KR101814731B1 - 잣송이 추출물 및 잣기름 초임계 추출 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 잣송이 추출물 및 잣기름 초임계 추출 방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 잣송이와 잣을 초임계 추출하여 잣송이 추출물과 잣기름을 수득하는 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 잣송이 추출물 및 잣기름 초임계 추출 방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 잣송이와 잣을 초임계 추출하여 잣송이 추출물과 잣기름을 수득하는 방법에 관한 것이다.
잣나무(Pinus koraiensis Siebold et Zuccarini)는 소나무과에 속하는 상록 교목으로(한국등록특허 10-1442905호) 우리나라 전국에 분포되어 있고 만주, 흑룡강 유역, 일본(북해도 제외)등에 분포되어 있다. 잎이 솔잎과 비슷하나 좀 더 푸르고 굵다. 높이는 10 내지 30 m나 자라며 나무껍질은 회갈색인데 묵으면 비늘 모양이 되어 떨어진다. 솔잎 모양의 잎이 한 군데서 다섯 잎씩 나오기 때문에 오엽송이라고도 하며, 꽃은 5월에 피고, 열매는 긴 계란형으로 길이 12 내지 15㎝, 지름 6 내지 8 ㎝로 다음해 9월에 익으며, 한 실편에 한 개의 잣이 결실하며 일반적으로 한 열매에 약 100개의 잣이 생산된다. 종자는 일그러진 삼각형이나 난형으로 암자갈색을 띄고 길이 1.2 내지 1.8 ㎝, 지름 1.2 ㎝로 종피를 가지고 있다. 잣 100 g에서 약 670 칼로리의 열량이 나오는 고 칼로리 식품으로 기운이 없을 때나 입맛을 잃었을 때 좋은 것으로 널리 알려져 있다. 잣은 옛부터 과자류, 감주, 각종요리 등 한국 고유 식품에 사용되어 왔을 뿐만 아니라 강장, 당뇨병, 중풍, 진통, 천식, 폐결핵 등에 약용으로 쓰이기도 한다.
잣의 일반성분 조성을 보면 지방질 70%, 단백질 15%, 탄수화물 5%, 회분 3% 수준으로서, 지방질을 다량 함유하고 있다. 지금까지의 잣에 대한 성분연구도 역시 거의 대부분이 주성분인 지방질에 대한 것인데 지방질 중에서도 특히 지방산 조성에 관한 연구가 많이 이루어지고 있다.
잣이 지니고 있는 성분 중 가장 중요한 것은 자양강장제의 역할을 하는 우수한 지방 성분이다. 잣에 함유된 지방은 올레린산과 리놀산, 리놀레인산 등 불포화 지방산으로 이루어져 있는데 이들 불포화 지방산은 피부를 아름답게 하고 혈압을 내리게 할 뿐만 아니라 스테미너를 강화시키는 것으로 알려져 있다. 특히 동물성 지방과는 달리 오히려 혈액 속의 콜레스테롤의 양을 줄이므로 동맥 경화증은 물론 각종 성인병을 예방하는 효과가 있다.
또한, 잣송이는 식물의 2차대사물질로서 송진과 같은 물질을 분비하는데 일반적으로 이 물질에는 α-oinion, β-pinene, campane, terpenoid 와 같은 류나 ercetin, kaempferol 등의 flavonoid류 등 다양한 생리활성 성분을 함유하고 있다. 잣송이는 이외에도 단백질 함량은 3.1%로 낮지만 지방 함량은 13.1%로 높으며, 에너지 함량도 6,104kcal/kg으로 높은 것으로 분석되어, 이를 기능성 원료로 이용할 수 있는 연구가 진행되고 있다.
일반적으로 잣송이 추출물, 잣기름은 모두 잣 또는 잣송이를 알코올과 같은 유기용매나 물(열수)을 이용하여 추출하여 활용하고 있다. 하지만 이 방법들은 잣성분의 적극적인 활용측면에서 매우 바람직하지 못한 단점을 내포하고 있다. 즉, 유기용매나 물로 추출한 잣송이 추출물 및 잣기름은 유효성분의 함량이 높지 못하고, 이 경우 함량을 높이려면 별도의 정제 과정을 필요로 할 수 밖에 없는 문제점이 있다.
본 발명은 잣과 잣송이를 특정 조건 하에서 초임계 추출함으로써 유효 성분의 함량이 높은 잣기름과 잣송이 추출물을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해,
본 발명은 (a) 잣송이를 세척하여 이물질을 제거하고, 스팀으로 열처리하는 단계, (b) 상기 단계 (a)에서 얻어진 잣송이를 파쇄하는 단계, (c) 상기 단계 (b)에서 얻어진 잣송이 파쇄물, 물, 이산화탄소 용매를 초임계 추출 용기에 투입하는 단계, (d) 상기 초임계 추출 용기에 압력을 가하고 열처리를 수행하여 초임계 추출하는 단계 및 (e) 상기 단계 (d)에서 얻어진 초임계 추출물에서 이산화탄소 용매를 제거하여 잣송이 추출물을 추출하는 단계를 포함하는 잣송이 초임계 추출 방법을 제공할 수 있다.
상기 단계 (d)의 압력은 130 내지 200bar이고, 열처리는 40 내지 70℃의 온도에서 수행되는 잣송이 초임계 추출 방법을 제공할 수 있다.
상기 단계 (d)의 초임계 추출은 420 내지 540분 동안 수행되는 잣송이 초임계 추출 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 (a) 잣을 기름에 볶는 단계, (b) 상기 단계(a)에서 볶은 잣을 파쇄하는 단계, (c) 상기 단계 (b)에서 얻어진 잣 파쇄물, 물, 이산화탄소 용매를 초임계 추출 용기에 투입하는 단계, (d) 상기 초임계 추출 용기에 압력을 가하고 열처리를 수행하여 1차 초임계 추출하는 단계, (e) 상기 1차 초임계 추출물에 압력을 가하고 열처리를 수행하여 2차 초임계 추출하는 단계 및 (f) 상기 단계 (e)에서 얻어진 초임계 추출물에서 이산화탄소 용매를 제거하여 잣기름 추출물을 제조하는 단계를 포함하는 잣기름 초임계 추출 방법을 제공할 수 있다.
상기 단계 (d) 및 단계 (e)의 압력은 280 내지 400bar이고, 열처리는 40 내지 70℃의 온도에서 수행되는 잣기름 초임계 추출 방법을 제공할 수 있다.
상기 단계 (d) 및 단계 (e)의 초임계 추출은 650 내지 800분 동안 수행되는 잣기름 초임계 추출 방법을 제공할 수 있다.
본 발명은 잣과 잣송이를 초임계 추출함으로써 잣의 풍미가 증진된 추출물을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 특정 조건 하에서 초임계 방법으로 잣송이를 추출함으로써 세포 독성을 나타내지 않는 범위 내에서 지방 세포의 분화를 억제하고, 지방 세포의 분해를 촉진시킴으로써 체지방 감소용 천연 물질 함량이 높은 잣송이 추출물을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 특정 조건 하에서 초임계 방법으로 잣을 추출함으로써 항산화, 항균 및 면역 증강 효과를 갖는 유효 성분의 함량이 높은 잣기름을 제공할 수 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 후술하는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
본 발명은 잣송이 또는 잣을 초임계 추출한 추출물을 제공할 수 있고, 특히 이산화탄소를 이용하여 초임계 추출할 수 있다.
종래 일반적으로 사용되는 추출 공정은 에탄올 등과 같은 유기 용매를 사용하는데, 이 때 의약품 및 식품 가공 물질을 대상으로 하는 경우, 최종 추출물로부터 미량의 잔류 용매를 완전히 제거하는 것이 어려워 인체 유해성을 나타낼 수 있는 반면, 초임계 이산화탄소를 사용한 본 발명에 있어서, 이산화탄소는 무독성이고 상온 및 상압에서 잔존하지 않기 때문에 유기 용매를 사용하는 종래의 추출 공정보다 뛰어난 안정성을 제공할 수 있다.
또한, 유기 용매를 사용하지 않더라도 물을 이용한 열수 추출 역시 통상적으로 사용되고 있으나, 이러한 경우 최종 단계에서 원하는 추출물만을 선택적으로 얻기 위해 증류 공정을 거쳐야 한다. 게다가, 증류 공정의 경우 지속적인 상전이에 필요한 막대한 잠열 수요로 인하여 가장 많은 에너지를 필요로 하는 반면, 초임계 추출의 경우 상전이를 수반하지 않기 때문에 상기와 같은 불필요한 에너지 소비를 감소시킬 수 있다.
순수한 물질은 온도와 압력의 변화에 따라서 기체와 액체의 물성을 모두 지니는 상태가 존재하며 이를 임계점(Critical Point)라 하며, 임계점 이상의 온도와 압력 조건의 상태에 있는 유체를 초임계 유체(Supercritical Fluid)라고 한다. 초임계 유체는 온도와 압력의 변화로 물리화학적 특성(밀도, 확산계수, 열전도도, 부분 몰부피, 용해도, 수소결합의 세기 등)을 기체에서 액체까지의 넓은 범위에서 자유롭게 조절이 가능하다.
일반적으로 초임계 유체를 이용하는 공정에서는 고압을 유지할 수 있는 용기와 유체를 이 용기 내로 공급하며 압력을 올려줄 수 있는 가압장치가 주요 장비이다. 용기 내에 처리하고자 하는 물질 등을 넣고 밀봉한 후, 가압장치를 이용하여 유체를 용기 내로 공급하여, 압력과 온도를 올려 초임계 상태로 만든다. 초임계 상태에서 일정시간 유지함으로써 원하는 추출 또는 반응 공정을 진행시킨다. 이후 한쪽으로 유체를 방출하여 용기의 압력을 낮추어 공정을 마치거나, 방출된 유체를 다시 가압장치로 보내어 용기 내부로 공급하는 순환방식의 공정으로 진행된다.
본 발명은 잣송이와 잣을 초임계 이산화탄소(임계 온도: 31.1 ℃ 임계압력: 7.4 ㎫)와 물을 사용하여 추출한 것으로, 이와 같이 초임계 이산화탄소를 이용한 추출은 인체에 무해할 뿐 아니라 불연성이고 화학적으로 안정하며 임계 온도가 낮으므로 추출하는 활성 성분의 변질을 일으키지 않는 장점이 있다.
또한, 물은 다양한 용도 및 물질에 대한 용매로서 잠재적인 능력이 뛰어나지만 약극성 또는 무극성 용매로 사용하기 위해서는 고온으로 해야 할 필요가 있는데, 이때 이산화탄소가 무극성 또는 약극성 물질에 대하여 양호한 물질로 물을 보완해줄 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, (a) 잣송이를 세척하여 이물질을 제거하고, 스팀으로 열처리하는 단계, (b) 상기 단계 (a)에서 얻어진 잣송이를 파쇄하는 단계, (c) 상기 단계 (b)에서 얻어진 잣송이 파쇄물, 물, 이산화탄소 용매를 초임계 추출 용기에 투입하는 단계, (d) 상기 초임계 추출 용기에 압력을 가하고 열처리를 수행하여 초임계 추출하는 단계 및 (e) 상기 단계 (d)에서 얻어진 초임계 추출물에서 이산화탄소 용매 및 보조 용매를 제거하여 잣송이 추출물을 제조하는 단계를 포함하는 잣송이 초임계 추출 방법을 제공할 수 있다.
상기 단계 (a)는 잣을 수확하고 남겨진 잣송이를 세척하고, 스팀으로 열처리하여 이물질을 제거하고 멸균하는 단계일 수 있다.
특히, 스팀으로 열처리함으로써 잣송이에 수분을 보충하는 효과도 갖게 되어 파쇄 후 추출시 유효 성분의 함량이 보다 높아질 수 있다.
상기 단계 (b)는 추출 효과를 높이기 위해 파쇄하는 단계로, 10 내지 30 mm의 크기의 절편으로 파쇄하는 것이 추출 효율이 가장 높다.
상기 단계 (c)는 상기 단계 (b)에서 얻어진 잣송이 파쇄물, 물, 이산화탄소 용매를 초임계 추출 용기에 투입하는 단계로, 본 발명은 기타 화학적 용매를 사용하지 않고, 잣송이 유효 성분의 추출을 위해 최적화된 압력과 온도를 설정함으로써, 물과 초임계 이산화탄소만을 활용하여 초임계 추출하였다.
상기 단계 (d)는 상기 초임계 추출 용기에 압력을 가하고 열처리를 수행하여 초임계 추출하는데, 보다 상세하게는 압력은 130 내지 200bar이고, 열처리는 40 내지 70℃의 온도에서 수행될 수 있다.
구체적으로, 상기 초임계 추출은 420 내지 540분 동안 수행될 수 있다.
잣송이를 초임계 추출할 경우, 3-carene, limonene, α-pinene과 같은 휘발성 정유들이 검출될 수 있으므로, 130 내지 200 bar 의 범위로부터 선택되는 일정한 압력 조건 하에서 추출하는 것이 바람직하며, 초임계 추출 온도는 이산화탄소의 임계 온도인 약 40 ℃ 이상으로 진행하되, 초임계 추출물의 열변성을 방지하기 위하여 70 ℃ 이하의 온도로 수행하는 것이 바람직하다.
또한, 상기의 추출 압력과 온도 조건뿐만 아니라 시간 조건은 용해력에 변화를 줌으로써 잣송이 중의 생리 활성, 특히 체지방 감소를 가지는 유효 물질의 선택적인 추출을 위한 조건에 해당한다.
따라서, 상기 압력, 온도 및 시간 조건에 맞게 조절하여 이산화탄소 용매로 초임계 추출함으로써, 다른 추출법이나 같은 초임계 추출법이라도 상기 공정 조건과 다른 추출법에 의한 잣송이 추출물에 비하여 본 발명에 따라 잣송이 추출물을 제조하면, 잣송이 추출물에 포함된 잣송이에 함유된 유효 성분의 함량을 극대화할 수 있고, 잣송이에 함유된 영양 성분의 파괴를 최소화할 수 있다.
전술한 방법으로 얻어진 초임계 잣송이 추출물 및/또는 이를 포함하는 조성물은 지방 세포(adipocyte)의 분화를 억제, 즉 지방 생성을 억제할 수 있다. 또한, 상기 추출물 및/또는 조성물은 지방 세포가 분화하는 동안, 지방의 축적 정도를 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 추출물 및/또는 조성물은 지방 세포가 분화하는 동안, 글리세롤의 방출량을 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 추출물 및/또는 조성물은 지방 세포의 분화 과정 중, 지방의 합성과 관련된 유전자인 fatty acid synthase (FAS)의 발현 정도를 감소시킴으로써 지방의 생성 및 축적 정도를 감소시킬 수 있다.
게다가, 상기 추출물 및/또는 조성물은 지방 세포의 분화 과정 중, 지방의 분해와 관련된 유전자인 lipoprotein lipase (LPL)의 발현 정도를 증가시킴으로써 지방의 생성 및 축적 정도를 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 추출물 및/또는 조성물은 지방의 합성 억제와 관련된 유전자인 adiponectin의 발현 정도를 증가시킴으로써 지방의 생성 및 축적 정도를 감소시키는 효과가 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, (a) 잣을 기름에 볶는 단계, (b) 상기 단계(a)에서 볶은 잣을 파쇄하는 단계, (c) 상기 단계 (b)에서 얻어진 잣 파쇄물, 물, 이산화탄소 용매를 초임계 추출 용기에 투입하는 단계, (d) 상기 초임계 추출 용기에 압력을 가하고 열처리를 수행하여 1차 초임계 추출하는 단계, (e) 상기 1차 초임계 추출물에 압력을 가하고 열처리를 수행하여 2차 초임계 추출하는 단계 및 (f) 상기 단계 (e)에서 얻어진 초임계 추출물에서 이산화탄소 용매를 제거하여 잣기름 추출물을 제조하는 단계를 포함하는 잣기름 초임계 추출 방법을 제공할 수 있다.
상기 단계 (a)는 잣을 초임계 추출하기 전에 전처리하는 과정이다. 잣을 기름에 볶은 후 잣기름을 추출하는 경우 잣에 함유된 영양 성분이 잣기름에 더 높은 농도로 용해되어 추출되는 효과가 있다.
이 때, 잣은 황잣 또는 백잣일 수 있고 바람직하게는 황잣일 수 있다.
황잣은 잣으로부터 외피만을 분리한 것으로 속껍질 즉, 내피는 남아있는 상태의 잣으로, 잣기름 추출시 내피에 남아있는 영양 성분과 유지가 추출될 수 있어 황잣을 사용하는 것이 보다 바람직하다.
상기 기름으로는 옥수수기름, 참기름, 겨자유, 해바라기유, 면실유, 콩기름, 겨자유, 판야유, 미강유, 호두유, 낙화생유, 올리브유, 동백 기름, 다유, 팜유, 팜핵유, 카카오지, 시어버터 등의 식물유지 등이 사용될 수 있으나 이에 제한되지는 않는다.
상기 단계 (b)는 추출 효과를 높이기 위해 파쇄하는 단계로, 5 내지 12 mm의 크기의 절편으로 파쇄하는 것이 잣기름 수득률이 가장 좋다.
상기 단계 (c)는 상기 단계 (b)에서 얻어진 잣 파쇄물, 물, 이산화탄소 용매를 초임계 추출 용기에 투입하는 단계로, 본 발명은 기타 화학적 용매를 사용하지 않고, 잣기름의 추출을 위해 최적화된 압력과 온도를 설정함으로써, 물과 초임계 이산화탄소만을 활용하여 초임계 추출하였다.
상기 단계 (d)는 상기 초임계 추출 용기에 압력을 가하고 열처리를 수행하여 초임계 추출하는데, 보다 상세하게는 압력은 280 내지 400bar이고, 열처리는 40 내지 70℃의 온도에서 수행될 수 있다.
구체적으로, 상기 초임계 추출은 650 내지 800분 동안 수행될 수 있다.
잣기름 추출은 280 내지 200 bar 의 범위로부터 선택되는 일정한 압력 조건 하에서 추출하는 것이 바람직하며, 초임계 추출 온도는 이산화탄소의 임계 온도인 약 40 ℃ 이상으로 진행하되, 초임계 추출물의 열변성을 방지하기 위하여 70 ℃ 이하의 온도로 수행하는 것이 바람직하다.
또한, 상기의 추출 압력과 온도 조건뿐만 아니라 시간 조건은 잣기름에 포함되는 성분 즉, 노화 방지, 혈압 상승 억제 효과를 가지는 유효 물질의 선택적인 추출을 위한 조건에 해당한다.
따라서, 상기 압력, 온도 및 시간 조건에 맞게 조절하여 이산화탄소 용매로 초임계 추출함으로써, 다른 추출법이나 같은 초임계 추출법이라도 상기 공정 조건과 다른 추출법에 의한 잣기름에 비하여 본 발명에 따라 잣기름을 제조하면, 잣기름에 포함된 잣의 영양 성분의 함량을 극대화시킬 수 있고, 양질의 기름을 얻을 수 있다.
전술한 방법으로 얻어진 초임계 잣기름은 세포의 증식을 촉진시킬 수 있는 성분의 함량이 보다 높을 수 있다. 특히, 기타 화학적 용매를 사용하지 않고 이산화탄소와 물만으로 추출되기 때문에 이러한 영양 성분의 파괴나 섭취시 혼입의 염려가 없어 이러한 유효성분의 절대적 함량 및 섭취시 효과 발현의 정도가 월등하다.
또한, 상기 추출물 즉, 잣기름은 콜레스테롤 저하 효과가 있는 불포화 지방산인 리놀산을 기존의 유기용매 추출이나 열수 추출에 의한 것에 비하여 다량 함유하고 있다. 따라서, 다른 곡식 기름들과 달리 혈압의 상승을 억제할 수 있고, 같은 잣기름이라도 본 발명에 따른 잣기름에 의한 혈압 상승 억제 효과가 크다.
또한, 상기 잣기름은 피놀레닌산을 다량 함유하고 있는데, 이는 잣나무에서 많이 발견되는 다불포화지방산과 같은 활성 기능을 갖는 독특한 성분이다. 피놀레닌산은 그 특별한 화학적 구조로 인해 PGE로 전환될 수 없기 때문에 다른 다불포화 지방산보다 인체에서 더욱 안전하다. 피놀레닌산은 혈중 콜레스테롤을 감소시키고, 혈소판의 응집을 저해하는 효과가 있는 것이 알려져있다.
종래의 잣기름은 헥산 등의 유기 용매를 사용하여 추출하였는데 이 때 고농도의 피놀레닌산이 추출되기 어려운 문제점이 있었다.
이산화탄소와 물만을 사용하여 특정 압력과 온도 조건에서 초임계 추출된 본 발명의 잣기름에는 피놀레닌산이 고농도로 함유되어 있고, 유기 용매와 혼입되지 않아 섭취시 인체에 무해하고 친환경적인 장점이 있다.
이상, 본 발명에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
Claims (6)
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- (a) 외피는 제거되고 내피는 남아 있는 상태의 잣을 기름에 볶는 단계;
(b) 상기 단계(a)에서 볶은 잣을 5 내지 12 mm 크기의 절편으로 파쇄하는 단계;
(c) 상기 단계 (b)에서 얻어진 잣 파쇄물, 물, 이산화탄소 용매를 초임계 추출 용기에 투입하는 단계;
(d) 상기 초임계 추출 용기에 280 내지 400 bar의 압력을 가하고 열처리를 수행하여 1차 초임계 추출하는 단계;
(e) 상기 1차 초임계 추출물에 압력을 가하고 열처리를 수행하여 2차 초임계 추출하는 단계; 및
(f) 상기 단계 (e)에서 얻어진 초임계 추출물에서 이산화탄소 용매를 제거하여 잣기름 추출물을 제조하는 단계;를 포함하는,
잣기름 초임계 추출 방법.
- 제4항에 있어서,
상기 단계 (d)의 열처리는 40 내지 70℃의 온도에서 수행되는,
잣기름 초임계 추출 방법.
- 제4항에 있어서,
상기 단계 (d) 및 단계 (e)의 초임계 추출은 650 내지 800분 동안 수행되는,
잣기름 초임계 추출 방법.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160037021A KR101814731B1 (ko) | 2016-03-28 | 2016-03-28 | 잣송이 추출물 및 잣기름 초임계 추출 방법 |
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|---|
| Natural Product Research., Vol. 25, No. 19, 1807-1816 (2011.11)* |
| 한국식품영양과학회지, 제43권, 제9호, pp.1342-1348 (2014.9.)* |
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