KR101348974B1 - 고온고압처리 후 감압 건조를 통한 신규 홍삼의 제조방법 - Google Patents

고온고압처리 후 감압 건조를 통한 신규 홍삼의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고온고압처리 후 감압 건조를 통해 신규한 홍삼을 제조하는 방법 및 그로부터 제조된 홍삼, 그를 포함하는 건강기능식품 및 홍삼차에 관한 것으로, 본 발명의 방법으로 제조된 홍삼은 일반 홍삼에 비하여 총페놀화합물, 말톨 및 진세노사이드와 같은 유효성분의 함량이 증강되면서, 종래 유효성분 함량 증강을 위해 고온고압처리 또는 반복적인 증숙과 건조로 인한 홍삼의 색택이 검게 갈변하는 현상을 방지하여 할 수 있고, 원형삼 형태가 유지되면서 단시간에 추출 수율이 높은 홍삼을 제조할 수 있고, 또한 이를 분쇄하여 온수에 몸에 좋은 성분이 쉽고 빠르게 우러나는 홍삼차 분말을 제조할 수 있다.

Description

고온고압처리 후 감압 건조를 통한 신규 홍삼의 제조방법{Preparation method for novel red ginseng using reduced-pressure drying after high temperature high pressure process}
본 발명은 홍삼의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고온고압처리 및 감압 건조를 이용한 홍삼의 제조방법에 관한 것이다.
고려인삼은 중국의 고서인 급취장(急就章), 상한론(傷寒論), 신농본초경(神農本草經) 등에 의하면 무독하고 불로장생하는 상약(上藥)의 개념으로 효능이 기술되어 있고, 전칠삼(田七參)은 본초강목(本草綱目)에 지혈작용의 효능을 가지는 것으로 기술되어 있다.
인삼의 주요 유효성분은 진세노사이드(Ginsenoside)이며, 지속적인 연구결과로 화학구조가 해명되고 약리활성 성분이 밝혀지고 있다. 인삼의 유효성분인 사포닌의 주요 특징은 인체내에서 지방분해력이 크며, 영양성분 흡수와 소화를 촉진하고, 세포내의 효소를 활성화하여 신진대사를 촉진하며, 혈청 단백질의 촉진과 에너지를 증가시켜 원기회복과 식욕부진 등을 개선하는 효과가 있다고 알려져 있다.
인삼은 가공방법에 따라 인삼의 원형을 유지하고 있는 수삼(fresh ginseng), 홍삼(red ginseng), 백삼(white ginseng) 등 크게 3가지로 구분되는데, 수삼은 밭에서 수확한 생 인삼으로 75% 내외의 수분을 함유하고 있어 유통과정에서 부패하거나 손상이 일어나기 쉬워 특별한 저장시설이나 포장 없이는 장기 보관이 어렵다.
홍삼은 수삼을 정선하여 망상조직인 껍질을 벗기지 않은 채 증기로 쪄서 건조시킨 담황갈색 또는 담적갈색의 인삼을 말하는데, 이 또한 수삼이나 백삼 등 다른 인삼에는 들어 있지 않은 특이성분들, 중추신경계에 대한 진정작용과 흥분작용, 조혈작용 및 혈당치 저하, 간보호, 내분비계에 작용하여 성행동이나 생식효과에 간접적으로 유효하게 작용하는 효과, 항염 및 항종양 효과 등이 있는 것으로 보고되어 있다.
이러한 홍삼은 한의학적으로 전통 제약 기술인 수치법(修治法)에 의해 가공된 수치 생약으로 수삼을 특수한 증숙, 건조 및 가공공정을 통해 제조된다. 이런 공정을 거치는 동안 인삼 조직 중의 전분입자가 호화(糊化)되고, 조직이 견고하며, 각종 효소들이 불활성화 되어 품질이 안정하게 된다. 또한, 온도처리 공정을 거치는 동안 2차적 성분 변화가 일어나 수삼이나 백삼에 존재하지 않는 홍삼 특유의 약효성분(진세노사이드 Rs, Rg1, Rg2, Rh1 등) 등이 생성되며, 항산화활성 등의 활성성분 함량이 증가된다(Kitagawa et al. 1983, 1992).
이러한 진세노사이드 Rb1, Rb2, Rc, Rd, Re 등의 성분들은 100℃를 초과하는 고온에서 10 분 이상 추출하였을 때 열과 추출시간의 변화에 불안정하고, 특히 디올계 진세노사이드 성분들은 내열성이 약해 가수분해 반응을 통해 쉽게 트리올 성분으로 변환되므로 그 형태가 변한다고 알려져 일반적으로 80 내지 95 ℃ 정도에서 증숙하여 제조하고 있다.
최근에는 이러한 통상의 홍삼 제조에 사용되는 증숙 조건에서 탈피하여 Rg3와 같은 특정 진세노사이드의 함량을 증진시키기 위한 방법으로, 한국특허공보 제10-0496418호, 한국공개특허공보 제10-2006-0005089호, 한국특허공보 제10-0543862호에서 흑삼 또는 흑미삼의 제조방법을 개시하고 있으나, 반복된 증숙과 건조로 제조공정이 복잡하고 장기간이 소요될 뿐만 아니라 제조과정에서 갈변이 심화되어 새까맣게 변하므로 일반 소비자의 기호도가 저하되고 있으며, 한국공개특허 제10-2009-93310호에서는 이러한 반복적인 고온 증숙으로 인한 흑삼의 안전성 문제마저 제기하고 있다.
또한 홍삼의 진세노사이드 함량을 증진시키기 위하여 반복적인 증숙을 사용하지 않고, 고온고압 하에서 단시간 증숙하는 방법도 제시된 적이 있으나, 고온고압 하에서 처리로 인하여 여전히 갈변이 심화되어 통상의 홍삼에 비해 매우 어두운 색이 되고, 고온고압 처리로 인하여 원형삼의 외형이 파열되는 문제가 있었다.
본 발명은 일반 홍삼에 비하여 총페놀화합물, 말톨 및 진세노사이드와 같은 유효성분의 함량이 증강되면서, 종래 유효성분 함량 증강을 위해 고온고압처리 또는 반복적인 증숙과 건조로 인한 홍삼의 색택이 검게 갈변하는 현상을 방지할 수 있고, 원형삼 형태가 유지될 수 있으며, 단시간에 추출 수율이 뛰어난 홍삼의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 인삼을 2 내지 5 kgf/cm2으로 5 내지 30분 동안 고온고압 처리하는 단계; 및 상기 고온고압처리된 삼을 수분 함량 10 내지 15 중량%까지 감압건조하는 단계;를 포함하는 홍삼의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 홍삼의 제조방법에서, 상기 고온고압 처리하는 단계는 130 내지 155 ℃에서 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 홍삼의 제조방법에서, 상기 고온고압 처리된 삼을 감압건조하는 단계 전에 삼의 온도가 20 내지 45 ℃가 되도록 급냉하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 홍삼의 제조방법에서, 상기 감압건조하는 단계는 20 내지 45 ℃에서 10 내지 20 시간 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 홍삼의 제조방법에서, 상기 갑압건조하는 단계는 22 내지 32 ℃에서 12 내지 18 시간 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 홍삼의 제조방법에서, 상기 인삼을 고온고압처리하기 전에 수분 함량을 5 내지 45 중량%까지 건조하는 예비건조단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 홍삼의 제조방법에서, 상기 예비건조단계는 45 내지 60 ℃에서 20 내지 100 시간 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 방법으로 제조되고, 헌터 색차계로 측정한 L값이 55 이상이며, 총페놀성화합물의 함량이 0.6 중량% 이상인 홍삼을 제공한다.
본 발명의 홍삼은 원형삼 형태를 유지하고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 홍삼은 말톨 함량이 4 내지 30 mg%인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 홍삼은 진세노사이드 Rg2 및 Rh1의 합이 0.4 mg/g 이상이고, Rg3 함량이 0.7 mg/g 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 방법으로 제조된 홍삼 또는 그 추출물을 유효성분으로 하는 건강기능식품을 제공한다.
본 발명은 상기 방법으로 제조된 홍삼을 분쇄한 홍삼 분말을 포함하는 홍삼차를 제공한다.
본 발명은 고온고압처리 후 감압 건조를 통해 신규한 홍삼을 제조하는 방법을 제공함으로써, 본 발명의 방법으로 제조된 홍삼은 일반 홍삼에 비하여 총페놀화합물, 말톨 및 진세노사이드와 같은 유효성분의 함량이 증강되면서, 종래 유효성분 함량 증강을 위해 고온고압처리 또는 반복적인 증숙과 건조로 인한 홍삼의 색택이 검게 갈변하는 현상을 방지하여 할 수 있고, 원형삼 형태가 유지되면서 단시간에 추출 수율이 높은 홍삼을 제조할 수 있고, 또한 이를 분쇄하여 온수에 몸에 좋은 성분이 쉽고 빠르게 우러나는 홍삼차 분말을 제조할 수 있다.
도 1의 왼쪽은 실험예 1에서 세척, 치미한 수삼의 사진이고, 가운데는 2 kgf/cm2으로 증숙한 홍삼의 사진이며, 오른쪽은 3 kgf/cm2으로 증숙한 홍삼의 사진이다.
도 2의 왼쪽부터 첫번째는 실험예 2에서 세척, 치미한 수삼의 사진이고, 두번째부터 다섯번째까지는 각각 예비건조하지 않은 수삼, 12시간 건조한 인삼, 24 시간 건조한 인삼 및 48 시간 건조한 인삼을 3 kgf/cm2으로 30분 동안 증숙하였을 때의 홍삼의 사진이다.
도 3의 왼쪽은 실험예 3에서 2 kgf/cm2에서 증숙한 홍삼, 가운데는 3 kgf/cm2에서 증숙한 홍삼, 그리고 오른쪽은 5 kgf/cm2에서 증숙한 홍삼의 사진이다.
도 4는 실험예 4에서 증숙 후 건조방법에서 시간에 따른 홍삼의 수분 함량을 나타낸 그래프로, ●는 감압건조, △는 열풍건조한 홍삼을 나타낸다.
도 5a는 실험예 4에서 24 시간 감압건조시킨 홍삼의 사진이고, 도 5b는 24 시간 열풍건조한 홍삼의 사진이다.
도 6a는 수삼의 사진이고, 도 6b는 시중에 판매되는 원형삼 형태의 일반 홍삼의 사진이며, 도 6c는 통상 흑삼으로 불리우는 구증구포를 통해 제조한 홍삼의 사진이다.
도 7a는 실험예 5에서 제조한 고온고압처리 후 24 시간 감압건조한 홍삼 분말의 전자주사현미경 사진이고, 도 7b는 고온고압처리 후 48 시간 열풍건조한 홍삼분말의 전자주사현미경 사진이다.
도 8은 실험예 5에서 홍삼 분말을 열수에서 40 분동안 추출하면서 시간의 경과에 따른 당도변화를 확인한 그래프로서, ●는 감압 건조한 홍삼분말, □는 열풍 건조한 홍삼분말, △는 대조군인 일반 홍삼분말이다.
도 9는 실험예 6에서 고온고압 증숙시간에 따른 총폴리페놀 함량의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 10은 실험예 8에서 시중에 판매되는 일반 홍삼(RG), 본 발명의 제조한 홍삼(New RG), 시중에서 판매되는 흑삼(BG)와 대조군으로 비타민 C를 1 mg/mL 사용하여 ABTS 라디칼 소거능을 비교한 그래프이다.
도 11a는 실험예 9에서 근육세포의 H2O2에 의한 산화적 손상 억제효과를 확인하기 위해 근육세포의 현미경 사진이고, 도 11b는 세포 생존능을 나타낸 MTT실험결과의 그래프이다.SOD (superoxide dismutase), Catalase, GPx (gluthathione peroxidase), GAPDH와 같은 항산화효소의 유전자 발현을 semi-quantitative RT-PCR로 분석하
도 12는 실험예 10에서 SOD, Catalase, GPx 및 GAPDH의 유전자 발현을 semi-quantitative RT-PCR로 분석한 결과이다.
본 발명은 인삼을 2 내지 5 kgf/cm2으로 5 내지 30분 동안 고온고압 처리하는 단계; 및 상기 고온고압처리된 삼을 수분 함량 10 내지 15 중량%까지 감압건조하는 단계;를 포함하는 홍삼의 제조방법을 제공한다.
본 발명에서 상기 고온고압 처리하는 단계는 2 내지 5 kgf/cm2, 바람직하게는 2.5 내지 4 kgf/cm2 압력으로 수행한다. 상기 하한치 미만에서는 폴리페놀, 말톨이나 진세노사이드의 함량이 충분히 증가되지 못하고, 증숙시간을 본 발명의 범위보다 늘려야 하므로 공정비용이 증가하는 문제가 있고, 상기 상한치를 초과하는 경우 고압 처리를 위한 장치 비용이 증가하는 반면에, 증숙 시간이 너무 짧아지면 일정한 공정 및 품질관리에 지장이 발생한다. 상기 고압 처리과정의 온도는 130 내지 155 ℃, 바람직하게는 135 내지 145 ℃이다.
본 발명에서 상기 고온고압 조건에서 처리시간은 5 내지 30분, 바람직하게는 10 내지 30분이다. 상기 하한치 미만에서는 폴리페놀, 말톨이나 진세노사이드의 함량이 충분히 증가되지 못하고, 증숙 시간이 너무 짧아지면 일정한 공정 및 품질관리에 지장이 발생하며, 상기 상한치를 초과하는 경우에는 본 발명에서 목표로 하는 항피로 및 운동능력 향상을 위한 항산화 활성과 관계되는 폴리페놀 함량의 증대는 크지 않으면서 갈변이 심화되어 일반 홍삼과 색택의 차이가 커지고, 색차계에 의한 밝기(L)가 55 미만이 된다.
본 발명에서 상기 고온고압 처리된 삼을 감압건조하는 단계 전에 삼의 온도가 20 내지 45 ℃가 되도록 급냉하는 것이 바람직하고, 본 발명에서 급냉이라는 것을 상기 고온고압 처리를 완료한 후 그 고온 조건에서 20 내지 45 ℃ 중에서 원하는 감압건조 온도까지 떨어뜨리는 시간이 20 분 이내, 바람직하게는 15분 이내, 더욱 바람직하게는 1 내지 10 분인 것이고, 이를 위해 오토클래이브에서 꺼낸 삼을 냉장하거나 냉수에 침지할 수 있다. 급냉이 이루어지지 않고 고온고압 처리 후 50 ℃ 이상에서 장시간 유지하게 되면, 홍삼의 갈변이 심화되고, 홍삼의 항산화 활성이 저하될 수 있다.
본 발명에서 감압건조하는 단계는 20 내지 45 ℃, 바람직하게는 22 내지 32 ℃에서 10 내지 20 시간, 바람직하게는 24 내지 36 시간 수행한다. 상기 감압건조 온도가 높아지면 급속히 건조가 진행되면서 갈변의 억제가 충분하지 못하고, 조직이 스폰지처럼 물러질 수 있으며, 상기 온도 미만에서는 건조시간이 길어진다.
상기 감압건조의 경우 홍삼의 수분 함량이 14 중량% 이하, 바람직하게는 5 내지 12 중량%가 되도록 수행한다. 감압건조는 밀폐된 챔버에서 수행되기 때문에 열풍건조와 달리 건조과정 중에 미생물에 의한 오염의 가능성이 매우 낮다.
본 발명의 홍삼의 제조방법에서, 특히 인삼을 고온고압처리하기 전에 수분 함량을 5 내지 45 중량%, 바람직하게는 10 내지 40 중량%, 더욱 바람직하게는 20 내지 35 중량%까지 건조하는 예비건조단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 수삼의 수분 함량은 통상 70 내지 80 중량%로서, 상기 범위로 건조하기 위해서는 45 내지 60 ℃, 바람직하게는 50 내지 60 ℃에서 20 내지 100 시간, 바람직하게는 22 내지 40 시간, 더욱 바람직하게는 24 내지 36 시간 열풍건조한다. 인삼의 수분 함량이 상기 상한치를 초과하는 경우 고온고압 처리과정에서 원형삼 형태가 유지되지 못하고 홍삼이 파열되기 때문에, 홍삼의 유효성분이 증숙과정에서 유출될 수 있고, 원형삼 자체로서 상품성이 없어 판매되기 어렵다.
상기 방법으로 제조된 본 발명의 홍삼은 헌터 색차계로 측정한 L값이 55 이상, 바람직하게는 56 내지 66이며, 총페놀성화합물의 함량이 0.6 중량% 이상, 바람직하게는 0.8 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 1 내지 4 중량%이다.
상기 방법으로 제조된 본 발명의 홍삼은 말톨 함량이 4 내지 30 mg%, 바람직하게는 6 내지 25 mg%, 더욱 바람직하게는 8 내지 16 mg%인 것이다.
상기 방법으로 제조된 본 발명의 진세노사이드 Rg2 및 Rh1의 합이 0.4 mg/g 이상, 바람직하게는 0.5 mg/g 이상, 더욱 바람직하게는 0.6 내지 2 mg/g인 것이고, Rg3 함량은 0.7 mg/g 이상, 바람직하게는 0.9 mg/g 이상, 더욱 바람직하게는 1.1 내지 3 mg/g인 것이다.
상기 방법으로 제조된 홍삼은 이를 분쇄한 홍삼분말을 주성분으로 하고, 기타 부형제나 감미료로서 덱스트린, 설탕, 올리고당 등을 포함하여 홍삼차를 제조할 수 있다. 홍삼차를 제조할 때 상기 홍삼 분말의 함량은 1 내지 100 중량% 일 수 있고, 바람직하게는 3 내지 50 중량%이고, 나머지로 부형제나 감미료를 혼합한다.
본 발명은 또한 상기 본 발명의 방법으로 제조된 홍삼 또는 그 추출물을 유효성분으로 포함하는 피로 회복 및 운동능력 향상용 건강기능식품을 제공한다.
본 발명에서 건강기능식품이란, 쌀겨 추출물 또는 쌀겨 분말을 음료, 차류, 향신료, 껌, 과자류 등의 식품소재에 첨가하거나, 캡슐화, 분말화, 현탁액 등으로 제조한 식품으로, 이를 섭취할 경우 건강상 특정한 효과를 가져오는 것을 의미하나, 일반 약품과는 달리 식품을 원료로 하여 약품의 장기 복용시 발생할 수 있는 부작용 등이 없는 장점이 있다. 이와 같이 하여 얻어지는 본 발명의 건강기능식품은, 일상적으로 섭취하는 것이 가능하기 때문에 매우 유용하다. 이와 같은 건강기능식품에 있어서의 홍삼 또는 그 추출물의 첨가량은, 대상인 건강기능식품의 종류에 따라 달라 일률적으로 규정할 수 없지만, 식품 본래의 맛을 손상시키지 않는 범위에서 첨가하면 되며, 대상 식품에 대하여 통상 0.01 내지 50 중량%, 바람직하기로는 0.1 내지 20 중량%의 범위이다. 또한, 환제, 과립제, 정제 또는 캡슐제 형태의 건강기능식품의 경우에는 통상 0.1 내지 100 중량% 바람직하기로는 0.5 내지 80 중량%의 범위에서 첨가하면 된다. 한 구체예에서, 본 발명의 건강기능식품은 환제, 정제, 캡슐제 또는 음료의 형태일 수 있다.
본 발명의 건강기능식품은 유효성분으로서 본 발명의 방법으로 제조된 홍삼 또는 그 추출물뿐만 아니라, 식품 제조 시에 통상적으로 첨가되는 성분을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 단백질, 탄수화물, 지방, 영양소, 조미제 및 향미제를 포함한다. 상술한 탄수화물의 예는 모노사카라이드, 예를 들어, 포도당, 과당 등; 디사카라이드, 예를 들어 말토스, 슈크로스, 올리고당 등; 및 폴리사카라이드, 예를 들어 덱스트린, 사이클로덱스트린 등과 같은 통상적인 당 및 자일리톨, 소르비톨, 에리트리톨 등의 당알콜이다. 향미제로서 천연 향미제 [타우마틴, 스테비아 추출물 (예를 들어 레바우디오시드 A, 글리시르히진 등]) 및 합성 향미제(사카린, 아스파르탐 등)를 사용할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 건강기능식품이 드링크제와 음료류로 제조되는 경우에는 본 발명의 홍경천 발효물 이외에 구연산, 액상과당, 설탕, 포도당, 초산, 사과산, 과즙, 및 각종 식물 추출액 등을 추가로 포함시킬 수 있다.
이하, 본 발명을 하기 실시예를 참조하여 더욱 구체적으로 설명하기로 한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실험예 1: 수삼의 고온고압처리에 따른 외양 변화
수분 함량 72 중량%의 6년근 수삼을 세척한 후 치미하고 압력조건을 각각 2 및 3 kgf/cm2의 고온고압으로 30분 동안 증숙한 다음 오토클레이브에서 꺼내어 원형삼의 유지 여부를 확인하였다.
도 1의 왼쪽은 세척, 치미한 수삼의 사진이고, 가운데는 2 kgf/cm2으로 증숙한 홍삼의 사진이며, 오른쪽은 3 kgf/cm2으로 증숙한 홍삼의 사진이다.
일반 홍삼의 제조조건에서는 수삼을 별도로 건조하지 않은 상태에서도 대기압 하에서 80 내지 100 ℃ 장시간 증숙하더라도 홍삼의 표면에 갈라짐은 나타나지 않지만, 수분 함량이 높은 수삼을 2 kgf/cm2이상으로 고온고압 처리 할 경우 홍삼 표면에 갈라짐이 발생하여, 홍삼 추출물, 절편 또는 분말과 같은 홍삼 가공품의 원료로 사용할 수는 있으나, 원형삼 형태의 홍삼으로 판매되기에는 부적합하였고, ㄸ또한 증숙 과정에서 홍삼 표면의 갈라짐이 발생하면 홍삼의 유효성분을 포함한 내부 성분이 유출되므로, 고온고압 처리를 수행하면서도 원형삼 형태를 유지할 수 있는 방법의 고안이 필요하였다.
실험예 2: 수삼의 예비건조에 따른 고온고압처리에 따른 외양 변화
6년근 수삼을 세척한 후 치미하고, 50 ℃에서 각각 12, 24 및 48 시간 열풍건조한 후, 각각의 건조된 인삼을 3 kgf/cm2의 고온고압으로 30분 동안 증숙하여, 예비건조에 따른 홍삼 외형 파열 여부를 확인하였다.
먼저, 건조시간에 따른 인삼의 수분 함량을 [표 1]에 나타내었다.
구분 수분 함량(중량%)
예비건조하지 않은 수삼 72.18±0.36
12시간 건조 인삼 54.29±1.19
24시간 건조 인삼 43.54±1.73
48시간 건조 인삼 9.20±0.04
도 2의 왼쪽부터 첫번째는 세척, 치미한 수삼의 사진이고, 두번째부터 다섯번째까지는 각각 예비건조하지 않은 수삼, 12시간 건조한 인삼, 24 시간 건조한 인삼 및 48 시간 건조한 인삼을 3 kgf/cm2으로 30분 동안 증숙하였을 때의 홍삼의 사진이다.
12시간 건조한 인삼까지는 홍삼의 갈라짐을 막을 수 없었으나, 24 시간 건조한 인삼부터는 고온고압처리를 하더라도 외형의 파열을 막을 수 있었다. 48시간 건조한 인삼의 경우는 외형의 파열은 막을 수 있으나, 증숙 시간이 더 필요할 수 있다.
실험예 3: 예비건조한 인삼의 고온고압처리 압력에 따른 외양 변화
6년근 수삼을 세척한 후 치미하고, 50 ℃에서 24 시간 열풍건조하여 건조된 인삼을 압력을 변경하여, 2, 3 및 5 kgf/cm2에서 고온고압으로 30분 동안 증숙하여, 예비건조가 2 내지 5 kgf/cm2에서 고온고압 조건에서 모두 홍삼의 외형 파열을 방지하는지 확인하였다.
도 3의 왼쪽은 2 kgf/cm2에서 증숙한 홍삼, 가운데는 3 kgf/cm2에서 증숙한 홍삼, 그리고 오른쪽은 5 kgf/cm2에서 증숙한 홍삼의 사진이다.
2 내지 5 kgf/cm2의 압력조건 범위에서는 예비건조를 통해 홍삼의 외형 파열을 방지할 수 있는 것을 확인하였다.
실험예 4: 증숙 후 건조방법에 따른 홍삼의 건조속도 및 색택 비교
홍삼은 상온 유통중 미생물의 증식을 방지하기 위해서 수분 함량 14 % 이하로 건조하여야 하고, 통상 건조 과정 중 미생물 증식을 억제하기 위하여 50 내지 60 ℃에서 2 내지 3일 동안 열풍건조를 수행하고 있다.
본 발명에서는 통상의 열풍건조보다 낮은 45 ℃ 이하의 상온에서 감압건조를 통해 건조시간을 단축하고, 고온고압 처리에 따른 홍삼의 갈변을 억제하여 일반 홍삼과 유사한 색택을 가질 수 있는지를 확인하였다.
먼저, 6년근 수삼을 세척한 후 치미하고, 50 ℃에서 24 시간 열풍건조하여 건조된 인삼을, 3 kgf/cm2에서 고온고압으로 30분 동안 증숙한 후, 50 ℃에서 열풍건조 또는 30 ℃에서 감압건조하여 홍삼을 제조하였다.
각각의 증숙 후 건조방법에서 시간에 따른 홍삼의 수분 함량을 도 4에 나타내었다. 감압건조(●)에서는 건조온도가 낮음에도 10 시간째 수분 함량이 14 중량%이었고, 12 시간째 수분 함량이 10.5 중량% 이었으며, 24 시간째 이후 7.5 중량% 이하로서, 건조가 급속히 이루어지고 있으나, 열풍건조(△)의 경우 건조 초기 6 시간째까지는 건조가 급속히 이루어졌으나, 그 후 건조속도가 급격히 둔화되어 수분 함량 14 중량% 이하를 충족시키기 위해서는 약 30 시간 정도 건조가 필요하였다. 이는 열풍 건조 초기에 증숙된 홍삼의 표면이 먼저 건조되면서 딱딱해져 내부의 수분이 증발하는 것을 지연시키기 때문으로 추정되었다.
상기 24 시간 감압건조시킨 본 발명의 홍삼과 24 시간 열풍건조 및 48 시간 열풍건조시킨 홍삼의 갈변 정도를 비교하기 위하여 밝기, 적색도 및 황색도를 측정하여 [표 2]에 나타내었다.
구분 24시간 감압건조 24시간 열풍건조 48시간 열풍건조
밝기(L) 56.23±0.91 50.90±0.08 42.15±0.58
적색도(a) 6.45±0.27 5.74±0.44 4.36±0.25
황색도(b) 13.77±0.64 9.40±0.96 6.72±0.85
또한 갈변 정도를 대비할 수 있는 24 시간 감압건조시킨 홍삼과 24 시간 열풍건조한 홍삼의 사진을 도 5a 및 도 5b에 각각 나타내었다.
또한 본 발명의 24 시간 감압건조시킨 홍삼과 색택을 비교하기 위하여, 수삼 및 시중에 판매되는 원형삼 형태의 일반 홍삼, 그리고 통상 흑삼으로 불리우는 구증구포를 통해 제조한 홍삼의 사진을 각각 도 6a, 도6b 및 도 6c에 나타내었다.
상기 결과를 볼 때 고온고압처리 후 열풍건조할 경우 통상의 홍삼과 달리 갈변이 매우 심화되어 거멓게 변하지만, 감압건조할 경우 건조시간을 단축시키면서 일반 홍삼과 유사한 색택을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
실험예 5: 증숙 후 건조방법에 따른 홍삼분말의 입자 형태 및 추출수율 비교
실험예 4에서 제조한 고온고압처리 후 24 시간 감압건조한 홍삼과 48 시간 열풍건조한 홍삼을 각각 분쇄하여 60 메쉬로 통과시켜 홍삼분말을 제조하고, 각의 홍삼분말을 전자주사현미경을 통해 미세입자 구조를 확인하여 그 사진을 도 7a 및 7b에 나타내었다. 감압건조한 홍삼은 표면이 비늘처럼 거칠고 입자가 거칠었으나, 열풍건조한 홍삼은 표면이 매끈하였다.
상기 홍삼분말의 미세입자 구조가 홍삼분말 또는 이를 주성분으로 포함하는 홍삼차 분말에서의 추출 수율에 영향을 주는지 확인하기 위하여, 열수에서 40 분동안 추출하면서 시간의 경과에 따른 당도변화를 확인하여 도 8에 나타내었다.
대조군으로 시중에 판매되는 홍삼을 동일하게 분쇄한 홍삼분말(△)을 사용하였다. 감압 건조한 홍삼분말(●)은 추출시간의 증가에 따라 추출되는 당 함량이 증가하였으나, 열풍 건조한 홍삼분말(□)과 대조군(△)의 당 함량은 추출시간을 증가시키더라도 거의 증가되지 않음을 확인하였다.
이는 감압 건조한 홍삼의 경우 분말의 거칠기가 증가하여 표면적이 증가했을 뿐만 아니라, 홍삼 또는 홍삼 분말 조직 내부의 수분이 감압 조건에서 빠져나가면서 조직의 밀도가 낮아져서 추출수율에도 영향을 준 것으로 판단되었다.
실험예 6: 고온고압 증숙시간에 따른 총 폴리페놀 함량의 비교
실험예 4에서 6년근 수삼을 세척한 후 치미하고, 50 ℃에서 24 시간 열풍건조하여 건조된 인삼(WG)을 대조군으로 하고, 상기 건조된 인삼을 3 kgf/cm2에서 고온고압으로 증숙시간을 달리한 후, 30 ℃에서 감압건조하여 홍삼을 제조하면서 고온고압 증숙시간에 따른 총폴리페놀 함량의 변화를 확인하여 그 결과를 도 9에 나타내었다.
건조된 인삼(WG)에 비하여 고온고압 처리한 경우 10분만 처리하더라도 총폴리페놀 함량이 5 배 이상 증가하였고, 30분까지는 고온고압 처리시간이 증가할 수록 총폴리페놀 함량이 증가하였으나, 그 이상 처리시간을 늘리더라도 총폴리페놀 함량은 증가폭이 크지 않았다. 따라서 항산화 및 항피로 효과가 뛰어난 홍삼의 제조를 위해서 항산화 및 항피로의 유효성분으로 판단되는 총폴리페놀의 함량 증가를 고려했을 때 5 내지 30 분의 고온고압 처리만으로도 충분한 효과를 달성할 수 있는 것으로 판단하였다.
실험예 7: 건조 인삼, 일반 홍삼과의 유효성분 함량 비교
실험예 4에서 6년근 수삼을 세척한 후 치미하고, 50 ℃에서 24 시간 열풍건조하여 건조된 인삼(WG), 시중에 판매되는 원형삼 형태의 일반 홍삼(RG) 및 본 발명의 실험예 4에서 6년근 수삼을 세척한 후 치미하고, 50 ℃에서 24 시간 열풍건조하여 건조된 인삼을, 3 kgf/cm2에서 고온고압으로 10분 동안 증숙한 후, 30 ℃에서 감압건조한 본 발명의 제조한 홍삼(New RG)의 총 당, 산성당, 총폴리페놀 및 말톨을 분석하여 그 함량을 [표 3]에 나타내었고, 진세노사이드 함량을 분석하여 [표 4]에 나타내었다.
구분 WG RG New RG
총 당(중량%) 46.35±2.72 52.04±3.48 47.32±0.51
산성당(중량%) 3.29±0.24 4.34±0.33 5.22±0.19
총폴리페놀(중량%) 0.21±0.01 0.27±0.01 1.15±0.02
말톨(중량%) 0.27±0.02 1.64±0.04 11.50±0.17
본 발명의 홍삼은 고형물 기준으로 총 당의 함량이 일반 홍삼에 비해 낮았으나, 산성당 함량이 높았고, 특히 총폴리페놀의 함량이 건조 인삼의 5.47 배로 현저히 증가했음은 물론, 일반 홍삼에 비해서도 4.26 배나 증가하였다.
구분 WG RG New RG
Rg1 (mg/g) 2.18±0.02 1.48±0.07 0.40±0.03
Re (mg/g) 1.70±0.04 1.00±0.05 0.33±0.03
Rf (mg/g) 0.57±0.02 0.36±0.02 0.39±0.03
Rg2+Rh1 (mg/g) 0.25±0.01 0.20±0.01 0.69±0.05
Rb1 (mg/g) 1.94±0.08 1.79±0.09 1.07±0.07
Rc ( mg /g) 1.30±0.03 1.25±0.07 0.65±0.13
Rb2 ( mg /g) 0.88±0.02 0.84±0.05 0.38±0.25
Rb3 ( mg /g) 0.15±0.01 0.13±0.01 0.19±0.13
Rd ( mg /g) 0.15±0.02 0.21±0.01 0.21±0.13
Rg3 (S,R) ( mg /g) 0.08±0.00 0.31±0.03 1.29±0.15
Rh2 ( mg /g) 0.04±0.00 0.00±0.00 0.00±0.00
본 발명의 홍삼은 고형물을 기준으로 Rg2와 Rh1의 합이 건조 인삼이나 일반 홍삼에 비하여 현저히 높았고, 건조 인삼의 2.76배로 높았으며, 또한 Rg3 함량에서도 건조 인삼의 16 배, 일반 홍삼의 4.16 배 높은 함량을 함유하고 있었다.
실험예 8: 항산화 활성 비교
시중에 판매되는 일반 홍삼(RG), 실험예 4에서 6년근 수삼을 세척한 후 치미하고, 50 ℃에서 24 시간 열풍건조하여 건조된 인삼을, 3 kgf/cm2에서 고온고압으로 10분 동안 증숙한 후, 50 ℃에서 48 시간 건조한 홍삼(RG-HA), 실험예 4에서 6년근 수삼을 세척한 후 치미하고, 50 ℃에서 24 시간 열풍건조하여 건조된 인삼을, 3 kgf/cm2에서 고온고압으로 10분 동안 증숙한 후, 30 ℃에서 감압건조한 본 발명의 제조한 홍삼(New RG), 시중에서 판매되는 흑삼(BG)은 10mg/mL로, 대조군으로 비타민 C는 1 mg/mL 사용하여 ABTS 라디칼 소거능을 비교하여 도 10에 나타내었다.
본 발명의 감압건조한 홍삼(New RG)는 고온고압 처리조건이 동일함에도 고온고압 처리 후 열풍건조한 홍삼(RG-HA)이나 시중에 판매되는 흑삼(BG)에 비해 60 % 이상 높은 항산화 활성을 나타내었고, 일반 홍삼(RG)에 비해서는 10 배 이상 뛰어난 항산화 활성을 나타내었다.
실험예 9: 근육세포 보호 효과
운동 중에는 에너지 요구량이 증가됨으로써 조직에 안정시보다 수십 배 증가된 산소공급이 요구되며 이렇게 산소요구량이 증가되면 미토콘드리아 대사가 비례적으로 증가되어 산소의 유리기와 활성산소의 생성도 증가된다. 증가된 산소의 유리기와 활성산소는 생체 내 여러 가지 분자를 산화시키며, 미토콘드리아 내에서 O2의 비율이 증가함에 따라 산소분자의 양이 한정된 cytochrome oxidase에 의해 제어되지 못함으로써 불완전한 활성산소가 증가하게 되어 결국 과도한 산화적 스트레스로 인해 운동능력의 저하, 만성 피로 등이 발생한다.
건조 인삼(WG), 시중에 판매되는 일반 홍삼(RG) 및 실험예 4에서 6년근 수삼을 세척한 후 치미하고, 50 ℃에서 24 시간 열풍건조하여 건조된 인삼을, 3 kgf/cm2에서 고온고압으로 10분 동안 증숙한 후, 30 ℃에서 감압건조한 본 발명의 제조한 홍삼(New RG)의 근육세포내 산화적 스트레스 억제효과를 확인하였다.
C2C12 근육세포 분화과정 중, 홍경천 발효 추출물에 의한 세포의 손상 정도를 관찰하였다. 마우스 유래 C2C12 세포주는 American Type Culture Collection (ATCC, CL-173, Manassas, VA, USA)으로부터 분양 받아 사용하였다. C2C12 근육세포는 실험목적에 따라 60 mm petridish에 각각 1*106의 seeding한 후, FBS(10%) 및 P/S(1%)를 함유한 고농도 포도당 DMEM (89%)에서 80% confluence 될 때까지 배양하였다. 그 후 HS (2%)로 근육세포의 분화를 유도하였다. 근육세포 분화(day 0)시 DMEM에 H2O2 1 mM과 시료를 각각 10, 50 및 100 ㎍/mL로 처리하여 H2O2에 의한 산화적 손상 억제효과를 관찰하였다. 근육세포의 분화는 2일마다 지속적으로 2% HS가 함유된 배지에 H2O2와 각각의 시료를 처리한 후, 5일 동안 분화시키면서 현미경을 통해 morphology를 관찰하여 그 결과를 도 11a에 나타내었다.
상기 현미경을 통해 morphology를 관찰한 세포 중 각 시료를 100 ㎍/mL 처리한 것의 세포 생존능 평가는 MTT (thiazoly blue tetrazolium bromid)를 이용하여 측정하였다. 즉 C2C12 세포는 실험전날 1*106 cell 농도로 96-well plate에 seeding하고 시료 100, 250 및 500 ㎍/mL를 처리하여 24 시간 동안 배양하였다. 그 후 -4 ℃에 보관중인 MTT를 5 mg/mL의 농도로 PBS에 녹인 다음 syringe를 이용하여 여과하고 pipet을 이용하여 96-well medium 부피의 20% 되는 양 만큼 취하여 각각의 well에 조심스럽게 첨가하여 plate를 바닥에 붙인 상태로 전후좌우로 가볍게 흔들면서 혼합하였다. CO2 incubator에서 5시간 동안 배양한 후, DMSO로 용출시키고 CO2 incubator에서 30분 동안 배양하였다. 30분 후 용출된 용액을 새 96-well plate로 옮겨 ELISA를 이용하여 550 nm 흡광도 값에서 650 nm의 흡광도 값을 뺀 결과 값으로 세포 생존능을 계산하였다.
건조 인삼(WG)와 일반 홍삼(RG)의 경우 100 ㎍/mL의 농도에서 모두 산화적 손상에 의한 억제효능은 나타나지 않았으나, 본 발명의 홍삼은 H2O2 처리하지 않은 대조군(CON)과 동일할 정도로 산화적 손상을 억제하는 능력이 뛰어남을 확인하였다(도 11b). 이는 항산화제로 알려진 N-acetyl cystein(NAC) 1 mM를 처리한 근육세포의 생존율 87.0 %보다 높은 산화적 손상 억제 효과를 나타내었다(NAC 처리군의 데이터는 나타내지 않음).
이들의 결과로 비추어 볼 때, 본 발명의 방법으로 제조된 홍삼은 근육세포의 산화적 손상을 억제하였으며 세포내 항산화효소의 유전자 변화를 증가시켜 세포내 활성산소종(reactive oxygen speices)을 감소시킬 것으로 추측되었다.
실험예 10: 근육세포 분화관련 유전자에 대한 영향
C2C12 세포내 산화적 손상 억제효과에 대한 작용기전을 알아보고자, SOD (superoxide dismutase), Catalase, GPx (gluthathione peroxidase), GAPDH와 같은 항산화효소의 유전자 발현을 semi-quantitative RT-PCR로 분석하였다.
도 12는 RT-PCR 산물을 확인하기 위하여 5 ㎕를 취하여 1.5% 한천(agarose) gel에서 전기영동한 후, EtBr (ethidiumbromide)로 염색하여 자외선투시기(transilluminator)를 이용하여 증폭된 DNA band를 확인한 결과이다.
항산화효소 중 SOD, Catalase 및 GAPDH의 유전자 발현도 H2O2에 의해 산화적 손상이 유도된 근육세포보다 큰 증가치를 나타내었다.
이상의 결과로 볼 때, 본 발명의 홍삼은 일반 홍삼에 비하여 산화적 손상에 대한 억제효과가 큰 것으로 나타났으며, 근육세포 내 항산화효소의 발현 조절을 통해 근육의 산화적 손상을 억제하는 것으로 판단되었다.
하기에 본 발명의 홍삼을 함유하는 조성물의 제제예를 설명하나, 본 발명은 이를 한정하고자 함이 아닌 단지 구체적으로 설명하고자 함이다.
제제예 1. 산제의 제조
실험예 5의 고온고압처리 후 감압건조한 홍삼 분말 20 mg
유당 100 mg
탈크 10 mg
상기의 성분들을 혼합하고 기밀포에 충진하여 산제를 제조한다.
제제예 2. 정제의 제조
실험예 5의 고온고압처리 후 감압건조한 홍삼 분말 10 mg
옥수수전분 100 mg
유당 100 mg
스테아린산 마그네슘 2 mg
상기의 성분들을 혼합한 후 통상의 정제의 제조방법에 따라서 타정하여 정제를 제조한다.
제제예 3. 캅셀제의 제조
실험예 5의 고온고압처리 후 감압건조한 홍삼 분말 10 mg
결정성 셀룰로오스 3 mg
락토오스 14.8 mg
마그네슘 스테아레이트 0.2 mg
통상의 캡슐제 제조방법에 따라 상기의 성분을 혼합하고 젤라틴 캡슐에 충전하여 캡슐제를 제조한다.
제제예 5. 액제의 제조
실험예 5의 고온고압처리 후 감압건조한 홍삼 분말 20 mg
이성화당 10 g
만니톨 5 g
정제수 적량
통상의 액제의 제조방법에 따라 정제수에 각각의 성분을 가하여 용해시키고 레몬향을 적량 가한 다음 상기의 성분을 혼합한 다음 정제수를 가하여 전체를 정제수를 가하여 전체 100로 조절한 후 갈색병에 충진하여 멸균시켜 액제를 제조한다.
제제예 6. 건강기능식품의 제조
실험예 5의 고온고압처리 후 감압건조한 홍삼 분말 1,000 mg
비타민 혼합물 적량
비타민 A 아세테이트 70 ㎍
비타민 E 1.0 mg
비타민 B1 0.13 mg
비타민 B2 0.15 mg
비타민 B6 0.5 mg
비타민 B12 0.2 ㎍
비타민 C 10 mg
비오틴 10 ㎍
니코틴산아미드 1.7 mg
엽산 50 ㎍
판토텐산 칼슘 0.5 mg
무기질 혼합물 적량
황산제1철 1.75 mg
산화아연 0.82 mg
탄산마그네슘 25.3 mg
제1인산칼륨 15 mg
제2인산칼슘 55 mg
구연산칼륨 90 mg
탄산칼슘 100 mg
염화마그네슘 24.8 mg
상기의 비타민 및 미네랄 혼합물의 조성비는 비교적 건강기능식품에 적합한 성분을 바람직한 실시예로 혼합 조성하였지만, 그 배합비를 임의로 변형 실시하여도 무방하며, 통상의 건강기능식품 제조방법에 따라 상기의 성분을 혼합한 다음, 과립을 제조하고, 통상의 방법에 따라 건강기능식품 조성물 제조에 사용할 수 있다.
제제예 7. 기능성 음료의 제조
실험예 5의 고온고압처리 후 감압건조한 홍삼 분말 1,000 mg
구연산 1,000 mg
올리고당 100 g
매실농축액 2 g
타우린 1 g
정제수를 가하여 전체 900 mL
통상의 건강음료 제조방법에 따라 상기의 성분을 혼합한 다음, 약 1 시간 동안 85 ℃에서 교반 가열한 후, 만들어진 용액을 여과하여 멸균된 2 L 용기에 취득하여 밀봉 멸균한 뒤 냉장 보관한 다음 본 발명의 기능성 음료 조성물 제조에 사용한다.
상기 조성비는 비교적 기호음료에 적합한 성분을 바람직한 실시예로 혼합 조성하였지만, 수요계층, 수요국가, 사용용도 등 지역적, 민족적 기호도에 따라서 그 배합비를 임의로 변형 실시하여도 무방하다.

Claims (13)

  1. 인삼을 수분 함량을 5 내지 45 중량%까지 건조하는 예비건조단계;
    상기 예비건조된 인삼을 130 내지 155 ℃ 및 2 내지 5 kgf/cm2으로 5 내지 30분 동안 고온고압 처리하는 단계; 및
    상기 고온고압 처리된 인삼을 수분 함량 10 내지 15 중량%까지 20 내지 45 ℃에서 감압건조하는 단계;를 포함하는,
    헌터 색차계로 측정한 명도(L)값이 55 이상이며, 총페놀성화합물의 함량이 0.6 중량% 이상이며, 진세노사이드 Rg2 및 Rh1의 합이 0.4 mg/g 이상이고, Rg3 함량이 0.7 mg/g 이상인 것을 특징으로 하는 홍삼의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 고온고압 처리된 인삼을 감압건조하는 단계 전에 삼의 온도가 20 내지 45 ℃가 되도록 급냉하는 것을 특징으로 하는 홍삼의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 감압건조하는 단계는 10 내지 20 시간 수행되는 것을 특징으로 하는 홍삼의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 감압건조하는 단계는 22 내지 32 ℃에서 12 내지 18 시간 수행되는 것을 특징으로 하는 홍삼의 제조방법.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 예비건조단계는 45 내지 60 ℃에서 20 내지 100 시간 수행하는 것을 특징으로 하는 홍삼의 제조방법.
  8. 청구항 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 5 항 중에서 어느 한 항의 방법으로 제조되고, 헌터 색차계로 측정한 명도(L)값이 55 이상이며, 총페놀성화합물의 함량이 0.6 중량% 이상이며, 진세노사이드 Rg2 및 Rh1의 합이 0.4 mg/g 이상이고, Rg3 함량이 0.7 mg/g 이상인 것을 특징으로 하는 홍삼.
  9. 제 8 항에 있어서, 원형삼 형태를 유지하고 있는 것을 특징으로 하는 홍삼.
  10. 제 8 항에 있어서, 말톨 함량이 4 내지 30 mg%인 것을 특징으로 하는 홍삼.
  11. 삭제
  12. 청구항 제 8 항의 홍삼 또는 그 추출물을 유효성분으로 하는 피로 회복 및 운동능력 향상용 건강기능식품.
  13. 청구항 제 8 항의 홍삼을 분쇄한 홍삼 분말을 포함하는 홍삼차.
KR1020110133506A 2011-12-13 2011-12-13 고온고압처리 후 감압 건조를 통한 신규 홍삼의 제조방법 KR101348974B1 (ko)

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