KR102587979B1 - 젖산발효를 통한 기능성 상황버섯 발효물 및 이의 제조방법 - Google Patents
젖산발효를 통한 기능성 상황버섯 발효물 및 이의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 젖산균을 이용한 단일발효를 통한 기능성 상황버섯 발효물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상황버섯 자실체, 상황버섯 균사체 또는 이의 혼합물의 추출물을 제조하는 단계; 및 상기 제조된 추출물에 락토바실러스 플란타럼 KS2020(Lactobacillus plantarum KS2020)을 접종하여 발효물을 제조하는 단계;를 포함하는 GABA(γ-Aminobutyric acid) 증진된 상황버섯(Phellinus Linteus) 발효물 제조방법, 이에 따라 제조된 상황버섯 발효물 및 상기 상황버섯 발효물을 이용한 기능성 밥류 제조방법을 제공한다.
상기의 제조방법으로 GABA 및 β-글루칸과 같은 기능성 물질의 함량이 증진된 상황버섯 발효물을 제조할 수 있고, 이를 다양한 곡물과 취반하여 제조된 기능성 밥류를 섭취함으로써 불면증 개선, 스트레스 해소, 우울증 완화, 혈압강하 및 면역 증진 효과를 얻을 수 있다.
상기의 제조방법으로 GABA 및 β-글루칸과 같은 기능성 물질의 함량이 증진된 상황버섯 발효물을 제조할 수 있고, 이를 다양한 곡물과 취반하여 제조된 기능성 밥류를 섭취함으로써 불면증 개선, 스트레스 해소, 우울증 완화, 혈압강하 및 면역 증진 효과를 얻을 수 있다.
Description
본 발명은 젖산균을 이용한 단일발효를 통한 기능성 상황버섯 발효물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상황버섯 자실체 발효물, 균사체 발효물 또는 이의 혼합물의 발효물, 이의 제조방법 및 이를 이용한 기능성 밥류 제조방법에 관한 것이다.
1인 가구 증가와 맞벌이 부부 증가, 인구 고령화 등으로 가정간편식, 도시락 시장 등이 커지고 있다. 집에서 전자레인지 등으로 간편하게 조리해 한 끼 식사를 해결하려는 수요가 늘고 있어, 국내 가정간편식 시장 규모는 2011년 1조1067억원에서 2018년 4조원 규모로 성장했으며, 2023년에는 10조원에 육박할 전망이다.
이와 더불어, 소비자들의 생활수준 향상과 고령화 시대에 성인병 발병률이 증가함에 따라 편리함 외에도 천연물 식품소재를 이용한 웰빙 또는 건강기능성이 더해진 간편식이 개발되고 있다.
버섯은 식용버섯과 약용버섯으로 구별되며, 식용버섯은 대표적인 기호식품으로 풍부한 식이섬유, 다양한 영양성분과 고유한 풍미를 지니고 있어 대표적인 식품소재이다. 약용버섯으로 대표적인 상황버섯(Phellinus Linteus)은 목질진흙버섯으로 불리는 다년생의 균사체 버섯으로, '상황'은 주로 뽕나무줄기에 자생하며 갓 표면을 제외하고 모두 황색이어서 붙여진 생약명이다. 상황버섯은 항암, 면역활성, 항산화 활성 등의 효과를 가지며, 주로 차로 복용한다.
최근 인공재배로 생산되는 식용버섯의 규모에 비해 국내외 소비가 적어서 효과적인 저장 및 가공제품의 개발이 요구되고 있다. 생 버섯은 일반적으로 전통적인 가공방법으로 분말화하여 장기 저장이 가능하나, 버섯 분말의 건강 식품소재 및 고부가가치 소재로 활용을 위한 방안으로 발효에 의해 유용 물질의 생성으로 기능성물질이 강화된 소재를 개발하여 식품 및 건강식품의 소재로 활용이 필요하다.
감마 아미노부티르산(γ-Aminobutyric acid, GABA)은 뇌나 척수에 존재하는 비단백질성 아미노산 신경전달물질로, 혈류를 개선하고 뇌의 산소 공급을 증가시켜 뇌의 대사 촉진 및 뇌 기억력을 증진시킨다. 이러한 기능은 신경세포의 기능과 정보처리에 지대한 영향을 미치게 되는데, 특히 감각 뇌에서 방향 민감성, 각도 민감성 반응 등을 결정하며 정교한 운동 기능도 조율하는 것으로 알려져 있다. 최근 GABA가 흥분성 신경전달 물질을 감소시켜 진정 효과를 주어 스트레스 완화 및 자연스럽게 잠을 유도하는 데 도움이 된다는 연구도 진행되고 있다.
GABA의 기능성이 알려지면서 의약품으로서 뿐만 아니라 기능성 식품 소재로 이용하고자 하는 연구가 많이 시도되고 있고, 이들 연구들은 현미, 녹차, 맥아, 배추 등에 자연적으로 약간 함유되어 있는 GABA의 함량을 증대시키는 데 집중되어 있으나, 자연계의 식물을 원재료로 한 GABA의 생산에는 한계가 있다.
따라서 천연원료를 이용하여 GABA 생산이 우수한 젖산균을 활용한 발효공정의 최적화는 기능성 물질인 GABA를 고농도로 생산할 수 있어서 산업적으로 이용 가치가 높다고 판단된다.
본 발명의 목적은 기능성 물질이 증진된 상황버섯 발효물 및 이의 제조방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 상황버섯 발효물을 이용한 기능성 물질이 증진된 밥류의 제조방법을 제공하는 데에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상황버섯 자실체, 상황버섯 균사체 또는 이의 혼합물의 추출물을 제조하는 단계; 및 상기 제조된 추출물에 락토바실러스 플란타럼 KS2020 (Lactobacillus plantarum KS2020) (기탁번호:KCCM12782P)을 접종하여 발효물을 제조하는 단계;를 포함하는 GABA(γ-Aminobutyric acid) 증진된 상황버섯(Phellinus Linteus) 발효물 제조방법을 제공한다.
본 발명은 상기의 제조방법에 따라 제조된 GABA 증진된 상황버섯 발효물을 제공한다.
본 발명은 상기 상황버섯 발효물을 유효성분으로 함유하는 GABA 증진용 건강식품 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 상황버섯 발효물, 곡물 및 물을 혼합하여 취반하는 단계;를 포함하는 기능성 밥류의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 제조방법으로 상황버섯의 자실체 또는 균사체를 분쇄, 열수 추출 및 균질화하여 분산성, 안정성을 증가시키고, 신규한 GABA 생산 젖산균을 이용하여 최적 발효함으로써, GABA 및 β-글루칸과 같은 기능성 물질의 함량이 증진된 상황버섯 발효물을 제조할 수 있다.
일반적으로 천연물의 젖산균 발효에 의한 GABA 생산에서 젖산균 단독으로 발효시에 복합미생물(효모, 고초균, 젖산균)을 이용한 혼합발효보다 비효율적인 경향을 보인다. 그러나 신규 젖산균 락토바실러스 플란타럼 KS2020은 젖산균 단독으로 젖산 발효시킴으로서 효과적으로 GABA를 생산할 수 있는 특징을 가지고 있다. 따라서 복합발효에 의한 시간 단축 및 상황버섯 추출물에 기본적인 영양성분을 첨가하여 GABA 생산 발효를 최적화할 수 있다.
또한, 상기 기능성 물질이 증진된 상황버섯 발효물과 다양한 곡물로 취반하여 GABA 및 β-글루칸이 증진된 밥류를 제조할 수 있고, 이를 섭취함으로써 불면증 개선, 스트레스 해소, 우울증 완화, 혈압강하 및 면역 증진 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실험예에 따른 상황버섯 추출물의 젖산균 발효에 따른 생균수를 측정한 것으로, A는 상황버섯 자실체 추출물, B는 상황버섯 균사체 추출물이다.
도 2는 본 발명의 일 실험예에 따른 상황버섯 추출물의 젖산균 발효에 따른 pH 및 산도 변화를 나타낸 것으로, A는 상황버섯 자실체 추출물, B는 상황버섯 균사체 추출물이다.
도 3은 본 발명의 일 실험예에 따른 상황버섯 추출물의 젖산균 발효에 따른 L-글루탐산 나트륨(monosodium L-glutamate, MSG)의 감마-아미노부티르산(γ-aminobutyric acid, GABA) 전환능을 분석한 결과로, A는 상황버섯 자실체 추출물, B는 상황버섯 균사체 추출물이다.
도 4 내지 도 6은 자실체 발효물을 이용하여 제조한 백미밥(도 4), 기장밥(도 5), 영양밥(도 6)이고, 도 7 내지 도 9는 균사체 발효물을 이용하여 제조한 백미밥(도 7), 기장밥(도 8), 영양밥(도 9)이다.
도 10 내지 도 12는 도 4 내지 도 9에 따라 제조된 백미밥(도 10), 기장밥(도 11), 영양밥(도 12)의 관능평가 결과이다.
도 2는 본 발명의 일 실험예에 따른 상황버섯 추출물의 젖산균 발효에 따른 pH 및 산도 변화를 나타낸 것으로, A는 상황버섯 자실체 추출물, B는 상황버섯 균사체 추출물이다.
도 3은 본 발명의 일 실험예에 따른 상황버섯 추출물의 젖산균 발효에 따른 L-글루탐산 나트륨(monosodium L-glutamate, MSG)의 감마-아미노부티르산(γ-aminobutyric acid, GABA) 전환능을 분석한 결과로, A는 상황버섯 자실체 추출물, B는 상황버섯 균사체 추출물이다.
도 4 내지 도 6은 자실체 발효물을 이용하여 제조한 백미밥(도 4), 기장밥(도 5), 영양밥(도 6)이고, 도 7 내지 도 9는 균사체 발효물을 이용하여 제조한 백미밥(도 7), 기장밥(도 8), 영양밥(도 9)이다.
도 10 내지 도 12는 도 4 내지 도 9에 따라 제조된 백미밥(도 10), 기장밥(도 11), 영양밥(도 12)의 관능평가 결과이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명자는 상황버섯 자실체 또는 균사체 추출물에 신규한 GABA(γ-Aminobutyric acid) 생산 젖산균인 락토바실러스 플란타럼 KS2020(Lactobacillus plantarum KS2020)을 이용한 발효를 최적화하여 고농도 GABA를 생산하였으며, 이를 취반에 적용하여 GABA 및 β-글루칸(β-glucan)이 강화된 기능성 밥을 제조함으로써, 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 GABA와 같은 기능성 물질이 증진된 상황버섯(Phellinus Linteus) 발효물의 제조방법을 제공한다.
상기 기능성 물질이 증진된 상황버섯 발효물의 제조방법은 상황버섯 자실체, 상황버섯 균사체 또는 이의 혼합물의 추출물을 제조하는 단계; 및 상기 제조된 추출물에 락토바실러스 플란타럼 KS2020(Lactobacillus plantarum KS2020) (기탁번호: KCCM12782P)을 접종하여 발효물을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 제조방법에 있어서, 상기 추출물을 제조하는 단계는 제1 열수 추출물을 제조하는 단계; 상기 제조된 제1 열수 추출물을 균질화하는 단계; 및 상기 균질화된 추출물을 다시 추출하여 제2 열수 추출물을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 제1 열수 추출물을 제조하는 단계는, 상기 상황버섯 자실체, 상황버섯 균사체 또는 이의 혼합물을 분쇄하여 물과 혼합한 후, 90 내지 110℃, 바람직하게는 100℃에서, 1 내지 3시간, 바람직하게는 2시간 동안 1차 열수 추출이 수행될 수 있다. 이 때, 상기 분쇄물 및 물은 1:(40 내지 60) 중량비, 바람직하게는 1:(45 내지 55) 중량비로 혼합될 수 있다.
본 명세서에서, "자실체(fruit body)"는 버섯의 번식기관으로, 일반식물의 꽃에 해당하는 부분이며, 균사가 충분한 영양을 축적한 후 기후 조건이 맞으면 고유한 형태로 자라 일반적으로 일컫는 버섯이 된다.
본 명세서에서, "균사체(mycelium)"는 버섯의 영양기관으로, 일반식물의 뿌리, 줄기, 잎에 해당하는 부분이며, 백색의 솜털 또는 실오라기처럼 보이는 곰팡이의 몸체이다.
상기 제조된 제1 열수 추출물은 상황버섯 자실체 추출물이거나 상황버섯 균사체 추출물일 수 있고, 또는 상황버섯 자실체 및 균사체 혼합물의 추출물이거나, 상기 상황버섯 자실체 추출물과 상기 상황버섯 균사체 추출물의 혼합물일 수 있다.
상기 제조된 제1 열수 추출물을 균질화하는 단계는, 상기 제조된 제1 열수 추출물을 균질기를 사용하여 5 내지 10분 동안 10,000 내지 15,000 rpm으로 균질화를 수행할 수 있으며, 상기 균질화는 2회 이상 수행될 수 있다.
상기 균질화된 추출물을 다시 추출하여 제2 열수 추출물을 제조하는 단계는 상기 균질화된 추출물을 제1 열수 추출물 제조를 시작할 때의 용량(상황버섯 자실체, 상황버섯 균사체 또는 이의 혼합물 및 물의 혼합용량, 이하 '최초 용량')에 맞춰 조정한 후, 90 내지 110℃, 바람직하게는 100℃에서, 1 내지 3시간, 바람직하게는 1시간 30분 내지 2시간 동안 2차 열수 추출이 수행될 수 있다.
상기 2차 열수 추출이 끝난 후에는 멸균수를 이용하여 다시 최초 용량에 맞춰 1 내지 5 중량%의 상황버섯 추출물을 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상황버섯 자실체 분말 40g 또는 상황버섯 균사체 분말 40g과 물 1,960mL을 혼합(총 2L의 최초 용량)하여 100℃에서 2시간 동안 1차 열수 추출을 수행한 후, 제조된 1L의 제1 열수 추출물을 500mL씩 나누어 균질기를 이용하여 13,000rpm으로 7분 동안 균질화를 진행하였다. 균질화가 끝난 제1 열수 추출물을 다시 최초 용량 2L로 조정한 뒤, 100℃에서 1시간 30분 동안 2차 추출하여 제2 열수 추출물을 제조하였으며, 다시 최초 용량 2L로 조정하여 2% 상황버섯 자실체 추출물 또는 상황버섯 균사체 추출물을 제조하였다.
상황버섯은 목질과 같이 단단하여 분쇄가 어려운 바, 상기 제조방법과 같이 상황버섯을 분쇄한 후 1 내지 5% 수준으로 현탁시키고 균질화함으로써, 상황버섯 자실체 또는 균사체의 분산성, 안정성을 증가시킬 수 있고, 더불어 이의 식품 소재로의 활용 효율을 높일 수 있다.
본 발명에 따른 제조방법에 있어서, 상기 제조된 추출물에 락토바실러스 플란타럼 KS2020(Lactobacillus plantarum KS2020)을 접종하여 발효물을 제조하는 단계는 전체 발효물 100 중량부에 대하여, 상기 추출물 40 내지 60 중량부, 바람직하게는 50 중량부; L-글루탐산 나트륨(monosodium L-glutamate, MSG) 3 내지 10 중량부, 바람직하게는 50중량% MSG 4 내지 8 중량부; 글루코스(glucose) 1 내지 5 중량부, 바람직하게는 2 내지 3 중량부; 증류수 20 내지 40 중량부, 바람직하게는 30 내지 35 중량부; 효모 추출물(yeast extract) 5 내지 15 중량부, 바람직하게는 10 중량% 효모 추출물 10 중량부; 및 상기 락토바실러스 플란타럼 KS2020 0.5 내지 2 중량부, 바람직하게는 1 중량부를 혼합하여, 25 내지 35℃, 바람직하게는 30℃에서 1 내지 10일, 바람직하게는 3 내지 8일 동안 발효시킴으로써 수행될 수 있다.
본 발명은 상기의 제조방법에 따라 제조된 기능성 물질이 증진된 상황버섯 발효물을 제공한다.
상기 상황버섯 발효물은 상황버섯 자실체 추출물의 발효물(상황버섯 자실체 발효물)이거나 상황버섯 균사체 추출물의 발효물(상황버섯 균사체 발효물)일 수 있고, 또는 상황버섯 자실체 및 균사체 혼합물의 추출물의 발효물이거나, 상기 상황버섯 자실체 추출물의 발효물과 상기 상황버섯 균사체 추출물의 발효물의 혼합물일 수 있다.
상기 상황버섯 발효물은 GABA 및 β-글루칸 함량이 복합적으로 강화된 기능성 물질일 수 있다. GABA는 신경 전달물질로써, 불면증 개선, 스트레스 해소, 우울증 완화, 혈압강하 등의 다양한 효능을 가지고 있으며, β-글루칸은 면역 증진 효과를 가지는 바, 상기 상황버섯 발효물은 이러한 기능을 모두 가진 건강식품 소재로 활용될 수 있다.
본 발명의 일 실험예에 따르면, 상황버섯 자실체 추출물 고형분에 함유된 β-글루칸의 함량은 36.86%±0.44이었고, 상황버섯 균사체 추출물 고형분에 함유된 β-글루칸의 함량은 62.43%±0.75로 계산되었다.
또한, 본 발명의 다른 실험예에 따르면, 상황버섯 자실체 발효물은 약 1.5% 이상의 GABA, 상황버섯 균사체 발효물은 약 0.5% GABA가 생성된 것으로 확인되었다.
본 발명은 상기의 상황버섯 발효물을 유효성분으로 함유하는 기능성 물질 증진용 건강식품 조성물을 제공한다.
상기 건강식품은 분말, 과립, 정제, 캡슐, 시럽 또는 음료 등으로 제조될 수 있고, 본 발명에 따른 상황버섯 발효물, 또는 상황버섯 추출물 이외에 다른 식품 또는 식품 첨가물과 함께 제조될 수 있다. 즉, 상기 건강식품은 당 업계에서 통상적으로 사용되는 방법에 의하여 제조가능하고, 건강식품으로 인정되는 제형이면 제한 없이 제조될 수 있다. 또한, 상기 건강식품 제조시에는 당 업계에서 통상적으로 첨가하는 원료 및 성분을 첨가하여 제조할 수 있으며 통상적인 방법에 따라 적절하게 사용될 수 있다.
상기 건강식품은 일반 약품과는 달리 식품을 원료로 하여 약품의 장기 복용 시 발생할 수 있는 부작용 등이 없는 장점이 있고, 휴대성이 뛰어나, 불면증 개선, 스트레스 해소, 우울증 완화, 혈압강하, 면역 증진 등의 다양한 효과를 위한 보조제로 섭취될 수 있다.
상기 상황버섯 발효물 유효성분의 혼합양은 그의 사용 목적, 예를 들어, 예방, 건강 개선 등 처치에 따라 적합하게 결정될 수 있다.
또한, 상기 건강식품 조성물은 상기의 제조방법에 따라 제조된 상황버섯 자실체, 상황버섯 균사체 또는 이의 혼합물의 추출물을 더 포함할 수 있다.
본 발명은 상기 상황버섯 발효물을 이용한 기능성 밥류 제조방법을 제공한다.
상기 제조방법은 상기 상황버섯 발효물, 곡물 및 물을 혼합하여 취반하는 단계를 포함할 수 있다.
본 명세서에서, "취반(cooking of rice)"은 쌀에 물을 가하고 가열해서 밥을 짓는 것을 의미한다. 취반의 목적은 쌀에 알맞은 물을 흡수시켜, 쌀의 전분을 호화시키는 것과 쌀의 조직을 적당하게 연화시키는 것이며, 취반의 과정은 쌀씻기→물의 조절→침지→가열→뜸들이기를 포함할 수 있다.
본 명세서에서, "밥류"는 쌀을 중심으로, 기타 곡류에 물을 가하여 끓여서 죽보다 되게 지은 것의 총칭하며, 쌀밥 외에 콩밥, 잡곡밥 등을 모두 포함할 수 있다.
상기 곡물 및 물은 1:(1.1 내지 1.5) 중량비, 바람직하게는 1:(1.2 내지 1.4) 중량비로 혼합될 수 있다. 예를 들어, 곡물 100g에 물 125 내지 135g을 넣어 혼합할 수 있고, 1인분 기준 곡물 250g에는 물 300 내지 350g을 넣어 혼합할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 상황버섯 발효물은 상기 물 전체 100 중량부에 대하여, 5 내지 15 중량부, 바람직하게는 10 중량부 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 곡물은 백미, 흑미, 찹쌀, 기장, 보리, 수수, 팥 및 콩으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 취반하는 단계는 상기 제조방법의 추출물 제조 단계에서 제조된 상황버섯 자실체, 상황버섯 균사체 또는 이의 혼합물의 추출물을 더 포함하여 혼합시킬 수 있다.
이에 따라 제조된 기능성 밥류는 색상에 있어서 약간의 미색을 나타내지만, 관능적인 기호성에 있어서 차이가 없었다. 특히, 기능성물질 GABA (혈압강하, 수면개선, 스트레스 완화 효과), β-글루칸 (면역증진)을 강화시킴으로서 어린이, 성인 등에 기능성 밥을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 다만 하기의 실시예는 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
<실시예 1> 상황버섯 자실체(Fruit body)/균사체(Mycelium) 추출물 및 이의 발효물 제조
1. 재료
1) 본 실험에 사용된 원료인 상황버섯(Phellinus linteus) 6년 배양된 자실체 분말은 대가야 상황버섯(한국, 경북 고령)에서 구입하였고, 균사체 분말은 송일품약용버섯(한국, 포항바이오파크, 경북 포항)에서 구입하였다.
쌀(Oryza sativa)은 신흥미곡처리장(한국, 경북 포항)에서 판매되는 메뚜기 쌀을 사용하였고, 찹쌀(Oryza glutinosa)은 청성케이(부산 기장군, 한국)제품을 사용하였다.
젖산발효 시 GABA 생성을 위하여 첨가한 부원료인 L-글루탐산 나트륨(monosodium L-glutamate, MSG)과 글루코스(glucose)는 각각 CJ 제일제당(Seoul, Korea), 삼양 제넥스(Incheon, Korea)에서 구입하여 사용하였다.
2) 사용 균주 및 스타터 제조
락토바실러스 플란타럼 KS2020(Lactobacillus plantarum KS2020) (기탁번호: KCCM12782P) 스타터 배양액은 MRS agar plate에서 30℃, 48시간 배양한 균주를 MRS broth에 한 백금이 접종 한 뒤 30℃ 항온배양기에서 48시간 정치 배양하여 스타터로 사용하였다.
2. 상황버섯 추출물 제조
1) 상황버섯 자실체를 추출물로 만들기 위하여 상황버섯 자실체 분말 40g과 생수 1,960mL를 혼합한 뒤, 100℃에서 2시간 끓여 1차 추출을 하였다. 1차 추출이 끝나면 약 1L 정도의 추출물이 남는다. 1차 추출이 끝난 상황버섯 추출물은 균질기(homogenizer, AM-7, nissei, Japan)를 이용하여 500mL씩 2번에 걸쳐서 7분 동안 13,000rpm에서 균질화를 시켰다. 균질화가 끝난 상황버섯 자실체 추출물은 물을 추가하여 최종 2L로 용량을 조정한 후, 100℃에서 1시간 30분 동안 끓여 2차 열수 추출을 진행하였다. 추출이 끝난 후 증발된 물은 멸균수를 이용하여 2L로 다시 맞추어 2% 상황버섯 자실체 열수 추출물을 제조하였다.
2) 균사체도 이와 동일하게 진행하였다.
3. 젖산균을 이용한 상황버섯 추출물 발효
1) 2% 자실체 추출물 50mL, 글루코스 2g, 50% MSG 용액 6mL, 10% 효모 추출물(yeast extract) 용액 10mL와 MRS broth에서 하루 동안 배양한 락토바실러스 플란타럼 KS2020(Lactobacillus plantarum KS2020) 1mL을 접종하여 30℃에서 7일 동안 정치 배양하였다.
하기 표 1은 젖산균을 이용한 상황버섯 자실체 추출물의 발효 조성표이다.
2) 2% 균사체 추출물도 앞과 동일한 방법으로 진행하였다.
하기 표 2는 젖산균을 이용한 상황버섯 균사체 추출물의 발효 조성표이다.
하기 표 3은 상황버섯 자실체 추출물, 균사체 추출물 및 자실체 발효물의 수분 및 고형분 함량으로, 상기 추출물 또는 발효물 시료 3g을 취하여 105℃에서 상압가열건조시켜 감소하는 양을 수분함량으로 측정하였다.
<실시예 2> 상황버섯 발효물을 이용한 밥 제조
1) 2% 상황버섯 자실체 발효물을 이용하여 백미밥(표 4), 기장밥(표 5), 영양밥(표 6)을 사회적협동조합 동행 베리쿱(대구, 한국)에서 제공받은 레시피를 약간 변형하여 밥을 지었다. 상황버섯 자실체 발효물을 물 용량 기준으로 10%씩 첨가하였다. 맘마 전기밥솥(MA-1404S, Korea)으로 1회에 2.5인분의 밥을 지었다. 곡물을 씻은 뒤 물과 상황버섯 추출물을 넣어 25분간 불려준 후 밥을 지었다. 이후 10분정도 뜸들인 후 다시 섞고 5분 동안 다시 뜸을 들였다.
하기 표 4 내지 표 6은 상황버섯 자실체 발효물을 이용한 백미밥, 기장밥, 영양밥 조성표이다.
2) 균사체 발효물을 이용한 백미밥(표 7), 기장밥(표 8), 영양밥(표 9) 또한 앞 방법과 동일하게 진행하였다.
하기 표 7 내지 표 9는 상황버섯 균사체 발효물을 이용한 백미밥, 기장밥, 영양밥 조성표이다.
<실험예 1> 이화학적 분석
1. 생균수 측정
생균수는 상황버섯 발효물을 100μL과 멸균생리식염수 900μL를 혼합하여 101, 102, 103, 104, 105, 106 배로 단계별 희석하여 MRS agar 배지에 20μL씩 도말한 후 30℃ 항온배양기에서 48시간 배양하여 측정하였다. 생균수 측정은 log CFU(colony forming unit)/mL로 나타내었다.
그 결과, 도 1에 나타난 바와 같이, 상황버섯 자실체 추출물은 7일간 진행된 젖산균 발효의 결과 0일차, 1일차, 3일차, 5일차, 7일차 순으로 7.20, 9.01, 8.98, 8.95, 8.79 log CFU/mL, 상황버섯 균사체 추출물은 7.20, 9.28, 9.31, 9.18, 8.82 log CFU/mL로 측정되었다. 발효가 진행될수록 생균수는 증가하다가 감소하는 경향이 나타내었다.
2. pH 및 산도 측정
pH는 pH meter(Digtal pH meter 420A+, Thermo Orion Beverly, MA, USA)로 측정하였다. 적정 산도는 시료를 1mL에 증류수 9mL을 첨가하고 0.1N NaOH를 이용하여 pH 8.3까지 적정한 소비량을 젖산 함량(%, v/v)으로 환산하였다. 시료는 2% 상황버섯 발효물을 0, 1, 3, 5, 7일차의 pH와 산도를 측정하였다.
그 결과, 도 2에 나타난 바와 같이, 상황버섯 자실체 추출물을 7일간 진행된 젖산균 발효의 결과 pH는 0일차, 1일차, 3일차, 5일차, 7일차 순으로 5.85, 4.36, 4.20, 4.26, 4.40로 pH가 감소하다가 증가하는 경향을 보였다.
산도의 경우 각각 0.18%, 1.12%, 1.49%로 증가한 후, 발효 5일 이후 점차 감소하면서 산도 1.38%, 1.15%을 나타내었다. 이는 젖산균 발효에 의한 산생성에 의해서 산도가 증가되지만, 젖산균에 의한 GABA 생성 과정에서 프로톤(proton)이 소진되면서 산도가 감소하는 것은 최종 상황버섯 젖산균 발효물의 식품 소재로 기호성을 높이는 결과를 얻을 수 있었다.
상황버섯 균사체의 pH 또한 0일차, 1일차, 3일차, 5일차, 7일차 순으로 6.00, 4.28, 4.12, 4.13, 4.23로 자실체 발효물과 똑같은 양상을 보였고 산도 또한 0.15%, 1.18%, 1.59%, 1.60%, 1.40% 같은 양상을 보였다.
3. TLC(Thin layer chromatography)를 활용한 글루탐산(glutamic acid) 정량 분석
MSG 잔존량과 GABA 생성능 비교를 위한 표준물질로 MSG 0.5%와 GABA 0.5%를 사용하였다. 전개 용매는 N-butyl alcohol : acetic acid glacial : water를 3 : 1 : 1의 비율로 혼합하여 4각 유리 chamber (30x25x10), 실온에서 4시간 이상 포화시켰다. 시료를 2배 희석하고 13,000rpm에서 15분간 원심 분리한 상등액을 TCL plate의 끝에서 20mm 위치에 2μL을 점적하였고, 시료 간격은 10mm를 유지하였다. 점적 후 TLC plate의 시료를 건조시킨 후 전개하고, 전개가 끝난 TLC plate에 발색시약 0.2% 닌하이드린(ninhydrin)을 뿌리고, 105℃ dry oven에서 3분 동안 발색시킨 후 GABA spot을 확인하였다.
그 결과, 도 3에 나타난 바와 같이, TLC를 이용한 2차 발효 동안에 전구물질 MSG의 GABA 전환능을 분석한 결과, 자실체 추출물을 이용한 발효물은 7일 차에 MSG가 소량 남아 있지만 대부분 GABA로 전환된 것을 확인할 수 있었다 (3A).
균사체 발효물은 자실체 발효물에 비해서는 MSG가 많이 남아있는 것을 볼 수 있었고, GABA spot크기 또한 작은 것을 확인 할 수 있었다 (3B).
TLC 상의 GABA spot의 크기와 첨가된 전구물질 MSG 양을 고려해 볼 때, 자실체 추출물 발효물은 약 1.5% 이상의 GABA를 생산하면서 균사체 추출물 발효물 약 0.5% GABA 생산보다 우수한 결과를 보였다. 특히, HPLC를 이용한 GABA 정량 분석에서 상황버섯 자실체 발효물은 2.34% GABA함량을 나타내었다. 이는 동일한 영양성분 첨가 조건에서 상황버섯의 배양형태(균사체, 자실체)에 따라서 젖산균에 의한 GABA생성에 차이가 있음을 알 수 있었다.
<실험예 2> 글루칸(glucan) 함량 측정
1. 총 글루칸(Total-glucan) 함량 측정
시료 90mg에 12M 황산(sulphuric acid) 2mL을 첨가한 후, 2~3시간 ice water bath에서 분해를 시켜주며 교반한 후 증류수를 가해 100℃ water bath에서 2시간 반응시켰다. 8M 수산화나트륨(sodium hydroxide) 6mL을 넣고 200mM 아세트산나트륨(sodium acetate) buffer(pH 5.0)를 이용하여 시험관의 잔여물을 남기지 않고 100mL 부피플라스크로 옮긴 후 정용하였다. 13,000rpm에서 5분간 원심분리 후 상황버섯 추출물 상등액 0.1mL에 엑소-1,3-β-글루카나제(exo-1,3-β-glucanase)+β-글리코시다제(β-glucosidase) 0.1mL을 가해 40℃ water bath에서 1시간 반응 후, 글루코스 옥시다아제/퍼옥시아아제 혼합물(glucose oxidase/peroxidase mixture, GOPOD, glucose determination reagent) 3mL을 가하여 40℃에서 20분간 반응시켰다. 반응 후 분광광도계 파장 510nm에서 흡광도를 측정하여 총 글루칸 함량을 구하였다.
2. α-글루칸(α-Glucan) 함량 측정
α-glucan 함량은 시료 100mg에 1.7M sodium hydroxide를 2mL 가하여 ice bath에서 20분간 교반한 후, 1.2M sodium acetate buffer(pH 3.8) 8mL과 아밀로글루코시다제(amyloglucosidase)+인버타제(invertase) 0.2mL을 가해 40℃ water bath에서 30분간 반응시켰다.
α-glucan 함량이 10% 이상 되는 시료의 반응액은 100mL 부피플라스크에 정용하여 희석하였다. 이후 원심분리(13,000rpm, 10분)를 통해 상등액 0.1mL을 취한 후 200mM sodium acetate buffer 0.1mL (pH 4.5)과 GOPOD 3mL을 가하여 40℃, 20분 반응 후, 510nm에서 흡광도를 측정하여 α-glucan 함량을 구하였다. β-glucan 함량은 Total glucan 함량에서 α-glucan 함량을 제외하여 구하였고 계산식은 다음과 같다.
<계산식>
상황버섯 자실체 추출물 고형분에 함유된 Total-glucan 함량 측정을 위해서 3회 측정된 값은 37.40%±0.36이었으며, α-glucan 함량의 값은 각각 0.54%±0.038이었다. 이로부터 계산된 상황버섯 추출물의 건조분말에 함유된 β-glucan 함량은 하기 표 10에 나타난 바와 같이, 36.86%±0.44이었다.
또한, 균사체 추출물 고형분의 Total-glucan 함량은 72.62±0.75%, α-glucan 함량은 10.18%로부터 계산된 β-glucan 함량은 62.43%±0.75로 계산되었다.
<실험예 3> 관능평가
자실체 발효물을 이용한 밥과 균사체 발효물을 이용한 밥은 블라인드 테스트로 진행하였고 맛, 향, 색감, 질감, 목넘김 5가지 항목으로 5점을 만점 기준으로 진행하였다. 대학원생과 학부생 총 15명에게 관능평가를 진행하였다. 도 4 내지 도 9는 자실체 발효물 또는 균사체 발효물을 이용하여 제조한 백미밥, 기장밥, 영양밥이다.
그 결과, 도 10 내지 도 12에 나타난 바와 같이, 관능평가는 자실체 발효물이 들어간 밥과 균사체 발효물이 들어간 밥의 기호도 점수는 비슷하게 나왔으며 큰 차이가 없었다.
하지만, 균사체 발효물이 자실체 발효물보다 MSG 잔존량이 높아, 밥에 영향을 크게 주진 않았지만 목 넘김과 질감에서는 아주 미세한 차이를 보여주는 것을 확인 할 수 있었다. 색깔에 대한 호불호는 있었지만 대부분 긍정적인 모습을 보였고 맛 또한 일반 밥과 큰 차이가 없어 먹는 것도 부담이 없는 것으로 평가되었다.
따라서 상황버섯 자실체 추출물 또는 균사체 추출물의 발효물을 첨가한 쌀밥은 일반 백미와도 큰 차이 없이 매우 긍정적인 평가를 나타내었다.
<실험예 4> 상황버섯 발효물을 이용한 밥의 기능성 물질 함량 확인
1. β-글루칸 함량
상황버섯 발효물을 이용하여 지은 밥의 β-글루칸 함량은 상황버섯 자실체 추출물, 상황버섯 균사체 추출물의 함량을 기준으로 쌉밥 제조시에 첨가된 추출물의 양을 계산하면 쌀밥 100g 당 40mg% 이상의 β-글루칸을 함유하고 있어서, 일반적으로 쌀밥 1인분에 해당하는 250g에는 100mg%이상 함유하고 있는 것으로 판단된다.
2. GABA 함량
1) 상황버섯 자실체 추출물의 젖산균 발효물은 2.34%의 GABA를 함유하고 있으며, 이를 쌀밥 제조시에 첨가한 상황버섯 발효물 15g을 고려할 때 1인분 기준 쌀밥 250g에 90mg 이상의 GABA 함유하는 것으로 계산되어, 시판되는 GABA강화 제품보다 10배 정도 높은 함량을 갖는 것으로 판단된다.
: 15g/580g×2.34% = 60mg% → 60mg GABA/100g×250g = 150mg GABA/250g 밥
2) 상업적으로 판매되는 쌀 제품(오뚜기쌀, 가바 백미, GABA 함량 10배)의 경우, 하기와 같이 GABA를 함유하는 것으로 계산된다.
: 10mg GABA / 100g 쌀 → 취반 (쌀밥) 5mg/100g 쌀밥
1) 및 2)를 비교하면, 본 발명에 따른 상황버섯 발효물이 첨가된 경우, 10배 정도의 GABA 함량을 증가시킨 쌀밥을 제조할 수 있으며, 발효물의 첨가 농도가 증가되면 10배 이상의 GABA를 함유한 기능성 쌀밥의 제조가 가능할 것으로 판단된다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 즉, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다.
Claims (10)
- 상황버섯 자실체 추출물을 제조하는 단계; 및
상기 제조된 추출물에 락토바실러스 플란타럼 KS2020(Lactobacillus plantarum KS2020) (기탁번호: KCCM12782P)을 접종하여 발효물을 제조하는 단계;를 포함하는 GABA(γ-Aminobutyric acid) 증진된 상황버섯(Phellinus Linteus) 발효물 제조방법으로,
상기 자실체 추출물은 제조하는 단계는,
상기 상황버섯 자실체를 분쇄한 분쇄물과 물을 혼합한 후, 100℃에서 2시간 동안 1차 열수 추출하여 제1 열수 추출물을 제조하는 단계;
상기 제조된 제1 열수 추출물을 균질기에서 7분동안 13000rpm의 조건으로 균질화하는 단계; 및
상기 균질화된 추출물을 100℃에서 1시간30분 동안 2차 열수 추출하여 제2 열수 추출물을 제조하는 단계;를 포함하고,
상기 자실체 추출물은 분쇄한 분쇄물과 물이 1: 49의 중량비로 구성되며,
상기 발효물을 제조하는 단계는,
전체 발효물 100 중량부에 대하여, 상기 추출물 50 중량부, L-글루탐산 나트륨(monosodium L-glutamate, MSG) 6 중량부, 글루코스(glucose) 2 중량부, 증류수 31 중량부, 효모 추출물(yeast extract) 10 중량부 및 상기 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus plantarum) KS2020 1 중량부를 혼합하여, 30℃에서 7일 동안 발효시키는 것을 특징으로 하는 GABA 증진된 상황버섯 발효물 제조방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1항에 따라 제조된 상황버섯 발효물, 곡물 및 물을 혼합하여 취반하는 단계;를 포함하는 기능성 밥류 제조방법.
- 제 6 항에 있어서,
상기 곡물 및 물은,
1:(1.1 내지 1.5) 중량비로 혼합되는 것을 특징으로 하는 기능성 밥류 제조방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 상황버섯 발효물은,
상기 물 전체 100 중량부에 대하여, 5 내지 15 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 기능성 밥류 제조방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 곡물은,
백미, 흑미, 찹쌀, 기장, 보리, 수수, 팥 및 콩으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 기능성 밥류 제조방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 취반하는 단계는,
상황버섯 자실체 추출물을 더 포함하여 혼합시키는 것을 특징으로 하는 기능성 밥류 제조방법.
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