KR101827256B1 - 흑미 미강 추출 분말의 제조방법 및 그에 따른 흑미 미강 추출 분말 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 흑미 미강 추출물을 유효성분으로 함유하는 항염증 및 면역질환 예방 또는 치료용 흑미 미강 추출물 분말의 제조방법 및 그에 따른 흑미 미강 추출 분말에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 흑미 미강 분말에 물을 첨가하여 열수추출, 원심분리?여과, 농축, 살균, 냉각, 및 분무건조하여 추출분말을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 흑미 미강 추출 분말의 제조방법 및 그에 따른 흑미 미강 추출 분말에 관한 것이다.
Description
본 발명은 흑미 미강 추출물을 유효성분으로 함유하는 항염증 및 면역질환 예방 또는 치료용 흑미 미강 추출물 분말의 제조방법 및 그에 따른 흑미 미강 추출 분말에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 흑미 미강 분말에 물을 첨가하여 열수추출, 원심분리?여과, 농축, 살균, 냉각, 및 분무건조하여 추출분말을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 흑미 미강 추출 분말의 제조방법 및 그에 따른 흑미 미강 추출 분말에 관한 것이다.
유색미의 일종인 흑미는 특유의 색과 향으로 인하여 다양한 형태의 식품으로 가공되고 있고 그 소비가 점차 증가하고 있다. 흑미의 향은 에탄디올(ethanediol), 구아야콜(guaiacol)과 같은 알코올 성분과 헥사노데카노인산(hexadecanoic acid), 헥산알(hexanal), 아세트산(acetic acid)과 같은 케톤, 알데하이드 및 유기산에 기인하며 색소성분은 시아니딘-3-글루코시드(cyanidin-3-glucoside, C3G)와 페오니딘-3-글루코시드(peonidin-3-glucoside, P3G)와 같은 배당체가 주된 성분이라고 보고되고 있다.
특히, 흑미의 색소성분은 다양한 구조와 분자량을 지니는 폴리페놀 화합물을 함유하고 있으며, 이러한 폴리페놀 화합물은 항산화성, 항균성, 항암성 등의 생리활성을 갖는 것으로 확인되고 있다. 또한, 흑미는 현미로 보급되며 일반 현미보다 식이섬유 함량이 높고 독특한 향미와 단백질, 비타민 B, 무기질 함량도 많다.
최근 쌀 가공식품이 현대화, 다양화됨에 따라 쌀을 주원료로 하는 새로운 가공식품의 개발과 함께 식품 가공 원료로서 쌀의 연구에 대한 관심이 높아지고 있다. 하지만, 지금까지 흑미의 이용은 단순 가공수준에 머물고 있으며, 항염증 및 면역활성을 증진시키는 물질이라고 보고된 안토시아닌 색소를 추출하여 이를 이용한 고기능성 제품 등은 개발되지 않고 있다. 따라서, 흑미에서 유래된 추출물을 이용하여 항염증 및 면역활성을 증진시키는 고기능성 제품이 요구되고 있다.
한편, 흑미 미강의 항염증 및 면역활성을 증진시키는 물질이라고 보고된 안토시아닌 색소를 포함하는 유효성분을 추출하기 위하여 추출하는 방법으로는 한국공개특허 제2012-0098070호에서 흑미 미강을 아임계수 추출방법과 그로부터 제조된 아임계수 추출물을 유효성분으로 하는 항산화 기능성 조성물에 대해 개시하고, 한국등록특허 제1163072호에서 아로니아 열매 추출물의 정제 및 분말화 방법을 개시하고 있다. 그러나, 상기 방법들은 소규모 실험실 단위에서 이루어진 제조방법이고, 추출수율이 낮으며, 상기 아임계수 추출법을 이용할 경우, 고가의 시설비 및 유지비가 들 수 있다는 단점이 있고, 후자의 경우는 안토시아닌의 산화를 방지하기 위한 산성화 과정에 황산을 사용하여 제조된다는 단점이 있다.
이에, 본 발명자들은 열수추출한 후 특정 조건으로 분무건조하게 되면 흑미 미강이 보유하고 있는 항염증 및 면역활성을 증진시키는 안토시아닌 색소 등의 유효성분을 최대한 활용할 수 있는 흑미 미강 분말을 제조할 수 있음을 알게 되어 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 흑미 미강으로부터 추출된 추출물을 유효성분으로 포함하는 항염증 및 면역질환 예방 또는 치료용 흑미 미강 추출 분말의 제조방법 및 그에 따른 흑미 미강 추출 분말을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 흑미 미강 분말에 물을 첨가하여 열수추출하는 단계, 상기 열수추출된 추출물을 원심분리 여과하는 단계, 상기 여과된 추출물을 농축하는 단계, 상기 농축된 추출물을 살균하는 단계, 상기 살균된 추출물을 냉각하는 단계, 및 상기 냉각된 추출물을 분무건조하여 추출분말을 제조하는 단계를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는 흑미 미강 추출 분말의 제조방법을 포함하는 것이 특징이다.
상기 열수추출하는 단계는 흑미 미강 분말에 50 내지 70℃ 물을 첨가하여 1 내지 3 시간 동안 열수추출하는 것이 바람직하다.
상기 원심분리 여과하는 단계는 데켄터(decanter)로 원심분리하여 추출박을 제거하고, 상기 추출박이 제거된 원심분리액을 백 필터(bag filte)로 여과하는 것일 수 있다.
상기 농축하는 단계는 증발량이 500 kg/hr 되도록 50~55℃로 자연 순환 농축하는 것이 가능하다.
상기 살균하는 단계는 반구농축기에서 90℃로 10 분 동안 살균하는 것이 바람직하다.
상기 냉각하는 단계는 70℃ 이하로 냉각하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 냉각된 추출물을 분무건조하여 추출분말을 제조하는 단계는, 상기 냉각된 추출물을 유입구(inlet) 온도가 180~200℃이고, 방출구(outlet) 온도는 80~100℃이며, 및 노즐 압(nozzle pres)은 40~70 바(bar)인 분무건조 장치를 이용하여 분무건조하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 흑미 미강 추출 분말 제조방법에 따라 제조된 흑미 미강 추출 분말을 제공한다.
상기 흑미 미강 추출 분말 제조방법에 따라 제조된 항염증 및 면역질환 예방 및 치료용 흑미 미강 추출 분말을 제공한다.
iNOS 및 Prx 1 단백질 발현 억제, 면역세포 증식, NK(Natural Killer) 세포 증식, IL-6 mRNA 및 TNF-alpha 사이토카인 생성을 억제시킬 수 있는 흑미 미강 추출 분말이 제조되는 것을 특징으로 한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 항염증 및 면역질환 예방 또는 치료용 흑미 미강 추출 분말의 제조방법은 열수추출, 원심분리?여과, 농축, 살균, 냉각, 및 분무건조하면 대량생산에 적합하다.
또한, 본 발명에 따른 흑미 미강 추출 분말 제조방법은 iNOS 및 Prx 1 단백질 발현을 억제, 면역세포 증식, NK(Natural Killer) 세포 증식, IL-6 mRNA 및 TNF-alpha 등 사이토카인 생성을 더욱 억제시킬 수 있는 흑미 미강 추출 분말을 효과적으로 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 흑미 미강 추출물의 제조공정을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예(a) 및 비교예(b)에 따른 흑미 미강 추출 분말 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 흑미 미강 추출물이 대식세포에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 iNOS와 Prx 1에 대한 흑미 미강 추출물의 영향을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 흑미 미강 추출물을 첨가한 면역세포 증식 효과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 흑미 미강 추출물에 의한 NK cell 증식능 평가를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 흑미 미강 추출물 처리에 대한 사이토카인 생성량 변화를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 C3G가 대식세포에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 iNOS와 Prx 1에 대한 C3G의 영향을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 C3G를 첨가한 면역세포 증식 효과(B와 T cell에 대한 생육 촉진 효과)를 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 C3G에 의한 NK cell 증식능 평가를 나타내는 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 C3G 처리에 대한 IL-6 생성량 변화를 나타내는 그래프이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 홍삼 추출물이 대식세포에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 iNOS와 Prx 1에 대한 흑미 미강 추출물과 홍삼 추출물의 영향을 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 흑미 미강 추출물과 홍삼 추출물을 첨가한 면역세포 증식 효과를 나타내는 그래프이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 흑미 미강 추출물과 홍삼 추출물에 의한 NK cell 증식능 평가를 나타내는 그래프이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 흑미 미강 추출물과 홍삼 추출물 처리에 대한 사이토카인 생성량 변화를 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예(a) 및 비교예(b)에 따른 흑미 미강 추출 분말 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 흑미 미강 추출물이 대식세포에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 iNOS와 Prx 1에 대한 흑미 미강 추출물의 영향을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 흑미 미강 추출물을 첨가한 면역세포 증식 효과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 흑미 미강 추출물에 의한 NK cell 증식능 평가를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 흑미 미강 추출물 처리에 대한 사이토카인 생성량 변화를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 C3G가 대식세포에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 iNOS와 Prx 1에 대한 C3G의 영향을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 C3G를 첨가한 면역세포 증식 효과(B와 T cell에 대한 생육 촉진 효과)를 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 C3G에 의한 NK cell 증식능 평가를 나타내는 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 C3G 처리에 대한 IL-6 생성량 변화를 나타내는 그래프이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 홍삼 추출물이 대식세포에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 iNOS와 Prx 1에 대한 흑미 미강 추출물과 홍삼 추출물의 영향을 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 흑미 미강 추출물과 홍삼 추출물을 첨가한 면역세포 증식 효과를 나타내는 그래프이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 흑미 미강 추출물과 홍삼 추출물에 의한 NK cell 증식능 평가를 나타내는 그래프이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 흑미 미강 추출물과 홍삼 추출물 처리에 대한 사이토카인 생성량 변화를 나타내는 그래프이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 발명은 흑미 미강 추출물을 유효성분으로 함유하는 항염증 및 면역질환 예방 또는 치료용 흑미 미강 추출물 분말 제조방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 흑미 미강 분말에 물을 첨가하여 열수추출, 원심분리?여과, 농축, 살균, 냉각, 및 분무건조하여 추출 분말을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 흑미 미강 추출 분말의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 항염증, 및 면역질환 예방 또는 치료용 흑미 미강 분말은 흑미 미강으로부터 추출된 추출물을 유효성분으로 포함한다.
상기 흑미 미강은 현미를 흑미로 정미하는 과정에서 얻어지는 부산물이며, 이러한 흑미 미강을 물로 세척하여 이물질을 제거한 후 동결건조기에서 동결건조 또는 분무건조하여 분말화한다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 흑미 미강 추출물의 제조공정을 나타내는 순서도이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 흑미 미강 분말에 물을 첨가하여 열수추출하는 단계(S10), 상기 열수추출된 추출물을 원심분리 여과하는 단계(S20), 상기 여과된 추출물을 농축하는 단계(S30), 상기 농축된 추출물을 살균하는 단계(S40), 상기 살균된 추출물을 냉각하는 단계(S50), 및 상기 냉각된 추출물을 분무건조하여 추출분말을 제조하는 단계(S60)를 포함한다.
상기 흑미 미강 분말에 물을 첨가하여 열수추출하는 단계(S10)는, 상기 흑미 미강 분말에 50 내지 70℃ 물을 첨가하여 1 내지 3 시간 동안 열수추출하여 추출물을 제조할 수 있다. 예를 들어, 상기 흑미 미강 분말과 물을 1 : 15 내지 25, 바람직하게는 1 : 18 내지 20의 중량비로 혼합하여 50 내지 70℃에서 1 내지 3시간, 바람직하게는 1시간 동안 열수추출하여 추출물을 제조한다.
상기 흑미 미강 추출시 온도가 상기 하한치 미만인 경우에는 항염증 및 면역활성을 기대할 수 없으며, 상기 상한치 초과인 경우에는 항염증 및 면역활성이 저조할 수 있다. 또한, 상기 흑미 미강 추출시 시간이 상기 하한치 미만인 경우에는 항염증 및 면역활성을 기대할 수 없으며, 상기 상한치 초과인 경우에는 항염증 및 면역활성을 기대할 수 없을 뿐만 아니라 독성을 유발할 수 있다. 또한, 예를 들어, 상기 흑미 미강 분말에 물을 첨가하여 열수추출 시, 추출탱크를 사용하며, 21.93 Hz로 임펠러 회전 시킴으로써 추출할 수 있다.
상기 열수추출된 추출물을 원심분리 여과하는 단계(S20)는, 데켄터(decanter)로 원심분리하여 추출박을 제거하고, 상기 추출박이 제거된 원심분리액을 백 필터(bag filte)로 여과할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 흑미 미강 추출 원료의 성상이 미세분말이기 때문에 일반적인 여과공정보다 데켄터(decanter)를 이용하여 원심분리(주모터 52 Hz, 차속모터 38 Hz, 공급펌프 4 rpm)함으로써, 추출박을 제거하고 추출액의 회수율을 높일 수 있다. 상기 추출액은 원심분리한 후 여과 필터를 이용하여 여과하여 청징도(투명도)를 높일 수 있다. 예를 들어, 여과 필터는 55 ㎛ 백필터(bag filter)를 사용하여 재여과하여 청징도를 높일 수 있다.
다음으로, 상기 여과된 추출물을 농축하는 단계(S30)는, 증발량이 500 kg/hr 되도록 50~55℃로 자연 순환 농축하는 것이 바람직하다.
상기 농축된 추출물을 살균하는 단계(S40)는, 미생물의 오염을 제거하기 위하여 농축기를 이용하여 살균할 수 있다. 상기 살균은 반구농축기에서 80~95℃ 온도로 약 5~15분 동안 실시할 수 있다. 더욱 바람직하게는 반구농축기에 90℃로 10분 동안 살균하는 것이 바람직하다. 추출량이 소량일 경우, 농축 공정은 생략하고 건조 공정을 실시할 수 있다.
상기 살균된 추출물을 냉각하는 단계(S50)는, 상기 살균된 추출물을 70℃ 이하로 냉각한다.
상기와 같이 제조된 흑미 미강 추출물은 추출물 자체로 이용하거나 사용이 편리하도록 분말화하여 이용할 수 있다. 흑미 미강 추출물을 분말화하기 위하여, 동결건조, 분무건조 또는 열풍건조하여 흑미 미강 추출 분말을 제조할 수 있다. 상기 흑미 미강 추출물을 분말화하는 방법은 추출물을 감압 농축하여 부피를 줄인 후 동결건조, 분무건조 및 열풍건조로 이루어진 군에서 선택된 1종, 실시하여 분말화할 수 있다. 예를 들어, 동결 건조의 경우 -30℃ ~ 30℃의 온도, 2 내지 4 시간 동안 실시할 수 있으나, 동결건조 시 공정단가의 부담이 크며, 건조 후 분쇄공정이 추가되는 번거로움이 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라서, 상기 냉각된 추출물을 분무건조하여 추출분말을 제조하는 단계(S60)는, 상기 냉각된 추출물을 유입구(inlet) 온도가 180~200℃이고, 방출구(outlet) 온도는 80~100℃이며, 및 노즐 압(nozzle pres)은 40~70 바(bar)인 전기히터가 구비된 분무건조장치를 이용하여 분무건조하는 것이 바람직하다. 분무건조 시, 진동체말단에 자석봉(12,000 Gaus)을 설치하여 금속 이물질을 제거할 수 있다. 분무건조의 경우, 부형제를 첨가하지 않고도 분말화가 잘 이루어진다.
본 발명의 다른 관점은 상기 일 실시예에 따른 제조방법에 따라 제조되는 흑미 미강 추출 분말을 제공한다. 또한, 상기 흑미 미강 추출 분말 제조방법에 따라 제조된 항염증 및 면역질환 예방 및 치료용 흑미 미강 추출 분말인 특징이 있다. 상기 흑미 미강 추출 분말 제조방법에 따라 제조된 흑미 미강 추출 분말은 iNOS 및 Prx 1 단백질 발현 억제, 면역세포 증식, NK(Natural Killer) 세포 증식, IL-6 mRNA 및 TNF-alpha 사이토카인 생성을 억제시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예 : 분무건조를 이용한 흑미 미강 추출 분말 제조
대량의 흑미 미강을 추출, 원심분리 여과하고 농축, 살균, 및 냉각 후 분무건조하여 분말화하였다.
우선, 상기 흑미 미강 추출물로부터 제조된 흑미 미강 분말 90 kg에 물을 1 : 20의 중량비로 혼합(1,800 kg)하여 70℃에서 1시간 동안 추출탱크(용량:2 톤)를 사용하여 21.93 Hz로 임펠러 회전 시킴으로써 열수추출하였다. 상기 열수추출된 추출물을 여과하기 위하여, 데켄터(Decanter)를 이용하여 원심분리(주모터 52 Hz, 차속모터 38 Hz, 공급펌프 4 rpm) 여과하여 추출박을 제거하고 추출액의 회수율을 높였다. 상기 원심분리 여과된 추출액은 55 ㎛ 백필터(bag filter)로 재여과하였다.
이후, 상기 여과된 추출액은 자연순환농축기를 이용하여 증발량이 500 kg/hr 되도록 50~55℃의 온도로 농축시켰다. 그리고 나서, 반구농축기를 이용하여 90℃로 10 분 동안 살균한 후, 70℃ 이하로 냉각시켰다.
상기 냉각된 추출물을 유입구(inlet) 온도가 180~200℃이고, 방출구(outlet) 온도는 80~100℃이며, 및 노즐 압(nozzle pres)은 40~70 바(bar)인 전기히터가 구비된 분무건조 장치를 이용하여 분무건조 시켰다. 상기 분무건조 시, 진동체말단에 자석봉을 설치하여 금속 이물질을 제거하여 흑미 미강 추출 분말을 수득하였다.
비교예 : 동결건조를 이용한 흑미 미강 추출 분말 제조
흑미 미강 분말 50g과 20 배수의 물(1kg)을 첨가하여 혼합하고, 70℃에서 2시간 동안 항온 수조를 사용하여 열수추출하여 얻어진 추출물을 여과 후 55 ㎛ 백필터로 여과하였다. 이후, 하기 표 1과 같은 온도, 압력, 시간 조건에 따라 -30℃ ~ 30℃ 온도, 0 Torr 압력, 120 분 내지 9999 분 동안 동결건조하여 흑미 미강 추출 분말을 제조하였다.
[표 1] 동결건조조건
도 2는 본 발명의 일 실시예(a) 및 비교예(b)에 따른 흑미 미강 추출 분말 사진이다. 도 2(a)는 일 실시예에 따라 제조된 검은 빛에 가까운 과립형 흑미 미강 추출 분말로 흐름성과 용해성이 좋은 것으로 나타났으며, 도 2(b)는 비교예에 따라 제조된 적갈색의 가볍게 흩날리는 흑미 미강 추출 분말이다.
실험예 1 : 실시예 및 비교예에 따라 제조된 추출 분말의 안토시아닌 함량과 수율 측정 실험
<1-1> 실시예에 따라 제조된 추출분말의 안토시아닌 함량과 수율을 측정
실시예에 따라 제조된 추출분말의 안토시아닌 함량과 수율을 측정하였다(표 2 참조).
[표 2] 실시예에 따라 제조된 추출분말의 안토시아닌 함량과 수율
상기 표 2 에서 나타낸 바와 같이 C3G 수율(%)은 원료에 대해 13.43%를 나타내었다.
<1-2> 비교예에 따라 제조된 추출분말의 안토시아닌 함량과 수율
비교예에 따라 제조된 SV01 내지 SV09 추출 분말의 안토시아닌 함량과 수율을 측정하여 평균값을 하기 표 3에 나타내었다.
[표 3] 비교예에 따라 제조된 추출 분말의 안토시아닌 함량과 수율
상기 표 3에서 나타낸 바와 같이 C3G 수율(%)은 원료에 대해 9.18%를 나타내었다.
상기 표 2 및 표 3의 결과를 비교해 볼 때, 상기 실시예의 대량 추출물의 분무건조 공정을 통한 추출분말의 수율(23.58%)이 비교예의 소량 추출물의 동결건조 공정을 통한 흑미 미강 추출 분말의 분말수율(25%)보다 근소하게 낮으나 안토시아닌(C3G) 수율은 13.43%로 비교예에 의해 제조된 추출 분말의 안토시아닌(C3G) 수율보다 향상된 수율을 수득할 수 있음을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 흑미 미강 대량 추출 제조 방법이 비교예에 의한 소량의 동결 건조 공정에 의한 추출 방법보다 우수하다.
실험예 2: 실시예에 의하여 제조된 흑미 미강 추출물(Pilot, Plant scale)의 면역활성 평가 실험
실시예에 의하여 제조된 흑미 미강 추출물을 Pilot scale(파일럿 추출물)과 Plant scale(플랜트 추출물)로 추출한 추출물의 면역활성 평가를 실시하였다.
규모를 달리한 상기 실시예에 의하여 제조된 흑미 미강 추출물은 모두 분무건조(Spray Dry, 이하 SD) 방법으로 건조한 후에 실험용 DMSO에 녹여 사용하였으며 최종 투여 농도 단위는 ug/ml이다.
(a) RAW 264.7 cell의 세포생존율에 미치는 영향
상기 실시예에 의하여 제조된 흑미 미강 추출물의 세포 독성은 대식세포 RAW 264.7 세포를 이용하여 MTT assay를 실시하여 평가하였다.
상기 실험과 비교하여 농도 구간을 설정하였으며, 상기 실시예에 의하여 제조된 흑미 미강 추출물을 농도 별로 첨가한 후 세포를 24시간 배양하여 MTT assay를 실시하였다.
도 3에 나타난 바와 같이, 추출 규모를 달리한 두 규모의 상기 실시예에 의하여 제조된 흑미 미강 추출물 모두 0.1 ~ 1ug 농도에서 독성이 나타나지 않았고 증식능을 보였다.
(b) NO 및 H
2
O
2
생성에 미치는 영향
추출 규모를 달리한 상기 실시예에 의하여 제조된 흑미 미강 추출물이 면역활성과 관련된 NO와 H2O2의 생성에 미치는 영향을 평가하였다.
도 4에 나타난 바와 같이, iNOS 단백질은 두 가지 추출물을 단독 처리하였을 때 파일럿 추출물에 의해 약간의 발현 증가가 나타났고 플랜트 추출물 처리군에서는 유의적인 발현 증가가 나타났다. 또한 LPS와 함께 처리한 실험군에서는 두 실험군에서 유의적으로 단백질 발현 감소결과가 나타났다. Prx 1 단백질 단독처리 실험군에서 발현이 증가하였고 LPS와 함께 처리한 실험군에서는 발현이 유의적으로 감소하는 경향이 나타났으며 농도 의존적인 억제 효과를 보였다(도 4). (*p <0.05 vs. control, **p <0.05 vs. LPS)
(c) 면역세포 증식에 미치는 영향
상기 실시예에 의하여 제조된 흑미 미강 추출물(파일럿, 플랜트 추출물)의 면역세포 증식 효과를 확인하기 위하여 인간의 면역체계에서 중요한 역할을 하는 면역세포인 B와 T cell에 대한 생육 촉진 효과를 WST assay를 실시하여 평가하였다.
B와 T cell에 흑미 미강 추출물을 농도 별로 첨가한 후 3일 동안 배양한 배양액을 WST(Water-soluble tetrazolium salt) 시약으로 반응시킨 후 450 nm에서 흡광도를 측정하였다.
도 5에 나타난 바와 같이, 파일럿 추출물을 처리한 실험군에서는 B, T cell은 증식능이 나타나지 않았고 플랜트 추출물을 처리한 실험군에서 B, T cell의 증식능이 나타났다(도 5). (*p <0.05 vs. control)
(d) NK(Natural Killer) cell의 면역증진 효과
상기 실시예에 의하여 제조된 흑미 미강 추출물(파일럿, 플랜트 추출물)에 의한 NK cell의 면역증진 효과를 평가하기 위하여 추출물을 처리하여 4회 계대배양한 B cell과 T cell의 상층액을 NK cell 배양액에 첨가한 후 3일간 배양하여 NK cell의 증식능을 WST assay를 통하여 확인하였다.
도 6에 나타난 바와 같이, 파일럿 추출물 실험군에서는 유의적인 결과가 나타나지 않았고 플랜트 추출물 실험군에서 NK cell 증식을 확인하였다. (*p <0.05 vs. control)
(e) 사이토카인 발현에 미치는 영향
상기 실시예에 의하여 제조된 흑미 미강 추출물(파일럿, 플랜트 추출물)에 의한 사이토카인 IL-6의 생성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 세포 내 mRNA 발현양을 Real Time-qPCR을 이용하여 측정하였다.
대식세포에 상기 실시예에 의하여 제조된 흑미 미강 추출물을 단독처리 처리한 실험군과 추출물을 처리한 후 LPS를 처리한 두 실험군을 24시간 배양 후에 세포에서 RNA를 추출하여 RT-PCR과 Real Time-qPCR을 실시하였다.
도 7에 나타난 바와 같이, 상기 두 추출물을 단독 처리한 실험군에서 추출물에 의해 사이토카인 발현이 증가하는 결과가 나타났고 LPS를 함께 처리한 실험군에서는 LPS에 의해 증가된 사이토카인의 발현이 유의적으로 감소하는 결과를 확인하였다. (*p <0.05 vs. control, **p <0.05 vs. LPS)
실험예 3 : Cyanidin-3-Glucoside(C3G)의 면역활성 평가 실험
흑미 미강의 주요 안토시아닌 성분인 Cyanidin-3-Glucoside(C3G)의 면역 활성을 평가하기 위하여 표준 시약을 사용하여 대식세포에 대한 세포 독성, NO와 H2O2의 생성에 대한 영향, 면역세포 증식효과, NK 세포에 대한 활성, 사이토카인 발현에 미치는 영향 등을 평가하였다.
(a) RAW 264.7 cell의 세포생존율에 미치는 영향
C3G의 세포 독성은 대식세포 RAW 264.7 세포를 이용하여 MTT assay(세포의 색소환원능력)를 실시하여 평가하였다.
흑미 미강 추출물이 함유하고 있는 안토시아닌 함량과 비교하여 농도 구간을 설정하였으며, C3G를 농도 별로 첨가한 후 세포를 24시간 배양하여 MTT assay를 실시하였다.
도 8에 나타난 바와 같이, 실험 결과 C3G는 10 nM 농도까지 대식세포에 대한 독성을 보이지 않았다.
(b) NO 및 H
2
O
2
생성에 미치는 영향
면역반응이 활성화되면 세포에서는 NO, H2O2를 생성하는 것으로 알려져 있다.
Nitric oxide(NO)는 높은 반응성을 가진 생체 생성분자로서 iNOS 단백질에 의해 L-argine으로부터 생성되며 NO는 신경전달, 혈관의 이완 및 세포매개성 면역반응에 관여하는데, 특히 대식세포가 LPS로 자극될 때 iNOS가 발현되어 NO를 생성하게 되는 것으로 알려져 있다.
Hydrogen peroxide(H2O2)는 세포 내에서 발생하는 Reactive Oxygen Species(ROS)의 일종이며 세포 내 염증반응이 커지면 면역세포 등에 의해 생성되고 NO와 함께 면역 반응에 관여하는 것으로 알려져 있다. 특히 면역반응에 의해 세포 내 H2O2와 같은 ROS가 많이 생성되면 세포는 이를 제거하는 단백질들을 발현하는데 그 중 Peroxiredoxin 1(Prx 1)이 주요한 기능을 한다고 알려져 있다.
C3G의 면역조절능을 평가하기 위하여 대식세포에 LPS(lipopolysaccharide)를 처리한 후 면역반응을 유도하여 NO를 생성하는 단백질인 iNOS, 세포 내 H2O2를 제거하는 단백질인 Peroxiredoxin 1의 발현에 대한 C3G의 영향을 조사하였다.
대식세포에 C3G를 전처리 한 후 LPS를 처리하여 24시간 배양한 후 세포를 용해시켜 상층액을 회수하였다. 상층액 단백질을 SDS-PAGE를 실시한 후 Western blotting을 실시하여 단백질의 발현 정도를 확인하였다.
도 5에 나타난 바와 같이, 실험 결과 LPS만 처리할 경우 면역 조절 단백질인 iNOS와 Prx 1 단백질이 증가하였으며, 증가된 면역 조절 단백질은 C3G 처리에 의해 억제되는 현상을 확인하였다(도 9).
iNOS 단백질은 C3G 처리농도 중 가장 낮은 농도인 1 nM에서부터 유의적으로 단백질 발현 감소 결과가 나타났다. Prx 1 단백질은 10 nM 부터 발현이 유의적으로 감소하는 경향이 나타났으며 농도 의존적인 억제 효과를 보였다(도 9). (*p <0.05 vs. control, **p <0.05 vs. LPS)
(c) 면역세포 증식에 미치는 영향
C3G의 면역세포 증식 효과를 확인하기 위하여 인간의 면역체계에서 중요한 역할을 하는 면역세포인 B와 T cell에 대한 생육 촉진 효과를 WST assay(세포증식능력 측정)를 실시하여 평가하였다.
B와 T cell에 C3G를 농도 별로 첨가한 후 3일 동안 배양한 배양액을 WST(Water-soluble tetrazolium salt) 시약으로 반응시킨 후 450 nm에서 흡광도를 측정하였다.
도 6에 나타난 바와 같이, B cell 은 C3G를 1 nM, 10 nM, 100 nM로 첨가한 경우 10~20% 증식능을 보였으며, T cell에서는 C3G를 10 nM로 첨가한 실험군에서 약 20% 증식능을 나타냈다. B cell과 T cell에서 C3G 농도 의존적 증식능은 나타나지 않았다(도 10). (*p <0.05 vs. control)
(d) NK(Natural Killer) cell의 면역증진 효과
NK 세포는 독특한 성격을 가지며 다양한 면역 질환(자가면역질환, 감염성 질환, 암 등)에서 면역 조절 작용 및 면역 강화 작용을 수행하고 있는 세포이다.
C3G에 의한 NK cell의 면역증진 효과를 평가하기 위하여 C3G를 처리하여 4회 계대배양한 B cell과 T cell의 상층액을 NK cell 배양액에 첨가한 후 3일간 배양하여 NK cell의 증식능을 WST assay를 통하여 확인하였다.
도 11에 나타난 바와 같이, 실험 결과 C3G를 10 nM 이상 처리한 실험군에서 NK cell의 증식을 확인하였다(*p <0.05 vs. control).
(e) 사이토카인 발현에 미치는 영향
사이토카인은 면역반응에 관여하는 림프세포, 염증세포 및 조혈세포 등에서 분비되는 단백활성물질로서, 이 중 T 림프구에서 분비되어 다른 세포들의 상호작용을 조절하는 기능을 가진 것이 interleukin(IL)이다.
IL-6는 monocyte와 macrophage에서 분비되고 B cell이 plasma 세포로 분화 촉진, 항체의 분비자극, Ig의 생성유도 및 T cell의 분화증식 등에 관여하며, 염증부위에서 수치가 급격히 증가하는 특징이 있다.
C3G에 의한 사이토카인 IL-6의 생성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 세포 내 mRNA 발현양을 Real Time-qPCR을 이용하여 측정하였다.
대식세포에 C3G를 처리한 후 LPS를 처리하여 24시간 배양 후에 세포에서 RNA를 추출하여 RT-PCR과 Real Time-qPCR을 실시하였다.
도 12에 나타난 바와 같이, 실험 결과 LPS에 의해 유발된 면역반응의 결과 IL-6 mRNA 발현양이 현저하게 증가하였고 C3G를 투여한 실험군에서 LPS에 유발된 IL-6 mRNA 발현 증가 작용이 나타났다. C3G 처리시 1 nM에서는 약한 억제 반응을 10 nM 이상에서는 현저한 억제 반응이 관찰되었다(도 12). (*p <0.05 vs. control, **p <0.05 vs. LPS)
실험예 4 : 흑미 미강 추출물(Plant scale)과 홍삼의 면역활성 비교평가 실험
상기 실시예에 의하여 제조된 흑미 미강 추출물이 갖는 면역활성 능력을 비교하기 위해 홍삼 추출물과의 면역활성 비교평가를 실시하였다.
상기 실시예에 의하여 제조된 흑미 미강 대량추출물은 분무건조(Spray Dry, 이하 SD) 방법으로 건조한 후에 실험용 DMSO에 녹여 사용하였으며 홍삼 추출물은 시판 중인 홍삼 진액을 실험용 DMSO에 녹여 사용하였고 최종 투여 농도 단위는 ug/ml이다.
(a) RAW 264.7 cell의 세포생존율에 미치는 영향
홍삼 추출물의 세포 독성은 대식세포 RAW 264.7 세포를 이용하여 MTT assay를 실시하여 평가하였다.
상기 실험예와 비교하여 농도 구간을 설정하였으며, 흑미 미강 추출물은 독성 평가를 실시하지 않고 홍삼 추출물에 대해서만 농도 별로 첨가한 후 세포를 24시간 배양하여 MTT assay를 실시하였다.
도 13에 나타난 바와 같이, 홍삼 추출물은 모든 농도 구간에서 독성이 나타나지 않았으며 흑미 미강 추출물과 같이 증식능을 나타내지 않았다.
(b) NO 및 H
2
O
2
생성에 미치는 영향
상기 실시예에 의하여 제조된 흑미 미강 추출물과 홍삼 추출물이 면역활성과 관련된 NO와 H2O2의 생성에 미치는 영향을 평가하였다.
iNOS 단백질은 두 가지 추출물을 단독 처리하였을 때 두 가지 추출물에 의해 발현 증가가 나타났고 LPS와 함께 처리한 실험군에서는 두 실험군 모두 유의적으로 단백질 발현 감소결과가 나타났으며 홍삼 실험군이 흑미 미강 추출물 보다 단백질 발현이 감소하는 결과가 나타났다.
도 14에 나타난 바와 같이, Prx 1 단백질은 단독처리 실험군 모두에서 발현이 증가하였고 LPS와 함께 처리한 실험군에서는 발현이 유의적으로 감소하는 경향이 나타났으며 홍삼 추출물 실험군에서는 농도 의존적인 억제 효과를 보였다. (*p <0.05 vs. control, **p <0.05 vs. LPS)
(c) 면역세포 증식에 미치는 영향
상기 실시예에 의하여 제조된 흑미 미강 추출물과 홍삼 추출물의 면역세포 증식 효과를 확인하기 위하여 인간의 면역체계에서 중요한 역할을 하는 면역세포인 B와 T cell에 대한 생육 촉진 효과를 WST assay를 실시하여 평가하였다.
B와 T cell에 흑미 미강 추출물과 홍삼 추출물을 농도 별로 첨가한 후 3일 동안 배양한 배양액을 WST(Water-soluble tetrazolium salt) 시약으로 반응시킨 후 450 nm에서 흡광도를 측정하였다.
도 15에 나타난 바와 같이, 각각의 추출물을 처리한 실험군에서 B, T cell은 증식능이 나타났다. (*p <0.05 vs. control)
(d) NK(Natural Killer) cell의 면역증진 효과
상기 실시예에 의하여 제조된 흑미 미강 추출물과 홍삼 추출물에 의한 NK cell의 면역증진 효과를 평가하기 위하여 추출물을 처리하여 4회 계대배양한 B cell과 T cell의 상층액을 NK cell 배양액에 첨가한 후 3일간 배양하여 NK cell의 증식능을 WST assay를 통하여 확인하였다.
도 16에 나타난 바와 같이, B, T cell 상층액을 첨가하여 실험한 결과 두 실험군 모두에서 유의적인 NK cell 증식을 확인하였다. (*p <0.05 vs. control)
(e) 사이토카인 발현에 미치는 영향
상기 실시예에 의하여 제조된 흑미 미강 추출물과 홍삼 추출물에 의한 사이토카인의 생성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 세포 내 mRNA 발현양을 Real Time-qPCR을 이용하여 측정하였다.
대식세포에 상기 실시예에 의하여 제조된 흑미 미강 추출물(SD)과 홍삼 추출물(G)을 단독 처리한 실험군과 추출물을 처리한 후 LPS를 처리한 두 실험군을 24시간 배양 후에 세포에서 RNA를 추출하여 RT-PCR과 Real Time-qPCR을 실시하였다.
도 17에 나타난 바와 같이, 단독 처리 실험군에서 두 추출물에 의해 세가지 사이토카인 발현이 증가하는 결과가 나타났으며 LPS를 함께 처리한 실험군에서는 모든 사이토카인의 발현이 유의적으로 감소하는 결과를 확인하였다. (*p <0.05 vs. control, **p <0.05 vs. LPS)
상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 기술적 특징이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이다.
Claims (10)
- 흑미 미강 분말에 50 내지 70 ℃의 물을 중량비로 1 : 15 내지 25로 첨가하여 1 내지 3 시간 동안 열수추출하는 단계;
상기 열수추출된 추출물을 원심분리 여과하는 단계;
상기 여과된 추출물을 증발량이 500 kg/hr가 되도록, 50 내지 55 ℃에서 농축하는 단계;
상기 농축된 추출물을 살균하는 단계;
상기 살균된 추출물을 냉각하는 단계; 및
상기 냉각된 추출물을 분무건조하여 추출분말을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 흑미 미강 추출 분말 제조방법.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 원심분리 여과하는 단계는 데켄터(decanter)로 원심분리하여 추출박을 제거하고, 상기 추출박이 제거된 원심분리액을 백 필터(bag filte)로 여과하는 것을 특징으로 하는 흑미 미강 추출 분말 제조방법.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 살균하는 단계는 90℃로 10 분 동안 살균하는 것을 특징으로 하는 흑미 미강 추출 분말 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 냉각하는 단계는 70℃ 이하로 냉각시키는 것을 특징으로 하는 흑미 미강 추출 분말 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 냉각된 추출물을 분무건조하여 추출분말을 제조하는 단계는, 상기 냉각된 추출물을 유입구(inlet) 온도가 180~200℃이고, 방출구(outlet) 온도는 80~100℃이며, 및 노즐 압(nozzle pres)은 40~70 바(bar)인 분무건조장치를 이용하여 분무건조하는 것을 특징으로 하는 흑미 미강 추출 분말 제조방법.
- 제 1 항, 제 3 항, 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 의한 방법에 따라 제조된 흑미 미강 추출 분말.
- 제 1 항, 제 3 항, 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 의한 방법에 따라 제조된 항염증 및 면역질환 예방 및 치료용 흑미 미강 추출 분말.
- 제 9 항에 있어서,
iNOS 및 Prx 1 단백질 발현 억제, 면역세포 증식, NK(Natural Killer) 세포 증식, IL-6 mRNA 및 TNF-alpha 사이토카인 생성을 억제시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 흑미 미강 추출 분말.
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant |