KR20130035594A - 눈꽃동충하초 추출물을 유효성분으로 포함하는 발효유 및 이의 제조 방법 - Google Patents
눈꽃동충하초 추출물을 유효성분으로 포함하는 발효유 및 이의 제조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 눈꽃동충하초(Paecilomyces japonica) 추출물을 유효성분으로 포함하는 발효유 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 발효유는 발효 및 저장 중 pH, 적정산도 및 유산균수, 그리고 발효유 색도에 있어 발효유의 규격기준을 만족한다. 또한, 색, 향기, 맛, 조직감, 후미 그리고 전반적인 기호도에 대한 관능성이 우수하고, 우수한 항산화 활성으로 인한 기능성 발효유로 이용될 수 있다.
Description
본 발명은 눈꽃동충하초 추출물을 유효성분으로 포함하는 발효유 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
발효유는 우유, 산양유, 마유 등 포유동물의 젖을 유산균이나 효모를 스타터(starter)로 이용해 발효시킨 제품으로 정의되며, 러시아의 과학자 Elie Metchnikoff가 불가리아 사람들이 장수를 누리는 것이 락토바실러스(Lactobacillus)로 발효된 발효유의 섭취 때문이라는 것을 밝혀낸 이래로 프로바이오틱 박테리아(probiotic bacteria)로써 유산균의 기능성은 오랫동안 연구되어 오고 있다[1].
유산균은 인체 외부로부터 병원성균 또는 설사를 일으키는 세균의 감염을 예방하여 장내 미생물의 균형 유지[2], 발암 예방[3], 콜레스테롤 저하[4] 등의 기능이 기대되기 때문에 세계 각국에서 발효유뿐만 아니라 다른 유산균 식품, 의약품 분야에서 널리 사용되고 있다.
국내에는 1971년부터 발효유가 생산 및 시판되기 시작하였으며, 특히 1990년대부터는 소득수준 향상으로 발효유제품의 고급화 및 건강 지향적 선호경향이 가속화됨에 따라 배양인삼[5], 땅콩[6], 녹차와 쑥차[7], 삼백초[8], 염장죽순[9], 클로렐라[10] 등 다양한 기능성 식품 소재를 첨가함으로써 생리활성이 강화된 발효유를 제조하려는 연구가 활발하게 진행되고 있다.
오래전부터 한방에서 약재로 사용되고 있는 동충하초는 중국의 고서 본초종신[11], 본초습유[12], 중약대사전[13]에 따르면 몸의 원기를 허약하게 만드는 소모성 폐질환, 폐결핵이나 천식 같은 질환에 주로 사용 되어져 왔으며 그 외에 신장을 튼튼하게 하고 정력 증강, 혈과 기침 치료, 유정과 조루증 치료 등에도 효과가 있다고 서술되어 있다. 이외에도 신장 및 간 기능 증가[14,15], 면역기능증가[16] 항균성 및 항종양 작용[17,18], 생체산화방지[19] 등 여러 효능이 임상실험을 통해 확인되면서 기능성 식품소재로 인정받기 시작했다.
누에, 벌, 매미, 나비, 풍뎅이 및 이들의 애벌레, 번데기 그리고 유충 등 기주가 되는 곤충에 따라 전 세계적으로 약 300여 종의 동충하초가 보고되고 있으며[20], 이 중 식품의약품안전청의 식용 가능 허가를 받은 것은 눈꽃동충하초(Paecilomyces japonica)와 밀리터리스 동충하초(Cordyceps militaris) 뿐이다.
동충하초는 국내에서 자연적으로 생산되는 양이 워낙 적고 살아있는 벌레에 기생하여 번식하는 특성으로 인해 대량생산이 어려웠으나 1997년 농촌진흥청 잠사곤충부에 의해 눈꽃동충하초(Paecilomyces japonica) 인공재배에 성공하면서 대량생산이 가능하게 되었다[21]. 그 후 눈꽃동충하초 재배농가와 생산량은 급격하게 증가하였으나 아직까지 동충하초를 이용한 가공식품은 건조분말이나 추출액 등에 그치고 있는 실정이다.
따라서 본 발명에서는 눈꽃동충하초의 이용성 다양화 및 생리활성이 강화된 발효유 개발을 목적으로, 눈꽃동충하초 자실체와 균사체를 각각 첨가한 발효유 제조 및 품질을 평가함으로써 제조 가능성에 대한 기초 자료를 제공하고자 하였다.
본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 문헌이 참조 되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.
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4. Marteau P, Vaerman JP, Bord JP, Brassart D, Pochart P, Desjeux JF. 1997. Effects of intrajejunal perfusion and chronic ingestion of Lactobacillus johnsonii strain LA1 on serum concentrations and jejunal secretions of immunoglobulins and serum proteins in healthy humans. Gastroenterologie Clinique et Biologique 21: 293-298.
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본 발명자들은 품질 특성이 우수하고 기능성을 가지는 발효유를 개발하고자 노력하였다. 그 결과, 눈꽃동충하초 추출물 및 유산균 혼합균주를 이용하여 발효유를 제조한 결과, 발효 및 저장 중 pH, 적정산도 및 유산균수, 그리고 발효유 색도 및 관능성(색, 향 및 전체적인 기호도 등)의 품질 특성이 우수하고, 우수한 항산화 활성의 기능성을 가짐을 확인함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 발효유를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 발효유의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 눈꽃동충하초(Paecilomyces japonica) 추출물을 유효성분으로 포함하는 발효유를 제공한다.
본 발명자들은 품질 특성이 우수하고 기능성을 가지는 발효유를 개발하고자 노력하였다. 그 결과, 눈꽃동충하초 추출물 및 유산균 혼합균주를 이용하여 발효유를 제조한 결과, 발효 및 저장 중 pH, 적정산도 및 유산균수, 그리고 발효유 색도 및 관능성(색, 향 및 전체적인 기호도 등)의 품질 특성이 우수하고, 우수한 항산화 활성의 기능성을 가짐을 확인하였다.
본 명세서에서 용어 “동충하초”는 겨울에 벌레 상태로 있다가 여름이 되면 풀 모양이 된다는 뜻에서 나온 이름으로, 곤충에서 자실체가 형성되는 자낭균류의 일종이고, 주로 온습도가 높아지는 시기에 살아있는 곤충의 몸속으로 들어가 발육 증식하면서 기주 곤충을 죽이고 얼마 후 자실체를 곤충의 표피에 형성하는 일종의 약용버섯을 말한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 눈꽃동충하초 추출물은 눈꽃동충하초의 자실체(fruit body) 또는 균사체(mycelium)의 추출물이다.
본 발명의 유효성분으로 이용되는 눈꽃동충하초 추출물은 당업계에 공지된 통상적인 추출 과정에서 의해 얻을 수 있는 추출물을 포함한다. 예를 들어, (a) 물, (b) 탄소수 1-4의 무수 또는 함수 저급 알코올(메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 등), (c) 상기 저급 알코올과 물과의 혼합용매, (d) 아세톤, (e) 에틸 아세테이트, (f) 클로로포름, (g) 부틸아세테이트 또는 (h) 1,3-부틸렌글리콜을 추출용매로 하여 얻은 추출물이 본 발명의 유효성분에 포함된다. 바람직하게는, 본 발명의 추출물은 물, 에탄올 또는 에탄올과 물의 혼합용매를 추출용매로 하여 얻은 것이며, 가장 바람직하게는 물을 추출용매로 하여 얻은 것이다.
한편, 본 발명의 추출물은 상기한 추출 용매뿐만 아니라, 다른 추출 용매를 이용하여도 실질적으로 동일한 효과를 나타내는 본 발명의 추출물이 얻어질 수 있다는 것은 당업자에게 자명한 것이다. 또한, 본 발명의 추출물은 상술한 추출 용매에 의한 추출물뿐만 아니라, 통상적인 정제 과정을 거친 추출물도 포함한다. 예컨대, 일정한 분자량 컷-오프 값을 갖는 한외여과막을 이용한 분리, 다양한 크로마토그래피(크기, 전하, 소수성 또는 친화성에 따른 분리를 위해 제작된 것)에 의한 분리 등, 추가적으로 실시된 다양한 정제 방법을 통해 얻어진 분획도 본 발명의 추출물에 포함되는 것이다.
본 발명의 추출물은 감압 증류 및 동결 건조 또는 분무 건조 등과 같은 추가적인 과정에 의해 분말 상태로 제조될 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 발효유에 이용되는 유효성분은 발효유 전체 중량에 대하여 0.1 내지 5.0 중량%로 포함되고, 보다 바람직하게는 0.3-3.0 중량%, 가장 바람직하게는 0.5-1.0 중량%이다. 유효성분의 중량이 0.1 중량% 미만일 때는 그 효과가 나타나기 어렵고, 5.0 중량%를 초과하는 경우에는 함량의 증가에 따라 관능성이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명의 다른 바람직한 구현예에 따르면, 상기 발효유는 락토바실러스 엑시도필러스(Lactobacillus acidophilus), 스트렙토코커스 써모필러스(Streptococcus thermophilus) 및 비피도박테리움 비피둠(Bifidobacterium bifidum)을 포함하는 혼합균주를 발효스타터로 하여 수득된다.
본 발명의 보다 바람직한 구현예에 따르면, 상기 혼합균주는 락토바실러스 엑시도필러스, 스트렙토코커스 써모필러스 및 비피도박테리움 비피둠이 1 : 1 : 1의 비율로 혼합되어 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 구현예에 따르면, 상기 발효유는 항산화 활성을 가진다.
본 발명의 발효유는 우수한 전자공여능 활성을 통하여 항산화 효과를 발휘한다. 본 발명의 발효유는 산화 상태를 억제 또는 제거하여 예방 또는 치료할 수 있는 다양한 질환, 질병 또는 이상 상태에 적용될 수 있다. 본 발명의 발효유에 의해 예방 또는 치료될 수 있는 항산화-관련 질환은, 아테롬성 동맥경화증, 관상동맥질환, 심장동맥 재협착, 재관류 손상, 파키슨병 또는 알츠하이머 질환과 같은 신경변성 질환, 뇌졸중, 암, 노화, 심혈관 질환, 골다공증, 중추신경계 장애, 말초혈관 질환 및 호흡곤란을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
많은 질환상태와 자유라디칼 손상과의 상관관계는 널리 입증되어 있으며 효소, 이온채널, 구조 단백질 및 막지질을 포함하는 많은 세포 구성성분이 반응성 자유 라디칼 종에 대한 잠재적인 표적물이다(Rice-Evans C, Mol Aspects of Med 13(1):1-111(1992)). 상기 잠재적인 표적물과 자유 라디칼의 반응은 특정범위의 세포기능을 손상시켜 병리학적 변화를 유발하여 궁극적으로 세포를 사멸시킨다. 또한, 생리학적인 산화에 의해 다양한 질병이 야기되는 것은, 미국 특허 제 5750351; 5773209; 5773231 및 5846959호에 개시되어 있다.
본 발명의 발효유은 우수한 전자 공여능 활성으로 산화적 손상으로부터 DNA, 단백질(지단백질 포함) 및 막지질을 보호한다.
본 발명의 발효유는 상술한 본 발명의 유효성분뿐만 아니라, 식품 제조 시에 통상적으로 첨가되는 성분을 포함하며, 예를 들어, 단백질, 탄수화물, 지방, 영양소, 조미제 및 향미제를 포함한다. 상술한 탄수화물의 예는 모노사카라이드, 예를 들어, 포도당, 과당 등; 디사카라이드, 예를 들어 말토스, 슈크로스, 올리고당 등; 및 폴리사카라이드, 예를 들어 덱스트린, 사이클로덱스트린 등과 같은 통상적인 당 및 자일리톨, 소르비톨, 에리트리톨 등의 당알콜이다. 향미제로서 천연 향미제 [타우마틴, 스테비아 추출물 (예를 들어 레바우디오시드 A, 글리시르히진 등]) 및 합성 향미제(사카린, 아스파르탐 등)를 사용할 수 있다.
예컨대, 본 발명의 유효성분 이외에 구연산, 액상과당, 설탕, 포도당, 초산, 사과산, 과즙, 두충 추출액, 대추 추출액 등을 추가로 포함시킬 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 다음의 단계를 포함하는 발효유의 제조 방법을 제공한다: (ⅰ) 눈꽃동충하초(Paecilomyces japonica) 추출물을 준비하는 단계; (ⅱ) 상기 눈꽃동충하초 추출물, 탈지분유 및 물을 혼합하고 살균하는 단계; 및 (ⅲ) 상기 단계 (ⅱ)의 결과물에 락토바실러스 엑시도필러스(Lactobacillus acidophilus), 스트렙토코커스 써모필러스(Streptococcus thermophilus) 및 비피도박테리움 비피둠(Bifidobacterium bifidum)을 포함하는 혼합균주를 첨가하고 상기 혼합균주를 발효스타터로 하여 발효시키는 단계.
본 발명의 발효유의 제조 방법은 상술한 본 발명의 발효유를 제조하는 것으로서, 이 둘 사이에 공통된 내용은 반복 기재에 따른 명세서의 과도한 복잡성을 피하기 위하여, 그 기재를 생략한다.
이하, 발효유를 제조하기 위한 본 발명의 방법을 단계별로 상세하게 설명하면 다음과 같다:
(ⅰ) 눈꽃동충하초 추출물의 준비
우선, 본 발명의 방법은 눈꽃동충하초 추출물을 준비한다.
눈꽃동충하초 추출물의 준비는 상업적으로 구입하여 이용하거나 상술한 추출방법에 의해 추출하여 이용할 수 있다.
(ⅱ) 상기 눈꽃동충하초 추출물, 탈지분유 및 물의 혼합 및 살균
그 다음, 본 발명의 방법은 상기 눈꽃동충하초 추출물, 탈지분유 및 물을 혼합하고 살균하는 단계를 거친다.
상기 혼합은 당업계에 공지된 다양한 호모게나이저를 이용하여 혼합물을 균질화시켜 실시한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 살균은 50-80℃에서 10-60분 동안 실시하고, 보다 바람직하게는 60-70℃에서 20-40분 동안 실시한다.
본 발명의 방법에 발효유의 베이스는 탈지분유를 주성분으로 하지만 다른 전지분유, 유지방, 유청단백, 카제인단백 등의 다른 유성분을 더 포함할 수 있다.
(ⅲ) 상기 단계 (ⅱ)의 결과물에 유산균 혼합균주의 첨가 및 발효
상기 락토바실러스 엑시도필러스(Lactobacillus acidophilus), 스트렙토코커스 써모필러스(Streptococcus thermophilus) 및 비피도박테리움 비피둠(Bifidobacterium bifidum)을 포함하는 혼합균주는 락토박실리(Lactobacilli) MRS 브로스 배지에 접종하고 37℃에서 24시간 배양하여 스타터(starter)로 이용한다.
이어, 배양한 혼합균주를 상기 단계 (ⅱ)의 결과물에 첨가하고 상기 혼합균주를 발효스타터로 하여 발효 과정을 거친다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 발효는 32-37℃에서 12-24시간 동안 실시하고, 보다 바람직하게는 35-37℃에서 18-24시간 동안 실시한다.
이러한 방법으로 품질 특성이 우수하고 기능성을 가지는 눈꽃동충하초를 유효성분으로 포함하는 발효유를 제조할 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:
(ⅰ) 본 발명은 눈꽃동충하초 추출물을 유효성분으로 포함하는 발효유 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
(ⅱ) 본 발명의 발효유는 발효 및 저장 중 pH, 적정산도 및 유산균수, 그리고 발효유 색도에 있어 발효유의 규격기준을 만족한다.
(ⅲ) 또한, 색, 향기, 맛, 조직감, 후미 그리고 전반적인 기호도에 대한 관능성이 우수하고, 우수한 항산화 활성으로 인한 기능성 발효유로 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 눈꽃동충하초(Paecilomyces japonica)가 첨가된 발효유를 보여주는 사진이다. A는 대조군, B는 눈꽃동충하초 자실체 0.5% 첨가군(FB 0.5), C는 자실체 1.0% 첨가군(FB 1.0), D는 균사체 0.5% 첨가군(M 0.5) 및 E는 균사체 1.0% 첨가군(M 1.0)을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 눈꽃동충하초(Paecilomyces japonica)가 첨가된 발효유에 대한 관능성 검사 결과를 보여주는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 눈꽃동충하초(Paecilomyces japonica)가 첨가된 발효유의 전자공여능을 보여주는 그래프이다. 다른 위첨자는 p<0.05에서의 Duncan's multiple comparison test로 시료 간의 유의적인 차이를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 눈꽃동충하초(Paecilomyces japonica)가 첨가된 발효유에 대한 관능성 검사 결과를 보여주는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 눈꽃동충하초(Paecilomyces japonica)가 첨가된 발효유의 전자공여능을 보여주는 그래프이다. 다른 위첨자는 p<0.05에서의 Duncan's multiple comparison test로 시료 간의 유의적인 차이를 나타낸다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명 하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 요지 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
실시예
본 명세서 전체에 걸쳐, 특정 물질의 농도를 나타내기 위하여 사용되는 “%“는 별도의 언급이 없는 경우, 고체/고체는 (중량/중량) %, 고체/액체는 (중량/부피) %, 그리고 액체/액체는 (부피/부피) %이다.
실험재료 및 방법
재료
실험에 사용한 눈꽃동충하초(Paecilomyces japonica) 자실체 및 균사체 추출 분말은 경남 진해시 소재 (주)KBF에서 구입하여 -40℃ 초저온 냉동고(deep freezer)(MDF U-442, Sanyo, 일본)에 보관하면서 실험에 사용하였다. 발효유 제조에 사용한 탈지분유는 서울우유협동조합의 제품을 구입하여 사용하였다.
사용균주 및 배지
유산균주는 Chr. Hansen(Denmark)에서 구입한 락토바실러스 엑시도필러스(Lactobacillus acidophilus)(LA-5), 스트렙토코커스 써모필러스(Streptococcus thermophilus)(TH-4), 비피도박테리움 비피둠(Bifidobacterium bifidum)(BB-12)을 각각 락토박실리(Lactobacilli) MRS 브로스 배지(Difco, USA)에 접종(0.5%, w/v)하고 37℃에서 24시간 배양하여 스타터(starter)로 사용하였다.
눈꽃동충하초 추출물 첨가 발효유 제조
발효유는 탈지분유를 첨가하여 고형분 함량 14%로 조절하고 호모게나이저(AM-11, Nihonseiki Kaisha, 일본)로 2분간 균질화시킨 후 65℃에서 30분간 가열처리하여 살균하였다. 살균된 시료는 37℃로 방냉한 후 유산균 혼합 균주(Lac. acidophilus + Str. thermophilus + Bif. bifidum, 1:1:1, v/v)를 3%(v/v) 접종하고 37℃에서 24시간 발효시켜 제조하였다. 눈꽃동충하초 첨가 발효유는 자실체, 균사체 추출 분말을 각각 0.5%와 1.0%를 첨가하여 제조하였다(표 1). 이하 표에서, 눈꽃동충하초 자실체 0.5% 첨가군은 FB(Fruit body) 0.5, 자실체 1.0% 첨가군은 FB 1.0, 균사체 0.5% 첨가군은 M(Mycelium) 0.5 및 균사체 1.0% 첨가군은 M 1.0으로 나타내었다.
- | 탈지분유 (Powdered skim milk) |
자실체 (Fruit body) |
균사체 (Mycelium) |
물 (Water) |
합계 (중량%) |
대조군 | 14.0 | - | - | 86.0 | 100 |
FB 0.5 | 13.5 | 0.5 | - | 86.0 | 100 |
FB 1.0 | 13.0 | 1.0 | - | 86.0 | 100 |
M 0.5 | 13.5 | - | 0.5 | 86.0 | 100 |
M 1.0 | 13.0 | - | 1.0 | 86.0 | 100 |
pH 및 적정산도
발효 중 경시적인 젖산균의 산 생성을 조사하기 위하여 pH 및 적정산도를 측정하였다. pH는 pH 미터(420A, Orion, 미국)로 측정하였고, 적정산도는 발효유 5 g에 증류수 45 mL를 가한 후 잘 혼합해 10 mL를 취한 뒤 페놀프탈레인용액 3방울을 넣고 0.1 N NaOH로 중화하여 젖산으로 환산해 나타내었다.
유산균수
발효 중 유산균의 생육정도를 알아보기 위하여 시료를 적당한 농도로 희석하고 락토바실리(Lactobacilli) MRS 브로스 아가(Difco, 미국)에 도말한 후 37℃에서 72시간 배양하여 나타난 30-300개의 흰색 콜로니를 계수하여 CFU(colony forming unit)/mL로 나타내었다.
색도
색도는 색도측정기(CR-300, Minolta, Japan)를 사용하여 측정하였다. 먼저 표준색판(Y=93.7, X=0.3155, y=0.3323)으로 보정한 다음 시료의 색도를 측정하였으며 측정값은 명도를 나타내는 L값(lightness), 적색을 나타내는 a값(redness) 및 황색을 나타내는 b값(yellowness)으로 나타내었다.
관능검사
눈꽃동충하초 첨가가 발효유의 관능특성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 관능검사를 실시하였다. 발효가 완료된 각각의 시료에 10%(w/v) 설탕을 첨가하고 잘 균질화시킨 다음 4℃ 냉장고에 24시간 보관한 뒤 관능검사 시 시료로 사용하였다. 검사원은 영남대학교 식품영양학과 대학원생 및 학부생 38명을 대상으로 하였으며 검사항목은 색(color), 향기(flavor), 맛(taste), 조직감(mouthfeel), 후미(aftertaste) 그리고 전반적인 기호도(overall acceptability)에 대하여 최저 1점, 최고 5점으로 5-point Likert scales을 이용해 평가하였다.
저장성 검사
발효유는 상당기간 저온 유통되므로 저장 기간 중 품질변화를 확인하기 위하여 발효 24시간 후 15일 동안 4℃의 냉장고에 보관하며 3일 간격으로 pH, 적정산도 또는 유산균수의 변화를 측정하여 비교하였다.
전자공여능
시료의 전자공여능은 Mitsuda 등[22]의 방법을 일부 변형하여 각 시료의 DPPH(1,1-diphenyl-2-picryl hydrazyl, Sigma, 미국)에 대한 전자공여 효과로써 시료의 환원력을 측정하였다. DPPH 용액은 100 mL 에탄올에 DPPH 16 mg을 녹인 후 증류수 100 mL를 혼합하여 와트만 여과지(Whatman filter paper) No. 2에 여과시켜 만들었다. 발효유는 3000 rpm에서 10분간 원심분리(MF-300, Hanil, 한국)하여 얻은 상등액을 5% 농도로 희석하였다. 이 용액 1 mL에 DPPH 용액 5 mL를 혼합하여 스펙트로포토미터(Spectrophotometer)(U-2000, Hitachi, 일본)로 528 nm에서 흡광도를 측정한 후 아래의 수학식 2를 이용해 전자공여능을 산출하였다. 이때 대조군인 아스코르빈산(ascorbic acid, Wako, 일본)은 5%의 시료와 동일 농도로 첨가하여 동일한 방법으로 흡광도를 측정하였다.
Sabs : 시료의 528 nm에서의 흡광도
Babs : DPPH 대신 d-H2O의 528 nm에서의 흡광도
Cabs : 시료 대신 d-H2O의 528 nm에서의 흡광도
통계처리
본 실험의 결과는 SPSS 14.0 프로그램으로 일원배치 분산분석법을 시행하여 나온 결과를 평균±표준편차로 나타내었다. 군 간의 유의적인 차이는 p<0.05 수준에서 Duncan's multiple range test로 검정하였다.
실험 결과 및 고찰
눈꽃동충하초 추출물 첨가에 따른 발효 중 pH 및 적정산도의 변화
눈꽃동충하초를 첨가한 발효유의 산 생성 정도를 알아보기 위하여, 눈꽃동충하초 자실체와 균사체를 각각 0.5%와 1.0%를 첨가하여 37℃에서 24시간 동안 발효시키면서 6시간 간격으로 pH와 적정산도를 측정하였고 그 결과는 아래 표 2 및 3에 정리하였다.
시료 | 발효 시간(hours) | ||||
0 | 6 | 12 | 18 | 24 | |
대조군 | 6.44±0.03 | 4.76±0.02c | 4.21±0.01d | 4.04±0.04b | 3.91±0.04 |
FB 0.5 | 6.43±0.04 | 4.60±0.01a | 4.16±0.02bc | 4.00±0.03ab | 3.88±0.04 |
FB 1.0 | 6.44±0.02 | 4.58±0.01a | 4.15±0.01ab | 3.97±0.03a | 3.87±0.03 |
M 0.5 | 6.43±0.03 | 4.65±0.01b | 4.17±0.01c | 4.00±0.02ab | 3.89±0.03 |
M 1.0 | 6.43±0.03 | 4.59±0.03a | 4.14±0.01a | 3.98±0.03a | 3.87±0.03 |
평균±S.D.
동일 컬럼 내의 다른 위첨자는 p<0.05에서의 Duncan's multiple comparison test로 시료 간의 유의적인 차이를 나타낸다.
상기 표 2에서 볼 수 있듯이, 발효 12시간 동안은 모든 군에서 pH가 급격히 감소하였으나 그 이후부터는 서서히 감소하였다. 대조군 보다 자실체 및 균사체 첨가군에서 더 낮은 pH를 나타냈으며 자실체 1.0% 첨가군 및 균사체 1.0% 첨가군은 발효 24시간 후 3.87로 가장 낮은 pH를 보였다.
Kroger와 Weaver[23]는 발효유의 바람직한 pH 범위를 3.27-4.53이라고 하였으며 본 실시예에서는 발효 12시간 후부터 모든 군에서의 pH가 4.14-4.21를 나타내어, 이 기준을 만족시켰다.
시료 | 발효시간(hours) | ||||
0 | 6 | 12 | 18 | 24 | |
대조군 | 0.28±0.04 | 0.93±0.03 | 1.27±0.04 | 1.50±0.07 | 1.61±0.03a |
FB 0.5 | 0.27±0.06 | 0.98±0.04 | 1.32±0.06 | 1.54±0.02 | 1.67±0.08ab |
FB 1.0 | 0.26±0.03 | 0.96±0.05 | 1.31±0.03 | 1.53±0.03 | 1.70±0.04b |
M 0.5 | 0.23±0.02 | 0.96±0.02 | 1.36±0.11 | 1.50±0.03 | 1.66±0.04ab |
M 1.0 | 0.24±0.05 | 1.00±0.09 | 1.26±0.01 | 1.47±0.03 | 1.69±0.02b |
평균±S.D.
동일 컬럼 내의 다른 위첨자는 p<0.05 수준에서 Duncan's multiple comparison test로 시료 간의 유의적인 차이를 나타낸다.
상기 표 3에서 확인할 수 있듯이, 자실체 및 균사체 첨가에 따른 적정산도는 pH 감소와 더불어 24시간 동안 꾸준히 증가하였으며, 자실체 및 균사체 첨가량 증가에 따라 보다 더 높은 산도 값을 보였다. 발효 24시간 후 비교예의 적정산도는 1.61인데 반해 자실체 1.0% 첨가군 및 균사체 1.0% 첨가군의 적정산도는 각각 1.70과 1.69를 나타내었다.
Rasic과 Kurmann[24]에 따르면 정상적인 제품의 산도는 0.95-1.20 범위라고 하였는데, 본 실시예에서는 발효 12시간 후부터 대조군을 비롯한 모든 군에서 1.26-1.36의 산도를 나타내기 시작했다.
땅콩[6], 녹차와 쑥차[7] 첨가 발효유 제조 시에도 본 실시예에서와 같이 적정범위보다 높은 산도 값이 나타났다고 하였는데, 이는 스타터(starter)로 단일균이 아닌 혼합균을 사용함으로써 균주 간의 상호보완적인 상승작용에 의해서 산 생성이 촉진됨에 따른 것으로 사료된다[25].
눈꽃동충하초 추출물 첨가에 따른 발효 중 유산균수의 변화
발효시간에 따른 유산균수 변화를 측정한 결과는 하기 표 4에 정리하였다:
시료 | 발효시간(hours) | ||||
0 | 6 | 12 | 18 | 24 | |
대조군 | 0.75±0.07a | 14.13±2.77a | 33.67±5.50ab | 47.17±6.11abc | 50.50±5.09ab |
FB 0.5 | 0.88±0.11b | 12.97±3.36a | 27.50±6.47a | 45.00±4.29ab | 46.00±3.35a |
FB 1.0 | 0.81±0.09ab | 16.62±2.37ab | 33.17±3.87ab | 42.33±6.12a | 52.00±7.72ab |
M 0.5 | 0.90±0.08b | 19.10±2.84b | 36.83±7.44b | 51.67±4.41c | 58.00±6.63b |
M 1.0 | 0.88±0.06b | 15.87±3.25ab | 30.00±7.32ab | 49.00±4.56bc | 53.67±7.66ab |
평균±S.D.
동일 컬럼 내의 다른 위첨자는 p<0.05 수준에서 Duncan's multiple comparison test로 시료 간의 유의적인 차이를 나타낸다.
상기 표 4에서 확인할 수 있듯이, 모든 군에서 24시간 동안 계속해서 증가하는 경향을 보였으며, 발효 18시간까지는 모든 군의 유산균수가 모두 급격히 증가한데 반해, 발효 24시간에는 자실체 1.0% 첨가군과 균사체 첨가군들에서만 눈에 띄는 증가를 나타내었다.
발효시간이 경과할수록 자실체 첨가군보다 균사체 첨가군의 유산균수가 더 높아지는 경향을 보여 균사체 첨가 시 유산균의 생육이 더욱 촉진되는 것으로 사료된다. 이는 유산균 생육을 촉진시키는 작용을 하는 아미노산과 무기질 성분이 자실체와 균사체에 비교적 높은 농도로 함유되어 있는 동시에, 천연항생물질이자 면역증강물질로 알려진 코디세핀(cordycepin)성분이 균사체에는 100 g당 32 mg이 함유되어 있는데 반해 자실체에는 약 1.5배인 54 mg 함유되어 있다는 연구 결과[26]에 비추어 봤을 때, 아마도 이러한 유효성분이 유산균 생육 저해작용을 함으로써 결과적으로 코디세핀(cordycepin)함량이 상대적으로 높은 자실체 첨가군이 균사체 첨가군보다 적은 유산균수를 나타낸 것으로 사료된다.
식품공전[27]에 의하면 신선한 액상 및 호상 발효유의 유산균수는 각각 107, 108 CFU/mL 이상으로 규정하고 있다. 본 실시예에서는 발효 전 모든 군의 유산균수가 0.75-0.90(107 CFU/mL)으로 이미 액상 발효유의 유산균수 범위를 만족했으며, 발효 6시간 후부터는 모든 군의 유산균수가 12.97-19.10(107 CFU/mL)으로 나타나 호상 발효유의 적정범위도 만족하였다.
눈꽃동충하초 첨가 발효유의 색도
눈꽃동충하초를 첨가한 발효유의 색도를 측정한 결과는 아래 표 5와 같고 그 촬영한 사진은 도 1에 나타내었다:
시료 | L | a | b |
대조군 | 92.97±1.37b | -2.58±0.13b | 8.78±0.85a |
FB 0.5 | 90.85±3.19a | -3.09±0.19a | 16.61±0.37c |
FB 1.0 | 91.011±0.26a | -3.13±0.11a | 21.58±0.28d |
M 0.5 | 93.49±0.22b | -2.51±0.03b | 8.76±0.40a |
M 1.0 | 93.36±0.21b | -2.38±0.03c | 9.32±0.21b |
평균±S.D.
동일 컬럼 내의 다른 위첨자는 p<0.05 수준에서 Duncan's multiple comparison test로 시료 간의 유의적인 차이를 나타낸다.
상기 표 5에서 알 수 있듯이, 색의 명도를 나타내는 L값은 자실체 첨가군에서 유의적으로 낮게 나타나 자실체 0.5% 첨가군이 90.85으로 가장 낮았으며 적색을 나타내는 a값 또한 자실체 첨가군에서 유의적으로 낮게 나타나 자실체 1.0% 첨가군의 값이 -3.13으로 가장 낮았다.
반면 황색을 나타내는 b값은 자실체 1.0% 첨가군에서 21.58로 유의적으로 가장 높았고 그 다음 자실체 0.5% 첨가군이 16.61로 뒤를 이었다. 이러한 결과는 자실체 자체가 가지는 노란 색소에 의한 것으로 보인다.
눈꽃동충하초 첨가 발효유의 관능검사
눈꽃동충하초 추출물 첨가 발효유의 관능특성을 알아보기 위하여 색, 향기, 맛, 조직감, 후미 그리고 전반적인 기호도에 대하여 관능검사를 실시한 결과는 도 2에 나타내었다.
도 2에서 볼 수 있듯이, 색에서는 자실체 0.5% 첨가군과 1.0% 첨가군이 가장 낮은 점수를 보였고, 향과 맛에서는 자실체 1.0% 첨가군의 점수가 가장 낮았으며 다른 군 간에는 비슷한 기호도를 보였다. 조직감 또한 자실체 1.0% 첨가군이 가장 낮은 점수를 얻었으며 향미에서도 비슷한 경향을 보였다. 전반적인 기호도는 대조군과 균사체 첨가군에서 비교적 높은 기호도를 보였으며 균사체 첨가량이 높을수록 더 낮은 기호도를 보였다. 비교적 특성이 강한 땅콩, 삼백초[8] 첨가 발효유 관능검사에서도 첨가량이 증가함에 따라 낮은 선호도를 보여 본 실시예에서와 유사한 결과를 나타냈다.
이러한 결과는 재료 첨가량 증가에 따라 짙어지는 발효유의 색이 흰색의 발효유에 익숙한 검사원들에게 거부감을 느끼게 하고 재료 자체의 독특한 향과 맛 때문에 첨가량이 증가할수록 각 관능항목에서 낮은 점수를 받은 것으로 사료된다.
따라서 특히 자실체 첨가에 따른 색 기호도 저하는 생리적 유효성분에 영향을 주지 않는 범위 내에서 첨가제에 의한 탈색[28] 등의 방법으로 보완될 수 있을 것으로 보이며, 눈꽃동충하초 자체의 독특한 향과 맛은 향 물질 첨가 또는 볶음처리[29] 등에 의해서 개선되어야 할 것으로 사료된다.
이상의 관능검사 결과를 종합해 볼 때, 눈꽃동충하초 첨가 발효유 제조 시 균사체 0.5% 첨가가 가장 적합할 것으로 생각되며, 본 관능검사에 참여한 검사원들의 연령이 아직까지는 건강보다 맛을 더 중요시하는 20대 초반인 점을 고려했을 때 눈꽃동충하초 첨가 발효유는 중, 장년층 이상의 높은 연령층에서 좀 더 우수한 기호도를 보일 수 있을 것으로 기대된다.
눈꽃동충하초 첨가 발효유의 저장성
저장 기간 중 발효유의 품질변화를 확인하기 위해 발효 24시간 후 15일 동안 4℃의 냉장고에 보관하면서 3일 간격으로 pH, 적정산도 및 유산균수의 변화를 측정하였고, 그 결과는 아래 표 6 및 7에 정리하였다:
- | 시료 | 저장기간(days) | ||
0 | 3 | 6 | ||
pH | 대조군 | 3.91±0.04 | 3.92±0.04 | 3.92±0.02b |
FB 0.5 | 3.88±0.04 | 3.89±0.04 | 3.89±0.02a | |
FB 1.0 | 3.87±0.03 | 3.88±0.03 | 3.89±0.02a | |
M 0.5 | 3.89±0.03 | 3.90±0.03 | 3.90±0.01ab | |
M 1.0 | 3.87±0.03 | 3.88±0.04 | 3.88±0.02a | |
적정산도 (Titratable acidity)(%) |
대조군 | 1.61±0.03a | 1.63±0.03a | 1.62±0.04a |
FB 0.5 | 1.67±0.08ab | 1.67±0.07ab | 1.65±0.03ab | |
FB 1.0 | 1.70±0.04b | 1.68±0.03ab | 1.66±0.02ab | |
M 0.5 | 1.66±0.04ab | 1.67±0.04ab | 1.64±0.01ab | |
M 1.0 | 1.69±0.02b | 1.69±0.04b | 1.67±0.05b | |
유산균의 수 (Viable cell counts) (107CFU/mL) |
대조군 | 50.50±5.09ab | 46.67±4.93ab | 44.00±12.13b |
FB 0.5 | 46.00±3.35a | 43.67±7.03a | 38.00±7.24ab | |
FB 1.0 | 52.00±7.72ab | 49.67±6.71ab | 32.33±8.41a | |
M 0.5 | 58.00±6.63b | 52.67±7.97b | 35.33±8.12ab | |
M 1.0 | 53.67±7.66ab | 51.00±6.69ab | 42.00±2.00ab |
- | 시료 | 저장기간(days) | ||
9 | 12 | 15 | ||
pH | 대조군 | 3.91±0.03 | 3.92±0.02b | 3.90±0.03 |
FB 0.5 | 3.88±0.02 | 3.88±0.02a | 3.88±0.02 | |
FB 1.0 | 3.88±0.02 | 3.88±0.01a | 3.87±0.02 | |
M 0.5 | 3.89±0.02 | 3.89±0.02ab | 3.89±0.02 | |
M 1.0 | 3.88±0.02 | 3.88±0.02a | 3.88±0.02 | |
적정산도 (Titratable acidity)(%) |
대조군 | 1.63±0.05 | 1.62±0.05a | 1.65±0.03a |
FB 0.5 | 1.67±0.07 | 1.67±0.05ab | 1.69±0.03b | |
FB 1.0 | 1.69±0.07 | 1.68±0.04b | 1.71±0.04b | |
M 0.5 | 1.66±0.03 | 1.66±0.04ab | 1.68±0.02ab | |
M 1.0 | 1.68±0.05 | 1.69±0.05b | 1.70±0.05b | |
유산균의 수 (Viable cell counts) (107CFU/mL) |
대조군 | 33.33±5.20b | 29.67±6.83b | 22.00±7.04b |
FB 0.5 | 32.67±5.85ab | 23.67±7.17ab | 15.00±6.16ab | |
FB 1.0 | 27.67±4.32ab | 20.00±6.84a | 12.67±4.72a | |
M 0.5 | 26.00±4.98a | 22.67±5.39ab | 19.00±5.69ab | |
M 1.0 | 29.00±7.04ab | 21.00±4.73a | 14.00±5.66a |
평균±S.D.
동일 컬럼 내의 다른 위첨자는 p<0.05 수준에서 Duncan's multiple comparison test로 시료 간의 유의적인 차이를 나타낸다.
상기 표 6 및 7에서 알 수 있듯아, pH와 적정산도는 모든 군에서 저장기간 경과에 따른 급격한 변화가 나타나지 않아, 저장 15일이 지난 후에도 발효완료 직후의 pH, 적정산도 값과 비슷한 수치를 유지하였다. 반면 저장기간 경과에 따른 유산균수는 감소하는 경향을 보여 저장 15일 후 모든 군의 유산균수가 12.67-22.00(107CFU/mL)로 저장 기간 중 가장 낮게 나타났으나, 108 CFU/mL보다는 높게 측정돼 발효유 규격기준을 벗어나지는 않았다.
배양인삼[5], 녹차와 쑥차[7], 삼백초[8] 첨가 발효유 제조 실험에서는 저장기간이 경과함에 따라 유산균수는 거의 변화가 없거나 오히려 증가했다고 보고하여 본 실시예와는 상이한 결과를 보인 반면, 염장 죽순[9], 클로렐라[10] 첨가 시에는 저장기간이 경과함에 따라 유산균수가 서서히 감소했다고 보고하여 본 실험 결과와 일치하였다.
이는 녹차와 쑥차, 삼백초, 배양인삼 첨가 발효유 제조 시에는 스타터(starter)로 락토바실러스(Lactobacillus)속과 스트렙토코커스(Streptococus)속의 유산균을 혼합해서 사용된 데 반해, 클로렐라, 염장죽순 첨가 발효유에는 본 실시예에서와 같은 락토바실러스(Lactobacillus)속, 스트렙토코커스(Streptococcus)속, 비피도박테리움(Bifidobacterium)속 유산균을 혼합해서 사용한 것으로 나타나 스타터(starter)로 사용하는 유산균에 따라서 저장 중 유산균수 변화에 큰 영향을 미치는 것으로 사료된다.
눈꽃동충하초 첨가 발효유의 전자공여능
아스코르빈산(Ascorbic acid), 토코페롤(tocopherol), 폴리페놀(polyphenol)류, 방향족 아민류 등에 의해 DPPH가 환원되어 짙은 자색이 탈색되는 정도에 따라 항산화 물질의 전자공여능을 측정할 수 있다. 따라서 눈꽃동충하초 첨가 발효유의 항산화 활성을 알아보기 위하여 발효가 완료된 시료의 상등액을 취해 DPPH 전자공여능을 측정하였고, 그 결과는 도 3에 나타내었다.
실험 결과, 대조군의 전자공여능이 12.39%로 유의적으로 가장 낮게 측정되었으며, 균사체 첨가 발효유보다 자실체 첨가 발효유의 전자공여능 활성이 유의적으로 더 높게 나타나 자실체 1.0% 첨가군의 전자공여능 활성이 43.33%로 가장 높았다.
발효유의 이러한 전자공여능 활성은 스타터(starter)로 사용한 유산균[30]과 눈꽃동충하초의 항산화 작용[19]에 의한 것으로 사료된다. 권(31)의 연구 결과에 따르면, 눈꽃동충하초 자실체와 균사체 열수 추출물의 전자공여능 활성이 1000 ppm에서 각각 37%, 21%로 자실체 전자공여능이 더 높게 나타났다고 하여 본 실시예와 비슷한 결과를 보였다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
Claims (13)
- 눈꽃동충하초(Paecilomyces japonica) 추출물을 유효성분으로 포함하는 발효유.
- 제 1 항에 있어서, 상기 눈꽃동충하초 추출물은 눈꽃동충하초의 자실체(fruit body) 또는 균사체(mycelium)의 추출물인 것을 특징으로 하는 발효유.
- 제 1 항에 있어서, 상기 눈꽃동충하초 추출물은 발효유 전체 중량에 대하여 0.1-5.0 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 발효유.
- 제 1 항에 있어서, 상기 발효유는 락토바실러스 엑시도필러스(Lactobacillus acidophilus), 스트렙토코커스 써모필러스(Streptococcus thermophilus) 및 비피도박테리움 비피둠(Bifidobacterium bifidum)을 포함하는 혼합균주를 발효스타터로 하여 수득된 것을 특징으로 하는 발효유.
- 제 4 항에 있어서, 상기 혼합균주는 락토바실러스 엑시도필러스, 스트렙토코커스 써모필러스 및 비피도박테리움 비피둠이 1 : 1 : 1의 비율로 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 발효유.
- 제 1 항에 있어서, 상기 발효유는 항산화 활성을 갖는 것을 특징으로 하는 발효유.
- 다음의 단계를 포함하는 발효유의 제조 방법:
(ⅰ) 눈꽃동충하초(Paecilomyces japonica) 추출물을 준비하는 단계;
(ⅱ) 상기 눈꽃동충하초 추출물, 탈지분유 및 물을 혼합하고 살균하는 단계; 및
(ⅲ) 상기 단계 (ⅱ)의 결과물에 락토바실러스 엑시도필러스(Lactobacillus acidophilus), 스트렙토코커스 써모필러스(Streptococcus thermophilus) 및 비피도박테리움 비피둠(Bifidobacterium bifidum)을 포함하는 혼합균주를 첨가하고 상기 혼합균주를 발효스타터로 하여 발효시키는 단계. - 제 7 항에 있어서, 상기 단계 (ⅰ)의 눈꽃동충하초 추출물은 눈꽃동충하초의 자실체(fruit body) 또는 균사체(mycelium)의 추출물인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 7 항에 있어서, 상기 단계 (ⅱ)의 눈꽃동충하초 추출물은 발효유 전체 중량에 대하여 0.1-5 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 7 항에 있어서, 상기 단계 (ⅱ)의 살균은 50-80℃에서 10-60분 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 7 항에 있어서, 상기 단계 (ⅲ)의 혼합균주는 락토바실러스 엑시도필러스, 스트렙토코커스 써모필러스 및 비피도박테리움 비피둠이 1 : 1 : 1의 비율로 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 7 항에 있어서, 상기 단계 (ⅲ)의 발효는 32-37℃에서 12-24시간 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 7 항에 있어서, 상기 발효유는 항산화 활성을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
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Cited By (3)
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KR101908862B1 (ko) * | 2017-10-26 | 2018-10-16 | (주)세포활성연구소 | 서목태 동충하초 발효 추출물의 제조 방법 및 이를 포함하는 지방간 억제용 약학 조성물 |
KR20200081089A (ko) * | 2018-12-27 | 2020-07-07 | 전라남도 | 갈색거저리 동충하초를 이용한 발효유 및 이의 제조방법 |
KR20210059497A (ko) * | 2019-11-15 | 2021-05-25 | 씨제이제일제당 (주) | 유산균 생육 촉진용 조성물 및 유산균 배양배지 |
-
2011
- 2011-09-30 KR KR1020110099988A patent/KR20130035594A/ko not_active Application Discontinuation
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