KR101497103B1

KR101497103B1 - 대나무 잎 추출물을 이용한 항균 및 항산화제

Info

Publication number: KR101497103B1
Application number: KR20120156926A
Authority: KR
Inventors: 정태용
Original assignee: (주) 지에스 바이오; 정태용
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2015-02-27
Also published as: KR20140086434A

Abstract

본 발명은 대나무 잎을 이용한 항균 및 항산화제에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대나무 잎을 이용하여 대나무 잎 내의 유효성분의 손실을 방지하여, 추출 수율과 항균 및 항산화성 물질의 순도를 향상시키는, 대나무 잎 추출물을 이용한 항균 및 항산화제에 관한 것이다.
본 발명의 대나무잎 추출물을 이용한 천연 항균 및 항산화제는 세척된 대나무 잎을 침지, 건조, 파쇄, 열 소성시키고, 술, 구연산, 소금, 식초가 혼합된 물에 넣고 셀룰라아제, 리파아제, 비타민, 칼슘, 마그네슘을 첨가하여 효소분해 시킨 후, 유효성분을 추출하여 제조된 대나무잎 추출물을 이용한 항균 및 항산화제이다.

Description

대나무 잎 추출물을 이용한 항균 및 항산화제{Antioxidants and antibacterial agents from bamboo leaves extraxts}

본 발명은 대나무 잎을 이용한 항균 및 항산화제에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대나무 잎을 이용하여 대나무 잎 내의 유효성분의 손실을 방지하여, 추출 수율과 항균, 항산화성 물질의 순도를 향상시키는, 대나무 잎 추출물을 이용한 항균 및 항산화제에 관한 것이다.

우리나라에 대나무는 맹종죽, 왕대, 솜대 등 12~3여종이 분포 자생하고 있으며, 인체에 이로운 물질로 구성되어 있어 예로부터 한방의 약재로 사용하여 왔으며 대나무 잎 추출물(Bamboo Grass Extract)은 각종 항산화물질과 폴리페놀, 플라보노이드, 유기산 등을 함유하고 있어 식품, 기능성식품, 음료, 화장품 등의 원료로 사용되고 있다.

비타민E, 폴리페놀화합물, 플라보노이드 성분은 강력한 천연항균, 항산화 효과가 있어 천연보존료의 기능을 하는 것으로 알려진 대나무 잎은 인체에 유익하지만 매우 질기고 억세어 천연 상태의 대나무 잎의 효율적 전처리 및 추출 기존 유기 용매 추출의 안전성 확보 문제 , 기존의 고온 고압 추출의 고유의 유효성분 파괴, 색택, 향미 손실 등의 문제로 추출이 어려웠다

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 질기고 억센 대나무 잎을 전처리하여 대나무 잎 고유의 독성을 제거하고 억센 대나무 잎의 세포벽을 약화시키고, 세포벽의 간격을 넓혀 추출 수율을 향상시키며, 효소분해 추출로 대나무 잎에서 유효성분 파괴나 손실을 최소화하여 항균 및 항산화 지표물질을 분획하여 항균 및 항산화제를 제공함을 목적으로 한다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위한 것으로서, 본 발명의 대나무잎 추출물을 이용한 천연 항균 및 항산화제는 세척된 대나무 잎을 침지, 건조, 파쇄, 열 소성시키고, 술, 구연산, 소금, 식초가 혼합된 물에 넣고 셀룰라아제, 리파아제, 비타민, 칼슘, 마그네슘을 첨가하여 효소분해 시킨 후, 유효성분을 추출하여 제조된 대나무잎 추출물을 이용한 항균 및 항산화제이다.

상기의 방법에 의해 제조된, 대나무 잎추출물을 이용한 천연 항균 및 항산화제는 대나무 잎에서 유효성분의 파괴가 최소화되어 우수한 항균 및 항산화 특성을 지닌다는 효과가 있다.

따라서, 본 발명의 제조방법에 따라 추출된 대나무 잎은 천연 물질로서 건강 보조식품이나 유용한 약제로 널리 사용될 것이다.

이하에서는 본 발명의 대나무 잎추출물을 이용한 천연 항균 및 항산화제 제조방법을 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 대나무 잎을 세척, 침지 법제, 건조, 파쇄, 원심 열소성하는 제1공정과, 추출과 효소분해를 병행하는 제2공정과, 효소분해 대나무 잎 추출물에서 항균,항산화 지표물질을 분리, 분획하는 제3공정으로 구분된다.

먼저, 제1공정은 대나무 잎을 깨끗이 세척하고, 세척된 대나무 잎의 고유 독성을 제거하고 살균 중화시키기 위해 초산, 구연산, 소금이 첨가된 물에 1차 침지시키는 단계, 살균 제독된 대나무 잎을 수분 함량이 5% 미만이 될 때까지 건조시키는 단계, 건조된 대나무 잎을 그래률 파쇄하는 단계, 그래률 파쇄된 대나무 잎을 원심 열소성 시키는 단계로 구분된다.

대나무 잎을 세척기에 투입하여 깨끗이 세척 후, 제독(법제)탱크에 투입하여 대나무 잎이 지닌 고유의 독성을 제거하고, 살균 중화시키기 위해서 초산, 구연산, 소금이 첨가된 물에 침지시킨다.

대나무 잎은 질기고 억세며 고유의 독성을 함유하고 있다. 초산, 구연산, 소금이 첨가된 물에 대나무 잎을 침지시키는 것은 이러한 고유의 독성을 제거하고, 살균, 중화시키기 위해서이다. 물에 물 중량 대비 0.1~0.3중량 %의 초산, 0.1~0.3중량%의 구연산, 0.1~0.2중량%의 소금을 혼합한 후 이 혼합물을 대나무 잎과 함께 제독 탱크에 넣어 12~24시간동안 침지시킨다. 물에 첨가되는 초산은 살균, 해독 작용을 하고 대나무 잎을 부드럽게 해주며, 소금은 제독, 중화작용을 하고, 구연산은 대나무 잎 고유의 영양소를 보호하는데 특히 산소 이용률을 높이고 비타민 C의 파괴를 막아주는 역할을 한다.

침지시키는 동안에 에어브로아(air brower)를 이용하여 혼합물에 유동성을 준다. 에어브로아를 이용하여 혼합물에 유동성을 주는 이유는 산소공급을 원활히 하여 대나무 잎의 제독, 살균, 중화를 돕기 위해서이다. 침전시간 및 배합비율의 조정은 대나무 잎의 경도(질김, 무르기, 딱딱함 등), 섬유질, 지방, 당분 등의 함유량에 따라 차등을 준다.

대나무 잎을 제독 후, 대나무 잎을 1차 건조시킨 후, 대나무 잎에 술을 분사하고 수분 함량이 5% 미만이 될 때까지 2차 건조시킨다. 이처럼, 제독된 대나무 잎은 영양소의 파괴를 최소화하여 고유의 색택을 살리며, 향미를 높이기 위하여 건조공정을 거친다. 수분함량이 18~22%가 될 때까지 약 4~8시간 동안 1차 건조시킨 후, 1차 건조된 대나무 잎의 표면에 알콜 도수 10~20도의 술을 대나무 잎 총중량 대비 0.3~0.5%만큼 분사한 후, 18~22도를 유지하면서 수분 함량이 약 5%미만이 될 때까지 재건조시킨다. 분사되는 술은 청주와 같은 발효주 또는 소주와 같은 증류주가 사용될 수 있다.

자연건조의 경우에는 대나무 잎을 통풍이 잘 되는 음지에 골고루 잘 펼쳐서 수분 함량이 약 18~22%가 될 때까지 1차 건조시킨다. 건조시간은 기온, 습도, 통풍 정도 및 대나무 잎의 물성에 따라서 차이가 생길 수 있다. 수분 함량이 약 18~22%가 될 때까지는 대략 14~18시간이 소요된다. 일정 시간이 경과하여 대나무 잎의 수분 함량이 약 18~22%가 되면, 1차 건조된 대나무 잎의 표면에 알콜 도수 10~20의 술을 대나무 잎 총중량 대비 0.3~0.5%만큼 분사한 후, 수분함량이 약 5% 미만이 될 때까지 건조시킨다. 자연건조의 총 시간은 건조 환경에 따라 차이가 있으나 통상적으로 약 18~48시간 정도 소요된다. 이와 같이 대나무 잎의 건조시에 대나무 잎 표면에 술을 분사하는 이유는 건조과정에서 알콜 성분의 기화로 인하여 건조시간을 단축하고, 대나무 잎 고유의 성분이 표층부까지 올라오도록 하여 추후의 원심 열소성 공정에서 단시간에 세포벽을 약화시키고 세포 간격을 늘이며, 영양소의 파괴를 최소화하기 위해서이다.

건조 시간을 줄이기 위해서 자연 건조가 아니라 건조기를 이용하여 건조시킬 수도 있다. 1차 건조를 약 3~10시간, 2차 건조를 저온(약 20도)에서 약 5~10시간 동안 실시하게 된다.

다음으로, 건조된 대나무 잎을 그래률 파쇄한다. 즉, 건조된 대나무 잎을 약 5mm 이하의 크기로 그래률 파쇄한다. 그래률 파쇄란 그래률(granule) 상태가 되도록 입자를 파쇄함을 의미한다. 통상, 대나무 잎을 파쇄하는 경우에 작은 쌀알 또는 낱알의 행태로 약 1-5mm 정도의 입자 형태로 파쇄하는 데, 이를 일반적으로 그래률 파쇄라 하고, 그래률 파쇄를 통한 입자를 그래률 입자 또는 그래률 분말이라 한다. 그래률 파쇄란 약간 동글게 파쇄하는 것을 말하는데, 별도의 그래률 파쇄기를 이용하여 파쇄한다.

다음으로 파쇄된 대나무 잎을 원심 열소성기에 넣고 원심 열 소성을 실시한다. 원심 열소성 공정은 먼저 그래률 파쇄된 대나무 잎을 원심 열소성기에 투입하고, 다시 술을 대나무 잎에 분사한 후 열소성기 내부온도가 70~100도인 상태에서 40~50rpm의 속도로 저속 회전시켜 대나무 잎의 세포 셀을 느슨하게 후, 대나무 잎 고유의 향이 기화되기 시작하면 열소성기를 밀폐하고 열소성기 내부온도가 120도~200도(가열온도를 120도~200도로 설정하고, 대나무 잎의 온도를 80도~160도로 설정)를 넘지 않도록 유지하면서, 200~250rpm의 속도로 고속 회전시켜 원심 열소성한다. 열소성기에 투입되는 대나무 잎의 량은 기계 내부 용량의 약 70%를 투입하고, 대나무 잎에 분사되는 술은 알콜 도수 약 10~20도이며 대나무 잎 총 중량 대비 약 0.3~0.5%의 량을 투입한다. 처음에는 대나무 잎 고유의 향이 기화될 때까지, 약 70~100도의 온도에서 약 5~10분 동안 약 40~50rpm의 속도록 저속 회전시킨 후, 대나무 잎 고유의 향이 기화하기 시작하면 이때 비로소 열소성기를 밀폐하고 원심 열소성기의 내부온도가 120도~200도를 넘지 않도록 설정하여 200~250rpm의 속도로 고속 회전시켜 원심 열소성 한다. 이 경우에 열소성기 내부의 대나무 잎은 원심력에 의해서 어느 정도 공간에 떠 있게 되므로 직접 열을 받지않고 간접 열에 의해 조직의 세포벽이 약화되고 셀 간격이 늘어난다.

원심 열 소성 공정을 마친 대나무 잎 분말은 대나무 잎 고유의 독성(아린 맛, 떫은 맛, 비린 맛 등)이 제거되고, 조직이 부드럽게 되어 있으며 고유의 색택과 향미가 포화점에 있게 된다. 이러한 방법에 의한 원심 열소성의 효과는 실물로서도 시각적, 후각적, 미각적으로 확연히 차이가 난다.

상기와 같은 제1공정에서 원심 열 소성 분말이 제조되게 되면, 제조된 원심 열소성 분말을 이용한 효소분해 추출물을 제조하는 제2 공정을 거친다. 제2공정은 효소분해 추출 단계로서 셀룰라아제를 이용한 섬유질분해, 리파아제에 의한 지방분해, 기타 비타민과 미네랄 등의 보효소 작용을 활용한 대나무잎 추출물의 불순물 분해제거를 통한 효소분해 추출공정이 된다.

열 소성 단계를 거친 대나무 잎을 술, 구연산, 소금, 식초가 혼합된 물에 넣은 후, 셀룰라아제, 리파아제, 비타민, 칼슘, 마그네슘을 첨가 혼합하여 12시간 ~ 24시간동안 2차 침지시켜 효소 분해시킨다.

침전조는 에어브로아(air brower)가 장착되어 충분한 량의 산소가 공급되고, 혼합물에 유동성을 주게 하며, 물의 온도는 저온상태(30~45도)를 유지하게 셋팅한다. 추출시 침전조에는 물 100 중량부 대비 10~15중량부의 대나무잎을 투입하고, 물 100 중량부 대비 1~3 중량부의 술, 0.5~2 중량부의 구연산, 0.1~2중량부의 소금, 0.5~2중량부의 식초를 첨가시킨다.

그리고, 물 100중량부 대비 0.05~0.3중량부의 셀룰라아제, 0.05~0.3중량부의 리파아제, 0.05~0.3중량부 비타민, 0.01~0.2 중량부의 칼슘, 0.01~0.2 중량부의 마그네슘이 첨가된다. 침전시간 및 배합비율은 대나무 잎의 종류에 따라서 차이가 나는데 이는 대나무 잎의 경도(질김, 무르기, 딱딱함 등)와 섬유질, 지방, 당분 등의 구성요소와 함유량이 다르기 때문이다. 바람직하게는 대략 12시간 ~ 24시간동안 침지시킨다.

이렇게 효소분해 추출된 추출물은 제1공정에서 침전에서 대나무 잎 고유의 독성(아린 맛, 떫은 맛, 비린 맛 등)을 제거했기 때문에, 제2공정에서의 효소 분해 추출에서는 유효 성분만을 추출할 수 있게 되는 것이다.

다음으로, 용해도 분리에 의한 초임계 추출법으로 효소분해 대나무 잎 추출물에서 항균 및 항산화 지표물질을 분리하는 제3공정을 거친다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 대해 설명하고자 한다

실시예

채취한 대나무 잎(3kg)을 본 발명의 제1공정에서 증류수 세척하고, 증류수 세척한 뒤 1차 전처리(침지, 건조, 파쇄, 원심 열소성), 2차 효소분해 추출, 3차 지표물질의 분리에 의하여, 대나무 잎 추출물을 이용한 천연 항균 및 항산화제를 제조하였다.

먼저 대나무 잎(3kg)을 세척기(주식회사 라이스코리아, 한국, 규격 : W1000xL4500xH1450)에 넣고 세척한 뒤, 세척된 대나무잎 3배수(9kg)의 증류수에 초산 30g, 구연산 30g, 소금10g을 넣고 에어브로아를 가동시켜 18시간 침지시켜 이물질의 제거, 침착을 효과적으로 제거하여 중화된 상태가 되게하였다.

다음으로 저온진공 건조기(3KMI텍, STVG-200)에 투입하여 5시간 동안 1차 건조시킨 후, 발효주인 청주(알콜도수: 14도) 100g을 대나무 잎에 골고루 분사한 후, 건조 온도를 25℃로 설정하여 6시간동안 재차 건조시켰다. 건조된 대나무 잎을 꺼내어, 그래률 파쇄기(주식회사 한성분체기계, 한국)를 이용하여 그래률 파쇄하였다. 그래률 파쇄된 대나무 잎을 원심 열 소성기(주식회사 태화자동화산업, THDR-18)에 투입하였다. 투입된 대나무 잎에 발효주인 청주(알콜도수: 14도) 100g을 대나무 잎에 골고루 분사하고, 원심 열소성기 내부온도가 70∼100℃가 될 때까지 약 10분동안 45rpm의 속도로 저속회전시켰다. 저속 회전시킨지 10분 경과 후에 향이 기화되기 시작하였다. 원심 열소성기의 덮개를 닫아 원심 열소성기를 밀폐시킨 후, 110℃로 내부 온도를 설정하고 200∼250rmp의 속도로 고속회전시켰다. 약 8분이 경과한 후에, 대나무 잎을 꺼내어, 그래률 파쇄된 대나무 잎(3kg)를 물 20kg에 청주 400g, 구연산 160g, 소금 100g, 식초 160g을 넣고, 섬유질분해 효소인 셀룰라아제 30g, 지방분해효소인 리파아제 30g, 비타민 30g, 효소활도의 활성화를 위하여 칼슘 15g, 마그네슘 15g을 첨가 혼합하였다. 온도를 35도에 셋팅하고 에어브로아(air brower)로 충분히 산소를 공급하고 혼합물에 유동성을 부여하여 20시간 침지 추출하여 15kg의 효소분해 대나무 잎 추출물을 취득하였다.

15kg의 효소 분해 대나무 잎 추출물을 1차로 울트라 필터 레이션으로 분자량 크기별로 분리하고, 용해도 분리에 의한 초임계 추출로 항균,항산화 지표물질을 분리하여 5kg의 항균,항산화 물질(순도60%)을 취득하였다.

상기 취득한 대나무 잎 효소분해 추출물로 항산화, 항균 활성을 검사하여 하기의 결과 얻었다.

1.항산화 활성

자유라디칼은 산화에 의해 형성된 화학적 물질로서 항산화제는 이러한 자유 라디칼을 소거하는 능력을 가지고 있다. DPPH는 520nm에서 흡광도를 보이는 보라색의 화합물로 항산화 활성의 측정에 사용된다. 실험에 사용된 대나무잎 추출물의 항산화 활성은 DPPH free radical을 50% 억제하는데 필요한 시료의 농도(IC₅₀)로 나타내었으며, 천연항산화제로 사용되고 있는 ascorbic acid를 대조구로 사용하였다.

시료	농도 (mg/mL)	Inhibiton (%)		IC₅₀
시료	농도 (mg/mL)	average	se	average	se
대나무잎 추출물	1.28	26.32	0.08	3.13	0.10
	6.4	91.58	0.49
	32.0	103.31	0.49
Ascorbic acid	0.512	6.76	0.13	1.79	0.01
	2.56	76.10	0.23
	12.8	96.90	0.14

대나무잎 추출물에 대한 DPPH radical scavenging을 측정한 결과 6.4 μg/mL 농도에서 91.6%로 나타났으며, IC₅₀ 값이 3.13 μg/mL로 나타났으며, 대조구로 쓰인 ascorbic acid는 1.79 μg/mL을 나타내었다. 실험 결과 대조구와 비교하여 다소 낮은 항산화 활성 효과를 항산화 소재로서의 가능성이 충분히 있다고 사료된다.

2.대나무 잎의 항균활성작용

대나무 잎을 효소분해 추출하여 농축한 후 대나무 잎 농축액에 대한 항세균 활성을 측정한 결과 실험에 사용된 최근 식중독을 자주 일으키고 있는 3종의 세균, Listeria monocytogenes ATCC 19115, Escherichia coli O157:H7 WSU 251, Salmonella typhimurium WSU 2576의 생육을 억제하는 것으로 나타났다.

특히, Escherichia coli O157:H7 WSU 251 및 Salmonella typhimurium WSU 2576의 생육을 크게 저해한 것으로 나타났다. 이처럼 Escherichia coli O157:H7 WSU 251 및 Salmonella typhimurium WSU 2576의 생육 저해하는 효과가 있는 것으로 보아 이들 세균에 대한 활성이 강한 물질만을 순수분리할 경우 그 저해효과는 더 강할 것으로 사료된다

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것도 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

세척된 대나무 잎을 침지, 건조, 파쇄, 및 열 소성시키고,
알콜 도수 10~20의 술, 구연산, 소금, 식초가 혼합된 물에 넣고 셀룰라아제, 리파아제, 비타민, 칼슘, 및 마그네슘을 첨가하여 효소분해 시킨 후, 유효성분을 추출하여 제조된 대나무잎 추출물을 이용한 항균 및 항산화제.