KR100192618B1 - Sod 활성이 높은 균주를 이용하는 알콜내성부여 발효물의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 탈지미강, 대두분 및 탄소원을 원료로 하여 알콜내성 부여 발효물을 제조함에 있어서, SOD 활성이 높은 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 균주를 이용하여pH 5.5∼7.4의 중성배지에서 발효시키는 것을 특징으로 하는 알코올 내성부여 발효물의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조되는 발효물을 함유하는 식품조성물에 관한 것이다.
Description
본 발명은 알콜내성부여 발효물의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 발효물을 함유하는 알콜내성부여 식품에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 탈지미강과 대두, 탄소원 및 물 등을 함유한 중성의 액체배지에서 SOD활성이 높은 바실러스(Bacillus)균을 접종, 통기교반 배양함으로써 혈중알콜농도 저하작용 및 알콜 구취의 제거작용을 갖는 발효물을 제조함을 특징으로 하는 발효물의 제조방법 및 이 발효물을 함유하는 알콜내성부여 식품에 관한 것이다.
종래의 발효물 제조방범으로는 미강류, 대두분 등을 원료로 하여 알카리 배지에서 발효시켜 제조하는 방법이 일본 특공평 6-9474호와 특개평 2-100640호에 소개되어 있다. 일본 특개평 2-100640호에는 미강류와 대두분, 물을 혼합하여 알카리 배지(pH 9∼10)에서 발효시킨 후 여과하여 여액에 사포닌을 첨가한 후 구연산을 가하여 pH 2.5∼3.5로 조정한 미반 첨가료의 제조법이 잘 나타나 있다. 일본 특개평 6-9474호에는 미강류, 대두, 탄소원 및 물을 함유한 알카리 배지(pH 7.5~10)에 납두균, 고초균을 접종하여 통기교반 배양하여 혈중알콜농도 저하작용 및 알콜 구취제거 작용을 갖는 발효물을 제조하는 방법이 명시되어 있다.
상술한 종래의 방법에 의하면, 알카리 배지에서 발효를 수행하여 발효액의 정제시 별도의 pH 조절과정을 거쳐야 하는 제조방법을 사용하였으나, 본 발명자 등은 알카리성 배지에서는 생육 불가능하고 중성배지에서만 생육 가능하며, 수퍼옥사이드 디스뮤타제(Superoxide Dismutase; SOD) 활성이 높은 균주를 활용하여 발효를 수행함으로써 정제시 별도의 pH 조절을 하지 않아도 되며, 혈중 알콜농도 저하작용에 있어서도 종래의 발효물보다 향상된 알콜내성부여 효과를 갖는 발효물을 제조할 수 있는 발효 및 정제방법을 개발하여 본 발명을 완성하게 되었다.
이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 갈다.
알콜을 섭취하면 체내에서 알콜, 즉 에탄올이 산화되어 아세트알데히드가 생성되며 에탄올과 아세트알데히드가 대사되면서 알콜분해에 관여하는 보효소인 NAD/NADH의 비율이 감소하여 생체내 대사균형이 파괴되고, 에탄올이 산화되면서 발생하는 산소 라디칼에 의해신체에 유해한 작용이 일어난다. 이들 중 에탄올이 산화 분해되는 과정에서 생성되는 프리라디칼(Free Radical)이 음주에 의한 간 손상의 중요한 기작으로 인식되고 있으며, 이러한 알콜성 프리라디칼의 제거를 통하여 음주로 인한 독성을 효과적으로 제거 또는 완화시킬 수 있다.
에탄올에 의한 프리라디칼의 생성은, 첫째 미토콘드리아의 호흡사슬 중에서도 생성되며, 둘째 마이크로좀에서 시토크롬 P45O에 의해서도 생성되며 , 셋째 세포질에서 에탄올에 의해 유도되는 크산틴 옥시다제(Xanthine oxidase)에 의해서도 생성된다.
이러한 산소라디칼을 제거하는 방법으로서 본 발명자 등은 외인성 항산화제인 수퍼옥사이드 디스뮤타제(SOD) 기능을 갖는 물질을 제조하고자 예의 연구한 결과, 발효방법에 의하여 천연물 원료인 탈지미강 등에서 SOD기능을 갖는 물질들을 추출하게 되었다.
본 발명에 따른 방법은 탈지미강, 대두분 및 탄소원을 원료로 하여 pH 5.5∼7.4의 중성배지에서 SOD활성이 높은 Bacillus subtilis균주를 이용하여 발효시켜 알콜내성부여 발효물을 제조하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 방법에 따라 발효를 수행하게 되면 미생물의 효소작용에 의해 미강에 내재하는 SOD 기능 물질들이 효과적으로 유리되어 발효액의 SOD 활성이 상승하게 되는 것으로서, 다른 추출방법에 비해 발효에 의한 유효성운 추출능력이 훨씬 효과적이며 SOD물질 추출능은 균주 특성에 좌우된다.
원래 SOD는 생체내에 존재하는 효소로서 수퍼옥사이드를 O2와 H2O2로 변환시켜 활성산소의 유해작용을 방어하는 역할을 하나, 분자량이 크고 경구투여시 흡수되지 못하며 주사투여시에도 생체내에서 활성을 유지하기 힘들다 반면에 천연물 중에 존재하는 SOD유사활성을 지니는 저분자 물질들은 흡수가 좋고 생체내 기능을 갖고 있어 본 발명에서 이루고자 하는 알콜성 프리라디칼의 제거에 효과적이다.
본 발명에서는 천연물 원료로서 탈지미강을 주원료로 이용하였고, 추출은 SOD활성이 높고 중성배지에서 생육가능한 Bacillus subtilis 균주에 의한 발효방법을 활용하였다. 본 발명에서 사용되는 Bacillus subtilis CFC-1234 균주(KCCM-10082)는 재래 청국장에서 분리된 Bacillus속 균주들로부터 분리한 SOD활성이 높은 발효추출물을 생성시킬 수 있는 균주로서, 수종의 재래 청국장을 수용성 전분 1.0중량%, 효모엑기스 0.5중량T, 폴리펩톤(Polypeptone) 0.5중량%, K2HPO40.1중량%, MgSO4·7H2O 0.02중량%로 구성된 pH 7.0의 중성배지에 가하여 30℃에서 진탕배양후 배양액을 상기의 배지조성 외에 박토아가(BactoAga) 1.5중량%를 포함하는 평판배지에 도말하여 단일 콜로니(colony) 분리를 행한 후, 분리 된 반일 콜로니들을 탈지미강 6.0중량%, 대두펩타이드 0.8중량%, 피틴산(phytic acid)1.0중량%, Na2HP042.0중량%, (NH4)2HPO40.5중량%, Na2CO30.16중량%, 포도당 3.0중량%를 포함하는 pH 7.0의 중성 역가배지에 접종하여 30℃에서 각각 48시간 동안 진탕배양한 후에 배양액의 SOD 활성을 측정하여 가장 높은 역가를 보이는 균주를 선택한 것이다.
SOD 활성의 측정은 공지의 방법인 McCord와 Fridovich의 방법을 활용하였으며, 이는 크산틴-크산틴 옥시다제(Xanthine-Xanthine oxidase)계에서 SOD 활성에 의해 O2·-의 시포크롬 C(Cytochrome C)환원이 억제되는 수준을 측정하는 것으로서, 시포크롬 C의 환원을 50% 저해하는테 필요한 SOD의 양을 1 SOD 단위로 정의한 것이다.
한편, 본 발명에 따른 알콜내성부여 식품조성물은 본 발명의 발효물을 1∼10중량% 함유하는 것이 바람직한데, 1중량% 미만에서는 충분한 알콜내성부여 효과를 기대하기 어렵고, 10중량% 이상인 경우에는 맛, 향미 등의 기호도를 저하시킬 우려가 있으므로 바람직하지 않다.
본 발명에 따른 알콜내성부여 식품조성물의 일예로서 음료조성물의 조성은 본 발명의 발효액 1∼10중량%, 빵효모엑기스(글루타치온 함량 1∼10%) 0.1∼2중량%, 타우린 0.01∼2중량%, 영지 엑기스 0.1∼1.0중량%, 과당 1∼15중량%, 구연산 0.1∼0.5중량%, 비타민 B20.001∼0.1중량%, 기타 산미류, 비타민류, 당류 및 향료 적정량으로 이루어질 수 있다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.
[실시예 1]
고역가의 SOD 활성 Bacillus subtilis 균주를 얻기 위하여 재래 청국장으로부터 상술한 방법에 의해 단일 콜로니 균주들을 분리하여 1차선별 후 최종적으로 상술한 역가배지에서 배양 후 발효액의 SOD활성을 측정하였다. 발효전과 비교하여 발효후의 SOD활성상승이 가장 큰 균주를 선별하였으며, 다음의 표 1의 결과에서와 같이 역가배지에서 발효 후 발효액의 SOD 활성이 약 80Unit/g으로 발효 전 배지 조성물의 SOD 활성에 비해 약 7배의 역가상승을 보이는 균주를 최종적으로 선별하였고, 이 균주는 Bacillus subtilis CFC-1234이다.
[실시예 2]
실시예 1에서 분리한 균주(콜로니 2)의 생육 가능한 적정 pH를 규명하기 위하여 비프엑기스(Beef extract) 0.3중량%, 핍톤 0.5중량%를 포함하며, 완충용액을 사용하여 pH를 각각 4.5, 5.0, 5.5, 6.0, 7.0, 7.5, 8.0으로 조절한 액체배지에서 30℃, 배양기 회전수 200rpm의 조건으로 20시간 배양한 후 660nm에서의 흡광도를 측정함으로써 균체의 생장을 관찰하였다. 결과는 표 2와 같다.
표 2에서 관찰할 수 있듯이, 실시예 1에서 분리한 균주는 pH 5.5에서 pH 7.5 미만의 중성 pH에서 생육이 왕성하며, 그 범위를 벗어나는 알카리성이나 산성의 배지에서는 생육이 거의 일어나지 않는 중성배지 선택적인 균주이므로, 발효 수행시 중성배지 조건에서 발효를 수행해야 함이 확인되었다.
[실시예 3]
실시예 1에서 얻은 균주를 비프엑기스(Beef extract) 0.3중량%, 핍톤 0.5중량% 함유한 액체 영양배지에서 30℃, 배양기 회전수 200rpm의 조건에서 종균배양한 후, 탈지미강 6.0중량%, 대두펩타이드 0.8중량%, 피틴산 1.0중량%, NaHPO2.0중량%, NaCO0.16중량%, 포도당 3.0중량%로 최적화된 성분들을 함유하는 pH 1.0의 중성배지를 포함하는 발효조에 배양온도를 각각 25℃, 30℃, 35℃, 40℃, 45℃로 설정한 후 종균배양액을 2%씩 접종하여 18∼22시간 동안 발효를 수행하였다. 발효조의 배양액 부피는 2.5L, 교반속도는 600∼800rpm, 공기투입 량은 1.0vvm이었으며, 발효초기 배지의 pH는 7.0으로 발효 진행 도중 pH의 조절은 하지 않았다. 균체의 생장과 발효물의 SOD 활성과는 비례적 상관관계가 있으며 주발효의 종료 후 발효물의 SOD 활성을 측정하여 균체가 가장 왕성하게 생육할 수 있는 배양온도범위를 결정하였다.
상기의 표 3에서 관찰할 수 있듯이 , 본 발효의 최적 배양온도 범위는 30∼40℃ 수준이며, 이 범위를 벗어난 온도범위에서는 균체생육이 저하되어 발효산물의 SOD활성이 급격히 감소되었다.
[실시예 4]
실시예 3에서 얻은 발효액을 80℃에서 30분간 열처리 후 냉각하여 침전물 등을 가라앉히고 퍼라이트를 여과조제로 사용한 압착필터로 1차 여과 후, 여기서 얻은 여액에 활성탄소를 1% 첨가하여 1시간 동안 반응시킨 후 다시 퍼라이트를 여과조제로 사용한 압착필터로 2차 탈색 및 탈취 여과를 행한 후, 최종적으로 막의 재질이 셀룰로오스인 분자량 10,000이하의 분리 막을 이용하여 막사이의 압력 10∼20psi, 용적농축이 5.0의 조건으로 한외여과를 행하여 발효추출물의 유효성분인 저분자의 SOD 유사물질들을 회수, 정제하였다.
[실시예 5]
본 발명의 실시예 3,4를 통하여 발효 정제한 물질을 포함하는 음료와 기존의 발효물(일본 특개평 6-9474호)을 같은 양 포함하는 음료를 하기 표 4의 조성에 따라 각각 제조한 후 알콜대사에 이상이 없는 건강한 20∼40대 남자 20명을 선정하여 음주 10분전에 음료 75ml를 마시게 하여 음주 종료 후 매 30분 간격으로 음주측정용 알콜검출기를 사용하여 알콜취를 측정하여, 그 결과를 표 5에 나타내었다.
위의 결과로부터 본 발효 및 정제 공정으로 제조한 발효액이 우수한 알콜취 감소효과 및 알콜내성 부여 효과가 있음이 확인되었다.
Claims (2)
- 탈지미강, 대두분 및 탄소원을 원료로 하여 알콜내성 부여 발효물을 제조함에 있어서, SOD 활성이 높은 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) CFC-1234 균주인 KCCM-10082를 이용하여 pH 5.5∼7.4의 중성배지에서 30∼40℃의 온도에서 발효시키는 것을 특징으로 하는 알콜 내성부여 발효물의 제조방법.
- 제1항에 따른 방법으로 제조된 발효물을 1∼10중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 알콜 내성부여 음료 조성물.
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