본 발명은 메밀등겨로부터 수용성섬유소 및 파고피리톨을 저온에서 물로 추출하는 것을 특징으로 하는 파고피리톨 및 수용성섬유소의 연속 추출 방법에 관한 것이다.
본 발명은 메밀등겨로부터 수용성섬유소를 물을 용매로하여 저온 추출하고 연속적으로 파고피리톨을 물로 추출하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 메밀등겨로부터 연속적으로 추출되어진 수용성섬유소와 파고피리톨을 포함하는 것을 특징으로 하는 당뇨병치료용 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따라 사용되어질 수 있는 추출 용매는 물 이외에 에탄올 등의 유기용매가 사용되어질 수 있다.
이하 본 발명을 설명하면 다음과 같다.
메밀등겨로부터 수용성섬유소를 저온 추출할 때 파고피리톨을 연속해서 추출하는 수용성 섬유소와 카이로-이노시톨 유도체의 추출방법은 다음과 같다. 즉 메밀등겨에 90% 고농도의 에탄올을 넣고 단시간(10분간) 가열하여 효소 활성을 정지시키는 단계;
이를 원심분리 하여 잔사와 에탄올을 분리하는 단계, 잔사에 물을 가하여 슬러리를 형성하는 단계;
상기 메밀등겨 슬러리를 30 내지 50 ℃의 수조에서 교반하면서 1차 가온 추출하는 단계(여기에서 추출 온도가 50 ℃가 넘으면 단백질 등 기타물질의 동시 추출 가능성이 있으므로 바람직하지 않고, 30 ℃ 이하에서는 실온 추출이 되어 가온 추출보다 효율이 떨어진다);
상기 가온한 슬러리를 균질기(waring blandor)로 2차 추출하는 단계;
상기 2차 추출물을 원심분리 하여 침전물과 상등액으로 분리하는 단계;
상기 상등액에 에탄올을 가하여 최종 에탄올의 농도가 65%가 되도록 하여 침전시킨 다음 침전물-Ⅰ과 상등액을 분리하는 단계;
상기 상등액에 최종 에탄올의 농도가 75%가 되도록 하여 침전물-Ⅱ와 상등액을 분리하는 단계;
상기 상등액에 에탄올 농도가 85%가 되도록 하여 침전물-Ⅲ과 상등액을 분리하는 8단계 조작을 거쳐 수용성섬유소와 파고피리톨 혼합물을 얻는 단계의 가공방법을 포함한다.
상기 본 발명에 따른 파고피리톨의 저온 추출물 및 수용성섬유소 추출물을 추가적으로 정제할 수 있다. 정제 목적은 추출물에 혼합되어 있는 서당을 제거하는데 있다. 서당(sucrose)은 인체 내에서 흡수되어 포도당과 과당을 만들어 당뇨병 치료용 기능식품의 효과를 저하시키는 저해요인으로 판명되기 때문에 정제과정이 반드시 필요하다. 따라서 추가적인 정제 방법으로 인버타아제(invertase) 처리 후 원심분리하고 상등액에 대한 크로마토그래피 방법이 사용되어질 수 있다. 크래마토그래피는 칼럼흡착 크로마토그래피, 이온교환 크로마토그래피, 칼럼분배 크로마토그래피, 겔-여과 크로마토그래피, 가스크로마토그래피 방법 등이 사용되어질 수 있다.
본 발명에서는 이온교환수지 정제법을 실시하였으며 그 방법은 다음과 같다. 즉 동결건조 하여 얻은 분말을 증류수에 용해시켜 1% 농도로 만든 다음 암바라이트 XAD7을 충진시킨 칼럼에 흡착시키고 증류수로 용출시켜 수용성섬유소와 파고피리톨을 회수한다. 흡착되어 있는 글루코오스 등은 50% 에탄올로 용출하여 서당 분해물을 제거할 수 있으므로 암바라이트 XAD7을 이용한 칼럼 크로마토그래피 방법은 목적하는 당뇨병 치료용 조성물을 얻는데 적합하다.
이하 본 발명을 실시 예를 통해 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명의 범위가 다음의 실시예로 한정되어지는 것은 아니다.
[실시예 1] 메밀등겨로부터 수용성섬유소를 추출하면서 연속하여 파고피리톨을 추출(도1 참조)
메밀등겨를 고농도에 에탄올(90% EtOH)을 처리하여 주고, 75 ℃에서 10분간 가열 교반 하여 주면서 효소 활성을 정지시킨다.
상기 단계에서 얻어진 메밀등겨 가열물을 원심분리(5000rpm/10분)하여 잔사를 모은다.
상기 단계에서 얻어진 잔사를 물에 현탁시킨 후 슬러리를 교반하면서 40 ℃의 저온으로 90분간 가열하여 수용성섬유소를 1차적으로 추출한다
상기 단계에 이어 슬러리를 균질기(waring blandor) 18,000rpm에서 3분간 균질화하여 파고피리톨을 2차적으로 추출한다.
상기 단계에서 얻어진 균질화물을 원심분리(5000rpm/10분)하여 잔사와 상등액으로 분리한다. 분리되어진 상등액을 농축하여 Brix. 12(Brix degree 12)로 조절한다.
상기 단계에서 얻어진 농축된 상등액에 에탄올을 가하여 전체 에탄올의 농도가 65%가 되도록 하여준 후 분자량이 큰 수용성섬유소를 침전시키고 이를 원심분리(10,000rpm/10분)하여 침전물-I과 상등액을 분리한다.
상기 단계에서 얻어진 상등액에 에탄올을 가하여 전체 에탄올의 농도가 75%가 되도록 하여준 후 수용성섬유소와 파고피리톨을 침전시키고 이를원심분리(10,000rpm/10분)하여 침전물 II와 상등액을 분리한다.
상기 단계에서 얻어진 상등액에 에탄올을 가하여 전체 에탄올의 농도가 85%가 되도록 하여준 후 분자량이 작은 수용성섬유소 및 파고피리톨을 침전시키고 이를 원심분리(10,000rpm/10분)하여 침전물-III과 상등액을 분리한다.
침전물 I, II 및 III을 동결건조한 후 조성물을 가스크로마토그래피로 분석한 결과를 표1에 나타내었다.
표 1. 수용성섬유소 및 파고피리톨의 구성당 함량(GC분석)
(단위 : g/100g)
추출분말 |
아라비노스 |
자일로오스 |
람노오스 |
만노오스 |
카이로- 이노시톨 |
갈락토오스 |
글루코오스 |
종래추출방법 |
0.00 |
0.00 |
1.48 |
0.00 |
7.37 |
8.18 |
15.93 |
65%EtOH침전 |
1.20 |
1.81 |
0.97 |
1.48 |
0.00 |
6.42 |
2.81 |
75%EtOH침전 |
0.54 |
0.00 |
0.79 |
0.00 |
8.51 |
12.87 |
3.42 |
85%EtOH침전 |
0.00 |
0.00 |
0.96 |
0.00 |
14.50 |
14.55 |
13.55 |
※ 종래추출방법 / 50% 에탄올로 균질기에서 추출
표 1에서 보는바와 같이 종래추출 방법으로 얻은 제품 중의 카이로-이노시톨은 7.37g/100g, 갈락토오스 8.18g/100g에 비하여 85% 에탄올로 침전시킨 침전물-Ⅲ에서는 카이로-이노시톨과 갈락토오스의 함량이 14.50 : 14.55g로서 약 2배 정도로 함량이 많았으며 파고피리톨을 구성하는 2가지 성분의 비율이 정확하게 1:1로 나타났다는 것을 알 수 있다.
65% 에탄올 침전물-Ⅰ에서는 아라비노스와 자일로스의 함량은 1.2%와 1.8%로 각각 분석되어 아라비노자일란을 함유하고 있는 것을 알 수 있다. 여기에서 파고피리톨을 형성하는 카이로-이노시톨은 측정되지 않았다. 그러나, 75% 에탄올로 침전시킨 침전물-Ⅱ에서는 카이로-이노시톨과 갈락토오스의 함량은 8.51 : 12.87g이었고, 따라서 수용성섬유소를 침전시키는 에탄올의 농도를 달리함으로서 파고피리톨의 순도를 높일 수 있다는 것을 확인하였으며, 이 때 2가지 물질이 동시에 침전된다는 사실을 확인하게 되었다. 따라서 65%에탄올로 침전시켰을 때 분자량이 큰 수 용성섬유소 침전물을 얻을 수 있고, 75% 에탄올로 침전시켰을 때 비교적 분자량이 작은 수용성섬유소가 침전하면서 파고피리톨이 동시에 침전되었고, 85%의 에탄올로 침전시켰을 때 고순도의 파과피리톨을 얻을 수 있었다.
[실시예 2] 침전물 중의 서당을 제거하기 위한 정제조작은 다음과 같다.
실시예 1에 의해 균질기를 통과한 추출액에 함유되어 있는 서당은 1차적으로 에탄올 농도를 달리하면서 수용성섬유소를 침전시킬 때 유리당이 상등액으로 유입됨으로서 제거되어진다.
추출물 속에 들어 있는 서당은 효소를 처리하여 분해하여 준다. 서당을 분해하는 효소는 인버타아제를 처리한다. 처리 조건은 효소의 제조 판매자의 지침에 따라서 행하였다. 인버타아제는 서당을 포도당과 과당으로 분해한 후 상등액으로 유입시켜 서당을 제거한다.
최종적으로 침전물에 남아있는 서당은 이온교환 크로마토그래피로 2차적인 제거가 가능하다. 즉 암바라이트 XAD7을 직경 5㎝ x 길이 75㎝ 칼럼에 충진 시키고 침전물-Ⅲ의 분말을 1% 농도로 물에 용해시킨 것을 서서히 흘려보내면서 흡착시킨 후 증류수로 칼럼 부피의 10배량이 되게 용출하면서 수용성섬유소와 파고피리톨을 수거한 다음 용출액을 농축하여 다시 동결건조 하여 분말을 만든다. 흡착되어 있는 유리당은 50% 에탄올 용액으로 칼럼 부피의 10배량이 되도록 용출하여 농축한 후 동결건조 하여 분말을 만든다. 이상의 2가지 분말시료 중의 당 성분을 가스 크로마토그래피로 분석 비교한 결과는 표 2 및 도 2와 같다.
표 2. 정제 한 건조분말 중의 구성 당 성분 함량(GC 분석)
(단위 : g/100g)
용매 |
아라비노오스 |
자이로오스 |
람노오스 |
만노오스 |
카이로- 이노시톨 |
갈락토오스 |
글루코오스 |
증 류 수 |
0.45 |
0.00 |
0.86 |
0.00 |
10.63 |
13.40 |
9.37 |
50%에탄올 |
0.53 |
0.00 |
3.03 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
17.29 |
표2에서 보는바와 같이 증류수로 용출한 구에서는 카이로-이노시톨의 분석치 10.63g/100g에 비하여 갈락토오스는 13.40g/100g로서 다소 많은 값을 보이고 있으며 이는 아라비노갈락탄 및 람노갈락탄 등의 구성분으로 해석된다. 특히 글루코오스의 량은 증류수 용출 구에 비하여 50% 에탄올 용출 구에서 약 2배의 량으로 분석됨으로서 앞에서 언급한 추출물 중의 파고피리톨과 서당의 분리 방법으로는 암바라이트 XAD7 칼럼 크로마토그래피가 적합하다(표 2 참조). 이와 같은 결과는 에탄올로 추출하여 정제한 추출물의 암바라이트 XAD7 정제 후 가스크로마토그래피로 분석한 결과에서도 같은 양상으로 분석되었다(표 3 참조).
표 3. 에탄올로 추출한 후 85% 에탄올 침전물 중의 구성 당
(단위 : g/100g)
용매 |
아라비노오스 |
자이로오스 |
람노오스 |
만노오스 |
카이로- 이노시톨 |
갈락토오스 |
글루코오스 |
85%침전물 |
2.12 |
2.39 |
1.34 |
2.19 |
6.07 |
16.79 |
4.93 |
85%상등액 |
0.00 |
0.00 |
1.74 |
0.00 |
14.81 |
16.12 |
32.70 |
증 류 수 |
0.83 |
0.54 |
0.75 |
0.00 |
12.13 |
14.60 |
22.33 |
50%에탄올 |
0.72 |
0.00 |
5.29 |
0.00 |
1.18 |
1.62 |
23.59 |
85% 에탄올 침전물에서는 글루코오스 함량이 4.93g/100g로서 이는 85% 상등액 중의 글루코오스의 함량은 32.70g/100g에 비하여 적은 편이며, 50% 에탄올로 용출한 액 중의 카이로-이노시톨은 1.18g/100g, 갈락토오스 1.62g/100g이고 글루코오스의 함량은 23.59g/100g로서 연속 추출물에 비해 많은 편이었다.