KR101712699B1 - 홍삼 발효 조성물의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 홍삼 발효 조성물 - Google Patents

홍삼 발효 조성물의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 홍삼 발효 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 홍삼 고형물을 절편화하여 복수의 홍삼 절편들을 준비하는 소형화 단계, 상기 홍삼 절편을 살균하는 전처리 단계, 상기 전처리 단계를 거친 홍삼 절편들에 아스퍼질러스 오리제 균주를 혼합시켜 홍삼-균주 혼합물을 준비하는 접종 단계. 상기 홍삼-균주 혼합물을 발효시켜 홍삼 발효물을 생성하는 발효 단계, 및 상기 홍삼 발효물을 건조시켜 건조 홍삼 발효물을 수득하는 건조 단계를 포함하는 홍삼 발효 조성물의 제조방법을 제공한다.

Description

홍삼 발효 조성물의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 홍삼 발효 조성물{METHOD OF MANUFACTURING FERMENTATED COMPOSITION OF RED GINSENG, AND FERMENTATED COMPOSITION OF RED GINSENG MANUFACTURED BY USING THE SAME}
본 기술은 식품 분야의 기술로서, 구체적으로는 홍삼의 발효에 관한 기술이다.
근래에 들어 고령화 사회가 도래함에 따라 식품 중에서 건강에 도움이 되는 여러 가지 성분이 발견되거나, 이미 알려진 성분에도 새로운 작용이 알려지며, 많은 건강기능성 식품들이 각광을 받고 있는 추세이다. 또한 이것들을 배합 또는 증량한 식품 및 건강기능식품 첨가물에 대한 관심도 많아지고 있다.
인삼은 한국을 대표하는 약용식물로서, 수 천년 동안 위장병 치료, 혈액순환 촉진, 활력 증강 등에 전통적으로 사용되었으며, 현대 의학에서는 항당뇨, 항산화, 항암 등 다양한 면역 증강기능에 대한 효과가 보고되었다. 이러한 인삼은 대개 4년까지는 똑같이 자라지만 4년 이후부터는 토양 환경, 재배자의 기술에 따라 질이 크게 달라진다. 이런 이유로 인삼을 가공한 홍삼의 복용이 늘어나고 있는 추세이며, 우리나라 사람이 가장 애용하는 건강기능식품으로 홍삼의 소비도 점점 늘어나고 있다. 홍삼의 제조 공정에서 우리 몸에 좋은 여러 가지 새로운 생리활성 성분들이 생성된다. 이들 성분들은 수삼이나 백삼에는 없는 홍삼 특유의 성분이다. 또한 홍삼은 수삼 등에 비해 오래 보관할 수 있는 장점이 있어 그 이용 또한 늘어나고 있다.
홍삼의 특징으로 첫 번째는 증기로 찌는 과정에서 생삼의 독소들이 제거되고 신체에 유익한 새로운 생리활성 성분들이 생성되며, 두 번째로, 수삼 백삼 등 다른 어떤 인삼보다 가장 많은 종류의 진세노사이드가 들어 있다. 세 번째로, 신체에 유효한 성분의 함량이 높아 면역 기능 강화에 도움을 주고, 네 번째로는 체질 개선에 도움을 주며, 다섯 번째로는 정상 세포의 왕성한 활동을 도와주며, 여섯 번째로는 소화 흡수가 잘 되어 남녀노소 누구나 복용해도 좋으며, 일곱 번째로는 장기간 보관해도 내용 성분의 변화가 없는 것 등의 많은 장점을 가진다.
홍삼의 약리 작용을 하는 물질로는 진세노사이드 성분들을 꼽을 수 있는데, 홍삼의 제조 과정에서 인삼의 주요 약리 작용을 하는 진세노사이드의 화학구조가 변한다. 이때 항암성분, 항당뇨 성분, 항염증 성분, 항산화 성분, 간 기능 해독 성분, 중금속 해독 성분 등 수삼에는 없거나 함유량이 극히 미미했던 성분 10여 가지가 새로 생겨나거나 함유량이 몇 배로 커진다. 이러한 성분들 중 주요 성분 중 하나인 사포닌은 진세노사이드이며 프로토파낙사디올(protopanaxadiol)계인 진세노사이드 Rb1, Rb2, Rc, Re, Rg1 및 Rf 등이 알려져 있다. 이러한 성분들이 경구 투여되면 장내 세균의 대사를 받아 컴파운드 K(compopund K)와 같은 화합물로 전환되어 강한 암세포 독성과 암전이 억제 활성을 나타낸다.
구체적으로 장내 세균의 대사를 받는 과정을 살펴보면 먼저 프로토파낙사디올계 화합물인 진세노사이드는 컴파운드 K로 대사된다. 이러한 대사반응은 장내 우세균인 박테로이드(Bacteroides) 속, 푸조박테리움(Fusobacterium) 속, 프레보텔라(Provotella) 속 균주 등에 의해 촉매된다. 또한 프로토파낙사디올계 화합물인 진세노사이드는 이들 속 균주에 의해 최종적으로는 프로토파낙사디올로 대사된다.
이러한 진세노사이드 성분들은 사람의 장(腸)에서 서식하고 있는 '프라보텔라오리스'라는 미생물에 의해 분해되어야만 우리 몸속에서 흡수되어 효과가 나타난다. 그러나 사람마다 이 미생물 보유량의 차이가 크다. 즉 우리나라 사람 중 37.5%는 진세노사이드를 분해할 수 있는 효소가 아예 없거나 효소성분 중 일부가 결여되 사포닌을 제대로 분해할 수 없는 상태이다. 따라서 이들은 홍삼을 복용해도 효과를 볼 수 없다. 이러한 흡수율의 차이를 최소화하기 위해, 홍삼을 미리 미생물로 발효시킴으로써 개인차를 극복하고 홍삼의 체내 흡수율의 증대시키고자 하는 노력은 계속되고 있다.
본 발명은 홍삼의 유효성분인 진세노사이드의 함량을 증가시킬 수 있는 발효방법을 포함한 홍삼 발효 조성물의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법에 의하여 제조되고, 진세노사이드의 함량이 미처리된 홍삼의 함량보다 증가된 홍삼 발효 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 홍삼 발효 조성물의 제조방법은 홍삼 및 아스퍼질러스 오리제(Aspergillus oryzae, 황국균) 균주를 혼합하여 발효시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 홍삼 발효 조성물의 제조방법은, 홍삼 고형물을 절편화하여 복수의 홍삼 절편들을 준비하는 소형화 단계. 상기 홍삼 절편을 살균처리하는 전처리 단계, 상기 전처리 단계를 거친 홍삼 절편들에 아스퍼질러스 오리제 균주를 혼합시켜 홍감-균주 혼합물을 준비하는 접종 단계, 상기 홍감-균주 혼합물을 발효시켜 홍삼 발효물을 생성하는 발효 단계, 및 상기 홍삼 발효물을 건조시켜 건조 홍삼 발효물을 수득하는 건조 단계를 포함한다.
상기 전처리 단계에서 상기 홍삼 절편의 수분함량은 10 내지 30 중량%로 조절될 수 있다. 또한, 상기 전처리 단계의 살균은 90 내지 110℃의 온도 조건 하에서 1 내지 30분 동안 이루어질 수 있다.
상기 접종 단계 및 발효 단계는 30 내지 50℃의 온도 및 10 내지 30%의 습도 조건 하에서 이루어질 수 있으며, 상기 아스퍼질러스 오리제 균주는 상기 홍삼-균주 혼합물 내에 5 중량% 이하로 혼합될 수 있다. 상기 발효는 24시간 내지 120시간 동안 이루어질 수 있다.
상기 건조를 통하여 상기 건조 홍삼 발효물의 수분함량은 1 내지 10 중량%로 조절죌 수 있다.
상기 홍삼 발효물은 상기 홍삼 고형물 대비 진세노사이드 함량이 적어도 50% 증가될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 홍삼 발효 조성물은, 아스퍼질러스 균주의 대사산물 및 아스퍼질러스 균주를 포함하며, 진세노사이드의 함량이 증가된 홍삼 발효 조성물을 포함한다.
본 발명에 따른 홍삼 발효 조성물의 제조방법은, 미생물의 활성을 위한 다른 첨가물 없이 홍삼 및 균주만으로 발효가 이루어질 수 있어 발효 효율을 증가 시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 아스퍼질러스 오리제(Aspergillus oryzae, 황국균)을 이용한 발효를 통하여, 미처리된 홍삼에 포함된 진세노사이드의 함량을 적어도 50% 이상 현저히 증가시킬 수 있다.
나아가, 제조된 홍삼 발효 조성물은 건조된 형태로서, 분말화된 형상이거나 과립형 또는 정제형 등으로 용이하게 가공됨으로써 다양한 분야에 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 홍삼 발효 조성물의 제조 방법을 개념적으로 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 홍삼 고형물의 발효 전 진세노사이드의 함량을 측정한 결과가 표시된 검사성적서이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 홍삼 발효물의 발효 후 진세노사이드의 함량을 측정한 결과가 표시된 검사성적서이다.
도 4 내지 도 6은 각각 순서대로 과립형, 분말형 및 정제형으로 성형된 홍합 발효 조성물의 모습을 나타낸 사진들이다.
이하, 본 발명에 따른 홍삼 발효 조성물의 제조방법을 자세하게 설명하도록 한다. 그러나 하기 설명들은 본 발명에 대한 예시적인 기재일 뿐, 하기 설명에 의하여 본 발명의 기술사상이 국한되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상은 후술할 청구범위에 의하여 정해진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 홍삼 발효 조성물의 제조방법을 개념적으로 도시한 순서도이다.
도 1을 참조하면, 홍삼 발효 조성물을 제조하기 위해서 우선 홍삼 고형물의 소형화 단계(S110)를 수행한다. 상기 소형화 단계(S110)에서는 홍삼 고형물을 절편화하여 소형화 하는 단계이다. 예를들어, 상기 절편의 크기가 0.1 내지 1cm 이내가 되도록 소형화 단계(S110)를 거칠 수 있다. 상기 소형화 단계(S110)는 파쇄나 분쇄 등의 방법으로 이루어질 수도 있다. 이와 같이, 소형화 단계를 수행하는 것은, 홍삼 고형물의 균일성을 확보하고, 발효 균주인 아스퍼질러스 오리제(Aspergillus oryzae, 황국균) 균주를 접종하기 전, 균주와의 접촉 면적을 극대화 함으로써 발효효율을 증가시키기 위함이다. 홍삼 고형물로서는 10% 이하의 수분을 포함하는 건조된 상태의 홍삼 고형물이 사용될 수 있다.
소형화된 상기 홍삼 절편들은 다음 단계인 전처리 단계(S120)를 거치게 된다. 상기 전처리 단계(S120)는 가습 단계 및 살균 단계로 이루어진다. 상기 가습 단계는 홍삼 절편들의 수분함량을 조절하기 위하여 이루어진다. 상기 가습 단계에서는 아스퍼질러스 오리제 균주 생장의 호적조건을 유지하기 위하여 홍삼 절편들의 수분의 함량을 10 내지 20 중량%로 조절하는 선결적인 단계이다.
선결적으로 수분함량이 1차적으로 조절된 홍삼 절편들은 90 내지 110℃의 온도조건 하에서 1 내지 30분 동안 살균되는 살균 단계를 거치게 된다. 상기 살균 단계는 상기 홍삼 절편들의 표면 등에 분포하는 외부 균주를 제거하여 아스퍼질러스 오리제 균주의 원활한 생장을 위해 경쟁관계에 있는 미생물을 제거하는 효과를 가진다. 또한, 살균 단계를 거치게 되면 홍삼 절편의 세포벽이 약화 또는 완화되어 아스퍼질러스 오리제 균주의 초기 접종시 균주의 생착률이 높아질 수 있다.
상기 아스퍼질러스 오리제 균주는 누룩곰팡이의 대표균으로 청주, 일본식 된장, 간장류 제조에 사용되는 균주이다. 상기 균주는 전분 당화력, 단백 분해력이 강하고 한 때는 소화제 제조에도 사용되었다.
상기 전처리 단계를 거친 홍삼 절편들은 접종단계(S130)를 거치게 된다. 상기 접종 단계(S130)에서는 본 발명의 아스퍼질러스 오리제 균주를 상기 전처리 단계를 거친 홍삼 절편들에 혼합시켜 홍삼-균주 혼합물을 만든다. 이때, 아스퍼질러스 오리제 균주는 홍삼-균주 혼합물 전체 중량에 대하여 10 중량% 이하의 함량이 되도록 혼합된다. 상기 함량이 10 중량%을 초과하면, 발효 효율이 떨어질 수 있으며, 제조 단가 증가의 원인이 될 수 있다. 상기 접종 시 온도는 30 내지 50℃, 습도는 15 내지 30%로 유지시켜 상기 아스퍼질러스 오리제 균주가 접종시 생착할 수 있는 호적조건을 유지시켜준다. 상기 온도 및 습도 조건은 다른 경쟁관계에 있는 균주들의 생장을 저해하고 본 발명의 아스퍼질러스 오리제 균주가 생착하는 호적조건을 만족시켜, 아스퍼질러스 오리제 균주의 생착률을 높일 수 있다.
상기 홍삼-균주 혼합물은 발효 단계(S140)를 진행하게 된다. 상기 발효단계(S140)에서는 발효로 인한 발열이 일어나기 때문에 상기 홍삼-균주 혼합물의 온도와 습도의 변화가 일어날 수 있다. 따라서 지속적으로 온도 및 습도를 모니터링하여 상기 홍삼-균주 혼합물의 온도는 30 내지 50℃ 이내로 유지시켜주며, 습도는 15 내지 30% 이내로 유지시켜준다. 상기 발효 단계(S140)는 24시간 내지 120시간 동안 진행이 되게 되어 홍삼 발효 조성물이 생성된다. 상기 발효단계(S140)를 통하여 상기 홍삼 발효 조성물은 발효 홍삼, 상기 홍삼 균주 혼합물 내의 아스퍼질러스 오리제 균주에 의한 생성물인 아밀라아제, 프로테아제 등의 대사산물과 아스퍼질러스 오리제 생균 발효된 홍삼 성분를 포함하며, 상기 홍삼 발효 조성물은 발효 단계를 통하여 홍삼의 유효성분 중 하나인 진세노사이드 성분이 적어도 50% 증가하게 된다. 상기 발효 단계에서 온도가 50℃ 이상이 되거나, 습도가 30% 이상이 될 경우에는 본 발명의 아스퍼질러스 오리제 균주의 배양이 잘 이루어지지 않을 수 있으며, 다른 미생물의 생육이 활성화되어 바람직하지 않은 결과를 초래할 수 있다.
상기 홍삼 발효물은 발효단계(S140)가 끝나고 나면 건조 단계(S150)를 통하게 된다. 상기 건조 단계(S150)는 열풍 건조, 자연 건조, 고열에 의한 건조 등의 건조 방법이 선택될 수 있으며, 상기 건조 단계는 홍삼 발효 조성물의 수분 함량이 1 내지 10% 이내가 되도록 진행되어 건조 홍삼 발효물이 생성된다. 상기 건조 홍삼 발효 조성물의 수분 함량이 10% 이상이 될 경우에는 본 발명의 아스퍼질러스 오리제 균주 이외의 다른 미생물의 생장이 일어날 수 있어, 바람직하지 않은 결과가 나타날 수 있다.
상기 건조 홍삼 발효물은 성형 단계(S160)을 통하여 가공하기 용이한 물성으로 가공하여 홍삼 발효 조성물이 된다. 상기 성형단계(S160)의 수행 방법으로는 밀링이나 분쇄 등을 통하여 분말 형상으로 가공될 수 있으며, 상기 분말 형태뿐이 아닌 다른 형상으로도 가공이 될 수 있다.
도 4 내지 6은 상기 성형단계(S160)를 통하여 성형된 홍삼 발효 조성물의 성형물의 사진이다. 도 4는 과립형으로, 도 5는 분말형으로, 그리고 도 6은 정제형으로 성형된 홍삼 발효 조성물을 보여준다. 이외에도 적용되는 기술분야나 제품에 따라 다양한 제형으로 성형될 수 있다.
상기의 제조방법으로 제조된 홍삼 발효 조성물은 아스퍼질러스 오리제 균주의 대사산물, 아스퍼질러스 오리제 균주, 및 발효 홍삼을 포함한다. 상기 대사산사물로는 아밀라아제 효소, 프로테아제 효소 등이 포함되며, 진세노사이드 함량이 발효전 홍삼 절편에 비하여 50% 이상 증가한 홍상 발효 조성물을 포함한다.
상기 홍삼 발효 조성물 및 홍삼 고형물의 진세노사이드 함량을 하기의 실험방법으로 측정하였다.
(1) 시험용액의 조제
1) 분말의 시험용액의 조제
홍삼 고형물 및 상기 홍삼 발효 조성물을 각각 약 1g을 정밀히 달아 250㎖의 환류용 플라스크에 취했다. 50% 메탄올 용액 50㎖를 가하여 70 내지 80℃의 수욕에서 1시간 환류 냉각한 후 식히고 원심분리한 다음 상징액을 농축플라스크에 취했다. 잔류물에 대하여 위의 조작을 1회 더 반복한다. 농축플라스크에 옮긴 상징액을 수욕 중에서 60℃ 이하에서 감압 농축한다. 농축물을 물-아세토니트릴 혼합용매(80:20) 2㎖에 용해한 다음 여과하여 시험용액으로 하였다.
2) 농축액 및 농축액 분말의 시험용액
시료 약 2g을 정밀히 달아 물 50㎖에 완전히 용해한 다음 여과하여 시험용액으로 하였다.
3) 인삼성분함유제품의 시험용액
시료 약 3 내지 4g을 정밀히 달아 물 50㎖에 완전히 용해한 다음 여과하여 시험용액으로 하였다. 시료에 지용성 물질이 포함된 경우, 시료 약 3 내지 4g을 분액여두에 취하고 n-Hexane 100㎖ 및 70% 메탄올 100㎖를 가하여 3시간 동안 진탕 추출하였다. 층이 완전히 분리될 때 까지 정치한 다음 하층을 농축플라스크에 취하여 수욕중에서 감압 농축하고 농축물을 물 10㎖에 용해한 후 여과하여 시험용액으로 하였다.
(2) 표준용액의 조제
진세노사이드 Rg1과 Rb1 표준품 각각을 메탄올에 녹여 여과하여 각각 표준원액(1mg/㎖)을 만들고, 표준원액을 메탄올로 적당히 희석하여 표준용액을 만들었다.
(3) 시험 조작
고속액체크로마토그래프의 측정조건은 칼럼은 옥타데실실릴화한 실리카겔을 충전한 칼럼(ODS 칼럼, 4.6mm X 250mm) 또는 이와 동등 이상의 것을 사용하였으며, 자외부흡광광도검출기에서 203nm에서 측정하였으며, 주입량은 20㎕로 하여 측정하였다. 이동상은 아세토니트릴과 물을 피크의 분리능 등 최적조건을 주기 위하여 Gradient로 측정하였다.
(4) 정량 시험
표준용액과 시험용액을 각각 20㎕씩 주입하여 상기 조건에서 시험하였다. 표준용액의 피크 면적에 의해 구한 검량선을 사용하여 시험용액 중 진세노사이드 Rg1 및 Rb1의 농도(㎍/㎖)를 구하고, 사기의 식에 의하여 시료 중 진세노사이드 Rg1 및 Rb1의 함량(㎍/㎖)을 구하였다.
[계산식]
1) 진세노사이드 Rg1의 함량(mg/g)= S X a X b / 시료채취량(g) / 1,000
2) 진세노사이드 Rb1의 함량(mg/g)= S X a X b / 시료채취량(g) / 1,000
S는 시험용액 중 개별 진세노사이드 농도(㎍/㎖)이고, a는 시험용액의 전량(㎖)이며, b는 희석배수이다.
(5) 시험 결과
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 홍삼 고형물의 발효 전 진세노사이드의 함량을 측정한 결과가 표시된 검사성적서이다.
또한, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 홍삼 발효물의 발효 후 진세노사이드의 함량을 측정한 결과가 표시된 검사성적서이다.
도 2 내지 도 3을 참조하면, 상기 시험방법에 따른 발효 전 홍삼 고형물 및 발효 후 홍삼 발효 조성물의 진세노사이드의 함량은 하기 표1의 결과로 나타났다.
시험 항목 단위 결과
발효 전 홍삼 고형물 중 Rg1과 Rb1의 함량 mg/g 4.34
발효 후 홍삼 발효 조성 물중 Rg1과 Rb1의 함량 mg/g 6.70
상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이 발효 후 홍삼 발효 조성물 및 발효 전 홍삼 고형물의 진세노사이드 함량을 측정한 결과, 발효 전에 비하여 54%의 증가가 이루어진 것을 확인하였다.

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 홍삼 고형물을 절편화하여 복수의 홍삼 절편들을 준비하는 소형화 단계;
    상기 홍삼 절편을 살균하는 전처리 단계;
    상기 전처리 단계를 거친 홍삼 절편들에 아스퍼질러스 오리제 균주를 혼합시켜 홍삼-균주 혼합물을 준비하는 접종 단계;
    상기 홍삼-균주 혼합물을 발효시켜 홍삼 발효물을 생성하는 발효 단계; 및
    상기 홍삼 발효물을 건조시켜 건조 홍삼 발효물을 수득하는 건조 단계를 포함하고,
    상기 전처리 단계는, 아스퍼질러스 오리제 균주 생장의 호적조건을 유지하기 위해 상기 홍삼 절편의 수분함량이 10 내지 30 중량%로 조절되도록 하는 가습 단계를 더 포함하며,
    상기 접종 단계 및 발효 단계는, 상기 아스퍼질러스 오리제 균주의 효과적인 배양을 가능하게 하고, 발효에 필요하지 않은 미생물의 생육을 방지하기 위해 30 내지 50℃의 온도 및 10 내지 30%의 습도 조건 하에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 홍삼 발효 조성물의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서,
    상기 전처리 단계의 살균은 90 내지 110℃의 온도 조건 하에서 1 내지 30분 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 홍삼 발효 조성물의 제조방법.
  5. 삭제
  6. 제2항에 있어서,
    상기 아스퍼질러스 오리제 균주는 상기 홍삼-균주 혼합물 내에 10 중량% 이하로 혼합되는 것을 특징으로 하는 홍삼 발효 조성물의 제조방법.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 발효는 24시간 내지 120시간 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 홍삼 발효 조성물의 제조 방법.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 건조를 통하여 상기 건조 홍삼 발효물의 수분함량은 1 내지 10 중량%로 조절되는 것을 특징으로 하는 홍삼 발효 조성물의 제조방법.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 홍삼 발효물은 상기 홍삼 고형물 대비 진세노사이드 함량이 적어도 50% 증가되는 것을 특징으로 하는 홍삼 발효 조성물의 제조방법.
  10. 제2항의 방법으로 제조되고,
    아스퍼질러스 오리제 균주의 대사산물 및 아스퍼질러스 오리제 균주를 포함하며, 진세노사이드 함량이 증가된 홍삼 발효 조성물.

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