KR20190058946A - 락토바실러스 브레비스 kccm 40014 균주를 이용한 가바 함유 고단백 발효 분말의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 특정 유산균으로 발효시키는 단계를 포함하는 가바 함유 고단백 발효 분말의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 특정 유산균으로 발효시키는 단계를 포함하는 가바 함유 고단백 발효 분말의 제조방법은 천연물 및 식품 분야에서 가바 함유량을 높이기 위한 방법으로 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명의 특정 유산균으로 발효시키는 단계를 포함하는 가바 함유 고단백 발효 분말의 제조방법은 천연물 및 식품 분야에서 가바 함유량을 높이기 위한 방법으로 유용하게 사용될 수 있다.
Description
본 발명은 가바 함유 고단백 발효 분말의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 락토바실러스 브레비스 KCCM 40014 균주를 이용한 가바 함유 고단백 발효 분말의 제조방법에 관한 것이다.
감마아미노부틸산(gamma-aminobutyric acid, GABA)은 자연계에 널리 분포하는 비단백질성 아미노산의 일종으로, 사람에 있어서는 신경계 및 혈액에서 발견되고, 뇌와 척추에 많이 존재하는 흥분 억제성 신경전달물질로 알려져 있다.
상기 감마아미노부틸산은 동물의 경우 포유동물의 소뇌나 골수 또는 갑각류의 신경근 접합부에 많이 존재하고, 식물에서는 발아현미를 비롯한 발아곡류, 차, 황기, 뽕 등에 널리 존재하며, 홍국 중에도 다량 존재하는 것으로 알려져 있다.
1950년대에 상기 감마아미노부틸산이 포유동물의 뇌신경조직에 많이 분포되어 있다는 것이 발견되면서 뇌의 신경기능에 영양을 미칠 것으로 추정되었고, 이후 감마아미노부틸산이 생체내에서 글루탐산으로부터 생합성되어 생성되는 것과 뇌의 혈류를 활발하게 하고 뇌의 산소공급량을 증진시킴으로써 뇌세포의 대사기능을 촉진시키는 것으로 밝혀졌다.
이후, 상기 감마아미노부틸산이 뇌 혈류개선, 뇌 대사증진 작용, 정신안정, 중풍 및 치매의 예방, 기억력증진, 불면증 개선과 같은 뇌 기능 개선 및 학습능력 향상에 효과가 있는 것으로 연구되었고, 고혈압 예방, 이뇨작용, 간 기능개선 또는 비만개선 등의 효과가 연구되면서, 다양한 기능성을 바탕으로 의약품과 기능성 식품의 소재로 응용되고 있다. 일 예로, 상기 감마아미노부틸산은 뇌졸증 치료제로서 의약품으로 등록되어 있다.
이러한 다양한 기능성으로 인해 의약품이나 기능성 식품의 소재로서 감마아미노부틸산에 대한 관심이 고조되고 있으나, 일반적으로 식물체가 함유하고 있는 감마아미노부틸산은 양이 많지 않아 순수한 감마아미노부틸산을 회수하는 것이 매우 어려워 그 사용이 제한되고 있는 실정이다.
이에 따라 천연물 및 식품 내에서 감마아미노부틸산 함유량을 높이기 위한 연구 및 미생물을 이용한 감마아미노부틸산의 함량 증가 연구가 지속되고 있으나, 아직 미비한 실정이다.
따라서, 상기 감마아미노부틸산의 활용 측면에서 감마아미노부틸산을 함유한다양한 제품에 대한 연구의 필요성이 증대되고 있다.
본 발명의 발명자들은 식품 및 천연물에서 감마아미노부틸산의 함량을 증가시키는 방법에 대하여 연구하던 중, 미배아 추출물을 특정 유산균으로 발효시켜 특정 구성성분과 혼합한 후 분무건조함으로써, 고함량의 가바를 함유하는 고단백 발효 분말을 제조할 수 있다는 것을 발견하였다.
따라서, 본 발명은 특정 유산균으로 발효시키는 단계를 포함하는 가바 함유 고단백 발효 분말의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따라, (a) 미배아 추출물을 제조하는 단계; (b) 상기 제조된 미배아 추출물에 포도당, 대두배아 가수분해물, 효모 가수분해물 및 MSG를 첨가한 후 락토바실러스 브레비스 KCCM 40014로 발효하는 단계; 및 (c) 상기 단계(b)에서 얻어진 발효물과 유청분리단백 가수분해물 및 효모 가수분해물을 혼합하여 분무건조하는 단계를 포함하는 가바 함유 고단백 발효 분말의 제조방법이 제공된다.
일 구현예에서, 단계(a)의 상기 미배아 추출물은 쌀눈을 침지, 분쇄, 세레믹스 처리, 터마밀 처리, 실활, 여과 및 농축하여 제조될 수 있다.
일 구현예에서, 단계(b)의 상기 대두배아 가수분해물은 대두배아를 비스코자임, 펑가밀 및 프로타멕스로 가수분해시켜 제조될 수 있으며, 상기 락토바실러스 브레비스 KCCM 40014은 무 추출액 함유 식물성 유산균 배지로 배양될 수 있다.
일 구현예에서, 단계(c)의 상기 가바 함유 고단백 발효 분말은 가바 1 중량% 이상이고, 조단백질 40 중량% 이상일 수 있다.
본 발명의, (a) 미배아 추출물을 제조하는 단계; (b) 상기 제조된 미배아 추출물에 포도당, 대두배아 가수분해물, 효모 가수분해물 및 MSG를 첨가한 후 락토바실러스 브레비스 KCCM 40014로 발효하는 단계; 및 (c) 상기 단계(b)에서 얻어진 발효물과 유청분리단백 가수분해물 및 효모 가수분해물을 혼합하여 분무건조하는 단계를 포함하는 가바 함유 고단백 발효 분말의 제조방법에 의해, 가바 1 중량% 이상이고, 조단백질 40 중량% 이상의 가바 함유 고단백 발효 분말을 제조할 수 있다는 것이 밝혀졌다.
따라서, 본 발명의 특정 유산균으로 발효시키는 단계를 포함하는 가바 함유 고단백 발효 분말의 제조방법은 천연물 및 식품 분야에서 가바 함유량을 높이기 위한 방법으로 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 고함량 GABA 함유 고단백 발효분말의 제조 공정도이다.
본 발명은 (a) 미배아 추출물을 제조하는 단계; (b) 상기 제조된 미배아 추출물에 포도당, 대두배아 가수분해물, 효모 가수분해물 및 MSG를 첨가한 후 락토바실러스 브레비스 KCCM 40014로 발효하는 단계; 및 (c) 상기 단계(b)에서 얻어진 발효물과 유청분리단백 가수분해물 및 효모 가수분해물을 혼합하여 분무건조하는 단계를 포함하는 가바 함유 고단백 발효 분말의 제조방법을 제공한다.
상기 단계(a)는 쌀눈으로부터 미배아 추출물을 제조하는 단계이다. 쌀눈을 침지, 분쇄, 세레믹스 처리, 터마밀 처리, 실활, 여과 및 농축함으로써 미배아 추출물을 제조할 수 있다.
상기 단계(b)는 제조된 미배아 추출물에 포도당, 대두배아 가수분해물, 효모 가수분해물 및 MSG를 첨가한 후 락토바실러스 브레비스 KCCM 40014로 발효하는 단계이다. 이 때, 상기 대두배아 가수분해물은 대두배아를 비스코자임, 펑가밀 및 프로타멕스로 가수분해시켜 제조될 수 있다.
상기 미배아 추출물은 1 ∼ 20 브릭스, 바람직하게는 5 ∼ 15 브릭스, 더욱 바람직하게는 10 브릭스로 희석되어 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 미배아 추출물은 80 ∼ 90 중량부, 상기 포도당은 1 ∼ 5 중량부, 상기 대두배아 가수분해물은 1 ∼ 5 중량부, 상기 효모 가수분해물은 1 ∼ 5 중량부, 상기 MSG는 1 ∼ 5 중량부로 혼합될 수 있다.
상기 락토바실러스 브레비스 KCCM 40014은 무 추출액 함유 식물성 유산균 배지에 첨가하여 배양될 수 있으며, 1 ∼ 10 중량%, 바람직하게는 3 ∼ 7 중량%, 더욱 바람직하게는 5 중량%로 첨가될 수 있다. 상기 무 추출액은 1 ∼ 10 브릭스, 바람직하게는 3 ∼ 7 브릭스, 더욱 바람직하게는 5 브릭스일 수 있으며, 배지 : 무 추출액의 비율이 1 : 1 ∼ 10 (g/ml), 바람직하게는 1 : 2 ∼ 6 (g/ml), 더욱 바람직하게는 1 : 4 (g/ml)이나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 단계(c)는 발효물과 유청분리단백 가수분해물 및 효모 가수분해물을 혼합하여 분무건조하는 단계이다.
상기 발효물은 10 중량부를 기준으로, 상기 유청분리단백 가수분해물은 1 ∼ 9 중량부, 상기 효모 가수분해물은 5 ∼ 15 중량부로 혼합될 수 있다.
단계(c)를 수행하여 얻어지는 상기 가바 함유 고단백 발효 분말은 가바 1 중량% 이상이고, 조단백질 40 중량% 이상일 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.
<실시예>
1.
락토바실러스
브레비스 KCCM 40014의 배양
무를 습식분쇄하고, 7배수(부피)의 물을 첨가한 후 60 ℃에서 3시간 가열 추출한 후 여과하여 5 Brix되게 농축하여 무추출액을 제조하였다. 제조된 무 추출액을 함유한 식물성 유산균 배지(하기 표 1 참조)를 제조하여 95 ℃에서 30분간 살균한 후, 가바 생성 균주로 보관중인 락토바실러스 브레비스 KCCM 40014(Lactobacillus brevis KCCM 40014)를 접종하여, 35 ℃에서 24시간 배양한 후, 유청분리단백과 덱스트린을 15 중량%씩 첨가하여 용해한 후, 분무건조하여 유산균 분말을 제조하였다.
제조한 분말을 살균한 무 추출액 함유 식물성 유산균 배지에 계대배양을 하지 않고, 유산균 분말 5 중량%를 접종하여 24시간 동안 발효용 균을 배양하였다.
| 성분 | 함량(g) |
| 소이펩톤F(SoypeptoneF) | 20.0 |
| 효모 추출물(YeastExtrat) | 5.0 |
| L-시스테인 HCl(L-cysteine HCl) | 1.0 |
| 포도당(무수) | 20.0 |
| MgSO4 | 0.10 |
| KH2PO4 | 0.65 |
| K2HPO4 | 0.65 |
| NaHCO3 | 1.50 |
| NaCl | 1.00 |
| FeSO4 | 0.05 |
| MnSO4 | 0.05 |
| 시트르산 나트륨(Sodium Citrate) | 5.00 |
| 무 추출액(5Bx) | 945.00 |
2.
미배아
추출물의 제조
쌀눈의 2배의 정수를 넣고, 2시간 침지한 후 습식분쇄기로 분쇄하고, 세레믹스(Novo사, Ceremix 6X MG) 0.5 중량%를 첨가하여 60 ℃에서 4시간 처리한 후 터마밀(Novo사, Termamyl 120L) 2 중량%를 첨가하고, 85 ℃에서 2시간 처리한 후 95℃에서 30분간 실활시킨 후 여과하고, 20 브릭스(Brix)까지 농축하여 살균하여 제조하였다.
3.
대두배아
가수분해물의
제조
대두배아 1kg에 증류수 10L를 넣고 불린 후 믹서로 파쇄하였다. 비스코자임(viscozyme)(Novo사, Viscozyme L), 펑가밀(Fungamyl)(Novo사, Fungamyl 800L), 프로타멕스(protamex)(Novo사, Protamex)를 각각 0.5 중량% 첨가하여 55 ℃에서 4시간 동안 가수분해한 후, 효소 반응을 정지시키기 위하여 80 ℃에서 15분간 열처리하여 대두배아 가수분해물을 얻었다.
4.
가수분해물(유청분리
단백
가수분해물
, 효모
가수분해물
)의 제조
시료 1 kg에 증류수 10 L를 첨가하고, pH 8로 조정한 후 알칼라제(Alcalase, Novo사, Alcalase 2.4L)를 0.5 중량% 첨가하여 55 ℃에서 2시간 가수분해를 마친 후, pH를 6으로 조정한 다음 플라보자임(Novo사, Flavourzyme 500MG)을 0.5 중량% 첨가하여 2시간 가수분해한 다음, 효소의 반응 정지를 위하여 80 ℃에서 5분간 열처리한 후 100 메쉬로 여과하여 가수분해물을 얻었다.
5. 발효 단계
상기에서 제조한 미배아 추출물, 대두배아 가수분해물 및 효모 가수분해물과 포도당, MSG(monosodium glutamate, 글루탐산 일나트륨)를 혼합한 후 유산균으로 발효하는 단계이다.
미배아 추출물은 10 Brix로 희석하여 사용하고, 탄소원으로 포도당 2%, 질소원으로 대두배아 가수분해물 2%, 효모 가수분해물 2%, MSG 3%를 혼합하여 살균한 후, 24시간 배양된 발효용 유산균을 5 중량%로 접종하여 35 ℃에서 4일간 발효를 실시하였다.
6. 고단백 분말의 제조
배양액에 유청분리단백 가수분해물과 효모 가수분해물을 첨가하여 분무건조하여 고단백 분말을 제조하는 단계이다.
전 단계의 발효액 1,000 g에 유청분리단백 가수분해물 500 g과 효모 가수분해물 1,000 g을 혼합하고, 여과한 후 90 ℃에서 30분간 살균한 다음 분무건조하여, 가바가 1 중량% 이상이고, 조단백질이 40 중량%이상인 고단백 발효 분말을 제조하였다.
7.
가바의
분석
배양액의 글루타메이트(glutamate)와 가바(GABA)의 분석은 HPLC를 이용하여 하기 조건으로 실시하였다.
컬럼은 Poroshell HPH-C18(2.1×100 ㎜, 4 ㎛)을 사용하였고, 가드(guard) 칼럼은 Poroshell HPH-C18(2.1×5 ㎜, 4 ㎛)을 사용하였으며, 컬럼 온도는 40 ℃로 유지하여 분석하였다. 이동상 A 용매는 10 mM Na2HPO4 용액과 10 mM Na2B4O7·10H2O 용액을 각각 제조하여 1:1(v/v)로 혼합한 후 인산(H3PO4)으로 pH 8.2가 되도록 조정하였다. 이동상 B 용매는 아세토니트릴(acetonitrile), 메탄올 및 물을 45:45:10(v:v:v)의 비율로 혼합하여 제조하였다. 이동상은 0분 2%:B, 5분 2%:B, 9분 57%:B, 11분 80%:B, 13분 80%:B, 13.1분 2%:B, 15분 20%:B, 20분 2%:B로 변화를 주었으며, 유속은 분당 0.5 ㎖로 흐르도록 하였다. 분석 시료는 10배로 희석한 후, 0.45 ㎛ 시린지 필터(syringe filter)를 이용하여 여과한 다음, 오토 샘플러(auto sampler)를 이용하여 OPA(o-phthaldialdehyde) 유도체화한 후 5 ㎕ 주입하도록 하고 UV 검출기 338 ㎚로 결과를 측정하였다.
8. 결과
(1) 질소원으로
가수분해물을
이용한 유산균의 배양 효과
미배아 추출물은 10 Brix로 희석하여 사용하고, 포도당 2 중량%, MSG 2 중량%를 첨가하고, 질소원으로 대두배아 가수분해물과 효모 가수분해물을 1 - 6%를 혼합하여 살균한 후, 락토바실러스 브레비스 KCCM 40014 균주가 24시간 배양된 발효용 유산균을 5 중량% 접종하고 35 ℃에서 4일간 발효를 실시하였다. 그 결과를 하기 표 2에 기재하였다.
| 질소원 | 첨가농도 (%, w/w) |
가바 함량 (mg/g) |
| 대두배아 가수분해물 | 2 | 1.25 |
| 4 | 1.58 | |
| 6 | 1.92 | |
| 효모 가수분해물 | 2 | 1.65 |
| 4 | 2.14 | |
| 6 | 2.28 | |
| 대두배아 가수분해물(1, 2, 3) + 효모 가수분해물(1, 2, 3) |
2 | 2.25 |
| 4 | 2.98 | |
| 6 | 2.86 |
(2)
미배아
추출물을 이용한
가바의
생산
대두배아 가수분해물과 효모 가수분해물을 2%, 4%, 6%로 첨가하고, MSG를 1-5%를 첨가한 후, 락토바실러스 브레비스 KCCM 40014 균주로 발효하여 그 결과를 하기 표 3에 기재하였다.
| 질소원 | 첨가농도 (%, w/w) |
MSG 첨가농도 (%, w/w) |
가바 함량 (mg/g) |
| 대두배아 가수분해물 + 효모 가수분해물 |
2 | 1 | 2.25 |
| 3 | 2.48 | ||
| 5 | 3.77 | ||
| 4 | 1 | 2.98 | |
| 3 | 3.14 | ||
| 5 | 3.87 | ||
| 6 | 1 | 2.86 | |
| 3 | 2.98 | ||
| 5 | 3.26 |
(3) 제품의 성분 분석 결과
가바가 1,438 mg으로 1 중량% 이상이고, 조단백질은 43.8 중량%로 40% 이상인 고단백 발효 분말을 제조하였다.
하기 표 4에 미배아 발효 추출물의 영양성분(100 g)을 기재하였다.
| 성분 | 영양성분(100 g 중) |
| 가바 | 1,438 mg |
| 열량 | 358.2 kcal |
| 수분 | 2.2 g |
| 지방 | 0.4 g |
| 단백질 | 43.8 g |
| 회분 | 8.6 g |
| 탄수화물 | 45.0 g |
| 식이섬유 | 0.3 g |
| 메티오닌+시스테인 | 812 mg |
| 로이신 | 3,449 mg |
| 이소로이신 | 1,925 mg |
| 발린 | 2,167 mg |
| 라이신 | 3,122 mg |
| 페닐알라닌+티로신 | 2,178 mg |
| 트레오닌 | 2,487 mg |
| 트립토판 | 528 mg |
| 히스티딘 | 814 mg |
| 칼슘 | 138.82 mg |
| 인 | 637.45 mg |
| 마그네슘 | 168.87 mg |
| 철 | 3.27 mg |
| 아연 | 4.26 mg |
| 구리 | 0.16 mg |
| 셀레늄 | 0.09 mg |
| 티아민 | 5.47 mg |
| 리보플라빈 | 0.61 mg |
| 나이아신 | 86.11 mg NE |
| 엽산 | 23.96 ㎍/100 g |
Claims (5)
- (a) 미배아 추출물을 제조하는 단계;
(b) 상기 제조된 미배아 추출물에 포도당, 대두배아 가수분해물, 효모 가수분해물 및 MSG를 첨가한 후 락토바실러스 브레비스 KCCM 40014로 발효하는 단계; 및
(c) 상기 단계(b)에서 얻어진 발효물과 유청분리단백 가수분해물 및 효모 가수분해물을 혼합하여 분무건조하는 단계
를 포함하는 가바 함유 고단백 발효 분말의 제조방법. - 제1항에 있어서, 단계(a)의 상기 미배아 추출물이 쌀눈을 침지, 분쇄, 세레믹스 처리, 터마밀 처리, 실활, 여과 및 농축하여 제조되는 것을 특징으로 하는 가바 함유 고단백 발효 분말의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 단계(b)의 상기 대두배아 가수분해물이 대두배아를 비스코자임, 펑가밀 및 프로타멕스로 가수분해시킨 것을 특징으로 하는 가바 함유 고단백 발효 분말의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 단계(b)의 상기 락토바실러스 브레비스 KCCM 40014가 무 추출액 함유 식물성 유산균 배지로 배양된 것을 특징으로 하는 가바 함유 고단백 발효 분말의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 단계(c)의 상기 가바 함유 고단백 발효 분말이 가바 1 중량% 이상이고, 조단백질 40 중량% 이상인 것을 특징으로 하는 가바 함유 고단백 발효 분말의 제조방법.
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| KR1020170156399A KR20190058946A (ko) | 2017-11-22 | 2017-11-22 | 락토바실러스 브레비스 kccm 40014 균주를 이용한 가바 함유 고단백 발효 분말의 제조방법 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220037241A (ko) | 2020-09-17 | 2022-03-24 | 이현구 | 콩 배아 발효물의 제조방법 및 이에 따라 제조된 콩 배아 발효물 |
| KR20220073983A (ko) * | 2020-11-27 | 2022-06-03 | 이스트힐(주) | 유산균 쌀 발효물을 포함하는 피부 마이크로비옴 기능 증진용 조성물 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150118568A (ko) | 2015-09-30 | 2015-10-22 | 목포대학교산학협력단 | 감마아미노부틸산 고생산성 락토바실러스 브레비스 및 그의 용도 |
| KR20170073239A (ko) | 2015-12-18 | 2017-06-28 | 계명대학교 산학협력단 | 젖산균을 이용한 고농도 gaba 함유 아로니아 발효물 제조방법 |
-
2017
- 2017-11-22 KR KR1020170156399A patent/KR20190058946A/ko not_active Application Discontinuation
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