KR20180072654A - 발효 미강 추출물 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기능성 및 물성이 증가된 발효 미강 추출물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 다음 단계를 포함하는 발효 미강 추출물의 제조방법은 (a) 미강을 전처리하는 단계; (b) 상기 (a)의 단계에서 얻어진 전처리된 미강을 효소제로 가수분해시키는 단계; (c) 상기 (b)의 단계에서 얻어진 가수분해된 미강을 버섯으로 발효시키는 단계; (d) 상기 (c)의 단계에서 얻어진 발효 미강에 물, 주정 또는 이들의 혼합물 중에서 선택된 1종을 첨가하여 추출하는 단계; 및 (e) 상기 (d)의 단계에서 얻어진 추출액을 여과 및 농축시키는 단계를 포함한다.
상기와 같은 제조방법으로부터 제조된 발효 미강 추출물은 미강을 전처리하고, 효소제로 가수분해시킨 다음, 버섯으로 발효시키는 공정을 포함함으로써, 미강으로부터 유효성분이 추출되어 소화흡수가 용이하고, 항산화 활성을 나타낼 뿐만 아니라, 색(윤기), 향, 맛 및 질감의 종합적인 기호도를 현저하게 개선시킬 수 있기 때문에 식품에 유용하게 적용할 수 있다.
본 발명에 따른 다음 단계를 포함하는 발효 미강 추출물의 제조방법은 (a) 미강을 전처리하는 단계; (b) 상기 (a)의 단계에서 얻어진 전처리된 미강을 효소제로 가수분해시키는 단계; (c) 상기 (b)의 단계에서 얻어진 가수분해된 미강을 버섯으로 발효시키는 단계; (d) 상기 (c)의 단계에서 얻어진 발효 미강에 물, 주정 또는 이들의 혼합물 중에서 선택된 1종을 첨가하여 추출하는 단계; 및 (e) 상기 (d)의 단계에서 얻어진 추출액을 여과 및 농축시키는 단계를 포함한다.
상기와 같은 제조방법으로부터 제조된 발효 미강 추출물은 미강을 전처리하고, 효소제로 가수분해시킨 다음, 버섯으로 발효시키는 공정을 포함함으로써, 미강으로부터 유효성분이 추출되어 소화흡수가 용이하고, 항산화 활성을 나타낼 뿐만 아니라, 색(윤기), 향, 맛 및 질감의 종합적인 기호도를 현저하게 개선시킬 수 있기 때문에 식품에 유용하게 적용할 수 있다.
Description
본 발명은 발효 미강 추출물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
서구화된 식습관으로 인하여 심혈관계질환, 당뇨병, 고혈압, 암 등의 다양한 질환들이 발생되고 있다. 특히 최근 조사에 의하면 30대 성인 3명중에 1명이 당뇨의 위험성을 가지고 있다고 보고되었다. 이러한 질환들의 발병은 식생활과 밀접한 연관성을 가지게 됨에 따라 식생활의 개선 및 기능성 식품에 대한 관심이 대두되고 있는 실정이다.
쌀(Rice)은 전 세계적으로 중요한 식량 자원이며, 특히 동양권 대부분의 나라가 쌀을 주식으로 하고 있다. 한국의 식생활에서도 역시 쌀이 차지하는 비중은 거의 절대적이다. 최근에는 식생활 환경의 변화, 도시화, 핵가족화, 여성의 사회진출 증가, 외식산업 및 식품산업의 발전, 주거환경의 변화 등으로 우리의 식생활이 급격히 서구화ㅇ간편화됨에 따라 밥 위주의 식사에서 빵이나 우유, 반조리 식품, 가공 식품, 인스턴트 식품 등을 이용하는 가정이 증가하고 있다. 따라서 쌀보다 밀가루 유래의 면류, 빵류 등의 제품이 증가함으로써 밀가루의 소비는 증가하고 있는 반면 쌀 소비량은 점차 줄어들고 있는 실정이다. 쌀 소비 감소는 동물성 식품의 소비 증가로 이어지며 불균형적 영양과잉으로 인한 비만증, 동맥경화, 당뇨병, 고혈압, 암과 같은 성인병이 증가되는 요인이 된다.
쌀은 벼의 열매인 나락(벼톨)의 겉껍질인 왕겨를 제거한 것이다. 왕겨만을 제거한 것을 현미라고 하고, 겨층을 30% 없앤 것을 3분 도미, 50% 없앤 것을 5분 도미, 70% 없앤 것을 7분 도미라고 하며, 현미의 쌀겨층과 호분층을 제거한 상태를 일반적으로 백미 또는 쌀이라고 한다. 쌀은 쌀겨인 미강과 백미, 쌀눈으로 이루어져 있는데, 이 중에서 미강은 쌀 영양성분의 29％를 함유하고 있으며, 섬유질, 식물성 지방 및 양질의 단백질이 풍부하여 식품 재료로서의 활용가치가 매우 높다.
미강(米糠, Rice bran)은 우리나라 농산물 중 가장 생산량이 많은 작물인 '벼'의 도정 부산물로, 일반적으로 미강에 존재하는 비타민 A, 비타민 B, 철분, 인, 미네랄 등의 영양소는 혈액순환을 좋게 하고 인간본래의 자연 치유력을 활발하게 하며, 혈액을 적절한 알칼리성으로 보존할 뿐만 아니라 체내의 노페물이나 유해 금속을 배출시키는 효과가 있다. 특히, 입이나 눈 주위의 점막과 피부를 튼튼하게 해주는 비타민 B군, 노화방지와 피부를 곱게 가꿔주는 비타민 E가 매우 풍부하다. 또한 미강에는 섬유질이 풍부해 변비가 있는 여성에게는 통변이 좋아져 피부가 거칠거나 여드름 등의 피부질환이 해소되고 다이어트 효과도 있다. 따라서 쌀의 영양성분들이 대부분 미강에 분포하고 있어 국민 건강과 영양학적인 측면에서는 미강이 포함된 현미의 섭취가 가장 바람직하다. 그러나 영양학적으로 우수함에도 불구하고 현미의 겉부분인 미강은 단단하고 섬유질을 많이 포함하고 있기 때문에 조리 시 장시간 불리거나 취반 시 압력솥을 사용해야 하고, 입에서 씹혀지는 감촉이 거칠며 맛에 대한 선호도가 낮아 활용면에 있어서는 많은 제약이 따른다. 따라서 대부분의 소비자들은 영양성분의 함량이 현미보다는 낮지만, 맛이나 감촉이 부드럽고 소화 흡수율이 높은 백미를 선호하고 있다. 현대인의 경우에 이미 오랫동안 백미를 위주로 하는 식단에 익숙해져 있기 때문에 선호도가 높은 백미를 주로 섭취하고 있는 게 현실이어서, 균형식이 되지 못하고 건강상 바람직하지 아니한 문제가 계속하여 발생되고 있다.
우리나라에서는 쌀 가공시 부산물로 발생되는 미강이 2011년 조곡 생산량(MIFAFF, 2012)을 기준으로 약 40만 톤이 생산되고 있으나, 그 동안 주로 동물 사료 및 미강유 제조 등에 사용되고, 대부분이 농업 폐기물로 처리되고 있다. 상기와 같이 종래에는 미강을 이용한 산업적 활용이 미흡하였으나, 최근들어 기능성식품, 화장품소재, 가축사료, 친환경제품 소재 등으로 다양하게 이용되고 있어 고부가가치 산업소재로서 이용가치가 증대되고 있는 추세이다. 쌀 가공시 발생되는 부산물인 미강을 이용하여 기능성 식품을 개발한 종래 특허로는 대한민국 등록특허공보 제10-1393607호「미강 발효물을 유효성분으로 함유하는 비알코올성 지방간 예방 및 치료용 조성물」, 대한민국 등록특허공보 제10-1315656호 「엽록소가 함유된 미강의 발효추출물 및 그 제조방법」, 대한민국 등록특허공보 제10-0253695호 「미강 발효 엑기스의 제조 방법」, 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0143692호 「미강 발효 추출물을 유효성분으로 포함하는 뇌졸중 예방 또는 치료용 조성물」등이 있다. 상기와 같이 미강이 가지고 있는 유익한 영양성분을 식품에 적용함으로써 기능성을 부가시킨 기능성 쌀에 대한 기술은 많이 보고되어 있지만, 미강의 딱딱하고 거친 구조적인 성분으로 인하여 소화장애를 일으키기 쉬우며 소화흡수가 낮은 단점을 개선하기 위한 시도는 아직까지 연구가 미미한 실정이다.
한편, 버섯은 오래 전부터 식용으로 섭취되어 왔으며, 항암, 면역증강, 항당뇨와 같은 기능성이 보고됨 따라 대표적인 기능성 식품으로 각광받고 있다. 그 중 β-glucan과 같은 기능성 성분을 함유하고 있어 약리활성을 나타내는 버섯을 약용버섯이라 하며 대표적으로 동충하초, 상황버섯, 차가버섯 등이 있다.
이러한 버섯들 중 동충하초는 겨울에 애벌레나 여름에 풀에 옮겨서 번데기나 유충에 자실체를 형성하는 곤충기생 곰팡이 중 하나로서 곤충의 몸에 포자가 이식되면 곤충의 단백질원을 영양원으로 하여 자라는 특이한 버섯의 일종이다. 동충하초 버섯 균주는 분류학상으로 볼 때 자낭균류(Ascomycetes)의 맥각균과(Clavicipitaceae)에 속하는 동충하초(Cordyceps)속에 속하며 한국을 비롯하여 중국, 일본 등 전 세계적으로 100속 300여종이 알려져 있다.
동충하초는 대부분 곤충에 기생하여 숙주가 되는 곤충의 시체에 자실체를 생성해 낸다. 숙주가 되는 곤충은 나비목(붉은동충하초: Cordyceps militaris), 매미목(매미동충하초: C. sobolifera), 벌목(벌동충하초: C. sphecocephala), 그 밖에 딱정벌레목, 메뚜기목 외에 거미에게도 기생하는 경우도 있다. 특히 코디셉스 밀리타리스(Cordyceps militaris)는 중국에서 널리 이용된 전통약재 중 하나로서 서아시아 지역에서 약재나 강장식품으로 널리 이용되어 왔다. 코디셉스 밀리타리스 동충하초의 기능성 성분으로서는 코디세핀(cordycepin), 아데노신(adenosine), 카로테노이드(carotenoid), 다당류 등이 있다. 그 중 코디세핀이 대표적인 기능성 성분으로서 DNA의 구성물질 중 하나인 데옥시아데노신(deoxyadenosin)과 매우 유사한 아데노신의 3'위치의 수산기가 탈리된 구조로서 유전자의 구성성분과의 경쟁적 작용으로 인하여 항암, 항염증, 항산화, 면역증강, 항혈소판 작용 등의 다양한 약리활성기능을 나타내는 것으로 알려져 있다.
이에, 본 발명자들은 쌀을 이용한 기능성 가공식품을 개발하기 위하여 노력한 결과, 백미 제조 과정에서 부산물로 발생되어 대부분이 폐기 처리되고 있는 미강을 전처리하고 효소제로 가수분해시킨 다음, 버섯으로 발효시킨 후, 발효 미강에 물, 주정 또는 이들의 혼합물 중에서 선택된 1종을 첨가하여 추출한 추출액을 여과 및 농축시켜 발효 미강 추출물을 제조할 경우, 소화흡수가 용이할 뿐만 아니라 항산화 활성을 나타냄과 동시에 색(윤기), 향, 맛 및 질감의 종합적인 기호도를 현저하게 개선시킬 수 있다는 것을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 목적은 기능성 및 물성이 증가된 발효 미강 추출물 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 미강을 전처리하는 단계; (b) 상기 (a)의 단계에서 얻어진 전처리된 미강을 효소제로 가수분해시키는 단계; (c) 상기 (b)의 단계에서 얻어진 가수분해된 미강을 버섯으로 발효시키는 단계; (d) 상기 (c)의 단계에서 얻어진 발효 미강에 물, 주정 또는 이들의 혼합물 중에서 선택된 1종을 첨가하여 추출하는 단계; 및 (e) 상기 (d)의 단계에서 얻어진 추출액을 여과 및 농축시키는 단계를 포함하여 발효 미강 추출물을 제조할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 전처리는 미강 100중량부에 대하여 물을 200 내지 1000중량부로 첨가하고, 60 내지 121℃에서 5 내지 120분 동안 가열시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 효소제는 알파아밀라아제(α-amylase), 베타아밀라아제(β-amylase), 글루코아밀라아제(Glucoamylase), 셀룰라아제(Cellulase) 및 프로테아제(Protease)로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 가수분해시키는 단계는 미강 100중량부에 대하여 효소제를 0.001 내지 0.1중량부로 첨가하고, 30 내지 75℃에서 1 내지 24시간 동안 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 버섯은 코디셉스 시넨시스(Cordyceps sinensis), 코디셉스 밀리타리스(Cordyceps militaris), 코디셉스 스카라베콜라(Cordyceps scarabaecola), 코디셉스 누탄스(Cordyceps nutans), 코디셉스 스페코세팔라(Cordyceps sphecocephala) 및 코디셉스 트리센트리(Cordyceps tricentri)로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 코디셉스 밀리타리스(Cordyceps militaris)는 Potato dextrose broth(PDB) 또는 Potato dextrose agar(PDA) 배지에 접종한 후, 20 내지 30℃에서 3 내지 10일 동안 배양하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 버섯은 미강 100중량부에 대하여 0.1 내지 10중량부로 접종하고, 20 내지 35℃에서 1 내지 10일 동안 발효시키는 것을 특징으로 한다.A
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 추출하는 단계는 발효 미강 100중량부에 대하여 400 내지 800 중량부의 물, 주정 또는 이들의 혼합물 중에서 선택된 1종을 첨가하여 60 내지 121℃에서 1 내지 10시간 동안 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 농축시키는 단계는 30 내지 90℃에서 추출액이 0.1 내지 0.5배가 될 때까지 감압농축하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 발효 미강 추출물을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 발효 미강 추출물은 항산화 활성을 가지고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제조방법으로부터 제조된 발효 미강 추출물은 미강을 전처리하고 효소제로 가수분해시킨 다음 버섯으로 발효시키는 공정을 포함함으로써, 미강으로부터 유효성분이 추출되어 소화흡수가 용이하고 항산화 활성을 나타낼 뿐만 아니라, 색(윤기), 향, 맛 및 질감의 종합적인 기호도를 현저하게 개선시킬 수 있기 때문에 식품에 유용하게 적용할 수 있다. 더불어, 많은 양의 농업 폐기물로 처리되고 있는 미강을 재활용함으로써 비용을 저감할 수 있을 뿐만 아니라 환경 문제를 해소할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발효 미강 추출물의 제조 공정도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에서 이용된 코디셉스 밀리타리스(Cordyceps militaris) 동충하초의 사진이다(A: 자실체, B: 고체 배양물, C: 액체 배양액).
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발효 미강 추출물의 항산화 효과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발효 미강 추출물의 관능검사 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에서 이용된 코디셉스 밀리타리스(Cordyceps militaris) 동충하초의 사진이다(A: 자실체, B: 고체 배양물, C: 액체 배양액).
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발효 미강 추출물의 항산화 효과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발효 미강 추출물의 관능검사 결과를 나타낸 그래프이다.
본 발명에서는 미강을 전처리하고, 효소제로 가수분해시킨 다음, 버섯으로 발효시키는 공정을 포함함으로써, 소화흡수력이 낮고 기호성이 떨어지는 식감을 갖고 있는 미강의 단점을 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 기능성 및 영양성이 증가될 수 있을 것이라 예측하였다.
본 발명의 일 실시예에서는 백미 제조 과정에서 부산물로 발생되어 대부분이 폐기 처리되고 있는 미강을 전처리하고 효소제로 가수분해시킨 다음, 버섯으로 발효시킨 후, 발효 미강에 물, 주정 또는 이들의 혼합물 중에서 선택된 1종을 첨가하여 추출한 추출액을 여과 및 농축시켜 발효 미강 추출물을 제조할 경우, 항산화 활성 및 종합적인 기호도를 개선시킬 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.
따라서, 본 발명은 일 관점에서, (a) 미강을 전처리하는 단계; (b) 상기 (a)의 단계에서 얻어진 전처리된 미강을 효소제로 가수분해시키는 단계; (c) 상기 (b)의 단계에서 얻어진 가수분해된 미강을 버섯으로 발효시키는 단계; (d) 상기 (c)의 단계에서 얻어진 발효 미강에 물, 주정 또는 이들의 혼합물 중에서 선택된 1종을 첨가하여 추출하는 단계; 및 (e) 상기 (d)의 단계에서 얻어진 추출액을 여과 및 농축시키는 단계를 포함하는 발효 미강 추출물의 제조방법에 관한 것이다.
이하, 도 1을 참조하여 발효 미강 추출물의 제조 방법을 상세히 설명한다.
본 발명에 있어서, 상기 '미강'이라 함은 현미를 도정할 때 나오는 외피(표피)와 배아의 혼합물로 쌀겨라고도 하며, 그 품종은 특별히 제한되지 않고 이용할 수 있다. 상기 미강은 가수분해 및 발효시키기 전, 살균 처리 및 미강에 함유되어 있는 리파아제(Lipase) 활성을 억제하기 위하여 전처리를 수행할 수 있다.
상기 미강을 전처리하는 단계는 미강 100중량부에 대하여 물을 200 내지 1000중량부로 첨가하고, 60 내지 121℃에서 5 내지 120분 동안 가열시키는 것이 살균 처리가 잘 되고, 미강에 함유되어 있는 리파아제(Lipase) 활성 억제가 잘 이루어지기 때문에 바람직하다. 더욱 바람직하게는 미강 100중량부에 대하여 물을 400 내지 800중량부로 첨가하고, 70 내지 110℃에서 20 내지 80분 동안 가열시키는 것이다. 가장 바람직하게는 미강 100중량부에 대하여 물을 600 내지 700중량부로 첨가하고, 95 내지 110℃에서 60 내지 70분 동안 가열시키는 것이다. 만일, 미강을 전처리하는 단계에서 미강 100중량부에 대하여 물을 200중량부 미만으로 첨가할 경우에는 가수분해 효율이 낮아질 수 있으며, 미강 100중량부에 대하여 물을 1000중량부를 초과하여 첨가할 경우에는 농축시간이 길어지는 단점이 있기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 전처리 온도를 60℃ 미만에서 수행할 경우에는 살균 처리 및 리파아제 활성 억제가 불완전해지는 문제점이 있기 때문에 바람직하지 않다.
본 발명에서는 상기 전처리된 미강은 효소제로 가수분해시키는 것을 특징으로 한다. 전처리된 미강을 가수분해시킴으로써, 미강의 구성성분인 셀룰로오스, 단백질, 지방을 포함하는 성분들을 가수분해시켜 소화 및 흡수를 비롯한 식품으로서 가공적성을 저해하는 요인을 일부 분해시킬 수 있기 때문에 미강 내 영양성분의 추출 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 수용성 형태로 추출하여 인체 내 소화 및 흡수를 쉽게 하여 영양성분의 이용도를 높여 식품으로서 가공적성 및 영양학적 효율성을 부여할 수 있다.
상기 가수분해시키는 단계는 미강 100중량부에 대하여 효소제를 0.001 내지 0.1중량부로 첨가하고, 30 내지 75℃에서 1 내지 24시간 동안 수행하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 미강 100중량부에 대하여 효소제를 0.01 내지 0.05중량부로 첨가하고, 40 내지 65℃에서 3 내지 12시간 동안 가수분해시키는 것일 수 있다. 가장 바람직하게는 미강 100중량부에 대하여 효소제를 0.01 내지 0.05중량부로 첨가하고, 50 내지 60℃에서 5 내지 8시간 동안 가수분해시키는 것일 수 있다. 상기 조건의 범위에서 가수분해시켤 경우 추출물 내의 고형성분이 효소의 가수분해 작용으로 침전물의 형태로 생성되는데, 이때 생성되는 침전물의 양이 가장 높게 나타났기 때문에 바람직하며, 이를 초과하는 범위에서는 침천물 형성의 차이가 없기 때문에 비경제적이다.
이때, 상기 효소제는 알파아밀라아제(α-amylase), 베타아밀라아제(β-amylase), 글루코아밀라아제(Glucoamylase), 셀룰라아제(Cellulase) 및 프로테아제(Protease)로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 가수분해된 미강에 다양한 약리활성기능을 부여하기 위하여 버섯으로 발효시키는 것을 특징으로 한다.
상기 버섯은 미강 100중량부에 대하여 0.1 내지 10중량부로 접종하고, 20 내지 35℃에서 1 내지 10일 동안 액체 발효시키는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 미강 100중량부에 대하여 1 내지 7중량부로 접종하고, 25 내지 35℃에서 2 내지 7일 동안 액체 발효시키는 것일 수 있으며, 가장 바람직하게는 미강 100중량부에 대하여 3 내지 5중량부로 접종하고, 30 내지 35℃에서 3 내지 5일 동안 액체 발효시키는 것일 수 있다. 만일, 버섯을 미강에 접종하여 발효시 상기 범위를 벗어나게 될 경우에는 소화흡수율을 높이고, 항산화 활성이 증진되는 효과를 구현할 수 없기 때문에 바람직하지 않다.
이때, 상기 버섯은 코디셉스 시넨시스(Cordyceps sinensis), 코디셉스 밀리타리스(Cordyceps militaris), 코디셉스 스카라베콜라(Cordyceps scarabaecola), 코디셉스 누탄스(Cordyceps nutans), 코디셉스 스페코세팔라(Cordyceps sphecocephala) 및 코디셉스 트리센트리(Cordyceps tricentri)로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하나, 코디셉스 밀리타리스(Cordyceps militaris)를 이용하는 것이 가장 바람직하다.
상기 버섯은 통상적으로 알려진 바에 따라 배양한 후 이용할 수 있으며, 특히 동충하초인 코디셉스 밀리타리스(Cordyceps militaris)는 Potato dextrose broth(PDB) 또는 Potato dextrose agar(PDA) 배지에 접종한 후, 20 내지 30℃에서 3 내지 10일 동안 배양한 후 이용할 수 있다.
본 발명에서는 상기와 같이 얻어진 발효 미강에 물, 주정 또는 이들의 혼합물 중에서 선택된 1종을 첨가하여 추출하는 것을 특징으로 한다.
상기 발효 미강을 추출하는 단계는 통상의 열수 추출법을 이용하여 획득할 수 있으며, 발효 미강 100중량부에 대하여 400 내지 800 중량부의 물, 주정 또는 이들의 혼합물 중에서 선택된 1종을 첨가하여 60 내지 121℃에서 1 내지 10시간 동안 추출하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 70 내지 110℃에서 2 내지 7시간 동안 추출하는 것이며, 가장 바람직하게는 90 내지 95℃에서 3 내지 5시간 동안 추출하는 것이다. 상기 범위에서 추출을 수행할 경우에는 미강 내 유효성분을 추출할 수 있고, 효소제의 활성을 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 살균 효과를 나타낼 수 있기 때문에 바람직하다. 그러나, 상기 범위를 벗어나게 될 경우에는 유효 성분의 추출 효과를 최대한 극대화시킬 수 없을 뿐만 아니라, 농축 시간을 최소화하는데 적절하지 않기 때문에 바람직하지 않다.
또한, 본 발명에서는 상기와 같이 추출하여 얻어진 추출액을 여과 및 농축시킴으로써 발효 미강 추출물을 제조하는 것을 특징으로 한다.
상기 발효 미강 추출물을 여과시키는 방법은 통상적으로 알려진 바에 따라 수행할 수 있으며, 그 중에서도 원심분리기를 이용하여 2,000 내지 6,000 rpm에서 여과하는 것이 발효 미강의 잔사 및 전분을 최적의 효율로 제거할 수 있기 때문에 가장 바람직하다.
상기와 같이 발효 미강 추출액을 여과시킨 후, 농축시킴으로써 최종적으로 발효 미강 추출물을 제조할 수 있다. 상기 농축시키는 단계는 30 내지 90℃에서 추출액이 0.1 내지 0.5배가 될 때까지 감압농축하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 40 내지 80℃에서 감압농축하는 것이며, 가장 바람직하게는 50 내지 75℃에서 감압농축하는 것이다.
본 발명은 다른 관점에서, 상기 방법으로 제조된 발효 미강 추출물에 관한 것이다.
상기 발효 미강 추출물은 미강을 전처리하고 효소제로 가수분해시킨 다음 버섯으로 발효시키는 공정을 포함함으로써, 미강으로부터 유효성분이 추출되어 소화흡수가 용이하고, 항산화 활성을 나타낼 뿐만 아니라, 색(윤기), 향, 맛 및 질감의 종합적인 기호도를 현저하게 개선시킬 수 있기 때문에 식품에 유용하게 적용할 수 있다.
[실시예]
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
<실시예 1> 미강의 전처리 및 가수분해
본 발명에서 사용되는 미강은 밀양 산동농협 RPC에서 제공받았다. 먼저, 미강을 40~100 mesh의 진동채로 선별하여 이물을 제거한 다음, RO수(역삼투압수, Reverse Osmotic Water)로 1~2회 세척한 후, 미강 100중량부에 대하여 물을 500중량부로 첨가하고, 110℃에서 120분 동안 가열시켰다.
다음으로, 전처리된 미강 100중량부에 대하여 물을 200중량부로 첨가하고 온도를 60℃까지 냉각시킨 후, 미강 100중량부에 대하여 효소제인 알파아밀라아제 0.01중량부, 글루코아밀라아제 0.01중량부, 셀룰라아제 0.05중량부, 프로테아제0.002 중량부로 첨가하고, 6시간 동안 60℃의 온도 범위에서 효소제를 처리하여 가수분해 시켰다.
<실시예 2> 버섯을 이용한 미강의 발효
코디셉스 밀리타리스 동충하초(Cordyceps militaris)는 청원농산(김해, 경상남도)으로부터 균주를 제공받아서 사용하였고, 각각의 균체 배양은 Potato dextrose broth(PDB) 및 Potato dextrose agar(PDA)를 제조한 후, 균사 1~5%를 접종하여 25℃에서 6일동안 순수 배양하여 사용하였다.(도 2 참조)
상기 실시예 1과 같이 가수분해된 미강에 코디셉스 밀리타리스를 미강 100중량부에 대하여 1중량부로 접종하고, 25℃에서 72시간 동안 80rpm으로 교반하면서 미강을 발효시켜 최종적으로 발효 미강을 제조하였다.
<실시예 3> 발효 미강 추출물의 제조
상기 실시예 2에서 제조된 발효 미강 100중량부에 대하여 400 내지 800중량부의 물을 첨가하여 95℃에서 3시간 동안 추출한 다음, 원심분리기를 이용하여 3000 rpm에서 여과하여 발효 미강 잔사를 제거한 후, 추출액이 0.1배가 될 때까지 75℃에서 감압농축시켜 최종적으로 발효 미강 추출물을 제조하였다.
<실시예 4> 발효 미강 추출물을 이용한 취반밥의 제조
상기 실시예 3에서 제조된 발효 미강 추출물을 백미에 첨가하여 취반밥을 제조하였다. 즉, 쌀 100 g에 물 130g을 넣고 추출물 10~20 g을 첨가하여 잘 섞은 후 100℃에서 20분간 가열하여 취반밥을 제조하였다.
<실험예 1> 발효 미강 추출물의 항산화 활성 측정
상기 실시예 3에서 제조된 발효 미강 추출물의 항산화 활성을 측정하였다. 항산화 활성은 Free-radical 소거능으로 측정하였으며, 측정은 Brand-Williams의 방법을 변형하여 측정하였다. 먼저, DPPH solution은 DPPH(1,1'-diphenyl-2-picrylhydrazyl)를 Methanol에 6ㅧ10-5 M의 농도로 희석하여 제조하였다. 시료의 측정은 96 well plate에 시료 5 ul를 분주한 후 195 ul의 DPPH solution을 혼합하여 실온에서 30분간 반응시켰다. 흡광도 측정은 Microplate reader(Bio-Rad, Richmond, VA, USA)를 사용하여 515 nm에서 측정하였다. 이때, 대조구는 Ascorbic acid, Butylatedhyroxytoluene(BHT)를 사용하였으며, 비교예로는 실시예 1 및 2의 과정인 미강의 전처리, 가수분해 및 발효 과정을 수행하지 않고 실시예 3의 추출 과정만으로 제조된 일반 미강 추출물을 사용하였다.
DPPH 유리기 소거 활성은 아래의 식으로부터 산출하였다.
DPPH radical 소거 활성(%) = (S -C) / C ㅧ 100
(S : 시료 반응액 흡광도 / C : 메탄올 반응액의 흡광도)
그 결과, 도 3에서 확인할 수 있듯이, 본 발명으로부터 제조된 발효 미강 추출물은 비교예인 비 발효 미강 추출물 대비 DPPH radical 소거능이 0.1 ug/ml농도 이상에서 농도 의존적으로 높은 활성을 나타내었다.
<실험예 2> 발효 미강 추출물의 폴리페놀 화합물 함량 측정
상기 실시예 3에서 제조된 발효 미강 추출물의 폴리페놀 화합물 함량을 측정하였다. 폴리페놀은 항산화에 영향을 미치는 대표적인 물질이기 때문에 발효 미강 추출물이 항산화 활성에 영향을 미치는지에 대하여 확인할 수 있다.
폴리페놀 화합물 함량 측정은 Folin-Denis법을 변형하여 측정하였다. 시료의 측정은 발효 미강 추출물을 1 mg/ml으로 용해하여 96 well plate에 20 ul을 분주한 다음, 10배 희석한 Folin-ciocalteu's phenol reagent(sigma, USA) 100 ul와 7.5% Na2CO3 80 ul를 첨가하여 잘 혼합한 후 5분간 실온에서 반응시켰다. 흡광도 측정은 Microplate reader(Bio-Rad, Richmond, VA, USA)를 사용하여 725 nm에서 측정하였다. 폴리페놀 화합물의 정량 측정을 위하여 Tannic acid(sigma, USA)를 표준 용액으로 사용하여 검량선을 작성하였다. 이때, 비교예로는 실시예 1 및 2의 과정인 미강의 전처리, 가수분해 및 발효 과정을 수행하지 않고 실시예 3의 추출 과정만으로 제조된 일반 미강 추출물을 사용하였다.
| 폴리페놀 화합물 함량(ug/mg) | |
| 비 발효 미강(비교예) | 25.60 ± 2.00 |
| 발효 미강 추출물(실시예 3) | 43.30 ± 1.93 |
그 결과, 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명으로부터 제조된 발효 미강 추출물은 비교예인 비 발효 미강 추출물 대비 폴리페놀 화합물 함량이 증가하였으며, 이는 미강의 전처리, 가수분해 및 발효에 의해 그 함량이 증가된 것으로 예측할 수 있었다. 결과적으로, 미강을 전처리하고 효소제로 가수분해시킨 다음, 버섯으로 발효시키는 단계를 포함시켜 발효 미강 추출물을 제조할 경우 항산화 활성을 증가시킬 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
<실험예 2> 발효 미강 추출물의 영양성분 분석
상기 실시예 3에서 제조된 발효 미강 추출물의 영양성분은 AOAC의 표준분석법에 의하여 분석하였다. 수분 함량은 105℃ 상압건조법, 조단백질 함량은 Micro-Kjeldahl법 및 조지방 함량은 Soxhlet법을 이용하여 분석하였으며, 그 외 나이아신, 비타민 E, 무기질 함량을 각각 분석법을 준하여 분석하였다. 비교예인 일반 미강의 영양성분은 '식품의약품안전처 식품영양성분 DB'에 제시되어 있는 기준표를 기준으로 비교하여 산정하였고, 발효 미강 추출물의 영양성분은 대표적인 영양성분을 지표로 하여 검토하였다.
| 항목 | 일반 미강 | 발효 미강 추출액(실시예 3) |
| 수분(%) | 6.13 | 65 |
| 조지방(g) | 20.85 | 0.9 |
| 조섬유(g) | 21 | 0.3 |
| 조단백(g) | 13.35 | 3 |
| 나이아신(mg) | 33.995 | 49.58 |
| 칼륨 (mg) | 1485 | 1565 |
그 결과, 표 2에 나타난 바와 같이, 미강에 가장 많이 함유되어 있는 비타민 B군인 나이아신 및 무기질인 칼륨의 함량은 발효 미강 추출물이 일반 미강보다 높은 함량을 가지고 있었으나, 일반성분인 조지방, 조섬유, 조단백의 함량은 일반 미강보다 낮게 나타내었다. 또한, 수분 함량은 발효 미강 추출물이 일반 미강보다 현저하게 많이 함유되어 있음을 확인할 수 있었다.<실험예 3> 발효 미강 추출물 함유 취반밥의 영양성분 분석
상기 실시예 3에서 제조된 발효 미강 추출물을 기존 현미와 비교하여 섭취 시 제공되는 영양을 비교하기 위하여 실시예 4에서 제조된 발효 미강 추출물 함유 취반밥 및 현미밥의 영양성분을 분석하였다.
영양성분은 AOAC의 표준분석법에 의하여 분석하였다. 수분 함량은 105℃ 상압건조법, 조단백질 함량은 Micro-Kjeldahl법 및 조지방 함량은 Soxhlet법을 이용하여 분석하였으며, 그 외 나이아신, 비타민 E, 무기질 함량을 각각 분석법을 준하여 분석하였다. 비교예인 현미밥의 영양성분은 '식품의약품안전처 식품영양성분 DB'에 제시되어 있는 기준표를 기준으로 비교하여 산정하였다.
| 항 목 | 현미밥 | 발효 미강 추출물 함유 취반밥(실시예 4) |
| 수분(%) | 58.5 | 58 |
| 조지방(g) | 0.2 | 0.11 |
| 조섬유(g) | 2.8 | 0.19 |
| 조단백(g) | 3.3 | 3.47 |
| 나이아신(mg) | 1.1 | 3.88 |
| 칼륨(mg) | 118 | 133.74 |
그 결과, 표 3에 나타난 바와 같이, 조섬유는 발효 미강 추출물 함유 취반밥이 현미밥보다 함량이 낮았고, 조지방 및 조단백은 기존 현미밥과 유사한 함량을 나타내었다. 또한 나이아신 및 칼륨의 함량은 현미밥보다 함량이 높은 것을 확인할 수 있었다.이러한 영양성분을 종합적으로 볼 때 현미 섭취시 소화장애를 일으키는 미강의 견고한 식이섬유는 제거되어 낮은 함량을 나타내었으나, 이들 성분들은 다른 식품에서도 충분히 공급될 수 있는 성분이다. 하지만, 현미에서 요구되는 미강의 영양성분 중 대표적인 영양성분인 비타민 B군인 나이아신과 무기질인 칼륨은 미강의 전처리, 가수분해 및 발효에 의해 추출 효율을 높임으로써 일반 미강 및 현미밥 보다 높은 함량을 나타냈으며, 소화흡수에 방해되는 성분은 제거하고 필수적인 성분을 증가시킴으로써 영양성 및 소화흡수율의 효율성을 증대시킬 수 있을 것으로 확인되었다.
<실험예 4> 발효 미강 추출물 함유 취반밥의 관능검사
상기 실시예 4에서 제조된 발효 미강 추출물 함유 취반밥의 관능검사는 색(윤기), 향, 맛, 질감 및 종합적인 기호도 평가로 확인하였다.
사용된 시료는 발효 미강 추출물을 10%로 첨가하여 취반한 밥과 백미밥 및 현미밥을 각각 대조구로 하여 검사하였다. 발효 미강 추출물 함유 취반밥의 관능검사는 30~60대 30명을 대상으로 색(윤기), 향, 맛, 질감 및 종합적인 기호도를 각 항목별로 최고 7점, 최저 1점으로 7단계 평가하여 SAS 프로그램으로 통계처리하였다.
그 결과, 표 4 및 도 4에서 확인할 수 있듯이, 본 발명으로부터 제조된 발효 미강 추출물 함유 취반밥은 기존 백미밥 및 현미밥보다 색(윤기), 향, 맛, 질감을 비롯한 종합적인 기호도 평가에서 높이 평가되었으며, 특히, 질감에서 현미밥의 경우에는 미강이 그대로 포함되어 있어 딱딱하고 거친 질감을 부여하는 반면, 발효 미강 추출물 함유 취반밥은 백미와 같은 질감을 가지고 있기 때문에 높은 평가를 받은 것임을 확인할 수 있었다.
| 항 목 | 색(윤기) | 향 | 맛 | 질감 | 종합적인 기호도 |
| 백미밥 | 3.30 | 3.30 | 5.30 | 6.00 | 4.70 |
| 현미밥 | 5.33 | 5.33 | 4.67 | 3.00 | 3.33 |
| 발효미강추출물 첨가밥 |
5.33 | 5.67 | 5.67 | 6.33 | 6.33 |
결과적으로 실험예 1 내지 4를 통하여 분석한 결과, 본 발명에서 제조한 발효 미강 추출물은 현대인에게 익숙한 백미의 식감을 부여하면서 영양성과 기호도를 충족시켜주기 때문에 기존 현미나 미강을 이용한 식품으로의 이용 한계를 벗어나 다양한 가공식품의 개발을 위한 소재로서 활용가능하며 더 나아가 국민건강증진과 부산물의 활용에 있어서 국가경제에 이바지하는 효과를 가져올 수 있다.이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
Claims (9)
- (a) 미강 100중량부에 대하여 물을 200 내지 1000중량부로 첨가하고, 60 내지 121℃에서 5 내지 120분 동안 가열시켜 미강을 전처리하는 단계;
(b) 상기 (a)의 단계에서 얻어진 전처리된 미강을 효소제로 가수분해시키는 단계;
(c) 상기 (b)의 단계에서 얻어진 가수분해된 미강을 버섯으로 발효시키는 단계;
(d) 상기 (c)의 단계에서 얻어진 발효 미강에 물, 주정 또는 이들의 혼합물 중에서 선택된 1종을 첨가하여 추출하는 단계; 및
(e) 상기 (d)의 단계에서 얻어진 추출액을 여과 및 농축시키는 단계를 포함하되,
상기 효소제는 알파아밀라아제(α-amylase), 베타아밀라아제(β-amylase), 글루코아밀라아제(Glucoamylase), 셀룰라아제(Cellulase) 및 프로테아제(Protease)로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상이며,
상기 가수분해시키는 단계는 미강 100중량부에 대하여 효소제를 0.001 내지 0.1중량부로 첨가하고, 50 내지 60℃에서 5 내지 8시간 동안 수행하는 것으로서,
폴리페놀 화합물의 함량이 40 내지 47ug/mg인 것을 특징으로 하는 항산화 활성을 갖는 발효 미강 추출물의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 폴리페놀 화합물의 함량이 41.37 내지 45.23ug/mg인 것을 특징으로 하는 항산화 활성을 갖는 발효 미강 추출물의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 버섯은 코디셉스 시넨시스(Cordyceps sinensis), 코디셉스 밀리타리스(Cordyceps militaris), 코디셉스 스카라베콜라(Cordyceps scarabaecola), 코디셉스 누탄스(Cordyceps nutans), 코디셉스 스페코세팔라(Cordyceps sphecocephala) 및 코디셉스 트리센트리(Cordyceps tricentri)로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 항산화 활성을 갖는 발효 미강 추출물의 제조방법.
- 제 3항에 있어서,
상기 코디셉스 밀리타리스(Cordyceps militaris)는 Potato dextrose broth(PDB) 또는 Potato dextrose agar(PDA) 배지에 접종한 후, 20 내지 30℃에서 3 내지 10일 동안 배양하는 것을 특징으로 하는 항산화 활성을 갖는 발효 미강 추출물의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 버섯은 미강 100중량부에 대하여 0.1 내지 10중량부로 접종하고, 20 내지 35℃에서 1 내지 10일 동안 발효시키는 것을 특징으로 하는 항산화 활성을 갖는 발효 미강 추출물의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 추출하는 단계는 발효 미강 100중량부에 대하여 400 내지 800 중량부의 물, 주정 또는 이들의 혼합물 중에서 선택된 1종을 첨가하여 60 내지 121℃에서 1 내지 10시간 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 항산화 활성을 갖는 발효 미강 추출물의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 농축시키는 단계는 30 내지 90℃에서 추출액이 0.1 내지 0.5배가 될 때까지 감압농축하는 것을 특징으로 하는 항산화 활성을 갖는 발효 미강 추출물의 제조방법.
- 제 1항 내지 7항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 폴리페놀 화합물의 함량이 40 내지 47ug/mg인 항산화 활성을 갖는 발효 미강 추출물.
- 제 8항에 있어서 폴리페놀 화합물의 함량이 41.37 내지 45.23ug/mg인 것을 특징으로 하는 항산화 활성을 갖는 발효 미강 추출물.
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