WO2021025405A1 - 순식물성 미생물 배양체의 생산방법 - Google Patents

순식물성 미생물 배양체의 생산방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 순식물성 미생물 배양체의 생산방법으로, 식물유래의 과즙 및 식이섬유 물질을 모두 이용한 배양기술 적용과 식물 유래의 비타민, 기능성 다당류를 모두 이용할 수 있는 형태로 가공하기 위한 배양 및 가공 공정을 제시하고, 순식물성 식이섬유에 미생물 배양체가 흡착되어 있으므로 구강 및 소화기관내에서 유해균에 의한 이용이 최대한 억제되고 유익균의 생육에 선택적으로 활용되어 지므로, 구강 및 소화기관내의 마이크로 코스모에 있어서 유익균 우선의 선택적 생육을 보다 강하게 유도함으로써 유익균 위주의 마이크로 코스모 생성을 조성하도록 한 것이다.

Description

순식물성 미생물 배양체의 생산방법
본 발명은 순식물성 미생물 배양체를 생산하는 방법에 관한 것으로, 특히 과채류나 곡물 등의 식이섬유 및 다당체 물질을 미생물의 보존체 및 코팅성분 역할을 하는 담체로 활용하여 순식물성 미생물 배양체를 생산하도록 형성함으로써, 미생물의 보존성과 인축내 장내 확장성 및 장착 성능을 높이기 위한 매개체로 역할을 하는 원료로 활용하며, 미생물 배양 시부터 식이섬유의 섬유질 및 섬유질의 사이에 장착시킴으로써, 생육향상과 보존성 향상 및 비타민 등의 물질의 함유 및 보전성에까지 효과를 미쳐, 새로운 고품질의 미생물 배양체를 생산하도록 한 것이다.
기존의 유산균 등의 식품, 화장품용, 사료용 미생물 배양체는 대부분 유당체, 유단백을 이용하여 배양 후 동결건조 방식 등을 이용하여 장기 보관, 접종 가능한 형태로 변환하여 제품에 이용되고 있다.
기존의 유산균의 동결건조에 있어서 주로 사용되는 전지분유, 우유카제인등은 동물성 원료로서 종균 배양시에는 식물성유산균을 활용할 수 있으나, 엄밀히 말하여 식물성 배지에 접종하여 발효한 것이 아니므로 이는 순식물성 배양체라 할 수 없다.
또는, 콩단백질을 이용하여 배양한 후 이를 다시 액상의 유산균 음료로 제조한 경우는 있으나, 이는 동결건조로 활용하는 예가 되지 못하며 또한 동결건조를 진행하고자 할 경우, 바인더 또는 생균의 파괴를 막기위한 물질로서 단백질을 이용하게 되므로, 이 또한 순수한 식물성 배양체라 하기 어려운 것이다.
그러나 장내 세균이나 체내에 정착하는 미생물 군은 식이섬유나 식물성 다당류에 의하여 더욱 생존이 용이하며, 정착 환경의 조성 역시 식이섬유 또는 식물성 다당류에 의한 효과가 더욱 높은 것이 많은 연구결과 나타나기 때문에, 이러한 배양과 생산에 관련한 연구와 개발이 필요한 실정이었다.
상기한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 식이섬유 또는 식이섬유 유래의 다당류에 직접적으로 미생물이 흡착, 생장하여 바이오콜로니를 생성하도록 유도하고 이를 그대로 액상 또는 동결건조를 통하여 위, 장내 생존율을 극대화하고 장내에서의 증식과 정착을 최대화할 수 있는 형태로 배양 및 가공과정을 최적화하고 온전히 식물성 원료만을 활용한 새로운 형태의 미생물 배양체를 제공하고자 하는데 그 목적이 있는 것이다.
본 발명은 식물의 과채를 0.01 ~ 10 mm 정도의 크기로 파쇄하도록 하는 파쇄공정과;
파쇄된 과채에서 가압, 또는 감압 추출방식을 통하여, 과즙을 추출하고 섬유질 성분을 여과, 분리시키도록 하는 추출 분리공정과;
추출 분리공정에서 추출, 분리된 과즙액은 멸균 과정을 통해, 미생물을 멸균시키도록 하는 살균공정과;
살균된 과즙액에 수분을 첨가하여 brix 1 ~ 25의 범위로 맞추고, 유산균 및 바실러스와 효모를 접종하고, 배양액 1리터당 효모추출물 0.01 ~ 100g, 비타민복합체 0.001 ~ 10g, 탄산칼슘 0.01 ~ 100g , 탄산수소나트륨 0.01 ~ 100g, 염화마그네슘 0.01 ~ 100g, 아연글루코네이트 0.01 ~ 100g을 첨가하여, 12 ~ 120 시간동안 배양하도록 하는 배양공정과;
배양공정에서 배양된 배양액과 미세하게 분쇄된 건조 섬유질 분말을 1 : 1 ~ 1 : 1.5 의 비율로 조성, 혼합하여, 재배양을 거치는 식이섬유 및 다당류 바인더에 바이오콜로니 형성을 유도하는 배양과정을 1시간 ~ 48시간동안 진행하도록 하는 혼합 배양공정과;
혼합 배양공정(S5)에서 혼합 재배양된 배양물을 동결건조시키도록 하는 동결건조공정;
으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 먼저 식물에서 추출한 액상과 식이 섬유 성분 모두를 가공과정에서 이용하여 생균을 배양하는 원료로서 이용하고, 여타의 미네랄과 복합비타민 성분 등을 제외한 모든 원료를 식물유래 성분을 이용하여 배양하고, 다시 식이섬유를 바인더로 이용하여 이에 미생물을 흡착, 배양 시켜 이를 동결건조의 바인더 또는 유지 물질로 활용함으로써, 완전한 순 식물성 배양체를 만들고 이를 미생물 프로바이오틱스와 식이섬유 및 식물유래 성분의 프리바이오틱스의 성질을 모두 함께 가지고 있는 syn-biotics의 새로운 가공법을 제공할 수 있으며 물에 쉽게 녹을 수 있는 성질을 가지고 있어 이를 이용한 여타의 가공에 있어서도 활용할 수 있는 장점을 가진 유익한 발명인 것이다.
그리고, 본 발명은 과채류나 곡물 등의 식이섬유 및 다당체 물질을 미생물의 보존체 및 코팅성분 역할을 하는 담체로 활용하여 순식물성 미생물 배양체를 생산하도록 형성함으로써, 미생물의 보존성과 인축내 장내 확장성 및 장착 성능을 높이기 위한 매개체로 역할을 하는 원료로 활용하며, 미생물 배양 시부터 식이섬유의 섬유질 및 섬유질의 사이에 장착시킴으로써, 생육향상과 보존성 향상 및 비타민 등의 물질의 함유 및 보전성에까지 효과를 미쳐, 새로운 고품질의 미생물 배양체를 생산하도록 한 유익한 발명인 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예를 나타낸 블록도이다.
[규칙 제91조에 의한 정정 27.11.2020]　
도 2a는 본 발명에 따른 신바이오틱스의 길항력을 검정한 결과의 시험성적서의 2의 1페이지이다.
[규칙 제91조에 의한 정정 27.11.2020]　
도 2b는 본 발명에 따른 신바이오틱스의 길항력을 검정한 결과의 시험성적서의 2의 2페이지이다.
[규칙 제91조에 의한 정정 27.11.2020]　
도 3은 본 발명에 따른 신바이오틱스를 구강 내에 적용한 시험결과이다.
우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
파쇄공정 (S1)
식물의 과채를 0.01 ~ 10 mm 정도의 크기로 파쇄하도록 한다.
추출 분리공정 (S2)
파쇄된 과채에서 가압, 또는 감압 추출방식을 통하여, 과즙을 추출하고 섬유질 성분을 여과, 분리시키도록 한다.
건조공정 (S2-1)
추출 분리공정(S2)에서 추출, 분리된 섬유질 성분의 고형물을 저온 냉풍 건조방식을 통하여 건조시키도록 한다.
이때, 고형물의 갈변 등의 성상의 변화를 최소화하기 위해 5~28도의 온도에서 48시간 이상 건조하여 수분율 10~30프로 정도로 한다.
분쇄공정 (S2-2)
건조된 고형물을 미세한 분말의 형태로 분쇄하도록 한다.
살균공정 (S3)
추출 분리공정(S2)에서 추출, 분리된 과즙액은 가압, 가온멸균 또는 감압 저온 멸균 과정을 통해, 미생물을 멸균시키도록 한다.
배양공정 (S4)
유산균류는 Leuconostoc citreum, Leuconostoc lactis, Leuconostoc mesenteroides subsp. dextranicum, Leuconostoc mesenteroides subsp. mesenteroides, Leuconostoc carnosum, Leuconostoc gellidum, Leuconostoc kimchii 및 Leuconostoc inhae 중 선택된 1종 이상인 것과,
Lactobacillus paracasei, Lactobacills casei, Lacillus acidophilus, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus kimchii, Lactobacillus brevis, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, Lactobacillus delbrueckii subsp. Lactis, Lactobacillus gassari, Streptococcus salivarius, Lactobacillus reuteri, Lactobacillus ruburum, Weisella koreensis, Weisella cibaria, Weisella paramesenteroides 중 선택된 1종 이상의 것,
바실러스는 Bacillus subtillis, Bacillus subtillis natto, Bacillus amyloliquegaciens, Bacillus subtillis sakei, Bacillus polyfermenticus 및 Bacillus pumilus 중 선택된 1종 이상의 것,
효모류는 Candida mogii, Candida tropicalis, Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces calsbergensis 중 선택된 1종 이상의 것을 포함하며,
살균된 과즙액에 수분을 첨가하여 brix 1 ~ 25의 범위로 맞추고, 이후에 배양액 1리터당 효모추출물 0.01 ~ 100g, 비타민복합체 0.001 ~ 10g, 탄산칼슘 0.01 ~ 100g , 탄산수소나트륨 0.01 ~ 100g, 염화마그네슘 0.01 ~ 100g, 아연글루코네이트 0.01 ~ 100g을 첨가하여, 12 ~ 120 시간동안 배양하도록 한다.
이때, 배양된 배양액은 사용용도와 최종 가공형태에 따라, 액상의 상태로 사용할 수 있고 동결건조할 수도 있으나, 반드시 한정하는 것은 아니다.
혼합 배양공정 (S5)
배양공정(S4)에서 배양된 배양액과 분쇄공정(S2-2)에서 미세하게 분쇄된 건조 섬유질 분말을 1 : 1 ~ 1 : 2 의 비율로 조성, 혼합하여, 재배양을 거치는 식이섬유 및 다당류 바인더에 바이오콜로니 형성을 유도하는 배양과정을 1시간 ~ 48시간동안 진행하도록 한다.
배양액과 과채의 섬유질 분말의 혼합 비율은 그 용도에 따라 다양한 형태로 첨가하여 조성, 혼합할 수 있고, 혼합된 배양물의 식이섬유 물질이 혼합되어 있는 형태의 액상가공품으로 사용할 수 있다.
이러한 형태의 가공에 있어서의 장점은, 식이섬유와 다당류 사이에 혼재된 미생물, 비타민 등의 물질은 혼합바인더와 뭉쳐진 콜로이드 형태로 존재하게 되므로 이에 따라 다당류 코팅 또는 식이섬유 사이의 체액이 빠져나간 사이에 다공질에 존재하게 됨으로써, 위액 등의 외부자극 물질에 쉽게 사멸하지 않고 장내에 공급되기가 원활하게 되며, 생존성이 향상되어 장내 공급 및 정착이 원활하여 지게 된다.
동결건조공정 (S6)
혼합 배양공정(S5)에서 혼합 재배양된 배양물을 동결건조시키도록 한다.
동결건조 진행 이후에는 고형물의 동결건조물을 섭취에 유용한 형태로 분말화, 액상화, 환, 타블렛 형태로 가공하기 위하여 알맞은 형태로 분쇄 가공하면 완료된다.
이러한 식이섬유 및 식물성 다당류를 위주로 한 신바이오틱스는 구강 및 소화기관내의 미생물상에 있어서 식이섬유를 기질로 잘 활용할 수 있는 균주를 우선적으로 우점할 수 있도록 유도하게 되므로, 이에 따라 먹이 경쟁 및 바이오필름 생성에 있어서 유익균 위주의 생육을 주도하며, 배양에 이용된 프로바이오틱스 미생물이 보다 쉽게 점착, 생육, 확산에 도달할 수 있도록 하는 보조자 역할을 수행한다.
또한 이미 식이섬유를 이용한 배양을 통하여 식이섬유와 흡착된 프로바이오틱스는 구강내 환경 및 소화기관(위, 장, 십이지장)에서 보다 쉽게 적응이 가능하며 이에 따라 신바이오틱스로서의 효과가 극대화 될 수 있다.
[규칙 제91조에 의한 정정 27.11.2020]　
이하, 본 발명에 따른 참외를 이용한 신바이오틱스 배양체 생산방법을 도 2 및 도 3을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저 성주군에서 생산된 참외를 등급외의 생산체를 이용하여 세척후 파쇄하여 가압착즙기를 이용하여 과즙과 고형물을 분리하였다.
착즙된 과즙에 수분을 첨가하여 brix 1~25의 범위로 맟춘 이후 효모추출물, 비타민복합체, 탄산칼슘, 탄산수소나트륨, 염화마그네슘, 아연글루코네이트를 일부 첨가하고 프로바이오틱스 균체를 첨가하여 3일간 배양을 실시하여 식물성원료 배양액을 얻어내었다.
배양된 원액을 그대로 동결건조하여도 식이섬유가 다량으로 존재하는 형태의 가공이 될 수 있으나, 최대한의 신바이오틱스 효과를 얻기 위하여 분리된 고형물을 먼저 이후 건조된 고형물을 가압, 가온멸균 또는 감압저온멸균을 통하여 멸균하고, 저온냉풍건조를 통하여 변색이나 변질을 최대한 억제한 상태로 건조과정을 거친 후 미세파쇄한다.
미세 파쇄된 고형물을 배양액과 혼합하여 그대로 동결건조 과정으로 이행하거나 다시 1~2일간의 배양과정을 거친 이후, 동결건조과정을 진행한다.
이후 동결 건조된 배양체를 파쇄하여 포장과정으로 이행한다.
이때 여타의 다른 보조적 물질로 올리고당 또는 다른 감미제, 여타 같은 공정으로 제조된 식이섬유 배양체를 혼합할 수 있다.
이렇게 제조된 복합 미생물 식이섬유 신바이오틱스를 이용한 유해균 억제 활성에 대하여 구강내 유해미생물인 아그레가티박터 악티노마이세템코미탄스(Aggretibactor actinomycetemcomitans), 포피로모나스 진지발리스(Porphyromonas gingivalis), 타네렐라 포시티아(tannerella forsythia), 트레포네마 덴티콜라(Treponema denticola)균에 대한 길항, 억제 실험을 진행하였다.
[규칙 제91조에 의한 정정 27.11.2020]　
먼저 적층 레이어 구조에 각 유해균주를 배양하여 배양레이어를 만들고 이에 복합미생물 식이섬유 신바이오틱스를 정제수에 녹여 적층레이어 상부에 배양을 1일간 실시한 이후 길항력을 검정한 결과를 살펴보면 도 2와 같다.
[규칙 제91조에 의한 정정 27.11.2020]　
[규칙 제91조에 의한 정정 27.11.2020]　
이에 따라 1일간 배양 이후에 변화를 살펴본 결과는 도 2와 같다.
[규칙 제91조에 의한 정정 27.11.2020]　
아그레가티박터 악티노마이세템코미탄스(Aggretibactor actinomycetemcomitans)에 대하여 90%이상의 길항력을 보였으며 포피로모나스 진지발리스(Porphyromonas gingivalis)에 대하여 30%이상의 길항력, 타네렐라 포시티아(tannerella forsythia)에 대하여 50%의 길항력, 트레포네마 덴티콜라(Treponema denticola)균에 70%정도의 직접 길항력을 보였다. 또한, 직접 구강 내에 적용한 시험 결과는 도 3과 같다.
[규칙 제91조에 의한 정정 27.11.2020]　
[규칙 제91조에 의한 정정 27.11.2020]　
도 3은 30대 후반의 남성의 구강에 직접적으로 약 2주간(2018.07. 21~2018.07.30~2018.08.08) 3회로 신바이오틱스를 적용한 이후에 구강내 미생물 상의 변화를 나타낸 것으로 PCR 분석을 통하여 표로 나타낸 것이다.
[규칙 제91조에 의한 정정 27.11.2020]　
아그레가티박터 악티노마이세템코미탄스(Aggretibactor actinomycetemcomitans)는 완전히 사라짐으로 표시하지 아니하였고, Pg(포피로모나스 진지발리스)의 경우 10^5에서 10^4으로 10분의 1로 감소하였으며 Pg의 감소에 따라 여타 균이 증가되어가다 최종적으로 2주후에 모든 유해균이 감소한 결과를 도 3을 통하여 알 수 있다.
이는 당 발명에 복합 유익균 식이섬유 배양체가 구강 내 유해세균을 억제하고 유익균의 우점을 만들 수 있음을 보여주는 사례이다.
이는 구강의 미생물이 결국 장내의 미생물과 연관됨을 고려할 때 구강이나 장내에서 유익균의 우점상황을 조성하는 데 있어 당 발명의 효과가 매우 높음을 입증하는 자료이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
*부호의 설명
S1 : 파쇄공정, S2 : 추출 분리공정, S2-2 : 건조공정, S2-2 : 분쇄공정,
S3 : 살균공정, S4 : 배양공정, S5 : 혼합 배양, S6 : 동결건조공정

Claims (6)

  1. 식물의 과채를 0.01 ~ 10 mm 정도의 크기로 파쇄하도록 하는 파쇄공정(S1)과;
    파쇄된 과채에서 가압, 감압 추출방식을 통하여, 과즙을 추출하고 섬유질 성분을 여과, 분리시키도록 하는 추출 분리공정(S2)과;
    추출 분리공정(S2)에서 추출, 분리된 과즙액은 멸균 과정을 통해, 미생물을 멸균시키도록 하는 살균공정(S3)과;
    살균된 과즙액에 수분을 첨가하여 brix 1 ~ 25의 범위로 맞추고, 유산균 및 바실러스와 효모를 접종하고, 배양액 1리터당 효모추출물 0.01 ~ 100g, 비타민복합체 0.001 ~ 10g, 탄산칼슘 0.01 ~ 100g , 탄산수소나트륨 0.01 ~ 100g, 염화마그네슘 0.01 ~ 100g, 아연글루코네이트 0.01 ~ 100g을 첨가하여, 12 ~ 120 시간동안 배양하도록 하는 배양공정(S4)과;
    배양공정(S4)에서 배양된 배양액과 미세하게 분쇄된 건조 섬유질 분말을 1 : 1 ~ 1 : 1.5 의 비율로 조성, 혼합하여, 재배양을 거치는 식이섬유 및 다당류 바인더에 바이오콜로니 형성을 유도하는 배양과정을 1 ~ 48시간동안 진행하도록 하는 혼합 배양공정(S5)과;
    혼합 배양공정(S5)에서 혼합 재배양된 배양물을 동결건조시키도록 하는 동결건조공정(S6);
    으로 구성되는 것을 특징으로 하는 순식물성 미생물 배양체의 생산방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    추출 분리공정(S2)은,
    추출 분리공정(S2)에서 추출, 분리된 섬유질 성분의 고형물을 저온냉풍 건조방식을 통하여 건조시키도록 하되,
    고형물의 성상의 변화를 최소화하기 위해 5~28도의 온도에서 48시간 이상 건조하여 수분율 10~30프로 정도로 건조하도록 하는 건조공정(S2-1)과;
    건조된 고형물을 미세한 분말의 형태로 분쇄하도록 하는 분쇄공정(S2-2);
    으로 구성되는 것을 특징으로 하는 순식물성 미생물 배양체의 생산방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    배양공정(S4)에서 유산균류는,
    Leuconostoc citreum, Leuconostoc lactis, Leuconostoc mesenteroides subsp. dextranicum, Leuconostoc mesenteroides subsp. mesenteroides, Leuconostoc carnosum, Leuconostoc gellidum, Leuconostoc kimchii 및 Leuconostoc inhae 중 선택된 1종 이상인 것과,
    Lactobacillus paracasei, Lactobacills casei, Lacillus acidophilus, Lactobacillus plantarum, Lactbacillus plantarum subsp. plantarum Lactobacillus kimchii, Lactobacillus brevis, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, Lactobacillus delbrueckii subsp. Lactis, Lactobacillus gssari, Streptococcus salivarius, Lactobacillus reuteri, Lactobacillus ruburum, Weisella koreensis, Weisella cibaria, Weisella paramesenteroides 중 선택된 1종 이상의 것,
    바실러스는 Bacillus subtillis, Bacillus subtillis natto, Bacillus amyloliquegaciens, Bacillus subtillis. sakei, Bacillus polyfermenticus 및 Bacillus pumilus 중 선택된 1종 이상의 것,
    효모류는 Candida mogii, Candida tropicalis, Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces calsbergensis 중 선택된 1종 이상의 것을 포함하여 혼합, 접종하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 순식물성 미생물 배양체의 생산방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    배양공정(S4)에서 배양된 배양액을 사용용도와 최종 가공형태에 따라, 액상 상태의 포장 방식, 동결건조 상태로 포장하는 방식 중 어느 하나의 상태로 사용하는 방식을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 순식물성 미생물 배양체의 생산방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    혼합 배양공정(S5)에서 혼합, 배양된 콜로이드 형태의 배양물을 사용용도와 가공형태에 따라 포장하여 액상가공품으로 사용하는 방식을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 순식물성 미생물 배양체의 생산방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    동결건조공정(S6)에서 동결건조된 건조물을 사용용도와 가공형태에 따라, 분말화, 액상화, 환, 타블렛 형태 중 어느 하나의 형태로 가공하는 방식을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 순식물성 미생물 배양체의 생산방법.
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