KR101689112B1

KR101689112B1 - 효소를 이용한 고수율의 해삼추출물의 제조방법

Info

Publication number: KR101689112B1
Application number: KR1020140123372A
Authority: KR
Inventors: 홍광원; 박현미; 김윤미; 정우석
Original assignee: 주식회사 바이오원
Priority date: 2014-09-17
Filing date: 2014-09-17
Publication date: 2016-12-23
Also published as: KR20160033283A

Abstract

본 발명은 (1) 해삼 분말에 프로타멕스(protamex)를 첨가하여 효소분해하는 단계; (2) 상기 단계 (1)에 의해 얻어진 효소분해물을 여과하는 단계; 및 (3) 상기 단계 (2)에 의해 얻어진 여과액을 동결건조하는 단계;를 포함하는 해삼추출물의 제조방법을 제공한다.

Description

효소를 이용한 고수율의 해삼추출물의 제조방법{Preparation Method of Exreacts of Sea Slug with High Yield Using Enzyme}

본 발명은 해삼추출물의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 생리활성물질이 풍부한 해삼의 추출물을 고수율로 간단하고 저렴한 방법을 통해 얻을 수 있는 고수율의 해삼추출물의 제조방법에 관한 것이다.

해삼은 중국을 비롯한 동양에서 예로부터 진액을 보하는 약으로서, 당뇨병, 천식 등에 탁월한 효과를 나타내고, 여름에 온도 상승으로 땀을 많이 흘려 기력상실과 허탈상태에 빠졌을 때 기력을 되찾을 수 있는 약으로 알려져 있다. 해삼은 몸의 일부가 절단되었을 때 3개월만에 절단부위가 원상 복귀되고, 내장이 제거되어도 1개월만에 새로운 내장이 생기는 놀라운 복원력을 가지고 있는 바, 한방과 민간요법에서는 해삼이 인체 단핵세포와 거식세포의 담식능력을 제고시켜 면역기능을 왕성하게 하고 상처의 치료에 효과가 있는 것으로 알려져 있다.

또한, 현대과학에 의해 밝혀진 바에 의하면, 해삼에는 단백질과 비타민 B류가 풍부하고, 요오드 성분이 많이 함유되어 있으며, 각종 식품 및 의약품의 원료로 사용되는 콘드로이틴성분이 다량 함유되어 있다고 한다.

해삼의 주요성분은 당단백질과 황산콘드로이틴이며 당단백질로는 주로 퓨코스(fucose), 글루코스, 만누론산(mannuronic acid), N-아세틸글루코사민 등의 다당류로 주로 구성되어 있다.

해삼의 영양학적 연구로는 혈소판 응집에 주요인이 되는 산성 점액성 다당류(acidic mucopolysaccaride)에 관한 연구 및 황산콘드로이틴과 같은 구조를 가지는 황산화 다당류의 구조 특성에 관한 연구가 있으며(Vieira et al., J. Biol. Chem.,263, 18176, 1998), 해삼의 체벽에서 분리한 글루코사미노글리칸의 구성성분과 함량을 보고한 것이 있고(Kariya et al.,J. Biol. Chem., 265, 5081, 1990), 해삼 체벽에서 추출한 황산콘드로이틴의 구조를 밝힌 것이 있다(Vieira et al., J. Biol.Chem., 266, 13530, 1991).

이와 같이 주로 점착성이 있는 당단백질로 구성된 해삼은 유통 중 산소와의 접촉을 통해 쉽게 변질될 수 있으며 이와 같은 단점을 극복하기 위하여 해삼은 생 것을 잡아 냉장보관한 후 수일 내로 먹는 경우가 아니면 통상적으로 건조시켜 유통시켜야 한다.

하지만, 건해삼 자체만으로도 영양성분이나 생리활성성분이 충분하여 식품학상 가치가 높은 것이 사실이지만, 여타 다른 가공식품의 첨가물로써 제공되어질 수 없기에 부가가치를 보다 높이는데 있어서 한계가 있고, 이를 위해 추출물의 형태로써 가공되어질 것이 요구된다. 해삼을 이용한 추출물의 제조공정으로 주로 열수추출방법이 알려져 있으나, 이러한 방법에 의하면 추출수율이 크지 않아 다량의 해삼이 요구되는 비경제성이 문제시되고 있다.

이에 본 발명자들은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 그 목적은 생리활성물질이 풍부한 해삼의 추출물을 고수율로 간단하고 저렴한 방법을 통해 얻을 수 있는 고수율의 해삼추출물의 제조방법을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 기술적 과제는 다음과 같은 수단에 의해 달성되어진다.

(1) 생해삼의 내장을 제거한 후 해삼의 중량대비 3~5배의 물을 가하여 90~100℃에서 10~60분간 1차 자숙하는 단계;
(2) 상기 1차 자숙을 거친 해삼을 -20~-18℃로 1~2일간 냉동보관하는 단계;
(3) 상기 냉동보관된 해삼을 원료로 해삼의 중량대비 3~5배의 물을 가하여 90~100℃에서 10~60분간 2차 자숙하는 단계;
(4) 상기 2차 자숙된 해삼을 건조하여 2~3mm 정도의 직경을 갖는 크기로 분쇄하여 해삼분말을 얻는 단계;
(5) 상기 단계 (4)에서 얻은 해삼분말 100중량부에 대하여 프로타멕스와 프로텍스가 중량비로 1:0.5~1:1로 조성된 복합효소를 0.01~10 중량부가 되도록 첨가하여 35~45℃에서 5~10 시간동안 반응시키되, 반응시키는 과정에서 1~10kHz의 저주파를 이용하여 6~7시간 동안 처리하여 효소분해물을 얻는 단계;
(6) 상기 단계 (5)에 의해 얻어진 효소분해물을 3M 페이퍼를 이용하여 증류수로 씻어주면서 감압여과하는 단계; 및
(7) 상기 단계 (6)에 의해 얻어진 감압여과액을 동결건조하는 단계;
를 포함하는 해삼추출물의 제조방법.

삭제

상기와 같이 본 발명에 의하면, 생리활성물질이 풍부한 해삼의 추출물을 고수율로 간단하고 저렴한 방법을 통해 얻을 수 있어 해삼양식업자의 소득증진은 물론이거니와 국민건강의 증진에도 기여하고, 나아가 해삼추출물의 수출을 통해 국가경제의 성장에도 크게 기여할 것으로 기대된다.

도 1은 본 발명에 따른 해삼추출물의 공정흐름도.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 해삼추출물의 제조방법은,
(1) 생해삼의 내장을 제거한 후 해삼의 중량대비 3~5배의 물을 가하여 90~100℃에서 10~60분간 1차 자숙하는 단계;
(2) 상기 1차 자숙을 거친 해삼을 -20~-18℃로 1~2일간 냉동보관하는 단계;
(3) 상기 냉동보관된 해삼을 원료로 해삼의 중량대비 3~5배의 물을 가하여 90~100℃에서 10~60분간 2차 자숙하는 단계;
(4) 상기 2차 자숙된 해삼을 건조하여 2~3mm 정도의 직경을 갖는 크기로 분쇄하여 해삼분말을 얻는 단계;
(5) 상기 단계 (4)에서 얻은 해삼분말 100중량부에 대하여 프로타멕스와 프로텍스가 중량비로 1:0.5~1:1로 조성된 복합효소를 0.01~10 중량부가 되도록 첨가하여 35~45℃에서 5~10 시간동안 반응시키되, 반응시키는 과정에서 1~10kHz의 저주파를 이용하여 6~7시간 동안 처리하여 효소분해물을 얻는 단계;
(6) 상기 단계 (5)에 의해 얻어진 효소분해물을 3M 페이퍼를 이용하여 증류수로 씻어주면서 감압여과하는 단계; 및
(7) 상기 단계 (6)에 의해 얻어진 감압여과액을 동결건조하는 단계;를 포함한다.

삭제

이하, 본 발명의 내용을 도 1을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서는 생리활성물질이 풍부한 해삼의 추출물을 고수율로 간단하고 저렴한 방법을 통해 얻기 위하여 해삼 분말을 이용한다.

해삼 분말은 바람직하게는 생해삼으로부터 내장을 제거한 후 1차 자숙하는 단계; 상기 1차 자숙을 거친 해삼을 냉동보관하는 단계; 상기 냉동보관된 해삼을 2차 자숙하는 단계; 및 상기 2차 자숙된 해삼을 건조하여 분쇄하는 단계를 거쳐 얻어진 것으로 하는 것이 좋다.

상기 1차 자숙과정은 내장을 제거한 해삼을 원료로 하여 해삼의 중량대비 3~5배의 물을 가하여 자숙하는 과정을 포함한다.

1차 자숙과정은 바람직하게는 90~100℃에서 수행되어지며, 만일 90℃ 미만으로 자숙할 경우 자숙이 충분하게 이루어지기 어렵고, 100℃를 초과할 경우 각종 생리활성물질의 용출 내지 파괴의 우려가 높다.

이때 1차 자숙시간은 바람직하게는 10~60분간 수행하는 것으로 한다. 상기 시간을 초과할 경우에는 해삼의 각종 생리활성물질 내지 기능성 유용성분이 파괴되어질 우려가 있어 바람직하지 않다.

상기 1차 자숙을 거친 해삼의 냉동보관은 -20 ~ -18℃에서 수행하며, 이는 보존성을 좋게 하여 필요시마다 꺼내어 사용할 수 있도록 하기 위한 효과뿐만 아니라, 추출물의 수율을 증가시키기 위해 후속하는 2차 자숙과정을 위해서도 요구되어진다. 이러한 목적을 위해 냉동보관은 바람직하게는 1~2일간 수행되어진다.

냉동보관을 거친 1차 자숙해삼을 원료로 하여 1차 자숙과정에서와 마찬가지로 해삼의 중량대비 3~5배의 물을 가하여 2차 자숙하는 과정을 수행한다.

2차 자숙과정은 바람직하게는 90~100℃에서 수행되어지며, 만일 90℃ 미만으로 자숙할 경우 자숙이 충분하게 이루어지기 어렵고, 100℃를 초과할 경우 각종 생리활성물질의 용출 내지 파괴의 우려가 높다.

이때 2차 자숙시간은 1차 자숙과정에서와 마찬가지로 바람직하게는 10~60분간 수행하는 것으로 한다. 상기 시간을 초과할 경우에는 해삼의 각종 생리활성물질 내지 기능성 유용성분이 파괴되어질 우려가 있어 바람직하지 않다.

상기와 같은 과정을 거쳐 준비된 2차 자숙해삼은 드라이오븐(dry oven)에 건조한 후, 믹서기 등을 이용하여 분쇄하여 추출원료로써 준비되어진다. 이때, 믹서기를 이용한 분쇄는 2~3mm 정도의 직경을 갖는 크기로 분쇄하는 것이 추출물의 수율을 극대화함에 있어 바람직하다.

보다 바람직하게는 2차 자숙해삼을 드라이오븐에서 건조한 후 팽화장치를 이용하여 10~13kg/㎠, 110~130℃에서 2~10분간 팽화한 팽화해삼을 얻은 후, 믹서기를 이용하여 분쇄한 것을 추출원료로 하는 것이 추출수율을 극대화함에 있어 좋다.

상기와 같은 과정을 거쳐 준비된 해삼분말에 단백질 분해효소로써 프로타멕스(protamex)를 첨가하여 효소반응시키는 과정을 수행한다. 이때 프로타멕스는 해삼분말 100 중량부에 대하여 0.01~10 중량부 되도록 첨가하는 것이 바람직하다.

프로타멕스에 의한 효소추출과정은 일반적으로 열수추출 내지 유기용매추출 과정에 비하여 추출물의 수율을 크게 개선할 뿐만 아니라, 다른 단백질 분해효소를 단독으로 적용한 경우에 비하여도 추출물의 수율을 크게 증가시킬 수 있는 점에서 바람직하다.

프로타멕스에 의한 효소추출과정은 35~45℃, 보다 바람직하게는 40℃에서 5~10 시간, 보다 바람직하게는 6~7 시간 동안 반응시키는 것이 바람직하다. 상기와 같은 조건하에서 추출물의 수율은 극대화되어진다.

본 발명에서는 효소를 이용한 추출수율을 보다 증진시키기 위해 효소를 반응시키는 과정에서 1~10kHz의 저주파를 이용하여 6~7시간 동안 처리하여 주는 것이 바람직하다.

보다 바람직하게는 프로타멕스를 단독으로 사용하는 것 보다는 프로텍스를 소정의 비율로 혼합하여 처리하는 것이 수율개선의 측면에서 좋다. 바람직하게는 중량비로 프로타멕스:프로텍스=1:0.5~1:1의 비율로 혼합조성하여 주는 것이다.

상기와 같이 분말해삼에 대한 효소추출과정을 거친 후 얻어진 효소추출물을 수거하여 감압여과한다. 감압여과과정은 바람직하게는 3M 페이퍼가 장착된 장비 내지는 통상적으로 사용되어지는 다른 어떠한 감압여과장치를 이용하여 수행되어질 수도 있다.

예를 들어, 감압여과방법의 하나로 진공펌프를 이용하여 1기압 이하의 진공도를 유지하면서 연속적으로 수행할 수 있으며, 고압펌프를 이용하여 45~55kgf/cm² 정도의 압력으로 분당 10~14리터의 효소추출물을 역삼투막에 공급하여 염을 제거할 수 있으며, 이때 염이 제거된 효소추출물은 분당 1~3리터가 발생할 수 있다.

상기와 같은 감압여과 과정을 거쳐 얻어진 여과액은 동결건조과정을 거쳐 건조시킨다. 동결건조물은 추출물질을 동결시키고, 수증기의 부분압을 낮춤으로써 얼음을 직접 증기로 만드는 승화에 의해 얻어진다. 여기서 부분압을 낮춘다는 의미는 물의 3중점 이하로 압력을 낮춘다는 것을 의미하고(6 mbar or 4.6 Torr), 낮은 압력하에서 얼음의 형태를 가지는 수분은 열 에너지를 공급함으로써 액체로 변하는 것이 아니라 수증기로 직접 승화한다. 승화된 얼음 결정체들은 공간을 남기기 때문에, 건조된 물질은 무수히 많은 틈을 포함하고 있어서, 수분 흡수가 용이해 재수화 (re-hydration)시 완전하게 재용해되는 특성을 제공하게 된다.

상기와 같은 과정을 거쳐 생리활성물질이 풍부한 해삼의 추출물을 고수율로 간단하고 저렴한 방법을 통해 얻을 수 있게 된다.

이하 본 발명의 내용을 실시예를 참조하여 보다 상세하게 설명하고자 하나 이들 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위한 것일 뿐 이에 의해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것으로 해석되어져서는 아니된다.

[실시예 1] 해삼분말의 제조

도 1에 도시한 바와 같이, 먼저 생해삼을 구입하여 내장을 제거한 후 100℃로 30분간 끓여 1차 자숙공정을 수행하였다. 상기 1차 자숙을 거친 해삼을 -20℃에서 1일간 냉동보관한 후, 다시 100℃로 30분간 끓여 2차 자숙공정을 수행하였다.

상기와 같은 과정을 거쳐 준비된 2차 자숙해삼을 드라이오븐(dry oven)에 넣고 건조한 후, 믹서기를 이용하여 분쇄한 후 메쉬로 체걸음을 하여 직경 2~3 mm 분말을 얻었다.

[실시예 2] 팽화 해삼분말의 제조

2차 자숙해삼을 드라이오븐에서 건조한 후 팽화장치를 이용하여 12kg/㎠, 130℃에서 10분간 팽화한 팽화해삼을 얻은 후, 믹서기를 이용하여 분쇄한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 과정에 의해 해삼분말을 제조하였다.

[실시예 3] 최적 효소 및 시료 선별

실시예 1의 자숙시료, 건조시료, 및 분말시료, 및 실시예 2의 팽화 분말시료를 각각 2g씩 취하여 4개의 50ml 코니컬 튜브(Conical tube)에 각각 담았다. 단백질 분해효소로써, 프로텍스(Protex), 프로타멕스(Protamex)를 20㎕씩 30ml 증류수와 함께 각각의 시료에 넣어주었다.

프로텍스를 단독으로 첨가한 대조구는 65℃ 수조에서 6 시간 반응시키고, 본 발명에 따른 프로타멕스(Protamex)를 첨가한 실험구는 40℃ 수조에서 6 시간 반응시켰다.

상기와 같이 효소반응을 수행한 결과에서 육안으로 관찰하였을 때, 프로타멕스를 사용한 시료에서 효소의 분해능이 가장 높은 것으로 나타나 프로타멕스를 주 효소로써 선택하고, 후속 실험에 사용하였다.

상기와 같이 분말해삼에 대한 효소반응을 거친 후 얻어진 프로타멕스 추출물을 수거하여 감압여과하였다. 감압여과과정은 3M Paper를 사용하여 증류수로 씻어주며 여과하였다.(표 1 참고). 이때 걸러지지 않은 부유물은 건조 후 무게를 측정하여 얼마나 효소반응하였는지 계산하였다.

	실시예1 (자숙시료)	실시예1 (건조시료)	실시예 1 (분말시료)	실시예2 (분말시료)
여과되지 않은 잔여물의 양	0.72g	1.03g	0.24g	0.15g
효소의 분해능	64.0%	48.5%	88.0%	92.5%

상기 표 1의 결과에서 확인할 수 있듯이, 실시에 1 및 실시예 2의 분말시료가 효소반응이 가장 좋은 것으로 나타났다.

[실시예 4] 프로타멕스를 이용한 해삼 추출물의 제조

실시예 1에서 얻은 해삼분말 시료를 1000ml 플라스크에 30g 넣은 후, 프로타멕스(Protamex) 300 mg과 증류수 450ml를 넣어준 뒤, 40℃ 수조에서 6 시간 반응시켰다. 효소반응을 마친 후, 3M 페이퍼를 사용하여 증류수를 씻어주면서 감압여과를 실시하였고, 여과된 용액은 동결건조하였다.

동결건조한 추출물을 50ml 코니컬 튜브에 담아 튜브를 알루미늄 호일로 감싼 다음, -20℃ 냉동고에 보관하였다.

삭제

[실시예 6] 프로타멕스를 이용한 해삼 추출물의 제조

실시예 4에서 효소로써 프로타멕스(Protamex) 200 mg과 프로텍스 100 mg을 혼합조성하여 사용한 것을 제외하고는 동일한 과정에 의해 추출물을 제조하였다.

삭제

[실시예 8] 프로타멕스를 이용한 해삼 추출물의 제조

실시예 4에서 프로타멕스를 반응시키는 과정에서 10kHz의 저주파를 이용하여 6시간 동안 처리하여 준 것을 제외하고는 동일한 과정에 의해 추출물을 제조하였다.

시료	효소분해+동결건조 후 시료무게	수율
실시예 4	17.9g	59.7%
실시예 6	18.2	60.7%
실시예 8	19.3	64.3%

대조구로 에탄올 추출법을 이용하여 얻은 해삼의 추출물을 얻었으며, 실험과정은 다음과 같으며, 결과를 표 3에 나타내었다.

먼저, 1400ml 에탄올과 600ml 증류수로 70% 에탄올을 제조하고, 삼각플라스크에 얻어낸 해삼 분말시료 410g과 70% 에탄올 2000ml를 넣어준 뒤, 호일로 입구를 감싼 다음 2시간 동안 소니케이션을 실시하였다. 그런 다음, 상온에서 밤새 추출하고 300mm 여과 페이퍼(ADVANTEC. LOT NO. 70712907)를 이용하여 필터링하였다. 얻어진 추출액을 감압농축기에 넣어준 뒤, 에탄올만 감압농축하고, 물만 얻어내어 트레이에 담아 Deep Freezer에서 얼린 뒤, 동결건조시켰다.

건조 해삼무게	에탄올 추출후 무게	동결건조후 무게	수율
410g	670.77g(물 포함)	49.3g	12.024%

상기와 같은 실험결과에서 에탄올을 이용한 추출법에 비하여 프로타멕스 효소를 이용한 추출방법의 수율이 훨씬 좋은 것으로 확인되었다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 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

(1) 생해삼의 내장을 제거한 후 해삼의 중량대비 3~5배의 물을 가하여 90~100℃에서 10~60분간 1차 자숙하는 단계;
(2) 상기 1차 자숙을 거친 해삼을 -20~-18℃로 1~2일간 냉동보관하는 단계;
(3) 상기 냉동보관된 해삼을 원료로 해삼의 중량대비 3~5배의 물을 가하여 90~100℃에서 10~60분간 2차 자숙하는 단계;
(4) 상기 2차 자숙된 해삼을 건조하여 2~3mm 정도의 직경을 갖는 크기로 분쇄하여 해삼분말을 얻는 단계;
(5) 상기 단계 (4)에서 얻은 해삼분말 100중량부에 대하여 프로타멕스와 프로텍스가 중량비로 1:0.5~1:1로 조성된 복합효소를 0.01~10 중량부가 되도록 첨가하여 35~45℃에서 5~10 시간동안 반응시키되, 반응시키는 과정에서 1~10kHz의 저주파를 이용하여 6~7시간 동안 처리하여 효소분해물을 얻는 단계;
(6) 상기 단계 (5)에 의해 얻어진 효소분해물을 3M 페이퍼를 이용하여 증류수로 씻어주면서 감압여과하는 단계; 및
(7) 상기 단계 (6)에 의해 얻어진 감압여과액을 동결건조하는 단계;
를 포함하는 해삼추출물의 제조방법.
삭제
제 1항에 있어서, 2차 자숙된 해삼을 건조하여 분쇄하는 단계는,
2차 자숙된 해삼을 드라이오븐에서 건조한 후 팽화장치를 이용하여 10~13kg/㎠, 110~130℃에서 2~10분간 팽화한 팽화해삼을 얻은 후, 믹서기를 이용하여 분쇄하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해삼추출물의 제조방법.
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