KR101340919B1 - 유기농 쌀을 이용한 말토올리고당 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 말토올리고당 제조방법에 관한 것으로서, 특히 친환경 유기농 쌀을 원료로 하여 비화학적인 방법으로 말토올리고당 함량 및 생산수율을 높일 수 있는 말토올리고당 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
이를 위해 본 발명에서는 정제수 1700중량부에 대하여, 유기농 쌀 1000중량부와 액화효소(Spezyme Fred) 3.5~4.5중량부의 원료를 액화 및 당화솥에 넣는 공정과, 원료를 110℃로 90분 동안 가열하여 액화시키고, 다시 103℃로 5분 동안 가열한 후 60℃로 냉각하는 공정과, 액화된 원료에 당화효소(Mycolase LV) 1.5~2.5중량부를 첨가하고, 70℃로 6시간 동안 가열하여 당화시키고, 다시 103℃로 5분 동안 가열한 다음 60℃로 냉각하는 공정과, 당화된 원료를 85℃로 유지하면서 여과 및 압착기를 통해 여과하는 공정 및 여과된 원료를 진공농축기에 넣고 120~130℃로 가열하여 농축하는 공정을 포함하는 말토올리고당 제조방법이 개시된다.

Description

유기농 쌀을 이용한 말토올리고당 제조방법{Manufacturing method of maltooligosaccharide}

본 발명은 말토올리고당 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 친환경 유기농 쌀을 원료로 하여 비화학적인 방법으로 말토올리고당의 함량 및 생산수율을 크게 향상시킬 수 있는 유기농 쌀을 이용한 말토올리고당 제조방법에 대한 것이다.

올리고당류는 당질원료에서 얻은 당액을 가공한 것으로, 프락토올리고당, 이소말토올리고당, 갈락토올리고당, 말토올리고당, 자일로올리고당, 겐티오올리고당 등을 말하며, 특히 말토올리고당(maltooligosaccharide)은 당질원료를 이용하여 3~10개의 포도당분자가 직쇄 결합되도록 효소를 작용시켜 얻은 당액을 액상 또는 분말상으로 가공하며, 단백질 변성방지 효과 및 식품의 마스킹(masking) 효과와 부드러운 식감을 부여하는 등 식품의 물성 및 미질의 개선 효과를 주어 다양한 식품분야에서 널리 이용되고 있는 기능성 당류이다.

이러한 말토올리고당은 일반적으로 말토스(maltose(G2)), 말토트라이오스(maltotriose(G3)), 말토테트라오스(maltotetraose(G4)), 말토펜타오스(maltopentaose(G5)), 말토헥사오스(maltohexaose(G6)), 말토헵타오스(maltoheptaose(G7)), 말토옥타오스(maltoctaose(G8)), 말토노나오스(maltononaose(G9)) 등을 포함하며, 이 중 말토헵타오스, 말토옥타오스, 말토노나오스 등 글루코오스 분자 수 6개 이상의 말토올리고당이 그 기능성 등으로 인하여 산업적으로 각광을 받고 있다.

녹말로부터 말토헥사오스 이상의 긴 길이를 가지는 말토올리고당을 생산하는 방법으로는 화학적인 산 혹은 가수분해 방법과 생물학적인 효소를 이용한 방법이 주로 이용되고 있다. 가수분해 방법으로는 아밀로펙틴을 가수분해하여 말토올리고당을 제조하는 방법이 있고(일본공개특허 제2002-0505108호), 효소를 이용한 방법으로는 미생물에서 유래한 알파-아밀레이즈를 녹말에 작용시켜 말토헥사오스 및 말토헵타오스를 제조하는 방법이 있다(미국특허 제5739024호: E. Ben Messaoud et al. Enzyme Microb. Technol.34: 662-666. 2004).

한편, 영농기술의 발달과 풍작으로 쌀의 생산량은 늘고 있으나 식생활의 서구화 등으로 인해 1인당 쌀 소비량이 감소하면서 국내의 경우 매년 20만 톤 정도의 잉여물량이 발생하고 있는 실정이며, 쌀을 이용한 가공물의 경우 기능성이 우수함에도 불구하고 부가가치가 낮은 용도로만 활용되고 있어 국내 쌀 산업의 경쟁력 확보 및 쌀 소비를 촉진하기 위해 다양한 쌀 관련 가공 제품 및 기술 개발이 절실하게 요구되고 있다.

통상적으로 쌀을 이용한 말토올리고당 제조방법은 액화공정, 당화공정, 여과 및 압착공정, 농축공정을 거치게 되는데, 이 과정에서 가성소다나 아황산과 같은 화학 첨가물 또는 이온 교환 수지 등을 통해 탈색, 탈취, 정제 등의 화학적 공정을 포함하므로 국제적으로 설정된 사용기준 및 하루 섭취 허용량을 초과할 경우 그 안전성에 심각한 문제를 야기할 수 있다.

또한, 종래의 일반적인 공정을 통해 생산된 말토올리고당은 쌀의 투입량에 비해 수율이 많이 떨어질 뿐만 아니라 식품위생관계법규에서 규정하는 제품 전체에 대한 40% 이상의 함량 규격 조건을 충족하지 못하기 때문에 별도의 첨가물이나 후가공이 추가로 필요할 수밖에 없는 한계가 있다.

이에 본 발명자는 상술한 제반 사항 및 문제점 해결에 역점을 두어 생산과정에서 가성소다나 아황산과 같은 화학 첨가물 또는 이온 교환 수지 등을 통해 탈색, 탈취, 정제공정을 거치는 일반적인 말토올리고당 제조방법과 달리 친환경 유기농 쌀을 원료로 하여 비화학적인 방법으로 말토올리고당의 함량 및 생산수율을 높일 수 있는 말토올리고당 제조방법을 예의 연구하던 중 본 발명을 창안하여 완성하게 되었다.

따라서 본 발명의 목적은 비화학적으로 말토올리고당을 생산할 수 있도록 하는 말토올리고당 제조방법을 제공하는 데 있는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 말토올리고당의 함량 및 생산수율을 극대화할 수 있도록 하는 말토올리고당 제조방법을 제공하는 데 있는 것이다.

상술한 바와 같은 기술적 해결 과제 및 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 양태는, (가) 65℃로 가열한 상태의 정제수 1700중량부를 기준으로, 분쇄기로 분할한 후 쳇불의 1인치 칸의 구멍의 크기가 10~20메쉬인 체로 친 유기농 쌀 1000중량부와 액화효소(Spezyme Fred) 3.5~4.5중량부의 원료를 액화 및 당화솥에 넣는 공정, (나) 원료를 110℃로 90분 동안 가열하여 액화시키고, 다시 103℃로 5분 동안 가열한 후 냉각하는 공정, (다) 액화된 원료에 당화효소(Mycolase LV) 1.5~2.5중량부를 첨가하고, 70℃로 6시간 동안 가열하여 당화시키고, 다시 103℃로 5분 동안 가열한 다음 60℃로 12~18시간 동안 냉각하는 공정, (라) 당화된 원료를 85℃로 유지하면서 여과 및 압착기를 통해 여과하는 공정, (마) 여과된 원료를 진공농축기에 넣고 120~130℃로 가열하여 농축하는 공정으로 이루어지는 말토올리고당 제조방법을 제공한다.

이로써 본 발명은 비화학적인 방법으로 쌀에서 말토올리고당을 얻을 수 있으며, 말토올리고당의 함량 및 생산수율을 크게 향상시킬 수 있다.

삭제

삭제

삭제

상기와 같은 과제 해결 수단 및 구성을 갖춘 본 발명은 가성소다나 아황산과 같은 화학 첨가물 또는 이온 교환 수지 등을 통해 탈색, 탈취, 정제공정을 거치는 종래의 말토올리고당 제조방법과 달리 유기농 쌀을 원료로 하여 비화학적인 방법으로 양질의 말토올리고당을 양산할 수 있을 뿐만 아니라 말토올리고당의 함량 및 생산수율을 대폭 향상시켜 생산의 효율성 및 경제성을 제고함은 물론 품질의 안전성 및 적합성을 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 말토올리고당 농축액의 성분 분석결과표,
도 2 내지 도 6은 본 발명의 비교 예에 따라 제조된 말토올리고당 농축액의 성분 분석결과표,

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부된 도면 및 표를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

이에 앞서, 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 개념과 당해 기술분야에서 통용 또는 통상적으로 인식되는 의미로 해석되어야 함을 명시한다.

또한, 본 발명과 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

<실시 예>

(1) 원료투입공정

액화 및 당화를 하나의 설비 상에서 수행하기 위한 액화 및 당화솥에 정제수 1700중량부와 유기농 쌀 1000중량부와 액화효소(Spezyme Fred, 제조사: 비젼바이오캠) 3.5~4.5중량부를 넣고 혼합한다.

여기서 정제수를 65℃로 먼저 가열한 상태로 나머지 원료와 혼합함으로써 유기농 쌀과 액화효소의 당화가 더욱 원활하게 이루어질 수 있다.

또한, 유기농 쌀은 분쇄기로 분할한 후 쳇불의 1인치 칸의 구멍의 크기가 10~20메쉬인 체로 친 것을, 더욱 바람직하게는 10메쉬인 체로 친 것을 사용함으로써 액화 및 당화가 한층 원활하게 일어나면서 말토올리고당의 수율을 높일 수 있다.

즉, 쌀의 작은 입자는 상대적으로 표준 입자보다 일반적으로 단백질과 지방질 성분의 함량이 높으며, 전분 상태와는 단백질과 지방질 성분의 함량이 비슷하다. 특히 쌀의 작은 입자가 쌀 원래의 입자보다 단백질 함량이 높은 이유는 입자 구조 내부에 더 많은 단백질을 함유하고 있으며, 동일 중량에 대한 표면적이 상대적으로 커서 더 많은 단백질이 흡착되어 정제 중 쉽게 제거되지 않기 때문이다.

본 공정에서는 이러한 점에 착안하여 유기농 쌀을 여러 가지 형태로 투입한 결과, 유기농 쌀을 분쇄하지 않고 원래 형태 그대로 투입한 경우 수율이 82.5%로 나타났고, 원형에서 1/3 정도로 분태하여 10메쉬의 체로 쳐서 투입한 경우에는 수율이 90.07%로 나타났으며, 원형에서 1/5 정도로 분태하여 20메쉬의 체로 쳐서 투입한 경우에는 수율이 88.06%로 나타났다.

또한, 유기농 쌀을 분말 상태로 분쇄하여 투입한 경우 액화 및 당화 과정에서 호화현상이 발생하여 마치 떡처럼 뭉쳐지고, 결과적으로 최종제품의 수율 및 말토올리고당의 함량이 현저히 떨어지는 것으로 나타났다.

(2) 액화 및 냉각공정

액화 및 당화솥 내의 원료를 110℃로 90분 동안 가열하여 액화시키고, 이를 다시 103℃로 5분 동안 가열한 후 원료의 온도를 60℃로 냉각한다.

여기서 액화 및 당화솥 내부에 장착된 교반날개를 회전시켜 원료를 서서히 저어면서 액화 및 당화솥의 내부를 110℃로 유지하도록 가열함으로써 액화과정을 거치게 되고, 이때 액화효소가 활성화되며, 이후 원료를 103℃로 5분 동안 가열하면 액화효소가 불활성화된다.

이후, 원료를 70℃ 정도로 식혀 당화를 위한 다음 공정을 수월하게 수행할 수 있도록 준비한다.

(3) 당화 및 냉각공정

액화된 원료에 당화효소(Mycolase LV, 제조사: 비젼바이오캠) 1.5~2.5중량부를 첨가하고, 70℃로 6시간 동안 가열하여 당화시키고, 이를 다시 103℃로 5분 동안 가열한 다음 60℃로 냉각한다.

여기서 액화 및 당화솥 내부에 장착된 교반날개를 회전시켜 원료를 서서히 저어면서 액화 및 당화솥의 내부를 70℃로 유지하도록 가열함으로써 당화과정을 거치게 되고, 이때 당화효소가 활성화되며, 이후 원료를 103℃로 5분 동안 가열하면 당화효소가 불활성화된다.

또한, 원료를 60℃로 12~18시간 동안 냉각하면 원료의 산화가 방지되면서 황갈색의 점조한 액상을 유지하게 된다.

(4) 여과공정

당화된 원료를 85℃로 유지하면서 여과 및 압착기를 통해 여과하여 불순물을 걸러낸다.

여기서 여과 및 압착기는 원료를 60(psi) 정도의 압력으로 압착과 동시에 여과망을 통과시켜 깨끗한 액상 상태로 걸러내는 기능을 수행한다.

(5) 농축공정

여과된 원료를 진공농축기에 넣고 120~130℃로 10~12시간 정도 가열하여 농축함으로써 끈끈한 성상의 농축액 즉, 말토올리고당을 포함하는 농축액을 얻을 수 있다.

여기서 진공농축기의 내부를 감압상태에서 증발, 농축시키면 변색, 이취발생, 영양분 손실, 활성의 저하 등을 방지할 수 있다.

이러한 농축액은 황갈색의 점조한 액상을 띄며, 식품공전에서 규정하는 시험법으로 성분을 시험한 결과, 당도는 75.5(Brix) 정도, pH는 6.05 정도를 나타내며, 포도당당량(D.E)은 38.7 정도, 말토올리고당은 47.5% 정도를 함유하고 있어 식품공전 상의 규격 조건에 충족하였다.

아울러 유기농 쌀의 투입량 대비 농축액의 생산량이 90.07% 정도로 수율이 매우 높고, 이는 종래의 방법에 비해 월등히 우수한 차이가 있음을 확인할 수 있다.

<비교 예>

상술한 실시 예와 액화가열 온도, 당화가열 온도 및 시간 등의 조건을 달리한 비교 예를 제조하였다. 이는 하기의 표 1에 정리하여 나타내었다.

항목	액화온도(℃)	당화온도(℃)/시간(h)	여과온도(℃)	농축온도(℃)	수율(%)
비교 예 1	100	60/6	85	120	91.21
비교 예 2	100	70/8	80	130	102.06
비교 예 3	110	60/8	85	125	106.20
비교 예 4	90	65/12	80	80	67.05
비교 예 5	120	65/8	85	130	71.32

한편, 본 발명에 따른 실시 예와 비교 예들을 통해 생산된 농축액 시료를 한국식품연구소에 성분 검사를 의뢰하였다. 이에 대한 결과는 도 1 내지 도 6에 도시하였다.

상기의 표 1에서 보이는 바와 같이, 비교 예들은 본 발명에 따른 실시 예와 수율에서 유의적인 차이가 나타났다. 또한, 도 1 내지 도 6에서 보이는 바와 같이, 비교 예들(도 2 내지 도 6)은 본 발명에 따른 실시 예(도 1)와 말토올리고당의 함량에서 상대적으로 적은 차이가 나타났다. 즉, 수율에서는 비교 예 3이 가장 우수하였으나, 말토올리고당의 함량이 기준치에 미치지 못하여 최적의 예로 볼 수 없었다.

따라서 본 발명에 따른 실시 예가 수율에서도 우수하고 말토올리고당의 함량이 최대로 높아 가장 적합한 제조방법임을 알 수 있었다.

<실험 예>

본 발명의 실시 예에 따라 제조된 말토올리고당 및 시중에 유통 중인 말토올리고당의 관능검사에 대한 항목별 평균값을 산출한 결과를 하기의 표 2에 정리하여 나타내었다.

여기서 관능검사 참여자로는 20~40대 주부 30명을 건강, 신뢰성, 실험에 대한 관심도 등을 고려하여 선발하였으며, 이들을 대상으로 실험의 목적과 평가 방법에 대해 충분한 교육을 실시한 후 관능검사를 하였다.

이때, 시료는 말토올리고당 시럽에 증류수를 1:1(w/w)의 비율로 혼합한 후 흰색의 종이컵에 담아 제시하였으며, 평가법은 7점 척도법(1점: 매우 싫다, 4점: 좋지도 싫지도 않다, 7점: 매우 좋다)으로 평가하도록 하였다. 그리고 평가항목은 색(color), 향(flavor), 맛(taste), 전반적인 기호도(overall acceptability)로 하였다.

구분	색	향	맛	전반적인 기호도
실시 예 제품	5.05±1.33	4.48±1.40	5.31±1.13	5.45±0.91
O사 제품	4.38±1.44	4.66±1.20	4.52±1.45	4.59±1.21
C사 제품	4.38±1.49	4.44±1.22	3.72±1.33	3.93±1.53

상기 표 2에서 보는 바와 같이, 그 결과를 종합하여 보면 실시 예 제품과 타사 제품은 각 항목별로 뚜렷한 차이를 보였으며, 실시 예 제품은 타사 제품에 비해 전반적인 기호도에서도 우수한 것으로 평가되었다.

한편, 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 안에서 치환 및 균등한 타 실시 예로 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어서 명백할 것이다.

Claims (5)

1. 다음의 각 공정으로 이루어지는 말토올리고당 제조방법.
   (가) 65℃로 가열한 상태의 정제수 1700중량부를 기준으로, 분쇄기로 분할한 후 쳇불의 1인치 칸의 구멍 크기가 10~20메쉬인 체로 친 유기농 쌀 1000중량부와 액화효소 3.5~4.5중량부의 원료를 액화 및 당화솥에 넣는 공정
   (나) 원료를 110℃로 90분 동안 가열하여 액화시키고, 다시 103℃로 5분 동안 가열한 후 냉각하는 공정
   (다) 액화된 원료에 당화효소 1.5~2.5중량부를 첨가하고, 70℃로 6시간 동안 가열하여 당화시키고, 다시 103℃로 5분 동안 가열한 다음 60℃로 12~18시간 동안 냉각하는 공정
   (라) 당화된 원료를 85℃로 유지하면서 여과 및 압착기를 통해 여과하는 공정
   (마) 여과된 원료를 진공농축기에 넣고 120~130℃로 가열하여 농축하는 공정
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제

Images