어성초 발효 음료의 생산방법

어성초 발효 음료의 생산방법{Method for production of houttuynia decoction fermentation beverage}

본 발명은 어성초 발효 음료의 생산방법에 관한 것이다.

어성초는 데카노일 아세트 알데하이드 등에서 유래하는 강력한 항균활성, 쿠르치드린 등에서 유래하는 이뇨작용, 페놀성 물질 등에서 유래하는 항산화활성 및 면역 증강작용 외에 항바이러스 작용, 지혈작용, 혈행개선작용, 조직재생 촉진작용 등의 우수한 약리활성을 나타내고 있어 기능성 식품 소재로 관심이 증가하고 있다. 그러나 어성초는 맛과 향이 강하여 생즙 또는 추출액을 그대로 섭취하기에는 관능적 적성이 부적합하다.

이에 어성초 특유의 자극적인 비린내와 독특한 맛을 개선하고자 다양한 발명들이 개시되어 있는데, 그 일 예로 대한민국특허청 공개특허공보 공개번호 10-2005-0043325호(2005년 5월 11일)에 어성초 발효 음료 조성물이 개시되어 있다. 상기 발명은 어성초 특유의 냄새가 제거되어 음용하기에 용이한 발효 음료를 제공하고 있으나, 발효균에 대한 구체적 언급이 없이 자연발효를 수행할 뿐이고, 실질적으로 어성초 특유의 냄새는 첨가되는 설탕이나 꿀에 의해서 상쇄될 뿐이다.

또한, 대한민국특허청 등록특허 10-0369638호(2003년 1월 29일)에 천연식물성 재료를 이용한 음료의 제조방법으로 어성초의 비린내를 없애고자 어성초엑기스에 알로에와 옥수수엿, 당, 벌꿀 등을 혼합하여 발효한 음료가 개시되어 있으나, 이 역시도 발효균에 대한 구체적 언급이 없고, 첨가되는 당 성분에 의해서 어성초의 비린 맛을 상쇄될 뿐이다.

이상과 같이 기능성과 관능적성을 향상시킬 목적으로 어성초 즙에 당을 첨가하여 자연발효시키거나, 건조 어성초 열수 추출액에 올리고당 등을 포함하는 여러 가지 첨가물을 가하고 살균하여 제조한 어성초 음료의 경우 균일한 제품을 얻기가 어렵고, 알코올이 과도하게 생성되어 주세법상 주류로 분류되어 합법적으로 유통시키기 위해서는 주류면허를 받아야 하는 등의 문제가 발생한다.

이에 본 발명의 목적은 적절히 조성된 어성초 추출액에 발효균주를 접종하여 발효시키고 이를 여과, 살균, 포장하는 일련의 가공과정을 통해 기능성과 기호성이 뛰어난 어성초 발효 음료의 생산방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 어성초 추출액, 설탕을 혼합하고, 루코노스톡( Leuconostoc ) G5 KACC 91156P 균주를 접종하여 배양액을 제조한 후 배양하는 단계; 발효 후, 고형물을 침전시키고 여과하는 단계; 및, 여과한 후, 살균을 실시하고 포장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 어성초 발효음료의 생산방법을 제공한다.

이하, 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명한다.

본 발명은 루코노스톡 속( Leuconostoc sp.) KACC 91156P 균주를 제공한다. 상기 루코노스톡( Leuconostoc ) G5 균주는 곶감으로부터 분리한 것으로 일반적으로 식품 발효에 응용할 수 있는 안전성이 확보된 미생물이다. 상기 균주는 통성혐기성, 그람 양성, 비운동성, 연쇄구균으로 루코노스톡 속 미생물의 배양학적 특성을 나타내며, 16S rDNA 염기서열에 기초한 계통분류학적 분석결과 루코노스톡 속 세균임을 확인하여(도 1 및 도 2 참조), 이를 루코노스톡 G5( Leuconostoc G5)로 명명하고, 2005년 3월 7일자로 농업생명공학원에 기탁하였다(기탁번호: KACC 91156P).

한편, 상기 균주를 어성초 추출물에 접종하여 젖산발효를 유도하면 젖산발효에 기인하여 어성초 특유의 냄새가 제거되고, 풍미가 개선된 어성초 추출물 발효액이 만들어진다.

본 발명에 있어 어성초 추출액은 열수추출에 의한 통상의 방법으로 추출된 것이라면 어떤 열수추출물을 어성초 추출원액으로 사용하여도 무방하나, 바람직스럽게 말린 어성초 100 g에 대하여 수돗물을 4 L의 비율로 가하여 1시간 끓인 후 여과한 후, 여액을 감압증발시켜 고형분량이 3 Brix 되도록 감압 농축한 어성초 추출액을 원액으로 사용하는 것이 좋다.

한편, 본 발명은 젖산균의 본배양에 앞서 바람직스럽게 종배양을 할 수 있는데, 종배양액은 본 발명에서 분리한 루코노스톡( Leuconostoc ) G5 KACC 91156P 균주를 MRS 배지 40 ml이 들어 있는 250 ml 삼각플라스크에 접종하고 25 ℃ 진탕 배양기에서 120 rpm으로 진탕하면서 2 일 간 배양하여 얻어지는 것이 좋다.

한편, 본 발명의 어성초 추출액 젖산발효는 바람직스럽게 하기와 같이 수행하는 것이 좋다. 먼저, 어성초 추출액에 정제수를 가하여 고형분량이 2 Brix 되도록 조정하고, 설탕을 1 %(w/v) 첨가하여 발효배지를 조성한 후, 80 ℃에서 15 분 간 살균한다. 여기에 젖산균 종배양을 1 %(v/v) 접종하고 25 ℃에서 3 일 간 정치배양하여 젖산발효를 진행한다. 이때, 설탕을 첨가하는 경우는 그렇지 않은 경우와 비교하여 젖산균 증식 및 젖산 생성량이 훨씬 증가하는데, 바람직스럽게 첨가되는 설탕의 양은 3 %(w/v)인 것이 좋다.

한편, 질소원을 첨가하는 경우 어성초 추출액의 젖산발효가 증진되는데, 질소원으로서 효모엑기스를 첨가한 경우에 젖산균 증식 및 젖산 생성량이 가장 높으며, 첨가되는 효모엑기스의 양이 증가될수록 젖산균의 증식 및 젖산 생성량이 증대된다.

한편, 발효 온도에 따른 어성초 추출액의 젖산발효 양상을 조사한 결과, 온도가 증가함에 따라 세포 증식속도는 35 ℃에서 가장 빠르나, 최종 젖산 생산량은 30℃에서 가장 높다.

한편, 본 발명은 건조 어성초 추출액, 설탕을 혼합하고, 루코노스톡( Leuconostoc ) G5 KACC 91156P 균주를 접종하여 배양액을 제조한 후 배양하는 단계; 발효 후, 고형물을 침전시키고 여과하는 단계; 및, 여과한 후, 살균을 실시하고 포장하는 단계를 포함하는 어성초 발효음료의 생산방법을 제공한다.

원료의 혼합으로서 발효음료 제조에 적합한 어성초 발효 배지성분의 배합은 바람직스럽게 2 brix로 조정된 건조 어성초 추출액 70L, 설탕 3Kg, 젖산발효균주 1 L 접종한 뒤 수돗물로 100 L로 맞춘 것이 좋다. 한편, 바람직스럽게 상기 발효음료에는 기호에 따라 첨가물로 음료의 제조에서 사용이 되는 정백당, 비타민 C, 벌꿀, 젖산칼슘을 사용할 수 있다.

배합 후, 보일러의 온도 게이지와 사전에 예열을 통해 발효조의 온도 편차를 2℃ 내외로 조절하여 바람직스럽게 30 ℃에서 72 시간 배양한다. 이때 진탕배양을 위해 발효조 내 회전날개 속도를 바람직스럽게 2 rpm으로 조정하여 배양을 수행한다.

배양 후, 바람직스럽게 발효조와 공조 수송라인으로 연결된 500L 탱크에서 고형물을 30 분 간 침전시킨다. 그 후 바람직스럽게 규조토 여과기에서 적절한 압력으로 압출하여 여과를 실시한다.

한편, 살균을 위해, 바람직스럽게 포장장치로 이송되는 과정중에 HTST(Hot Temperature Short Time)방식의 순간고온 살균을 3 초 간 실시한다. 그 후, 포장은 음료의 제조에 있어 당업계에서 사용되는 다양한 방법을 사용할 수 있으나, 바람직스럽게 토르트 파우치에 최종 생산된 제품을 충전하여 생산을 완료하는 것이 좋다.

이하, 본 발명의 구성 및 작용을 하기 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명하지만 본 발명의 권리범위가 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1-젖산균 분리>

젖산균 선별

수집한 김치류, 채소류, 과일류를 멸균 생리식염수와 1:1의 무게비율로 혼합한 후 믹서로 균질화 하여 균원 시료로 사용하였다. 균원 시료를 적당히 희석하여 백금이로 젖산균 분리용 배지인 MRS한천배지에 도말하고 평판을 30 ℃의 항온기에서 72 시간 배양한 후 출현한 젖산균 집락을 같은 조성의 평판배지에서 순수분리 하였다. 순수하게 분리한 젖산균은 멸균한 설탕 1 %(w/v) 함유 어성초 추출물에 접종하고 25 ℃의 항온기에서 72 시간 정치배양한 후 맛과 향을 관능적으로 검토하여 우수한 균주를 선별하여 분리하였다.

최종적으로 분리한 균주는 곶감으로부터 분리한 것으로 G5로 명명하여 이를 본 발명의 어성초 추출물 발효균주로 선별하였다. 선별한 균주는 MRS한천배지에 계대배양하며 보관하였다.

분리 균주의 미생물학적 특성

상기에서 분리한 G5균주를 MRS한천배지에 접종하고 30 ℃에서 2 일 간 배양한 결과 직경 1 ~ 1.5 mm 크기의 유백색 불투명한 집락을 형성하였으며, 현미경 관찰시 전형적인 연쇄구균으로 관찰되었으며, 그램 염색약에 대한 반응은 그램 양성으로 관찰되었다.

G5 균주가 어느 속에 포함되는지 명확히 하기 위해 16S rDNA 염기서열을 분석하였다(도 1 참조). 이 염기서열을 미국 진뱅크(GenBank) 데이터베이스로부터 얻은 세균학적으로 연관되어 있을 것으로 추정되는 연관 종의 16S rDNA 염기 서열과 크러스탈 더블류 (CLUSTAL W) 소프트웨어를 사용하여 계통분류학적 분석을 시도하였는데, 그 결과 도 2에서 보는 바와 같이 루코노스톡 속( Leuconostoc genus)에 속하는 균주 임을 알 수 있었다. 따라서, G5 균주는 루코노스톡 ( Leuconostoc sp.)에 속하는 젖산균으로 루코노스톡( Leuconostoc ) G5로 명명하여 이를 농업생명공학원에 2005년 3월 7일자로 기탁하였다(수탁번호: KCTC 91156P).

한편, 상기의 미생물학적 특성을 밝히는 실험은 카푸치노와 셔먼의 방법(Cappuccino, James G. and Sherman, Natalie, MICROBIOLOGY, A LABORATORY MANUAL, 4th ed. The Benjamin/Cumming Publishing Inc., Menlo Park, California, 1996)과 윤 등의 방법(Yoon et al ., Int. J. Sys. Bacteriol. 48, 833-837, 1998)에 준하여 실시하였다.

<실시예 2-어성초 추출액 젖산발효>

어성초 추출액 조제

말린 어성초 100 g에 대하여 수돗물 4 L를 가하여 1시간 끓인 후 여과하였다. 그 후 여액을 감압증발시켜 고형분량이 3 Brix 되도록 감압 농축하여 어성초 추출액 원액을 조제하였다.

젖산균 종배양

실시예 1에서 분리한 루코노스톡( Leuconostoc ) G5 KACC 91156P 균주를 MRS 배지 40 ml이 들어 있는 250 ml 삼각플라스크에 접종하고 25 ℃ 진탕 배양기에서 120 rpm으로 진탕하면서 2 일 간 배양하여 어성초 추출액의 젖산발효를 위한 종배양을 조성하였다.

당 첨가에 의한 어성초 추출액의 젖산발효

상기 어성초 추출액에 정제수를 가하여 고형분량이 2 Brix 되도록 조정하고 설탕을 1 %(w/v) 첨가하여 발효배지를 조성하고 80 ℃에서 15 분 간 살균하였다. 여기에 상기 젖산균 종배양을 1 %(v/v) 접종하고 25 ℃에서 3 일 간 정치배양으로 젖산발효를 진행하였다.

설탕을 첨가하지 않은 경우와 비교하여 젖산균 증식 및 젖산 생성량이 훨씬 증가하여 젖산발효가 촉진됨을 알 수 있었다(표 1). 젖산 생성량은 발효액을 0.1N-NaOH로 적정하여 소비된 NaOH 량을 젖산으로 환산하였으며 생균수는 적당히 희석한 시료를 MRS 한천배지에 도말하여 형성된 집락수를 계수하여 산출하였다.

질소원 첨가에 의한 어성초 추출액의 젖산발효

상기 1 %(w/v) 설탕이 첨가된 어성초 추출액에 몇 가지 질소원을 0.1 %(w/v)되도록 첨가하여 상기한 방법을 젖산발효를 진행시킨 결과 표 2와 같았다. 표 2에서 보는 바와 같이 질소원으로서 효모엑기스를 첨가한 경우에 젖산균 증식 및 젖산 생성량이 가장 높았다.

설탕 농도를 달리한 어성초 추출액의 젖산 발효

질소원으로서 효모엑기스 0.1 %(w/v) 첨가된 어성초 추출액에 설탕농도를 다르게 첨가하여 상기한 방법으로 젖산발효를 진행시킨 결과 표 3과 같았다. 표 3에서 보는 바와 같이 설탕을 3 %(w/v) 첨가하는 경우에 젖산균 증식 및 젖산 생성량이 가장 높았다.

효모엑기스 농도를 달리한 어성초 추출액의 젖산발효

설탕 3% (w/v) 첨가된 어성초 추출액에 질소원으로서 효모엑기스를 다르게 첨가하여 상기한 방법으로 젖산발효를 진행시킨 결과 표 4와 같았다. 표 4에서 보는 바와 같이 효모엑기스 첨가량 증가에 따라 젖산균 증식 및 젖산 생성량이 증가되는 경향을 나타냈다.

발효 온도에 따른 어성초 추출액의 젖산발효

설탕 3 %(w/v) 및 효모엑기스 0.5 %(w/v)가 함유된 어성초 추출액의 젖산발효를 온도를 달리하여 25 ℃, 30 ℃, 및 35 ℃에서 발효를 진행시킨 결과 각각 표 5, 표 6, 및 표 7과 같았다. 표에서 보는바와 같이 온도가 증가함에 따라 세포 증식속도는 35 ℃에서 가장 빨랐으나, 최종 젖산 생산량은 30℃에서 가장 높았다.

<실시예-3> 어성초 발효 음료의 제조

1. 재료의 준비와 전처리

가. 어성초

- 수확한 어성초를 수돗물로 세척하여 적절히 탈수하여 강제열풍건조장치를 통해 건조시켜 사용하였다.

나. 젖산발효균주

- 본 발명의 루코노스톡 속( Leuconostoc sp.) KACC 91156P 균주

다. 첨가물

- 정백당, 비타민 C, 벌꿀, 젖산칼슘을 이용하였다.

2. 원료의 혼합

가. 어성초 발효액의 배합 : 2 brix로 조정된 건조 어성초 추출액 70 L, 설탕 3 Kg, 젖산발효균주 1 L 접종한 뒤 수돗물로 100 L로 맞췄다.

3. 발효

- 보일러의 온도 게이지와 사전에 예열을 통해 발효조의 온도 편차를 2 ℃ 내외로 조절하여 30 ℃에서 72 시간 배양했다.

- 진탕배양을 위해 발효조 내 회전날개 속도를 2 rpm으로 조정하였다.

4. 여과살균

- 발효조와 공조 수송라인으로 연결된 500 L 탱크에서 고형물을 30 분 간 침전시켰다.

- 규조토 여과기에서 적절한 압력으로 압출하는 방법으로 여과를 실시하였다.

- 포장장치로 이송되는 과정중에 HTST(Hot Temperature Short Time)방식의 순간고온 살균을 3 초 간 실시하였다.

- 레토르트 파우치에 최종 생산된 제품을 충전하여 생산을 완료하였다.

본 발명의 방법에 의하여 제조된 어성초 발효 음료는 기존의 어성초 추출액에 비해 관능성과 젖산발효가 부여하는 기능성이 부과되어 품질이 매우 우수하다.

도 1은 본 발명에서 분리한 루코노스톡 속( Leuconostoc sp.) 균주의 16s rDNA 염기서열이다.

도 2는 본 발명에서 분리한 루코노스톡 속( Leuconostoc sp.) 균주의 계통발생도이다.