KR100970108B1

KR100970108B1 - Ｇａｂａ와 모나콜린-ｋ 함량을 증대시킨 고기능성 홍국홍삼 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR100970108B1
Application number: KR1020080021802A
Authority: KR
Inventors: 강인호; 박양순
Original assignee: 강인호; 박양순
Priority date: 2008-03-10
Filing date: 2008-03-10
Publication date: 2010-07-15
Also published as: KR20090096776A

Abstract

본 발명은 GABA와 모나콜린 K 함량을 증대시키기 위한 고기능성 홍국 홍삼의 제조방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 홍삼에 현미가루를 혼합한 후 홍국균을 접종하여 고체 배양함으로써 홍삼이 갖는 인체에 유효한 성분을 극대화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 홍국이 함유한, 신경안정효과를 가지는 GABA와 혈중콜레스테롤 저하물질인 모나콜린 K를 증대시켜 소비자의 기호에 부응하는 건강증진 및 성인병 예방을 위한 기능성 식품으로서 유용하게 사용될 수 있다.

홍삼, 홍국, GABA, 모나콜린 K

Description

ＧＡＢＡ와 모나콜린-Ｋ 함량을 증대시킨 고기능성 홍국 홍삼 및 그의 제조방법{Red coji ginseng and the producing method therof}

본 발명은 GABA와 모나콜린 K 함량을 증대시킨 고기능성 홍국 홍삼 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 홍삼이란 수삼을 껍질째 건조시켜 수분 함량 14% 이하가 되도록 가공한 것으로서, 제조과정 중 갈색화 반응이 촉진되어 농다갈색의 색상을 띠며, 매우 단단한 형태로 원형을 유지시킨 인삼을 말한다. 홍삼은 제조과정에서 열분해에 의하여 성분의 부분 구조 변화가 일어나 인체에 유익한 특수 성분이 생성되는데, 이는 수삼이나 백삼 등 다른 인삼에는 들어있지 않고 홍삼에만 들어있는 것으로 노화 억제성분(말톨, Maltol), 암세포 증식억제성분 및 항종양성분, 암세포 전이 억제 성분 등이 함유되어 있다. 홍삼은 항균성분, 항암성분, 혈당강화성분, 비만억제성분, 노화억제성분, 중금속해독성분 등의 특수성분을 함유하고 있다. 그리고, 홍삼은 제조과정에서 인삼조직 중의 전분 입자가 졸(Sol) 상태에서 겔(Gel) 상태로 전환되기 때문에 인삼보다 소화흡수가 잘 되고, 인삼은 껍질 바로 안쪽에 여러 가지 유효성분들이 축적되어 있는 망상조직이 존재하는데 홍삼은 이와 같은 유 효성분이 축적되어 있는 껍질(망상조직)을 벗기지 않고 가공하므로 유효성분의 함량이 높아 효능이 우수하다. 또한, 홍삼은 제조과정에서 증숙 공정을 거치게 되는데 이때 조직 중의 전분 입자가 호화되어 건조 후에 조직이 견고해지는데 증숙 공정을 거치는 동안 각종 효소들이 불활성화되어 자가소화작용이 일어나지 않게 되므로 품질 안정성이 우수하고 장기간 보관해도 내용성분의 변화가 없는 특징이 있다.

홍국(紅麴, MONACUS PILOSUS)은 된장, 간장, 청주 등의 양조식품에 사용되는 누룩의 일종으로 균사가 붉은색을 띠고 있기 때문에 홍국이라고 부르며, 한국을 비롯하여 중국, 홍콩, 일본 및 대만 등에서 오래전부터 전통식품에 사용해왔다. 예로부터 중국과 대만에서는 홍국을 여러 종류의 발효식품에 사용해 오고 있으며, 술, 홍유부, 야채 등은 그 대표적인 식품으로서 착색 및 방부목적으로 홍국을 사용해 왔다. 일본에서는 1970년대 들어 식품첨가물로 사용돼 오던 일부 타르계 합성착색료의 안전성이 문제가 되면서 홍국을 천연색소로서 이용하게 되어 그 소비량이 매년 증대되고 있다. 특히 고지혈증, 심혈관 질환, 뇌혈관질환, 동맥경화, 고혈압, 저혈압, 협심증, 뇌졸중, 당뇨, 지방간, 비만, 고혈당증 등의 만성질환 예방, 치료 및 혈중 콜레스테롤 저하에 탁월한 효과를 보이는 모나콜린 K 뿐만 아니라 이와 유사한 구조를 지니면서 생리활성효과가 유사한 동일계의 다른 활성물질들이 다량 존재한다. 홍국이 생성하는 색소성분은 항암, 항균 및 항산화효과가 있으며 천연색소, 기능성 식품원료로서 햄이나 소시지 등의 육가공품에도 적용하고 된장과 고추장을 비롯하여 식초, 두부, 간장, 음료수 및 빵 등에 첨가하고 있을 만큼 널리 알려져 있다.

GABA는 γ-아미노부티르산(Gamma-Amino Butyric Acid; 이하 "GABA"라 함)의 약자이며, 억제성 신경전달물질로서 뇌 혈류개선, 산소공급 증가, 뇌세포 대사기능을 촉진시켜 신경안정작용, 스트레스 해소, 기억력 증진, 혈압강하작용, 우울증 완화, 중풍과 치매예방, 불면, 비만, 갱년기 장애 등에 효과가 있는 것으로 알려져 있으며, 최근 뇌졸중 및 결장암, 대장암 세포의 전이 및 증식억제효과가 있는 것으로 밝혀지고 있다. 식물에서는 해충의 공격이나 종자의 발아시 또는 기계적 자극, 온도, 수분, 빛, 산소, 등의 여러 외부환경요인에 의해 그 함량이 급격히 증진되므로, 식물세포의 활성화를 통한 성장과 자기보호기능에 중요한 역할을 하게 된다. 따라서, 식물체에서 GABA는 외부환경을 적절히 조절하여 줌으로써, 그 함량을 크게 증진시킬 수 있는 물질인 것으로 알려져 있다.

GABA는 식품소재, 건강보조식품, 기능성 식품, 약, 우유, 과자, 마요네즈, 죽, 떡, 발효유, 드링크, 김치, 현미, 두부, 낫토, 두유 등에 적용되고 있고, 기능성 식품의 성분으로 그 활용성이 증가하고 있다.

최근에 이르러서는 소비자의 관심이 질 높은 건강 기능성 제품을 요구하고 있으나 GABA와 모나콜린 K와 같은 기능성 성분이 충분히 함유된 홍삼에 관한 연구는 아직 미흡하다. 특허 제635132호는 홍국인삼 제조방법에 관한 것으로서, 20~30℃로 2~7일간 배양한 홍국균을 증자된 쌀에 접종하여 20~30℃로 7~20일간 고체배양한 후 인삼에 상기 고체배양된 홍국균을 접종하여 20~30℃로 7~20일간 배양하여 홍국 인삼을 제조하는 방법을 개시하였다. 그러나, 이와 같은 제조 방법은 모나콜린 K의 함량이 0.3% 이하로서 낮아 이를 개선하여 함량을 높이는 방법이 필요하다.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 홍삼에 홍국균의 고체배양기술을 이용하여 GABA와 모나콜린 K 성분이 증진된 고기능성 홍국 홍삼을 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 상기 제조방법으로 홍삼의 유효성분인 진세노사이드 8종 성분이 강화되고 홍국의 신경안정효과를 가지는 GABA와 혈중콜레스테롤 저하물질인 모나콜린 K의 함량이 증대된 고기능성 홍국 홍삼을 함유한 기능성 식품 및 미용제품을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 홍삼에 현미가루를 혼합 후 홍국균을 접종하여 고체배양을 하는 것을 특징으로 하는 고기능성 홍국 홍삼의 제조방법을 제공한다.

본 발명은 홍삼에 홍국을 고체배양기술을 접목하여 고기능성 홍국 홍삼 제조 방법으로 GABA와 모나콜린-K 함량을 증가시키고, 진세노사이드 성분 중 Rg3, Rh1을 증가시키는 고기능성 홍국 홍삼의 제조방법을 제공한다. 또한 홍삼에 홍국을 고체 발효하여 홍삼의 약리 작용과 효능에 홍국의 신경안정 효과를 가지는 GABA와 혈중콜레스테롤 저하물질인 모나콜린 K 함량이 증진된 홍국 홍삼 제조로 건강증진을 위한 기능성 식품을 제공할 수 있다.

본 발명은 홍삼에 현미가루를 혼합하여 수분 함량을 35~50%로 조절한 후 홍국균 모나스커스 필로수스(Monascus pilosus)를 초기 산도 pH 5 조건에서 30~35℃로 10~40일간 고체배양하는 단계를 포함하는 GABA와 모나콜린 K 함량을 증대시킨 고기능성 홍국 홍삼 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 홍삼이 4번 이상 증숙 및 건조한 것임을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 홍국균 고체배양 이후에 배양온도를 25~29℃로 낮추어 배양함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 고체배양 3일 이후에 글루탐산 나트륨 0.1~0.3%(w/w)을 첨가하는 것을 특징으로 한다.

뿐만 아니라, 본 발명은 상기 방법으로 제조되며, GABA 200mg/100g 이상, 모나콜린 K 200mg/100g 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 고기능성 홍국 홍삼을 제공한다.

본 발명에 의한 바람직한 홍국 홍삼 제조방법을 자세히 설명한다.

먼저 홍삼을 준비한다. 수삼을 세척하여 4번 찌고 4번 냉동 건조하여 수분함량이 15% 이하로 제조된 홍삼을 준비한다.

그 다음으로는 홍삼을 당에 침지한다. 50%(w/v) 설탕물에 상기 4증4포된 홍삼을 한 시간 동안 침지한다.

상기 당침된 홍삼을 채반에 올려놓고 6시간 동안 물기를 제거한다.

100~150mesh 정도로 분쇄된 현미가루를 물기가 제거된 홍삼 중량의 10%(w/w)만큼 넣고 혼합한다.

혼합된 현미와 홍삼을 버섯배양용 용기에 넣은 후 멸균기 안에서 121℃로 20분 동안 멸균한다.

PD 브로쓰 배지에 모나스커스(Monascus) 균주를 접종하여 30℃, 150rpm의 진탕배양기에서 5일 동안 배양한다.

멸균된 홍삼에 상기 배양된 홍국균 즉 모나스커스 균주를 홍삼 중량대비 10중량% 접종한 후 고체배양실에서 10~15일 동안 배양한다. 단, 배양 3일 동안 30~35℃온도를 유지하고, 그 이후부터는 25~28℃로 온도를 낮추어 배양하며, 백열등으로 광처리하여 고체배양한다.

이와 같이 배양한 경우 종래의 홍국 홍삼 배양에 비하여 GABA와 모나콜린 K의 함량이 현저히 증가되고, 진세노사이드 Rg3. Rh1의 함량이 증대된 홍국 홍삼을 얻을 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명의 구성을 좀더 자세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 아래 실시예의 기재에만 한정되는 것이 아님은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.

실시예 1: 홍국균 균주 선발

고기능성 홍국 홍삼을 제조할 수 있는 균주를 선발하기 위하여 홍국 생산에 사용되어 온 식품미생물인 다양한 모나스커스(Monascus) 균주를 시험에 사용하였다. 홍삼에 홍국을 접종하여 10일 고체배양한 후 GABA 및 모나콜린 K 함량을 측정하였다.

표 1에 나타난 바와 같이, 모나스커스 필로수스(Monascus pilosus)가 다른 모나스커스 속 균주(Monascus.sp)보다 활성물질인 GABA와 모나콜린 K의 함량이 높은 홍국 홍삼을 생산함을 알 수 있었다.

균주명	GABA 함량(mg/100g)	모나콜린 K의 함량(mg/100g)
Monascus rubber KCCM 60392	0.02	0.07
Monascus purpureus KCCM 35473	0.054	0.0004
Monascus purpureus KCCM 60169	0.047	0.0005
Monascus pilosus KCCM 60084	10	15
Monascus pilosus KCCM 60398	8	0.37
Monascus pilosus KCCM 60399	7	0.1

실시예 2: 홍삼 재료 선발

모나스커스 필로수스(Monascus pilosus) KCCM 60084를 사용하여 증숙-건조횟수가 다른 홍삼에 접종하여 활성물질인 GABA와 모나콜린-K의 함량을 비교하였다.

표 2 결과에서 보듯이 다소 차이는 없었지만 홍국 홍삼의 성상과 활성물질 함량, 진세노사이드 함량 그리고 생산성을 고려할 때 4증 4포, 5증 5포, 6증 6포 홍삼이 적절한 재료임을 알 수 있었다.

조건	GABA 함량 (mg/100g)	모나콜린 K의 함량 (mg/100g)
1증1포	9.7	13.7
2증2포	9.7	13.9
3증3포	9.8	14.9
4증4포	10.2	15.2
5증5포	10.2	15.2
6증6포	10.1	15.1
7증7포	10.1	14.9
8증8포	10.2	14.9
9증9포	10.1	14.9

실시예 3: 고체배양조건 확립

GABA와 모나콜린 K 함량이 증가된 고기능성 홍국 홍삼을 제조하기 위한 고체배양조건을 확립하기 위해서 고체배양 혼합기질조성비, 배양 온도 전환, pH, 수분함량, 첨가배지조성, 광처리, 배양시간 등을 변화시키면서 결과를 비교하였다.

실시예 3-1: 고체배양 혼합기질

GABA와 모나콜린 K 함량을 향상시키기 위해서 홍삼과 다양한 곡류를 대상으로 적합성이 뛰어난 기질을 검토한 후 기능성 함량을 비교하였다.

곡분 종류	GABA 함량 (mg/100g)	모나콜린 K 함량 (mg/100g)
무첨가	10	15
쌀가루	18	20
보리가루	22	18
현미가루	50	40
콩가루	33	24

상기 표 3에서 보듯이, 현미가루를 첨가한 경우가 곡분을 첨가하지 않은 경우보다 활성물질 함량이 3~5배 높은 함량을 가진 홍국 홍삼을 제조할 수 있음을 알 수 있었다.

현미가루 첨가량은 홍삼 중량 100중량%를 기준으로 할 때 5~50중량%가 바람직한 것으로 나타났다(결과 미첨부). 현미가루가 5중량% 미만이면 GABA와 모나콜린 K의 함량 증가가 미미하며, 50중량%를 넘으면 현미가루 증대에 따른 GABA와 모나콜린 K의 함량 증대효과가 감소한다.

실시예 3-2: 고체배양 온도 전환

고기능성 홍국 홍삼을 제조하기 위한 고체배양조건을 확립하기 위해서 배양 온도 전환에 따른 활성물질 함량 등을 비교하였다.

고체배양 3일 동안은 35℃로 유지하다가 4일째 배양온도를 28℃로 전환하였을 때 온도 전환을 하지 않고 35℃로 유지하여 배양한 경우에 비하여 이차 대사산물인 GABA와 모나콜린 K의 함량이 1.5배 이상 증가함을 알 수 있었다.

전환(Shift) 배양온도 (℃)	GABA 함량 (mg/100g)	모나콜린 K 함량 (mg/100g)
20	39	44
23	61	53
25	65	60
28	78	66
30	55	48
35	50	40

실시예 3-3: 고체배양 최적수분함량 확립

고기능성 홍국 홍삼을 제조하기 위한 고체배양조건을 확립하기 위해서 고체배지 수분 함량에 따른 GABA와 모나콜린 K의 활성물질 함량 등을 비교하였다.

고체배양의 초기수분함량을 비교한 결과, 40%에서 활성물질 함량이 최대로 증가함을 알 수 있었다.

고체배지 초기수분함량 (%)	GABA 함량 (mg/100g)	모나콜린 K 함량 (mg/100g)
30	73	50
40	84	77
50	75	68
60	72	63

실시예 3-4: 고체배지 pH

고기능성 홍국 홍삼을 제조하기 위하여 고체배지의 초기 pH와 GABA와 모나콜린 K 함량을 비교하였다.

고체배양의 초기 pH를 비교한 결과, pH 4~5.5에서 활성물질이 가장 많이 생성됨을 알 수 있었다.

고체배지 pH	GABA 함량 (mg/100g)	모나콜린 K 함량 (mg/100g)
3	73	50
4	80	73
5	85	78
6	72	63

실시예 3-5: 고체배양 첨가 배지 확립

활성물질 함량을 증가시키기 위해서 홍삼과 발아현미 이외에 4종의 배지성분을 고체배양 3일 이후에 첨가함으로써, 이차대사산물인 GABA와 모나콜린 K 함량을 비교한 결과, 글루탐산나트륨을 첨가한 경우 무첨가보다 GABA와 모나콜린 K 함량이 2배 가량 증가됨을 알 수 있었다.

무기염류 종류	GABA 함량 (mg/100g)	모나콜린 K 함량 (mg/100g)
무첨가	78	69
글루코노락톤(Gluconolactone)	89	64
글루코네이트산 나트륨(Sodium gluconate)	80	70
MgSO₄	85	75
글루탐산나트륨	160	140

실시예 3-6: 광처리

활성물질 함량을 증대시키기 위해서 고체배양 3일 후 광처리한 실험군과 무처리한 대조군을 비교한 결과, 이차대사산물인 가바와 모나콜린 K 모두 광처리한 실험군이 무처리한 대조군보다 1.5배 향상되었다. 이때 광처리 조건은 조도가 200~500 Lux로 고체배양기간 내내 연속적으로 처리한다.

광처리 유무	GABA 함량 (mg/100g)	모나콜린 K 함량 (mg/100g)
무처리(대조군)	160	140
광처리(실험군)	240	210

실시예 3-7: 고체배양 시간

배양일수에 따른 이차대사산물인 가바와 모나콜린 K 함량을 비교한 결과, 배양시간에 따라 이차대사산물의 함량이 증가됨을 알 수 있었다. 이때 배양 시간 외의 다른 조건은 상기 실시예 3-1 내지 3-6에서 얻어진 최적 조건을 적용하였다.

그 결과, 40시간 배양한 경우 GABA와 모나콜린 K의 함량이 가장 많음을 확인하였다.

배양시간 (hr)	GABA 함량 (mg/100g)	모나콜린 K 함량 (mg/100g)
10	235	200
20	248	240
30	256	260
40	267	280
50	264	275

실시예 4: 홍국 홍삼의 가바 , 모나콜린 K, 진세노사이드 함량 측정

상기 실시예 3-1 내지 3-7을 통하여 확립된 홍국 홍삼 고체배양조건은 기존 배양조건(홍삼에 혼합기질 없이 홍국균을 접종하여 24~35℃에서 배지 무첨가 및 광처리 없이 10일 동안 고체배양)에 비해 이차 대사산물인 GABA 또는 모나콜린 K의 함량이 20배 이상 증가함을 볼 수 있었고, 홍삼의 유효성분인 진세노사이드 중 Rg3와 Rh1은 기존 배양조건에 의하여 얻어지는 함량보다 상당량 증가함을 확인할 수 있었다.

구분	기존 배양 조건	본 발명의 조건
GABA 함량 (mg/100g)	10	267
모나콜린-K의함량 (mg/100g)	15	280
Rb1	5.25	7.79
Rb2	2.12	5.39
Rc	3.16	7.66
Rd	2.89	7.09
Re	2.69	1.87
Rg1	0.75	1.08
Rg3	18.76	40.25
Rh1	3.37	11.19

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 홍국 홍삼 제조방법을 도시한 것이다.

Claims

홍삼에 현미가루를 홍삼 중량 대비 5~50중량% 혼합하여 수분 함량을 35~50%로 조절한 후 홍국균 모나스커스 필로수스(Monascus pilosus)를 초기 산도 pH 5 조건에서 30~35℃로 10~40일간 고체배양하는 단계를 포함하는 GABA와 모나콜린 K 함량을 증대시킨 고기능성 홍국 홍삼 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 홍삼은 4번 이상 증숙 및 건조한 것임을 특징으로 하는, GABA와 모나콜린 K 함량을 증대시킨 고기능성 홍국 홍삼 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 홍국균 고체배양 이후에 배양온도를 25~29℃로 낮추어 배양함을 특징으로 하는, GABA와 모나콜린 K 함량을 증대시킨 고기능성 홍국 홍삼 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 고체배양 3일 이후에 글루탐산 나트륨 0.1~0.3%(w/w)을 첨가하는 것을 특징으로 하는, GABA와 모나콜린 K 함량을 증대시킨 고기능성 홍국 홍삼 제조방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되며, GABA 200mg/100g 이상, 모나콜린 K 200mg/100g 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 고기능성 홍국 홍삼.