KR20160091611A - 미생물을 이용한 굴패각 발효산물을 제조하는 방법 - Google Patents

미생물을 이용한 굴패각 발효산물을 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 굴패각을 원료로 하여 세척한 다음 건조하는 제1단계; 상기 제1단계의 건조물을 파쇄하여 분말로 생성하고, 급속멸균장치(Autoclave)를 이용하여 잡균을 멸균하는 제2단계; 상기 제2단계에서 생물반응기를 이용하여 발효미생물을 배양하여 제조하는 제3단계; 상기 제2단계의 분말을 인큐베이터를 이용하여 발효미생물과 혼합하고, 발효에 필요한 질소원을 추가하여 1차 생물반응을 거쳐 1차 발효물을 생성하는 제4단계; 상기 제4단계의 1차 발효물을 급속멸균장치(Autoclave)를 이용하여 발효미생물을 멸균 건조하는 제5단계; 상기 제5단계의 1차 발효물을 인큐베이터를 이용하여 발효미생물과 혼합하고, 발효에 필요한 질소원을 추가하여 2차 생물반응을 거쳐 2차 발효물을 생성하는 제6단계; 상기 제6단계의 2차 발효물을 급속멸균장치(Autoclave)를 이용하여 발효미생물을 멸균 건조하는 제7단계; 상기 제7단계의 2차 발효물을 인큐베이터를 이용하여 발효미생물과 혼합하고, 발효에 필요한 질소원을 추가하여 3차 생물반응을 거쳐 3차 발효물을 생성하는 제8단계; 상기 제8단계의 3차 발효물을 급속멸균장치(Autoclave)를 이용하여 발효미생물을 멸균 건조하는 제9단계; 및 상기 제9단계의 발효물을 분쇄기를 이용하여 60~80메쉬의 분말로 분쇄하여 발효산물을 생성하는 제10단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라 본 발명은, 굴패각을 발효미생물을 이용하여 1ㆍ2ㆍ3차에 걸친 다중발효를 통한 생물공정을 거쳐 발효산물을 취득하고, 제형의 어려운 부분을 개선함에 따라, 가축 사료 첨가제를 비롯하여 농업용 유기질비료 원료 등 다양한 원료로 제형 변화가 가능하고 저비용으로 부가성이 부여된 물질을 대량으로 양산 가능한 효과가 있다.

Description

미생물을 이용한 굴패각 발효산물을 제조하는 방법{Method for preparing fermented extract of Oyster Shell by using of microorganism}
본 발명은 미생물을 이용하여 다중 발효 생물공정을 통해 굴패각 발효산물을 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 굴패각을 발효미생물을 이용하여 1ㆍ2ㆍ3차에 걸친 다중발효를 통한 생물공정을 거쳐 발효산물을 취득하여 제형의 어려운 부분을 개선함에 따라, 가축 사료 첨가제를 비롯하여 농업용 발효 유기질비료 원료 등 다양한 제형 변화가 가능하고, 저비용으로 고부가성이 부여된 발효산물을 대량으로 양산 가능한 미생물을 이용한 굴패각 발효산물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
통상, 굴패각은 남해안 일대 굴양식 산업으로부터 매년 약 50만 톤이 생산되고 있으나, 그 용도가 한정되어 굴패각은 해안에 대량 야적 또는 매립하는 방법으로 처리되고 있는 실정이다. 야적의 경우 연안 오염, 자연 경관의 훼손문제 등 여러 가지 환경문제를 유발시키고, 매립의 경우 매립장 부지의 확보 내지는 침출수의 의한 토지와 해양 오염으로 이러지는 2차 환경오염이 문제화되고 있다. 따라서 정부에서 굴패각 폐기물을 재활용하는 방향으로 정책을 유도하고 있는 실정이며 이에 많은 연구자들이 패화석의 재활용에 대한 연구를 광범위하게 하고 있다.
한편, 굴패각에 함유된 칼슘은 가축에게 필요한 무기염류중 하나이며 99%는 가축의 뼈ㆍ이 등에 함유되어 있으며, 1%는 가축의 생리작용에 관여한다. 칼슘이 부족하게 되면 뼈의 성장 속도가 늦어지고 약해진다. 이러한 소량의 배합으로 필수영양소를 완전공급하며 특정한 기능을 함으로써 생산성을 향상시키는 칼슘성분의 패각 재활용 사료가 있다.
이와 관련된 선행기술로, 한국 공개특허공보 제10-2010-0037296호의 "패각류를 이용한 고순도칼슘분말의 제조방법 및 제조장치", 한국 등록특허공보 제10-0993223호의 "패각 재활용 사료의 제조방법", 한국 등록특허공보 제10-1328671호의 "맥섬석과 패각을 포함하며, 칼슘이 보강된 가축사료 첨가제의 제조방법 및 그로부터 수득되는 칼슘이 보강된 가축사료 첨가제 및 이를 포함하는 가축사료" 등이 알려져 있다.
그러나 상기한 선행기술문헌은 굴패각에 발효미생물을 이용하여 발효과정을 거쳐 굴패각 발효산물 및 미생물 2차대사산물 조성물에 대한 특허등록 및 공개중인 문서는 존재하지 않을 뿐만 아니라, 특히 패각을 비료로 재활용하는 경우 패각에 잔존하는 염분으로 인하여 가축이 섭취하면 소화장애를 유발하므로 흡수력이 저하되면서 성장발육이 부진하게 되는 결과를 초래하여 가축의 품질이 저하되므로 이를 축사농가에서 활용하는데 있어 그 한계성을 보이고 있다.
한국 공개특허공보 제10-2010-0037296호 "패각류를 이용한 고순도칼슘분말의 제조방법 및 제조장치"(공개일자: 2010. 04. 09) 한국 등록특허공보 제10-0993223호 "패각 재활용 사료의 제조방법"(등록일자: 2010. 11. 03) 한국 등록특허공보 제10-1328671호 "맥섬석과 패각을 포함하며, 칼슘이 보강된 가축사료 첨가제의 제조방법 및 그로부터 수득되는 칼슘이 보강된 가축사료 첨가제 및 이를 포함하는 가축사료"(등록일자: 2013. 11. 06)
상기와 같은 종래의 문제점들을 근본적으로 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 굴패각을 발효미생물을 이용하여 1ㆍ2ㆍ3차에 걸친 다중발효를 통한 생물공정을 거쳐 발효산물을 취득하고, 제형의 어려운 부분을 개선함에 따라, 가축 사료 첨가제를 비롯하여 농업용 유기질비료 원료 등 다양한 원료로 제형 변화가 가능하고 저비용으로 부가성이 부여된 물질을 대량으로 양산 가능한 미생물을 이용한 굴패각 발효산물을 제조하는 방법을 제공하려는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 굴패각을 원료로 하여 세척한 다음 건조하는 제1단계; 상기 제1단계의 건조물을 파쇄하여 분말로 생성하고, 급속멸균장치(Autoclave)를 이용하여 잡균을 멸균하는 제2단계; 상기 제2단계에서 생물반응기를 이용하여 발효미생물을 배양하여 제조하는 제3단계; 상기 제2단계의 분말을 인큐베이터를 이용하여 발효미생물과 혼합하고, 발효에 필요한 질소원을 추가하여 1차 생물반응을 거쳐 1차 발효물을 생성하는 제4단계; 상기 제4단계의 1차 발효물을 급속멸균장치(Autoclave)를 이용하여 발효미생물을 멸균 건조하는 제5단계; 상기 제5단계의 1차 발효물을 인큐베이터를 이용하여 발효미생물과 혼합하고, 발효에 필요한 질소원을 추가하여 2차 생물반응을 거쳐 2차 발효물을 생성하는 제6단계; 상기 제6단계의 2차 발효물을 급속멸균장치(Autoclave)를 이용하여 발효미생물을 멸균 건조하는 제7단계; 상기 제7단계의 2차 발효물을 인큐베이터를 이용하여 발효미생물과 혼합하고, 발효에 필요한 질소원을 추가하여 3차 생물반응을 거쳐 3차 발효물을 생성하는 제8단계; 상기 제8단계의 3차 발효물을 건조기를 이용하여 수분율 18%로 건조하는 제9단계; 및 상기 제9단계의 발효물을 분쇄기를 이용하여 60~80메쉬의 분말로 분쇄하여 발효산물을 생성하는 제10단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 본 발명에 따르면 상기 제2단계는 굴패각 건조물을 파쇄기로 0.5~1cm의 분말로 생성하고, 급속멸균장치를 이용하여 100~130℃의 온도로 15~25분간 잡균을 멸균하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 제3단계는 발효미생물인 Saccharomyces cerevisias, Bacillus natto, Aspergillus oryzea, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bulgaricus, Lentinula edodes, Phellinus linteus, Cordyceps militaris, Pleurotus ostreatus , Trametes versicolor를 배양액 ml당 개체수가 10+1∼10+7의 개체수가 되도록 배양하여 단일 또는 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 제4단계, 제6단계, 8단계는 발효미생물을 혼합하고, 질소원인 미강 30~70중량%를 혼합하여 인큐베이터의 온도 25~40℃와, 습도 50~80%를 유지하는 조건 하에서 2~8일간 발효하여 각각의 발효물을 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 제5단계, 제7단계는 발효물을 급속멸균장치(Autoclave)를 이용하여 120℃~130℃의 온도로 15~30분간 생물반응시 투입된 발효미생물을 멸균하는 것을 특징으로 한다.
한편, 이에 앞서 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이상의 구성 및 작용에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 제조방법을 통해 얻어진 굴패각 발효산물은 굴패각을 발효미생물을 이용하여 1ㆍ2ㆍ3차에 걸친 다중발효를 통한 생물공정을 거쳐 발효산물을 취득하고, 제형의 어려운 부분을 개선함에 따라, 가축 사료 첨가제를 비롯하여 농업용 유기질비료 원료 등 다양한 원료로 제형 변화가 가능하고 저비용으로 부가성이 부여된 물질을 대량으로 양산 가능한 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 미생물 발효를 통한 굴패각 발효산물을 제조하는 방법을 순차적으로 나타내는 블록도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
본 발명은 굴패각을 원료로 이용하여 굴패각 발효산물을 제조하는 방법에 관련되며, 이를 간략하게 설명하면 세척, 건조, 파쇄, 멸균, 발효미생물 배양, 1차 발효, 멸균, 2차 발효, 멸균, 3차 발효, 건조, 분쇄단계를 거쳐 발효산물을 제조한다.
본 발명의 제1단계는 굴패각을 원료로 하여 세척한 다음 건조한다. 제1단계는 원료를 세척 및 건조하는 단계로, 굴패각을 원료로 하여 세척 및 건조한다. 이는 굴패각을 물에 깨끗이 세척하고, 세척시 상온에서 잔존하는 수분을 건조하며, 품질 안정과 생산성 향상을 위한 자동화 장치를 도입한다. 여기서, 이러한 제1단계에서 건조과정은 세척된 굴패각의 겉의 물기가 마를 수 있도록 제공한다.
본 발명의 제2단계는 상기 제1단계의 건조물을 파쇄하여 분말로 생성하고, 급속멸균장치(Autoclave)를 이용하여 잡균을 멸균한다. 제2단계는 세척 및 건조단계를 거친 원료(굴패각)를 파쇄 및 멸균하는 단계로, 특히 원료를 파쇄하여 분말로 생성함에 있어서 생산성 향상을 위해 전용의 자동화 설비를 도입하는 것이 좋다.
이때, 본 발명에 의한 상기 제2단계는 굴패각 건조물을 파쇄기로 0.5~1cm의 분말로 생성하고, 급속멸균장치를 이용하여 100~130℃의 온도로 15~25분간 잡균을 멸균한다. 이는 건조된 원료, 즉 굴패각을 파쇄기를 이용하여 0.5~1cm의 분말로 생성한다. 이어서, 분말에 함유되어 있는 미생물들의 멸균을 위해 원활한 생물공정을 위해 고압멸균장치인 오토크레버(Autoclave)를 이용하여 100~130℃의 온도로 15~25분 동안 멸균하여 잡균을 제거한다.
본 발명의 제3단계는 생물반응기를 이용하여 발효미생물을 배양하여 제조한다. 제3단계는 생물반응에 필요한 발효미생물을 제조하는 단계로, 특히 발효미생물을 배양하기 위해서는 품질 안정과 생산성 향상을 위해 전용의 자동화 설비를 도입하는 것이 좋다.
이때, 본 발명에 의한 상기 제3단계는 발효미생물인 Saccharomyces cerevisias, Bacillus natto, Aspergillus oryzea, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bulgaricus, Lentinula edodes, Phellinus linteus, Cordyceps militaris, Pleurotus ostreatus , Trametes versicolor를 배양액 ml당 개체수가 10+1∼10+7의 개체수가 되도록 배양하여 단일 또는 혼합하여 제조한다. 이는, 급속 멸균된 굴패각의 분말을 발효하기 위해 발효미생물 중 유용성이 입증된 토양미생물, 버섯균주, 유산균, 진균류를 생물반응기(bioreactor)상에 ml당 개체수가 10+1∼10+7의 개체수가 되도록 대량으로 배양한 다음, 단일 또는 혼합하여 발효미생물을 제조한다.
한편, 본 발명에 사용하고자 하는 발효미생물 중 효모균인 Saccharomyces cerevisias(사카로마이세스 세레비시애), 토양미생물인 Bacillus natto(바실러스 나토)와 Aspergillus oryzea(누룩곰팡이), 유산균인 Lactobacillus acidophilus(락토바실러스 아시도필루스)와 Lactobacillus bulgaricus(락토바실러스 불가리쿠스)는 특히 2차 대사산물에 있어서 화학구조의 다양성과 종의 풍부함으로 인하여 산업적으로 가장 중요한 미생물로 인식되어 있다. 물질대사산물은 1차 대사산물, 2차대사산물로 나뉘며, 1차대사산물이란 동, 식물, 미생물에 보편적으로 들어 있는 가공 아미노산, 당질, 지질, 핵산 등 생체유지에 기본적인 역할을 하는 물질을 말하며, 2차대사산물은 주로 식물, 미생물에서 나타나는 알칼로이드, 테르펜, 플라보노이드, 항생물질 등의 다양한 화합물로 이들은 약용, 향료, 향장원료, 기능성 식품의 원료 등에 유용한 물질로 부각되고 있다. 앞으로도 토양미생물은 새로운 균주의 분리, 유전자 기능 등을 통하여 생물소재 산업의 중요한 위치를 차지하고 있다.
그리고 발효미생물로 사용되는 버섯균주가 생성하는 2차대사산물에는 다른 균류에는 볼 수 없는 특징을 가지고 있다. 즉, 발효미생물인 Lentinula edodes(표고버섯), Phellinus linteus(상황버섯), Cordyceps militaris(동충화초), Pleurotus ostreatus(느타리버섯), Trametes versicolor(구름버섯)는 많은 대사산물을 가지고 있다. 이는 1차대사산물은 생물의 생존에 필수적인 물질로서 생리적 의의는 밝혀져 있으나 2차 대사산물의 의의는 아직 불명확하다. 외적에 대한 방어물질로서 항생물질로 연구가 되고 있으며, 생리활성에 대한 산물로 항 종양성 다당류, 항바이러스 물질, 항균성 물질, 효소저해제, 핵산관련물질, 아미노산 관련물질, 유기산, 식물 호르몬류, 그 외의 생리활성 물질로 펩타이드나 단백질계의 생리활성 물질들로 곤충, 선충, 점균 등에 작용하는 물질, 식물 생육저해물질, 비타민 B1 파쇄물질, 약리활성 물질 등 아직도 밝혀지지 않는 많은 부분들이라고 볼 수 있다.
본 발명의 제4단계는 상기 제2단계의 분말을 인큐베이터를 이용하여 발효미생물과 혼합하고, 발효에 필요한 질소원을 추가하여 1차 생물반응을 거쳐 1차 발효물을 생성한다. 제4단계는 인큐베이터 상에서 굴패각 분말과 발효미생물 및 발효에 필요한 질소원을 투입하여 1차 발효하는 단계로, 품질 안정을 위해 해당 공정을 자동화한다. 여기서, 말하는 인큐베이터는 무균시스템으로 되어 있고, 온습도가 자동으로 조정되어 굴패각 분말과 발효미생물, 발효에 필요한 질소원들이 미생물의 증식과 발효가 동시에 이루어지는 인큐베이터를 말한다.
이때, 본 발명에 의한 상기 제4단계는 발효미생물을 혼합하고, 질소원인 미강 30~70중량%를 혼합하여 인큐베이터의 온도 25~40℃와, 습도 50~80%를 유지하는 조건 하에서 2~8일간 발효하여 발효물을 생성한다. 이는 제1차 발효물을 생성하기 위해 인큐베이터에 굴패각 분말과 발효미생물, 질소원 30~70중량%를 추가하여 고루 잘 섞어주어 혼합물을 생성한 다음, 온도 25~40℃와, 습도 50~80%가 자동으로 유지되는 조건 하에서 2~8일간 원활한 1차 생물반응을 거치면서 유용물질이 생성할 수 있도록 1차 발효물을 생성한다.
본 발명의 제5단계는 상기 제4단계의 1차 발효물을 급속멸균장치(Autoclave)를 이용하여 발효미생물을 멸균 건조한다. 제5단계는 1차 발효물을 멸균 및 건조하는 단계로, 특히 1차 발효물을 멸균함에 있어 품질 안정과 생산성 향상을 위해 전용의 자동화 설비를 도입하는 것이 좋다.
이때, 본 발명에 의한 상기 제5단계는 1차 발효물을 급속멸균장치(Autoclave)를 이용하여 120℃~130℃의 온도로 15~30분간 생물반응시 투입된 발효미생물을 멸균 건조한다. 이는 1차 생물반응을 거친 발효물을 급속멸균장치(Autoclave)로 120℃~130℃의 온도로 15~30분간 생물반응시 투입된 발효미생물, Saccharomyces cerevisias, Bacillus natto, Aspergillus oryzea, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bulgaricus, Lentinula edodes, Phellinus linteus, Cordyceps militaris, Pleurotus ostreatus, Trametes versicolor를 멸균 건조한다.
한편, 상기의 발효단계에서 발효산물에 내포되어 있는 발효미생물을 제거하기 위하여 급속멸균장치(Autoclave)를 통해 급속 멸균 건조처리 하게 된다. 발효미생물을 멸균하지 않고 계속하여 발효 과정을 거치게 되면 발효 특유의 냄새를 통해 제품의 질이 하락하고 동시에 부가성이 하락하게 되어 이를 방지하기 위한 것이다.
그리고 통상적으로 급속 멸균이라 하면 121℃에서 10~30분간, 132℃에서 10~30분이 사용되고 있으나, 본 발명에서는 이보다 처리 온도가 120~130℃의 온도에서 20분 동안 처리하여 효과적으로 발효미생물을 멸균 건조하게 된다.
본 발명의 제6단계는 상기 제5단계의 1차 발효물을 인큐베이터를 이용하여 발효미생물과 혼합하고, 발효에 필요한 질소원을 추가하여 2차 생물반응을 거쳐 2차 발효물을 생성한다. 제6단계는 인큐베이터 상에서 1차 발효물과 발효미생물 및 발효에 필요한 질소원을 투입하여 2차 발효하는 단계로, 품질 안정을 위해 해당 공정을 자동화한다. 여기서, 말하는 인큐베이터는 무균시스템으로 되어 있고, 온습도가 자동으로 조정되어 1차 발효물과 발효미생물, 발효에 필요한 질소원들이 미생물의 증식과 발효가 동시에 이루어지는 인큐베이터를 말한다.
이때, 본 발명에 의한 상기 제6단계는 발효미생물을 혼합하고, 질소원인 미강 30~70중량%를 혼합하여 인큐베이터의 온도 25~40℃와, 습도 50~80%를 유지하는 조건 하에서 2~8일간 발효하여 발효물을 생성한다. 이는 상기 제4단계와 동일한 작업을 수행하는 바, 즉 제2차 발효물을 생성하기 위해 인큐베이터에 1차 발효물과 발효미생물, 질소원 30~70중량%를 추가하여 고루 잘 섞어주어 혼합물을 생성한 다음, 온도 25~40℃와, 습도 50~80%가 자동으로 유지되는 조건 하에서 2~8일간 원활한 2차 생물반응을 거치면서 유용물질이 생성할 수 있도록 2차 발효물을 생성한다.
본 발명의 제7단계는 상기 제6단계의 2차 발효물을 급속멸균장치(Autoclave)를 이용하여 발효미생물을 멸균 건조한다. 제7단계는 상기 5단계와 동일한 작업을 수행하는 바, 즉 2차 발효물을 멸균 및 건조하는 단계로, 특히 2차 발효물을 멸균함에 있어 품질 안정과 생산성 향상을 위해 전용의 자동화 설비를 도입하는 것이 좋다.
이때, 본 발명에 의한 상기 제7단계는 2차 발효물을 급속멸균장치(Autoclave)를 이용하여 120℃~130℃의 온도로 15~30분간 생물반응시 투입된 발효미생물을 멸균 건조한다. 이는 2차 생물반응을 거친 발효물을 급속멸균장치(Autoclave)로 120℃~130℃의 온도로 15~30분간 생물반응시 투입된 발효미생물, Saccharomyces cerevisias, Bacillus natto, Aspergillus oryzea, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bulgaricus, Lentinula edodes, Phellinus linteus, Cordyceps militaris, Pleurotus ostreatus, Trametes versicolor를 멸균 건조한다.
본 발명의 제8단계는 상기 제7단계의 2차 발효물을 인큐베이터를 이용하여 발효미생물과 혼합하고, 발효에 필요한 질소원을 추가하여 3차 생물반응을 거쳐 3차 발효물을 생성한다. 제8단계는 인큐베이터 상에서 2차 발효물과 발효미생물 및 발효에 필요한 질소원을 투입하여 3차 발효하는 단계로, 품질 안정을 위해 해당 공정을 자동화한다. 여기서, 말하는 인큐베이터는 무균시스템으로 되어 있고, 온습도가 자동으로 조정되어 2차 발효물과 발효미생물, 발효에 필요한 질소원들이 미생물의 증식과 발효가 동시에 이루어지는 인큐베이터를 말한다.
이때, 본 발명에 의한 상기 제8단계는 발효미생물을 혼합하고, 질소원인 미강 30~70중량%를 혼합하여 인큐베이터의 온도 25~40℃와, 습도 50~80%를 유지하는 조건 하에서 2~8일간 발효하여 발효물을 생성한다. 이는 상기 제4, 6단계와 동일한 작업을 수행하는 바, 즉 제3차 발효물을 생성하기 위해 인큐베이터에 2차 발효물과 발효미생물, 질소원 30~70중량%를 추가하여 고루 잘 섞어주어 혼합물을 생성한 다음, 온도 25~40℃와, 습도 50~80%가 자동으로 유지되는 조건 하에서 2~8일간 원활한 3차 생물반응을 거치면서 유용물질이 생성할 수 있도록 3차 발효물을 생성한다.
본 발명의 제9단계는 상기 제8단계의 3차 발효물을 건조기를 이용하여 수분율 18%로 건조한다. 제9단계는 1차, 2차, 3차 생물반응을 거친 발효물을 건조하는 단계로, 발효물을 건조함에 있어서 생산성 향상을 위해 전용의 자동화 설비를 도입하는 것이 좋다. 이는 발효된 발효물을 건조기를 이용하여 수분율 18%로 건조하여 액체부피를 줄여 가용성 성분의 농도를 높여 응용범위를 높이고, 넓혀 용도를 다양화시키고 저장성을 향상시키기 위함이다.
본 발명의 마지막 단계인 제10단계는 상기 제9단계의 발효물을 분쇄기를 이용하여 60~80메쉬의 분말로 분쇄하여 발효산물을 생성한다. 제10단계는 1차, 2차, 3차 생물반응을 거친 발효산물을 분쇄하는 단계로, 발효산물을 분쇄함에 있어서 생산성 향상을 위해 전용의 자동화 설비를 도입하는 것이 좋다. 이는 1차, 2차, 3차 생물반응을 거쳐 완성된 발효산물을 분쇄기를 이용하여 60~80메쉬의 분말을 생성한다. 이렇게 분말화된 굴패각 발효산물을 농축 발효산물을 저장, 포장, 수송 등의 경비를 절감하고 응용범위를 넓히고, 용도를 다양화시키고 저장성을 향상시키기 위해 분말로 제조한다.
이와 같이, 본 발명의 제조방법을 통해 제조된 굴패각 발효산물은 용도에 있어서, 1, 2, 3차에 걸친 생물반응, 즉 발효를 거듭함에 따라 굴패각에 함유된 유효 물질의 분자의 사슬을 적은 단위로 끊어서 유효 성분이 더욱 효과적으로 흡수를 제공 가능하고, 다중 발효 생물공정을 거쳐 유산균과 효모, 칼슘이 다량 함유된 굴패각 발효산물을 이용한 가축 사료 첨가제를 비롯하여 농업용 유기질비료 원료 등 다양한 원료로 활용함에 있어 제형 변화가 가능하여 저비용으로 고부가성 물질을 대량으로 양산 가능하다.
이하, 굴패각 발효산물의 기능성 성분, 즉 생균수 실험 및 효소 실험, 일반성분 분석, 무기질 분석, 아미노산 분석, 아플라톡신 분석을 하여 본 발명의 효과를 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실험 및 결과치 1] 굴패각 발효산물의 생균수 실험
Hemocytometer를 이용한 세포수 산정방법은 아래와 같이 시행하였다.
1. 검사 원리
- 일정량의 세포 부유액이 들어갈 수 있는 공간을 갖는 Hemocytometer를 이용하여 세포수를 현미경으로 측정하여 단위 부피당 세포수를 계산한다.
2. 기구 및 장비
1) Hemocytometer
2) CoverGlass
3) Pasteur pipette
4) 위상차 현미경
3. 검사방법
1) 깨끗하고 건조된 hemocytometer에 커버글라스를 덮는다.
2) 세척이 끝난 세포액을 Pasteur 피펫으로 취하여 chamber에 넣고 약 3분간 놓아둔다. 이때 눈금 부위는 모두 채우되 넘치지는 않도록 한다.
3) Chamber를 현미경 위에 놓고 × 100배 저배율로 촛점을 맞추고 1㎟의 큰 square 4개(WBC산정 square)를 각각 세어서 평균치(X)를 얻는다. 이때 1㎟ square당 세포수가 50-100개면 적당하고 100개 이상인 경우 세포액을 더 희석하여 검사하는 것이 정확하다.
WBC No.( /㎣) = X(세포수 / ㎟)×0
WBC No.( /mL) = X(세포수 / ㎟)×10×000
(예 : X 가 100 → 1000/ ㎣ = 1 × 106 / mL)
* 또는 RBC 산정 square에서 × 400배로 세포수를 산정한다.
위와 같은 산정방법을 통하여 굴패각 분말을 Hemocytometer를 이용한 세포수 산정방법으로 분석하여 아래와 같은 결과가 도출됐다.
Figure pat00001
[실험 및 결과치 2] 굴패각 발효산물의 효소 실험
식품의약품안전처 기준에 준하여 분석하여 아래와 같은 결과가 도출됐다.
Figure pat00002
[실험 및 결과치 3] 굴패각 발효산물의 일반 성분 분석
일반성분 분석은 Association of Official Analytical Chemists (AOAC)의 방법에 준하여 실시하였다. 수분은 105℃ 상압 가열건조법, 조단백은 Kjeldahl법, 조회분은 550℃ 회화법으로 분석하였다.
Figure pat00003
[실험 및 결과치 4] 굴패각 발효산물의 무기질 분석
칼슘, 인은 시료 10g에 질산을 가하고 실온에서 12시간 이상 방치 후 100℃에서 24시간 이상 가열하여 노란색의 맑은 용액이 될 때까지 반응시켰다. 반응액에 질산을 첨가한 후 산이 완전히 증발할 때까지 반응시켜 유기질을 제거하였다. 이후 시료액에 0.2 N 질산 20mL를 가하여 24시간 용출시킨 후 0.45 um membrane filter로 여과하여 ICP(Inductively Coupled Plasma, Varian 720-ES, Varian medical systems, Inc., USA)로 분석하였다.
Figure pat00004
[실험 및 결과치 5] 굴패각 발효산물의 아미노산 분석
아미노산 성분검사는 시료 1g 정도를 취해 시험관에 넣고 6NHCl 용액을 15mL 가하여 감압 밀봉한 후 110℃의 dry oven에서 24시간동안 산가수 분해시켰다. 가수 분해시킨 분해액을 Glass filter로 여과하고 염산과 물을 완전히 증발시키기 위해 얻은 여액을 55℃에서 감압 농축하였다. 농축된 시료를 sodium citrate buffer (pH 2.2)로 정용하여 0.45μm membrane filter로 여과한 후, 아미노산 자동분석기(Biochrom 20, Pharmacia Biotech. Ltd, U.K)를 이용하여 구성 아미노산 함량을 구하였다.
Figure pat00005
[실험 및 결과치 6] 굴패각 발효산물의 아플라톡신 분석
곰팡이 독소인 아플라톡신은 ELISA 분석법을 사용하여 분석하였다.
Figure pat00006
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 굴패각을 원료로 하여 세척한 다음 건조하는 제1단계;
    상기 제1단계의 건조물을 파쇄하여 분말로 생성하고, 급속멸균장치(Autoclave)를 이용하여 잡균을 멸균하는 제2단계;
    상기 제2단계에서 생물반응기를 이용하여 발효미생물을 배양하여 제조하는 제3단계;
    상기 제2단계의 분말을 인큐베이터를 이용하여 발효미생물과 혼합하고, 발효에 필요한 질소원을 추가하여 1차 생물반응을 거쳐 1차 발효물을 생성하는 제4단계;
    상기 제4단계의 1차 발효물을 급속멸균장치(Autoclave)를 이용하여 발효미생물을 멸균 건조하는 제5단계;
    상기 제5단계의 1차 발효물을 인큐베이터를 이용하여 발효미생물과 혼합하고, 발효에 필요한 질소원을 추가하여 2차 생물반응을 거쳐 2차 발효물을 생성하는 제6단계;
    상기 제6단계의 2차 발효물을 급속멸균장치(Autoclave)를 이용하여 발효미생물을 멸균 건조하는 제7단계;
    상기 제7단계의 2차 발효물을 인큐베이터를 이용하여 발효미생물과 혼합하고, 발효에 필요한 질소원을 추가하여 3차 생물반응을 거쳐 3차 발효물을 생성하는 제8단계;
    상기 제8단계의 3차 발효물을 건조기를 이용하여 수분율 18%로 건조하는 제9단계; 및
    상기 제9단계의 발효물을 분쇄기를 이용하여 60~80메쉬의 분말로 분쇄하여 발효산물을 생성하는 제10단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 굴패각 발효산물을 제조하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2단계는 굴패각 건조물을 파쇄기로 0.5~1cm의 분말로 생성하고, 급속멸균장치를 이용하여 100~130℃의 온도로 15~25분간 잡균을 멸균하는 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 굴패각 발효산물을 제조하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제3단계는 발효미생물인 Saccharomyces cerevisias, Bacillus natto, Aspergillus oryzea, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bulgaricus, Lentinula edodes, Phellinus linteus, Cordyceps militaris, Pleurotus ostreatus, Trametes versicolor를 배양액 ml당 개체수가 10+1∼10+7의 개체수가 되도록 배양하여 단일 또는 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 굴패각 발효산물을 제조하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제4단계, 제6단계, 8단계는 발효미생물을 혼합하고, 질소원인 미강 30~70중량%를 혼합하여 인큐베이터의 온도 25~40℃와, 습도 50~80%를 유지하는 조건 하에서 2~8일간 발효하여 각각의 발효물을 생성하는 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 굴패각 발효산물을 제조하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제5단계, 제7단계는 발효물을 급속멸균장치(Autoclave)를 이용하여 120℃~130℃의 온도로 15~30분간 생물반응시 투입된 발효미생물을 멸균 건조하는 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 굴패각 발효산물을 제조하는 방법.
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