KR20210085144A - 쪽마늘을 원물로 하는 신규한 흑마늘 엑기스 및 그 제조방법 - Google Patents

쪽마늘을 원물로 하는 신규한 흑마늘 엑기스 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 종래의 통마늘이 아니라 6쪽으로 분리시킨 쪽마늘을 원물로 사용하는 신규한 흑마늘 엑기스와 그 제조방법에 관한 것으로 별도의 효소 첨가 없이도 90~100% 포화 수증기 상태와 액화효소 작용온도 75~80℃ 이하에서 가장 바람직하게는 15일간 전분을 환원당으로 전환시키는 것을 극대화하고 또 단백질 분해효소 작용을 최적화시킴으로써 항산화, 혈중 콜레스테롤 감소, 간 기능 개선, 혈압 강화 효능을 갖는 생마늘의 기능성 성분이 10ppm 이하로 소량 존재하는 S-allyl-cysteine 화합물을 10배 이상 고농도 전환을 유기시킬 뿐 아니라 당도가 높아 고점성이며 풍미가 개선된 적갈색의 색택을 갖는 다양한 기능성을 갖는 신규한 흑마늘 엑기스를 제공하는 뛰어난 효과가 있다.

Description

쪽마늘을 원물로 하는 신규한 흑마늘 엑기스 및 그 제조방법{Black-colored garlic extract from separted bulb and preparation method thereof}
본 발명은 쪽마늘을 원물로 하는 신규한 흑마늘 엑기스 및 그 제조방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 쪽마늘로 분리한 마늘을 원물로 사용하여 발효·숙성함에 있어서, 액화 효소작용 온도인 75~80℃, 95~100%의 고열, 고습 조건을 채용하여 발효·숙성하는 것을 특징으로 하고, 단맛과 풍미가 개선되고 고점도 적갈색의 마늘 엑기스를 제공하는데 있다.
마늘(Allium Sativum L.)은 백합과(Lilliaceae) 파속(Allium)에 속하는 비늘줄기채소이며, 식품의 맛과 건강을 증진시키는 대표적인 식품 중의 하나다. 마늘의 출하는 6월에서 8월경으로, 일부는 생채로 이용되고 나머지는 이듬해 봄까지 보관하게 되는데 숙성 중 건조, 부패 및 발아 등으로 인하여 영양학적으로 볼 때 상당한 손실을 입게 되며 작황조건에 따라 가격 변동이 심한 대표적인 농산물 중의 하나이다. 강한 냄새를 갖고 있는 마늘은 우리 식생활에 필수적인 조미료로서 각종 음식의 향신료 및 절임류에 이용되고 있다. 또한 최근에는 마늘이 콜레스테롤 저하 및 노화방지작용, 항암작용, 여러가지 항균작용은 물론 건강 지향적 식품이란 것이 밝혀지고 있다. Sheo(1999)는 마늘, 양파, 생강, 고추 즙의 항균작용 실험에서 마늘이 다른 시료에 비해 가장 큰 항균력을 보였고 Nagai et al.(2000)은 하루 10쪽 가량의 마늘을 섭취할 경우 인플루엔자 바이러스 감염방어에 상당한 효과가 있다고 하는 등 심장질환, 두통, 종양, 기생충 등에 대한 마늘의 약리적 기능이 밝혀지면서 건강보조식품 및 의약품의 소재로도 활용되고 있는 추세라고 보고하였다.
마늘의 가공 중 가장 큰 문제로 지적되고 있는 것은 효소에 의한 산화, 변색, 향미의 변화 등이다. 마늘의 변색은 갈변과 녹변으로 대변할 수 있다. 녹변은 주로 저온 숙성한 마늘을 가공할 때 발생되는데 그 원인은 휴면기가 지난 마늘이 물리적인 작용을 받을 경우 대사 작용이 억제되었다가 온도 상승, 빛, 금속 등 갑작스런 외부의 영향으로 alliinase가 작용하여 pigment precusor가 마늘에 함유된 탄수화물과 반응하여 녹변이 일어나는 것으로 보고되어 있다. 마늘 가공품에서의 갈변은 캬라멜 반응, 마이얄 반응 등의 비효소적 갈변과 polyphenoloxidase(PPO)에 의한 효소적 갈변 등으로 분류되는데 마늘 가공시 높은 온도에서는 아미노산의 peptide, amino group과 당과의 반응에 의한 비효소적 갈변 반응이 주로 일어난다.
마늘의 냄새를 제거하기 위한 가장 전통적인 방법은 마늘을 찌거나 굽는 것으로, 마늘을 구울 경우 그 풍미가 달콤해지고 자극적인 냄새가 부드러워지며 동결건조할 경우 생마늘에 비해 풍미가 비교적 온후해지며 또 다른 가공방법과 비교해 볼 때 기능성 성분의 보유율이 월등히 높다고 알려져 있다. 최근에는 이러한 마늘의 갈변반응을 이용하여 기능성을 갖춘 새로운 유형의 가공품 개발을 시도하고 있으며 통마늘은 고온 항온기에서 일정기간을 숙성시킬 경우 마늘의 자체 성분과 효소 등에 의해 마늘 내부까지 모두 흑색으로 변화되는데 이것을 시중에서 흑마늘이라 부른다. 특징적으로는 흑갈색을 띄며 마늘의 매운맛이 감소되는 반면 점도가 높아지고 단맛과 신맛이 조화를 이루며 생마늘에 비해 풍미가 부드러워 다양한 가공식품을 제조할 수 있는 소재로 부상하고 있다. 하지만, 흑마늘은 그 제조방법이 통일화되어 있지 않아, 제조하는 업체에 따라 풍미를 비롯한 전체적인 품질이 상이하다. 따라서 이런 문제를 해결하기 위해 설비적인 측면을 개선하는 노력이 이루어지고 있다.
한편 흑마늘의 대표적인 기능성으로는 항산화, 체지방 감소, 면역증진, 콜레스테롤 감소, 간 기능 개선 등이 보고되고 있고, 흑마늘 엑기스는 항암성 등의 효과를 가지는 S-allyl-cysteine 함유량이 증가하여 기능성이 중가되는 것으로 나타나고 있다.
종래의 흑마늘 엑기스 제조방법은 대체로 통마늘 그대로 약 1개월간 발효, 숙성하여 추출하거나 또는 불에 찌거나 구운 다음 가수한 즉시 엑기스를 제조하여 왔다.
한편 지금까지 공장 규모의 흑마늘 엑기스 제조방법으로 국내 등록특허 제10-1401956호가 개시되어 있으나 이는 통마늘을 직접 착즙하고 정제수를 첨가하고 90~100℃에서 3시간 열처리하여 마늘의 매운맛 성분을 제거하기 위해 Allinase를 불활성화한 다음 냉각하고 상기 열처리한 마늘즙에 연화 효소 pectinase, 당화 효소 carbohydrase와 단백질 분해효소 flavozyme을 순차적으로 첨가하여 효소 분해한 다음 90~100℃에서 갈변을 촉진하는 것을 특징으로 하는 흑마늘 엑기스 및 그 제조방법에 관한 것으로 3단계 다양한 효소의 복합처리로 인하여 최종 제품이 흑색(Black) 또는 흑갈색(Dark brown)의 색도로 인하여 기호성이 낮다는 단점이 있다.
또, 흑마늘 엑기스 제조방법으로 국내 등록특허 제10-1418843호가 공지되어 있으나, 이는 마늘을 직접 동물사료를 제조하는 방법에 있어서, 흑마늘로부터 흑마늘 엑기스와 흑마늘 박을 분리시키고 이 둘을 한천이나 덱스트린을 포함하는 흑마늘 엑기스 코팅층으로 구성함에 있어서 흑마늘을 뿌리를 절삭하여 흰 통마늘을 증숙기에 투입 90℃에서 200시간, 즉 약 7~8일간 속성 증숙한 다음 흑마늘 엑기스를 착즙하고 흑마늘 박을 분리수거하는 방식의 종래 엑기스 제조방법이 개시되어 있다.
그리고 국내 등록특허 제10-1913096호는 흑마늘 엑기스를 포함하는 해신탕 제조방법이 그리고 또 국내 등록특허 제10-1785348호에는 흑마늘 엑기스 제조방법이 각각 개시되어 있는데, 전자는 탈피한 6쪽 통마늘 전체를 밥솥에서 고온증숙한 다음 7~13일간 다시 건조한 것을 100℃/5~10시간 가열 추출하여 제조된 흑마늘 엑기스가, 후자는 탈피한 통마늘과 생마카를 자연 건조한 다음 중탕기에 정제수와 함께 투여하여 90~100℃/20~30분간 고온가열 증숙한 다음 감압 숙성하여 정제수를 첨가 추출하는 방법이 각각 개시되어 있다.
그러나 상기 문헌 어디에도 통마늘을 쪽마늘로 분리하여 마늘 엑기스 원재료로 사용하거나 또는 효소 첨가 없이 마늘에 함유된 효소만으로 중고온 및 포화수증기 상태의 조건 하에서 발효숙성(autoysis)시킴에 있어서, 특히 상기의 액화효소 작용 온도 및 습도 75~80℃/95~100%의 고열 고습 조건을 선택하여 가장 바람직하기로는 15일간 가수 분해시킴으로써 흑마늘 엑기스의 풍미와 당도가 개선되고 적색도 및 점도가 증가된 마늘엑기스의 제조방법에 대하여는 개시되거나 전혀 암시된 바 없다.
국내 공개특허 제10-2011-0053212호, 국내 공개특허 제10-2012-0018505호, 국내 공개특허 제10-2010-0097348호, 국내 공개특허 제10-2013-0140293호, 국내 등록특허 제10-895615호, 국내 등록특허 제10-797915호, 국내 등록특허 제10-959513호, 국내 공개특허 제10-2012-0113323호, 국내 등록특허 제10-1401956호, 국내 등록특허 제10-1065160호, 국내 공개특허 제10-2009-0082533호, 국내 등록특허 제10-888692호, 국내 등록특허 제10-983213호
따라서, 본 발명의 목적은 마늘을 구성하는 탄수화물 성분에 대하여 액화 효소작용의 최적 조건 75~80℃/95~100%에서 최소 2주간 고열 포화 상태의 습도 조건을 부여함과 동시에 물리적으로 쪽마늘을 사용함으로써 통마늘을 사용하는 것보다 열전도 및 포화수를 균일하게 침투시켜 당도와 풍미가 개선되고 적색도와 점도가 증진된 흑마늘 엑기스 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 상기 목적은 통마늘을 정선하여 쪽마늘로 분리하여 세정하는 단계(a)와; 상기에서 얻은 세정된 쪽마늘을 종래의 초고온 90~100℃와 35~60% 이하의 저습 조건이 아니라 95~100%의 포화상태와 액화 효소작용 온도 75~80℃의 중고온조건에서 2~3주, 가장 바람직하게는 15일간 발효 숙성시키는 단계(b)와; 상기 단계에서 얻은 발효 숙성물을 1차 착즙하여 엑기스를 얻는 단계(c)와; 상기 단계에서 착즙하고 남은 원료를 80~90℃/포화수증기 조건에서 2~3일간 추가 발효 숙성한 다음 2차 착즙하여 상기 1차 착즙하여 얻은 엑기스와 혼합하는 단계(d)와; 상기 단계에서 수득한 혼합 착즙 엑기스를 100℃에서 30분간 가열 농축하여 효소를 불활성화시키는 단계를 포함하여 제조되고 이의 기호성과 기능성을 평가함으로써 달성한다.
본 발명은 지금까지 존재하지 않았던 고점도의 적갈색도를 가지며 당도와 풍미가 개선된 신규한 흑마늘 엑기스와 그 제조방법을 제공하는 효과가 있을 뿐만 아니라 상기와 같은 신규한 흑마늘 엑기스를 사용하여 다양한 기호성 및 기능성이 동시에 증진된 신소재의 식품조성물을 제공하는 뛰어난 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예로서 신규한 흑마늘 엑기스의 제조공정을 나타낸 다이어그램이다.
도 2는 본 발명에 따라 제조된 환원당 함량 및 기타 기능성이 증진된 고점도의 적갈색 흑마늘의 사진도이다.
이하에서는 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면 1에 의하여 보다 구체적으로 설명하지만 하기 실시예는 본 발명을 통상의 기술자가 용이하게 실시하기에 가장 바람직한 기술 내용을 제공할 뿐 본 발명의 실시예에만 한정되지 않고 액화 효소 종류의 변경, 효소처리 온도 및 습도의 단순한 변경 등은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것은 물론이다.
본 발명 고점도/적갈색 마늘 엑기스 제조
6쪽 생마늘 11kg을 준비하고 뿌리 부분을 절삭한 다음 흰통마늘을 톨 분리용 원통형 분리기에 투입하여 쪽마늘로 분리하고 세정하여 10kg의 쪽마늘을 얻었다.
상기에서 세정된 쪽마늘 전체를 스테인레스스틸 증숙기에 투입하여 액화효소 최적활성온도 80℃ 이하 가장 바람직하게는 75℃에서 95% 이상의 포화 수증기 상태에서 최소 2주일간, 가장 바람직하게는 15일간 가수분해(autolysis)하여 발효 숙성시켰다.
이때, 생마늘 세포내에 존재하는 S-allyl-cysteine 등 기능성 물질이 활성화되고 glutamyl transpeptidase 등 단백 분해효소의 작용으로 다양한 함황화합물들과 다양한 carbohydrase 효소들에 의해 전분이 당화 및 액화되는 가수분해(autolysis)가 유기 되는 것이 확인되었다.
본 발명의 실시예에서는 공지된 선행기술들과는 달리 80℃ 이하에서 생마늘이 가수분해되면서 마늘 속 세포내에서 직접 전환된 환원 당과 아미노산이 결합하여 밀라드 반응 결과 갈색으로 변화되도록 유도하고 동시에 6쪽 마늘 껍질에 함유되어 있는 붉은색 계열의 천연 적색 색소는 그 활성화가 극대화 되도록 유도하여 최종 발효 숙성물이 적갈색의 색도를 나타내었다(도 2).
본 발명 포화 수증기 상태의 80℃ 이하에서 발효 숙성하는 실시예에 따르면, 마늘 세포에 존재하는 Allinase의 억제를 최소화하여 매운맛 성분인 Allcine의 생성이 적절히 유도되게 하는 데에도 그 특징이 있다.
또 본 발명에 따르면 쪽마늘을 포화 수증기 상태의 80℃ 이하에서 발효 숙성함으로써 마늘 내 세포에 존재하는 glutamyl transpeptidase 등 다양한 단백질 분해효소들에 의하여 자연스럽게 15일간 발효 숙성을 유도함으로써 특히 마늘의 기능성 물질인 S-allyl-cysteine(SAC) 화합물의 함량증진을 유도전환하는 것을 특징으로 한다. 이 성분은 생마늘에는 10ppm 이하 미량 존재하는 것이 공지되어 있다.
본 발명에 따르면 상기와 같이 90% 이상 포화 수증기 상태에서 80℃ 이하의 온도 조건에서 6쪽 생마늘 유래의 α-anylase 등 다양한 액화효소의 활성화를 최대한 억제하여 전분질 성분을 중해도 7 이상의 olygosaccharide류의 전환을 억제하고 가급적 gluose와 maltose 함량을 발효 숙성 초기에전체적으로 증가시켜 고점도와 당도를 동시에 증진시킨다는데 그 특징이 있다(도 2).
본 발명자들의 다수의 실험결과에 따르면 90% 이상 100%의 포화 수증기 상태와 마늘 세포 내 액화 효소 작용온도 조건이 즉 80℃ 이하 하에서 최소 2주간, 가장 바람직하게는 15일간 속성 당화시키는 것이 가수분해 산물의 점성과 단맛성분의 극대화에 가장 적합하였다. 한편 75~80℃에서 2주 이내에서는 충분한 당화가 이루어지지 않아 당도가 저하되고 적색도도 낮았으며, 2주 이상에서는 오히려 액화효소의 작용으로 olygosaccharide가 다량 생성되어 최종 마늘 엑기스 제품의 점도는 저하되었고 갈색도는 오히려 증가되었다.
상기와 같이 쪽마늘의 발효/숙성을 마친 시료의 품질 검사가 완료된 후에는 착즙기에 투입하여 1차 착즙하여 34 Brix의 흑마늘 엑기스 6kg을 얻고(이를 별도 보관하였다), 이어 1차 착즙 후 남은 착즙박에 2L의 세정수를 가수하고 증자기에 투입하여 액화 효소의 작용온도 이상의 80~90℃에서 2~4일간 2차 발효/숙성한 다음 2차 착즙하여, 16 Brix의 흑마늘 엑기스 3kg을 얻었다. 상기에서 얻은 6kg의 1차 흑마늘 엑기스에(34 Brix)에 이와 별도로 착즙박에 2kg 가수하여 액화효소가 작용하도록 증숙기에 투입하여 80~90℃/2~4시간 추가 발효 숙성하여 나머지 전분이 olygosaccharide류로 전환하게 한 다음 2차 착즙하여 얻은 3kg의 흑마늘 엑기스(16 Brix)를 상기 1차 착즙액에 혼합한 다음 100℃에서 가열 농축하여 효소들을 전부 불활성화시킴으로써 본 발명 적갈색 마늘 엑기스 약 3.6kg(70 Brix)를 수득하였다.
상기와 같이 당화효소들이 먼저 작용하도록 하여 비교적 고점도의 적색도가 높은 1차 추출 엑기스와 그 후 다시 액화효소들이 작용하도록 하여 비교적 저점도의 갈색도가 높은 2차 추출 엑기스를 얻어 이를 혼합한 엑기스의 가열 농축 엑기스는 기능성이 우수한 적갈색의 색도를 가지며 동시에 기호성이 향상된 특징이 있다.
이는 하기 실험예에 의하여 확인되었다.
[실험예 1]
쪽마늘 최적 발효/숙성 조건(온도, 습도) 및 시간 선정을 위한 실험계획
본 발명에 따른 쪽마늘의 최적 발효/숙성 조건(온도, 습도) 및 시간 선정을 위해 다음 표 1과 같은 실험계획을 수립하고 실험하였다. 실험 결과는 표 2와 같다.
쪽마늘 최적 발효/숙성(가수분해) 온도와 습도의 선정 실험 scheme
구분 습도(%) 온도(℃) 처리시간 별도 효소 첨가여부
실시예 1 90 70 15일 X
실시예 2 95 75 15일 X
실시예 3 100 80 15일 X
비교예 1 30 45/70 16h/8h Rapidase C80 MAX 1% + Flavozyme 1%
비교예 2 70 50/75 8h/h7 상동
비교예 3 100 60/80 6h/6h 상동
실험 결과, 환원당 함량과 SAC 함량은 하기 [표 2]와 같다.
생물전환 결과 환원당 및 SAC 함량
구분 환원당 함량(%) SAC 함량(㎍/g)) 점도(visicosit. cp)
실시예 1 3.24 198.4 <40,000
실시예 2 4.42 212.3 <70,000
실시예 3 4.13 182.4 <50,000
비교예 1 0.83/0.27 97.0/52.2 <3,200
비교예 2 0.42/0.17 32.1/48.3 <1,700
비교예 3 0.11/0.014 21.2/30.2 <1.2
상기 실험 결과에 따르면, 본 발명 포화 습도 95%/75℃에서 15일간 발효 숙성한 실시예 2에서 환원당 함량이 4.42%로 가장 높아 당도가 극대화 되었으며 따라서 점도(cp)도 최고치 70,000이상을 나타내었고, SAC의 함량도 극대화되어 다양한 식품 소재의 첨가제로 유용하게 사용될 것으로 시사되었다.
[실험예 2]
본 발명 흑마늘 엑기스의 관능검사 결과
본 발명의 실시예에 따라 제조된 흑마늘 엑기스 제품은 타사 K사와 N사의 일반 시판 흑마늘 엑기스 제품과 비교하였다. 관능검사 패널의 전수는 10명(남여 각 5명)으로 무작위 선정하여 관능검사를 수행하였다. 검사는 5점 척도법을 사용하고, 1점 : 가장 나쁘다, 2점 : 나쁘다, 3점 : 그저 그렇다, 4점 : 좋다, 5점 : 매우 좋다로 평가하고 그 평균값을 표기하였다(표 3).
흑마늘 엑기스의 관능검사 결과
구분 본 발명 제품 K사 제품(1) N사 제품(2)
외관 3.6 2.8 2.6
색 3.6 3.0 2.6
향기 4.2 3.2 3.0
맛 4.4 3.6 2.4
물성 3.6 3.0 2.6
종합 기호도 4.4 3.1 2.7
상기 실험결과에서 확인할 수 있듯이 본 발명 흑마늘 제품이 흑색이며, 저점도의 K사 제품이나 흑갈색이며, 역시 저점도의 N사제품에 비하여 색도가 적갈색이며, 환원당 함량이 상대적으로 높고 고점도여서 외관 및 색택은 물론 풍미와 물성에서도 각각 가장 우수한 결과를 얻었다. 또 종합기호도면에서도 가장 뛰어난 우수성을 나타냈다.
[실험예 3]
통마늘과 쪽마늘을 이용한 실험결과
본 발명자들은 6쪽 생마늘(통마늘) 원물 11kg을 준비하여 상기 쪽마늘 원물을 출발물질로 한 실시예 2와 동일한 조건과 절차, 공정을 통하여 최종적으로 흑마늘 엑기스 약 3.1kg(65 Brix)를 수득하였다. 최종적인 발효/숙성과정을 거쳐 전환된 환원당 함량(%), S-allyl-cysteine 함량(㎍/g) 및 엑기스의 점도(cp)는 하기 [표 4]와 같았다.
통마늘과 쪽마늘의 생물 전환 결과 비교
구분 쪽마늘(실시예 2) 통마늘(실시예 4) 비고
환원당(%) 4.42 2.84
SAC 함량(㎍/g) 212.3 122.1
점도(cp) <70,000 <54,000
실험결과, 통마늘을 원물로 직접 사용하여 흑마늘 엑기스를 제조하는 방법에 비하여 통마늘을 정선하여 쪽마늘로 분리시켜 세정하는 단계를 거쳐 흑마늘 엑기스를 제조하는 방법이 발효/숙성시간도 단축시키고 섬유화된 껍질의 cellulose 또는 hemicellulose의 분해시간을 절약하고 95% 이상의 포화 습도 조건과 액화효소 작용 온도 80℃ 이하에서 먼저 carbohydrase에 의한 전분의 당화를 신속히 진행시킴으로써 환원당 함량의 증가 및 점도 증가와 아울러 단백질 분해효소들의 신속한 자가분해(autolysis) 작용으로 S-allyl-cysteine(SAC)함량을 증진시킨 것으로 나타났다(표 3). 이는 통마늘은 쪽마늘에 비하여 껍질을 구성하는 섬유소의 함량이 상대적으로 높아 상기와 같은 결과가 나타난 것으로 사료되었고, 본 발명자들은 흑마늘 엑기스 제조에는 반드시 쪽마늘을 사용하여야 할 것으로 판단되었다.

Claims (2)

  1. 통마늘을 쪽마늘로 분리하여 세정하는 단계(a)와; 상기 단계에서 얻은 세정된 쪽마늘을 원물로 습도 90%~100% 포화 상태와 액화 효소 작용 온도 이하의 75~80℃의 중고온 조건에서 15일간 발효 숙성시키는 단계(b)와; 상기 단계에서 얻은 발효숙성물을 1차 착즙하여 엑기스를 얻는 단계(c)와; 상기 단계에서 착즙하고 남은 원료를 가수하여 80~90℃/90~100% 포화상태에서 3일간 투가로 더 발효 숙성하고 2차 착즙하여 얻은 2차 착즙 엑기스를 1차 착즙 엑기스와 혼합하는 단계(d)와; 상기 단계에서 수득한 혼합 착즙 엑기스를 100℃에서 가열 농축하여 효소를 불활성화시키는 단계를 포함하여 순차적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 흑마늘 엑기스 제조방법.
  2. 제1항의 방법에 따라 제조된 것을 특징으로 하는 적갈색 흑마늘 엑기스.
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