초록 ▼

Ⅴ. 연구개발결과
본 연구에서는 미강과 맥강을 발효원료로 사용하여 유산균에 의해 GABA(-aminobutyric acid)와 Ornithine을 생산하고, 소재화하여 항스트레스 및 항비만 기능성의 쿠키, 코팅곡물, 선식제품 개발을 수행하였다. 본 연구는 크게 (1)GABA 발효소재를 이용한 항스트레스 쿠키 및 코팅곡물 개발과 (2)Ornithine 발효소재를 이용한 항비만 선식개발로 나누어 진행하였다.
첫 번째로, 전통 된장과 간장으로부터 GABA 생산능이 탁월한 MMD-11(Enterococcus faeium)과 SO

Ⅴ. 연구개발결과
본 연구에서는 미강과 맥강을 발효원료로 사용하여 유산균에 의해 GABA(-aminobutyric acid)와 Ornithine을 생산하고, 소재화하여 항스트레스 및 항비만 기능성의 쿠키, 코팅곡물, 선식제품 개발을 수행하였다. 본 연구는 크게 (1)GABA 발효소재를 이용한 항스트레스 쿠키 및 코팅곡물 개발과 (2)Ornithine 발효소재를 이용한 항비만 선식개발로 나누어 진행하였다.
첫 번째로, 전통 된장과 간장으로부터 GABA 생산능이 탁월한 MMD-11(Enterococcus faeium)과 SOM-6(Lactobacillus sakei)을 분리·동정하였다. MMD-11은 20%(w/v) 미강과 1%(w/v) MSG(monosodium glutamate)를 첨가한 발효에서 1,089 mg/100 g의 GABA를 생산하였고, 20%(w/v) 맥강과 1%(w/v) MSG(monosodium glutamate)를 첨가한 발효에서는 1,272 mg/100 g의 GABA를 생산하였다. 그 후, 미강과 맥강의 발효물은 액상(원심분리→여과→농축)과 분말(원심분리→동결건조) 소재화공정을 거쳐 각각의 미강발효물 액상소재(11,878 mg/100 g) 및 분말소재 (13,968 mg/100 g), 맥강발효물 액상소재(12,894 mg/100 g) 및 분말소재(14,534 mg/100 g)를 제조하였다. GABA 발효소재의 대량생산은 SOM-6에 의해 20%(w/v) 미강 또는 맥강과 1%(w/v) MSG를 첨가한 100 L 발효에서 수행하였다. 미강발효를 위한 공정조건으로 온도 35℃, 교반속도 100 rpm, 통기량 0.4 vvm이 결정되어 1,176 mg/100 g의 GABA를 생산하였고, 맥강발효는 35℃, 120 rpm, 0.6 vvm 조건에서 1,207 mg/100 g의 GABA를 생산하였다. 각 발효액은 여과 및 동결건조 공정에 의해 각각 13,401 mg/100 g, 13,882 mg/100 g의 GABA 분말소재를 수득하였다. GABA 쿠키를 개발하기 위해 GABA 분말소재가 각각 0, 0.4, 0.7, 1.0%(w/w) 첨가된 반죽의 특성을 조사한 결과, 대조구와 비교하여 pH는 유사하였고, 밀도는 약간 감소하였으며, 색도의 a value와 b value는 약간 낮은 값을 나타낸 반면, L value는 첨가된 GABA 분말소재의 증가에 따라 증가하는 경향을 나타내었다. 위 반죽으로 제조한 쿠키의 특성을 대조구와 비교한 결과, pH, 수분함량, 팽창율은 유사하였고, 손실률은 증가하였으며, 색도의 L value는 증가, a value는 감소, b value는 유사하였다. 또한 첨가된 GABA함량이 쿠키제조 후에도 소실되지 않고 유지되는 것을 확인하였다. 쿠키는 배합, 반죽, 성형, 냉동(-20℃, 4시간), 절단, 굽기 (180℃, 10분), 냉각(상온, 2시간)공정에 의해 제조하였고, GABA 코팅곡물은 현미의 세척, 건조 (80℃, 4시간) 후 GABA 분말소재 용액을 분사하여 건조(80℃, 5시간)시켜 제품을 제조하였다. GABA 발효소재와 쿠키 및 코팅곡물의 항스트레스 효능(in vivo)은 실험동물의 체중, 식이섭취량, 혈중 지질농도, 간 지질농도, AST(Aspartate aminotransferase)농도, ALT(Alanine aminotransferase)농도, 혈중 corticosterone 농도, ACTH(Adrenocorticotropic hormone)농도를 분석하여 항스트레스 효능을 검증하였다. GABA 쿠키 및 코팅곡물의 유통기한 시험결과, 각각 12개월과 36개월로 설정되었고, ‘프리미엄 통곡물수제쿠키’와 힐미(힐米)로 네이밍되어 제품화하였다.
두 번째로, 미강과 맥강으로부터 Ornithine을 생산하는 RBO1-49(Pediococcus pentosaceus)과 BBO1-48(Weissella cibaria)을 분리·동정하였다. RBO1-48은 20%(w/v) 미강과 1%(w/v) L-arginine을 첨가한 발효에서 1,032 mg/100 g의 Ornithine을 생산하였고, BBO1-48은 20%(w/v) 맥강과 1%(w/v) L-arginine을 첨가한 발효에서 1,085 mg/100 g의 Ornithine을 생산하였다. 그 후, 각 발효물은 액상(원심분리→여과→농축)과 분말(원심분리→동결건조) 소재화공정을 거쳐 각각의 미강발효물 액상소재(11,428 mg/100 g) 및 분말소재(13,051 mg/100 g), 맥강발효물 액상소재(10,757 mg/100 g) 및 분말소재(12,894 mg/100 g)를 제조하였다. 미강을 이용한 Ornithine 발효소재의 대량생산은 RBO1-49에 의해 20%(w/v) 미강과 1%(w/v) L-arginine을 첨가한 100 L 발효에서 수행하였다. 공정조건으로 온도 30℃, 교반속도 100 rpm, 통기량 0.4 vvm이 결정되어 1,177 mg/100 g의 Ornithine을 생산하였다. 맥강발효는 BBO1-48에 의해 20%(w/v) 맥강과 1%(w/v) L-arginine을 첨가하여 100 L 발효에서 30℃, 120 rpm, 0.6 vvm 조건에서 1,134 mg/100 g의 Ornithine을 생산하였다. 각 발효액은 여과 및 동결건조 공정에 의해 각각 14,007 mg/100 g, 13,948 mg/100 g의 Ornithine 분말소재를 수득하였다. Ornithine 선식은 세척, 증자(100℃, 30분) 건조(55℃, 24시간), 볶음(95℃, 20분), 분쇄, 혼합공정을 거쳐 제품을 제조하였다. Ornithine 발효소재와 선식의 항비만 효능(in vivo)은 실험동물의 체중, 식이섭취량, 부고환 지방량, 간 중량, 혈중 지질농도, 간 지질농도, 공복 혈당, 혈중 인슐린농도, 혈중 렙틴농도를 분석하여 항비만 효능을 검증하였다. Ornithine 선식의 유통기한은 2개월로 설정되었고, 천천히 즐기는 식사를 의미하는 ‘슬로우밀(Slow Meal)로 네이밍되어 제품화하였다.

Abstract ▼

In this study, the rice bran and barley bran were used to produce GABA( -aminobutyric acid) and ornithine by lactic acid bacteria, which were then used to develop cookie, coated grain, and sunsik products that were found to have anti-stress and anti-obesity effects. This study was largely divided in

In this study, the rice bran and barley bran were used to produce GABA( -aminobutyric acid) and ornithine by lactic acid bacteria, which were then used to develop cookie, coated grain, and sunsik products that were found to have anti-stress and anti-obesity effects. This study was largely divided into two parts: 1) GABA was used as the functional material to develop cookie and coated grain that have anti-stress effects, and 2) Ornithine was used as the functional material to develop sunsik that has anti-obesity effects.
First, MMD-11(Enterococcus faeium) and SOM-6(Lactobacillus sakei) were identified and separated from soy bean paste and soy sauce, which are known to produce a large amount of GABA. MMD-11 produced 1,089 mg/100 g of GABA in the fermentation that contained 20%(w/v) rice bran and 1%(w/v) MSG(monosodium glutamate), and 1,272 mg/100 g of GABA in the fermentation that contained 20%(w/v) barley bran and 1%(w/v) MSG. The fermented products of rice bran and barley bran were used to make concentrate(11,878 mg/100 g) and powder(13,968 mg/100 g) from the rice barn, and concentrate(12,894 mg/100 g) and powder(14,534 mg/100 g) from the barley bran. The concentrates were obtained through the process of centrifugation, filtration, and concentration, and the powders were obtained through the process of centrifugation and freeze-drying. In addition to MMD-11, SOM-6 was also used to produce a large amount of GABA in 100 L fermentation that contained 20%(w/v) rice bran or barley bran and 1%(w/v) MSG. The fermentation of rice bran resulted in 1,176 mg/100 g of GABA under the controlled conditions of 35℃, 100 rpm, and 0.4 vvm, and the fermentation of barley bran resulted in 1,207 mg/100 g of GABA under the controlled conditions of 35℃, 120 rpm, and 0.6 vvm. After that, 13,401 mg/100 g and 13,882 mg/100 g of GABA powders were obtained from the filtration and freeze-drying of the fermented products. The GABA cookie was manufactured by mixing, dough, figuration, refrigeration(-20℃, 4 hr), cutting, baking(180℃, 10 min), cooling(25℃, 2 hr) processes. Moreover, the GABA coated grain was rinsing, drying, jet, and drying to make the final product. The anti-stress effects of GABA, cookie, and coated grain were evaluated and verified by examining the body weight, food consumption, lipid levels in the blood and the liver, AST(Aspartate aminotransferase) levels, ALT(Alanine aminotransferase) levels, blood corticosterone levels, ACTH(Adrenocorticotropic hormone) levels of a laboratory animal. The shelf life of the cookie and coated grain is determined to be 12 months and 36 months, respectively, and the cookie was named as “Premium Whole Grain Handmade Cookie” and coated grain as “Heal米.”
Secondly, RBO1-49(Pediococcus pentosaceus) and BBO1-48(Weissella cibaria) were identified and separated from rice bran and barley bran to produce ornithine. RBO1-49 produced 1,032 mg/100 g of ornithine in the fermentation that contained 20%(w/v) rice bran and 1%(w/v) L-arginine, and BBO1-48 produced 1,085 mg/100 g of ornithine in the fermentation that contained 20%(w/v) barley bran and 1% L-arginine. The fermented products of rice bran and barley bran were used to make concentrate(11,428 mg/100 g) and powder(13,051 mg/100 g) from the rice bran, and concentrate(10,757 mg/100 g) and powder(12,894 mg/100 g) from the barley bran. The process for obtaining these concentrates and powders are the same as described previously. RBO1-49 was used to produce a large amount of ornithine in 100 L fermentation that contained 20%(w/v) rice bran and 1%(w/v) L-arginine, and 1,177 mg/100 g of ornithine was produced under the controlled conditions of 30℃, 100 rpm, and 0.4 vvm. BBO1-48 was also used to produce a large amount of ornithine in 100 L fermentation that contained 20%(w/v) barley bran and 1%(w/v) L-arginine, and 1,134 mg/100 g of ornithine was produced under the conditions of 30℃, 120 rpm, and 0.6 vvm. After that, 14,007 mg/100 g, and 13,948 mg/100 g of ornithine powders were obtained from the filtration and freeze-drying of the fermented products. The ornithine sunsik were manufactured by rinsing, steaming(100℃, 30 min), drying(55℃, 24 hr), roasting(95℃, 20 min), pulverization, mixing processes. The anti-obesity effects of ornithine and sunsik were evaluated and verified by examining the body weight, food consumption, epididymal fat percentage, liver weight, lipid levels in the blood and the liver, fasting blood glucose levels, insulin levels in the blood, and the leptin levels in the blood of a laboratory animal. The shelf-life of the sunsik is determined to be 2 months, and the sunsik is named as “Slow Meal,” in hopes that people would take the time to enjoy their meal.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 3
• SUMMARY ... 8
• CONTENTS ... 11
• 목차 ... 13
• 제1장 연구개발과제의 개요 및 성과목표 ... 15
• 제1절 연구개발의 목적 및 필요성 ... 15
• 1. 바이오매스 기반 산업 육성 ... 15
• 2. 지속가능한 바이오매스로서의 미강과 맥강 ... 15
• 3. GABA와 Ornithine의 항비만 및 항스트레스 효능 ... 15
• 4. 비만과 스트레스의 사회·경제적 문제점 ... 15
• 5. 바이오매스(미강/맥강)를 이용한 항비만 및 항스트레스 식품개발 필요 ... 16
• 제2절 연구개발의 내용 및 범위 ... 16
• 1. 연구개발 최종목표 ... 16
• 2. 연구개발 주요내용 ... 16
• 3. 연구개발 범위 ... 16
• 제3절 연구성과 목표 대비 실적 ... 17
• 1. 연구개발결과의 성과 목표 ... 17
• 2. 연구개발결과의 성과 실적 ... 18
• 제2장 국내·외 기술개발현황 ... 20
• 제1절. 기능성식품, 과자류, 선식류, 기능성 곡물의 시장조사 ... 20
• 1. 기능성식품 시장 ... 20
• 2. 과자류, 선식류, 기능성 곡물 시장현황 ... 21
• 3. 경제성 분석 ... 24
• 제3장 연구개발 수행내용 및 결과 ... 25
• 제1절 미강 및 맥강을 이용한 GABA소재 및 항스트레스 제품개발 ... 25
• 1. 연구수행 방법 ... 25
• 2. 맥강 및 미강의 표준화 ... 26
• 3. 미강, 맥강의 주요성분 분석 ... 27
• 4. GABA 생산균주 분리 및 동정 ... 28
• 5. GABA 소재의 제조공정 확립 및 대규모화 ... 35
• 6. GABA 소재의 안전성 평가 ... 48
• 7. GABA 소재의 항스트레스 효능평가 ... 51
• 8. GABA 소재 함유 쿠키 및 코팅곡물 개발 ... 56
• 9. GABA 소재 함유 쿠키 및 코팅곡물의 항스트레스 효능평가 ... 62
• 10. GABA 소재 함유 쿠키 및 코팅곡물의 품질평가 ... 70
• 11. 쿠키 및 코팅곡물의 네이밍 및 패키지 디자인 개발 ... 91
• 제2절 미강 및 맥강을 이용한 Ornithine 소재 및 제품개발 ... 95
• 1. 연구수행 방법 ... 95
• 2. Ornithine 생산균주 분리 및 동정 ... 96
• 3. Ornithine 소재의 제조공정 확립 및 대규모화 ... 101
• 4. Ornithine 소재의 안전성 평가 ... 117
• 5. Ornithine 소재의 항비만 효능효과 ... 119
• 6. Ornithine 소재 함유 선식개발 ... 126
• 7. Ornithine 소재 함유 선식의 항비만 효능평가 ... 127
• 8. Ornithine 소재 함유 선식의 품질평가 ... 131
• 9. 선식제품의 네이밍 및 패키지 디자인 개발 ... 144
• 제3절 소비자 기호도 분석 ... 146
• 1. 시식행사 ... 146
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 150
• 제1절 연구개발 목표 달성도 ... 150
• 제2절 관련분야 기여도 ... 150
• 1. 농·식품 부산물 활용 분야 ... 150
• 2. 바이오매스의 발효기술 분야 ... 150
• 3. 기능성 식품 분야 ... 150
• 4. 가공식품(쿠키/선식/곡물) 분야 ... 150
• 제5장 연구개발 성과 및 성과활용 계획 ... 151
• 제1절 연구개발 성과 ... 151
• 1. 특허 ... 151
• 2. 논문 ... 152
• 3. 기술이전 ... 152
• 4. 상품화 ... 153
• 5. 언론홍보 ... 154
• 6 . 시식회 ... 155
• 제2절 성과활용 계획 ... 156
• 1. 상품화 ... 156
• 2. 논문 ... 157
• 3. 특허 ... 157
• 4. 타연구 활용 ... 157
• 5. 지도·홍보 ... 157
• 첨부 특허, 논문, 제품(시장) 분석보고서 ... 158
• 연구개발보고서 초록 ... 169
• 별첨 2 자체평가 의견서 ... 172
• 별첨 3 연구결과 활용계획서 ... 176
• 끝페이지 ... 179