KR100773136B1 - 다당체 함량이 우수한 수용성 인삼다당체 추출분말 - Google Patents

다당체 함량이 우수한 수용성 인삼다당체 추출분말 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다당체 함량이 우수한 수용성 인삼다당체 추출분말에 관한 것이다.
본 발명의 수용성 인삼다당체 추출분말은, 수삼 또는 건삼을 이용하여 인삼추출액을 제조하고, 인삼박을 분리.제거한 다음, 활성탄 여과장치를 통과시켜 여과시킨 후, 마이크로 여과장치(micro filtering system), 울트라 여과장치(ultra filtering system), 나노 여과장치(nano filtering system)를 순차적으로 통과시켜 3차에 걸쳐 정제한 다음, 역삼투압 장치(Reverse Osmosis system)를 통과시켜 인삼다당체 용액을 제조하고, 감압농축장치를 이용하여 12 ~ 13 브릭스로 농축한 다음, -60 ℃로 급속냉각하고, -40 ~ 20 ℃까지 1 ~ 2 시간 간격으로 20 ~ 24 시간 동안 서서히 온도를 높여 동결건조하여 수용성 인삼다당체 추출분말을 제조하는 것으로 구성된다.
본 발명에 의해 다당체의 함량이 뛰어난 수용성 인삼다당체 추출분말과 그 제조방법이 제공되고, 인삼다당체 추출분말이 유효성분으로 포함된 면역관련 질환의 예방 및 개선용 조성물이 제공된다.
인삼다당체, 추출, 정제, 면역증강, 수용성

Description

다당체 함량이 우수한 수용성 인삼다당체 추출분말{PANAX GINSENG POLYSACCHARIDES POWDER HAVING EXCELLENT CONTENT OF POLYSACCHARIDES}
본 발명은 다당체 함량이 우수한 수용성 인삼다당체 추출분말에 관한 것이다.
인삼은 수 천년 전부터 항피로, 항스트레스, 면역기능 향상, 혈당강하의 목적으로 한방에서 애용되어 오던 한국을 대표하는 약용식물이다.
종래에 인삼이 인정받아 온 주요 성분은 사포닌이다.
따라서, 종래에는 인삼의 사포닌 성분 중 새롭고 효과도 더욱 향상되도록 가공된 인삼을 제조하기 위한 연구가 주를 이루었고, 이로 인해 홍삼 및 흑삼을 개발하여 일반 수삼 및 건삼에서 발견할 수 없는 종류의 사포닌 성분을 찾아내고, 더욱 효능을 향상시키기 위한 끊임없는 노력이 있어 왔다.
최근에는 인삼으로부터 사포닌 계열이 아닌 비사포닌 계열의 물질인 인삼다당체를 분리하여 그 우수한 효능을 알리고 인정받고 있다.
인삼다당체는 비사포닌 계열의 물질로서, 인삼에서 분자량의 크기와 이온 강도의 차이에 의한 분리를 통해 얻어지는 물질로서 고분자 다당류의 복합체이다.
상기와 같은 인삼다당체는 조혈 촉진작용, 골수 방어작용, 암세포 살해 면역세포 생성작용, 방사선 민감작용, 혈당 강하작용 등 다양한 효과가 알려져 있다.
한국등록특허공보 특0144130(면역증강 효과가 있는 인삼다당체 "진산")에는, 글루코스 및 갈락토스로 구성된 6탄당 40.0 ~ 50.0 %, 산성당인 갈락투론산 41.0 ~ 44.8 % 및 리진, 히스티딘, 아르기닌, 아사파르트산, 트레오닌, 세린, 글루탐산, 프롤린, 글리신, 알라닌, 발린, 메티오닌, 이소로이신, 로이신, 티로신, 히스테인 및 페닐알라닌으로 구성된 단백질 3.7 ~ 5.2 %를 함유하며, 분자량이 50,000 ~ 150,000 인 물질로서, 면역증강 효과를 나타내는 인삼다당체에 관한 것이 공개되어 있다.
또, 한국등록특허공보 10-0361187(조혈 촉진작용, 골수 방어작용, 암세포 살해 면역세포생성작용 및 방사선 민감작용이 우수한 인삼 다당체)에는, 인삼 뿌리 분말을 메탄올로 추출하여 메탄올 불용성 잔사를 음건한 후, 증류수로 추출하여 얻은 수 가용성 분획을 동결 건조시키고, 상기 수득물에 에탄올을 가해 에탄올 불용성 분획을 수득한 후, 이를 셀룰로오스 투석막으로 투석시켜 다당체를 획득한 후, 세파크릴 S-500 컬럼 크로마토그래피하여 6개의 분획을 얻고, 이들을 각각 DEAE-셀룰로오스 컬럼 크로마토그래피하여 순수히 분리정제한 인삼 다당체로, 조혈 촉진작용, 골수 방어작용, 암세포 살해 면역세포 생성작용 및 방사선 민감작용을 갖는 인삼 다당체에 관한 것이 공개되어 있다.
또한, 한국공개특허공보 10-2006-0095599(감염 방어능력 및 패혈증 치료능력을 지닌 인삼추출 다당체)에는, 인삼 뿌리 분말 1 중량부에 대해 2~4 중량부의 메 탄올로 추출한 후, 메탄올 불용성 잔사를 3~5 중량부의 증류수로 추출하고, 동결건조시킨 후, 에탄올을 가하여 40% 에탄올 불용성 분획을 수득한 후, 이를 셀룰로오스 투석막으로 투석시켜 내부 분획을 세파크릴 S-500 크로마토그래피, DEAE-셀룰로오스 컬럼 크로마토그래피하여 분리 정제한 다당체로 글루코피라노오스가 α(1->6)으로 결합한 주사슬에 글루코피라노오스가 α(1->4) 결합한 가지사슬을 가진 구조를 지닌 감염 방어능력 및 패혈증 치료능력을 지닌 인삼 다당체에 관한 것이 공개되어 있다.
그러나, 상기의 종래기술들은 인삼에서 분리된 다당체의 양이 극히 적으며, 대량생산을 하기 어려워 산업상 이용할 수 있는 범위가 작고, 그 정제효율 또한 높지 않아 그 효과가 떨어지는 문제가 있었다.
본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위해, 인삼에서 인삼다당체를 효율적으로 분리하여, 다당체의 함량이 우수한 인삼다당체를 제공하고, 그 수용성 인삼다당체 추출분말을 대량생산을 할 수 있는 방법을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 수용성 인삼다당체 추출분말이 유효성분으로 포함된 면역관련 질환의 예방 및 개선용 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 수용성 인삼다당체 추출분말이 포함된 기능성 식품, 건강보조식품, 음료조성물, 식품첨가제, 차류, 과자류 등을 제공하여 인삼가공산업의 발전에 이바지하는데 목적이 있다.
본 발명은 다당체 함량이 우수한 수용성 인삼다당체 추출분말에 관한 것이다.
본 발명의 수용성 인삼다당체 추출분말은, 수삼 또는 건삼을 이용하여 인삼추출액을 제조하고, 인삼박을 분리.제거한 다음, 활성탄 여과장치를 통과시켜 여과시킨 후, 마이크로 여과장치(micro filtering system), 울트라 여과장치(ultra filtering system), 나노 여과장치(nano filtering system)를 순차적으로 통과시켜 3차에 걸쳐 정제한 다음, 역삼투압 장치(Reverse Osmosis system)를 통과시켜 인삼다당체 용액을 제조하고, 감압농축장치를 이용하여 12 ~ 13 브릭스로 농축한 다음, -60 ℃로 급속냉각하고, -40 ~ 20 ℃까지 1 ~ 2 시간 간격으로 20 ~ 24 시간 동안 서서히 온도를 높여 동결건조하여 수용성 인삼다당체 추출분말을 제조하는 것으로 구성된다.
본 발명의 다당체 함량이 우수한 수용성 인삼다당체 추출분말에 대하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 수용성 인삼다당체 추출분말은, 수삼 또는 건삼을 물에 세척하여 준비하는 제1공정, 준비한 인삼을 분쇄하여 인삼절편으로 제조하는 제2공정, 준비한 인삼절편에 인삼절편 중량대비 5 ~ 10 배의 물을 넣고 8 ~ 10 시간 동안 70 ~ 80 ℃로 가열하여 인삼추출물을 제조하는 제3공정, 이 인삼추출물을 원심탈수기나 필터프레스를 사용하여 인삼박을 분리.제거하는 제4공정, 제4공정을 거친 추출물을 초고속 원심분리장치(15,000 ~ 20,000 rpm)를 통과시켜 인삼추출액 내의 단백질, 탄수화물, 섬유질을 제거하는 제5공정, 제5공정을 거친 추출액을 활성탄 여과장치를 통과시켜 페놀성 화합물, 유기성물질, 중금속을 흡착, 제거하는 제6공정, 제6공정을 거친 여과액을 제균용 마이크로 여과장치를 사용하여 비활성 거대 고분자인 탄수화물과 세균을 제거시켜 1차정제액을 제조하는 제7공정, 이 1차정제액을 울트라 여과장치(ultra filtering system)를 사용하여 분자량 800 ~ 1,000의 인삼 사포닌 성분과 분자량 1,000 이하의 저분자 당류를 제거하여 2차정제액을 제조하는 제8공정, 이 2차정제액을 나노 여과장치(nano filtering system)를 이용하여 분자량 100 ~ 500의 저분자 물질을 제거하여 3차정제액을 제조하는 제9공정, 이 3차정제액을 역삼투압 장치(Reverse Osmosis system)를 통과시켜 인삼다당체 용액을 제조하는 제10공정, 이 인삼다당체 용액을 감압농축장치를 이용하여 12 ~ 13 브릭스로 농축하는 제11공정, 이 인삼다당체 농축액을 -60 ℃로 급속냉각하는 제12공정, 급속냉각 후 -40 ~ 20 ℃까지 1 ~ 2 시간 간격으로 20 ~ 24 시간 동안 서서히 온도를 높여 동결건조하는 제13공정을 거쳐 수용성 인삼다당체 추출분말을 제조하는 것으로 구성된다.
상기와 같은 본 발명의 수용성 인삼다당체 추출분말은 다당체의 함량이 월등히 뛰어나고, 면역증강 활성이 뛰어나므로, 이 수용성 인삼다당체 추출분말이 유효성분으로 포함된 면역관련 질환의 예방 및 개선용 조성물을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 수용성 인삼다당체 추출분말이 포함된 기능성식품, 건강보 조식품, 음료조성물, 식품첨가제, 차류, 과자류 등 다양한 인삼가공식품을 제조할 수 있다.
종래의 인삼다당체는, 인삼 뿌리 분말을 메탄올로 추출하여 메탄올 불용성 잔사를 음건한 후, 증류수로 추출하여 얻은 분획물을 동결 건조시키고, 여기에 에탄올을 가해 에탄올 불용성 분획을 수득한 후, 이를 셀룰로오스 투석막으로 투석시켜 다당체를 획득한 후, 세파크릴 S-500 컬럼 크로마토그래피하여 여러 개의 분획을 얻고, 이들을 각각 DEAE-셀룰로오스 컬럼 크로마토그래피하여 분리정제했다.
그러나, 상기와 같은 방법으로는 대량생산하기 어려운 문제가 있고, 그 수득률이 2.0 ~ 2.2 % 정도로 미비한 실정이고, 정제효율이 떨어져 효과가 떨어지는 문제가 있었다.
이에, 본 발명의 발명자들은 인삼에서 인삼다당체를 효율적으로 분리하여 수득률을 높이고, 정제율을 높여 그 생리활성도 높이며, 대량생산까지 가능하도록 하기 위해 다년간 수많은 시행착오를 겪으며 연구하던 중, 수득률이 높고 그 생리활성도 높은 인삼다당체 고농축정제액을 발명하여 선출원한 바 있다.
즉, 한국특허출원 10-2007-0007996(면역증강 활성을 나타내는 인삼다당체 고농축정제액과 그 제조방법)은 본 발명의 발명자들이 종래의 인삼다당체 보다 다당체의 수득률을 높인 발명으로서, 인삼다당체 수득률을 3 ~ 7 % 로 높이고, 면역증강 활성도 종래에 비해 월등히 높인 발명이다.
그러나, 본 발명의 발명자들은 상기의 선출원 발명에 비해 인삼다당체의 수 득률 및 생리활성을 더욱 높이기 위해 많은 시행착오를 겪으며 연구하여 상기 선출원 발명의 개량발명인 본 발명을 완성하였다.
먼저, 수삼 또는 건삼을 세척한 후, 분쇄하여 2 ~ 5 ㎜의 인삼절편을 만들어 이용하였다.
이 인삼절편의 중량대비 5 ~ 10 배의 물을 넣고 8 ~ 10 시간 동안 70 ~ 80 ℃로 가열하여 인삼추출물을 제조하였다.
이렇게 추출한 인삼추출물에서 인삼박을 분리하기 위해 원심탈수기나 필터프레스를 사용하여 인삼박을 제거하였다.
그 다음, 인삼박이 제거된 인삼추출액에서 고분자 물질인 단백질, 탄수화물, 섬유질, 전분을 제거하기 위해 15,000 ~ 20,000 rpm의 초고속 원심분리장치를 통과시켜 상기의 고분자 물질들을 원심력에 의해 밖으로 토출되도록 원심분리하였다.
원심분리한 상기의 추출액에서 페놀성 화합물, 단백질, 아미노산, 탄수화물, 유기산, 중금속 등을 흡착, 제거시키도록 활성탄 여과장치를 이용하였다.
이때, 사용하는 활성탄은, 가성소다 또는 계면활성제를 0.4 %로 희석하여 준비한 알칼리용액에 준비한 활성탄을 넣고 2 ~ 4 시간 동안 50 ~ 60 ℃로 가열한 후, 2 ~ 5회 반복세척하여 알칼리 성분을 완전히 제거한 후, 건조시킨 다음, 초음파 세척기를 이용하여 음파 세척하여 여과 및 흡착능력을 향상시킨 활성탄을 사용한 활성탄 여과장치를 이용하는 것이 더욱 효과가 뛰어났다.
이 활성탄 여과장치를 통과한 여과액에서 비활성 거대 고분자인 탄수화물과 세균을 제거하기 위해 체의 크기가 0.1 ~ 0.45 ㎛ 사이즈의 제균용 마이크로 여과장치(micro filtering system)를 이용하여 순환 통과시켜 비활성 거대 고분자를 제거하여 1차정제액을 제조하였다.
또한, 상기의 1차정제액에서 인삼 사포닌 성분과 저분자 당류를 제거하기 위해 1 ~ 100 K-Dalton 크기의 울트라 여과장치(ultra filtering system)를 이용하여 순환 통과시켜 분자량 800 ~ 1,000의 인삼 사포닌 성분과 1,000 이하의 저분자 당류를 제거하여 2차정제액을 제조하였다.
또한, 상기의 2차정제액에서 잔류하는 중금속 및 농약성분을 제거하기 위해 0.5 K-Dalton 크기의 나노 여과장치(nano filtering system)를 이용하여 순환 통과시켜 분자량이 100 ~ 500의 저분자 물질을 제거하여 잔류하는 중금속 및 농약성분을 제거하여 3차정제액을 제조하였다.
이렇게 제조한 3차정제액을 역삼투압 장치(Reverse Osmosis system)를 이용하여 역삼투막을 통과시켜 나머지 모든 불순물을 99 % 이상 제거하여 인삼다당체 용액을 제조하였다.
이때, 본 발명에서 사용하는 역삼투압 장치는 독일 SARTORIUS사의 역삼투압장치(0.5 K-Dalton)를 이용하여 농도차에 의한 역삼투 원리로 분자량 2,000 ~ 400,000 의 인삼다당체 용액을 제조하는 것이다.
이 인삼다당체 용액을 감압농축장치를 이용하여 12 ~ 13 브릭스로 농축한 후, -60 ℃로 급속냉각하였다.
급속냉각 후 -40 ~ 20 ℃까지 1 ~ 2 시간 간격으로 20 ~ 24 시간 동안 서서 히 온도를 높이면서 서서히 수분을 제거하여 동결건조하였다.
즉, -40 ℃에서 2시간, -40 ℃에서 -30 ℃까지 1시간 동안 서서히 건조, -30 ℃에서 2시간, -30 ℃에서 -20 ℃로 1시간 동안 서서히 건조, -20 ℃에서 2시간, -20 ℃에서 -10 ℃까지 1시간 동안 서서히 건조, -10 ℃에서 2시간, -10 ℃에서 0 ℃까지 1시간 동안 서서히 건조, 0 ℃에서 2시간, 0 ℃에서 10 ℃까지 1시간 동안 서서히 건조, 10 ℃에서 2시간, 10 ℃에서 20 ℃까지 1시간 동안 서서히 건조, 20 ℃에서 2시간 건조하는 방법으로 서서히 수분을 제거하는 동결건조하여 본 발명의 수용성 인삼다당체 추출분말을 제조하였다.
상기와 같은 방법으로 동결건조를 하면 인삼다당체의 수득률을 보다 높일 수 있었다.
이와 같이 제조된 본 발명의 수용성 인삼다당체 추출분말은 수율이 5 ~ 7 % 이며, 분자량(Mw)은 2,000 ~ 400,000 인 복합다당체이다.
또한, 본 발명의 수용성 인삼다당체 추출분말에 대하여 생물학적 면역증강 활성을 실험하기 위해, 임파구 증식능, LAK 세포생성(종양세포 살해활성) 및 질소산화물 생성능을 실험하였다.
그 결과, 본 발명의 인삼다당체 고농축정제액에 대한 임파구 증식능은 대조군 1.0에 비하여 24.9(500 ㎍/㎖), 19.5(500 ㎍/㎖)로 나타나 종래의 인삼다당체에 비해 그 효과가 월등히 높다는 사실을 알 수 있었다.
또한, 본 발명의 인삼다당체 고농축정제액에 대한 LAK 세포생성(종양세포 살 해활성)은 대조군 0에 비해 5.5 LU10(50 ㎍/㎖), 9.1 LU10(100 ㎍/㎖) 이었으며, 인삼다당체 고농축정제액에 대한 NO 생성능은 대조군 5.0에 비해 38.21 μmol(5 ㎎/㎖), 39.61 μmol(5 ㎎/㎖)으로 그 효과가 뛰어나다는 사실을 알 수 있었다.
이하, 본 발명의 다당체 함량이 우수한 수용성 인삼다당체 추출분말의 제조공정에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
<수용성 인삼다당체 추출분말의 제조공정>
1. 제1공정 : 인삼 세정
수삼 또는 건삼을 시중에서 구입하여 물에 깨끗이 세척하여 준비한다.
2. 제2공정 : 분쇄
제1공정에서 준비한 인삼을 파쇄기에 넣고 길이 2 ~ 5 ㎜인 절편으로 분쇄한다.
3. 제3공정 : 인삼추출물 제조
준비한 인삼절편에 인삼절편 중량대비 5 ~ 10 배의 물을 넣고 8 ~ 10 시간 동안 70 ~ 80 ℃로 가열하여 인삼추출물을 제조한다.
4. 제4공정 : 인삼박 제거
상기 제3공정을 거친 인삼추출물을 원심탈수기나 필터프레스를 사용하여 추출액과 인삼박을 분리하고, 분리된 인삼박을 제거한다.
5. 제5공정 : 초고속 원심분리
상기 제4공정을 거친 인삼박이 제거된 인삼추출액을 15,000 ~ 20,000 rpm의 초고속 원심분리장치를 통과시켜 인삼추출액 내의 고분자 물질인 단백질, 탄수화물, 섬유질, 전분을 원심력에 의해 밖으로 퇴출시켜 제거시킨다.
6. 제6공정 : 활성탄 여과
상기 제5공정의 원심분리장치를 거친 추출액을 활성탄 여과장치를 통과시켜 페놀성 화합물, 유기성물질, 중금속 등을 흡착, 제거시킨다.
이때, 사용하는 활성탄은 가성소다 또는 계면활성제를 이용하여 0.4 %로 희석한 알카리용액에 활성탄을 넣고 2 ~ 4 시간 동안 50 ~ 60 ℃로 가열한 후, 2 ~ 5회 반복세척하여 알칼리 성분을 완전히 제거한 후, 건조시킨 다음, 초음파 세척기를 이용하여 음파 세척하여 여과 및 흡착능력을 향상시킨 활성탄을 사용하는 것이 더욱 바람직하다는 것을 알 수 있었다.
7. 제7공정 : 1차정제액 제조
상기 제6공정의 여과액을 마이크로 여과장치(micro filtering system)를 이용하여 순환 통과시켜 비활성 거대 고분자인 탄수화물과 세균 등을 제거하여 1차정제액을 제조한다.
이때, 상기의 마이크로 여과장치는 체의 크기가 0.1 ~ 0.45 ㎛ 인 제균용 마이크로 여과장치를 사용하는 것이 바람직하다.
8. 제8공정 : 2차정제액 제조
상기 제7공정의 1차정제액을 울트라 여과장치(ultra filtering system)를 이용하여 순환 통과시켜 인삼 사포닌 성분과 저분자 당류를 제거한 2차정제액을 제조 한다.
이때, 상기의 울트라 여과장치는 1 ~ 100 K-Dalton 크기의 울트라 여과장치를 사용하여 분자량 800 ~ 1,000의 인삼 사포닌 성분과 분자량 1,000 이하의 저분자 당류를 제거하도록 한다.
9. 제9공정 : 3차정제액 제조
상기 제8공정의 2차정제액을 나노 여과장치(nano filtering system)를 이용하여 잔류하는 중금속 및 농약성분을 제거하고, 저분자 물질을 제거시킨 3차정제액을 제조한다.
이때, 상기의 나노 여과장치는 0.5 K-Dalton 크기의 나노 여과장치를 이용하여 분자량 100 ~ 500의 저분자 물질을 제거하도록 한다.
10. 제10공정 : 인삼다당체 용액 제조
상기 제9공정의 3차정제액을 역삼투압 장치(Reverse Osmosis system)를 이용하여 역삼투막을 통과시켜 나머지 모든 불순물을 99 % 이상 제거하여 인삼다당체 용액을 제조한다.
11. 제11공정 : 감압농축
이 인삼다당체 용액을 감압농축장치를 이용하여 12 ~ 13 브릭스로 농축한다.
12. 제12공정 : 급속냉각
상기 제11공정의 농축액을 -60 ℃로 급속냉각한다.
13. 제13공정 : 동결건조
급속냉각 후 -40 ~ 20 ℃까지 1 ~ 2 시간 간격으로 20 ~ 24 시간 동안 서서 히 온도를 높이면서 서서히 수분을 제거하여 동결건조하여 본 발명의 수용성 인삼다당체 추출분말을 제조한다.
이때, 동결건조는 -40 ℃에서 2시간, -40 ℃에서 -30 ℃까지 1시간 동안 서서히 건조, -30 ℃에서 2시간, -30 ℃에서 -20 ℃로 1시간 동안 서서히 건조, -20 ℃에서 2시간, -20 ℃에서 -10 ℃까지 1시간 동안 서서히 건조, -10 ℃에서 2시간, -10 ℃에서 0 ℃까지 1시간 동안 서서히 건조, 0 ℃에서 2시간, 0 ℃에서 10 ℃까지 1시간 동안 서서히 건조, 10 ℃에서 2시간, 10 ℃에서 20 ℃까지 1시간 동안 서서히 건조, 20 ℃에서 2시간 건조하는 방법으로 서서히 수분을 제거하여 동결건조한다.
또한, 상기의 시간간격은 1 ~ 2 시간 내에서 조절이 가능하다.
상기 본 발명의 수용성 인삼다당체 추출분말은 분자량이 2,000 ~ 400,000 이상이며, 수득률이 5 ~ 7 %이다.
상기의 공정으로 제조된 본 발명의 수용성 인삼다당체 추출분말은 환, 캅셀, 과립, 분말, 액상조성물 등으로 다양하게 제조될 수 있다.
또한, 본 발명의 수용성 인삼다당체 추출분말이 유효량 함유되어 있는 면역관련 질환의 예방 및 개선용 조성물을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 수용성 인삼다당체 추출분말을 유효량 첨가하여 건강보조식품, 기능성식품, 음료조성물, 식품첨가제, 차류, 과자, 캔디, 젤리, 스낵, 빵, 떡 등에 다양하게 이용될 수 있다.
이때, 본 발명의 수용성 인삼다당체 추출분말을 음료조성물, 과자류, 차류 등의 식품에 첨가하는 경우, 인삼다당체 추출분말을 전체중량대비 2 ~ 5 중량%를 첨가하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 다당체 함량이 우수한 수용성 인삼다당체 추출분말에 대하여 실시예 및 실험예를 통하여 상세히 설명하나, 이들이 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
<실시예 1> 본 발명의 수용성 인삼다당체 추출분말의 제조1
수삼 1 ㎏을 시중에서 구입하여 준비한 후, 물에 세척하여 준비하였다.
준비한 인삼을 파쇄기에 넣고 길이 2 ㎜인 절편으로 분쇄하여 준비하였다.
상기의 인삼절편에 물을 10 ㎏ 넣고, 70 ℃로 8 시간 동안 가열하면서 인삼추출물을 제조하였다.
상기의 인삼추출물을 원심탈수기를 사용하여 추출액과 인삼박을 분리한 다음, 인삼박을 제거하였다.
이 인삼박이 제거된 인삼추출액을 15,000 rpm의 초고속 원심분리장치를 통과시켜 인삼추출액 내의 고분자 물질인 단백질, 탄수화물, 섬유질, 전분을 원심력에 의해 밖으로 퇴출시켜 제거시켰다.
활성탄을 시중에서 구입하여 준비하였다.
가성소다를 0.4 %로 희석한 알칼리용액에 준비한 활성탄을 넣고 2 시간 동안 50 ℃로 가열한 후, 2회 반복 세척하여 알칼리 성분을 제거한 후, 건조시킨 다음 초음파세척기를 이용하여 음파 세척하였다.
상기의 활성탄을 사용한 활성탄 여과장치(1 ㎛ 사이즈의 필터)를 통화시켜 페놀성 화합물, 단백질, 아미노산, 탄수화물, 유기산, 중금속을 흡착, 제거시켰다.
상기의 여과액을 0.1 ㎛ 사이즈의 제균용 마이크로 여과장치(micro filtering system ; SARTORIUS사, 독일)를 이용하여 순환 통과시켜 비활성 거대 고분자인 탄수화물과 세균을 제거하여 1차정제액을 제조하였다.
상기의 1차정제액을 1K-Dalton 크기의 울트라 여과장치(ultra filtering system ; SARTORIUS사, 독일)를 이용하여 순환 통과시켜 인삼 사포닌 성분과 저분자 당류를 제거한 2차정제액을 제조하였다.
상기의 2차정제액을 0.5K-Dalton 크기의 나노 여과장치(nano filtering system ; SARTORIUS사, 독일)를 이용하여 잔류하는 중금속 및 농약성분을 제거하고, 저분자 물질을 제거시킨 3차정제액을 제조하였다.
상기의 3차정제액을 역삼투압 장치(Reverse Osmosis system ; SARTORIUS사, 독일)를 통과시켜 나머지 모든 불순물을 99 % 이상 제거하고 인삼다당체 용액을 제조하였다.
이 인삼다당체 용액을 감압농축장치를 이용하여 12 브릭스로 농축한 후, -60 ℃로 급속냉각하였다.
급속냉각 후 -40 ℃에서 2 시간, -40 ℃에서 -30 ℃까지 1 시간 동안 서서히 건조, -30 ℃에서 2 시간, -30 ℃에서 -20 ℃로 1 시간 동안 서서히 건조, -20 ℃에서 2 시간, -20 ℃에서 -10 ℃까지 1 시간 동안 서서히 건조, -10 ℃에서 2 시 간, -10 ℃에서 0 ℃까지 1 시간 동안 서서히 건조, 0 ℃에서 2 시간, 0 ℃에서 10 ℃까지 1 시간 동안 서서히 건조, 10 ℃에서 2 시간, 10 ℃에서 20 ℃까지 1 시간 동안 서서히 건조, 20 ℃에서 2 시간 건조하는 방법으로 서서히 수분을 제거하는 동결건조하여 본 발명의 수용성 인삼다당체 추출분말 70 g을 제조하였다.
<실시예 2> 본 발명의 인삼다당체 고농축정제액의 제조2
건삼 1 ㎏을 시중에서 구입하여 물에 세척하여 준비하였다.
준비한 인삼을 파쇄기에 넣고 분쇄하여 길이가 5 mm인 절편으로 준비하였다.
상기의 인삼절편에 물 5 ㎏을 넣고 80 ℃ 에서 10 시간 동안 가열하면서 인삼추출물을 제조하였다.
상기의 인삼추출물을 필터프레스를 사용하여 추출액과 인삼박을 분리한 다음, 인삼박을 제거하였다.
상기의 인삼박이 제거된 인삼추출액을 20,000 rpm의 초고속 원심분리장치를 통과시켜 인삼추출액 내의 고분자 물질인 단백질, 탄수화물, 섬유질, 전분을 원심력에 의해 밖으로 퇴출시켜 제거시켰다.
활성탄을 시중에서 구입하여 준비하였다.
계면활성제를 0.4 %로 희석한 알칼리용액에 준비한 활성탄을 넣고 4 시간 동안 60 ℃로 가열한 후, 5회 반복 세척하여 알칼리 성분을 제거한 후, 건조시킨 다음 초음파세척기를 이용하여 음파 세척하였다.
상기의 활성탄을 사용한 활성탄 여과장치(1 ㎛ 사이즈의 필터)를 통화시켜 페놀성 화합물, 단백질, 아미노산, 탄수화물, 유기산, 중금속을 흡착, 제거시켰다.
상기의 활성탄 여과장치를 통과한 여과액을 0.45 ㎛ 사이즈의 제균용 마이크로 여과장치(micro filtering system ; SARTORIUS사, 독일)를 이용하여 순환 통과시켜 비활성 거대 고분자인 탄수화물과 세균을 제거하여 1차정제액을 제조하였다.
상기의 1차정제액을 100 K-Dalton 크기의 울트라 여과장치(ultra filtering system ; SARTORIUS사, 독일)를 이용하여 순환 통과시켜 인삼 사포닌 성분과 저분자 당류를 제거한 2차정제액을 제조하였다.
상기의 2차정제액을 0.5 K-Dalton 크기의 나노 여과장치(nano filtering system ; SARTORIUS사, 독일)를 이용하여 잔류하는 중금속 및 농약성분을 제거하고, 저분자 물질을 제거시킨 3차정제액을 제조하였다.
상기의 3차정제액을 역삼투압 장치(Reverse Osmosis system ; SARTORIUS사, 독일)를 통과시켜 나머지 모든 불순물을 99 % 이상 제거하고 인삼다당체 용액을 제조하였다.
이 인삼다당체 용액을 감압농축장치를 이용하여 13 브릭스로 농축한 후, -60 ℃로 급속냉각하였다.
급속냉각 후 -40 ℃에서 2 시간, -40 ℃에서 -30 ℃까지 1.5 시간 동안 서서히 건조, -30 ℃에서 2 시간, -30 ℃에서 -20 ℃로 1.5 시간 동안 서서히 건조, -20 ℃에서 2 시간, -20 ℃에서 -10 ℃까지 1.5 시간 동안 서서히 건조, -10 ℃에서 2 시간, -10 ℃에서 0 ℃까지 1.5 시간 동안 서서히 건조, 0 ℃에서 2 시간, 0 ℃에서 10 ℃까지 1.5 시간 동안 서서히 건조, 10 ℃에서 2 시간, 10 ℃에서 20 ℃ 까지 1.5 시간 동안 서서히 건조, 20 ℃에서 2 시간 동안 건조하는 방법으로 서서히 수분을 제거하며 동결건조하여 본 발명의 수용성 인삼다당체 추출분말 200 g을 제조하였다.
<실시예 3> 본 발명의 수용성 인삼다당체 추출분말이 함유된 캅셀 제조
본 발명의 실시예 1의 방법에 의해 제조된 인삼다당체 추출분말을 준비하였다.
준비한 인삼다당체 추출분말 150 ㎎에 해조칼슘 75 ㎎, 유청분말 48 ㎎, 초유분말 15 ㎎, 락토페린 0.3 ㎎, 비타민B1 염산염 2.7 ㎎, 비타민C 3 ㎎, 자당지방산에스테르 3 ㎎, 스테아린산마그네슘 3 ㎎을 첨가한 다음 드럼 혼합기에 넣고 30 분 동안 30 rpm으로 혼합하였다.
상기의 혼합물을 캅셀충진기를 이용하여 1 캅셀당 300 ㎎이 되도록 충진하고 포장하여 본 발명의 수용성 인삼다당체 추출분말이 함유된 캅셀을 제조하였다.
<실시예 4> 본 발명의 수용성 인삼다당체 추출부말이 함유된 음료조성물 제조
본 발명의 실시예 1의 방법에 의해 제조된 인삼다당체 추출분말을 준비하였다.
조제탱크에 정제수 95 ℓ를 넣고 70 ℃로 가열한 다음, 여기에 타우린 3 g, 구연산 40 g, 구연산나트륨 8 g, 효소처리스테비아 0.06 g, 안식향산나트륨 0.08 g, β-시클로덱스트린 0.2 g을 투입한 다음 30 분간 교반하여 용해시켰다.
이 조제탱크에 준비한 본 발명의 인삼다당체 추출분말 6 ㎏, 액상과당 40 g, 농글리세린 8 g, D-소르비톨 4 g, 허벌향 0.2 g을 투입한 후 전체 부피가 200 ℓ가 될 때까지 정제수를 넣은 후 10 분 동안 교반하였다.
상기의 교반액을 10 ㎛ 필터를 사용하여 여과한 다음, 바이알 트레이에 충전된 바이알을 20 ㎖ 씩 적재하고, 고압스팀멸균기에서 110 ℃에서 30분 동안 살균처리 하여 본 발명의 수용성 인삼다당체 추출분말이 함유된 음료조성물을 제조하였다.
<실시예 5> 본 발명의 수용성 인삼다당체 추출분말이 함유된 캔디 제조
본 발명의 실시예 2의 방법에 의해 제조된 인삼다당체 추출분말을 준비하였다.
통상의 방법으로 캔디를 제조하되, 젤리 조성물의 전체 중량대비 3 중량%의 인삼다당체 추출분말을 첨가하여 본 발명의 수용성 인삼다당체 추출분말이 함유된 캔디를 제조하였다.
<실시예 6> 본 발명의 수용성 인삼다당체 추출분말이 함유된 스낵 제조
본 발명의 실시예 2의 방법에 의해 제조된 인삼다당체 추출분말을 준비하였다.
통상의 방법으로 스낵을 제조하되, 스낵 조성물의 전체 중량대비 3 중량%의 인삼다당체 추출분말을 첨가하여 본 발명의 수용성 인삼다당체 추출분말이 함유된 스낵을 제조하였다.
<실험예 1> 본 발명의 수용성 인삼다당체 추출분말의 분석실험
본 발명의 실시예 1 및 2의 방법으로 제조된 수용성 인삼다당체 추출분말을 준비하였다.
준비한 인삼다당체 추출분말에 대하여 분자량 분석을 위해, 2006년 12월 11일자에 한국화학연구원에 의뢰하여 분석하였다.
분자량은 GPC 분석 조건 및 결과는 다음과 같았다.
1. GPC분석기기 및 분석조건
1) 사용기기
HP 1100(Hewlett Packard 1100) 액체 크로마토그래피,
컬럼 : Waters사의 울트라하이드로겔 120(Ultrahydrogel 120), 울트라하이드로겔 250(Ultrahydrogel 250), 울트라하이드로겔 리니어(Ultrahydrogel Linear)
탐지 : ELSD(SEDEX-55), 50 ℃
2) 분석조건
컬럼온도 : 40 ℃,
이동상 : 증류수,
유동률 : 1.0 ㎖/min,
표준샘플 : Mn : 342(수크로스), Mn : 5,800~1,660,000(플루란)
2. 분석결과
<표 1> 실시예 1의 인삼다당체 추출분말에 대한 분석결과
구 분 머무름시간(min) Mn(수평균분자량) Mw(중량평균분자량)
실시예 1 18.983 145,373 479,954
19.633 43,112 44,506
22.666 6,487 8,276
상기의 표 1의 결과에서 보는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1의 인삼다당체 추출분말은 약 19 분대에 분자량이 약 43,000 이었으며, 약 22 분대에 분자량이 약 6,500 이었음을 확인하였다.
<표 2> 실시예 2의 인삼다당체 추출분말에 대한 분석결과
구 분 머무름시간(min) Mn(수평균분자량) Mw(중량평균분자량)
실시예 2 19.6 85,050 392,754
20.266 26,057 26,844
23.483 2,961 4,831
상기의 표 2의 결과에서 보는 바와 같이, 본 발명의 실시예 2의 인삼다당체 추출분말은 약 19 분대에 분자량이 약 85,000 이었으며, 약 23 분대에 분자량이 약 2,900 이었음을 확인하였다.
<실험예 2> 본 발명의 수용성 인삼다당체 추출분말의 임파구 증식능 실험
본 발명의 실시예 1 및 2의 방법으로 제조된 인삼다당체 추출분말을 준비하였다.
상기의 인삼다당체 추출분말을 원자력의학원 면역학연구실에 의뢰하여 다음과 같이 임파구 증식능을 측정하였다.
6 ~ 8 주령의 BALB/c 마우스의 비장세포를 적출하여 검체가 용량별로 함유된 96 well flat-bottom microplate well 당 1.5 X 105 개의 세포가 들어가도록 분주한 후 37℃, 5% incubator 에서 72시간 배양하였다.
³H-Thymidine 을 2 μCi/well로 처리한 후 4시간 더 배양한 다음 세포를 수확하여 scintillation cocktail을 가해 β-counter로 cpm 을 측정하여 stimulation index (SI)를 구했다.
표준물질로는 concanavalin A (Con A)를 사용하였다.
자극지수는 아래의 계산식에 의해 계산되었다.
자극지수 = 샘플로 배양된 비장세포의 ³H-Thymidine 인코포레이션(cpm)
/대조군 배지로 배양된 비장세포의 ³H-Thymidine 인코포레이션(cpm)
그 결과는 아래의 표 3에 나타내었다.
<표 3> 임파구 증식능 측정실험 결과
구 분 임파구 증식능(SI)
대조군 PBS : 1.0
양성대조군 Con A : 41.8 (2.5 ㎍/㎖)
실시예 1 24.9 (500 ㎍/㎖)
실시예 2 19.5 (500 ㎍/㎖)
상기의 표 3에서 보는 바와 같이, 대조군의 임파구 증식능은 1.0 이었으나, 본 발명의 실시예 1은 24.9(500 ㎍/㎖), 실시예 2는 19.5(500 ㎍/㎖)이었다.
따라서, 본 발명의 수용성 인삼다당체 추출분말의 임파구 증식능이 뛰어나다는 것을 알 수 있었다.
<실험예 3> 본 발명의 수용성 인삼다당체 추출분말의 LAK 세포생성능 실험
본 발명의 실시예 1 및 2의 방법으로 제조된 수용성 인삼다당체 추출분말을 준비하였다.
상기의 인삼다당체 추출분말을 원자력의학원 면역학연구실에 의뢰하여 다음과 같이 LAK(Lymphokine-Activated killer)세포 생성능을 실험하였다.
LAK 세포 생성능은 4시간 51Cr 유리법을 이용하였다.
작동 세포는 비장 세포를 24-well plate(Corning, New York, USA)에 3.0 X 10 cell/㎖ 이 되도록 RPMI640-5% FBS 배지로 희석한 후 30 U/㎖의 IL-2 혹은 검체를 넣고 총 2 ㎖씩 37 ℃, 5 % CO₂배양기에서 5 일 동안 배양하였다.
5일 후 배양액 2㎖ 을 15㎖ tube 에 옮겨 담고 원심 분리하여 세포를 침전 시킨 후 HBSS로 2회 세척하였다.
세포의 농도는 5 X 10 cells/㎖ 로 고정시켰다.
이미 준비해 놓은 작동세포와 표적세포의 비율이 100:1, 30:1 또는 10:1이 되도록 조정하여 96-well U-bottomed microplate(Corning, New York, USA)에 넣고 37 ℃, 5 % CO₂배양기에서 4 시간 동안 배양하였다.
4 시간 후 2,200 rpm에서 5 분간 원심분리하고 상층액을 0.1㎖씩 취해 γ-counter로 상층액에 유리된 Cr에 의한 γ선의 강도를 측정하여 세포 독성 (Cytotoxicity)을 산출하였다.
다음의 식에 의해 세포독성(Cytotoxicity)을 산출한 후 LU 을 구했다.
표준물질로는 인터루킨-2(IL-2)를 사용하였다.
세포독성(Cytotoxicity, %) = ER-SR/MR- SR X 100
* ER: 실험적 억제수치(Experimental release count)
* SR: 자발적 억제수치(Spontaneous release count)
* MR: 최대 결합수치(Maximum incorporation count)
* LD10 : 100만개 세포당 10% 타겟 세포를 lysis 시킬 수 있는 효력세포(effector cell) 수를 의미함(수치가 높을수록 효력 세포(LAK cell)의 생성이 많음을 의미함).
그 결과는 아래의 표 4에 나타내었다.
<표 4> LAK 세포생성능 측정실험 결과
구 분 LAK 세포생성능(Lytic units, LU10)
대조군 PBS : 0
양성대조군 IL-2 : 57.8 (30 units)
실시예 1 5.5 (50 ㎍/㎖)
실시예 2 9.1 (100 ㎍/㎖)
상기의 표 4에서 보는 바와 같이, 본 발명의 인삼다당체 추출분말의 LAK 세포생성능은 실시예 1은 5.5 LU10(50 ㎍/㎖), 실시예 2는 9.1 LU10(100 ㎍/㎖)임을 확인하여, 그 효과가 뛰어나다는 것을 알 수 있었다.
<실험예 4> 본 발명의 수용성 인삼다당체 추출분말의 NO 생성능 실험
본 발명의 실시예 1 및 2의 방법으로 제조된 수용성 인삼다당체 추출분말을 준비하였다.
종래의 방법으로 인삼다당체를 비교제조하여 준비하였다.
상기의 인삼다당체 추출분말을 원자력의학원 면역학연구실에 의뢰하여 다음과 같이 NO 생성능 실험을 실시하였다.
96 well-flat bottomed plate 에 검체를 연속희석(serial dilution) 한 다음 대식세포 세포주인 RAW 264.7 세포를 5 X cells/well 로 분주하고 48 시간 동안 37 ℃, 5 % 인큐베이터에서 배양하였다.
세포내에서 생성된 NO는 세포 밖으로 방출되면서 nitrite(-)로 변환이 되므로 - 를 측정하는 Griess reagent 방법을 이용하였다.
배양한 상층액 100 ㎕와 대조군으로 PBS 100 ㎕을 각각 취하여 96 well-flat bottomed plate 에 넣고 Greiss reagent (1 % sulfanilamide, 0.1 % naphthylenthylenediamine dihydrochloride, 2.5 % phosphoric acid) 100 ㎕ 을 가하여 5 분간 실온에서 반응시킨 다음 540 nm에서 흡광도를 측정하였다.
아질산나트륨(NaNO₂)을 사용하여 용량곡선을 작성하고 NO 생성량을 환산하였다.
표준물질로는 인터페론-감마(IFN-γ)를 사용하였다.
그 결과는 아래의 표 5에 나타내었다.
<표 5> NO 생성능 측정실험 결과
구 분 NO 생성(μmol)
대조군 PBS : 4.1
양성대조군 IFN-γ : 35.3 (50 units)
실시예 1 38.2 (5 ㎎/㎖)
실시예 2 39.6 (5 ㎎/㎖)
상기의 표 5에서 보는 바와 같이, 본 발명의 인삼다당체 추출분말의 NO생성능은 실시예 1이 38.2 μmol(5 ㎎/㎖), 실시예 2가 39.6 μmol(5 ㎎/㎖)로 뛰어나 다는 것을 알 수 있었다.
본 발명에 의해 인삼에서 인삼다당체를 효율적으로 분리하고, 이 인삼다당체의 함량을 월등히 높이고, 고순도로 정제한 수용성 인삼다당체 추출분말이 제공되고, 그 인삼다당체 추출분말을 대량생산을 할 수 있는 방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 의해 수용성 인삼다당체 추출분말이 유효성분으로 포함된 면역관련 질환의 예방 및 개선용 조성물이 제공된다.
또한, 본 발명의 수용성 인삼다당체 추출부말이 포함된 기능성 식품, 건강보조식품, 음료조성물, 식품첨가제, 차류, 과자류 등 다양한 인삼가공식품으로 제조되어, 인삼가공산업의 발전에 이바지할 수 있다.

Claims (8)

  1. 인삼다당체의 제조방법에 있어서,
    수삼 또는 건삼을 물에 세척하여 준비하는 제1공정,
    준비한 인삼을 분쇄하여 인삼절편으로 제조하는 제2공정,
    준비한 인삼절편에 인삼절편 중량대비 5 ~ 10 배의 물을 넣고 8 ~ 10 시간 동안 70 ~ 80 ℃로 가열하여 인삼추출물을 제조하는 제3공정,
    이 인삼추출물을 원심탈수기나 필터프레스를 사용하여 인삼박을 분리.제거하는 제4공정,
    제4공정을 거친 추출물을 초고속 원심분리장치(15,000 ~ 20,000 rpm)를 통과시켜 인삼추출액 내의 단백질, 탄수화물, 섬유질을 제거하는 제5공정,
    제5공정을 거친 추출액을 활성탄 여과장치를 통과시켜 페놀성 화합물, 유기성물질, 중금속을 흡착, 제거하는 제6공정,
    제6공정을 거친 여과액을 제균용 마이크로 여과장치를 사용하여 비활성 거대 고분자인 탄수화물과 세균을 제거시켜 1차정제액을 제조하는 제7공정,
    이 1차정제액을 울트라 여과장치(ultra filtering system)를 사용하여 분자량 800 ~ 1,000의 인삼 사포닌 성분과 분자량 1,000 이하의 저분자 당류를 제거하여 2차정제액을 제조하는 제8공정,
    이 2차정제액을 나노 여과장치(nano filtering system)를 이용하여 분자량 100 ~ 500의 저분자 물질을 제거하여 3차정제액을 제조하는 제9공정,
    이 3차정제액을 역삼투압 장치(Reverse Osmosis system)를 통과시켜 인삼다당체 용액을 제조하는 제10공정,
    이 인삼다당체 용액을 감압농축장치를 이용하여 12 ~ 13 브릭스로 농축하는 제11공정,
    이 인삼다당체 농축액을 -60 ℃로 급속냉각하는 제12공정,
    급속냉각 후 -40 ~ 20 ℃까지 1 ~ 2 시간 간격으로 20 ~ 24 시간 동안 서서히 온도를 높여 동결건조하는 제13공정을 거쳐 수용성 인삼다당체 추출분말을 제조하는 것으로 구성된,
    수용성 인삼다당체 추출분말의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    제6공정의 활성탄 여과장치는, 가성소다 또는 계면활성제를 0.4 %로 희석하여 준비한 알카리용액에 통상적인 활성탄을 넣고 2 ~ 4 시간 동안 50 ~ 60 ℃로 가열한 후, 2 ~ 5회 반복세척하여 알칼리 성분을 완전히 제거한 후, 건조시킨 다음, 초음파 세척기를 이용하여 음파 세척하여 여과 및 흡착능력을 향상시킨 활성탄을 사용하는 것이 특징인,
    수용성 인삼다당체 추출분말의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    제7공정의 마이크로 여과장치(micro filtering system)는, 체의 크기가 0.1 ~ 0.45 ㎛인 제균용 마이크로 여과장치를 사용하여 비활성 거대 고분자인 탄수화물과 세균을 제거시키는 것이 특징인,
    수용성 인삼다당체 추출분말의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    제8공정의 울트라 여과장치(ultra filtering system)는, 체의 크기가 1 ~ 100 K-Dalton인 울트라 여과장치를 사용하여 분자량 800 ~ 1,000의 인삼 사포닌 성분과 분자량 1,000 이하의 저분자 당류를 제거하는 것이 특징인,
    수용성 인삼다당체 추출분말의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    제9공정의 나노 여과장치(nano filtering system)는, 체의 크기가 0.5 K-Dalton 크기의 나노 여과장치를 이용하여 분자량 100 ~ 500의 저분자 물질을 제거하는 것이 특징인,
    수용성 인삼다당체 추출분말의 제조방법.
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