KR101072882B1 - 항산화 활성이 우수한 고장초 농축물의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 고장초 농축물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고장초를 세척하여 절단한 후 2단계의 효소 발효와 1단계의 유산균 발효 과정을 통해 항산화 효과가 우수한 고농도 고장초 농축물을 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 고장초 원료를 절단함으로써 1차 효소 발효 공정의 시간을 단축시킬 수 있고, 1차 효소 발효 공정을 함으로써 고장초의 유효성분인 항산화 성분이 최대로 증대되고 추출을 용이하게 할 수 있다. 또한, 2단계 효소 발효와 1단계 유산균 발효 과정을 통해 강한 항산화 물질을 함유하는 고농도 고장초 농축물을 제조할 수 있게 된다.

항산화, 고장초, 다단계 발효, 효소 발효, 유산균 발효

Description

항산화 활성이 우수한 고장초 농축물의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 고장초 농축물{Method for preparing Zizania latifolia extracts having good antioxidant activity}

본 발명은 항산화 활성이 우수한 고장초 농축물의 제조 방법과 이에 의해 제조된 고장초 농축물에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 고장초를 세척하여 절단한 후 2단계의 효소 발효와 1단계의 유산균 발효 과정을 통해 항산화 효과가 우수한 고농도 고장초 농축물을 제조하는 방법에 관한 것이다. 그리고 상기의 방법으로 제조된 고장초 농축물에 관한 것이다.

고장초(줄풀)(Zizania latifolia)는 강가나 연못, 방죽 같은 데에 무리를 지어 흔히 자란다. 잎은 갈대를 닮았는데 갈대보다 훨씬 넓고 키도 갈대보다 크다. 벼과에 딸린 여러해살이풀로 키는 1~2m쯤 자라고 진흙 속에 굵고 짧은 뿌리가 옆으로 뻗으면서 자란다. 잎은 길이 50cm에서 1m, 넓이는 2~3cm쯤이며 아래쪽이 둥글고 끝이 뾰족하다. 꽃은 8~9월에 30~50cm 되는 꽃이 싹이 올라와서 이삭모양으로 연한 황록색 꽃이 피어 10월에 길이 2cm쯤 되고 길쭉하게 생긴 열매가 익는다.

고장초 열매는 옛날에 구황식품으로 흔히 먹었다. 서양에서는 고장초의 열매를 와일드 라이스(Wildrice), 곧 야생쌀이라고 부른다. 한자로는 고미(苽米), 교백자(狡白子), 고실(孤實) 등으로 부른다.

고장초는 유기질이 매우 풍부한 강바닥의 진흙탕 속에서 자라므로 뿌리 틈에는 조개, 미꾸라지, 메기, 가물치, 거머리, 뱀, 개구리 같은 생물들이 많이 산다.

고장초는 잎이 날카로워 살갗에 스치면 상처가 생긴다. 옛날 고장초 사이에서 웃통을 벗고 조개를 잡던 사람들의 팔이나 몸통에는 흔히 고장초에 긁힌 상처가 있었다.

고장초는 불가사의한 효력을 지닌 약초이다. 잎과 뿌리를 그늘에 말렸다가 차로 끓여 마시면 거의 만병통치약이라 할 만큼 여러 질병에 효과가 있다. 당뇨병, 고혈압, 중풍, 심장병, 변비, 비만, 동맥경화 등 온갖 질병에 효과가 있을 뿐 아니라 몸 안에 있는 온갖 독을 푼다. 특히 장과 위를 튼튼하게 한다.

고장초의 열매는 가을철에 따서 겉껍질을 벗겨 내고 햇볕에 말려 먹는다. 쌀 대신 밥을 지어 먹을 수 있다. 녹말, 당분 그리고 갖가지 미량 원소들이 많이 들어있어 영양이 풍부하다. 열을 내리며 소변을 잘 나오게 하고 위와 장을 고르게 하여 설사와 변비를 없애고 허약한 체질은 튼튼하게 바꾸어 주는 효과가 있다. 고장초 열매를 오래 먹으면 당뇨병을 고칠 수 있다.

고장초의 잎과 뿌리, 줄기에는 단백질 1.2％과 기름 0.1％, 회분0.5％ 그리고 미량원소가 많이 들어 있다. 또한, 폴리페놀, EGCG, 탄닌, 인삼의 주요성분인 사포닌도 여러 종류가 들어 있는 것으로 나타났다.

고장초를 끓인 물에 목욕을 하면 180℃에서도 죽지 않는 특이한 미생물이 생긴다. 이 미생물은 고장초를 달인 물에 사람의 체액에 닿았을 때만 생긴다고 한다. 이 미생물의 작용으로 고장초를 끓인 물은 상온에서 3~4개월을 두어도 상하거나 변질되지 않으며 이 물로 목욕을 하면 피부 깊숙히 숨어 있는 온갖 병균과 노폐물, 독소들이 몸 밖으로 빠져 나와 몸이 날아갈 듯이 가뿐하게 될 뿐만 아니라 살결이 옥 같이 고와지고 습진, 옴, 종기 따위의 온갖 피부병들이 낫는다.

고장초는 최고의 해독제이기도 하다. 농약 중독증이나 식중독, 술중독, 화학약품 중독 같은 갖가지 중독에 고장초 뿌리를 생즙을 내어 마시거나 달여서 마시면 신기하다 싶은 만큼 효과를 본다. 화상이나 동상에는 달인 물로 씻는다.

고장초는 인체의 면역력을 키우는 데에 효력이 크다. 고장초나 뿌리를 잘게 썰어 그늘에서 말려 차로 늘 끓여 마시면 노화를 막고 젊음을 유지하는데 도움이 된다. 체질이 튼튼해져서 여간해서는 병에 걸리지 않게 되고 병에 걸리더라도 쉽게 낫게 된다.

고장초는 성질이 찬 편이므로 소양체질에 좋고 소음이나 태음체질에는 좋지않다. 소음이나 태음체질인 사람은 꿀을 더하여 복용하는 것이 좋다. 알코올 중독에는 줄 뿌리 신선한 것 35~70g을 생즙에 내어 마시거나 달여서 마신다. 술을 오래 마셔서 간이 나빠졌을 때에도 효과가 좋다. 고장초 뿌리 달인 물을 마시고 나서 술을 마시면 잘 취하지 않고 또 술에 취한 사람한테 고장초 뿌리 생즙이나 달인 물을 마시게 하면 곧 깨어난다.

동의치료에서 열매를 열내림약, 오줌내기약으로 쓴 기록이 있으며 장과 위를 고르게 하고 지갈작용이 있어 열성구갈, 어린이 설사증에 쓴다. 전초와 뿌리 줄기도 같은 목적에 썼다고 한다. 민간에서 잎을 심장 핏줄 계통 질병과 간, 폐, 콩팥, 위 질병에 쓰며 뿌리줄기를 화상 치료에 쓴다.

종래 고장초에 관한 연구로서 박원형 등은 그들의 논문 “H2O2로 유발된 Neuro2A 신경세포고사에 대한 줄풀의 억제 효과”(동의생리병리학회지 19권 4호 p.1062 ~ p.1067, 2005)에서 고장초(줄풀)이 DNA 분획화 및 그에 의한 아폽토시스를 저해하고, 항산화 활성이 우수함을 보고한 바 있다.

또한, 대한민국 특허출원 제10-1983-0001672호 “고장초 분말의 제조방법”에 세절한 고장초를 가압증기솥에서 2시간동안 쪄낸 다음 로라에서 섬유질을 짓이긴 것을 50~60℃의 숙성실에서 72시간 숙성시킨 후 가압 증기솥에서 4시간 증숙하고 이를 120~130℃의 열풍으로 건조 분쇄함을 특징으로 하는 고장초 분말의 제조방법이 개시되어 있다.

또한 대한민국 특허출원 제10-1987-0012250호 “고장초 과립 식품의 제조방법”에 고장초의 잎과 줄기를 햇빛에 완전 건조한 후 수세 절단하고 통산의 스팀솥에서 100~120C의 증기열로 약 30분간 찐 다음 다시 햇볕에 수분 함량 13~16％로 건조시키고 별도의 고장초 농축 액기스에 이스트를 넣어 효모균에 배양 증식시킨 혼합효소 현탁액에 반건조 상태인 고장초에 균일하게 살포시켜 온도 25℃ 습도80~90％의 발효실에 3일간 발효 숙성하고 발효 숙성이 끝난 재료를 회전 배소에 넣어 20~30분간 배소한 후 즉시 실온으로 냉각건조시켜 200매쉬(mesh) 입도로 분쇄하여 다시 과립기에 투입함을 특징으로 하는 고장초 과립식품의 제조방법이 개시되어 있다.

상기와 같은 종래의 연구들을 바탕으로 본 발명자들은 고장초를 원료로 하여 항산화 활성을 갖는 고장초 농축물을 제조하기 위하여 예의 연구를 거듭한 결과, 고장초를 다단계 발효시킴으로써 보다 항산화 효과가 우수한 고장초 농축물을 제조할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명의 목적은 고장초를 세척하여 절단한 후 2단계의 효소 발효와 1단계의 유산균 발효 과정을 통해 항산화 효과가 우수한 액상 또는 건조상 또는 분말상의 고농도 고장초 농축물을 제조하는 방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 고장초를 세척하여 절단한 후 2단계 효소 발효와, 1단계 유산균 발효 과정을 통해 항산화 효과가 우수한 고농도 고장초 농축물을 제조하고, DPPH 라디칼 소거활성 측정 및 크산틴 산화효소 억제 및 슈퍼옥사이드 소거활성 측정을 통해 본 발명의 방법으로 제조된 고장초 농축물의 우수한 항산화 활성을 나타냄을 확인함으로써 달성되었다.

본 발명은 고장초를 세척한 후 절단하는 공정; 상기 고장초에 정제수와 효소 를 가하여 1차 발효시키고, 얻어진 발효액을 실활시켜 1차 고장초 발효액을 얻는 공정; 상기 1차 고창초 발효액에 효소를 가하여 2차 발효시키고, 얻어진 발효액을 실활시켜 2차 고장초 발효액을 얻는 공정; 상기 2차 고장초 발효액을 1차 여과 및 농축하여 1차 고장초 농축액을 얻는 공정; 상기 1차 고장초 농축액에 정제수와 유산균을 가하여 3차 발효시키고, 얻어진 발효액을 실활시켜 3차 고장초 발효액을 얻는 공정; 및 상기 3차 고장초 발효액을 여과 및 농축하여 최종 고장초 농축액을 얻거나 또는 고장초 농축물을 건조시켜 건조상태의 농축물을 얻거나 분말화하여 분말 형태의 농축물을 얻는 공정으로 이루어진 제조방법을 제공한다.

상기와 같은 본 발명의 방법에 있어서, 고장초 세척 및 절단 공정은 고장초에 포함되어 있는 항산화 성분을 추출 시, 이를 신속하고 효과적으로 분리시키기 위한 것으로, 고장초를 세척하여 절단기로 두께 1~30mm로 절단한다.

상기 절단한 고장초에 고장초 무게의 3~50배의 정제수를 가한 다음, 고장초 무게의 0.5~2％ 정도의 복합효소를 가하여 25~55℃에서 0.5 내지 48시간 동안 1차 발효시킨다.

상기 복합효소는 베타글루카나제(β-glucanase), 자일라나아제(Xylanase), 셀룰라아제(Cellulase), 헤미셀룰라아제(Hemicellulase) 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 2종 이상이 혼합된 것을 사용하는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니며, 임의의 다른 효소를 복합하여 사용할 수 있다.

상기 1차 효소 발효가 완료되면, 85~100℃에서 0.5 내지 2시간 동안 효소 활성을 억제하여 1차 고장초 발효액을 얻는다.

이어서 상기 1차 고장초 발효액에 처음 사용된 고장초 무게의 0.5~2％ 무게의 글루코-아밀라아제(Gluco-Amylase)을 가하여 50~60℃에서 0.5 내지 48시간 2차 발효시킨다.

상기 2차 발효가 완료되면, 80~100℃에서 0.5 내지 2시간 동안 효소 활성을 억제하여 2차 고장초 발효액을 얻고, 이를 후 1차 여과하여 4 내지 48시간 동안 10~15 brix로 농축하여 1차 고장초 농축액을 얻는다.

이어서 상기 1차 고장초 농축액에 처음 사용된 고장초 무게의 1~50배의 정제수를 가한 다음, 처음 사용된 고장초 무게의 0.001~5％ 무게의 유산균을 가하여 30~60℃의 온도에서 0.5 내지 48 시간 동안 3차 발효시킨다.

상기에서 사용할 수 있는 유산균은 락토바실러스 에시도필루스(Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 살리바리우스(Lactobacillus salivarius), 락토바실러스 플랜타룸(Lactobacillus plantarum), 비피도박테리움 비피둠(Bifidobacterium bifidum), 비피도박테리움 롱굼(Bifidobacterium longum), 페디오코쿠스 에시디락티시(Pediococcus acidilactici), 사카로마이세스 세레비지애(Saccharomycess cerevisiae), 스트렙토코커스 써머필러스(Streptococcusthermophilus) 등으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 유산균을 이용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 임의의 유산균을 선택하여 사용할 수 있다.

상기 3차 발효가 완료되면, 85~100℃에서 0.05 내지 2시간 동안 유산균 활성을 억제시켜 3차 고장초 발효액을 얻고, 이를 2차 여과하여 4 내지 48시간 동안 농 축하여 최종적으로 고농도 고장초 농축액을 얻는다.

상기에서 얻은 고농도 고장초 농축액을 그대로 사용하거나, 이를 동결건조로 분말화하여 고농도 고장초 농축 분말로 사용할 수도 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 항산화 효과가 우수한 고농도 고장초 농축물의 제조방법은 고장초를 절단함으로써 1차 효소 발효 공정의 시간을 단축시킬 수 있고, 1차와 2차의 효소 발효 공정과 3차 유산균 발효 공정을 통해 고장초의 유효성분인 항산화 성분이 최대로 증대되고 추출을 용이하게 만들어 주는 효과가 있어, 이를 통해 강한 항산화 물질을 함유하는 고농도 고장초 농축물을 제조할 수 있다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시형태를 실시예를 참고로 보다 구체적으로 설명한다. 하지만 본 발명의 범위가 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 : 고장초 농축액의 제조

시판되는 고장초 1kg을 절단기를 사용하여 두께 2~3mm로 절단하였다. 그런 다음 절단된 고장초에 고장초 무게의 3배에 해당하는 정제수와 함께 고장초 무게의 0.5％에 해당하는 복합효소를 혼합하여 35℃에서 5시간 동안 1차 발효시켰다.
즉, 복합효소에 의한 발효 작용에 의해 고장초는 35℃에서 5시간 동안 발효시켰다. 이때 복합효소는 베타글루카나제, 자일라나아제, 셀룰라아제 및 헤미셀룰라아제로 구성하였다.
상기와 같이 1차 발효로 얻어진 발효액을 복합효소의 효소 활성을 억제하기 위해 90℃에서 1시간 동안 효소 실활시켜 1차 고장초 발효액을 얻었다.

상기 1차 고장초 발효액에 처음 사용된 고장초 무게의 0.5％에 해당하는 의 글루코-아밀라아제를 혼합하여 50℃에서 0.5시간 동안 2차 발효시켰다. 즉, 글루코-아밀라아제에 의한 발효 작용에 의해 1차 고장초 발효액은 90℃에서 1시간 동안 2차 발효시켰다.
상기와 같이 2차 발효로 얻어진 발효액을 글루코-아밀라아제의 효소 활성을 억제하기 위해 90℃에서 1시간 효소 실활시켜 2차 고장초 발효액을 얻었다.

상기 2차 고장초 발효액을 거름망체와 같은 여과수단을 사용하여 찌꺼기나 건더기 등을 1차 여과하였다. 그리고 1차 여과된 2차 고장초 발효액을 6시간 동안 12 brix로 농축시켜 1차 고장초 농축액을 얻었다.

상기 1차 고장초 농축액에 처음 사용된 고장초 무게의 3배에 상당하는 정제수를 혼합하였다. 그런 다음 1차 고장초 농축액에 처음 사용된 고장초 무게의 0.1％에 해당하는 유산균을 혼합하여 55℃의 온도에서 24시간 동안 3차 유산균 발효시켰다.
이때 유산균은 비피도박테리움 롱굼, 스트렙토코커스 써머필러스, 락토바실루스 에시도필루스로 구성하였다. 상기와 같이 3차 유산균 발효된 후에는 유산균 활성을 억제시키기 위해 90℃의 온도에서 1시간 동안 유산균 실활시켜 3차 고장초 발효액을 얻었다.

상기 3차 고장초 발효액을 거름망체와 같은 여과수단을 사용하여 찌꺼기나 건더기 등을 2차 여과하고 12시간 동안 12 brix로 농축시켜 고농도 고장초 농축액으로 제조하였다.

실험예 1: 고장초 농축액의 항산화 활성 조사

상기 실시예 1에서 수득한 고농도 고장초 농축액의 항산화 활성을 합성 항산화제인 BHA(Butylated hydroxy anisol)와 천연 항산화제인 α-토코페롤의 항산화활성과 비교하여 측정하였다.

항산화 활성은 자유 라디칼인 DPPH 라디칼 소거활성 측정(1,1-diphenyl-2- picrylhydrazyl, DPPH) 및 크산틴 산화효소 억제 및 슈퍼옥사이드 소거활성 측정을 이용하여 조사하였다.

1) DPPH 라디칼 소거활성 측정

실시예 1에서 수득한 고농도 고장초 농축액, BHA 및 토코페롤을 메탄올에 녹여 여러 농도의 시료 각각을 96-웰 플레이트에 100㎕씩 첨가하여 실온에서 10분간 반응시킨 후 517nm에서 흡광도를 측정하였다. DPPH 라디칼 소거활성은 아래의 식으로부터 산출하였고, DPPH의 흡광도가 50％ 감소할 때 나타나는 시료의 농도(IC50)로 표시하였으며, 각 시료별로 3회 반복 실험 후 평균값을 구하였다.

DPPH 라디칼 소거활성(％) = {1-(시료의흡광도/대조구흡광도)}×100

2) 크산틴 산화효소 억제 및 슈퍼옥사이드 소거활성 측정

크산틴/크산틴 산화효소(Xanthine/xanthine oxide)에 대한 요소 생성은 290nm에서 증가된 흡광도에서 측정하였고, 슈퍼옥사이드(superoxide)의 양은 NBT(nitroblue tetrazolium) 환원방법에 의해 측정하였다.

반응액으로는 각 농도별 시료와 0.5 mM 크산틴(xanthine)과 1 mM EDTA를 200 mM 인산염 완충용액(phosphate buffer, pH 7.5) 100 ㎕에서 준비하였고 0.5 mM NBT를 첨가하여 요산(uric acid)의 생성을 유도하였다. 슈퍼옥사이드 소거 활성은 위 반응액에 0.5mM NBT를 첨가하여 반응시켰다.

크산틴 산화효소 억제 및 슈퍼옥사이드 소거 활성은 각각 생성된 요산(uric acid)과 슈퍼옥사이드(superoxide)의 흡광도가 50 ％ 감소할 때 나타나는 시료의 농도(IC50)로 표시하였으며, 각 시료는 3 회 반복하여 실험을 실시하여 평균값을 구하였다.

실험 결과, 표 1에 나타낸 바와 같이 고농도 고장초 농축액의 항산화 활성은 BHA, α-토코페롤에 비해 DPPH 라디칼 소거 활성도는 85.5％, 159.21％로 BHA ＞ 고농도 고장초 농축액 ＞ α-토코페롤 순으로 나타났다. 크산틴 산화효소 억제에 대한 결과는 실험 결과 BHA ＞ 고농도 고장초 농축액 ＞ α-토코페롤 순으로 나타났다. 슈퍼옥사이드 소거 활성도는 BHA, α-토코페롤에 비해 124％, 1596％로 고농도 고장초 농축액 ＞ BHA ＞ α-토코페롤 순로 나타났다. 따라서, 본 발명에 의해 제조된 고농도 고장초 농축액은 강한 항산화 활성물질을 함유하고 있을 것으로 사료된다.

도 1은 본 발명에 의한 고장초 농축물의 제조 공정도

Claims (6)

1. 고장초를 세척한 후 두께 1~30mm로 절단하는 공정; 상기 고장초에 정제수와 베타글루카나제, 자일라나아제, 셀룰라아네, 헤미셀률라아제 중의 2종 이상으로 구성된 효소를 혼합하여 25~55℃에서 0.5~48시간 동안 1차 효소 발효시키고, 얻어진 발효액을 85~100℃에서 0.5~2시간 동안 효소 실활시켜 1차 고장초 발효액을 얻는 공정; 상기 1차 고창초 발효액에 정제수와 글루코-아밀라아제 효소를 혼합하여 50~60℃에서 0.5~48시간 동안 2차 효소 발효시키고, 얻어진 발효액을 85~100℃에 0.5~2시간 동안 효소 실활시켜 2차 고장초 발효액을 얻는 공정; 상기 2차 고장초 발효액을 거름망체로 1차 여과한 후 4~48시간동안 10~15brix로 농축하여 1차 고장초 농축액을 얻는 공정; 상기 1차 고장초 농축액에 락코바실러스 에시도필루스, 락토바실러스 살리바리우스, 락토바실러스 플랜타룸, 비피도박테리움 비피둠, 비피도박테리움 룽굼, 페디오코쿠스 에시디락티시, 사카로마이세스 세레비지애, 스트렙토코커스 써머필러스 중의 1종 이상으로 구성된 유산균을 혼합하여 30~60℃에서 0.5~48시간 3차 발효시키고, 얻어진 발효액을 85~100℃에 0.5~2시간 동안 유산균 실활시켜 3차 고장초 발효액을 얻는 공정; 상기 3차 고장초 발효액을 거름망체로 2차 여과한 후 4~48시간동안 10~15brix로 농축하여 최종 고장초 농축액을 얻는 공정;을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는, 항산화 활성이 우수한 고장초 농축물의 제조 방법.
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3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서, 상기 최종 고장초 농축액을 동결건조하고 분말화시켜 분말상의 농축물로 제조함을 특징으로 하는, 항산화 활성이 우수한 고장초 농축물의 제조 방법.
6. 제 1항 또는 제 5항의 방법으로 제조된 것임을 특징으로 하는, 항산화 활성이 우수한 고장초 농축물.

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