해조류발효에 의한 저분자 해조올리고당과 GABA를 다량 함유한 기능성 천연소재 제조기술fermentation by algae seaweed low molecular weight saccharides containing large amounts of GABA and
평균 수명이 늘어남에 따라 암, 치매, 고혈압, 당뇨병 등과 같은 질병이 급격히 늘어나고 있으며, 이에 식품,의약품 업계에서는 이와 같은 고령화 사회 및 식습관에 기인하는 성인병의 예방과 치료를 위한 기능성 소재 개발을 위한 연구를 활발히 추진하고 있다. 특히, 웰빙시대를 맞아 건강에 좋은 식품의 선호도가 증가되고 있으며, 이에 편승하여 새로운 식품들이 개발되고 있고 시장 규모도 급격히 증가하고 있다. 최근 해조류의 기능성 약리효과가 규명됨으로써 해조 다당류의 기능성에 대한 연구가 활발히 진행 중이며 일본 동경대학, 미국 오레곤 주립대 등에서 갈조류의 약리효과를 규명하기 위하여 알긴산과 포르피란을 분리하여 항암, 항콜레스테롤, 항당뇨 및 면역조절기능에 관한 연구를, 이태리의 POLYtech 연구소에서 히알론산의 항암, 항콜레스테롤 효과, 약물전달매체로서의 역할에 대한 연구를 수행하고 있다. 전 세계적으로 보았을 때, 해당기술 분야에서 해조류 분해효소를 생산하는 미생물 분리법과 분해효소의 발효조건은 개발되어있으나, 효소에 의한 올리고당의 대량생산은 문제가 있어 이를 해결하기 위해 고 활성의 효소를 대량생산하기 위한 해양미생물 분리 연구가 진행 중이다. 한편 감마아미노부트르산 (γ-Aminobutyric acid, GABA)는 단백질에서는 발견이 되지 않는 비단백질성 아미노산으로 뇌나 척추에 존재하는 신경전달물질로 혈류를 개선하며 뇌의 산소공급을 증가시켜 뇌의 대사촉진 및 뇌 기억을 증진시키는 뇌의 영양제로 알려져 있다. GABA는 glutamatic acid decarboxylase에 의한 글루탐산 (L-glutamic acid, glutamate)의 탈탄산 반응에 의해 생성되며, pyridoxal-5'-phosphate-phosphate dependent 경로로 합성되는 것으로 알려져 있다. 글루탐산이 신경을 활성화시키는 것과는 달리 GABA는 신경활성을 억제하는 것으로 알려져 있다. GABA는 뇌기능 촉진, 정신안정, 혈압저하, 이뇨 작용, 간기능 개선, 비만방지, 알콜대사 촉진, 숙취 해소작용 등 매우 다양한 생리기능을 갖고 있는 것으로 알려져 있으며, 미국과 일본 등지에서는 의약품으로 등록되어 뇌졸중 또는 뇌동맥 후유증에 의한 두통, 이명, 의욕저하 등의 치료에 사용되고 있다. 식품소재로서 GABA는 1980년대 중반부터 이용되기 시작하였으며, 2001년경부터 본격적으로 시장을 형성하기 시작한 기능성 물질이다. 해조류를 대상으로 한 GABA관련 발효기술은 전무하며 현미의 발아공정기술 및 유산균을 매개로한 MSG 발효를 이용한 GABA전환기술이 연구되고 있다. 국내에서GABA는 그 동안 추출 공정이 까다롭고 고순도의 GABA를 생산하는 기술이 부족하여 고가의 일본 제품을 수입함으로써 원가 부담이 커서 널리 사용되지 못하였다. 그러나 최근 국내에서도 GABA 추출 및 제품생산이 이루어지면서 “GABA 발아현미"를 중심으로 시장규모가 확대 되고 있는데, 한국식품공업협회 및 관련 업계에 의하면, 우리나라의 발아현미 시장규모는 2003년 약 50억원 정도인 것으로 파악되고 있다. 그러나 이중에서 GABA 성분을 의도적으로 증대․함유시킨 제품은 거의 없으며, 국내 도입단계에 있는 GABA는 발아현미, 음료, 우유, 라면, 김치등의 다양한 식품에 적용되기 시작하였고, 이를 생산 및 활용하는 업체들이 증가되면서, 국내 GABA 관련 시장규모는 앞으로 크게 확대될 가능성이 있는 것으로 생각된다.
① 해조류 가공에 있어서의 최첨단 기법의 도입 자체 개발하여 국제 기탁한 신규한 발효미생물을 이용한 발효공법 도입“외부순환식 감압형 분리막”을 이용한 효과적인 정밀여과 공정 도입 ② 공정의 단순화를 통한 경제성 및 생산성 증진 기존의 해조류 추출 후 잔사 제거, 번거로운 공정 생략 및 단순화 해조류와 부원료를 동시에 추출발효하는 공정 통합 경제성 증대 해조류 추출발효액과 추출발효잔사를 동시에 생산 - 생산성 향상 ③ 신 발효공법을 통한 생산성 증진 해조류 추출발효액 추출발효잔사 동시 생산함 생산성향상(액상발효) 해조류 발효시 100% 발효산물 수득 경제성 증진 (고상 및 반고상 발효) ④ 「외부순환식 감압형 분리막」을 통한 정밀여과 Pore size, 분자량별 모듈을 통한 경제적이고 효율적인 정밀여과 가능 운전 및 역세, 휴지공정의 자동화를 통한 신속 연속정밀여과 가능 정밀여과시 외부와의 노출을 방지함 최종제품의 맛과 향 그대로 유지 해조류 가공시 문제시 되는 알긴산의 효율적제거 가능 -가공적성 향상 ⑤ 신공정 개발 의한 해조류 대한 소비자 기호성 개선 소비수요 증대 해조류 가공시 발생 해조취 등 이미 이취 발효공법 정밀여과 공정 통하여 효과적 제거 발효를 통하여 해조류 가공품의 정미성 개선과 식감, 향미, 소화성 증진 ⑥ 발효를 통한 다량의 생리활성물질의 생산 해조류에 다량으로 존재하는 글루탐산으로부터 자체 분리 동정한 발효미생물에 의한 GABA로의 전환 수율 극대화 (95%이상) 미생물의 분해와 발효공정을 통한 기능성 다당류의 저분자화를 통한 해조류 유래의 기능성 단당류(Fucose 등) 및 저분자 올리고당(M.W: 3,500 Da이하) 함유 발효를 통하여 제품의 항산화 활성, 혈행개선, 숙취해소 등의 기능성 극대화
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