KR101976709B1 - 사과산, 구연산 및 피트산을 함유하는 항균제 조성물 - Google Patents
사과산, 구연산 및 피트산을 함유하는 항균제 조성물 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 사과산, 구연산 및 피트산의 혼합물을 유효성분으로 함유하는 항균제 조성물에 관한 것으로, 대장균 및 스테필로코코스 아우레우스의 증식을 억제하는 것을 통해 질병 예방, 식품의 저장성 향상 및 식품과 접촉하는 기기의 안전성 확보의 효과를 발휘하는 항균제 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 항균제 조성물은 적은 농도로도 우수한 효과를 발휘하기 때문에 경제적으로 효율적이며, 식품 오염에 의한 식중독 등의 질병을 예방하는 효과를 발휘한다.
Description
본 발명은 사과산, 구연산 및 피트산을 함유하는 항균제 조성물에 관한 것으로, 구체적으로는 대장균 및 황색포도상구균의 증식을 억제하여 질병 예방, 식품의 저장성 향상 및 식품과 접촉하는 기기의 안전성 확보의 효과를 발휘하는 항균제 조성물에 관한 것이다.
식품이 다양해지면서 유통기간이 연장되거나 저온 유통이 활발해지고 있다. 이에 따라 세균, 효모 및 곰팡이 등의 미생물들에 의해서 쉽게 오염 또는 부패될 가능성이 높아지고 있다. 이러한 문제를 극복하기 위해 종래에는 고온, 고압 하에서의 살균처리, 자외선 조사처리 및 방사선 조사처리를 통해서 미생물을 살균하였다. 하지만, 이러한 방법들을 이용하여 식품에 살균처리를 할 경우, 고온, 고압 등의 처리조건으로 인하여 식품에 함유되어 있는 영양소가 파괴되거나 식감이 저하되고 식품의 색이 변하는 등의 문제가 발생한다.
이에 인공합성 첨가물인 방부제를 식품에 직간접적으로 투입하여 미생물의 생육을 억제하는 방법을 통해 식품을 살균하고 식품의 저장기간을 연장하기도 한다. 하지만, 인공합성 첨가물에는 인체에 해로운 독성물질이 함유될 수 있어 건강에 악영향을 미칠 수 있고, 식품 고유의 맛과 향에도 나쁜 영향을 미칠 수 있기 때문에 소비자들의 인식이 좋지 않은 실정이다.
한편, 생활 속 편의를 추구하고자 도구들이 다양해지면서 주방에서 사용되는 주방 기기 또한 다양해지고 있다. 식품의 가공, 제조, 조리 및 보관 등에 사용되는 기기들에는 각종 균이 서식하기 쉬워 식품으로 균이 쉽게 옮겨갈 수 있다. 특히 가정에서 흔히 쓰이는 도마, 주방 조리대, 주걱 등에는 균이 서식할 확률이 매우 높으며, 식품 보관시 사용하는 용기에 균이 존재할 경우, 보관하는 음식이 쉽게 상하고 곰팡이가 생길 수 있으므로 식품기기, 조리도구 또는 식도구의 살균 또한 매우 중요해지고 있다.
하지만, 주방 기기의 살균 및 소독에 있어서, 살균제 또는 소독제의 잔류물 또한 인체에 악영향을 끼칠 수 있으며, 이러한 이유로 천연물로부터 유래한 항균물질을 이용하여 살균제 또는 소독제를 제조하여 사용하려는 시도가 이루어지고 있다. 그러나 살균 및 소독 물질의 특성상 pH 혹은 기타 성분으로 인해 기기를 소독하기에 적합하지 않거나, 부식 등의 문제가 발생하는 단점이 있다.
이에, 본 발명은 천연물로부터 유래한 물질을 이용하여 식품 및 각종 기기나 도구에 항균력이 우수하고, 식품 및 각종 기기의 품질에 미치는 영향을 최소화할 수 있는 항균 조성물을 개발하여 제공하고자 한다.
본 발명에서는 천연물 유래의 물질로부터 항균효과가 우수한 항균제 조성물을 개발하여 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 식품을 제조하기 위해 사용되거나 식품과 접촉하는 기기 등 각종 식품기기, 조리도구 또는 식도구를 살균하기 위한 항균제 조성물을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 사과산, 구연산 및 피트산을 함유하는 것을 특징으로 하는 항균제 조성물을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 사과산, 구연산 및 피트산은, 바람직하게 사과산 2.5~10 중량부, 구연산 2.5~10 중량부 및 피트산 0.716~3.58 중량부로 혼합되는 것이 좋다.
본 발명에 있어서, 상기 항균제 조성물은, 바람직하게 대장균(Escherichia coli) 및 스테필로코코스 아우레우스(Staphylococcus aureus) 중 어느 하나 이상에 대해 항균활성을 갖는 것이 좋다.
본 발명에 있어서, 상기 항균제 조성물은, 바람직하게 식품 첨가용 또는 식품기기 살균용인 것이 좋다.
본 발명에 있어서, 상기 식품기기는, 더욱 바람직하게는 제빙기인 것이 좋다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 항균제 조성물에 물을 첨가한 후, 이것으로 얼음을 만들어 제빙기를 살균하는 것을 특징으로 하는 제빙기 살균방법을 제공한다.
본 발명은 적은 양의 물질을 혼합하여, 복합물로서 상승효과를 보이는 항균제 조성물을 제공한다. 본 발명의 항균제 조성물은 경제적으로 효율적이면서도 우수한 항균력을 보인다.
또한, 본 발명은 각종 식품기기, 조리도구 또는 식도구를 살균하는데 있어서, 비교적 안정적인 pH를 가지므로 부식 등으로 인한 급속한 제품 노화를 방지할 수 있다.
도 1은 사과산 5g일 경우의 RSM 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 대조군 사용시 제빙기 내부 노즐의 부식 진행정도를 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명의 항균제 조성물 사용시 제빙기 내부 노즐의 부식 진행정도를 나타낸 사진이다.
도 4는 대조군 및 본 발명의 항균제 조성물을 이용하여 제빙기를 소독한 후에 식용 얼음 기준 만족까지 걸리는 시간을 비교한 그래프이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 항균제 조성물의 항균력 시험 결과이다.
도 2는 대조군 사용시 제빙기 내부 노즐의 부식 진행정도를 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명의 항균제 조성물 사용시 제빙기 내부 노즐의 부식 진행정도를 나타낸 사진이다.
도 4는 대조군 및 본 발명의 항균제 조성물을 이용하여 제빙기를 소독한 후에 식용 얼음 기준 만족까지 걸리는 시간을 비교한 그래프이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 항균제 조성물의 항균력 시험 결과이다.
본 발명은 사과산, 구연산 및 피트산을 함유하는 것을 특징으로 하는 항균제 조성물을 제공한다. 본 발명에 따른 항균제 조성물은 천연물 유래의 항균물질로 인체에 무해하며, 각종 식품기기나 장치, 조리도구 또는 식도구 등에 사용할 수 있으며, 나아가 식품 첨가용으로 사용하기에도 적합하다.
사과산(Malic acid)은 유기산의 하나로, 빙과, 가공식품 등에 색조 유지, 유화 안정, pH 조정제로 사용된다. 과즙에서 추출하거나 발효법, 합성법으로 제조하며, 백색의 결정성 분말로 좋은 향기가 난다.
구연산(Citric acid)은 레몬이나 귤 등 신맛이 있는 과일 중에 존재하는 염기성의 산으로 무색무취의 결정체이다. 시중에 유통되는 구연산의 대부분은 미생물 발효에 의해 생산되며, 청량음료, 의약품 및 산업용 재료로 많이 쓰인다. 차 잎 중의 구연산은 비타민 C의 안정성에 기여하고 항산화 작용을 높이는 효과가 있는 것으로 알려져 있다.
피트산(Phytic acid)은 피틴산이라고도 하며, 콩류, 나무의 열매, 곡류의 외피에 많이 분포되어 있는 천연 항산화제이다. 벼의 종자에서 얻어진 쌀겨 또는 옥수수의 종자를 물 또는 산성 수용액으로 추출한 후 정제하여 얻어지는 것으로 주성분이 이노시톨헥사인산인 엷은 노란색의 깨끗하고 맑은 시럽상의 액체이다. 냄새가 없고 강한 신맛이 있으며, 이노시톨의 6개의 하이드록시기가 모두 인산과 결합한 에스터 형태로 된 화합물로 인산의 저장고 역할을 하는 천연 항산화제이다.
한편, 본 출원인의 특허 등록번호 제10-1880214호에는 사과산 및 구연산을 유효성분으로 함유하는 항균제 조성물이 개시되어 있으나, 이는 많은 양의 사과산 및 구연산으로 인해 낮은 pH를 나타냈다. 이는 식품 기기 살균시 부식 등의 제품 노화를 불러 일으키는 문제가 발생하였다. 이에 따라, 본 발명은 적은 농도의 사과산 및 구연산에 추가적으로 피트산을 첨가하여, 적은 농도에도 불구하고 우수한 항균 효과를 발휘하여, 복합물로서의 상승효과를 나타낼 뿐 아니라 경제적으로 효율적인 항균제 조성물을 개발한 것이다.
본 발명은 사과산, 구연산 및 피트산을 함유하는 항균제 조성물에 관한 것으로, 본 발명의 항균제 조성물은 사과산 2.5 ~ 10 중량부, 구연산 2.5 ~ 10 중량부, 피트산 0.716 ~ 3.58 중량부 및 정제수 76.42 ~ 94.28 중량부로 혼합되어 액상으로 사용될 수 있으며, 바람직하게는 사과산 2.5 중량부, 구연산 6.25 중량부, 피트산 3.58 중량부 및 정제수 87.67 중량부로 혼합되는 것이 좋다. 이 때 사과산의 비중은 1.601, 구연산의 비중은 1.66, 피트산의 순도는 50%, 피트산의 비중은 1.432이다.
또한, 본 발명에 따른 항균제 조성물은 적은 농도의 사과산, 구연산 및 피트산의 사용으로 식품 기기 살균에 있어서 기기의 부식을 방지할 수 있으며, 복합물로서 상승효과를 발휘하여 살균 효과가 더욱 우수하다.
이하, 본 발명의 내용을 하기 실시예 및 실험예를 통해 더욱 상세히 설명하고자 한다. 다만, 본 발명의 권리범위가 하기 실시예 및 실험예에만 한정되는 것은 아니고, 그와 등가의 기술적 사상의 변형까지를 포함한다.
[실시예 1 : 각 물질의 최적 배합비율 확인]
본 실시예에서는 대장균(Escherichia coli) 및 스테필로코코스 아우레우스(Staphylococcus aureus)에 대한 사과산, 구연산 및 피트산의 혼합물질의 살균력에 따른 최적 배합비율을 확인하고자 하였다.
실험을 위한 액상의 항균제 조성물은 하기 표 3의 배합비로 각 성분을 혼합한 후, 정제수를 첨가해 총 2,000ml이 되게 하여 제조하였다. 상기에서 제조한 액상 항균제 조성물 중 9.9ml을 취하고, 여기에 세척한 균 0.1ml를 혼합하여 20분간 반응시켰다. 반응이 종료된 혼합물은 PBS 용액(Phosphate buffer saline, 인산 완충 용액)을 이용하여 101~107까지 희석하여 희석액으로 제조하였으며, 각 균종에 맞는 페트리필름에 각각의 희석액을 3매씩 분주하여 37℃에서 24~48시간 동안 배양하였다. 그 후, 균 수를 계수하였다. 대조군은 PBS 용액 9.9ml와 세척한 균 0.1ml를 혼합한 것을 샘플로 사용하였다.
먼저 각각의 원료에 대해 식품 품질에 미치는 영향 및 원료별 살균력과 경제성등을 고려하여 예비실험을 통해 사과산 및 구연산은 액상 살균제 조성물 2,000ml 당 5g~20g로, 피트산은 1~5 ml(1.432~7.16g)까지 범위를 설정하였다. 3가지의 원료에 대하여 모든 함량 범위에 대해 실험이 불가하므로 정해진 범위 내에서 살균력을 예측할 수 있는 Response Surface Model을 이용하여 최적의 살균력을 나타내는 함량을 구하였다.
Response Surface Model 중 최적의 살균력을 나타내는데 주로 쓰이는 모델인 Box-behnken design을 이용하여 실험을 설계하였다. Box-behnken design에 따른 본 실험에서의 실험 구성은 아래 표 1과 같다.
| 사과산 | 구연산 | 피트산 | |
| -1 | 5 | 5 | 1 |
| 0 | 12.5 | 12.5 | 3 |
| 1 | 20 | 20 | 5 |
각각의 RSM 조건에 따른 저감화 결과를 아래 표 2에 나타내었다.
| RSM | 사과산 | 구연산 | 피트산 |
| 1 | 0 | 1 | -1 |
| 2 | 1 | 0 | -1 |
| 3 | -1 | 1 | 0 |
| 4 | 0 | 1 | 1 |
| 5 | -1 | 0 | -1 |
| 6 | 1 | 1 | 0 |
| 7 | -1 | 0 | 1 |
| 8 | 1 | 0 | 1 |
| 9 | 0 | 0 | 0 |
| 10 | 0 | 0 | 0 |
| 11 | 0 | -1 | -1 |
| 12 | -1 | -1 | 0 |
| 13 | 1 | -1 | 0 |
| 14 | 0 | -1 | 1 |
| 15 | 0 | 0 | 0 |
상기 표 1,2를 토대로 SAS 프로그램을 이용하여 RSM 통계분석을 실시하였다. 대장균의 경우 모든 조건에서 N.D가 되었으므로, 추가적인 RSM분석은 진행하지 않았다.
아래 표 3은 스테필로코코스 아우레우스에 대한 혼합물 농도별 살균 결과를 나타내며, 표 4는 대장균에 대한 혼합물 농도별 살균 결과를 나타낸다. (ND: Non-Detected, Detection limit: 1 log CFU/ml)
| 사과산(g) | 구연산(g) | 피트산(ml) | 균수(LogCFU/ml) |
| 12.5 | 20 | 1 | 2.91 |
| 20 | 12.5 | 1 | 3.24 |
| 5 | 20 | 3 | 2.56 |
| 12.5 | 20 | 5 | 2.19 |
| 5 | 12.5 | 1 | 4.09 |
| 20 | 20 | 3 | 1.75 |
| 5 | 12.5 | 5 | 1.99 |
| 20 | 12.5 | 5 | 2.19 |
| 12.5 | 12.5 | 3 | 2.66 |
| 12.5 | 12.5 | 3 | 2.92 |
| 12.5 | 5 | 1 | 3.98 |
| 5 | 5 | 3 | 3.78 |
| 20 | 5 | 3 | 2.64 |
| 12.5 | 5 | 5 | 3.19 |
| 12.5 | 12.5 | 3 | 2.92 |
| 대조군 | 6.23 | ||
| 사과산(g) | 구연산(g) | 피트산(ml) | 균수(LogCFU/ml) |
| 12.5 | 20 | 1 | ND |
| 20 | 12.5 | 1 | ND |
| 5 | 20 | 3 | ND |
| 12.5 | 20 | 5 | ND |
| 5 | 12.5 | 1 | ND |
| 20 | 20 | 3 | ND |
| 5 | 12.5 | 5 | ND |
| 20 | 12.5 | 5 | ND |
| 12.5 | 12.5 | 3 | ND |
| 12.5 | 12.5 | 3 | ND |
| 12.5 | 5 | 1 | ND |
| 5 | 5 | 3 | ND |
| 20 | 5 | 3 | ND |
| 12.5 | 5 | 5 | ND |
| 12.5 | 12.5 | 3 | ND |
| 대조군 | 6.98 | ||
x1은 사과산, x2는 구연산 및 x3은 피트산을 나타내며 y는 저감화 결과를 나타낸다. 이 중 앞에 상수가 사과산이 0.03749로 가장 적으므로 x1에 가장 낮은 용량인 5를 대입하여 식을 재정립 한 후, 위 식을 저감화에 대한 피트산과 구연산의 용량에 대한 그래프로 도 1에 나타내었다.
도 1중 임의로 몇 개의 조합을 정하여 실제 저감화 실험을 해본 결과, 상기 수학식 1의 값과 비교하였을 때 유의수준 0.05에서 유의미한 차이는 발생하지 않아 통계적으로 유의미한 모델을 구성했음을 알 수 있다.
한편 도 1의 RSM 분석 결과에 따라, 항균력을 3.5log 이상으로 하였을 때, 액상 살균제 조성물 2,000ml 당 사과산 5g, 구연산 12.5g, 피트산 7.16g 첨가 시 가장 적합한 배합비율임을 확인할 수 있었다.
[실험예 1 : 본 발명의 항균제 조성물의 제품 내부 부식력 확인]
본 실험예에서는 상기에서 확인한 액상 항균제 조성물로 제빙기를 소독한 뒤, 제빙기 내부 부식 정도를 확인하고자 하였다.
우선 사과산 5g, 구연산 12.5g, 피트산 7.16g에, 정제수를 가하여 전체 부피 200ml의 액상 항균제 조성물(stock용)을 제조하였다. 대조군으로는 사과산 및 구연산을 각각 50g씩 혼합한 200ml의 액상 항균제 조성물(stock)을 제조한 후, 사용하였다.
상기에서 제조한 각각의 stock용 항균제 조성물에 수돗물 1,800ml를 넣어, 총 2,000ml의 액상 항균제 조성물을 최종 제조한 후, 이를 사용하여 제빙기를 가동시켰다. 하루 10시간 이상 얼음을 생성하여 24일간 실험을 진행하였다. 얼음이 1회 생성되는 시간은 평균 20분으로 매 얼음 생성 시 일정 얼음을 채취하여 녹인 후 pH를 측정하여 식용 얼음 기준(pH 5.8)을 확인하였다.
대조군 실험 결과, 제빙기 내부 노즐의 부식 비교 사진을 도 2에 나타내었다. 대조군의 경우 높은 사과산 및 구연산 함량으로 인해 제빙기 내부 노즐에 부식이 발생하였으며, 7일 이후 총 24일간 반복실험을 진행하였지만 더 이상의 외관상의 변화는 나타나지 않았다.
피트산을 첨가한 본 발명의 항균제 조성물 실험 결과, 제빙기 내부 노즐의 부식 비교 사진을 도 3에 나타내었다. 비교적 낮은 사과산 및 구연산 함량으로 대조군 대비 부식의 진행이 현저히 느림을 확인하였다.
한편, 대조군 실험 결과, 제빙기를 가동하고 16회 이상 얼음을 생성할 경우 법적 기준인 pH 5.8 이상이 되는 반면, 피트산을 첨가한 본 발명의 항균제 조성물의 경우, 7회 이상 생성시부터 pH 5.8 이상으로 기준을 만족하는 것을 확인하였다. 이에 대한 결과 그래프를 도 4에 나타내었다.
[실험예 2 : 본 발명의 항균제 조성물의 항균력 시험 결과]
본 실험에서는 상기 실시예 1에서 적합한 배합비율로 확인된 사과산 5g, 구연산 12.5g, 피트산 7.16g으로 구성된 항균제 조성물 (2,000ml)의 항균력을 시험하였다. 스테필로코코스 아우레우스(Staphylococcus aureus ATCC 6538) 및 대장균(Escherichia coli ATCC 10536 또는 ATCC 11229)에 대한 항균력 테스트를 FITI 시험연구원에 의뢰하여 수행하였으며, 이에 대한 결과를 도 5 내지 도 8에 나타내었다.
실험결과, 본 발명의 항균제 조성물이 스테필로코코스 아우레우스(Staphylococcus aureus) 및 대장균(Escherichia coli)에 대해 항균력이 있음을 확인할 수 있었다.
[제조예 : 항균제 조성물(stock)의 제조]
실온에서 사과산 5.0g, 구연산 12.5g 및 피트산 7.16g에 정제수를 첨가하고 혼합하여 항균제 조성물(stock) 200mL을 제조하였다.
[사용예 1 : 항균제 조성물의 사용]
제빙기에서 얼음을 모두 제거한 후 내부수조에 물을 1,800ml 채웠다. 이후, 상기 제조예에서 제조한 스탁(stock) 항균제 조성물을 200ml 넣었다. 제빙을 개시하여 얼음을 7회 만든 후 폐기하고, 새로 만들어진 얼음부터 사용하였다.
[사용예 2 : 항균제 조성물의 사용]
수조에 물 900ml와 상기 제조예에서 제조한 스탁(stock) 항균제 조성물을 100ml 넣은 후, 칼과 도마를 30분간 담근 뒤 꺼내 건조시켰다.
Claims (6)
- 사과산 2.5 중량부, 구연산 6.25 중량부, 피트산 3.58 중량부 및 정제수 87.67 중량부로 조성되며, 대장균(Escherichia coli)에 대해 항균활성을 갖고, 제빙기의 부식방지효과가 있는 것을 특징으로 하는 제빙기용 항균제 조성물.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 사과산 2.5 중량부, 구연산 6.25 중량부, 피트산 3.58 중량부 및 정제수 87.67 중량부로 조성된 항균제 조성물을 제조하는 단계;
제빙기에서 얼음을 제거하고 내부수조에 물을 1800ml 채운 후, 상기 항균제 조성물 200ml를 첨가하는 단계; 및
상기 제빙기에서 얼음을 만든 후 폐기하는 단계;를 포함하며,
상기 항균제 조성물은 대장균(Escherichia coli)에 대해 항균활성을 갖고, 제빙기의 부식을 방지하는 것을 특징으로 하는 제빙기의 살균방법.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| AMND | Amendment | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant |