익 미생물의 증식에 미치는 영향을 분석하였다. 곡물은 귀리, 보리, 찹쌀, 백미, 현미, 백태, 수수, 율무 및 기장을 난용성 유기농 소재로 선정하여 사용하였으며, 각각의 곡물이 장내 유익 미생물 및 유산균의 증식에 미치는 영향을 분석하였다.
이를 위해, 먼저, 상기 곡물의 분말 각각을 증류수에 첨가하여 10분 동안 혼합한 후, 원심분리(4 ℃, 13,000 rpm, 10분)하고, 0.2 ㎛ 공경 여과지를 이용해 여과하여 식이섬유 추출액을 제조하였다. 제조한 식이섬유 추출액이 장내 유익 미생물 및 유산균의 생육에 미치는 영향을 분석하였다.
이때, 상기 장내 유익 미생물 및 유산균은 미쯔오카 방법(Mitsuoka method)에 의해 인체에서 분리한 장내 유익 미생물 및 발효식품에서 분리한 유산균에서 탐색한 균주로, 장내 유익 미생물 및 유산균을 각각 RCM 배지 및 MRS 배지에 접종한 후, 배양하고, 배양 후 50%(v/v) 글리세롤을 배양액에 첨가하여 -70 ℃ 이하의 초저온냉장고(deep freezer)에 보관하였다. 상기 장내 유익 미생물 및 유산균을 사용 전 3회 이상 계대 배양 후 활성화하여 사용하였다.
상기 장내 유익 미생물 및 유산균 2.5 mL을 4.25 mL의 RCM 배지 및 MRS 배지에 각각 접종한 후, 상기 곡물에서 추출한 식이섬유 추출액 5 mL씩을 가해 37 ℃에서 72시간 동안 진탕배양한 후, 흡광도 측정장치(spectrophotometer)로 660 nm 파장의 빛에서 배양시간(0, 4, 8, 12, 16, 20, 24, 48, 72시간)에 따른 흡광도 및 생균수 변화를 측정하는 방법으로 곡물이 증식에 미치는 영향을 분석하였다. 이때, 대조군으로는 식이섬유 추출물 대신 5 mL의 DMSO(30%)를 첨가하여 동일하게 측정하였으며, 흡광도 및 생균수를 측정하였다.
그 결과, 대조군에 비해 각각의 곡물 분말의 추출물을 첨가한 배지에서는 흡광도가 현저히 증가하는 것을 확인할 수 있었고, 생균수가 30% 이상 증가하는 우수한 효과를 갖는다는 사실을 확인할 수 있었다.
또한, 곡물의 열수추출물이 장내 유익 미생물의 생육에 미치는 영향을 분석하기 위해서, 곡물(귀리, 보리, 찹쌀, 백미, 현미, 백태, 수수, 율무 및 기장)을 증류수에 투입하고, 55 ℃로 24시간 동안 가열하여 곡물 열수추출물을 제조하였으며, 제조한 열수추출물을 공경 5 ㎛의 여과지로 여과하였다. 한국생명공학연구원 생물자원센터에서 분양받아 활성화시킨 장내 유익 미생물 3종(Lactobacillus acidophillus KCTC 3164, Streptococcus salivarius subsp. thermophilus KCTC 3658, Bifidobacterium bifidum KCTC 3357)을 상기 곡물의 열수 추출물에 각각 접종하고, 배양하여 배양시간별 흡광도 변화를 측정한 결과를 도 2에 나타내었다.
도 2에 나타난 바와 같이, 상기 곡물 추출물에서 배양한 장내 유익 미생물 3종 모두 대조군에 비해 유의적인 생육 증진 효과가 있는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 동결건조한 곡물의 열수추출물이 장내 유익 미생물에 생육에 미치는 영향을 분석하기 위해서, 동결건조한 곡물의 열수추출물에서 생육하는 장내 유익 미생물의 성장곡선(growth curve)을 도출하였으며, 이를 이용해 증진효과를 검증하였다. 이를 위해, 동결건조한 곡물 각각의 열수추출물을 제조하고, 제조한 열수 추출물을 감압농축기로 농축한 후, 동결건조기로 건조하여 50 mg/mL의 농도를 갖는 동결건조 곡물의 열수추출물을 제조하였다. 제조한 열수추출물을 배양 배지로 이용하여 4종의 장내 유익 미생물을 접종하여 배양하였으며, 각각의 장내 유익 미생물이 증식하는 성장 곡선을 수득하여 그 결과를 도 3에 나타내었다.
도 3에 나타난 바와 같이, 락토바실러스 에시도필러스(Lactobacillus acidophillus KCTC 3164)는 찰보리, 율무, 귀리 등의 곡물 열수추출물에서 가장 높은 생육 증진효과를 보였으며, 현미를 제외한 다른 곡물에서 모드 유의적인 생육 증진효과를 나타낸다는 사실을 확인할 수 있었다. 락토바실러스 델브룩키 스페이시즈 락티스(Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis KCTC 3636)의 경우에는, 율무에서 가장 높은 증진효과를 갖는 것으로 확인되었고, 귀리 등 기타 곡물에서 유의적인 생육 증진효과를 나타낸다는 사실을 확인할 수 있었다. 스테렙토코커스 살리바리어스 스페이시즈 써모필러스(Streptococcus salivarius subsp. thermophilus KCTC 3658)의 경우에는 찰보리와 찰수수에서 가장 높은 생육 증진효과를 나타내었고, 귀리 등 다른 곡물에서도 생육 증진 효과를 나타내었다. 비피도박테리움 비피덤(Bifidobacterium bifidum KCTC 3357)의 경우에는 찰보리, 귀리, 찰수수에서 높은 증진효과를 나타내었고, 다른 곡물 모두 유의한 장내유익균 생육증진 효과를 보이는 것을 확인하였다.
상기와 같은 결과를 통해서, 상기 곡물 소재를 활용하면, 식이섬유를 고농도로 함유하면서 장내유익균의 생육을 증진시킬 수 있는 팽화식품 소재를 제조할 수 있음을 확인할 수 있었으며, 이를 통해 프리바이오틱스 소재를 특정지을 수 있었다.
<실험예 2> 최적 제조공정 확립
(1) 곡물에 와인 및 포도즙을 코팅하는 코팅공정 확립
곡물 입자에 캠벨얼리 와인을 코팅하는 최적 코팅공정을 확인하기 위해서, 쌀 및 캠벨얼리 와인을 20:1 내지 1:1의 중량비로 혼합하고, -1 내지 20 ℃의 온도조건으로 0.5 내지 5시간 동안 반응시켜 쌀에 와인을 코팅하였다.
그 결과, 곡물 및 와인을 1:1의 중량비로 혼합하는 것이 우수한 코팅 효율을 나타내었고, 곡물 및 와인을 2:1의 중량비로 혼합한 경우가 가장 우수한 코팅 효율을 갖는다는 것을 확인하였다.
또한, 온도는 10 ℃에서 코팅할 경우가 가장 우수한 효과를 갖는다는 사실을 확인할 수 있었으며, 10 ℃를 미만의 온도에서는 와인이 곡류에 흡수되는 시간이 오래 걸리는 문제가 발생하였고, 10 ℃를 초과하는 온도에서는 산화가 발생하여 이취나 이미가 생겨 기호도와 기능성이 저하된다는 사실을 확인할 수 있었다.
(2) 와인 코팅한 곡물의 건조 공정 확립
와인 코팅한 곡물의 최적 건조 조건을 확인하기 위해서, 20 내지 70 ℃의 온도에서 와인 코팅한 곡물을 건조하였다.
그 결과, 곡물의 건조는 35 내지 55 ℃에서 수행될 때, 바람직한 건조가 유도되며, 40 내지 50 ℃의 온도에서 건조가 가장 잘 이루어진다는 사실을 확인할 수 있었다.
반면에, 35 ℃ 미만의 온도에서는 건조가 잘 되지 않고, 산화나 미생물 오염에 의해 품질이 저하되는 문제가 발생하였으며, 55 ℃를 초과하는 온도에서는 곡물의 색상이 갈변되고 기능성이 파괴되거나 쌀알이 갈라지는 문제가 있음을 확인할 수 있었다.
(3) 곡물의 최적 수분함량 확인
팽화를 위한 곡물의 최적 수분함량을 확인하기 위해서, 수분함량이 10 내지 30 중량%가 되도록 와인 코팅한 곡물을 건조하였으며, 건조한 곡물을 팽화시켜 상태를 확인하였다.
그 결과, 곡물의 수분함량이 15 내지 20 중량%가 되도록 건조시킨 것이 우수한 효율로 팽화가 유도되는 것을 확인할 수 있었고, 특히, 수분함량이 18 중량%인 곡물의 경우가, 팽화가 가장 잘 유도된다는 사실을 확인할 수 있었다.
반면에, 수분함량이 20 중량%를 초과하는 곡물을 팽화시킨 경우에는 팽화솥에 곡물이 늘어붙거나 팽화과자의 조직이 딱딱하게 되는 문제가 발생한다는 사실을 확인할 수 있었고, 수분함량이 15% 미만인 경우에는 팽화가 잘 유도되지 않고, 부서지는 문제가 발생한다는 사실을 확인할 수 있었다.
<실험예 3> 코팅한 와인 또는 포도즙이 팽화에 미치는 영향 분석
코팅한 와인 또는 포도즙이 팽화에 미치는 영향을 분석하기 위해서, 팽화과자의 품질 특성을 평가하였다. 와인은 포도즙, 드라이 캠벨얼리 와인 및 스위트 캠벨얼리 와인을 쌀에 코팅하여 팽화과자를 제조하였다. 팽화과자는 쌀 및 포도즙 또는 와인을 20:1 내지 1:2의 중량비로 하여 코팅하였으며, 제조한 팽화과자에 대한 가공적성 평가를 수행하였으며, 그 결과를 하기의 표 1에 나타내었다(단, 하기 표 1에서 *5는 팽화가 양호하고 외관이 우수하다는 것이며, 1에 가까워질수록 팽화가 안되고 외관이 나쁘다는 것을 의미함).
Figure pat00001
표 1에 나타난 바와 같이, 쌀 및 와인을 1:2의 중량비로 혼합한 경우, 수분기가 많아 팽화 가공 적성이 매우 떨어져 팽화 과자의 제조에 적합하지 않다는 사실을 확인할 수 있었다.
또한, 쌀 100g, 드라이 캠벨얼리 와인 100g, 또는 스위트 캠벨얼리 와인 100g를 원료로 하고 쌀 200g을 사용하여 팽화과자를 제조하였다. 제조한 팽화과자에 대하여 따라 팽화 가공적성 평가를 실시하였으며, 그 결과를 하기의 표 2에 나타내었다.
Figure pat00002
표 2에 나타난 바와 같이, 와인과 곡류의 혼합비율별 팽화과자의 가공적성을 분석한 결과, 쌀 200g에 대하여 드라이 캠벨얼리 와인을 200g 또는 400g을 사용하였을 때(쌀:드라이 캠벨얼리 와인 = 1:1 또는 1:2의 중량비로 혼합), 물기가 많고 팽화 가공적성이 매우 떨어져 팽화과자를 제조하기 적합하지 않음을 확인하였다.
상기한 바와 같은 결과를 통해서, 포도즙 과다 첨가시 당이 많아서 끈적이고, 건조 속도가 매우 느렸으며, 팽화 공정 중에 반응기에 달라 붙어 성형이 매우 어려우므로 팽화과자를 만들기에 적합하지 않으나, 포도를 착즙하여 사용한 순수 포도즙을 이용할 경우, 또는 포도즙을 증류수 등으로 희석할 경우, 당함량이 감소되어 곡물 코팅에 활용할 수 있을 것으로 판단되었다.
에탄올을 함유한 캠벨얼리 와인을 이용한 팽화과자의 경우, 건조속도가 포도즙에 비해 빨랐으나, 스위트 캠벨얼리 와인의 경우에도 당이 있어서 드라이 와인에 비해 건조가 느리고, 팽화시 팽화솥에 달라 붙어 팽화과자를 만들기에 적합하지 않았다. 따라서, 드라이 캠벨얼리 와인을 사용하거나, 포도즙의 양을 소량사용 하여 팽화과자를 제조하는 것이 가공적성이 양호해 적합하다는 사실을 확인할 수 있었다.
<실험예 4> 압출 성형한 잡곡의 특성 분석
(1) 곡물 입자의 팽화도 분석
압출 성형하여 팽화시킨 잡곡의 팽화도를 측정하여 팽화 효율을 분석하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
Figure pat00003
표 3에 나타낸 바와 같이, 압출 성형하여 제조한 곡물의 팽화도는 1.70 내지 2.23의 범위에 속하였으며, 백미가 2.23으로 가장 높고, 찹쌀이 1.74으로 가장 낮은 팽화도 값을 나타내었다.
(2) 압출성형 잡곡의 수분용해지수 및 수분 흡착지수 분석
또한, 압출성형하여 제조한 곡물의 수분용해지수 및 수분 흡착지수를 분석하였으며, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
Figure pat00004
표 4에 나타낸 바와 같이, 압출성형하여 제조한 곡물의 수분용해지수 및 수분흡착지수는 팽화에 의해 현저히 증가하는 것으로 확인되었으며, 수분흡착지수는 보리가 가장 높은 것으로 나타났고, 특히, 찹쌀은 대조군이 갖는 0.22 보다 팽화 후 3.37%로 현저히 증가하는 것으로 확인되었다.
<실험예 5> 팽화 곡물과자의 관능평가
실시예 1에 따른 방법으로 제조하여 와인이 코팅된 팽화 곡물 분말을 이용해 제조한 과자의 관능평가는 식품을 전공하는 대학생 20명을 선정하여 수행하였다. 관능평가는 곡물과자의 맛, 색, 씹힘성, 전반적인 기호도에 대한 특성을 5점 척도법으로 평가하여 '매우 나쁘다'를 1점, '매우 좋다'를 5점으로 1 내지 5점의 범위에서 점수를 부여하여 선호도가 높을수록 높은 점수를 주도록 설정하여 수행하였다. 또한, 시판되고 있는 A 곡물과자를 대조군으로 하여 제조한 팽화 곡물과자와 비교하여 관능평가를 수행하였고, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다(단, 하기 표 5에서 1은 대단히 싫어한다, 2는 싫어한다, 3은 보통이다, 4는 좋아한다, 5는 매우 좋아한다를 나타냄).
Figure pat00005
표 5에 나타낸 바와 같이, 팽화 곡물과자의 관능평가를 수행한 결과, 색은 3.35±±0.22으로 확인되었고, 맛은 3.21±0.62으로 확인되었으며, 조직감은 3.23±0.33으로 확인되었고, 향은 3.30±0.65으로 확인되어, 대조군인 A 곡물과자에 비해 관능평가 결과가 우수한 것으로 조사되었으며, 전체적인 기호도에서도 4.20±0.64로 A 곡물과자에 비해 우수한 것으로 확인되었다.
통상적으로, 제품에 있어 평점 3.5 이상이면 제품 개발에 우수함을 보이는데, 제조한 팽화 곡물과자는 4.0점을 웃도는 평점으로 소비자의 기호도에 적합하다는 사실을 확인할 수 있었다.
상기한 바와 같이, 팽화 곡물 분말을 이용해 팽화 곡물과자를 제조하면, 체내 흡수율이 현저히 증가되어 곡물에 포함된 팽화 곡물에 포함된 유효성분을 효과적으로 공급하고, 식이섬유는 위에서 소화되지 않고 장으로 전달되어 식이섬유가 체내에 효과적으로 도입되기 때문에, 장내 유익 미생물의 생육을 효과적으로 증진시킬 수 있을 것으로 판단되었다.

Claims (5)

  1. (a) 보리, 수수, 귀리, 율무, 기장, 식용피, 좁쌀, 찹쌀, 현미 및 백미로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 곡물 입자에 와인 또는 포도즙을 코팅하여 와인 또는 포도즙이 코팅된 곡물 입자를 제조하는 단계;
    (b) 상기 와인 또는 포도즙이 코팅된 곡물 입자를 건조하는 단계;
    (c) 건조한 곡물 입자를 팽화시켜 팽화 곡물 입자를 제조하는 단계;
    (d) 상기 팽화 곡물 입자를 분쇄하여 곡물 분말을 제조하는 단계; 및
    (e) 상기 곡물 분말을 성형하여 과자를 제조하는 단계;를 포함하는 팽화 곡물과자의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (a)에서는, 상기 곡물 입자 및 와인 또는 포도즙을 20:1 내지 1:1의 중량비로 하여 코팅하는 것을 특징으로 하는 팽화 곡물과자의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (b)에서는, 수분함량이 15 내지 20%가 될 때까지 상기 곡물 입자를 건조하는 것을 특징으로 하는 팽화 곡물과자의 제조방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 방법으로 제조된 팽화 곡물과자.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 팽화 곡물과자는 장내 유익 미생물의 생육을 증진시키는 효과를 가지며, 상기 장내 유익 미생물은 락토바실러스 에시도필러스(Lactobacillus acidophillus), 락토바실러스 델브룩키 스페이시즈 락티스(Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis), 스테렙토코커스 살리바리어스 스페이시즈 써모필러스(Streptococcus salivarius subsp. thermophilus) 및 비피도박테리움 비피덤(Bifidobacterium bifidum)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 팽화 곡물과자.
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WO2024101598A1 (ko) * 2022-11-08 2024-05-16 엔피케이 주식회사 팽화 처리에 의해 효소활성이 향상된 팽화곡물 발효효소, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 식품 조성물

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