KR102048833B1 - 고압/효소처리 단계를 포함하는 생강 추출물의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 유용성분이 증가된 생강 추출물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고압/효소처리 단계를 포함하는 생강 추출물의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 유용성분이 증가된 생강 추출물에 관한 것으로, 본 발명에 의한 고압/효소처리 단계를 포함하는 생강 추출물의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 유용성분이 증가된 생강 추출물은 착즙수율이 낮고, 그로인해 활용도가 제한된 종래의 생강 추출물과 달리 각종 유용성분이 증가되므로 생강의 산업적 활용도를 넓힐 수 있다

Description

고압/효소처리 단계를 포함하는 생강 추출물의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 유용성분이 증가된 생강 추출물 {Method for preparing extract of Ginger comprising High Pressure/Enzymatic reaction step and Active ingradients increased Ginger extract prepared by the same}
본 발명은 고압/효소처리 단계를 포함하는 생강 추출물의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 유용성분이 증가된 생강 추출물에 관한 것이다.
생강(Zingiber officinale Roscas)은 말레이시아와 인도 등의 열대아시아 지역이 원산지로 추정되며 생강과(Zingiberaceae)에 속하는 다년생 초본식물로 동남아시아 등지에 광범위하게 분포되어 있으며 근경을 주로 식용으로 사용하며 독특한 매운맛과 향기를 지닌 향신료이다. 생강의 국내 생산량은 2014년 기준 약 3만2천여 톤으로 전체 조미 채소중 약 1.3%에 불과하지만 시장 규모는 2,000억원 정도로 재배면적과 생산 농가 수에 비하면 매우 수익성 높은 고소득 작물이다. 국내 생강 식품산업은 흙 묻은 생강이나 껍질을 깐 생강으로 유통되는 비율이 전체 매출액의 50%을 차지하고 있으며 냉장형 생강 다대기가 40%로, 나머지 10%만이 일반 생강 가공제품이 차지하고 있다.
생강과 생강이 속한 생강속(Zingiber) 식물의 뿌리는 민간요법에서 위통, 멀미, 구토, 간질, 인후통, 기침, 타박상, 상처, 해산, 안질환, 간장병, 류머티즘, 근육통, 백선(버짐), 천식, 발열, 악성종양 및 종기 등의 치료에 이용하고 있으며, 최근들어 생강은 의약학 분야에서 생강의 효능과 관련하여 과학적인 연구도 진행되고 있다.
생강의 주요 활성 성분으로는 정유성분(essential oil)과 매운맛 성분을 함유하고 있는 올레오레진(oleoresin)성분이 보고되어 있다. 정유 성분은 감기, 두통, 관절염 및 정신적 치료에 효과적이며 올레오레진(oleoresin)의 매운맛 성분인 진저롤(gingerol), 진저론(ginerone), 쇼가올(shogaol) 등은 항산화효과가 높은 것으로 알려져있다. 이외에도 생강의 생리활성 성분들은 항균작용, 항염작용, 혈청 콜레스테롤 저하효과, 종양억제, 소염작용 등을 나타내는 것으로 보고되고 있고, 특히 생강의 올레오레진, 진저롤 및 쇼가올이 자연살해세포(NK cell)의 기능을 활성화시켜 면역능력을 증진시키는 효과를 갖는 생강의 면역과 관련된 연구 결과도 있다.
경제성장과 국민소득의 증대에 따라 건강과 장수에 대한 관심이 빠르게 증대되고 있으며 안전한 먹거리 확보에 대한 관심도 고조되고 있다. 따라서 유용생리활성을 가지면서 부작용이 없는 천연물 유래의 활성물질 탐색에 연구가 집중되고 있으며, 특히 천연 식물자원을 대상으로 항균, 항노화, 성인병 예방, 면역증강, 항산화 효과 등에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며 생강 또한 이를 대상으로 한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나, 생강은 그 성분중 전분이 전체의 40~60%를 차지하고 있고, 섬유질 함량도 다른 향신료보다 높기 때문에 착즙 수율이 낮을 뿐만 아니라 착즙 중 대부분의 전분이 착즙액에 잔존하고 있어 생강을 가공식품으로 활용하는데 있어 난점이 있으며, 이에 전분을 분해시켜 제거하는 방법등의 기술 개발이 요구되고 있다.
최근 각광받고 있는 식품고압기술은 종래 식품의 저온살균과 멸균에 목적을 두었으나, 식품으로의 신속한 압력 투과 및 식품 성분의 입자크기 감소 등과 같은 장점을 제공함과 동시에 가열 조작 등으로 인한 유용성분의 파괴가 적어 적용범위의 확대를 위한 연구가 진행되고 있다. 고압처리 기술은 유용성분의 파괴나 손실 없이 기능성 식품원료, 화장품 및 의약품 원료 등을 저분자화시켜 용해 및 추출할 수 있으므로 고부가가치 생리활성 물질의 생산기술로 활용할 수 있어 식품산업에서 주목받고 있다. 대한민국 공개특허 제10-2013-0028564호에서는 고압 조건하에서시 효소처리를 통한 인삼류의 유용성분 추출방법을 개시하고 있으나, 유용성분을 증가시키기 위한 생강에서의 최적의 고압조건하의 효소처리 방법(고압/효소처리)은 보고된 바가 없다.
이에 본 발명자들은 생강으로부터 유용성분의 수득률을 높이기 위해 고압/효소처리를 이용, 유용성분이 증가된 생강 추출물을 제조하는 방법을 확립하여 본 발명을 완성했다.
대한민국 공개특허 제10-2013-0028564호
본 발명의 목적은 고압/효소처리 단계를 포함하는 생강 추출물의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 유용성분이 증가된 생강 추출물을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 1) 고압하에서 생강에 세포벽 분해 효소를 처리하는 단계; 2) 상기 단계 1)의 세포벽 분해효소가 처리된 생강에 전분 분해효소를 처리하는 단계; 및 3) 상기 단계 2)의 전분 분해효소가 처리된 생강으로부터 추출물을 수득하는 단계를 포함하는 생강 추출물의 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된, 생강 추출물을 제공한다.
본 발명에 의한 고압/효소처리 단계를 포함하는 생강 추출물의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 유용성분이 증가된 생강 추출물은 착즙수율이 낮고, 그로 인해 활용도가 제한적이었던 종래의 생강 추출물과 달리 생강의 산업적 활용도를 넓힐 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 생강의 고압/효소처리방법의 예이다.
도 2 내지 5는 효소 종류별 생강 추출물의 수용화 특성 비교 결과이다.(CON: 100℃/2시간 가열군, HP: 고압/효소처리군, WB: 효소단일처리군, Non-E: 효소 무첨가, Cell: Cellulast 1.5L FG 첨가, Pec: Pectinex Ultra SP-L 첨가, Vis: Viscozyme L 첨가, Cell+Vis: Celluclast 1.5L FG 및 Viscozyme L 혼합, Pec+Vis: Pectinex Ultra SP-L 및 Viscozyme L 첨가)
·도 2: 수분용해지수(Water solubility index; WSI)
·도 3: 수분흡착지수(Water absorption index; WAI)
·도 4: 총당(Total sugar; TS)
·도 5: 환원당(Reducing sugar; RS)
도 6 내지 7은 효소 종류별 생강 추출물의 유용성분 비교 결과이다.
·도 6: 총 폴리페놀 함량(Total polyphenol; TP)
·도 7: 총 플라보노이드 함량(Total flavonoids; TF)
도 8은 효소 종류별 생강 추출물의 지표성분 비교 결과이다. (A: 전체 지표성분 함량, 진저롤(Gingerol)류 함량, C: 쇼가올(Shogaol)류 함량)
도 9 내지 12는 효소 처리시간별 생강 추출물의 수용화 특성 비교 결과이다.
·도 9: 수분용해지수(WSI)
·도 10: 수분흡착지수(WAI)
·도 11: 총당(TS)
·도 12: 환원당(RS)
도 13 내지 14는 효소 처리시간별 생강 추출물의 유용성분 비교 결과이다.
·도 13: 총 폴리페놀 함량(TP)
·도 14: 총 플라보노이드 함량(TF)
도 15는 효소 처리시간별 생강 추출물의 지표성분 비교 결과이다. (A: 전체 지표성분 함량, 진저롤(Gingerol)류 함량, C: 쇼가올(Shogaol)류 함량)
도 16은 효소 처리 온도별 생강 추출물의 수용화 특성 비교 결과이다. (A: 수분용해지수(WSI), B: 수분흡착지수(WAI), C: 총당(TS), D: 환원당(RS))
도 17은 효소 처리 온도별 생강 추출물의 유용성분 비교 결과이다. (A: 총 폴리페놀 함량(TP), B: 총 플라보노이드 함량(TF))
도 18은 효소 처리 온도별 생강 추출물의 지표성분 비교 결과이다. (A: 전체 지표성분 함량, 진저롤(Gingerol)류 함량, C: 쇼가올(Shogaol)류 함량)
도 19는 효소 처리 압력별 생강 추출물의 수용화 특성 비교 결과이다. (A: 수분용해지수(WSI), B: 수분흡착지수(WAI), C: 총당(TS), D: 환원당(RS))
도 20은 효소 처리 압력별 생강 추출물의 유용성분 비교 결과이다. (A: 총 폴리페놀 함량(TP), B: 총 플라보노이드 함량(TF))
도 21은 효소 처리 압력별 생강 추출물의 지표성분 비교 결과이다. (A: 전체 지표성분 함량, 진저롤(Gingerol)류 함량, C: 쇼가올(Shogaol)류 함량)
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 하기 단계를 포함하는 생강 추출물의 제조 방법을 제공한다:
1) 고압하에서 생강에 세포벽 분해 효소를 처리하는 단계;
2) 상기 단계 1)의 세포벽 분해효소가 처리된 생강에 전분 분해효소를 처리하는 단계; 및
3) 상기 단계 2)의 전분 분해효소가 처리된 생강으로부터 추출물을 수득하는 단계.
상기 고압은 70 내지 200MPa일 수 있으며, 바람직하게는 80 내지 150 MPa 일 수 있다. 처리 압력이 70MPa보다 낮으면 효소의 단백질 구조에 영향이 작아서 대기압중에서의 반응과 유의한 차이가 없고, 200MPa보다 높은 경우 효소의 단백질 구조가 과도하게 변형되거나 분해되어버릴 수 있다.
상기 세포벽 분해 효소는 45 내지 55℃에서 1 내지 3시간 동안 처리될 수 있으며, 바람직하게는 47 내지 52℃에서 1.5 내지 2.5시간 동안 처리될 수 있다. 처리 온도가 45℃보다 낮으면 세포벽의 분해가 원활히 일어나지 않으며, 55℃보다 높을 경우 효소의 활성을 저해하여 효율이 떨어질 수 있고, 또한 처리 시간이 1시간보다 짧을 경우 효소 반응이 일어나기에 충분치 않아 미반응된 기질(substrate)로서의 생강이 남을 수 있으며, 3시간보다 길 경우 효소 반응에 소모되는 에너지 및 시간에 비해 추가로 얻어지는 반응물의 양이 적어서 경제성이 떨어질 수 있다.
상기 효소반응은 세포벽 분해효소를 생강의 0.5 내지 1.5% 농도로 첨가하는 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 세포벽 분해효소의 양이 0.5%보다 작을 경우 기질인 생강에 비해 효소의 양이 적어 반응이 충분히 일어나지 않을 수 있으며, 1.5% 보다 클 경우 사용되지 않는 효소의 발생으로 인한 경제성의 손실이 생길 수 있다.
상기 세포벽 분해효소는 셀룰라아제(cellulase), 폴리갈락투로나아제(polygalacturonase; pectinase), 헤미셀룰라아제(hemicellulase), 아라비나아제(arabinase), 자일라나아제(xylanase), β-글루카나아제(β-glucanase) 및 α-아밀라아제(α-amylase)로 구성된 군에서 선택된 하나 이상일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
상기 생강은 생강, 생강 분말 또는 생강 분쇄물 중 선택된 하나를 포함하는 혼합물의 pH를 3.5 내지 6.0으로 조절한 것일 수 있다. 바람직하게는 4.0 내지 5.0으로 조절한 것일 수 있으며, 상기 세포벽 분해효소에 따라 pH의 구체적 범위는 다를 수 있다. pH가 과도하게 낮거나 높은 경우 효소의 활성을 저해하거나 파괴할 수 있으므로 경제성의 손실이 생길 수 있다.
상기 고압/효소처리 단계는 단계 1) 및 단계 2) 사이에 효소 불활성화 및 냉각 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 전분 분해효소는 80 내지 105℃에서 0.5 내지 2시간 동안 처리될 수 있으며, 바람직하게는 90 내지 95℃에서 0.7 내지 1.5시간 동안 처리될 수 있다. 처리 온도가 80℃보다 낮으면 전분의 분해가 원활히 일어나지 않으며, 105℃보다 높을 경우 효소의 활성을 저해하여 효율이 떨어질 수 있고, 또한 처리 시간이 0.5시간보다 짧을 경우 효소 반응이 일어나기에 충분치 않아 미반응된 기질(substrate)로서의 생강이 남을 수 있으며, 2시간보다 길 경우 효소 반응에 소모되는 에너지 및 시간에 비해 추가로 얻어지는 반응물의 양이 적어서 경제성이 떨어질 수 있다.
상기 전분분해효소 처리 단계는 전분분해효소를 생강의 0.5 내지 1.5% 농도로 첨가하는 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 세포벽 분해효소의 양이 0.5%보다 작을 경우 기질인 생강에 비해 효소의 양이 적어 반응이 충분히 일어나지 않을 수 있으며, 1.5% 보다 클 경우 사용되지 않는 효소의 발생으로 인한 경제성의 손실이 생길 수 있다.
상기 단계 2)의 세포벽 분해 효소가 처리된 생강은 고압/효소처리 단계를 거친 반응물로 pH를 5.0 내지 7.5로 조절한 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 상기 전분분해효소에 따라 pH의 구체적 범위는 다를 수 있다. pH가 과도하게 낮거나 높은 경우 효소의 활성을 저해하거나 파괴할 수 있으므로 경제성의 손실이 생길 수 있다.
상기 전분 분해 효소는 내열성을 갖는 α-아밀라아제, β-아밀라아제(β-amylase), 글루코아밀라아제(glucoamylase), α-글루코시다아제(α-glucosidase), 이소아밀라아제(isoamylase) 및 풀루라나아제(pullulanase)로 구성된 군에서 선택된 하나 이상일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
상기 단계 3)의 추출물은 물, C1 내지 C4의 저급 알코올, 물 또는 알코올의 혼합물을 용매로 사용하여 추출된 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 알코올은 에탄올 또는 메탄올일 수 있다. 상기 추출용매는 추출에 사용되는 효소 처리된 생강의 중량 1 g당 1 내지 50 ㎖의 양으로 첨가될 수 있다. 상기 추출방법은 침지, 진탕추출, Soxhlet 추출 또는 환류추출일 수 있다. 이때, 추출 시간은 0.5 내지 96시간일 수 있다. 상기 추출은 1 내지 5회 반복 추출할 수 있다.
본 발명의 구체적인 실시예에서 생강추출물의 유용성분 함량 증가에 적합한 세포벽 분해효소를 찾기 위해 효소의 종류에 따른 수용화특성(도 2 내지 5 및 표 3), 유용성분(도 6, 7 및 표 4) 및 지표성분(도 8 및 표 6)을 비교하여 효소를 선택하였으며, 이에 적합한 고압/효소처리조건을 알아내기 위하여 일련의 실험을 시행하였다. 처리시간별 수용화특성(도 9 내지 12 및 표 7), 유용성분(도 13, 14 및 표 8) 및 지표성분(도 15 및 표 9) 비교를 통해 적정시간 범위를 확인하였으며, 처리온도별 수용화특성(도 16 및 표 10), 유용성분(도 17 및 표 11) 및 지표성분(도 18 및 표 12) 비교를 통해 적정온도 범위를 확인하였다. 또한 처리압력별 수용화특성(도 19 및 표 13), 유용성분(도 20 및 표 14) 및 지표성분(도 21 및 표 15) 비교를 통해 적정압력 범위를 확인하였다. 따라서 본 발명의 고압/효소처리 단계를 통해 유용성분의 함량이 증가된 생강 추출물을 수득할 수 있다.
또한, 본 발명은 1) 고압하에서 생강에 세포벽 분해 효소를 처리하는 단계;
2) 상기 단계 1)의 세포벽 분해효소가 처리된 생강에 전분 분해효소를 처리하는 단계; 및 3) 상기 단계 2)의 전분 분해효소가 처리된 생강으로부터 추출물을 수득하는 단계를 포함하는 생강 추출물의 제조 방법 방법으로 제조된, 생강 추출물을 제공한다.
상기 추출물은 폴리페놀, 플라보노이드, 진저롤(gingerol) 및 쇼가올(shogaol)로 구성된 군에서 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 단계 3)의 추출물은 물, C1 내지 C4의 저급 알코올, 물 또는 알코올의 혼합물을 용매로 사용하여 추출된 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 알코올은 에탄올 또는 메탄올일 수 있다. 상기 추출용매는 추출에 사용되는 효소 처리된 생강의 중량 1 g당 1 내지 50 ㎖의 양으로 첨가될 수 있다. 상기 추출방법은 침지, 진탕추출, Soxhlet 추출 또는 환류추출일 수 있다. 이때, 추출 시간은 0.5 내지 96시간일 수 있다. 상기 추출은 1 내지 5회 반복 추출할 수 있다.
본 발명의 구체적인 실시예에서 효소의 종류에 따른 수용화특성(도 2 내지 5 및 표 3), 유용성분(도 6, 7 및 표 4) 및 지표성분(도 8 및 표 6) 을 비교하여 적절한 세포벽 분해효소를 선택후 처리시간별 수용화특성(도 9 내지 12 및 표 7), 유용성분(도 13, 14 및 표 8) 및 지표성분(도 15 및 표 9) 비교; 처리온도별 수용화특성(도 16 및 표 10), 유용성분(도 17 및 표 11) 및 지표성분(도 18 및 표 12) 비교; 및 처리압력별 수용화특성(도 19 및 표 13), 유용성분(도 20 및 표 14) 및 지표성분(도 21 및 표 15) 비교를 통해 본 발명의 방법으로 제조된 생강 추출물의 기능성 및 유용성분이 증가된 것을 확인하였다. 따라서, 본 발명의 생강 추출물은 다양한 가공 식품에 유용하게 사용될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해서 상세히 설명한다.
단 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 및 실험예에 의해서 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 1> 재료의 준비
본 발명의 실시예에 사용된 생강은 2016년 10월 전라북도 봉동에서 수확된 국내산 생강을 사용하였다. 추출 방법에 사용된 효소는 Celluclast 1.5L FG, Pectinex Ultra SP-L, Viscozyme L, Termamyl 120L로 Novozyme사에서 구입하여 사용하였다. 분석에 사용된 시약들은 디니트로살리실산(Dinitrosalicylic acid; DNS), 폴린-시오칼토 시약(Folin-Ciocalteu reagent), 갈릭산(gallic acid), 포도당(glucose), 쿼세틴(quercetin) 및 카테킨(catechin)류 화합물 분석을 위한 표준물질들로 Sigma Chemical사로부터 구입하여 사용하였다. 생강의 지표성분 6-진저롤(gingerol), 8-진저롤, 10-진저롤, 6-쇼가올(shogaol), 8-쇼가올, 10-쇼가올은 Chromadex에서 구입하여 사용하였다. 그 외 시약과 용매는 Sigma-Aldrich사에서 구입하여 사용하였다.
< 실시예 2> 고압 하에서 효소 종류별 생강의 효소처리 결과 비교
실시예 2-1. 생강의 고압/효소처리
상기 생강을 탈피, 세척 후 슬라이스 형태로 절단하여 동결건조한 후 분쇄하여 100 mesh의 체에 걸러 -20 ℃ 냉동고에 저장하면서 시료로 사용하였다. 고압하에서 생강에 처리할 효소는 하기 표 1에 나타내었다. 생강의 세포벽 성분을 분해하기 위해 Celluclast 1.5L FG(Cel), Pectinex Ultra SP-L(Pec) 또는 Viscozyme L(Vis)을 생강에 단일 또는 혼합 처리하였으며, 전분은 Termamyl 120L을 처리하여 포도당(glucose) 및 맥아당(maltose) 등으로 분해하였다. 효소 선정을 위한 생강 고압/효소처리 조건과 공정은 하기 표 2 및 도 1과 같다.
효소 실시예의 사용 제품 분해단위 출처 미생물
Cellulase Celluclast 1.5L FG
(≥700 EGU/g)		 Endo-glucanase unit Trichoderma reesei
Polygalacturonase
(Pectinase)		 Pectinex Ultra SP-L
(≥3,800 PGNU/mL)		 Polygalacturonase unit Aspergillus aculeatus
Mixture of cellulase, hemicellulose, arabanase, xylanase, β-glucanase Viscozyme L
(100FBG/g)		 Fungal Beta-Glucanase Aspergillus aculeatus
α-Amylase Termamyl 120L
(120KNU/g)		 One Kilo Novo alpha -amylase unit Bacillus licheniformis
생강 동결건조 분말 5 g에 대하여 그 20배에 해당하는 증류수 100 mL을 가하여 혼합한 후, 0.1 N 수산화나트륨 용액과 0.1 N 염산 용액으로 각 효소별 최적 pH인 4.0∼5.0으로 조정하였다. 세포벽 분해 효소들은 생강 분말의 1 %(w/w) 농도로 첨가한 후 투명 파우치(PE 재질)에 넣고 공기를 제거하고 밀봉하였다. 고압/효소처리군(HP)은 고압처리기(초고압액화처리장치, (주)캠리시스)를 사용하여 압력은 100 MPa에서 2시간으로, 온도는 50 ℃에서 실시하였다. 고압/효소처리 된 반응물은 전분 분해효소(Termamyl 120L) 처리를 위하여 상온으로 식힌 다음 pH 6.0으로 조정하였다. 전분 분해효소는 생강분말의 1 %(w/w) 농도로 첨가 후 100℃ 항온수조(WiseBath, MaXturdy, 대한과학)에서 1시간 동안 처리하였으며, 이 과정에서 세포벽 분해효소의 불활성화도 동시에 진행되었다. 효소단일처리군(WB)은 고압이 아닌 상압의 50 ℃ 항온수조에서 100 rpm 속도로 2시간 동안 효소처리를 실시한 후, 고압/효소처리군(HP)과 동일한 전분 분해효소 처리(Termamyl 120L 첨가 및 93℃에서 1시간 처리)를 시행하였다. 대조군(CON)으로는 일반적으로 많이 사용하는 냉각환류 추출장치(reflux)를 이용하여 100℃에서 2시간 가열처리한 열수 추출물을 이용하였다. 상기 효소 처리 및 열수 추출된 고압/효소처리군(HP), 효소단일처리군(WB) 및 대조군(CON)을 상온으로 냉각한 후, 여과지(Whatman No. 4)로 감압여과하고 4℃에서 3,000 rpm 속도로 10분간 원심분리(Labogene, Gyro1580MGR, (주)자이로젠, Korea)하였다. 원심분리된 상등액과 침전물은 각각 수분용해지수(Water solubility index : WSI)와 수분흡착지수(Water absorption index : WAI) 분석에 활용하였다.
분해대상 효소 pH 온도
(℃)		 시간
(h)		 압력
(MPa)
세포벽 Celluclast 1.5L FG(Cel) 5.0 50 2 100
Pectinex Ultra pulp(Pec) 4.0
Viscozyme L(Vis) 5.0
Celluclast 1.5L FG + Viscozyme L
(Cel+Vis)		 5.0
Pectinex Ultra pulp + Viscozyme L
(Pec+Vis)		 4.5
전분 Termamyl 120L Type L 6.0 93 1 -
실시예 2-2. 효소 종류별 생강 추출물의 수용화 특성 비교
상기 실시예 2-1에 따른 고압하에서 효소를 처리(고압/효소처리)한 생강 추출물의 수분용해지수(Water solubility index : WSI), 수분흡착지수(Water absorption index : WAI), 총당(Total sugar; TS) 함량 및 환원당(Reducing sugar; RS) 함량을 비교하였다.
수분용해지수(WSI)를 비교하기 위해 상기 실시예 2-1의 고압/효소처리군(HP), 단일효소처리군(WB) 및 대조군(CON)의 원심분리된 상등액 5mL를 취하여 수분 칭량병에 넣은 후 50℃에서 24시간 동안 건조시켜 고형물 함량을 측정한 후 WSI를 하기와 같이 계산하였다.
[계산식 1]
WSI(%) = (((가용성 고형물 g/5mL)×상등액 부피(mL)) / 5g)×100
또한 상기 실시예 2-1에서 원심분리를 통해 얻어진 각 실험군(HP, WB) 및 대조군(CON)의 침전물을 칭량하고, 이 침전물을 건조기에서 50℃의 온도로 24시간 동안 건조한 후 칭량하여 하기와 같이 건조시료 g당 흡수된 수분량(mL/g)인 수분흡착지수(WAI)를 계산하였다.
[계산식 2]
WAI(mL/g) = 침전물 중량 / 건조시료 중량
또한 총당(TS)은 페놀황산법(Phenol sulfuric acid method)을 이용하여 측정하였다. 상기 실시예 2-1에서 원심분리를 통해 얻어진 상등액 (HP, WB 및 CON)을 100배 희석한 0.5 mL에 Phenol 용액 0.5 mL, Sulfuric acid 2.5 mL를 가하여 잘 섞은 후 20분 동안 상온에 정치한 후 Molecular devices(Us/spectramax, M2e)를 이용하여 470 nm에서 흡광도를 측정, 포도당 표준곡선(glucose standard curve)을 이용하여 총당을 정량하였다.
아울러 환원당(RS)은 DNS 비색법으로 측정하였다. 상기 실시예 2-1에서 원심분리를 통해 얻어진 상등액 (HP, WB 및 CON) 1 mL에 DNS 시약 3 mL를 넣고 5분간 중탕한 후 정용플라스크(volumetric flask)에 넣고, 증류수를 25 mL로 정용하였다. 마이크로플레이트 판독기(microplate reader, Molecular Devices, Sunnyvale)를 이용하여 550 nm에서 흡광도를 측정하였으며, 포도당 함량에 상당하는 값(glucose equivalent, GE, g%)으로 나타내었다.
실험 결과의 통계 분석은 SPSS(Version 18.0)을 이용하여 3회 반복측정 후 평균치와 표준편차로 나타내었으며, 각 시료 간 차이를 검증하기 위해 one-way ANOVA와 Student's t-test를 실시하였으며, 통계적 유의성(p<0.05)을 검정하였다.
처리 종류 효소 WSI(%) WAI(g/mL) TS(%) RS(%)
CON - D15.35±0.10e C1.35±0.04d F0.24±0.03d G0.14±0.02f
HP Non-E 15.90±0.41e 1.46±0.07cd 3.40±0.13c 0.32±0.02f
Cell 64.72±1.23b 2.13±0.15b 41.67±1.96a 18.90±0.11e
Pec 70.67±0.42a 1.61±0.12c 35.33±2.99b 21.86±0.08d
Vis 58.81±0.59c 2.07±0.09b 42.14±0.28a 26.77±1.08a
Cell+Vis 55.91±0.85d 2.54±0.17a 40.11±1.67a 24.63±0.02c
Pec+Vis 59.66±0.41c 2.16±0.07b 39.23±1.96a 25.80±0.55b
F-value 3615.38*** 46.51*** 373.31*** 1925.02***
WB Non-E 7)D16.94±0.68 C1.43±0.04 E2.92±0.11 F0.40±0.00
Cell C54.65±2.06 A2.12±0.32 B30.79±0.37 E18.93±0.30
Pec AB58.56±2.24 AB1.86±0.10 B30.99±0.16 C21.23±0.01
Vis BC56.61±2.06 B1.78±0.22 C27.83±0.22 B22.74±0.24
Cell+Vis A59.71±1.49 AB1.88±0.18 A36.81±0.27 A26.26±0.15
Pec+Vis A60.52±1.17 AB1.91±0.10 D21.33±0.24 D19.67±0.00
F-value 502.78***8) 7.69*** 12463.04*** 13820.64***
(CON: 100℃/2시간 가열처리군, HP: 고압/효소처리군, WB: 효소단일처리군, Non-E: 효소 무첨가, Cell: Cellulast 1.5L FG 첨가, Pec: Pectinex Ultra SP-L 첨가, Vis: Viscozyme L 첨가, Cell+Vis: Celluclast 1.5L FG 및 Viscozyme L 혼합, Pec+Vis: Pectinex Ultra SP-L 및 Viscozyme L 첨가)
(A-F, a-f: 알파벳이 다른 것은 p<0.05에서 유의하게 다른 것을 의미함.)
(*: P<0.05, **: P<0.01, ***: P<0.001)
그 결과 수분용해지수는 도 2 및 표 3과 같이 고압/효소처리군(HP)이 15.90∼70.67%의 범위로 대조군보다 1.0∼4.6배 높게 나타났다. 효소단일처리군(WB)은 16.94∼60.52% 정도로 대조군 보다 1.1∼3.9배 증가하였으나, HP 보다 유의적으로 낮게 나타나 고압/효소처리가 효소단일처리 보다 생강의 세포벽 성분을 수용화시키는데 좀 더 효과적이라는 결과를 확인할 수 있었다. 효소 종류에 따른 수분용해지수는 HP의 Pec 처리군이 70.67%로 유의적으로 가장 높게 나타났으며(p<0.001), WB에서는 Pec+Vis, Cell+Vis, Pec 처리군들이 각각 60.52, 59.71, 58.56%로 유의적으로 높게 나타났다(p<0.001).
수분흡착지수는 도 3 및 표 3과 같이 HP는 1.46∼2.54 mL/g, WB는 1.43∼2.12 mL/g의 범위로 대조군에 비하여 각각 1.1∼1.9배, 1.1∼1.6배 정도로 유의적으로 높게 나타났다(p<0.001). 이와 같은 결과로 HP와 WB의 침전물에 남아 있는 비전분 다당류의 분자량이 대조군에 비하여 높다는 것을 확인할 수 있었으며, 효소처리에 의해서도 분해되지 않은 세포벽의 다당류일 가능성도 있을 것으로 판단되었다.
총당은 도 4 및 표 3과 같이 대조군이 0.24%로 나타났으며, 대조군에 비하여 HP는 14∼176배, WB는 12∼153배 정도로 유의적(p<0.001)으로 높게 나타났다. HP는 Vis, Cell, Cell+Vis 처리구들이 42.14, 41.67, 40.11% 정도로 대조군에 비하여 높게 나타났으며, WB는 Cell+Vis 처리군이 36.81% 가장 높게 나타났다.
환원당은 대조군이 0.14%로 나타났으며, 대조군에 비하여 HP는 2∼191배, WB는 3∼188배 정도로 유의적으로(p<0.001)으로 높게 나타났다. HP는 Vis, Pec+Vis, Cell+Vis 순으로 각각 26.77, 25.80, 24.63%였으며, WB는 Cell+Vis, Vis, Pec순으로 26.26, 22.74, 21.23%를 나타내었다. 이러한 결과는 수분용해지수와 비슷한 경향을 나타내는 것으로 생강의 세포벽 성분과 전분이 고압효소 또는 단일효소처리에 의해 저분자 당으로 수용화되었음을 검증해주는 결과로 생강의 수용화 효율을 증진시키기 위해서는 수분용해지수가 높게 나타난 Pec, Pec+Vis, Cel+Vis 효소를 사용하는 것이 효과적임을 확인할 수 있었다.
실시예 2-3. 효소 종류별 생강 추출물의 유용성분 비교
상기 실시예 2-1에 따른 고압/효소처리된 생강 추출물의 총 폴리페놀 함량 및 총 플라보노이드 함량을 비교하였다.
총 폴리페놀 함량은 Folin-Denis법을 응용하여 측정하였다. 구체적으로 상기 실시예 2-1에서 원심분리를 통해 얻어진 상등액 (HP, WB 및 CON) 1 mL에 증류수 1 mL을 가하여 2배 희석한 희석액 0.1 mL에 폴린-시오칼토 시약 0.1 mL을 첨가하고 잘 혼합한 후 3분간 정치하여 2 mL의 2% Na2CO3를 서서히 가하였다. 상기 혼합액을 1시간 동안 정치한 후 Molecular devices(Us/spectramax, M2e, USA)를 사용하여 750 nm에서 흡광도를 측정하였다. 이때 총 폴리페놀 함량은 갈릭산을 정량하여 작성한 표준곡선으로부터 구하였다.
또한 총 플라보노이드 함량은 Davis법을 변형한 방법으로 측정하였다. 구체적으로는 상기 생강 추출물 0.34 mL을 증류수 1.92 ml에 희석하고, 2% NaNO2 0.2 mL을 넣어 균질화하였다. 상기 혼합물에 10% AlCl3 0.2 mL과 1M Na2CO3 1.34 mL을 첨가하고, 실온에서 30분간 두어 반응을 일으킨 후 410 nm에서 흡광도를 측정하였다. 이 때 총 플라보노이드 함량은 (+)-카테킨을 이용하여 작성한 표준곡선으로부터 구하였다.
처리 종류 효소 TP(%) TF(%)
CON - F1.43±0.02e E0.33±0.02d
HP Non-E 1.07±0.02f 0.25±0.01e
Cell 1.98±0.04d 0.73±0.01a
Pec 2.55±0.00a 0.73±0.01a
Vis 2.11±0.04c 0.71±0.01b
Cell+Vis 2.18±0.05b 0.58±0.02c
Pec+Vis 2.18±0.02b 0.70±0.00b
F-value 813.82*** 806.71***
WB Non-E E1.76±0.02 F0.30±0.00
Cell B2.29±0.06 D0.59±0.03
Pec A2.37±0.05 B0.68±0.00
Vis D2.02±0.02 A0.75±0.00
Cell+Vis C2.12±0.06 C0.66±0.01
Pec+Vis C2.12±0.01 BC0.67±0.00
F-value 198.83*** 511.90***
(기호의 의미는 표 3과 동일)
그 결과, 도 6, 도 7 및 상기 표 4와 같이 총 폴리페놀의 함량은 대조군이 1.43%로 나타났으며, HP는 1.98~2.55%, WB는 1.76~2.37%의 범위로 대조군에 비하여 각각 1.4~1.8배, 1.4~1.7배 정도로 유의적(p<0.001)으로 높게 나타났다. 각 효소별로 HP가 WB에 비하여 유의적(p<0.001)으로 높았으며, HP와 WB 모두 Pec 처리군이 각각 2.55, 2.37%로 다른 효소처리에 비하여 가장 높게 나타났다.
총 플라보노이드 함량은 대조군이 0.33%로 나타났으며, HP는 0.58~0.73%, WB는 0.30~0.75%의 범위로 대조군에 비하여 각각 1.8~2.2배, 1.8~2.3배 정도로 유의적으로 높게 나타났다(p<0.001). 각 효소별로 HP가 WB에 비하여 유의적(p<0.001)으로 높았으나, Vis와 Cell+Vis 처리군은 예외적으로 WB가 높았다. HP는 Pec과 Cell 처리군이 0.73%로 가장 높게 나타났으며, WB는 Vis 처리군이 0.75%로 가장 높게 나타났다. 이러한 결과로 생강의 고압효소 또는 효소단일처리를 위한 효소로는 Pec, Cell, Vis이 적절함을 확인할 수 있었다.
실시예 2-4. 효소 종류별 생강 추출물의 지표성분 비교
상기 실시예 2-1에 따른 고압/효소처리된 생강 추출물의 진저롤(Gingerol) 및 쇼가올(Shogaol) 함량을 비교하였다.
상기 실시예 2-1에서 원심분리를 통해 얻어진 상등액 (HP, WB 및 CON) 10mL을 동결건조 한 다음, 메탄올 2 mL에 용해시키고, 0.45 ㎛ syringe filter(Millipore)로 여과한 여액을 검액으로 UPLC(Ultra Performance Liquid Chromatography) 분석을 수행하였다. 각 검액은 0.2 ㎕씩 주입하였으며 UPLC 조건은 하기 표 5와 같다. 생강의 6, 8, 10-진저롤 및 6, 8, 10-쇼가올 함량은 표준 지표물질의 회귀직선 방정식을 이용하여 계산하였으며, 계산된 값은 생강 추출물 전체 부피로 환산하여 생강 건조중량 대비 %로 산출했다.
파라미터 Analysis condition
UPLC 시스템 LC-30AD SHIMADZU
검출기 DAD, UV, 280 ㎛
컬럼 Kinetex XB.C18 100 Å (1.7 ㎛, 150×2.1 mm)
이동상 A: 0.1% acetic acid in water (V/V,%)
B: 0.1% acetic acid in acetonitrile (V/V,%)
기울기 시간(분) A(%) B(%)
0.5 90 10
2.5 60 40
4.5 45 55
6.0 40 60
8.0 35 65
9.5 35 65
11.5 35 65
13.0 30 70
14.5 25 75
16.0 20 80
17.5 15 85
20.0 10 90
25.0 10 90
26.0 90 10
29.0 90 10
주입 볼륨(㎕) 0.2
유동율 (mL/min) 0.3
컬럼 온도 (℃) 30
처리종류 효소 총량(%) 6-G
(%)		 8-G
(%)		 10-G
(%)		 6-S
(%)		 8-S
(%)		 10-S
(%)
CON - A0.57±0.06e E0.45±0.05e E0.03±0.00c D0.00±0.00f B0.05±0.00b C0.04±0.01c B0.01±0.00c
HP Non-E 0.44±0.01f 0.35±0.01f 0.02±0.00d 0.02±0.00e 0.03±0.00d 0.01±0.00d 0.01±0.00c
Cell 1.12±0.03d 0.89±0.03d 0.08±0.00b 0.09±0.00a 0.04±0.00c 0.01±0.00d 0.02±0.00b
Pec 1.47±0.01ab 1.18±0.01a 0.08±0.00b 0.03±0.00d 0.05±0.00a 0.11±0.00b 0.02±0.00b
Vis 1.43±0.02b 1.10±0.01b 0.09±0.00a 0.04±0.00c 0.05±0.00ab 0.13±0.00a 0.01±0.00bc
Cell+Vis 1.35±0.01c 1.04±0.01c 0.08±0.00b 0.03±0.01cd 0.05±0.00ab 0.13±0.00a 0.02±0.00bc
Pec+Vis 1.51±0.03a 1.15±0.01a 0.08±0.00b 0.08±0.01b 0.05±0.00ab 0.12±0.01b 0.04±0.01a
F-value 687.40*** 635.55*** 255.33*** 163.25*** 20.67*** 395.67*** 13.78*
WB Non-E D0.65±0.01 D0.51±0.01 D0.04±0.00 C0.01±0.00 B0.05±0.00b C0.05±0.00 0.01±0.00
Cell C1.27±0.02 C0.98±0.00 C0.08±0.00 AB0.03±0.00 B0.05±0.00b B0.11±0.01 0.02±0.00
Pec A1.53±0.05 A1.22±0.03 B0.09±0.00 B0.03±0.01 A0.06±0.00a B0.11±0.00 0.02±0.00
Vis B1.45±0.02 B1.13±0.02 B0.09±0.00 A0.04±0.00 A0.06±0.00a B0.10±.0.00 0.02±0.00
Cell+Vis A1.59±0.01 A1.20±0.01 A0.11±0.00 A0.04±0.00 A0.06±0.00a A0.15±0.00 0.02±0.00
Pec+Vis A1.54±0.01 A1.23±0.01 B0.09±0.00 A0.04±0.00 A0.06±0.00a B0.11±0.00 0.01±0.00
F-value 555.20*** 520.10*** 162.75*** 31.39*** 13.83*** 137.24*** N.S
(기호의 의미는 표 3과 동일)
(N.S: no significance)
도 8 및 표 6과 같이 생강 추출물의 지표성분인 6-진저롤, 8-진저롤, 10-진저롤, 6-쇼가올, 8-쇼가올, 10-쇼가올의 함량을 합산하여 비교한 결과, 대조군은 0.57%로 나타났고, HP는 1.12~1.51%, WB는 0.65~1.59%의 범위로 나타났다. 이는 대조군에 비해 각각 2.0~2.6배, 1.1~2.8배씩 유의적(p<0.001)으로 증가한 것이다. HP는 Pec+Vis와 Pec 처리군이 각각 1.51, 1.47%로 가장 높았으며, WB는 Cell+Vis, Pec+Vis, Pec 처리군이 각각 1.59, 1.54, 1.53%로 가장 높게 나타났다. 생강의 대표적 지표성분인 6-진저롤의 함량은 CON이 0.45%로 나타났으며, HP는 0.35~1.18%, WB는 0.51~1.23%의 함량을 가진 것으로 나타나 대조군에 비해 각각 0.8~2.6배, 1.1~2.7배씩 유의적(p<0.001)으로 증가하여 지표성분의 총 합산 결과와 유사한 경향을 보였다. HP에서는 Pec, Pec+Vis 처리군이 각각 1.18, 1.15%로 가장 높았으며, WB는 Pec+Vis, Pec, Cell+Vis 처리군이 각각 1.23, 1.22, 1.20%로 가장 높았다. 이러한 결과는 고압효소 또는 효소단일처리를 이용하여 생강의 지표성분을 추출하기 위해서는 Pec과 Pec+Vis 효소를 사용하는 것이 효과적임을 제시한다.
상기로부터 생강 추출물의 수용화 특성, 유용성분 및 지표성분 함량 결과들을 종합하여 고압효소 또는 효소단일처리를 위한 최적의 효소로 수분용해지수와 지표성분 함량이 높게 나타난 Pec과 Pec+Vis 2종을 선택하였다.
< 실시예 3> 효소 처리 시간별 생강의 고압/효소처리 결과 비교
실시예 3-1. 생강의 고압/효소처리
고압/효소처리에 있어 처리 시간에 따른 차이를 비교하였다. 기본적인 처리 방법은 실시예 2-1에 기재된 방법과 동일하며, 고압/효소처리 단계에 사용할 효소로는 실시예 2에서 수분용해지수와 지표성분 함량이 높게 나타나 최적 효소로 선택한 Pectinex Ultra SP-L(Pec)와 Pectinex Ultra SP-L과 Viscozyme L 혼합 효소(Pec+Vis) 2종을 선택하였다. 고압효소 처리 시간은 실시예 2-1과 달리 1, 2 및 3시간으로 다르게 하였으며, 비교를 위해 효소단일처리군(WB)도 같은 시간조건으로 효소 처리하였다.
실시예 3-2. 효소 종류별 처리시간에 따른 생강 추출물의 수용화 특성 비교
상기 실시예 3-1에 따라 고압/효소처리된 생강 추출물의 수분용해지수(WSI), 수분흡착지수(WAI), 총당(TS) 함량 및 환원당(RS) 함량을 실시예 2-2에 기재된 방법으로 측정하여 비교하였다.
처리 효소 시간(h) WSI(%) WAI(g/mL) TS(%) RS(%)
HP Pec 1 61.26±0.47b 8.40±0.41a 33.68±0.29 17.12±0.60b
2 70.67±0.42a 1.61±0.12c 35.33±2.99 21.86±0.08a
3 53.29±1.25c 7.66±0.19b 33.86±1.74 16.34±0.09c
F-value 347.32*** 580.80*** 0.61(N. S.) 216.50***
Pec+Vis 1 58.38±0.23a 7.90±0.15a 23.07±1.44b 16.75±0.54b
2 59.66±0.41a 2.16±0.07c 39.23±1.96a 25.80±0.55a
3 46.81±1.50b 7.45±0.19b 20.07±0.57c 16.77±0.51b
F-value 183.53*** 1431.86*** 153.07*** 285.52***
WB Pec 1 52.83±1.06b 6.69±0.28b 16.53±0.46c 7.31±0.38c
2 58.56±2.24a 1.86±0.10c 30.99±0.16a 21.23±0.01a
3 41.51±0.43c 7.48±0.52a 21.28±1.36b 16.27±1.12b
F-value 107.20*** 228.04*** 235.74*** 321.30***
Pec+Vis 1 42.39±1.86b 7.20±0.23a 13.29±1.04b 7.80±0.67b
2 60.52±1.17a 1.91±0.10b 21.33±0.24a 19.67±0.00a
3 36.34±0.56c 7.64±1.21a 22.42±1.55a 20.40±1.06a
F-value 276.17*** 59.79*** 63.27*** 288.65***
(기호의 의미는 표 3과 동일)
도 9 내지 12 및 상기 표 7과 같이 수분용해지수(WSI)는 HP의 Pec와 Pec+Vis 효소 모두 2시간 처리군이 70.67, 59.66%을 나타내 유의적(p<0.001)으로 가장 높았으며, 각 시간별로 Pec 처리군이 Pec+Vis 처리군에 비하여 1.0~1.2배 정도 높게 나타났다. WB에서도 Pec과 Pec+Vis 효소 모두 2시간 처리군이 58.56%와 60.52%로 유의적(p<0.001)으로 높게 나타났으며, Pec+Vis 효소 2시간 처리군을 제외하고는 HP가 WB에 비하여 수분용해지수가 높은 것을 확인할 수 있었다. 수분흡착지수(WAI)는 HP의 Pec과 Pec+Vis 효소 모두 2시간 처리군이 1.61, 2.16%로 유의적(p<0.001)으로 가장 낮게 나타났으며, WB에서도 같은 경향을 나타내었다. 생강 추출물에서 침전물의 수분흡착지수가 높다는 것은 물리적인 고압처리나 효소처리에 의해서도 전분이나 다당류의 분해가 덜 일어나고 남아있다는 것을 의미하며, 이러한 결과는 수분용해지수와 역의 상관성을 갖는 것으로 나타났다.
총당(TS)은 HP의 Pec+Vis와 WB의 Pec, Pec+Vis 효소에서는 2시간 처리군이 유의적(p<0.001)으로 높게 나타났으며, HP의 Pec 효소에서만 처리시간별 유의적 차이가 없는 것으로 나타났다. 전체적으로 HP의 Pec+Vis 효소 2시간 처리군의 총당이 39.23%로 가장 높게 나타났다.
환원당(RS) 역시 HP의 Pec과 Pec+Vis 효소 모두 2시간 처리군이 21.86, 25.80%을 나타내어 유의적(p<0.001)으로 가장 높게 나타났으며, WB에서도 같은 경향을 나타냈다.
실시예 3-3. 효소 종류별 처리시간에 따른 생강 추출물의 유용성분 비교
상기 실시예 3-1에 따른 고압/효소처리된 생강 추출물의 총 폴리페놀(TP) 함량 및 총 플라보노이드(TF) 함량을 실시예 2-3에 기재된 방법으로 측정하여 비교하였다.
처리 효소 시간(h) TP(%) TF(g/mL)
HP Pec 1 2.05±0.01b 0.64±0.00c
2 2.55±0.00a 0.73±0.01a
3 2.12±0.09b 0.67±0.00b
F-value 75.76*** 523.00***
Pec+Vis 1 1.94±0.04b 0.62±0.01c
2 2.18±0.02a 0.70±0.00a
3 2.10±0.07a 0.68±0.00b
F-value 16.79** 262.50***
WB Pec 1 1.67±0.10c 0.61±0.00c
2 2.37±0.05a 0.68±0.00a
3 1.96±0.02b 0.66±0.00b
F-value 90.31*** 117.00***
Pec+Vis 1 1.58±0.11c 0.60±0.00c
2 2.12±0.01a 0.67±0.00a
3 1.77±0.02b 0.64±0.01b
F-value 58.89*** 152.00***
(기호의 의미는 표 3과 동일)
도 13, 도 14 및 상기 표 8과 같이 총 폴리페놀과 총 플라보노이드 함량은 HP와 WB의 모든 효소처리에서 2시간 처리군이 유의적(p<0.001)으로 가장 높게 나타났으며, HP의 Pec 효소처리군이 각각 2.55%, 0.73%로 가장 높게 나타났다.
실시예 3-4. 효소 종류별 생강 추출물의 지표성분 비교
상기 실시예 3-1에 따른 고압/효소처리된 생강 추출물의 진저롤 및 쇼가올 함량을 실시예 2-4에 기재된 방법으로 측정하여 비교하였다.
처리 효소 시간(h) Total
(%)		 6-G
(%)		 8-G
(%)		 10-G
(%)		 6-S
(%)		 8-S
(%)		 10-S
(%)
HP Pec 1 1.41±0.02b 1.12±0.01b 0.08±0.00c 0.02±0.00c 0.02±0.00 0.09±0.00c 0.08±0.01a
2 1.47±0.01a 1.18±0.01a 0.08±0.00b 0.06±0.00a 0.03±0.00 0.11±0.00a 0.02±0.00b
3 1.46±0.01a 1.19±0.01a 0.09±0.00a 0.04±0.00b 0.03±0.00 0.10±0.00b 0.02±0.00b
F-value 16.75** 51.87*** 19.00** 37.50*** N.S 37.00*** 108.00***
Pec+Vis 1 1.20±0.01c 0.94±0.01b 0.08±0.00b 0.03±0.00 0.03±0.00b 0.11±0.00c 0.01±0.00c
2 1.51±0.03a 1.15±0.01b 0.08±0.00a 0.06±0.00 0.07±0.01a 0.12±0.01b 0.04±0.01a
3 1.47±0.02b 1.16±0.01a 0.09±0.00b 0.04±0.00 0.03±0.00b 0.13±0.00a 0.02±0.00b
F-value 196.78*** 672.17*** 25.00*** N.S 48.00*** 28.00*** 37.00***
WB Pec 1 1.08±0.01c 0.88±0.01c 0.07±0.00 0.02±0.00 0.03±0.00b 0.07±0.00c 0.01±0.00
2 1.53±0.05a 1.22±0.03a 0.09±0.00 0.03±0.01 0.06±0.00a 0.11±0.00b 0.02±0.00
3 1.35±0.01b 1.07±0.01b 0.09±0.00 0.03±0.00 0.03±0.00b 0.12±0.00a 0.01±0.00
F-value 148.51*** 156.56*** N.S N.S 91.00*** 181.00*** N.S
Pec+Vis 1 0.89±0.00c 0.72±0.00c 0.06±0.00b 0.02±0.00 0.02±0.00 0.06±0.00c 0.01±0.00b
2 1.54±0.01a 1.23±0.01a 0.09±0.00a 0.04±0.00 0.06±0.00 0.11±0.00b 0.01±0.00b
3 1.37±0.01b 0.99±0.01b 0.10±0.00a 0.04±0.00 0.04±0.00 0.17±0.00a 0.02±0.00a
F-value 7794.25*** 8682.00*** 133.00*** N.S N.S 871.00*** 7.00*
(기호의 의미는 표 3과 동일)
도 15 및 상기 표 9와 같이 고압/효소처리군(HP)와 효소단일처리군(WB)의 모든 효소처리에서 2시간 처리군이 유의적(p<0.01)으로 가장 높게 나타났으며, HP에 비하여 WB가 더 높게 나타났다. 이는 실시예 2-4의 결과와 유사한 경향으로 처리시간별로 처리에 따른 효과에 있어서 생강의 지표성분 추출을 위해서는 고압/효소처리 보다 효소단일처리가 더 효과적인 것으로 나타났다. 지표성분들의 총합은 WB의 Pec, Pec+Vis 효소 2시간 처리구가 1.53 및 1.54%로 가장 높게 나타났으며, 6-진저롤 역시 1.22 및 1.23%로 가장 높았다. 상기 결과로부터 효소 처리 시간별 생강 추출물의 수분용해지수와 유용성분, 지표성분 함량의 결과를 토대로 고압효소 또는 효소단일처리를 위한 최적의 효소로 Pec 1종을 최종 결정하였으며, 처리시간은 2시간으로 선택하였다.
< 실시예 4> 효소 처리 온도별 생강의 고압/효소처리 결과 비교
실시예 4-1. 생강의 고압/효소처리
생강 추출물의 제조에 있어 고압/효소처리의 처리 온도에 따른 차이를 비교하였다. 기본적인 처리 방법은 실시예 2-1에 기재된 방법과 동일하며, 고압효소 처리단계에 사용되는 효소는 실시예 3의 결과에 기반하여 Pectinex Ultra SP-L(Pec)를 사용하였으며, 고압효소 처리 시간은 2시간으로 하였다. 온도 선정을 위한 고압/효소처리는 각각 45, 50 및 55℃ 조건으로 진행하였으며, 고압효소 처리군(HP)과의 대조를 위해 효소단일처리군(WB)도 같은 조건으로 처리하였다.
실시예 4-2. 효소 종류별 생강 추출물의 수용화 특성 비교
상기 실시예 4-1에 따른 고압/효소처리된 생강 추출물의 수분용해지수(WSI), 수분흡착지수(WAI), 총당(TS) 함량 및 환원당(RS) 함량을 실시예 2-2에 개시된 방법으로 측정하여 비교하였다.
처리 온도(℃) WSI(%) WAI(g/mL) TS(%) RS(%)
HP 45 63.74±1.12b 8.26±0.99a 27.35±1.22b 19.61±0.61b
50 70.67±0.42a 1.61±0.12b 35.33±2.99a 21.86±0.08a
55 63.90±0.79b 7.54±0.61a 27.35±0.53b 20.46±1.25ab
F-value 64.41*** 88.71*** 17.87** 5.94*
WB 45 63.84±0.60a 8.10±0.98a 24.47±1.93b 20.74±0.23
50 58.56±2.24b 1.86±0.10b 30.99±0.16a 21.23±0.01
55 55.08±1.85c 7.53±0.23a 24.62±1.27b 21.60±0.62
F-value 19.94** 103.44*** 23.25** 3.76 (N.S)
(기호의 의미는 표 3과 동일)
도 16 및 상기 표 10과 같이 수분용해지수(WSI)는 HP의 50℃ 온도 처리군이 70.67%로 유의적(p<0.001)으로 가장 높게 나타났으며, WB에서는 45℃ 온도 처리군이 63.84%로 가장 높았다. 45℃ 온도 처리군을 제외하고 HP가 WB보다 1.0 내지 1.2배 정도 높게 나타났다. 수분흡수지수(WAI)는 HP와 WB의 50℃ 온도 처리군이 각각 1.61 및 1.86 g/mL으로 다른 온도 처리군에 비하여 유의적(p<0.001)으로 가장 낮게 나타나 생강 세포벽의 고분자 다당류들이 더 많이 수용화 된 것으로 나타났다.
총당(TS)은 수분흡착지수와 마찬가지로 HP와 WB의 50℃ 온도 처리군 각각이 유의적(p<0.01)으로 가장 높은 35.33 및 30.99%로 나타났다.
환원당(RS)은 HP의 50℃ 와 55℃ 온도 처리군이 각각 21.86, 20.46%으로 유의적(p<0.05)으로 가장 높게 나타났으며, WB에서는 처리 온도에 따른 유의적인 차이가 나타나지 않았다.
실시예 4-3. 효소 종류별 생강 추출물의 유용성분 비교
상기 실시예 4-1에 따른 고압/효소처리된 생강 추출물의 총 폴리페놀 함량 및 총 플라보노이드 함량을 실시예 2-3에 개시된 방법으로 측정하여 비교하였다.
처리 온도(℃) TP(%) TF(%)
HP 45 2.24±0.11b 0.33±0.00c
50 2.55±0.00a 0.73±0.01a
55 2.41±0.10ab 0.39±0.01b
F-value 9.13* 1347.11***
WB 45 2.18±0.06b 0.41±0.07b
50 2.37±0.05a 0.68±0.00a
55 2.36±0.08a 0.44±0.02b
F-value 8.86* 36.10***
(기호의 의미는 표 3과 동일)
도 17 및 상기 표 11과 같이 총 폴리페놀(TP)의 함량은 HP와 WB 모두 50℃ 및 55℃ 온도 처리군이 유의적(p<0.05)으로 가장 높게 나타났으며, 두 처리군 간에는 유의적인 차이가 나타나지 않았다. HP는 50℃ 온도 처리구가 2.41%, WB는 2.37%를 나타내었으며 HP가 WB 보다 1.0~1.1배 높게 나타났다.
또한 총 플라보노이드(TF)는 HP와 WB 모두 50℃ 온도 처리군이 각각 0.73%와 0.68%로 나타나 유의적(p<0.001)으로 가장 높았으며, HP의 경우 다른 온도 처리군에 비하여 1.9~2.2배 정도로 월등히 높은 함량을 나타내었다. WB의 45℃ 및 55℃ 온도 처리군은 HP의 같은 온도 처리군들보다 함량이 높게 나타나 다른 성분 변화와는 다른 경향을 나타내었다.
실시예 4-4. 효소 종류별 생강 추출물의 지표성분 비교
상기 실시예 4-1에 따른 고압/효소처리된 생강 추출물의 진저롤 및 쇼가올 함량을 실시예 2-4에 개시된 방법으로 비교하였다.
처리 온도(℃) Total(%) 6-G(%) 8-G(%) 10-G(%) 6-S(%) 8-S(%) 10-S(%)
HP 45 1.09±0.02b 0.89±0.02b 0.07±0.01b 0.06±0.02b 0.03±0.00b 0.01±0.00b 0.02±0.00
50 1.47±0.01a 1.18±0.01a 0.08±0.00a 0.06±0.00a 0.03±0.00a 0.11±0.00a 0.02±0.00
55 0.98±0.06c 0.82±0.05c 0.06±0.00c 0.06±0.00a 0.02±0.00b 0.01±0.00b 0.02±0.00
F-value 99.26*** 100.50*** 28.00** 9.88* 33.50** 961.00*** 1.00N.D
WB 45 0.98±0.07b 0.81±0.06b 0.06±0.00b 0.06±0.00a 0.03±0.00c 0.01±0.00b 0.02±0.00
50 1.53±0.05a 1.22±0.03a 0.09±0.00a 0.03±0.01b 0.06±0.00a 0.11±0.00a 0.02±0.00
55 1.01±0.02b 0.80±0.02b 0.07±0.01b 0.08±0.02a 0.03±0.00b 0.01±0.00b 0.03±0.00
F-value 107.89*** 90.27*** 21.00** 13.12** 418.50*** 17.07** 3.50N.D
(기호의 의미는 표 3과 동일)
도 18 및 상기 표 12와 같이 HP와 WB의 50℃ 온도 처리군이 유의적(p<0.001)으로 가장 높게 나타났으며, 지표성분의 총합 및 6-진저롤의 함량에 있어 HP는 각각 1.47% 및 1.18% WB는 각각 1.53% 및 1.22%를 나타내었으며, 50℃와 55℃ 온도 처리군 모두 HP에 비하여 WB가 더 높게 나타났다. 이는 실시예 2의 효소종류별 생강추출물의 비교 및 실시예 3의 처리시간별 생강추출물의 비교 결과와도 유사한 것이다.
< 실시예 5> 효소 처리 압력별 생강의 고압/효소처리 결과 비교
실시예 5-1. 생강의 고압/효소처리
고압/효소처리에 있어 처리 압력에 따른 차이를 비교하기 위해 고압/효소처리시 생강 추출물의 차이를 비교하였다. 기본적인 처리 방법은 실시예 2-1에 기재된 방법과 동일하며, 고압효소 처리단계에 사용되는 효소는 실시예 3의 전체 결과에 기초하여 Pectinex Ultra SP-L(Pec)를 사용하였으며, 고압효소 처리 시간과 온도는 실시예 3 및 4의 전체 결과를 참조하여 2시간, 50℃로 하였다. 고압효소 처리 압력은 실시예 2-1과 달리 50, 70 및 100MPa로 다르게 하였다.
실시예 5-2. 효소 종류별 생강 추출물의 수용화 특성 비교
상기 실시예 5-1에 따른 고압/효소처리된 생강 추출물의 수분용해지수(Water solubility index : WSI), 수분흡착지수(Water absorption index : WAI), 총당(Total sugar; TS) 함량 및 환원당(Reducing sugar; RS) 함량을 실시예 2-2에 개시된 방법으로 측정하여 비교하였다.
처리 압력(MPa) WSI(%) WAI(g/mL) TS(%) RS(%)
HP 50 62.52±0.67b 4.47±0.10c 30.03±0.41b 19.30±0.34c
70 63.21±1.29b 3.59±0.07b 35.99±0.25a 20.89±0.10b
100 70.67±0.42a 1.61±0.12a 35.33±2.99a 21.86±0.08a
F-value 80.74*** 645.52*** 10.50* 114.28***
(기호의 의미는 표 3과 동일)
도 19 및 상기 표 13과 같이 처리압력별 생강 추출물의 수용화 특성은 압력이 높아질수록 수분용해지수(WSI), 총당(TS), 환원당(RS)의 함량은 유의적(p<0.05)으로 높아졌으며, 수분흡착지수(WAI)는 유의적(p<0.001)으로 낮아지는 결과를 보여 고압/효소처리시 100MPa 압력 조건이 생강 세포벽 성분 다당류들의 수용화율이 가장 높은 것으로 나타났다.
실시예 5-3. 효소 종류별 생강 추출물의 유용성분 비교
상기 실시예 5-1에 따른 고압/효소처리된 생강 추출물의 총 폴리페놀 함량 및 총 플라보노이드 함량을 실시예 2-3에 개시된 방법으로 비교하였다.
처리 압력(MPa) TP(%) TF(%)
HP 50 2.45±0.01b 0.39±0.00c
70 2.51±0.04a 0.41±0.01b
100 2.55±0.00a 0.73±0.01a
F-value 11.26** 1572.67***
(기호의 의미는 표 3과 동일)
도 20 및 상기 표 14와 같이 총 폴리페놀 함량(TP)은 70 및 100MPa 압력 처리구가 각각 2.51 및 2.55%로 유의적으로 가장 높게 나타났으며, 두 처리구 간에는 유의적인 차이가 없었다. 총 플라보노이드 함량은 100MPa 압력 처리구가 0.73%로 다른 압력 처리구에 비하여 1.8배 이상 높은 결과를 나타내었다.
실시예 5-4. 효소 종류별 생강 추출물의 지표성분 비교
상기 실시예 5-1에 따른 고압/효소처리된 생강 추출물의 진저롤 및 쇼가올 함량을 실시예 2-4에 개시된 방법으로 비교하였다.
처리 압력(MPa) Total(%) 6-G(%) 8-G(%) 10-G(%) 6-S(%) v8-S(%) 10-S(%)
HP 50 0.79±0.03c 0.67±0.02b 0.05±0.00c 0.05±0.01c 0.01±0.00c 0.00±0.00b 0.01±0.00
70 0.85±0.03b 0.72±0.02b 0.06±0.00b 0.05±0.01b 0.01±0.00b 0.00±0.00b 0.01±0.00
100 1.47±0.01a 1.18±0.01a 0.08±0.00a 0.06±0.00a 0.03±0.00a 0.01±0.00a 0.02±0.00
F-value 1487.82*** 52595.31*** 110.27*** 1222.85*** 56565.05*** 2305.06*** N.D
(기호의 의미는 표 3과 동일)
도 21 및 상기 표 15와 같이 처리압력별 생강 추출물의 지표성분 함량은 압력이 높아질수록 10-쇼가올을 제외하고 유의적(p<0.001)으로 높아졌으며, 압력별로 6-gingerol의 함량은 각각 0.67, 0.72, 1.18%로 나타났다. 생강 추출물의 수용화 특성, 유용성분 함량 결과에서 100MPa 압력 조건이 가장 우수한 것으로 나타나 고압/효소처리를 위한 최적조건은 100MPa에서 2시간동안 50℃로 처리하는 것임을 확인하였다.

Claims (11)

1) 80 내지 150 MPa의 고압하에 47 내지 52℃와 pH 4.0 내지 5.0에서 생강에 폴리갈락투로나아제(polygalacturonase; pectinase) 단일 세포벽 분해 효소, 또는 폴리갈락투로나아제(polygalacturonase; pectinase) 및 Viscozyme L로 이루어진 혼합 세포벽 분해 효소를 1.5 내지 2.5시간 동안 처리하는 단계;
2) 90 내지 95℃와 pH 6.0 내지 7.5에서 상기 단계 1)의 세포벽 분해효소가 처리된 생강에 α-아밀라아제(α-amylase)의 전분 분해효소를 0.7 내지 1.5시간 동안 처리하는 단계; 및
3) 상기 단계 2)의 전분 분해효소가 처리된 생강으로부터 추출물을 수득하는 단계를 포함하는 생강 추출물의 제조 방법.
삭제
삭제
제 1항에 있어서, 상기 세포벽 분해효소는 생강의 0.5 내지 1.5% (w/w) 농도로 첨가하는 것인, 생강 추출물의 제조 방법.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 단계 1) 이후에 세포벽 분해 효소의 불활성화 및 냉각 단계를 추가로 포함하는, 생강 추출물의 제조 방법.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 전분 분해효소는 생강의 0.5 내지 1.5% (w/w) 농도로 첨가하는 것인, 생강 추출물의 제조 방법.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 추출물은 물, C1 내지 C4의 저급 알코올, 물 또는 알코올의 혼합물을 용매로 사용하여 추출된 것인, 생강 추출물의 제조 방법.
제 1항의 방법으로 제조된, 생강 추출물.
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