KR20210009070A - 글루코만난 효소 가수분해물을 이용한 기능성음료 및 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구약감자 글루코만난 효소가수분해물을 이용한 식이섬유 강화 기능성음료의 제조방법에 관한것이다. 좀 더 구체적으로, 본 발명은 저점성을 지니며 식이섬유로서의 제반특성과 기능성을 지닌 구약감자 글루코만난 효소가수분해물을 이용하여 식이섬유 강화 기능성음료를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 식이섬유 강화 기능성 음료의 제조방법은 액체상태의 효소가수분해물 또는 분말상태의 효소가 수분해물을 지하수에 용해시키고 여과한 효소가수분해물을 지하수에 가하여 1 내지 2%(w/v)로 농도를 조절하는 공정; 전기 공정에서 수득한 농도조절된 효소가수분해물 용액에 색소 및 조미성분을 가하여 50 내지 100rpm으로 8 내지 12 분간 교반하고 4 내지 5℃로 냉각하여 기능성음료 원액을 제조하는 공정;
및, 전기 공정에서 수득한 냉각된 기능성음료 원액에 20 내지 30psi/cm2의 탄산가스압으로 탄산가스를 취입하는 공정을 포함한다. 본 발명에 의해 저점성을 지니며 식이섬유로서의 제반특성과 기능성을 지닌 천연의 구약감자 글루코만난 효소가수분해물을 이용하여 소화계조절을 효과적으로 행할 수 있는 양질의 식이섬유 강화 기능성음료를 간단한 공정에 의해 경제적으로 제조할 수 있다는 것이 확인되었다.

Description

글루코만난 효소 가수분해물을 이용한 기능성음료 및 제조방법{Functional beverage using glucomannan enzyme hydrolyzate and manufacturing method}

제1도는 본 발명에 따른 식이섬유 강화 기능성음료의 제조공정을 나타낸 제조공정도이다.

본 발명은 구약감자 글루코만난 효소가수분해물을 이용한 식이섬유 강화 기능성음료의 제조방법에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 발명은 저점성을 지니며 식이섬유로서의 제반특성과 기능성을 지닌 구약감자 글루코만난 효소가수분해물을 이용하여 식이섬유 강화 기능성음료를 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 식이섬유는 인체의 장내효소에 의하여 분해되지 않는 식물세포성분으로서, 효소분해를 받지 않는다는 공통적인 생리적 특성을 공유하는 다양한 구조를 지닌 물질의 복합체를 지칭한다. 전기한 특성에 의해 식이섬유는 수분결합력, 담즙산 및 콜레스테롤과 같은 유기물질과 발암물질에 대한 흡착력, 양이온결합력, 장내 미생물에 의한 발효성 등의 특성을 지니므로, 섭취시 정장, 변비감소, 대장암예방, 성인병예방 및 치료와 담석증방지 등의 생리활성을 나타낸는 것으로 알려져 있다.

한편, 구약감자분말은 담황색을 나타내며, 일본, 중국, 및 한국 등에서 재배되는 다년생초본인 구약감자[아모포팔루스 콘약(Amorphophalluskonjac)]의 괴경으로 부터 건식 또는 습식법에 의하여 제조되는데, 구약감자분말에는 인체의 장관 내에서 거의 분해되지 않는 양질의 수용성 식이섬유인 글루코만난(glucomannan)이 다량 함유되어 있으므로, 일본 등에서는 예로부터 저칼로리성의 전통 천연식품의 중요원료로서 국수 육제품 및 어육연제품 등의 제조에 사용되어 왔다. 특히, 구약감자 글루코만난은 인체내에서 효율적인 칼슘원으로 작용하고 비만예방, 변비해소, 콜레스테롤과 중성지방의 체외배설 및 당뇨병억제 등의 생리활성을 나타내는 것으로 알려져 있다[참조: Journal of Nutrition, 97:382(1968); 食品と開發, 29:40(1994)]

최근, 자연건강식에 대한 대중의 관심이 고조되면서 구약감자 글루코만난을 이용하여 제조된 국수, 어육 유사품, 햄버거 및 만두 등의 제품이 인기를 얻고 있으나, 보다 큰 수요창출을 위해서는 전기한 알카리겔 형태의 제품 이외에 수프류 및 소스류와 같은 저지방 유동식과 음료 등의 개발과 같이 제품다양화를 도모할 필요성이 제기되고 있다.

또한, 최근 식생활의 급속한 서구화로 인하여 식이섬유 섭취부족현상이 날로 심화됨에 따라, 식이섬유 섭취량은 1일 섭취 권장량인 20 내지 35g에 크게 미달되고 있는 실정으로, 식이섬유의 섭취를 통한 국민건강 증진을 위해서는 식이섬유 함유제품의 다양화와 고급화를 통해 소비자의 다양한 욕구를 충족시켜주는 동시에, 대중이 손쉽게 섭취할 수 있는 고기능성 식이섬유소재 및 이를 이용한 음료 등의 제품개발에 대한 필요성이 끊임없이 요구되고 있는 실정이다.

아울러, 최근의 조사결과에 따르면, 소비자들이 기능성식품에 대하여 기대하는 효과는 소화계조절, 고혈압방지, 노화억제, 동맥경화억제, 당뇨병예방, 암예방 및 충치예방 등의 순으로 나타났고, 기업체에서 기능성식품에 사용하고자 하는 소재도 식이섬유, 올리고당, 칼슘, 비타민 C와 E, -카로텐, 비피도스균등의 순으로 나타났으며, 제품형태로는 음료형태의 기능성식품 개발이 가장 선호되는 제품형태로 나타난바 있다. 전기한 조사 결과에서 보듯이, 소화계조절을 행할 수 있는 식이섬유 함유 기능성음료의 개발은 매우 시급한 과제임을 알 수 있다.

그러나, 구약감자 글루코만난은 특유의 고점성으로 인하여 음료 제조시 그 자체로서는 사용이 어렵다는 문제점을 지니고 있기 때문에, 종래의 식이섬유 함유 기능성음료는 주로 열중합물인 폴리덱스트로오스를 사용하여 제조되었다.

그러나, 전기한 종래의 식이섬유 함유 기능성음료는 열중합물인 폴리덱스트로오스를 사용하기 때문에 식이섬유로서의 기능성이 미약하다는 결정적인 문제점을 지니고 있었다.

따라서, 전기한 폴리덱스트로오스를 천연의 구약감자 글루코만난 효소가수분해물로 대체함으로써, 소화계조절을 효과적으로 행할 수 있는 양질의 식이섬유 강화 기능성음료의 개발이 끊임없이 요구되어 왔으나, 이와 관련된 연구결과는 거의 전무한 실정이다.

결국, 본 발명의 목적은 저점성을 지니며 식이섬유로서의 제반특성과 기능성을 지닌 천연의 구약감자 글루코만난 효소가수분해물을 이용하여 소화계조절을 효과적으로 행하 수 있는 양질의 식이섬유 강화 기능성음료를 간단한 공정에 의해 경제적으로 제조하는 방법을 제공함에 있다.

본 발명에서는 식이섬유 강화 기능성음료의 주연료로서 액체상태 또는 분말상태의 구약감자 글루코만난 효소가수분해물(이하, '효소가수분해물'이라 칭함)을 사용하는데, 전기한 효소가수분해물을 제조하는 방법에 대하여는 본 출원과 동일자 출원된 대한민국 특허출원 제 95-23404호『구약감자 글루코만난 효소가 수분해물의 제조방법』에 상세히 기재되어 있으며, 그 내용을 요약설명하면 다음과 같다.

구약감자분말을 부피비로 3 내지 5배의 45 내지 55% 에탄올에 가하고 22 내지 26시간 동안 교반하여 80 내지 90%의 에탄올로 세척하고 상온에서 통풍건조시켜 효소반응기질인 구약감자분말을 제조하고, 브라벤더 아밀로그래프 또는 강력교반 효소반응기의 반응용기에 지하수를 가하고 60 내지 70℃로 가온시켜 셀루크라스트TM(Novo Co,덴마아크)15L 또는 셀룰라제 2000L의 가수분해효소를 구약감자분말 1g에 대하여 00222 내지 00489ml의 비율로 가하고 용해시켜 전기에서 제조된 구약감자분말을 지하수에 대하여 5 내지 7wt% 가하고 15 내지 120 분간 반응시킨 다음, 전기 공정에서 수득한 반응생성물을 100 내지 105℃에서 8 내지 12분간 열처리하여 효소를 불활성화시키고 3,000 내지 4,000G에서 15 내지 25 분간 원심분리하여 상등액을 회수하여 액체상태의 효소가수분해물을 제조하거나, 전기한 액체상태의 효소가수분애물을 동결건조 또는 분무건조시켜 분말상태의 효소가수분해물을 제조한다.

전기한 효소가수분해물은 분자질량이 1,260 내지 6,300달톤, 전단속도 120s-1에서의 겉보기점도가 79 내지 703mPa·s, 수분결합력이 137 내지 757g 결합수/g시료, 포도당지체도가 30 내지 345%, 담즙산지 체도가 74 내지 312%이며, 총식이섬유 함량이 811 내지 821%인 특성을 지니며, 소화계조절 등의 생리활성을 지니고 있다.

이하, 본 발명의 식이섬유 강화 기능성음료의 제조방법을 공정별로 보다 상세히 설명한다.

[제1공정]

농도조절공정

전술한 액체상태의 효소가수분해물을 지하수에 가하여 1 내지 2%(w/v)로 농도를 조절하거나, 분말상태의 효소가수분해물을 지하수에 용해시키고 여과하여 1 내지 2%(w/v)로 농도를 조절한다.

이때, 효소가수분해물로는 강력교반 효소반응기를 사용하여 60분간 효소가수분해서켜 제조된 액체상태 혹은 분말상태의 효소가수분해물로서, 총이식섬유 함량이 811 내지 821%로 구약감자 글루코만난 자체의 총식이섬유 함량인 822 내지 839%와 거의 비슷한 값을 지니고, 수분결합력이 200 내지 329g결합수/g시료, 포도당지체도 및 담즙산지체도가 각각 18 내지 194%, 74 내지 98%이며, 분자질량이 1,780내지 2,640달톤, DE 가 17 내지 20, 전단속도 120 s-1에서의 겉보기점도가 153 내지 166mPa·s인 효소가수분해물을 사용하는 것이 바람직하다. 또하, 지하수로는 효소반응전의 pH가 56 내지 58, 효소반응후의 pH가 48 내지 50인 지하수를 사용하는 것이 바람직하다.

[제 2공정]

첨가물 첨가 및 혼합공정

전기 공정으로 부터 수득한 농도조절된 효소가수분해물 용액에 색소 및 조미성분을 가하고 50 내지 100rpm으로 8 내지 12분간 교반한 다음, 4 내지 5℃로 냉각하여 기능성음료 원액을 제조한다.

이때, 색소로는 002 내지 005%(w/v)의 코치닐 색소를 사용하는 것이 바람직하며, 조미성분으로는 001 내지 005%(w/v)의 오렌지에센스, 동일 중량비로 구성된 과당 및 설탕 6 내지 8%(w/v), 구연산 010 내지 015%(w/v) 및 비타민 C 003 내지 005%(w/v)를 사용하는 것이 바람직하다.

본 공정에 의해 기능성음료의 향미증진과 색소의 안정화를 얻을 수 있게 되는데, 특히 조미과정을 거친 기능성음료 원액의 pH는 38 내지 40이기 때문에, 전기한 pH 조건에서는 색소가 최대의 안정성을 나타내게 되며, 본 공정에 의해 얻어지는 가능성음료 원액은 주홍색의 색조를 띄게 된다.

[제 3공정]

탄산가스 취입공정

전기 공정으로 부터 수득한 냉각된 기능성음료 원액에 20 내지 30psi/cm2 탄산가스압으로 탄산가스를 취입하여 본 발명의 식이섬유 강화 기능성음료를 제조한다.

본 발명에 의해 제조된 식이섬유 강화 기능성음료는 곤약섬유음료로서, 유리병 등의 용기에 주입후 밀봉하여 유통성 및 보존성을 높일 수 있다. 전술한 본 발명의 식이섬유 강화 기능성음료의 제조공정을 제1도에 나타내었다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

[실시예 1]

셀루크라스트 15L과 셀룰라제 2000L을 가하고 강력교반 효소반응기를 사용하여 60분간 효소가수분해시켜 제조된 액체상태 혹은 분말상태의 효소가수분해물로서, 총식이섬유 함량이 811 내지 821%이고 수분 결합력이 200 내지 329g결합수/g시료, 포도당지체도 및 담즙산지체도가 각각 18 내지 194%, 74 내지 98%이며, 분자질량이 1,780 내지 2,640달톤, DE가 17 내지 20, 전단속도 120 s-1에서의 겉보기점도가 153 내지 166mPa·s인 액체상태의 효소가수분해물은 효소반응 전의 pH가 56 내지 58, 효소반응후의 pH가 48 내지 50인 지하수에 가하여 1 내지 2%(w/v)로 농도를 조절하고, 분말상태의 효소가수분해물은 지하수에 용해시켜 여과하여 1 내지 2%(w/v)로 농도를 조절하였다. 농도가 조절된 효소가수분해물 용액에 002%의 코치닐 색소를 가하고, 조미성분으로서 오렌지에센스 001%, 동일 중량비의 과당 및 설탕 7%, 구연산 012%, 비타민 C 004%를 순차적으로 가하여 75rpm으로 10분간 저속교반한 다음, 4℃로 냉각하여 기능성음료 원액을 제조하였다. 이때, 조미과정 후의 기능성음료 원액의 pH를 측정한 결과, pH가 38 내지 40으로 나타났다.

액체상태 및 분말상태의 효소가수분해물을 사용하여 제조된 기능성음료 원액인 곤약섬유음료 원액은 거의 유사한 관능특성을 나타내었으며, 이중에서 액체상태의 효소가수분해물을 사용하여 제조된 곤약섬유음료 원액에 대한 관능검사 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

[표 1]

상기 표 1의 결과에서 보듯이, 총괄적 기호도는 1%의 효소가수분해물을 사용한 경우가 2%의 효소가수분 해물을 사용한 경우보다 유의적으로 우수한 것을 알 수 있었다.

[실시예 2]

셀루크라스트 15L을 가하고 강력교반 효소반응기를 사용하여 60분간 효소가수분해시켜 제조된 액체상태의 효소가수분해물을 지하수에 가하여 1%(w/v)로 농도를 조절하고, 코치닐 색소의 첨가량을 002 내지 005%로 변화시킨 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 기능성음료 원액을 제조하였다.

본 실시예에서 제조된 기능성음료 원액인 곤약섬유음료 원액에 대한 관능검사 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

[표 2]

상기 표 2에서 보듯이, 색소 첨가비율을 003%에서 005%로 증가시켰을 경우, 색택에 대한 기호도와 총괄적기호도가 유의적으로 증대됨에 알수 있었으며, 색소 첨가비율이 003%일 경우에 색택에 대한 기호도가 가장 우수한 것으로 나타났다.

[실시예 3]

코치닐 색소의 첨가량을 002%로 고정시키고, 오랜지에센스의 첨가량을 001 내지 005%로 변화시킨 것을 제외하고는, 상기 실시예 2와 동일하게 실시하여 기능성음료 원액을 제조하였다. 본 실시예에서 제조된 기능성음료 원액인 곤약섬유음료 원액에 대한 관능검사 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

[표 3]

상기 표 3에서 보듯이, 오렌지에센스의 첨가비율을 002%에서 005%로 증가시켰을 경우, 향미에 대한 기호도가 크게 증대되었고 유의적 차이도 관찰되었으며, 오렌지에센스의 첨가비율이 증가함에 따라 총괄적 기호도도 증대됨을 알 수 있다.

[실시예 4]

코치닐 색소의 첨가량을 003%로 고정시키고, 오렌지에센스의 첨가량을 005%로 고정시킨 것을 제외하고는, 상기 실시예 3과 동일하게 실시하여 기능성음료 원액을 제조하였다. 본 실시예에서 제조된 기능성 음료 원액인 곤약섬유음료 원액에 대한 관능검사 결과를 셀루크라스트 15L을 가하여 제조한 효소가수분 해물을 지하수에 가하여 1%로 농도를 조절하고 상기 실시예 1에 따라 제조한 곤약섬유음료 원액에 대한 관능검사 결과와 비교하여 하기 표 4에 나타내었다.

[표 4]

상기 표 4의 결과에서 보듯이, 코치닐 색소와 오렌지에센스의 첨가비율을 최적화한 경우, 섹택, 향미 및 총괄적기호도가 모두 증대됨을 재확인할 수 있었다.

[실시예 5]

셀루크라스트 15L을 가하여 제조한 상기 실시예 1에서 사용된 효소 가수분해물 중 액체상태의 효소가수 분해물을 천연지하수에 가하여 농도를 1%로 조절하고, 003%의 코치닐 색소를 가하고, 조미성분으로서 오렌지에센스 005%, 동일 중량비의 과당 및 설탕 7%, 구연산 012%, 비타민 C 004%를 순차적으로 가하여 75rpm으로 10분간 저속교반한 다음, 4℃로 냉각하여 기능성음료 원액을 제조하였다. 냉각된 기능성 음료 원액에 20psi/cm 및 30psi/cm의 탄산가스압으로 탄산가스를 취입한 후 탄산가스가 취입된 기능성음료를 미리 100℃에서 10분간 열처리하여 건조한 유리병에 주입하고 왕관과 타전기를 사용, 밀봉하여 본발명의 식이섬유 강화 기능성음료인 곤약 섬유음료를 제조하였다. 본 실시예에서 제조된 곤약섬유음료를 4 내지 5℃에서 1개월간 저장하면서 총괄적기호도를 관능평가하였으며, 관능평가 결과를 탄산가스를 취입하지 않고 본 실시예와 동일한 방법으로 사용하여 제조된 곤약섬유음료를 대조구로 하여 하기 표 5에 나타내었다.

[표 5]

상기 표 5의 결과에서 보듯이, 탄산가스 취입에 의하여 곤약섬유음료의 기호성이 크게 증진되었으며, 1개월간의 저장기간 중에도 기호도 변화는 거의 없다는 것을 알 수 있었다. 한편, 탄산가스압이 20 및 30 psi/cm 취입구 사이에는 총괄적기호도에 있어서 큰 차이가 없었으나, 제조 후 15일 후의 관능평가에 따르면 탄산가스압이 20psi/cm 인 취입구의 경우가 기호성이 보다 양호한 것으로 나타났다. 또한, 제조 후 15일후의 탄산가스압이 20psi/cm 인 취입구를 시판되는 식이섬유음료 1종에 대한 관능검사 결과와 비교한 결과, 본 실시에에 의해 제조된 곤약섬유음료는 총괄적기호도가 607±126인 종래의 식이섬유음료와 총괄적기호도에 있어서 거의 차이가 없음을 알 수 있었다.

한편, 전기한 본 발명에서 사용된 분말상태의 효소가수분해물을 시유와 100% 무가당 오렌지쥬스에 1 내지 10%(w/v)의 첨가비로 가하고 50 내지 100rpm으로 교반하여 4 내지 6분간 균질화시킨 다음, 4 내지 5℃로 냉각시킴으로써, 식이섬유 강화 우유 및 오렌지쥬스를 제조할 수도 있다.

이와 같이 제조된 식이섬유 강화 우유 및 오렌지쥬스는 색택, 향미 및 맛 등의 종합적기호도가 양호하고, 건강에도 유익한 것으로 밝혀졌다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의해 저점성을 지니며 식이섬유로서의 제반특성과 기능성을 지닌 천연의 구약감자 글루코만난 효소가수분해물을 이용하여 소화계조절을 효과적으로 행할 수 있는 양질의 식이섬유 강화 기능성음료를 간단한 공정에 의해 경제적으로 제조할 수 있다는 것이 확인되었으며, 본 발명에 의해 양질의 식이섬유소재인 구약감자 글루코만난의 이용도를 제고할 수 있는 동시에 국민의 건강증진에 크게 기여할 수 있다.

Claims (1)

1. (i) 구약감자분말에 지하수를 가하고 60 내지 70℃로 가온시켜 여기에 셀루클라스트TM또는 셀롤라제 2000L의 가수분해효소를 가하여 15내지 120분간 반응시켜 수득한 반응생성물에 대하여 염처리에 의한 효소 불활성화와 원심분리를 행한 후 상동액을 회수하여 제조한 분자량 1,260 내지 6,300달톤인 액체상태의 글루코만난 효소가수분해물 또는 전기 액체상태 글루코만난 효소가수분해물을 동결건조 또는 분무건조시켜 제조한 분말상태의 글루코만난 효소가수분해물을 지하수에 가하여 1 내지 2%(w/v)로 농도를 조절하는 공정; (ii) 전기 공정에서 수득한 농도조절된 글루코만난 효소가수분해물 용액에 002 내지 005%(w/v)의 코치닐에서 추출된 코치닐 색소, 001 내지 005%(w/v)의 오렌지에센스, 동일 중량비로 구성된 과당 및 설탕 6 내지 8%(w/v), 구연산 010 내지 015%(w/v) 및 비타민 C 003 내지 005%(w/v) 조미성분을 가하고 50 내지 100rpm으로 8 내지 12 분간 교반하고 4 내지 5℃로 냉각하여 기능성 음료 원액을 제조하는 공정; 및, (iii) 전기 공정에서 수득한 냉각된 기능성 음료 원액에 20 내지 30psi/cm2의 탄산가스압으로 탄산가스를 취입하고 100℃에서 10분간 열처리하여 건조한 유리병에 주입하고 밀봉하는 공정을 포함하는 글루코만난 효소가수분해물을 이용한 식이섬유강화 기능성 음료의 제조방법.

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