KR100186964B1 - 사과식이섬유의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사과를 이용하여 사과식이섬유를 제조하는 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 사과 또는 사과에서 과즙을 착즙한 후에 부산물로 수득되는 사과박으로부터 식이섬유 및 비타민, 미네랄 성분(칼슘, 인, 철, 나트륨, 칼슘 등)이 풍부하고 맛좋은 사과식이섬유를 제조하는 방법 및 이러한 방법에 의해 제조된 사과식이섬유를 함유하는 식이섬유가공식품에 관한 것이다. 본 발명의 방법에 따르면 사과를 마쇄하여 착즙한 후에 얻어진 잔류물(사과박)을 비타민 C 또는 시스테인의 수용액에 침지시켜 갈변을 방지한 후에, 건조시키고 건조된 사과박을 분쇄함으로써 분말상의 사과식이섬유를 제조할 수 있다.

Description

사과식이섬유의 제조방법

본 발명은 사과를 이용하여 사과식이섬유를 제조하는 방법에 관한 것이다.

더욱 구체적으로, 본 발명은 사과 또는 사과에서 과즙을 착즙한 후에 부산물로 수득되는 사과박으로부터 식이섬유 및 비타민, 미네랄 성분(칼슘, 인, 철, 나트륨, 칼슘 등)이 풍부하고 맛좋은 사과식이섬유를 제조하는 방법 및 이러한 방법에 의해 제조된 사과식이섬유를 함유하는 식이섬유가공식품에 관한 것이다.

식이섬유는 식물성 식품성분중에서 인체내의 소화효소에 의해서는 분해될 수 없으며 비소화성 물질로서 셀룰로즈, 헤미셀룰로즈, 리그닌, 펙틴질, 검류 등의 성분이 이러한 식이섬유에 포함된다. 식이섬유는 영양학적인 측면에서는 식품의 관능성을 저하시키고 소화관에 부담을 주고 다른 영양소의 이용효율을 저하시키기 때문에 불필요한 성분으로 인식되어 일반적으로 식품가공과정중에 대부분이 제거되어 왔다. 그러나 현대사회와 같이 육류의 섭취량이 증가하고 영양성분의 과잉섭취로 인한 비만증과 같은 식품유래성 각종 성인병이 발생빈도가 높아짐에 따라 식이섬유에 대한 인식도 새로워지고 있는데 적당량의 식이섬유의 섭취는 식이섬유가 수분과 지방, 무기질 뿐만 아니라 기타 성분을 흡수 또는 흡착하는 성질을 가지고 있고, 당류, 단백질, 지방, 무기질 등의 흡수를 지연 또는 조절할 수 있어 비만증, 당뇨병, 담석증, 고혈압, 대장암, 심장질환 등 성인병의 예방과 장운동을 조절하여 변비를 줄일 수 있고 또 각종 독성물질의 흡수를 억제하는 것으로 알려져 있어 영양소의 과잉섭취 및 농약이나 중금속 등에 오염된 식품과 항상 접하게 되는 현대인으로서는 식이섬유의 중요성이 한층 절실해지고 있다.

따라서, 다양한 식이섬유의 공급원이 개발되고 있으며, 대부분은 곤약, 옥수수, 쌀겨, 밀기울, 대두, 귀리겨, 땅콩깍지, 해바라기씨 껍질, 해조류 등을 비롯하여 기타 농산부산물 등의 식품재료로부터 식이섬유를 제조하고 있다. 그러나 이들 재료로부터 수득되는 식이섬유는 섬유소이외의 다른 영양소, 즉 무기질, 비타민 등을 비교적 소량 함유하고 있기 때문에 영양학적인 측면에서 그다지 바람직하지는 못하였다.

그러나 최근에 식이섬유에 대한 수요가 증가하면서 다양한 식이섬유 공급원에 대한 연구가 활발하게 이루어 지고 있으며, 그중의 하나로 영양소가 풍부한 것으로 알려져 있는 사과로부터 사과즙을 착즙한 후에 잔류하는 사과박으로부터 사과식이섬유를 제조하여 이용하고자 하는 시도가 이루어 졌다.

일반적으로 사과박은 사과과즙을 추출할 때 생기는 부산물로 인식되어 왔는데, 이 사과박내에는 중량기준으로 볼 때 사과자체에 함유된 식이섬유함량(0.6%) 보다 15배(9.0%) 더 식이섬유가 농축되어 함유되어 있으며 조지방, 조단백, 탄수화물 및 비타민, 기타 미네랄 성분(칼슘, 인, 나트륨, 철 등) 등도 다량 함유되어 있다. 사과박이 이렇게 식품으로서 우수한 영양소재임에도 불구하고, 사과박은 수분함량이 70 내지 85%로서 매우 높고 영양성분이 풍부하기 때문에 잡균이 번식하여 쉽게 부패되며, 갈변현상이 심하여 보관이 어렵고, 또한 산업적으로 이용하기에 좋은 사과식이섬유의 제조공정 등이 확립되지 않았기 때문에 사과식이섬유로는 거의 이용되지 않고 실제로는 동물사료로 일부 사용되고 있을 뿐 대부분이 폐기되고 있다. 따라서, 사과즙을 추출/농축하는 대부분의 공장에서는 사과과즙 추출후에 사과박의 폐기처분과 이에 따른 공해문제로 인하여 큰 어려움을 겪고 있다.

이러한 이유로 사과과즙을 추출한 후에 남는 사과박을 식이섬유 공급원으로 이용하고자 하였으나, 식물체의 뿌리나 열매 등을 물 또는 세정제로 세척한 후에 건조하여 분쇄함으로써 식이섬유를 제조하는 일반적인 방법에 의해서는 사과식이섬유가 사과 고유의 맛이나 향과 영양소를 유지하도록 제조할 수 없을 뿐 아니라, 색상이 갈변하고 수율이 낮다는 등의 문제가 있어 실제로 실용화하기에는 부적합하였다. 이에 따라 사과박으로부터 사과식이섬유를 효과적으로 제조하는 방법을 개발하기 위한 연구가 일부에서 이루어져 왔다. 그 결과의 하나로, 예를 들어, 홍재식 등은 한국농화학회지(1993년판, 제36권, pp73-79)에 두유박과 사과쥬스박을 이용한 식이섬유원의 제조방법을 보고하였으며, 이 방법에 따르면 사과과즙을 착즙한 후에 얻어진 잔류물을 수세하여 사과피와 사과박을 체로 분리하고, 분리된 사과박을 n-헥산, 에테르, 아세톤 등의 유기용매로 처리하고, HCl등의 산으로 처리한 후 다시 알칼리로 처리하고 건조시킨 후 분쇄하여 사과식이섬유를 제조하였다.

그러나, 이 방법에서는 수세과정이나 용매처리과정에서 사과식이섬유중의 수용성 식이섬유 및 미네랄 성분, 미세입자 등의 손실이 많기 때문에 목적하는 식이섬유의 수율이 낮고(사과박을 기준으로한 사과식이섬유의 수율은 약9% 정도이다) 영양분의 손실이 있을 뿐 아니라, 사과 고유의 맛이나 향이 거의 유지되지 않고 색상도 연한 갈색 내지 갈색으로 다소 변화하며, 유기용매 처리를 하기 때문에 수득되는 식이섬유에 유기용매가 잔존할 수 있고, 유기용매, 산, 알칼리 처리 등의 다수의 처리단계를 포함하고 있어서 방법이 번잡하여 다량 생산체계 및 효율성 등에 있어 문제가 있었다.

따라서, 본 발명자들은 사과 또는 사과박으로부터 간편한 방법에 의해 식이섬유나 사과 고유의 영양분, 맛 및 향의 손실이 없이 효율적으로 사과식이섬유를 제조하는 방법을 개발하기 위해 집중적인 연구를 수행하였으며, 그 결과 후술하는 방법에 의해서 이러한 목적이 달성될 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명은 사과 또는 사과과즙 착즙후에 얻어지는 잔류물인 사과박으로부터 사과식이섬유를 제조하는 방법에 관한 것이다.

더욱 구체적으로, 본 발명은 사과를 마쇄하여 착즙한 후에 얻어진 잔류물(사과박)을 비타민 C 또는 시스테인의 수용액에 침지시킨 다음 건조시키고 분쇄하여 분말상의 사과식이섬유를 제조하는 방법에 관한 것이다.

이하에서는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하고자 한다.

본 발명에 따르면, 사과를 세척하여 마쇄하고 착즙한 후에, 착즙액은 사과과즙 및 농축액의 원료로 사용하고, 분리된 사과박은 우선 갈변을 막기 위해 비타민 C 또는 시스테인 수용액이 함유되어 있는 수조(드럼)에 바람직하게는 약1분 이하의 기간 동안 침지시킨다. 이때 비타민 C 또는 시스테인 수용액은 0.01 내지 2.0%, 바람직하게는 0.2 내지 1.0% 수용액으로 사용하는 것이 적합하다. 또한, 이 침지과정에서는 수조에 적절한 크기의 체, 바람직하게는 4 내지 8 호체를 장치하여 사과박중에 함유되어 있는 사과씨를 분리제거하는 것이 바람직하다. 이렇게하여 갈변이 방지된 사과박은 필요에 따라 벨트압력에 의해 착즙하여 사과박의 수분함량은 50 내지 85%, 바람직하게는 60 내지 70%로 감소시키는 것이 후속 건조공정을 용이하게 하는데 적합할 수 있다.

이렇게하여 수득한 사과박은 즉시 후속 처리를 하여 사과식이섬유를 제조할 수도 있지만, 필요에 따라 추후의 추가의 처리를 위해 -5∼-25℃의 냉동창고에서 신선도가 유지되도록 보관할 수도 있다. 이렇게 냉동보관한 사과박을 후속처리단계에 적용할 때에는 우선 냉동사과박을 바람이 잘 통하는 그늘에서 일정시간 동안 해동시켜 사용한다.

이러한 방식으로 처리된 사과박은 후속 건조단계에서 건조시킨다. 건조과정은 대기중에서의 공기건조에 의해 수행할 수도 있으나, 바람직하게는 열풍건조 시킨다. 사과박의 열풍건조는 드럼식 또는 유동층 건조기 등을 사용하여 수행하는 것이 바람직하다. 또한 건조과정에서 온도증가에 의한 갈변현상을 막기 위해 제조장치에 질소가스를 충진할 수 있으며, 건조온도는 40∼120℃, 바람직하게는 약 60℃로 유지한다. 건조온도가 40℃ 미만인 경우에는 건조시간이 너무 길어지게 되고, 건조온도가 120℃를 초과하면 사과박이 갈변하기 때문에 상기 온도범위에서 건조를 수행하는 것이 바람직하다. 이러한 건조온도 조건하에서 3∼12시간, 바람직하게는 약9시간 동안 사과박을 건조시키면 수분 함량이 5% 미만인 사과식이섬유원이 수득된다. 이와 같이 제조된 사과식이섬유원을 분쇄기에서 분쇄하고 200∼18호체를 통과시켜 평균입자크기가 0.075∼1.0㎜인 분말상의 사과식이섬유를 수득한다. 이때, 특히 바람직하게는 분쇄된 사과식이섬유원을 60호체에 통과시켜 분말의 평균입자크기가 0.25㎜ 정도가 되도록 한다. 분말입자크기가 약0.25㎜정도인 경우에 수분이나 지방흡착능이 우수할뿐 아니라 사과의 맛과 향이 유지되어 식품으로서의 이용성이 좋다는 잇점이 있다. 그러나, 입자크기가 너무 작으면 운반이나 취급시에 수율이 안좋은 단점이 있으므로 분말입자크기가 적어도 0.075㎜는 되도록 하는 것이 바람직하다.

상기한 본 발명의 방법에 따라 제조된 사과식이섬유 분말은 목적하는 식이섬유의 함량이 중량기준으로 45내지55%, 평균적으로는 약50%로 좋은 식이섬유 공급원일뿐만 아니라, 이화학적 특성면에 있어서는 미황색의 분말로서 사과특유의 맛과 향을 그대로 유지하고 있으며, pH3.5∼4.9, 평균적으로는 약 pH3.9, 당도38∼54Brix, 평균적으로 약 50。 Brix, 수분흡착력 8내지12g/g, 평균적으로는 약9.0g/g, 지방흡착력 1.6내지2.8g/g, 평균적으로는 약2.0g/g, 양이온교환력 46.8내지56.2mcq/100g, 평균적으로는 50.2mcq/100g등의 성질을 나타내며, 구성성분의 함량도 하기 표 1에서 볼 수 있는 바와 같이 사과자체의 구성성분의 함량에 비해 다량으로 함유되어 있어 인체에 꼭 필요한 영양성분이 풍부하며, 특히 식이섬유의 함량이 사과자체의 식이섬유 함량 0.6%에 비해 약83배(49.5%)로 농축되어 있기 때문에, 이를 식이섬유 및 저열량식품 등의 기능성 식품의 원료로 이용하기에 적합하다. 하기 표 1에는 본 발명의 방법에 따라 제조된 사과식이섬유와 사과자체의 성분함량을 비교하여 나타내었다.

상기 표 1에 기재된 성분분석결과에서 보는 바와 같이 사과식이섬유에는 각종 영양성분이 사과자체의 영양성분보다 전반적으로 약3∼83(평균10∼20)배가 농축되어 함유되어 있음을 알 수 있다.

특히 본 발명에 따라 제조된 사과식이섬유는 섬유소(식이섬유) 함량에 있어 약83배가 농축되어 있는 반면에 비만과 관련된 열량(에너지)은 약4배 만이 증가함을 보여 전체 평균 농축배수인 10∼20배에 크게 못미치는 것으로 나타나, 영양분이 골고루 풍부하게 분포된 저열량식품의 원료로서 유용하게 사용될 수 있다. 더구나, 본 발명에 따라 제조된 사과식이섬유는 다른 식이섬유원에서 얻은 식이섬유 보다 맛과 향이 좋아 기호성이 높으며, 비타민 및 기타 미네랄 성분이 고루 함유되어 있어서, 이를 장기간 섭취하면 피부미용 뿐 아니라 체중감량 효과까지도 기대할 수 있다. 따라서, 본 발명에서 제조된 사과식이섬유는 음료(청량음료, 기능성 음료 등), 다류, 인삼제품류, 아이스크림류, 면류, 과자류, 건강보조식품 등과 특히 식이섬유를 주성분으로 하는 식이섬유가공식품(식품분류상 특수영양식품에 속하며 일명 다이어트 식품이라 칭함)의 제조에 사용할 수 있다.

따라서, 본 발명에는 또한 상기한 바와 같은 본 발명의 방법에 의해 제조된 사과식이섬유를 함유하는 식이섬유가공식품이 포함된다.

본 발명은 이하의 실시예에 의거하여 더욱 구체적으로 설명되나, 본 발명이 이들에 의해 어떤 식으로든 제한되는 것은 아니다.

[실시예 1]

수분 함량이 85%인 사과박 1.0㎏을 비타민 C 0.2%를 함유하는 비타민 수용액 5ℓ가 들어있는 수조(드럼)에 넣고 1분간 침지시키면서 6호체를 통과시켜 사과박에 함유되어 있는 사과씨를 분리제거하였다. 사과씨가 분리된 사과박을 벨트압력(압력 : 5㎏/㎤)에 의해 착즙하여 수분 함량이 70%가 되도록 한후에 비닐팩에 담아 -5℃∼-25℃의 냉동창고에서 보관하였다.

냉동된 사과박 1.0㎏을 바람이 잘 통하는 그늘에서 5시간 동안 자연해동시키고, 적당한 크기로 파쇄한 후에 유동층건조기를 사용하여 60℃에서 8시간 동안 열풍건조시켜 수분함량이 5%미만인 사과식이섬유원을 수득하였다. 이것을 분쇄기에 넣고 분쇄하여 80호체에 통과시켜 평균분말입자크기가 약0.18㎜이하인 사과식이섬유 분말 210g을 제조하였다.

[실시예 2]

수분 함량이 80%인 사과박 1.0㎏을 시스테인 0.1%를 함유하는 시스테인 수용액 5ℓ가 들어있는 수조(드럼)에 넣고 30초간 침지시키면서 5호체를 통과시켜 씨를 분리시켜 제거하였다. 수조에서 꺼낸 사과박을 벨트압력에 의해 착즙하여 수분 함량이 70%가 되도록 하였다. 이것을 80℃에서 5시간 동안 건조시켜 수분함량이 5%미만인 사과식이섬유원을 수득하였다. 수득된 사과식이섬유원을 분쇄기에 넣고 분쇄하여 100호체에 통과시켜 평균분말입자크기가 약0.15㎜이하인 사과식이섬유 분말 206g을 제조하였다.

[실시예 3]

수분 함량이 75%인 사과박 1.0㎏을 비타민 C 0.5%를 함유하는 비타민C 수용액 5ℓ가 들어있고 6호체가 장착되어 있는 수조에 넣고 1분 동안 침지시키면서 벨트압력에 의해 착즙하여 수분 함량을 60%로 감소시켰다. 이것을 사용하기 전까지 비닐팩에 담아 -25℃의 냉동창고에 보관하였다.

냉동된 사과박 1.0㎏을 바람이 잘 통하는 그늘에서 3시간 동안 해동시킨 후에, 드럼식 열풍건조기를 사용하여 60℃에서 6시간 동안 건조시켜 수분함량이 5%미만인 사과식이섬유원을 수득하고, 이것을 분쇄기에 넣고 60호체에 통과시켜 평균분말입자크기가 0.25㎜이하인 사과식이섬유 분말 258g을 제조하였다.

[실시예 4]

수분 함량이 70%인 사과박을 비닐팩에 담아 -5℃∼-25℃의 냉동창고에서 보관하였다. 이 냉동된 사과박 1.0㎏을 바람이 잘 통하는 그늘에서 4시간 동안 해동시킨 후, 유동층 열풍건조기에 넣고 40℃에서 14시간 동안 건조시켜 수분함량이 5%미만인 사과식이섬유원을 수득하고, 이것을 분쇄기에 넣고 분쇄하여 50호체를 통과시켜 평균분말입자크기가 0.30㎜이하인 사과식이섬유 분말 225g을 수득하였다.

[조성예]

하기 조성예에서 사과식이섬유로는 본 발명에 따라 제조된 사과식이섬유, 대표적으로는 실시예 1 내지 4의 방법에 따라 제조된 사과식이섬유를 사용한다. 하기 조성예의 성분들을 혼합하여 통상적인 식이섬유가공식품의 제조방법을 이용하여 과립상의 식이섬유가공식품(다이어트 식품)을 제조한다.

[조성예 1]

[조성예 2]

Claims (10)

1. 사과를 마쇄하여 착즙한 후에 얻어진 잔류물(사과박)을 비타민 C 또는 시스테인의 수용액에 침지시키고 건조시킨 후 분쇄하여 분말상의 사과식이섬유를 제조하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 비타민 C 또는 시스테인의 수용액이 0.01내지2.0% 수용액임을 특징으로 하는 방법.
3. 제2항에 있어서, 비타민 C 또는 시스테인 수용액이 0.2내지1.0% 수용액임을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 사과박을 비타민 C 또는 시스테인 수용액에 침지시키면서 동시에 4∼8호체에 통과시켜 사과박중에 함유되어 있는 사과씨를 분리제거시킴을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항에 있어서, 건조단계를 40 내지 120℃의 온도에서 열풍건조시켜 수행함을 특징으로 하는 방법.
6. 제5항에 있어서, 열풍건조를 60℃의 온도에서 수행함을 특징으로 하는 방법.
7. 제1항에 있어서, 건조를 질소가스 대기하에서 수행함을 특징으로 하는 방법.
8. 제1항에 있어서, 건조된 사과박을 분쇄기에서 분쇄한 후에 200∼18호체를 통과시켜 평균분말입자크기가 0.075∼1.0㎜인 분말상의 사과식이섬유를 제조함을 특징으로 하는 방법.
9. 제8항에 있어서, 건조된 사과박을 분쇄기에서 분쇄한 후에 60호체를 통과시켜 평균분말입자크기가 0.25㎜인 분말상의 사과식이섬유을 제조하는 방법.
10. 제1항 내지 제9항중의 어느 한항에 따르는 방법에 의해 제조된 사과식이섬유를 함유하는 식이섬유가공식품.