KR101437630B1 - 효소처리에 의한 참당귀의 기능성 다당류 추출방법 및 이의 추출물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 참당귀에서 다당류를 추출하는 방법에 관한 것으로, 상세하게는 참당귀에 프로테아제, 아미노펩티다아제 및 아밀라아제를 포함하는 혼합효소로 처리하여 참당귀의 기능성 다당류를 추출하는 방법으로 상기 참당귀의 기능성 다당류는 안젤란의 함량이 5~30 중량% 함유하고 있어 참당귀의 기능성 다당체인 안젤란을 다량함유한 고기능성 화장품 및 기능성 식품의 소재로 사용될 수 있다.

Description

효소처리에 의한 참당귀의 기능성 다당류 추출방법 및 이의 추출물{Extraction method of functional polysaccharide from Angelica gigas Nakai by enzyme treatment and extract thereof}
본 발명은 효소처리에 의한 참당귀의 기능성 다당류 추출방법 및 이의 추출물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 추출물 전체 중량 중 참당귀의 기능성 다당류, 예컨대 안젤란(Angelan)의 함량이 증가된 참당귀의 기능성 다당류 추출물에 관한 것이다.
참당귀(Angelica gigas Nakai)는 국내에서 재배되는 귀화 식물로서, 한국산 당귀를 참당귀라고 하며, 일본이 원산지인 여러해살이풀로 높이 60 내지 90cm이고, 꽃은 흰색으로 8~9월에 가지 끝에 달리며, 열매는 편평한 긴 타원형이고 가장자리에 좁은 날개가 있다. 뿌리를 당귀라고 하는데, 보혈의 효능이 있으므로 얼굴에 핏기가 없고 현기증이 자주 나며 눈과 입술에 윤기가 없는 사람에게 효능이 있다고 알려져 있다. 몸이 허약하여 오는 두통, 여성들의 월경 조절 효능이 뛰어나므로 산전이나 산후의 여러 질병에 자주 사용되며, 월경불순, 복통을 치료한다. 위장의 기능이 약해서 오는 변비 치료에 효과가 있다(배기환 저, 민간요법과 한방요법에 따른 건강지침서 원색도감, pp102-103, 2003). 참당귀에는 데커신(Decursin), 데커시놀(Decursinol), 노다케네틴(Nodakenetin) 등의 쿠마린(Coumarin) 유도체와 α-피넨(Pinene), 리모넨(Limonene), β-유데스몰(Eudesmol), 에레몰(Elemol) 등의 정유 성분을 함유하고 있어 자궁기능 조절작용, 진정작용, 진통작용, 항균작용, 설사작용 및 비타민 E 결핍 치료작용을 하므로 빈혈증, 진통, 강장, 통경 및 부인병약으로 쓰이며 봄에 어린순을 나물로 식용하기도 한다.
참당귀의 열수 추출액에 함유되어 있는 면역증강 분획의 구성성분을 조사한 결과는 당 함량이 85 % 내지 90 % (w/w) 정도로 대부분이며, 단백질의 함량은 모든 분획에서 7-8 %로 측정되었고, 유론산의 함량은 15.5 % 내지 68 % 정도이다. 칼슘이온 및 마그네슘이온이 비교적 다량 함유되어 있으며, 철, 알루미늄, 망간, 아연, 칼륨, 나트륨, 인, 황 등이 소량 함유되어 있다.
안젤란의 특성은 이미 보고되었다(Immunopharmacology 40, 39-48, 1998). 안젤란의 당 조성을 조사하기 위하여 각각 정제된 시료를 2 M 트리플루오르아세트산으로 가수분해한 다음 박막액체크로마토그래피 (TLC)와 이온교환고속액체크로마토그래피 (ion exchange HPLC)를 이용하여 구성당을 분석한 결과 갈락트론산(galacturonic acid), 갈락토스(galactose), 그리고 아라비노스(arabinose)가 다량으로 함유되어 있으며, 만노스(mannose), 람노스(rhamnose), 그리고 자일로스(xylose) 등이 소량 함유되어 있었다. 안젤란은 다량의 갈락트론산을 함유하고 있으며 또한 아라비노스와 갈락토스가 주요 구성당임을 확인되었다. 참당귀의 면역증강성분의 주성분은 펙틴질 다당인 안젤란이며, 상기 안젤란과 무기물에 의해 면역증강활성이 나타난다는 것을 알 수 있었다. 하지만 참당귀 추출물에는 상기 안젤란과 무기물이 전체 중량 중 소량 밖에 없기 때문에 좀 더 높은 함량의 유효성분을 가지는 참당귀의 추출물을 추출하는 방법이 필요하다.
따라서 본 발명은 효소처리를 이용하여 기존의 추출방법인 열수 추출로 얻어진 참당귀 추출물 보다 참당귀의 기능성 다당류의 함량이 높은 참당귀의 기능성 다당류 추출물을 추출하는 방법을 제공하는 것이다. 또한 본 발명은 참당귀의 기능성 다당류 추출물 전체 중량 중 안젤란의 함량이 5 ~ 30 중량%, 바람직하게는 10 ~ 20 중량%인 참당귀의 기능성 다당류 추출물을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은 참당귀의 기능성 다당류를 추출하는 방법에 관한 것으로서, 참당귀에 혼합 효소를 처리하여 참당귀의 기능성 다당체, 바람직하게는 안젤란의 함량이 기존 추출방법인 열수 추출로 추출한 추출물의 안젤란 함량보다 높은 참당귀의 기능성 다당류를 추출할 수 있는 특징이 있다. 상기 혼합효소는 프로테아제, 아미노펩티다아제 및 아밀라아제 중에서 선택된 1종 이상의 효소를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 프로테아제 및 아미노펩티다아제의 복합효소로 참당귀를 처리하는 단계와 상기 처리된 참당귀를 아밀라아제로 처리하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 복합효소로 참당귀 처리시 반응온도 45~65℃하에서 수행되며, 상기 참당귀와 상기 복합효소의 혼합물의 pH가 6~8일 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 참당귀를 상기 복합효소로 처리하기 전에 배합효소로 전처리하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 배합효소는 글루카나제, 자일라나아제, 셀룰라아제 및 헤미셀룰라아제 중에서 선택된 1종 이상의 효소를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 배합효소로 참당귀 전처리시 반응온도 40~60℃하에서 수행되며, 상기 참당귀와 상기 배합효소의 혼합물의 pH가 4~6일 수 있다.
또한, 본 발명은 참당귀에 상기 효소처리를 통해 추출된 참당귀의 기능성 다당류 추출물에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 추출물은 참당귀의 기능성 다당류 추출물 전체 중량 중 참당귀의 기능성 다당체인 안젤란의 함량이 5 ~ 30 중량%, 바람직하게는 10 ~ 20 중량%인 것이 바람직하다. 상기 안젤란은 갈락트론산, 갈락토스 및 아라비노스가 주요 구성성분인 비전분성다당체인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 참당귀의 기능성 다당류 추출물을 포함하는 것을 특징으로 하는 고기능성 화장품 및 기능성 식품에 관한 것이다.
본 발명은 기존의 추출방법인 열수 추출로 얻어진 참당귀 추출물보다 참당귀의 기능성 다당류의 함량이 높은 참당귀의 기능성 다당류 추출물을 얻을 수 있다. 또한, 상기 참당귀의 기능성 다당류 추출물은 안젤란을 다량 함유하고 있어서 고기능성 화장품 및 기능성 식품 조성물 등으로 응용할 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명자는 기존의 추출방법인 열수 추출로 얻어진 참당귀 추출물 보다 참당귀의 기능성 다당류의 함량이 높은 참당귀의 기능성 다당류 추출물을 추출하는 방법을 연구하던 중, 기존 추출방법인 열수 추출로 얻어진 참당귀 추출물보다 참당귀에 단백질분해효소와 다당류분해효소를 복합처리한 후 열수 추출하여 얻어진 참당귀 추출물이 참당귀의 기능성 다당류의 함량이 높은 것을 놀랍게도 발견하였다.
본원에서 사용된 용어 "참당귀의 기능성 다당류"를 설명한다. 본 발명의 "참당귀의 기능성 다당류"는 갈락토스(galactose), 아라비노스(arabinose), 람노스(ramnose) 등의 비전분다당체(중성당)을 들 수 있으며, 상기 참당귀의 기능성 다당류는 생리 활성과 면역력 증진, 항암효과, 당뇨병 예방 등의 다양한 기능성이 있다.
본 발명의 안젤란(angelan)은 상기 참당귀의 기능성 다당류의 주요 성분으로서, 주요 구성당으로 갈락트론산(galacturonic acid), 갈락토스, 및 아라비노스가 다량으로 함유되어 있으며, 만노스(mannose), 람노스(rhamnose), 및 자일로스(xylose) 등이 소량 함유되어 있는 수용성 다당류이다. 상기 안젤란은 생리 활성, 면역력 증진, 항암효과 및 당뇨병 예방 등의 기능을 가진다. 따라서 상기 안젤란의 함량이 높은 추출물은 고기능성 화장품 및 기능성 식품의 재료로 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 참당귀의 기능성 다당류 추출물 전체 중량 중 참당귀의 기능성 다당체인 안젤란의 함량이 5 ~ 30 중량%, 바람직하게는 10 ~ 20 중량%인 참당귀의 기능성 다당류 추출물을 제공한다.
참당귀에서 추출물을 추출하는 방법은 열수추출 또는 알콜용매추출을 포함할 수 있으며, 알콜용매추출에 사용되는 알콜은 C1 ~ C5 알콜, 바람직하게는 C1 ~ C3 알콜, 더욱 바람직하게는 메탄올 또는 에탄올을 용매로 하여 추출하는 방법이다.
본 발명은 참당귀를 프로테아제, 아미노펩티다아제 및 아밀라아제 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 효소, 바람직하게는 프로테아제 및 아미노펩티다아제로 처리하여 참당귀의 기능성 다당류를 추출하는 방법을 제공한다. 참당귀를 상기 효소로 처리할 때, 참당귀와 상기 효소는 참당귀 100 중량부에 상기 효소 0.5 ~ 5 중량부, 바람직하게는 0.8 ~ 3 중량부를 포함하여 처리한다.
상기 프로테아제는 단백질분해효소라고도 하며, 일반적으로 단백질과 그 가수분해의 중간생성물에 작용하여 펩티드 결합(CO-NH- 또는 CO-N결합)의 분해를 촉진하는 가수분해효소, 즉 펩티드가수분해효소의 총칭이다. 분해양식에 의하여 엑소펩티다아제(exopeptidase)와 엔도펩티다아제(endopeptidase)로 크게 둘로 나눈다. 엑소펩티다아제는 펩티드사슬의 말단에만 작용하여 아미노산을 차례로 유리시킨다. 로이신아미노펩티다아제나 카복시펩티다아제가 대표적이다. 엔도펩티다아제는 말단보다는 오히려 내부에 작용하여 여러 가지 크기의 펩티드를 유리시킨다. 펩신, 트립신, 키모트립신이 대표적이다. 본 발명의 단백질분해효소는 특별히 한정되지 않지만 프로테아제 및 아미노펩티다아제(aminopeptidase)가 특히 바람직하다.
본원에서 사용된 용어 "복합효소"는 프로테아제와 아미노펩티다아제의 혼합 효소액을 의미한다. 상기 복합효소 생성시, 프로테아제 10 중량부에 아미노펩티다아제 5 ~ 15 중량부, 바람직하게는 8 ~ 12 중량부를 혼합한다. 상기 복합효소는 참당귀의 단백질을 저분자로 분해하여 제거하기 위한 과정에 쓰이는 효소이다.
상기 아미노펩티다아제는 폴리펩티드 사슬을 아미노말단으로부터 연속적으로 가수분해하는 엑소펩티다아제로, 유리 알파-아미노가 있는 아미노산과 이것에 결합한 아미노산 간의 펩티드 결합을 가수분해하는 효소의 총칭이다. 긴 펩티드 결합을 유리 아미노기측의 말단 아미노산에서 순차 가수분해하며 단백질의 구조 연구에 이용된다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 복합효소로 참당귀 처리시 반응온도 45~55℃하에서 수행되며, 상기 참당귀와 상기 복합효소의 혼합물의 pH가 6~8일 수 있다.
본 발명의 다당류분해효소는 다당류를 단당류로 분해하는 여러 단계에서 작용하는 가수분해효소로, 아밀라아제(amylase), 셀룰라아제(cellulase), 이눌라아제(inulase), 자일라아제(xylanase), 글루카나제(glucanase) 등이 있다. 상기 다당류분해효소는 특별히 한정되지 않지만 아밀라아제, 글루카나제, 자일라아제, 셀룰라아제가 특히 바람직하다.
상기 아밀라아제(Amylase)는 녹말이나 글리코겐 등 α-결합의 글루코오스를 구성당으로 하는 다당류를 가수분해하는 효소의 총칭으로 녹말의 어느 결합을 절단할 것인가 또한 어느 생산물을 만드는가에 따라 α-아밀라아제, β-아밀라아제, 글루코아밀라아제, 탈분지(debranching) 아밀라아제로 분류된다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 복합효소로 참당귀를 처리하는 단계와 상기 처리된 참당귀를 아밀라아제, 바람직하게는 α-아밀라아제로 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 참당귀를 상기 복합효소로 처리할 때, 참당귀와 상기 복합효소는 참당귀 100 중량부에 상기 효소 0.5 ~ 5 중량부, 바람직하게는 0.8 ~ 3 중량부를 포함하여 처리한다. 또한, 상기 처리된 참당귀를 상기 아밀라아제로 처리할 때, 상기 처리된 참당귀와 상기 아밀라아제는 상기 처리된 참당귀 100 중량부에 상기 아밀라아제 0.5 ~ 5 중량부, 바람직하게는 0.8 ~ 3 중량부를 포함하여 처리한다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 참당귀를 상기 복합효소로 처리하지 전에 배합효소로 전처리하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 배합효소는 글루카나제, 자일라아제, 셀룰라아제 및 헤미셀룰라아제 중에서 선택된 1종 이상의 효소, 바람직하게는 글루카나제, 자일라아제, 셀룰라아제 및 레미셀룰라아제를 포함하는 것을 특징으로 한다. 참당귀를 상기 배합효소로 전처리할 때, 참당귀와 상기 배합효소는 참당귀 100 중량부에 상기 배합효소 0.5 ~ 5 중량부, 바람직하게는 0.8 ~ 3 중량부를 포함하여 처리한다.
상기 글루카나제(Glucanase)는 글루칸 가수분해 효소를 가리키며 글루코오스로 이루진 다당류(glucan)를 가수분해하여 글루코오스와 올리고당을 생성하는 효소의 총칭이다. 상기 글루카나제는 참당귀의 고분자 다당류를 분해하여 이당류 또는 단당류로 붕괴시키는 과정에 쓰이는 효소이다.
상기 헤미셀룰라아제(hemicellulase)는 헤미셀룰로오스 가수분해 효소를 가리킨다. 헤미셀룰로오스는 각종 다당류의 총칭이고 협의로는 육상식물 세포벽 다당류를 구성하는 셀룰로오스와 펙틴질을 제외한 물 불용성의 다당류로 정의되고 있다. 자일란(xylan)이나 아라반(araban), 만난(mannan) 등의 동종(homo)다당류도 있지만 대부분은 만노스(mannose), 자일로스(xylose), 갈락토스(galactose), 아라비노스(arabinose) 등을 2개 이상 가진 이종(hetero)다당류이다. 헤미셀룰로스 중에서 자일란, 아라반, 만난을 가수분해하는 효소를 각각 자일라나아제(xylanase), 아라비나나아제(arabinanase), 만나나아제(mannanase)라고 한다.
상기 셀룰라아제(cellulase)는 셀룰로스의 가수분해 반응을 촉매하는 효소로 셀룰로스의 β-1, 4 글리코시드 결합을 가수분해하여 셀로비오스를 생기게 한다. 처음에는 크게 분해하는 셀룰라아제가 작용하여 어느 정도 셀룰로스의 분자를 짧게 하면, 또 다른 셀룰라아제가 작용하여 올리고당(糖)이나 글루코스를 생기게 하는 것과 같이 서로 협력하여 작용한다.
상기 자일라나아제는 자일란 가수분해효소를 가리킨다. 자일란(xylan)을 가수분해하여 자일로스 및 그 올리고당을 생성하는 반응을 촉매 하는 효소이다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 배합효소로 참당귀 전처리시 반응온도 40~60℃하에서 수행되며, 상기 참당귀와 상기 배합효소의 혼합물의 pH가 4~6일 수 있다.
또한, 본 발명은 참당귀에 상기 효소처리를 통해 추출된 참당귀의 기능성 다당류 추출물에 관한 것이다. 본 발명의 추출물은 생리활성, 면역력 증진, 항암효과 및 당뇨병 예방 등의 다양한 기능성을 제공할 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다.
[ 실시예 ]
준비예 1
참당귀 뿌리를 세척, 절단하여 -80℃에서 동결건조한 후 해머밀(hammer mill)과 핀밀(pin mill)로 조분쇄 및 미분쇄한 가루형태의 참당귀 시료를 준비하였다. 상기 참당귀 시료 25g에 100% 메탄올 500㎖를 첨가하여 25℃에서 2시간 동안 교반기를 사용하여 교반 후 참당귀의 생리활성 물질을 함유하고 있는 저분자 물질을 침전물과 액체를 분리하여 추출하였다. 상기 저분자 물질을 추출한 추출물(상기 침전물과 상기 액체)은 여과지에 여과한 후 여과지에 남은 침전물을 후드에서 표면만 건조시킨 후 500㎖의 헥산(hexane)을 첨가하여 25℃에서 1시간 동안 교반하여 참당귀의 색소성분을 침전물과 액체를 분리하여 추출하였다. 이후 상기 참당귀의 색소성분을 추출한 추출물(상기 침전물과 상기 액체)을 여과지에 여과한 후 여과지에 남은 침전물을 후드에서 표면건조시킨 후 500㎖의 아세톤(acetone)을 첨가하여 25℃에서 1시간 동안 교반하여 참당귀의 지질성분을 침전물과 액체를 분리하여 추출하였다. 이후 상기 참당귀의 지질성분을 추출한 추출물(상기 침전물과 상기 액체)을 여과지에 여과한 후 여과지에 남은 침전물은 자연 건조하여 참당귀 다당류 시료로 준비하였다.
실시예 1
준비예 1에서 준비된 상기 참당귀 다당류 시료 20g에 물 200㎖를 혼합한 후 참당귀의 단백질을 저분자로 분해하여 제거하기 위해서 단백질분해효소인 프로테아제(덴마크 Novozyme사의 Alcalase 사용) 및 아미노펩티다아제(덴마크 Novozyme사의 Flavourzyme 사용)를 1:1비율로 혼합한 복합효소를 0.2g 첨가하여 상기 참당귀 다당류 시료, 물 및 복합효소의 혼합물을 생성한 후 상기 혼합물의 pH가 7.0가 되도록 조정하고 상기 혼합물을 반응온도 55℃에서 2시간 반응시켰다. 이후 상기 혼합물에 참당귀의 다당류를 분해하기 위하여 알파-아밀라아제(덴마크 Novozyme사의 Termamyl 120L 사용) 0.2g을 첨가한 후 100℃에서 2시간 동안 교반하여 열수 추출하였다.
상기 열수 추출로 얻어진 추출물을 25℃에서 10분간 3000rpm으로 원심분리하여 수용성 침전물을 분리하였다.
상기 수용성 침전물을 분리한 후 얻어진 용액을 여과지에 여과한 후 상기 용액 부피 4배의 에탄올을 첨가하여 4℃ 저장고에 24시간 침전 후 25℃에서 10분간 3000rpm으로 원심분리하여 침전물을 수거하였다. 상기 침전물을 동결건조하여 참당귀의 기능성 다당류 추출물을 얻었다.
실시예 2
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 상기 참당귀 다당류 시료와 물의 혼합액에 식물 세포 벽의 다당체를 분해하기 위하여 배합효소 0.2g으로 전처리한 후 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 상기 배합효소(덴마크 Novozyme사의 Viscozyme L 사용)는 베타-글루카나제(beta-glucanase), 자일라나아제(xylanase), 셀룰라아제(celluase) 및 헤미셀룰라아제(hemicelluase)를 포함하는 것이다. 상기 참당귀 다당류 시료와 물, 배합효소의 혼합물의 pH가 5.0이 되도록 조정하고 상기 혼합물을 반응온도 50℃에서 2시간 동안 전처리하였다.
실시예 3
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 상기 참당귀 다당류 시료와 물의 혼합액에 상기 복합효소를 처리하지 않고, 알파-아밀라아제(덴마크 Novozyme사의 Termamyl 120L 사용)만 처리하여 실시하였다.
비교예 1
준비예 1에서 준비된 상기 참당귀 다당류 시료 20g에 물 200㎖를 혼합한 후 상기 참당귀 다당류 시료와 물의 혼합액을 100℃에서 2시간 동안 교반하여 열수 추출하였다. 상기 열수 추출로 얻어진 열수 추출물을 실온까지 식힌 후 25℃에서 10분간 3000rpm으로 원심분리하여 침전물을 수거한 후 여과지에 여과시킨다. 상기 여과지를 통과한 용액에 상기 용액 부피 4배의 에탄올을 첨가하여 4℃ 저장고에 24시간 침전 후 25℃에서 10분간 3000rpm으로 원심분리하여 침전물을 수거한 후 상기 침전물을 동결건조하여 참당귀의 기능성 다당류 추출물을 얻었다.
실험예 1
상기 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1에서 제조된 참당귀의 기능성 다당류 추출물 각각의 수율 측정은 각 참당귀의 기능성 다당류 추출물의 무게를 상기 준비예 1의 가루형태의 참당귀 시료의 무게인 25g에 대한 백분율로 나타내었다. 또한, 상기 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1에서 제조된 참당귀의 기능성 다당류 추출물 각각의 총당 함량을 페놀 설퓨릭 반응(phenol sulphuric reaction)법으로 측정하였다.
상기 페놀 설퓨릭 반응법은 상기 참당귀의 기능성 다당류 추출물 0.5㎖에 5% 페놀 0.5㎖를 가하여 최종부피 1㎖로 혼합액을 만든 후, 상기 혼합액에 2.5㎖의 황산 100%를 가하고 교반하여 30분간 실온에 방치한다. 이후 490nm에서 흡광도를 측정하고 글루코스를 이용하여 작성한 표준곡선으로 계산하였다.
상기 페놀 설퓨익 반응법의 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
구분 참당귀의 수용성 다당류 추출물의 수율(%) 참당귀의 수용성 다당류 추출물의 총당 중량(%) 참당귀의 수용성 다당류 추출물 중 제거된 전분 중량(%)
비교예 1 18.04 % 58.6% 9.60%
실시예 1 6.7 % 51.61% 26.57%
실시예 2 12.2 % 76.8% 29.62%
실시예 3 7.83 % 53.5% 25.32%
상기 표 1를 통해 알 수 있듯이 효소 처리한 실시예들이 효소 처리하지 않은 비교예보다 수율은 낮지만 참당귀의 수용성 다당류 추출물의 제거된 전분 중량%가 높다. 따라서 참당귀의 수용성 다당류 추출물의 총당 함량은 비교예와 비슷하거나 높지만 참당귀의 수용성 다당류 추출물에 함유된 전분의 함량이 낮기 때문에 대부분의 함량이 참당귀의 기능성 다당류인 것을 확인할 수 있다. 이와 같이, 참당귀에 효소 처리를 통해 전분을 제거하고 참당귀의 기능성 다당류의 함량을 높일 수 있다는 것을 확인하였다.
실험예 2
상기 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1에서 제조된 참당귀의 기능성 다당류 추출물의 조성성분과 당조성을 분석하였다. 상기 참당귀의 기능성 다당류 추출물의 조성성분은 상기 참당귀의 기능성 다당류 추출물들 각각 300㎎에 40㎕ 알파-아밀라아제(덴마크 Novozyme사의 Termamyl 사용) 및 500㎕ 아밀로 글루코시다아제(미국의 시그마사에서 구입)를 첨가하여 반응시킨 후 80% 에탄올 용액을 더 첨가하여 전분 분해물을 제거하고, 상기 전분 분해물을 제거한 참당귀의 기능성 다당류 추출물에서 생성된 침전물인 비전분다당체를 회수하여 중성당의 구성당을 측정하였다. 상기 비전분다당체에 75% 황산 3㎖를 첨가하여 가수분해한 후, 상기 황산 가수분해에서 생성된 중성당에 75% 황산 3㎖, 75㎖ 증류수 및 표준시약 미오이노시톨(myo-inositol)을 10㎖를 첨가한 후 1시간 동안 오토클레이브(autoclave)에서 완전 가수분해하였다. 이후 유리 여과기(glass filter)로 여과하여 가수분해액을 제조하였다. 상기 가수분해액의 단당류를 에틸 아세테이트로 추출하여 가스크로마토그래피로 상기 참당귀의 기능성 다당류 추출물들의 당조성을 측정하였다.
상기 참당귀의 기능성 다당류 추출물들의 주요 구성성분 분석결과는 하기 표 2에 나타내었다.
구분 전분중량% 비전분 다당류 중량% 우론산 중량% 리그닌 중량%
비교예 1 52.33% 12.84% 2.38% 0.07%
실시예 1 24.90% 24.98% 10.58% 0.45%
실시예 2 31.95% 22.58% 8.36% 0.29%
실시예 3 33.88% 20.78% 8.70% 0.09%
상기 표 2를 통해 알 수 있듯이 효소 처리한 실시예들의 전분 중량%가 효소 처리하지 않은 비교예의 전분 중량%보다 현저하게 낮은 것을 확인할 수 있다. 또한 효소 처리한 실시예들의 비전분 다당류 중량%가 효소 처리하지 않은 실시예의 비전분 다당류 중량%보다 뛰어나게 높은 것을 확인할 수 있다. 특히, 실시예 1의 경우 비교예와 달리 전분 중량%가 현저히 낮고, 비전분 다당류 중량%가 월등히 높은 것을 확인할 수 있다.
상기 참당귀의 기능성 다당류 추출물들의 당조성을 측정한 결과는 하기 표3에 나타내었다.
구분 람노스 중량% 리보스 중량% 아라비노스 중량% 자일로스 중량% 만노스 중량% 갈락토스 중량% 글루코스 중량%
비교예 1 1.50% 1.12% 9.48% 1.17% 1.79% 25.48% 59.46%
실시예 1 3.11% 0.99% 26.87% 0.90% 1.24% 43.17% 23.72%
실시예 2 7.64% 2.72% 24.51% 1.52% 1.79% 40.12% 21.69%
실시예 3 3.04% 0.58% 21.11% 0.81% 1.90% 40.76% 31.80%
상기 표 3를 통해 알 수 있듯이, 중성 다당체의 주성분인 아라비노스와 갈락토스의 중량%는 효소 처리한 실시예들에서 효소 처리하지 않은 비교예보다 월등히 높은 수치를 확인할 수 있다. 이와 같은 결과는 효소처리에 의해 참당귀의 전분이 분해되어 저분화 상태로 제거된 것으로 판단된다. 또한 비교예보다 실시예들의 높은 아라비노스와 갈락토스의 중량%로 참당귀의 기능성 다당체인 안젤란이 다량 함유되어 있는 것을 확인할 수 있다.
앞서 실시한 실시예, 비교예 및 실험예를 통하여 알 수 있듯, 참당귀에 효소 처리하여 추출한 참당귀의 기능성 다당류 추출물은 아라비노스와 갈락토스의 중량%가 높았다. 상기 아라비노스와 상기 갈락토스는 참당귀 기능성 다당체인 안젤란의 주요 구성성분이므로 상기 참당귀의 기능성 다당류 추출물에는 안젤란의 함량이 높은 것을 확인할 수 있다. 또한, 상기 참당귀의 기능성 다당류 추출물을 안젤란을 다량 함유한 고기능성 화장품 및 기능성 식품의 소재로 사용할 수 있다.
제조예
제조예 1.
참당귀의 기능성 다당류 추출물을 함유하는 기능성 식품은 통상적인 절차에 의해 제조하였다.
상기 식품의 예는 육류, 소시지, 빵, 초콜릿, 캔디류, 스넥류, 과자류, 피자, 라면, 기타 면류, 껌류, 아이스크림류를 포함한 낙농제품, 각종 스프, 음료수, 차, 드링크제, 알코올음료 및 비타민 복합제 등이 있으며, 통상적인 의미에서의 건강식품을 모두 포함한다.
예를 들면, 참당귀의 기능성 다당류 추출물이 기능성 음료가 하기 방법으로 제조된다.
실시예 1에서 얻어진 참당귀의 기능성 다당류 추출물 5 중량%; 인삼열매 추출물 3 중량％; 헛개나무 열매 추출물 2 중량%; 설탕, 올리고당, 액상과당, 포도당, 꿀, 솔비톨(sorbitol), 자일리톨(xylitol), 만니톨(mannitol), 만티톨(mantitol), 람니톨(rhamnitol), 이노시톨(Inositol), 에리스리톨(Erythritol), 파라티노스, 쿠에르시톨(quercitol)의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 당류 10 중량％ 및 정제수를 적량 첨가하여 음료를 제조하였다.
제조예 2.
참당귀의 기능성 다당류 추출물을 함유하는 고기능성 화장품은 통상적인 절차에 의해 제조할 수 있다.
예를 들면, 참당귀의 기능성 다당류 추출물이 함유된 노화방지 화장품은 하기 방법으로 제조된다.
실시예 2에서 얻은 참당귀의 기능성 다당류 추출물 10 중량부와 농글리세린 3 중량부, 1,3-부틸렌글리콜 2 중량부, EDTA-2Na 0.01 중량부, 색소 0.0002 중량부, 알콜 혼합액 10 중량부를 정제수 100 중량부에 넣고 용해시켰다.
상기 알콜 혼합액은 파라옥시안식향산 메틸 0.1 중량부, 폴리옥시에틸렌 하이드로제네이디트 에스테르 0.3 중량부, 향 0.15 중량부, 사이클로메티콘 0.2 중량부를 알코올(95%) 8 중량부에 넣고 완전용해시켜 제조했다.
제조예 3.
참당귀의 기능성 다당류 추출물을 함유하는 기능성 마스크 팩은 통상적인 절차에 의해 제조할 수 있다.
예를 들면, 참당귀의 기능성 다당류 추출물이 함유된 수분보습용 팩을 통상의 방법에 따라 제조하였다.
실시예 3에서 얻은 참당귀의 기능성 다당류 추출물 3 중량부, 폴리비밀알콜 15 중량부, 셀룰로스 검 0.15 중량부, 글리세린 3 중량부, PEG 1500 2 중량부, DL-판테놀 0.4 중량부, 사이크로덱스트린 0.15 중량부, 알란토인 0.1 중량부, 글리시리진산 모노암모늄 0.3 중량부, 니코틴아미드 0.5 중량부, 에탄올 6 중량부, PEG 40 경화피마자유 0.3 중량부, 향 0.02 중량부, 잔량의 정제수를 넣고 용해시킨 후 마스크 시트를 상기 혼합액에 침지시켜 수분보습용 팩을 제조했다.

Claims (12)

  1. 참당귀에서 다당류를 추출하는 방법에 있어서,
    참당귀(Angelica gigas Nakai)를 혼합효소로 처리한 후 추출물을 추출하며,
    상기 혼합효소는 프로테아제(protease), 아미노펩티다아제(aminopeptidase), 아밀라아제(amylase) 중에서 선택된 1종 이상의 효소를 포함하고,
    갈락토스(galactose) 및 아라비노스(arabinose)로 이루어진 군 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 참당귀의 기능성 다당류를 추출하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 프로테아제 및 상기 아미노펩티다아제의 혼합효소인 복합효소로 참당귀를 처리하는 단계; 및
    상기 처리된 참당귀를 아밀라아제로 처리하는 단계;
    를 포함하는 참당귀의 기능성 다당류를 추출하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 복합효소로 참당귀를 처리하는 단계 이전에,
    글루카나제(Glucanase), 자일라나아제(Xylanase), 셀룰라아제(Cellulase) 및 헤미셀룰라아제(Hemicellulase) 중에서 선택된 1종 이상의 효소를 포함하는 배합효소로 참당귀를 전처리하는 단계를 더 포함하는 참당귀의 기능성 다당류를 추출하는 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 전처리단계는 반응온도 40~60℃ 및 pH 4~6하에서 수행되는 것을 특징으로 하는 참당귀의 기능성 다당류를 추출하는 방법.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 복합효소로 참당귀를 처리하는 단계는 반응온도 45~65℃ 및 pH가 6~8하에서 수행되는 것을 특징으로 하는 참당귀의 기능성 다당류를 추출하는 방법.
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