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문제 정의
- 따라서 김의 염도제거 방법 및 김 색소추출 추진을 병행 하여 다당류의 salt화 방법을 적용하여 porphyran 생산 수율을 크게 개선하였다. 그래서 porphyran을 응용하여 앞으로 식품, 의약품 및 화장품으로 활용할 수 있도록 새로운 활용방안을 제시하고자 하였다.
- 그 결과 바나나 과일 착즙 액을 첨가시켜 예상했던 맛의 결과보다 감미의 맛과 향이 증가되어 최초로 개발하였던 김잼보다는 김잼의 맛을 크게 개선시키는 것으로 나타났다. 그러나 본 연구결과최종 포피란 및 포피란 김잼의 세부적인 연구와 in vivo test 그리고 의약부외품 및 식품첨가제 등으로 활용할 수 있는 응용연구를 추진하여 가까운 시일 내에 보고하고자 한다.
- 그 외 김에는 동맥경화의 원인이 되는 콜레스테롤을 낮추고 간장의 활동을 도우는 것으로 알려진 타우린이 천연물중 굴과 유사한 수준(1%)으로 함유되어 있어서 식품학적 소재로서의 활용가치가 높다고 본다. 따라서 본 연구에서는 해태 김을 활용하여 김 porphyran잼을 개발하고 제조과정에서 남은 잔사 즉, 김 찌꺼기를 이용하여 김 잼을 제조하여 건조 김 보다 더 식용하기가 편리하고 소아 및 노약자에 이르기 까지 여러 용도로 이용할 수 있도록 폐기용 김이나 저가 김으로 부터 고부가가치가 있는 제품을 개발하고자 하였다. 따라서 김의 염도제거 방법 및 김 색소추출 추진을 병행 하여 다당류의 salt화 방법을 적용하여 porphyran 생산 수율을 크게 개선하였다.
제안 방법
- 2. 김젤 상태를 혼합 적용하여 porpyran 잼을 개발하는 연구를 추진하였으며 미생물 발효를 토대로 생성된 김 포피란 잼에 대한 성분분석 및 물리적 특성 그리고 porpyran 잼의 안정성 등을 확인하였다. 그리고 젤 화하는 공정 프로세스를 개발하여 기존에 발효숙성 시간이 90일 이상 소요되었으나 40일 이내로 단축하였다.
- 2 g의 sulfosalicylic acid를 가하여 녹인 후 1시간 동안 4℃에 둔다. 3000rpm에서 30분간 원심분리한 후 상징 액을 취하여 10 ml로 정용하고 이중 1 ml를 취하여 membrane filter 0.2 ul로여과하여 아미노산분석기(S433-H)로 정량 분석 하였다.
- 7. 각 시료별로 설탕 및 간장 등을 이용하여 단맛인 경우 14 °Brix로 조절하였으며, 짠맛의 경우 간장을 2% 미만으로 첨가하여 각각 짠맛과 단맛별로 제조하였다.
- 시약 및 용매는 덕산사 제품을 정제하여 사용하였으며, α,β-dichloromaleic acid 와 α-chloromaleic acid 는 전고에 보고한 제조방법을 이용하여 합성하여 사용하였다. IR 스펙트럼은 Bruker IFS 66 FT-IR S분광계를 사용하여 확인하였다. 1H-NMR spectra는 Varian T60과 HA-100 spectrophotometer를 각각 사용하였다.
- porphyran 에 설탕을 10∼40중량부로 넣고 교반하면서 70∼90℃ 온도에서 가열처리하는 공정을 거쳐, 이를 20일 이상 20∼50℃에서 숙성과정을 거쳐 porphyran 잼을 제조하였다.
- 교반탱크를 준비하여 일정한 설탕, 꿀 및 당 그리고 조미료 등을 첨가하여 교반 및 발효 즉 숙성 과정을 거치는 공정으로 생성된 안정화된 겔화 잼 상태를 갖는 porphyran 잼을 단맛, 짠맛, 신거운 맛 등으로 제조하였다. 또 가열에 의한 수분제거와 과일즙을 선택하여 첨가함으로서 맛과 향을 증진시킨다.
- 그리고 α,β-dichloromaleic acid 또는 α-chloromaleic acid 용액으로 처리하여 생성된 porphyran 추출액과 걸러서 얻어진 김 잔사를 얻은 다음 별도로 porphyran추출물 여액에 염기로서 Ca(OH)2를 첨가하여 중화시키고 다음 굴 패각에서 유리된 알칼리 금속 이온을 첨가하여 포화용액으로 이온화 시켜 porphyran 색소 염(salt) 형태를 갖도록 하였다.
- 각 시료별로 설탕 및 간장 등을 이용하여 단맛인 경우 14 °Brix로 조절하였으며, 짠맛의 경우 간장을 2% 미만으로 첨가하여 각각 짠맛과 단맛별로 제조하였다. 그리고 phopyran잼의 맛과 향을 개선하기 위해서 선택적 Poly(glucosamine) 그리고 별도로 미역 및 다시마에서 추출한 알긴산을 적용하여 시료별 다음과 같은 구성으로 응용 실험을 실시하였다. 즉, 김 젤 100 g 당 1% 농도별로 처리하고 별도로 딸기 추출액, 키위, 바나나, 오렌지, 레몬 등을 각각 0.
- 그리고 간장, 조미료 그리고 과일즙 등을 선택적으로 첨가하거나 또는 첨가하지 않는 방법을 이용하여 단맛, 짠맛, 신거운 맛을 내는 염도 0.01∼10.0%인 그리고 10∼60 °Brix 당도를 갖는 porphyran 잼을 각각 제조하였다.
- 그리고 별도로 잼 제조과정에서 porphyran 과 김 잔사물질 25 중량%에 각각 설탕을 30 중량%로 넣고 교반 하면서 60∼90℃ 온도에서 가열한 다음, 이를 20일 이상 20∼50℃에서 숙성과정을 거쳐 숙성과정을 거쳐 40 °Brix 이상 당도를 갖는 porphyran 잼을 제조하였다.
- 그리고 상기 porphyran 잼 및 혼합 김잼을 제조시 간장 등을 선택적으로 첨가하거나 무 첨가하여 짠 맛 또는 신거운 맛을 내는 방법[선택사항임]으로 염도 0.01∼20인 보라색을 갖는 porphyran 잼 및 보라색을 갖는 혼합 김잼을 제조 하였다.
- 39%)을 이온화 하여 김에서 추출한 산성 porphyran용액 및 그 배당체와의 결합으로 이온성 염(salts)을 형성하게 된다. 기존에는 많은 양의 에탄올이 필요했으나 소량의 에탄올을 넣어 salting out 방법으로 처리함으로서 보다 효율적으로 porphyran을 석출시켜 회수하였다.
- 김 잔사 10중량%∼20중량%에 각 각 설탕을 10 ∼15 중량%로 넣고 교반하면서 30∼40℃ 온도에서 20일 이상 20∼40℃에서 숙성과정을 걸쳐젤화시키고 또는 5의 pH에 따른 발효조건으로제조하였다.
- 따라서 본 연구에서는 해태 김을 활용하여 김 porphyran잼을 개발하고 제조과정에서 남은 잔사 즉, 김 찌꺼기를 이용하여 김 잼을 제조하여 건조 김 보다 더 식용하기가 편리하고 소아 및 노약자에 이르기 까지 여러 용도로 이용할 수 있도록 폐기용 김이나 저가 김으로 부터 고부가가치가 있는 제품을 개발하고자 하였다. 따라서 김의 염도제거 방법 및 김 색소추출 추진을 병행 하여 다당류의 salt화 방법을 적용하여 porphyran 생산 수율을 크게 개선하였다. 그래서 porphyran을 응용하여 앞으로 식품, 의약품 및 화장품으로 활용할 수 있도록 새로운 활용방안을 제시하고자 하였다.
- 따라서 본 연구에서는 porphyran 추출방법 그리고 이를 이용하는 porphyran잼 및 혼합 김잼을 제조하는 가운데 보다 손쉽게 porphyran을 추출하는 방법과 porphyran 정제 과정에서 열거한 기존 제조방법을 탈피하여 즉단백질 분해효소 등을 사용하지 않고, 종래의 열수추출법을 개량하여 촉매제로서 유기산을 이용하여 30∼70℃로 가온하여 porphyran 산성용액을 추출하였다.
- 6 배로 높일 수 있고, 에틸알코올의 사용량을 1/2 이하로 감소시킴으로써 경제성을 향상시켰으며, 종래의 세칠피리디니움 클로라이드 (cetylpyridinium chloride)를 사용하여 발생하는 건강상의 문제점을 해결하였다. 또한, 본 발명으로 생산된 porphyran을 이용하여 특히 porphyran 추출과정에서 생성되는 부산물인 김잎 잔사물질을 이용하는 방법 그리고 정제없이 추출된 porphyran을 곧바로 각각 발효공정 적용하여 porphyran잼과 김잼을 혼합하여 혼합김잼을 제조하였다. 이 porphyran잼 및 김잼은 점성이 높고 보라색 특유의 색소를 함유하여 식품 품위가 매우 높으며 맛과 향이 좋았다.
- 그리고 설탕을 40중량부 이하로 넣고 교반하면서 70∼90℃ 온도에서 가열처리하는 공정을 거쳐, 이를 20일 이상20∼50℃도에서 숙성과정을 거쳐 porphyran잼을 완성하였다. 이 과정에서 별도 제조한 porphyran 잼과 잔사를 이용하여 제조한 김잼을 혼합하여 색상이 연보라인 기능성 혼합 김잼을 제조하였다. 김 잔사 10중량%∼20중량%에 각 각 설탕을 10 ∼15 중량%로 넣고 교반하면서 30∼40℃ 온도에서 20일 이상 20∼40℃에서 숙성과정을 걸쳐젤화시키고 또는 5의 pH에 따른 발효조건으로제조하였다.
- 이들 시료의 물리적 특성을 조사하기 위하여 질소 흡착 법을 이용하여 분석한 결과는 표 2.와 첨부자료에 제시하였다.
- 이때 각기 다른 잼 제조에서 과일, 설탕, 꿀, 간장 등 조미료 등을 선택적으로 첨가하거나 무첨가로 짠맛 신거운 맛을 내는 방법으로 염도는3.0%이하 그리고 10∼40 °Brix당도를 갖는 해태 porphyran 잼 및 포피란 추출 후 잔사로 김잼을 제조하였다.
- 이를 거르고 생성된 porphyran 추출액과 걸러서 얻어진 김 잔사를 얻은 다음 별도로 porphyran 추출물 여액에 염기로서 Ca(OH)2를 첨가하여 중화시키고 이어서 상기에서 제조한 패각 미세분말을 천천히 넣은 다음 패각에서 유리된 알칼리 금속 이온 염 즉, K+, Ca2+ , Na+, Mg2+ , P2O4- 등 이온을 갖도록 패각 미분체 분말 약 5∼20중량 부를 첨가하여 포화용액으로 이온화 시켜 porphyran 색소 염(salt) 형태를 갖도록 약 40분 동안 저어주면서 드라이아이스를 이용하여 냉각시킨다.
- 전 처리 후에 여러 가지 산들을 이용한 porphyran의 추출 함량을 비교하여 보았다. 산처리를 통한 회분의 제거는 porphyran 추출률을 증가시키는 것으로 사료된다.
- 분해한 시료를 식힌 후, 질산을 첨가하여 정용한다. 정용한 샘플을 원자흡수분광광도계를 이용하여 분석한다.
- 그리고 phopyran잼의 맛과 향을 개선하기 위해서 선택적 Poly(glucosamine) 그리고 별도로 미역 및 다시마에서 추출한 알긴산을 적용하여 시료별 다음과 같은 구성으로 응용 실험을 실시하였다. 즉, 김 젤 100 g 당 1% 농도별로 처리하고 별도로 딸기 추출액, 키위, 바나나, 오렌지, 레몬 등을 각각 0.1∼0.2%씩 첨가하여 1차적으로 김잼의 맛과 향미를 비교하였다. 그 결과 바나나 과일 착즙 액을 첨가시켜 예상했던 맛의 결과보다 감미의 맛과 향이 증가되어 최초로 개발하였던 김잼보다는 김잼의 맛을 크게 개선시키는 것으로 나타났다.
- porphyran 에 설탕을 10∼40중량부로 넣고 교반하면서 70∼90℃ 온도에서 가열처리하는 공정을 거쳐, 이를 20일 이상 20∼50℃에서 숙성과정을 거쳐 porphyran 잼을 제조하였다. 해태 김잼 제조시에는 설탕, 꿀, 간장 등 조미료 등을 선택적으로 첨가하거나 무첨가로 짠맛, 신거운 맛을 내는 방법으로 염도 6.0% 이하인 해태 porphyran 잼을 제조하였다. 즉, 김에서 porphyran 추출시 무기, 유기산 등으로 해태 김 잎 조직을 분해하여 porphyran 을 추출하는 과정에서 porphyran 추출 후 걸러진 잔사(일명 김찌거기)를 중화시킨 다음 물로 세척하여 그 잔사를 얻는다.
대상 데이터
- IR 스펙트럼은 Bruker IFS 66 FT-IR S분광계를 사용하여 확인하였다. 1H-NMR spectra는 Varian T60과 HA-100 spectrophotometer를 각각 사용하였다.
- 본 실험에 사용한 재료인 해태(생김)를 전남 목포소재 수산물시장에서 2012년 8월에 채취하여 건조기에 45℃에서 24시간 건조시킨 후 추출 및 김잼 제조에 이용하였으며 porphyran은 목포 소재 유한 오비티사(Ocean Bio Tec.,)에서 구입하여 비교분석을 하였다. 추출한 것으로 일정한 크기 50mesh로 파쇄하여 0∼5 ℃의 냉장고에 보관 하여 두고 실험에 사용하였다.
- 본 연구에 사용되는 패각류는 생산량이 많고 공급원이 일정한 굴 패각을 우선 사용하였으며 다공체 제조를 위하여 시료는 전남 무안에서 생산되는 굴을 사용하여 가공 처리한 분말을 사용 하였다. 즉, 원료는 오염된 불순물과 단백질 및 지방 등의 유기물을 제거하기 위하여 세정 → 산처리 → 알칼리처리 → 유기용매처리 → 건조 등의 공정을 거쳐서 분쇄하였으며 분쇄는 디스크밀(Disk mill) → 체분 → 발밀(Ball mill) → 체분 → 플렌터리 밀(Planetary mill) 순으로 처리하여 평균입경 15~5 ㎛ 정도의 분말을 얻은 다음 연구개발 시료로 사용하였다.
- 시약 및 용매는 덕산사 제품을 정제하여 사용하였으며, α,β-dichloromaleic acid 와 α-chloromaleic acid 는 전고에 보고한 제조방법을 이용하여 합성하여 사용하였다.
- 제조한 시료 잼으로서 porphyran김쨈(시료 A), 짠맛김잼(시료 B), 단맛김잼(시료 C) 등을 이용하여 다음성분에 대한 성분분석을 실시하여 대표적인 porphyran 김쨈(시료 A)을 나타내었다.
- 즉, 원료는 오염된 불순물과 단백질 및 지방 등의 유기물을 제거하기 위하여 세정 → 산처리 → 알칼리처리 → 유기용매처리 → 건조 등의 공정을 거쳐서 분쇄하였으며 분쇄는 디스크밀(Disk mill) → 체분 → 발밀(Ball mill) → 체분 → 플렌터리 밀(Planetary mill) 순으로 처리하여 평균입경 15~5 ㎛ 정도의 분말을 얻은 다음 연구개발 시료로 사용하였다.
성능/효과
- 1. 해태 김은 단백질이 약 6∼10% 정도 함유하기 때문에 물에 침적시켜서 하루만 두어도 쉽게 부패되어 식품학적 가치를 상실하고 만다.
- 3. porphyran 잼은 점성이 높고 보라색 특유의 색소를 함유하여 식품 품위가 매우 높으며 김이 갖는 여러가지 미네랄 성분 등을 함유하고 있어서 향기성분의 기호도가 좋으며, 김의 고유한 맛과 색상을 함유하고 있어서 잼으로서의 특성을 잘 이루고 있다고 할 수 있다.
- 4. 김에서는 31종의 유리 아미노산이 검출되었으며 유리아미노산의 총량 범위는 porphyran 김잼이 6,167,934 mg이고, 짠맛은 3,960,114 mg, 단맛 김잼은 2,830,197 mg이였다. 그 중대표적인 porphyran 김잼에 대한 유리아미노산은 alanine이 610.
- 6. 착색성분의 추출량에 대한 추출용매에 종류, 시간, 농도 및 pH등에 따른 차이는 pH가 증가할수록 추출률도 증가하고 pH 2와 pH 3에서 증가량이 가장 크며 그 이상에서는 pH 8까지 완만한 증가를 보이고 있다. 그리고 용매에 차이는 크지 않았으나 메탄올이 좋은 것으로 나타났으며 농도에 따른 차이는 80%보다 60%가 더 좋은 효과를 나타내었다.
- 448 mg/100g 이었다. Glutamic acid에 대한 분석결과 porphyran잼, 단맛 김잼, 짠맛 김잼에 대한 함량은 각각 653.463, 405.514, 260.957 mg/100g 이었다. Proline에 대한 분석결과 porphyran잼, 단맛 김잼, 짠맛 김잼에 대한함량은 각각 204.
- 2%씩 첨가하여 1차적으로 김잼의 맛과 향미를 비교하였다. 그 결과 바나나 과일 착즙 액을 첨가시켜 예상했던 맛의 결과보다 감미의 맛과 향이 증가되어 최초로 개발하였던 김잼보다는 김잼의 맛을 크게 개선시키는 것으로 나타났다. 그러나 본 연구결과최종 포피란 및 포피란 김잼의 세부적인 연구와 in vivo test 그리고 의약부외품 및 식품첨가제 등으로 활용할 수 있는 응용연구를 추진하여 가까운 시일 내에 보고하고자 한다.
- 62에서 안정성을 나타냈으며 pH는 저장기간이 길수록 pH가 더 낮아졌다. 그 결과 설탕 함유량을 늘려 당도를 높여야 변성이 안 되는 것으로 보며 또한 짠맛정도에 따라서 저장성에도 큰 변화가 있는 것으로 사료된다.
- 김에서는 31종의 유리 아미노산이 검출되었으며 유리아미노산의 총량 범위는 porphyran 김잼이 6,167,934 mg이고, 짠맛은 3,960,114 mg, 단맛 김잼은 2,830,197 mg이였다. 그 중대표적인 porphyran 김잼에 대한 유리아미노산은 alanine이 610.086 mg, taurine이 5.812 mg, histidine이 219.910 mg, glutamic acid가653,423 mg porphyran 김잼에서 함량이 높았던 6종의 아미노산을 porphyran 김잼의 함량을 비교하였다. 이러한 결과 아미노산 관련화합물을 이용한 폭넓은 연구가 더 필요하다고 본다.
- 착색성분의 추출량에 대한 추출용매에 종류, 시간, 농도 및 pH등에 따른 차이는 pH가 증가할수록 추출률도 증가하고 pH 2와 pH 3에서 증가량이 가장 크며 그 이상에서는 pH 8까지 완만한 증가를 보이고 있다. 그리고 용매에 차이는 크지 않았으나 메탄올이 좋은 것으로 나타났으며 농도에 따른 차이는 80%보다 60%가 더 좋은 효과를 나타내었다. 그리고 추출온도에 따른 차이는 크지 않는 것으로 생각된다.
- 제조공정에서 porphyran의 수율을 높이기 위해서는 기존의 과다한 에탄올 첨가의 경제적 손실 문제점을 해결하여 소량의 알코올의 첨가로 porphyran을 추출할 수 있는 장점이 있다. 따라서 기존 방법보다 porphyran의 수율을 1.6 배로 높일 수 있고, 에틸알코올의 사용량을 1/2 이하로 감소시킴으로써 경제성을 향상시켰으며, 종래의 세칠피리디니움 클로라이드 (cetylpyridinium chloride)를 사용하여 발생하는 건강상의 문제점을 해결하였다. 또한, 본 발명으로 생산된 porphyran을 이용하여 특히 porphyran 추출과정에서 생성되는 부산물인 김잎 잔사물질을 이용하는 방법 그리고 정제없이 추출된 porphyran을 곧바로 각각 발효공정 적용하여 porphyran잼과 김잼을 혼합하여 혼합김잼을 제조하였다.
- 따라서 현행 건조 김을 이용하는 것보다는 가격과 이용 면에서 3∼5배 정도 고가로 시판하여 경제적 고 부가가치를 창출할 것으로 예상된다.
- 또한, 본 발명으로 생산된 porphyran을 이용하여 특히 porphyran 추출과정에서 생성되는 부산물인 김잎 잔사물질을 이용하는 방법 그리고 정제없이 추출된 porphyran을 곧바로 각각 발효공정 적용하여 porphyran잼과 김잼을 혼합하여 혼합김잼을 제조하였다. 이 porphyran잼 및 김잼은 점성이 높고 보라색 특유의 색소를 함유하여 식품 품위가 매우 높으며 맛과 향이 좋았다.
- 화학분석결과 CaO가 53%이상의 순도를 가지는 것을 확인할 수 있었으며 CaCO3으로 환산하면 97％를 상회하는 것으로 나타났다. 다음은 SiO2＞Na2O＞MgO 등의 순으로 미량 포함되어있으며 모두 인체에 무해한 성분으로 구성되어있다.
후속연구
- 5. 본 연구를 통하여 콜레스테롤 저하 효능이 있는 porphyran과 헤미 셀루로오즈의 대량생산기술의 확보는 국내산 김의 이용성 증진 및 국내 수산 가공기술 발전에도 기여할 것으로 기대된다. 따라서 현행 건조 김을 이용하는 것보다는 가격과 이용 면에서 3∼5배 정도 고가로 시판하여 경제적 고 부가가치를 창출할 것으로 예상된다.
- 423 mg porphyran 김잼에서 함량이 높았던 6종의 아미노산을 porphyran 김잼의 함량을 비교하였다. 이러한 결과 아미노산 관련 화합물을 이용한 폭넓은 연구가 필요하다고 본다.
- 910 mg, glutamic acid가653,423 mg porphyran 김잼에서 함량이 높았던 6종의 아미노산을 porphyran 김잼의 함량을 비교하였다. 이러한 결과 아미노산 관련화합물을 이용한 폭넓은 연구가 더 필요하다고 본다.
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