KR20230101153A - 케일 녹즙 부산물을 이용하여 플라보노이드 함량을 강화시킨 기능성 식품 소재의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 케일 녹즙 부산물을 이용하여 플라보노이드 함량을 강화시킨 기능성 식품 소재의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 케일 녹즙 착즙시 발생되는 다량의 박을 이용하여 특정 조건의 효소처리, 유산균 발효, UHT 열처리 공정을 적용하는 것을 포함한다. 이는 상기 3가지 공정을 효과적으로 적용함으로써, 탁월한 시너지 효과에 의해 인체 유용성분인 플라보노이드 함량을 극대화시키므로, 식이섬유의 보충과 더불어 플라보노이드 성분에서 기인하는 강력한 항산화, 항염, 항암 작용을 할 수 있는 기능성 식품 제조에 효과적이다.

Description

케일 녹즙 부산물을 이용하여 플라보노이드 함량을 강화시킨 기능성 식품 소재의 제조방법{Manufacturing method of functional food material with enhanced flavonoid content using kale green juice by-product}

본 발명은 케일 녹즙 부산물을 이용하여 플라보노이드 함량을 강화시킨 기능성 식품 소재의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로, 본 발명은 케일 녹즙 착즙시 발생되는 다량의 박을 이용하여 플라보노이드 함량을 극대화할 수 있도록 효과적으로 가공하는 방법에 관한 것이다.

케일(kale)은 십자화과 채소 중 하나로 비타민과 무기질이 풍부하며, 항암성을 갖는 플라보노이드계인 quercetin및 kaemferol이 다른 채소류에 비하여 다량 함유되어 있는 것으로 알려져 있다.

최근 유휴자원에 대한 이용을 중요시 하고 있는데, 이중 착즙 후 버려지는 케일 박의 경우 기능성 식품 소재로 충분한 가치가 있으며, in vivo 상에서 케일 부산물의 독성 시험을 실시한 결과, 어떤 돌연변이도 일으키지 않으며 유전독성학적으로 안전한 것으로 보고되어 있다(한국축산식품학회지 v.28, no.5, 2008년, pp.645-650).

따라서 이러한 케일 녹즙 박을 이용하여 효과적인 가공방법을 통해 플라보노이드 함량을 극대화시키기 위한 연구가 활발하게 진행중에 있다.

이에, 본 발명자들은 안전하면서도 플라보노이드 함량을 강화시킨 기능성 식품 조성물을 개발하고자 예의 연구 노력한 결과, 종래로부터 사용되어 안전성이 입증된 케일을 착즙하고 남은 박을 이용하여 특정 조건의 가공기술을 적용할 경우, 인체 유용성분인 플라보노이드의 함량이 극대화 될 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 케일 녹즙 부산물을 이용하는 것을 특징으로 한다. 본 과제는 케일 녹즙 착즙시 발생되는 다량의 박을 이용하여 플라보노이드 함량을 극대화할 수 있도록 특정 조건의 효소처리, 유산균 발효, UHT 살균 공정을 효과적으로 적용함으로써, 식이섬유 및 플라보노이드 성분이 풍부한 기능성 식품 소재를 제공하는 것이다.

본 발명은 케일 녹즙 부산물을 이용하여 플라보노이드 함량을 강화시킨 기능성 식품 소재 조성물을 제공한다. 본 발명의 케일 녹즙 부산물을 이용한 기능성 식품 소재는 안전할 뿐만 아니라, 인체 유용성분인 플라보노이드 함량을 극대화시키므로, 식이섬유의 보충과 더불어 강력한 항산화, 항염, 항암 작용을 할 수 있는 식품 소재 급원으로 매우 효과적일 것으로 예상한다.

도 1은 본 발명의 방법에 의해 케일 녹즙 부산물을 이용하여 플라보노이드 함량을 강화시킨 기능성 식품 소재의 제조방법을 도식화 한 것이다.
도 2는 본 발명의 케일 녹즙 부산물을 이용한 기능성 식품 소재의 총 플라보노이드 함량을 측정한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 케일 녹즙 부산물을 이용한 기능성 식품 소재의 항산화 활성을 측정한 그래프이다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

케일 녹즙 부산물을 이용한 기능성 식품 소재 제조

본 발명의 케일 녹즙 부산물을 이용하여 플라보노이드 함량을 강화시킨 기능성 식품 소재를 제조하기 위하여 ㈜풀무원녹즙 제조시설에서 제조한 유기농 케일 녹즙의 착즙 박을 주원료로 사용하였다.

구체적으로 본 발명의 케일 녹즙 부산물을 이용한 기능성 식품 소재는 다음의 방법에 의해 제조할 수 있다.

1) 상기 유기농 케일 녹즙의 착즙 박에 3배 중량의 정제수를 투입한 뒤 일정 시간 교반하는 단계,

2) 상기 혼합물에 혼합물 중량 대비 cellulase 0.3 중량%를 투입하여 50 내지 60℃의 온도에서 60분간 효소분해 하는 단계,

3) 1차 효소분해가 끝나면 다시 상기 효소분해된 혼합물의 중량 대비 α-amylase 1.0 중량%를 투입하여 65 내지 75℃의 온도에서 60분간 효소분해 하는 단계,

4) 2차 효소분해가 끝나면 88 내지 92℃의 온도에서 20분간 효소 실활시키는 단계,

5) 효소 실활이 끝나면 상기 효소 실활된 혼합물의 중량 대비 프락토올리고당 5 내지 10 중량%를 투입한 뒤 일정 시간 교반하는 단계,

6) 상기 5)의 혼합물을 33 내지 37℃의 온도로 냉각한 뒤 바람직하게 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) 유산균 균주를 0.001% 내지 0.01% 농도로 접종하는 단계,

7) 상기 6)의 균주가 접종된 혼합물을 바람직하게 33 내지 37℃의 온도에서 30 내지 48시간 동안 발효시키는 단계,

8) 발효가 종료되면 마이크로밀(Micro Mill) 설비를 이용하여 미립자 형태로 분쇄하는 단계,

9) 상기 8)의 분쇄된 혼합물을 튜블러 살균기를 이용하여 바람직하게 108 내지 112℃에서 60 내지 120초간 UHT(Ultra-high temperature processing) 살균하는 단계,

10) 살균이 끝나면 20 mesh 여과망에 여과한 뒤 일정량씩 포장하여 -18℃ 이하로 냉동하는 단계.

상기 7)단계의 발효는 미생물이나 균류를 이용하여 인간에게 유용한 물질을 얻어내는 과정을 말하며 산소를 사용하지 않고 에너지를 얻는 당 분해 과정을 말한다.

상기 케일 녹즙 부산물을 이용한 기능성 식품 소재는 1차 효소분해 과정을 통해 케일 착즙 박 내의 세포벽 내에 존재하는 플라보노이드 성분을 세포벽 외부로 용출시킨 뒤, 2차 유산균 발효 과정을 통해 식물의 자기방어 기작(defence mechanism)에 의한 유용성분, 즉 플라보노이드 성분의 생성을 유도하고, 3차 UHT 살균 과정을 통해 열 자극에 의한 플라보노이드 성분의 용출을 더욱 극대화하여 매우 높은 수준의 플라보노이드 성분을 보유한 가공품으로 제조할 수 있다.

상기 케일 녹즙 부산물을 이용하여 플라보노이드 함량을 강화시킨 기능성 식품 소재의 제조방법은 [도 1]에 도식화하였다.

케일 녹즙 부산물을 이용한 기능성 식품 소재의 플라보노이드 함량 측정

<실시예 1>에서의 방법으로 제조된 기능성 식품 소재의 총 플라보노이드 함량을 측정하기 위해 본 발명의 케일 녹즙 부산물을 이용한 기능성 식품 소재 시료 0.5g에 diethylene glycol(Junsei Chemicals, Tokyo, Japan)을 5 mL씩 가하여 혼합하였다. 그 후 1 N NaOH를 0.5 mL 가하여 잘 혼합한 후 37℃ water bath에서 1시간동안 반응시켰다. 1시간 후 UV-VIS spectrophotometer(JENWAY 7315, Bibby Scientific Ltd.)로 420 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로 naringin(Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd., Tokyo, Japan)의 표준검량곡선을 작성하여 총 플라보노이드 함량을 mg naringin equivalent(mg NE/g)로 환산하였다.

비교 처리구로는 본 발명의 기능성 식품 소재(시료명: 발명 시료)의 원료로 사용된 케일 착즙 박에 3배 중량의 정제수를 투입한 뒤 일정 시간 교반한 처리구(시료명: 케일 박 Raw), 상기 <실시예 1>에서 언급한 본 발명의 기능성 식품 소재의 제조방법 중 1) ~ 4)단계까지의 과정, 즉 효소분해 후 실활 과정까지 진행한 처리구(시료명: 효소처리), 상기 <실시예 1>에서 언급한 본 발명의 기능성 식품 소재의 제조방법 중 1)단계 및 5) ~ 8)단계까지의 과정, 즉 효소분해를 생략하고 유산균 발효 과정을 거쳐 미립자 형태로 분쇄한 처리구(시료명: 유산균 발효), 상기 <실시예 1>에서 언급한 본 발명의 기능성 식품 소재의 제조방법 중 1)단계, 5)단계 및 8) ~ 9)단계까지의 과정, 즉 효소분해 및 유산균 발효 과정을 생략하고, 케일 착즙 박과 정제수, 그리고 프락토올리고당을 혼합한 혼합물을 미립자 형태로 분쇄한 뒤 이를 UHT 살균한 처리구(시료명: UHT)를 각각 시험시료로 사용하여 상기와 동일한 방법으로 총 플라보노이드 함량을 측정하였다. 모든 처리구의 시험은 3회 반복하여 측정하였으며, 처리구 간 유의성 검정은 ANOVA test 후 Duncan’s multiple range test로 p<0.05 수준에서 검정하였다.

그 결과, [도 2]에서 보는 바와 같이 <케일 박 Raw> 시료 대비 <효소처리>, <유산균 발효>, <UHT> 시료에서 총 플라보노이드 함량이 각각 76%, 55%, 49% 만큼 통계적으로 유의하게 증가한 결과를 보여(p<0.05), 효소분해, 유산균 발효 및 UHT 열처리 공정이 케일 착즙 박의 플라보노이드 함량을 증가시킬 수 있는 효과적인 방법이 될 수 있을 것으로 사료되었으며, 특히 본 발명의 기능성 식품 소재(시료명: 발명 시료)의 경우, 상기 3가지 일련의 공정을 모두 반영한 것으로, <케일 박 Raw> 시료 대비 총 플라보노이드 함량이 119% 만큼 크게 증가한 결과(p<0.05)를 나타내었으며, 이는 상기 3가지 개별공정을 적용한 시료들에 비해서도 모두 통계적으로 유의하게 총 플라보노이드 함량이 증가된 것으로 확인되었다(p<0.05).

또한 상기 시료들의 플라보노이드 함량 차이에 따른 항산화 활성 비교를 위해 다음의 방법으로 항산화 활성을 측정하였다.

항산화 활성은 1,1-diphenyl-2-picryhydrazyl(DPPH)을 이용하여 시료의 자유라디칼 소거 활성을 측정하는 Blois의 방법(Blois MS 1958)을 일부 응용하여 측정하였다. 실험방법은 메탄올에 용해시킨 0.2 mM DPPH 1 mL에 각 시험시료를 에탄올에 녹인 시료 1 g을 첨가하여 실온에서 10분 동안 반응시킨 다음 ELISA reader(Bio-Rad, Hercules, model 680, CA, USA)를 사용하여 517 nm에서 흡광도를 측정하였다. 대조군(control)은 시험용액을 첨가하지 않았고, 공시험(blank)은 DPPH를 첨가하지 않고 시료의 영향을 보정하였다. 자유 라디칼 소거 활성(EDA)은 다음 식으로 계산하였다.

EDA(Electro Donating Ability, Inhibition %) = [1-{

}]×100

모든 시료의 시험은 3회 반복하여 측정하였으며, 처리구 간 유의성 검정은 ANOVA test 후 Duncan’s multiple range test로 p<0.05 수준에서 검정하였다.

그 결과, [도 3]에서 보는 바와 같이 총 플라보노이드 시험 결과와 유사한 패턴을 나타내었다. 즉 <케일 박 Raw> 시료 대비 <효소처리>, <유산균 발효>, <UHT> 시료에서 자유 라디칼 소거 활성이 각각 112%, 84%, 83% 만큼 통계적으로 유의하게 증가한 결과를 보였으며(p<0.05), 특히 본 발명의 기능성 식품 소재(시료명: 발명 시료)의 경우, <케일 박 Raw> 시료 대비 자유 라디칼 소거 활성이 194% 만큼 크게 증가한 결과(p<0.05)를 나타내었으며, 이도 역시 상기 3가지 개별공정을 적용한 시료들에 비해서도 모두 통계적으로 유의하게 자유 라디칼 소거 활성이 증가된 것으로 확인되었다(p<0.05).

결국, 본 발명의 케일 녹즙 부산물을 이용한 기능성 식품 소재는 효소분해, 유산균 발효 및 UHT 열처리 공정이 순차적으로 적용되어 상기 3가지 공정의 탁월한 시너지 효과가 발생되는 것으로 판단되며, 이로 인해 플라보노이드 성분의 용출을 극대화 시킬 수 있는 것으로 풀이된다.

따라서, 본 발명은 케일 녹즙 부산물을 이용하여 플라보노이드 함량을 강화시킨 기능성 식품 소재 조성물을 제공한다. 본 발명의 케일 녹즙 부산물을 이용한 기능성 식품 소재는 케일 녹즙 착즙시 발생되는 다량의 박을 이용하여 특정 조건의 효소처리, 유산균 발효, UHT 열처리 공정을 효과적으로 적용함으로써, 인체 유용성분인 플라보노이드 함량을 극대화시키므로, 식이섬유의 보충과 더불어 플라보노이드 성분에서 기인하는 강력한 항산화, 항염, 항암 작용을 할 수 있는 기능성 식품 제조에 효과적이어서 산업상 이용가능성이 높다.

Claims (2)

1. 유기농 케일 녹즙의 착즙 박을 주원료로 하여 다음의 일련의 과정,
   1) 상기 유기농 케일 녹즙의 착즙 박에 3배 중량의 정제수를 투입한 뒤 일정 시간 교반하는 단계,
   2) 상기 혼합물에 혼합물 중량 대비 cellulase 0.3 중량%를 투입하여 50 내지 60℃의 온도에서 60분간 효소분해 하는 단계,
   3) 1차 효소분해가 끝나면 다시 상기 효소분해된 혼합물의 중량 대비 α-amylase 1.0 중량%를 투입하여 65 내지 75℃의 온도에서 60분간 효소분해 하는 단계,
   4) 2차 효소분해가 끝나면 88 내지 92℃의 온도에서 20분간 효소 실활시키는 단계,
   5) 효소 실활이 끝나면 상기 효소 실활된 혼합물의 중량 대비 프락토올리고당 5 내지 10 중량%를 투입한 뒤 일정 시간 교반하는 단계,
   6) 상기 5)의 혼합물을 33 내지 37℃의 온도로 냉각한 뒤 바람직하게 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) 유산균 균주를 0.001% 내지 0.01% 농도로 접종하는 단계,
   7) 상기 6)의 균주가 접종된 혼합물을 바람직하게 33 내지 37℃의 온도에서 30 내지 48시간 동안 발효시키는 단계,
   8) 발효가 종료되면 마이크로밀(Micro Mill) 설비를 이용하여 미립자 형태로 분쇄하는 단계,
   9) 상기 8)의 분쇄된 혼합물을 튜블러 살균기를 이용하여 바람직하게 108 내지 112℃에서 60 내지 120초간 UHT(Ultra-high temperature processing) 살균하는 단계,
   10) 살균이 끝나면 20 mesh 여과망에 여과한 뒤 일정량씩 포장하여 -18℃ 이하로 냉동하는 단계,
   를 특징으로 하는 플라보노이드 함량을 강화시킨 기능성 식품 소재의 제조방법.
   
2. 제1항의 방법으로 제조된 케일 녹즙 부산물을 이용하여 플라보노이드 함량을 강화시킨 기능성 식품 소재를 유효성분으로 포함하는 식품 조성물.

Images