KR101423100B1 - 진세노사이드 Ｒｇ3 및 Ｒｂ1의 함량을 증폭시키는 발효홍삼의 제조방법 - Google Patents

진세노사이드 Ｒｇ3 및 Ｒｂ1의 함량을 증폭시키는 발효홍삼의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발효홍삼의 제조방법으로서, (a) 홍삼을 준비하는 단계 및 (b) 준비된 홍삼에 바실러스 벨레젠시스(Bacillus velezensis)(KACC 91217P)를 접종하여 발효시키는 단계를 포함하는 진세노사이드 Rg3 및 Rb1의 함량이 증폭된 발효홍삼의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 발효홍삼의 제조방법은 발효홍삼의 가공시간을 줄이고 효능이 우수한 진세노사이드 Rg3 및 Rb1의 함량을 증가시키는 장점이 있다.

Description

진세노사이드 Ｒｇ3 및 Ｒｂ1의 함량을 증폭시키는 발효홍삼의 제조방법{Fabrication method of enhancing ginsenoside Rg3 and Rb1 of red ginseng}
본 발명은 진세노사이드 Rg3 및 Rb1의 함량을 증폭시키는 발효홍삼의 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 길항미생물인 바실러스 벨레젠시스(Bacillus velezensis) BS87(균주기탁번호: KACC 91217P)을 사용하여, 발효홍삼의 가공시간을 줄이며 효능이 우수한 진세노사이드 성분을 증폭시키는 발효홍삼의 제조방법에 관한 것이다.
인삼은 반음지성 식물로서 오가피과(Araliaceae), 인삼속(Panax)에 속 식물로 오래전부터 동양뿐만 아니라 서양에서도 효능 및 유효성이 잘 알려져 온 한약재이다.
일반적으로 인삼은 사포닌함량 3~6%, 질소화합물 12~15%, 지용성성분 1~2%, 탄수화물계 50~60% 및 기타 4~6%로 구성되며, 이 중 인삼의 종(種)특이적인 성분으로서 생리활성물질인 진세노사이드는 사포닌의 일종으로 약 3~6% 함유되어 있다. 사포닌의 일종인 진세노사이드는 분자구조에 따라 파낙사디올계(Panaxadiol: PD)와 파낙사트리올계(Panaxatriol: PT), 올레아난계(Oleanane)로 나뉘며 약 33종이 보고되고 있다[최신고려인삼, 한국인삼연초연구원, 1996년].
인삼의 약리효능 연구는 인삼 특유의 진세노사이드 성분을 순수 분리하여 그 화학 구조식을 밝혀 인삼의 유효성분과 약리효능의 구명에 주력하여 왔고, 국내외 많은 수의 연구보고서 및 논문 등을 통하여 밝혀져 왔다. 인삼의 효능연구부분의 결과로서는 중추신경계질환, 항불안, 신경계, 마약중독해독 효능, 혈관작용, 알콜해독, 지질대사와 피로회복, 항당뇨, 고지혈증, 항바이러스, 면역증강, 성기능 개선, 항암 및 암예방 효능 등이 과학적으로 속속들이 밝혀졌으며, 특히, 파낙사디올계(PD)계 사포닌의 대표적인 진세노사이드 Rb1은 중추신경에 대한 억제작용을 나타내 정신안정, 신경이완, 진통, 항암, 항경련, 혈압강하 작용 등을 나타내는 것으로 알려져 있다. 그리고 파낙사트리올계(PT)계 사포닌인 진세노사이드 Rg1으로 대표되는 중추신경에 작용하여 항피로작용이 있는 것으로 알려져 있다. [최신고려인삼연구, 고려인삼학회, 2007]
인삼의 성기능에 대한 연구는 비교적 적어 현재까지의 결과는 인삼이 혈중 남성호르몬의 증가, 성생활의 개선, 만성 스트레스로 인한 성주기 이상 및 성행위 감소의 방지 및 만성 스트레스를 받은 동물의 성행위 감퇴에 대한 방어효과 등이 보고(생약학연구회, 1993; 한 대석, 1993, 한국인삼연초연구소, 1985)되고 있다. 최근 인삼이 음경발기에 영향을 미침이 일부 보고되고 있으며, 일부는 임상적으로도 발기부전에 효과가 있고, 동물실험결과 음경발기에 중요한 해면체 평활근에 직접 탁월한 이완작용을 나타내어 음경발기에 중요한 역할을 한다는 것이 보고된 바 있다.토끼의 음경해면체 평활근에 대한 음경 발기력 증강작용과 흰쥐의 음경해면체에서의 혈류의 증가가 홍삼의 어느 성분에 의해서 발현되는지를 실험하였다. 홍삼의 주성분으로 알려져 있는 총사포닌인 진세노사이드와 이로부터 순수분리한 각각의 진세노사이드가 음경해면체 평활근에 미치는 작용을 검토하였다. 각기 다른 홍삼원료에서 3개의 총사포닌 분획들을 얻어서 시험한 결과 이들 분획이 음경해면체를 유의성 있게 이완시켰다. 또한 PT계 사포닌분획에 함유되어 있는 진세노사이드 Rg3가 진세노사이드 분획물 중에서 가장 강력한 내피 의존성 이완작용과 K+ channel 개방작용이 있다고 하였으며, 진세노사이드 Rg3가 구조적으로 PD계 사포닌이면서 비극성인 물성 때문에 추출과정 중에 PT계 사포닌 분획에 함유되어 있다고 보고되었다.
진세노사이드 Rg3 성분의 경우 다양한 약리활성을 가지고 있는 것으로 밝혀지고 있다. 특히 암세포의 정상세포 내로 침윤과 혈관신생의 억제로 암세포의 전이를 억제하고 혈관의 평활근 확장작용으로 혈압을 저하시키며, cGMP의 증가로 NO 분비를 촉진하여 혈관을 이완시키고 혈류장해 개선 및 혈액 유동성을 향상시켜 혈액순환을 촉진하며 혈소판 응집억제 작용에 의한 항혈전 효과 등이 있는 것으로 알려져 있다. 또한 뇌기능개선 효과도 인정되는데 glutamate 신경독성 방어 기작에 의한 신경세포 손상 보호 작용과. 카테콜아민 분비억제작용에 의한 중추신경계 조절작용 등이 있는 것으로 보고되었다.
상기와 관련하여 과거 인삼의 약리효능을 강화시킨 예로서 백삼과 홍삼의 차이를 들 수 있으며, 수삼(인삼)은 그 가공방법에 따라 백삼제품과 홍삼제품으로 구별되어지며, 이들 백삼제품과 홍삼제품의 진세노사이드 Rg3의 함량은 각각 0.003 mg/g과 0.2 mg/g이고, 진세노사이드 Rh2의 함량은 각각 0 mg/g과 0.01 mg/g으로서 Rg3 및 Rh2와 같은 특정 성분의 진세노사이드 함량이 백삼에 비하여 홍삼이 훨씬 더 높으며, 이러한 함량 차이로 인하여 홍삼제품의 약리효능이 더 뛰어나기 때문에 고객이 홍삼을 더 선호하는 경향을 가지는 이유이다. [Chem. Pharm. Bull. 45, 1039~1045(1997), Chem. Pharm. Bull. 46, 647~654(1998), Chem. Pharm. Bull. 49,1452~1456(2001)].
또한 인삼의 약리효능을 강화시키기 위한 수삼(인삼)의 가공방법으로 열처리에 의한 방법, 산 및 효소에 의한 방법, 미생물에 의한 방법 등이 알려져 있으며, 열처리에 의한 방법은 구증구포에 의한 흑삼의 제조방법과 홍삼 농축액 및 추출액을 고온, 고압 처리하는 방법이 잘 알려져 있으며, 상기 구증구포에 의한 고전적인 흑삼의 제조방법으로 제조공정 시간이 너무 긴 단점이 있고, 고온, 고압처리방법은 제조공정시간은 단축할 수 있으나, 고온, 고압에 의한 에너지 소비가 많고, 공정 안정성이 낮은 단점이 있으며, 또 산 및 효소분해에 의한 가수분해 방법은 유기 및 무기산 또는 락타제, 펩티다아제 등의 효소에 의해 진세노사이드에 결합되어 있는 글루코스를 분해하여 특정 사포닌으로 변환시키는 방법으로써 이러한 방법은 산의 종류나 효소의 종류에 따라서 특정 사포닌의 선택성이나 변환효율에 차이가 있으며, 일반적으로 열처리에 의한 방법, 산 및 효소분해에 의한 가수분해 방법에 비하여 미생물에 의한 방법이 변환효율이 우수한 것으로 알려져 있다.
최근 들어 홍삼에 함유된 유용한 성분들 중에서 암 예방 및 항암작용 효능이 보다 뛰어난 진세노사이드 Rg3, Rb1과 같은 특정성분의 변환에 대한 선택성을 높여 특정성분의 함량을 더욱 강화시켜 암 예방 및 항암작용의 약리활성이 뛰어난 고부가가치의 건강식품 등을 제조하는 기술이 요구되고 있으나, 상기 선행기술들은 홍삼농축액으로부터 미생물에 의해 유용한 진세노사이드의 함량을 강화시킬 수 있는 기술에 불과할 뿐, 암 예방 및 항암작용 효능이 월등히 뛰어난 진세노사이드 Rg3, Rb1과 같은 특정성분을 선택적으로 변환시켜 진세노사이드 Rg3, Rb1과 같은 특정성분의 함량을 강화시키는 기술에는 미치지 못하고 있다.
또한, 기존 홍삼 중에는 진세노사이드 Rg3가 미량으로 존재(0.02%)하므로, 이들 성분이 고함유된 인삼추출물을 만들 수 있는가에 초점을 맞추어 국내외에서 다각적인 연구 검토가 이루어지고 있으며, 이미 일부 제품이 출시되었고, 아울러 후발제품이 시장에 다수 출시될 것으로 전망된다. 그러나 원료생산을 위한 이들 방법은 특수한 시설장비가 필요하고 생리적인 활성이 있는 다른 인삼 사포닌 성분의 파괴가 현저하고 효율성이 떨어지는 단점이 있다.
종래의 기술로서, 특허문헌 1은 미생물에 의한 발효홍삼농축액 제조방법으로 글루코아밀라제 효소와 Bacillus sp. N2 균주를 단계적으로 접종하여 홍삼 발효 특성을 변화시키는 2단계 발효방식에 의한 발효홍삼의 제조방법을 제안하고 있으나, 미생물 발효를 위하여 20% soybean solution을 배지액으로 사용하는 번거러움이 있을 뿐 아니라 진세노사이드 Rg3가 1.97mg/g으로 비교적 저함량으로 변환되는 단점이 있다.
또한, 특허문헌 2는 Lactobacillus, Lueconostoc 및 Streptococcus을 혼합한 TM균주를 사용하여 홍삼분말에 접종하여 홍삼 발효특성을 변화시키는 발효홍삼조성물 개시하고 있으나, 후처리공정 없이 홍삼분말 자체에 발효균주를 접종하여 발효하기 때문에 발효공정기간이 7일~13일간으로 매우 길고, 진세노사이드의 Rg3만을 생물변환하고 있다.
1. 한국 등록특허 제10-1098467호 2. 한국 등록특허 제10-0935362호
본 발명은 상기와 같은 필요성에 따라 안출된 것으로서, 수삼 또는 홍삼액을 이용하여 바실러스속균을 접종하여 특별한 시설이나 장비를 요하지 않고 발효홍삼의 가공시간 및 비용을 현저히 줄이면서 인삼 사포닌 성분의 현저한 파괴없이 면역 및 항암효과증진에 효과가 있는 진세노사이드 Rg3, Rb1 성분의 함량을 현저히 증가시키는 발효홍삼 제조방법에 관한 것이다.
상기의 해결하고자 하는 과제를 위한 본 발명에 따른 발효홍삼의 제조방법은 (a) 홍삼을 준비하는 단계 및 (b) 준비된 홍삼에 바실러스 벨레젠시스(Bacillus velezensis)(KACC 91217P)를 접종하여 발효시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예로서, 상기 (a)단계는, 1) 수삼과 물을 혼합하여 분쇄기로 분쇄하는 단계 및 2) 95 ~ 125℃에서 10 ~ 20분간 증숙하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예로서, 상기 (a)단계는, 제조 완료된 홍삼액 또는 홍삼농축액을 준비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예로서, 상기 (b)단계는, 상기 접종균을 접종한 홍삼을 발효챔버에서 3일 내지 10일 발효하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 발효홍삼의 다른 제조방법은 (a) 홍삼을 준비하는 단계, (b) 홍삼에서 분리한 미생물 중 시들음병균에 대한 길항 특성을 나타내는 균주를 선발하여 접종균을 준비하는 단계 및 (c) 준비된 홍삼에 상기 접종균을 접종하여 발효시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예로서, 상기 (b)단계는 1) 소량의 홍삼을 멸균 증류수에 침지하는 단계, 2) 영양 배지에 희석 평판 배양하여 미생물을 분리하는 단계, 3) 균주별로 배양속도 테스트 및 시들음병균에 길항력 테스트 단계, 4) 상기 3)단계의 테스트 결과로 길항 특성을 나타내고 배양속도가 빠른 균주를 선발하는 단계 및 5) 상기 선발된 균주를 배양하고 희석하여 접종균을 준비하는 단계를 포함하고, 상기 접종균은 바실러스속균인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 특별한 시설이나 장비를 요하지 않아 간단하고 보다 효율적으로 면역증진 및 항암효과가 있는 진세노사이드 Rg3, Rb1 등의 함량을 현저히 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 선발된 균주만을 순수 배양하여 사용하기 때문에 다른 미생물과의 교차 오염의 문제점을 방지하는 효과가 있다.
또한, 수삼 또는 제조 완료된 홍삼액을 사용하여 발효하여 사포닌 함량을 증가시키는 우수한 효과를 나타내어 가공시간 및 비용을 절약할 수 있다.
도 1은 본 발명의 발효홍삼의 제조방법에 따라 수삼을 발효하여 제조된 발효홍삼의 진세노사이드 함량을 나타낸 그래프.
도 2는 본 발명의 발효홍삼의 제조방법에 따라 수삼을 발효하여 제조된 발효홍삼의 진세노사이드 Rg3, Rg1, Rb1 및 이의 총합의 함량을 나타낸 그래프.
도 3은 본 발명의 발효홍삼의 제조방법에 따라 홍삼액을 발효하여 제조된 발효홍삼의 진세노사이드 함량을 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명의 발효홍삼의 제조방법에 따라 홍삼액을 발효하여 제조된 발효홍삼의 진세노사이드 Rg3, Rg1, Rb1 및 이의 총합의 함량을 나타낸 그래프.
도 5는 본 발명의 발효홍삼의 제조방법에 따라 홍삼농축액을 발효하여 제조된 발효홍삼의 진세노사이드 Rg3, Rg1, Rb1 및 이의 총합의 함량을 나타낸 그래프.
도 6은 본 발명에 따라 BS87, BS13D 및 대조구(무발효)의 접종균을 접종하여 제조된 발효홍삼의 진세노사이드 함량을 분석한 HPLC 그래프.
이하 본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 도면을 참고하여 설명한다. 예시된 도면은 발명의 명확성을 위하여 핵심적인 내용만 확대 도시하고 부수적인 것은 생략하였으므로 도면에 한정하여 해석하여서는 아니 된다.
본 발명에 따른 발효홍삼의 제조는 기탁된 길항미생물 바실러스 벨레젠시스(Bacillus velezensis) BS87(균주기탁번호: KACC 91217P)을 분양받아 배양하여 사용한다.
본 발명에 따른 발효홍삼의 제조방법은 (a) 홍삼을 준비하는 단계 및 (b) 준비된 홍삼에 KACC 91217P를 접종하여 발효시키는 단계를 포함한다.
홍삼은 수삼과 물을 혼합하여 분쇄기로 분쇄하는 단계 및 2) 95 ~ 125℃에서 10 ~ 20분간 증숙하는 단계로 제조할 수 있다. 홍삼은 수삼에 물을 혼합하여 분쇄기로 분쇄하여 오토클레이브로 121℃에서 15분간 증숙하여 준비한다. 또한, 홍삼은 제조 완료된 홍삼액 또는 홍삼농축액을 준비할 수 있다. 수삼 또는 제조 완료된 홍삼액을 사용하여 발효하여 가공시간을 절약할 수 있다.
수삼은 홍삼을 만들기 위한 처리를 하지 않은 인삼을 의미한다. 수삼은 홍삼과 비교하여 우수한 효능을 갖는 Rg3, Rg5, Rh2, Rh3 등의 진세노사이드의 함량이 낮은 특징이 있다. 하지만, 본 발명의 발효홍삼은 수삼을 간단히 증숙하거나, 제조 완료된 홍삼액 또는 홍삼농축액을 사용하여도 본 발명에 따른 접종균을 접종하여 발효하는 경우, 효능이 우수한 Rg3, Rb1 등의 진세노사이드 함량이 높은 결과를 나타내어 발효홍삼의 가공시간을 현저히 줄일 수 있다. 하지만 통상의 9증9포의 방법으로 제조하여 홍삼을 준비할 수도 있다. 구체적으로 110℃에서 3시간 증숙하고, 다시 40℃에서 3시간 열풍건조한 후, 이를 8회 반복한 홍삼을 준비할 수도 있다.
사용되는 인삼은 공지된 다양한 삼을 사용할 수 있으며, 고려삼, 회기삼, 전칠삼, 죽절삼, 삼엽삼, 히말라야삼 및 베트남삼을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 본 발명에서 이용되는 인삼은 고려인삼이다.
접종균은 딸기 포장에서 분리한 미생물 중 시들음병균에 대한 길항 특성을 나타내어 선발된 바실러스 벨레젠시스(Bacillus velezensis) (KACC 91217P)를 사용할 수 있다. 각 지역의 딸기 포장에서 분리한 15종의 미생물을 분리하여 딸기 시들음병균에 대한 길항력 검사 및 딸기 생육촉진 실험을 실시한 결과 1종(BS87)의 미생물이 딸기 시들음병균에 대한 길항력 및 딸기 생육촉진 기능이 우수한 것으로 밝혀졌다. 선발된 BS87 균주에 대한 생리 화학적 특성과 형태학적 특성을 조사한 결과 그람 양성균으로 확인되었다. 생리화학적 분석과 gyra gene sequence 분석을 통하여 최종적으로 선발된 BS87은 바실러스 벨레젠시스(Bacillus velezensis)와 99% 이상의 상동성을 나타내어 동종으로 분류하였다.
준비된 접종균은 영양 배지에 도말하여 30℃ 인큐베이터 배양하고, 일정량의 멸균수에 배양된 균을 루프로 긁어서 접종 후 교반한다. 준비된 홍삼에 상기 접종균을 접종하고, 접종한 홍삼은 발효챔버에서 3일 내지 10일 발효할 수 있다.
본 발명에 따른 발효홍삼의 다른 제조방법은 (a) 홍삼을 준비하는 단계, (b) 홍삼에서 분리한 미생물 중 시들음병균에 대한 길항 특성을 나타내는 균주를 선발하여 접종균을 준비하는 단계 및 (c) 준비된 홍삼에 상기 접종균을 접종하여 발효시키는 단계를 포함한다.
상기 (b)단계는 1) 소량의 홍삼을 멸균 증류수에 침지하는 단계, 2) 영양 배지에 희석 평판 배양하여 미생물을 분리하는 단계, 3) 균주별로 배양속도 테스트 및 시들음병균에 길항력 테스트 단계, 4) 상기 3)단계의 테스트 결과로 길항 특성을 나타내고 배양속도가 빠른 균주를 선발하는 단계 및 5) 상기 선발된 균주를 배양하고 희석하여 접종균을 준비하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 접종균은 바실러스속균인 것을 특징으로 한다.
시중에 판매되고 있는 홍삼 네 종류(A, B, C, D)로부터 미생물을 분리 조사하였다. 홍삼절편은 5mm 크기로 잘라 제품별로 1그램을 취하여 멸균 증류수 9ml에 30분간 침지한 후 영양 배지에 1000배 희석 평판 배양하였다. 그 결과 각 홍삼에서 미생물이 분리 선발되었고, 제조사별로 1-2종의 균들로 분리되었으며 바실러스(Bacillus)속 균들이 주종이었다. 균주별 배양속도 및 각종 인삼에 병을 일으키는 시들음병균에 길항력 테스트를 하여, 균밀도가 높고 길항력과 배양속도가 빠른 균주를 선발하여 균주명 (BS13D)로 명명하였다.
홍삼은 수삼과 물을 혼합하여 분쇄기로 분쇄하는 단계 및 2) 95 ~ 125℃에서 10 ~ 20분간 증숙하는 단계로 제조하거나 제조 완료된 홍삼액 또는 홍삼농축액을 준비할 수 있다. 수삼 또는 제조 완료된 홍삼액을 사용하여 발효하여 가공시간을 절약할 수 있다.
준비된 접종균은 영양 배지에 도말하여 30℃ 인큐베이터 배양하고, 일정량의 멸균수에 배양된 균을 루프로 긁어서 접종 후 교반한다. 준비된 홍삼에 상기 접종균을 접종하고, 접종한 홍삼은 발효챔버에서 3일 내지 10일 발효할 수 있다.
본 발명에 따른 발효홍삼은 상기 발효홍삼 제조방법을 이용하여 제조된다. 본 발명에 따라 제조되는 우수한 사포닌 함량을 가진 홍삼 및 홍삼액은 건강식품뿐만 아니라 의약품, 화장품 및 사료용 조성물의 원료로도 이용될 수 있다.
상술한 방법을 통해 제조된 발효홍삼 및 식품학적으로 허용 가능한 식품보조 첨가제를 포함하여 건강보조식품을 제조할 수 있으며, 상기 건강보조식품은 통상적인 분말, 음료, 정제, 편, 캡슐 및 시럽으로 이루어진 군으로부터 선택되는 제형일 수 있다. 건강보조식품은 바람직하게는 여러 가지 영양제, 비타민, 광물(전해질), 합성 풍미제 및 천연 풍미제 등의 풍미제, 착색제 및 중진제(치즈, 초콜릿 등), 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알콜, 탄산 음료에 사용되는 탄산화제 등을 함유할 수 있다.
보다 구체적으로 실시예 1 내지 실시예 3을 통해 본 발명에 따른 실시예를 설명하면 다음과 같다.
수삼 95g에 물 190g을 혼합하여 가정용 분쇄기로 분쇄한 후, 삼각플라스크에 90g씩 소분하고 물 10g을 추가하여 오토클레이브에서 121℃ 15분간 증숙한다. BS87균주(Bacillus velezensis), BS13D균주(Bacillus sp.)를 배지에 도말하여 30℃ 인큐베이터에서 배양하고 멸균수에 희석하여 접종균을 준비한다. 증숙하여 준비한 홍삼에 접종균 BS87균주(9.5×105cfu/ml), BS13D균주(6.4×105cfu/ml)을 1ml씩 접종한다. 샘플균의 배양은 진탕배양기에 넣어 30℃ ~ 35℃, 150rpm 조건으로, 3일에서 10일간 배양한다. 대조군으로 상기 접종균을 접종하지 않은 홍삼을 사용한다.
시험에 사용한 홍삼액은 시중에 판매되는 A사 홍삼액으로 100g을 준비한다. BS87균주(Bacillus velezensis), BS13D균주(Bacillus sp.)를 배지에 도말하여 30℃ 인큐베이터에서 배양하고 멸균수에 희석하여 접종균을 준비한다. 증숙하여 준비한 홍삼에 접종균 BS87균주(9.5×105cfu/ml), BS13D균주(6.4×105cfu/ml)을 1ml씩 접종한다. 샘플균의 배양은 진탕배양기에 넣어 30℃ ~ 35℃, 150rpm 조건으로, 3일에서 10일간 배양한다. 대조군으로 상기 접종균을 접종하지 않은 홍삼을 사용한다.
시험에 사용한 홍삼농축액은 시중에 판매되는 B사의 국산 6년근 100%(고형분 65％이상)으로 홍삼근 70%, 홍미삼 30%의 홍삼농축액이며, 홍삼 농축액을 정제수에 10배 희석하여 멸균처리하여 준비한다. 접종균은 BS87균주(Bacillus velezensis), BS13D균주(Bacillus sp.)를 배지에 도말하여 30℃ 인큐베이터에서 배양하고 멸균수에 희석하여 접종균을 준비한다. 대조군으로 상기 접종균을 접종하지 않은 홍삼 및 인삼씨에서 분리한 균주(E)를 접종한 홍삼을 사용한다. 증숙하여 준비한 홍삼에 접종균 BS87균주(9.5×105cfu/ml), BS13D균주(6.4×105cfu/ml), E(3.0×105cfu/ml)를 1ml씩 접종한다. 샘플균의 배양은 진탕배양기에 넣어 30℃ ~ 35℃, 150rpm 조건으로, 3일에서 10일간 배양한다.
실험예
실시예 1 ~ 3에서 수득한 발효홍삼에 대하여 HPLC를 실시하여 진세노사이드의 함량을 분석하여 도 1 및 도 6에 나타내었다. 구체적인 홍삼발효액을 원심분리하여 일정량의 상징액을 취하여 분액여두에 넣고 수포화부탄올을 가하여 진탕추출한 후 부탄올층을 회수한 다음 감압농축하였다. 이 감압농축한 물질을 HPLC용 메탄올로 용해한 후 이를 membrane filter (0.20 m pore size, Whatman Co., UK)로 여과, HPLC(Agilent 1200, Santa Clara, CA, USA)에 10 L씩 주입하여 분석하였으며, 검출기는 Carbohydrate ES column을 장착한 HPLC system(Agilent 1200 series system with DAD detector at 203 nm and ELSD)을 이용하여 분석하였다. 분석조건은 이동상으로 용매A(Acetonitrile 80:water 5: Isopropyl alcohol 15/v:v:v)와 용매B(Acetonitrile 80:water 25: Isopropyl alcohol 15/v:v:v)를 이용하여 용매A를 0분(75%), 28분(15%), 35분(0%), 50분(75%)의 조건하에 유속 0.8 mL/min으로 흘려주었다.
도 1은 본 발명의 발효홍삼의 제조방법에 따라 수삼을 발효하여 제조된 발효홍삼의 진세노사이드 함량을 나타낸 그래프이고, 도 2는 본 발명의 발효홍삼의 제조방법에 따라 수삼을 발효하여 제조된 발효홍삼의 진세노사이드 Rg3, Rg1, Rb1 및 이의 총합의 함량을 나타낸 그래프이다. 이와 같이, BS87균주(Bacillus velezensis)는 수삼에 처리 시 진세노사이드 Rg3의 생성이 무처리구 0.017에 비해 0.091로 5.3배로 증가하고 진세노사이드 Rg1은 1.2배로 증가했다. 홍삼에서 분리한 미생물 중 시들음병균에 대한 길항 특성을 나타내는 균주를 선발하여 접종균 BS13D균주(Bacillus sp.)는 진세노사이드 Rg2, Re, Rb1을 증가시켰다. 특히 진세노사이드 총 함량도 증가시키는 결과를 나타내었다.
BS87균주(Bacillus velezensis)와 BS13D균주(Bacillus sp.)는 간단히 증숙한 수삼에 접종하여 발효하더라도 면역 및 항암효과증진에 효과가 있는 진세노사이드 Rg3, Rg1, Rb1 성분을 증폭시키는 것으로 나타났다. 특히, BS87균주(Bacillus velezensis)는 진세노사이드 Rg3 성분을 증폭시키고 BS13D균주(Bacillus sp.)는 진세노사이드 Rb1 성분을 증폭시킨다.
도 3은 본 발명의 발효홍삼의 제조방법에 따라 홍삼액을 발효하여 제조된 발효홍삼의 진세노사이드 함량을 나타낸 그래프이고, 도 4는 본 발명의 발효홍삼의 제조방법에 따라 홍삼액을 발효하여 제조된 발효홍삼의 진세노사이드 Rg3, Rg1, Rb1 및 이의 총 함량을 나타낸 그래프이다. 발효 전 홍삼액 자체의 진세노사이드 함량이 적지만 그럼에도 불구하고 발효시킨 결과 BS87균주(Bacillus velezensis)는 무처리와 BS13D균주(Bacillus sp.) 처리구에 비해 Rg3, Rb1의 함량 뿐만 아니라 진세노사이드 총 함량도 함께 증가는 같은 패턴의 결과를 나타내었다.
BS87균주(Bacillus velezensis)와 BS13D균주(Bacillus sp.)는 제조 완료된 홍삼액에 접종하여 발효하더라도 면역 및 항암효과증진에 효과가 있는 진세노사이드 Rg3, Rg1, Rb1 성분의 총 함량을 증가시키는 것으로 나타났다. 특히, BS87균주(Bacillus velezensis)는 진세노사이드 Rg3 성분을 증폭시키고, BS13D균주(Bacillus sp.)는 진세노사이드 Rb1 성분을 증폭시킨다.
도 5는 본 발명의 발효홍삼의 제조방법에 따라 홍삼농축액을 발효하여 제조된 발효홍삼의 진세노사이드 Rg3, Rg1, Rb1 및 이의 총합의 함량을 나타낸 그래프이다. 홍삼액의 경우 진세노이드 함량이 적어, 홍삼농축액을 이용하여 무처리, BS87균주(Bacillus velezensis), BS13D균주(Bacillus sp.)로 10일 배양한 결과, BS87균주(Bacillus velezensis)의 진세노사이드 Rg3가 2배를 넘고 총 진세노사이드 함량도 홍삼농축액보다 48% 증가함을 나타내었다.
BS87균주(Bacillus velezensis)와 BS13D균주(Bacillus sp.)는 제조 완료된 홍삼농축액에 접종하여 발효하더라도 면역 및 항암효과증진에 효과가 있는 진세노사이드 Rg3, Rg1, Rb1 성분의 총 함량을 증가시키는 것으로 나타났다. 특히, BS87균주(Bacillus velezensis)는 진세노사이드 Rg3 성분을 증폭시킨다.
도 6은 본 발명에 따라 BS87, BS13D 및 대조구(무발효)의 접종균을 접종하여 제조된 발효홍삼의 진세노사이드 함량을 분석한 HPLC 그래프이다. 이와 같이, 본 발명에 따라 BS87균주(Bacillus velezensis)와 BS13D균주(Bacillus sp.)의 접종균을 접종하여 발효한 발효홍삼은 수삼을 간단히 증숙하거나, 제조 완료된 홍삼액 또는 홍삼농축액을 준비하여 발효하고 3일 내지 10일의 짧은 발효기간에도 다른 사포닌 성분의 현저한 파괴없이 면역 및 항암효과증진에 효과가 있는 진세노사이드 Rg3, Rg1, Rb1 성분의 총 함량을 증가시킨다.
본 발명에 따른 발효홍삼의 제조방법은 가공방법이 간단하고 발효기간이 짧음에도 우수한 결과를 나타내어 발효홍삼의 가공시간 및 비용을 현저히 줄일 수 있다. 특히, BS87균주(Bacillus velezensis)는 항암효과, 심혈관 보호 및 개선작용에 효능이 있는 진세노사이드 Rg3 성분을 증폭시키고, BS13D균주(Bacillus sp.)는 혈중 콜레스테롤 및 지질 조절 효과와 심혈관계 증상 개선의 효능을 가진 진세노사이드 Rb1 성분을 증폭시키는 것으로 나타나 필요한 약리활성에 맞추어 간단하고 빠른 방법으로 발효홍삼을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 발효홍삼의 제조방법은 특별한 시설이나 장비를 요하지 않아, 간단하고 보다 효율적이며, 선발된 균주만을 순수 배양하여 사용하기 때문에 다른 미생물과의 교차 오염의 문제점을 방지하는 효과가 있다.
이상에서는 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (8)

  1. (a) 수삼과 물을 혼합하여 분쇄기로 분쇄하여 95 ~ 125℃에서 10 ~ 20분간 증숙하여 홍삼액을 제조하거나 제조 완료된 홍삼액 또는 홍삼농축액을 준비하는 단계; 및
    (b) 준비된 홍삼액에 바실러스 벨레젠시스(Bacillus velezensis)(균주기탁번호 KACC 91217P)를 접종하여 발효챔버에서 3일 내지 10일 발효시키는 단계를 포함하여 진세노사이드 Rg3의 함량을 증폭시키는 것을 특징으로 하는 발효홍삼의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. (a) 홍삼을 준비하는 단계;
    (b) 홍삼에서 분리한 미생물 중 시들음병균에 대한 길항 특성을 나타내는 균주를 선발하여 접종균을 준비하는 단계; 및
    (c) 준비된 홍삼에 상기 접종균을 접종하여 발효시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발효홍삼의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 (b)단계는,
    1) 소량의 홍삼을 멸균 증류수에 침지하는 단계;
    2) 영양 배지에 희석 평판 배양하여 미생물을 분리하는 단계;
    3) 균주별로 배양속도 테스트 및 시들음병균에 길항력 테스트 단계;
    4) 상기 3)단계의 테스트 결과로 길항 특성을 나타내고 배양속도가 빠른 균주를 선발하는 단계; 및
    5) 상기 선발된 균주를 배양하고 희석하여 접종균을 준비하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발효홍삼의 제조방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 (b)단계는,
    상기 접종균은 바실러스속균인 것을 특징으로 하는 발효홍삼의 제조방법.
  8. 제1항 및 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항의 발효홍삼 제조방법을 이용하여 제조된 것을 특징으로 하는 발효홍삼.
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