KR102197598B1 - 아질산이온의 안정화를 위한 아질산염의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 아질산이온의 안정화를 위한 아질산염의 제조방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 식물이 함유하고 있는 질산이온이 아질산이온으로 환원되는 과정에서 열에 의해 소실되는 것을 방지할 수 있는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 아질산이온을 결정화함으로써 아질산이온이 열에 대해 안정할 수 있는 기술을 개발하였고, 채소 (또는 채소추출물 또는 채소착즙액)에, 단백질분해효소, 당분해효소, 펙틴분해효소 중 선택되는 어느 하나 또는 2개 이상의 효소를 반응시킴으로써, 식물체 내 질산이온 (아질산이온의 생성을 위한 기질)의 생성량을 늘려 아질산이온의 생산 수율을 증가시켰다.
Description
본 발명은 아질산이온의 안정화를 위한 아질산염의 제조방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 식물이 함유하고 있는 질산이온이 아질산이온으로 환원되는 과정에서 열에 의해 소실되는 것을 방지할 수 있는 방법에 관한 것이다.
산화질소는(NO, Nitric oxide)는 일명 생명의 분자라고도 일컬어지며 인체 내에서 혈관 확장에 의한 혈압 강하, 면역 증강, 혈류 개선 등 다양한 생리활성을 가진 것으로 많이 알려져 있다. 또한, 산화질소는 다양한 생물학적 기능을 하고 있어 신경전달물질로써, 평활근의 이완작용 혹은 면역원으로 작용하며, 특히 피부에서도 정상적인 조절기능과 질병에 반응하는 신호의 역할을 하고 있다.
산화질소를 증가시키기 위해 혈관내피세포에 의하여 아미노산인 아르기닌을 산화질소로 전환하는 것이 가장 일반적인 방법이나, 노화와 함께 중년 이후에는 혈관내피세포의 효율저하로 산화질소의 생성이 50% 이하로 현저하게 저하되며, 60세 이후에는 약 10% 정도의 효율만을 가지게 된다.
한편, 식물의 뿌리에서 흡수한 비료의 성분인 질산이온(NO3 -)은 식물체 내에서 질산이온환원효소(Nitrate reductase)의 작용에 의하여 아질산이온(NO2 -)으로 환원하게 된다. 기존 연구에서는 질산이온을 아질산이온으로 환원시키기 위하여 식물체 내에서 질산이온환원효소의 작용과 더불어, 발효공법을 사용함으로써 이를 유도하는 방법을 사용하였다.
하지만, 질산이온 또는 아질산이온은 액상 상태에서 열에 매우 취약하여 추출물 제조공정 중 가해지는 열에 의하여 소실되거나, 제조공정 중 균에 의한 오염이 발생할 여지가 매우 높다는 문제가 있다. 따라서 식물이 함유하고 있는 질산이온으로부터 안정성이 있고, 최대한의 효율을 가지면서 아질산이온을 환원시키는 제조공법을 개발하는 것이 필요한 실정이다.
본 발명은 식물이 함유하고 있는 질산이온이 아질산이온으로 환원되는 과정에서 열에 의해 소실되는 것을 방지할 수 있는 방법, 특히나 생성된 아질산이온이 열에 안정할 수 있는 방법을 개발하여 제공하고자 한다.
본 발명은 채소에, 단백질분해효소, 당분해효소, 펙틴분해효소 중 선택되는 어느 하나 또는 2개 이상의 효소를 반응시켜 아질산이온의 기질인 질산이온의 생성량을 늘림으로써, 질산이온환원효소(Nitrate reductase)에 의해 아질산이온이 과생성된 채소 발효물을 제조하는 단계(a); 및 상기 아질산이온이 과생성된 채소 발효물에, 베타레인, 카테킨, 탄닌, 레스베라트롤, 퀘세틴, 안토시아닌 중 선택되는 어느 하나 이상의 화합물 또는 이 화합물을 포함하는 천연추출물 또는 나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 암모늄 중 선택되는 어느 하나 이상의 양이온을 첨가하여 아질산염이 과생성된 채소 발효물을 제조하는 단계(b);를 포함하는 것을 특징으로 하는 아질산염 함유 채소 발효물의 제조방법을 제공한다.
한편, 본 발명에 있어서, 상기 질산이온환원효소(Nitrate reductase)는, 바람직하게 채소 내에 존재하는 것일 수 있다.
한편, 본 발명에 있어서, 상기 채소 발효물은, 바람직하게 아질산이온을 아질산염으로 변형시킴으로써, 아질산이온이 열에 불안정한 것을 해소한 것일 수 있다.
한편, 본 발명에 있어서, 상기 채소는, 바람직하게 셀러리, 시금치, 비트, 상추, 부추, 근대, 청경채, 물냉이, 래디쉬, 양상추, 당근 중 선택되는 어느 하나 또는 2개 이상인 것일 수 있다.
한편, 본 발명에 있어서, 상기 채소는, 바람직하게 비트를 포함하여 2개 이상 사용되는 것일 수 있다.
한편, 본 발명에 있어서, 상기 단백질분해효소는, 일 예로 프로테아제(protease)일 수 있고, 상기 당분해효소는, 일 예로 글루코아밀라아제(glucoamylase), 알파-아밀라아제(alpha-amylase) 중 선택되는 어느 하나일 수 있고, 상기 펙틴분해효소는, 일 예로 펙틴 리아제(pectin lyase) 및 폴리갈락투로나아제(polygalacturonase) 중 선택되는 어느 하나인 것일 수 있다.
한편, 본 발명에 있어서, 상기 베타레인을 포함하는 천연추출물은 레드비트 추출물인 것일 수 있다.
본 발명은 아질산이온을 결정화함으로써 아질산이온이 열에 대해 안정할 수 있는 기술을 개발하였고, 채소 (또는 채소추출물 또는 채소착즙액)에, 단백질분해효소, 당분해효소, 펙틴분해효소 중 선택되는 어느 하나 또는 2개 이상의 효소를 반응시킴으로써, 식물체 내 질산이온 (아질산이온의 생성을 위한 기질)의 생성량을 늘려 아질산이온의 생산 수율을 증가시켰다.
도 1은 셀러리, 시금치 및 비트(레드비트)에서 효소 종류에 따른 질산이온의 발생량을 확인한 결과 그래프이다.
도 2는 복합효소 작용에 의한 질산이온 발생량을 확인한 결과 그래프이다.
도 3은 셀러리, 시금치 및 비트(레드비트)에서 반응 시간에 따른 질산이온의 발생량을 확인한 결과 그래프이다.
도 4는 농축, 살균 공정에서 질산이온이 소실되는 정도를 나타낸 그래프이다.
도 2는 복합효소 작용에 의한 질산이온 발생량을 확인한 결과 그래프이다.
도 3은 셀러리, 시금치 및 비트(레드비트)에서 반응 시간에 따른 질산이온의 발생량을 확인한 결과 그래프이다.
도 4는 농축, 살균 공정에서 질산이온이 소실되는 정도를 나타낸 그래프이다.
산화질소는(NO, Nitric oxide)는 혈압 강하, 면역 증강, 혈류 개선 등 다양하고 중요한 생리활성 효과를 발휘할 수 있다. 일반적으로 식물의 뿌리에서 흡수한 비료의 성분인 질산이온(NO3 -)은 식물체 내에서 질산이온환원효소(Nitrate reductase)의 작용에 의하여 아질산이온(NO2 -)으로 환원하게 된다.
표피의 주세포인 각질세포에는 NO를 생성하는 NOS1(NO Synthetase1) 효소를 갖고 있으며 섬유모세포와 다른 피부세포는 Isoform NOS3를 발현시킨다. 그런가 하면 조건에 따라서는 피부의 모든 세포가 Isoform NOS2를 유도할 수 있다.
NOS2는 건선이나 염증과 깊은 관계가 있으며 자체적으로 생성하는 낮은 NO가 피부의 수분을 유지하고 상처를 보호하는 장벽의 역할을 제대로 할 수 있다. 높은 NOS의 활성은 혈액의 흐름을 원활히 하며 자외선에 노출, 혹은 상처의 회복에 적절하게 대응할 수 있다.
혈관 벽의 내피세포는 아질산이온으로부터 산화질소를 생성하여 주변의 근육세포에 작용하여 근육을 이완시키는 효소를 활성화시켜 혈관을 확장시키는 효과가 있다. 혈관성 질환인 혈압, 협심증, 심근경색, 뇌경색, 당뇨를 예방하고, 인체 내에서 혈관 확장을 통한 원활한 혈액 순환, 항산화, 면역 반응 등과 같은 생리기능성을 발휘하게 된다.
그런데, 질산이온 또는 아질산이온은 액상 상태에서 열에 매우 취약하여 식물 추출물의 제조공정 중 가해지는 열에 의하여 소실되거나, 제조공정 중 균에 의한 오염이 발생할 여지가 매우 높은 문제가 있다.
따라서, 식물이 함유하고 있는 질산이온이 아질산이온으로 환원되는 과정에서 열에 의해 소실되는 것을 방지할 수 있는 방법, 특히나 생성된 아질산이온이 열에 안정할 수 있는 방법을 개발하는 것이 필요한 실정이다.
본 발명에서는 아질산이온을 결정화함으로써 아질산이온이 열에 대해 안정할 수 있는 기술을 개발하였고, 아울러 채소 (또는 채소추출물 또는 채소착즙액)에, 단백질분해효소, 당분해효소, 펙틴분해효소 중 선택되는 어느 하나 또는 2개 이상의 효소를 반응시킴으로써, 식물체 내 질산이온 (아질산이온의 생성을 위한 기질)의 생성량을 늘려 아질산이온의 생산 수율을 증가시켰다.
이에 본 발명은 채소에, 단백질분해효소, 당분해효소, 펙틴분해효소 중 선택되는 어느 하나 또는 2개 이상의 효소를 반응시켜 아질산이온의 기질인 질산이온의 생성량을 늘림으로써, 질산이온환원효소(Nitrate reductase)에 의해 아질산이온이 과생성된 채소 발효물을 제조하는 단계(a); 및 상기 아질산이온이 과생성된 채소 발효물에, 베타레인, 카테킨, 탄닌, 레스베라트롤, 퀘세틴, 안토시아닌 중 선택되는 어느 하나 이상의 화합물 또는 이 화합물을 포함하는 천연추출물 또는 나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 암모늄 중 선택되는 어느 하나 이상의 양이온을 첨가하여 아질산염이 과생성된 채소 발효물을 제조하는 단계(b);를 포함하는 것을 특징으로 하는 아질산염 함유 채소 발효물의 제조방법을 제공한다.
한편, 본 발명에 있어서, 상기 채소는, 바람직하게 셀러리, 시금치, 비트, 상추, 부추, 근대, 청경채, 물냉이, 래디쉬, 양상추, 당근 중 선택되는 어느 하나 또는 2개 이상일 수 있다. 상기 채소는 다른 채소에 비해 질산이온의 농도가 상대적으로 높은 특징이 있다. 이때, 더욱 바람직하게는 상기 채소 중 비트를 제외한 채소에 비트(레드비트)를 조합하여 사용하는 것이 좋은데, 비트 내에 존재하는 베타레인 성분이 아질산이온의 결정화에 작용을 하여, 아질산이온이 아질산염으로 안정화되는 효과가 발휘되기 때문이다.
비트는 빨간 무(레드비트)라고도 불리며, 지중해 연안의 남부유럽과 북아프리카가 원산지이다. 비트는 아삭한 식감과 풍부한 영양소를 함유하고 있고, 특유의 붉은 색을 가지며 주로 생것 그대로 샐러드나 생채를 비롯해 수프, 전 등 다양한 요리에 활용된다. 비트의 붉은 색소는 베타인이라는 성분으로 세포 손상을 억제하고 항산화 작용을 해 암 예방과 염증 완화 효능이 있다.
한편, 본 발명에서는, 채소에, 단백질분해효소, 당분해효소, 펙틴분해효소 중 선택되는 어느 하나 또는 2개 이상의 효소를 반응시켜 아질산이온의 기질인 질산이온의 생성량을 늘리게 된다. 이때, 상기 단백질분해효소는, 일 예로 프로테아제(protease)일 수 있고, 상기 당분해효소는, 일 예로 글루코아밀라아제(glucoamylase), 알파-아밀라아제(alpha-amylase) 중 선택되는 어느 하나일 수 있고, 상기 펙틴분해효소는, 일 예로 펙틴 리아제(pectin lyase) 및 폴리갈락투로나아제(polygalacturonase) 중 선택되는 어느 하나일 수 있다. 또한, 이들의 기능을 복합적으로 발휘하는 복합효소를 사용할 수도 있는데, 대표적으로 'viscozyme L'을 사용할 수도 있다.
프로테아제(protease)는, 단백질과 펩타이드결합을 가수분해하는 효소로서 단백질분해 효소라고도 하며, 동식물의 조직이나 세포, 미생물에 널리 존재한다. 대부분은 분자량 수만인 단순 단백질인데, 당이나 금속이온을 수반하는 복합단백질인 경우도 있다.
글루코아밀라아제(glucoamylase)는, 탄수화물 특히 다당류를 분해하는 효소이며 식품의 제조, 가공 과정에서 다양하게 사용되는 첨가물로서 식품의 효소 제제로 사용된다. 글루코아밀라아제는 효소조제품이나 전분을 덱스트린과 포도당으로 분해하는데 사용되며, 저분시럽, 덱스트로스, 과일주스, 저칼로리 맥주 제조 등에 이용된다.
알파-아밀라아제(alpha-amylase)는, 아밀라아제의 한 종류로 아밀로오스, 아밀로펙틴을 안쪽에서 가수분해하는 엔도형의 효소이다. 생성물은 주로 덱스트린으로 소량의 글루코오스도 만들어지며 액화아밀라아제라고도 한다. 본 발명에서는 펀갈 알파-아밀라아제(fungal alpha-amylase)를 사용하였다.
리아제(lyase)는, 산화작용과 가수분해에 의하지 않고 C-C, C-0, C-N 결합의 절단으로 원자단의 첨가나 제거를 촉매하는 효소군을 가리킨다. C-C 결합의 절단 생성에 관여하는 알도라아제, 탈카복시효소(CO2 생성), 시트르산 생성효소, L-말산을 푸마르산으로 하는 푸마라아제, 펙틴을 분해하여 식물 조직을 해체하는 펙틴리아제 등이 있다. 본 발명에서는 펙틴 리아제(pectin lyase)를 사용하였다.
폴리갈락투로나아제(polygalacturonase, PG)는, D-갈락투론산이 α-1,4결합한 균일다당인 펙틴산을 분해하는 효소로서 연화촉진효소로 알려져 있다. 펙틴의 기본구조인 폴리갈락투로닌산을 분해함으로써 조직의 연화와 깊은 관계를 가지고 있다.
하기 실험에 의하면, 본 발명은 셀러리, 시금치 및 비트(레드비트)를 이용하여 효소 종류의 처리에 따른 질산이온의 발생량을 확인한 결과, 시금치에 펙틴분해효소와 당분해효소 처리시 질산이온의 생성량이 높은 것을 확인할 수 있었다. 또한, 셀러리에서도 펙틴분해효소와 당분해효소 처리시, 질산이온의 함유량이 높았으며, 비트(레드비트)에서는 당분해효소 처리시, 그 함량이 높은 것을 확인할 수 있었다. 또한, 효소를 단일로 사용한 결과보다 펙틴 분해효소과 당분해효소를 혼합하여 처리시, 질산이온의 생성량이 더 증가하였고, 궁극적으로 목표로 하는 아질산이온의 생성량을 늘릴 수 있었다.
한편, 본 발명에서는 제조공정상 가해지는 열에 의해 아질산이온이 소실되는 문제를 해결하고자, 아질산이온이 생성된 채소 발효물에 베타레인, 카테킨, 탄닌, 레스베라트롤, 퀘세틴, 안토시아닌 중 선택되는 어느 하나 이상의 화합물 또는 이 화합물을 포함하는 천연추출물 또는 나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 암모늄 중 선택되는 어느 하나 이상의 양이온을 첨가하여 결정화를 유도하였다. 이때, 상기 베타레인, 카테킨, 탄닌, 레스베라트롤, 퀘세틴, 안토시아닌 중 선택되는 어느 하나 이상의 화합물(천연물)을 결정화를 위한 중요 촉매제로 사용하고, 상기 나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 암모늄 중 선택되는 어느 하나 이상의 양이온을 상기 촉매제의 보조제로 사용할 수도 있다.
하기 본 발명의 실험에 의할 경우, 여러 조합 중, 시금치와 레드비트 혼합 추출액에 펙틴 분해효소 pectinex xxL와 당분해효소 fungamyl를 1:1 혼합한 복합효소를 처리하고, 탄산나트륨을 첨가하여 아질산염이 과생성된 채소 발효물을 제조하는 방법이 아질산이온의 열안정성 향상을 위한 가장 최적화된 방법임을 알 수 있었다.
이하, 본 발명에 대해 하기 실시예 및 실험예에서 더욱 상세히 설명하고자 한다. 다만, 본 발명의 권리범위가 하기 실시예 및 실험예에만 한정되는 것은 아니고, 이와 등가의 기술적 사상의 변형까지를 모두 포함한다.
[실시예 1: 식물 내 질산이온(NO
3
-
)으로부터 아질산이온(NO
2
-
)으로의 환원 수율을 높이는 최적 효소 선정]
본 실시예에서는 선정된 식물 내 질산이온(NO3 -)으로부터 아질산이온(NO2 -)으로의 환원 수율을 높이는 최적 효소를 선정하였다.
먼저 채소류의 질산이온의 농도가 높은 소재를 선별하기 위해 각종 문헌과 기존의 연구자료를 대상으로 조사를 시행한 결과, 질산이온을 가장 많이 함유하고 있으면서 구입이 용이하고, 가격이 저렴한 채소로 비트, 시금치, 셀러리, 부추, 상추 등을 선정하였다. 이후, 최종적으로 비트(레드비트)와 시금치 및 셀러리를 최적반응을 위한 소재로 선정하여 깨끗이 세척하고 2 ~ 5 cm 크기로 절단하여 200g 준비하고 5배수의 정제수인 1L를 가하여 살균하였다. 이후 각종 효소를 소재 중량인 200g의 0.5%인 1g을 첨가하고 50℃에서 반응을 진행하였다.
대중적으로 사용되는 각종 효소로 반응하여 반응시간대별 아질산이온의 발생량을 측정하였다. 반응한 효소 종류 및 용도에 대해서는 하기 표 1과 같았다.
| 효소명 | 상품명 | 용도 | 형태 |
| Protease(Subtiilisin) | Alcalase 2.4L | 동·식물성, 해산물 단백분해 |
액상 |
| Glucoamylase | AMG300L | 전분당화 | 액상 |
| Fungal Alpha-amylase | Fungamyl800L | Maltose Syrup 제조 | 액상 |
| Multi-enzyme Complex | Viscozyme L | 야채,과일분해시 수율증가 |
액상 |
| Pectin lyase | Pectinex XXL | 과즙청징(Pectin분해) | 액상 |
| Polygalacturonase | Pectinex Ultra SP-L | 과즙착즙수율향상 | 액상 |
아질산이온의 양을 측정하는 방법에 대해서는 다음과 같았다. 설파메타진(sulfamethazine)의 -NH2기가 아질산나트륨(sodium nitrite)과 HCl에 의해서 -H2기가 떨어져 나가고 다시 설파믹산 암모늄(ammonium sulfamate)을 넣으면 이 상태로 고정되며 N-O-(1-naphthyl) ethylenedi amine기가 붙어서 -NN-을 이루며 자주빛으로 발색된다. 또한, NO 합성효소(NO Synthase, NOS)에 의하여 생성되는 산화질소(Nitirc oxide, NO)는 빠른 속도로 질산이온(NO3 -)과 아질산이온(NO2 -)으로 변환되므로 총 NO3 -/NO2 -의 측정치를 생체 내 산화질소(Nitirc oxide, NO) 생성의 마커(marker)로서 이용할 수 있다. 질산염 환원효소(Nitrate reductase)를 이용하여 질산이온(NO3 -)을 아질산이온(NO2 -)으로 환원시킨 후, Giress 시약으로 아질산이온(NO2 -)의 양을 측정한다.
효소 종류에 따른 질산이온의 발생량을 확인한 결과는 도 1과 같았으며, 열수추출물과 비교하여 질산이온의 함유량은 시금치에서 가장 많은 함유량을 보였으며, 그 중에서도 펙틴 분해효소인 pectinex xxL, pectinex ultra와 당분해효소인 fungamyl에서 질산이온의 함량이 높게 나타났다. 또한, 셀러리에서도 펙틴분해효소pectinex xxL와 당분해효소 fungamyl에서 질산이온의 함유량이 높았으며, 비트(레드비트)에서는 당분해효소 fungamyl에서 그 함량이 높은 것을 확인할 수 있었다.
아질산이온의 생성량이 많은 효소인 펙틴 분해효소 pectinex xxL와 당분해효소 fungamyl를 1:1 혼합하여 상기와 동일한 방법으로 추출을 진행한 결과는 도 2와 같았으며, 효소를 단일로 사용한 결과보다 더 높은 아질산이온의 생성을 확인할 수 있었다.
한편, 반응 시간에 따른 질산이온의 발생량에 대해서 확인한 결과, 도 3과 같이 효소반응시 발생되는 질산이온은 안정성이 매우 떨어져 반응 중에도 소실됨을 확인할 수 있었으며, 임계치 이후 추가적인 효소반응에 의해 그 양이 급속하게 떨어지는 것을 확인하였다. 이에 발생량이 최적인 조건에서 반응을 멈추고 최대의 질산이온을 함유하는 추출물을 수득하였다.
[실시예 2: 결정화를 통한 아질산이온의 안정화]
본 실시예에서는 결정화를 통해 아질산이온을 안정화하는 공정을 확립하였다.
상기 실시예 1에서 아질산이온의 생성이 많이 나온 원료인 시금치를 깨끗이 세척하고 2 ~5 cm 크기로 절단하여 총 200g 준비하고 5배수의 정제수인 1L를 가하여 살균하였다. 이후 펙틴 분해효소 pectinex xxL와 당분해효소 fungamyl를 1:1 혼합한 복합효소를 소재 중량인 200g의 0.5%인 1g을 첨가하고 50℃에서 반응을 진행하였다. 반응 후 얻어진 추출물은 살균과 건조과정을 거쳐 최종 기능성 소재로서의 개발이 완료되는데 도 4와 같이 농축, 살균 공정에서 가해지는 열에 의해 생성된 질산이온이 소실되는 문제가 있었다. 액상 상태에서의 생성 후 살균공정을 진행할 경우 소실되는 양이 많아 생성된 질산이온의 20% 이상을 유지할 수 없다는 문제가 있었다.
한편, 건조과정에서도 상기 추출물은 생성된 효소반응으로 인하여 질산이온 등 저분자로 전환되었고, 이로 인하여 동결건조 시, 전처리 과정인 -60℃ 이상의 동결과정에서 완벽하게 동결되지 않았다. 동결건조기에 투입시 추출물이 진공압력에 의해 트레이 밖으로 끓어넘쳐 동결건조가 어려우며, 트레이에 소량을 투입하여 얇은 상태로 건조시켜야 하므로 비용이 과다하게 소모되는 문제가 있었다. 또한, 분무건조(SD)은 순간적인 열을 사용하여 수분증발에 따라 건조되는 방식인데, 안정성이 확보될 수 있다고 판단하여 분무건조를 진행하였으나 저분자 추출물의 특성상 분무건조기 내부 벽면에 묻어 30% 이상 소실되는 문제가 있었다.
이에 상기에서 얻어진 채소(시금치) 추출액에 여러 추출물 또는 화합물을 첨가하여 열을 가한 후 잔존하는 아질산이온의 함량을 확인하고자 하였다.
시금치를 깨끗이 세척하고 2 ~ 5 cm 크기로 절단하여 총 200g 준비하고 5배수의 정제수인 1L를 가하여 살균하였다. 이후 펙틴 분해효소 pectinex xxL와 당분해효소 fungamyl를 1:1 혼합한 복합효소를 소재 중량인 200g의 0.5%인 1g을 첨가하고 50℃에서 반응을 진행하여 추출액을 얻었다. 추출액을 100 ml로 분주하고 안정화제로 베타레인, 카테킨, 탄닌산, 레스베라트롤, 퀘세틴을 0.1g씩 각각 첨가하였다. 한편, 별도 실험군으로 레드비트, 셀러리, 상추, 녹차잎 각각을 시금치와 동일한 방법으로 추출한 추출액 100 ml를 시금치 추출액과 혼합하였다. 이후 각 추출액을 90℃에서 3시간 동안 살균한 다음 잔존하는 아질산이온의 농도를 분석하고 잔존하는 비율을 계산하였다.
그 결과는 하기 표 2와 같이 나타났다. 시금치 추출액에 안정화제를 각각 첨가한 경우 아질산이온의 잔존량이 현저히 증가함을 확인할 수 있었다. 또한, 시금치 추출액에 레드비트 추출액을 동량으로 혼합한 샘플에서 아질산이온의 소실이 최소화되는 결과를 확인할 수 있었다.
| 대조군 | 베타레인 | 카테킨 | 탄닌산 | 레스베라트롤 | 퀘세틴 | 비트 추출물 |
셀러리 추출물 |
상추 추출물 |
녹차잎추출물 | |
| 아질산이온 잔존량 (%) |
18.4% | 75.2% | 65.3% | 41.3% | 52.3% | 48.6% | 82.8% | 68.5% | 71.8% | 59.6% |
상기의 결과로부터 시금치 추출액에 베타레인을 함유한 레드비트 추출액을 혼합하는 것이 아질산이온 안정화에 가장 효과적인 방법임을 확인할 수 있었다.
[실시예 3: 시금치, 비트를 원료로 하여 아질산이온이 염 형태로 안정화된 채소 발효물의 제조]
상기 실시예 2의 결과를 바탕으로, 채소로 시금치 및 비트를 선정하였다. 실험을 위한 추출액의 제조는 시금치와 비트 각 100g을 깨끗이 세척하고 2 ~5 cm 크기로 절단하여 총 200g 준비하고 5배수의 정제수인 1L를 가하여 살균하였다. 이후 펙틴 분해효소 pectinex xxL와 당분해효소 fungamyl를 1:1 혼합한 복합효소를 소재 중량인 200g의 0.5%인 1g을 첨가하고 50℃에서 반응을 진행하여 추출액을 얻었다.
이때, 추출액 내 아질산이온의 산화를 통한 불안정화를 방지하기 위하여 탄산나트륨, 탄산칼슘, 탄산칼륨 및 탄산마그네슘을 추출액의 0.5% 비율로 첨가하여 염기성 조건에 90℃에서 3시간 동안 살균한 다음 잔존하는 아질산이온의 농도를 분석하고 잔존하는 비율을 계산하였다. 그 결과는 하기 표 3과 같이 탄산나트륨을 첨가하였을 때 아질산이온의 안정성이 가장 높게 유지되는 것을 확인할 수 있었다.
| 무첨가 | 탄산나트륨 | 탄산칼슘 | 탄산칼륨 | 탄산마그네슘 | |
| 아질산이온 잔존량(%) |
81.3% | 99.1% | 89.3% | 94.1% | 91.6% |
이상과 같은 결과로부터, 이온화되어 있는 아질산이온의 열안정성 향상을 도모할 수 있었다. 이상 종합하면 시금치와 레드비트 혼합 추출액에 펙틴 분해효소 pectinex xxL와 당분해효소 fungamyl를 1:1 혼합한 복합효소를 처리하고, 탄산나트륨을 첨가하여 아질산염이 과생성된 채소 발효물을 제조하는 방법이 아질산이온의 열안정성 향상을 위한 가장 최적화된 방법임을 알 수 있었다. 이를 통해 제조공정상 가해지는 열에 의해 아질산이온이 소실되는 문제를 해결하고, 그 양을 유지하여 안정적인 소재로서의 활용성을 가지게 된다.
Claims (7)
- 시금치, 비트 및 샐러리 중 하나 이상의 채소에, 당분해효소 및 펙틴분해효소를 혼합한 혼합효소로 10~20시간 동안 반응시켜 아질산이온의 기질인 질산이온의 생성량을 늘림으로써, 질산이온환원효소(Nitrate reductase)에 의해 아질산이온이 과생성된 채소 발효물을 제조하는 단계(a); 및
상기 아질산이온이 과생성된 채소 발효물에, 베타레인, 카테킨, 탄닌산, 레스베라트롤, 퀘세틴 중 선택되는 어느 하나 이상의 화합물 또는 이 화합물을 포함하는 천연추출물 또는 나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘 중 선택되는 어느 하나 이상의 양이온을 첨가하여 아질산염이 과생성된 채소 발효물을 제조하는 단계(b);를 포함하되,
상기 당분해효소는, 글루코아밀라아제(glucoamylase), 알파-아밀라아제(alpha-amylase) 중 선택되는 어느 하나이고,
상기 펙틴분해효소는, 펙틴 리아제(pectin lyase) 및 폴리갈락투로나아제(polygalacturonase) 중 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 아질산염 함유 채소 발효물의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 질산이온환원효소(Nitrate reductase)는,
채소 내에 존재하는 것을 특징으로 하는 아질산염 함유 채소 발효물의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 채소 발효물은,
아질산이온을 아질산염으로 변형시킴으로써, 아질산이온이 열에 불안정한 것을 해소한 것을 특징으로 하는 아질산염 함유 채소 발효물의 제조방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 채소는,
비트를 포함하여 2개 이상 사용되는 것을 특징으로 하는 아질산염 함유 채소 발효물의 제조방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 베타레인을 포함하는 천연추출물은 레드비트 추출물인 것을 특징으로 하는 아질산염 함유 채소 발효물의 제조방법.
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| 대한민국 등록특허 10-2084748호(등록일자: 2020.02.27)는 산화질소 공급을 위한 부추 발효물의 제조방법에 관한 것으로, 채소 자체에 함유된 효소 성분과 배양한 효모 사카로마이세스 세레비지애(Saccharomyces cerevisiae) MD315 (KCTC13835BP)에 의하여 아질산 이온의 생성을 증가시키는 부추 발효물의 제조방법 및 이를 포함하는 것을 특징으로 하는 식품용 조성물에 대해 기재되어 있다. |
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