KR101912746B1 - 숯 여과 시스템을 이용한 홍삼 농축액의 제조 방법 및 홍삼 농축액 - Google Patents

숯 여과 시스템을 이용한 홍삼 농축액의 제조 방법 및 홍삼 농축액 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기호성이 우수한 홍삼 농축액의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 홍삼을 숯 여과 시스템을 이용하여 제조한 숯 여과 정제수로 추출함으로써, 진세노사이드 및 아미노당 등의 유효성분의 함량 및 기호성을 높여주는 홍삼 농축액의 제조방법에 관한 것이다.

Description

숯 여과 시스템을 이용한 홍삼 농축액의 제조 방법 및 홍삼 농축액{Method for preparing red ginseng extracts using a charcoal filtration system and the red ginseng extracts}
본 발명은 숯 여과 시스템을 이용한 홍삼 농축액의 제조방법 및 홍삼 농축액에 관한 것이다.
홍삼은 생인삼(수삼)을 수증기 또는 기타 방법으로 쪄서 익혀 건조한 것으로, 수삼을 찐 후 건조과정에서 갈색화 반응, 즉 갈변반응이 일어나 담황갈색 내지 적갈색을 띠게 된다. 인삼의 여러 가지 종류 중에서도 홍삼은 백삼보다 우수한 효능을 나타내는 부분이 알려져 있다. 노화억제와 관련된 지질과산화 억제 및 항산화 활성(Matsunage, H. et al, Cancer Chemother Pharmacol. 33, 291-297. 1994., Kim, S. et al, J. Korean Agricultural Chemical Society. 24. 161-166. 1981.), 알코올해독관련 효소활성에 미치는 효과(Shin, M. Korean J. Ginseng Sci. 1. 59-78. 1976) 등에서 홍삼은 백삼보다 뛰어난 효능을 나타내는 것으로 보고되었다.
건강식품으로 가장 많이 소비되고 있는 홍삼은 분말, 절편 및 정과 등 다양한 형태로 제품화되어 판매되고 있으며, 그 중에서도 가장 일반적인 형태는 추출 및 농축과정을 거쳐 섭취 및 음용이 용이한 100% 홍삼 농축액으로 제조하는 것이다. 이러한 홍삼 농축액은 홍삼을 물, 주정 또는 이들을 혼합한 용매로 추출 여과하여 가용성 홍삼 성분을 그대로 농축한 것이다. 그러나 일반적으로 홍삼의 추출 공정은 3회에서 8회 가량 반복 추출하는 과정을 거치게 되는데 이러한 반복 추출 횟수가 많아질수록 소모 비용 등을 감안할 때 매우 비효율적이다. 따라서, 적은 횟수의 추출을 통하여 홍삼의 가용성 유효성분 등을 보다 효율적으로 추출할 수 있는 방법이 요구되고 있는 실정이다.
이에 본 발명자들은 효율적인 홍삼 농축액의 제조방법을 모색하던 중, 숯 여과 시스템을 이용하여 제조한 정제수를 추출 용매로 사용하여 홍삼 농축액을 제조할 경우 유효성분의 함량이 높고 기호성이 우수한 홍삼 농축액을 제조할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 유효성분 함량을 높이고, 기호성이 우수한 홍삼 농축액을 제조하는 방법 및 홍삼 농축액을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 숯 여과 시스템을 이용한 홍삼 농축액의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 숯 여과 시스템을 이용하여 얻어진 정제수를 포함하는 홍삼 농축액을 제공한다.
본 발명에서는 홍삼 추출에 적합한 성질의 숯을 이용하여 제조한 정제수를 추출용매로 하여 홍삼을 추출함으로써 홍삼 사포닌 등 유효성분이 일반 정제수의 미네랄과 같은 물질의 방해를 받지 않고 효율적으로 추출되어 홍삼 농축액 내의 유효성분 함량을 높일 수 있었고, 홍삼 고유의 맛과 향을 살려 기호성이 우수한 홍삼 농축액을 제조할 수 있었다.
도 1은 숯 여과 시스템을 통해 정제수를 제조하는 과정 및 상기 정제수를 사용하여 홍삼 농축액을 제조하는 과정을 보여주는 모식도이다.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
일반적으로 홍삼은 전체 중량에 대하여 다당체, 섬유질을 포함한 탄수화물이 60∼70% 가량 함유되어 있고, 단백질, 아미노산 등 질소화합물이 12∼16%, 사포닌이 3∼6%, 지방산을 비롯한 지질류가 1∼2% 가량 함유되어 있기 때문에 이로부터 얼마나 효율적으로 가용성 성분들을 추출하여 농축액을 제조하느냐에 따라 홍삼 농축액의 품질은 큰 차이를 나타내게 된다.
홍삼 농축액을 제조하기 위하여 사용하는 물은 지하수 또는 암반수가 일반적이며, 이를 여과 및 살균하여 먹는물 수질검사에서 적합판정을 받으면 추출용매로서 사용할 수 있게 된다. 그러나, 물에 포함되어 있는 각종 미네랄 함량에 차이가 있어 이에 따라 경수와 연수로 성질이 나뉘게 되며, 이러한 미네랄과 잔류하고 있는 미세한 유기물들은 홍삼의 사포닌을 비롯한 유효성분들의 추출을 방해하는 역할을 하게 된다. 따라서 동일한 품질의 원료 홍삼으로부터 동일한 공정의 물 추출 방법으로 홍삼 농축액을 제조하는 경우에도 추출에 사용하는 물의 성질에 따라 홍삼 농축액의 유효성분 함유량에 차이가 발생하게 된다.
본 발명에서는 이러한 유효성분의 함유량을 최대로 높이기 위하여 숯 여과 시스템에 통과시켜 제조한 정제수를 추출용매로서 사용한다. 보다 상세하게는, 본 발명에 의한 홍삼 농축액의 제조방법은 물을 숯 여과 시스템에 통과시켜 정제수를 제조하는 단계; 및 상기 정제수를 이용하여 홍삼의 유효성분을 추출하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 숯 여과 시스템에서 사용하는 숯 여과필터는 폴리프로필렌 필터에 숯을 내장시켜 1 ㎛의 공극을 갖도록 제조한 것이 바람직하나 이에만 한정되는 것은 아니며, 시판되는 제품을 용이하게 선택하여 사용할 수도 있다. 상기 숯은 참나무, 적송 및 대나무 중에서 선택된 하나 이상의 나무로 만든 것이 바람직하며, 대나무인 경우에는 맹종죽, 왕대 및 솜대 중에서 선택된 하나 이상이 적절하다. 특히 대나무 숯 필터를 사용할 경우 미세공극이 매우 많아 다른 숯에 비해 탈취력이 높고, 흡착율이 좋아 가장 바람직하다.
또한 본 발명에서는 상기 숯 여과 시스템을 거치는 단계 이전 또는 이후에 추가의 여과 시스템을 통과하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또 본 발명에서는 상기 숯 여과 시스템을 거치는 단계 이후에 상기 정제수를 살균하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 물을 공급펌프에 공급한 후 여과필터로 1차 여과하고 숯 여과필터로 2차 여과한 다음 초정밀 여과필터로 3차 여과한 후 220∼250 nm의 자외선을 조사하여 살균하는 과정을 거쳐 숯 여과 정제수를 제조하였다. 이때, 숯 여과 시스템 이전에 거치는 조(crude) 여과 과정은 물리적 여과의 의미가 있으며, 약 3 내지 6 ㎛, 예를 들면 5 ㎛의 여과 필터를 사용하여 수행될 수 있다. 숯 여과 시스템은 물에 있는 미네랄과 유기물 등을 제거하기 위한 것으로, 숯 여과 필터는 1 ㎛ 전후의 공극을 가질 수 있다. 숯 여과 시스템 이후에 거치는 여과는 정제수를 보다 깨끗하게 하기 위한 것이며 약 0.5 내지 1.5 ㎛, 예를 들어 1 ㎛의 초정밀 여과 필터를 사용할 수 있다. 마지막으로 자외선 살균은 정제수 중의 미생물을 제거하기 위한 과정이다. 상기 필터들의 재질은 폴리프로필렌이 적절하나 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서는 상기 숯 여과 정제수를 홍삼 부피 대비 5∼10 배로 가하여 80∼100℃에서 6∼10시간씩 추출하는 과정을 3∼4회 반복한 후 여과 및 농축하여 홍삼 농축액을 제조할 수 있다. 이때, 정제수의 부피가 5배 미만인 경우에는 추출효율이 저하되고, 10배를 초과하는 경우에는 농축 비용 과다로 비경제적이 된다. 또한 추출온도가 80℃ 미만인 경우에는 추출효율이 저하되고, 100℃를 초과하는 경우에는 유효성분이 파괴되며, 추출시간이 6시간 미만에서는 추출효율이 저하되고, 10시간 초과 시 수율에 변화가 없어 비효율적이며, 반복추출횟수가 3회 미만인 경우에는 가용성분이 잔존하게 되고, 4회 초과 시에는 에너지면에서 비효율적이다.
이하, 본 발명의 내용을 실시예 및 시험예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다. 이들 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시되는 것일 뿐 본 발명의 권리범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니고, 당업계에서 통상적으로 주지된 변형, 치환 및 삽입 등을 수행할 수 있으며, 이에 대한 것도 본 발명의 범위에 포함된다.
[참고예 1] 홍삼 제조
수삼 50 kg을 세척한 후 98℃에서 2∼3시간 가량 증삼하고 70℃에서 건조시켜 홍삼을 제조하였다.
[실시예 1] 홍삼 농축액 제조
도 1에 도시된 숯 여과 시스템을 통하여 숯 여과 정제수를 제조하였다. 먼저, 물을 공급펌프에 공급한 후 5 ㎛의 여과필터로 1차 여과하고 대나무숯 여과필터로 2차 여과한 다음 1 ㎛의 초정밀 여과필터로 3차 여과한 후 220 nm의 자외선을 조사하여 살균하였다.
상기 참고예 1에서 제조한 홍삼 5 kg에 홍삼 부피 대비 10 배의 숯 여과 정제수를 가하여 90℃에서 8시간씩 3회 추출한 후 여과 및 농축하여 실시예 1의 홍삼 농축액을 제조하였다.
[비교예 1]
상기 참고예 1에서 제조한 홍삼 5 kg에 홍삼 부피 대비 10배의 정제수를 가하여 90℃에서 8시간씩 3회 추출한 후 여과 및 농축하여 비교예 1의 홍삼 농축액을 제조하였다.
[시험예 1]
상기 실시예 1에서 사용한 대나무 숯 여과 정제수 및 일반 정제수의 수질검사를 수행하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
검사항목 실시예 1의 대나무 숯 여과 정제수 일반 정제수
경도(mg/L) 37.1 86.3
과망간산칼륨 소비량(mg/L) 1.01 4.21
냄새 무취 무취
맛 무미 무미
색도(도) 1.0 1.0
수소이온농도 6.5 6.0
상기에서 경도는 물의 연수/경수 구분 시 사용되는 척도로서 경도가 높을수록 물에 미네랄 함유량이 높아서 홍삼의 가용성 성분을 추출하는데 방해가 된다. 또한 과망간산칼륨 소비량이란 물에 함유된 유기물을 제거하는데 필요한 과망간산칼륨의 양으로서 이 수치가 높을수록 물에 유기물 함량이 많다는 의미가 된다. 따라서, 이 값이 낮을수록 가용성 성분 추출에 적합하다.
상기 표 1의 결과에서, 본 발명에서 사용한 실시예 1의 대나무 숯 여과 정제수는 일반 정제수에 비해 경도가 낮고, 과망간산칼륨 소비량이 현저히 감소하였다.
[시험예 2] 홍삼 농축액의 성분 분석
HPLC를 이용하여 상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 홍삼 농축액의 사포닌(진세노이드) 성분을 각각 분석하였으며, 그 중 사포닌의 대표적인 성분인 진세노사이드-Rb1과 진세노사이드-Rg1 함량을 하기 표 2에 나타내었다.
또한 이온교환 크로마토그래피를 이용하여 홍삼의 특이적 성분 중 아미노당으로서 항산화효과 및 혈당상승 억제효과 등이 알려진 말툴로실 아르기닌(MA: Maltulosyl arginine) 및 프럭토실 아르기닌(FA: Fructosyl arginine) 함량을 각각 하기 표 2에 나타내었다.
구분 비교예 1
(일반 정제수)		 실시예 1
(대나무 숯 여과 정제수)
진세노사이드-Rb1(mg/g) 3.0 4.2
진세노사이드-Rg1(mg/g) 2.4 3.2
MA(mg/g) 21.1 28.9
FA(mg/g) 15.6 22.4
상기 표 2의 결과에서, 대나무 숯 여과 정제수를 이용하여 제조한 본 발명의 홍삼 농축액(실시예 1)이 일반 정제수로 제조한 홍삼 농축액(비교예 1) 보다 인체에 유익한 유효성분인 사포닌 및 아미노당을 유의적으로 많이 함유하고 있음을 확인하였다.
[시험예 3] 관능평가
상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 홍삼 농축액의 기호도를 알아보기 위하여, 30대 이상 남녀 각각 20명씩의 패널에게 실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 홍삼 농축액을 시음하게 한 후 단맛, 쓴맛, 신맛, 홍삼 특유의 향미 및 전체 기호도에 대한 관능평가를 5점척도법으로 블라인드 테스트하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 하기 결과에서, 점수가 높을수록 맛이 강하거나 향미 및 기호도가 우수한 것이다.
평가항목 비교예 1
(일반 정제수)		 실시예 1
(대나무 숯 여과 정제수)
단맛 2.5 3.0
쓴맛 3.0 3.0
신맛 2.5 2.5
홍삼 특유의 향미 3.0 4.0
전체 기호도 3.0 4.5
상기 표 3의 결과에서, 대나무 숯 여과 정제수를 이용하여 제조한 본 발명의 홍삼 농축액(실시예 1)이 일반 정제수로 제조한 홍삼 농축액(비교예 1)과 맛은 유사하면서도 홍삼 특유의 향미와 전체 기호도는 월등히 우수한 것을 확인하였다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 숯 여과 시스템을 이용하여 제조한 숯 여과 정제수를 추출용매로 사용함으로써 홍삼 농축액 내 사포닌과 아미노산 유도체 성분 등의 함량을 증가시켰고, 기호성에 있어서도 관능적 품질이 전체적으로 향상되는 결과를 얻을 수 있었다.

Claims (8)

  1. 여과 필터를 구비한 숯 여과 시스템을 통해 물을 여과시킨 다음, 0.5~1.5 ㎛의 공극을 갖는 초정밀 여과필터를 통해 여과시켜, 경도 및 과망간산칼륨 소비량이 감소된 숯 여과 정제수를 제조하는 단계; 및
    상기 정제수를 사용하여 홍삼의 유효 성분을 80~100℃의 온도에서 추출하는 단계를 포함하는 홍삼 농축액의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 숯은 참나무, 적송 및 대나무 중에서 선택된 하나 이상의 나무로 만든 숯인 홍삼 농축액의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 숯은 맹종죽, 왕대 및 솜대 중에서 선택된 하나 이상의 대나무로 만든 숯인 홍삼 농축액의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 방법은 숯 여과 정제수를 홍삼 부피 대비 5∼10 배로 가하여 6∼10시간 동안 추출하는 과정을 3∼4회 반복한 후 여과 및 농축하는 과정을 거치는 것인 홍삼 농축액의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 숯 여과 시스템을 통한 여과 단계 이전에 추가의 여과 시스템을 통과하는 단계를 더 포함하는 홍삼 농축액의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 숯 여과 시스템을 통한 여과 단계 이후에 상기 정제수를 살균하는 단계를 더 포함하는 홍삼 농축액의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 살균은 자외선을 조사하여 이루어지는 것인 홍삼 농축액의 제조방법.
  8. 삭제
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