KR20230158147A - 분무건조 콤부차 분말을 이용한 고형차의 제조방법 - Google Patents
분무건조 콤부차 분말을 이용한 고형차의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 콤부차를 분무건조하는 단계를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는 콤부차 분말의 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 콤부차 분말과, 상기 콤부차 분말에 자몽농축분말, 자몽향 분말, 난소화성말토덱스트린, 구연산, 비타민 C, 에리스리톨, 탄산수소나트륨, 히알루론산 및 히비스커스 추출 분말을 혼합한 후 스틱에 충진하여 제조하는 것을 특징으로 하는 고형 콤부차의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 콤부차에 난소화성 말토덱스트린을 첨가한 후 분무건조하는 단계를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는 콤부차 분말의 제조방법과 상기 방법으로 제조된 콤부차 분말에 자몽농축분말, 자몽향 분말, 난소화성말토덱스트린, 구연산, 비타민 C, 에리스리톨, 탄산수소나트륨, 히알루론산 및 히비스커스 추출 분말을 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 고형 콤부차의 제조방법에 관한 것이다.
콤부차는 국내에서는 홍차버섯으로 알려진 박테리아와 효모의 공생균사체에 의해 발효되어 얻어지는 발효 음료로 주로 홍차와 설탕을 주원료로 한다. 콤부차는 고대 중국의 진 나라로부터 기원되었으며 해독작용과 강장효과가 높아 “신성한 차”로 불렸다고 하며, 이후 서기 414년경에 한국을 거쳐 일본으로 전해졌으며 현재는 주로 러시아 지역을 중심으로“Tea Kvass”라는 이름으로 불리며 많이 음용되고 있다.
콤부차의 생리활성 및 공공보건에 미치는 영향과 관련하여 많은 연구가 진행되고 있으며, 대표적으로 활성산소 생성억제를 통한 항산화력, 항균성, 항암성, 상처치료 효과, 간기능 보호 등의 다양한 생리활성이 보고되어 있다.
식품 분야에서 많이 활용되고 있는 분무건조는 식품소재의 산화방지 및 소재 안정화와 액상 식품 고형화, 식품소재의 방출속도 조절 및 물성 향상 등의 장점을 가지고 있다. 이러한 분무건조는 핵물질의 특성과 사용될 목적에 따라 피복물질을 선정하여 사용되고 있으며, 분무건조 입자는 피복물질 종류 및 조성에 의해 그 특성이 결정된다고 보고되고 있다.
한국공개특허 제2022-0028851호에는 발효균을 이용한 홍차 및 비트 콤부차 음료의 제조방법이 개시되어 있고, 한국공개특허 제2018-0026021호에는 감귤 및 녹차 추출액을 이용한 콤부차 제조방법이 개시되어 있으나, 본 발명의 콤부차 분말을 이용한 스틱형 고형차의 제조방법과는 상이하다.
본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 기능성과 관능 특성이 우수한 콤부차를 제조한 후, 분무건조 조건, 부재료 종류, 배합비 등의 제조조건을 최적화하여 기호도가 우수하고, 간편하게 섭취 가능한 고형 콤부차의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 (1) 설탕과 물을 혼합하여 설탕물을 제조하는 단계; (2) 상기 (1)단계의 제조한 설탕물과 녹차 분말, 곰취 분말 및 콩잎 분말을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; (3) 상기 (2)단계의 제조한 혼합물을 숙성시켜 숙성물을 제조하는 단계; (4) 차나무 잎을 시들인 후 유념하고, 발효시킨 후 살청하고 건조 및 분쇄하여 발효차를 제조하는 단계; (5) 물에 상기 (3)단계의 제조한 숙성물 및 상기 (4)단계의 제조한 발효차와 효모균을 첨가한 후 발효하여 콤부차를 제조하는 단계; 및 (6) 상기 (5)단계의 제조한 콤부차를 분무건조하는 단계를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는 콤부차 분말의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 콤부차 분말을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 콤부차 분말에 자몽농축분말, 자몽향 분말, 난소화성말토덱스트린, 구연산, 비타민 C, 에리스리톨, 탄산수소나트륨, 히알루론산 및 히비스커스 추출 분말을 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 고형 콤부차의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 콤부차는 맛과 향미가 잘 조합되어 기호도가 높고, 항산화 활성이 증진되어 품질이 우수하고 소비자들의 입맛에 맞는 콤부차를 제공할 수 있다.
또한, 상기 콤부차를 이용한 고형 콤부차는 스틱 형태로 휴대도 간편하고 기호도에 맞게 농도를 조절하여 보다 간편하게 음용할 수 있고, 대체당의 활용으로 시판되는 고형 콤부차에 비해 낮은 열량을 제공하고 기호도가 향상된 고형 콤부차를 제공할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
(1) 설탕과 물을 혼합하여 설탕물을 제조하는 단계;
(2) 상기 (1)단계의 제조한 설탕물과 녹차 분말, 곰취 분말 및 콩잎 분말을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계;
(3) 상기 (2)단계의 제조한 혼합물을 숙성시켜 숙성물을 제조하는 단계;
(4) 차나무 잎을 시들인 후 유념하고, 발효시킨 후 살청하고 건조 및 분쇄하여 발효차를 제조하는 단계;
(5) 물에 상기 (3)단계의 제조한 숙성물 및 상기 (4)단계의 제조한 발효차와 효모균을 첨가한 후 발효하여 콤부차를 제조하는 단계; 및
(6) 상기 (5)단계의 제조한 콤부차를 분무건조하는 단계를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는 콤부차 분말의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 콤부차 분말의 제조방법에서, 상기 (1)단계의 설탕물은 바람직하게는 설탕과 물을 0.8~1.2:8~12(w:v) 비율로 혼합하여 제조할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 설탕과 물을 1:10(w:v) 비율로 혼합하여 제조할 수 있다. 상기와 같은 조건으로 혼합하여 이후 숙성물 제조에 적합한 농도를 지니는 설탕물로 제조할 수 있었다.
또한, 본 발명의 콤부차 분말의 제조방법에서, 상기 (2)단계의 혼합물은 바람직하게는 혼합물 총 중량 기준으로, 설탕물 45~55 중량%, 녹차 분말 30~40 중량%, 곰취 분말 8~12 중량% 및 콩잎 분말 3~7 중량%를 혼합하여 제조할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 혼합물 총 중량 기준으로, 설탕물 50 중량%, 녹차 분말 35 중량%, 곰취 분말 10 중량% 및 콩잎 분말 5 중량%를 혼합하여 제조할 수 있다. 상기와 같은 조건으로 재료들을 혼합하는 것이 제조된 콤부차의 항산화 활성이 증진되면서, 콤부차와 잘 어우러져 풍미 및 맛이 증진된 콤부차로 제조할 수 있었다.
또한, 본 발명의 콤부차 분말의 제조방법에서, 상기 (3)단계의 숙성물은 바람직하게는 혼합물을 33~37℃에서 6~8일 동안 숙성시킬 수 있으며, 더욱 바람직하게는 혼합물을 35℃에서 7일 동안 숙성시킬 수 있다. 상기와 같은 조건으로 숙성시켜 제조된 숙성물은 발효취가 나지 않으면서 충분히 숙성시킬 수 있었다.
또한, 본 발명의 콤부차 분말의 제조방법에서, 상기 (4)단계의 발효차는 바람직하게는 차나무 잎을 시들인 후 유념하고, 35~39℃에서 16~20시간 동안 발효시킨 후 살청하고 건조 및 분쇄하여 제조할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 차나무 잎을 시들인 후 유념하고, 37℃에서 18시간 동안 발효시킨 후 살청하고 건조 및 분쇄하여 제조할 수 있다. 상기와 같은 조건으로 발효하는 것이 콤부차 제조에 적합하면서 깊고 부드러운 맛과 향이 증진된 발효차로 준비할 수 있었다.
또한, 본 발명의 콤부차 분말의 제조방법에서, 상기 (5)단계는 바람직하게는 물 700~900 mL에 숙성물 130~160 g, 발효차 4~6 g 및 효모균 45~55 g을 첨가하여 33~37℃에서 8~12일 동안 발효할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 물 800 mL에 숙성물 145 g, 발효차 5 g 및 효모균 50 g을 첨가하여 35℃에서 10일 동안 발효할 수 있다. 상기와 같은 조건으로 배합한 후 발효하는 것이 콤부차 고유의 맛을 해치지 않으면서 소비자들의 입맛에 맞는 기호도가 우수한 콤부차로 제조할 수 있었다.
또한, 본 발명의 콤부차 분말의 제조방법에서, 상기 (6)단계의 분무건조에 사용되는 콤부차의 가용성 고형분 함량은 10~30 brix, 바람직하게는 10~15 brix일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 상기 분무건조 시 분무건조를 용이하게 하기 위해, 콤부차에 난소화성 말토덱스트린을 첨가할 수 있는데, 상기 난소화성 말토덱스트린 양은 콤부차 대비 20~60%(w/v), 바람직하게는 30~50%(w/v)일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
분무 건조를 위해 사용되는 난소화성 말토덱스트린은 기존 말토덱스트린을 혼합한 것과 비교했을 때 상대적으로 저열량의 콤부차 분말이 생산될 수 있고, 아라비아 검과 혼합한 것과 비교했을 때 저비용의 콤부차 분말이 생산될 수 있다.
또한, 상기 범위로 난소화성 말토덱스트린을 첨가하는 것이 바람직하며, 난소화성 말토덱스트린의 첨가량이 상기 범위보다 적을 경우 분무건조가 제대로 이루어지지 않아 분말 수득이 감소될 수 있는 반면, 난소화성 말토덱스트린이 상기 범위보다 많을 경우 상대적으로 콤부차의 함량이 낮아져 특유의 항미가 감소되는 문제점이 있다.
상기 분무건조는 유입 공기온도, 챔버 온도, 유출 공기 온도, 공급량 및 유량 속도 등의 조건을 달리 수행할 수 있으며 적절한 조건 하에 분무건조가 용이하게 된다. 분말의 수율을 높이기 위한 방법으로 분무 건조 시 유입 공기의 온도는 160~190℃로 조절될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 콤부차 분말의 제조방법은, 보다 구체적으로는
(1) 설탕과 물을 0.8~1.2:8~12(w:v) 비율로 혼합하여 설탕물을 제조하는 단계;
(2) 혼합물 총 중량 기준으로, 상기 (1)단계의 제조한 설탕물 45~55 중량%와 녹차 분말 30~40 중량%, 곰취 분말 8~12 중량% 및 콩잎 분말 3~7 중량%를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계;
(3) 상기 (2)단계의 제조한 혼합물을 33~37℃에서 6~8일 동안 숙성시켜 숙성물을 제조하는 단계;
(4) 차나무 잎을 시들인 후 유념하고, 35~39℃에서 16~20시간 동안 발효시킨 후 살청하고 건조 및 분쇄하여 발효차를 제조하는 단계;
(5) 물 700~900 mL에 상기 (3)단계의 제조한 숙성물 130~160 g 및 상기 (4)단계의 제조한 발효차 4~6 g과 효모균 45~55 g을 첨가하여 33~37℃에서 8~12일 동안 발효하여 콤부차를 제조하는 단계; 및
(6) 상기 (5)단계의 제조한 콤부차에 난소화성 말토덱스트린을 40~50%(w/v) 첨가한 후 160~190℃에서 분무건조하는 단계를 포함할 수 있으며,
더욱 구체적으로는
(1) 설탕과 물을 1:10(w:v) 비율로 혼합하여 설탕물을 제조하는 단계;
(2) 혼합물 총 중량 기준으로, 상기 (1)단계의 제조한 설탕물 50 중량%와 녹차 분말 35 중량%, 곰취 분말 10 중량% 및 콩잎 분말 5 중량%를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계;
(3) 상기 (2)단계의 제조한 혼합물을 35℃에서 7일 동안 숙성시켜 숙성물을 제조하는 단계;
(4) 차나무 잎을 시들인 후 유념하고, 37℃에서 18시간 동안 발효시킨 후 살청하고 건조 및 분쇄하여 발효차를 제조하는 단계;
(5) 물 800 mL에 상기 (3)단계의 제조한 숙성물 145 g 및 상기 (4)단계의 제조한 발효차 5 g과 효모균 50 g을 첨가하여 35℃에서 10일 동안 발효하여 콤부차를 제조하는 단계; 및
(6) 상기 (5)단계의 제조한 콤부차에 난소화성 말토덱스트린을 45%(w/v) 첨가한 후 178℃에서 분무건조하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 방법으로 제조된 콤부차 분말을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 콤부차 분말에 자몽농축분말, 자몽향 분말, 난소화성말토덱스트린, 구연산, 비타민 C, 에리스리톨, 탄산수소나트륨, 히알루론산 및 히비스커스 추출 분말을 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 고형 콤부차의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 고형 콤부차의 제조방법은, 보다 구체적으로는 고형 콤부차 총 중량 기준으로, 콤부차를 분무건조한 콤부차 분말 8~12 중량%에 자몽농축분말 13~17 중량%, 자몽향 분말 15~19 중량%, 난소화성말토덱스트린 18~21 중량%, 구연산 6~9 중량%, 비타민 C 6~9 중량%, 에리스리톨 16~20 중량%, 탄산수소나트륨 4~6 중량%, 히알루론산 0.08~0.12 중량% 및 히비스커스 추출 분말 0.08~0.12 중량%를 혼합하여 제조할 수 있으며, 더욱 구체적으로는 고형 콤부차 총 중량 기준으로, 콤부차를 분무건조한 콤부차 분말 10 중량%에 자몽농축분말 15 중량%, 자몽향 분말 17 중량%, 난소화성말토덱스트린 19.4 중량%, 구연산 7.7 중량%, 비타민 C 7.7 중량%, 에리스리톨 18 중량%, 탄산수소나트륨 5 중량%, 히알루론산 0.1 중량% 및 히비스커스 추출 분말 0.1 중량%를 혼합하여 제조할 수 있다.
이하, 본 발명의 제조예 및 실시예를 들어 상세히 설명한다. 단, 하기 제조예 및 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 제조예 및 실시예에 한정되는 것은 아니다.
제조예
1.
콤부차
분말 제조
(1) 채취한 녹차잎, 곰취잎 및 콩잎을 각각 20~30℃에서 72시간 동안 자연건조한 후 분쇄하여 녹차 분말, 곰취 분말 및 콩잎 분말을 각각 제조하였다.
(2) 갈색 설탕과 증류수를 1:10(w:v) 중량비율로 혼합하여 설탕물을 제조하였다.
(3) 혼합물 총 중량 기준으로, 상기 (2)단계의 제조한 설탕물 50 중량%, 상기 (1)단계의 제조한 녹차 분말 35 중량%, 곰취 분말 10 중량% 및 콩잎 분말 5 중량%를 혼합하여 혼합물을 제조하였다.
(4) 상기 (3)단계의 제조한 혼합물을 35℃에서 7일 동안 숙성시켜 숙성물을 제조하였다.
(5) 차나무 잎을 햇볕에서 2~3시간 시들기를 하면서 뒤집어준 후, 그늘에서 1일 정도 시들기를 계속하면서 뒤집어주었다. 상기 시들기를 마친 차나무 잎을 유념하였다. 유념한 차나무(잎)은 37℃의 보온실에서 18시간 발효시켰다. 상기 발효시킨 차나무 잎을 살청한 후, 40℃에서 건조하고 알맞은 크기로 분쇄하여 발효차를 제조하였다.
(6) 정제수 800 mL에 상기 (4)단계의 숙성물 145 g, 상기 (5)단계의 제조한 발효차 5 g과 스코비 효모균 50 g을 첨가하여 35℃에서 10일 동안 발효한 발효액을 95℃에서 70분 동안 살균하여 콤부차를 제조하였다.
(7) 상기 (6)단계의 제조한 콤부차에 난소화성 말토덱스트린을 45%(w/v) 첨가한 후 분무건조기를 이용하여, 유입공기온도를 178℃로 하고, 펌프 스피드를 10~20 rpm으로 분무건조하여 콤부차 분말을 제조하였다.
제조예 2. 콤부차 스틱 혼합 분말(고형차)
콤부차 혼합 분말 총 중량 기준으로, 제조예 1의 콤부차 분말 10 중량%와 자몽농축분말(판매원: 천지가약초) 15 중량%, 자몽향 분말(덱스트린, 아라비아검, 향료, 제조사: 세림식품) 17 중량%, 난소화성말토덱스트린 19.4 중량%, 구연산 7.7 중량%, 비타민 C 7.7 중량%, 에리스리톨 18 중량%, 탄산수소나트륨 5 중량%, 히알루론산 0.1 중량% 및 히비스커스 추출 분말(판매원: 멜로우네이쳐) 0.1 중량%를 혼합한 콤부차 혼합 분말을 스틱에 충진하였다.
비교예
1 내지 3.
콤부차
분말 제조
제조예 1의 방법으로 콤부차 분말을 제조하되, (3)단계의 혼합물 제조 시 재료 종류를 달리하여 제조한 혼합물을 이용하여, 콤부차를 제조하였다.
| 재료 종류 | 제조예 1 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 |
| 설탕물 | 50 | 50 | 50 | 50 |
| 녹차 분말 | 35 | 50 | - | 25 |
| 곰취 분말 | 10 | - | 25 | 5 |
| 콩잎 분말 | 5 | - | 25 | 20 |
실험방법
가. 콤부차의 이화학적 특성 분석
1. 이화학적 품질 특성
(1) 수분 함량
수분 함량은 A.O.A.C 방법을 이용하여 측정하였다. 항량이 측정된 수분 수기에 시료를 청량 후 105~110℃로 설정된 건조기(FO-600M, Jeio Tech Co., Ltd., Korea)에 넣어 수분이 제거될 때까지 대기한 후 수분 수기의 무게 변화에 따라서 측정하였다.
(2) 색도
색도는 색도계(CM-3500d, Minolta Co., Ltd., Japan)를 이용하여 측정하고 결과값은 L*(명도), a*(적색도), b*값(황색도)으로 표시하였다.
(3) 총 가용성 고형분
총 가용성 고형분은 당도계(HI 96801, Hanna Instruments Inc., USA)를 이용하여 측정한 후, °Brix로 표시하였다.
(4) pH
pH는 pH 측정기(Model 8000, VWR Scientific, West Chester, USA)를 이용하여 측정하였다.
2. 항산화 활성 측정
(1) 총 페놀성 화합물
총 페놀 함량은 Folin-Ciocalteu 방법을 사용하여 분석하였다. 시료를 Folin-Ciocalteu 시약(0.5 mL)과 혼합하고, 탄산나트륨(7.5%. 1.5 mL)을 반응 혼합물에 첨가하였다. 실온에서 30분간 배양한 후 UV-spectrophotometer(Optizen 2120 UV, Mecasys Co., Daejeon, Korea)를 이용하여 765 nm에서 흡광도를 측정하였다.
(2) FRAP
시약은 300 mM 아세트산 완충액(3.1 g C2H3NaO2·3H2O, 16 mL C2H4O2)과 pH 3.6인 10 mM의 TPTZ 용액을 녹인 40 mM 염산 용액, 20 mm FeCl3-6H2O 솔루션으로 구성되었다. 시약은 아세테이트 완충액(25 mL), TPTZ(2.5 mL) 및 FeCl3·6H2O를 혼합하여 제조한 다음 사용하기 전에 37℃에서 가온하였다.
시료 추출물(150 ㎕)을 어둠 속에서 30분 동안 2850 ㎕의 FRAP 용액과 반응시킨 다음 착색된 생성물(제1철 트리피리딜트리아진 착물)의 흡광도는 593 nm에서 측정하였다.
(3) ABTS
7.4mM ABTS+(Sigma Chemical Co.) 용액과 과황산칼륨 용액(2.6mM)을 동량 혼합한 후 25℃ 암소에서 12시간 동안 반응시켰다. ABTS+ 용액(1 mL)을 60 mL 메탄올로 희석하여 734 nm에서 1.1±0.02의 흡광도를 얻었다. 샘플 추출물(150 ㎕)을 암실에서 2.85 mL ABTS+ 용액과 30분 동안 반응시키고 734 nm에서 측정하였다.
(4) DPPH
DPPH(24 mg)를 메탄올 100 mL에 용해하고 사용할 때까지 -20℃에서 보관하였다. 스톡 DPPH 용액(10 mL)을 메탄올(45 mL)과 혼합하여 515 nm에서 1.1±0.02의 흡광도를 얻었다. 샘플 추출물(150 ㎕)과 DPPH 작업 용액(2850 ㎕)을 함께 시험관에 넣고 암실에서 30분 동안 배양하였다. UV-spectrophotometer(Optizen 2120 UV, Mecasys Co., Daejeon, Korea)를 이용하여 515 nm에서 흡광도를 측정하였고, Trolox을 표준물질로 하여 표시하였다.
(5) 비타민 C 함량
비타민 C 함량 측정은 2,6-디클로로페놀인도페놀을 사용한 비색 분석을 사용하여 수행되었다. 이 분석에서, 0.5 mL의 희석된 차 추출물(증류수로 1/10)을 0.5 mL의 2,6-디클로로페놀인도페놀 염색 용액(0.1 mg/mL)에 첨가한 뒤, 반응 혼합물을 실온에서 5분 동안 방치하고 UV-spectrophotometer(Optizen 2120 UV, Mecasys Co., Daejeon, Korea)를 사용하여 500 nm 파장에서 흡광도를 측정하였다.
나. 콤부차 분말의 이화학적 특성 분석
1. 건조 보조제 조사
본 과제에서 이용할 건조 보조제는 말토덱스트린, 난소화성 말토덱스트린, 아라비아검이 고려되었다. 말토덱스트린은 가격이 싸다는 장점이 있으나 소화 시 열량이 발생하기 때문에 기능성 이너뷰티 식품을 고려하는 소비자에게는 부적하다고 판단된다. 아라비아검은 필름 우수성이 뛰어나고 소화가 잘 되지 않아 건조 보조제로서 우수한 특성을 가지고 있으나 높은 가격대가 형성되어 있어 이를 이용할 시 단가가 증가하여 시장 경쟁력이 떨어질 것으로 생각된다. 난소화성 말토덱스트린은 소화가 잘 되지 않아 열량을 발생하지 않을 뿐더라 아라비아검보다 단가가 낮아 시장 경쟁력도 확보할 수 있을 것으로 생각된다.
2. 건조 보조제 선정
예비 실험을 통해 건조 수율, 수분 함량, 관능 지표(전체적인 기호도)를 비교한 결과 3가지 샘플 중에 유의적인 차이가 발생하지 않았으므로, 콤부차 분무 건조용 건조 보조제는 ‘난소화성 말토덱스트린’으로 결정되었다.
3. 분무 건조용 혼합 조성물 제조를 위한 배합비 탐색
분무 건조 시, 건조 보조제의 첨갸랑이 적으면 분무 건조기 내부에 점착되는 현상이 발생하여 건조 수율이 떨어지는 현상이 발생한다. 건조 보조제의 첨가량이 과도할 경우, 콤부차 특유의 향이나 맛을 저하시킬 가능성이 있으며 콤부차의 상대적인 비율이 줄어들기 때문에 소비자가 싫어할 가능성이 존재한다. 또한, 과도한 건조 보조제 사용은 혼합 조성물의 총 가용성 고형물의 함량을 증가시켜 점도를 상승시키기 때문에 노즐이 막힐 위험성이 존재한다. 콤부차의 총 가용성 고형분은 평균 10.1°Brix로 높은 수준은 아니기 때문에 희석을 하지 않고 원물에 건조 보조제를 첨가하기로 하였다. 따라서 20%부터 50%까지의 건조 보조제 첨가량을 기준을 하여 예비 실험을 한 결과, 건조 보조제의 첨가량이 30% 이상부터 정상적으로 분무 건조가 진행되었고 45% 이상부터 건조 수율이 유의미한 차이가 나타나지 않았으로 건조 보조제의 첨가량을 30~45%로 설정하였다. 건조 보조제 첨가량의 30~45%는 콤부차 1 L 기준, 건조보조제 300 g~450 g을 첨가하는 것을 의미한다. 교반기 기준 1,150 rpm으로 30분 이상 혼합 후 분무 건조를 진행하는 것이 건조 보조제가 균일하게 분산되어 균일한 품질의 콤부차 분말이 생성될 것으로 생각된다.
4. 분무 건조 조건 설정
(1) 실험 설계
본 실험에서는 건조 온도 및 건조 보조제(난소화성 말토덱스트린)을 첨가한 콤부차 분말을 제조하기 위해서 Design Expert 소프트웨어(State-Easy Co, Minneapolis, MN, USA)을 사용하여 반응표면 분석법(response surface methodology, RSM)의 CCD(Central Composite Deisgn)법에 따라 실험을 설계하였다.
독립변수로는 콤부차 분무 건조 분말의 품질에 영향을 줄 수 있는 건조 온도와 건조 보조제량으로 설정하였다. 독립변수에 따른 품질 변화를 알아보고자 하는 종속변수로는 건조 수율, 수분 함량, 수분용해지수, 항산화 활성(DPPH)으로 설정되었다.
(2) 콤부차 분무 건조
본 실험에 사용된 분무 건조기는 파일럿 스케일 분무 건조기(MH-8, Mehyun Engineering, Seoul, Korea)를 사용하였다. 혼합 조성물은 튜빙 펌프를 이용해 지름 1.5 nm 노즐을 통해 주 챔버로 유입시켰다. 건조 온도가 160℃ 이하일 경우 콤부차의 분무 건조에 필요한 순간적인 열 에너지가 부족하여 내부에 점착되는 현상이 일어나며 수율이 적어질 수 있다. 반면, 건조 온도가 180℃ 이상일 경우 콤부차의 항산화 활성 성분들이 열에 의해 파괴되어 기능성이 낮은 분무 건조 분말이 제조될 수 있다.
따라서 콤부차 분무 건조 분말을 만들기 위한 건조 온도는 160℃, 170℃, 180℃로 설정하였다. 유량 속도는 16 mL/min 그리고 공기압축기를 이용해 0.74 MPa으로 분무 건조 조건을 설정하여 분말을 제조하였다. 분말은 시료 당 3번씩 준비되어 이화학적 및 관능적 특성 분석에 이용되었다.
| 시료 | 처리구 | 분무 건조제 첨가량(%) | 건조 온도(℃) |
| 1 | 10 | 30.00 | 160 |
| 2 | 7 | 30.00 | 180 |
| 3 | 8 | 30.00 | 170 |
| 4 | 5 | 37.50 | 160 |
| 5 | 1 | 37.50 | 180 |
| 6 | 4 | 37.50 | 170 |
| 7 | 2 | 37.50 | 170 |
| 8 | 11 | 37.50 | 170 |
| 9 | 6 | 45.00 | 160 |
| 10 | 9 | 45.00 | 180 |
| 11 | 3 | 45.00 | 170 |
5. 콤부차 분무 건조 분말의 이화학적 및 관능적 특성 분석
(1) 이화학적 품질 특성
(가) 건조수율
건조 수율은 분무 건조 전 콤부차 혼합 조성물과 분무 건조 후 생산된 분말의 무게를 측정하여, 콤부차 혼합 조성물의 고형분의 무게에 대한 %로 산출하였다.
(나) 수분 함량
수분 함량은 A.O.A.C 방법을 이용하여 측정하였다. 항량이 측정된 수분 수기에 시료를 청량 후 105~110℃로 설정된 건조기(FO-600M, Jeio Tech Co., Ltd., Korea)에 넣어 수분이 제거될 때까지 대기한 후 수분 수기의 무게 변화에 따라서 측정하였다.
(다) 색도
색도는 색도계(CM-3500d, Minolta Co., Ltd., Japan)를 이용하여 측정하고 결과 값은 L* (명도), a* (적색도), b* 값 (황색도)으로 표시하였다.
(라) pH
pH는 시료 5 g과 45 mL의 튜브에 증류수를 넣은 다음 혼합한 후, 4000 rpm에서 15분간 원심분리하였다. 상등액을 pH 측정기(Model 8000, VWR Scientific, West Chester, USA)를 이용하여 측정하였다.
(마) 수분용해지수
수분용해지수는 시료 5 g과 45 mL의 튜브에 증류수를 넣은 다음 혼합한 후, 4000 rpm에서 15분간 원심분리(4℃)를 실시하였다. 상등액을 건조기(FO-600M, Jeio Tech Co., Ltd., Korea)에서 105℃ 상압 가열 건조법으로 건조한 뒤 수분 함량과 고형분 양을 구하여 수분용해지수를 산출하였다.
(2) 항산화 활성 측정
DPPH(24 mg)를 메탄올 100 mL에 용해하고 사용할 때까지 -20℃에서 보관하였다. 스톡 DPPH 용액(10 mL)을 메탄올(45 mL)과 혼합하여 515 nm에서 1.1±0.02의 흡광도를 얻었다. 샘플 추출물(150 ㎕)과 DPPH 작업 용액(2850 ㎕)을 함께 시험관에 넣고 암실에서 30분 동안 배양하였다. UV-spectrophotometer(Optizen 2120 UV, Mecasys Co., Daejeon, Korea)를 이용하여 515 nm에서 흡광도를 측정하였고, Trolox을 표준물질로 하여 표시하였다.
실시예 1. 콤부차의 이화학적 특성
제조예 1의 콤부차를 분무 건조하기 전 이화학적 특성을 분석하기 위해서 수분, 색도, 총 가용성 고형분, pH를 측정하였다. 표 3은 콤부차의 이화학적 특성을 나타낸 표로서 수분은 평균 90.32%를 나타냈으며 수분을 제외한 고형분 함량은 9.76%로 측정되었다. 색도값 중 명도는 평균 58.49, 적색도는 평균 -0.75, 황색도는 평균 13.34로 나타났으며 이후 분무 건조된 콤부차를 물에 용해시켰을 때 이와 같은 색상을 유지해야할 것으로 생각된다. 총 고용성 고형분은 10.1°Brix로 이후 콤부차 분말을 제조할 때 배합비 설정에 이용되었다. pH는 2.78로 산성을 띄었으며, 분무 건조한 콤부차 분말을 물에 용해시켰을 때 유사한 pH를 유지해야지 신맛과 같은 관능 특성을 유지할 수 있을 것으로 생각된다.
| 수분(%) | 90.32±0.085 |
| 명도(L*) | 58.49±0.00 |
| 적색도(a*) | -0.75±0.00 |
| 황색도(b*) | 13.34±0.00 |
| 총 가용성 고형분(°Brix) | 10.1±0.00 |
| pH | 2.78±0.02 |
실시예 2. 콤부차의 항산화 활성
제조예 1의 콤부차를 분무건조 하기 전 항산화 활성을 측정하기 위해 총 페놀성 화합물, FRAP, ABTS, DPPH, 비타민 C 함량을 측정하였다.
항산화 활성의 지표가 되는 총 페놀성 화합물이 0.147 mg GAE로 측정되었으며 100 mL를 섭취할 경우 14.7 mg의 총 페놀성 화합물을 섭취할 수 있을 것으로 생각된다. 항산화 활성 지표로 FRAP, ABTS, DPPH, ORAC를 측정하였으며, ORAC는 측정에 적합하지 않아 DPPH로 대신하여 측정하였다. 3가지 항산화 활성 지표 중 DPPH가 가장 높게 측정되었으며 이후 항산화 활성을 측정 시 표준지표로 사용할 수 있을 것으로 생각되며 최적화된 분무 건조 조건을 설정하기 위해서 사용되었다. 비타민 C는 3.38 g/mL로 측정되었으며 총 페놀성 화합물과 함께 콤부차의 항산화 활성에 기여하는 것으로 생각된다.
| 총 페놀성 화합물(mg GAE/mL) | 0.147±0.01 |
| FRAP(mg TE/mL) | 0.347±0.00 |
| ABTS(mg TE/mL) | 0.205±0.00 |
| DPPH(mM TE/mL) | 8.65±1.66 |
| 비타민 C(g/mL) | 3.38±0.08 |
실시예 3. 콤부차의 관능검사
전남대학교 대학생 50명(남: 25명, 여: 25명)을 대상으로 제조예 1의 분무건조 전 콤부차와 비교예 1 내지 3의 콤부차(분무건조 전)를 시음하게 하고, 외관, 향미, 신맛, 단맛 및 종합적 기호도 평가를 실시하였다. 5점 척도법으로 1점: 매우 나쁨, 2점: 나쁨, 3점: 보통, 4점: 좋음, 5점: 매우 좋음으로 점수를 매겨서 그 결과를 표 5에 나타내었다.
| 시료 | 외관 | 향미 | 신맛 | 단맛 | 종합적 기호도 |
| 제조예 1 | 4.3 | 4.5 | 4.3 | 4.7 | 4.4 |
| 비교예 1 | 4.0 | 3.8 | 3.3 | 4.4 | 3.8 |
| 비교예 2 | 4.1 | 4.0 | 3.5 | 4.5 | 4.0 |
| 비교예 3 | 4.1 | 4.1 | 3.9 | 4.5 | 4.1 |
| 시판 콤부차 | 3.8 | 3.2 | 3.1 | 3.4 | 3.4 |
표 5에서 알 수 있는 바와 같이, 비교예 1, 2, 3과 제조예 1, 그리고 시판 콤부차(액상)의 관능평가를 실시한 결과, 향미, 신맛, 단맛 및 종합적 기호도에서 제조예 1이 가장 높게 나옴을 확인할 수 있었고, 시판 콤부차가 가장 낮은 점수를 나타내었다. 따라서, 제조예 1의 조건으로 재료들을 배합한 혼합물을 사용하여 콤부차를 제조하는 것이 선호도가 상당히 개선되었음을 알 수 있었다.
실시예 4. 콤부차 분말의 이화학적 특성
(1) 건조 수율
표 6은 콤부차 분말(제조예 1)의 건조 수율을 나타낸 것으로 평균 건조 수율은 20.05%를 나타냈으며 최소 12.09%, 최대 28.14%를 기록하였다.
건조 수율은 분무 건조 분말의 생산성을 나타내는 가장 중요한 지표로 건조 수율이 떨어질수록 생산단가가 올라가는 경향이 있으며 건조 보조제(난소화성 말토덱스트린)의 첨가량이 증가하고, 건조 온도가 증가할수록 건조 수율이 높아졌다.
이는 콤부차 용액이 분말화 되기 위해서는 신속하게 건조가 일어나야하는데 건조 온도가 낮으면 순간적으로 수분이 기화될 수 없으므로 점질 상태로 분무 건조기 내부에 침착되어 건조 수율이 감소하였다.
| 처리구 | 건조 수율(%) |
| 1 | 12.09±1.18 |
| 2 | 18.51±0.46 |
| 3 | 15.97±0.14 |
| 4 | 17.84±0.32 |
| 5 | 22.21±1.13 |
| 6 | 19.35±0.39 |
| 7 | 19.48±0.40 |
| 8 | 19.53±0.26 |
| 9 | 22.31±0.14 |
| 10 | 28.14±1.06 |
| 11 | 25.22±0.37 |
또한, 건조 보조제의 첨가량이 적을수록 콤부차 용액을 캡슐화시킬 수 있는 소재가 상대적으로 적기 때문에 이 역시 분무 건조기 내부에 침착되는 현상이 나타날 수 있었고 이후 최적화 공정에서 건조 수율을 최대로 설정하였다.
(2) 색도
표 7은 콤부차 분말의 색도를 나타낸 것이다. 명도의 평균값은 77.69, 적색도는 0.17, 황색도는 12.70로 기록되었으며 살짝 황색을 띄는 백색 분말이 생산되었다. 명도는 온도가 낮거나 건조 보조제의 첨가량이 증가할수록 증가하는 현상이 나타났고, 적색도는 유의적인 상관관계가 없었다. 황색도는 건조 온도와 건조 보조제 함량이 모두 높을 경우 증가하는 것으로 나타났다.
| 처리구 | 색도 | ||
| 명도(L*) | 적색도(a*) | 황색도(b*) | |
| 1 | 79.86 | 0.26 | 12.24 |
| 2 | 74.36 | 0.35 | 12.47 |
| 3 | 77.97 | 0.65 | 13.10 |
| 4 | 78.92 | 0.22 | 13.50 |
| 5 | 78.48 | 0.08 | 12.38 |
| 6 | 79.18 | 0.22 | 13.27 |
| 7 | 78.40 | 0.07 | 13.39 |
| 8 | 78.95 | 0.27 | 13.50 |
| 9 | 77.26 | 0.02 | 12.38 |
| 10 | 75.11 | -0.19 | 11.45 |
| 11 | 76.20 | -0.01 | 12.04 |
(3) 수분 함량 및 수분용해지수
표 8은 콤부차 분말의 수분 함량 및 수분용해지수를 나타낸 것이다. 콤부차 분말의 평균 수분 함량은 3.28%, 평균 수분용해지수는 92.84%로 나타났다. 분말의 수분 함량을 일반적으로 4% 내외이며, 모든 콤부차 분말이 정상적으로 생산되었음을 나타낸다. 일반적으로 수분 함량이 낮을수록 미생물이 번식할 위험성이 낮기 때문에 이후 최적화 공정에서 수분 함량을 최소로 설정하였다.
수분용해지수는 분말이 물에 얼마나 잘 용해되는지를 평가하는 지표이다. 모든 콤부차 시료의 수분용해지수는 89% 이상이었으며, 이는 수용성이 높은 난소화성 말토덱스트린을 건조 보조제로서 사용했기 때문인 것으로 생각된다. 수분용해지수는 분말의 수분 함량이 낮을수록 증가하는데 본 연구에서는 수분 함량이 낮을수록 수분용해지수가 증가하였다.
| 처리구 | 수분 함량(%) | 수분용해지수(%) |
| 1 | 4.13±0.08 | 89.79±1.09 |
| 2 | 2.86±0.26 | 94.03±0.40 |
| 3 | 3.55±0.44 | 91.53±0.48 |
| 4 | 3.98±0.08 | 91.10±1.04 |
| 5 | 2.74±0.05 | 95.08±0.08 |
| 6 | 3.28±0.13 | 93.02±0.18 |
| 7 | 3.22±0.09 | 92.82±0.63 |
| 8 | 3.17±0.13 | 92.97±0.39 |
| 9 | 3.58±0.13 | 92.03±0.15 |
| 10 | 2.47±0.04 | 95.13±0.02 |
| 11 | 3.10±0.10 | 93.84±0.31 |
(4) 콤부차 분말의 항산화 활성
표 9는 콤부차 분말의 항산화 활성을 나타낸 것이다. 건조 온도가 높아지면, 총 페놀성 화합물 및 비타민 C가 파괴되어 이들의 함량 및 항산화 활성이 감소하는 것으로 생각된다. 실험 전 난소화성 말토덱스트린을 많이 첨가할 경우 상대적으로 콤부차의 함량이 감소하여 항산화 활성이 떨어질 것으로 예상되었으나 건조 보조제 첨가량이 증가할수록 효과적으로 캡슐화가 되어 열에 대한 안정성이 증가하여 항산화활성이 높았다. 다만, 모든 시료가 기존 콤부차 샘플에 비해 항산화능이 상대적으로 낮아 조합 단계에서 인위적으로 비타민 C를 첨가하여 보충해야할 것으로 생각된다.
| 처리구 | DPPH |
| 1 | 9.05±0.07 |
| 2 | 8.55±0.03 |
| 3 | 8.96±0.04 |
| 4 | 9.15±0.01 |
| 5 | 8.77±0.18 |
| 6 | 8.64±0.03 |
| 7 | 8.64±0.01 |
| 8 | 8.65±0.02 |
| 9 | 11.11±0.13 |
| 10 | 9.54±0.10 |
| 11 | 10.26±0.29 |
(5) 분무건조 조건 최적화
표 10은 최적화된 분무 건조 조건을 나타낸 것이다. 최적화에 앞서 건조 수율, 수분 함량, 수분용해지수, 항산화 활성(DPPH)를 종속 변수로 설정하였다. 건조 수율, 수분용해지수, 항산화 활성를 최대값으로 설정하고 수분 함량을 최소값으로 설정하여 최적화를 진행하였다. 최적화된 결과값은 총 4건으로 그중 desirability가 0.7 이상인 것으는 2건으로 판단된다. 건조 보조제 첨가량은 45%로 변화가 없었지만, 건조 온도가 176℃로 설정되었다. 이후 강산농원에서 대량 생산을 위한 분무 건조 조건은 건조 온도 178℃, 분무 건조제 첨가량을 콤부차 대비 45%(콤부차 1 L에 450 g 분무건조제 혼합)을 첨가하면 될 것으로 생각된다.
| 시료 | 건조 온도(℃) | 분무 건조제 첨가량(%) | Desirability |
| 1 | 178.34 | 45.00 | 0.744 |
| 2 | 176.54 | 45.00 | 0.737 |
| 3 | 162.98 | 45.00 | 0.625 |
| 4 | 180.00 | 30.00 | 0.293 |
실시예
5. 콤부차 스틱 분말의 품질 특성
제조예 2의 콤부차 스틱 분말과 시판 콤부차 스틱 분말의 품질 특성을 비교한 결과는 하기 표 11과 같다. 그 결과, 수분 함량에서는 큰 차이를 나타내지 않았지만, 자사 콤부차는 시판 콤부차(스틱 분말)에 비해 수분 용해도가 더 높고, 총 페놀 및 비타민 C 함량도 더 높게 나타났고, 항산화 활성도 더 높아 품질이 더욱 우수함을 확인하였다(표 11).
| 항목 | 자사 콤부차(제조예 2) | 시판 콤부차(타사) |
| 수분 함량(%) | 5.56 | 5.34 |
| 수분용해지수(%) | 94.23±2.88 | 87.24±2.63 |
| 총 페놀성 화합물 함량 (mg GAE/100g) |
5,068±22.51 | 694.52±11.44 |
| FRAP(mM TE/100g) | 0.03±0.00 (시료농도 0.1%) |
0.02±0.00 (농도 0.5%) |
| ORAC(Trolox uM) (시료농도 0.01%) |
29.02±1.33 | 10.10±0.75 |
| ABTS(%) | 13.37±0.29 (시료농도 0.1%) |
27.30±0.35 (시료농도 0.5%) |
| 비타민 C 함량(mg/100 g) | 8,054.1 | ND |
| MMP-1 발현량(%) (시료농도 100%) |
2.22±0.17 | 2.22±0.28 |
| 세포독성(MTT assay) (시료농도 100%) |
181.96±37.11 | 161.05±48.08 |
실시예 6. 고형 콤부차의 관능검사
제조예 2의 고형 콤부차와 제조예 2의 방법으로 고형 콤부차를 제조하되, 재료 배합비를 달리하여 제조한 고형 콤부차(비교예 4 및 5)를 가지고 실시예 3과 동일한 방법으로 관능검사를 실시하였다.
| 재료 종류 | 제조예 2 | 비교예 4 | 비교예 5 |
| 콤부차 분말 | 10 | 5 | 15 |
| 자몽농축분말 | 15 | 20 | 10 |
| 자몽향 분말 | 17 | 10 | 22 |
| 난소화성말토덱스트린 | 19.4 | 25 | 15 |
| 구연산 | 7.7 | 11 | 4 |
| 비타민 C | 7.7 | 4 | 11 |
| 에리스리톨 | 18 | 22 | 14 |
| 탄산수소나트륨 | 5 | 2.75 | 8.75 |
| 히알루론산 | 0.1 | 0.05 | 0.2 |
| 히비스커스 추출 분말 | 0.1 | 0.2 | 0.05 |
| 시료 | 외관 | 향미 | 신맛 | 단맛 | 종합적 기호도 |
| 제조예 2 | 4.2 | 4.6 | 4.5 | 4.8 | 4.7 |
| 비교예 4 | 4.0 | 4.0 | 4.1 | 4.4 | 4.1 |
| 비교예 5 | 4.1 | 4.2 | 4.0 | 4.3 | 4.2 |
그 결과, 표 13에서 알 수 있는 바와 같이, 비교예들에 비해 제조예 2의 고형 콤부차가 더 높은 점수를 나타내어, 제조예 2의 조건으로 재료들을 배합하는 것이 가장 적합할 것으로 판단된다.
Claims (5)
- (1) 설탕과 물을 혼합하여 설탕물을 제조하는 단계;
(2) 상기 (1)단계의 제조한 설탕물과 녹차 분말, 곰취 분말 및 콩잎 분말을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계;
(3) 상기 (2)단계의 제조한 혼합물을 숙성시켜 숙성물을 제조하는 단계;
(4) 차나무 잎을 시들인 후 유념하고, 발효시킨 후 살청하고 건조 및 분쇄하여 발효차를 제조하는 단계;
(5) 물에 상기 (3)단계의 제조한 숙성물 및 상기 (4)단계의 제조한 발효차와 효모균을 첨가한 후 발효하여 콤부차를 제조하는 단계; 및
(6) 상기 (5)단계의 제조한 콤부차를 분무건조하는 단계를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는 콤부차 분말의 제조방법. - 제1항에 있어서, 상기 (2)단계의 혼합물은 혼합물 총 중량 기준으로, 설탕물 45~55 중량%, 녹차 분말 30~40 중량%, 곰취 분말 8~12 중량% 및 콩잎 분말 3~7 중량%를 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 콤부차 분말의 제조방법.
- 제2항에 있어서,
(1) 설탕과 물을 0.8~1.2:8~12(w:v) 비율로 혼합하여 설탕물을 제조하는 단계;
(2) 혼합물 총 중량 기준으로, 상기 (1)단계의 제조한 설탕물 45~55 중량%와 녹차 분말 30~40 중량%, 곰취 분말 8~12 중량% 및 콩잎 분말 3~7 중량%를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계;
(3) 상기 (2)단계의 제조한 혼합물을 33~37℃에서 6~8일 동안 숙성시켜 숙성물을 제조하는 단계;
(4) 차나무 잎을 시들인 후 유념하고, 35~39℃에서 16~20시간 동안 발효시킨 후 살청하고 건조 및 분쇄하여 발효차를 제조하는 단계;
(5) 물 700~900 mL에 상기 (3)단계의 제조한 숙성물 130~160 g 및 상기 (4)단계의 제조한 발효차 4~6 g과 효모균 45~55 g을 첨가하여 33~37℃에서 8~12일 동안 발효하여 콤부차를 제조하는 단계; 및
(6) 상기 (5)단계의 제조한 콤부차에 난소화성 말토덱스트린을 40~50%(w/v) 첨가한 후 160~190℃에서 분무건조하는 단계를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는 콤부차 분말의 제조방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 콤부차 분말.
- 제4항의 콤부차 분말에 자몽농축분말, 자몽향 분말, 난소화성말토덱스트린, 구연산, 비타민 C, 에리스리톨, 탄산수소나트륨, 히알루론산 및 히비스커스 추출 분말을 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 고형 콤부차의 제조방법.
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| KR1020220057085A KR20230158147A (ko) | 2022-05-10 | 2022-05-10 | 분무건조 콤부차 분말을 이용한 고형차의 제조방법 |
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