KR101467837B1 - 진세노사이드 Rg3를 증진하고 항산화 기능을 촉진하기 위한 발효 홍삼 농축액 제조 방법 - Google Patents

진세노사이드 Rg3를 증진하고 항산화 기능을 촉진하기 위한 발효 홍삼 농축액 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 홍삼 농축액에 균주를 접종하여 배양하는 단계, 배양액의 pH를 2.0~4.5로 조절하여 숙성하는 단계 및 숙성한 배양액을 95~121℃에서 멸균하는 단계를 포함하되, 상기 균주는 Enterococcus faecium 및 Lactobacillus acidophillus 의 혼합 균주, Enterococcus faecium 균주, Lactobacillus acidophillus 균주, Aspergillus oryzae 균주, Saccharomyces cerevisiae 균주, Bacillus subtillus 균주 중에서 적어도 하나 이상의 균주인 것을 특징으로 하는 발효 홍삼 농축액 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명인 발효 홍삼 농축액 제조방법에 따른 발효 홍삼 농축액은 진세노사이드 Rg3 함량을 증가시키고, 체내 항산화 활성을 향상시키는 효과를 보유하고 있다.

Description

진세노사이드 Rg3를 증진하고 항산화 기능을 촉진하기 위한 발효 홍삼 농축액 제조 방법 {Manufacturing method of fermented red ginseng extract with enhanced ginsenosides Rg3 and antioxidant activity}
본 발명은 홍삼 농축액에 균주를 접종하여 배양하는 단계, 배양액의 pH를 2.0~4.5로 조절하여 숙성하는 단계 및 숙성한 배양액을 95~121℃에서 멸균하는 단계를 포함하되, 상기 균주는 Enterococcus faecium 및 Lactobacillus acidophillus 의 혼합 균주, Enterococcus faecium 균주, Lactobacillus acidophillus 균주, Aspergillus oryzae 균주, Saccharomyces cerevisiae 균주, Bacillus subtillus 균주 중에서 적어도 하나 이상의 균주인 것을 특징으로 하는 발효 홍삼 농축액 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명인 발효 홍삼 농축액 제조방법에 따른 발효 홍삼 농축액은 진세노사이드 Rg3 함량을 증가시키고, 체내 항산화 활성을 향상시키는 효과를 보유하고 있다.
홍삼(Panax ginseng C.A. Meyer)은 오갈피나무과에 속하는 다년생 풀인 4~6년 근 수삼을 선별하여 껍질을 벗기지 않은 상태로 증기에 쪄서 말린 것이다.
한의학적으로는, 성질은 약간 따뜻하고 맛은 달고 약간 쓰며, 비, 폐, 심장으로 들어가 원기를 보충하고 진액을 만드는 등, 건강 증진과 질병 예방의 효과가 있는 대표적 한약재로 사용되어 왔다.
홍삼은 증숙 후 건조하는 과정에서 유효 성분이 보다 농축되는데, 사포닌과 같은 인체에 유효한 생리활성 성분이 생성되어 소화흡수가 잘되고 면역체계 증진 및 기능강화에 도움을 준다.
사포닌은 화학적으로 배당체(Glycoside)라 부르는 화합물의 일종이다. 식물의 뿌리, 줄기, 잎, 껍질, 씨 등에 있는데 항암, 항산화, 콜레스테롤 저하에 효과적인 생리활성물질로서, 진세노사이드(Ginsenoside)라 불린다.
홍삼에 함유되어 있는 진세노사이드의 종류는 약 30여종으로 그 중 진세노사이드 Rb1이 전체 사포닌의 약 23%를 차지할 정도로 가장 함유량이 많고 진세노사이드 Rg1이 약 19%, 진세노사이드 Re가 15%, 진세노사이드 Rb2가 11%, 진세노사이드 Rc가 12%, 진세노사이드 Rd가 약 7% 함유되어 있다고 알려져 있다.
그런데 여러 종류의 진세노사이드 중 진세노사이드 Rg3는 백삼에는 없고 산삼과 홍삼에만 미량으로 존재하는 성분이다. 진세노사이드 Rg3는 혈전생성을 억제하고 혈소판의 응집을 억제하며, 혈관을 확장하여 혈액순환을 촉진하며 혈압을 떨어뜨리는 효능이 있다. 또한 암세포의 전이를 억제하고 항암제에 대한 내성의 발생을 억제하며 치매예방작용이 강한 효능이 있다.
진세노사이드 Rg3는 효과가 뛰어나지만 홍삼에만 미량으로 존재하기 때문에 홍삼내의 진세노사이드 Rg3의 함유량을 높이기 위한 연구가 진행되어 왔다.
한편 프로바이오틱스(probiotics)란 다양한 미생물이 존재하는 사람의 장내에서 우세균으로 분포하고 체내 유익균의 성장을 촉진하는 생균활성제로써, 인체의 소화계에 공생하면서 섬유질 및 복합 단백질을 분해하여 중요한 영양성분으로 만드는 역할을 담당한다. 또한 장내 pH를 산성으로 유지시켜 대장균이나 Chlostridum sp.와 같은 유해균의 번식을 억제하고 설사와 변비를 개선하며 비타민 합성, 혈중 콜레스테롤 저하 등의 역할을 한다.
프로바이오틱스는 특히 장의 점막과 상피 세포에 강하게 결합할 수 있는 특성이 있어 정장 작용에 많은 도움을 준다. 또한, 프로바이오틱스는 대식세포의 증식을 촉진하여 대식세포(macrophage)의 장내 유해 세균에 대한 인지능력, 살균능력을 강화시키고, 면역 관련 물질의 분비를 촉진하여 면역 증강효과를 나타내는 것으로 알려져 있다.
프로바이오틱스에는 여러 유산균이 있을 수 있으며, Lactobacillus acidophillus와 Enterococcus faecium 등을 예로 들 수 있다.
Lactobacillus acidophillus는 장내에 서식하는, 통상에 알려진 대표적 프로바이오틱스 중 하나이다. 막대기 모양의 유산간균으로 산에 강한 내산성을 가진다.
L. acidophillus의 기능은 여러 가지가 있다. 이 중에서 특히 장에 유익한 기능을 나열해 보자면 첫 번째로 소장 안에서 천연 항생제를 만들어 내어 20종류 이상의 유해균 성장을 억제하는 기능이 있으며, 두 번째로는 지방, 단백질 및 유제품 소화를 돕는 효소를 생성함으로써 소화를 촉진시키는 기능이 있다. 세 번째로는 장관 내에서 비타민 B·K군을 합성해 내는 기능이 있다.
또한 일예로 든 Enterococcus faecium는 역시 장내에 서식하는 대표적 프로바이오틱스이다. Enterococcus속의 세균으로 그람 양성이며, Catalase 음성으로 45℃에서 40% 담즙과 0.04% sodium azide에서 잘 성장하는 특성을 지닌다.
따라서 본 발명자들은 홍삼에 미량 포함되어 있는 진세노사이드 Rg3를 증진하고 항산화 기능을 촉진하기 위하여, 유용 미생물을 이용하여 발효 홍삼 농축액을 제조하는 방법을 안출하였다.
진세노사이드 Rg3의 함유량을 높이기 위한 종래의 기술로서, 대한민국 공개 특허공보 제10-0706111에 비타민 C를 이용한 인삼 제제 및 이의 제조방법이 개시되어 있다.
개략적으로 살펴보면, 비타민 C 성분을 증류수에 일정 비율 용해하여 만든 비타민 C액을 인삼에 가한 후 1~10시간 가열하여 진세노사이드 Rg2, Rg3, Rh1, Rh2를 높은 농도로 함유하는 인삼제제 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
즉 인삼에 비타민 C액을 가한 후 가열하여 인삼엑스를 제조함으로써 홍삼에만 존재하는 진세노사이드 Rg2, Rg3, Rh1, Rh2를 인삼엑스에 존재하도록 하기 위한 제조방법에 관한 것이다.
또한 대한민국 등록특허공보 10-0935-3620000호에는 진세노사이드 Rk1, Rg5 및 Rg3의 함량이 증진된 발효인삼 혹은 홍삼의 제조 방법에 관하여 기재되어 있으며, 초록에는 유산균을 인삼 또는 홍삼에 접종하여 배양하고, 결과물을 열처리하는 방법이 기재되어 있다.
또한 대한민국 공개특허공보 10-2011-0105288호에는 Rh2, Rg3, C-K 등의 희유 진세노사이드 함량이 증진된 발효 홍삼의 제조 방법에 관하여 기재되어 있으며, 청구항 1에는 온도와 시간 조건을 다르게 하여 5차까지 반복 증숙하여 수삼 농축액을 제조하고 홍삼을 발효시키는 방법이 기재되어 있다.
본 발명의 목적은, 유용 미생물을 이용하여 진세노사이드 Rg3 함량을 증가시키고 체내 항산화 활성을 촉진시키기 위한 발효 홍삼 농축액을 제조하는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 홍삼 농축액에 균주를 접종하여 배양하는 단계, 배양액의 pH를 2.0~4.5로 조절하여 숙성하는 단계 및 숙성한 배양액을 95~121℃에서 멸균하는 단계를 포함하되, 상기 균주는 Enterococcus faecium 및 Lactobacillus acidophillus 의 혼합 균주, Enterococcus faecium 균주, Lactobacillus acidophillus 균주, Aspergillus oryzae 균주, Saccharomyces cerevisiae 균주, Bacillus subtillus 균주 중에서 적어도 하나 이상의 균주인 것을 특징으로 하는 발효 홍삼 농축액 제조 방법을 제공함으로써, 기술적 과제를 해결하고자 한다.
본 발명인 발효 홍삼 농축액 제조방법에 따른 홍삼 농축액은 진세노사이드 Rg3 함량을 증가시키고, 체내 항산화 활성을 향상시키는 효과를 보유하고 있다.
도 1은 발효 홍삼 농축액의 DPPH 라디칼 소거능의 측정 결과를 그래프로 나타낸 것이다.
도 2는 발효 홍삼 농축액의 총 폴리페놀 함량 증진 기능 측정 결과를 그래프로 나타낸 것이다.
도 3은 발효 홍삼 농축액의 환원력 측정 결과를 그래프로 나타낸 것이다.
도 4는 발효 홍삼 농축액에 자일리톨과 포도당을 첨가했을 때, 자일리톨과 포도당의 함량차에 따른 선호도를 그래프로 나타낸 것이다.
도 5은 발효 홍삼 농축액의 함량차에 따른 선호도를 그래프로 나타낸 것이다.
도 6은 발효 홍삼 농축액에 비타민 C를 첨가했을 때, 비타민 C의 함량차에 따른 선호도를 그래프로 나타낸 것이다.
도 7은 제형에 따른 선호도를 그래프로 나타낸 것이다.
본 명세서 및 청구 범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예, 참조예 및 도면에 기술된 사항은 본 발명의 가장 바람직한 일 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
실험예 1. 미생물을 이용한 발효 홍삼 의 진세노사이드 Rg3 증진 분석
1-1. 진세노사이드 분석 시료 준비
진세노사이드 정량 분석을 위한 시료로써 홍삼 배양액은 균체를 제거하지 않은 채로 동결건조하였다. 건조된 분말은 냉동고에 동결보관하였으며, 10% 메탄올을 이용하여 10mg/mL로 녹인 후, 0.22 μm syringe filter로 여과하여 HPLC 분석에 사용하였다.
1-2. 진세노사이드 정량 분석
진세노사이드 함량은 Agilent 2690 HPLC system (Agilent Technologies, USA)를 이용하여 측정하였다. HPLC 분석은 μ-Bondapak C18(3.9 mm × 150 mm, 5μm) column을 사용하여 하기의 [표 1]과 같은 이동상의 유속과 column 온도는 각각 0.6mL/min, 43℃로 하고, UV 검출기의 검출 파장은 203 nm로 하여 분석하였다.
시간(분) Acetonitlie(18%) 물(100%)
0 18 82
42 24 76
46 29 71
75 40 60
100 65 35
135 85 15
150 85 15
180 18 82
1-3. 미생물을 이용한 진세노사이드 Rg3 증진 실험
홍삼 농축액을 10 brix의 농도로 첨가한 후, 121℃에서 15분간 멸균하였다. 12개의 실험군으로 나누어 각 농축액에 다음과 같은 조성으로 균주를 첨가하였다.
1번: Enterococcus faecium + Lactobacillus acidophillus
2번: Aspergillus oryzae
3번: Saccharomyces cerevisiae
4번: Bacillus subtillus
5번: Lactobacillus acidophillus
6번: Enterococcus faecium
7번: Enterococcus faecium + Lactobacillus acidophillus
8번: Aspergillus oryzae
9번: Saccharomyces cerevisiae
10번: Bacillus subtillus
11번: Lactobacillus acidophillus
12번: Enterococcus faecium
총 5일간 30℃로 온도를 설정한 Shaking incubator에서 120 rpm으로 배양하였다.
1-4. 미생물을 이용한 발효 홍삼 농축액의 진세노사이드 분석 실험 결과
number
 Fer/day
 진세노사이드
Rb1 Rg1 Rc Rb2 Rb3 Rd Re Rg6 Rg3 F4 Rf Rg5
0 0 5.14 0.70 1.99 177 0.36 0.91 4.38 - 0.38 - 0.92 0.84
1 5 4.25 2.36 5.62 3.05 0.76 1.77 4.80 0.75 0.29 0.27 1.27 0.67
2 5 4.88 3.22 6.55 3.53 - 1.50 6.60 0.73 - 0.33 1.72 0.52
3 5 4.73 3.09 6.38 3.48 0.89 2.12 6.39 0.81 0.32 0.31 1.60 0.73
4 5 4.22 2.30 5.56 3.06 0.75 1.35 4.78 0.77 0.39 0.27 1.26 0.63
5 5 4.01 2.27 5.28 2.87 0.72 1.74 4.58 0.78 0.25 1.19 0.63 0.63
6 5 4.23 2.38 5.58 3.03 0.76 1.95 4.84 0.76 0.28 0.26 1.25 0.60
7 5 2.80 1.26 3.42 1.67 0.47 1.53 2.51 1.18 1.65 0.66 1.18 2.33
8 5 3.10 1.56 3.82 1.89 0.52 - 2.87 1.17 2.00 0.68 1.44 2.41
9 5 3.49 1.58 4.52 2.19 0.61 2.12 3.44 1.28 1.84 0.79 1.51 2.64
10 5 2.82 1.35 3.45 1.70 0.46 1.06 2.59 1.19 2.16 0.65 1.21 2.78
11 5 3.99 2.25 5.25 2.88 0.72 1.76 4.56 0.85 0.29 0.25 1.18 -
12 5 3.00 1.39 3.70 1.82 0.50 1.66 2.71 1.27 1.66 0.68 1.27 2.32
대조군과 비교해 보면, 실험군 7~10, 12(7번: Enterococcus faecium + Lactobacillus acidophillus , 8번: Aspergillus oryzae , 9번: Saccharomyces cerevisiae, 10번: Bacillus subtillus , 12번: Enterococcus faecium에서 Rg3의 함량은 평균 4~5배가 증가하였음을 알 수 있다.
참조예 1. 항산화 실험을 위한 발효 홍삼 농축액 제조
실험예 1에서 Rg3의 함량을 증진시킨 실험군 7~10, 12 균주들 중에서 Rg3 함량을 가장 적게 증진한 실험군 12번의 Enterococcus faecium 균주를 주로 활용하여 항산화 실험을 진행하였다.
1-1. 미생물 배양
발효에 사용한 미생물은 Enterococcus faecium과 Saccharomyces cerevisiae이다. 배지의 조성은 하기의 [표 3]과 같은 조성이며, 각 배지에 들어간 균주를 달리하여 실험군 A,B를 설정하였다.
실험군 A는 E. faecium를 MRS agar 평판 배지에 접종·배양하였으며, 실험군 B는 S. cerevisiae를 YM agar 평판 배지에 접종·배양하고 E. faecium을 2차 배양하였다. 실험군 A,B 모두 배지에 계대배양한 후, incubator에서 배양하였다.
MRS 배지
(Enterococcus faecium)
 YM 배지
(Saccharomyces cerevisiae)
condition 양 배양 온도 pH condition 양 배양 온도 pH
Yeast extract 5.0 g/L 37℃ 2.0~4.5






 Yeast extract 3.0 g/L 25℃ 2.0~4.5
Beef extract 10.0 g/L Malt extract 3.0 g/L
Peptone 10.0 g/L Peptone 5.0 g/L
Glucose 20.0 g/L Glucose 10.0 g/L
Agar 20.0 g/L Agar 20.0 g/L
Manganeses sulfate 0.05 g/L
Di-potassium phosphate 2.0 g/L
Triammonium citrate 2.0 g/L
1-2. 미생물을 이용한 발효 홍삼 제조
본 실험에서 사용된 홍삼은 2012년 7월 생산된 6년근으로 충남 금산 인삼도매시장에서 구입하여 무게당 8배 가수하여 3회 반복 추출하였으며, 80℃ 이하의 온도에서 농축액(65 brix)을 제조한 후 냉장고에 보관하여 실험에 사용하였다.
배지의 조건과 배양 균주를 다르게 한 실험군 A, B를 설정하여 농축액을 각각 다른 조건으로 2개의 군으로 발효하였으며, 실험군 A의 발효 단계는 다음과 같다.
1단계, 홍삼 농축액(10 brix)에 E. faecium을 접종하여 9일간 배양한다.
2단계, 배양 후 구연산을 이용하여 배양액의 pH를 2.0~4.5로 조절하고 2시간 숙성한다.
3단계, 숙성된 배양액을 95~121℃에서 멸균한다.
실험군 B의 발효 단계는 실험군 A와 동일하되, 1단계의 배양하는 균주가 다르다.
1단계, 홍삼 농축액에 S. cerevisiae를 접종하여 4일간 배양한 후, E. faecium을 접종하여 9일간 배양한다.
2단계, 실험군 A의 발효 단계 2와 동일하다.
3단계, 실험군 A의 발효 단계 3과 동일하다.
실험에 사용한 배지는 모두 121℃에서 15분간 멸균하였으며, 실험군 A, B 모두 9일간 shaking incubator에서 120 rpm으로 진탕배양하였다. (하기의 [표 4] 참조)
그룹
 조성 pH 배양 온도 균주/condition
A
 발효홍삼농축액 2.0~4.5 25~35℃ E. faecium를 접종하여 9일간 배양
B
 발효홍삼농축액 2.0~4.5 25~35℃ S. cerevisiae를 접종하여 4일간 배양 → E. faecium를 접종하여 9일간 2차 배양
실험예 2. 발효 홍삼 농축액의 DPPH 라디칼 소거능 측정
2-1. 발효 홍삼 농축액의 DPPH 라디칼 소거능 측정 준비
DPPH radical은 ascorbic acid 및 토코페놀, polyhydroxy 방향족 화합물, 방향족 아민류에 의해 전자나 수소를 받아 환원되어 안정한 분자를 형성하게 될 때 보라색이 탈색된다. DPPH radical 소거능은 이러한 원리를 이용한 것으로, 다양한 천연소재로부터 항산화 물질을 탐색하는데 많이 이용되고 있으며, 비교적 짧은 시간 내에 항산화능을 측정할 수 있는 장점이 있다.
Blois 등의 방법을 변형하여 전자공여능(Electron donating ability, EDA)을 측정시료 0.2 mL에 2 × 10-4M DPPH 용액 0.8 mL를 가한 후, vortex mixer로 10초간 진탕하고 30분 후에 분광광도계를 이용하여 520 nm에서 흡광도를 측정하였다. 전자공여능은 시료 첨가구와 비첨가구의 흡광도 차이를 백분율(%)로 구하며, 추출물의 EDA(%) 값을 50% 감소시키는 IC50 (Inhibition concentration)로 표현하였다.
2-2. 발효 홍삼 농축액의 DPPH 라디칼 소거능 실험 결과
도 1은 발효 홍삼 농축액의 DPPH 라디칼 소거능의 측정 결과를 그래프로 나타낸 것이다.
DPPH 라디칼 소거능을 측정한 결과, 홍삼 농축액(10 brix)에 E. faecium을 접종하고 pH를 2.0~4.5로 조절한 실험군 A의 경우, 배양한 날부터는 DPPH 라디칼 소거능 수치가 감소하다가 배양 3일째부터 서서히 증가하여 7일째에 최대가 되었다.
홍삼 농축액에 S. cerevisiae를 접종하고 pH를 2.0~4.5로 조절한 후 E. faecium를 2차 배양한 실험군 B의 경우, 2차 배양한 날부터 수치가 큰 폭으로 증가했으며, 2차 배양 1일째에 최대가 되었다.
실험군 A와 비교해 볼 때, 실험군 B는 전반적인 수치가 실험군 A보다 높아졌으며, 수치의 증가 경향 또한 더 뚜렷해졌다. 또한, 수치가 증가하기 시작하는 날짜가 실험군 A보다 더 빨랐다.
따라서 E. faecium만 접종한 실험군 A보다, S. cerevisiae를 접종하고 E. faecium를 2차 배양한 실험군 B에서 DPPH 라디칼 소거능 활성이 촉진되었음을 알 수 있다.
실험예 3. 발효 홍삼 농축액의 총 폴리페놀 함량 증진 기능 측정
3-1. 총 폴리페놀 함량 측정 준비
벤젠고리(C6H6)의 수소 중 하나가 하이드록시기(-OH)로 치환된 물질을 페놀이라고 하는데, 하이드록시기를 2개 이상 갖고 있는 물질을 '다가(多價)페놀', 즉폴리페놀이라고 통틀어 부른다.
폴리페놀은 식물의 껍질, 표피, 씨앗 등에 포함된 색소, 떫은맛, 쓴맛 성분으로써 자외선에 의해 발생하는 활성 산소 등 외부 유해 요인으로부터 식물이 스스로를 방어하기 위하여 가지고 있는 생체 방어 물질이다. 녹차에 들어 있는 카테킨, 커피에 포함되어 있는 클로로겐산, 딸기·가지·포도·검은콩·팥 등의 붉은색·자색의 안토시아닌계 색소 등이 폴리페놀의 예이다.
폴리페놀은 인체 내에서도 항산화 기능을 발하는 것으로 알려져 있어, 식품이나 의료 등에 널리 사용되고 있다.
총 폴리페놀 함량은 DeWanto 등의 방법에 따라 Folin-Ciocalteu reagent가 시료의 폴리페놀 화합물에 의해 환원되어 몰리브덴 청색으로 발색되는 원리로 분석하였다.
각 시료 100 L에 2% NaCO3 용액 2 mL를 가한 후 3분간 방치하여 50% Folin-ciocalteu reagent 100 L를 가하고 2% NaCO3 용액을 가한 30분 후 반응액의 흡광도 값을 750 nm에서 측정하였다.
표준물질로 garlic acid를 사용하여 검량선을 작성하고, 총 폴리페놀 함량은 시료 g 중의 mg garlic acid 표기하였다.
3-2. 발효 홍삼 농축액의 총 폴리페놀 함량 증진 기능 측정 결과
도 2는 발효 홍삼 농축액의 총 폴리페놀 함량 증진 기능 측정 결과를 그래프로 나타낸 것이다.
홍삼 농축액에 E. faecium을 접종하고 pH를 2.0~4.5로 조절한 실험군 A의 경우, 배양한 날부터 총 폴리페놀 함량 수치가 조금씩 증가하는 경향을 보여, 배양 9일째에 최대가 되었다.
홍삼 농축액에 S. cerevisiae를 접종하고 pH를 2.0~4.5로 조절한 후 E. faecium를 2차 배양한 실험군 B의 경우, 2차 배양 전의 수치가 최대가 되었다가 점차 감소하는 경향을 보였으나, 2차 배양 7일째에 다시 최대에 가깝게 증가하는 양상을 보였다.
실험예 2-2에서와 동일하게, 실험군 A와 비교해 볼 때 실험군 B의 전반적인 수치가 실험군 A보다 높았다.
따라서 E. faecium만 접종한 실험군 A보다, 홍삼 농축액에 S. cerevisiae를 접종하고 E. faecium를 2차 배양한 실험군 B에서 총 폴리페놀 함량이 증진되었음을 알 수 있다.
실험예 4. 발효 홍삼 농축액의 환원력 측정
4-1. 환원력 측정 준비
환원력은 항산화 작용의 여러 기작 중에서 활성 산소종 및 유리기에 전자를 공여하는 능력을 말하며, 700 nm에서 Ferric-ferricyanide(Fe3 +) 혼합물이 수소를 공여하여 유리 라디칼을 안정화시켜 Ferrous(Fe2 +)로 전환하는 환원력을 흡광도 값으로 나타내어 측정할 수 있다.
환원력 측정은 Mau 등의 방법으로 실행되었다. 각각의 시료 250 μL에 0.2M sodium phosphate buffer 250 μL, 1% potassium ferricyanide 250 μL를 각각 혼합하여 50℃에서 20분 동안 반응하고 1% trichloroacic acid를 가한다. 위 반응액을 1,000 rpm에서 10분간 원심분리하여 상징액 500 μL에 증류수 500 μL를 혼합하고, 0.1% ferric chloride 100 μL를 가하여 반응액의 흡광도 값을 700 nm에서 측정하였다.
4-2. 발효 홍삼 농축액의 환원력 측정 실험 결과
도 3은 발효 홍삼 농축액의 환원력 측정 결과를 그래프로 나타낸 것이다.
홍삼 농축액에 E. faecium을 접종하고 pH를 2.0~4.5로 조절한 실험군 A의 경우, O.D. 값은 배양 4일째까지는 서서히 감소하는 경향을 보였으나 5일째 이후부터 증가하는 경향을 보였다.
홍삼 농축액에 S. cerevisiae를 접종하고 pH를 2.0~4.5로 조절한 후 E. faecium을 2차 배양한 실험군 B의 경우, O.D. 값은 2차 배양 전부터 증가하여, 간혹 작은 폭의 감소 경향을 보였으나 전반적으로 증가하는 경향을 보였다.
실험예 2-2, 실험예 3-2에서와 동일하게, 실험군 A와 비교해 볼 때 실험군 B의 전반적인 수치가 실험군 A보다 높았다.
따라서 E. faecium만 접종한 실험군 A보다, S. cerevisiae를 접종하고 E. faecium을 2차 배양한 실험군 B에서 더욱 환원력을 효과적으로 촉진시킬 수 있음을 알 수 있다.
실시예 1. 미생물을 이용한 발효 홍삼 농축액 제조
실험예 1 내지 실험예 4에 기반하여, 진세노사이드 Rg3 함량을 증진하고 항산화기능을 갖도록 하기 위한 미생물을 이용한 발효 홍삼 농축액을 제조하되, 주요한 단계는 아래와 같다.
제1단계로 홍삼농축액에 Enterococcus faecium 및 Lactobacillus acidophillus 의 혼합 균주, Enterococcus faecium 균주, Lactobacillus acidophillus 균주, Aspergillus oryzae 균주, Saccharomyces cerevisiae 균주, Bacillus subtillus 균주 중에서 적어도 하나 이상의 균주를 접종하여 배양한다.
여기에서, Enterococcus faecium 및 Lactobacillus acidophillus 의 혼합 균주에서 혼합비는 임의적일 수 있으며, 각 균주의 접종 함량은 일반적인 접종 기준에 의하여 수행된다.
일 예로, 배지 기준으로 5~15%의 균주를 접종할 수 있다.
바람직하게, 균주의 접종 후 배양 일수는 최소 5일 이상에서 9일 이내로 설정할 수 있으며 조건에 따라서 변경될 수도 있다.
또한, 균주의 종류가 2개 이상일 경우, 각 균주마다 차례로 배양되거나 함께 배양될 수 있다.
제2단계로 균주의 배양 후에 배양액의 pH를 2.0~4.5로 조절한 후에 숙성한다.
바람직하게, 구연산을 이용하여 pH를 조절하되 조건에 따라 구연산 외에도 다른 산성 용액을 이용할 수도 있다. 또한 숙성 시간은 2~4시간 정도로 하되 조건에 따라 변경될 수도 있다.
제 3단계로 숙성된 배양액을 멸균한다.
바람직하게, 배양액의 멸균은 온도 95~121℃에서 수행하되 조건에 따라 변경될 수도 있다.
실시예 2. 발효 홍삼 농축액을 이용한 건강기능식품 제조
실시예 1에 따라서 제조된 발효 홍삼 농축액을 이용하여 건강기능식품을 제조하되, 하기에 서술된 참조예 2에 따른 관능평가에 기반하여 조성 중량비를 안출하였으며 이는 하기의 [표 5]와 같다. 조건에 따라서, 발효 홍삼 농축액, 자일리톨, 포도당, 비타민 C 등의 함량은 일부 조정될 수 있음은 물론이다.
원료 배합비(%)
발효홍삼농축액 2
비타민 C 5
멀티 비타민 1
아세설팜 0.1
자일리톨 20
구연산 0.1
레몬향 분말 0.5
치자황색소 0.7
포도당 69.6
피쉬콜라겐 1
도 7은 제형에 따른 선호도를 그래프로 나타낸 것으로서, 이를 반영하여 발효 홍삼 농축액을 이용한 건강기능식품의 제형은 주로 과립 형태로 제조하되 조건에 따라 액상, 분말로 제조할 수도 있다.
참조예 2. 발효 홍삼 농축액을 이용한 건강기능식품의 관능 평가
발효 홍삼 농축액을 이용한 건강기능식품의 관능 평가를 위하여, 자일리톨 및 포도당, 발효 홍삼 농축액, 비타민 C의 함량차에 따른 선호도를 조사하였다.
[표 6]은 자일리톨과 포도당의 함량차에 따른 평가군이며 이에 대한 선호도 결과는 도 4에 도시되어 있다. 배합비 C가 가장 맛이 있다고 평가되었다.
종류 배합비 A(%) 배합비 B(%) 배합비 C(%) 배합비 D(%) 배합비 E(%)
발효홍삼농축액 3 3 3 3 3
비타민 C 3 3 3 3 3
멀티 비타민 1 1 1 1 1
아세설팜 0.1 0.1 0.1 0.1 0.10.1
자일리톨 10 15 20 25 30
구연산 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
레몬향 분말 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
치자황색소 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7
포도당 80.6 75.6 70.6 65.6 60.6
피쉬콜라겐 1 1 1 1 1
[표 7]은 발효 홍삼 농축액의 함량차에 따른 평가군이며 이에 대한 선호도 결과는 도 5에 도시되어 있다. 배합비 A를 선택한 사람이 가장 많았으며 홍삼 농축액이 다소 적더라도 충분히 홍삼의 맛과 향을 느낄 수 있었다고 응답하였다.
종류 배합비 A(%) 배합비 B(%) 배합비 C(%) 배합비 D(%)
발효 홍삼농축액 2 3 4 5
비타민 C 3 3 3 3
멀티 비타민 1 1 1 1
아세설팜 0.1 0.1 0.1 0.1
자일리톨 20 20 20 20
구연산 0.1 0.1 0.1 0.1
레몬향 분말 0.5 0.5 0.5 0.5
치자황색소 0.7 0.7 0.7 0.7
포도당 71.6 70.6 69.6 68.6
피쉬콜라겐 1 1 1 1
[표 8]은 비타민 C 함량차에 따른 평가군이며 이에 대한 선호도 결과는 도 6에 도시되어 있다. 배합비 A가 많이 선택되었는데 신맛이 강한 배합비보다는 적당히 신맛이 나는 배합비를 선호한다는 것을 알 수 있다.
원료 배합비 A(%) 배합비 B(%) 배합비 C(%) 배합비 D(%)
발효 홍삼농축액 2 2 2 2
비타민 C 3 4 5 6
멀티 비타민 1 1 1 1
아세설팜 0.1 0.1 0.1 0.1
자일리톨 20 20 20 20
구연산 0.1 0.1 0.1 0.1
레몬향 분말 0.5 0.5 0.5 0.5
치자황색소 0.7 0.7 0.7 0.7
포도당 71.6 70.6 69.6 68.6
피쉬콜라겐 1 1 1 1

Claims (7)

  1. 홍삼 농축액에 균주를 접종하여 5~9일 배양하는 단계;
    구연산으로 배양액의 pH를 2.0~4.5로 조절하여 2시간 숙성하는 단계;
    숙성한 배양액을 121℃에서 멸균하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 발효 홍삼 농축액 제조방법이되,
    상기 균주는 (a) Enterococcus faecium 및 Lactobacillus acidophillus, (b) Aspergillus oryzae, Saccharomyces cerevisiae 및 Bacillus subtillus일 때,
    (a)에서 선택된 1종 이상과 (b)에서 선택된 1종 이상의 혼합 균주이며,
    발효 전 홍삼 농축액보다 진세노사이드 Rg3가 4~5배 증진되고, 항산화 효능을 보유하며, 폴리페놀의 함량이 증진된 것을 특징으로 하는 발효 홍삼 농축액 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 기재된 방법을 이용하여 제조된 발효 홍삼 농축액.
  5. 삭제
  6. 청구항 4에 기재된 발효 홍삼 농축액에 식품학적으로 허용 가능한 첨가제를 추가하되,
    건강기능식품 총 중량에 대하여, 발효 홍삼 농축액 2~5 중량%, 자일리톨 10~30 중량%, 포도당 60~80 중량% 및 비타민 C 3~5 중량%가 포함되는 것을 특징으로 하는 건강기능식품.
  7. 삭제
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