KR20200073773A - 난각막 발효물을 포함하는 천연 식품첨가물용 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 a) 난각막(Egg shell membrane)을 수득하는 단계;
b) 상기 단계 a)의 난각막을 건조 및 분쇄하는 단계;
c) 상기 단계 b)의 분쇄된 난각막을 발효하는 단계; 및
d) 상기 단계 c)의 발효된 난각막으로부터 난각막 가수분해물을 여과 및 추출하는 단계;
를 포함하는 천연 식품첨가물용 조성물 제조방법에 대한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법으로 제조된 천연 식품첨가물용 조성물 및 이를 포함하는 식품에 대한 것이다.
따라서, 본 발명의 난각막 발효물은 유화능 내지 항산화능이 우수하며, 미생물의 성장을 저해할 수 있고 pH를 감소시키는 효과가 유의적이므로 천연 식품첨가물용 조성물로서 활용될 수 있다.

Description

난각막 발효물을 포함하는 천연 식품첨가물용 조성물 및 그 제조방법 {Composition comprising fermented egg shell membrane for natural food additives and manufacturing method thereof}

본 발명은 a) 난각막(Egg shell membrane)을 수득하는 단계;

b) 상기 단계 a)의 난각막을 건조 및 분쇄하는 단계;

c) 상기 단계 b)의 분쇄된 난각막을 발효하는 단계; 및

d) 상기 단계 c)의 발효된 난각막으로부터 난각막 가수분해물을 여과 및 추출하는 단계;

를 포함하는 천연 식품첨가물용 조성물 제조방법에 대한 것이다.

또한, 본 발명은 상기 제조방법으로 제조된 천연 식품첨가물용 조성물 및 이를 포함하는 식품에 대한 것이다.

계란은 높은 영양가로 인해 세계에서 가장 많이 소비되는 식품 중 하나로, 계란 가공 과정에서 계란 총 중량의 11%를 구성하는 계란 껍데기와 난각막(Eggshell membrane; ESM)이 다량의 부산물로 발생된다. 계란 껍데기는 생리활성 화합물 및 영양 보조제의 좋은 공급원으로 알려져 있다.

난각막은 생리활성 화합물의 매우 좋은 공급원으로 알려져 있고 많은 양의 단백질을 함유하고 있다. 버려지는 난각막의 단백질과 콜라겐 추출에 대한 연구는 있었지만 단백질 가수 분해물에 대한 연구는 거의 보고되지 않았다. 또한 단백질 가수분해는 이미 다양한 식물 및 동물로부터 얻어지는 여러 가지 효소를 사용하여 생산되어 왔지만 미생물 발효에 의한 단백질 가수 분해물과 펩티드 생성에 대한 연구는 거의 진행되어 오지 않았다.

다양한 원료와 첨가물들이 육제품의 유통기한 및 품질을 향상시키기 위해 많이 사용되고 있는데 그 중 인산염(phosphate)이 널리 사용되고 있다. 육제품 제조 과정에서 인산염(특히 알칼리 인산염(alkaline phosphate))의 가장 좋은 기능은 고기 반죽의 pH를 올려줌으로써 보수력을 향상시켜주는 것이다. 따라서 조리 효율, tenderness와 juiciness를 포함한 질감을 향상시킨다. 인산염의 다른 유익한 효과는 유화액(emulsion)의 안정화를 가능하게 하며 이온 강도에 작용하여 염용성 단백질 추출을 증가시켜 육제품의 식감을 좋게 하고, 금속 킬레이팅 활성을 통해 지질 산패를 억제하여 이취 형성을 억제시켜주는 것이다.

하지만 인산염은 화학적 합성 물질이다. 최근 연구에서는 소비자들이 화학 합성 첨가물보다 기능성 천연 첨가물을 선호하는 경향이 있고 그에 따라 200% 또는 그 이상의 비용을 지불할 것이라는 연구 결과가 있다. 게다가 육가공 산업은 이미 nitrite, ascorbic acid와 같은 합성 첨가물을 대체할 적절한 것을 찾으려는 시도를 계속하고 있다.

대한민국 공개특허 제 10-2013-0048302호는 석류피 추출물을 유효성분으로 함유하는 천연 식품 첨가제 및 이의 제법에 대한 것으로서, 상기 첨가제는 미생물에 대하여 우수한 생육 억제효과를 나타내어 식품을 장기간 보관하기 위한 천연 식품보존제 내지 천연 방부제로 활용될 수 있음을 개시하고 있다. 그러나, 난각막을 발효시킨 후 이를 이용한 천연 식품 첨가물에 대한 연구는 개시된바 없다.

이에, 본 발명자들은 화학적으로 합성한 식품첨가물을 대체하고 천연 물질을 활용하면서 유화능이 높은 천연 식품첨가물을 제공하고자 예의 노력한 결과, 발효시킨 난각막의 가수분해물이 유의적인 유화능을 가지고 식품에 활용할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 a) 난각막(Egg shell membrane)을 수득하는 단계;

b) 상기 단계 a)의 난각막을 건조 및 분쇄하는 단계;

c) 상기 단계 b)의 분쇄된 난각막을 발효하는 단계; 및

d) 상기 단계 c)의 발효된 난각막으로부터 난각막 가수분해물을 여과 및 추출하는 단계;

를 포함하는 천연 식품첨가물용 조성물 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 제조방법으로 제조된 천연 식품첨가물용 조성물 및 이를 포함하는 식품을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 a) 난각막(Egg shell membrane)을 수득하는 단계;

b) 상기 단계 a)의 난각막을 건조 및 분쇄하는 단계;

c) 상기 단계 b)의 분쇄된 난각막을 발효하는 단계; 및

d) 상기 단계 c)의 발효된 난각막으로부터 난각막 가수분해물을 여과 및 추출하는 단계;

를 포함하는 천연 식품첨가물용 조성물 제조방법을 제공한다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 단계 b)의 분쇄는 초음파 분쇄인 것일 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 단계 c)의 발효는 락토바실러스(Lactobacillus)속 균으로 이루어지는 것일 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 식품첨가물은 산도조절제, 산화방지제, 착색제, 발색제, 보존료 및 유화제로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것일 수 있다.

본 발명은 상기 제조방법을 통하여 제조된 난각막(Egg shell membrane) 발효물을 포함하는 천연 식품첨가물용 조성물을 제공한다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 식품첨가물은 산도조절제, 산화방지제, 착색제, 발색제, 보존료 및 유화제로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것인 것일 수 있다.

본 발명은 상기 조성물을 포함하는 식품을 제공한다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 식품은 산도조절제, 산화방지제, 착색제, 발색제, 보존료 및 유화제로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상이 포함될 수 있는 식품인 것일 수 있다.

따라서, 본 발명의 난각막 발효물은 유화능 내지 항산화능이 우수하며, 미생물의 성장을 저해할 수 있고 pH를 감소시키는 효과가 유의적이므로 천연 식품첨가물용 조성물로서 활용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 난각막 발효물(가수분해물)을 포함하는 천연 식품첨가물의 제작 및 적용 공정을 나타낸 모식도이다.
도 2는 난각막 발효물(가수분해물)의 유화능을 나타낸다.
도 3는 난각막 발효물(가수분해물)을 육가공품에 처리하는 경우 일반 미생물의 성장이 저해됨을 나타낸다.
도 4은 난각막 발효물(가수분해물)을 육가공품에 처리하는 경우 DPPH를 제거하여 항산화 효과가 있음을 나타낸다.
도 5는 난각막 발효물(가수분해물)을 육가공품에 처리하는 경우 산패가 억제되어 항산화 효과가 있음을 나타낸다.
도 6은 난각막 발효물(가수분해물)을 육가공품에 처리하는 경우 pH가 감소하여 식품 저장성 증가에 효과적임을 나타낸다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

상기 기재한 바와 같이, 지금까지 난각막은 대부분 폐기되고 있었으며 특히 식품첨가물로서 활용하는데에 대한 연구가 부족한 실정이었다. 또한 천연 물질을 이용한 식품첨가물에 대한 연구는 이루어지고 있었으나 유화능 등 식품첨가물로서의 효과가 유의적으로 나타낼 수 있는 물질은 아직까지 개시된바 없었다.

본 발명에 따른 난각막 발효물은 유화능 내지 항산화능이 높으며 미생물의 성장을 억제할 수 있고 식품에 첨가되는 경우 이의 pH를 감소시키는 효과가 유의적이므로 천연 식품첨가물용 조성물로서 효과적이다.

본 발명의 난각막(egg shell membrane)은 계란과 같은 알의 속껍질로서 주로 알의 내용물인 난백과 난황을 사용하는 과정에서 부산물로 발생한다. 본 발명에서 난각막의 알은 닭, 메추리, 오리 또는 거위의 알 등 특별히 한정되는 것은 아니나, 바람직하게는 닭의 알일 수 있다. 이때 발생한 부산물은 겉껍질(난각)과 속껍질(난각막 또는 난막)이 붙은 상태이나 겉껍질은 칼슘이 주성분이므로 분리하여 식품용이나 사료용으로 사용한다. 이때 겉껍질에서 약 4~5%를 차지하는 분리된 속껍질이 본 발명에 사용되는 난각막으로서, 인공적 처리를 가하지 않고 폐기되는 상태 그대로가 사용될 수 있고, 인공적 처리를 가한 것이 사용될 수도 있다. 일반적으로 알에서 분리된 난각막은 수분을 일정량 함유하고 있으며, 수분을 제외한 순수한 고형분의 함량은 5 내지 30 중량%를 차지한다.

본 발명의 식품은 당업계에 공지된 통상적인 방법에 따라 다양한 형태로 제조할 수 있다. 일반 식품으로는 이에 한정되지 않지만 음료(알콜성 음료 포함), 과실 및 그의 가공식품(예: 과일통조림, 병조림, 잼, 마아말레이드 등), 어류, 육류 및 그 가공식품(예: 햄, 소시지 콘비이프 등), 빵류 및 면류(예: 우동, 메밀국수, 라면, 스파게이트, 마카로니 등), 과즙, 각종 드링크, 쿠키, 엿, 유제품(예: 버터, 치이즈 등), 식용식물 유지, 마아가린, 식물성 단백질, 레토르트 식품, 냉동식품, 각종 조미료(예: 된장, 간장, 소스 등) 등에 본 발명의 난각막 발효물(가수분해물)을 첨가하여 제조할 수 있다. 또한, 영양보조제로는 이에 한정되지 않지만 캡슐, 타블렛, 환 등에 본 발명의 난각막 발효물(가수분해물)을 첨가하여 제조할 수 있다. 또한, 건강기능식품으로는 이에 한정되지 않지만 예를 들면, 본 발명의 난각막 발효물(가수분해물) 자체를 차, 쥬스 및 드링크의 형태로 제조하여 음용(건강음료)할 수 있도록 액상화, 과립화, 캡슐화 및 분말화하여 섭취할 수 있다. 또한, 본 발명의 난각막 발효물(가수분해물)을 식품 첨가제의 형태로 사용하기 위해서는 분말 또는 농축액 형태로 제조하여 사용할 수 있다.

상기 외에 본 발명의 식품은 여러 가지 영양제, 비타민, 전해질, 풍미제, 착색제, 펙트산, 펙트산의 염, 알긴산, 알긴산의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알코올 또는 탄산화제 등을 함유할 수 있다. 그 밖에 본 발명의 건강식품은 천연 과일주스, 과일주스 음료, 또는 야채 음료의 제조를 위한 과육을 함유할 수 있다. 이러한 성분은 독립적으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 이러한 첨가제의 비율은 크게 중요하진 않지만 본 발명의 조성물 100 중량부당 0.01 ~ 0.1 중량부의 범위에서 선택되는 것이 일반적이다.

본 발명은, a) 난각막(Egg shell membrane)을 수득하는 단계;

b) 상기 단계 a)의 난각막을 건조 및 분쇄하는 단계;

c) 상기 단계 b)의 분쇄된 난각막을 발효하는 단계; 및

d) 상기 단계 c)의 발효된 난각막으로부터 난각막 가수분해물을 여과 및 추출하는 단계;

를 포함하는 천연 식품첨가물용 조성물 제조방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 상기 단계 b)의 분쇄는 통상적으로 난각막을 잘게 분쇄할 수 있는 방법이면 사용가능하나, 바람직하게는 초음파 분쇄인 것이 바람직하다.

본 발명의 상기 단계 c)의 발효는 락토바실러스(Lactobacillus)속 균으로 이루어지는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 락토바실러스 플란타룸 (Lactobacillus plantarum), 락토바실러스 퍼멘툼(Lactobacillus fermentum), 락토바실러스 락티스(Lactobacillus lactis), 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei), 락토바실러스 람노서스(Lactobacillus rhamnosus) 및 락토바실러스 아시도필루스(Lactobacillus acidophilus) 로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 락토바실러스속 균으로 이루어지는 것이 바람직하고, 가장 바람직하게는 락토바실러스 플란타룸(P8) 균으로 이루어지는 것이 가장 바람직하다.

본 발명의 상기 식품첨가물은 산도조절제, 소포제, 표백제, 산화방지제, 착색제, 발색제, 향미증진제, 유화제, 보존료, 팽창제, 감미료 내지 증점제 등 통상적으로 식품제조에 사용되는 식품첨가물이라면 제한없이 해당할 수 있으나, 바람직하게는 산도조절제, 산화방지제, 착색제, 발색제, 보존료 또는 유화제 인 것이 바람직하고, 가장 바람직하게는 산도조절제, 산화방지제 또는 유화제인 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 제조방법을 통하여 제조된 난각막(Egg shell membrane) 발효물을 포함하는 천연 식품첨가물용 조성물 내지 이를 포함하는 식품을 제공할 수 있다.

본 발명의 상기 식품첨가물은 산도조절제, 산화방지제, 착색제, 발색제, 보존료 및 유화제로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 상기 식품은 산도조절제, 산화방지제, 착색제, 발색제, 보존료 및 유화제로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상이 포함될 수 있는 식품인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.

난각막 및 육가공품의 준비

계란 껍데기를 75% ethanol:deionize water(75:25, v/v) 로 닦아내고 멸균핀셋으로 난각막을 채취하였으며 채취 후, 멸균수로 5차례 씻어내는 작업을 거쳐 추후 사용시까지 -18℃에서 보관하였다. 사용시에는, 퓸 후드(Fume hood MFG, Hankook Machinery, Choongchungnam, Korea)에서 20 시간 동안 건조 후 믹서기로 파쇄하여 분말화했다. 난각막 분말과 탈염수(deionize water; DW)를 1:30(w/v) 비율로 첨가하여 amplitude 100%에서 20 분 동안 ultrasonic processor(QSONICA, Sonicator Q700)로 처리하였다. 또한 실험에 사용된 돼지고기등심 및 등지방은 도축 후 48 시간 이내의 신선한 것으로 준비하였다.

균 배양 및 난각막 발효

발효에 사용한 균주는 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum P-8; ATCC 14917, P-8)로, Inner Mongolia Agricultural University에서 제공받았다. P-8은 -80℃ deep freezer에 보관되어 있었으며, 실험 사용 전 medium(MRS; Difco Laboratories, Detroit, MI, USA)에서 24 시간 동안 activation하고 배양하여 균수를 10⁷ CFU/mL의 농도로 조절하였다. 건조 및 분쇄된 난각막과 MRS broth(1%)를 1:20 중량비율로 멸균된 플라스크에서 37℃에서 180rpm으로 36시간 동안 배양한다. 난각막 발효물을 Watman paper No.4(0.45-um filter)로 여과한 후, 6,000g로 원심분리(centrifuging)하여 상등액을 수집하여 난각막 가수분해물을 수득하였다.

육가공품의 제조

난각막 발효물(가수분해물, ESM)을 첨가한 소시지(육가공품)을 제조하였다.

구체적으로, 배합비율은 하기 [표 1]과 같다. T1, T2 및 T3은 ESM을 각각 1%(w/w), 2%(w/w), 3%(w/w)를 첨가하였다. 소시지 제조는 돼지고기 등심에 소금 1.5%를 넣고 8℃ 까지 silent cutter를 사용하여 염용성 단백질을 추출한 후에 얼음과 첨가물을 넣고 등지방을 천천히 첨가하여 최종온도가 11℃를 넘지 않도록 소시지를 제조하였다. 콜라겐 케이싱에 충진된 소시지는 85℃에서 한시간 동안 가열 후 30 분 동안 방냉하였다.

난각막 가수분해물의 유화능 검사

상기 [실시예 3]에서 제조된 난각막 가수분해물의 유화능을 평가하고자 하였다.

구체적으로, 각각의 소시지 샘플 1.5 g을 gauze에 감싸서 conical tube에 넣어 1000g에서 15분 동안 원심분리(VS-550, Vision, Daejeon, South Korea) 한다. Expressible fluid(%)는 하기 공식에 따라 산출된다.

그 결과, [도 2]에 나타나는 바와 같이 본 발명의 난각막 가수분해물은 유화능이 유의적으로 높은 것을 확인할 수 있었다.

미생물 검사

상기 [실시예 3]에서 제조한 난각막 발효물(가수분해물, ESM)을 육가공품(소시지)에 처리한 후 미생물의 성장 억제효과를 확인하고자 하였다.

구체적으로, 희석 평판법으로 표준한천배지(영연화학, 동경 약 40℃)를 사용하여 37℃에서 48시간 동안 실시한 후 일반생균수를 측정하였다.

그 결과, 하기 [도 3]에 나타나는 바와 같이 ESM이 많이 첨가되어 있을수록 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus), 대장균(Eschericia coli) 내지 일반 미생물의 성장이 유의적으로 저해되는 것을 확인할 수 있었다.

항산화 검사

<6-1> DPPH 실험

유기 라디칼인 DPPH(1,1-디페닐-2-피크릴하이드라질, 1,1-diphenyl-2-picryl hydrazyl) 의 환원에 의해(항산화제는 산화됨) 발생되는 흡광도의 변화를 확인하여 항산화능을 평가하는 방법을 사용하였다. 상기에서 수득한 난각막 발효물(가수분해물)에 의해 DPPH의 산화가 억제되어 흡광도가 대조군에 비해 감소되는 정도를 측정하였고, 이때 대조군의 흡광도와 비교하여 50％ 이하의 흡광도를 나타내는 농도를 유효 항산화 농도로 평가하였다.

케이싱을 제거한 육가공품(소시지) 샘플 1g 과 70% 에탄올 용액 10mL을 혼합하여 13,000rpm에서 1분 동안 균질화한 후, 상등액을 900㎕ 추출하여 100ppm DPPH solution 300㎕을 혼합하여 30분간 반응시킨다. 생성된 혼합물은 517nm 흡광도로 측정 한다. 대조군(control)은 70% 에탄올 용액 1.5㎖ 를 사용하였다.

그 결과, 하기 [도 4]에 나타나는 바와 같이 난각막의 발효물(가수분해물)을 육가공품에 처리하는 경우 DPPH가 산화되어 DPPH 라디칼(radical)의 농도가 증가하는 것을 확인하여 항산화 효과가 있음을 확인할 수 있었다.

<6-2> TBARS 실험

케이싱을 제거한 육가공품(소시지) 샘플 5g 와 증류수 15mL와 추가 산패를 억제하기 위해 BHT 100uL을 혼합하여 Homogenizer(ACE homogenizer, Model AM-1, Nissei Co., Japan)을 이용하여 13,000rpm 1분간 균질화하였다. 그 후 상등액을 2mL 추출하여 TCA/TBA 4mL를 혼합하여 vortexing 한다. Water bath에서 80℃에서 30분간 반응시켜 방냉한다. 생성된 혼합물을 vortexing 후 25℃, 2,000g, 10분간 원심분리한다. 그 후 Watman paper No.4를 이용하여 여과하고 531nm에서 spectrophotometer (Libra S22, Biochrom, England)를 이용하여 흡광도를 측정 하여 malondialdehyde(MDA)의 함량을 확인한다(Blank, 증류수 2mL + TCA/TBA 4mL).

그 결과, [도 5]에서 나타나는 바와 같이 ESM이 많이 포함되어 있을수록 MDA 생성이 지연되었으므로, 지방의 산화 내지 산패가 억제되었다는 것을 확인할 수 있었다.

pH 검사

상기 [실시예 3]에서 제조한 케이싱을 제거한 육가공품(소시지) 샘플 2g, 증류수 18 ㎖을 혼합하여 homogenizer (WiseMix HG-15A, Daihan Scientific Co., Ltd., Wonju, Korea)을 사용하여 13,000rpm에서 균질한 후, pH meter(LAQUA, F-71, Horiba Scientific)를 사용하여 pH를 측정하였다.

그 결과, [도 6]에서 나타나는 바와 같이 난각막 가수분해물이 많이 포함될수록 소시지의 pH가 점차 낮아져, 결과적으로 식품의 저장성을 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.

Claims (8)

1. a) 난각막(Egg shell membrane)을 수득하는 단계;
   b) 상기 단계 a)의 난각막을 건조 및 분쇄하는 단계;
   c) 상기 단계 b)의 분쇄된 난각막을 발효하는 단계; 및
   d) 상기 단계 c)의 발효된 난각막으로부터 난각막 가수분해물을 여과 및 추출하는 단계;
   를 포함하는 천연 식품첨가물용 조성물 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 단계 b)의 분쇄는 초음파 분쇄인 것을 특징으로 하는 천연 식품첨가물용 조성물 제조방법.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 단계 c)의 발효는 락토바실러스(Lactobacillus)속 균으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 천연 식품첨가물용 조성물 제조방법.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 식품첨가물은 산도조절제, 산화방지제, 착색제, 발색제, 보존료 및 유화제로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 천연 식품첨가물용 조성물 제조방법.
   
5. 제1항의 제조방법을 통하여 제조된 난각막(Egg shell membrane) 발효물을 포함하는 천연 식품첨가물용 조성물.
   
6. 제5항에 있어서, 상기 식품첨가물은 산도조절제, 산화방지제, 착색제, 발색제, 보존료 및 유화제로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 천연 식품첨가물용 조성물.
   
7. 제5항의 조성물을 포함하는 식품.
   
8. 제7항에 있어서, 상기 식품은 산도조절제, 산화방지제, 착색제, 발색제, 보존료 및 유화제로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상이 포함될 수 있는 식품인 것을 특징으로 하는 식품.
   

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