KR101548325B1 - 청색광 파장의 ｌｅｄ 조사를 이용한 사포나린 함량이 증가된 보리새싹의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 보리새싹을 LED(light emitting diode)로 조사하는 것을 특징으로 하는 사포나린(saponarin) 함량이 증가된 보리새싹의 제조방법, 상기 방법으로 제조된 사포나린(saponarin) 함량이 증가된 보리새싹 및 상기 보리새싹을 함유하는 가공식품에 관한 것이다.
Description
본 발명은 보리새싹을 LED(light emitting diode)로 조사하는 것을 특징으로 하는 사포나린(saponarin) 함량이 증가된 보리새싹의 제조방법, 상기 방법으로 제조된 사포나린(saponarin) 함량이 증가된 보리새싹 및 상기 보리새싹을 함유하는 가공식품에 관한 것이다.
보리새싹의 약 70％가 엽록소인데, 엽록소는 체내의 독소를 제거하고 염증을 완화시키며 세포의 돌연변이를 막아주고 상처를 회복시켜 주는 효과가 있다. 또한, 보리새싹 속에는 항암물질이 함유되어 있으며, 그 외에도 10가지가 넘는 비타민, 20가지나 되는 아미노산과 많은 미네랄 및 효소를 함유하고 있다. 그 외에도 보리새싹에는 뮤코다당류가 많이 함유되어 있는데 이 성분은 손상된 세포의 활성을 촉진하고 특히 심장과 동맥의 조직에 긍정적인 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 보리새싹은 단백질 덩어리로 좋은 성분이 많이 들어 있어 건강식품 중 최고에 속하는 알칼리 식품이다. 보리새싹에 함유된 주요 성분은 우유의 55배 이상, 시금치의 18배 이상 되는 칼륨과 우유의 11배나 되는 칼슘이 들어있다. 또한, 보리새싹에는 빈혈을 방지하는 성분도 시금치보다 5배 더 들어있고, 비타민 C는 시금치의 3배, 사과의 60배라고 보고되었다.
한편, 1960년경에 발명된 LED는 화합물 반도체의 특성을 이용하여, 순방향으로 전압을 가했을 때 발광하는 반도체 소자이다. LED의 발광색은 사용되는 재료에 따라 자외선 영역, 가시광선, 적외선 영역까지 발광하는 것을 제조할 수 있다. LED의 수명은 백열 전구보다 상당히 길며, 에너지 소비가 적고, 환경 유해 물질이 매우 적게 포함되어 있다.
또한, 기존의 조명이 넓은 파장대의 영역을 가지고 있는 반면에, LED의 경우에는 정확하고 매우 좁은 영역의 파장을 구현하기 때문에 식물의 생육촉진이나, 병해충 방지에 매우 유용하게 이용되고 있다. 미국 NASA에서 우주 공간에서 식물을 재배하기 위하여 LED를 이용하였고, 현재에는 이러한 LED가 대량 생산이 가능해져 농업에서 다양한 분야에 이용되고 있다. 일본에서는 1990년대부터 무농약 고품질의 채소 및 꽃을 LED를 이용한 식물 공장을 통하여 소비자에게 제공하고 있다. 또한 LED는 고품질의 작물 모종 공급, 공업 재료 식물 생산, 약용 및 의료용 식물 원료 등의 대량 생산에 이용되고 있다. 특히 LED를 이용할 경우, 식물 공장이나 그린하우스 재배의 경우에, 기후 변화에 관계없이 365일 안정된 광원을 공급할 수 있어, 대표적인 청정 기술의 예로 들어지고 있다.
한국공개특허 제2010-0003495호에는 보리새싹음료의 제조방법이 개시되어 있고, 한국공개특허 제2012-0032593호에는 보리싹 과립차 및 이의 제조방법이 개시되어 있으나, 본 발명의 청색광 파장의 LED 조사를 이용한 사포나린 함량이 증가된 보리새싹의 제조방법과는 상이하다.
본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 도출된 것으로서, 본 발명에서는 보리새싹에 효율적이고 친환경적인 LED의 특정 파장인 청색광 파장을 조사하여 사포나린(saponarin) 함량이 5배 정도 증가된 기능성 보리새싹을 개발하는 데 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 보리새싹을 LED(light emitting diode)로 조사하는 것을 특징으로 하는 사포나린(saponarin) 함량이 증가된 보리새싹의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 사포나린(saponarin) 함량이 증가된 보리새싹을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 보리새싹을 함유하는 가공식품을 제공한다.
본 발명의 특정 파장의 LED를 조사하는 공정을 통해 제조된 보리새싹은 기존의 보리새싹이나 다른 파장으로 조사한 보리새싹에 비해 사포나린(saponarin)이 다량 증진되어, 보리새싹의 식품학적 가치를 향상시킴으로써 경제적인 면에서 부가가치를 크게 향상시킬 수 있으며, 상기 보리새싹을 이용하여 기능성 식품 등의 산업에 유용하게 이용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 사포나린의 5, 20, 40, 60, 80, 100 ppm의 농도에서 검량선을 보여준다.
도 2 내지 4는 광조건을 달리한 보리새싹 메탄올 추출물의 HPLC 데이터를 나타낸 것이다.
도 2: 30% 메탄올 추출물, 도 3: 40% 메탄올 추출물, 도 4: 50% 메탄올 추출물
도 5는 광조건을 달리한 보리새싹의 사포나린 함량을 비교한 그래프이다.
Dark: 암처리, Fluorescence: 형광등 처리, F-red: 원적색광 처리, Blue: 청색광 처리, Red: 적색광 처리
도 2 내지 4는 광조건을 달리한 보리새싹 메탄올 추출물의 HPLC 데이터를 나타낸 것이다.
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도 5는 광조건을 달리한 보리새싹의 사포나린 함량을 비교한 그래프이다.
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본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 보리새싹을 LED(light emitting diode)로 조사하는 것을 특징으로 하는 사포나린(saponarin) 함량이 증가된 보리새싹의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 보리새싹의 제조방법에서, 상기 LED는 청색광(blue light) 파장일 수 있는데, 상기 청색광(blue light) 파장은 400~500 ㎚의 파장일 수 있으며, 바람직하게는 440~460 ㎚의 파장일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 450 ㎚의 파장일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 본 발명의 보리새싹의 제조방법에서, 상기 LED(light emitting diode) 조사는 5~10일 동안 조사할 수 있으며, 바람직하게는 8일 동안 조사할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 보리새싹의 제조방법은, 보다 구체적으로는 보리새싹을 400~500 ㎚의 청색광(blue light) 파장의 LED(light emitting diode)로 5~10일 동안 조사할 수 있으며, 더욱 구체적으로는 보리새싹을 450 ㎚의 청색광(blue light) 파장의 LED(light emitting diode)로 8일 동안 조사할 수 있다. 상기와 같은 조건으로 보리새싹을 제조하는 것이 항산화 활성이 우수할 뿐만 아니라, 기능성 물질인 사포나린(saponarin) 함량을 향상시킬 수 있었다.
본 발명은 또한, 상기 방법으로 제조된 사포나린(saponarin) 함량이 증가된 보리새싹을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 보리새싹을 함유하는 가공식품을 제공한다. 상기 가공식품의 종류에는 특별한 제한은 없다. 상기 보리새싹을 첨가할 수 있는 식품의 예로는 추출물, 장류, 무침, 육류, 소세지, 빵, 쵸코렛, 캔디류, 스넥류, 과자류, 피자, 라면, 기타 면류, 껌류, 아이스크림류를 포함한 낙농제품, 각종 스프, 음료수, 차, 드링크제, 알콜 음료 및 비타민 복합제 등이 있으며, 통상적인 의미에서의 가공식품을 모두 포함한다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
1. 재료 및 처리방법
(1) 재료
본 실험에 사용된 보리는 농촌진흥청 식량과학원에서 2012년에 재배한 혜미 품종을 사용하였다.
(2) 처리조건
종자를 70% 에탄올로 소독한 후 락스로 49배 희석하여 1시간 소독한 후 상토에 파종하였다. 이후 25℃ 생장실에서 30 cm 높이로 광원을 설치하여 8일간 광을 처리하였다. 광조건은 청색광 450 nm, 적색광 650 nm, 원적색광 730 nm 그리고 형광등 및 암처리를 대조구로 사용하였다.
2. 실험방법
(1) 시료 전 처리
시료를 믹서로 분쇄한 후 1 g당 70% 메탄올 50 ㎖를 첨가하여 50℃에서 150 rpm으로 24시간 동안 교반하여 추출한 후 여과지로 여과한 후 5,500 rpm으로 재 원심분리하여 상등액을 회전증발기(rotary evaporator)를 이용하여 유기용매를 제거한 후 동결 건조하여 사용하였다.
(2) 사포나린(saponarin) 함량
(가) 시료 전처리
동결 건조된 보리새싹(5 g)을 잘게 자른 뒤, 80% 에탄올(200 mL)로 24시간 동안 교반하여 추출하였다. 추출물의 에탄올을 증발기를 이용하여 제거한 후, 동결 건조시켜 분말상태의 시료를 얻는다. 분말 시료의 각각의 양은 표 1에 표시하였다. 분말 시료 500 ㎎을 취하여 소량의 3차 증류수에 녹인 후, XAD-2 컬럼 크로마토그래피(amberlite XAD-2, 1.25×15 cm)를 사용하여 0, 20, 30, 40, 50% 메탄올 용액(각, 100 mL)으로 추출하였다. 각각 추출물의 메탄올을 증발기로 제거한 후 동결 건조하여 분말상태의 시료를 얻었다.
| LED 처리 | Dark | White | F-red | Blue | Red |
| 분말 시료의 양(g) | 1.631 | 1.374 | 1.901 | 2.012 | 1.079 |
Dark: 암처리, White: 형광등 처리, F-red: 원적색광 처리, Blue: 청색광 처리, Red: 적색광 처리
(나) HPLC 조건
HPLC 기기는 S2100 Solvent delivery system, S7131 reagent organizer, S3210 UV-Vis detector로 구성된 SYKAM 제품을 사용하였다. 또한 컬럼은 sunfire C18 컬럼(4.6×250mm, 5.0μm)을 Waters 사에서 구매하여 사용하였으며, 검출기의 측정 파장은 280 nm로 설정하였다. 유속은 분당 1.5 mL로 설정하였고, 10 ㎕를 주입하였다. 이동상 A는 물(0.1% phosphoric acid), 이동상 B는 아세토나이트릴(0.1% phosphoric acid)을 사용하여 gradient mode로 분석하였다. 조성은 표 2에 나타내었으며, 피크의 면적은 chromstar 소프트웨어를 사용하여 구하였다.
| 시간(min) | A(%) | B(%) |
| 초기 | 95 | 5 |
| 10 | 50 | 50 |
| 10 | 95 | 5 |
| 10 | 95 | 5 |
(다) 사포나린 정량 분석
사포나린의 정량분석은 Extrasynthese Co.으로부터 구입한 사포나린을 기준으로 하여 크로마토그램의 농도-면적비에 대해 5, 20, 40, 60, 80, 100 ppm의 농도에서 검량선(도 1)을 작성하고 이를 통해 시료 내 사포나린 함량을 구하였다. 각각의 시료는 3회 반복하여 실험을 실시하여 농도에 따른 면적계산을 표 3에 나타내었다. HPLC에 주입하여 각 시료가 함유하고 있는 사포나린의 양을 정량분석하였다.
| ppm | 1st | 2nd | 3rd | 평균 면적 |
| 5 | 451478 | 393977 | 365358 | 403604.3 |
| 20 | 1341777 | 1220037 | 1211749 | 1257854 |
| 40 | 2177353 | 2259499 | 2324596 | 2253816 |
| 60 | 3220504 | 2990365 | 3129276 | 3113382 |
| 80 | 4305350 | 4271418 | 4637792 | 4404853 |
| 100 | 5823228 | 5130178 | 5485008 | 5479471 |
실시예
1:
보리새싹의
사포나린
(
saponarin
) 함량
(1) HPLC 분석
암처리, 형광등, 청색광, 적색광, 원적색광을 처리한 각각의 보리새싹을 80% 에탄올로 추출한 뒤, XAD-2 컬럼 크로마토그래피(amberlite XAD-2, 1.25×15cm)를 사용하여 0, 20, 30, 40, 50% 메탄올 용액(각, 100 mL)으로 추출하였다. 각각의 샘플은 메탄올에 녹여 100 ppm의 농도로 묽혀서 HPLC에 10 ㎕를 주입하였다. 20, 30% 메탄올 추출물의 경우에는 사포나린이 거의 포함되지 않은 것으로 분석되었고, 40%와 50% 메탄올 추출물에서 사포나린이 각각의 샘플에 다량 함유하고 있음을 확인할 수 있었다. 사포나린을 함유한 30, 40, 50% 메탄올 추출물의 HPLC 데이터를 도 2 내지 4에 표기하였다. 사포나린의 머무름 시간은 18.045분으로 관찰되었다.
(2) 사포나린 함량
사포나린 함량을 정량분석하기 위해 chromstar 소프트웨어를 사용하여 면적을 구하였고, 도 1의 표준검량선을 토대로 100 g 보리새싹에 함유되어 있는 사포나린의 함량을 환산하였다. 환산된 값을 표 4에 표기하였고, 각 광원의 사포닌 함량을 누적그래프(도 5)로 나타내었다. 결과 보리새싹의 기능성 물질인 사포나린은 40, 50% 메탄올에 가장 많이 추출되는 것을 확인할 수 있었고, 또한 100 g의 보리새싹을 기준으로 하였을 때 사포나린 함량은 청색광 처리에서 가장 높게 나타났는데, 대조구인 암처리와 형광등에서 비해 5배 가량의 증가를 보였다. 이러한 결과로, 보리새싹 생산 시 특정 광 파장을 이용하여 기능성 물질의 함량을 증대시킬 수 있을 것으로 기대된다.
| 샘플 | Dark | White | F-red | Blue | Red |
| 30% 메탄올 | 0 | 0 | 0 | 17.9 | 12.8 |
| 40% 메탄올 | 74.1 | 132 | 142 | 539 | 176 |
| 50% 메탄올 | 132 | 103 | 68.5 | 595 | 43.2 |
| 합계 | 206.1 | 235 | 210.5 | 1151.9 | 232 |
Dark: 암처리, White: 형광등 처리, F-red: 원적색광 처리, Blue: 청색광 처리, Red: 적색광 처리
Claims (7)
- 보리새싹을 450 ㎚의 청색광(blue light) 파장의 LED(light emitting diode)로 8일 동안 조사한 보리새싹을 분쇄한 후 메탄올을 첨가하여 추출 및 여과하고 원심분리한 상등액을 회전증발기를 이용하여 유기용매를 제거한 후, 동결건조한 보리새싹을 에탄올로 추출한 추출물의 에탄올을 증발기를 이용하여 제거한 후, 동결건조시켜 분말상태의 보리새싹을 50% 메탄올 용액으로 추출하는 것을 특징으로 하는 보리새싹 추출물의 사포나린(saponarin) 함량을 증가시키는 방법.
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