KR102064055B1 - 에쿠올이 생성된 발효커피생두, 그 제조방법 및 그 추출물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 에쿠올이 생성된 발효커피생두 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 커피생두를 이용하여 에스트로겐 효능을 갖는 식물성에스트로겐 에쿠올이 생성된 발효커피생두를 제조할 수 있는 제조방법에 관한 것으로서, 커피 생두에 유산균을 접종한 후 혐기발효시키는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 에쿠올이 생성된 발효커피생두 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 커피생두를 이용하여 에스트로겐 효능을 갖는 식물성에스트로겐 에쿠올이 생성된 발효커피생두를 제조할 수 있는 제조방법에 관한 것이다.
국내 커피 판매 시장 규모는 2014년 약 6조 원을 달성하면서 지난 5년간 20%가 넘는 비약적인 성장세를 유지하고 있으며, 원두커피 시장(현재 약 4조 원)과 인스턴트 커피 시장(현재 약 2조 원)으로 크게 형성되고 있고, 2013 국민건강통계에 따르면 식품 섭취빈도조사에 포함된 112개 음식 항목 중 주당 섭취빈도가 가장 높은 항목은 커피였으며(주 12.2회), 배추김치(주 11.9회), 잡곡밥(주 9.6회), 쌀밥(주 6.9회), 기타김치(주 4.6회) 순으로 조사되었다.
현재 소비되는 커피는 기능적인 측면으로 섭취하기 보다는 삶의 질적 향상을 위한 문화적인 트랜드의 식품으로써 섭취하고 있으며, 국내 커피 산업이 포화상태에 있다고 여겨지지만 커피 산업이 매우 큰 유럽과 미국 등의 나라들과 비교해볼 때 발전 가능성이 매우 높음에 따라 국내 식문화와 연결된 가장 한국적인 독특한 기능성 커피를 개발하여 틈새시장을 개척할 필요성이 있다.
한편, 인간 에스트로겐 수용체에 친화력이 가장 높은 에쿠올(equol)이 이소플라본을 바탕으로 장내미생물에 의해 생성되며, 아시안은 50%, 유럽인은 30% 정도만이 장내미생물에 의해서 제한적으로 생성시킬 수 있다.
에쿠올(equol)을 생성하는 장내미생물은 인체유래 Adlercreutzia equolifaciens, Bacteroides ovatus, Bifidobacterium sp., Bifidobacterium animalis, Efferthella sp., Enterococcus faecium, Finegoldia magna, Lactobacillus sp., Lactobacillus mucosae, Lactococcus garvieae, Ruminococcus productus, Slackia sp., Slackia equolifaciens, Streptococcus intermedius, Veillonella sp. 등이 있으며, 이들은 다이드제인 (daidzein)으로부터 에쿠올을 생성한다.
에쿠올은 유방암과 전립선암의 침윤 및 성장을 감소, 남성형 대머리를 유발하는 남성호르몬(DHT:dihydrotestosterone)억제, 심혈관질환, 갱년기 장해 등에 효과가 있는 것으로 보고되고 있으며, 현재 정제된 에쿠올이 건강보조식품으로 판매되고 있다.
특허문헌 0001은 다이제인 배당체, 다이제인 및 디히드로다이제인으로 이루어지는 균, 락토코거스 가르비에를 이용하여 에쿠올을 생산하는 유산균 함유 조성물에 관한 것이다.
특허문헌 0002는 슬라키아(Slackia) 종을 이용하여 다이드제인으로부터 에쿠올을 생산하는 방법에 관한 것이다.
특허문헌 0003은 에쿠올 생산능이 유지된 에쿠올 생산 미생물을 포함하는 발효 제품 및 제조 방법으로 대두 분말 또는 두유를 포함하는 배지에서 발효하여 에쿠올를 생산하는 방법이다.
특허문헌 0004는 에쿠올 함유 대두 배축 발효물 및 그의 제조 방법에 관한 것으로써 상기 기술들은 화합물 또는 대두를 선택된 미생물에 발효시켜 에쿠올을 생산하는 방법에 관한 것이다.
특허문헌 0001 내지 0004는 모두 대두를 이용하여 에쿠올을 생산하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 커피생두와 원료가 상이하다.
본 발명은 종래와 같이 대두를 사용하지 않고 커피생두를 이용하여 에스트로겐 효능을 갖는 식물성에스트로겐 에쿠올이 생성된 발효커피생두를 제조할 수 있는 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
커피 생두에 유산균을 접종한 후 혐기발효시키는 것을 특징으로 하는 에쿠올이 생성된 발효커피생두의 제조방법을 제공한다.
상기 커피 생두는 물에 침지하고 증자한 후 유산균을 접종하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 유산균이 접종된 커피 생두를 32 내지 42℃에서 24 내지 48시간 동안 혐기발효시키는 것이 좋다.
특히, 상기 커피 생두에 유산균을 접종하기 전에, 상기 커피 생두에 바실러스 균을 접종한 후 호기발효시키는 것이 바람직하다. 상기 바실러스 균이 접종된 커피 생두를 32 내지 42℃에서 8 내지 24시간 동안 호기발효시키는 것이 좋다.
본 발명은 상기 발효커피생두의 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 에쿠올이 생성된 발효커피생두를 제공한다.
아울러 본 발명은 발효커피생두의 제조방법에 의해 제조된 발효커피생두로부터 추출된 것을 특징으로 하는 에쿠올이 함유된 발효커피생두의 추출물을 제공한다.
본 발명의 에쿠올이 생성된 발효커피생두의 제조방법은 기존의 커피생두를 발효시켜 커피생두에는 존재하지 않는 에쿠올이 생성된 발효커피생두를 얻을 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 에쿠올이 생성된 발효커피생두는 식의약 및 화장품의 소재 및 기능성 발효커피원두 제품에 널리 활용할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 에쿠올이 생성된 발효커피생두의 제조방법에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 에쿠올이 생성된 발효커피생두의 제조방법은 커피 생두에 유산균를 접종한 후 혐기발효시키는 단계를 포함하여 이루어진다.
상기 커피 생두는 커피 열매에서 과육을 제거한 중심부 종자(Green Bean)을 일컫으며, 커피 열매의 종류는 크게 한정되지 않고, 아라비카 커피 열매, 리베리카 커피 열매 및 로부스타 커피 열매 등을 사용할 수 있다.
그리고 상기 커피 생두는 건조되지 않은 상태 또는 건조된 상태로 사용될 수 있다. 또한, 상기 커피 생두를 물에 침지시키거나 증자한 상태로 사용할 수 있음은 물론이다.
다음으로 상기 커피 생두에 에쿠올을 생성하기 위해 유산균을 접종한다.
이때 상기 커피 생두에 유산균을 3~7% 1×107 cfu/mL을 접종하는 것이 좋다. 유산균을 적게 접종할 경우 에쿠올이 효과적으로 생성되지 못하고, 많이 접종할 경우 에쿠올의 생성이 오히려 감소하는 문제가 있다.
바람직하게는 상기 커피 생두에 유산균을 5% 1×107 cfu/mL을 접종하는 것이 좋다. 상기 유산균으로서 Weissella confusa 균 등을 사용할 수 있다.
그리고 상기 커피 생두에 유산균을 접종한 후 혐기발효시켜 에쿠올을 생성시킨다. 특히, 유산균이 접종된 커피생두를 32 내지 42℃에서 24~72시간 혐기발효시키는 것이 좋다. 에쿠올의 생성량을 높이기 위해 유산균이 접종된 커피생두를 37℃에서 48시간 혐기발효시키는 것이 더욱 바람직하다.
한편, 상기 커피 생두에 유산균을 접종하기 전에 바실러스 균을 접종하고 호기성 발효를 시키는 것이 바람직하다.
에쿠올 전구물질이 배당체 형태로 존재하는 커피 생두를 바실러스 균으로 호기성발효시켜 비배당체로 전환하고, 에쿠올 전구물질이 비배당체로 전환된 커피 생두를 유산균으로 혐기성 발효시킴으로서, 에쿠올의 생성을 대폭 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
상기 바실러스 균으로서는 Bacillus subtilis 등을 사용할 수 있다.
특히 상기 커피 생두에 존재하는 배당체를 비배당체로 효과적으로 전환시키기 위해 상기 바실러스 균이 접종된 커피 생두를 32 내지 42℃에서 8 내지 24시간 동안 호기발효시키는 것이 좋다.
이와 같이 상기 커피 생두에 미리 바실러스 균으로 호기성발효시킨 다음 유산균으로 혐기발효시킬 경우 에쿠올이 다량 생성되는 이점이 있다.
이와 같이 제조된 본 발명의 발효커피생두에는 다량의 에쿠올이 함유되어 있어, 에쿠올의 효능으로서 보고되고 있는 유방암과 전립선암의 침윤 및 성장을 감소, 남성형 대머리를 유발하는 남성호르몬(DHT:dihydrotestosterone)억제, 심혈관질환, 갱년기 장해 등과 관련된 식품 뿐만 아니라 의약품에도 널리 사용될 수 있다.
상기 발효커피생두를 에탄올 등의 용매를 이용하여 에탄올을 포함한 유용성분을 추출하여 사용할 수 있는 등 다양한 형태로 사용할 수 있다.
[실시예 1 내지 16]
커피생두는 베트남 로부스타 G1 스크린18 폴리쉬 커피생두를 구매하여 사용하였다. 커피생두 1 kg을 증류수에 12시간동안 실온에서 침지한 후 autoclave를 이용하여 멸균(121℃, 15분)을 시켰다.
멸균시킨 커피생두에 Weissella confusa 균을 하기의 표 1과 같이 각각 접종하였다. Weissella confusa 균을 접종한 커피생두를 하기의 표 1의 발효온도 및 발효시간으로 혐기발효시킨 후 40℃에서 24시간동안 건조하여 발효커피생두를 제조하였다.
| No | 균주 접종량(%)※ | 발효온도(℃) | 발효시간(h) |
| 실시예 1 | 3 | 32 | 24 |
| 실시예 2 | 7 | 32 | 24 |
| 실시예 3 | 3 | 42 | 24 |
| 실시예 4 | 7 | 42 | 24 |
| 실시예 5 | 3 | 32 | 72 |
| 실시예 6 | 7 | 32 | 72 |
| 실시예 7 | 3 | 42 | 72 |
| 실시예 8 | 7 | 42 | 72 |
| 실시예 9 | 1.64 | 37 | 48 |
| 실시예 10 | 8.36 | 37 | 48 |
| 실시예 11 | 5 | 28.59 | 48 |
| 실시예 12 | 5 | 45.41 | 48 |
| 실시예 13 | 5 | 37 | 8 |
| 실시예 14 | 5 | 37 | 88 |
| 실시예 15 | 5 | 37 | 48 |
| 실시예 16 | 5 | 37 | 48 |
※ 균주농도: 1×107 cfu/mL
[에쿠올 함량분석]
건조가 끝난 실시예 1 내지 16의 발효커피생두를 믹서기를 이용하여 각각 분말화 하고 25 mesh의 sieve에 걸러 25 mesh의 발효커피생두 분말을 얻었다.
25 mesh의 sieve에 거른 발효커피생두 분말 50 g을 둥근 바닥 플라스크에 넣고, 에탄올 0.5 L를 가한 뒤, 80℃로 맞춘 항온수조에 고정시켜 에탄올 추출을 수행하였다. 3시간 후 추출액을 감압 여과(여과지 ADVANTEC Filter Paper No. 5)한 뒤 다시 감압농축기로 여과물을 완전히 건조 한 후 에탄올 5 mL로 건조물을 녹여내어 4℃에 보관하면서 에쿠올 함량 분석에 사용하였다.
에쿠올 함량분석은 HPLC를 이용하여 발효커피에 생성된 에쿠올의 함량을 분석하였고, HPLC 분석 조건은 하기의 표 2와 같고, HPLC 분석을 통한 에쿠올 함량분석결과는 표 3으로 나타냈다.
| 항목 | 조건 |
| 검출기 | WatersTM2487, DualλAbsorbance Detector, Waters, Japan |
| 컬럼 | SunFireTMC18, 5 ㎛, 250×4.6 mm I.D. |
| 유속 | 1.0 mL/min |
| 컬럼온도 | 40℃ |
| 검출파장 | 280 nm |
| 주입량 | 10 ㎕ |
| 용매 |
A: acetonitrile:methanol=20:80 B: 0.05% formic acid in water B 40% + C 60% (30 min) |
| No | 에쿠올 함량(ppm) | No | 에쿠올 함량(ppm) |
| 실시예 1 | 691.2 | 실시예 9 | 666.4 |
| 실시예 2 | 485.7 | 실시예 10 | 679.7 |
| 실시예 3 | 273.3 | 실시예 11 | 705.1 |
| 실시예 4 | 244.3 | 실시예 12 | 454.6 |
| 실시예 5 | 536.0 | 실시예 13 | 568.2 |
| 실시예 6 | 354.4 | 실시예 14 | 662.3 |
| 실시예 7 | 142.5 | 실시예 15 | 848.6 |
| 실시예 8 | 313.5 | 실시예 16 | 857.6 |
표 3에서 확인되는 바와 같이 발효커피생두에 대한 에쿠올 함량은 균주 접종량 5%, 발효온도 37℃, 발효 시간 48 시간에서 혐기성발효시킨 실시예 16이 857.9 ppm으로 가장 높게 측정되었다. 37℃를 기준으로 낮은 발효온도 보다는 40℃이상에서 발효하면 에쿠올 생성이 크게 감소되는 것이 확인되었다.
종합적으로, 커피로부터 에쿠올을 생성함량 대비 효율적인 발효조건 범위에 있어서는 균주 접종량은 5.0±2%, 발효온도는 37.0±2℃, 발효시간은 2~3일로 판단된다.
[실시예 17 내지 21]
커피생두는 베트남 로부스타 G1 스크린18 폴리쉬 커피생두를 구매하여 사용하였다. 커피생두 1 kg을 증류수에 12시간동안 실온에서 침지한 후 autoclave를 이용하여 멸균(121℃, 15분)을 시켰다.
멸균된 커피생두에 Bacillus subtilis를 표 4와 같이 각각 접종한 후 호기발효시켰다. 호기발효된 커피생두를 autoclave를 이용하여 멸균시켰다.
| No | 균주 접종량(%) | 발효온도(℃) | 발효시간(h) |
| 실시예 17 | 3 | 37 | 8 |
| 실시예 18 | 3 | 37 | 12 |
| 실시예 19 | 3 | 37 | 24 |
| 실시예 20 | 3 | 32 | 12 |
| 실시예 21 | 3 | 42 | 12 |
그리고 호기발효된 커피생두에 실시예 16과 동일한 조건으로 Weissella confusa 균을 접종한 후 혐기성 발효시킨 후 40℃에서 24시간동안 건조하여 실시예 17 내지 21의 발효커피생두를 제조하였다.
다음으로 상기 에쿠올 함량분석방법과 동일한 방법으로 실시예 17 내지 21의 발효커피생두에 대하여 에쿠올 함량분석을 실시하였고, 그 결과는 표 5로 나타냈다.
| No | 에쿠올 함량(ppm) | No | 에쿠올 함량(ppm) |
| 실시예 17 | 934.5 | 실시예 20 | 924.4 |
| 실시예 18 | 1012.4 | 실시예 21 | 941.8 |
| 실시예 19 | 1054.1 |
표 5에서 확인되는 바와 같이 실시예 17 내지 21의 발효커피생두의 경우 에쿠올 생성량이 934.5 ppm 이상으로 실시예 16에 비하여 높게 측정되었다. 이는 커피 생두의 배당체 물질이 바실러스균의 호기발효에 의해 비배당체로 전환되어 실싱예 1 내지 16에 비하여 에쿠올 생성이 향상된 것으로 사료된다.
특히 실시예 19의 경우 1054.1 ppm으로서 에쿠올이 가장 많이 생성되었으나, 실시예 18의 경우 악취 등이 나지 않았으나, 실시예 19의 경우 악취가 나는 등 관능성이 좋지 못하였다.
Claims (7)
- 물에 침지된 커피 생두에 바실러스 균을 접종한 후 호기발효시키는 단계와;
상기 호기발효된 커피생두에 Weissella confusa 균을 접종한 후 혐기발효시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에쿠올이 생성된 발효커피생두의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 호기발효된 커피생두에 Weissella confusa 균을 5% 1×107 cfu/mL 접종한 후 37℃에서 48시간동안 혐기발효시키는 것을 특징으로 하는 에쿠올이 생성된 발효커피생두의 제조방법.
- 제2항에 있어서,
상기 바실러스 균이 접종된 커피 생두를 32 내지 42℃에서 8 내지 24시간 동안 호기발효시키는 것을 특징으로 하는 에쿠올이 생성된 발효커피생두의 제조방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 발효커피생두의 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 에쿠올이 생성된 발효커피생두.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 발효커피생두의 제조방법에 의해 제조된 발효커피생두로부터 추출된 추출물을 포함하는 것을 특징으로 하는 에쿠올이 함유된 발효커피생두의 추출물.
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