콩 메주를 이용한 기능성 식초의 제조 방법 {Process for preparing functional vinegar using soybean mejoo}
본 발명은 콩을 발효시킨 메주를 원료로 사용하여 알코올 발효와 초산 발효를 연속적으로 진행시켜 기능성 식초를 제조하는 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 콩에 흑곡균을 접종 발효시켜 유기산을 생성시키고, 다시 바실러스 서브틸리스 청국16(기탁번호 : KCTC-10786BP)으로 발효시켜 콩 단백질을 분해시킨 콩 메주를 제조한 후, 효모 배양액을 첨가하여 알코올 발효시키고 연속적으로 초산균 발효를 통해 기능성 식초를 제조하는 방법에 관한 것이다.
콩은 식물성 식품 중 단백질 함량이 높고 그 질도 우수하다. 또한 주된 단백질은 글리시닌(glycinin)으로 리신(lysine)과 트립토판(tryptophan)의 함량이 높다. 또한 대두를 물에 추출하면 대두 단백질의 약 90%를 차지하고 있는 글리시닌과 레규멜린의 대부분이 추출된다.
한편 콩에는 대표적인 여성 호르몬의 전구물질인 이소플라본의 글리코시드계 성분인 다이드진(daidzin)과 제니스틴(genistin)이 함유되어 있으며 이들을 발효시켜 각각 다이드제인(daidzein) 또는 제니스테인(genistein)으로 전환되면 그 생리학적 활성이 증가되는 것이다.
대한민국 특허공개 제10-2000-72666호 '콩 식초를 제조하는 방법'에서는 사용할 누룩량의 3 : 1 분량의 콩을 세척하여 증자시키고 분쇄하여 물로 진액을 추출하는 제 1단계, 쌀을 사용할 누룩의 3 : 1 분량을 세척 증자시켜 고두밥을 제조한 후, 쌀 또는 콩의 3배 분량의 누룩을 세분 혼합시키고 여기에 제 1단계에서 제조된 콩의 진액과 혼합하여 발효시키는 제 2단계, 전 단계에서 발효된 것을 여과 숙성시키는 제 3단계로 구성된 콩 식초의 제조방법을 개시하고 있다.
그러나 상기 단계로 콩 식초를 실제로 제조하는 것은 그 부산물 함량이 매우 높아 식용 식초로 상업화하기 매우 힘들며 또한 콩이 포함하고 있는 각종 기능성 성분이 충분히 식초 내에 포함되지 않기 때문에 그 건강 기능성이 불충분한 것이었다.
한편 대한민국 공개특허공보 10-2012-64791호 '콩의 유효성분을 함유하는 식초를 제조하는 방법 및 그에 의하여 제조된 식초'에서는 ⅰ) 전분원료를 증자하고 냉각시켜 고두밥을 제조하는 단계; ⅱ) 상기 고두밥에 누룩균을 파종하고 발효시켜 국을 제조하는 단계; ⅲ) 상기 얻어진 국에 효모와 물을 첨가하고 발효시켜 밑술을 제조하는 단계; ⅳ) 상기 밑술에 분말화된 콩을 발효하여 얻어진 발효된 콩, 상기 고두밥 및 물을 첨가하고 배양하여 막걸리를 제조하는 단계; 및 ⅴ) 상기 얻어진 막걸리를 초산 발효시켜 식초를 제조하는 단계;를 포함하는 콩을 주재료로 한 식초를 제조하는 방법을 개시하고 있다.
그러나 상기 특허문헌에 개시된 방법의 경우 발효된 콩을 원료로 사용하기 때문에 식초 내에 다양한 콩의 기능성 성분이 포함될 수 있다는 장점이 있으나 발효된 콩을 이용하여 막걸리를 제조하는 단계와 상기 수득된 막걸리를 다시 초산 발효시켜 식초를 제조하는 별개의 순차적 공정으로 수행되기 때문에 수득된 막걸리의 알코올 농도와 알코올 발효에 사용되는 효모 등을 포함한 밑술의 적절한 제거가 없이는 초산 발효가 용이하게 진행되지 않는 문제가 있어 그 상용화는 어려웠던 것이다.
따라서 본 발명자들은 콩을 원료로 하여 알코올 발효와 초산 발효를 연속적으로 수행하여 기능성 식초를 제조할 수 있는 방법을 개발하던 중 특정 납두균주 청국16(기탁번호 ; KCTC-10786BP)을 사용하여 콩의 단백질을 추가 분해시키면 알코올 발효와 초산 발효를 연속적으로 진행하여 기능성 식초를 제조할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하게 된 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 콩을 원료로 하여 알코올 발효와 초산 발효를 연속적으로 수행하여 기능성 식초를 제조할 수 있는 방법을 개발코자 한 것이다. 특정 납두균주 청국16(기탁번호 ; KCTC-10786BP)을 사용하여 콩의 단백질을 추가 분해시키면 알코올 발효와 초산 발효를 연속적으로 진행하여 기능성 식초를 제조하고자 한 것이다.
본 발명의 목적은 ⅰ) 100 중량부의 콩을 분말화한 후 증자시켜 0.05∼2.0 중량부의 아스퍼르질러스 나이거 CHO2014를 접종 발효시켜 유기산을 생성시키면서 콩 단백질을 1차 분해시키는 단계와 수득된 콩 1차 분해 산물에 바실러스 서브틸리스 청국16(기탁번호 : KCTC-10786BP) 1.0∼10 중량부를 접종 발효시켜 콩 단백질을 2차 분해시키는 단계로 이루어진 콩 메주를 제조하는 공정; ⅱ) 상기 수득된 콩 메주 100 중량부에 증숙된 흑미밥 50∼500 중량부, 고형분 함량 20 중량%의 효모 배양액 1∼5 중량부 및 물 100∼500 중량부를 첨가하여 25∼30℃에서 2주간 알코올 발효시킨 후, 알코올 농도를 6∼9 중량%로 조절시켜 아세토박터 CHO1014 균주 배양액을 접종하여 연속적으로 초산 발효시키는 공정; 및 ⅲ) 수득된 발효 생성물을 여과 정제시켜 기능성 식초를 제조하는 공정;으로 이루어진 콩 메주를 이용한 기능성 식초의 제조 방법을 제공하는 것이다.
이때 상기 공정 ⅰ)의 바실러스 서브틸리스 청국16 접종 발효시 물에 증자시킨 흑미와 흑미를 침지한 물을 추가로 첨가시켜 콩 단백질을 2차 분해시킴을 특징으로 한다.
또한 상기 공정 ⅱ)의 효모 배양액은 쌀을 물에 침지시킨 후 증자시켜 누룩과 효모를 첨가 배양시켜 제조됨을 특징으로 한다.
한편 상기 아스퍼르질러스 나이거 CHO2014 균주는 유기산 생성능과 아밀라아제 활성이 우수한 균주이고, 바실러스 서브틸리스 청국16(기탁번호 : KCTC-10786BP) 균주는 프로테아제 활성이 우수한 균주이며, 아세토박터 CHO1014 균주는 프로테아제 활성 및 초산 생성 능력이 우수한 균주임을 특징으로 한다.
본 발명의 효과는 콩을 원료로 하여 알코올 발효와 초산 발효를 연속적으로 수행하여 기능성 식초를 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다. 특정 납두균주 청국16(기탁번호 ; KCTC-10786BP)을 사용하여 콩의 단백질을 추가 분해시키면 알코올 발효와 초산 발효를 연속적으로 진행하여 기능성 식초를 제공하는 것이다.
본 발명은 ⅰ) 100 중량부의 콩을 분말화한 후 증자시켜 0.05∼2.0 중량부의 아스퍼르질러스 나이거 CHO2014를 접종 발효시켜 유기산을 생성시키면서 콩 단백질을 1차 분해시키는 단계와 수득된 콩 1차 분해 산물에 바실러스 서브틸리스 청국16(기탁번호 : KCTC-10786BP) 1.0∼10 중량부를 접종 발효시켜 콩 단백질을 2차 분해시키는 단계로 이루어진 콩 메주를 제조하는 공정; ⅱ) 상기 수득된 콩 메주 100 중량부에 증숙된 흑미밥 50∼500 중량부, 고형분 함량 20 중량%의 효모 배양액 1∼5 중량부 및 물 100∼500 중량부를 첨가하여 25∼30℃에서 2주간 알코올 발효시킨 후, 알코올 농도를 6∼9 중량%로 조절시켜 아세토박터 CHO1014 균주 배양액을 접종하여 연속적으로 초산 발효시키는 공정; 및 ⅲ) 수득된 발효 생성물을 여과 정제시켜 기능성 식초를 제조하는 공정;으로 이루어진 콩 메주를 이용한 기능성 식초의 제조 방법에 관한 것이다.
이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명의 기능성 식초를 제조하기 위해서는 우선 콩 단백질을 2단계 발효 분해시켜 아밀라아제와 프로테아제 효소가 포함된 콩 메주를 제조한다.
콩을 선별하여 깨끗이 세척하고 건조한 후 분쇄기를 이용하여 곱게 분쇄한다. 분쇄한 콩가루에 물을 첨가시켜 전체 수분 함량이 30 중량% 정도 되게 하고 최대한 엉기지 않게 혼화시킨 후 증자기에 넣고 스팀을 가하여 115℃에서 30분간 증자하여 단백질을 변성시킨다.
여기에 구연산을 비롯한 유기산 생산능과 아밀라아제 활성이 뛰어난 흑곡균( Aspergillus niger CHO2014)을 증자시킨 콩 100 중량부에 대해 0.05∼2.0 중량부의 함량으로 접종하여 30℃에서 3~4일간 발효시켜 콩 발효물을 제조한다. 이때 사용된 아스퍼르질러스 나이거( Aspergillus niger CHO2014) 균주는 야생형 아스퍼르질러스 나이거 균주 내에서 구연산과 같은 유기산의 생성능이 우수한 균주를 계대배양시켜 선별 분리한 것이다. 또한 이때 생성되는 유기산은 초산발효 공정에서 기능성 물질로 작용한다.
상기 수득된 콩 발효물을 2차 발효 분해시키기 위해 본 발명자가 분리하여 기탁시킨 균주인 바실러스 서브틸리스 청국16(기탁번호 : KCTC-10786BP)을 사용한다. 상기 균주는 일반적인 납두균주와 형태학적 특성 및 생화학적 동화성 등은 유사하나 콩에 접종 발효시 폴리감마글루타민산과 같은 점질물을 다량 생성시키는 특징이 있다. 또한 상기 바실러스 서브틸리스 청국16(기탁번호 : KCTC-10786BP) 균주는 본 발명자 자신에 의해 생명공학연구원 유전자은행에 2005년 3월 22일자로 기탁번호 KCTC-10786BP호로 기탁되어 있다.
2차 발효 분해는 아스퍼르질러스 나이거 CHO2014를 접종시켜 수득된 1차 콩 발효물을 또다시 발효 분해시키는 것으로 본 발명의 특징에 해당한다. 통상 콩을 2차 발효 분해시킨 콩 메주를 사용하는 경우에만 알코올 발효와 초산 발효를 연속적으로 진행시킬 수 있다. 따라서 바실러스 서브틸리스 청국16(기탁번호 : KCTC-10786BP)로 2차 발효시키지 않은 경우에는 알코올 발효로 수득된 발효 생성물에서 알코올 성분을 1차 분리시킨 후 초산균을 접종시켜 초산 발효를 별개의 공정으로 진행시켜야만 한다.
그 이유는 2단계 발효 분해를 통해 생성된 프로테아제 성분이 콩 단백을 분해시켜 수득된 알코올 발효 생성물을 별도의 분리 정제 공정 없이도 바로 초산 발효 원료로 사용할 수 있게 작용하기 때문인 것으로 판단된다.
또한 바실러스 서브틸리스 청국16은 접종 발효시 물에 증자시킨 흑미와 흑미를 침지한 물을 추가로 첨가시켜 35℃에서 2~3일간 2차 발효 분해시킨다.
상기 2단계 발효 분해시켜 수득된 콩 메주를 알코올 발효의 원료로 사용한다.
흑미를 세??하여 5~6시간 불리고 증자기에서 30분간 110℃ 스팀으로 증자시킨다. 또한 흑미 불린 물을 콩 메주의 3 중량배 해당되는 양을 준비하여 110℃에서 10분간 열처리하여 살균시킨 후, 40℃정도로 냉각시킨다. 콩 단백을 2단계 발효 분해시킨 콩 메주, 흑미밥, 효모 배양액에 냉각시킨 흑미 불린 물을 첨가시켜 25℃에서 2주간 알코올 발효를 한다.
또한 상기 효모 배양액은 쌀을 물에 침지시킨 후 증자시켜 누룩과 효모를 첨가 배양시켜 제조될 수 있다. 이때 함량은 콩 메주 100 중량부에 대해 흑미밥 50∼500 중량부, 효모 배양액 1∼5 중량부, 물 100∼500 중량부이다. 또한 상기 효모 배양액 내의 고형분 함량은 20 중량%이다.
알코올 발효 종료 후 연속적으로 초산 발효를 진행시켜 기능성 식초를 제조한다.
알코올 발효가 종료되면 발효액 내의 알코올 함량을 정량하여 알코올 농도가 6∼9 중량%되게 희석시킨 후 초산 발효를 진행시킨다. 이때 사용되는 균주는 프로테아제 활성과 초산 생성 능력이 우수한 Acetobacter sp. CHO1014를 분리하여 사용하였다.
이때 분리된 Acetobacter sp. CHO1014 균주는 야생형 아세토박터 균주 내에서 프로테아제 활성과 초산 생성 능력이 우수한 균주를 계대배양시켜 선별 분리한 것이다. 분리된 아세토박터 CHO1014 균주를 배양시킨 배양액을 알코올 발효가 종료된 후 알코올 농도를 6∼9 중량%로 조절시킨 후 첨가하여 초산 발효를 진행시킨다.
초산 발효가 종료되면 발효 생성물을 여과 정제시킨다. 수득된 초산 발효 생성물에서 식초 성분을 정제시키는 단계로서 수득된 초산 발효 생성물(broth)을 정제하여 식초로 수득하는 단계이다. 이러한 정제공정을 통해 발효 생성물 내의 각종 찌꺼기 및 잔류 성분은 제거되나 미네랄 성분, 안토시아닌 성분과 같은 기능성 성분은 식초 내에 용해된 형태로 수득되는 것이다.
최종적으로 얻어지는 기능성 식초의 경우 콩 메주 내에 함유된 이소플라본, 토코페롤, 페놀산류 및 각종 미네랄 성분과 특히 항산화 기능이 우수한 것이다.
이하 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
(제조실시예 1) 콩 메주 제조 공정
1kg의 콩을 선별하여 깨끗이 세척하고 건조한 후 분쇄기를 이용하여 곱게 분쇄한다. 분쇄한 콩가루에 250g의 물을 첨가시켜 전체 수분 함량이 30 중량% 정도 되게 하고 최대한 엉기지 않게 혼화시킨 후 증자기에 넣고 스팀을 가하여 115℃에서 30분간 증자하여 단백질을 변성시킨다.
여기에 구연산을 비롯한 유기산 생산능과 아밀라아제 활성이 뛰어난 아스퍼르질러스 나이거( Aspergillus niger CHO2014)를 증자시킨 콩 1kg에 대해 3.0g의 함량으로 접종하여 30℃에서 3~4일간 1차 발효 분해시켜 콩 1차 발효 분해물을 제조한다. 수득된 콩 1차 발효 분해물에 바실러스 서브틸리스 청국16(기탁번호 : KCTC-10786BP) 균주 15g을 접종하여 2차 발효 분해시켜 콩 메주를 제조한다.
최종적으로 제조된 콩 메주에는 구연산과 같은 유기산 및 폴리감마글루타민산류의 점질류가 다량 포함되어 있다.
(제조실시예 2) 연속적 알코올 발효 및 초산 발효 공정
제조실시예 1에서 수득된 콩 메주를 알코올 발효의 원료로 사용한다. 흑미 1.7kg을 세??하여 5~6시간 불리고 증자기에서 30분간 110℃ 스팀으로 증자시킨다. 또한 흑미 불린 물 3L를 110℃에서 10분간 열처리하여 살균시킨 후, 40℃정도로 냉각시킨다. 제조실시예 1에서 수득된 콩 메주 1kg에 흑미밥 2kg, 효모 배양액 20g(고형분 함량 20 중량%)을 흑미 불린 물 3L에 첨가시켜 25℃에서 2주간 알코올 발효를 한다. 알코올 발효가 종료되면 발효액 내의 알코올 함량을 정량하여 알코올 농도가 8 중량%되게 희석시킨 후 종 배양시킨 초산균 배양액을 첨가시켜 초산 발효를 진행시킨다. 이때 초산균 배양액 내에 사용되는 균주는 프로테아제 활성과 초산 생성 능력이 우수한 Acetobacter sp. CHO1014 분리하여 사용하였다
(제조실시예 3) 기능성 식초의 제조 공정
초산 발효가 종료되면 발효 생성물 내의 불순물을 활성탄에 흡착시킨 후 필터 프레스로 여과시켜 식초를 제조한다. 이러한 정제공정을 통해 발효 생성물 내의 각종 찌꺼기 및 잔류 성분은 제거되나 미네랄 성분, 안토시아닌 성분과 같은 기능성 성분은 식초 내에 용해된 형태로 수득된다. 최종적으로 얻어지는 기능성 식초는 콩 메주 내에 함유된 이소플라본, 토코페롤, 페놀산류 및 각종 미네랄 성분을 포함한다.
(실시예 1) 기능성 식초의 관능 시험
제조실시예 3에서 제조된 기능성 식초에 대한 관능검사를 행한다. 대조군으로는 통상 시판되고 있는 식초 A를 사용하였다. 5명의 패널을 통해 식초의 색, 향미, 맛을 평가하게 하였으며 그 결과 평가 기준은 0(불량), 1(부족), 2(미흡), 3(보통), 4(양호), 5(최적)로 평가하였다. 그 관능 시험 결과는 본 발명의 제조실시예 3에서 제조된 기능성 식초가 색(color), 향미(flavor), 맛(taste)의 관능시험 결과 색 4.2ㅁ0.2, 향미 4.3ㅁ0.3, 맛 4.1ㅁ0.3으로 측정되었으며 시판되고 있는 식초 A의 경우 색 3.9ㅁ0.3, 향미 4.2ㅁ0.4, 맛 3.7ㅁ0.3으로 측정되었다. 따라서 본 발명의 기능성 식초의 관능 선호도가 높은 것으로 나타났다.
(실시예 2) 저장 안정성 시험
제조실시예 3에서 제조된 기능성 식초에 대한 저장 안정성 시험을 행한다. 대조군으로는 통상 시판되고 있는 식초 A를 사용하였다. 30일 간격으로 시료를 추출한 후 대장균 검출용 배지에서 도말하여 24시간 배양 후 검출되는 대장균의 균 수를 확인하였다. 본 발명의 기능성 식초와 시판되는 식초 A의 모든 시료에서 12개월 경과 후에도 대장균은 전혀 검출되지 않았다. 따라서 본 발명의 기능성 식초의 저장 안정성은 최소 12개월 이상임을 확인하였다. |
