WO2011126162A1 - 쌀 식이섬유의 제조 방법 - Google Patents

쌀 식이섬유의 제조 방법 Download PDF

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WO2011126162A1
WO2011126162A1 PCT/KR2010/002142 KR2010002142W WO2011126162A1 WO 2011126162 A1 WO2011126162 A1 WO 2011126162A1 KR 2010002142 W KR2010002142 W KR 2010002142W WO 2011126162 A1 WO2011126162 A1 WO 2011126162A1
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WO
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rice
rice bran
dietary fiber
weight
fiber
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Application number
PCT/KR2010/002142
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English (en)
French (fr)
Inventor
박진희
허정윤
김아진
변성배
박승원
Original Assignee
씨제이제일제당 주식회사
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Publication date
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L7/00—Cereal-derived products; Malt products; Preparation or treatment thereof
    • A23L7/10—Cereal-derived products

Definitions

  • the present invention proposes a method of making high value-added so that it can be utilized as a raw material in the manufacture of processed food by preparing rice dietary fiber from rice bran used as a simple feed due to poor shelf life.
  • Rice bran which is obtained as a by-product in the process of milling rice to produce white rice, does not show activity because lipase (lipase) is isolated from the substrate in the state of brown rice, but it shows active activity when the tissue is destroyed during the milling. This hydrolyzes fat contained in rice bran into free fatty acid and increases acidity, causing rapid rancidity. As a result, fat is rapidly rancid, causing off-flavor and deterioration into a state unsuitable for ingestion.
  • lipase lipase
  • the dietary fiber which accounts for 20-30% of the rice bran composition, is composed mostly of insoluble dietary fiber.
  • Insoluble dietary fiber has long, long chains of cellulose that are closely packed together in a straight line, creating a very strong fibrous structure that does not dissolve in water.
  • the physiological function is known to have an effect of improving constipation by shortening the intestinal transit time of intestinal contents.
  • dietary fiber has been found to have an effective effect on the digestive system, lipid metabolism, carbohydrate metabolism, etc., and the conservative and swelling properties of the dietary fiber absorb water in the intestine and swell it, eliminating constipation, and preventing intestines from toxic or carcinogens.
  • dietary fiber is effective in the prevention of coronary atherosclerosis, angina pectoris, myocardial infarction disease by inhibiting cholesterol absorption in the digestive tract. Fiber itself is bulky without energy and gives a feeling of satiety, which is effective in preventing obesity and losing weight by reducing food intake. As mentioned above, as the medical importance of dietary fiber is emphasized, carbohydrates, proteins, fats, vitamins and minerals are attracting attention as the sixth nutrient.
  • Rice bran refers to by-products such as rinds, seedlings, and foliar layers produced during the milling of brown rice and consists mainly of rice bran and rice bran.
  • the amount of rice bran generated in the rice milling process is about 10% of brown rice, which corresponds to a large amount, but the use of food is insignificant, and most of them are inexpensively used as a medium for animal feed or mushroom growing.
  • the nutritional value of rice bran has been reassessed recently, it has been widely used for health supplements.
  • the development of an effective method for separating dietary fiber from rice bran is required.
  • the insoluble dietary fiber of rice bran can increase the purity of dietary fiber in rice bran if the components of protein, fat, etc. contained in rice bran are removed to further enhance its functionality.
  • no such attempts or studies have been conducted to date.
  • rice bran Although the composition of rice bran depends on the variety of rice, the method of milling, etc., it contains a large amount of components such as dietary fiber, starch, protein, etc., and also contains various micronutrients such as minerals and vitamins. In addition, rice bran is not only nutritionally superior but also possesses physical functions such as water retention and oil absorption lower. Therefore, rice bran is expected to be highly applicable to processed foods.
  • the present inventors secured the storage stability of the rice bran through the removal of fat components rather than the lipase inactivation method by the conventional heat treatment as described above.
  • the content of dietary fiber which is the most important useful ingredient in rice bran, was increased to secure rice bran with a high dietary fiber content compared with the existing one, and then it can be applied as raw material of processed foods through roasting and crushing. Processed rice dietary fiber with high quality was prepared.
  • One object of the present invention is to provide a method of high value-added rice bran obtained as a by-product in the process of producing rice by milling rice to be utilized as a raw material in the manufacture of processed food.
  • Another object of the present invention is to provide a process for removing fat components to ensure the storage stability of the rice bran.
  • Another object of the present invention is to provide a process for removing protein components to increase the content of dietary fiber, which is a useful ingredient contained in the rice bran.
  • Another object of the present invention is to control the microorganisms through the roasting and milling process in order to utilize the rice bran as a raw material of the processed food and to improve the processability to ensure quality as a food raw material.
  • Another object of the present invention is to produce a high dietary fiber rice fiber from rice bran through the manufacturing process.
  • the present invention comprises the steps of preparing the skim rice bran by removing the fat component from the rice bran as a raw material; Extracting protein from the prepared skim rice bran to prepare rice dietary fiber of degreasing protein; And it provides a method for producing a rice dietary fiber from rice bran, comprising the step of roasting and grinding the rice dietary fiber.
  • the present invention also presents the possibility of developing high value-added food ingredients reinforced with dietary fiber from rice bran.
  • Rice dietary fiber with storage stability and quality provided by the present invention can be applied to a variety of processed foods, and through this, rice bran, which has low utilization, can be added as a food raw material.
  • the rice fiber prepared by the present invention has a relatively small particle size and exhibits a soft texture when ingested, and thus exhibits the most suitable physical properties for confectionery baking, grain bars, cereals, and processed meat products.
  • 1 is a process flow showing a step of preparing rice fiber from rice bran.
  • Method for producing rice dietary fiber from rice bran comprises the steps of preparing skim rice bran by removing fatty components from rice bran as a raw material; Extracting protein from the prepared skim rice bran to produce skim deproteinized rice dietary fiber; And roasting and grinding the rice dietary fiber.
  • the dietary fiber content of the rice dietary fiber prepared by the method is 20 to 65% by weight.
  • the protein content of the rice fiber prepared by the above method is 15% by weight or less, and fat content is 3% by weight or less.
  • the step of preparing skim rice bran is 2-5 times, preferably 2-4 times, and most preferably about 3 times n-hexane to rice bran to extract rice bran oil to less than 5% by weight of residual oil. It can be carried out by removing the residual n- hexane under the temperature conditions 55 °C or less.
  • the extraction temperature to n-hexane is carried out between 30 and 60 ° C, preferably at 45 ° C. Extraction of the oil or fat is carried out until the residual oil content is 5% by weight or less, preferably 3% by weight or less.
  • the protein extraction and removing step may be performed while hydrolyzing and hydrating 4-12 times, preferably 4-8 times, and most preferably 4 times water to the degreasing rice bran to the weight of the prepared skim rice bran. To be distributed. This hydration step can be carried out within approximately 60 minutes. Thereafter, an alkali solution may be added to the hydrated degreased rice bran to maintain a constant pH of 7 to 11.5 to perform alkaline extraction of the protein. For example, caustic soda (NaOH) or ammonia may be used as the alkaline solution, but is not limited thereto. The preferred range of pH is 9 to 11.5, most preferably 11.5.
  • the concentration of ammonia or caustic soda, ie sodium hydroxide, used for alkali extraction is 1 to 5N, preferably 1 to 4N and most preferably 3N.
  • the temperature of an alkali extraction process 20-50 degreeC is preferable, More preferably, 30 degreeC is suitable.
  • Protein extraction time is carried out for 30 minutes to 3 hours, preferably 1 hour to 3 hours.
  • the step of roasting and grinding the rice dietary fiber is to prevent the generation of microorganisms and to improve the processing suitability to increase the quality as a food raw material.
  • the roasted rice dietary fiber of the skim deproteinized for 5 to 30 minutes at a temperature condition of 180 ⁇ 250 °C using a stirrer can be finely ground the fried rice dietary fiber with a grinder.
  • the rice fiber can be first ground (crude) before roasting, so that the next step of roasting, the fiber is roasted evenly to the inside in a short time without burning.
  • the roasted rice fiber is cooled and ground using a mill. Fine grinding improves the coarse texture of dietary fiber and increases the applicability of the product when used as a raw material for processed foods.
  • the particle size during the first grinding is preferably 10 ⁇ 20mesh (800 ⁇ 1900 ⁇ m), the particle size during fine grinding is preferably 80 ⁇ 800 mesh (20 ⁇ 230 ⁇ m). Particularly preferred particle size upon grinding is an average particle size of 20 to 40 ⁇ m.
  • Rice fiber produced by the above method the dietary fiber content of 20 to 65% by weight, the protein content of 15% by weight or less, the fat content of 3% by weight or less compared to conventional dietary fiber, high dietary fiber, low protein It is characterized by being low fat.
  • step (d) separating and drying only the rice dietary fiber from the solid fraction of step (c);
  • the sample may be a shell of cereals including cellulose, hemicellulose and lignin.
  • cellulose hemicellulose and lignin.
  • McPhee, corn hull, sesame gourd, soybean meal, rice bran etc. can be used, More preferably, rice bran is used.
  • rice bran is used.
  • the same effect can be obtained by expanding to other grain raw materials (potatoes, sweet potatoes, beans, tapioca, etc.) including shells.
  • the moisture content of the rice bran used in the step (a) is to be 10 to 16% by weight, preferably 12% by weight.
  • the size of the rice bran pellets is maintained in the size of 2 to 10mm, preferably made of 6.0mm size.
  • Step (b) of the degreasing rice bran is 2 to 5 times, preferably 2 to 4 times, most preferably about 3 times the weight of the rice bran is added to the rice bran to less than 5% by weight of the residual oil
  • the extraction temperature to n-hexane is carried out between 30 and 60 ° C, preferably at 45 ° C.
  • Extraction of the oil or fat is carried out until the residual oil content is 5% by weight or less, preferably 3% by weight or less.
  • the particles are prepared by hydrolyzing and hydrating 4-12 times, preferably 4-8 times, and most preferably 4 times water to the degreasing rice bran, relative to the weight of the prepared skim rice bran. Make it evenly distributed.
  • This hydration step can be carried out within approximately 60 minutes.
  • an alkali solution may be added to the hydrated degreased rice bran to maintain a constant pH of 7 to 11.5 to perform alkaline extraction of the protein.
  • caustic soda (NaOH) or ammonia may be used as the alkaline solution, but is not limited thereto.
  • the preferred range of pH is 9 to 11.5, most preferably 11.5.
  • the concentration of ammonium or caustic soda, ie sodium hydroxide, used for alkali extraction is 1 to 5N, preferably 1 to 4N, most preferably 3N.
  • 20-50 degreeC is preferable, More preferably, 30 degreeC is suitable.
  • Protein extraction time is carried out for 30 minutes to 3 hours, preferably 1 hour to 3 hours.
  • Separation of the rice dietary fiber from the solid fraction in the step (d) is separated under conditions of 3,000 to 5,000g or more using a decanter or a high speed continuous centrifugal separator, preferably at 5,000g. Drying of the dietary fiber is dried so that the moisture content is 5 to 12% by weight or less, preferably 10% by weight or less.
  • the coarse grinding of the dietary fiber in the step (e) is pulverized to a particle size (800 ⁇ 1900 ⁇ m) that can pass through 10 to 20 mesh using a hammer mill, preferably 10 mesh. Coarse grinding may be necessary for roasting evenly to the inside in a short time without burning fiber.
  • Roasting the dietary fiber of step (f) is carried out for 5 to 30 minutes at a temperature of 180 to 250 °C.
  • roasting for 6 minutes at 220 degrees by electric roasting, roasting for 9 minutes at 235 °C in the case of 12% moisture content.
  • Roasting and crushing the rice dietary fiber is to increase the quality of food as a raw material to prevent the generation of microorganisms and improve the processing suitability.
  • Rice dietary fiber prepared by the above method has a dietary fiber content of 20 to 65% by weight, a protein content of 15% by weight or less, and a fat content of 3% by weight or less, compared to conventional dietary fiber, high dietary fiber and low protein. It is characterized by being low fat. In addition, it is possible to obtain a rice dietary fiber having excellent storage stability and high purity during the above processing. The dietary fiber is likely to be used in a variety of processed foods by securing quality as a raw material.
  • Pellet molding of rice bran particles was performed to increase the extraction efficiency of rice bran oil (increasing extraction yield, shortening extraction time, decreasing solvent use).
  • 100 Kg of fresh rice bran (12 kg of Northern Rhubarb Group) with 12% moisture was pelletized to a size of 6 mm using a pellet forming machine.
  • the prepared rice bran pellets were dried to have a water content of 10% or less.
  • n-hexane was added to 100 Kg of dried rice bran pellets to carry out circulating oil extraction, and rice bran oil was extracted until the residual oil content reached 3%.
  • Degreasing rice bran was prepared by removing residual hexane at 45 ° C.
  • the rice bran oil is hydrolyzed into fatty acids as a substrate of lipase and causes rapid rancidity of rice bran due to the rapid increase of free fatty acids in the rice bran tissue, so the residual content of rice bran determines the quality of rice bran.
  • the filtrate and the precipitate were separated by centrifugation (decanter) at 5,000g or more at room temperature.
  • the precipitate contained 65-68% water.
  • the precipitate was dried in a food dryer so as to have a water content of 5-12%.
  • the dietary fiber prepared above was first ground to a particle size of 10 mesh ( ⁇ 800 ⁇ m) using a hammer mill. Coarse grinding is to make roasting evenly inside the diet in a short time without burning the fiber in the next roasting.
  • the roasted dietary fiber was roasted for the following purposes. First, to mask raw odor from rice bran and to add savory aroma; Second, to control microorganisms to be used as processed food or raw food for raw / fresh food. Roasting was performed by setting roasting conditions differently in consideration of actual product temperature in case of electric roaster and gas roaster. In addition, the roasting conditions were designed to control the microorganisms by controlling the moisture content conditions according to the potential of cereal microorganisms. In the case of 5% dietary fiber, roasting at 220 ° C. for 6 minutes using a continuous electric roaster, the flavor was excellent, the color was not dark, and general microorganisms, E. coli and hot spores could be controlled.
  • roasting effect was excellent when roasted for 9 minutes at 235 °C.
  • the roasting condition at 185 ° C. for 15 minutes was suitable as the roasting condition of the fiber containing 5% moisture.
  • the manufacturing process of the rice dietary fiber according to the embodiment is the same as FIG.
  • the physical properties and organoleptic properties of the rice dietary fiber prepared by the present invention are shown in Table 2 and Table 3, respectively.
  • the grain size of the existing dietary fibers was more than 100 ⁇ m, whereas the rice diet fibers were very fine with a particle size of 28-56 ⁇ m.
  • dietary fibers exhibited a rough texture due to the composition of cellulose, etc., and thus had a soft texture when applied to processed foods.
  • the rice fiber prepared by the present invention has a relatively small particle size and exhibits a soft texture when ingested, and this property shows that it exhibits the most suitable physical properties for bakery, grain bar, cereal and processed meat products.
  • the microstructure of the rice dietary fiber prepared by the present invention is shown in FIG. 2 using an electron scanning microscope (SEM). It was found that regular grains of fiber composition were arranged regularly.
  • the present invention is a method for producing rice fiber and the dietary fiber material produced by the method can be variously modified, and embodiments that are modified, all without departing from the scope of the present invention, all rights of the present invention It should be interpreted as being included in the scope.

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Abstract

본 발명은 벼를 도정하여 백미를 생산하는 과정에서 얻어지는 미강으로부터 쌀 식이섬유를 분리하여 가공식품 제조 시 원료로써 사용하거나, 선식/생식 등의 건강기능식품으로 활용할 수 있도록 고부가가치화하는 방법을 제안하고자 한다. 또한, 본 발명은 저장 안정성이 급격히 떨어지는 미강을 안정화시키는 단계와 미강에 함유되어 있는 쌀 식이섬유의 함량을 높이는 단계 및 식이섬유의 가공적성을 증가시키는 단계로 이루어진 쌀 식이섬유의 제조방법에 관한 것이다.

Description

쌀 식이섬유의 제조 방법
본 발명에서는 저장성이 좋지 않아 단순 사료로 이용되는 미강으로부터 쌀 식이섬유를 제조하여 가공식품 제조 시 원료로서 활용할 수 있도록 고부가가치화하는 방법을 제안하고자 한다.
벼를 도정하여 백미를 생산하는 과정에서 부산물로 얻어지는 미강은 현미상태에서는 리파아제(lipase)가 기질과 격리되어 있어 활성을 나타내지 못하지만, 도정 시 조직이 파괴되면서 접촉하게 되어 활발한 활성을 나타내게 된다. 이는 미강에 다량 함유되어 있는 지방을 유리지방산으로 가수분해하게 되고 산도를 증가시켜 급속한 산패를 유발하게 된다. 따라서, 지방이 급속히 산패되어 이취가 발생하고 식용으로 섭취하기에 적합하지 않은 상태로 변질된다.
따라서, 미강산패에 대한 해결 방안으로 미강을 가공하여 저장 안정성을 높이려는 다양한 연구가 시도되어 왔다. 대한민국 공개특허10-2005-0046898, 10-2005-0048802, 10-2005-0082797, 10-2005-0091975, 10-2005-0091977 등에서는 주로 습식으로 찐 후 건조시키는 등의 가열처리를 통해 리파아제를 불활성화시킴으로써 미강을 안정화하는 방안을 제시하고 있다. 그러나, 미강 내 15~20% 정도 함유되어 있고 산패의 원인 물질이 되는 지방 성분 자체를 제거하는 공정은 소개된 바 없다. 미강에 함유되어 있는 지방 성분을 제거하면 미강의 저장 안정성을 향상시킬 뿐 아니라 열량을 감소시킬 수 있고 미강 내 다른 유용성분인 식이섬유, 무기질 등의 함량을 높이는 효과가 있다.
미강 조성의 20~30% 정도를 차지하는 식이섬유는 그 대부분이 불용성 식이섬유로 구성되어 있다. 불용성 식이섬유는 셀룰로오스의 긴 포도당 사슬이 직선으로 서로 가깝게 뭉쳐있어 매우 강한 fibrous 구조를 만들어 물에 녹지 않는다. 생리적 기능으로는 장 내용물의 장내 통과 시간을 단축시킴으로써 변비개선 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 특히 식이섬유는 소화기관, 지질대사, 당질대사 등에 유효한 영향을 주는 것으로 밝혀졌으며, 식이섬유가 가지는 특유의 보수성과 팽윤성으로 장내의 수분을 흡수하여 팽창시킴으로써 변비를 없애고, 독성물질이나 발암물질로부터 장관을 보호하는 역할을 한다. 또한 식이섬유는 소화관내에서 콜레스테롤 흡수를 억제시켜 관상동맥경화증, 협심증, 심근경색증 질환 예방에 효과가 있다. 섬유질은 그 자체가 에너지가 없이 부피가 크며, 포만감을 주기 때문에 음식섭취를 적게 하여 비만증 예방, 체중 감량 등에 효과적이다. 상기와 같이 식이섬유의 의학적 중요성이 강조되면서 탄수화물, 단백질, 지방, 비타민, 미네랄에 이어 제6의 영양소로 주목 받고 있다.
미강은 현미를 도정하는 과정에서 생기는 과피, 종피, 호분층 등의 부산물을 말하며 주로 쌀눈과 쌀겨로 구성되어 있다. 쌀 도정과정에서 발생하는 미강의 양은 현미의 약 10% 정도로, 많은 양에 해당하지만 식품으로의 활용은 미미하여 대부분은 동물의 사료나 버섯 재배 시에 배지로 값싸게 이용되었다. 그러나 최근 미강의 영양적 가치가 재평가되면서 건강보조식품 등에 다양하게 이용되고 있다. 이와 함께 미강으로부터 식이섬유를 분리하는 효과적인 방법의 개발이 요구되고 있다.
미강의 불용성 식이섬유소로써 기능성을 더욱 높이기 위해 미강에 함유되어 있는 단백질, 지방 등의 성분을 제거한다면 미강 내 식이섬유소의 순도를 증가시킬 수 있을 것이다. 그러나 현재까지 이러한 시도나 연구는 진행된 바 없다.
미강의 조성은 벼의 품종이나, 도정방법 등에 따라 다르지만, 식이섬유, 전분, 단백질 등의 성분이 다량 함유되어 있고 이외에도 무기질과 비타민 등의 미량 영양소도 다양하게 함유되어 있다. 또한 미강은 영양적으로 우수할 뿐 아니라 보수력(保水力) 및 흡유저하 등의 물리적 기능성도 보유하고 있는 것으로 나타나 가공식품에의 적용 가능성도 높을 것으로 예상된다.
미강을 가공식품에 적용하는 방안에 대한 여러 연구가 진행되어 왔는데, 대한민국 공개특허 10-2005-0050750에서는 미강을 이용한 장류의 제조방법, 공개특허 10-2005-0050751에서는 미강을 이용한 육류의 가공방법, 공개특허 10-2005-0050752에서는 미강을 이용한 어패류의 가공방법, 공개특허 10-2006-002124에서는 미강을 이용한 기능성과자의 제조방법, 공개특허 10-2005-0066924에서는 미강추출물이 함유된 쌀밥 풍미개선용 조성물 제조방법에 대한 내용이 공개되어 있는 정도이다. 그러나 실제로는 매우 일부의 미강만이 미강유 제조에 사용되고 있을 뿐 식품 소재나 가공식품의 원료로서는 활용도가 높지 않고 대부분 사료로 이용되거나 폐기되고 있는 실정이다.
이에 본 발명자는 상기한 바와 같이 기존의 가열처리에 의한 리파아제 불활성화 방식이 아닌 지방 성분 제거를 통한 미강의 저장 안정성을 확보하였다. 또한 단백질 성분을 제거하여 기존 미강 내 가장 중요한 유용성분인 식이섬유의 함량을 높여 기존에 비해 고식이섬유 함량 미강을 확보하였고, 이후 로스팅(볶음) 및 미분쇄 단계를 거쳐 가공식품의 원료로 적용 가능한 고품질력을 가진 가공 쌀 식이섬유를 제조하였다.
본 발명의 하나의 목적은 벼를 도정하여 백미를 생산하는 과정에서 부산물로서 얻어지는 미강을 고부가가치화하여 가공식품 제조 시 원료로서 활용할 수 있도록 하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 하나의 목적은 상기 미강의 저장 안정성을 확보하기 위해 지방 성분을 제거하는 공정을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 하나의 목적은 상기 미강에 함유되어 있는 유용성분인 식이섬유의 함량을 높이기 위해 단백질 성분을 제거하는 공정을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 하나의 목적은 상기 미강을 가공식품의 원료로 활용하기 위해 볶음 및 미분쇄 공정을 거쳐 미생물을 제어하고 가공적성을 향상시켜 식품원료로서 품질력을 확보하도록 하는 것이다.
본 발명의 다른 하나의 목적은 상기 제조공정을 거쳐 미강으로부터 식이섬유 함량이 높은 쌀 식이섬유를 제조하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는 저장성이 떨어지는 미강의 안정화를 위해 탈지 미강을 제조하는 단계, 탈지 미강으로부터 단백질을 추출하여 식이섬유를 분리하는 단계, 및 식이섬유의 가공적성을 높이기 위한 modification 단계를 포함한다.
구체적으로, 본 발명은 미강을 원료로 하여 지방 성분을 제거하여 탈지 미강을 제조하는 단계; 제조된 탈지 미강으로부터 단백질을 추출하여 탈지탈단백의 쌀 식이섬유를 제조하는 단계; 및 상기 쌀 식이섬유를 로스팅 및 분쇄하는 단계를 포함하는, 미강으로부터 쌀 식이섬유를 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명은 또한 미강으로부터 식이섬유를 보강한 고부가가치 식품원료의 개발 가능성을 제시한다.
본 발명에서 제공된 저장 안정성 및 품질력이 확보된 쌀 식이섬유는 다양한 가공식품에 적용할 수 있을 것이고, 이를 통해 활용도가 낮았던 곡물자원인 미강을 식품원료로서 고부가가치화 할 수 있다. 본 발명에 의해 제조된 쌀 식이섬유는 입자크기가 상대적으로 작아 섭취 시 부드러운 식감을 나타내어 제과제빵, 곡물바, 씨리얼 및 육가공 제품 등에 적용하기에 가장 적합한 물성을 나타낸다.
도 1은 미강으로부터 쌀 식이섬유의 제조단계를 나타낸 공정 flow이다.
도 2는 쌀 식이섬유의 입자특성을 관찰한 주사전자현미경(SEM) 사진으로 (a)는 500배 비율로 촬영한 것이고, (b)는 1000배 비율로 촬영한 것이다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 미강으로부터 쌀 식이섬유를 제조하는 방법은, 미강을 원료로 하여 지방 성분을 제거하여 탈지 미강을 제조하는 단계; 제조된 탈지 미강으로부터 단백질을 추출하여 탈지탈단백 쌀 식이섬유를 제조하는 단계; 및 상기 쌀 식이섬유를 로스팅 및 분쇄하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 방법에 의해 제조된 쌀 식이섬유 중 식이섬유 함량은 20 내지 65 중량%이다. 상기 방법에 의해 제조된 쌀 식이섬유 중 단백질 함량이 15 중량% 이하이고, 지방 함량이 3 중량% 이하이다.
상기 탈지 미강의 제조 단계는 미강의 중량대비 2~5배, 바람직하게는 2~4배, 가장 바람직하게는 약 3배의 n-헥산을 미강에 가하여 잔유분 5중량% 이하로 미강유를 추출하고 온도 조건 55℃ 이하에서 잔류 n-헥산을 제거하여 수행될 수 있다.
n-헥산으로의 추출온도는 30 내지 60℃ 사이에서 시행하며, 바람직하게는 45℃에서 추출한다. 유지성분의 추출은 잔유분 함량이 5 중량% 이하, 바람직하게는 3 중량% 이하가 될 때까지 시행한다.
본 발명에서 단백질 추출 제거 단계는, 제조된 탈지 미강의 중량대비 4~12배, 바람직하게는 4~8배의 물, 가장 바람직하게는 4배의 물을 탈지 미강에 가수하여 수화시키면서 입자가 고르게 분산되도록 한다. 이 수화 공정은 대략 60분 이내로 실시할 수 있다. 이후, 수화된 탈지 미강에 알칼리 용액을 가하여 pH를 7 내지 11.5로 일정하게 유지되도록 하여 단백질의 알칼리 추출을 실시할 수 있다. 상기 알칼리 용액으로는 예를 들어, 가성소다(NaOH) 또는 암모니아를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. pH의 바람직한 범위는 9 내지 11.5이고, 가장 바람직하게는 11.5이다. 알칼리 추출에 사용되는 암모니아 또는 가성소다, 즉, 수산화나트륨의 농도는 1 내지 5N, 바람직하게는 1 내지 4N, 가장 바람직하게는 3N이다. 알칼리 추출 공정의 온도는 20~50℃가 바람직하며, 더욱 특히 바람직하게는 30℃가 적당하다. 바람직하게는 30℃에서 pH 11.5가 되게 한다. 단백질 추출시간은 30분 내지 3시간 동안 실시하며, 바람직하게는 1시간 내지 3시간 동안 실시한다.
본 발명에 있어서, 상기 쌀 식이섬유를 로스팅 및 분쇄하는 단계는 미생물의 발생을 방지하고 가공적성을 향상시켜 식품원료로서 품질력을 높이기 위한 것이다.
제조된 탈지탈단백의 쌀 식이섬유를 볶음기를 이용하여 180~250℃의 온도조건에서 5~30분간 볶음 처리한 후 볶아진 쌀 식이섬유를 분쇄기로 미분시킬 수 있다. 쌀 식이섬유를 볶기 전에 1차 분쇄(조분쇄)할 수 있으며, 이는 다음 단계인 로스팅에서 식이섬유가 타지 않고 단시간에 내부까지 골고루 로스팅되기 위해서이다. 볶아진 쌀 식이섬유를 냉각시키고, 미분쇄기를 이용하여 미분시킨다. 미분쇄는 식이섬유의 거친 식감을 개선해주고, 가공식품의 원료로 사용시 제품의 적용성을 증가시키는 효과가 있다. 상기 1차 분쇄(조분쇄)시 입자 크기는 10~20mesh(800~1900㎛)가 바람직하고, 미분쇄시 입자 크기는 80~800 mesh(20~230㎛)가 바람직하다. 특히 바람직한 미분쇄시 입자 크기는 평균 입도 20 내지 40㎛이다.
상기 방법에 의해 제조된 쌀 식이섬유는, 식이섬유 함량이 20 내지 65 중량%이고, 단백질 함량이 15 중량% 이하이고, 지방 함량이 3 중량% 이하로 종래 식이섬유에 비해 고식이섬유, 저단백, 저지방인 특징이 있다.
본 발명에 따른 미강으로부터 쌀 식이섬유를 제조하는 또 다른 방법은,
(a) 미강을 원료로 하여 미강 펠릿을 제조하는 단계;
(b) 제조된 미강 펠릿으로부터 지방 성분을 제거하여 탈지 미강을 제조하는 단계;
(c) 제조된 탈지 미강으로부터 단백질을 추출하는 단계;
(d) 상기 (c) 단계의 고형분액으로부터 쌀 식이섬유만을 분리하여 건조하는 단계;
(e) 상기 쌀 식이섬유를 조분쇄하는 단계;
(f) 상기 조분쇄된 쌀 식이섬유를 로스팅(roasting)하는 단계; 및
(g) 상기 로스팅된 쌀 식이섬유를 미분쇄하는 단계를 포함한다.
본 발명에서 시료는 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스 및 리그닌 등을 포함하는 곡류의 껍질을 사용할 수 있다. 바람직하게는 맥피, 옥수수피, 참깨박, 대두박, 미강 등을 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 미강을 사용한다. 그 이외의 껍질을 포함한 타 곡물 원료 (감자, 고구마, 콩, 타피오카 등)에도 확대 적용하여 동일한 효과를 얻을 수 있다.
상기 (a) 단계에서 사용된 미강의 수분함량은 10 내지 16 중량%가 되도록 하며, 바람직하게는 12 중량%로 사용한다. 미강펠렛의 크기는 2 내지 10mm의 크기를 유지하며, 바람직하게는 6.0mm 크기로 제조한다.
상기 (b)의 탈지 미강의 제조 단계는 미강의 중량대비 2~5배, 바람직하게는 2~4배, 가장 바람직하게는 약 3배의 n-헥산을 미강에 가하여 잔유분 5중량% 이하로 미강유를 추출하고 온도 조건 55℃ 이하에서 잔류 n-헥산을 제거하여 수행될 수 있다. n-헥산으로의 추출온도는 30 내지 60℃ 사이에서 시행하며, 바람직하게는 45℃에서 추출한다. 유지성분의 추출은 잔유분 함량이 5 중량% 이하, 바람직하게는 3 중량% 이하가 될 때까지 시행한다.
상기 (c)의 단백질 추출 단계는, 제조된 탈지 미강의 중량대비 4~12배, 바람직하게는 4~8배의 물, 가장 바람직하게는 4배의 물을 탈지 미강에 가수하여 수화시키면서 입자가 고르게 분산되도록 한다. 이 수화 공정은 대략 60분 이내로 실시할 수 있다. 이후, 수화된 탈지 미강에 알칼리 용액을 가하여 pH를 7 내지 11.5로 일정하게 유지되도록 하여 단백질의 알칼리 추출을 실시할 수 있다. 상기 알칼리 용액으로는 예를 들어, 가성소다(NaOH) 또는 암모니아를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 pH의 바람직한 범위는 9 내지 11.5이고, 가장 바람직하게는 11.5이다. 알칼리 추출에 사용되는 암모늄 또는 가성소다, 즉, 수산화나트륨의 농도는 1 내지 5N, 바람직하게는 1 내지 4N, 가장 바람직하게는 3N이다. 알칼리 추출 공정의 온도는 20~50℃가 바람직하며, 더욱 특히 바람직하게는 30℃가 적당하다. 바람직하게는 30℃에서 pH 11.5가 되게 한다. 단백질 추출시간은 30분 내지 3시간 동안 실시하며, 바람직하게는 1시간 내지 3시간 동안 실시한다.
상기 (d) 단계에서 고형분액으로부터 쌀 식이섬유의 분리는 데칸터 또는 고속 연속 원심형 분리기를 이용하여 3,000 내지 5,000g 이상의 조건으로 분리하며, 바람직하게는 5,000g에서 시행한다. 식이섬유의 건조는 수분함량이 5 내지 12 중량% 이하가 되도록 건조하며, 바람직하게는 10 중량% 이하가 되도록 한다.
상기 (e) 단계에서 식이섬유의 조분쇄는 해머밀을 이용하여 10 내지 20메쉬를 통과할 수 있는 입자 크기(800~1900㎛)로 분쇄하며, 바람직하게는 10 메쉬로 한다. 조분쇄는 로스팅에서 식이섬유가 타지 않고 단시간에 내부까지 골고루 로스팅되기 위해서 필요할 수 있다.
상기 (f) 단계의 식이섬유의 로스팅은 180 내지 250℃의 온도에서 5분 내지 30분간 시행한다.
바람직하게는 수분함량이 5%일 경우, 전기식 로스팅으로 220도에서 6분간 로스팅처리(볶음)하며, 수분함량 12%의 경우는 전기식 로스팅으로 235℃에서 9분간 로스팅 한다. 상기 쌀 식이섬유를 로스팅 및 분쇄하는 단계는 미생물의 발생을 방지하고 가공적성을 향상시켜 식품원료로서 품질력을 높이기 위한 것이다.
상기 (g) 단계의 식이섬유의 미분쇄는 예를 들어 ACM pulverizer를 이용하여(이에 제한되는 것은 아니다), 입자크기가 평균입도 80~800 mesh (20~230㎛), 바람직하게는 입자크기가 20 내지 100μm, 특히 바람직하게는 20 내지 40μm이하가 되도록 하며, 더욱 특히 바람직하게는 300메쉬 이하가 되도록 한다. 특히 바람직한 평균 입도 크기는 20 내지 40㎛이다. 미분쇄는 식이섬유의 거친 식감을 개선해주고, 가공식품의 원료로 사용시 제품의 적용성을 증가시키는 효과가 있다.
상기 방법에 의해 제조된 쌀 식이섬유는, 식이섬유 함량이 20 내지 65 중량%이고, 단백질 함량이 15 중량% 이하이고, 지방 함량이 3 중량% 이하로 종래 식이섬유에 비해 고식이섬유, 저단백, 저지방인 특징이 있다. 또한, 상기의 가공과정을 거치면서 저장안정성이 우수하고 고순도로 분리된 쌀 식이섬유 (rice dietary fiber)를 얻을 수 있다. 이러한 식이섬유는 식품원료로서의 품질력을 확보하여 다양한 가공식품에 활용할 수 있는 가능성이 높다.
이하 본 발명을 다음의 실시 예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들은 본 발명의 일 예로서 이들이 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니다.
<실시예>
실시예 1 : 미강의 펠렛팅 단계
미강유의 추출효율 (추출수율 증가, 추출시간 단축, 용매사용 감소)을 증가시키기 위하여 미강입자의 펠렛성형을 실시하였다. 수분 12%의 신선한 미강 100 Kg (제조원: 중국 북대황그룹)을 펠렛 형성기를 이용하여 크기 6mm로 펠렛화시켰다. 제조된 미강 펠렛을 수분 함량이 10% 이하가 되도록 건조시켰다.
실시예 2 : 저장안정화를 위한 미강유를 추출하는 단계
건조된 미강 펠렛 100Kg에 중량 대비 3배의 n-헥산을 가하여 순환 유추출을 실시하여, 잔유분 함량이 3% 수준이 될 때까지 미강유를 추출하였다. 45℃ 온도조건에서 잔류 헥산을 제거하여 탈지 미강을 제조하였다. 미강내 유지성분은 리파아제의 기질이 되어 지방산으로 가수분해되고, 미강조직 내 유리지방산의 급속한 증가로 인해 급속한 미강의 산패를 유발하므로, 미강 내 잔유분 함량이 미강의 저장성 등의 품질을 좌우한다.
실시예 3 : 탈지미강으로부터 단백질을 추출하는 단계
제조된 탈지미강 85Kg에 중량 대비 10배의 물을 가수하여 15분간 교반하면서 수화시켜 입자가 고르게 분사되도록 처리하였다. 이어서 30℃의 온도 조건에서 4% 가성소다 용액을 천천히 주입하면서 최종 pH를 9.2로 조정한 뒤 130 rpm수준으로 일정하게 교반하면서 약 120분간 단백질을 용출시켰다. 단백질의 용출은 반응 pH 및 온도에 매우 민감하게 작용하며, 최종적으로 쌀 식이섬유의 순도에 영향을 미쳤다.
실시예 4 : 고형분액으로부터 쌀 식이섬유만을 분리하여 건조하는 단계
단백질의 알칼리 용출을 충분히 시킨 후, 상온에서 5,000g 이상의 조건에서 원심분리(데칸터형)하여 여액과 침전물을 분리하였다. 침전물은 65~68% 수준의 수분을 포함하고 있었다. 침전물을 수분함량 5~12%가 되도록 식품용건조기에서 건조시켰다.
실시예 5 : 쌀 식이섬유를 조분쇄하는 단계
상기에서 제조된 식이섬유를 해머밀을 이용하여 입자크기 10메쉬 (~800μm)로 1차 분쇄하였다. 조분쇄는 다음단계의 로스팅에서 식이섬유가 타지 않고 단시간에 내부까지 골고루 로스팅이 이루어지도록 하기 위함이다.
실시예 6 : 쌀 식이섬유를 로스팅 하는 단계
조분쇄한 식이섬유를 다음과 같은 목적으로 로스팅공정을 시행하였다. 첫째, 미강 곡류로부터 나오는 생취를 마스킹하고 고소한 향을 부가시키기 위하여; 둘째, 가공식품 또는 생식/선식의 식품원료로써 사용되기 위한 미생물제어를 위하여. 로스팅은 전기식 로스터와 가스식 로스터의 경우, 실제 품온을 고려하여 로스팅 조건을 다르게 설정하여 시행하였다. 또한, 곡류미생물의 잠재정도에 따라 수분함량 조건을 조절하여 미생물 제어가 가능하도록 로스팅조건을 설계하였다. 5% 식이섬유의 경우, 연속식 전기 로스팅기를 이용하여 220℃에서 6분간 로스팅 하면, 고소한 풍미가 우수하였고, 색깔도 진하지 않았으며, 일반미생물, 대장균 및 고온포자균을 제어할 수 있었다. 12% 식이섬유의 경우, 235℃에서 9분간 로스팅 하였을 경우, 로스팅 효과가 우수하였다. 드럼식 가스 로스팅기의 경우, 185℃에서 15분 로스팅 조건이 5% 수분을 함유한 식이섬유의 로스팅 조건으로 적합하였다.
실시예 7 : 쌀 식이섬유를 미분쇄하는 단계
로스팅 한 식이섬유를 50℃ 이하로 냉각시킨 후, 미분쇄기(제조원: 일본 호소가와 미크론)를 이용하여 2차분쇄를 하였다. 미분쇄는 식이섬유의 거칠한 식감을 개선해주고, 가공식품의 원료로 사용 시 제품의 적용성을 증가시키기 위하여 air classifier를 이용한 ACM pulverizer 분쇄기로 시행하였다. 평균입도 30μm 이하가 되도록 하며, 100μm all path가 되도록 미분쇄 공정조건을 설계하여 식품원료로서 품질력을 확보한 가공 식이섬유를 제조하였다. 특히, 로스팅 이후 미생물 교차오염이 이루어지지 않도록 CIP 처리 및 COP관리를 철저히 하였다.
상기 실시예에 의한 쌀 식이섬유의 제조공정도는 도 1과 같다.
<실험예 1>
상기 실시예의 제조공정에 의해 제조한 쌀 식이섬유의 일반성분 분석을 실시하고, 그 분석 결과를 표 1에 나타내었다.
표 1 미강, 탈지미강, 쌀식이섬유의 일반성분분석 (Dry solid)(중량%)
Dry Solid 회분 전분 조단백 조지방 총식이섬유 total
미강 12.6 20.4 16.3 17.7 33.0 100.0
탈지미강 14.1 26.7 23.8 0.4 35.0 100.0
쌀 식이섬유 12.9 22.4 8.2 0.5 56.0 100.0
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의해서 기존 미강에 15~20% 함유되어 있는 지방 성분을 제거하여 저장 안정성을 확보하고, 미강에 11~17% 정도 함유되어 있는 단백질 성분도 상당 부분 제거함으로써 전체적으로 식이섬유 함량을 높인 쌀 식이섬유의 제조가 가능한 것이 기술적으로 확인되었다.
<실험예 2>
본 발명에 의해 제조된 쌀 식이섬유의 물성적 특성 및 관능적 특성을 분석하여 각각 표 2와 표 3에 나타내었다.
표 2 쌀식이섬유의 물성적 분석
특성 특징
Water-holding capacity (%) ~300
Oil-holding capacity (%) ~200
입자크기 (μm) 28-56
밀도 (g/mL) 0.47
기존 식이섬유들의 입자크기는 100 μm이상인 반면에, 쌀 식이섬유는 입자크기가 28~56μm수준으로 매우 미세하였다.
표 3 쌀식이섬유의 관능적 품질분석
특성 특징
색깔 light beige
향 약간 구운향
맛 고소한 맛
텍스처 부드러운 입자감
일반적으로 식이섬유들은 셀룰로오스 등의 구성물로 인하여 거친 식감을 나타내었으며, 이로 인해가공식품에 적용 시 부드러운 식감구현의 한계를 가지고 있었다. 그러나, 본 발명에 의해 제조된 쌀 식이섬유는 입자크기가 상대적으로 작아 섭취 시 부드러운 식감을 나타내었으며, 이러한 특성은 제과제빵, 곡물바, 씨리얼 및 육가공 제품 등에 적용하기에 가장 적합한 물성을 나타냄을 알 수 있었다.
<실험예 3>
본 발명에 의해 제조된 쌀 식이섬유의 미세구조를 전자주사현미경(SEM)을 이용하여 분석한 결과를 도 2에 나타내었다. 일정한 알갱이의 식이섬유 구성물이 규칙적으로 배열되어 있음을 알수 있었다.
이외에도 본 발명인 쌀 식이섬유의 제조 방법 및 이 방법에 의해 제조된 식이섬유소재는 다양하게 변형 실시될 수 있는 것으로, 본 발명의 목적 범위를 일탈하지 않는 한, 변형되는 실시 예들은 모두 본 발명의 권리범위에 포함되어 해석되어야 한다.

Claims (8)

  1. 미강을 원료로 하여 미강 펠릿을 제조하는 단계;
    제조된 미강 펠릿으로부터 지방 성분을 제거하여 탈지 미강을 제조하는 단계;
    제조된 탈지 미강으로부터 단백질을 추출하여 탈지탈단백 쌀 식이섬유를 제조하는 단계;
    상기 쌀 식이섬유를 조분쇄하는 단계;
    상기 조분쇄된 쌀 식이섬유를 로스팅하는 단계; 및
    상기 로스팅(roasting)된 쌀 식이섬유를 미분쇄하는 단계를 포함하는, 쌀 식이섬유의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 탈지 미강의 제조 단계가 미강 펠릿의 중량대비 2~5배의 n-헥산을 미강 펠릿에 가하여 잔유분 5중량% 이하로 미강유를 추출하고 온도 조건 55℃ 이하에서 잔류 n-헥산을 제거하여 수행되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 단백질 추출 제거 단계가, 제조된 탈지 미강의 중량대비 4~12배의 물을 탈지미강에 가수하여 수화시킨 후, 1~5N 수산화나트륨 용액으로 20~50℃ 의 온도 조건에서 pH를 7~11.5로 맞추어 수행되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 쌀 식이섬유의 조분쇄, 로스팅 및 미분쇄 단계가, 제조된 쌀 식이섬유를 입자 크기 10~20mesh로 1차 조분쇄하고, 볶음기를 이용하여 180~250℃의 온도조건에서 5~30분간 볶음 처리한 후, 볶아진 쌀 식이섬유를 입자크기 80~800 mesh로 2차 미분쇄하여 수행되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  5. 제1항 또는 제2항의 방법으로 제조된 식이섬유 함량이 20 내지 65 중량%인 것을 특징으로 하는 미강 가공 쌀 식이섬유.
  6. 미강을 원료로 하여 지방 성분을 제거하여 탈지 미강을 제조하는 단계;
    제조된 탈지 미강으로부터 단백질을 추출하여 탈지탈단백 쌀 식이섬유를 제조하는 단계; 및
    상기 쌀 식이섬유를 로스팅 및 분쇄하는 단계를 포함하는, 미강으로부터 쌀 식이섬유를 제조하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 쌀 식이섬유 중 식이섬유 함량이 20 내지 65 중량%이고, 단백질 함량이 15 중량% 이하이고, 지방 함량이 3 중량% 이하인 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  8. 식이섬유 함량이 20 내지 65 중량%이고, 단백질 함량이 15 중량% 이하이고, 지방 함량이 3 중량% 이하인 것을 특징으로 하는, 미강 가공 쌀 식이섬유.
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