KR101484705B1

KR101484705B1 - 생리활성이 높은 수수 가공방법 및 이를 이용한 가공제품

Info

Publication number: KR101484705B1
Application number: KR20120129188A
Authority: KR
Inventors: 윤향식; 김상희; 송인규; 정미선; 박정미
Original assignee: 충청북도 (관리부서:충청북도 농업기술원)
Priority date: 2012-11-15
Filing date: 2012-11-15
Publication date: 2015-01-20
Also published as: KR20140062909A

Abstract

본 발명은 생리활성이 높은 수수 가공방법 및 이를 이용한 가공제품에 관한 것이다.

Description

생리활성이 높은 수수 가공방법 및 이를 이용한 가공제품{Method for processing Sorghum bicolor with high biological activity and product using the same}

수수(Sorghum bicolor)는 외떡잎 식물로 벼목 화본과에 속하는 한해살이풀로 북아프리카와 아시아에 걸쳐서 식용으로 재배되고 있다. 민간요법에 따르면 수수의 주성분은 식욕개선, 소화촉진, 체온유지, 위장보호, 해독 등 여러 가지 작용을 한다고 알려져 있다. 수수의 주요성분들은 tannins, phenolic acids, antocyamins, phytosterols, policosanols 등으로, 특히 수수에 많이 함유되어 있다. 또한 수수는 항암, 발암 프로모션억제효과가 보고되었다(Awika JM 등, Comparative antioxidant, antiproliferative and phase enzyme inducing potential of sorghum(sorghum bicolor) varieties. Food Sci. Technol. 42: 1041-1046, 2009), 그리고 지장세포 증식능과 cytokine 생성량을 증가시켜 면역기능을 강화하며, 콜레스테롤을 저하하여 심장질환예방에 효과가 있다고 보고되었다(Rhu HS 등, Enchancing effect of sorghum bicolor L. Moench extracts on mouse spleen and macrophage cell activation. J. Korean Diet. Assoc. 19: 176-182, 2006). 미국에서는 동물의 사료제조와 밀 굴루텐에 알레르기가 있는 사람들의 대체품으로 이용되며, 아프리카에서는 소화기관 질병 치료를 위한 죽으로 만들어 섭취하고 있다. 또한, 우리나라 뿐만 아니라, 일본, 중국, 인도, 중남미에서는 술, 과자, 떡, 엿 등의 다양한 형태로 수수를 섭취하고 있다.

이러한 수수가공식품은 수침, 가열(또는 증자) 등의 방법을 통해 가공되고 있다. 그러나 그러한 가공공정 중 수수의 주요 생리활성인 총폴리페놀, 항산화성, 혈당강하능(a-glucosidase 저해활성) 등이 감소하는 문제점이 나타난다. Extruder를 이용한 압출팽화법은 열과 기계적 에너지에 의해 비교적 짧은 시간내에 제품을 제조할 수 있으며(김종태 등, 스크류조합과 공정변수 조절에 따른 밀기울 압출물의 특성, 한국식품과학회지, 28(1), 169-178, 1996), 곡류의 조합과 공정변수에 의해 최종제품의 구조, 조직감, 입안에서의 느낌 등 요구하는 특징을 지닌다. 그러나 이러한 압출성형 방법은 많은 장점을 지님에도 불구하고 가공된 제품의 총폴리페놀함량과 항산화성은 가공전에 비해 60%이상 감소하는 것으로 나타났다(Food Chemistry 113, 989-996, 2009).

수수에 관한 논문 및 특허로는 국내산 수수(Sorghum bicolor) 품종에 따른 전자공여능, 환원력, 황균활성 및 a-glucosidase 저해활성의 비교(사여진 등, 한국식품과학회지, 42(5), 598-604, 2010)에서 수수의 70%에탄올 추출물의 전자공여능, 환원력, 총페놀함량, 총플라보노이드 함량, 항미생물, 알파-glucosidase억제 활성을 측정결과 품종에 따라 생리활성에 차이가 있다고 보고하였으며, 항치매성 아세틸콜린에스터레이즈 저해 물질을 함유한 수수메탄올 추출물의 영양학적 특성과 생리기능성(송정은 등, 한국식품영양학회지, 23(2), 226-232(2012))을 분석한 결과, 항치매성 효소의 저해 활성 최적 추출 조건은 수수를 80% 메탄올로 40에서 12시간인 것으로 나타났다. 수수 추출물을 유효성분으로 함유하는 당뇨병 예방 및 치료용 약학조성물(출원번호: 10-2010-0073323)에서는 수수 추출물이 탄수화물 소화효소인 a-아밀라아제 및 a-글루코시다제에 대한 탁월한 저해활성 및 식후 혈당 증가 완화 효과를 확인함으로써 당뇨병의 예방 및 치료용 약학조성물 및 건강기능식품의 제공한다고 한다. 또한 수수를 이용한 가공식품제조방법에 관한 특허로는 수수 막걸리 및 그의 제조방법(출원번호 10-2010-0136996), 탄닌성분 및 식이섬유가 강화된 수수두부의 제조방법(출원번호 : 10-2010-0001638) 등이 있다. 그러나 대부분의 논문에서 수수의 생리활성과 기능성은 에탄올 등 용매로 추출하여 그 효능을 평가한 것으로 우리가 평상시에 손쉽게 조리 가공하여 섭취할 수 있는 형태로 수수의 효능을 지닌 수수가공방법에 관한 보고는 거의 없다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하고, 상기의 필요성에 의하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은 수수의 생리활성이 유지되는 식품소재화 방법을 제시함으로써 수수를 다양한 방법으로 손쉽게 섭취함으로써 국민건강증진과 농가소득 증진에 기여하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 생리활성이 감소하지 않는 수수 가공방법으로 제조한 수수분말 및 이를 이용한 가공제품 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 이러한 수수 가공방법을 이용하여 여러 가지 가공식품에 첨가시, 생리활성이 유지되는 가공제품을 손쉽게 섭취할 수 있게 하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 수수 알곡 그대로를 팽화과자 성형기에 넣어 팽화 과자를 제조하는 단계를 포함하는 생리활성이 높은 수수 가공방법을 제공한다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 팽화 과자 성형기 운전조건은 가열온도 180에서 220℃에서 수행하는 것이 바람직하나 이에 한정되지 아니한다.

또 수수의 수분함량은 16~20%가 바람직하고, 가공시간은 2~4초인 것이 바람직하나 이에 한정되지 아니한다.

본 발명의 다른 구현예에 있어서, 상기 방법은 현미를 수수 10중량%에 현미90 중량%내지 수수 중량30%에 현미 70중량% 범위 혼합하여 팽화 과자를 제조하는 것이 바람직하나 이에 한정되지 아니한다. 또한 수수팽화과자의 조직감과 기호도를 향상시키기 위해서 수수에 식용피를 1중량%에서 10 중량%를 혼합하여 제조하면 수수팽화과자로 섭취할 수 있으나 이에 한정하지 않는다.

본 발명의 구현예에서는 황금찰수수를 사용하였으나, 붉은장수수, 빗자루수수, 찰(진도)수수, 메수수, 까치수수, 긴장목수수, 붉은장목수수, 붉은찰수수, 찰(금산)수수, 장목수수, 일반찰수수, 수송생이수수, 목탁수수, 붉은색수수, 시경수수 등 재래종 품종도 같은 효과를 갖는다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 생리활성은 항산화, 또는 혈당강하인 것이 바람직하나 이에 한정되지 아니한다.

또 본 발명은 상기 본 발명에 의하여 제조된 팽화과자를 제공한다.

본 발명을 통하여 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 방법은 다른 가공방법에 비하여 생리활성이 감소하지 않는 수수 가공방법임을 알 수 있다.

이하 비한정적인 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 의도로 기재한 것으로서 본 발명의 범위는 하기 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되지 아니한다.

비교예 1: 가공 전 수수의 생리활성

가공하지 않은 분쇄한 수수 10g을 취하여 증류수 200mL로 정용한 후 실온에서 3시간동안 교반추출하여 원심분리한 후 상등액을 취하여 생리활성을 분석한 결과, 총폴리페놀 함량은 700mg%, 혈당강하능은 65.37%, 전자공여능은 89.51%를 나타내었다.

비교예 2: 수수밥

수수를 흐르는 물에 가볍게 두 번 씻은 후 압력밥솥으로 밥을 지은 후, 동결건조하여 분쇄한후 생리활성을 분석한 결과 총폴리페놀 함량은 235.92 mg%, 혈당강하능은 11.43%, 항산화성은 18.49%이었다.

비교예 3: 수수떡

수수에 물을 넣고 실온에서 18시간동안 불린 후 물을 뺀 후 분쇄하여 증기로 40분동안 떡을 찐 후 동결건조 분쇄한 후 생리활성을 분석한 결과, 총폴리페놀 함량은 253.33mg%, 혈당강하능은 11.43%, 항산화성은 29.19%이었다.

실시예 1: 80℃ 열수 추출

분쇄한 수수 10g을 취하여 증류수 200mL로 정용한 후 80℃에서 30분 동안 교반하면서 호화시킨 후 원심분리하여 상등액을 취하여 생리활성을 분석한 결과, 총폴리페놀함량은 339.33mg%이었으며, 혈당강하능은 14.76%, 항산화성은 54.72%를 나타내었다.

실시예 2: 100℃ 열수 추출

분쇄한 수수 10g을 취하여 증류수 200mL로 정용한 후 100℃에서 30분 동안 교반하면서 호화시킨 후 원심분리하여 상등액을 취하여 생리활성을 분석한 결과, 총폴리페놀함량은 374.08m%이었으며, 혈당강하능은 17.75%, 항산화성은 48.86%를 나타내었다.

실시예 3: 120℃ 열수 추출

분쇄한 수수 10g을 취하여 증류수 200mL로 정용한 후 120℃에서 30분 동안 교반하면서 호화시킨 후 원심분리하여 상등액을 취하여 생리활성을 분석한 결과, 총폴리페놀함량은 403.33m%이었으며, 혈당강하능은 15.07%, 항산화성은 65.70%를 나타내었다.

실시예 4: 압출성형

수수를 분쇄하여 수분함량을 30%로 보정한 후, 4℃에서 24시간 동안 평형화시킨 후 쌍축압출성형기를 이용하여 팽화시킨후 건조 및 분쇄하여 생리활성을 분석하였다. 그 결과 총폴리페놀함량은 319.9mg%, 혈당강하능은 9.68%, 전자공여능은 46.36%이었다.

본 발명에 사용한 압출성형기는 인천기계공업(주)에서 제작한 실험용 압출 성형기로 사용한 스크류는 동방향이다. 바렐의 내부직경은 31.2이고 바렐은 4개로 17.3(이하 Middle- shaft)이다. 운전조건으로 회전속도는 150rpm으로 고정하고 바렐(안쪽 2번째)의 온도는 90℃, 바렐의 온도는 120℃, 바렐 (맨 바깥쪽)의 온도는 130℃로 하였다.

실시예 5: 팽화 과자

수수를 분쇄하지 않고 알곡 형태 그대로 수분함량을 18%로 조절한 다음 팽화기에 그대로 넣어 팽화과자(뻥튀기)를 만들었다. 팽화과자 제조시 수분은 고온고압의 팽화과정 중 증기로 변환하게 되고 이를 원동력으로 곡류 낱알은 팽화된다. 본 구현예에서는 수수의 수분함량을 18%로 맞추었으며, 이 조건에서 팽화과자의 조직감이 가장 우수하였기 때문이다. 더욱 바람직하게는 수분 조정전 수수의 수분함량이 16~19%이므로 별도로 수분함량 조정없이 도정한 수수알곡을 그대로 사용해도 좋다.(수분이 너무 낮으면 잘 부서지고 딱딱하다) 팽화과자 성형기는 (주)델리스에서 제작한 즉석팽화기(DDP-1, Delice Co., Ltd, 델리팝)를 사용하였으며 운전조건은 가열온도 180에서 220℃까지 설정하였으며, 가열시간은 2초~4초 정도 소요되었다. 팽화판의 직경은 8.0 cm인 원형을 사용하였다(온도가 180℃ 이하이면 낱알이 흩어지고 성형이 잘 안되며, 225℃이상일때는 늘어붙어 가공이 어려움) . 팽화한 과자를 분쇄한 후 생리활성을 분석한 결과, 180℃에서 팽화시, 총폴리페놀함량은 495.67mg%, 혈당강하능은 50.10%, 전자공여능은 84.10%를 나타내었다. 200℃에서 총폴리페놀함량은 545.75mg%, 혈당강하능은 77.20%, 전자공여능은 83.81%를 나타내었으며, 220℃에서 총폴리페놀함량은 619.25mg%, 혈당강하능은 79.47%, 전자공여능은 85.68%를 나타내었다. 수수를 온도 180℃미만 및 230℃이상으로 팽화시 성형이 제대로 되지 않는 것으로 나타났다. 팽화과자 기기는 본 구현예의 기기에 한정되지 않으며 유사한 원리를 가진 시판 팽화기를 사용할 수 있다.

실시예 6: 현미첨가한 수수 팽화 과자

수수 100%로 팽화과자를 제조하여 그대로 섭취하기에는 팽화과자의 조직감과 맞 등 기호도가 낮기 때문에 현미를 첨가하여 수수팽화과자의 조직감과 기호도를 향상시켰다. 도정한 수수알곡(도정도는 생리활성물질이 85-94%가 적합함)과 현미를 사용하였으며 수수 10중량%에 현미 90중량%의 비율과, 수수 20중량%에 현미 80중량%, 수수 30중량%에 현미 70중량%로 섞은 후 실시예 5와 같은 조건으로 팽화과자를 제조하였다(단 팽화온도는 현미 첨가에 의해 240℃에서 기기를 작동하는 것이 가장 가공적성이 우수하였음). 기존의 압출성형과는 달리 도정한 곡류를 그대로 혼합비율만 달리하여 높은 온도에서 단시간 팽화하는 방법임. 수분함량이 낮고 가공시간이 짧아 생리활성물질이 파괴되지 않은 것으로 생각됨. (알곡이 미리 가열된 원형판에 일정량 부어지고 위에 있는 또다른 원형판이 내려와 순간적으로 찍어누른다음 압력이 가해진 후 순간적으로 열리면서 압력차(외부 압력이 낮음)에 의해 팽화가 이루어짐)

수수 10중량%와 현미90 중량% 혼합, 수수 20중량%와 현미 80중량%혼합, 수수 중량30%와 현미 70중량%혼합시, 총폴리페놀 함량은 각각 167.83mg%, 189.25mg%, 190.83mg%를 나타내었으며, 팽화과자의 외관과 조직감, 고소함 등이 수수 100%에 비해 증가하였다.

시료	현미100%	수수 10%	수수20%	수수30%	수수100%
전반적기호도	6.00	7.00	5.17	5.16	5.00

전반적기호도는 훈련받은 관능검사 요원 7명이 매우 나쁘다 1점, 매우 좋다 9점(9점평점법)으로 평가한 것의 평균값을 나타냄.

실시예 7: 식용피 첨가한 수수현미팽화과자

현미를 첨가한 수수팽화과자의 기호도(조직감)을 향상시키기 위해 수수 30중량%와 현미 69중량%와 식용피 1중량%의 비율과 수수 30중량%와 현미 65중량%와 식용피 5중량%, 수수30중량%와 현미 60중량%와 식용피10%중량%로 각각 실시예 5의 방법으로 수분함량을 조절한 후 팽화과자를 만든 후 전반적인 기호도를 분석한 결과 식용피 첨가량이 증가할수록 조직감이 향상되어 전반적 기호도가 증가하였다.

시료(중량%)	수수30+현미30	수수30+현미69+식용피 1	수수30+현미65+식용피 5	수수30+현미60+식용피 10
전반적기호도	5.00	5.17	6.20	6.70

실험예 1:시료추출방법

시료는 동결건조하여 분쇄한 후 10g을 취하여 증류수를 첨가하여 200mL로 정용한 후 실온에서 3시간 동안 교반한 후 원심분리하여 상등액을 취하여 생리활성용 시료로 사용하였다.

수수 100% 원료를 사용한 시료는 총폴리페놀 함량과 전자공여능(항산화성) 분석 시료로 20배 희석하여 분석하였으며, 혈당강하능은 시료 희석배수가 200배가 되도록 희석하여 사용하였다. 단 현미와 수수를 혼합한 시료의 경우, 혈당강하능은 20배 희석한 시료를 사용하였다.

실험예 2: 총 폴리페놀 분석방법

총 폴리페놀 함량은 Folin-Ciocalteu`s 방법에 따라 측정하였다. 추출시료 0.1ml에 2N Folin-Ciocalteu`s 시약(Sigma Co.) 0.5ml와 증류수 8.4ml을 넣은 뒤 20% Na₂CO₃ 1ml을 넣고 한 시간 방치하고 분광광도계를 이용하여 725nm에서 흡광도를 측정하였으며, 페놀화합물 함량은 표준물질인 galic acid를 이용하여 검량선을 작성한 다음 정량하여 계산하였다.

실험예 3: 전자공여능 (항산화성) 분석방법

항산화도는 측정방법인 전자 공여능(electron donating ability, EDA)은 Bloid 방법에 따라 측정하였다. 추출한 시료 0.2ml에 0.4mM DPPH용액 0.8ml을 가한 후, 10초간 진탕하고 10분간 방치한 후, 분광광도계로 흡광도(525nm)를 측정하였다. 전자공여능은 시료 첨가기구의 흡광도인 대조구 흡광도의 백분율로 나타내었다.

실험예 4: 혈당강하능 (효소 활성저해법) 분석방법

혈당 강하능은 Tobbot과 Skadsen의 방법(1996) 방법으로 측정하였다. 100mM sodium phospohate(pH 7.0)에 p-nitrophenol-a-D-gulcopyranoside(PNPG)을 용해시켜 1.5mM의 농도로 기질을 만들고, 기질용액 50ul와 효소액 100ul(3.5unit/ml)를 혼합하고, 재조구에는 증류수 50ul와 처리구에서 시료 50ul를 넣어 발색시켰다. 이EO 생성된 p-nitrophenol(PNPG)는 405nm에서 ELISA(96-well plate reader)로 흡광도를 측정하여 다음 식으로 저해율을 구하였다.

효소활성저해율(%) = (1-처리구의 p-nitrophenol 생성량 / 대조구의 p-nitrophenol 생성량) x100

상기의 비교예 및 실시예를 표로 정리하면 아래와 같다.

시료	가공조건	가공 조건 및 분석전처리
팽화과자	180℃	수수알곡팽화팽화과자 분쇄 ->10g취 ->증류수 200ml가하여 3시간 실온 교반 ->원심분리->상등액 취함
	200℃	수수알곡팽화팽화과자 분쇄 ->10g취 ->증류수 200ml가하여 3시간 실온 교반 ->원심분리->상등액 취함
	220-225℃	수수알곡팽화팽화과자 분쇄 ->10g취 ->증류수 200ml가하여 3시간 실온 교반 ->원심분리->상등액 취함
조리법	수수밥	수수를 흐르는 물에 씻은 후 압력밥솥에 요리-> 동결건조-> 분쇄 10g취함 ->증류수 200ml가하여 3시간 실온 교반 ->원심분리->상등액 취함
조리법	수수떡	수수 물에 불림(18hr)-> 물뺀 후 분쇄 -> 증기로 떡 요리(40min)-> 동결건조-> 분쇄 10g취함 ->증류수 200ml가하여 3시간 실온 교반 ->원심분리->상등액 취함
열수처리	80℃	수수 분쇄 후 ->10g취함 -> 증류수 200ml가함->80℃ 항온수조기에서 30분 교반 ->원심분리->상등액 취함
	100℃	수수 분쇄 후 ->10g취함 -> 증류수 200ml가함->100℃ 항온수조기에서 30분 교반 ->원심분리->상등액 취함
	120℃	수수 분쇄 후 ->10g취함 -> 증류수 200ml가함-> 120℃, 30분 오토클레이브 운전 ->원심분리->상등액 취함
압출성형	쌍축압출성형기	수수를 분쇄하여 수분함량을 30%로 보정한 후, 4℃에서 24시간 동안 평형화시킨 후 쌍축압출성형기를 이용하여 팽화시킨후 건조 및 분쇄하여 생리활성을 분석

상기 결과를 요약하면 아래의 표 4와 같다.

압출성형시 총폴리페놀 함량 319.9mg%, 혈당강하능 9.68%, 전자공여능 46.3%임

표 4에서 혈당 강하능 데이터 중에서 현미 100% 팽화 과자 및 수수와 현미 혼합 팽화과자의 혈당 강하능 부분은 20배 희석하여 실험 한 부분임.

Claims

수수를 분쇄하지 않고 수분함량을 18%로 조절한 다음 알곡 형태 그대로 팽화기에 넣어 팽화과자(뻥튀기)를 만들며, 여기서 팽화기 운전조건은 가열온도 220℃에서 가열시간 2초~4초로 수행하는 단계를 포함하는 수수의 폴리페놀 함량을 개선하는 방법.
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