KR101913004B1 - 차가버섯 균사체 발효를 이용한 오디음료의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 뽕나무 열매인 오디를 주재료로 하는 건강기능성 음료 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 의해 제조된 오디의 차가버섯 균사체 발효물을 포함하는 오디음료는 안토시아닌 함량이 높아 항산화 효능이 우수할 뿐만 아니라 풍미와 맛이 개선되어 건강기능성 식품으로 유용하게 활용될 수 있다.

Description

차가버섯 균사체 발효를 이용한 오디음료의 제조방법{Manufacturing method of fermented mulberry beverage using mycelia of chaga mushroom}

본 발명은 뽕나무 열매인 오디를 주재료로 하는 건강기능성 음료 및 이의 제조방법에 관한 것으로서 보다 구체적으로 오디의 차가버섯 균사체 발효를 이용한 고기능성 음료 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

오디(Mulberry)는 뽕나무과에 속하는 낙엽교목인 뽕나무(Morus alba L.)의 열매로서 다량의 과당과 포도당을 함유하고 있을 뿐만 아니라 안토시아닌, 플라보노이드 및 파이토알렉신과 같은 여러 유용한 생리활성물질을 함유하고 있어 다양한 효능을 나타내는 것으로 확인되고 있다. 특히 오디는 여러 베리류에 많이 포함되어 있는 안토시아닌 계열의 물질인 시아니딘-3-글루코시드(cyanidin 3-glucoside, C3G)를 높은 함량으로 포함하고 있어 항산화 및 노화억제 효과가 우수한 것으로 알려져 있으며, 당뇨병성 방광병증(대한민국 공개특허공보 제10-2013-0112592호), 당뇨병성 발기부전(대한민국 공개특허공보 제10-2013-0025990호), 유방암(대한민국 공개특허공보 제10-2016-0065304호) 등의 질병에 대해서도 질병 개선 효과를 나타내는 것으로 보고되고 있다.

이러한 오디의 유용성분에 대한 연구결과를 바탕으로 오디 또는 그 성분을 활용한 여러 기능성 식품들이 개발되고 있는데, 가령 대한민국 등록특허 제 10-0920334호는 뽕나무 열매인 오디를 마쇄한 후 알콜발효 및 초산발효시켜 제조한 '오디식초와 그 제조방법 및 오디식초를 함유한 기능성 음료'를, 대한민국 공개특허공보 제 10-2013-0059657호는 오디 과즙, 발효 식초, 올리고당, 정제수를 주성분으로 포함하며, 사과 농축액, 구연산, 벌꿀, 비타민 C, 연잎추출물, 오디향 및 스테비아 추출물을 소량 포함하는 '오디발효 식초 음료와 그 제조 방법'을, 대한민국 등록특허 제 10-1276094호는 오디를 갈아 오디즙을 만들고, 다시 이를 농축한 농축액을 사용함에 의해 안토시아닌 및 레스베라트롤을 다량 함유하고 있는 '항산화 기능성 오디 음료'를 각각 개시하고 있다.

그러나, 상기와 같은 방법은 오디가 자체적으로 갖는 기본적인 항산화 활성에만 의존하여 보다 강력한 항산화 소재를 찾는 시장에 수요에 부합하지 못하는 한계가 있었다.

이에 본 발명자들은 오디를 이용한 오디음료 개발에 있어서 오디가 갖는 항산화 능력을 더욱 증대시키기 위하여 오디의 여러 생리활성물질 함량을 높이면서 향미와 맛이 향상된 오디음료를 개발하고자 연구한 끝에 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명의 목적은 오디 생과물에 차가버섯 균사체를 접종하여 발효시킴으로써 당 함량을 낮추면서도 여러 기능성 성분들의 함량을 증가시킨 오디음료 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 오디 생과를 동결건조시킨 후 분쇄하여 분쇄물을 생성하는 단계; (b) 상기 오디 분쇄물 대비 물을 10~30 중량% 첨가하여 혼합물을 생성하는 단계; (c) 상기 혼합물에 차가버섯 균사체 배양액을 접종하고 발효시켜 발효물을 생성하는 단계; 및 (d) 상기 발효물에 부재료를 넣어 혼합하는 단계를 포함하는 오디음료의 제조방법를 포함하는 오디음료의 제조방법을 제공한다.

본 발명자들은 오디의 항산화 활성 등 기능성에 주목하여 이를 더욱 개선시키기 위해 예의 연구노력한 결과, 차가버섯 균사체 배양액으로 오디를 발효시키는 경우, 발효산물의 안토시아닌 함량이 증가하고, 항산화, 고혈압 개선, 항당뇨 효과가 개선되는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.

본 발명에서 사용되는 차가버섯은 이노노투스 오블리쿠아(Inonotus obliqua) 또는 퍼스코포리아 오블리쿠아(Fuscoporia obliqua)이다. 러시아에서는 차가(Chaga)로 불리우며, 일본에서는 카바노아나타케로 불린다. 균핵 형태는 표면이 검고, 종횡으로 균열이 많으며, 내부는 황갈색이다. 균사가 조밀하게 모여 만드는 딱딱한 덩어리인 균핵이 주로 약용으로 사용하는 부분이다. 균핵의 직경은 10 내지 20cm 정도로 대형이다. 자실체의 두께는 2 내지 8mm 정도이고 전면에 관공이 있으며 강모체는 여러 개이다. 차가버섯은 자작나무류(Betula sp.), 특히 자작나무(Betula platyphylla var. japonica)에서 발생한다. 자작나무류에 검은 암 덩어리처럼 붙어 있다가 그 덩어리가 점차 커지면서 자작나무류가 점차 죽어가는 반활물, 반사물 기생버섯이다.

본 발명에서 사용되는 용어 '발효물'이란, 차가버섯이 성장할 수 있도록, 오디 착즙액, 생과액, 이들의 희석액 또는 추출액 등을 배지로 하여 차가버섯 균사체를 접종하고 배양한 배양물로부터 수득한 배양결과물을 의미한다. 본 발명의 실시예에서는 차가버섯 균사체 배양액으로 오디 분쇄물을 발효시키는 경우, 발효산물의 안토시아닌 함량이 증가하고, 항산화, 고혈압 개선, 항당뇨 효과가 개선되는 것을 확인한 바 있다.

본 발명에서 이용되는 차가버섯은 자연산 또는 인공배양에 의한 것이다. 인공배양은 액체배양법과 고체배양법을 모두 사용할 수 있다. 액체배양은 차가버섯 균주를 포도당, 펩톤, 효모추출액을 필수 성분으로 포함하는 액체배지에서 3 내지 30일간 배양하여 균사체를 얻는다. 배지에는 상기 필수 성분 외에 인산 제2칼륨, 황산마그네슘, 염화칼슘 등의 무기물과 황산철, 황산아연, 황산구리 등의 미량원소를 첨가하여 균사체의 발육을 돕도록 할 수 있다. 배지의 pH는 5~7, 온도는 20℃ 내지 30℃ 정도로 조절한다. 고체배양법으로는 원목배양법을 이용하는데, 차가버섯 균주를 원목에서 배양하여 자실체를 얻는다, 원목배양을 위한 종균제조를 위하여 원목 톱밥에 미강을 첨가한 배지에, 맥아추출물배지에서 배양된 차가버섯균사를 떼어내 접종하고 20 내지 30 일간 20℃ 내지 30℃ 암 조건하에서 배양한다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 발효는 발효온도 20~30℃, 및 발효시간 7 일 내지 21 일 동안 수행하는 것이 생성되는 상기 발효물의 항산화 활성, 항당뇨 활성, 및 항비만 활성 증가에 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 차가버섯 균사체 배양액은 상기 (b)단계의 혼합물 대비 10 중량%로 접종하는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 발효 단계의 조건은 발효온도 20~30℃, 발효시간 7일 내지 21일 인 것이 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 (d)단계의 부재료에는 아로니아, 사과, 감, 블루베리, 블랙베리, 블랙커런트, 복분자, 석류, 포도, 배, 복숭아, 바나나, 딸기, 토마토, 당근, 자두, 매실, 앵두, 다래, 머루, 키위, 참외, 귤, 오렌지, 자몽, 귤, 멜론, 체리, 멜론, 블랙수퍼베리, 망고, 레몬, 파인애플 등의 원료과실 또는 그 농축액이 포함될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 오디음료를 제공한다.

본 발명의 오디 음료는 상기 차가버섯 균사체 오디 발효물 및 상기 부재료 이외에 식품 제조 시에 통상적으로 첨가되는 성분을 포함한다. 예를 들어, 단백질, 탄수화물, 지방, 영양소, 조미제 및 감미제를 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. 감미제로서 천연 감미제[타우마틴, 스테비아 추출물(예를 들어 레바우디오시드 A, 글리시리진 등)] 및 합성 감미제(사카린, 아스파르탐 등)를 사용할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 식품 조성물이 드링크제로 제조되는 경우에는 본 발명의 유효성분 이외에 구연산, 액상과당, 설탕, 포도당, 초산, 사과산, 과즙, 두충 추출액, 대추 추출액, 감초 추출액 등을 추가로 포함시킬 수 있다.

본 발명의 바람직한 양태에 따르면, 본 발명의 상기 오디음료는 pH가 3.0~4.3, 총산의 함량이 0.3~1.4%, 당도가 50~62 브릭스이나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 오디음료는 상술한 본 발명의 오디음료의 제조방법에 의해 제조되는 것으로서, 이 둘 사이에 공통된 내용은 반복 기재에 따른 명세서의 과도한 복잡성을 피하기 위하여, 그 기재를 생략한다.

본 발명에 의해 제조된 오디의 차가버섯 균사체 발효물을 포함하는 오디음료는 안토시아닌 함량이 높아 항산화 및 항비만 효능이 우수할 뿐만 아니라 풍미와 맛이 개선되어 건강기능성 식품으로 널리 이용될 수 있다.

이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 다만, 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다 할 것이다.

<실시예 1>

오디 열매 분쇄물의 제조

오디 열매를 약 -30℃의 온도로 30분간 급냉시킨 후 분쇄기로 분쇄한 후 분쇄물을 체(Sieve)로 걸러 일정 크기(약 45 mesh) 이하의 입자로 선별하였다. 위 분쇄물과 분쇄물 대비 물 20 중량%를 혼합한 후 분쇄물의 입자가 고르게 섞이도록 교반하였다.

그 후, 분쇄물을 살균 및 여과한 후 차가버섯 균사체 배양액과 혼합하였다.

<실시예 2>

차가버섯 균사체 배양액의 제조

차가버섯 균주를 PDA(potato dextrose agar) 배지에 접종하여, 30℃ 온도에서 7주간 배양하여 차가버섯 균사체를 준비하였다.

<실시예 3>

차가버섯 균사체 오디 발효물 및 이를 이용한 오디음료의 제조

상기 실시예1의 오디 열매 추출액과 실시예 2의 차가버섯 균사체를 혼합한 후 25℃에서 14일 동안 발효시킨 후 불순물을 제거하여 차가버섯 균사체 오디 발효물을 제조하였다.

상기 오디 발효물 7 중량%, 자일리톨 1 중량 %, 결정과당(73 Brix) 7 중량 %, 구연산 0.3 중량 % 에 증류수를 가하여 100 ml로 정용하였다. 이후 탄산수를 1 중량 % 추가하고, 이를 교반, 혼합한 후 병에 주입하고 80℃에서 30분간 살균한 후 냉각하여 본 발명의 오디음료를 제조하였다.

또한, 상기 차가버섯 균사체로 발효하지 않은 오디를 이용한 음료를 비교예로 사용하였다.

<실시예 4>

오디 발효물의 안토시아닌 함량 분석

상기 실시예 3에서 제조된 오디 발효물의 안토시아닌 함량은 Wrolstad 등 (2001)에 의한 pH differential method에 의하여 분석하였다. 상기 실시예에서 제조된 오디 발효물 3 g 에 0.5 % HCL-methanol 30 mL를 가하여 vortex mixer로 혼합하여 잘 섞은 후 24 시간 동안 실온의 암소에서 방치하여 추출하였다. 추출액은 여과지(Whattman No.2)로 여과한 후 각 추출물 0.5 mL에 0.025 M potassium chloride buffer(pH 1.0)와 0.4 M sodium acetate buffer(pH 4.5)를 가하여 최종 부피를 5 mL로 한 다음 분광광도계(HP-8452A Diode Array Spectrophotometer, Hewlett Packard)로 535㎚에서 흡광도를 측정하였다. 측정된 값을 이용하여 다음의 식에 대입하여 총 안토시아닌의 함량을 계산하였으며(Fuleke 등 1968, 전순실 등 2001, 박성준 등 1994) 총 3회 반복 측정하여 그 평균값을 구하였다.

총 안토시아닌 함량 (㎎) = O.D × 200/W × 100 × 1/65.1

(O.D = 흡광도, W = 시료의 무게(g), 200 = 희석배수, 65.1 = 흡광계수)

그 결과 오디 발효물의 안토시아닌 함량은 1.78%(w/w)로 발효처리하지 않은 추출물의 2배 정도 증가된 값으로 측정되었다.

<실시예 5>

오디 발효물의 항산화 효과 분석

상기 실시예 3에 따라 제조한 본 발명의 오디 발효물의 항산화 효과는 Blois의 방법에 준하여 각 시료에 2,2-diphenyl-1-picryhydrazyl(DPPH)에 대한 수소공여 효과로 측정하였다. 각각의 시료에 80％ 메탄올로 녹여 최종농도를 10ug/mL, 100ug/mL 및 1000ug/mL로 하였다. 일정 농도의 시료1mL에 0.2mM DPPH용액(99％ methanol)을 1mL 가하고, 10초 동안 혼합하여 37℃에서 30분간 반응시켰다. 이 반응액을 분광광도계(CARY 50 BIO, VARIAN, USA)를 사용하여 517nm에서 흡광도를 측정하였고, 전자공여능은 다음과 같은 계산식에 의해 계산하였다.

*전자공여능(％)=[1-(시료첨가구의 [0076] 흡광도/무첨가구의 흡광도)]×100

자유라디칼은 노화와 질병의 원인 중의 하나이다. 자유라디칼은 적어도 한쌍의 짝을 짓지 않은 전자를 포함하는 것을 말하며, 원자 및 분자는 기본적으로 어떤 물질과 전자를 공유하여 안정화되려고 하며, 생체 내에 수많은 자유라디칼 등 활성산소 종을 생성하게 한다. 이들 활성 산소 종은 각종 성인병과 노화를 일으킨다. 따라서 자유 라디칼을 제거 할 수 있는 능력을 측정함으로서 항산화력을 측정할 수 있다. 자유 라디칼 소거능 측정에 사용되는 2,2-diphenyl-1-picryhydrazyl(DPPH)는 짙은 자주색을 나타내며 그 자체가 질소 중심의 라디칼로서 라디칼 전자의 비 편재화에 의해 안정화된 상태로 존재한다. 또한 비교적 안정할 라디칼은 갖고 있으며 그것의 흡수 전자에 의해 516nm 부근에서 흡수 극대를 나타내는데 전자 또는 수소를 받으면 517nm 부근에서 흡광도가 감소하며 다시 산화되기 어렵다. 따라서 라디칼을 환원시키거나 상쇄시키는 능력이 크다면 높은 항산화 활성 및 활성산소를 비롯한 다른 라디칼에 대한 높은 제거 활성을 기대 할 수 있기 때문에 특정 물질의 항산화능을 측정하는데 주로 이용되고 있다.

본 발명의 오디 발효물의 항산화 활성으로서 오디음료의 전자공여능을 측정한 결과 표준시료인 비타민 C(대조구)는 97％, 오디 발효물은 87％~92％로 나타나 비타민 C와 동등한 정도의 항산화 활성이 있음을 알 수 있었다.

따라서, 항산화 활성이 높은 본 발명의 오디 발효물을 이용하여 오디음료를 제조하는 경우 제조된 오디음료의 항산화 활성도 높을 것임을 유추할 수 있다.

<실시예 6>

오디 발효물의 항당뇨 효과 분석

1. 실험방법

당뇨유발 시약 Streptozotocin(sigma S-0130)을 이용하여 실험동물(rat 수컷 체중 200±10g)의 복강에 주사하고 일주일 후 쥐(rat)의 안구에서 채혈한 다음, 혈당측정기를 이용하여 혈당 측정 후, 혈당이 고혈당으로 높아진 쥐를 선발하여 실험동물로 이용하였다. 처리방법은 다음과 같다.

① 당뇨 유발된 쥐를 선발하여 한 처리구에 20수씩을 배치하였다.

② 본 발명에 따른 차가버섯 균사체로 발효한 오디 발효물을 급여하지 않는 대조군과, 3ml/1일/수, 2.5ml/1일/수, 2.0ml/1일/수 등의 급여군으로 나누어 총 4처리구로 하였다. 투여 방법은 존데(sonde)를 이용하여 매일 경구 투여하는 것으로 하였다.

③ 실험기간은 4주일 간 실시하였으며 실험 개시 전 혈당측정을 비롯하여 일주일 간격으로 총 5회에 걸쳐 경구채혈 하여 혈당을 측정하였다.

2. 실험 결과

가. 체중 측정 결과

실험기간 동안 일주일 간격으로 체중을 측정한 결과 본 발명의 오디 발효물 투입군은 처음 혈당치가 높았을 때는 체중이 감소하는 결과를 보였으나 3주일이 경과한 후 거의 정상적으로 증가하는 현상을 보였다. 반면 발효물을 투입하지 않은 대조군의 경우는 체중이 4주 동안 회복의 기미가 보이지 않았다.

나. 혈당 측정 결과

차가버섯 오디 발효물 투여를 한 경우는 2주일 만에 정상수치의 혈당을 얻을 수 있었다. 그래서 3주간만 투여하고 정상수치가 계속 지속되는가를 알아보기 위하여 1주일 동안은 투여하지 않았다.

① 미투여군 : 최초 434.90mg/dl 에서 2주일이 지난 후에는 241.10mg/dl 로 회복의 가능성을 보였으나 4주일 경과 후에는 396.44mg/dl 로 악화되었다.

② 2.0ml 투여군 : 최초 314.6mg/dl 에서 2주일이 지난 후에는 144.82mg/dl 로 개선되는 효과를 보였다. 그러나, 3주 지속 투여 후, 4주차의 미투여 기간 경과 후에는 171.27mg/dl 다소 높아지는 경향 보였다.

③ 2.5ml 투여군 : 최초 302.6mg/dl 에서 2주일이 지난 후에는 116.4mg/dl 로 정상으로 측정되었다. 또한, 3주 지속 투여 후, 4주차의 미투여 기간 경과 후에도 131.7mg/dl 정상범위의 혈당을 유지하는 경향을 보였다.

④ 3.0ml 투여군 : 최초 307.6mg/dl 에서 2주일이 지난 후에는 106.5mg/dl 로 완전히 정상적인 결과를 보였다. 또한, 3주 지속 투여 후, 4주차의 미투여 기간 경과 후에도 121.7mg/dl 정상범위의 혈당을 유지하는 경향을 보였다.

< 실시예 7>

상기 실시예 3에서 제조된 차가버섯 균사체로 발효한 발효산물을 이용하여 제조된 본 발명의 오디음료와 발효공정을 거치지 않은 오디를 이용한 음료의 기호도 검사는 교육을 받은 관능검사연구원 20명을 대상으로 오디음료의 향, 신맛, 단맛, 색도(외관), 침전도, 전체적인 기호도에 관하여 식품공전의 방법을 약간 변형하여 5점 평점법에 따른 기호도검사표에 따라 기호도검사법을 시행하였다.

식품고유의 외관, 향 및 맛을 다음의 기호도 채점기준에 따라 채점 결과가 평균 3점 이상이고 1점 항목이 없어야 하고 관능검사의 점수가 3점 이상을 넘어야 제품으로서 적합한 것으로 판정한다. 전체 기호도는 총점수로 계산하여 표기하였다.

본 발명의 오디음료의 기호도 검사를 실시한 결과 각 공정별로 맛에 있어서는 비슷한 점수였으며, 발효하지 않은 오디를 이용하여 제조된 비교예의 오디음료와 차가버섯 균사체를 접종하여 발효한 오디 발효물을 이용하여 제조된 본 발명의 오디음료는 관능성 결과에서 크게 차이를 보이지 않았다.

	맛	향	전반적인 기호도
실시예	4.3	4.6	4.45
비교예	4.2	4.3	4.25

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항 들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (5)

1. (a) 오디 생과를 동결건조시킨 후 분쇄하여 분쇄물을 생성하는 단계;
   (b) 상기 오디 분쇄물 대비 물을 10~30 중량% 첨가하여 혼합물을 생성하는 단계;
   (c) 상기 혼합물에 차가버섯 균사체 배양액을 접종하고 발효시켜 발효물을 생성하는 단계; 및
   (d) 상기 발효물에 부재료를 넣어 혼합하는 단계를 포함하되,
   상기 차가버섯 균사체 배양액은 상기 (b)단계의 혼합물 대비 10 중량%로 접종하는 것을 특징으로 하고,
   상기 발효시키는 단계는 20~30℃에서 7 일 내지 21 일 동안 발효시키는 것을 특징으로 하며,
   상기 부재료는 아로니아, 사과, 감, 블루베리, 블랙베리, 블랙커런트, 복분자, 석류, 포도, 배, 복숭아, 바나나, 딸기, 토마토, 당근, 자두, 매실, 앵두, 다래, 머루, 키위, 참외, 귤, 오렌지, 자몽, 귤, 멜론, 체리, 멜론, 블랙수퍼베리, 망고, 레몬, 및 파인애플로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 과실 또는 그 농축액인 것을 특징으로 하는,
   항당뇨 및 체중감소 효능이 개선된 오디음료의 제조방법.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항의 방법에 따라 제조된 항당뇨 및 체중감소 효능이 개선된 오디음료.