WO2019093584A1 - 극저온 초미세 분쇄를 이용한 단백질 함유 식품의 분말화 방법 - Google Patents

극저온 초미세 분쇄를 이용한 단백질 함유 식품의 분말화 방법 Download PDF

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WO2019093584A1
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grinding
protein
cryogenic
soybean
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이은정
이일남
정호준
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사단법인 맥널티 공동연구법인
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    • A23V2002/00—Food compositions, function of food ingredients or processes for food or foodstuffs

Definitions

  • the present invention minimizes the destruction of nutritional components when pulverizing and pulverizing pulses such as crickets, brown goats, and black beans using a cryogenic micro grinding technology to maintain the components as much as possible And to a method for improving the body absorption rate and digestibility.
  • Protein intake is through meat proteins, insect proteins, leguminous proteins and milk proteins.
  • Soybeans are a source of excellent vegetable protein, and they have become an important protein source in the form of foods such as tofu, miso, kochujang, chongkukjang, soybean oil and soybean oil especially for Korean people. In addition, they are widely used as raw materials for industrial purposes such as pharmaceuticals, cosmetics and soap. Recently, studies on physiologically active substances such as hemagglutinin, saponin and isoflavones as well as nutritional aspects of soybean have become active, It has attracted attention as a health functional effect such as antibacterial effect, and it has been attracting attention as a functional food.
  • Soybeans contain 9.2% moisture, 41.3% protein, 17.6% crude fat, 22.6% carbohydrate, 3.5% crude fiber and 5.8% ash. Especially, it contains essential fatty acid and essential amino acid, so soybean paste, soy sauce, It has been used as a processed food. In recent years, however, attempts have been made to use soybean as a non-processed form of reproduction as the anticancer effect of soybean, the effect of lowering of cholesterol, the strengthening of immune function and the prevention effect of adult disease have been revealed. However, There is a drawback that the digestion absorption rate is low and the characteristic odor of the soybean deteriorates the appetite.
  • edible insects are known to have superior nutritional content and efficacy compared to other food groups.
  • Edible insects typically have a high protein content of 50% to 70% on average, and they also contain nutrients rich in essential amino acids, unsaturated fatty acids, minerals and vitamins.
  • the ingredients contained in edible insects have been reported to be effective for certain diseases.
  • brown goats there is an effect of inhibiting neurotoxic stimulants.
  • antitumor activity is effective.
  • various components isolated from insects such as anti-obesity are effective for the prevention and treatment of diseases. Crickets also have ingredients that help protect the liver and detoxify alcohol.
  • Oriental medicine In Oriental medicine, it is used as a treatment for fever, diuretic, nerve palsy, urinary incontinence, and maternity. With attention to the environmental, socio-economic, nutritional and functional value of these edible insects, it is utilized in diverse fields such as general food, functional food, medicine, livestock feed, have. However, edible insects have not yet been utilized in many ways, even though they are food materials with excellent nutritional content due to the fact that many people are disliked to consume food.
  • the inventors of the present invention have made powdery foods with high protein content, such as brownies, edible insects such as crickets, and legumes such as black beans, by cryogenic ultra-fine grinding to produce portable protein-containing food powders having good portability and good digestion .
  • step (a) is followed by drying the soybeans at 30 to 50 ° C for 4 to 12 hours, or the pulverized soybeans after step (b) are dried at 20 to 45 ° C for 2 to 10 hours And drying it.
  • the soybean powder may be characterized by maintaining the nutrient content of the soybean source, and the digestibility of the soybean powder may be increased in the body.
  • cryogenic micro grinding technology is a technique of pulverizing soybean instantly into fine powder in the state of frozen soybeans at a very low temperature of -196 ⁇ to -80 ⁇ by adding liquid nitrogen.
  • the cryogenic ultra-fine grinding method is a method in which a raw material containing water as it is is dipped in liquid nitrogen, frozen at an extremely low temperature, and liquid nitrogen is supplied to freeze and crush the raw material while maintaining a cryogenic state. The powder can be completely pulverized even in the case of containing moisture, and ultrafine powder in micro units can be obtained.
  • the liquefied nitrogen is introduced into the raw material at a temperature ranging from -196 ⁇ to -80 ⁇ , and the temperature (grinding temperature) of the particles is increased from -140 ⁇ to -20 ⁇ during the grinding process. If the crushing temperature is lower than -140 ° C, the particle size of the crushed material can be made smaller, but the efficiency becomes poor. When the crushing temperature is higher than -20 ° C, the crushing does not occur well and the particle size is similar to that of general crushing.
  • the drying method may be any one of a hot air drying method, a freeze drying method, and a microwave drying method.
  • black soybeans were selected from among the various soybean belonging to soybean flour, and the grain size and particle shape were confirmed by ultrafine crushing at extremely low temperatures. It was confirmed that nutrients and digestibility were excellent in the soybean, but soybean and pea It can be seen that, when cryogenic superfine pulverization is carried out, the nutrient retention and digestibility of the body are excellent, similar to that of black beans.
  • the present invention also relates to a method for producing a cricket or brown gourd, comprising the steps of: (a) preparing a cricket or a brown gourd; And (b) freezing the cricket or brown gruel at -196 ⁇ to -80 ⁇ to obtain an edible insect powder having an average particle size of 10 to 60 ⁇ .
  • the step (a) includes a step of drying at 40 to 50 ° C for 6 to 12 hours, or the step (b) is followed by drying at 40 to 50 ° C for 4 to 10 hours .
  • the present invention may be characterized in that it includes a step of degreasing after the step (a).
  • the edible insect powder may be characterized in that the nutrient content of the edible insect material is maintained, and the digestibility of the edible insect powder is increased in the body.
  • the degreasing step in the present invention is intended to increase the protein content of the raw material and prevent rancidity.
  • a health functional food containing the powder according to the present invention can be provided.
  • the health functional food is characterized in that it is formulated into one selected from the group consisting of tablets, pills, powders, granules, powders, capsules and liquid formulations, further comprising at least one of carriers, diluents, excipients and additives.
  • Foods to which the powder of the present invention can be added include various foods, powders, granules, tablets, capsules, syrups, and bar forms.
  • the additives include natural carbohydrates, flavors, nutrients, vitamins, minerals (electrolytes), flavors (synthetic flavors, natural flavors and the like), colorants, fillers (cheese, And at least one component selected from the group consisting of salts thereof, organic acids, protective colloid thickening agents, pH adjusting agents, stabilizers, preservatives, antioxidants, glycerin, alcohols, carbonating agents and flesh.
  • natural carbohydrates examples include monosaccharides such as glucose, fructose and the like; Disaccharides such as maltose, sucrose and the like; And polysaccharides, for example, conventional sugars such as dextrin, cyclodextrin and the like, and sugar alcohols such as xylitol, sorbitol and erythritol.
  • Natural flavors tautatin, stevia extract (e.g., rebaudioside A, glycyrrhizin, etc.) and synthetic flavors (saccharine, aspartame, etc.) can be advantageously used as the flavor.
  • various flavoring agents such as various nutrients, vitamins, minerals (electrolytes), synthetic flavors and natural flavors, coloring agents and thickening agents (such as cheese and chocolate), pectic acid and its salts, alginic acid and its salts, Preservatives, colloidal thickeners, pH adjusting agents, stabilizers, preservatives, glycerin, alcohols, carbonating agents used in carbonated beverages, and the like.
  • carrier examples include, but are not limited to, lactose, dextrose, sucrose, sorbitol, mannitol, erythritol, starch, acacia rubber, calcium phosphate, alginate, gelatin, calcium phosphate, calcium Silicate, microcrystalline cellulose, polyvinylpyrrolidone, cellulose, polyvinylpyrrolidone, methylcellulose, water, sugar syrup, methylcellulose, methylhydroxybenzoate, propylhydroxybenzoate, talc, magnesium stearate And a mineral oil are preferably used.
  • the health functional food according to the present invention is formulated, it is prepared using diluents or excipients such as fillers, extenders, binders, humectants, disintegrants, surfactants and the like which are usually used.
  • diluents or excipients such as fillers, extenders, binders, humectants, disintegrants, surfactants and the like which are usually used.
  • the content of the powder according to the present invention as the active ingredient in the above-described formulation can be appropriately controlled depending on the mode and purpose of use, the condition of the patient, the type of symptoms and the severity, and is 0.001 to 99.9% by weight, But it is not limited thereto.
  • the powder according to the present invention can be commercialized as a patient formula, a geriatric formula, a baby food, a nutritional formula, a cosmic formula, a diet formula, a protein supplement formula, and an antioxidant supplement formula.
  • the powder according to the present invention contains 10 to 80% of the powder according to the purpose of supplying the protein, and is in the form of a powder, a granulated granule, a pill, a bar, a liquid form, a hard capsule, a soft capsule, Can be used as a product of.
  • the patient formula may be used in products for patients in recovery phase requiring a protein supply and may be a powder or granulated granular product containing 20 to 70% of the powder according to the present invention, .
  • Aged and infant formula can be used in products for elderly or infants who need to supply protein, and can be used as a powder or granulated granule product containing 20 to 70% of the insect powder according to the present invention, a pill, a bar form or a liquid form Can be used as a product of.
  • the nutritional formula can be used for products intended for adolescents or adults in need of protein supply and can be used as a powder or granulated granular product containing 10 to 60% of the powder according to the present invention, have.
  • the dietary formula can be used for a product intended for dieting mainly by supplying a protein, and the powder or granulated granule product, hard capsule, soft capsule, tablet, pill, bar type Can be used as a product of.
  • FIG. 1 shows the process of soybean powdering according to the present CMGT method.
  • 2 is an SEM cross-sectional image of powder obtained by cryogenic ultra-fine pulverization of black beans.
  • FIG. 3 is an SEM cross-sectional image of a powder obtained by pulverizing black beans.
  • Fig. 4 shows the result of particle size analysis of a powder obtained by pulverizing black beans.
  • Fig. 5 shows the results of particle size analysis of powder obtained by cryogenic pulverization of black beans.
  • Fig. 6 shows the process of edible insect powdering according to the present CMGT method.
  • Fig. 8 shows the result of particle size analysis of powder obtained by crushing crickets at ultra low temperature.
  • FIG. 9 is an SEM cross-sectional image of a powder obtained by crushing crickets.
  • Fig. 10 shows the result of particle size analysis of powder obtained by crushing crickets.
  • Fig. 11 is an SEM cross-sectional image of a powder obtained by cryogenically pulverizing brown gurus.
  • Fig. 12 shows the result of particle size analysis of a powder obtained by cryogenically pulverizing brown gruel.
  • 13 is an SEM cross-sectional image of a powder that is generally pulverized into brown gum.
  • Fig. 14 shows the result of particle size analysis of a powder obtained by pulverizing brown gruel.
  • Cryogenic superfine pulverization was performed by immersing the prepared black beans in liquid nitrogen, freezing at -190 ° C, pulverizing liquid nitrogen while maintaining -190 ° C, and cryogenic ultra-fine pulverization. At this time, the particle size of the crushed black beans was 5 to 30 ⁇ and the particle temperature was measured at -120 to -20 ⁇ .
  • soybean was pulverized by general pulverization method to compare with ultrafine ultrafine pulverization.
  • the general pulverization was carried out for 3 minutes using a household grinder (Shinil, SMX-4000DY, Korea), 3 minutes for cut, 3 minutes for mixer and 3 minutes for grinding.
  • the heat generated during grinding was measured using a non-contact type temperature gauge (Giltron GT300, Taiwan), and the maximum temperature at the time of grinding was 85 ° C.
  • the drying process was carried out using a general drier (SH-40C, Shi Scientific, Sejong, Korea) at 20 to 50 ° C for 2 to 12 hours.
  • a general drier SH-40C, Shi Scientific, Sejong, Korea
  • it is dried at 30 to 50 ° C for 4 to 12 hours and then cryogenically cryogenically cryogenically.
  • drying after cryogenic ultra-fine crushing drying is carried out at 20 to 45 ° C for 2 to 10 hours.
  • Particle size, particle structure, distribution and texture analysis of the conventional pulverized and ultrafine ultrafine pulverized products were analyzed.
  • the particle size was measured and imaging data of particles such as texture, structure and shape were measured with a scanning electron microscope.
  • the average particle size and the median value of the particle size distribution of 10% and 90% of the powder obtained by ordinary pulverization and ultrafine pulverization were measured (Table 1).
  • the average particle size of the samples obtained by ultrafine pulverization of black soybeans was 5.16 ⁇ 0.09 ⁇ m, and the shape of the particles was generally round or roughly distributed and uniformly distributed.
  • the average particle size of the black ground beans was 29.29 ⁇ 3.58 ⁇ m, and the shape of the particles was mostly uneven and angular, and the shape and size of the particles were irregularly distributed.
  • the cell size is 2 ⁇ 100 ⁇ and the average particle size of the ultrafine ultrafine powder of black beans is 5.16 ⁇ 0.09 ⁇ , it can be seen that the black beans are pulverized to less than the cell size by ultrafine ultrafine pulverization.
  • the d10 value of the ultrafine ultrafine powder is 2.09 ⁇ .04, it means that the amount of powder having a diameter smaller than this size is 10%.
  • the d90 value is 12.60 ⁇ 0.03 because the amount of this size of powder is 90% .
  • Nutritional components were analyzed by the Food Analysis Research Center of Suwon Women 's University. The nutrient content shown in the table below is expressed in terms of 0% moisture to compare 1: 1 with normal pulverization and cryogenic superfine pulverization.
  • the protein retention rate of ultrafine ground powder of black soybean was 102.53%, which was higher than that of the raw material, and showed excellent nutritional preservability in calcium, potassium, phosphorus, vitamin B2 and beta carotene.
  • the preservation ratio of the nutrients exceeds 100% in the ultrafine pulverized material at a cryogenic temperature lower than that of the raw material, the finer the degree of grinding, the wider the surface area, and the higher the possibility that the nutrients dissolve.
  • the cell size is 2 to 100 ⁇ and the size is 5 to 30 ⁇ according to the ultrafine ultrafine powder, the dissolution rate of the nutrients in the cell wall or cytoplasm is increased because it is pulverized to less than the cell size.
  • the protein retention of the cryogenic superfine pulverization product was 100.2%, which was higher than that of the ordinary ground powder. Respectively.
  • the cricket and brown goat were purchased from the butterfly village of the agricultural corporation. Crickets and brown goats were rinsed thoroughly in running water and milked in a press. Milking was carried out using a milking machine (National ENG Co., Ltd., Goyang, Korea). At this time, the jacket temperature was 100 ⁇ ⁇ , the extraction time was 15 minutes, and the pressure was 60 MPa.
  • the prepared crickets and brown goat were immersed in liquid nitrogen, frozen at -190 ° C, and liquid nitrogen was supplied while being pulverized, and the mixture was crushed at ultra low temperature while maintaining -190 ° C.
  • the particle size of the crushed edible insect was 10-60 mu m and the particle temperature was measured at -120 to -20 ° C.
  • the input temperature, the particle temperature in the grinding process, and the particle size of the ground powder are shown in Table 4 according to the type of edible insects.
  • the insecticide was dried at 40 to 50 ° C for 6 to 12 hours and then crushed with CMGT.
  • drying was carried out at 40 to 50 ° C for 4 to 10 hours .
  • the drying time after pulverization generally showed that the time required for drying was short, and the insect-specific odor decreased.
  • edible insects were pulverized by a general grinding method.
  • the pulverized raw material was pulverized in a pulverizer (DHM-7000CW, Daesung Artlon, Paju, Korea) for 9 minutes and passed through an 80-mesh screen.
  • HMM-7000CW Daesung Artlon, Paju, Korea
  • Particle size, particle structure, distribution and texture analysis of the conventional pulverized and ultrafine ultrafine pulverized products were analyzed.
  • the particle size was measured and imaging data of particles such as texture, structure and shape were measured with a scanning electron microscope.
  • the average particle size and the median value were measured for the general pulverization and 10% and 90% particle size distribution of the powder obtained by cryogenic ultra-fine pulverization (Table 5).
  • the average particle size of the sample filtered by ultrafine crushing of the cricket treated with milking was 19.28 ⁇ 2.17 ⁇ m and the shape of the particles was almost circular or roughly distributed evenly (Figs. 7 and 8).
  • the average particle size of the filtered milk samples was 20.244 ⁇ 2.26 ⁇ m, and the shape of the particles was uniform and distributed evenly (FIGS. 11 and 12).
  • the average particle size of the milk-cricketed crumb samples was 52.62 ⁇ 4.22 ⁇ m, and the morphology of the particles was generally distributed in angular or sharp and irregular sizes and shapes (FIGS. 9 and 10).
  • the average particle size of the milked brown gruel was found to be 58.95 ⁇ 35.62 ⁇ m, and the shape of the particles was mostly uneven and angular, and the shape and size of the particles were irregularly distributed (FIGS. 13 and 14) .
  • the ultramicrofine powder is pulverized to less than the cell size.
  • the d10 value of the cryo-ultrafine grinding of brownish brown is 3.75 ⁇ 0.51 means that the powder having a diameter smaller than this size is 10% in quantity, and the d90 value is 83.53 ⁇ 7.36, 90%.
  • the d10 to d90 powder is broken down into fragments of 1/40 to 1 / 1.79 of the cells, and most of them are pulverized to less than the cell size, so that the dissolution rate of the nutrients in the cell wall or cytoplasm is increased.
  • Nutritional components were analyzed by the Food Analysis Research Center of Suwon Women 's University. The nutrient content shown in the table below is expressed in terms of 0% moisture to compare 1: 1 with normal pulverization and cryogenic superfine pulverization.
  • cryoprecipitated microcrystalline powder having a protein retention ratio of 117.55% increased the protein content of the cryogenic ultrafine ground product.
  • the result of keeping the retention ratio of 100% or more even with the amino acid component and the like was found, and it was confirmed that the retention of saturated fat was 21.66%, which was remarkably reduced.
  • the retention rate of nutrients in the pulverized material exceeds 100% is that the finer the degree of grinding, the wider the surface area and the more likely the nutrients are eluted.
  • the cell size is about 150 ⁇ , it is pulverized to less than the cell size by 10 to 60 ⁇ according to ultra-low temperature ultrafine pulverization, so that the dissolution rate of nutrients in cell walls and cytoplasm increases.
  • the cryoprecipitated micropowder had a protein retention ratio of 101.79%, which is larger than that of the general pulverized product. And it was found that it was more conserved in the cryogenic superfine pulverized product. It was confirmed that the preservation ratio of saturated fat of the cryogenic superfine pulp was 32.28%, which was remarkably decreased as compared with that of general pulverized product. The content of methionine was 27.55% higher than that of general crushed and lysine was 10.37% higher.
  • the nutritive components of the cricket raw material treated with the degreasing (milking) and the cryogenic superfine pulverized product were compared.
  • the cryoprecipitated microfine powder had a protein retention ratio of 106.87%, which was higher than that of the raw material.
  • the retention ratio of the amino acid component was 100% or more.
  • the preservation ratio of saturated fat of the ultrafine pulverized product at cryogenic temperature was 13.62%, which was remarkably decreased compared to the raw material.
  • the method of measuring the protease activity in the food culture was used.
  • the samples were digested with protease (SLBT3383, Sigma Aldrich, St. Louis, USA) and then color-developed with L-tyrosine (BCBT5226, Sigma Aldrich, USA) with polarin solution and analyzed with a spectrophotometer (Spectramax iD3, Molecular Devices, USA) at 660 nm to compare digestibility.
  • a spectrophotometer Spectramax iD3, Molecular Devices, USA
  • protease powder was precisely weighed and dissolved in water or buffer to make 100 mL, which was then used as an enzyme solution.
  • 1 mL of 0.6% sample solution was placed in a test tube and warmed in an anti-warm bath at 37 ° C.
  • Add 1 mL of the enzyme solution shake well, immediately add to the warm water bath at 37 ° C, and react for exactly 10 minutes.
  • 2 mL of 0.4 M trichloroacetic acid solution was added thereto, followed by reaction at 37 ° C for 25 minutes (enzyme reaction was stopped), followed by filtration.

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Abstract

본 발명은 극저온 초미세 분쇄법(Cryogenic Micro Grinding Technology)을 이용하여 귀뚜라미, 갈색거저리와 같은 곤충류 및 검은콩과 같은 콩류를 분쇄하여 분말화 하였을 때, 영양성분의 파괴를 최소화 함으로써 성분을 최대한 유지하고 체내 흡수율 및 소화율을 향상시키는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 단백질 함량이 많은 식용 곤충과 콩류를 극저온에서 초미세 크기로 분쇄하는 과정을 거치면서 영양성분의 파괴를 최소화함으로써 성분을 최대한 유지하고 체내 소화율이 향상되는 효과가 있다.

Description

극저온 초미세 분쇄를 이용한 단백질 함유 식품의 분말화 방법
본 발명은 극저온 초미세 분쇄법(Cryogenic Micro Grinding Technology)을 이용하여 귀뚜라미, 갈색거저리와 같은 곤충류 및 검은콩과 같은 콩류를 분쇄하여 분말화 하였을 때, 영양성분의 파괴를 최소화 함으로써 성분을 최대한 유지하고 체내 흡수율 및 소화율을 향상시키는 방법에 관한 것이다.
단백질 섭취는 육류 단백질, 곤충 단백질, 콩류 단백질 및 우유 단백질을 통해 이루어진다.
콩은 우수한 식물성 단백질 공급원으로 특히 한국 사람에게는 두부, 된장, 고추장, 청국장, 두유, 콩기름 등의 식품의 형태로 중요한 단백질 공급원이 되어 왔으며, 이외에 의약품, 화장품, 비누 등 공업용 원료로도 널리 사용되고 있다. 최근에는 콩의 영양학적 측면뿐만 아니라, 헤마글루티닌(hemagglutinin), 사포닌(saponin), 이소플라본(isoflavones)와 같은 생리활성물질에 관한 연구가 활발해지면서 항암, 항동맥경화, 항산화, 혈당강하, 항균효과 등 건강기능성 효과에 대해주목되어 기능성 식품으로 각광받고 있다.
콩에는 수분 9.2%, 단백질 41.3%, 조지방 17.6%, 당질 22.6%, 조섬유 3.5%, 회분 5.8%가 함유되어 있으며 특히 필수지방산과 필수아미노산이 골고루 함유되어 있으므로 옛날부터 된장, 간장, 두부 및 콩나물 등과 같은 가공식품으로 이용해 왔던 실정이다. 그러나 최근 들어 콩의 항암성, 코레스테롤 저하효과, 면역기능 강화, 성인병 예방효과 등이 밝혀지면서 비가공 형태의 생식형태로 사용하려는 시도가 이루어 지고 있으나, 콩은 조직이 단단하여 가공하지 않은 상태로는 소화흡수율이 낮고 콩 특유의 냄새가 식욕을 저하시키는 단점이 있다.
한편, 식용 곤충은 영양성분의 함량과 효능이 다른 식품군에 비해 뛰어난 것으로 알려져 있다. 통상적으로 식용 곤충은 평균 50% ∼ 70%의 높은 단백질 함유량을 보유하고 있고, 필수 아미노산, 불포화지방산, 무기질 및 비타민 등의 풍부한 영양성분도 함유하고 있다. 특히, 식용 곤충에 함유되어있는 성분이 특정 질병에 효과적인 것으로 보고된 바 있는데, 갈색거저리의 경우 신경독성 자극 물질을 억제하는 효과가 있고, 흰점박이 꽃무지의 경우 항종양 효과가 있으며, 장수풍뎅이는 항비만에 효과가 있는 등 곤충에서 분리된 다양한 성분이 질병의 예방 및 치료에 효과가 있는 것으로 알려지고 있다. 또한, 귀뚜라미는 간 보호와 알코올해독을 돕는 성분이 있고, 한의학에서는 해열제, 이뇨제, 신경마비와 소변불통 및 부인난산의 치료식으로 쓰인다. 이러한 식용 곤충의 환경적, 사회경제적, 영양학적, 기능적 가치에 주목하여 세계 각국에서는 이를 식용 소재로 하여 일반식품, 기능성식품, 의약용, 가축사료 그리고 저개발 국가 구호식 개발 등의 다양한 분야에서 활용하고 있다. 하지만, 식용 곤충은 아직까지 식료품으로 섭취하기에 혐오감을 갖는 사람들이 많고 거부감을 갖고 있어서 우수한 영양성분을 갖는 식재료임에도 불구하고 다양하게 활용되지 못하고 있다.
이에, 본 발명자들은 단백질 함유량이 높은 갈색거저리, 귀뚜라미와 같은 식용 곤충과 검은콩과 같은 콩류를 극저온 초미세 분쇄법으로 분말화하여 휴대성이 좋고 소화감이 편안한 휴대용 단백질 함유 식품 분말을 제조하게 되었다.
본 발명의 목적은 (a) 대두, 검은콩 및 완두콩으로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상의 콩을 준비하는 단계; 및 (b) 상기 콩을 -196℃ 내지 -80℃에서 동결하여 평균입도 5 내지 30㎛의 크기로 분쇄하는 단계를 포함하는 콩 분말의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적은 (a) 귀뚜라미 또는 갈색거저리를 준비하는 단계; 및 (b) 상기 귀뚜라미 또는 갈색거저리를 -196℃ 내지 -80℃에서 동결하여 평균입도 10 내지 60㎛의 크기로 분쇄하는 단계를 포함하는 식용 곤충 분말의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, (a) 대두, 검은콩 및 완두콩으로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상의 콩을 준비하는 단계; 및 (b) 상기 콩을 -196℃ 내지 -80℃에서 동결하여 평균입도 5 내지 30㎛의 크기로 분쇄하는 단계를 포함하는 콩 분말의 제조방법을 제공한다.
본 발명에서 상기 (a) 단계 이후에 콩을 30 내지 50℃에서 4 내지 12 시간 동안 건조하는 단계를 포함하거나, 또는 (b) 단계 이후에 분쇄된 콩을 20 내지 45℃에서 2 내지 10 시간 동안 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 콩 분말은 콩 원물의 영양성분 함량을 유지하는 것을 특징으로 할 수 있고, 체내에서 소화율이 증가하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에서 극저온 초미세 분쇄법(Cryogenic Micro Grinding Technology: CMGT)은 액체질소를 투입하여 -196℃ 내지 -80℃의 극저온에서 콩을 딱딱하게 냉동시킨 상태에서 곧바로 미세 분말로 분쇄시키는 기술이다. 일반적으로 원물을 건조시키지 않고 분쇄하게 되면 원물 내에 그대로 함유되어 있는 수분 때문에 사실상 분쇄가 이루어 질 수 없고, 건조 단계를 거치더라도 완전 건조 상태가 아닌 이상 남아있는 수분으로 인해 겔 상태와 같이 짓이겨진 분쇄물이 얻어지게 된다. 한편, 극저온 초미세 분쇄법은 수분을 그대로 함유하고 있는 원물을 액체질소에 침지하여 극저온으로 동결하고 액체질소를 공급하여 극저온 상태를 유지하면서 원물을 동결 분쇄하는 것으로, 원물의 형태를 딱딱하게 냉동상태에서 분쇄함으로써 수분을 함유하고 있는 것이어도 완전한 분말화가 가능하고 마이크로 단위의 초미세 분말을 얻을 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 원물에 액화질소를 -196℃ 내지 -80℃ 범위로 투입하고 분쇄 과정을 거치는 동안 입자의 온도(분쇄 온도)는 -140℃ 내지 -20℃로 올라가게 된다. 분쇄 온도가 -140℃ 보다 낮으면 분쇄물의 입도가 더 작아질 수 있지만 효율이 좋지 않게 되고, 분쇄 온도가 -20℃ 보다 높아지면 분쇄가 잘 일어나지 않아 일반 분쇄와 비슷한 정도의 입도 크기를 갖게 된다.
본 발명에 있어서, 상기 건조방법으로는 열풍건조, 동결건조 또는 마이크로웨이브 건조 방법 중 어느 하나의 방법으로 건조가능하다.
본 발명에 있어서, 콩류에 속하는 여러가지 콩 가운데서 검은콩을 선택하여 극저온 초미세 분쇄하여 입도와 입자형태를 확인하고 영양성분과 체내 소화율이 우수한 것을 확인하였으나, 콩류에는 검은콩 이외에도 대두, 완두콩 등이 포함될 수 있고, 극저온 초미세 분쇄하는 경우 검은콩과 유사하게 영양성분 보존율과 체내 소화율이 우수한 효과가 있음을 알 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 (a) 귀뚜라미 또는 갈색거저리를 준비하는 단계; 및 (b) 상기 귀뚜라미 또는 갈색거저리를 -196℃ 내지 -80℃에서 동결하여 평균입도 10 내지 60㎛의 크기로 분쇄하는 단계를 포함하는 식용 곤충 분말의 제조방법을 제공한다.
본 발명에서, 상기 (a) 단계 이후에 40 내지 50℃에서 6 내지 12시간 동안 건조하는 단계를 포함하거나, 또는 (b) 단계 이후에 40 내지 50℃에서 4 내지 10 시간 동안 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명은 상기 (a) 단계 이후에 탈지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 식용 곤충 분말은 식용 곤충 원물이 함유하는 영양성분 함량을 유지하는 것을 특징으로 할 수 있고, 체내에서 소화율이 증가하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에서 탈지하는 단계는 원물의 단백질 함량을 높이고 산패를 방지하기 위한 것이다.
한편, 본 발명에 따른 분말을 포함하는 건강기능식품을 제공할 수 있다. 건강기능식품은 담체, 희석제, 부형제 및 첨가제 중 하나 이상을 더 포함하여 정제, 환제, 산제, 과립제, 분말제, 캡슐제 및 액제 제형으로 이루어진 군에서 선택된 하나로 제형된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 분말을 첨가할 수 있는 식품으로는, 각종 식품류, 분말, 과립, 정제, 캡슐, 시럽제, 바(bar) 형태 등이 있다. 상기 첨가제로는, 천연 탄수화물, 향미제, 영양제, 비타민, 광물(전해질), 풍미제(합성 풍미제, 천연 풍미제 등), 착색제, 충진제(치즈, 초콜렛 등), 팩트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH조절제, 안정화제, 방부제, 산화 방지제, 글리세린, 알콜, 탄산화제 및 과육으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 성분을 사용할 수 있다.
상술한 천연 탄수화물의 예는 모노사카라이드, 예를 들어, 포도당, 과당 등; 디사카라이드, 예를 들어 말토스, 슈크로스 등; 및 폴리사카라이드, 예를 들어 덱스트린, 시클로덱스트린 등과 같은 통상적인 당, 및 자일리톨, 소르비톨, 에리트리톨 등의 당알콜이다. 상기 향미제로서 천연 향미제(타우마틴, 스테비아 추출물(예를 들어 레바우디오시드 A, 글리시르히진등) 및 합성 향미제(사카린, 아스파르탐 등)를 유리하게 사용할 수 있다.
또한, 이외에도 여러 가지 영양제, 비타민, 광물(전해질), 합성 풍미제 및 천연 풍미제 등의 풍미제, 착색제 및 중진제(치즈, 초콜릿 등), 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알콜, 탄산 음료에 사용되는 탄산화제 등을 함유할 수 있다.
상기 담체, 부형제, 희석제 및 첨가제의 구체적인 예로는 이에 한정하는 것은 아니나, 락토즈, 덱스트로즈, 슈크로즈, 솔비톨, 만니톨, 에리스리톨, 전분, 아카시아 고무, 인산칼슘, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 미세결정성 셀룰로즈, 폴리비닐피롤리돈, 셀룰로즈, 폴리비닐피롤리돈, 메틸셀룰로즈, 물, 설탕시럽, 메틸셀룰로즈, 메틸 하이드록시 벤조에이트, 프로필하이드록시 벤조에이트, 활석, 스테아트산 마그네슘 및 미네랄 오일로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상이 사용되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 건강기능식품을 제제화할 경우에는 보통 사용하는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제된다. 상기 상술한 제형 내 유효성분으로서의 본 발명에 따른 분말의 함량은 사용 형태 및 목적, 환자 상태, 증상의 종류 및 경중 등에 의하여 적절하게 조절할 수 있으며, 고형분 중량 기준으로 0.001 내지 99.9 중량%, 바람직하게는 0.01 내지 50 중량%일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 본 발명에 따른 분말은 환자식, 노인식, 유아식, 영양식, 우주식, 다이어트식, 단백질 보충식, 항산화 보충식으로 상품화될 수 있다. 단백질 공급을 필요로 하는 목적에 따라 본 발명에 따른 분말을 10~80% 함유하고, 분말, 그래뉼화된 과립제품, 환제, 바 형태, 유동식 형태의 제품, 경질캅셀, 연질캅셀, 정제 등의 형태의 제품으로 활용될 수 있다. 예를 들어, 환자식은 단백질 공급을 필요로 하는 회복기의 환자를 대상으로 제품에 사용할 수 있으며, 본 발명에 따른 분말을 20~70% 함유한 분말 혹은 그래뉼화된 과립제품, 또는 유동식이나 경관식 제품으로 이용할 수 있다. 노인식, 유아식은 단백질 공급을 필요로 하는 노인 또는 유아를 대상으로 제품에 사용할 수 있으며, 본 발명에 따른 곤충 분말을20~70% 함유한 분말 혹은 그래뉼화된 과립제품, 환제, 바 형태 또는 유동식 형태의 제품으로 이용할 수 있다. 영양식은 단백질 공급을 필요로 하는 청소년이나 성인을 대상으로 제품에 사용할 수 있으며, 본 발명에 따른 분말을 10~60% 함유한 분말 혹은 그래뉼화된 과립제품, 바 형태나 유동식 형태의 제품으로 이용할 수 있다. 다이어트식은 단백질 공급을 위주로 하여 다이어트를 목적으로 하는 제품에 사용할수 있으며, 본 발명에 따른 분말이 30~90% 함유한 분말 혹은 그래뉼화된 과립제품, 경질캅셀, 연질캅셀, 정제, 환제, Bar형태의 제품으로 이용할 수 있다.
본 발명에 따르면 단백질 함량이 많은 콩류를 -196 내지 -80℃의 극저온에서 5 내지 30㎛의 초미세 크기로 분쇄하는 과정을 거치면서 영양성분의 파괴를 최소화함으로써 영양성분을 최대한 유지하고 체내 소화율이 향상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 단백질 함량이 많은 식용 곤충을 -196 내지 -80℃의 극저온에서 10 내지 60㎛의 초미세 크기로 분쇄하는 과정을 거치면서 영양성분의 파괴를 최소화 함으로써 성분을 최대한 유지하고 체내 소화율이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 CMGT 방법에 따른 콩 분말화 과정을 나타낸 것이다.
도 2은 검은콩을 극저온 초미세 분쇄한 분말의 SEM 단면 이미지이다.
도 3은 검은콩을 일반분쇄한 분말의 SEM 단면 이미지이다.
도 4는 검은콩을 일반분쇄한 분말의 입도분석 결과를 나타낸 것이다.
도 5는 검은콩을 극저온 초미세 분쇄한 분말의 입도분석 결과를 나타낸 것이다.
도 6은 본 CMGT 방법에 따른 식용 곤충 분말화 과정을 나타낸 것이다.
도 7은 귀뚜라미를 극저온 초미세 분쇄한 분말의 SEM 단면 이미지이다.
도 8는 귀뚜라미를 극저온 초미세 분쇄한 분말의 입도분석 결과를 나타낸 것이다.
도 9은 귀뚜라미를 일반분쇄한 분말의 SEM 단면 이미지이다.
도 10는 귀뚜라미를 일반분쇄한 분말의 입도분석 결과를 나타낸 것이다.
도 11은 갈색거저리를 극저온 초미세 분쇄한 분말의 SEM 단면 이미지이다.
도 12는 갈색거저리를 극저온 초미세 분쇄한 분말의 입도분석 결과를 나타낸 것이다.
도 13은 갈색거저리를 일반분쇄한 분말의 SEM 단면 이미지이다.
도 14는 갈색거저리를 일반분쇄한 분말의 입도분석 결과를 나타낸 것이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
실시예 1
검은콩의 준비 및 분쇄
농협 하나로 마트에서 천안소재 아우내농협에서 수매된 검은콩(서리태)를 구매하였다. 검은콩을 흐르는 물에 깨끗이 씻어서 준비하였고, 분쇄 조건에 따라 검은콩의 영양소 보존과 이용율에 미치는 영향을 확인하기 위하여 일반분쇄와 극저온 초미세 분쇄 두 가지 실험을 수행하였다.
극저온 초미세 분쇄는 준비한 검은콩을 액체질소에 침지하여 -190℃로 동결하고 액체질소를 분쇄하면서 공급하여 -190℃를 유지하면서 극저온 초미세 분쇄하였다. 이 때, 분쇄된 검은콩의 입자 크기는 5 내지 30㎛이고 입자온도는 -120 내지 -20℃로 측정되었다.
한편, 극저온 초미세 분쇄와 비교하기 위하여 일반분쇄 방법으로 콩을 분쇄하였다. 일반분쇄는 가정용분쇄기(신일, SMX-4000DY, 한국)를 사용하여 커트 3분, 믹서 3분, 분쇄를 3분간 실시하였다. 분쇄 시 발생하는 열은 비접촉식 온도 측정기(Giltron GT300, 타이완)를 사용하여 분말의 온도를 측정하였고, 분쇄 시 최고 온도는 85℃이었다.
건조 과정은 일반건조기(SH-40C, Sh Scientific, Sejong, Korea)를 이용하여 20 내지 50℃에서 2시간 내지 12시간동안 건조 하였다. 분쇄 전 건조 하는 경우는 30 내지 50℃에서 4 내지 12시간 동안 건조한 후에 극저온 초미세 분쇄하였고, 극저온 초미세 분쇄한 후 건조하는 경우는 20 내지 45℃에서 2 내지 10시간 동안 건조를 진행 하였다. 분쇄 후 건조의 경우는 분쇄 전 건조에 비하여 대체로 건조에 소요되는 시간이 짧고, 콩 특유의 냄새가 감소하는 것을 관능적으로 알 수 있었다.
일반분쇄물과 극저온 초미세 분쇄물의 입도크기, 입자 구조와 분포, 조직분석을 연구하기 위해 입도분석을 실시하였다. 입자크기를 측정하고 주사전자현미경으로 조직감, 구조감, 형상 등의 입자의 이미징 데이터를 측정하였다. 일반분쇄와, 극저온 초미세 분쇄한 분말의 입도분포 10%와 90% 값과 평균입자직경 및 중간 값을 측정였다(표 1).
입도(㎛)
평균값 중간값 d10 d90
검은콩(서리태) 일반분쇄 29.29±3.58 40.61±7.76 2.760±0.28 174.05±4.46
동결분쇄 5.16±0.09 5.21±0.1 2.09±0.04 12.60±0.03
그 결과, 검은콩을 극저온 초미세 분쇄한 샘플의 평균 입도는 5.16±0.09㎛이고, 입자의 형태는 대체적으로 동그랗거나 쌀알 형태에 가까우며 대체적으로 고르게 분포되어 있음을 확인하였다. 반면에, 검은콩을 일반분쇄한 샘플의 평균 입도는 29.29±3.58㎛이고 입자의 형태가 대부분 동그랗지 못하고 각이 나 있으며 입자의 형태 및 크기가 불규칙하게 분포되어 있었다.
한편, 세포의 크기는 2~100㎛이고 검은콩의 극저온 초미세 분쇄물의 평균 입도가 5.16±0.09㎛이므로, 극저온 초미세 분쇄에 의해 검은콩은 세포 크기 미만으로 분쇄되는 것을 알 수 있다. 또한, 극저온 초미세 분쇄의 d10 값이 2.09±0.04인 것은 이 크기보다 작은 직경을 가지는 분말의 양이 10%이라는 것을 의미하고, d90 값이 12.60±0.03인 것은 이 크기의 분말의 양이 90%라는 것을 의미한다.
실시예 2
검은콩의 영양성분 분석결과
영양성분 분석은 수원여자대학교 식품분석연구센터에서 실시하였다. 아래 표에서 표시된 영양성분의 함량은 일반분쇄와 극저온 초미세 분쇄를 1:1로 비교하기 위하여 수분 0%로 환산하여 표시하였다.
검은콩 원물과 극저온 초미세 분쇄물의 영양성분 비교
　영양성분 검은콩(원물) 극저온초미세 분말
함량 보존율 (%)
Protein (g/100g) 38.74 39.72 102.53
Calorie (Kcal/100g) 383.48 401.3 104.65
Ash (g/100g) 5.44 5.52 101.47
β-carotene (㎍/100) 16.85 38.57 228.90
Ca (mg/100) 216.02 205.75 95.25
Fe (mg/100) 10.49 10.07 96.00
K (mg/100) 2,085.50 2,075.98 99.54
P (mg/100) 683.09 730.68 106.97
Vit B2 (mg/100) 0.24 0.32 133.33
Fiber (g/100g) 31.13 31.87 102.38
검은콩의 극저온 초미세 분쇄물의 단백질 보존율은 102.53%로 원물보다 높았고, 칼슘, 칼륨, 인, 비타민B2, 베타카로틴 등에서 뛰어난 영양보존성에 대한 결과값을 나타내었다.
원물보다 극저온 초미세 분쇄물에서 영양성분의 보존율이 100%를 넘는 것은 분쇄도가 미세할수록 표면적이 넓어져 영양성분이 용출될 가능성이 증가하기 때문이다. 또한, 세포의 크기가 2~100㎛인데 극저온 초미세 분쇄에 의하면 5~30㎛로 세포크기 미만으로 분쇄되므로 세포벽 속이나 세포질 내에 존재하는 영양성분의 용출율이 증가하는 것을 알 수 있다.
검은콩의 일반분쇄물과 극저온 초미세 분쇄물의 영양성분 분석
　영양성분 단위 일반분쇄 극저온초미세분쇄
protein (g/100g) 100 100.20
Calorie (Kcal/100g) 100 102.80
Fat (g/100g) 100 122.14
Ash (g/100g) 100 104.54
β-carotene (㎍/100) 100 105.26
Fiber (g/100g) 100 106.41
평균보존율(%) 　 100% 106.89
검은콩의 일반분쇄물과 극저온 초미세 분쇄물의 영양성분을 비교한 결과, 극저온 초미세 분쇄물의 단백질 보존율은 100.2%로 일반분쇄물보다 높았고, 베타카로틴, 식이섬유 등에서도 뛰어난 영양보존성에 대한 결과값을 나타내었다.
실시예 3
식용 곤충의 준비 및 분쇄
귀뚜라미와 갈색거저리는 농업법인 (유)나비마을에서 출하 전 절식처리하여 배변을 제거한 상태의 원물을 구입하였다. 귀뚜라미와 갈색거저리를 흐르는 물에 깨끗이 씻어서 준비하고, 압착기에 넣고 착유 처리하였다. 착유는 착유기(내쇼날이엔지(주), Goyang, Korea)를 이용하여 시료 5kg씩을 착유주머니에 넣은 뒤 장비에 장치하고 추출하였다. 이 때, 자켓온도는 100℃, 추출시간은 15분, 압력은 60MPa이였다.
준비한 귀뚜라미 및 갈색거저리를 액체질소에 침지하여 -190℃로 동결하고 액체질소를 분쇄하면서 공급하여 -190℃를 유지하면서 극저온 초미세 분쇄하였다. 이 때, 분쇄된 식용 곤충의 입자 크기는 10-60㎛이고 입자온도는 -120 내지 -20℃로 측정되었다. 식용 곤충의 종류에 따른 투입 온도, 분쇄 과정에서 입자 온도, 분쇄된 분말의 입도를 아래 표 4에 나타내었다.
투입온도(℃) 분쇄온도(℃) 분쇄입도(㎛) D50
귀뚜라미 -196 -40~-140 20~60
귀뚜라미(건조) -196 -20~-120 15~55
갈색거저리 -196 -40~-140 20~60
갈색거저리(건조) -196 -20~-120 15~55
* '(건조)' 라고 표시된 것은 원물을 건조 한 후 CMGT 분쇄한 것을 의미함
상기 건조 과정은 곤충을 분쇄 전에 건조 하는 경우는 40 내지 50℃에서 6 내지 12시간 동안 건조하고 난 뒤 CMGT 분쇄하였고, 분쇄 후 건조하는 경우는 40 내지 50℃에서 4 내지 10 시간 동안 건조를 진행하였다. 분쇄 후에 건조하는 경우는 대체로 건조에 소요되는 시간이 짧고, 곤충 특유의 냄새가 감소하는 것을 관능적으로 알 수 있었다.
본 발명에 따른 극저온 초미세 분쇄와 비교하기 위하여 식용 곤충을 일반분쇄 방법으로 분쇄하였다. 일반 분쇄는 건조한 원료를 분쇄기(DHM-7000CW, Daesung Artlon, Paju, Korea)로 9분 동안 분쇄한 다음 80메쉬 망을 통과한 것을 시료로 사용하였다.
일반분쇄물과 극저온 초미세 분쇄물의 입도크기, 입자 구조와 분포, 조직분석을 연구하기 위해 입도분석을 실시하였다. 입자크기를 측정하고 주사전자현미경으로 조직감, 구조감, 형상 등의 입자의 이미징 데이터를 측정하였다. 일반분쇄와, 극저온 초미세 분쇄한 분말의 입도분포 10%와 90% 값과 평균입자직경 및 중간 값을 측정였다(표 5).
입도 (㎛)
평균 중간값 d10 d90
귀뚜라미 착유 일반분쇄 52.62±4.22 71.563±5.62 7.35±1.33 216.87±10.56
동결분쇄 19.28±2.17 21.45±2.35 5.50±0.23 57.19±12.80
갈색거저리 착유 일반분쇄 58.95±35.62 92.11±50.44 4.30±2.81 268.12±114.1
동결분쇄 20.244±2.26 24.11±2.67 3.75±0.51 83.53±7.36
그 결과, 착유(탈지)처리한 귀뚜라미를 극저온 초미세 분쇄하여 필터링한 샘플의 평균 입도는 19.28±2.17㎛이고, 입자의 형태는 대체적으로 동그랗거나 쌀알 형태에 가까우며 대체적으로 고르게 분포되어 있음을 확인하였다(도 7 및 8). 또한, 착유한 갈색거저리를 극저온 초미세 분쇄하여 필터링 한 샘플의 평균 입도는 20.244±2.26㎛이고, 입자의 형태는 동그란 형태에 가까우며 골고루 분포되어 있었다(도 11 및 12).
반면에, 착유한 귀뚜라미를 일반분쇄한 샘플의 평균 입도는 52.62±4.22㎛이고, 입자의 형태는 대체적으로 각 지거나 뾰족하고 불규칙적인 크기와 형태로 분포되어 있었다(도 9 및 10). 또한, 착유한 갈색거저리를 일반분쇄한 샘플의 평균입도는 58.95±35.62㎛이고, 입자의 형태가 대부분 동그랗지 못하고 각이 나 있으며 입자의 형태 및 크기가 불규칙하게 분포되어 있었다(도 13 및 14).
한편, 세포의 크기는 150㎛ 내외이고 갈색거저리의 극저온 초미세 분쇄물의 평균 입도가 20.244±2.26㎛이므로, 극저온 초미세 분쇄에 의해 갈색거저리가 세포 크기 미만으로 분쇄되는 것을 알 수 있다. 또한, 갈색거저리의 극저온 초미세 분쇄의 d10값이 3.75±0.51인 것은 이 크기보다 작은 직경의 분말이 양이 10%라는 것을 의미하고, d90값이 83.53±7.36인 것은 이 크기의 분말의 양이 90%임을 의미한다. d10~d90의 분말은 세포 하나가 1/40 ~ 1/1.79의 조각으로 분해되는 것이어서 대부분이 세포크기 미만으로 분쇄되므로 세포벽 속이나 세포질 내에 존재하는 영양성분의 용출율이 증가하는 것을 알 수 있다.
실시예 4
식용 곤충의 영양성분 분석결과
영양성분 분석은 수원여자대학교 식품분석연구센터에서 실시하였다. 아래 표에서 표시된 영양성분의 함량은 일반분쇄와 극저온 초미세 분쇄를 1:1로 비교하기 위하여 수분 0%로 환산하여 표시하였다.
4-1 갈색거저리
착유한 갈색거저리 원물과 극저온 초미세 분쇄물의 영양성분 비교
영양소 갈색거저리(원물) 극저온초미세분쇄
함량 보존율(%)
Protein (g/100g) 55.61 65.37 117.55
Ash (g/100g) 3.39 4.2 123.89
Carbohydrate (g/100g) 6.01 13.22 219.97
Ca (mg/100) 39.16 56.56 144.43
Fe (mg/100) 5.22 9.73 186.4
K (mg/100) 693.21 1014.14 146.3
Na (mg/100) 114.88 152.56 132.8
P (mg/100) 723.76 984.43 136.02
Saturated fat (g/100g) 7.57 1.64 21.66
Niacin (g/100g) 7.31 11.07 -
Aspartic acid (mg/100g) 4172.85 5504.3 131.91
Threonine (mg/100g) 2101.31 2624.18 124.88
Serine (mg/100g) 2574.93 2959.84 114.95
Glutamic acid (mg/100g) 6089.03 7888.32 129.55
Proline (mg/100g) 3201.04 4043.85 126.33
Glycine (mg/100g) 2748.3 3217.52 117.07
Alanine (mg/100g) 4240.99 4663.63 109.97
Valin (mg/100g) 3880.94 4541.29 117.02
Methionine (mg/100g) 67.62 620.8 918.07
Isoleucine (mg/100g) 2031.07 2715.88 133.72
Leucine (mg/100g) 3578.85 4817.62 134.61
Tyrosine (mg/100g) 3760.05 4393.85 116.86
Phenylalanine(mg/100g) 1976.76 2438.42 123.35
lysine (mg/100g) 2723.5 3596.62 132.06
Histidine (mg/100g) 1673.11 1996.11 119.31
Arginine (mg/100g) 2637.34 3506.74 132.97
탈지(착유) 처리한 갈색거저리의 원물과 극저온 초미세 분쇄물의 영양성분을 비교한 결과, 극저온 초미세 분쇄물의 단백질 보존율이 117.55%로 극저온 초미세 분쇄한 것이 원물보다 단백질 함량이 증가한 것으로 관측되었다. 그 외에 아미노산 성분 등에서도 100% 이상 보존율을 유지하는 결과값을 나타내는 것을 알 수 있고, 포화지방은 21.66%로 보존율이 현저하게 줄어든 것을 확인하였다.
원물보다 분쇄물에서 영양성분의 보존율이 100%를 넘는 것은 분쇄도가 미세할수록 표면적이 넓어져 영양성분이 용출될 가능성이 증가하기 때문이다. 또한, 세포의 크기가 150㎛ 내외인데 극저온 초미세 분쇄에 의하면 10 내지 60㎛로 세포크기 미만으로 분쇄되므로 세포벽 속이나 세포질 내에 존재하는 영양성분의 용출율이 증가하는 것을 알 수 있다.
착유한 갈색거저리의 일반분쇄와 극저온 초미세 분쇄물의 영양성분 분석
영양소 일반 분말 극저온초미세 분말
함량 함량 보존율(%)
Protein (g/100g) 64.22 65.37 101.79
Ash (g/100g) 3.68 4.2 114.13
Carbohydrate (g/100g) 11.14 13.22 118.67
Ca (mg/100) 47.68 56.56 118.62
Fe (mg/100) 6.05 9.73 160.83
K (mg/100) 838.92 1014.14 120.89
Na (mg/100) 129.73 152.56 117.60
P (mg/100) 827.14 984.43 119.02
Saturated fat (g/100g) 5.08 1.64 32.28
Cholesterol (g/100g) 62.05 54.51 87.85
Niacin (g/100g) 10.38 11.07 106.65
Aspartic acid (mg/100g) 5246.81 5504.3 104.91
Threonine (mg/100g) 2566.92 2624.18 102.23
Glutamic acid (mg/100g) 7410.16 7888.32 106.45
Methionine (mg/100g) 486.7 620.8 127.55
Isoleucine (mg/100g) 2502.7 2715.88 108.52
Leucine (mg/100g) 4738.59 4817.62 101.67
Phenylalanine(mg/100g) 2338.7 2438.42 104.26
lysine (mg/100g) 3258.59 3596.62 110.37
Arginine (mg/100g) 3328.97 3506.74 105.34
탈지(착유) 처리한 갈색거저리의 일반분쇄물과 극저온 초미세 분쇄물의 영양성분을 비교한 결과, 극저온 초미세 분쇄물의 단백질 보존율이 101.79%로 일반분쇄물 보다 큰 값을 가지며 칼슘 등의 무기질 성분에서도 극저온 초미세분쇄물에서 더 많이 보존되는 것을 알 수 있었다. 극저온 초미세 분쇄물의 포화지방 보존율은 32.28%로 일반분쇄물에 비하여 현저하게 감소한 것을 확인하였다. 일반 아미노산 성분 비교에서도 높은 결과값을 나타내었으며, 특히, 메치오닌의 함량은 일반분쇄물에 비해 27.55% 높았고, 라이신도 10.37% 높게 나타났다.
4-2 귀뚜라미
착유한 귀뚜라미 원물과 극저온 초미세 분쇄물의 영양성분 비교
영양소 귀뚜라미(원물) 극저온초미세분쇄
함량 보존율(%)
Protein (g/100g) 66.48 71.05 106.87
Ash (g/100g) 4.26 4.49 105.4
Fe (mg/100) 5.97 6.83 114.41
K (mg/100) 953.98 1106.93 116.03
Na (mg/100) 340.34 373.8 109.83
P (mg/100) 839.49 918.04 109.36
Saturated fat (g/100g) 6.82 3.7 54.25
Cholesterol (g/100g) 163.07 140.88 86.39
Niacin (g/100g) 6.25 8.87 141.92
Aspartic acid (mg/100g) 5344.89 5982.87 111.94
Threonine (mg/100g) 1969.03 2565.44 130.29
Serine (mg/100g) 3174.72 3461.16 109.02
Glutamic acid (mg/100g) 5923.86 7483.18 126.32
Proline (mg/100g) 2895.74 3893.99 134.47
Glycine (mg/100g) 2777.27 3463.81 124.72
Alanine (mg/100g) 4561.08 6167.18 135.21
Valin (mg/100g) 3434.38 4895.21 142.54
Methionine (mg/100g) 74.43 829.26 1114.15
Isoleucine (mg/100g) 2110.8 2537.41 120.21
Leucine (mg/100g) 3938.64 5054.84 128.34
Tyrosine (mg/100g) 2385.51 3403.67 142.68
Phenylalanine(mg/100g) 1853.13 2256.78 121.78
lysine (mg/100g) 2727.84 3652.5 133.9
Histidine (mg/100g) 1198.86 1574.9 131.37
Arginine (mg/100g) 3363.07 4288.99 127.53
탈지(착유) 처리한 귀뚜라미 원물과 극저온 초미세 분쇄물의 영양성분을 비교하였다. 극저온 초미세 분쇄물의 단백질 보존율은 106.87%로 원물보다 큰 값을 가지며, 그 외에 아미노산성분 등에서 100% 이상의 보존율을 유지하는 결과값을 나타내었다. 또한, 극저온 초미세 분쇄물의 포화지방 보존율은 13.62%로 원물에 비하여 현저하게 감소한 것을 확인하였다.
실시예 5
일반분쇄와 극저온 초미세 분쇄에 따른 소화율 비교
극저온 초미세 분쇄에 따른 분말화가 단백질의 소화 속도에 미치는 영향을 조사하기 위하여 단백질가수분해효소(프로테아제, protease)를 처리하여 발생하는 티로신(tyrosine)을 발색하여 660nm에서 흡광도를 측정하고 그 값을 비교하여 단백질의 소화 속도에 미치는 영향을 비교하였다.
단백질 소화율 분석
단백질 소화제인 프로테아제에 대한 시료들의 소화율을 비교하기 위하여 식품공전에서 프로테아제 역가를 측정하는 방법을 변형하여 사용하였다. 시료를 프로테아제(SLBT3383, Sigma Aldrich, St. Louis, USA)로 소화를 시킨 후 생성되는 L-티로신(BCBT5226, Sigma Aldrich, USA)에 포린시액으로 발색하고 흡광도측정기 (Spectramax iD3, Molecular Devices, California, USA)로 660 nm에서 측정하여 소화율을 비교하였다. 투과 후 광량을 투과 전 광량으로 나누면 투광도가 계산되고, 흡광도=1-투광도로 계산하였다. 따라서 흡광도 0은 완전한 통과이며, 흡광도 1은 완전한 흡광을 의미한다.
프로테아제 분말 약 5.0g을 정밀히 달아 물 또는 완충액에 녹여 100mL로 한 다음 여과하여 효소액으로 사용하였다. 0.6% 시료용액 1 mL를 시험관에 넣고 37℃의 항온수욕중에서 가온하였다. 여기에 효소액 1mL를 정확히 넣고 잘 흔들어 섞은 다음 곧 37℃의 항온수욕중에 넣고 정확히 10분간 반응시켰다. 여기에 0.4 M 삼염화초산액 2 mL를 넣고 다시 37℃에서 25분간 반응(효소반응 중지)한 다음 이것을 여과하였다. 여액 1 mL를 시험관에 정확히 취하여 0.4 M 탄산나트륨용액 5 mL 및 포린시액(원액을 3배 희석한 액) 1 mL를 넣어 잘 흔들어 섞어주고, 37℃에서 20분간 반응한 다음 발색된 액을 시험용액으로 하였다. 이와는 별도로 효소액 1 mL를 정확히 취하여 시험관에 넣고 37℃에서 10분간 반응 후 0.4 M 삼염화초산액 2 mL를 넣어서 혼화하여 효소활성을 없애고, 0.6% 시료용액 1 mL를 넣어 37℃에서 25분간 방치한 다음 이하 시험용액과 동일하게 조작하여 공시험용액으로 사용하였다. 물을 대조액으로 하여 액층 1 cm, 파장 660 nm에서 흡광도를 측정하였고, 프로테아제 처리한 시료의 흡광도를 비교하여 소화율 비교를 수행하였다.
단백질 소화율 분석 결과
항목 일반분쇄(A) 극저온초미세분쇄(B) 소화효율 비교(%, B/A x 100)
검은콩(서리태) 0.879 0.889 101.14
단백질 소화율 분석 결과
항목 일반분쇄(A) 극저온초미세분쇄(B) 소화효율 비교(%, B/A x 100)
귀뚜라미(착유) 0.830 0.935 112.65
갈색거저리(착유) 0.873 0.926 106.07
그 결과, 검은콩의 일반분쇄의 경우 대비 극저온 초미세분쇄한 경우의 소화효율 값이 101.14%로 일반분쇄에 비교하여 소화율이 향상됨을 확인하였다. 귀뚜라미, 갈색거저리의 일반분쇄의 경우 대비 극저온 초미세분쇄한 경우의 소화효율 값이 각각 112.65%와 106.07%로 일반분쇄와 비교하여 유의차 있게 소화율이 향상됨을 확인하였고, 이로부터 극저온 초미세 분쇄물을 섭취하는 경우에 일반분쇄에 비하여 체내 단백질 소화가 더 잘 일어날 것임을 확인할 수 있었다.
본 발명에 따른 분말 제조방법을 이용하면 원물의 영양 성분을 잘 보존하면서 미세하게 분쇄된 분말을 제공할 수 있다.

Claims (13)

  1. (a) 대두, 검은콩 및 완두콩으로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상의 콩을 준비하는 단계; 및
    (b) 상기 콩을 -196℃ 내지 -80℃에서 동결하여 평균입도 5 내지 30㎛의 크기로 분쇄하는 단계를 포함하는 콩 분말의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 (a) 단계 이후에 콩을 30 내지 50℃에서 4 내지 12 시간 동안 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 콩 분말의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 (b) 단계 이후에 분쇄된 콩을 20 내지 45℃에서 2 내지 10 시간 동안 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 콩 분말의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 콩 분말은 콩 원물의 영양성분 함량을 유지하는 것을 특징으로 하는 콩 분말의 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 영양성분은 단백질인 것을 특징으로 하는 콩 분말의 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 콩 분말은 체내 소화율이 증가하는 것을 특징으로 하는 콩 분말의 제조방법.
  7. (a) 귀뚜라미 또는 갈색거저리을 준비하는 단계; 및
    (b) 상기 귀뚜라미 또는 갈색거저리를 -196℃ 내지 -80℃에서 동결하여 평균입도 10 내지 60㎛의 크기로 분쇄하는 단계를 포함하는 식용 곤충 분말의 제조방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 (a) 단계 이후에 40 내지 50 ℃에서 6 내지 12 시간 동안 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 식용 곤충 분말의 제조방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 (b) 단계 이후에 40 내지 50 ℃에서 4 내지 10 시간 동안 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 식용 곤충 분말의 제조방법.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 (a) 단계 이후에 탈지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 식용 곤충 분말의 제조방법.
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 식용 곤충 분말은 식용 곤충 원물의 영양성분 함량을 유지하는 것을 특징으로 하는 식용 곤충 분말의 제조방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 영양성분은 단백질인 것을 특징으로 하는 식용 곤충 분말의 제조방법.
  13. 제 7항에 있어서,
    상기 식용 곤충 분말은 체내 소화율이 증가하는 것을 특징으로 하는 식용 곤충 분말의 제조방법.
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