KR102148099B1 - 대두단백분말 및 현미를 이용한 효소 식품 조성물의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분리대두 단백 및 현미를 이용한 효소 식품 조성물의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 분리대두 단백 100중량부에 현미 95~105중량부를 혼합한 혼합물을 증자한 후, 단백질 가수분해 효소로 분해하여 분해물질을 생성하는 단계와 상기 분해물질을 75~ 85℃에 30~40분 동안 효소 실활 처리하여 5~ 15℃로 냉각하고 살균하는 단계와 상기 살균된 분해물질에 미생물을 접종하여 70~ 80시간 동안 30 ~ 35℃, 습도 95~ 97%의 조건에서 발효시키는 단계와 상기 발효된 분해물질 100중량부에 첨가제 3~ 7중량부를 추가하는 단계와 상기 첨가제가 추가된 분해물질을 효소의 실활을 방지하도록 하기 위하여 50~ 70℃에서 20~ 28시간 동안 통풍 건조하여 건조물을 만드는 단계와 상기 건조물을 과립 또는 환, 분말 형태로 성형하여 포장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

대두단백분말 및 현미를 이용한 효소 식품 조성물의 제조방법{Enzyme food composite manufacture method using Isolated Soy Protein and brown rice}

본 발명은 대두단백분말 및 현미를 이용한 효소식품 조성물의 제조방법에 관한 것으로 더욱 자세하게는, 미생물을 접종하여 발효하여 제조하는 고활성 효소식품의 제조방법에 관한 것이다.

분리대두단백은 필수 아미노산을 풍부하게 제공하는 양질의 식물성 단백으로써 동물성 단백과 비교하여 가격이 저렴하므로 동물성 단백의 대체식품으로 사용되고 있다. 분리대두단백은 특유의 콩 비린내로 인해 그 이용이 제한받고 있으나 동물성 단백이 가지고 있는 여러 기능적 특성을 나타내고 있으므로 식품산업에 이용되고 있다.

또한, 식품영양 측면에서 뿐만 아니라 생리활성도 우수하여 혈청 콜레스테롤의 함량을 낮추는 역할을 하며 항암효과, 골다공증의 예방을 비롯하여 신장기능 이상증상을 개선하는 등의 작용을 한다.

분리대두단백은 단백질을 90% 이상 함유하고 있어 식품에 첨가하였을 경우 단백질의 기능적 성질인 수분결합력, 유화성, 기포성 등을 부여한다. 즉, 식품산업에서 분리대두단백은 제품의 물리적 성질을 향상시켜 주고 조직감 개선 및 냉동식품의 결착력 등을 증가시키기 위해 사용되고 있을 뿐만 아니라 분리대두단백을 첨가한 요구르트, 영양음료, 치즈, 아이스크림 등의 가공품에도 이용될 수 있으므로 유제품 대체식품으로서 대두의 이용에 관한 연구가 보고되고 있다.

현미는 유기농 곡류의 일종으로서, 인체에 필요한 효소를 풍부하게 생성하여 건강에 효과를 가져다주며 특히, 현미의 쌀겨를 유산균 등에 의하여 발효시키면 현미에 함유된 영양소와 유성분이 쌀겨 효소에 더욱 응축될 수 있으며, 발효군 효소에 의하여 고분자가 저분자로 쉽게 분해되어 소화 및 흡수가 용이하게 되는 특징이 있어 효소식품의 재료로서 많이 사용되는 것이다.

효소는 생리 활성 물질인데, 신체 내의 분해대사 과정이 보다 원활하게 이루어지도록 촉매작용을 하는 단백질의 일종으로 우리 몸의 필수적인 조효소라고 불리우는 비타민과 미네랄도 효소가 없으면 사실상 아무 필요가 없을 정도로 매우 가치가 높은 것이다.

그러므로, 체내 효소가 부족하게 되지 않도록 효소가 충분하게 함유된 식품을 섭취하는 것이 건강에 좋은 것은 당연한 것이다. 이러한 효소를 이용하는 효소 식품들이 많이 개발되었으나 종래 효소 식품은 발효시간이 길어지게 되어 효소 활성도가 낮다는 단점이 있었다.

대한민국 공개특허 제2001-0091737호 대한민국 공개특허 제2009-0037085호

본 발명은 원료 중의 단백질을 가수분해하여 미생물의 성장 및 효소 분비를 촉진하여 미처리군에 대비하여 발효시간을 단축시키고 효소활성이 높은 효소 식품 조성물의 제조방법을 제공하고자 하는 데 있는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 대두단백분말 및 현미를 이용한 효소식품 조성물의 제조방법에 있어서, 상기 효소식품 조성물의 제조방법은 대두단백분말 100중량부에 현미 95~ 105중량부를 혼합한 혼합물을 증자한 후, 단백질 가수분해 효소로 분해하여 분해물질을 생성하는 단계와 상기 분해물질을 75~ 85℃에 30~40분 동안 효소 실활 처리하여 5~ 15℃로 냉각하고 살균하는 단계와 상기 살균된 분해물질에 미생물을 접종하여 발효시키는 단계와 상기 발효된 분해물질 100중량부에 첨가제 3~ 7중량부를 추가하는 단계와 상기 첨가제가 추가된 분해물질을 효소의 실활을 방지하도록 하기 위하여 50~ 70℃에서 20~ 28시간 동안 통풍 건조하여 건조물을 만드는 단계와 상기 건조물을 과립 또는 환, 분말 형태로 성형하여 포장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 단백질 가수분해효소는 뉴트라제(Neutrase), 알칼라제(alcalase) 및 플로보자임(flavourzyme) 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 미생물은 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 아스퍼질러스 오리재(Aspergillus oryzae) 및 복합 유산균을 사용하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 첨가제는 알긴산, 산탄검, 카르복시메틸셀루로즈 중에서 최소 1개 이상 선택하여 추가하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 건조물의 수분함량은 7~ 10%인 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 의한 제조방법으로 제조된 효소 식품 조성물은 발효시간을 더욱 단축시키고, 효소 활성이 높은 효소 식품 조성물의 제조를 할 수 있는 효과가 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 효소 식품 조성물의 제조방법을 나타내는 흐름도.

이하에서는 도면을 첨부하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수가 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. 도 1은 본 발명에 의한 효소식품 조성물의 제조방법의 순서를 나타내는 흐름도이다.

대두단백분말 및 현미를 단백질 가수분해 효소로 가수분해하여 가수분해물질을 생성하는 단계

먼저, 본 발명의 주재료에 해당하는 상기 대두단백분말과 상기 현미에 관하여 설명하기로 한다.

상기 분리대두단백이란 일종의 콩 고기로서 대두에서 추출한 단백질로서, 콩에서 유기용매 헥산을 이용하여 콩기름을 추출한 후 남은 건더기를 탈지대두라 하는데, 상기 탈지대두에는 지방이 모두 빠져 나가 단백질과 탄수화물 등이 남아 있다. 이러한 탈지대두에서 수용성 및 비수용성 탄수화물과 같은 비 단백질을 제거한 것을 대두단백이라 하는데, 다르게 표현하면 콩에서 기름과 탄수화물 등을 제거한 것으로 순수한 식물성 콩 단백질을 응축한 것을 의미한다.

본 발명의 주재료 중의 하나로 사용되는 상기 대두단백분말의 제조방법은 이하와 같다.

단백질 함량이 높은 대두(大豆) 또는 검은 콩을 준비하여 8시간~ 16시간 동안 불린다. 상기 대두 또는 콩을 탈피(脫皮)하여 30~ 50메쉬(mesh)의 크기로 분말 형태로 분쇄한다. 상기와 같이 분쇄한 콩 100중량부에 글루텐 45~ 60중량부를 혼합한 혼합재료 100중량부에 정제수 70~ 80중량부를 투입하여 반죽한 반죽물을 호모믹서에서 교반하여 대두단백분말을 완성한다. 반죽 방식은 상기 정제수의 온도가 60~ 70℃이고, 교반시간은 5~ 10분이며, 상기 호모믹서의 회전속도는 2,500~ 3,500 rpm인 것이 바람직하다. 보관은 랩 등으로 싸서 냉장 보관하는 것이 바람직하다.

상기 현미(玄米)는 수확한 벼에서 왕겨만 제거한 상태의 쌀을 의미한다, 상기 현미는 겨층, 배아(쌀눈) 및 배유(배젖)로 구성되어 있는 것이 특징이며 영양분은 배아(쌀눈)에 66%, 겨층 및 내피에 29%, 배유에 5% 정도로 분포된다.

이러한 과정으로 채취한 상기 대두단백분말 100중량부에 거의 비슷한 중량비인 현미 95~ 105중량부를 혼합시켜 혼합물을 만든 후, 상기 혼합물을 100~ 150℃의 온도로 30~ 45분 동안 스팀 증자(cooking)하였다. 상기 증자로 인하여 가공에 따른 영양소 파괴를 최소화하는 것이다. 증자시킨 다음에 혼합물을 냉각하는 과정을 거치는데 냉각시키고 난 후의 혼합물 온도는 10~ 20℃가 바람직하다.

상기 증자시킨 혼합물을 단백질 가수분해 효소를 혼합물 100중량부 기준 0.5~ 2중량부 분사하여 40~ 55℃의 온도로 3시간~ 5시간 동안 처리하여 단백질을 가수분해하여 가수분해 물질을 생성하는 것이다.

참고로, 상기 가수분해 물질을 생성하는 데에 사용하는 단백질 가수분해 효소는 뉴트라제(Neutrase), 알칼라제(alcalase) 및 플라보자임(flavourzyme) 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 것이다. 여기서, 상기 효소를 이용하여 가수분해 물질을 생성하는 기술에 대하여는 널리 공지된 기술이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 분해물질을 75~ 85℃에 30~ 40분 동안 효소 실활 처리하여 5~ 15℃로 냉각하여 살균하는 단계

상기 단계에서 가수분해된 물질을 75~ 85℃의 온도로 30분~ 40분간 효소 실활(효소 활성이 이루어지지 않도록 하는 것) 처리를 하여 살균처리를 한 다음, 5~ 15℃가 되도록 상기 가수분해된 물질을 냉각시킨다.

상기 살균 분해물질에 미생물을 접종하여 70~ 80시간 동안 30 ~ 35℃, 습도 95~ 97%의 조건에서 발효시키는 단계

상기와 같은 과정을 거쳐 냉각된 가수분해된 물질에 균주를 접종시키게 되는데, 상기 균주는 유용 미생물로서 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 아스퍼질러스 오리재(Aspergillus oryzae) 및 복합 유산균을 상기 냉각된 가수분해된 물질 100중량부에 0.1~ 0.3중량부를 접종한다. 상기 미생물의 각 중량비는 거의 동일한 중량부이며, 구체적으로는 바실러스 서브틸리스 100중량부에 아스퍼질러스 및 복합 유산균 95~ 105중량부가 바람직하다. 미생물 접종이 끝나면 30~ 35℃의 온도에 90~ 97%의 습도로 70~ 80시간 동안 배양하여 발효한다. 상기 냉각된 물질에 미생물 접종작업을 실행한 후 배양 발효한 다음에는 멸균과정을 실시하는데, 상기 멸균과정은 85~ 95℃로 8~ 12분간 열처리하는 공정이다. 상기 열처리는 멸균과 함께 대두의 비린내를 줄이기 위한 것이다. 더욱 효과적으로 대두의 비린내를 감소시키기 위하여 상기 가수분해된 물질 100중량부에 베타사이클로덱스트린을 1~ 2중량부 비율로 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 단계에서 배양된 분해물질에 첨가제를 추가하는 단계

상기 단계에서와 같이 배양하여 발효된 가수분해 물질에 첨가제를 추가하여 혼합물을 만드는 것인데, 상기 첨가제는 다시마나 감태, 대황 따위와 같이 녹갈색이나 담갈색을 띠는 바닷말의 세포막을 구성하는 알긴산(alginic acid), 식품의 점착성 및 점도를 증가시키고 유화 안정성을 증진하며 식품의 물성 및 촉감을 향상시키는 산탄검(Xantham Gum), 알칼리 셀룰로오스에 클로로 초산염을 반응시켜 제조하며 접착제, 아이스크림과 쨈의 안정제로 사용되는 카르복시메틸 셀루로오즈(carboxymethyl cellulose) 중에서 최소 1개 이상 선택하여 추가하는 것이다.

상기 첨가제의 중량비는 가수분해 물질 100중량부에 3~ 7중량부가 바람직할 것이다. 3중량부 미만이면 첨가 효과가 거의 없고, 7중량부를 초과하면 첨가제의 향이 너무 진해져서 바람직하지 못하다.

상기 첨가제가 추가된 분해물질을 효소의 실활을 방지하도록 하기 위하여 50~ 70℃에서 수분함량이 7~ 10%가 되도록 20~ 28시간 동안 통풍 건조하여 건조물을 만드는 단계

상기 단계에서와 같이 첨가제가 혼합된 분해물질을 건조하게 되는데, 상기 건조하는 방식은 분해물질 내의 효소의 실활을 방지하도록 하기 위하여 50~ 70℃에서 20~ 28시간 동안 통풍 건조하여 건조물을 만드는 것이다.

여기서, 상기 건조물의 수분 함량은 7~ 10%가 바람직한데 7% 미만이면 지나친 건조함으로 인하여 효소의 유효성분의 추출이 제대로 이루어지지 않게 되고, 10%를 초과하면 수분이 너무 많아져서 변질의 가능성이 있기 때문이다.

상기 건조물을 과립 또는 환, 분말형태로 성형하여 조성물로 만들어 포장하는 단계

상기와 같은 과정으로 생성된 건조물을 과립이나 환(丸) 형태 또는 분말 형태로 성형하여 성형물을 만드는 것이다. 만일, 분말 형태로 성형할 경우에는 입자 크기는 40~ 60메쉬(mesh)가 바람직할 것이다. 상기와 같이 성형물을 출고를 위한 포장 작업을 하는 것이다.

[실험예]

대두단백분말 및 현미의 단백질 가수분해 효소에 의한 분해조성물의 제조

분리대두 단백 및 현미를 1 : 1의 중량비로 혼합한 후, 스팀으로 증자 후 냉각하여 가수분해 효소를 기질대비 1% 분사하고 45℃에서 4시간 동안 처리하였다. 이때, 사용한 효소는 단백질 분해 효소인 뉴트라제(Neutrase) 및 플라보자임(flavourzyme)을 1 : 1의 중량비로 혼합한 후에 사용하였다. 이후 80℃에서 30분간 효소 실활 처리 후, 15℃의 온도가 되도록 냉각하고, 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 아스퍼질러스 오리재(Aspergillus oryzae) 및 복합 유산균을 접종하여 72시간 동안 30~ 35℃, 습도 95% 조건으로 배양, 발효하였다. 배양 후, 배양물에 첨가제인 산탄검을 5중량부 첨가하여 출국 및 건조(24시간, 50℃, 수분 8% 이하)하여 건조물을 만들고, 건조물(배양물)을 40~ 60메쉬(mesh)로 분쇄하여 분말 형태의 발효 조성물(즉, 성형물)을 수득하였다.

[현미 대두 효소의 효소역가 분석]

효소 역가란 당화력(糖化力)이라고도 부르며, 즉 효소 활성도를 의미하며, 분해력이라는 말과 유사하다. 따라서, 효소 역가가 낮은 것은 분해력이 낮은 것으로 효소의 효능이 적다는 것을 나타내는 것이다.

현미 대두 효소의 효소 역가의 측정은 식품의약품안전평가원 건강기능식품공전시험법에 따라 시험용액 중에 효소 활성이 있는 검액과 효소 활성을 잃은 검액을 분광 광도계로 흡광도의 차이를 측정함으로서 조성물의 α- 아밀라아제와 프로테아제(protease)의 활성을 측정하는 방법을 사용하였다.

1) α- 아밀라아제 역가(activity) 측정

*먼저, 현미 대두 효소 분말 25그램을 1,000ml 삼각 플라스크에 취하여 0.5% 염화나트륨 용액 500ml를 가하여 30±0.1℃에서 20분에 32cm의 와트만 No.1 또는 동종의 여지로 지름 20cm의 깔때기를 사용하여 여과한 후, 시험용액으로 하였다. α- 아밀라아제 역가(activity) 측정은 비세균성 측정방식으로 바실러스 서브틸러스, 아스퍼질루스 오리재 및 복합 유산균에서 얻어진 효소제의 α- 아밀라아제 역가를 측정하는 방법이다(Unit/g로 표시). 역가 시험은 온도 30±0.1℃에서 일정 농도의 전분용액의 표준 가수분해 정도를 얻는데 요하는 시간에 근거를 두고 가수분해 정도는 표준색과 가수분해물의 요오드 색과 비교하여 측정해서 계산식에 따라 효소의 역가를 측정하였다.

2) 프로테아제 역가(activity) 측정

프로테아제의 역가(activity) 측정은 pH 7.0, 온도 37℃에서 casein(카세인: 젖 단백질의 주성분으로 미량의 당을 포함하는 인 단백질의 일종)기질의 30분 동안의 단백질 가수분해에 근거를 두고 있으며, 시료는 트리스 완충액을 사용하며 최종 희석액 2mL가 10~ 44PC 단위를 함유하도록 시험용액을 조제하였다. 가수분해되지 않은 casein은 여과로 제거되고 용해된 casein을 흡광도 측정법으로 측정하여 효소의 역가를 구하였다.

역가 측정은 아스페르질루스 니게르 및 그 변종, 아스페르질루스 오리재 및 그 변종의 배양물에서 얻어진 것의 Unit/g 단위로 표시된 프로테아제 역가를 티로신을 기준물질로 하여 측정하는 방법이다. 시료를 0.5M, pH 4.7의 초산염 완충액에 녹여 최종 희석액 1mL가 9~ 22Unit를 함유하도록 시험 용액을 조제하였다.

역가 시험은 pH 4.7, 온도 40℃에서 헤모글로빈 기질의 30분간 가수분해에 근거를 두고 있으며 가수분해되지 않은 기질은 삼염화초산으로 침전시켜 여과로 제거되고 여액에 있는 용해된 헤모글로빈의 양을 흡광도 측정법으로 측정하여 효소제의 역가를 구하였다.

현미 대두 효소	Activity (역가)
α- 아밀라아제	4,775 Unit/g
프로테아제	3,969 Unit/g

따라서, 상기 [표 1]에 나타난 바와 같이 효소 역가(효소 활성도)가 높으므로 본 발명에 의한 제조방법으로 제조된 효소식품 조성물은 매우 영양분이 풍부한 식품 조성물인 것으로 사료된다.

[비교예]

현미는 포함시키되, 대두단백분말 대신에 미강(米糠: 쌀을 찧을 때 나오는 고운 속겨)으로 대체하여 효소식품 조성물을 제조하였다.

그 제조방식을 설명하면, 현미 및 상기 미강을 혼합한 혼합물을 100℃에서 1시간 동안 증숙하는 단계와 상기 증숙된 혼합물에 황국균 및 유산균을 접종한다. 상기 황국균 및 유산균은 혼합물 총 100중량부에 대하여 각각 0.1~ 1.0 중량부로 접종되는 것이다.

다음으로, 접종된 상기 혼합물을 30~ 35℃에서 48~ 72시간 동안 발효시켜 발효물을 만드는 단계와 상기 발효물을 40 내지 50℃에서 5 내지 10시간 동안 건조를 실시하는 단계 및 상기 건조된 발효물을 분쇄한 후 과립, 분말, 환, 캡슐 중의 어느 하나의 형태로 만들어 효소식품 조성물을 제조하였다.

[관능 검사]

상기 실시예에 의하여 제조된 식품과 상기 비교예에 의하여 제조된 조성물을 투입한 효소식품에 대하여 관능 검사를 실시하였다. 관능검사는 20~ 40대 성인남녀 각각 10명의 평가단이 실시예로 제조한 조성물을 투입한 식품과 비교예로 제조한 조성물을 투입한 식품의 냄새, 맛, 향을 평가하였다. 각 평가항목을 5점 표시법으로 채택하였고, 각 항목에 대한 평균점수를 하기의 [표 2]에 나타내었다.

	실 시 예	비 교 예
냄 새	2.8	2.2
맛	2.4	1.8
향	2.5	2.1

상기 [표 2]와 같이 배양과정과 발효과정을 거친 본 발명의 효소식품 조성물을 함유한 실시예의 식품이 비교예 식품과 비교하여 볼 때 냄새, 맛 및 향에서 우수한 평가를 받은 것으로 나타났다.

Claims (2)

1. 대두단백분말 및 현미를 이용한 효소식품 조성물의 제조방법에 있어서,
   상기 효소식품 조성물의 제조방법은 대두(大豆) 또는 검은 콩을 8시간~ 16시간 동안 불린 다음 탈피(脫皮)한 후 30~ 50메쉬(mesh)의 크기의 분말로 분쇄하고, 분쇄한 콩 100중량부에 글루텐 45~ 60중량부를 혼합한 혼합재료 100중량부에 정제수 70~ 80중량부를 투입하여 반죽하여 대두단백분말을 제조하고,
   상기 대두단백분말 100중량부에 현미 95~105중량부를 혼합한 혼합물을 증자한 후 상기 증자시킨 혼합물 100중량부에 뉴트라제(Neutrase), 알칼라제(alcalase) 또는 플라보자임(flavourzyme) 중 하나 이상의 단백질 가수분해 효소 0.5~2중량부를 분사한 다음 40~ 55℃의 온도로 3시간~ 5시간 동안 처리하여 분해물질을 생성하는 단계; 및
   상기 분해물질을 75~ 85℃에 30~ 40분 동안 효소 실활 처리하여 5~ 15℃로 냉각하고 살균하는 단계; 및
   상기 냉각 살균된 분해물질 100중량부에 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 아스퍼질러스 오리재(Aspergillus oryzae) 및 복합 유산균으로 구성되는 유용 미생물 0.1~ 0.3중량부를 접종하되, 접종되는 유용 미생물의 중량비는 바실러스 서브틸리스 100중량부에 아스퍼질러스 및 복합 유산균 95~ 105중량부의 비율로 혼합된 미생물을 접종한 다음 30~ 35℃의 온도 및 90~ 97%의 습도로 70~ 80시간 동안 배양하여 발효시키는 단계; 및
   상기 발효시키는 단계 후 85~ 95℃로 8~ 12분간 열처리하여 멸균과 함께 대두의 비린내를 감소시키되, 대두의 비린내를 효과적으로 감소시키기 위하여 상기 가수분해된 물질 100중량부에 베타사이클로덱스트린을 1~ 2중량부를 더 포함하며,
   상기 열처리하여 멸균한 다음 발효된 분해물질 100중량부에 첨가제 3~ 7중량부를 추가하되, 상기 첨가제는 녹갈색이나 담갈색을 띠는 바닷말의 세포막을 구성하는 알긴산(alginic acid), 식품의 점착성 및 점도를 증가시키고 유화 안정성을 증진시키는 산탄검(Xantham Gum), 알칼리 셀룰로오스에 클로로 초산염을 반응시켜 제조하는 카르복시메틸 셀루로오즈(carboxymethyl cellulose) 중에서 1개 이상 선택하여 추가하는 단계;
   상기 첨가제가 추가된 분해물질을 효소의 실활을 방지하도록 하기 위하여 50~ 70℃에서 20~ 28시간 동안 통풍 건조하여 건조물을 만드는 단계; 및
   상기 건조물을 과립 또는 환, 분말 형태로 성형하여 포장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 대두단백분말 및 현미를 이용한 효소 식품 조성물의 제조방법.
   
   
   
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