KR20240009128A - Immobilized enzyme complex, manufacturing method thereof and method for preparing non-roasting coffee using the same - Google Patents

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윤호영
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Abstract

본 발명은 로스팅 과정 없이 커피를 제조하기 위해 커피 생두 추출액에 투입되어 맛과 향, 색 등을 증진시키는 효소가 고정된 다당류 복합체와 이의 제조방법 및 이를 이용한 무(無)로스팅 커피의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 로스팅 과정을 완전히 대체한 새로운 커피 가공방식을 제시하여 로스팅으로 인해 형성되는 맛과, 향, 색깔 등 관능적 특성은 확보하면서도 추정 발암물질인 아크릴아마이드의 생성 가능성을 원천적으로 없애고 로스팅에 소요되는 에너지를 절감하며 그에 따라 커피 생산에 따른 탄소배출량을 최소화하는 효소-고정화 복합체, 이의 제조방법 및 이를 이용한 무(無)로스팅 커피의 제조방법을 제공한다.
The present invention relates to a polysaccharide complex in which enzymes are fixed to improve taste, aroma, color, etc. by adding it to green coffee bean extract to produce coffee without a roasting process, a method of manufacturing the same, and a method of manufacturing non-roasted coffee using the same. will be.
The present invention proposes a new coffee processing method that completely replaces the roasting process, ensuring the sensory characteristics such as taste, aroma, and color formed by roasting, while fundamentally eliminating the possibility of forming acrylamide, a suspected carcinogen, and reducing the cost required for roasting. An enzyme-immobilization complex that saves energy and thereby minimizes carbon emissions from coffee production, a manufacturing method thereof, and a manufacturing method of non-roasted coffee using the same are provided.

Description

효소-고정화 복합체, 이의 제조방법 및 이를 이용한 무(無)로스팅 커피의 제조방법{IMMOBILIZED ENZYME COMPLEX, MANUFACTURING METHOD THEREOF AND METHOD FOR PREPARING NON-ROASTING COFFEE USING THE SAME}Enzyme-immobilized complex, manufacturing method thereof, and manufacturing method of non-roasting coffee using the same {IMMOBILIZED ENZYME COMPLEX, MANUFACTURING METHOD THEREOF AND METHOD FOR PREPARING NON-ROASTING COFFEE USING THE SAME}

본 발명은 로스팅 과정 없이 커피를 제조하기 위해 커피 생두 추출액에 투입되어 맛과 향, 색 등을 증진시키는 효소가 고정된 다당류 복합체와 이의 제조방법 및 이를 이용한 무(無)로스팅 커피의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a polysaccharide complex in which enzymes are fixed to improve taste, aroma, color, etc. by adding it to green coffee bean extract to produce coffee without a roasting process, a method of manufacturing the same, and a method of manufacturing non-roasted coffee using the same. will be.

국제커피기구(ICO)에 따르면 전 세계 커피 소비량은 2021년 기준 9,980,760톤으로 평균적으로 매년 1% 이상 꾸준히 증가하고 있다. 이렇듯 커피는 전세계인의 공통적인 기호식품으로 자리매김 하고 있다.According to the International Coffee Organization (ICO), global coffee consumption is 9,980,760 tons as of 2021, steadily increasing by more than 1% per year on average. In this way, coffee has established itself as a common favorite food for people around the world.

커피의 원료인 커피콩에는 항산화/항암 및 콜레스테롤 생합성 억제 등의 효능으로 알려져 있는 폴리페놀 성분인 클로로겐산(chlorogenic acid)이 함유되어 있다. 로부스타종 커피 생두(green bean) 10g 속에 클로로겐산은 최대 600mg 함유되어 있고, 아라비카종에는 최대 300mg 함유되어 있는 것으로 알려져 있다.Coffee beans, the raw material of coffee, contain chlorogenic acid, a polyphenol component known for its antioxidant/anticancer and cholesterol biosynthesis inhibition effects. It is known that 10g of Robusta coffee green beans contains up to 600 mg of chlorogenic acid, and Arabica coffee beans contain up to 300 mg.

커피는 커피콩(생두)을 강한 온도로 가공하는 '로스팅(roasting)' 과정을 거쳐 파우더나 음료 형태로 널리 소비되고 있다. 다만 생두에 다량 포함되어 있는 클로로겐산은 커피콩을 로스팅하여 원두를 만드는 과정에서 열변성으로 활성을 잃거나 파괴된다. 이는 로스팅 정도에 따라 더 심해지며 높은 바디감을 내기 위해 국내를 비롯해 많은 나라에서 선호하고 있는 로스팅 수준인 다크(dark) 로스팅의 경우 생두에 함유된 클로로겐산의 90% 이상이 없어진다고 알려져 있다.Coffee is widely consumed in the form of powder or beverage through a 'roasting' process in which coffee beans (green coffee beans) are processed at high temperatures. However, chlorogenic acid, which is contained in large amounts in green coffee beans, loses its activity or is destroyed due to heat denaturation during the process of roasting coffee beans and making coffee beans. This worsens depending on the degree of roasting, and in the case of dark roasting, which is the roasting level preferred in many countries, including Korea, to produce a high body, it is known that more than 90% of the chlorogenic acid contained in green coffee beans is lost.

로스팅 과정에서 생기는 특유의 단맛과 풍부한 향, 선명한 색깔과 묵직한 질감 등의 풍미 증진 현상은 연두색의 생두가 로스팅 되어 짙은 갈색의 원두로 변할 때 생두에 포함된 단백질과 탄수화물 성분 간 마이야르(maillard)) 반응이 일어나 갈변물질인 멜라노이딘(melanoidine)이 형성되면서 생긴다.The flavor enhancement phenomenon that occurs during the roasting process, such as the unique sweetness, rich aroma, vivid color, and heavy texture, occurs when light green green beans are roasted and turn into dark brown beans. A reaction occurs and melanoidin, a browning substance, is formed.

다만, 로스팅 과정에서는 커피에 향과 맛을 부여하고 항산화 효능이 있는 유익한 물질인 멜라노이딘 뿐만 아니라 발암물질로 추정되고 있는 '아크릴아마이드(acrylamide)'도 형성된다. 이에 따라 탄수화물이 함유된 원료를 고온에서 가공하게 되면 생성되는 아크릴아마이드에 대해 유럽(EU)과 국내 식약처는 관련 규정을 고시하여 식품 내 권장규격을 법적으로 규제하고 있다.However, during the roasting process, not only melanoidin, a beneficial substance that gives aroma and taste to coffee and has antioxidant effects, but also 'acrylamide', which is presumed to be a carcinogen, is formed. Accordingly, the European Union (EU) and the Korean Ministry of Food and Drug Safety have notified relevant regulations regarding acrylamide, which is generated when raw materials containing carbohydrates are processed at high temperatures, and are legally regulating recommended standards in foods.

로스팅 과정에서 생리 활성 및 풍미 증진 성분인 멜라노이딘과 함께 생성되는 아크릴아마이드를 제거하는 것은 현실적으로 매우 어려운 실정이다. 따라서 맛과 향, 여러 가지 생리 활성 효과는 유지하면서도 발암 추정물질의 생성은 저감할 수 있는 새로운 커피 가공 방식의 필요성이 대두되고 있다.In reality, it is very difficult to remove acrylamide, which is produced along with melanoidin, a biologically active and flavor-enhancing ingredient, during the roasting process. Therefore, there is a need for a new coffee processing method that can reduce the production of suspected carcinogens while maintaining taste, aroma, and various physiological activity effects.

또한, 커피의 소비량이 늘어날수록 커피콩을 가열하는 로스팅 과정에서 막대한 양의 이산화탄소가 배출된다. 영국의 University College London 연구진에 따르면 커피 1kg 당 탄소 배출량은 15.3kg으로 이는 소고기 탄소 배출량의 절반 이상에 달하는 수준이다.Additionally, as coffee consumption increases, a huge amount of carbon dioxide is emitted during the roasting process of heating coffee beans. According to researchers at University College London in the UK, carbon emissions per 1 kg of coffee are 15.3 kg, which is more than half of the carbon emissions of beef.

우리나라를 비롯해 전 세계 국가들은 최근 탄소 중립을 선언하고 기업들은 온실가스 배출을 줄이는 노력을 하고 있다. 그에 따라 커피 로스팅 과정에서 발생되는 탄소 배출을 원천적으로 없애거나 배출량을 저감시킬 수 있는 새로운 커피 가공 방식의 필요성이 더욱 높아지고 있는 실정이다.Countries around the world, including Korea, have recently declared carbon neutrality, and companies are making efforts to reduce greenhouse gas emissions. Accordingly, the need for new coffee processing methods that can fundamentally eliminate or reduce carbon emissions generated during the coffee roasting process is increasing.

이러한 기술적 필요성에 따라 사후적으로 첨가제를 투입하거나 후처리 과정 등을 통해 로스팅으로 생성된 아크릴아마이드 함량을 줄이는 다양한 기술적 시도들이 있었으나, 근본적/원천적으로 아크릴아마이드가 발생되지 않는 방식은 아니라는 점에서 한계가 있었다.According to this technical need, various technical attempts have been made to reduce the acrylamide content generated by roasting through the addition of additives or post-processing processes, but there is a limitation in that it is not a method that fundamentally/originally prevents acrylamide from being generated. there was.

일본 공개특허공보 제2006-0503592호Japanese Patent Publication No. 2006-0503592

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 로스팅 과정을 완전히 대체한 새로운 커피 가공방식을 제시하여 로스팅으로 인해 형성되는 맛과, 향, 색깔 등 관능적 특성은 확보하면서도 추정 발암물질인 아크릴아마이드의 생성 가능성을 원천적으로 없애고 로스팅에 소요되는 에너지를 절감하며 그에 따라 커피 생산에 따른 탄소배출량을 최소화하는 효소-고정화 복합체, 이의 제조방법 및 이를 이용한 무(無)로스팅 커피의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention proposes a new coffee processing method that completely replaces the roasting process, thereby securing the sensory characteristics such as taste, aroma, and color formed by roasting, while reducing the possibility of generating acrylamide, a presumed carcinogen. The purpose is to provide an enzyme-immobilization complex that fundamentally eliminates the energy required for roasting and thereby minimizes carbon emissions from coffee production, a manufacturing method thereof, and a manufacturing method of non-roasted coffee using the same.

상기 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은 바람직한 일 실시예에 따라 폴리페놀 산화효소가 점질다당류에 고정화된 효소-고정화 복합체를 준비하는 단계(S10); 커피 생두 분말에 열수를 가하고 여과하여 생두 추출액을 준비하는 단계(S20); 상기 생두 추출액에 효소-고정화 복합체를 넣어 반응시키는 단계(S30); 및 반응물로부터 상기 효소-고정화 복합체를 회수하는 단계(S40);를 포함하는 효소-고정화 복합체를 이용한 무(無)로스팅 커피의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention according to a preferred embodiment includes the steps of preparing an enzyme-immobilization complex in which polyphenol oxidase is immobilized on viscopolysaccharide (S10); Preparing green bean extract by adding hot water to green coffee bean powder and filtering it (S20); reacting the green bean extract with an enzyme-immobilized complex (S30); and recovering the enzyme-immobilized complex from the reactant (S40). It provides a method for producing non-roasted coffee using an enzyme-immobilized complex including a.

이때 상기 폴리페놀 산화효소는 라케이즈(laccase), 티로시네이스(tyrosinase), 카테콜산화효소(catechol oxidase), 및 페록시데이스(ferroxidase)로 이루어지는 군 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있으며, 이 중 라케이즈(laccase)인 것이 더욱 바람직하다.At this time, the polyphenol oxidase may be any one or a mixture of two or more selected from the group consisting of laccase, tyrosinase, catechol oxidase, and ferroxidase. Among these, laccase is more preferable.

상기 점질다당류는 알긴산염(alginate), 키토산(Chitosan), 히알루론산(hyaluronic acid), 셀룰로스(cellulose), 울반(ulvan), 젤라틴(gelatin), 전분(Starch) 및 플루란(fluran)으로 이루어지는 군 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있으며, 이 중 알긴산염(alginate)인 것이 더욱 바람직하다.The viscopolysaccharide is a group consisting of alginate, chitosan, hyaluronic acid, cellulose, ulvan, gelatin, starch, and fluran. It may be any one or a mixture of two or more selected from among them, and alginate is more preferable.

상기 효소-고정화 복합체는 비드(bead)의 형상을 띠는 것이 바람직하다.The enzyme-immobilized complex preferably has the shape of a bead.

상기 효소-고정화 복합체를 준비하는 단계(S10)는, 상기 폴리페놀 산화효소와 점질다당류가 용해된 수용액을 2가 전이금속 이온이 포함된 용액에 적하(dropping)하여 뭉친 형태로 안정화된 비드 형상의 효소-고정화 복합체를 준비하는 단계일 수 있다.In the step (S10) of preparing the enzyme-immobilized complex, the aqueous solution in which the polyphenol oxidase and viscopolysaccharide are dissolved is dropped into a solution containing divalent transition metal ions to form a bead-shaped stabilized agglomerate. This may be a step in preparing an enzyme-immobilization complex.

구체적으로 상기 효소-고정화 복합체를 준비하는 단계(S10)는, 상기 점질다당류로서 알긴산나트륨(sodium alginate)과 상기 폴리페놀 산화효소로서 라케이즈(laccase)가 용해된 수용액을 2가 전이금속 이온이 포함된 용액에 적하(dropping)하여 뭉친 형태로 안정화된 비드 형상의 라케이즈가 고정된 알긴산-전이금속 복합체를 준비하는 단계인 것이 바람직하다.Specifically, the step of preparing the enzyme-immobilization complex (S10) involves dissolving sodium alginate as the viscopolysaccharide and laccase as the polyphenol oxidase in an aqueous solution containing divalent transition metal ions. It is preferable that this step is to prepare an alginate-transition metal complex in which bead-shaped laccases stabilized in aggregated form are fixed by dropping them into the solution.

이때 상기 수용액 내에서 점질다당류와 폴리페놀 산화효소 간 중량 비율은 5:1 내지 15:1일 수 있다.At this time, the weight ratio between viscopolysaccharide and polyphenol oxidase in the aqueous solution may be 5:1 to 15:1.

상기 2가 전이금속은 구리(Cu(Ⅱ))일 수 있으며, 상기 2가 전이금속 이온이 포함된 용액은 황산구리(Ⅱ)(CuSO4) 용액인 것이 바람직하다.The divalent transition metal may be copper (Cu(II)), and the solution containing the divalent transition metal ion is preferably a copper(II) sulfate (CuSO 4 ) solution.

본 발명은 바람직한 다른 실시예에 따라 상술한 바와 같은 제조방법으로 제조된 효소-고정화 복합체를 이용한 무(無)로스팅 커피를 제공한다.The present invention provides, according to another preferred embodiment, non-roasted coffee using an enzyme-immobilized complex prepared by the above-described production method.

한편, 본 발명은 바람직한 또 다른 실시예에 따라 로스팅 되지 않은 커피 생두로부터 추출된 생두 추출액에 투입되어 상기 생두 추출액의 맛과 향, 색을 증진시키기 위한 첨가제로서, 점질다당류와 2가 전이금속 간 킬레이트화 반응을 통해 뭉친 형태로 안정화된 비드(bead) 형상을 띠는 망상의 3차원 구조체 내에 폴리페놀 산화효소가 고정된 것을 특징으로 하는 효소-고정화 복합체를 제공한다.Meanwhile, according to another preferred embodiment, the present invention is an additive added to green bean extract extracted from unroasted coffee beans to enhance the taste, aroma, and color of the green bean extract, and is a chelator between viscopolysaccharide and divalent transition metal. An enzyme-immobilization complex is provided, characterized in that polyphenol oxidase is immobilized within a network three-dimensional structure having a bead shape stabilized in an agglomerated form through a chemical reaction.

이때 상기 폴리페놀 산화효소는 라케이즈(laccase), 티로시네이스(tyrosinase), 카테콜산화효소(catechol oxidase), 및 페록시데이스(ferroxidase)로 이루어지는 군 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있으며, 이 중 라케이즈(laccase)인 것이 더욱 바람직하다.At this time, the polyphenol oxidase may be any one or a mixture of two or more selected from the group consisting of laccase, tyrosinase, catechol oxidase, and ferroxidase. Among these, laccase is more preferable.

상기 점질다당류는 알긴산염(alginate), 키토산(Chitosan), 히알루론산(hyaluronic acid), 셀룰로스(cellulose), 울반(ulvan), 젤라틴(gelatin), 전분(Starch) 및 플루란(fluran)으로 이루어지는 군 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있으며, 이 중 알긴산염(alginate)인 것이 더욱 바람직하다.The viscopolysaccharide is a group consisting of alginate, chitosan, hyaluronic acid, cellulose, ulvan, gelatin, starch, and fluran. It may be any one or a mixture of two or more selected from among them, and alginate is more preferable.

또한, 상기 2가 전이금속은 구리(Cu(Ⅱ))일 수 있다.Additionally, the divalent transition metal may be copper (Cu(II)).

한편, 본 발명은 바람직한 또 다른 실시예에 따라 점질다당류와 폴리페놀 산화효소를 혼합하여 물에 용해시키는 단계(S1); 제조된 수용액을 2가 전이금속 이온이 포함된 용액에 적하(dropping)하여 뭉친 형태로 안정화된 비드 형상의 효소-고정화 복합체로 형성시키는 단계(S2); 및 상기 효소-고정화 복합체를 세척 및 건조하는 단계(S3);를 포함하는 효소-고정화 복합체의 제조방법을 제공한다.Meanwhile, according to another preferred embodiment, the present invention includes the steps of mixing viscopolysaccharide and polyphenol oxidase and dissolving them in water (S1); Dropping the prepared aqueous solution into a solution containing divalent transition metal ions to form a bead-shaped enzyme-immobilized complex stabilized in an agglomerated form (S2); and washing and drying the enzyme-immobilized complex (S3).

이때 상기 폴리페놀 산화효소는 라케이즈(laccase), 티로시네이스(tyrosinase), 카테콜산화효소(catechol oxidase), 및 페록시데이스(ferroxidase)로 이루어지는 군 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있으며, 이 중 라케이즈(laccase)인 것이 더욱 바람직하다.At this time, the polyphenol oxidase may be any one or a mixture of two or more selected from the group consisting of laccase, tyrosinase, catechol oxidase, and ferroxidase. Among these, laccase is more preferable.

상기 점질다당류는 알긴산염(alginate), 키토산(Chitosan), 히알루론산(hyaluronic acid), 셀룰로스(cellulose), 울반(ulvan), 젤라틴(gelatin), 전분(Starch) 및 플루란(fluran)으로 이루어지는 군 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있으며, 이 중 알긴산염(alginate)인 것이 더욱 바람직하다.The viscopolysaccharide is a group consisting of alginate, chitosan, hyaluronic acid, cellulose, ulvan, gelatin, starch, and fluran. It may be any one or a mixture of two or more selected from among them, and alginate is more preferable.

또한, 상기 2가 전이금속 이온이 포함된 용액은 황산구리(Ⅱ)(CuSO4) 용액일 수 있다.Additionally, the solution containing the divalent transition metal ion may be a copper(II) sulfate (CuSO 4 ) solution.

또, 상기 물에 용해시키는 단계(S1)에서, 혼합되는 점질다당류와 폴리페놀 산화효소 간 중량 비율은 5:1 내지 15:1인 것이 바람직하다.In addition, in the step of dissolving in water (S1), the weight ratio between the mixed viscopolysaccharide and polyphenol oxidase is preferably 5:1 to 15:1.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 커피의 가공 과정에서 로스팅이나 가열을 배제한 새로운 방식을 채택하여 추정 항암물질인 아크릴아마이드의 발생을 근본적으로 억제한다.According to the present invention as described above, a new method that excludes roasting or heating is adopted in the coffee processing process to fundamentally suppress the generation of acrylamide, a presumed anti-cancer substance.

또한, 생두 추추출물 내 클로로겐산 성분과 폴리페놀 산화효소 간의 산화고분자화 반응을 통해 로스팅 없이도 유사하거나 동등한 수준의 맛과 향, 풍미 등을 형성시킬 수 있다.In addition, through the oxidation polymerization reaction between the chlorogenic acid component in the green bean extract and polyphenol oxidase, a similar or equivalent level of taste, aroma, and flavor can be formed without roasting.

커피 가공에 사용된 효소-고정화 복합체 비드는 생두 추출물 가공에 사용된 후에 비교적 단순한 물리적인 방법으로 쉽게 회수할 수 있으며 재사용이 가능하기 때문에 산업적 효용성이 높다.The enzyme-immobilized composite beads used in coffee processing have high industrial utility because they can be easily recovered and reused by a relatively simple physical method after being used in green coffee extract processing.

아울러, 가열을 통한 로스팅 과정이 생략되기 때문에 그로 인한 에너지와 관련 자원의 사용을 줄일 수 있으며 탄소 배출량을 획기적으로 줄여 수요가 꾸준히 늘고 있는 커피를 친환경적으로 제조할 수 있다.In addition, because the roasting process through heating is omitted, the resulting use of energy and related resources can be reduced, and carbon emissions can be dramatically reduced, making it possible to produce coffee, for which demand is steadily increasing, in an eco-friendly manner.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 명세서 전반의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있으나 명시적으로 언급되지 않은 다른 효과들 역시 포함한다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and may be clearly understood by those skilled in the art from the description throughout the specification, but also include other effects that are not explicitly mentioned.

도 1은 알긴산염(alginate)와 구리 용액을 이용해 만든 일반 비드(Control, 좌)와, 제조 과정에서 라케이즈(laccase) 효소를 고정화한 본 발명에 따른 효소-고정화 복합체 비드(Laccase, 우)의 외관 사진이다.
도 2는 생두 분말(Green bean, 좌)과 원두 분말(Roasted bean, 우)의 외관 사진이다.
도 3은 생두 분말과 원두 분말을 각각 사용하여 커피를 추출하는 모습(좌)과 그에 따른 각각의 추출액(우)의 모습 사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 효소-고정화 복합체 비드가 첨가된 생두 추출액(좌)과 원두 추출액(우)이 팔콘 튜브에 담긴 모습 사진이다.
도 5는 생두 추출액과 본 발명에 따른 효소-고정화 비드를 가한 생두 추출액(좌)의 모습과, 이들을 롤러에서 반응시키는 모습(우) 사진이다.
도 6은 비교예들과 실시예들의 반응 12시간 이후의 모습 사진이다.
도 7은 본 발명에 따른 효소-고정화 복합체의 반응 전(좌)과 12시간 반응 후(우) 모습 사진이다.
Figure 1 shows a general bead (Control, left) made using alginate and copper solution, and an enzyme-immobilized complex bead (Laccase, right) according to the present invention in which laccase enzyme was immobilized during the manufacturing process. This is a photo of the exterior.
Figure 2 is a photograph of the appearance of green bean powder (left) and roasted bean powder (right).
Figure 3 is a photograph of coffee being extracted using green coffee bean powder and coffee bean powder, respectively (left) and the resulting extract liquid (right).
Figure 4 is a photograph of green coffee extract (left) and coffee bean extract (right) to which enzyme-immobilized complex beads according to the present invention were added in a falcon tube.
Figure 5 is a photograph of green bean extract and green bean extract to which enzyme-immobilized beads according to the present invention were added (left), and a photograph of their reaction on a roller (right).
Figure 6 is a photograph of comparative examples and examples after 12 hours of reaction.
Figure 7 is a photograph of the enzyme-immobilized complex according to the present invention before (left) and after 12 hours of reaction (right).

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various different forms, and the present embodiments are merely intended to ensure that the disclosure of the present invention is complete and to provide common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification may be used with meanings that can be commonly understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Additionally, terms defined in commonly used dictionaries are not interpreted ideally or excessively unless clearly specifically defined. The terms used in this specification are for describing embodiments and are not intended to limit the invention. As used herein, singular forms also include plural forms, unless specifically stated otherwise in the context.

명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprises)" 및/또는 "포함하는 (comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.As used in the specification, “comprises” and/or “comprising” refers to the presence of one or more other components, steps, operations and/or elements. or does not rule out addition.

먼저, 본 발명은 로스팅 과정을 배제한 즉, 무(無)로스팅 커피의 제조방법을 제공한다.First, the present invention provides a method for producing non-roasted coffee, that is, excluding the roasting process.

바람직한 일 실시예에 따른 커피의 제조방법은 효소-고정화 복합체 준비단계(S10), 생두 추출단계(S20), 반응단계(S30) 및 회수단계(S40)를 포함한다.The method for producing coffee according to a preferred embodiment includes an enzyme-immobilization complex preparation step (S10), a green bean extraction step (S20), a reaction step (S30), and a recovery step (S40).

복합체 준비단계(S10)는 폴리페놀 산화효소와 점질다당류를 이용하여 폴리페놀 산화효소가 고정화된 복합체를 제조하는 단계이다. 구체적으로는 먼저 폴리페놀 산화효소와 점질다당류를 물(증류수)에 혼합하고 교반시키면서 완전히 용해시켜 효소-다당류 수용액을 만든다(S1). The complex preparation step (S10) is a step of preparing a complex in which polyphenol oxidase is immobilized using polyphenol oxidase and viscopolysaccharide. Specifically, polyphenol oxidase and viscopolysaccharide are first mixed with water (distilled water) and completely dissolved while stirring to create an enzyme-polysaccharide aqueous solution (S1).

만들어진 효소-다당류 수용액은 2가 전이금속 이온이 포함된 용액에 주사기나 피펫, 스포이트, 드로퍼(dropper) 등을 이용하여 천천히 적하(한방울씩 떨어뜨리는 것)시키면서 전이금속 용액 내에서 동그랗게 뭉친 비드 형태로 성형시킨다(S2). The resulting enzyme-polysaccharide aqueous solution is slowly added dropwise (drop by drop) into a solution containing divalent transition metal ions using a syringe, pipette, dropper, or dropper, forming round beads in the transition metal solution. Molding (S2).

비드(bead) 형상으로 성형되는 것은 다당류 물질과 2가 전이금속 간의 킬레이트화(chelating) 반응에 따른 자가-구조화 내지 자가-조립화의 결과이다. 비드(bead)의 형상으로 만들어 커피 가공에 사용하는 것이 높은 반응성을 확보하는 한편 최종 제품(커피)에 반응물이 남지 않으며 재사용할 수 있도록 용이하게 회수하는데 유리하다. Forming into a bead shape is the result of self-structuring or self-assembly resulting from a chelating reaction between a polysaccharide material and a divalent transition metal. Making it into the shape of a bead and using it in coffee processing is advantageous in ensuring high reactivity, leaving no reactants in the final product (coffee), and easily recovering it for reuse.

위와 같은 과정을 거치게 되면, 점질다당류와 2가 전이금속 간 킬레이트화 반응을 통해 뭉친 형태로 안정화된 비드(bead) 형상을 띠는 망상의 3차원 구조체를 형성하게 되면서 폴리페놀 산화효소가 비드 내부에 고정됨으로써 본 발명에 따른 효소-고정화 복합체가 준비된다. 구체적으로, 3차원 그물 모양의 점질다당류(알지네이트)-2가전이금속(구리) 구조의 사이 사이에 폴리페놀 산화효소가 가둬진(trapped) 구조, 즉 주머니 같은 3차원 구조체를 통해 효소가 머무르면서도 특유의 작용을 할 수 있는 공간이 제공되는 것이라 할 수 있다.After going through the above process, a chelating reaction between the viscopolysaccharide and the divalent transition metal forms a three-dimensional network structure in the shape of a bead that is stabilized in an agglomerated form, and polyphenol oxidase is inside the bead. By immobilization, the enzyme-immobilization complex according to the present invention is prepared. Specifically, the polyphenol oxidase is trapped between the three-dimensional network-shaped viscopolysaccharide (alginate)-divalent transition metal (copper) structure, that is, the enzyme stays through a pocket-like three-dimensional structure. It can be said that a space for unique functions is provided.

성형된 효소-고정화 복합체는 세척하여 복합체 비드 표면에 달라 붙어 있는 미반응 물질(구리 등)을 제거하고 건조(S3)하여 다음 단계에서 활용하게 된다.The molded enzyme-immobilized complex is washed to remove unreacted substances (copper, etc.) adhering to the surface of the composite bead and dried (S3) to be used in the next step.

폴리페놀 산화효소는 커피콩(생두) 내지 생두 추출액 내에 함유되어 있는 폴리페놀 성분인 클로로겐산을 산화고분자화(단량체의 수소를 산화제로 제거하여 중합하는 반응) 함으로써 로스팅을 하지 않았음에도 로스팅된 원두와 유사하거나 동등한 수준의 맛과 향, 색을 구현할 수 있게 만들어주는 핵심 소재에 해당한다.Polyphenol oxidase oxidizes chlorogenic acid, a polyphenol component contained in coffee beans (green beans) or green bean extract (a reaction that polymerizes monomers by removing their hydrogen with an oxidizing agent), making them similar to roasted coffee beans even though they are not roasted. It is a core material that makes it possible to achieve the same level of taste, aroma, and color.

활용 가능한 폴리페놀 산화효소로는 라케이즈(laccase), 티로시네이스(tyrosinase), 카테콜산화효소(catechol oxidase), 및 페록시데이스(ferroxidase) 등이 있으며, 이들을 단독으로 사용하거나 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.Polyphenol oxidase enzymes that can be used include laccase, tyrosinase, catechol oxidase, and ferroxidase, which can be used alone or in combination of two or more. You can use it.

이때, 폴리페놀 산화효소로서 라케이즈(laccase)를 채택할 수 있다. 라케이즈는 4개의 구리 이온이 함유된 폴레피놀 산화효소로서 일반적으로 리그닌(lignin)을 분해하는 효소로 알려져 있는 물질이다. 라케이즈는 p-폴리페놀을 비롯해 이와 구조가 비슷한 거의 모든 화합물을 산화시킬 수 있으며 공기 중에서도 안정한 상태를 오래 유지할 수 있고 반응 후 유일한 산물이 물이라 친환경적 특성을 가지는 효소이다. 라케이즈는 활용 가능한 폴리페놀 산화효소 중 본 발명에 따른 효과 측면에서 가장 바람직한 실시예이다.At this time, laccase can be adopted as the polyphenol oxidase. Lacase is a polypinol oxidase containing four copper ions and is generally known as an enzyme that decomposes lignin. Lacase is an enzyme that can oxidize almost all compounds with similar structures, including p-polyphenol, can remain stable in the air for a long time, and has environmentally friendly characteristics as the only product after the reaction is water. Lacase is the most preferred example of the polyphenol oxidase enzymes available in terms of effectiveness according to the present invention.

점질다당류는 전이금속 이온과 함께 3차원 구조로 자가조립(self-assembly)하여 본 발명에 따른 효소-고정화 복합체의 골격을 구성하는 물질로, 단백질과 복합된 산성 점액성 다당류인 프로테오글리칸(proteoglycan)의 형태로 존재하는 물질로서 대부분 생물체의 표피나 결합조직 등에 존재하면서 조직의 지지나 유연성에 관여하는 물질이다. Mucilpolysaccharide is a material that self-assembles into a three-dimensional structure with transition metal ions and constitutes the skeleton of the enzyme-immobilization complex according to the present invention, and is a substance of proteoglycan, an acidic mucopolysaccharide complexed with protein. It is a substance that exists in the form of a substance that exists in the epidermis or connective tissue of most living organisms and is involved in the support or flexibility of tissues.

활용 가능한 점질다당류이자 생체 적합성 천연 고분자 물질로는 알긴산염(alginate), 키토산(Chitosan), 히알루론산(hyaluronic acid), 셀룰로스(cellulose), 울반(ulvan), 젤라틴(gelatin), 전분(Starch) 및 플루란(fluran) 등이 있으며, 이들을 단독으로 사용하거나 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. The viscopolysaccharides and biocompatible natural polymer materials that can be used include alginate, chitosan, hyaluronic acid, cellulose, ulvan, gelatin, starch, and There are fluran, etc., and they can be used alone or in combination of two or more.

이때, 점질다당류로서 알긴산염(alginate), 더 구체적으로는 알칼리 내지 알칼리 토금속 알긴산염을 채택할 수 있다. 알긴산(알지네이트, alginate)은 미역, 다시마 등 갈조식물의 세포벽에 함유되어 있는 다당류 산으로, 점성이 높은 점질다당류의 일종이다.At this time, alginate, more specifically alkaline or alkaline earth metal alginate, can be used as the viscous polysaccharide. Alginate is a polysaccharide acid contained in the cell walls of brown algae plants such as seaweed and kelp, and is a type of viscous polysaccharide with high viscosity.

알긴산 내지 알지네이트는 화학변화에 의해 졸(sol)에서 겔(gel)로는 변화하지만 역반응은 일어나지 않는 비가역적 성질을 가져 캡슐화/제형화나 효소 고정화/안정화 용도로도 많이 활용된다. 알지네이트 사슬(alginate chain)의 카르복실기(carboxyl group)에 부착된 양이온은 열과 용매에 매우 안정적인 특성을 가지며 가격이 저렴하고 친환경적이며 독성이 없어 식품 첨가물로서 활용도가 매우 높다.Alginic acid or alginate changes from sol to gel by chemical change, but has irreversible properties in which the reverse reaction does not occur, so it is widely used for encapsulation/formulation and enzyme immobilization/stabilization. The cation attached to the carboxyl group of the alginate chain is very stable against heat and solvents, and is inexpensive, eco-friendly, and non-toxic, making it very useful as a food additive.

2가 전이금속은 앞서 언급한 바와 같이 점질다당류와 결합하여 3차원 구조체를 형성하게 되는 핵심요소로서, 전이금속 수용액에 점질다당류 용액을 떨어뜨리면 전이금속과 점질다당류가 그물처럼 얽히면서 둥근 비드의 형태를 이루게 된다.As mentioned earlier, the divalent transition metal is a key element that combines with viscopolysaccharide to form a three-dimensional structure. When the viscopolysaccharide solution is dropped into an aqueous transition metal solution, the transition metal and viscopolysaccharide become entangled like a net, forming a round bead. It will be achieved.

또한, 2가 전이금속으로서 제2 구리(Cu(Ⅱ))를 채택할 수 있으며, 더욱 바람직하게는2가 전이금속 이온이 포함된 용액으로서 제2 구리 황산구리(CuSO4) 용액을 채택할 수 있다. 2가 구리 이온은 효과적으로 점질다당류인 알긴산(알지네이트)과 킬레이트화 반응을 유도하여 효소-고정화 복합체가 안정적으로 뭉쳐 둥근 형태의 비드를 형성하도록 하며, 비드 형성 후 세척을 통해 결합에 참여하지 않은 성분을 제거하는데 용이한 특성을 가진다.In addition, cupric copper (Cu(II)) can be used as a divalent transition metal, and more preferably, cupric copper sulfate (CuSO 4 ) solution can be used as a solution containing divalent transition metal ions. . Divalent copper ions effectively induce a chelating reaction with alginate, a viscopolysaccharide, allowing the enzyme-immobilization complex to come together stably to form round beads. After bead formation, components that did not participate in the binding are removed by washing. It has characteristics that make it easy to remove.

한편, 복합체 준비단계(S10)에서 혼합되는 점질다당류와 폴리페놀 산화효소의 양은 중량을 기준으로 점질다당류가 더 많이 투입된다. 구체적으로 점질다당류와 폴리페놀 산화효소 간 중량 비율은 5:1 내지 15:1 수준으로 즉, 폴리페놀 산화효소 대비 점질다당류를 중량 기준 5배 내지 15배로 제어하는 것이 바람직하다.Meanwhile, the amount of viscopolysaccharide and polyphenol oxidase mixed in the complex preparation step (S10) is increased by adding more viscopolysaccharide based on weight. Specifically, it is desirable to control the weight ratio between viscopolysaccharide and polyphenol oxidase at a level of 5:1 to 15:1, that is, 5 to 15 times the weight of viscopolysaccharide compared to polyphenol oxidase.

5배 미만으로 제어되어 폴리페놀 산화효소가 과다하거나 점질다당류가 과소할 경우에는 효소 사용 측면에서의 경제성이 떨어지고 점질다당류의 비중이 낮아 안정적인 비드 모양으로의 성형이 원활하게 이루어지지 않는다. 반면에 15배를 초과하여 폴리페놀 산화효소가 과소하거나 점질다당류가 과다할 경우에는 무(無)로스팅 커피 가공에 핵심 역할을 수행하는 폴리페놀 산화효소의 양이 부족하여 맛과 향, 색의 증진효과가 충분하지 못하게 된다.If it is controlled to less than 5 times and the polyphenol oxidase is excessive or the viscopolysaccharide is insufficient, the economic efficiency in terms of enzyme use is low and the specific gravity of the viscopolysaccharide is low, making it difficult to form a stable bead shape smoothly. On the other hand, if polyphenol oxidase is insufficient or viscopolysaccharide is excessive by more than 15 times, the amount of polyphenol oxidase, which plays a key role in processing non-roasted coffee, is insufficient, resulting in improvement of taste, aroma, and color. The effect will not be sufficient.

또한, 복합체 준비단계(S10)에서 점질다당류 및 폴리페놀 산화효소 수용액을 적하시키는 2가 전이금속(바람직하게는 제2 구리)이 포함된 용액 내의 2가 전이금속 농도는 0.05M 내지 0.5M 수준으로 제어되는 것이 바람직하다.In addition, in the complex preparation step (S10), the concentration of the divalent transition metal in the solution containing the divalent transition metal (preferably cupric copper) into which the viscopolysaccharide and polyphenol oxidase aqueous solution is dropped is at the level of 0.05M to 0.5M. It is desirable to be controlled.

전이금속의 농도가 0.05M 미만일 경우 점질다당류와의 킬레이트화 반응성과 비드화 내지 자가조립성이 약하여 비드의 강도와 유지력이 충분하지 않으며, 0.5M를 초과할 경우엔 상당히 단단한 비드를 수득할 수는 있지만 생두 추출물과의 반응 과정에서 높은 전이금속 농도로 인해 효소-고정화 복합체 비드의 구조가 파괴 내지 붕괴되면서 과량의 구리가 용출되어 최종 반응물의 색이 푸른색을 띠게 되는 등 식품 적합성이 떨어지는 문제가 있다.If the concentration of the transition metal is less than 0.05M, the chelating reactivity with viscopolysaccharide and beading or self-assembly are weak, so the strength and holding power of the bead are not sufficient. If the concentration is more than 0.5M, it is not possible to obtain a fairly hard bead. However, during the reaction with green coffee extract, the structure of the enzyme-immobilized complex bead is destroyed or disintegrated due to the high concentration of transition metals, causing excess copper to be eluted, causing the color of the final reactant to turn blue, resulting in poor food compatibility. .

복합체 준비단계(S10)를 통해 마련된 효소-고정화 복합체는 생두 추출액, 구체적으로는 로스팅 되지 않은 생두 분말을 여과지를 통해 열수 추출하여 수득한 생두 추출액을 준비(S20)한 뒤에 이에 효소-고정화 복합체를 넣고 반응시킨다(S30).The enzyme-immobilized complex prepared through the complex preparation step (S10) is prepared by preparing a green bean extract, specifically a green bean extract obtained by hot-water extraction of unroasted green bean powder through filter paper (S20), and then adding the enzyme-immobilization complex thereto. React (S30).

이 과정에서 복합체에 고정되어 있는 폴리페놀 산화효소(바람직하게는 라케이즈)와 생두 추출액 내 함유된 클로로겐산 간 효소반응(구체적으로는 산화고분자화 반응)으로 인해 생두 추출액의 색이 로스팅된 원두 추출액과 유사하거나 더 진한 색으로 갈변화되고 맛과 향 등 관능적 특성이 향상된다.In this process, the color of the green bean extract changes to that of roasted coffee bean extract due to an enzymatic reaction (specifically, oxidation polymerization reaction) between the polyphenol oxidase (preferably laccase) fixed in the complex and the chlorogenic acid contained in the green bean extract. It is browned to a similar or darker color, and sensory characteristics such as taste and aroma are improved.

생두 추출액에 투입되는 효소-고정화 복합체 내 폴리페놀 산화효소의 양은 투입 대상물인 생두 추출액 전체 중량(100 중량부)을 기준으로 0.25 내지 1.25 중량부로 제어되는 것이 바람직하며, 이러한 투입 비율을 감안하여 효소-고정화 복합체를 준비하거나 준비된 복합체의 투입량을 결정할 수 있다.The amount of polyphenol oxidase in the enzyme-immobilized complex added to the green bean extract is preferably controlled to 0.25 to 1.25 parts by weight based on the total weight (100 parts by weight) of the green bean extract that is the input object. Considering this input ratio, the enzyme-immobilized complex The immobilized complex can be prepared or the dosage of the prepared complex can be determined.

폴리페놀 산화효소의 투입량이 0.25 중량부 미만일 경우에는 생두 추출액이 반응하는 시간이 매우 느려 공정 효율성이 저하되는 문제가 있으며, 1.25 중량부를 초과할 경우에는 일정 수준의 반응 속도에 수렴하게 되어 큰 반응속도 상승의 효과를 누릴 수 없어 효소 과다 사용으로 인해 경제성이 떨어진다는 문제가 있다.If the amount of polyphenol oxidase added is less than 0.25 parts by weight, the reaction time of the green bean extract is very slow, which reduces process efficiency. If it exceeds 1.25 parts by weight, the reaction rate converges to a certain level, resulting in a large reaction rate. There is a problem of low economic feasibility due to excessive use of enzymes because the synergistic effect cannot be enjoyed.

최종적으로 커피로서의 제품화를 위해 반응을 마친 효소-고정화 복합체를 여과 등의 물리적 분리공정을 통해 회수(S40)하게 된다. 비드로 형성시켜 놓은 효소-고정화 복합체는 쉽게 분리 및 회수될 수 있으며, 회수된 복합체 비드는 화학적인 활성을 잃지 않아 세척 등의 간단한 과정을 거치면 재사용할 수 있어 산업적 활용도가 높고 경제적이다.Finally, in order to commercialize coffee, the enzyme-immobilized complex that has completed the reaction is recovered through a physical separation process such as filtration (S40). The enzyme-immobilized complex formed into beads can be easily separated and recovered, and the recovered complex beads do not lose their chemical activity and can be reused after a simple process such as washing, making them highly industrially usable and economical.

본 발명은 바람직한 다른 실시예에 따라 상술한 제조방법으로 제조된 무(無)로스팅 커피를 제공한다. 이렇게 만들어진 커피에는 추정 발암물질인 아크릴아마이드가 함유되어 있지 않으면서도 관능적 및 시각적 특성이 로스팅된 원두 커피와 유사하거나 오히려 우월한 특징을 가진다. 또한, 커피 가공 과정에서 로스팅(가열) 과정이 없기 때문에 에너지 절약이 가능하며 그에 따른 온실가스 배출이 최소화되어 친환경적이다.The present invention provides non-roasted coffee produced by the above-described production method according to another preferred embodiment. Coffee made in this way does not contain acrylamide, a suspected carcinogen, but has sensory and visual properties similar to or superior to roasted coffee beans. In addition, since there is no roasting (heating) process in the coffee processing process, energy can be saved and greenhouse gas emissions are minimized, making it eco-friendly.

이하, 본 발명을 실시 예 및 비교 예를 이용하여 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 하기의 실시 예 및 비교 예는 본 발명의 예증을 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 국한되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail using examples and comparative examples. However, the following examples and comparative examples are for illustrative purposes only, and the scope of the present invention is not limited thereto.

일반 비드 및 효소-고정화 복합체 비드 제조Preparation of regular beads and enzyme-immobilized complex beads

알긴산나트륨(Sodium alginate) 0.45g을 100ml 증류수에 넣고 교반기로 완전히 용해(용액1)시켰다. 아울러 알긴산나트륨(sodium alginate) 0.45g과 구름송편버섯균 유래 라케이즈(Trametes versicolor laccase) 50mg을 100ml 증류수에 넣고 교반기로 완전히 용해(용액2)시켰다.0.45 g of sodium alginate was added to 100 ml distilled water and completely dissolved with a stirrer (solution 1). In addition, 0.45 g of sodium alginate and 50 mg of Trametes versicolor laccase derived from the fungus Trametes versicolor were added to 100 ml of distilled water and completely dissolved with a stirrer (solution 2).

상기 용액 1과 용액 2를 3ml의 0.05M 제2 구리 황산염(CuSO4) 용액에 주사기를 이용하여 천천히 적하시켜 비드화 하였다. 획득된 비드는 증류수로 5회 이상 깨끗하게 세척하여 결합에 참여하지 않은 구리 등을 완전히 제거하였다. 최종적으로 제1 용액에 의해 수득된 일반 비드(Control)와 제2 용액에 의해 수득된 효소-고정화 복합체 비드(Laccase)의 모습이 도 1에 도시되어 있다.The solutions 1 and 2 were slowly added dropwise to 3 ml of 0.05 M cupric sulfate (CuSO 4 ) solution using a syringe to form beads. The obtained beads were thoroughly washed with distilled water at least five times to completely remove copper, etc. that did not participate in the binding. Finally, the normal beads (Control) obtained from the first solution and the enzyme-immobilized complex beads (Laccase) obtained from the second solution are shown in Figure 1.

다당류 물질인 알지네이트와 구리가 킬레이트화 반응을 통해 안정적으로 뭉쳐 둥근 형태의 비드를 형성하는 것을 확인할 수 있다. 일반 비드와 효소-고정화 복합체 비드는 외관상 특별한 차이가 관찰되지는 않았다. 수득한 비드는 물기를 제거하고 상온에서 2시간 동안 건조하여 실험에 사용하였다.It can be seen that alginate and copper, which are polysaccharide substances, are stably aggregated through a chelation reaction to form round beads. No special differences in appearance were observed between regular beads and enzyme-immobilized composite beads. The obtained beads were dried for 2 hours at room temperature to remove moisture and used in the experiment.

이러한 비드의 형태로 제조함으로써 효소를 내부에 고정하여 추후 생두 추출액 내 클로로겐산과 원활한 반응을 유도하면서도 사용 후 비드의 회수를 용이하게 할 수 있다.By manufacturing in the form of such beads, the enzyme can be fixed inside to induce a smooth reaction with chlorogenic acid in the green coffee extract in the future, while also facilitating recovery of the beads after use.

생두 및 원두 추출액 제조Manufacturing of green coffee beans and coffee bean extract

생두(에티오피아 예가체프 코케허니)는 상업용 믹서기로 분쇄하여 2mm 체에 걸러 파우더 형태로 수득하였다. 원두는 브라질 세하도 품종으로 에스프레소용 크기로 분쇄된 상업용 원두(로스팅 완료된 제품)를 사용하였다. 실험에 사용된 생두 분말과 원두 분말의 모습이 도 2에 도시되어 있다.Green coffee beans (Ethiopian Yirgacheffe Koke Honey) were ground in a commercial blender and filtered through a 2 mm sieve to obtain powder form. The coffee beans used were commercial coffee beans (completely roasted) of the Brazilian Cerrado variety, ground to espresso size. The green coffee bean powder and coffee bean powder used in the experiment are shown in Figure 2.

생두는 연한 황토색을 띠며 생두에 열을 가해 볶아주는 로스팅 과정을 거친 원두는 짙은 갈색을 띠는 것을 확인할 수 있다. 이는 식품에 맛과 향을 더해주는 것을 잘 알려진 마이야르 반응이 일어나 생두에 함유된 단백질과 다당류 등의 물질이 산화고분자화 과정을 거쳐 멜라노이딘이 생성되어 나타나는 결과로 알려져 있다.You can see that green coffee beans have a light ocher color, and coffee beans that have gone through a roasting process in which green coffee beans are heated and roasted have a dark brown color. This is known to be the result of the Maillard reaction, which is well known for adding taste and aroma to food, and the proteins and polysaccharides contained in green coffee undergo an oxidative polymerization process to produce melanoidin.

유리 깔때기에 커피 여과지를 올려두고 생두 및 원두 분말 5g을 각각 여과지에 담은 뒤, 95도로 가열한 증류수 180ml을 각각 5번에 나누어 천천히 부어주며 커피를 추출하였다. 도 3에는 생두 분말과 원두 분말을 각각 열수 추출하는 모습과 이의 결과물(추출액)이 도시되어 있다.Coffee filter paper was placed on a glass funnel, 5 g of green beans and coffee bean powder were placed in each filter paper, and coffee was extracted by slowly pouring 180 ml of distilled water heated to 95 degrees in 5 portions. Figure 3 shows hot water extraction of green coffee bean powder and coffee bean powder, respectively, and the result (extract liquid).

생두 추출액은 연한 녹색으로 산미가 높아 시큼한 향기가 났고, 원두 추출액은 짙은 갈색으로 고소하고 바디감이 깊은 향이 났다. 이러한 차이 또한 마이야르 반응을 통해 생두 성분에 화학적 반응이 일어나 색과 향에 변화를 일으켰기 때문이다.The green coffee bean extract was light green and had a high acidity and had a sour scent, while the coffee bean extract was dark brown and had a fragrant and deep-bodied scent. This difference is also because a chemical reaction occurs in the green coffee beans through the Maillard reaction, causing changes in color and aroma.

추출액 및 비드 간 반응 비교실험Comparative experiment of reaction between extract and beads

추출된 생두 추출액 및 원두 추출액을 상온에서 식혀준 후 실험에 사용하였다. 각각 50ml 팔콘튜브에 30ml씩 담고 위에서 제조한 일반 비드와 효소-고정화 복합체 비드를 1g씩 넣어 롤러에서 반응시켰다. 실험은 2회 반복으로 진행하였다. 도 4에는 비드가 첨가된 생두 추출액 및 원두 추출액의 모습이 도시되어 있다.The extracted green bean extract and coffee bean extract were cooled to room temperature and then used in the experiment. 30 ml of each was placed in a 50 ml falcon tube, and 1 g of the regular beads and enzyme-immobilized complex beads prepared above were added and reacted on a roller. The experiment was repeated twice. Figure 4 shows green coffee extract and coffee bean extract with added beads.

일반 비드 및 효소-고정화 복합체 비드가 첨가된 각각의 추출액들은 상온에서 롤러로 믹싱하며 게속 반응시켰다. 이때 반응 30분 후부터 효소-고정화 복합체 비드가 가해진 실험체의 색상이 눈에 띄게 짙어지는 것이 확인되었다. 이는 효소가 고정된 비드에 의해 생두 커피의 특정 성분이 효소에 의한 화학반응이 일어나 나타나는 결과이다. 생두 추출액에 비드를 첨가하여 반응시키는 모습이 도 5에 도시되어 있다.Each extract to which regular beads and enzyme-immobilized complex beads were added was continuously reacted by mixing with a roller at room temperature. At this time, it was confirmed that the color of the specimen to which the enzyme-immobilized complex beads were added became noticeably darker after 30 minutes of reaction. This is the result of an enzymatic chemical reaction occurring between specific components of green coffee beans due to enzyme-fixed beads. The reaction of adding beads to green coffee extract is shown in Figure 5.

12시간 동안 반응시킨 후 여과지를 사용하여 실험체 각각에 투입된 비드를 회수하였고 여과된 추출액을 실험체 별로 수득하였다. 도 6을 참고할 때, 생두 추출액의 경우 일반 비드와 반응한 실험체 대비 본 발명에 따른 효소-고정화 복합체 비드와 반응한 실험체의 색이 눈에 띄게 짙은 색을 나타냈다. 원두 추출액의 경우에도 마찬가지로 일반 비드에 비해 효소-고정화 복합체 비드와 반응한 추출액의 색이 더욱 짙은 것을 확인할 수 있다.After reacting for 12 hours, the beads added to each test subject were recovered using filter paper, and the filtered extract was obtained for each test subject. Referring to Figure 6, in the case of green coffee extract, the color of the specimen reacted with the enzyme-immobilized complex beads according to the present invention was noticeably darker compared to the specimen reacted with regular beads. Likewise, in the case of coffee bean extract, it can be seen that the color of the extract reacted with the enzyme-immobilized complex beads is darker than that of regular beads.

또한 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제조된 무(無)로스팅 커피와 일반 원두 커피 및 일반 더치 커피 간 실시한 관능 검사(총 8명을 대상으로 실시, 표 1 참고)를 통해 확인한 결과, 외형(색감 등)은 일반 커피와 매우 유사하다는 의견이 대다수였고, 향의 경우 일반 더치 커피와 유사하다는 의견이 많았으며, 맛 역시 일반 더치 커피와 상당히 유사하다는 의견이 다수였다.In addition, as a result of a sensory test conducted between non-roasted coffee prepared according to a preferred embodiment of the present invention, regular coffee beans, and regular Dutch coffee (conducted on a total of 8 people, see Table 1), the appearance (color) etc.) were very similar to regular coffee, many said the flavor was similar to regular Dutch coffee, and the taste was also quite similar to regular Dutch coffee.

시큼한 맛과 바디감과 달고 고소한 맛 등에서 부족함이 느껴지는 생두 추출액과 대비하여 효소-고정화 복합체 비드와 반응한 생두 추출액의 경우 원두 추출액(열수 추출한 커피 또는 더치 커피)과 유사하거나 동등한 수준의 바디감과 고소하고 달큰한 맛이 느껴졌다. In contrast to green bean extract, which is lacking in sour taste, body, and sweet and savory taste, green bean extract reacted with enzyme-immobilized complex beads has a body similar or equivalent to coffee bean extract (hot water extracted coffee or Dutch coffee) and a savory and sweet flavor. I could taste it.

매우유사very similar 유사Similarity 보통commonly 비유사dissimilar 매우비유사very similar vs.
일반
원두
커피
vs.
common
coffee beans
coffee
외형appearance 77 1One -- -- --
incense 1One 33 44 -- -- taste 1One 22 44 1One -- vs.
일반
더치
커피
vs.
common
Dutch
coffee
외형appearance 44 22 22 -- --
incense 44 44 -- -- -- taste 55 33 -- -- --

반응 후 비드의 회수Recovery of beads after reaction

12시간 동안의 반응에 사용된 비드를 회수하면 반응 전 모습 대비 검은 빛으로 변화된 상태로 확인되었다(도 7 참고). 회수된 비드는 증류수 또는 알칼리용액(약 pH 9.0)에서 세척을 거친 후 재사용이 가능하다. 지지체에 효소를 고정하는 방식으로는 본 발명과 같은 하이드로겔 비드 이외에도 필터나 다공성 물질에 접합시키는 방식 등 여러 가지가 존재하지만 본 발명과 같은 방식은 효소를 재사용하기 위한 형태로 매우 유용한 방식이다.When the beads used in the reaction for 12 hours were recovered, they were confirmed to have changed to black compared to their appearance before the reaction (see Figure 7). The recovered beads can be reused after being washed in distilled water or alkaline solution (approximately pH 9.0). There are several methods of fixing enzymes to a support, such as bonding them to filters or porous materials in addition to hydrogel beads such as the present invention, but the method of the present invention is a very useful method for reusing enzymes.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although embodiments of the present invention have been described above with reference to the attached drawings, those skilled in the art will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing its technical idea or essential features. You will be able to understand it. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive.

Claims (24)

폴리페놀 산화효소가 점질다당류에 고정화된 효소-고정화 복합체를 준비하는 단계(S10);
커피 생두 분말에 열수를 가하고 여과하여 생두 추출액을 준비하는 단계(S20);
상기 생두 추출액에 효소-고정화 복합체를 넣어 반응시키는 단계(S30); 및
반응물로부터 상기 효소-고정화 복합체를 회수하는 단계(S40);
를 포함하는 효소-고정화 복합체를 이용한 무(無)로스팅 커피의 제조방법.
Preparing an enzyme-immobilized complex in which polyphenol oxidase is immobilized on viscopolysaccharide (S10);
Preparing green bean extract by adding hot water to green coffee bean powder and filtering it (S20);
reacting the green bean extract with an enzyme-immobilized complex (S30); and
Recovering the enzyme-immobilized complex from the reaction product (S40);
Method for producing non-roasted coffee using an enzyme-immobilized complex comprising.
제1항에 있어서,
상기 폴리페놀 산화효소는 라케이즈(laccase), 티로시네이스(tyrosinase), 카테콜산화효소(catechol oxidase), 및 페록시데이스(ferroxidase)로 이루어지는 군 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 효소-고정화 복합체를 이용한 무(無)로스팅 커피의 제조방법.
According to paragraph 1,
The polyphenol oxidase is characterized in that it is one or a mixture of two or more selected from the group consisting of laccase, tyrosinase, catechol oxidase, and ferroxidase. Method for producing non-roasted coffee using an enzyme-immobilized complex.
제2항에 있어서,
상기 폴리페놀 산화효소는 라케이즈(laccase)인 것을 특징으로 하는 효소-고정화 복합체를 이용한 무(無)로스팅 커피의 제조방법.
According to paragraph 2,
A method of producing non-roasted coffee using an enzyme-immobilized complex, wherein the polyphenol oxidase is laccase.
제1항에 있어서,
상기 점질다당류는 알긴산염(alginate), 키토산(Chitosan), 히알루론산(hyaluronic acid), 셀룰로스(cellulose), 울반(ulvan), 젤라틴(gelatin), 전분(Starch) 및 플루란(fluran)으로 이루어지는 군 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 효소-고정화 복합체를 이용한 무(無)로스팅 커피의 제조방법.
According to paragraph 1,
The viscopolysaccharide is a group consisting of alginate, chitosan, hyaluronic acid, cellulose, ulvan, gelatin, starch, and fluran. A method of producing non-roasted coffee using an enzyme-immobilized complex, characterized in that it is one or a mixture of two or more selected from among.
제4항에 있어서,
상기 점질다당류는 알긴산염(alginate)인 것을 특징으로 하는 효소-고정화 복합체를 이용한 무(無)로스팅 커피의 제조방법.
According to paragraph 4,
A method of producing non-roasted coffee using an enzyme-immobilized complex, wherein the viscopolysaccharide is alginate.
제1항에 있어서,
상기 폴리페놀 산화효소는 라케이즈(laccase)이고 상기 점질다당류는 알긴산염(alginate)인 것을 특징으로 하는 효소-고정화 복합체를 이용한 무(無)로스팅 커피의 제조방법.
According to paragraph 1,
A method for producing non-roasted coffee using an enzyme-immobilized complex, wherein the polyphenol oxidase is laccase and the viscopolysaccharide is alginate.
제1항에 있어서,
상기 효소-고정화 복합체는 비드(bead)의 형상을 띠는 것을 특징으로 하는 효소-고정화 복합체를 이용한 무(無)로스팅 커피의 제조방법.
According to paragraph 1,
A method of producing non-roasted coffee using an enzyme-immobilized complex, wherein the enzyme-immobilized complex takes the shape of a bead.
제1항에 있어서,
상기 효소-고정화 복합체를 준비하는 단계(S10)는,
상기 폴리페놀 산화효소와 점질다당류가 용해된 수용액을 2가 전이금속 이온이 포함된 용액에 적하(dropping)하여 뭉친 형태로 안정화된 비드 형상의 효소-고정화 복합체를 준비하는 단계인 것을 특징으로 하는 효소-고정화 복합체를 이용한 무(無)로스팅 커피의 제조방법.
According to paragraph 1,
The step of preparing the enzyme-immobilized complex (S10) is,
An enzyme characterized in that it is a step of preparing a bead-shaped enzyme-immobilized complex stabilized in an agglomerated form by dropping the aqueous solution in which the polyphenol oxidase and viscopolysaccharide are dissolved into a solution containing divalent transition metal ions. -Method for manufacturing non-roasted coffee using an immobilized complex.
제1항에 있어서,
상기 효소-고정화 복합체를 준비하는 단계(S10)는,
상기 점질다당류로서 알긴산나트륨(sodium alginate)과 상기 폴리페놀 산화효소로서 라케이즈(laccase)가 용해된 수용액을 2가 전이금속 이온이 포함된 용액에 적하(dropping)하여 뭉친 형태로 안정화된 비드 형상의 라케이즈가 고정된 알긴산-전이금속 복합체를 준비하는 단계인 것을 특징으로 하는 효소-고정화 복합체를 이용한 무(無)로스팅 커피의 제조방법.
According to paragraph 1,
The step of preparing the enzyme-immobilized complex (S10) is,
An aqueous solution containing sodium alginate as the viscopolysaccharide and laccase as the polyphenol oxidase was dropped into a solution containing divalent transition metal ions to form a stabilized bead-shaped bead. A method for producing non-roasted coffee using an enzyme-immobilized complex, characterized in that it is a step of preparing an alginate-transition metal complex to which laccase is immobilized.
제8항 또는 9항에 있어서,
상기 수용액 내에서 점질다당류와 폴리페놀 산화효소 간 중량 비율은 5:1 내지 15:1인 것을 특징으로 하는 효소-고정화 복합체를 이용한 무(無)로스팅 커피의 제조방법.
According to clause 8 or 9,
A method for producing non-roasted coffee using an enzyme-immobilized complex, characterized in that the weight ratio between viscopolysaccharide and polyphenol oxidase in the aqueous solution is 5:1 to 15:1.
제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 2가 전이금속은 구리(Cu(Ⅱ))인 것을 특징으로 하는 효소-고정화 복합체를 이용한 무(無)로스팅 커피의 제조방법.
According to clause 8 or 9,
A method for producing non-roasted coffee using an enzyme-immobilized complex, wherein the divalent transition metal is copper (Cu(II)).
제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 2가 전이금속 이온이 포함된 용액은 황산구리(Ⅱ)(CuSO4) 용액인 것을 특징으로 하는 효소-고정화 복합체를 이용한 무(無)로스팅 커피의 제조방법.
According to clause 8 or 9,
A method for producing non-roasted coffee using an enzyme-immobilized complex, wherein the solution containing the divalent transition metal ion is a copper (II) sulfate (CuSO 4 ) solution.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 효소-고정화 복합체를 이용한 무(無)로스팅 커피.Non-roasted coffee using an enzyme-immobilized complex prepared by the production method of any one of claims 1 to 12. 로스팅 되지 않은 커피 생두로부터 추출된 생두 추출액에 투입되어 상기 생두 추출액의 맛과 향, 색을 증진시키기 위한 첨가제로서,
점질다당류와 2가 전이금속 간 킬레이트화 반응을 통해 뭉친 형태로 안정화된 비드(bead) 형상을 띠는 망상의 3차원 구조체 내에 폴리페놀 산화효소가 고정된 것을 특징으로 하는 효소-고정화 복합체.
An additive added to green bean extract extracted from unroasted coffee beans to enhance the taste, aroma, and color of the green bean extract,
An enzyme-immobilized complex characterized in that polyphenol oxidase is immobilized within a network three-dimensional structure in the form of a bead that is stabilized in an aggregate form through a chelation reaction between viscopolysaccharide and a divalent transition metal.
제14항에 있어서,
상기 점질다당류는 알긴산염(alginate), 키토산(Chitosan), 히알루론산(hyaluronic acid), 셀룰로스(cellulose), 울반(ulvan), 젤라틴(gelatin), 전분(Starch) 및 플루란(fluran)으로 이루어지는 군 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 효소-고정화 복합체.
According to clause 14,
The viscopolysaccharide is a group consisting of alginate, chitosan, hyaluronic acid, cellulose, ulvan, gelatin, starch, and fluran. An enzyme-immobilization complex, characterized in that it is one or a mixture of two or more selected from among.
제14항에 있어서,
상기 폴리페놀 산화효소는 라케이즈(laccase), 티로시네이스(tyrosinase), 카테콜산화효소(catechol oxidase), 및 페록시데이스(ferroxidase)로 이루어지는 군 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 효소-고정화 복합체.
According to clause 14,
The polyphenol oxidase is characterized in that it is one or a mixture of two or more selected from the group consisting of laccase, tyrosinase, catechol oxidase, and ferroxidase. Enzyme-immobilization complex.
제14항에 있어서,
상기 점질다당류는 알긴산염(alginate)이고 상기 폴리페놀 산화효소는 라케이즈(laccase)인 것을 특징으로 하는 효소-고정화 복합체.
According to clause 14,
An enzyme-immobilized complex characterized in that the viscopolysaccharide is alginate and the polyphenol oxidase is laccase.
제14항에 있어서,
상기 2가 전이금속은 구리(Cu(Ⅱ))인 것을 특징으로 하는 효소-고정화 복합체.
According to clause 14,
An enzyme-immobilization complex, characterized in that the divalent transition metal is copper (Cu(II)).
점질다당류와 폴리페놀 산화효소를 혼합하여 물에 용해시키는 단계(S1);
제조된 수용액을 2가 전이금속 이온이 포함된 용액에 적하(dropping)하여 뭉친 형태로 안정화된 비드 형상의 효소-고정화 복합체로 형성시키는 단계(S2); 및
상기 효소-고정화 복합체를 세척 및 건조하는 단계(S3);
를 포함하는 효소-고정화 복합체의 제조방법.
Mixing viscopolysaccharide and polyphenol oxidase and dissolving them in water (S1);
Dropping the prepared aqueous solution into a solution containing divalent transition metal ions to form a bead-shaped enzyme-immobilized complex stabilized in an agglomerated form (S2); and
Washing and drying the enzyme-immobilized complex (S3);
Method for producing an enzyme-immobilized complex comprising.
제19항에 있어서,
상기 점질다당류는 알긴산염(alginate), 키토산(Chitosan), 히알루론산(hyaluronic acid), 셀룰로스(cellulose), 울반(ulvan), 젤라틴(gelatin), 전분(Starch) 및 플루란(fluran)으로 이루어지는 군 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 효소-고정화 복합체의 제조방법.
According to clause 19,
The viscopolysaccharide is a group consisting of alginate, chitosan, hyaluronic acid, cellulose, ulvan, gelatin, starch, and fluran. A method for producing an enzyme-immobilized complex, characterized in that it is one or a mixture of two or more selected from among.
제19항에 있어서,
상기 폴리페놀 산화효소는 라케이즈(laccase), 티로시네이스(tyrosinase), 카테콜산화효소(catechol oxidase), 및 페록시데이스(ferroxidase)로 이루어지는 군 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 효소-고정화 복합체의 제조방법.
According to clause 19,
The polyphenol oxidase is characterized in that it is one or a mixture of two or more selected from the group consisting of laccase, tyrosinase, catechol oxidase, and ferroxidase. Method for producing an enzyme-immobilized complex.
제19항에 있어서,
상기 점질다당류는 알긴산염(alginate)이고 상기 폴리페놀 산화효소는 라케이즈(laccase)인 것을 특징으로 하는 효소-고정화 복합체의 제조방법.
According to clause 19,
A method for producing an enzyme-immobilized complex, characterized in that the viscopolysaccharide is alginate and the polyphenol oxidase is laccase.
제19항에 있어서,
상기 2가 전이금속 이온이 포함된 용액은 황산구리(Ⅱ)(CuSO4) 용액인 것을 특징으로 하는 효소-고정화 복합체의 제조방법.
According to clause 19,
A method for producing an enzyme-immobilized complex, characterized in that the solution containing the divalent transition metal ion is a copper (II) sulfate (CuSO 4 ) solution.
제19항에 있어서,
상기 물에 용해시키는 단계(S1)에서,
혼합되는 점질다당류와 폴리페놀 산화효소 간 중량 비율은 5:1 내지 15:1인 것을 특징으로 하는 효소-고정화 복합체의 제조방법.
According to clause 19,
In the step of dissolving in water (S1),
A method for producing an enzyme-immobilized complex, characterized in that the weight ratio between the mixed viscopolysaccharide and polyphenol oxidase is 5:1 to 15:1.
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