KR102013279B1 - 집속초음파 기술을 사용한 식물성 세라마이드를 포함하는 유채씨 추출물의 제조방법, 및 이로부터 수득된 유채씨 추출물 - Google Patents

집속초음파 기술을 사용한 식물성 세라마이드를 포함하는 유채씨 추출물의 제조방법, 및 이로부터 수득된 유채씨 추출물 Download PDF

Info

Publication number
KR102013279B1
KR102013279B1 KR1020190053871A KR20190053871A KR102013279B1 KR 102013279 B1 KR102013279 B1 KR 102013279B1 KR 1020190053871 A KR1020190053871 A KR 1020190053871A KR 20190053871 A KR20190053871 A KR 20190053871A KR 102013279 B1 KR102013279 B1 KR 102013279B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ultrasonic
raw material
rapeseed
focused ultrasound
processing container
Prior art date
Application number
KR1020190053871A
Other languages
English (en)
Inventor
문형인
김유미
배경석
Original Assignee
(주)클래시스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)클래시스 filed Critical (주)클래시스
Priority to KR1020190053871A priority Critical patent/KR102013279B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102013279B1 publication Critical patent/KR102013279B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K8/00—Cosmetics or similar toiletry preparations
    • A61K8/18—Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition
    • A61K8/96—Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition containing materials, or derivatives thereof of undetermined constitution
    • A61K8/97—Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition containing materials, or derivatives thereof of undetermined constitution from algae, fungi, lichens or plants; from derivatives thereof
    • A61K8/9783—Angiosperms [Magnoliophyta]
    • A61K8/9789—Magnoliopsida [dicotyledons]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K8/00—Cosmetics or similar toiletry preparations
    • A61K8/18—Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition
    • A61K8/30—Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition containing organic compounds
    • A61K8/68—Sphingolipids, e.g. ceramides, cerebrosides, gangliosides
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61Q—SPECIFIC USE OF COSMETICS OR SIMILAR TOILETRY PREPARATIONS
    • A61Q19/00—Preparations for care of the skin
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K2800/00—Properties of cosmetic compositions or active ingredients thereof or formulation aids used therein and process related aspects
    • A61K2800/80—Process related aspects concerning the preparation of the cosmetic composition or the storage or application thereof
    • A61K2800/82—Preparation or application process involves sonication or ultrasonication

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Birds (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

본 발명은 생리활성성분으로서 식물성 세라마이드를 고수율 및 고순도로 포함하는 유채씨 추출물을 집속초음파를 사용하여 제조하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 방법에 따라 수득되는 유채씨 추출물에 관한 것으로서, 이 추출물은 생리활성성분으로서 식물성 세라마이드를 고함량 및 고순도로 포함하므로 화장료로서의 유용성이 우수하다.

Description

집속초음파 기술을 사용한 식물성 세라마이드를 포함하는 유채씨 추출물의 제조방법, 및 이로부터 수득된 유채씨 추출물{METHOD FOR PREPARING RAPESEED EXTRACT CONTAINING PLANT CERAMIDE USING FOCUSED ULTRASONIC TREATMENT, AND RAPESEED EXTRACT OBTAINED THEREFROM}
본 발명은 생리활성성분으로서 식물성 세라마이드를 고수율 및 고순도로 포함하는 유채씨 추출물을 집속초음파를 사용하여 제조하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 방법에 따라 수득되는 유채씨 추출물에 관한 것으로서, 이 추출물은 생리활성성분으로서 식물성 세라마이드를 고함량 및 고순도로 포함하므로 화장료로서의 유용성이 우수하다.
피부는 조직학적으로 표피, 진피 및 피하지방으로 구성되며, 표피 중 가장 바깥층에 해당하는 각질층은 피부의 최초의 방어막으로서 피부노화의 측면에서 매우 중요한 역할을 담당하고 있다.
이러한 각질층을 구성하는 각질 세포간 지질 중 약 50 내지 60%를 차지하는 매우 중요한 성분인 세라마이드는 파이토스핑고신에 지방산이 연결되어 있는 구조를 가지고 있는 피부에 존재하는 스핑고지질류 중 하나이며, 수준 증발을 억제하는 지질장벽의 역할, 각질층 구조 유지 및 외부 유해 물질에 대한 항균 장벽으로 작용하여 염증의 조절과 상처 회복에도 중요한 기능을 수행한다. 따라서, 세라마이드 함량의 감소는 수분 증발을 가속화시켜 악건선 피부, 가려움증, 피부 탄력 저하, 주름 등의 원인이 된다.
따라서, 세라마이드는 건조 피부 질환에 대한 화장품, 미용 식품 등의 성분으로서 주목받고 있으며, 세라마이드 성분을 포함하는 화장품, 식품 등 많은 제품들이 시판되고 있다. 다만, 동물 유래의 세라마이드는 감염증의 문제가 보고된 바 있어 식물 유래의 세라마이드가 주류를 이루고 있다.
한편, 최근 건강 및 미용에 대한 관심이 높아지면서 소비자들은 합성 제품보다는 천연 추출물을 재료로 포함하는 제품에 대한 선호도가 크게 증가하고 있다. 전술한 바와 같이 생리활성성분으로서 작용할 수 있는 식물성 세라마이드는 유채씨에 함유되어 있는 것으로 알려져 있다. 따라서, 식물성 세라마이드를 함유하는 유채씨 추출물은 화장품, 식료품, 의약품 등의 원재료로서 활용 가치가 높다.
한편, 적은 양의 천연물로부터 생리활성성분을 다량 포함하는 추출물을 제조하는 방법에 대한 필요성이 당업계에서 크게 증가하고 있다. 이는 유채씨로부터 생리활성성분인 식물성 세라마이드가 다량 포함된 유채씨 추출물을 제조하는 방법에 대해서도 마찬가지이다.
천연물을 추출하기 위해 널리 사용되는 방법에는, 뜨거운 물을 사용하여 천연물에 포함된 유효성분을 용출하는 열수추출, 알코올 등 용매를 사용하여 고체 또는 액체 시료 중에서 유효성분을 용해시켜 분리하는 용매추출, 초임계 유체를 사용하여 추출하는 초임계 추출 등이 있다. 그러나, 수율이 낮거나, 고온의 열을 천연물에 적용함에 따라 생리활성성분이 파괴 또는 변성되는 등 다양한 문제점들이 존재한다.
특히, 천연추출물은 그 원재료인 식물이 무엇인지에 따라 추출 수율과 생리활성성분의 함량이 크게 달라지기 때문에, 특정 식물에 대해 효과가 확인된 추출방법이라고 하더라도 다른 식물에 대해서는 동일하거나 유사한 수준의 효과를 나타내지 못하는 경우가 대부분이다.
본 발명자들은 상기 종래 기술의 문제점을 인지하고, 생리활성성분인 식물성 세라마이드가 고함량으로 포함된 유채씨 추출물을 제조하는 방법을 발견하기 위해 수많은 시행착오를 거치면서 연구를 거듭하였다. 그 결과, 생리활성성분인 식물성 세라마이드를 유의적으로 높은 수율로 포함하는 유채씨 추출물을 제조할 수 있는 특정 방법을 입증하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 하기 단계를 포함하는, 생리활성성분으로서 식물성 세라마이드를 포함하는 유채씨 추출물의 제조방법을 제공한다:
a) 유채씨에 알칼리를 첨가한 후, 집속초음파를 조사하는 단계;
b) 상기 a) 단계에서 수득된 결과물에 산을 첨가하여 중화시키는 단계;
c) 상기 b) 단계에서 수득된 결과물에 n-헥산 및 물의 혼합용매를 첨가한 후, 집속초음파를 조사하는 단계;
d) 상기 c) 단계에서 수득된 결과물을 방치하여 상분리시킨 후, 상층부를 분리하여 농축하는 단계; 및
e) 상기 d) 단계에서 수득된 결과물에서 지방산을 제거하는 단계.
상기 유채(학명: Brassica Napus L.)는 우리나라 남부 도서지방과 제주도를 중심으로 주로 재배되는, 쌍떡잎식물 양귀비목 십자과에 속하는 두해살이풀이다. 관상용으로 재배되었지만 최근에는 식용유와 바이오디젤 생산을 목적으로 재배되는 주요 유지작물이다. 유채씨(rapeseed)는 35 내지 45%의 기름을 함유하며, 대표적인 불포화 지방산인 올레인산의 함량이 높기 때문에 식용유 이외에 피부 보습을 위한 화장품, 바이오연료 등으로 폭넓게 사용되고 있다.
본 발명에서 사용되는 용어 식물성 세라마이드는 식물 원료로부터 유래된 세라마이드를 의미한다. 세라마이드의 제조를 위한 천연 원료에는 동물 유래, 식물 유래, 그외 박테리아나 원핵생물 등에서 유래한 원료가 있다. 이 중 주로 소, 돼지 등의 뇌 또는 피부로부터 추출되는 동물 유래 세라마이드는 주요 성분으로 sphinganine, 4-hydroxysphinganine 및 4-sphingenine가 보고되어 있으며, 대두, 밀, 쌀 등의 식물에서 추출되는 식물 유래 세라마이드는 주요 성분으로 8-sphinganine, 4-hydroxy-8-sphinganine 및 4,8-sphingenine가 보고되어 있다.
한편, 동물 유래 세라마이드는 광우병 및 국제환경단체 등의 동물성원료 사용금지 운동 등의 문제가 있어 화장품, 바이오연료 등에 있어 동물성 세라마이드보다는 식물성 세라마이드가 많이 사용되는데, 식물성 세라마이드는 식물 내 존재하는 양이 매우 적어 추출량이 소량이라는 단점이 있다. 본 발명의 제조방법에 따를 경우, 식물 원료에서 추출했음에도 불구하고 유채씨 추출물 내 식물성 세라마이드의 함량이 유의적으로 증가되는바 상기 단점들을 해결하여 매우 유리하다.
본 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 상기 유채씨는 지질성분이 제거된 유채박이다.
본 발명에서 사용되는 용어 유채박은 유채씨에서 기름을 추출하고 남은 부산물을 의미한다. 유채박은 43%의 단백질, 아미노산, 조섬유, 무기질, 비타민 등을 함유하고 있으며, 가축 사료나 식용으로 주로 사용되고 있다. 유채씨에서 지질성분을 제거하는 것은 당업계에서 일반적으로 알려져 있는 방법에 따라 수행될 수 있으며, 예를 들어 헥산을 이용하여 지질성분을 제거한 후 유채박을 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 제조방법을 사용하면 유채씨의 부산물인 유채박에 남아 있는 미량의 식물성 세라마이드를 고수율 및 고순도로 추출해내는 것이 가능하므로, 유채씨의 부산물에 해당하는 유채박을 기존과 다른 분야에 활용할 수 있게 된다.
본 발명에서 사용되는 용어 알칼리는 강한 염기성을 나타내는 물질로 물에 잘 녹으며, 산을 중화시킨다. 일반적으로 -OH 관능기가 결합되어 있으며, 대표적인 알칼리의 예로는 수산화칼륨(KOH), 수산화나트륨(NaOH) 등이 있다. 특정 이론에 구애되지 않고, 본 발명에서 사용되는 알칼리는 유채박의 비누화 반응을 유도하는 것으로 여겨진다.
본 발명에서 사용되는 용어 산은 수용액 중에서 해리하여 수소이온을 생성하고 염기를 중화하여 염을 만드는 물질을 의미한다. 대표적인 산의 예로는 염산(HCl), 황산(H2SO4), 인산(H2PO4), 아세트산(CH3COOH) 등이 있다.
본 발명에서 사용되는 용어 집속초음파는 집속 영역 강도에 따라 1,000W/cm2 이상의 고강도 집속초음파(HIFU, High Intensity Focused Ultrasound)와 10 mW/cm2 내지 50 W/cm2 범위의 저강도 집속초음파(LIFU, Low Intensity Focused Ultrasound)로 분류될 수 있다. 본 발명의 방법에서 사용되는 집속초음파는 고강도 집속초음파인 것이 바람직하다. 특히, 본 발명의 방법에서 사용되는 집속초음파는 1,500W/cm3 내지 2,000W/cm3의 고강도 집속초음파인 것이 더욱 바람직하다. 이와 대비되는 용어로서 초음파(ultrasound)는 인간이 들을 수 있는 가청 음역대의 주파수 20kHz를 초과하는 음파를 말한다.
후술하는 실시예에서 보는 바와 같이, 본 발명자들은 고강도 집속초음파를 사용한 경우의 생리활성성분(식물성 세라마이드)의 수율과 초음파를 사용한 경우의 생리활성성분의 수율을 대비하는 실험을 수행하였다. 그 결과, 본 발명의 방법에 따라 유채씨 추출물을 제조할 때 식물성 세라마이드의 수율은 현저하게 증가하는 동시에, 식물성 세라마이드가 아닌 비활성성분들이 더 많은 양으로 제거되어 최종 생성물 내 생리활성성분의 순도가 증가하였다.
특정 이론에 얽매이지 않고 이와 같은 결과를 얻게 된 근거를 분석해볼 때, 집속초음파가 유채씨의 세포벽을 자극하여 활성을 높이고 또한 용매의 유동성을 증가시키는 복합적인 작용에 의해 유채씨 내에 함유되어 있는 식물성 세라마이드 성분이 보다 용이하게 분리될 수 있는 것으로 여겨진다.
본 발명에 따른 방법에서 사용되는 집속초음파 기기는 특정 위치에 초점을 갖는 집속초음파를 생성할 수 있는 초음파 발생 모듈을 포함하며, 상기 초음파 발생 모듈은 타원형 발진체를 구비한 초음파 트랜스듀서를 포함한다.
바람직하게는, 상기 집속초음파 기기는 집속초음파가 특정 위치에 초점을 갖고 집속초음파가 조사됨에 따라 매질의 온도가 상승하고 유채씨의 생리활성성분이 파괴되거나 변성되는 것을 방지하기 위하여 유채씨 함유 용액을 지속적으로 교반하는 장치를 구비할 수 있다. 상기 교반하는 장치는 예를 들어 교반 날개일 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 따른 방법이 수행될 때 특정 범위의 온도를 유지할 수 있도록, 상기 집속초음파 기기는 냉각장치를 구비할 수 있다. 상기 냉각장치는 초음파 또는 집속초음파에 의한 매질 온도 상승을 억제한다.
상기 집속초음파 기기의 구체적인 예를 도 1 내지 7에 도시하였으며, 다만 이들 도면에 도시된 기기로 한정되는 것은 아니다.
도 1은 집속초음파 기기의 일례이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 초음파 처리 장치(100)는 초음파 처리되는 원료가 저장되는 처리 용기(102)와, 처리 용기(102)의 특정 위치에 초점을 갖는 집속초음파를 조사하는 초음파 발생 모듈(110)을 구비한다. 도 1에서 이해의 편의를 위해 처리 용기(102), 초음파 발생 모듈(110) 등은 단면도로 표시하였다. 초음파 발생 모듈(110)은 초음파 트랜스듀서(116), 카트리지 하우징(112), 초음파 매질(113) 등을 구비한다. 초음파 트랜스듀서(116)는 타원형 발진체(117)를 구비하여 집속초음파를 생성한다. 카트리지 하우징(112)의 내부에 초음파 트랜스듀서(116)가 설치된다. 카트리지 하우징(112)은 하부에 개구부가 형성되고, 개구부에는 초음파를 투과시키는 카트리지 윈도우(114)가 부착된다. 초음파 매질(113)은 카트리지 하우징(112)의 내부에 채워지고 초음파 트랜스듀서(116)에서 생성된 초음파를 카트리지 윈도우(114)로 전달한다. 처리 용기(102)에는 초음파 발생 모듈(110)이 분리 가능하게 장착되는 결합부(104)가 설치되며, 초음파 처리되는 원료가 저장된다. 초음파 발생 모듈(110)은 집속초음파를 조사하여 처리 용기(102)에 저장된 천연물 유채씨로부터 생리활성성분을 추출한다. 집속초음파가 처리 용기(102)에 저장된 원료에 고르게 조사될 수 있도록 초음파 트랜스듀서(116)를 이동시키는 이동기구(118)가 초음파 발생 모듈(110)의 내부에 설치되거나, 또는 처리 용기(102) 내의 원료에 진동을 전달하여 흔드는 원료 유동기기(미도시됨)가 처리 용기(102)에 설치된다. 초음파 발생 모듈(110)은 초음파가 투과되는 카트리지 윈도우(114)가 원료(103)의 수면(水面)과 접촉하거나, 일부가 원료 내로 잠기게 설치된다. 따라서 초음파 발생 모듈(110)에서 발생된 초음파가 공기를 통과하지 않고 원료(103)에 조사된다. 카트리지 윈도우(114)는 초음파를 투과할 수 있는 반투명 또는 투명 재질의 필름이다. 본 실시예 1에서 카트리지 윈도우(114)는 캡톤 필름이나, 초음파를 원활하게 통과시킬 수 있는 공지의 다른 재질일 수 있다. 이동기구(118)는 초음파 트랜스듀서(116)에서 생성된 집속초음파가 처리 용기(102) 내의 원료(103)에 골고루 조사되도록 초음파 트랜스듀서(116)를 이동시킨다. 이동기구(118)는 초음파 트랜스듀서(116)를 X축 방향으로 이동시키는 X축 이동부(118a), Y축 방향으로 이동시키는 Y축 이동부(118b), Z축 방향으로 이동시키는 Z축 이동부(118c)로 구성된다. 이동기구(118)는 초음파 트랜스듀서(116)가 X/Y/Z축을 따라 직선 운동을 하도록 구성되나, 초음파 트랜스듀서가 피벗 운동, 시계추 운동, 나선형 운동 등의 다양한 형태로 움직이도록 구성될 수 있다. 이동기구(118)는 카트리지 하우징(112)의 내부에 위치되고, 초음파 트랜스듀서(116)와 연결되어 초음파 트랜스듀서(116)를 이동시키도록 구성되나, 이동기구(118)는 카트리지 하우징(112)의 외측에 위치하여 카트리지 하우징(112)을 이동시키도록 구성될 수 있다. 또한, 처리 용기(102) 내의 원료를 흔들어 집속초음파가 원료에 고르게 조사될 수 있도록 원료 유동기기(미도시됨)가 구비될 수 있다. 상기 원료 유동기기는 처리 용기(102)가 시계추 운동, 회전 운동 등을 하도록 구성될 수 있다. 또한, 처리 용기(102)의 내부에 원료를 교반하는 교반 날개(미도시됨)가 구비될 수 있다. 집속초음파가 처리 용기(102) 내의 원료(103)에 조사되면 원료(103)의 온도가 상승하여 가스가 발생할 수 있다. 이 가스를 방출할 수 있도록 결합부(104)에는 가스 방출구(미도시됨)가 형성될 수 있다. 초음파 발생 모듈(110)이 장시간 집속초음파를 생성하면 초음파 매질(113)의 온도가 상승하게 되므로 초음파 매질(113)을 냉각시키는 냉각기구가 필요하다. 상기 매질 냉각기구는 카트리지 하우징(112)에 삽입되어 초음파 매질(113)과 접촉하는 금속판(120)과, 금속판(120)을 통해 전달된 열을 공기 중으로 발산하는 히트 싱크(heat sink, 122)로 구성된다. 히트 싱크(122) 대신에 펠티어 소자가 사용될 수 있다. 원료 용기(130, 132, 134)가 더 구비될 수 있다. 원료 용기(130, 132)에는 초음파 처리 전의 원료가 저장된다. 원료 용기(134)에는 초음파 처리 후의 원료가 저장된다. 원료 용기(130)는 이송관(136)을 통해 처리 용기(102)의 원료 주입구(137)에 연결되며, 이송관(136)을 통한 원료 이송은 개폐밸브(144)를 통해 조절된다. 원료 용기(132)는 이송관(138)을 통해 처리 용기(102)의 원료 주입구(139)와 연결되며, 이송관(138)을 통한 원료 이송은 개폐밸브(146)를 통해 조절된다. 원료 용기(134)는 이송관(140)을 통해 처리 용기(102)의 원료 배출구(141)와 연결되며, 이송관(140)을 통한 원료 이송은 개폐밸브(148)를 통해 조절된다. 원료 용기(130)와 원료 용기(134)는 이송관(142)를 통해 연결되며, 이송관(142)을 통한 원료 이송은 개폐밸브(150)를 통해 조절된다. 원료 용기(130, 132)에 저장된 원료는 초음파 처리를 위해 개폐밸브(144, 146)가 개방된 상태에서 펌프(미도시됨)를 통해 처리 용기(102) 내로 이송된다. 처리 용기(102)에서 초음파 처리된 원료는 개폐밸브(148)를 개방하여 원료 용기(134) 내로 이송된다. 1회의 초음파 처리가 충분하지 않은 경우 반복해서 초음파 처리를 수행할 필요가 있는 경우, 개폐밸브(150)를 개방하여 초음파 처리된 후 원료 용기(134)에 저장되어 있는 원료를 이송관(142)을 통해 원료 용기(130)로 이송한다. 원료 용기(130)로 이송된 원료는 이송관(136)을 통해 처리 용기(102)로 이송되어 다시 초음파 처리된다. 즉, 원료 용기(134), 이송관(142), 원료용기(130), 처리용기(102)의 순서로 원료가 순환하게 된다. 본 실시예 1에서는 초음파 트랜스듀서(116)가 처리 용기(102) 내의 원료와 직접 접촉하지 않으므로 초음파 처리 중에 유해 성분이 생성되는 것을 억제할 수 있다. 처리 용기(102)에 안정적으로 저장된 원료에 이동기구(118)를 통해 집속초음파를 균일하게 조사할 수 있다.
도 2는 집속초음파 기기의 또다른 일례이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 초음파 처리 장치(200)는 초음파 처리되는 원료가 저장되는 처리 용기(202)와, 처리 용기(202)의 특정 위치에 초점을 갖는 집속초음파를 조사하는 초음파 발생 모듈(210)을 구비한다. 초음파 처리 장치(200)는 초음파 발생 모듈(210)이 처리 용기(202)의 아래쪽에 위치하는 점에서 도 1에 도시된 초음파 처리 장치(100)와 상이하다. 초음파 발생 모듈(210)은 초음파 트랜스듀서(216), 카트리지 하우징(212), 초음파 매질(213) 등을 구비한다. 초음파 트랜스듀서(216)는 타원형 발진체(217)를 구비하여 집속초음파를 생성한다. 카트리지 하우징(212)의 내부에 초음파 트랜스듀서(216)가 설치되고, 상부에는 개구부가 형성되며, 이 개구부에는 카트리지 윈도우(214)가 부착된다. 초음파 매질(213)은 카트리지 하우징(212)의 내부에 채워지고 초음파 트랜스듀서(216)에서 생성된 초음파를 카트리지 윈도우(214)로 전달한다. 집속초음파가 처리 용기(202)에 저장된 원료에 고르게 조사될 수 있도록 초음파 트랜스듀서(216)를 이동시키는 이동기구(218)가 초음파 발생 모듈(210)에 설치되거나, 또는 처리 용기(202) 내의 원료에 진동을 전달하여 흔드는 원료 유동기기(도시되지 않음)가 처리 용기(202)에 설치된다. 초음파 발생 모듈(210)에 처리 용기(202)를 분리 가능하게 장착하기 위한 결합부(204)가 형성된다. 처리 용기(202)의 바닥면에는 초음파가 투과하는 용기 윈도우(206)가 설치된다. 초음파 발생 모듈(210)이 상부를 향하게 설치되므로 카트리지 윈도우(214)에 처짐이 발생하여 카트리지 윈도우(214)와 용기 윈도우(206) 사이에 간격이 형성될 수 있다. 윈도우(206, 214) 사이에 간격이 형성되는 경우 초음파가 공기 중에서 전달되지 못하고 손실이 크게 발생되는 문제점이 있다. 이러한 현상의 방지를 위해 윈도우(206, 214) 사이에 초음파를 전달할 수 있는 매질이 채워진다. 또는 용기 윈도우(206)는 처리 용기(202) 내부에 채워지는 원료의 하중에 의해 처짐이 발생되어 카트리지 윈도우(214)에 밀착되는 필름재로 형성된다. 즉, 용기 윈도우(206)는 필름재로 처짐이 발생되어 마찬가지로 처짐이 발생된 카트리지 윈도우(214)에 밀착됨으로써 윈도우(206, 214)의 사이에 빈 공간이 형성되지 않도록 한다. 초음파 발생 모듈(210)에 초음파 매질을 완전히 채울 수는 없으므로 카트리지 윈도우(214)가 카트리지 하우징(212) 내에서의 초음파 매질(213)의 통상적인 수면보다 낮게 위치하도록 카트리지 하우징(212)을 구성할 필요가 있다. 이를 위해 카트리지 하우징(212)은 상면 둘레부(225)가 카트리지 윈도우(214)에 비해 단차를 갖도록 하여 에어 포켓부(226)를 형성한다. 이동기구(218)는 초음파 트랜스듀서(216)에서 생성된 집속초음파가 저장 용기(202) 내의 원료에 골고루 조사되도록 초음파 트랜스듀서(216)를 이동시킨다. 본 구현예에서 이동기구(218)는 초음파 트랜스듀서(216)를 X축 방향으로 이동시키는 X축 이동부(218a), Y축 방향으로 이동시키는 Y축 이동부(218b), Z축 방향으로 이동시키는 Z축 이동부(218c)로 구성된다. 처리 용기(202) 내의 원료를 흔들어 집속초음파가 원료에 고르게 조사될 수 있도록 원료 유동기기(미도시됨)가 구비될 수 있다. 상기 원료 유동기기는 처리 용기(202)가 시계추 운동, 회전 운동 등을 하도록 구성될 수 있다. 또한, 처리 용기(202)의 내부에 원료를 교반하는 교반 날개(미도시됨)가 구비될 수 있다. 집속초음파가 처리 용기(202) 내의 원료에 조사되면 원료의 온도가 상승하여 가스가 발생할 수 있다. 이 가스를 방출할 수 있도록 처리 용기(202)의 상부에는 가스 방출구(252)가 형성될 수 있다. 또한 가스 방출구(252)에는 소정 크기 이상의 압력에서 개방되는 체크 밸브(254)가 구비될 수 있다. 초음파 발생 모듈(210)이 장시간 집속초음파를 생성하면 초음파 매질(213)의 온도가 상승하게 되므로 초음파 매질(213)을 냉각시키는 냉각기구가 필요하다. 본 구현예에서 매질 냉각기구는 카트리지 하우징(112)에 삽입되어 초음파 매질(113)과 접촉하는 금속판(220)과, 금속판(220)을 통해 전달된 열을 공기 중으로 발산하는 히트 싱크(222)로 구성된다. 히트 싱크(222) 대신에 펠티어 소자가 사용될 수 있다. 원료 용기(230, 232, 234)가 더 구비될 수 있다. 원료 용기(230, 232)에는 초음파 처리 전의 원료가 저장된다. 원료 용기(234)에는 초음파 처리 후의 원료가 저장된다. 원료 용기(230)는 이송관(236)을 통해 처리 용기(202)의 원료 주입구(237)에 연결되며, 이송관(236)을 통한 원료 이송은 개폐밸브(244)를 통해 조절된다. 원료 용기(232)는 이송관(238)을 통해 처리 용기(202)의 원료 주입구(239)와 연결되며, 이송관(238)을 통한 원료 이송은 개폐밸브(246)를 통해 조절된다. 원료 용기(234)는 이송관(240)을 통해 처리 용기(202)의 원료 배출구(241)와 연결되며, 이송관(240)을 통한 원료 이송은 개폐밸브(248)를 통해 조절된다. 원료 용기(230)와 원료 용기(234)는 이송관(242)를 통해 연결되며, 이송관(242)을 통한 원료 이송은 개폐밸브(250)를 통해 조절된다. 본 구현예에서는 초음파 트랜스듀서(216)가 처리 용기(202) 내의 원료와 직접 접촉하지 않으므로 초음파 처리 중에 유해 성분이 생성되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 처리 용기(202)로부터 초음파 발생 모듈(210)을 분리하기가 용이하므로 초음파 트랜스듀서(216)를 교체하기가 용이하다. 또한, 본 구현예에서는 처리 용기(202)에 안정적으로 저장된 원료에 이동기구(218)를 통해 집속초음파를 균일하게 조사할 수 있다.
도 3은 집속초음파 기기의 또다른 일례이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 초음파 처리 장치(300)는 초음파 처리되는 원료가 저장되는 처리 용기(202)와, 처리 용기(302)의 특정 위치에 초점을 갖는 집속초음파를 조사하는 초음파 발생 모듈(310)을 구비한다. 초음파 발생 모듈(310)은 초음파 트랜스듀서(316), 카트리지 하우징(312), 초음파 매질(313) 등을 구비한다. 카트리지 하우징(312)은 상부에 카트리지 윈도우(314)가 형성된다. 초음파 매질(313)은 카트리지 하우징(312)의 내부에 채워지고 초음파 트랜스듀서(316)에서 생성된 초음파를 카트리지 윈도우(214)로 전달한다. 초음파 발생 모듈(310)의 초점은 트랜스듀서(316)는 처리 용기(302)의 바닥면 즉, 용기 윈도우(306)의 상면 근처에 맞춰진다. 처리 용기(302)의 내부에서 바닥부에는 격리실(370)이 설치된다. 격리실(370)은 초음파가 통과하는 윈도우를 구비한다. 본 구현예에서는 초음파 발생 모듈(310)이 처리 용기(302)의 하부에 위치하므로 윈도우가 격리실의 바닥에 형성된다. 초음파 발생 모듈(310)의 초점은 격리실(370)의 내부에 맞춰진다. 격리실(370)은 처리 용기(302)로부터 원료가 유입되는 유입구(372)와, 처리 용기(302)로 원료가 유출되는 유출구(374)를 구비한다. 유입구(372)에는 격리실(370)의 내부로 열리는 유입 도어(376)가 설치되고, 유출구(374)에는 격리실(370)의 외부로 열리는 유출 도어(378)가 설치된다. 유입 도어(376) 또는 유출 도어(378)의 근방에는 원료를 유동시키는 원료 이송 팬(380, 382)이 설치될 수 있다. 원료 이송 팬(380, 382)의 동작에 의해 처리 용기(302) 내부의 원료는 유입구(372)를 통해 격리실(370)의 내부로 유입된다. 격리실(370)의 내부로 유입된 원료는 격리실을 따라 이송되는 동안 집속초음파에 의해 처리되고, 유출구(374)를 통해 유출된다. 집속초음파가 처리 용기(302) 내의 원료에 조사되면 원료의 온도가 상승하여 가스가 발생할 수 있다. 이 가스를 방출할 수 있도록 처리 용기(302)의 상부에는 가스 방출구(352)가 형성될 수 있다. 또한 가스 방출구(352)에는 소정 크기 이상의 압력에서 개방되는 체크 밸브(354)가 구비될 수 있다. 본 구현예에서는 격리실(370)을 구비하고, 처리 용기(302) 내의 원료(303)를 격리실(370)로 이송하여 초음파 처리함으로써 원료(303)에 보다 균일하게 초음파를 조사할 수 있다.
도 4는 집속초음파 기기의 또다른 일례이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 초음파 처리 장치(400)는 초음파 처리되는 원료가 저장되는 처리 용기(402)와, 처리 용기(202)의 특정 위치에 초점을 갖는 집속초음파를 조사하는 초음파 발생 모듈(410)을 구비한다. 초음파 발생 모듈(410)은 초음파 트랜스듀서(416a, 416b, 416c), 초음파 매질(413), 메인 하우징(411)을 구비한다. 초음파 매질(413)은 메인 하우징(412)의 내부에 채워지고 초음파 트랜스듀서(416a, 416b, 416c)에서 생성된 초음파를 전달한다. 집속초음파가 처리 용기(402)에 저장된 원료에 고르게 조사될 수 있도록 초음파 트랜스듀서(416a, 416b, 416c)를 이동시키는 이동기구(418)가 초음파 발생 모듈(410)에 설치된다. 메인 하우징(412)의 상면에는 개구부가 형성된다. 경사 조절 기둥(464a, 464b)은 그 일단이 처리 용기(402)의 바닥면을 지지한다. 경사 조절부(462a, 462b)는 경사 조절 기둥(464a, 464b)의 높이를 조절함으로써 처리 용기(402)의 바닥면이 지면에 대해 갖는 경사를 조절할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 처리 용기(402)의 바닥면의 왼쪽을 오른쪽에 비해 높게 하면 원료는 바닥면을 따라 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하게 되므로, 처리 용기(402) 내에서 원료의 이송을 위한 별도의 기구를 구비할 필요가 없다. 처리 용기(402)의 바닥면에는 초음파가 투과하는 용기 윈도우(406)가 설치된다. 처리 용기(402)는 메인 하우징(412)의 개구부에 설치되며, 용기 윈도우(406)는 초음파 매질(413)에 잠겨 있다. 처리 용기(402)의 바닥면이 지면에 대해 경사면이면 원료가 처리 용기(402)의 바닥면에 쌓이지 않고 경사면을 따라 흐르게 되므로 초음파 트랜스듀서(416a, 416b, 416c)의 초점은 경사면의 바로 위에 위치하는 것이 바람직하다. 복수의 초음파 트랜스듀서(416a, 416b, 416c)는 상기 경사면을 따라 배치됨으로써 동일한 원료가 여러 번 초음파에 조사되도록 할 수 있다. 원료 용기(430, 432, 434)가 더 구비될 수 있다. 원료 용기(430, 432)에는 초음파 처리 전의 원료가 저장된다. 원료 용기(434)에는 초음파 처리 후의 원료가 저장된다. 원료 용기(430)는 이송관(436)을 통해 처리 용기(402)의 원료 주입구(437)에 연결되며, 이송관(436)을 통한 원료 이송은 개폐밸브(444)를 통해 조절된다. 원료 용기(432)는 이송관(438)을 통해 처리 용기(402)의 원료 주입구(439)와 연결되며, 이송관(438)을 통한 원료 이송은 개폐밸브(446)를 통해 조절된다. 원료 용기(434)는 이송관(440)을 통해 처리 용기(402)의 원료 배출구(441)와 연결되며, 이송관(440)을 통한 원료 이송은 개폐밸브(448)를 통해 조절된다. 원료 용기(430)와 원료 용기(434)는 이송관(442)를 통해 연결되며, 이송관(442)을 통한 원료 이송은 개폐밸브(450)를 통해 조절된다. 이송관(436)에 대해 이송관(438)은 처리 용기(402)의 동일한 측면에 연결되고, 이송관(440)은 반대 측면에 연결된다. 즉, 원료 주입구(470, 472)는 처리 용기(402)의 동일 측면에 형성되고, 원료 배출구(474)는 반대 측면에 형성된다. 원료 주입구(470, 472)를 통해 주입된 원료가 처리 용기(402)의 바닥면으로 바로 떨어지지 않고 벽면을 따라 흘러내리도록 가이드 부재(474)가 더 설치된다.
도 5는 집속초음파 기기의 또다른 일례로서, 도 5a는 초음파 처리 장치(500)의 구성도이고, 도 5b는 초음파 처리 장치(500)에 사용된 초음파 생성 모듈(504)의 구성도이다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 초음파 처리 장치(500)는 초음파 처리되는 원료가 저장되는 처리 용기(502)와, 처리 용기(502)의 특정 위치에 초점을 갖는 집속초음파를 조사하는 초음파 생성 모듈(504)과, 초음파 반사 부재(510)를 구비한다. 초음파 반사 부재(510)은 초음파 트랜스듀서(516), 카트리지 하우징(512), 초음파 매질(513) 등을 구비한다. 카트리지 하우징(512)은 하부에 카트리지 윈도우(514)가 형성되고, 그 내부에 초음파 트랜스듀서(516)가 설치된다. 초음파 매질(513)은 카트리지 하우징(512)의 내부에 채워지고 초음파 트랜스듀서(516)에서 생성된 초음파를 카트리지 윈도우(514)로 전달한다. 집속초음파가 처리 용기(502)에 저장된 원료에 고르게 조사될 수 있도록 초음파 생성 모듈(504)를 이동시키는 이동기구(506)가 설치된다. 초음파 처리 장치(500)에서는 초음파 발생 모듈(504)의 적어도 일부가 처리 용기(502) 내부의 원료에 잠긴 상태에서 이동기구(506)에 의해 이동된다. 초음파 반사 부재(510)가 초음파 발생 모듈(504)에 연결되어 설치된다. 초음파 반사 부재(510)는 초음파 발생 모듈(504)과 함께 이동하며, 초음파 발생 모듈(504)의 초음파 조사 방향에 위치되어 집속초음파의 초점을 지난 초음파를 반대 방향으로 반사시킨다. 초음파 반사 부재(510)는 “ㄷ”자 형상으로 형성될 수 있다. 초음파 반사 부재(510)는 일면이 초음파의 조사 방향에서 마주보게 설치되어 초음파를 반사시킨다. 초음파 반사 부재(510)는 초음파가 원료 내에 더 균일하게 조사되도록 한다. 초음파 발생 모듈(504)의 외측에는 교반부(508)가 설치된다. 교반부(508)는 초음파 발생 모듈(504)가 이동기구(506)에 의해 이동될 때 원료를 섞어 초음파가 원료에 균일하게 조사되도록 한다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 초음파 발생 모듈(504)은 이동축(518)을 통해 이동기구(506)에 의해 연결되며, 교반부(508)는 초음파 발생 모듈(504)의 외측에 돌출되게 설치된다. 교반부(508a, 508b, 508c, 508d)는 초음파 발생 모듈(504)에 대해 방사상으로 대칭되게 설치되며, 숟가락 모양의 단부의 방향이 다를 수 있다. 본 구현예는 처리 용기(502) 내부의 원료에 초음파 발생 모듈(504)의 일부가 잠긴 상태에서 이동기구(506)에 의해 초음파 발생 모듈(504)이 이동하므로 초음파 발생 모듈(504)이 처리 용기(502) 내의 원료를 교반하는 기능을 수행한다. 따라서 초음파 처리 장치(500)는 간단한 구성으로도 원료에 초음파의 균일한 조사가 가능하다.
도 6은 집속초음파 기기의 또다른 일례이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 초음파 처리 장치(600)는 초음파 처리되는 원료를 저장하는 처리 용기(602)와, 집속초음파를 생성하는 초음파 발생 모듈(604)를 구비한다. 초음파 처리 장치(600)는 처리 용기(602)를 상/하 이동시키는 원료 승하강기구(606)를 구비한다. 또한, 초음파 처리 장치(600)는 처리 용기(602)와 초음파 발생 모듈(604)을 지지하는 지지대(608)를 더 구비한다. 지지대(608)는 상부에 처리 용기(602)가 위치되는 베이스부(610)와, 베이스부(610)의 일 측에 세워져 초음파 발생 모듈(604)을 지지하는 지지부(612)를 포함한다. 베이스부(610)의 하부에는 이동 바퀴(614)가 설치된다. 지지부(612)에는 초음파 발생 모듈(604)를 이동시키는 초음파 이동기구(616)가 설치된다. 초음파 발생 모듈(604)는 지지체(626)를 통해 이동기구(616)에 설치된다. 처리 용기(602) 내의 원료를 교반하기 위한 교반 부재(618)가 더 설치된다. 교반 부재(618)는 모터(미도시됨)에 의해 회전되고, 프로펠러 형태를 가지며, 복수개가 일정 간격으로 이격되게 설치될 수 있다. 교반 부재(618)는 지지체(624)에 의해 초음파 발생 모듈(604)과 연결되고, 초음파 발생 모듈(604)이 이동기구(616)에 의해 이동될 때 함께 이동되어 원료가 더 잘 혼합되도록 한다. 초음파 처리 장치(600)는 처리 용기(602) 내의 원료의 온도를 감지하는 온도 감지센서(620)와, 원료의 온도를 냉각시키는 냉각 유닛(622)를 더 포함한다. 냉각 유닛(622)의 일 예는 처리 용기(602) 내에 설치되어 처리 용기(602) 내에 저장된 원료를 직접 냉각한다. 냉각 유닛(622)은 예를 들어, 펠티어 소자로 구현할 수 있다. 냉각 유닛(622)의 다른 예는 도 1 또는 도 2에 예시한 바와 같이, 처리 용기(602) 내의 원료를 이송관을 통해 외부의 저장 용기로 이송하면서 원료를 냉각시켜 다시 처리 용기(602)로 주입하는 것으로 구성될 수 있다.
도 7은 도 6의 초음파 처리 장치(600)에 적용된 초음파 발생 모듈(604)의 개념도이다. 초음파 발생 모듈(604)은 초음파 매질(704)이 채워진 카트리지 하우징(702) 내에 복수의 초음파 트랜스듀서(706)를 구비한다. 복수의 초음파 트랜스듀서(706)는 상이한 높이에 위치되거나 초음파 발진체의 곡률 반경이 상이하여 카트리지 윈도우(708)로부터의 초점 거리가 상이하다. 또한, 복수의 초음파 트랜스듀서(706)는 서로 다른 세기로 초음파를 발생시킬 수 있다. 초음파 트랜스듀서(706)는 카트리지 하우징(702) 내에 위치되고, 카트리지 하우징(702)의 상부 측으로 또는 하부 측으로 초음파를 조사하도록 설치될 수 있다. 본 구현예에서와 같이 초음파 트랜스듀서(706)가 카트리지 하우징(702)의 하부 측으로 초음파를 조사하는 경우 카트리지 윈도우(708)는 카트리지 하우징(702)의 하면에 설치된다. 초음파 트랜스듀서(706)가 카트리지 하우징(702)의 상부 측으로 초음파를 조사하는 경우 카트리지 윈도우는 카트리지 하우징(702)의 상면에 설치된다. 초음파 발생 모듈(604)은 전원 라인(708)을 통해 복수의 초음파 트랜스듀서(706)에 전원을 공급하고, 제어 라인(710)을 통해 제어부(미도시됨)로부터의 제어 신호를 공급한다. 카트리지 하우징(702) 내부의 초음파 매질(703)을 순환시킬 수 있는 매질 순환 라인(714)을 더 포함하고, 매질 순환 라인(714)에는 초음파 매질의 온도를 측정하는 온도 센서(712)가 설치된다. 매질 순환 라인(714)은 전원 라인(708) 및 제어 라인(710)과 하나의 케이블 형태로 묶여서 구성될 수 있다. 매질 순환 라인(714)은 온도 센서(712)로부터 온도 정보를 전달받고, 카트리지 하우징(702) 내부의 매질이 초음파에 의해 미리 설정된 온도 이상으로 가열되는 경우 매질을 외부로 순환시킴으로써 매질의 온도를 적절한 온도로 유지시킨다. 초음파 발생 모듈(604)은 카트리지 하우징(702)에 위치되어 체크 밸브(716)를 더 구비한다. 체크 밸브(716)는 카트리지 하우징(702)의 내부에서 발생된 가스를 방출한다. 초음파 매질은 초음파에 의해 가열되어 가스를 생성할 수 있다. 가스는 카트리지 하우징(702) 내부에 기포로 존재하게 되므로 초음파의 전달을 방해한다.
본 발명에 따른 방법에 있어서, 상기 a) 및 c) 단계는 각각 70℃ 이하의 온도에서 수행되며, 바람직하게는 40℃ 내지 60℃의 온도에서 수행된다. 70℃를 초과하는 온도로 열을 가할 경우 추출 수율이 증가되거나 추출공정 시간이 단축될 수 있는 이점은 있으나, 식물 또는 천연물과 같은 원재료는, 특히 그 안에 포함되어 있는 생리활성성분은 일반적으로 열에 의해 변성된다는 중요한 문제점이 있다. 따라서, 상기 a) 및 c) 단계를 70℃ 이하에서 수행하는 것은 70℃를 초과하는 열을 필요로 하는 다른 공정에 비해 수율 및 순도 측면에서, 그리고 최종 생성물 내 생리활성성분의 비파괴적 측면에서 매우 유리하다.
본 발명에 따른 방법에 있어서, 상기 a) 및 c) 단계를 70℃ 이하의 온도에서 수행하기 위하여 냉각장치와 같은 별도 장치가 필요할 수 있다. 초음파 또는 집속초음파를 조사할 경우 매질의 온도가 종종 상승하는데, 이러한 온도를 특정 범위 내로 유지해주어야 한다.
본 발명에 따른 방법에 있어서, 상기 a) 단계의 집속초음파의 조사는 24시간 내지 72시간 동안 수행될 수 있으며, 최종 생성물의 생리활성성분의 수율 및 순도와 전체 추출 공정의 효율성 및 생산성 측면에서 가장 바람직한 시간은 약 48시간이다.
본 발명에 따른 방법에 있어서, 상기 c) 단계의 집속초음파의 조사는 5분 내지 60분 동안 수행될 수 있으며, 최종 생성물의 생리활성성분의 수율 및 순도와 전체 추출 공정의 효율성 및 생산성 측면에서 가장 바람직한 시간은 약 10분이며, 이는 2회 내지 6회, 예를 들어 3회 반복할 수 있다. 또한, 상기 c) 단계에서 가하는 혼합용매 중 n-헥산 및 물의 부피비는 1:1 내지 3:1이며, 바람직하게는 2:1이다.
본 발명의 또다른 일 양태에 따르면, 상기 e) 단계 이후에 저온 감압농축하는 단계를 더 포함한다. 저온 감압농축에 의해 잔류 유기용매가 완전히 제거될 수 있다.
본 발명의 또다른 일 양태에 따르면, 저온 감압농축 단계 이후에 건조 및 분쇄 단계를 더 포함한다.
본 발명에서 사용되는 용어 감압농축은 진공증발법이라고도 하며 추출액의 농축시 알코올 등 유기용매를 제거하기 위해 사용하는 농축법이다. 본 발명에서는 농축물에 잔류되어 있는 유기용매의 제거 용도로 저온 감압농축법을 사용하였다.
본 발명에 따른 유채씨 추출물의 제조방법은 다른 열수추출법, 유기용매추출법, 초음파추출법 등에 비해 최종 생성물인 유채씨 추출물 내에 함유되는 생리활성성분인 식물성 세라마이드 성분의 수율 및 순도를 현저하게 증가시킨다.
특히, 추출 전체 공정이 70℃ 초과하는 온도에서 수행되지 않으므로, 열에 의해 유채씨 추출물 또는 그 생리활성성분이 파괴되거나 변성될 가능성이 없어 최종 생성물인 유채씨 추출물 내에 함유되는 생리활성성분인 식물성 세라마이드 성분의 온전성이 유지된다.
이와 같이 본 발명에 따른 방법에 의해 수득된 유채씨 추출물은 생리활성성분으로서 식물성 세라마이드를 고함량 및 고순도로 포함하므로, 화장료로서 유용성이 우수하다.
도 1 내지 7은 본 발명에 따른 방법에 사용할 수 있는 집속초음파 기기의 예들을 도시한 것이다.
도 8은 비교예 1에서 제조한 유채씨 추출물의 HPLC 분석 결과를 나타낸다.
도 9는 실시예 1에서 제조한 유채씨 추출물의 HPLC 분석 결과를 타나낸다.
이하 본 발명을 실시예에 의해 보다 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에서 특별히 정의되지 않은 용어들에 대해서는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 의미를 갖는 것으로 이해되어야 할 것이다.
실시예 1
유채씨 1kg을 정제수로 세척한 후, 유채씨의 10배 중량에 해당하는 양의 n-헥산(n-hexane)을 첨가하였다. 이에 따라 지질성분이 제거된 유채박을 수득하였다.
이어서 유채박에 90% 식용 에탄올(주정)을 첨가한 후, 완전히 비누화가 될 수 있도록 충분한 수산화나트륨(NaOH)을 첨가하여 60℃에서 8시간 알칼리 반응을 하였다. 이 때, 도 1의 초음파 트랜스듀서에 구비되어 있는 타원형 발진체를 통해 생성한 1800 W/㎠의 집속초음파를 48시간 조사하였다.
이후 완전히 비누화 반응이 되어 중성지질 및 인지질이 모두 알칼리 가수분해된 것을 TLC(Thin Layer Chromatography)로 확인하고, 염산(HCl)을 첨가하여 중화한 뒤 농축하였다.
그 후 상기 농축된 결과물에 n-헥산(농축된 결과물 대비 약 10배 부피의 양) 및 물(농축된 결과물 대비 약 5배 부피의 양)을 첨가하여 추출하였다. 이 때, n-헥산과 물의 층분리에 의한 식물성 세라마이드 성분의 분리 효율을 극대화하기 위하여 타원형 발진체를 통해 생성한 1800W/㎠의 집속초음파를 10분 동안 3회 조사하였다.
이어서 상분리가 되도록 방치한 후, 하층부를 제거하여 상층부(n-헥산층)를 분리하고 농축하였으며, 농축물에 아세톤을 첨가하여 지방산을 제거하고, 여과하여 잔사를 수득하였다. 이 때, 회전식증발농축기(EYELA, Japan)를 사용한 저온 감압농축을 통해 농축물에 잔류되어 있던 유기용매를 완전히 제거하였다.
이후 상기 농축물을 건조 및 분쇄하여 유채씨 추출물을 수득하였다.
비교예 1
유채씨 1kg을 정제수로 세척한 후, 유채씨의 10배 중량에 해당하는 양의 n-헥산(n-hexane)을 첨가하였다. 이에 따라 지질성분이 제거된 유채박을 수득하였다.
이어서 유채박에 90% 식용 에탄올(주정)을 첨가한 후, 완전히 비누화가 될 수 있도록 충분한 수산화나트륨(NaOH)을 첨가하여 60℃에서 8시간 알칼리 반응을 하였다.
이후 완전히 비누화 반응이 되어 중성지질 및 인지질이 모두 알칼리 가수분해된 것을 TLC로 확인하고, 염산(HCl)을 첨가하여 중화한 뒤 농축하였다.
그 후 상기 농축된 결과물에 n-헥산(농축된 결과물 대비 약 10배 부피의 양) 및 물(농축된 결과물 대비 약 5배 부피의 양)을 첨가하여 추출하였다.
이어서 상분리가 되도록 방치한 후, 하층부를 제거하여 상층부(n-헥산층)를 분리하고 농축하였으며, 농축물에 아세톤을 첨가하여 지방산을 제거하고, 여과하여 잔사를 수득하였다. 이 때, 회전식증발농축기(EYELA, Japan)를 사용한 저온 감압농축을 통해 농축물에 잔류되어 있던 유기용매를 완전히 제거하였다.
이후 상기 농축물을 건조 및 분쇄하여 유채씨 추출물을 수득하였다.
비교예 2
유채씨 1kg을 정제수로 세척한 후, 유채씨의 10배 중량에 해당하는 양의 n-헥산(n-hexane)을 첨가하였다. 이에 따라 지질성분이 제거된 유채박을 수득하였다.
이어서 유채박에 90% 식용 에탄올(주정)을 첨가한 후, 완전히 비누화가 될 수 있도록 충분한 수산화나트륨(NaOH)을 첨가하여 60℃에서 8시간 알칼리 반응을 하였다. 이 때, 이 때, 초음파(전력: 500W)를 48시간 조사하였다.
이후 완전히 비누화 반응이 되어 중성지질 및 인지질이 모두 알칼리 가수분해된 것을 TLC (Thin Layer Chromatography)로 확인하고, 염산(HCl)을 첨가하여 중화한 뒤 농축하였다.
그 후 상기 농축된 결과물에 n-헥산(농축된 결과물 대비 약 10배 부피의 양) 및 물(농축된 결과물 대비 약 5배 부피의 양)을 첨가하여 추출하였다. 이 때 초음파(전력: 500W)를 10분 동안 3회 조사하였다.
이어서 상분리가 되도록 방치한 후, 하층부를 제거하여 상층부(n-헥산층)를 분리하고 농축하였으며, 농축물에 아세톤을 첨가하여 지방산을 제거하고, 여과하여 잔사를 수득하였다. 이 때, 회전식증발농축기(EYELA, Japan)를 사용한 저온 감압농축을 통해 농축물에 잔류되어 있던 유기용매를 완전히 제거하였다.
이후 상기 농축물을 건조 및 분쇄하여 유채씨 추출물을 수득하였다.
비교예 3
초음파 조사에 있어 1000W의 전력을 사용한 것을 제외하고는 비교예 2와 동일한 제조방법을 사용하여 유채씨 추출물을 제조하였다.
비교예 4
초음파 조사에 있어 1500W의 전력을 사용한 것을 제외하고는 비교예 2와 동일한 제조방법을 사용하여 유채씨 추출물을 제조하였다.
실험예 1. 집속초음파 사용 유무에 따른 비교
본 실험예에서는 유채씨 추출물의 제조에 있어서 집속초음파 사용 유무에 따른 추출율 및 추출물 내 식물성 세라마이드의 함량을 비교하였다.
1-1. 추출효율 비교
상기 실시예 1 및 비교예 1에서 유채씨로부터 수득된 유채씨 추출물의 추출효율을 하기 표 1에 나타내었다.
시료 추출법 초음파 전력(W) 수득 양(g) 추출율(%)
실시예 1 집속초음파 사용 1800W 42 4.2
비교예 1 집속초음파 사용하지 않음 - 30 3
상기 표 1에서 볼 수 있듯이, 집속초음파를 사용하지 않은 비교예 1의 제조방법을 사용한 경우, 수득된 유채씨 추출물의 양은 30g으로 이는 추출에 사용된 전체 유채씨의 중량(1kg) 대비 3%에 해당한다. 따라서 추출율은 3%로 확인되었다.
이와 대비하여 실시예 1에서 집속초음파를 사용한 제조방법에 따라 제조된 유채씨 추출물의 경우, 수득된 유채씨 추출물의 양은 42g으로 추출율이 4.2%로 확인되었다.
따라서, 집속초음파를 사용하지 아니한 제조방법에 따라 제조된 유채씨 추출물과 대비하여, 본 발명의 집속초음파를 사용한 제조방법에 따라 제조된 유채씨 추출물의 추출율이 유의적으로 높은 것을 확인하였다.
1-2. 유채씨 추출물 내 식물성 세라마이드 함량 비교
상기 실시예 1 및 비교예 1에서 수득된 유채씨 추출물 시료 각각에 대하여 시료 내 식물성 세라마이드 함량을 확인하였다.
동물성 세라마이드와 달리, 식물성 세라마이드에는 4,8-sphingadienine이 주 성분으로 함유되어 있다. 따라서, 4,8-sphingadienine를 HPLC(High Performance Liquid Chromatography)롤 사용해 정량하여, 추출물 내 식물성 세라마이드의 함량을 측정하고자 하였다.
HPLC 분석을 위한 조건은 하기와 같다.
- 컬럼: Inertsil Sil 100-5, 46×150mm, GL
- 컬럼 온도: 40℃
- 이동상: solvent A : chloroform / solvent B: methanol-water (95:5,v/v)
Figure 112019047087291-pat00001
- 유속: 0.6 ml/분
- 시료 주입량: 10 ㎕
- 검출기: ELSD, Evaporative Light Scattering Detector
상기 조건에 따라 HPLC를 수행하였을 때 유채씨 추출물의 4,8-sphingadienine의 RT (Rentetion Time) 값은 약 15.3 내지 15.5이다. 이에 기초하여 동일 RT 값에서 확인할 수 있는 피크로부터 각 시료의 4,8-sphingadienine의 함량을 확인하는 것이 가능하다.
비교예 1의 시료에 대한 HPLC 분석결과를 나타내는 도 8에서 볼 수 있듯이, 집속초음파를 사용하지 않은 제조방법을 통해 수득된 유채씨 추출물은 4,8-sphingadienine에 상응하는 약 15.3 내지 15.5에서 작은 피크를 확인할 수 있다.
이와 대비하여 실시예 1의 시료에 대한 HPLC 분석 결과를 나타내는 도 9에서 볼 수 있듯이, 본 발명 집속초음파를 사용한 제조방법에 따라 제조한 유채씨 추출물은 4,8-sphingadienine에 상응하는 약 15.3 내지 15.5에서 매우 큰 뾰족한 피크를 확인할 수 있다. 이는 상기 비교예 1의 집속초음파를 사용하지 않은 제조방법을 통해 수득된 유채씨 추출물 대비 4,8-sphingadienine가 약 2.6배 더 많이 함유하고 있음을 나타낸다.
본 발명에 따른 집속초음파를 사용한 제조방법에 의해 제조된 유채씨 추출물에는 식물성 세라마이드가 현저하게 많이 함유되어 있다는 사실이 입증되었다. 따라서, 본 발명에 따른 제조방법은 유채씨 추출물의 추출량이 더 많을 뿐만 아니라, 추출물 내 생리활성성분 식물성 세라마이드의 함량도 더 많으므로, 그 산업적 유용성이 매우 크다.
실험예 2. 초음파 사용과 집속초음파 사용의 비교
본 실험예에서는 유채씨 추출물의 제조방법에 있어서 초음파를 사용하는 경우와 대비하여 집속초음파를 사용하는 경우 추출율 및 추출물 내 식물성 세라마이드 함량이 증가하는지 여부를 확인하였다.
1-1. 추출율 비교
상기 실시예 1 및 비교예 2 내지 4에서 유채씨로부터 수득된 유채씨 추출물의 추출율을 하기 표 2에 나타내었다.
시료 추출법 전력(W) 추출량(g) 추출율(%)
실시예 1 집속초음파 사용 1800 42 4.2
비교예 2 초음파 사용 500 21 2.1
비교예 3 초음파 사용 1000 23 2.3
비교예 4 초음파 사용 1500 31 3.1
상기 표 2에서 볼 수 있듯이, 초음파를 사용한 제조방법에 따라 비교예 2 내지 4에서 제조된 유채씨 추출물의 경우, 수득된 유채씨 추출물의 양은 초음파 전력을 500W 사용시 21g (비교예 2), 1000W 사용시 23g (비교예 3) 및 1500W 사용시 31g (비교예 4)이었으며, 추출율은 각각 2.1% (비교예 2), 2.3% (비교예 3) 및 3.1% (비교예 4)로 확인되었다.
이와 대비하여 실시예 1에서 집속초음파를 사용한 제조방법에 따라 제조된 유채씨 추출물의 경우, 수득된 유채씨 추출물의 양은 42g으로 추출율이 4.2%로 확인되었으며, 비교예 2 내지 4와 대비하여 추출율이 유의적으로 더 높은 것을 확인하였다.
1-2. 유채씨 추출물 내 식물성 세라마이드 함량 비교
상기 실시예 1 및 비교예 2 내지 4에서 수득된 유채씨 추출물 시료 각각에 대하여 시료 내 식물성 세라마이드 함량을 확인하였다. 이를 위해, HPLC를 사용하여 식물성 세라마이드의 주성분인 4,8-sphingadienine를 정량하였으며, 유채씨 추출물 시료 내 4,8-sphingadienine의 함량은 하기 표 3에 나타내었다.
시료 추출법 전력(W) 유채씨 추출물 내
4,8-sphingadienine 함량(%) 		유채씨 원료의 중량을 기준으로 하는 4,8-sphingadienine 함량(%)
실시예 1 집속초음파 사용 1800 40 1.68
비교예 2 초음파 사용 500 25 0.52
비교예 3 초음파 사용 1000 28 0.64
비교예 4 초음파 사용 1500 29 0.88
상기 실험 결과에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 집속초음파를 사용한 제조방법을 통해 유채씨 추출물을 제조한 실시예 1의 경우, 초음파를 사용한 제조방법을 통해 유채씨 추출물을 제조한 비교예 2 내지 4와 대비하여 유채씨 추출물 내 4,8-sphingadienine를 더 높은 함량으로 포함하고 있음을 확인할 수 있다.
보다 구체적으로, 추출에 집속초음파를 사용한 실시예 1은 유채씨 추출물 내 4,8-sphingadienine의 함량이 약 40%로 확인되었다. 이는 초음파를 사용한 비교예 2에 비해 약 1.6배 더 높은 수치이며, 비교예 3에 비해 1.43배 더 높은 수치이며, 1500W를 사용한 비교예 4에 비해서도 1.38배 더 높은 수치이다.
주목할 점은 유채씨 추출물 제조에 있어 초음파 사용 시 사용 전력의 상승 폭에 비하여 추출물 내 4,8-sphingadienine의 함량 증가폭이 높지 않다는 점이다. 상기 표에서 확인할 수 있듯이, 사용 전력을 500W에서 1000W로 증가시켰을 경우 3%, 1000W에서 1500W로 증가시켰을 경우 1%가 증가되었을 뿐이다. 이는 본 발명의 집속초음파를 사용한 제조방법에 의해 추출된 추출물이 단순히 높은 전력을 사용한 이유로 4,8-sphingadienine 함량이 높게 나온 것이 아니라는 것을 시사한다.
또한, 추출에 사용된 최초 원료인 유채씨의 중량 대비 추출물 내 4,8-sphingadienine 함량을 계산할 경우, 추출물 제조방법에 있어 집속초음파를 사용한 경우와 초음파를 사용한 경우의 차이는 더욱 명확한데, 초음파를 사용한 제조방법을 통해 유채씨 추출물 제조시 전체 유채씨 중량 대비 4,8-sphingadienine의 함량은 500W 전력을 사용한 비교예 2의 경우 0.52%, 1000W 전력을 사용한 비교예 3의 경우 0.64%, 1500W을 사용한 비교예 4의 경우 0.88%로 나타났다.
이와 대비하여, 실시예 1의 집속초음파를 사용한 제조방법에 의해 제조된 유채씨 추출물의 경우, 추출물 내 4,8-sphingadienine 함량이 1.68%로 상기 비교예 2에 비하여 약 3.23배, 비교예 3에 비하여 2.6배, 비교예 4에 비하여 1.9배 더 높은 것을 확인하였다.
상기 실험 결과로부터 본 발명에 따른 집속초음파를 사용한 추출물 제조방법을 사용하는 경우, 제조된 유채씨 추출물에는 식물성 세라마이드가 현저히 많이 함유되어 있다는 사실이 입증되었다.

Claims (12)

  1. a) 유채씨에 알칼리를 첨가한 후, 집속초음파를 조사하는 단계;
    b) 상기 a) 단계에서 수득된 결과물에 산을 첨가하여 중화시키는 단계;
    c) 상기 b) 단계에서 수득된 결과물에 n-헥산 및 물의 혼합용매를 첨가한 후, 집속초음파를 조사하는 단계;
    d) 상기 c) 단계에서 수득된 결과물을 방치하여 상분리시킨 후, 상층부를 분리하여 농축하는 단계; 및
    e) 상기 d) 단계에서 수득된 결과물에서 지방산을 제거하는 단계;를 포함하는 유채씨 추출물의 제조방법으로서,
    상기 유채씨 추출물은 생리활성성분으로서 식물성 세라마이드를 포함하는 것인 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유채씨는 지질성분이 제거된 유채박인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 집속초음파는 고강도 집속초음파인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 a) 단계 및 c) 단계에서 집속초음파를 조사하는 동안 교반하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 a) 단계는 24 내지 72시간 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 c) 단계는 5분 내지 60분 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 a) 단계의 알칼리는 수산화나트륨(NaOH)이고, b) 단계의 산은 염산(HCl)인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 c) 단계의 혼합용매 중 n-헥산(n-hexane) 및 물의 부피비는 2:1인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 e) 단계 이후에 저온 감압농축하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 저온 감압농축 단계 이후에 건조 및 분쇄 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
KR1020190053871A 2019-05-08 2019-05-08 집속초음파 기술을 사용한 식물성 세라마이드를 포함하는 유채씨 추출물의 제조방법, 및 이로부터 수득된 유채씨 추출물 KR102013279B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190053871A KR102013279B1 (ko) 2019-05-08 2019-05-08 집속초음파 기술을 사용한 식물성 세라마이드를 포함하는 유채씨 추출물의 제조방법, 및 이로부터 수득된 유채씨 추출물

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190053871A KR102013279B1 (ko) 2019-05-08 2019-05-08 집속초음파 기술을 사용한 식물성 세라마이드를 포함하는 유채씨 추출물의 제조방법, 및 이로부터 수득된 유채씨 추출물

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102013279B1 true KR102013279B1 (ko) 2019-08-22

Family

ID=67767078

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190053871A KR102013279B1 (ko) 2019-05-08 2019-05-08 집속초음파 기술을 사용한 식물성 세라마이드를 포함하는 유채씨 추출물의 제조방법, 및 이로부터 수득된 유채씨 추출물

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102013279B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002201113A (ja) * 2000-12-28 2002-07-16 Nonogawa Shoji Kk 粉体表面を被覆して得られる被覆粉体と、これを含有するメークアップ化粧料
KR20070028776A (ko) * 2005-09-07 2007-03-13 인하대학교 산학협력단 초음파를 이용한 콩에서 이소플라본의 추출 방법 및 그추출용 초음파 반응기
KR20140025737A (ko) * 2012-08-22 2014-03-05 코웨이 주식회사 산성 이온수를 이용한 새싹 발효 추출물의 추출방법 및 이로써 얻어진 추출물을 포함하는 화장료 조성물

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002201113A (ja) * 2000-12-28 2002-07-16 Nonogawa Shoji Kk 粉体表面を被覆して得られる被覆粉体と、これを含有するメークアップ化粧料
KR20070028776A (ko) * 2005-09-07 2007-03-13 인하대학교 산학협력단 초음파를 이용한 콩에서 이소플라본의 추출 방법 및 그추출용 초음파 반응기
KR20140025737A (ko) * 2012-08-22 2014-03-05 코웨이 주식회사 산성 이온수를 이용한 새싹 발효 추출물의 추출방법 및 이로써 얻어진 추출물을 포함하는 화장료 조성물

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
논문1(EUR. J. LIPID SCI. TECHNOL., 2019) *
이아영 외 3명, 국내산 유채 종자의 품종별 지방 조성 및 페놀 추출물의 항산화 활성, J Korean Soc Food Sci Nutr, 제43권12호, pp.1817-1826(2014.12.31.) *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Umego et al. Ultrasonic-assisted enzymolysis: Principle and applications
JP4926056B2 (ja) バイオサーファクタントを含有するスキンケア化粧料および肌荒れ改善剤
Miękus et al. Green chemistry extractions of carotenoids from Daucus carota L.—Supercritical carbon dioxide and enzyme-assisted methods
ES2320645T3 (es) Proceso de pasteurizacion para celulas microbianas y aceite microbiano.
KR102046164B1 (ko) 집속초음파 기술을 이용한 설연화 추출물의 제조방법 및 이로부터 수득된 설연화 추출물
KR102013279B1 (ko) 집속초음파 기술을 사용한 식물성 세라마이드를 포함하는 유채씨 추출물의 제조방법, 및 이로부터 수득된 유채씨 추출물
KR102046165B1 (ko) 집속초음파 기술을 이용한 스피룰리나 추출물의 제조방법 및 이로부터 수득된 스피룰리나 추출물
Tamminen et al. Scaling up continuous ultrasound-assisted extractor for plant extracts by using spinach leaves as a test material
KR102028730B1 (ko) 집속초음파 기술을 이용한 지모 추출물의 제조방법 및 이로부터 수득된 지모 추출물
KR102013274B1 (ko) 집속초음파 기술을 이용하여 수득된 병풀 추출물을 포함하는 피부 미백용 화장료 조성물
KR102013264B1 (ko) 집속초음파 기술을 이용한 병풀 추출물의 제조방법 및 이로부터 수득된 병풀 추출물
JP2006521811A (ja) マイクロクラスタ組成物
EP1306020A1 (en) Method of reduction of aroma extract and resulting extract
CN109845840B (zh) 饱和脂肪酸与中长链脂肪酸结构脂质的制备方法
Soetantyo et al. The antidepressant effect of Chlorella vulgaris on female Wistar rats (Rattus norvegicus Berkenhout, 1769) with chronic unpredictable mild stress treatment
KR102013261B1 (ko) 집속초음파 기술을 이용한 깔라몬딘오렌지 추출물의 제조방법 및 이로부터 수득된 깔라몬딘오렌지 추출물
WO2004028531A1 (ja) 褥瘡の予防剤または治療剤
CN109174765A (zh) 一种食用牡丹花清洗杀菌装置及其使用方法
Areshidze et al. Influence of the tissue preparation «nica-em» on morphofunctional condition of a liver of rats at norm and at experimental non-alcoholic steatohepatitis
KR102013268B1 (ko) 집속초음파 기술을 이용한 다시마 추출물의 제조방법 및 이로부터 수득된 다시마 추출물
KR102013263B1 (ko) 집속초음파 기술을 이용한 그린커피빈 추출물의 제조방법 및 이로부터 수득된 그린커피빈 추출물
Debs et al. Valorization of olive leaves through polyphenol recovery using innovative pretreatments and extraction techniques: An updated review
CN108392501A (zh) 含野木瓜提取物的医药组合物
Garg et al. Microalgal nutraceuticals: unravelling solution to food-health nexus
KR102013272B1 (ko) 집속초음파 기술을 이용하여 수득된 그린커피빈 추출물을 포함하는 피부 미백용 화장료 조성물

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant