KR100695900B1

KR100695900B1 - 발효·팽화 처리에 의해 풍미와 사포닌 함량이 우수한홍삼액의 제조방법

Info

Publication number: KR100695900B1
Application number: KR1020060067946A
Authority: KR
Inventors: 김무성; 이민호; 조순현; 신봉교; 강태구; 이상희
Original assignee: 경희대학교 산학협력단; 남일농장인삼 영농조합법인
Priority date: 2006-07-20
Filing date: 2006-07-20
Publication date: 2007-03-19

Abstract

본 발명은 풍미와 사포닌 함량이 우수한 발효 팽화 홍삼액의 제조방법에 관한 것으로, 원료인 홍삼을 퍼핑 처리하는 단계; 퍼핑 처리한 홍삼을 아스퍼질러스 속균 및 바실러스 속균을 이용하여 발효시키는 단계; 상기 발효물로부터 발효잔사물을 제거하고 얻은 발효팽화홍삼은 전분 분해효소 및 단백질 분해효소, 셀루로오즈 분해효소를 함유하고 있으며, 발효시킨 원료 홍삼은 가공 후에도 흙 냄새나 누린내와 같은 이취가 없을 뿐만 아니라 퍼핑처리 및 발효과정을 통해 유효 성분의 함량을 증가시킴은 물론, 기존의 발효팽화 홍삼액보다 풍미와 사포닌 함량이 향상된 발효팽화 홍삼액을 제조할 수 있다.

풍미, 발효팽화, 홍삼액, 사포닌

Description

발효·팽화 처리에 의해 풍미와 사포닌 함량이 우수한 홍삼액의 제조방법{The manufacturing process of puffed and fermented red ginseng extracts}

도 1은 본 발명의 제조공정을 보인 플로차트이다.

본 발명은 발효·팽화 처리에 의해 풍미와 사포닌 함량이 우수한 홍삼액의 제조방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 홍삼의 가공 후에도 흙 냄새나 탄내(누린내)와 같은 이취가 없을 뿐만 아니라 인체에 유효한 사포닌의 함량이 증가된 홍삼액의 제조방법에 관한 것이다.

파낙스 진생 씨. 에이. 메이어(Panax ginseng C. A. Meyer)라는 학명의 고려인삼은 만병통치라는 의미를 갖는 것으로서, 인삼은 수 천년 동안 민간요법에 의한 경험적 효능이 인정되어 영약으로 애용되어 오고 있다.

인삼의 주요성분 및 약리작용에 관한 과학적 연구는 1954년 미국의 개리코스(Garriques)가 인삼으로부터 무정형의 배당체(glycoside) 혼합물을 분리하여 파나킬론(panaquilon)이라고 명명하면서부터 시작되고 있다. 최근 인삼의 주요 성분과 약리 효능작용이 과학적으로 규명됨에 따라 자연 건강식품으로 다시 각광을 받게 되어 그 수요도 점차 크게 신장되고 있으며, 경제 성장과 생활수준의 향상으로 더욱 가속화되어 요즈음 대중적 자연 건강식품으로 널리 애용되고 있다.

그러나, 인삼은 상기와 같은 약리 효능작용을 지님에도 불구하고 종래의 가공공정에 의하여 제조한 제품은 인삼의 향 즉, 흙 냄새와 비슷한 향을 지니고 있어 여자들이나 청소년, 특히 외국인들에 의하여 기피되어지는 경향이 있어, 상기 인삼의 약리 효능작용을 그대로 지니고 있으면서 기호성이 우수한 인삼의 새로운 가공공정의 개발이 절실하게 요구되고 있는 실정이다.

이에 따라, 원료인 인삼의 전처리 단계에서 소정의 처리를 가하여 좀 더 대중적인 맛을 지니는 인삼제품을 개발하려는 시도가 계속되고 있다. 이러한 시도로는 인삼제품의 맛을 보다 구수하게 하는 방법으로 로우스팅(Roasting), 마이크로웨이브, 원적외선 등을 이용한 여러 가지 방법들이 있으나, 이들 방법으로는 인삼 자체의 향의 저감효과를 충분하게 기대할 수는 없었다.

따라서, 인삼 자체의 향(특유의 흙 냄새)을 저감하기 위하여 원료 인삼을 최대압력 15kg/㎠, 온도 120~150℃의 조건으로 파핑하는 단계와 상기 과정을 거쳐 파핑처리된 인삼으로부터 물 또는 알콜을 추출용매로 하여 추출온도 60~90℃로 인삼의 고유성분을 추출하는 인삼의 유효성분 추출방법이 대한민국 등록특허 제 10- 0325778 호에 알려져 있지만, 120~150℃의 고온에서는 인삼이 탄화되어 누린내와 같은 이취가 발생하게 되는 문제가 발생할 수 있고, 또한 고온 고압으로 처리하기 위해서는 많은 에너지와 시간을 낭비하게 되는 문제도 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술이 지니는 문제를 해결하기 위하여 발명된 것으로, 그 목적은 인삼의 가공 후에도 흙 냄새와 같은 인삼 자체의 향을 저감하고, 인삼이 탄화되어 누린내와 같은 이취가 발생하는 것을 방지하기 위하여 퍼핑처리 공정을 개선하고 발효 과정을 거치면서 사포닌과 같은 유효 성분의 함량을 증가시킴은 물론, 풍미가 향상된 팽화발효홍삼액의 제조방법을 제공함에 있는 것이다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 것으로, 도1에 나타낸 바와 같은 공정으로 이루어진다.

즉, 본 발명은 4년근 정도의 신선한 원료인삼을 수집, 선별하여 이물질을 제거한 후 일정한 크기로 절각하는 단계;, 절각된 인삼을 85~95℃의 증기로 4시간 동안 쪄주는 스티밍 단계; 증기로 쪄진 인삼을 60~70℃의 뜨거운 공기로 건조하여 수분 함량이 12% 정도가 되도록 하는 원료홍삼제조 단계; 제조된 원료홍삼을 3~7kg/㎠ 하에서 95~115℃에서 3~8분간 퍼핑하는 단계; 퍼핑된 홍삼을 선택된 발효균주를 이용하여 발효시키는 단계; 상기 발효된 홍삼으로부터 고형물을 제거하고 75~85℃에서 홍삼액을 추출하는 단계; 상기 추출물에서 수분을 증발시켜 농축시키는 단계; 및 농축된 홍삼액을 규정된 용기에 포장하는 단계로 이루어진다.

상기에서, 원료 인삼은 스티밍 단계와 건조단계를 거치면서 원료홍삼으로 되고, 이 홍삼은 퍼핑(puffing)과정을 수행하기에 적합한 상태로 전처리된 홍삼으로서 특별한 종류로의 한정을 요하지는 않는다. 따라서, 현재 시판되고 있는 백삼, 수삼, 홍삼, 태극삼 등의 어떠한 것도 4년근 정도라면 앞의 전처리를 거친 상태에서 이용될 수 있다.

원료홍삼을 퍼핑하는 과정은 부피를 팽창시킴으로서 용매의 침투를 용이하게 하고, 수용성 분해물을 증가시킴으로써 조사포닌의 함량을 증가시킨다. 또한, 전분, 셀룰로오즈 등의 고분자 중합체의 용출을 도와 고형분의 함량을 증가시키고, 구수한 맛을 부여한다.

이러한 퍼핑과정은 특별한 한정을 요하는 것은 아니지만 최대압력이 3~5kg/㎠, 바람직하게는 4~5kg/㎠, 온도는 95~105℃의 조건으로 3~4분 정도 수행하는 것이 좋다.

퍼핑시의 압력이 3kg/㎠ 미만인 경우에는 본 발명을 실시하지 못하는 것은 아니지만 향미가 다소 떨어지는 문제가 있고, 5kg/㎠를 초과하는 경우에는 이취의 발생으로 인하여 관능 품질을 저하시킬 우려가 있으며, 온도가 95℃ 미만에서는 퍼핑률이 저하되어 다음의 발효과정에서 많은 시간을 요하거나 불완전한 발효가 될 우려가 있으며, 105℃를 초과하게 되면 원료홍삼이 탄화되어 누린내를 발하는 문제가 일어난다.

또한, 상기 과정과 같은 저온, 저압으로 퍼핑처리된 원료홍삼은 일정량의 순수한 물을 첨가하여 수분률이 30~40%가 되도록 하고, 여기에 발효균주로서 바실러스 속균과, 아프라톡신(Aflatoxin)을 분비하지 않는 아스퍼질러스 속균 중에서 단독 또는 2가지 이상 혼합균주 0.3~0.6중량%를 발효제로 첨가한다.

아스퍼질러스 속균으로는 아스퍼질러스 오리재(Aspergillus oryzae), 아스퍼질러스 나이거(Aspergillus niger) 및 아스퍼질러스 우사미(Aspergillus usami) 중에서 단독 또는 2종 이상을 선택하여 혼합균주로 사용하고, 바실러스 속균으로는 바실러스 리체니포미스(Bacillus licheniformis) 또는 바실러스 아미로리퀴파시언스(Bacillus amyloliquefaciens) 중에서 단독 또는 2종을 선택적으로 사용되며, 혼합 균주를 사용할 때에는 각 균주를 같은 량으로 혼합하는 것이 바람직하다.

특히, 아스퍼질러스 오리재 및 아스퍼질러스 나이거는 코오지 곰팡이의 대표적인 것으로 아밀라아제와 프로테아제 및 셀루라제를 분비한다. 본 발명에 이용되는 아스퍼질러스 오리재, 아스퍼질러스 나이거, 아스퍼질러스 우사미, 바실러스 리체니포미스 및 바실러스 아미로리키파시언스 등은 퍼핑처리된 원료홍삼의 세포벽을 용해시켜 사포닌 추출량을 증대시키는데 매우 효과적이다.

발효과정은 특별히 한정을 요하는 것은 아니나, 아스퍼질러스 속균, 바실러스 속균의 단독 또는 혼합균주를 전체 원료홍삼의 중량 대비 0.3~0.6중량%, 바람직 하게는 0.5중량%를 원료홍삼에 균일하게 살포하여 온도 30~35℃와 습도 55~65%하에서 3일(72시간)동안 발효하는 과정을 포함한다.

상기 발효액으로부터 불필요한 침전물 등을 제거하고, 발효처리된 원료홍삼을 알콜이나 순수한 물로 추출하여 풍미와 사포닌 함량이 향상된 홍삼추출물을 만든다.

본 발명에 따른 발효팽화홍삼액을 음료조성물로 제조하는 경우에는 적당한 pH 조절제 등을 이용하여 pH를 조절할 수 있다. 여기서 pH조절제 내지 완충제로서는 대표적으로 구연산, 주석산, 사과산, 젖산, 탄산 등의 약산 및 그들의 염류, 예를 들면 구연산나트륨, 구연산암모늄, 주석산나트륨, 사과산나트륨, 젖산나트륨, 젖산칼슘, 탄산나트륨, 탄산수소나트륨 등을 예시할 수 있다. 인산수소나트륨도 상기 pH 조절제 내지 완충제로서 사용할 수 있다. 이들의 배합 비율은, 수득하는 음료가 상기 적당한 pH 범위를 유지하는 범위에서 적절히 결정되며, 통상 음료의 중량의 약 2중량% 이하, 바람직하게는 1.0~1.5중량%이다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따라 제조되는 발효팽화홍삼액은 식품 뿐만 아니라 의약품, 화장품 및 사료용 조성물의 원료로서도 이용될 수 있다.

이하에 본 발명의 내용을 실시예에 의하여 상세하게 설명하지만, 본 발명의 권리범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니며, 실시예는 본 발명의 내용을 용이하게 이해할 수 있도록 제시되는 것일 뿐이다.

<실시예 1>

발효팽화홍삼액

4년 근의 원료홍삼을 크기별로 선별하여 이물질을 제거한 후 약 5cm의 크기로 절각하여 수분함량이 12% 정도 함유하도록 건조하였다. 건조삼을 퍼핑하기 위하여 시판중인 진공튀김기에 상기 건조된 원료홍삼을 5kg/㎠, 온도 110에서 5분간 가열 가압한 후 감압하여 퍼핑하였다.

상기 과정을 거쳐 저온 저압으로 퍼핑처리된 원료홍삼은 수분 함량이 30%가 되도록 순수한 물을 첨가하고, 여기에 발효균주로서 아스퍼질러스 오리재(Aspergillus oryzae), 아스퍼질러스 나이거(Aspergillus niger), 아스퍼질러스 우사미(Aspergillus usami), 바실러스 리체니포미스(Bacillus licheniformis) 및 바실러스 아미로리퀴파시언스(Bacillus amyloliquefaciens)를 각각 중량비로 20%씩 혼합한 발효제를 0.3중량% 첨가하였다. 그 후 온도 35℃와, 습도 60%에서 72시간 발효시킨 후 1차 95%에탄올, 2차 75%에탄올, 3차 55%에탄올, 4차 물로 85℃에서 12시간 이상 추출기에서 추출 후 고형분을 65.42%로 추출하여 농축하여 발효팽화홍삼액을 추출하였다.

일반 홍삼액과 기존의 팽화처리 홍삼액 및 본 실시예의 발효팽화홍삼액의 일반성분을 분석한 결과는 다음 표1에서와 같다.

<표 1> 홍삼추출액의 일반성분 분석 결과 단위 중량%

항목	일반 홍삼액	기존 팽화처리홍삼액	본 발명 발효 팽화처리홍삼액
수분	35.43	34.56	34.58
회분	0.77	0.65	0.60
조지방	0.54	0.55	0.62
조단백	12.52	12.71	13.23
총당	47.75	50.21	52.72
진세노사이드	18.56	18.72	19.97

상기 <표 1>의 결과로부터 본 발명의 개선된 발효과정을 거친 경우가 조단백, 조지방, 당분 및 진세노사이드의 함량에 증가가 있음을 확인할 수 있다. 이는 본 발명의 개선된 발효로 인하여 저온, 저압 퍼핑처리된 홍삼의 조직이 변동된 결과로부터 기인됨을 알 수 있다.

사포닌 성분변화

상기 홍삼추출액을 대상으로 사포닌 성분변화를 관찰하였다. 홍삼 추출액 7g을 달아 수포화 부탄올 50㎖로 70~80에서 3회 1시간씩 반복 환류 추출하여 이를 분액여두에 모아 20㎖ 증류수로 분리한 후 수포화 부탄올 층을 분액한다. 항량된 농 축 플라스크를 사용하여 감압 농축한 후 농축물에 에테르 50㎖로 36℃에서 20분간 환류 추출하여 지방을 분리{HPLC(High pressure liquid chromatography) 운전 조건 : 표 2}해낸 다음 잔류물을 건조기(105)에서 20분간 건조하고, 데시케이터에서 30분간 방냉하여 다음의 식에 따라 조사포닌의 함량을 구하였다(표 3).

홍삼조사포닌(㎎/g) 함량 = (A-B)/C

A: 불포화 부탄올층을 농축 건조한 후의 플라스크의 건조 전 무게(㎎)

B: 항량으로 한 빈 플라스크의 무게(㎎)

C: 검체의 채취량(g)

<표 2> HPLC 운전 조건

기구	Water Alliance 2699, PDA, ZQ2000
컬럼	Xterra^TMMS C18 3.5㎛ 2.1×50mm
이동상	18% acetonitrile~20%acetonitrile Gradient
검출기	PDA(200~400nm Scan)
MS검출기	ZQ System(Waters)
유속	0.25㎖/min
주입량	10㎖

<표 3> 홍삼추출액의 진세노사이드 성분 비교 (중량%)

진세노사이드 (Ginsenoside)	일반홍삼추출액	기존 팽화처리 홍삼농축액	본 발명 발효팽화처리 홍삼농축액
Rg₁	2.35	1.95	2.52
Re	4.50	2.60	2.71
Rh₁	0.60	1.30	1.75
Rb₁	3.79	3.23	2.85
Rc	2.12	2.05	1.93
Rb₂	3.35	3.07	3.17
Rd	1.20	1.09	1.36
Rg₃	0.65	3.43	3.68
Total	18.56	18.72	19.97
PD ₁₎	11.11	11.87	12.99
PT₂₎	7.45	5.85	6.98
Total	18.56	18.72	19.97
PD/PT	1.49	2.20	1.86

1) PD=파낙사디올 진세노사이드(Panaxadiol Gynsenoside)

2) PT=파낙사트리올 진세노사이드(Panaxatriol Gynsenoside)

상기 <표 3>에서 보는 바와 같이 진세노사이드(Gynsenoside)의 함량이 본 발명 발효팽화처리 홍삼농축액이 일반홍삼추출액보다는 약 7.6% 증가함은 물론, 기존 팽화처리 홍삼농축액보다도 약 6.6%나 증가하고 있음을 알 수 있어 본 발명의 효능을 이해할 수 있다.

한편, 본 발명의 특성을 파악하기 위하여 관능검사를 실시하여 그 결과를 표 4에 나타내었다.

관능검사

1. 검사요원의 선정

관능검사를 하기 위한 검사요원(panel)의 선정은 실험실에서 훈련된 15명의 검사원에게 시료를 제공하여 향미묘사법(Flavor profile method)에 의하여 시료에서 느낄 수 있는 맛과 냄새를 모두 묘사하게 한 후 그 결과에서 중복되는 용어와 비슷한 표현은 정리하고, 각 묘사의 강도를 참작하여 향미를 대표할 수 있는 냄새 및 표현을 선정하였다. 전체 참가자 중 선정된 묘사에 가장 많은 표현을 한 사람 10명을 1차로 선정하고 단맛, 짠맛, 신맛, 쓴맛의 4가지 기본 맛에 대한 한계치 측정(Threshold test)을 실시하여 어떤 맛에 대하여 지나치게 예민하거나 둔한 사람을 제외시킨 다음 평균치에 가까운 평가를 한 사람 5명을 최종적으로 검사요원으로 선정하여 관능검사를 실시하였다.

2. 관능적 품질검사

홍삼농축액의 맛과 향에 대하여 9가지 묘사 즉, 홍삼냄새, 흙냄새, 풀냄새, 홍삼맛, 단맛, 쓴맛, 탄맛, 색, 기호도를 선정하여 향미묘사시험법(Flavor profile method)으로 홍삼농축액들의 맛과 냄새 등을 묘사하고, 각 묘사에 대하여 정량적 묘사 분석시험법(Quantitative Descriptive Analysis; QDA)으로 표현하였다. 시료 2가지를 시식한 후 대단히 좋다(5점), 좋다(4점), 보통이다(3점), 나쁘다(2점), 대단히 나쁘다(1점)의 5단계로 표시하였다. 그리고 각 시료의 검사 사이에 정제수로 입안을 헹군 후 다음 맛을 보게 하였으며 제시된 시료의 온도는 60~65℃로 하였다.

<표 4>

관능검사 결과를 정량적 향미묘사분석법에 의한 분석표

(5점 만점)

구분 종류		일반홍삼추출액	기존 팽화처리 홍삼농축액	본 발명 발효팽화처리 홍삼농축액
냄 새	홍삼냄새	4.5	4.0	3.8
	흙냄새	4.0	2.7	2.5
	풀냄새	3.8	2.5	2.3
맛	홍삼맛	3.5	3.2	3.0
	단맛	3.0	3.3	3.6
	쓴맛	4.8	3.9	3.3
	탄맛	2.5	2.9	2.3
색 깔		3.2	4.3	4.5
기호도		4.1	4.5	4.8

상기 <표 4>에서 보는바와 같이 모든 불유쾌한 냄새는 본 발명 발효팽화처리 홍삼농축액이 상대적으로 양호함을 알 수 있으며, 맛에 있어서도 홍삼맛, 쓴맛, 탄맛(누린내)은 낮고 단맛은 높은 점수를 나타내고 있어 모든 검사항목에서 우수한 것으로 평가되고 있으며, 더욱이 기호도에 있어서는 만점에 가까운 호감을 갖는 것으로 나타났다.
표1, 표3, 표4와 관련한 원료수삼은 2005년 11월에 충남 금산에서 채취한 수삼을 동일 원료로 하여 일반적인 홍삼 가공 후 팽화 처리 홍삼을 가공하였으며, 또한, 팽화 처리 홍삼을 본 발명의 방법으로 발효처리 하여 일반홍삼, 기존 팽화처리홍삼, 본 발명의 발효팽화처리홍삼의 시료를 동일 수삼 원료에서부터 가공처리 후, 1차 95%에탄올, 2차 75% 에탄올, 3차 55%에탄올, 4차 물로 85℃에서 12시간 이상 추출기에서 추출 후, 일반홍삼 농축액은 고형분 64.57%, 기존 팽화처리홍삼 농축액은 고형분 65.44%, 본 발명 발효팽화처리홍삼 농축액은 고형분 65.42%로 처리하여, 동일 시료, 동일 제조방법으로 제조하여 비교한 것이다.

본 발명에 의하면 홍삼의 가공 후에도 흙 냄새와 같은 홍삼 자체의 향을 저감하고, 홍삼이 탄화되어 누린내와 같은 이취의 발생을 저지하여 남녀노소 누구나 즐길 수 있음은 물론, 발효 과정을 거치면서 사포닌과 같은 유효 성분의 함량이 증가되고, 풍미가 향상된 팽화발효홍삼액을 제조할 수 있는 것이다.

Claims

발효팽화홍삼액의 제조방법에 있어서,

신선한 인삼을 수집, 선별하여 이물질을 제거한 후 절각하고, 절각된 인삼을 85~95℃의 증기로 쪄주는 스티밍 단계와 증기로 쪄진 인삼을 60~70℃의 뜨거운 공기로 건조하여 통상의 원료홍삼을 제조하는 단계; 제조된 원료홍삼을 3~5㎏/㎠하에서 95~105℃에서 3~4분간 퍼핑하는 단계; 퍼핑된 홍삼을 아스퍼질러스 오리재(Aspergillus oryzae), 아스퍼질러스 나이거(Aspergillus niger), 아스퍼질러스 우사미(Aspergillus usami), 바실러스 리체니포미스(Bacillus licheniformis) 바실러스 아미로리퀴파시언스(Bacillus amyloliquefaciens) 중에서 선택된 발효균주를 이용하여 발효시키는 단계; 상기 발효된 홍삼으로부터 고형물을 제거하고 75~85℃에서 홍삼액을 추출하는 단계; 상기 추출물에서 수분을 증발시켜 농축시키는 단계; 및 농축된 홍삼액을 통상의 방법으로 규정된 용기에 포장하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 발효, 팽화 처리에 의해 풍미와 사포닌 함량이 우수한 홍삼액의 제조방법.
삭제
삭제
삭제
제1항에 있어서,

발효시키는 단계에서는 아스퍼질러스 오리재(Aspergillus oryzae), 아스퍼질러스 나이거(Aspergillus niger), 아스퍼질러스 우사미(Aspergillus usami)와 같은 아스퍼질러스 속균, 바실러스 리체니포미스(Bacillus licheniformis) 바실러스 아미로리퀴파시언스(Bacillus amyloliquefaciens)와 같은 바실러스 속균을 같은 양으로 혼합한 균주를 전체 원료 홍삼의 중량 대비 0.3~0.6중량%를 원료홍삼에 균일하게 살포하여 온도 30~35℃와 습도 55~65%하에서 3일(72시간)동안 발효하는 것을 특징으로 하는 발효, 팽화 처리에 의해 풍미와 사포닌 함량이 우수한 홍삼액의 제조방법.
삭제