KR101084416B1 - 원적외선 조사를 이용한 항산화 활성이 증가된 인삼의 제조방법 - Google Patents
원적외선 조사를 이용한 항산화 활성이 증가된 인삼의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 인삼을 건조시키는 방법에 있어서, 수삼을 세척하여 물기를 제거하고, 지근을 제거하며 주근을 4등분으로 절단한 후, 원적외선을 조사하여 건조시킴을 특징으로 하는 항산화 활성이 증가된 인삼을 제조하는 방법에 관한 것으로, 인삼의 건조효율을 높이고 기능성 성분이 증가된 새로운 형태의 기능성 인삼차와 같은 식품을 제공할 수 있다.
인삼, 원적외선, 주근, 항산화, 건조효율, 인삼차
Description
본 발명은 인삼을 건조시키는 방법에 있어서, 수삼을 세척하여 물기를 제거하고, 지근을 제거하며 주근을 4등분으로 절단한 후, 원적외선을 조사하여 건조시킴을 특징으로 하는 항산화 활성이 증가된 인삼을 제조하는 방법에 관한 것이다.
인삼 (Panax ginseng C.A. Meyer)은 오가피나무과 (Araliaceae) 인삼속 (Panax)에 속하는 다년생 초본류로서 한방에서는 그 뿌리를 약용으로 사용하고 있으며(Ha et al., 2005), 한국을 비롯한 중국 등 동아시아 지역에서는 적어도 2천년 이상의 오랜 약용 역사를 가지고 있으며, 생약 중 가장 고귀한 약재로 이용되어 왔다. 전통적인 약물로서 인삼은 많은 과학적 연구 결과에 의해 다양한 효능이 입증되어 감에 따라 건강 증진을 위한 인삼의 가치는 동양뿐만 아니라 서양에서도 인정되어 지금은 세계 각국에서 의료용 또는 건강식품으로 널리 활용되고 있다.
인삼의 종류로는 크게 고려인삼(P. ginseng)과 미국의 화기삼(P. quinquefolius), 중국의 전칠삼(P. notoginseng) 그리고 일본의 죽절삼(P. japonicus)이 있으며 전체적으로는 15개의 인삼종이 있다. 인삼종 식물중에서 지금까지 고려인삼(P. ginseng)종으로부터 가장 많은 종류의 사포닌 성분이 분리되었으며, 다른 인삼종 식물과는 사포닌성분의 함유 조성 패턴에 있어 고려인삼은 차이가 있다. 예를 들면 미국삼은 Panaxadiol계 사포닌이 현저히 많고, Panaxatriol계 사포닌은 적은데 비해 고려인삼은 이들 사포닌의 함유 조성 비율이 균등한 편이다. 또한 강력한 암세포 증식 억제작용을 비롯한 항암활성 성분인 Rh2와 특히 최근 강력한 통증 억제활성을 나타내는 Rf는 미국삼에는 존재하지 않는 것으로 알려지고 있다 (Cheung et al., 1994).
인삼은 가공방법에 따라 수삼, 백삼, 홍삼, 태극삼 등으로 분류되는데, 수삼은 재배한 인삼으로 70∼80%의 수분을 함유하고 있으며, 가공하지 않은 상태의 인삼으로서 일명 생삼이라 하고, 백삼은 수삼을 원료로 껍질을 벗기거나 그대로 햇볕, 열풍 또는 기타의 방법으로 건조한 것으로 말린 형태에 따라 직삼, 반곡삼, 곡삼으로 구분하고 있으며, 홍삼은 수삼을 껍질을 벗기지 않은 상태로 세삼 후 증숙, 건조, 가공공정 등을 거쳐 수분함량이 14% 이하가 되도록 가공한 것을 말하며, 수삼을 찌고 말리는 과정에서 화학작용이 발생되어 특정 사포닌과 유효성분의 함량이 일반 인삼에 비해 증가한다 (Kim et al., 2005; Yang et al., 2006; Choi et al., 2008). 또한 태극삼은 수삼을 세삼 후 뜨거운 물속에 일정 시간 담구어 표피와 동체의 일부를 호화시켜 건조한 것으로 표피의 색상은 담황, 황갈색을 띠고 홍삼과 백삼의 중간형 제품이다 (최신고려인삼, 1996).
인삼의 주요 생리활성 물질로는 인삼사포닌 (Ginsenosides), polyacetylenes, 산성다당체, 페놀성 물질 등이 알려져 있으며 (Namba, 1980), 그 중 인삼사포닌은 그 화학구조가 명확하게 확인되었다. 인삼의 주요 효능으로는 중추신경계에 대한 작용 (Tagaki, 1972), 뇌기능 항진 효능 (Zhang et al., 1990), 항발암작용과 항암활성 (Kumar, 1993), 면역기능 조절 작용 (Brekhman, 1969), 항당뇨작용 (Kimura et al., 1985), 간기능 항진효능(Yamamoto et al., 1988), 혈압조절작용 (Takagi et al., 1974), 항산화 활성 및 노화억제 효능 (Fushitani et al., 1995) 등이 보고 되었다.
원적외선은 약 3∼1,000 ㎛의 파장을 가지고 있으며, 가열과 비가열의 방법으로 이용되며, 식품의 숙성, 풍미향상 등에 적용되고 있다. 원적외선은 생물적으로 활성이 있으며, 물질의 중심까지 고르게 열을 전달하는 특성을 가지고 있으며 (Inoue et al., 1989), 이러한 특성으로 인해 가열시간을 단축시킴으로써 에너지 절감 등의 효과를 가져 올 수 있고, 열분해에 의한 영양물질 또는 생리활성물질의 손실을 최적화 할 수 있다. 천연 항산화 물질들은 중합체인 polyphenol, tocopherol, flavonoid 등의 고분자를 가지고 있는데 원적외선 처리가 이들을 저분자로 유리시킨다고 보고 되었으며 (Niwa et al., 1986), 또한 원적외선 처리에 의하여 왕겨의 고분자 polyphenol들이 유리되어 항산화능이 증가되었다는 보고가 있 다 (Lee et al., 2003).
인삼의 유효성분을 변화시키기 위하여 증숙 및 열처리와 처리온도 및 시간에 따른 제조공정에 기술이 머물러 있으며 처리 시간 증가에 따른 효율이 떨어짐에 따라 원적외선을 이용한 연구가 관심을 받고 있다. 현재까지 원적외선을 이용하여 인삼 의 건조효율을 높이고 기능성을 변화시킨 종래기술은 없는 실정이다.
본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로, 원적외선으로 처리되어 건조효율을 높이고 기능성이 증진된 건조 인삼을 자체적으로 소비하거나, 용매를 이용해 추출하여 다양한 기능성을 지닌 의약 원료 및 기능성 식품으로의 이용 시 특정 효능을 목적으로 하는 차류 등의 새로운 기능성 식품 원료에 적용하고자 하였다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 최적화된 원적외선 건조처리 조건을 바탕으로 인삼의 건조효율을 높이고 원적외선 처리된 인삼의 항산화 기능을 분석하여 최적의 건조인삼 제조방법을 규명하고, 물과 알코올을 이용한 추출물을 이용한 차류 등의 기능성 식품을 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 인삼을 건조시키는 방법에 있어서, 수삼을 세척하여 물기를 제거하고, 지근을 제거하며 주근을 4등분으로 절단한 후, 원적외선을 조사하여 건조시킴을 특징으로 하는 항산화 활성이 증가된 인삼을 제조하는 방법에 관한 것이다.
상기 원적외선은 3∼1,000 ㎛, 바람직하게는 2~14 ㎛ 범위의 파장을 방출하는 것임을 특징으로 하는 항산화 활성이 증가된 인삼을 제조하는 방법에 관한 것이다.
상기 원적외선을 80 내지 120℃, 바람직하게는 100℃의 온도에서 1시간 수삼에 조사하여 항산화 활성이 증가된 인삼을 제조하는 방법에 관한 것이다.
상기 항산화 활성은 총폴리페놀 함량이 증가하거나, DPPH 자유 라디칼 소거 활성이 증가하는 것을 특징으로 하는 항산화 활성이 증가된 인삼을 제조하는 방법을 포함한다.
본 발명은 상기 방법으로 제조된 건조 인삼을 마쇄하여 분말로 만든 인삼차 분말 및 이를 함유한 식품을 포함한다.
본 발명에 기초한 인삼을 원적외선을 이용하여 건조 처리함으로써, 최적의 건조효율을 지닌 새로운 방법을 제시하고, 항산화 활성과 같은 기능성을 향상시킨 새로운 형태의 건강 지향 기능성 원료를 제공하며, 증진된 항산화 성분과 원적외선 특유의 가공 처리로 인해 인삼 특유의 향과 맛이 풍부하면서도 조화로운 향미를 지닌 기능성 건조인삼을 제공하여 농가의 생산력 향상 및 부가가치 증대를 꾀할 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
원적외선 처리
바람직하게는 사용한 인삼은 2007년 강원도 홍천군 강원인삼농협에서 판매하는 강원지역에서 생산된 6년근 인삼을 구입하여 사용하며, 원적외선 건조기(2 ~ 14 ㎛ 파장)에서 건조시킨다.
수삼을 세척하여 물기를 제거한 후 지근을 제거하여 주근을 4등분하여 원적외선 건조기 (한국에너지기술, Seoul, Korea)를 이용하여 80, 100, 120℃에서 1시간 건조하여 시료로 사용하였으며, 대조군으로는 실온에서 건조한 인삼을 사용하였다. 건조 조건 별 시료들을 마쇄한 후 인삼 분말 2 g에 80% Methanol 200 ㎖을 가하여 환류 냉각법으로 2시간 동안 80℃에서 2회 반복 추출하여 추출물을 얻었다. 각각의 추출물은 여과지 (Whatman No. 2)에 감압여과한 후 Rotary vacuum evaporator (Eyela N-100, Tokyo, Japan)로 40℃에서 감압 농축한 후 동결건조하여 시료로 사용하였다.
- 총 Polyphenol 함량 측정
총 polyphenol 화합물의 함량은 페놀성 물질이 phosphomolybdate와 반응하여 청색을 나타내는 현상을 이용한 Folin-Denis법을 약간 변형시켜 측정하였다. 즉, 추출액 0.2 ㎖을 시험관에 취하여 증류수 1.8 ㎖을 첨가하여 2 ㎖로 만든 후, 여기에 0.2 ㎖의 1 M Folin-ciocalteau phenol reagent를 첨가하여 잘 혼합하고 3분간 실온에서 방치하였다. 3분 후 10 % Na2CO3 포화용액 0.4 ㎖를 첨가하여 혼합하고 증류수 1.4 ㎖를 첨가하여 총 4 ㎖로 만든 후 실온에서 1시간 방치하여 상층액을 725 nm에서 흡광도를 측정하였다. 이때 총 폴리페놀 화합물은 tannic acid를 이용하여 작성한 표준곡선으로부터 함량을 구하였다 (Hagerman et al., 2000).
표 1. Total polyphenol contents of dried ginsengs.
| Treatments | Total Polyphenol content (㎎/g d.w.) |
|
| FIR1) | ambient ℃ | 7.89±0.03 |
| 80℃ | 12.73±0.65 | |
| 100℃ | 27.01±0.97 | |
| 120℃ | 45.20±2.30 | |
1)FIR: Far-infrared irradiation dry
벤젠고리(C6H6)의 수소 중 하나가 수산기(OH)로 치환된 물질을 페놀이라고 하는데, 수산기를 2개 이상 갖고 있는 물질을 polyphenol, 즉 다가(多價)페놀이라고 총칭한다. 폴리페놀류는 산화를 방지하는 작용인 항산화 기능을 가지고 있다. 이 항산화 기능이 생체 내에서도 항산화제로 작용함으로써 건강유지와 질병예방 등에 기여할 것으로 판단되어 최근 폴리페놀류가 주목을 받고 있다.
원적외선 건조한 인삼에서 음건한 인삼은 7.89 ㎎/g의 폴리페놀 함량을 나타냈으며, 80, 100, 120℃에서 각각 12.73, 27.01, 45.20 ㎎/g의 함량으로 원적외선 건조 온도가 증가함에 따라 폴리페놀 함량이 증가하는 것을 나타내었다. 원적외선 처리 조건에 따른 폴리페놀 함량의 변화로 열처리 온도가 증가할수록 폴리페놀의 함량이 증가하며, 이러한 폴리페놀의 증가는 bound형의 폴리페놀이 고온고압의 열처리로 인하여 free형으로 전환되고, 고분자의 페놀성 화합물이 저분자의 페놀성 화합물로 전환되거나, 다른 페놀성 화합물이 새롭게 생성되어 총 폴리페놀 함량이 증가한 것으로 보인다.
- Diphenylpicrylhydrazyl (DPPH) free radical 소거활성 측정
DPPH에 의한 항산화 활성 측정은 인삼 추출액 1 ㎖을 취하여 0.15 mM DPPH 메탄올 용액 4 ㎖을 가한 후 voltexing하여 균일하게 혼합한 다음 실온에서 30분간 방치한 후 517 nm에서 흡광도를 측정하였다. DPPH free radical scavenging activity(%)는 시료 첨가구와 무 첨가구의 흡광도 차를 백분율로 표시하였다 (Braca, 2001).
DPPH free radical scavenging activity (%) = [(1-A/B) × 100%]
A: 시료의 흡광도, B: 대조구의 흡광도
표 2. Total polyphenol contents of dried ginsengs.
| Treatments | DPPH free radical scavenging activity (%, 2mg/ml) |
|
| FIR1) | ambient ℃ | 3.20±0.24 |
| 80℃ | 12.98±0.14 | |
| 100℃ | 35.29±0.48 | |
| 120℃ | 78.47±0.53 | |
1)FIR: Far-infrared irradiation dry
건조 조건별 DPPH free radical 소거활성 차이
천연 항산화제와 항산화 효소는 유용물질로서 부가가치가 높을 뿐만 아니라 환경 스트레스에 대한 방어기구를 이해하는 데에도 중요한 역할을 한다. 일반적으로 특정 물질에 대한 항산화 활성을 측정하는 방법에는 여러 가지가 있으나, 그 중에서 DPPH free radical 소거 활성법은 비교적 간단하면서도 대량으로 측정이 가능한 방법이다. 이 물질은 radical을 갖는 물질 중에서 비교적 안정한 화합물로 메탄올 용액에서 보라색으로 발색된다. 그러나 항산화 활성을 갖는 물질을 만나면 항산화 물질이 DPPH free radical을 소거시켜 탈색되는 점을 이용하여 항산화 활성을 쉽게 측정 할 수 있고, 실제 항산화 활성과도 연관성이 매우 높은 장점이 있는 방법이다. 인체 내에서 특히 지방질의 산화과정에서 생성되는 free radical들은 세포의 노화를 촉진시키고 생체세포의 방어기전을 저하시키는 것을 비롯하여 세포활성을 저해하므로 이들 free radical의 생성을 근본적으로 억제하거나 이미 생성된 free radical들의 안정화를 통해 생체세포를 보호할 필요가 있는데, 전자 공여작용은 이러한 생물활성 free radical에 전자를 공여하여도 세포 성분의 산화를 억제하게 된다.
원적외선 건조한 인삼의 DPPH free radical 소거 활성은 음건한 대조군에서 3.2%의 소거 활성을 보였고, 80℃ 원적외선 건조에서 12.98%, 100℃ 건조에서 35.29% 그리고 120℃ 건조에서 78.47%의 radical 소거활성을 보였으며, 원적외선 건조 온도가 증가할수록 높은 소거활성이 나타났다. 가장 높은 소거활성을 보인 원적외선 120℃ 건조의 소거활성은 음건에 비해 약 25배 높은 DPPH free radical 소거활성을 보였다. 건조 조건별 인삼 추출물의 free radical 소거활성은 페놀 화합물과 밀접한 관계가 있으며, 원적외선 처리에 의한 페놀 화합물 추출 증가로 항산화 능력을 향상시킬 수 있음을 알 수 있다. 이는 페놀성 화합물은 항산화 효과를 나타내는 대표적인 화합물로 열처리에 따른 페놀성 화합물의 증가로 항산화 효과가 증가되었을 것으로 사료되며, 열처리시 Maillard 반응에 의해 항산화 활성을 가진 물질이 형성되어 항산화 효과가 증가 되었을 것으로 사료된다.
이하 본 발명의 내용을 실시예를 통해 보다 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 이들 실시예는 본 발명의 내용을 보다 쉽게 이해하기 위해 제시되는 것일 뿐 본 발명의 권리범위가 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
수삼을 세척하여 물기를 제거한 후 지근을 제거하여 주근을 4등분하여 원적외선 건조기 (한국에너지기술, Seoul, Korea)를 이용하여 80℃에서 1시간 건조하여 시료로 사용하였다.
<실시예 2>
수삼을 세척하여 물기를 제거한 후 지근을 제거하여 주근을 4등분하여 원적외선 건조기 (한국에너지기술, Seoul, Korea)를 이용하여 100℃에서 1시간 건조하여 시료로 사용하였다.
<실시예 3>
수삼을 세척하여 물기를 제거한 후 지근을 제거하여 주근을 4등분하여 원적외선 건조기 (한국에너지기술, Seoul, Korea)를 이용하여 120℃에서 1시간 건조하여 시료로 사용하였다.
<비교예>
수삼을 세척하여 물기를 제거한 후 지근을 제거하여 주근을 4등분하여 80˚C 열풍건조기에서 1시간 건조하여 시료로 사용하였다.
관능 시험
상기 실시예 및 비교예를 통해서 제조된 건조 시료를 마쇄한 후 물에 약 2%(w/v) 농도로 첨가하여 우려내어 훈련된 관능검사 요원 12명을 대상으로 3회의 반복에 의한 관능 평가를 실시하였다. 관능검사 항목은 향, 맛, 색, 전체적인 기호도에 대하여 실시하였으며 5점 척도법에 따라 5점을 만점으로 하여 다음의 평가기 준에 의하여 피시험자가 점수를 기록한 후 이들의 평균값을 구하여 기록하였다.
5: 아주 좋다 ~ 1: 아주 나쁘다
표 3. 인삼차의 관능시험 결과
| 향 | 맛 | 색 | 전체적인 기호도 |
|
| 비교예 | 3.5 | 3.6 | 3.6 | 3.5 |
| 실시예 1 | 4.0 | 4.2 | 4.0 | 4.1 |
| 실시예 2 | 4.1 | 4.4 | 4.1 | 4.2 |
| 실시예 3 | 3.9 | 4.1 | 4.0 | 4.0 |
본 발명의 실시예에 의하여 제조된 원적외선 건조 처리된 인삼차가 비교예보다 향, 맛, 색에서 높은 관능적 점수를 보였으며, 실시예 2의 경우 가장 높은 점수를 획득하였다. 실시예 3의 경우 다소 향과 맛이 강하다는 응답이 있었으며, 묘사 분석에서도 본 발명의 실시예 2가 인삼 특유의 맛과 향이 더욱 풍부하고 어우러져 조화로운 느낌이 든다고 답하였다.
Claims (8)
- 인삼을 건조시키는 방법에 있어서,수삼을 세척하여 물기를 제거하고, 지근을 제거하며 주근을 4등분으로 절단한 후, 2 내지 14 ㎛ 범위의 파장을 방출하는 원적외선을 조사하여 건조시킴을 특징으로 하는 항산화 활성이 증가된 인삼을 제조하는 방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서,상기 원적외선을 80 내지 120℃의 온도에서 1시간 수삼에 조사하여 항산화 활성이 증가된 인삼을 제조하는 방법.
- 제3항에 있어서,상기 원적외선을 100℃의 온도에서 1시간 수삼에 조사하여 항산화 활성이 증가된 인삼을 제조하는 방법.
- 삭제
- 삭제
- 제1항, 제3항 내지 제4항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 건조 인삼을 마쇄하여 분말로 만든 인삼차 분말.
- 제7항의 인삼차 분말이 함유된 식품.
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