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KR101286940B1 - 이눌린이 풍부한 건조돼지감자와 돼지감자분말 및 그의 제조방법 - Google Patents

이눌린이 풍부한 건조돼지감자와 돼지감자분말 및 그의 제조방법 Download PDF

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KR101286940B1
KR101286940B1 KR1020110003304A KR20110003304A KR101286940B1 KR 101286940 B1 KR101286940 B1 KR 101286940B1 KR 1020110003304 A KR1020110003304 A KR 1020110003304A KR 20110003304 A KR20110003304 A KR 20110003304A KR 101286940 B1 KR101286940 B1 KR 101286940B1
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Abstract

본 발명은 세척된 돼지감자를 전처리하여 덩이 뿌리 내에 존재하는 효소를 불활성화하는 공정과 전처리된 돼지감자를 건조하는 공정을 포함하는 이눌린이 풍부한 건조돼지감자와 돼지감자분말의 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 건조돼지감자와 돼지감자분말에 관한 것이다. 본 발명의 건조돼지감자와 돼지감자분말의 제조방법은 (i) 돼지감자의 효소를 불활성화하는 전처리공정인 제1공정 ; (ii) 전처리된 돼지감자를 건조하는 제2공정; 및, (iii) 상기 건조돼지감자를 분쇄하는 분쇄공정을 포함한다. 본 발명의 건조돼지감자와 돼지감자분말의 제조방법은 종래의 기술과 달리 이눌린이 풍부한 건조돼지감자와 돼지감자분말을 제조할 수 있으므로, 이들의 건강기능성을 이용하여 소비자의 요구에 부응하는 새로운 제품의 개발에 널리 활용될 수 있을 것이다.

Description

이눌린이 풍부한 건조돼지감자와 돼지감자분말 및 그의 제조방법 {Inulin-rich dried Jerusalem Artichoke and its powder and the preparing method of them}
본 발명은 이눌린이 풍부한 건조돼지감자와 돼지감자분말 및 그들의 제조법에 관한 것으로서, 좀 더 자세히는 돼지감자가 가지고 있는 원래의 천연 이눌린을 풍부하게 가지고 있는 건조돼지감자와 돼지감자분말 및 그들의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의‘이눌린이 풍부한 건조돼지감자와 돼지감자분말’이란 돼지감자 내에 있는 이눌라제를 불활성화시켜 가공 공정 후에도 돼지감자가 가지고 있는 원래의 자연 이눌린의 80% 이상을 포함하고 있는 건조돼지감자와 돼지감자분말을 의미한다.
비만이나 과체중이 당뇨병으로 이어지는 미국과 달리 우리나라는 비만 인구가 절대적으로 적으면서도 당뇨병 환자 발생률은 미국과 거의 비슷한 것이 특징이다. 서양에서는 당뇨병이 주로 노인층에서 발생하는 데 비해 우리나라에서는 30∼40대 젊은 성인층에서 환자가 급증하고 있다는 점도 우리나라 당뇨병 발생의 또 하나의 특징이다. 결과적으로 당뇨병에 걸린 기간이 길어져 만성합병증에 의한 실명, 말기신부전증, 신경질환, 하지절단, 감염질환 등이 크게 늘어나고, 인슐린 저항성과 관련된 비만, 고혈압, 심혈관 질환이 폭발적으로 증가해 개인 삶의 질 저하와 사회ㆍ경제적으로 비용 확대로 이어지고 있다. 당뇨 또는 비만을 예방하는 다각적인 노력이 절실히 요구되는 실정이다.
이눌린은 분자량 3,000~5,000. 국화과, 백합과 등의 근경이나 일부 구내 연쇄구균의 세포 내에 교질 상태로 함유되어 있는 저장 다당류의 일종으로 자연계에 널리 분포하고 있으며 달리아, 돼지감자, 목향 등 국화과 식물의 괴경이나 치커리의 뿌리 등에 콜로이드상으로 존재하는 수용성 식이섬유 중의 일종이다. 이눌린은 이눌린 가수분해효소(이눌라제), 묽은 산 등으로 쉽게 분해되고, 백색 고체로서 전분과는 달리 온수에 녹는 물리적 성질을 가지고 있다.
또한, 이눌린은 프리바이오틱스의 일종으로 위와 소장에서 분해되지 않고, 대장으로 이동되어서 결장 내 미생물 특히, 비피도박테리움 비피덤 (bifidobacterium bifidum)의 성장을 선택적으로 자극하거나 미생물의 활력 또는 미생물의 제한된 균수를 선택적으로 자극하여서 사람에게 유익한 영향을 주는 비분해성 식이성분이다. 프리바이오틱스는 대장 내에서 항생물질, 비타민, 성장촉진인자와 같은 영양소를 미생물학적으로 생성시켜 장 기능을 개선시키고, 미네랄의 생체 이용율을 증진시킨다.
또한, 이눌린은 분(糞)배설량을 증가시키며, 설사예방과 면역기능이 향상되어, 최종적으로 동물의 성장을 촉진시킨다 (Cummings, et al., Brit. J. Nutr., 87:S145, 2002; Patterson et al., Poult. Sci., 82: 627, 2003; George et al., Brit. Med. J., 318: 999, 1999). 이러한 이유로, 유럽, 미국, 일본 등을 비롯한 선진제국에서는 이눌린을 이용한 생체활성 프리바이오틱스 시장개발을 위한 시도가 계속되고 있다.
2008년에 식품의약안전청이 개정한 건강기능식품 기준 및 규격(한국식품의약안전청 고시 제2008-12호)에 의하면, 이눌린은 콜레스테롤을 개선하고 식후혈당상승을 억제하며 배변활동을 원활하게 하는 기능을 가지고 있다. 또한, 이눌린은 저칼로리의 다당체로서 사람의 소화 효소에서는 분해되기 어렵고, 또 분해되어 흡수된다고 해도 프락토올리고당이 흡수되므로 혈당의 상승은 거의 일어나지 않는다. 콜레스테롤 조절의 기능을 발현하는데 필요한 일일 섭취량은 이눌린으로서 9 ~ 10g, 식후혈당상승 억제에 도움을 주기 위해 필요한 일일 섭취량은 이눌린으로서 9 ~ 10g, 배변활동을 원활하게 하는 기능을 발현하는데 필요한 일일 섭취량은 이눌린으로서 8 ~ 20g이라고 고시하고 있다. 이눌린은 식품의약안전청이 과학적 근거를 확보하여 인정한 식이섬유 중의 하나이다.
프락토올리고당(GF2~GF7)은 이눌린이 효소에 의해 분해되거나 산 가수 분해되어 만들어진다. 프락토올리고당은 비피더스균 등 유익균 증식과 유해균 억제로 인한 장내환경 개선, 원할한 배변활동 효과, 칼슘의 흡수증진 효과를 나타내는 것으로 식품의약안전청이 고시하고 있다. 또한, 건강한 성인이 하루 2.5~15 g의 프락토올리고당을 섭취하면 정장작용, 장기능 개선, 칼슘흡수의 증진기능을 기대할 수 있으나 하루 30 g 이상 섭취하면 더부룩한 느낌의 부작용을 보인다. 따라서 프락토올리고당의 일일 섭취량은 식품의약안전청이 기능성 인체적용시험 자료를 토대로 3~8 g을 제시하고 있다. 프락토올리고당의 기능성 성분은 GF2 (kestose), GF3(nystose), GF4(fructofuranosylnystose)이다.
돼지감자는 이눌린과 프락토올리고당을 동시에 함유하고 있으므로 콜레스테롤 조절을 개선하고 식후혈당상승을 억제하며 유익균 증식과 유해균 억제로 인하여 장내환경을 개선하고, 배변활동을 원활하게 하고 칼슘의 흡수를 증진시키는 기능성을 가지고 있는 건강식품 재료로 유용하게 사용될 수 있다.
돼지감자는 국화과(Compositae) 해바라기속(Helianthus Linne)의 여러해살이 풀로 북아메리카 원산으로 우리나라 전역에 분포한다. 돼지감자의 덩이뿌리는 15%의 이눌린(inulin)을 함유하고 있으며 식물 중에서 이눌린을 가장 많이 함유하고 있다. 또한 건조 돼지감자의 이눌린 양은 건조중량에서 65~70%를 차지한다(김동훈, 식품화학, p319~320, 탐구당, 1988).
돼지감자의 약재명은 국우라 하며, 운곡본초학(주영승, 서림재, 2004)에 의하면 돼지감자는 청열양혈의 효능이 있어 열병에 해열 작용을 하고 장열출혈. 질타손상, 골절종통에 치료효능을 가지고 있으며, 맛은 달고 성질은 차다(특허청, 한국전통지식포털, 2007. 12. 06).
생리적으로 매우 유용한 다양한 기능을 갖는 돼지감자는 최근 만성 퇴행성 질환의 발병률이 증가함에 따라 질병의 예방, 개선을 기대하여 기능성 식품을 이용하려는 경향이 높아지고 있는 가운데 돼지감자의 주요 저장성분인 이눌린의 당뇨개선 효과가 탁월함이 보고되어 근래에 들어 당뇨개선 효과 및 비만억제효능 및 혈중 인슐린과 중성지질의 감소효과, 대장암 발생억제효과 등 다양한 효능이 있음이 밝혀져 있다. 그럼에도 불구하고 돼지감자를 이용한 건강 기능성 식품의 개발이 거의 이루어지지 않은 것은 영양학적으로 칼로리가 적어 영양이 중시했던 과거엔 관심 밖의 식품이었기 때문이었다. 식생활이 풍족한 현재에는 칼로리는 적고 섬유질과 미량원소 보충이 필요함으로써 돼지감자를 이용한 건강 기능성 식품의 중요성이 커져 가고 있다.
그러나, 돼지감자는 가을에서 봄까지 수확이 가능하나 저장성이 낮고, 상온에 저장하면 효소에 의해 쉽게 분해되고 표피가 얇아서 금방 마르는 단점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 저온 저장하는 방법을 주로 이용하게 되는데, 이는 비용이 많이 들고 장기보관도 어려울 뿐만 아니라 아린 맛과 돼지감자 특유의 냄새로 인해 기호도도 떨어진다. 돼지감자를 먹는 방법은 건조해서 먹는 방법과 익혀서 먹는 방법이 있으나 열수를 가하면 수용성 식이섬유 등 녹아나는 성분이 많아서 찌는 과정에서 유효한 성분이 빠져나가는 문제점이 있다. 또, 선행기술의 방법에 의해 건조해서 먹는 방법과 익혀서 먹는 방법은 돼지감자의 효소로 인해 쉽게 분해되는 문제가 있어서 다양하게 이용되지 못하는 실정이다. 이러한 문제들로 인해 돼지감자가 다양한 건강 기능성을 가지고 있음에도 불구하고 꾸준한 섭취가 어려워 널리 이용되지 못하고 있는 실정이다.
돼지감자 추출물을 포함하는 당뇨병 또는 비만 예방 또는 치료용 조성물 및 건강식품이 대한민국 공개특허 제2010-0033064호, 제2007-0005317호, 제2006-0041438호와 대한민국 등록특허 제591539호, 제594520호 등에 개시되어 있으며, 혈중 및/또는 간중 카르니틴의 함량을 증가시키고, 간중 총콜레스테롤과 중성지질의 농도 및 혈중 총콜레스테롤을 감소시키는 등 체내의 지질대사를 개선시킴으로써 비만 또는 제2형 당뇨병을 예방 또는 개선할 수 있는 돼지감자 추출물을 포함하는 조성물을 대한민국 공개특허 10-2010-0033064에서 개시하고 있다.
또한, 과거엔 돼지감자가 알콜 생산, 이눌라아제 제조, 과당 제조 등에 관한 선행 연구가 있었으나 이눌린이 풍부한 건조돼지감자의 제조방법은 연구된 바가 없었다.
돼지감자로부터 추출한 정제 이눌린은 사람에서 혈당을 낮추기 때문에 돼지감자는 당뇨병 예방을 위한 기능성식품 소재로써 이용할 수 있다. 또한, 이눌린은 사람의 위액과 소화효소에 의해서 분해되지 않고, 80%가 대장에 도달하여 장내 미생물에 의하여 발효됨으로써, 장 내 유익한 미생물의 성장을 선택적으로 자극함과 동시에 유해한 미생물의 성장을 억제하는 효과가 큰 것으로 보고되고 있다(Gibson, G. R., J. Nutr., 129: 1438S, 1999; Schiffrin, E. J., Innovation Food Tech., 34, 2003; Hidaka, H. et al., Bifidobacteria Microflora., 5: 37-50, 1986).
돼지감자의 이눌린은 자연 상태 하에서 생성되어 있는 이눌라제(inulase: 돼지감자의 이눌린을 과당으로 분해하는 효소)에 의해서 분해될 수 있는 문제점이 있다(Biotechnology letters, 2005, 9:1573-6776). 또한 돼지감자의 이눌린은 수확 직후 추출을 실시하지 않으면 자가소화 등에 의해 이눌린의 함량이 감소하는 문제점이 있다. 이로 인해 돼지감자는 저장성이 낮으며, 상온에서 저장하면 이눌린이 쉽게 분해되고, 표피가 얇아서 금방 마르는 단점을 가지고 있다. 따라서 현재 저온에서 저장하는 방법을 사용하고 있으나, 이는 비용이 많이 들며, 이로 인해 장기보관이 어려운 실정이다.
또한, 인체에는 유익하나 생으로 섭취하면 아린 맛이 있어 기호도가 떨어지고 과식하면 설사를 일으키기도 한다.
저장성의 문제와 생 돼지감지의 섭취로 인한 문제를 해결하기 위해 한국등록특허 10-0652479(발명의 명칭: 항산화활성이 높은 증숙 건조돼지감자의 제조방법)은 돼지감자의 아린 맛을 없애고, 단맛을 높여 기호도가 향상되어 연중 섭취가 용이한 증숙 건조돼지감자 분말의 제조방법을 제공하고 있고, 한국등록특허 10-0959626(발명의 명칭: 돼지감자를 이용한 차의 제조방법 및 그에 의해 제조된 돼지감자 차)은 돼지감자를 이용한 차의 제조방법을 제공한다. 그러나 한국등록특허 10-0652479은 건조돼지감자의 제조방법에 있어서, 돼지감자를 세척한 후, 50 ~ 80 ℃에서 24 ~ 26 시간 동안 건조시켜 전처리 건조돼지감자를 제조하고 100℃의 수증기로 3시간 동안 증숙하고, 제조된 증숙물을 다시 건조기에 넣어 65℃에서 18 시간 동안 2차 건조시킨 후, 70℃에서 18 시간 동안 건조하며, 한국등록특허 10-0959626은 돼지감자를 이용한 차의 제조방법의 건조단계에서 건조기 내부의 온도를 65~70℃로 맞추어 70~75시간 동안 돼지감자를 건조하나, 이들 선행기술은 이눌린이 분해되고 갈변현상이 생기는 문제점을 가지고 있다. 돼지감자의 건조, 추출, 등 가공처리 과정 중 열처리를 오래 동안 하게 되면 이눌린이 생리적 효능이 거의 없는 글루코스(G), 과당(F), 2당류(GF)로 분해된다. 상기 한국등록특허 10-0652479와 10-0959626는 전처리 단계와 건조 단계에서 장시간의 가열과 이눌라제의 활성으로 인해 이눌린이 분해되는 문제점을 가지고 있다.
이눌린이 분해되는 문제점 해결한다면 이눌린이 풍부한 건조돼지감자와 돼지감자분말을 제조할 수 있고, 이눌린이 풍부한 건조돼지감자와 돼지감자분말은 콜레스테롤 조절을 개선하고 식후혈당상승을 억제하며, 유익균 증식과 유해균 억제로 인하여 장내환경을 개선하고, 배변활동을 원활하게 하고 칼슘의 흡수를 증진시키는 기능성을 가지고 있는 건강식품 재료로서 다양한 용도로 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 이눌린이 분해되는 문제점을 해결하여 이눌린이 풍부한 건조돼지감자와 돼지감자분말을 제조하는 방법을 제공할 뿐만 아니라 콜레스테롤 조절을 개선하고 식후혈당상승을 억제하며 유익균 증식과 유해균 억제로 인하여 장내환경을 개선하고, 배변활동을 원활하게 하고 칼슘의 흡수를 증진시키는 기능성을 가지고 있는 이눌린이 풍부한 건강기능성 건조돼지감자와 돼지감자분말을 제공하는 것이 목적이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명자들은 돼지감자를 건조시킬 때 이눌린을 분해하지 않고 돼지감자를 건조하는 여러 가지 건조조건을 찾던 중에 돼지감자 내에 있는 이눌라제의 활성을 억제하기 위한 방법을 집중적으로 연구하여 이눌라제의 활성을 불활성화시키는 방법으로 생돼지감자를 짧은 시간에 80~100℃로 가열하는 방법과 이눌라제 저해제를 첨가하는 방법을 완성하였다.
본 발명은 상기의 문제를 해결하여 용도가 다양하며 이눌린이 풍부한 건조돼지감자와 돼지감자분말, 이들의 열수 추출물을 제조하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또, 본 발명은 콜레스테롤 조절을 개선하고 식후혈당상승을 억제하며 유익균 증식과 유해균 억제로 인하여 장내환경을 개선하고, 배변활동을 원활하게 하고 칼슘의 흡수를 증진시키는 기능성을 가지고 있는 이눌린이 풍부한 건조돼지감자와 돼지감자분말을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 다음과 같은 단계들을 포함하는 이눌린이 풍부한 건조돼지감자를 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 이눌린이 풍부한 건조돼지감자를 제조하는 방법은 돼지감자의 흙과 찌꺼기를 제거하는 세척 공정, 80 ~ 100 ℃에서 5~180분 동안 가열하여 이눌라제가 불활성화된 전처리 돼지감자를 제조하는 제1공정과 제1공정의 전처리 돼지감자를 30 ~ 100 ℃에서 10 ~ 300 분 동안 건조시켜 건조돼지감자를 제조하는 제2공정으로 구성된다.
또한, 이눌린이 풍부한 건조돼지감자를 제조하는 다른 방법으로는, 돼지감자의 흙과 찌꺼기를 제거하는 세척 공정, 마그네슘, 구리 등의 무기염과 비타민 C 등의 항산화제를 부가하고 80 ~ 100 ℃에서 5 ~ 180 분 동안 가열하여 전처리 돼지감자를 제조하는 제1공정과 제1공정의 전처리 돼지감자를 30 ~ 100 ℃에서 10 ~ 300 분 동안 건조시켜 건조돼지감자를 제조하는 제2공정으로 구성된다.
또한, 돼지감자분말을 제조하는 경우에는 제1공정과 제2공정을 구별하지 않고 단일공정으로 목적물을 얻을 수도 있다.
또한, 본 발명은 전처리 돼지감자를 제조하는 제1공정과 전처리 돼지감자를 건조시키는 제2공정을 통해 제조한 건조돼지감자를 공지의 방법에 따라 분쇄기로 분쇄하여 이눌린이 풍부한 돼지감자 분말을 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명은 돼지감자의 저장성을 개선할 뿐만 아니라 이눌린이 풍부한 건조돼지감자와 돼지감자분말을 제조할 수 있는 방법을 제공한다. 본 발명의 방법에 따라 제조된 건조돼지감자와 돼지감자분말은 콜레스테롤 조절을 개선하고 식후혈당 상승을 억제하며 유익균 증식과 유해균 억제로 인하여 장내환경을 개선하고, 배변활동을 원활하게 하고 칼슘의 흡수를 증진시키는 기능성을 가지고 있는 건강식품재료로서 이눌린과 프락토올리고당의 기능성을 활용한 다양한 용도로 유용하게 사용될 수 있다. 또한, 돼지감자의 효소 불활성화와 건조 시에 가열 시간을 줄일 수 있음으로 본 발명의 건조돼지감자와 돼지감자분말 제조법은 에너지를 절약할 수 있는 경제적인 저탄소 녹색기술이다.
본 발명은 돼지감자의 흙과 찌꺼기를 제거하는 세척 공정; 세척된 돼지감자의 효소를 불활성화하는 전처리 공정으로서 제1공정; 상기 전처리된 돼지감자를 30~100℃에서 10~300분 동안 건조하는 공정으로서 제2공정; 건조된 돼지감자를 분쇄하는 분쇄 공정을 포함하는 이눌린이 풍부한 돼지감자분말을 제조하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 제1공정에서 이눌라제 저해제로서 금속염을 부가하는 것을 특징으로 하는 이눌린이 풍부한 건조돼지감자와 돼지감자분말을 제조하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 돼지감자의 산화를 방지하는 항산화제를 부가하는 것을 특징으로 하는 이눌린이 풍부한 건조돼지감자와 돼지감자분말을 제조하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 제 1공정에서 이눌라제 저해제로서 금속염과 돼지감자의 산화를 방지하는 항산화제를 함께 부가하는 것을 특징으로 하는 이눌린이 풍부한 건조돼지감자와 돼지감자분말을 제조하는 방법을 제공한다.
아래에서는 본 발명을 좀 더 자세히 설명한다.
적기에 수확한 돼지감자 표면의 흙과 찌꺼기를 깨끗하게 제거하는 하는 세척 공정;
이눌린 함량이 가장 많은 시기인 10월 중순에서 12월 초 사이에 수확된 돼지감자를 짧은 시간에 깨끗한 물로 세척하거나 초음파 세척기로 흙과 찌꺼기를 깨끗하게 제거한다.
돼지감자의 효소를 불활성화하는 전처리 공정(제1공정);
세척된 돼지감자를 80 ~ 100 ℃에서 5~180분 동안 가열하거나 마이크로파를 조사하여 돼지감자의 효소를 불활성화하여 전처리 돼지감자를 제조한다. 세척된 돼지감자는 파쇄기로 파쇄하거나 절단기로 0.1~1센티미터 두께로 절편하거나 통돼지감자 형태로 전처리 공정에 사용될 수 있다. 절편하는 경우 0.2~0.5센티미터의 두께가가 바람직하다. 통돼지감자를 제1공정에 사용하였을 때는 제1공정 후에 압착기로 0.1~1센티미터 두께로 압착한 전처리 돼지감자가 다음 제2공정에서 사용될 수 있다. 또한, 제1공정에서 무기염이나 항산화제를 단독으로 또는 무기염과 항산화제를 함께 부가될 수 있다. 식품원료로 사용될 수 있는 산화마그네슘(Magnesium Oxide), 탄산마그네슘(Magnesium Carbonate), 수산화마그네슘(Magnesium Hydroxide), 염화마그네슘(Magnesium Chloride), 황산마그네슘(Magnesium Sulphate), 글루콘산마그네슘(Magnesium Gluconate), 염화구리(Cupric Chloride), 글루콘산구리(Cupric Gluconate), 황산구리(Cupric Sulphate) 등의 무기염 또는 식품원료를 사용하여 마그네슘 또는 구리를 보충할 수 있도록 제조가공한 것이 사용될 수 있다.
항산화제로는 시스테인, 아스코빈산, 토코페롤, 퀘르세틴 등의 항산화제가 사용될 수 있으나, 아스코빈산, 토코페롤, 퀘르세틴이 바람직하다. 항산화제는 돼지감자의 갈변현상을 억제할 수 있다.
제1공정에서 전처리조의 내부온도는 30~100℃이고 가열 시간은 3~180분이며, 바람직하게는 내부온도 80 ~ 100 ℃에서 5~60분 동안 가열하는 것이다. 돼지감자의 제 1공정의 가열은 마이크로파 조사, 적외선 조사 또는 원적외선 조사에 의해 이루어질 수 있으나, 마이크로파 조사가 가장 바람직하다. 마이크로파는 돼지감자 내부에 존재하는 물의 운동에너지를 높여 돼지감자를 가열하는 방식으로 돼지감자 시료의 내부까지도 짧은 시간에 목적하는 온도까지 올릴 수 있는 이점이 있다. 이 방식은 돼지감자의 내부를 외부와 동시에 가열할 수 있고 처리시간도 대폭 단축할 수 있는 이점을 가지고 있다. 마이크로파 조사 시에 증발되는 수분은 외부로 자연 방출 또는 강제 방출시킬 수 있으며, 돼지감자 함수량의 20~95%를 탈수할 수 있다. 본 공정에서 전처리된 돼지감자는 실온에서 이눌린이 분해되지 않고 장기간 보관할 수 있는 이점이 있다.
전처리 돼지감자를 건조하는 제2공정(건조공정);
제1공정에서 수득한 전처리 돼지감자를 20~100℃에서 10~300분 동안 건조하여 이눌린이 풍부한 건조돼지감자를 제조한다. 돼지감자의 제2공정의 가열은 열풍, 직열, 마이크로파 조사, 적외선 조사 또는 원적외선 조사에 의해 이루어질 수 있으나, 전처리공정인 제1공정의 시설을 그대로 활용할 수 있어 마이크로파 조사가 가장 바람직하다.
본 발명은 마이크로파 조사와 동시에 수분을 감압 방출시켜 건조시간을 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라 무수상태의 이눌린이 풍부한 건조돼지감자를 제조할 수 있다. 또한, 마이크로파 조사 시간을 조절하여 이눌린이 풍부한 건조돼지감자와 돼지감자분말의 고소한 맛을 사용자의 기호에 따라 조절할 수 있는 이점이 있다.
건조된 돼지감자를 분쇄하는 분쇄공정은 공지의 방법대로 분쇄기로 분쇄(100~1,000메시)하여 이눌린이 풍부한 돼지감자분말을 제조할 수 있다. 돼지감자분말의 입자 크기는 용도에 따라 조절하는 것이 바람직하다.
이하에서는 구체적인 실시 예를 통하여 본 발명의 구성을 좀 더 자세히 설명한다. 그러나 본 발명의 범위가 아래 실시 예의 기재에 의하여 한정되는 것이 아님은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
돼지감자 덩이뿌리 1킬로그램을 초음파 세척기를 이용하여 잘 세척하고 찌꺼기를 제거한다. 세척한 돼지감자를 1~3밀리미터 두께로 절단하여 수증기 배출구가 연결된 전처리조에 넣고 발진 주파수 2,450MHz, 고주파 출력 900 W의 마이크로파를 조사하여 10분간 가열한다. 전처리조의 내부 온도를 80℃로 내려 발진 주파수 2,450MHz, 고주파 출력 700 W의 마이크로파를 5분 동안 조사하여 건조돼지감자 239.1그램을 얻었다.
실시예 1과 같이 절단한 돼지감자 1킬로그램을 표 1의 가열 조건에서 전처리와 건조 공정을 거쳐 건조돼지감자를 제조하였다.
실시예 1과 같이 절단한 돼지감자 1킬로그램을 표 1의 가열 조건에서 전처리와 건조 공정을 거쳐 건조돼지감자를 제조하였다.
돼지감자 덩이뿌리 1킬로그램을 초음파 세척기를 이용하여 물로 잘 세척하고 찌꺼기를 제거한다. 세척한 돼지감자를 아스코빈산 10그램과 식품 원료급 황산마그네슘 2.5그램을 함께 파쇄기로 파쇄하여 수증기 배출구와 연결된 전처리조에 넣고 발진 주파수 2,450MHz, 고주파 출력 900 W의 마이크로파를 조사하여 5분간 가열한다. 전처리된 돼지감자를 열풍으로 80℃를 유지하면서 40분 동안 가열하여 이눌린이 풍부한 건조돼지감자 243.8그램(수분 함량 3.14%)을 얻었다.
돼지감자 덩이뿌리 1킬로그램을 초음파 세척기를 이용하여 물로 잘 세척하고 찌꺼기를 제거한다. 세척한 돼지감자를 통째로 수증기 배출구와 연결된 전처리조에 넣고 발진 주파수 2,450MHz, 고주파 출력 900 W의 마이크로파를 조사하여 10분간 가열한다. 전처리된 통돼지감자를 압착기로 2 내지 5mm의 두께로 압착하여 열풍으로 내부 온도를 80℃로 유지하면서 60분 동안 가열하여 이눌린이 풍부한 건조돼지감자 293.0그램(수분 함량 19.60%)을 얻었다.
참고예 1. 돼지감자분말의 제조
실시예 1에서부터 실시예 5까지의 실시 방법으로 각각 얻어진 건조돼지감자를 공지의 방법으로 분쇄기로 분쇄(100~1,000메시)하여 이눌린이 풍부한 돼지감자분말을 제조하였다. 돼지감자분말의 입자 크기는 용도에 따라 조절되는 것이 바람직하다.
비교예 1. 건조된 돼지감자 슬라이스의 제조
초음파 세척기를 이용하여 세척한 돼지감자 1,000그램을 0.5~1.0cm의 두께로 얇게 썰어 돼지감자를 건조기에 넣고, 건조기 내부의 온도를 65℃로 맞추어 75시간 동안 돼지감자를 건조하여 건조된 돼지감자 슬라이스를 얻었다. 건조된 돼지감자 슬라이스를 볶음 솥에 넣고, 75℃ 온도에서 10~15분 동안 볶는다.
비교예 2. 증숙건조 돼지감자의 제조
준비한 돼지감자 1.80 kg을 건조기에 넣은 후 50 ℃에서 24 시간 동안 1차 건조시킨 후, 스팀을 이용하여 100 ℃에서 3 시간 동안 증숙시켜 증숙물을 제조하였다. 제조된 증숙물을 다시 건조기에 넣어 65 ℃에서 18 시간 동안 2차 건조시킨 후, 70 ℃에서 18 시간 동안 건조시켰다.
시험 1. 건조돼지감자의 수분함량과 갈변현상 관찰
(1) 건조돼지감자의 함수율
상기 각 시료들을 제조 시 시간경과 과정에 따른 건조돼지감자의 중량과 수분함량 변화를 측정하였다. 수분함량은 AOAC의 표준법에 준하여 105℃ 상압 가열건조법으로 정량하였다.
표 1은 실시 예 1에서 실시 예 5까지의 실시 방법과 비교 예 1과 2의 방법으로 얻어진 건조돼지감자 각각의 중량과 수분함량을 나타낸다.
본 발명의 기술로 제조한 건조돼지감자의 수분함량은 3~5%로서 건조상태가 매우 양호하나, 비교 예 1의 기술로 제조한 건조 돼지감자 슬라이스와 비교 예 2의 기술로 제조한 증숙 건조돼지감자의 수분함량은 각각 9.4%, 14.4%로 본 발명의 기술로 제조한 건조돼지감자의 수분함량보다 더 높음을 알 수 있다.
가열 조건과 제조된 건조돼지감자의 중량과 수분함량(돼지감자 재배지: 의성군 점곡면, 수확기: 2010 10. 24)
실시 예 중량
(gr)
세척
돼지감자
시료무게
(gr)
전처리
공정 후 중량
(gr)
건조
건조공정 후 중량
(gr)

가열 조건
(전처리공정//건조공정) 및
관찰결과
수분
(%)

1
중량 1,000 - 239.1 마이크로파*/10분//마이크로파**/10분
갈변현상 없음
수분(%) 76.45 - 3.6

2
중량 1,000 - 241.4 100℃/15분//80℃/60분
갈변현상 없음
수분(%) 76.45 - 5.9 %

3
중량 1,000 - 240.8 100℃/60분//100℃/40분
갈변현상 없음
수분(%) 76.45 - 5.3

4
중량 1,000 - 252.1 마이크로파*/10분//80℃/60분
갈변현상 없음
수분(%) 76.45 - 4.2

5
중량 1,000 - 239.1 마이크로파*/15분//80℃/60분
갈변현상 없음
수분(%) 76.45 - 3.6
비교 예 1 중량 1,000 - 244.9 65℃//75시간
갈변 일어남
수분(%) 76.45 - 9.4

비교 예
2

중량

1,800

699.7

438.3
50℃/24시간//100℃/3시간, 65℃/18시간, 70℃/18시간
갈변 일어남. 건조 후 시큼한 냄새
수분(%) 76.45 40.5 14.4
* 발진 주파수 2,450MHz, 고주파 출력 900 W
** 발진 주파수 2,450MHz, 고주파 출력 700 W
표 2는 실시예 1에서 실시예 5까지의 실시 방법에 따라 얻어진 각각의 건조돼지감자를 분쇄하여 얻은 돼지감자분말의 중량과 함수율을 나타낸다.
건조돼지감자로부터 제조된 돼지감자분말의 중량과 함수율
실시 예 1 실시 예 2 실시 예 3 실시 예 4 실시 예 5
돼지감자분말
중량(gr)

243.1

240.4

241.8

249.2

242.6
수분(gr) 8.6 10.9 9.2 12.1 8.3
함수율(%) 3.54 4.53 3.80 4.86 3.42
(2) 건조과정 중 일어나는 갈변현상 관찰
본 발명의 전처리 및 건조과정에서는 갈변현상이 관찰되지 않았으나, 비교예 1과 비교예 2의 공정에서는 전처리 과정 또는 건조과정에서 갈변현상이 관찰되었다. 갈변현상은 건조돼지감자와 돼지감자분말을 단독을 제품화하거나 생리적 효능이 있는 여타의 식품 또는 약용재료와의 복합 조성물을 제품화할 때에 미관상 제품의 색이 어두워 식감이 떨어지는 불리한 점이 될 수 있다. 본 발명의 이눌린이 풍부한 건조돼지감자와 돼지감자분말은 갈변현상이 없이 돼지감자 그대로의 자연적인 색깔을 가지고 있으므로 건조돼지감자와 돼지감자분말 단독 제품 또는 건조돼지감자와 돼지감자분말과 생리적 효능이 있는 여타의 식품 또는 약용재료의 복합 조성물 제조를 통한 다양한 제품의 개발이 가능하다.
시험 2. 건조돼지감자의 수용성 탄수화물의 조성
상기 실시예 1의 방법에 의해 제조된 이눌린이 풍부한 건조돼지감자를 열수 추출하여 제조한 건조돼지감자의 열수 추출액과 비교 예 1과 2의 방법에 의해 제조된 건조돼지감자의 열수 추출액의 탄수화물의 조성을 시험하였다.
조지방은 Soxhlet법, 조회분은 건식회화법, 조단백질은 Keltec Auto Analyzer(Tecator社)를 이용하여 Semimicro-Kjeldahl법으로, 식이섬유는 Fibertec System M(Tecator社)을 이용하여 Henneberg-Stohmann을 개량한 AOAC법으로 정량하였고, 탄수화물은 전술한 성분들의 양을 차감한 값으로 계산하였다. 그밖에 열량 등의 분석은 식품공전의 방법에 준하여 분석하였다.
(1) 생 돼지감자의 성분
생 돼지감자(경상북도 의성 점곡 지방에서 직접 재배한 돼지감자)의 지방, 단백, 탄수화물, 섬유질, 비타민, 칼슘 등의 무기질 함량을 분석하여 표 3과 같은 결과를 얻었다.
생 돼지감자분의 성분(돼지감자 재배지: 의성군 점곡면, 수확기: 2010 10. 24)
성 분 함 량






생 돼지감자
(100그램)
수 분 76.45 %
회분 2.36 %
지방 0.18 %
단백질 1.89 %
이눌린 15.00 %
탄수화물 18.22 %
섬유질 1.72 %
폴리페놀 1.34 %


무기질
Na 13.66 mg Ca 19.72 mg
P 96.72 mg Fe 0.62 mg
K 546.52 mg Zn 0.36 mg
Mg 19.99 mg -

비타민
비타민 B1 0.07 mg 비타민 C 12.0 mg
비타민 B2 0.05 mg 나이아신 1.7 mg
비타민 B6 0.05 mg 엽산 7 mg
열량 49.7 kcal
(2) 건조돼지감자의 열수 추출물 제조
상기 실시예 1의 방법에 의해 제조된 이눌린이 풍부한 건조돼지감자와 비교예 1과 2의 방법에 의해 제조된 건조돼지감자 각각의 10그램을 80℃ 물 20밀리리터에 넣은 혼합물을 추출기를 사용하여 1시간 동안 열수로 추출하고 추출액을 감압 증발시켜 건조돼지감자 추출물을 얻었다.
(3) 건조돼지감자의 수용성 탄수화물의 조성 시험
HPAEC-PAD 방법을 이용한 분석방법으로 탄수화물의 조성을 분석하였다. 실험에서 사용된 분석 조건은 다음과 같다.
Detector: ED50 electrochemical detector
Column: Carbopac PA1 analytical(250mm x 4mm)과 Carbopac PA1 guard(50mm x 4mm)
Solvent: 100mM NaOH Flow rate: 1000 μL/min
Column temperature: 30oC Injection volume: 10 μL
(4) 건조돼지감자의 수용성 탄수화물의 조성 변화
40℃에서 생 돼지감자를 51 시간동안 건조시키면 생 돼지감자에 함유된 중합도 8이상의 당 즉 이눌린이 분해되면서 글루코스와 프럭토스, 수크로스가 생성되어 건조돼지감자의 글루코스와 프럭토스, 수크로스의 구성 비율이 생돼지감자의 글루코스와 프럭토스, 수크로스의 구성 비율보다 각각 20배, 27배, 2.5배 증가하였다. 반면에 중합도 8이상의 당 즉 이눌린은 70.5%에서 26.4%로 감소하였다. 이 사실로부터 생 돼지감자를 40℃ 이상에서 오랜 시간 건조하면 돼지감자에 함유된 다량의 이눌린이 분해되어 글루코스와 프럭토스, 수크로스의 증가와 함께 올리고당의 구성비도 증가함을 알 수 있다(표 4 참조).
60℃에서 생 돼지감자를 12 시간동안 건조시키면 생 돼지감자에 함유된 중합도 8이상의 당 즉 이눌린이 분해되면서 글루코스와 프럭토스, 수크로스가 생성되어, 건조돼지감자의 글루코스와 프럭토스, 수크로스의 구성 비율은 40℃에서 생 돼지감자를 51 시간동안 건조시켰을 때와 유사한 증가율을 보였으나 총 구성비율은 2배 정도만 증가하였다. 중합도 8이상의 당은 70.5%에서 34.8%로 감소하였고 GF2~GF7로 표시되는 올리고당의 구성비는 23.5%에서 51.5%로 크게 증가하였다(표 5 참조).
이들 사실로부터 생 돼지감자를 40℃ 이상에서 오랜 시간 건조하면 돼지감자에 함유된 다량의 이눌린이 분해되어 글루코스와 프럭토스, 수크로스의 증가와 함께 올리고당의 구성비도 증가함을 알 수 있다.
한편 표 6은 비교예 1과 2 그리고 실시예 1의 건조돼지감자의 수용성 탄수화물의 조성 변화를 보여 주고 있다. 본 발명의 기술로 제조한 건조돼지감자의 이눌린 구성 비율은 총 수용성 탄수화물의 65.7%로 생 돼지감자에 포함된 이눌린의 약 7%만 분해되었으나, 비교예 1의 기술로 제조한 건조 돼지감자 슬라이스와 비교예 2의 기술로 제조한 증숙 건조돼지감자의 이눌린 구성 비율은 각각 총 수용성 탄수화물의 5.7%, 4.3%로 생 돼지감자에 포함된 이눌린의 약 92%, 94%가 분해되었다.
40℃에서 건조한 건조돼지감자의 수용성 탄수화물의 조성 변화(돼지감자 재배지: 의성군 점곡면, 수확기: 2010 10. 24)
건조시간
(40℃)
G F GF
(%)
GF2 GF3 GF4 GF5 GF6 GF7
(%)
>GF7
(%)

생 돼지감자
0.1 0.3 5.7 5.4 2.8 3.1 3.6 3.9 4.7
70.5
6.0 23.5

51 시간
2.0 8.2 14.5 6.8 6.1 4.8 5.9 6.1 7.3
26.4
24.7 48.9
G는 글루코스(Glucose)를 의미하고, F는 프락토스(Fructose)를 의미하며, GFX(GF, GF2, GF3, GF4, GF5, GF6, GF7 등)는 글루코스를 말단기로 하고 글루코스에 X개의 프락토스가 차례로 연결되어 있는 다당체를 의미한다. 일반적으로 GF2~GF7의 다당체를 올리고당, X가 8 이상의 정수인 다당체를 이눌린이라 한다.
60℃에서 건조한 건조돼지감자의 수용성 탄수화물의 조성 변화(돼지감자 재배지: 의성군 점곡면, 수확기: 2010 10. 24)
건조시간
(60℃)
G F GF
(%)
GF2 GF3 GF4 GF5 GF6 GF7
(%)
>GF7
(%)

생 돼지감자
0.1 0.3 5.7 5.4 2.8 3.1 3.6 3.9 4.7
70.5
6.0 23.5

12시간
2.7 6.3 4.7 8.9 6.7 5.4 11.2 9.3 10.0
34.8
13.7 51.5
비교예 1, 2 및 실시예 1의 건조돼지감자의 수용성 탄수화물의 조성(돼지감자 재배지: 의성군 점곡면, 수확기: 2010 10. 24)
건조시간 G F GF
(%)
GF2 GF3 GF4 GF5 GF6 GF7
(%)
>GF7
(%)

생 돼지감자
0.1 0.3 5.7 5.4 2.8 3.1 3.6 3.9 4.7
70.5
6.0 23.5

실시 예 1
1.8 5.8 3.2 7.5 4.9 5.9 1.5 1.3 2.4
65.7
10.8 23.5

비교 예 1
7.8 25.4 8.6 9.5 10.9 7.9 7.6 7.2 9.4
5.7
41.8 52.5

비교 예 2
5.5 22.4 11.3 9.4 12.8 7.7 8.7 8.5 9.4
4.3
39.2 56.5
건조돼지감자와 돼지감자분말은 이눌린과 프락토올리고당 이외에도 생리적 효능이 있는 비타민, 무기질, 폴리페놀을 함유하고 있는 우수한 식품재료로서, 콜레스테롤 조절을 개선하고 식후혈당 상승을 억제하며 유익균 증식과 유해균 억제로 인하여 장내환경을 개선하고, 배변활동을 원활하게 하고 칼슘의 흡수를 증진시키는 기능성을 가지고 있는 건강식품재료로서 이눌린과 프락토올리고당의 기능성을 활용한 다양한 용도로 유용하게 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 이눌린이 풍부한 건조돼지감자, 돼지감자분말과 이들의 열수 추출물은 갈변현상에 의한 색깔이 없으므로 건조돼지감자, 돼지감자분말과 이들의 열수 추출물은 이외의 생리적 효능이 있는 여타의 식품 또는 약용재료와의 복합 조성물의 색깔에 영향을 주지 않으므로 건조돼지감자와 돼지감자분말, 이들의 열수 추출물과 생리적 효능이 있는 여타의 식품 또는 약용재료의 복합 조성물 제조를 통한 다양한 제품의 개발이 가능하다. 제조되는 음식물의 형태로는 고형식품, 크림상 또는 잼상의 반 유동식품, 겔상식품, 액상 음료 등 온갖 제품형태로 이는 캅셀제, 과립제, 정제, 음료수 등의 형태나, 상용되고 있는 임의의 기재를 사용한 기능성 음료수와 제과류(과자, 빵, 츄잉검, 초콜릿, 아이스크림, 푸딩) 등을 포함한다.
또한, 본 발명의 전처리 공정에서 얻어지는 이눌린이 풍부한 반건조된 돼지감자는 구형 또는 육면체 등 다면체를 포함하는 다양한 형태로 떠먹을 수 있는 호상 발효유 제품에 돼지감자를 적용하기에 좋은 조건을 형성한다.
한편, 이눌린이 풍부한 건조돼지감자와 돼지감자분말은 이들 이외의 약학적으로 허용 가능한 담체 또는 부형제를 사용하여 정제, 산제, 과립, 캅셀제, 현탁액, 유화액으로 수회 투여형 제제로 제형화하여 사용할 수 있다. 이눌린 또는 이눌리노(프락토)올리고당으로 표시되는 유효성분의 일일섭취량은 복용자의 나이, 신체적 조건, 몸무게 등에 의해 다양화될 수 있다. 일반적으로 식품의약안전청의 1일 섭취량 범위 내에서 하루에 한번 또는 하루에 여러 번 나누어 섭취한다.

Claims (9)

  1. 이눌린이 풍부한 건조돼지감자의 제조방법에 있어서,
    세척된 돼지감자를 0.1∼1.0cm 두께로 절단하고 마이크로파, 적외선 또는 원적외선으로 80 ∼ 100 ℃에서 5 ∼ 180분 동안 가열하여 이눌라제가 불활성화 된 전처리 돼지감자를 제조하는 제1공정,
    제1공정의 전처리 돼지감자를 열풍, 직접가열, 마이크로파, 적외선 또는 원적외선으로 30 ∼ 100 ℃에서 5 ∼ 300분 동안 건조시켜 건조돼지감자를 제조하는 제2공정으로 구성된,
    이눌린이 풍부한 건조돼지감자의 제조방법.
  2. 이눌린이 풍부한 건조돼지감자의 제조방법에 있어서,
    세척된 돼지감자에 이눌라제 억제제 및 항산화제를 단독 또는 2가지를 함께 부가하여 파쇄기로 파쇄하고 마이크로파, 적외선 또는 원적외선으로 80 ∼ 100 ℃에서 5 ∼ 180분 동안 가열하여 전처리 돼지감자를 제조하는 제1공정,
    제1공정의 전처리 돼지감자를 열풍, 직접가열, 마이크로파, 적외선 또는 원적외선으로 30 ∼ 100 ℃에서 5 ∼ 300분 동안 건조시켜 건조돼지감자를 제조하는 제2공정으로 구성된,
    이눌린이 풍부한 건조돼지감자의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    이눌라제 억제제로서 식용 가능한 마그네슘염 또는 구리염을,
    항산화제로서 시스테인, 아스코빈산, 토코페롤 또는 퀘르세틴을 부가하는 것을 특징으로 하는,
    이눌린이 풍부한 건조돼지감자의 제조방법.
  4. 이눌린이 풍부한 건조돼지감자의 제조방법에 있어서,
    세척된 돼지감자를 통째로 마이크로파, 적외선 또는 원적외선으로 80 ∼ 100 ℃에서 5 ∼ 180분 동안 가열하여 이눌라제를 불활성화한 전처리 돼지감자를 제조하는 제1공정,
    제1공정의 전처리 돼지감자를 열풍, 직접가열, 마이크로파, 적외선 또는 원적외선으로 30 ∼ 100 ℃에서 5 ∼ 300분 동안 건조시켜 건조돼지감자를 제조하는 제2공정으로 구성된,
    이눌린이 풍부한 건조돼지감자의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    제1공정에서 제조된 통돼지감자를 압착한 뒤에 열풍, 직접가열, 마이크로파, 적외선 또는 원적외선으로 30 ∼ 100 ℃에서 5 ∼ 300분 동안 건조시켜 건조돼지감자를 제조하는 제2공정으로 구성된,
    이눌린이 풍부한 건조돼지감자의 제조방법.
  6. 삭제
  7. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된,
    이눌린이 풍부한 건조돼지감자.
  8. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된 이눌린이 풍부한 건조돼지감자를 분쇄하여 제조된 분말로서,
    식품첨가물로 사용되는 것이 특징인,
    이눌린이 풍부한 돼지감자분말.
  9. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된 이눌린이 풍부한 건조돼지감자를 열수 추출하여 얻은 추출액의 물을 증발시켜 제조한,
    이눌린이 풍부한 건조돼지감자의 추출물.
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