KR950008466B1 - 커피추출잔여물로부터 천연식품보존제의 제조방법 및 그 천연식품보존재 - Google Patents

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내용 없음.

Description

커피추출잔여물로부터 천연식품보존제의 제조방법 및 그 천연식품보존재

제1도는 본 발명에 따른 흐름도를 나타내는 도면.

제2도는 각 추출물에 따른 생육 저지환의 크기를 측정한 도면.

제3도는 각 추출물에 따른 항산화효과를 측정한 그래프이다.

본 발명은 커피폐기물로부터 천연식품보존제를 제조하는 방법 및 그 천연식품보존제, 좀더 상세하게는 커피폐기물을 중간적 극성의 용매로 강압농축하거나, 용매추출 후 정제하여 강압농축함으로써 식품에 첨가시 항미생물성과 항산화성을 갖는 천연식품보존제를 제조하는 방법에 관한 것이다.

커피 제조공정은 커피원두를 볶은 후에 고온고압의 열수로 커피성분을 추출한 후 건조공정을 거친다. 볶을 때의 중량손실을 20%, 추출수율을 40%로 가정할 때 원두 1톤당 약 480kg의 추출되지 않은 커피폐기물(spent coffee)이 발생한다. 이는 한해동안 국내에 수입되는 원두 약 500톤의 48%에 해당되는 약 264억원, 그리고 전세계적으로 볼 때 약 6.1억불에 해당되는 자원으로 간주된다.

일반적으로 식품은 미생물이 생육번식하거나 지방이 산화할 때 식품의 가치로서 손상이 될 뿐 아니라 나아가서는 인체에 해를 끼치게 되므로 이를 방지하거나 지연시키기 위해 적절한 식품보존 수단이 필요하다. 식품첨가물을 사용하는 화학적인 식품보존수단인 경우 일반적으로 가격이 비싸며 화학적 합성품이며 또한 용도에 따라 미생물 생육억제제 또는 항산화제등을 각기 사용해야 한다는 문제점이 있어 왔다.

본 발명은 현재 커피를 추출하고 폐기되는 잔류물로부터 유용한 물질을 추출하여 천연성, 저렴한 가격성, 그리고 동시에 항미생물성과 항산화성 두가지 효과를 갖는 천연식품보존제를 제조하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명자들이 여러가지로 연구한 결과, 커피를 추출하고 난 잔여물을 건조시켜서 용매추출한 후 감압 농축시킴으로써 항미생물성과 항산화성을 갖는 천연식품보존제를 제조하는데 성공하였다. 또한 건조 및 용매추출 후 정제공정을 거치도록 하면 식품보존제로서의 효능이 크게 높아지는 것도 확인하였다.

본 발명의 첫번째 실시예에서의 건조는 100°∼140℃, 10시간 내지 20시간이 적당하였다. 용매는 메탄올을 사용하였으나 중간적 극성을 가진 물성이 유사한 용매를 사용할 수 있을 것임은 물론이다. 감압농축은 40∼70℃, 40∼60토르로 하는 것이 적당하였으나, 이 공정도 변경이 가능할 것으로 추측된다.

본 발명이 식품보존제의 효능을 높이기 위한 두번째 실시예에서의 정제공정은 메탄올 용매에 용해시켜서 활성탄으로 처리하였으나, 이 공정도 다른 정제방법을 사용할 수 있음은 물론이다.

본 발명의 건조공정은 대기압하에서 실시하는 조건이나 고압하에서 건조하는 것도 물론 가능하며, 이러한 공정도 본 발명의 권리범위에 속함은 물론이다.

본 발명에 의한 식품보존제는 다양한 극성을 가진 여러가지 유기용매와 친화성(Miscibility)를 가지므로 다른 식품보존제와 효과적으로 조합하여 쓸 수 있으며 낮은 pH(4.5-5.0)를 가지고 있어 미생물의 성장을 억제시킨다. 또한 그람양성 및 음성세균에 대한 강력한 생육억제 효과가 있으며 인공산화방지제인 비에치티(B. H. T : Butylhydroxytlouene)와 같은 수준의 항산화효과를 가지고 있다.

본 발명에서는 인스탄트 커피의 추출공정에서 발생하는 커피폐기물을 3종의 유기용매를 사용하여 페이퍼 디스크 디퓨전(paper disc diffusion) 방법으로 항균력을 조사하였다. 그결과 메탄올 추출물은 시험대상 모든 세균에 항균성을 나타내었으며 그람양성세균(바실러스 섭틸리스 : Bacillus subtilis, 스타피로코코스 오리우스 : Staphylococcus aureus)보다는 그람음성세균(대장균 : Escherchis coli, 엔테로박터 에어로진스 : Enterobacter aerogenes, 슈도모나스 에루지노사 : Pseudomonas aeruginosa)에 보다 강한 항균력을 나타내었고, 곰팡이와 효모에는 거의 항군력을 나타내지 않았다. 에탄올 및 아세톤 추출물은 전검정균에 대해 전혀 항균성을 나타내지 않거나 미미하였다. 항균성 효과를 증가시키기 위해 메탄올 추출물을 활성탄으로 처리하여 제조한 것과 최소생육억제 농도는 14-17mg,/ml에서 6-7mg/ml 수준으로 2배 이상이 항균력 증가현상을 나타내었다.

항산화성을 알아보기 위하여 커피부산물을 5종의 유기용매로 제조된 물질에 대해 랜시매트(Rancimat : Swiss Co.) 방법으로 유도기간을 측정한 결과, 메탄올 추출물을 항산화제로 사용하였을 때의 산화유도기간이 기존 항산화제(BHT)와 비슷함을 알 수 있었다.

본 발명을 하기 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

실시예 1

보존제의 효과를 갖는 천연식품보존제를 제조하기 위하여 인스탄트 커피의 제조공정시 발생되는 커피폐기물(수분함량 : 70%(w/w)) 200g을 건조기(온도 : 120-125도)에서 16시간 동안 건조시켜 수분을 제거시켰다. 건조된 25g의 커피폐기물에 여러가지 극성을 갖는 유기용매(노르말 핵산, 에칠 에테르, 아세톤, 에탄올, 메탄올)를 각각 180ml씩의 가한 후 90분 동안 초음파장치내에서 추출여과하였다. 이때 추출여과된 용매는 재회수하여 사용되었다. 이 추출물들을 압력 50토르, 온도 50-60도의 수욕조건을 갖는 감압증발기내에서 약 30분간 감압농축하여 항균력 및 항산화력을 갖는 천연식품보존제를 제조하였다. 이 공정을 도표로 나타내면 제1도와 같다.

실시예 2

유기용매로서 메탄올만을 사용하여 추출여과한 후 이 추출물 4.8g을 200ml 메탄올 용매에 용해시키고 활성탄(CECA S.A.Co) 4g에 60분간 처리하여 정제시킨 것만을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

시험예 1

실시예 1, 2에서 제조된 천연식품보존제의 항균력을 측정하는데 사용한 균주 및 배치는 식품보존제의 억가측정에 일반적으로 이용되는 것을 사용했으며 표 1과 같다.

표 1. 시험균주 및 배양조건

보존제로서의 항균력을 보기 위해 세균인 경우는 18시간 배양하여 얻은 배양액을 검정균으로 사용하였고, 곰팡이인 경우는 사면배지(slant)에 0.85% 살균생리식염수 5ml을 가하여 얻은 포자현탁액을 검정균으로 사용했으며 효모인 경우는 세균과 동일하게 18시간 배양하여 얻은 배양액을 검정균으로 사용하였다.

항균력 측정은 페이퍼 디스크 디퓨전(paper disc diffusion) 방법으로 실시하였다. 배양접시내에서, 검정판(plate)에 15ml의 배지 (표1)를 굳힌 후 기층배지(2.0%)를 제조한 다음, 배양액을 중층배지(0.65%) 50ml에 2%씩 접종한 후 기층배지에 중층하여 검정판(pate)을 제작하였다. 그 다음 측정하고자 하는 시료액을 페이퍼 디스크(paper disc : 직경 : 1cm, 두께 : 10mm)에 30μl를 흡수시키고 검정판(plate)에 올려 놓은 다음 검정균 배양조건에 따라 일정기간 배양하여 형성된 생육 저지환 직경을 측정하여 항균략을 알아보았다. 그 결과는 제2도와 표 2에 나타낸 바와 같이 같다.

표 2. 본 발명 식품보존제의 항균스팩트럼 및 생육저지환의 크기

A/C 처리 : 활성탄처리 메탄올 추출물

저지환크기정도 : - : 저지환이 없음

+ : 1-2mm

++ : 3-5mm

+++ : 5-7mm 이상

제2도에 나타난 바와 같이, 스타필로코코스 오리우스의 경우, 뚜렷한 저지환이 보여지는 표준물질인 6번과 비교하여 실시예 2의 A/C 처리추출물인 1, 2번은 역시 뚜렷한 저지환이 보이고, 실시예 2의 메탄올 처리추출물인 3번은 주위에 조그만 저지환이 형성되었으며, 에탄올 처리추출물인 4번과 아세톤 처리 추출물인 5번에서는 저지환을 찾아볼 수 없었다. 바실러스 섭틸리스의 경우에도 마찬가지 결과가 얻어졌다. 이로써 실시예 1의 메탄올 처리 추출물과 실시예 2의 A/C 처리 추출물이 다른 용매 처리 추출물에 비해 항균력이 뛰어남을 알 수 있었다.

시험예 2

최소 생육억제농도(MIC) 측정은 시험간에 5ml의 생육배지를 넣고 대수기중기까지 배양된 균체액을 2% 접종한 후, 메탄올 추출물의 경우 6, 9, 18, 36mg/ml의 농도로, A/C 추출물의 경우는 3, 5, 7, 14, 28mg/ml의 농도로 접종하여 각 검정균의 배양조건에서 배양시켜 일정시간이 지난 배양액을 배양접시에 도말시켜 생육된 균수를 측정하였다. 그리고 각 농도별 추출물을 페이퍼 디스크 디퓨전 방법으로 최소생육억제농도(MIC)를 측정하고 그 결과를 표 3에 나타내었다. 그리고 각 추출물의 여러가지 용매에 대한 친화성은 추출물 6mg을 각각의 유기용매 5ml에 넣어 용해성을 관찰하였으며(표 4), 메탄올 추출물 5mg을 메탄올 50ml에 용해시킨 후 pH를 측정하여 pH.5-5의 값이 얻어졌다.

표 3. 본 발명 식품보존제의 최소생육억제농도

표 4. 본 발명 식품보존제의 용해성(Miscibility)

용해성의 표시 : - : 용해성이 없음

+ : 용해성이 보통

++ : 용해성이 좋음

+++ : 용해성이 매우 좋음

실시예 2의 제조물은 표 3에 나타난 바와 같이 최소 생육억제농도가 실시예 1의 메탄올로 처리된 제조물보다 2배이상으로 높은 항균력 효과를 갖고 있음이 증명되었다.

시험예 3

항산화 능력을 돈지(Lard cil)에 각 추출물 1%(w/w) 수준을 가한 후 120℃에서 하룻밤 동안 반응시켜 렌시매트(Racnimat : Metrohm AG CH-9100 Heriusau, Swiss) 방법으로 측정하였다(제3도).

실시예 1의 5가지 제조물중 항산화 효과는 제3도에 나타난 바와 같이 메탄올 제조물이 기존 항상화제(BHT)와 동일한 수준의 항산화 효과를 나타내었다.

이상과 같이 본 발명은 폐기물을 사용하여 항미생물과 항산화성을 가진 식품보존제를 값싸게 제조할 수 있을 뿐만 아니라 자원재활용에도 일익을 담당하는 효과가 잇다.

Claims (4)

1. 커피를 추출하고 난 잔여물을 건조시키는 단계, 건조된 커피추출잔여물을 중간적 극성의 용매인 메탄올을 사용하여 추출여과하여 여과액을 얻는 단계, 그리고, 상기 여과액을 40℃∼70℃, 40∼60토르의 조건으로 감압 농축시키는 단계로 이루어지는 것을 특정으로 하는 천연식품보존제의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 100∼300℃에서 10시간 내지 20시간 건조함을 특징으로 하는 천연식품보존제의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 여과액을 용매로 용해시키고 활성탄으로 처리하여 정제하는 단계를 감압농축단계앞에 더 포함하는 것을 특징으로 하는 천연식품 보존제의 제조방법.
4. 커피를 추출하고 난 잔여물을 건조, 메탄올용매에 의한 추출 후 40∼70℃, 40∼60토르에서 감압농축하여서 제조한 천연식품보존제.