KR102098598B1 - Method for obtaining anthocyanin-containing water-soluble polysaccharide composite powder from purple corn bracts and sapphires using hydrolysis and antisolvent recrystallization - Google Patents
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Abstract
본 발명은 아임계수 가수분해 및 반용매 재결정화를 이용한 자색옥수수 포엽 및 속대로부터 안토시아닌 함유 수용성 다당체 복합분말 수득 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 안토시아닌 함유 수용성 다당체 복합물 제조 시, 무촉매 하에서 섬유소의 산 가수분해 속도를 향상 시킬 수 있는 아임계수 가수분해 및 가수분해물의 과포화도를 촉진시킬 수 있는 반용매 재결정화를 이용하여, 자색옥수수 포엽 및 속대로부터 고농도의 안토시아닌을 함유하는 미세분말화된 수용성 다당체 복합물을 회수할 수 있고, 안토시아닌 함유 수용성 다당체 복합 분말은 항산화, 항염증, 자외선 노출에 의한 피부보호 등의 생리활성 효과를 나타내고, 반용매 재결정화를 이용한 미세분말화 과정을 거치므로, 물에 대한 용해도가 매우 높아 화장료 조성물 제조시에 사용되는 가용화제 및 가용화제 용해도 증대를 위한 에탄올 사용을 요구치 않으며, 원료작물 특유의 이취를 저감할 수 있는 아임계수 가수분해 및 반용매 재결정화를 이용한 자색옥수수 포엽 및 속대로부터 안토시아닌 함유 수용성 다당체 복합분말 수득 방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 자색 옥수수의 포엽 및 속대를 분말화하여 준비하고, 분말화된 원료와 정제수를 포함하는 용매를 준비하는 원료 준비 단계; 원료 준비 단계에서 준비된 원료와 용매를 혼합하는 혼합 단계; 혼합 단계에서 혼합된 혼압액을 반응기 내로 투입하고, 조건을 아임계수 환경까지 가압 및 가온하여 아임계수(subcritical water) 가수분해를 수행하는 아임계수 가수분해 단계; 아임계수 가수분해 단계를 수행한 아임계수 가수분해물 내 잔존하는 잔사를 제거하는 여과 단계; 여과 단계를 수행한 여과물을 분사 노즐을 통과시켜 특정 온도 및 특정 농도로 설정된 침출조 내부의 반용매(Anti-solvent)상으로 분사하여 급속 재결정화를 유도하는 반용매 재결정화 단계; 및 반용매 재결정화 단계를 수행하여 침줄조 하단에 포집된 재결정화물을 수득하는 분말 회수 단계를 포함하는 아임계수 가수분해 및 반용매 재결정화를 이용한 자색옥수수 포엽 및 속대로부터 안토시아닌 함유 수용성 다당체 복합분말 수득 방법을 제공한다.The present invention relates to a method for obtaining an anthocyanin-containing water-soluble polysaccharide complex powder from purple cornella and genus using subcritical water hydrolysis and semi-solvent recrystallization. More specifically, when producing an anthocyanin-containing water-soluble polysaccharide complex, subcritical water hydrolysis that can improve the rate of acid hydrolysis of fibrin under a catalyst and semi-solvent recrystallization that can promote supersaturation of the hydrolyzate, is used Micropowdered water-soluble polysaccharide complexes containing high concentrations of anthocyanins can be recovered from corn bracts and coles, and the anthocyanin-containing water-soluble polysaccharide complex powders exhibit bioactive effects such as antioxidant, anti-inflammatory, and skin protection by UV exposure. Since it undergoes a micro-powdering process using semi-solvent recrystallization, the solubility in water is very high, so it does not require the use of ethanol to increase the solubility of the solubilizer and solubilizer used in the preparation of the cosmetic composition, and the unique odor of the raw material crop is obtained. Subcritical water hydrolysis and anti-solvent recrystallization that can be reduced From purple corn bracts and in using as it relates to the anthocyanin-containing water-soluble polysaccharide obtained composite powder method.
To this end, the present invention is a raw material preparation step of preparing a solvent containing powdered raw materials and purified water by preparing powdered bracts and cobs of purple corn; A mixing step of mixing the raw material and the solvent prepared in the raw material preparation step; A subcritical water hydrolysis step in which the mixed mixed pressure in the mixing step is introduced into the reactor and the conditions are pressurized and heated to a subcritical water environment to perform subcritical water hydrolysis; A filtration step of removing residues remaining in the subcritical water hydrolyzate after performing the subcritical water hydrolysis step; A semi-solvent recrystallization step of injecting the filtrate that has undergone the filtration step through an injection nozzle onto an anti-solvent inside a leach tank set to a specific temperature and specific concentration to induce rapid recrystallization; And an anthocyanin-containing water-soluble polysaccharide complex powder from sub-critical water hydrolysis and semi-solvent recrystallization using an anti-solvent recrystallization step to obtain a recrystallized product collected at the bottom of a needle line. Provides a method of obtaining.
Description
본 발명은 아임계수 가수분해 및 반용매 재결정화를 이용한 자색옥수수 포엽 및 속대로부터 안토시아닌 함유 수용성 다당체 복합 분말 수득 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 안토시아닌 함유 수용성 다당체 복합물 제조 시, 무촉매 하에서 섬유소의 산 가수분해 속도를 향상 시킬 수 있는 아임계수 가수분해 및 가수분해물의 과포화도를 촉진시킬 수 있는 반용매 재결정화를 이용하여, 자색옥수수 포엽 및 속대로부터 고농도의 안토시아닌을 함유하는 미세분말화된 수용성 다당체 복합물을 회수할 수 있고, 안토시아닌 함유 수용성 다당체 복합 분말은 항산화, 항염증, 자외선 노출에 의한 피부보호 등의 생리활성 효과를 나타내고, 반용매 재결정화를 이용한 미세분말화 과정을 거치므로, 물에 대한 용해도가 매우 높아 화장료 조성물 제조시에 사용되는 가용화제 및 가용화제 용해도 증대를 위한 에탄올 사용을 요구치 않으며, 원료작물 특유의 이취를 저감할 수 있는 아임계수 가수분해 및 반용매 재결정화를 이용한 자색옥수수 포엽 및 속대로부터 안토시아닌 함유 수용성 다당체 복합분말 수득 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for obtaining an anthocyanin-containing water-soluble polysaccharide complex powder from purple cornella and genus using subcritical water hydrolysis and anti-solvent recrystallization. More specifically, when producing an anthocyanin-containing water-soluble polysaccharide complex, subcritical water hydrolysis that can improve the rate of acid hydrolysis of fibrin under a catalyst and semi-solvent recrystallization that can promote supersaturation of the hydrolyzate, is used Micropowdered water-soluble polysaccharide complexes containing high concentrations of anthocyanins can be recovered from corn bracts and coles, and the anthocyanin-containing water-soluble polysaccharide complex powders exhibit bioactive effects such as antioxidant, anti-inflammatory, and skin protection by UV exposure. Since it undergoes a micro-powdering process using semi-solvent recrystallization, the solubility in water is very high, so it does not require the use of ethanol to increase the solubility of the solubilizer and solubilizer used in the preparation of the cosmetic composition, and the unique odor of the raw material crop is obtained. Subcritical water hydrolysis and anti-solvent recrystallization that can be reduced From purple corn bracts and in using as it relates to the anthocyanin-containing water-soluble polysaccharide obtained composite powder method.
안토시아닌은 수용성의 밝은 적자색을 띠는 천연색소로서 항산화 작용, 콜레스테롤 저하, 항암 효과와 항염증, 혈관보호, 동맥경화 및 심장병 예방, 당뇨 억제 및 자외선으로부터의 보호기능 등이 있는 것으로 알려져 있다. 또한 최근에는 안토시아닌 색소인 delphinidin-3-glucoside(D3G), cyanidin-3-glucoside(C3G) 및 petunidin-3-glucoside(Pt3G)가 UV에 의한 지질 과산화 억제 능력이 있고 멜라닌 생성에 관여하는 tyrosinase 활성 저해가 있다고 보고된 바 있다. Anthocyanin is a water-soluble light reddish-purple natural pigment that is known to have antioxidant properties, lower cholesterol, anti-cancer effects and anti-inflammatory properties, protect blood vessels, prevent arteriosclerosis and heart disease, suppress diabetes, and protect against UV rays. Also, recently, anthocyanin pigments delphinidin-3-glucoside (D3G), cyanidin-3-glucoside (C3G) and petunidin-3-glucoside (Pt3G) have the ability to inhibit lipid peroxidation by UV and inhibit tyrosinase activity that is involved in melanin production. Has been reported.
일반적으로 안토시아닌은 검정콩이나 자색옥수수 포엽 및 속대에 다량 함유되어 있는 것으로 보고되고 있으며 주로 메탄올이나 에탄올로 추출한다. 또한, 추출 효과를 높이기 위해 염산이나 유기산을 첨가하여 산성으로 조절한다. 그러나 안토시아닌 색소의 추출효율은 용매뿐만 아니라 용매의 pH에 따라서도 달라지기 때문에 추출효율을 높이기 위해서는 추출용매와 첨가한 산의 종류 및 농도 의 영향 등을 고려해야 한다.In general, anthocyanins are reported to be contained in large amounts in black beans, purple corn bracts, and genera, and are mainly extracted with methanol or ethanol. In addition, hydrochloric acid or organic acid is added to adjust the acidity to enhance the extraction effect. However, the extraction efficiency of anthocyanin pigments depends not only on the solvent, but also on the pH of the solvent, so to increase the extraction efficiency, the effect of the type and concentration of the extraction solvent and the acid added must be considered.
기존의 안토시아닌 추출공정은 안토시아닌의 용해도 특성을 이용한 산/염기 교차 추출을 이용하여 적용하고 있다. 이러한 공정은 산/염기 화합물 및 무기염류가 최종 제품 생산시 잔류하고 있으며 안토시아닌과 무기염류와의 용해도가 유사하여 정제시 수율이 불안정하며 낮은 정제수율로 인해 제품의 순도가 떨어진다는 문제점이 있다.The existing anthocyanin extraction process is applied by using acid / base cross extraction using the anthocyanin solubility characteristics. In this process, acid / base compounds and inorganic salts remain in the production of the final product, and the solubility of anthocyanins and inorganic salts is similar, resulting in unstable yields during purification and poor product purity due to low purification yields.
선행기술문헌 : KR공개특허공보 제2014-0089000호(2014.7.14.공개)Prior Art Document: KR Publication Patent Publication No. 2014-0089000 (2014.7.14. Publication)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 아임계수 가수분해 및 반용매 재결정화를 이용한 자색옥수수 포엽 및 속대로부터 안토시아닌 함유 수용성 다당체 복합물을 회수함으로써 유기용매의 사용이나 단계적 용매분획과정을 수행하지 않고도 항산화, 항염증, 자외선 노출에 의한 피부보호 등의 생리활성 효과를 나타낼 수 있으며, 반용매 재결정화를 이용한 미세분말화 과정을 거치므로 물에 대한 용해도가 매우 높아 화장료 조성물 제조시에 사용되는 가용화제 및 가용화제 용해도 증대을 위한 에탄올 사용을 요구치 않으며, 약용작물 특유의 이취를 저감할 수 있는 아임계수 가수분해 및 반용매 재결정화를 이용한 자색옥수수 포엽 및 속대로부터 안토시아닌 함유 수용성 다당체 복합분말 수득 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been devised to solve the above problems, and in particular, the use of organic solvents or stepwise solvent fractionation by recovering anthocyanin-containing water-soluble polysaccharide complexes from purple corn vesicles and genera using subcritical water hydrolysis and anti-solvent recrystallization. It can exhibit physiologically active effects such as antioxidant, anti-inflammatory, and skin protection by UV exposure without performing the process, and it undergoes a micropowdering process using anti-solvent recrystallization, so the solubility in water is very high. It is not required to use ethanol to increase the solubilizer and solubilizer solubility used in, and the anthocyanin-containing water-soluble polysaccharide complex from purple corn vesicles and genus using subcritical water hydrolysis and semi-solvent recrystallization that can reduce the peculiar odor of medicinal crops Purpose to provide a method for obtaining a powder There is this.
상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 아임계수 가수분해 및 반용매 재결정화를 이용한 자색옥수수 포엽 및 속대로부터 안토시아닌 함유 수용성 다당체 복합분말 수득 방법은 자색 옥수수의 포엽 및 속대를 분말화하여 준비하고, 분말화된 원료와 정제수를 포함하는 용매를 준비하는 원료 준비 단계; 원료 준비 단계에서 준비된 원료와 용매를 혼합하는 혼합 단계; 혼합 단계에서 혼합된 혼압액을 반응기 내로 투입하고, 조건을 아임계수 환경까지 가압 및 가온하여 아임계수(subcritical water) 가수분해를 수행하는 아임계수 가수분해 단계; 아임계수 가수분해 단계를 수행한 아임계수 가수분해물 내 잔존하는 잔사를 제거하는 여과 단계; 여과 단계를 수행한 여과물을 분사 노즐을 통과시켜 특정 온도 및 특정 농도로 설정된 침출조 내부의 반용매(Anti-solvent)상으로 분사하여 급속 재결정화를 유도하는 반용매 재결정화 단계; 반용매 재결정화 단계를 수행하여 침줄조 하단에 포집된 재결정화물을 수득하는 분말 회수 단계를 포함할 수 있다.The method for obtaining anthocyanin-containing water-soluble polysaccharide composite powder from purple maize bracts and genera using subcritical water hydrolysis and semi-solvent recrystallization according to the present invention devised to achieve the above object is prepared by powdering the bracts and genera of purple corn And, a raw material preparation step of preparing a solvent containing the powdered raw material and purified water; A mixing step of mixing the raw material and the solvent prepared in the raw material preparation step; A subcritical water hydrolysis step in which the mixed mixed pressure in the mixing step is introduced into the reactor and the conditions are pressurized and heated to a subcritical water environment to perform subcritical water hydrolysis; A filtration step of removing residues remaining in the subcritical water hydrolyzate after performing the subcritical water hydrolysis step; A semi-solvent recrystallization step of injecting the filtrate that has undergone the filtration step through an injection nozzle onto an anti-solvent inside a leach tank set to a specific temperature and specific concentration to induce rapid recrystallization; It may include a powder recovery step of performing a semi-solvent recrystallization step to obtain a recrystallized product collected at the bottom of the needle bar.
또한, 반용매 재결정화 단계를 수행하여 침출조를 통과한 반용매 및 반용매 가용화물을 분리기로 이송하여 분리기에서 반용매 비점 이상의 온도에서 증기와 액상으로 분리되고, 증기화된 반용매는 응축기를 통해 응축되어 침출조로 재순환되도록 하는 반용매 재순환 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the semi-solvent recrystallization step is performed to transfer the anti-solvent and the anti-solvent soluble cargo that have passed through the leaching tank to the separator to be separated into vapor and liquid at a temperature above the anti-solvent boiling point in the separator, and the vaporized anti-solvent is condenser. It may further include a semi-solvent recycling step to be condensed through and recycled to the leaching tank.
또한, 아임계수 가수분해 단계는 100℃ 이상 300℃ 이하의 온도 승온에 따라 포화 수증기압 에서 반응을 수행하여, 유기물을 이온 분해하여 무촉매 하에서 산가수분해가 이루어지도록 하는 것을 더 포함할 수 있다. In addition, the subcritical water hydrolysis step may further include performing an reaction at a saturated water vapor pressure according to a temperature increase of 100 ° C. or more and 300 ° C. or less, so that acid hydrolysis is performed under a non-catalyst by ion-decomposing an organic material.
본 발명에 의하면 안토시아닌 함유 수용성 다당체 복합물 제조 시, 무촉매 하에서 섬유소의 산 가수분해 속도를 향상 시킬 수 있는 아임계수 가수분해 및 가수분해물의 과포화도를 촉진시킬 수 있는 반용매 재결정화를 이용하여, 자색옥수수 포엽 및 속대로부터 고농도의 안토시아닌을 함유하는 미세분말화된 수용성 다당체 복합물을 회수할 수 있는 데 그 효과가 있다.According to the present invention, when producing an anthocyanin-containing water-soluble polysaccharide complex, sub-critical water hydrolysis that can improve the rate of acid hydrolysis of fibrin under a catalyst and semi-solvent recrystallization that can promote supersaturation of the hydrolyzate, purple corn It is effective in recovering a micropowdered water-soluble polysaccharide complex containing a high concentration of anthocyanin from the bract and genus.
또한, 본 발명에 의하면, 안토시아닌 함유 수용성 다당체 복합 분말은 항산화, 항염증, 자외선 노출에 의한 피부보호 등의 생리활성 효과를 나타내고 반용매 재결정화를 이용한 미세분말화 과정을 거치므로, 물에 대한 용해도가 매우 높아 화장료 조성물 제조시에 사용되는 가용화제 및 가용화제 용해도 증대를 위한 에탄올 사용을 요구치 않으며, 원료작물 특유의 이취를 저감할 수 있는 데 그 효과가 있다.In addition, according to the present invention, the anthocyanin-containing water-soluble polysaccharide composite powder exhibits physiologically active effects such as antioxidant, anti-inflammatory, and skin protection by exposure to UV light, and undergoes a micropowdering process using anti-solvent recrystallization, solubility in water. It is very high and does not require the use of solubilizer and solubilizer used to increase the solubility of the solubilizer used in the preparation of the cosmetic composition, and has an effect in reducing the peculiar odor of the raw material crop.
또한, 본 발명에 의하면, 아임계수 가수분해 기술을 이용하여 유독한 유기용매 및 산 또는 염기 촉매를 사용하지 않고 단계적 용매 분획 과정을 거치치 않음에 따라, 산/염기 화합물 및 무기염류가 잔류하지 않아 별도의 제거 공정을 거칠 필요가 없는 데 그 효과가 있다.In addition, according to the present invention, the acid / base compound and inorganic salts do not remain due to the use of subcritical water hydrolysis technology without using a toxic organic solvent and an acid or base catalyst and without undergoing a stepwise solvent fractionation process. There is no need to go through a separate removal process.
또한, 본 발명에 의하면, 종래 산/염기 교차 추출 기술을 대체 할 수 있는 친환경 공정으로써 추출 및 정제 수율이 우수하며 인체 안전성 확보가 용이한 데 그 효과가 있다.In addition, according to the present invention, as an eco-friendly process that can replace the conventional acid / base cross-extraction technology, it has an effect of excellent extraction and purification yield and ease of human safety.
또한, 본 발명에 의하면, 반용매 재결정화를 이용한 미세분말화 기술은 소재의 원료 역취 저감 및 미세분말화가 가능하므로 공정에 추가적으로 역취제거 공정 및 분말화 과정이 추가되지 않아 공정운전 비용 및 소비에너지를 저감하는 데 그 효과가 있다.In addition, according to the present invention, since the fine powdering technology using semi-solvent recrystallization can reduce raw material backlash and fine powder, additional deodorization and powdering processes are not added to the process, thereby reducing process operation cost and energy consumption. It has the effect of reducing.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 아임계수 가수분해 및 반용매 재결정화를 이용한 자색옥수수 포엽 및 속대로부터 안토시아닌 함유 수용성 다당체 복합분말 수득 방법의 공정도,
도 2는 온도 변화에 따른 물의 유전율 및 이온화 상수 변화를 나타낸 도면,
도 3은 물의 상변환 경로 및 상평형도를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 아임계수 가수분해 및 반용매 재결정화를 이용한 자색옥수수 포엽 및 속대로부터 안토시아닌 함유 수용성 다당체 복합분말 수득 방법으로 제조된 안토시아닌 함유 수용성 다당체 복합 분말의 분말 사이즈를 분석 장비(Field emission scanning electron microscopy. FE-SEM)으로 촬영한 사진,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 아임계수 가수분해 및 반용매 재결정화를 이용한 자색옥수수 포엽 및 속대로부터 안토시아닌 함유 수용성 다당체 복합분말 수득 방법으로 제조된 안토시아닌 함유 수용성 다당체 복합 분말의 입도 분포 분석 그래프와 표를 나타낸 도면,
도 6은 종래의 추출물과 본 발명의 안토시아닌 함유 수용성 다당체 복합 분말의 냄새 성분 분석(VOCs)을 비교한 것을 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 안토시아닌 함유 수용성 다당체 복합 분말과 양성 대조군의 함염증 활성을 비교한 사진, 및
도 8은 종래의 추출물과 본 발명의 안토시아닌 함유 수용성 다당체 복합 분말의 항산화 활성과 항염 활성을 비교한 것과 본 발명으로 제조된 추출물의 세포 독성을 나타낸 도면이다.1 is a process diagram of a method for obtaining an anthocyanin-containing water-soluble polysaccharide complex powder from purple cornella and genus using subcritical water hydrolysis and semi-solvent recrystallization according to a preferred embodiment of the present invention,
Figure 2 is a diagram showing the change in the dielectric constant and ionization constant of water according to the temperature change,
3 is a diagram showing a phase transformation path and a phase equilibrium diagram of water,
Figure 4 is the powder size of the anthocyanin-containing water-soluble polysaccharide composite powder prepared by a method for obtaining an anthocyanin-containing water-soluble polysaccharide composite powder from purple cornella and the genus using subcritical water hydrolysis and semi-solvent recrystallization according to a preferred embodiment of the present invention Photographs taken with analytical equipment (Field emission scanning electron microscopy.FE-SEM),
Figure 5 is a particle size distribution analysis of anthocyanin-containing water-soluble polysaccharide composite powder prepared by a method for obtaining anthocyanin-containing water-soluble polysaccharide composite powder from purple maize bladder and genera using subcritical water hydrolysis and semi-solvent recrystallization according to a preferred embodiment of the present invention Drawings showing graphs and tables,
Figure 6 is a view showing a comparison of the odor component analysis (VOCs) of the conventional extract and anthocyanin-containing water-soluble polysaccharide complex powder of the present invention,
Figure 7 is a photograph comparing the anti-inflammatory activity of the anthocyanin-containing water-soluble polysaccharide complex powder of the present invention and a positive control, and
Figure 8 is a diagram showing the cytotoxicity of the extract prepared by the present invention comparing the antioxidant activity and anti-inflammatory activity of the conventional extract and anthocyanin-containing water-soluble polysaccharide complex powder of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, it should be noted that in adding reference numerals to the components of each drawing, the same components have the same reference numerals as possible, even if they are displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that detailed descriptions of related well-known configurations or functions may obscure the subject matter of the present invention, detailed descriptions thereof will be omitted. In addition, a preferred embodiment of the present invention will be described below, but the technical spirit of the present invention is not limited to or limited thereto, and can be variously implemented by a person skilled in the art.
본 발명은 아임계수 가수분해 및 반용매 재결정화를 이용한 자색옥수수 포엽 및 속대로부터 안토시아닌 함유 수용성 다당체 복합분말 수득 방법(S100)에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 안토시아닌 함유 수용성 다당체 복합물 제조 시, 무촉매 하에서 섬유소의 산 가수분해 속도를 향상 시킬 수 있는 아임계수 가수분해 및 가수분해물의 과포화도를 촉진시킬 수 있는 반용매 재결정화를 이용하여, 자색옥수수 포엽 및 속대로부터 고농도의 안토시아닌을 함유하는 미세분말화된 수용성 다당체 복합물을 회수할 수 있고, 안토시아닌 함유 수용성 다당체 복합 분말은 항산화, 항염증, 자외선 노출에 의한 피부보호 등의 생리활성 효과를 나타내고, 반용매 재결정화를 이용한 미세분말화 과정을 거치므로, 물에 대한 용해도가 매우 높아 화장료 조성물 제조시에 사용되는 가용화제 및 가용화제 용해도 증대를 위한 에탄올 사용을 요구치 않으며, 원료작물 특유의 이취를 저감할 수 있는 아임계수 가수분해 및 반용매 재결정화를 이용한 자색옥수수 포엽 및 속대로부터 안토시아닌 함유 수용성 다당체 복합분말 수득 방법(S100)에 관한 것이다. The present invention relates to a method for obtaining an anthocyanin-containing water-soluble polysaccharide complex powder (S100) from purple cornella and genus using subcritical water hydrolysis and anti-solvent recrystallization. More specifically, when producing an anthocyanin-containing water-soluble polysaccharide complex, subcritical water hydrolysis that can improve the rate of acid hydrolysis of fibrin under a catalyst and semi-solvent recrystallization that can promote supersaturation of the hydrolyzate, is used Micropowdered water-soluble polysaccharide complexes containing high concentrations of anthocyanins can be recovered from corn bracts and coles, and the anthocyanin-containing water-soluble polysaccharide complex powders exhibit bioactive effects such as antioxidant, anti-inflammatory, and skin protection by UV exposure. Since it undergoes a micro-powdering process using semi-solvent recrystallization, the solubility in water is very high, so it does not require the use of ethanol to increase the solubility of the solubilizer and solubilizer used in the preparation of the cosmetic composition, and the unique odor of the raw material crop is obtained. Subcritical water hydrolysis and anti-solvent recrystallization that can be reduced From purple corn bracts and in using as it relates to the anthocyanin-containing water-soluble polysaccharide obtained composite powder method (S100).
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 아임계수 가수분해 및 반용매 재결정화를 이용한 자색옥수수 포엽 및 속대로부터 안토시아닌 함유 수용성 다당체 복합분말 수득 방법(S100)의 공정도이고, 도 2는 온도 변화에 따른 물의 유전율 및 이온화 상수 변화를 나타낸 도면이며, 도 3은 물의 상변환 경로 및 상평형도를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 아임계수 가수분해 및 반용매 재결정화를 이용한 자색옥수수 포엽 및 속대로부터 안토시아닌 함유 수용성 다당체 복합분말 수득 방법(S100)으로 제조된 안토시아닌 함유 수용성 다당체 복합 분말의 분말 사이즈를 분석 장비(Field emission scanning electron microscopy. FE-SEM)으로 촬영한 사진이며, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 아임계수 가수분해 및 반용매 재결정화를 이용한 자색옥수수 포엽 및 속대로부터 안토시아닌 함유 수용성 다당체 복합분말 수득 방법(S100)으로 제조된 안토시아닌 함유 수용성 다당체 복합 분말의 입도 분포 분석 그래프와 표를 나타낸 도면이고, 도 6은 종래의 추출물과 본 발명의 안토시아닌 함유 수용성 다당체 복합 분말의 냄새 성분 분석(VOCs)을 비교한 것을 나타낸 도면이며, 도 7은 본 발명의 안토시아닌 함유 수용성 다당체 복합 분말과 양성 대조군의 함염증 활성을 비교한 사진이고, 도 8은 종래의 추출물과 본 발명의 안토시아닌 함유 수용성 다당체 복합 분말의 항산화 활성과 항염 활성을 비교한 것과 본 발명으로 제조된 추출물의 세포 독성을 나타낸 도면이다.1 is a process diagram of a method for obtaining an anthocyanin-containing water-soluble polysaccharide complex powder (S100) from amethyst hydrolysis and semi-solvent recrystallization using a subcritical water hydrolysis and semi-solvent recrystallization, and FIG. 2 shows a change in temperature. A diagram showing the change in dielectric constant and ionization constant of water, FIG. 3 is a diagram showing a phase conversion path and phase equilibrium of water, and FIG. 4 is using subcritical water hydrolysis and anti-solvent recrystallization according to a preferred embodiment of the present invention This is a photograph of the powder size of the anthocyanin-containing water-soluble polysaccharide composite powder produced by the method for obtaining anthocyanin-containing water-soluble polysaccharide composite powder from purple cornella and the genus (Field emission scanning electron microscopy.FE-SEM), 5 is a subcritical water hydrolysis and semi-solvent recrystallization according to a preferred embodiment of the present invention. A graph showing a particle size distribution analysis graph and a table of anthocyanin-containing water-soluble polysaccharide composite powder prepared by a method (S100) for obtaining anthocyanin-containing water-soluble polysaccharide complex powder from salivary glands and genus, and FIG. 6 is a conventional extract and anthocyanin of the present invention FIG. 7 shows a comparison of odor component analysis (VOCs) of the water-soluble polysaccharide complex powder containing, and FIG. 7 is a photograph comparing the anti-inflammatory activity of the anthocyanin-containing water-soluble polysaccharide complex powder of the present invention and the positive control. It is a diagram showing the cytotoxicity of the extract prepared by the present invention comparing the antioxidant activity and anti-inflammatory activity of the extract and the anthocyanin-containing water-soluble polysaccharide complex powder of the present invention.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 아임계수 가수분해 및 반용매 재결정화를 이용한 자색옥수수 포엽 및 속대로부터 안토시아닌 함유 수용성 다당체 복합분말 수득 방법(S100)은, 도 1을 참조하면, 원료 준비 단계(S10), 혼합 단계(S20), 아임계수 가수분해 단계(S30), 여과 단계(S40), 반용매 재결정화 단계(S50), 반용매 재순환 단계(S60), 및 분말 회수 단계(S70)를 포함하여 이루어진다.The method for obtaining an anthocyanin-containing water-soluble polysaccharide composite powder (S100) from purple maize bladder and genera using subcritical water hydrolysis and semi-solvent recrystallization according to a preferred embodiment of the present invention, referring to FIG. 1, is a raw material preparation step (S10) ), Mixing step (S20), subcritical water hydrolysis step (S30), filtration step (S40), semi-solvent recrystallization step (S50), semi-solvent recirculation step (S60), and powder recovery step (S70) Is done.
이하, 원료 준비 단계(S10)부터 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the raw material preparation step (S10) will be described in detail.
원료 준비 단계(S10)는 안토시아닌을 포함하는 자색 옥수수의 포엽 및 속대를 분말화하여 준비하고, 분말화된 원료와 정제수(물)를 포함하는 용매를 중량비1 : 5 이상 30 이하로 계량하여 준비하는 단계이다.The raw material preparation step (S10) is prepared by powdering the bracts and coles of purple corn containing anthocyanins, and weighing and preparing a solvent containing the powdered raw materials and purified water (water) at a weight ratio of 1: 5 or more and 30 or less. It is a step.
보다 상세하게는, 원료 준비 단계(S10)에서 원료와 용매 함량비는 원료 대비 용매량이 최소 5배 이상, 최대 30배 이하로 준비하는 것이 바람직하며, 5배 이하일 경우에는 용매에 대한 원료의 함수율이 높아 대다수의 용매가 원료에 흡수되어 원활한 교반이 수행되지 않기 때문이고, 30배 이상일 경우에는 일반적으로 원료에 대한 용매양이 높으면 추출 수율이 높아 지나 30배 이상의 용매양은 추출수율에 대한 유의적 효과가 없으며 공정 운전비용의 상승을 초래하여 경제적 비율을 초과하는 범위이기 때문이다.More specifically, in the raw material preparation step (S10), the ratio of the raw material and the solvent content is preferably prepared at least 5 times or more and 30 times or less as compared to the raw material, and when it is 5 times or less, the water content of the raw material to the solvent is This is because most of the solvent is absorbed by the raw material and smooth stirring is not performed. In the case of 30 times or more, when the amount of the solvent for the raw material is high, the extraction yield is high, but the solvent amount of 30 times or more has a significant effect on the extraction yield. This is because it does not exceed the economic ratio by causing an increase in the process operation cost.
혼합 단계(S20)는 원료 준비 단계(S10)에서 준비된 원료와 용매를 40℃ 이상, 100℃ 이하의 온도범위에서 혼합하는 단계이다.The mixing step (S20) is a step of mixing the raw material and the solvent prepared in the raw material preparation step (S10) in a temperature range of 40 ° C or higher and 100 ° C or lower.
보다 상세하게는, 혼합 단계(S20)의 혼합 온도가 40℃ 미만일 경우 원료 내부로의 용매의 확산속도가 느려 예비 혼합 단계(S20)의 수행 시간이 증가하기 때문이고, 혼합 온도가 100℃ 초과일 경우 상압 기준 100℃ 이상의 온도 도달은 불가하기 때문이다.In more detail, when the mixing temperature of the mixing step (S20) is less than 40 ° C, the diffusion rate of the solvent into the raw material is slow, so that the execution time of the preliminary mixing step (S20) increases, and the mixing temperature exceeds 100 ° C. This is because it is impossible to reach a temperature of 100 ° C or higher based on atmospheric pressure.
아임계수 가수분해 단계(S30)는 혼합 단계(S20)에서 혼합된 혼압액을 반응기 내로 투입하고, 조건을 아임계수 환경까지 가압 및 가온하여 아임계수(subcritical water) 가수분해를 수행하는 단계이다. The subcritical water hydrolysis step (S30) is a step of performing subcritical water hydrolysis by introducing the mixed pressure mixture in the mixing step (S20) into the reactor, and pressurizing and heating the conditions to the subcritical water environment.
또한, 아임계수 가수분해 단계(S30)는, 100℃ 이상 300℃ 이하의 온도 승온에 따라 포화 수증기압 에서 반응을 수행하여, 유기물을 이온 분해하여 무촉매 하에서 산가수분해가 이루어지도록 하는 것을 포함한다.In addition, the subcritical water hydrolysis step (S30) includes performing a reaction at a saturated water vapor pressure according to a temperature increase of 100 ° C. or more and 300 ° C. or less to ion-decompose an organic material to perform acid hydrolysis under a non-catalyst.
보다 상세하게는, 이상적인 녹색용매(ideal low-cost "green" solvent)로 불리우는 아임계수(subcritical water)는 넓은 범위의 온도와 압력을 가지고 있으며, 이들 조건에서 물의 특성은 다양하게 변화한다.More specifically, subcritical water, called an ideal low-cost "green" solvent, has a wide range of temperatures and pressures, and the properties of water vary widely under these conditions.
예를 들어, 물의 극성, 점성, 표면장력 등의 특성을 급격히 변화시킬 수 있다. 이들 다양한 특성을 이용하여 기존의 화학용매를 사용하지 않고 특정물질의 추출 제거효과를 가져올 수 있는 큰 장점이 있다.For example, properties such as polarity, viscosity, and surface tension of water can be rapidly changed. By using these various properties, there is a great advantage that it can bring about the effect of extracting and removing specific substances without using an existing chemical solvent.
또한, 본 발명과 관련된 분야에서 초임계 유체(supercritical fluid)란 물질이 액체와 기체의 두 상태가 서로 분간할수 없게 되는 임계상태에서의 온도와 이때의 증기압 즉, 그의 임계점보다 높은 온도와 압력하에 있을 때 즉, 초임계점 이상의 상태에 있는 유체를 의미한다. 또한, 본 발명에 있어서, 아임계 유체(sub-supercritical fluid)란 초임계 유체와 거의 비슷한 성격을 가진 유체를 의미한다.In addition, in the field related to the present invention, a supercritical fluid is a material at a temperature at a critical state in which two states of liquid and gas cannot be distinguished from each other, and a vapor pressure at this time, that is, a temperature and pressure higher than its critical point. When, that is, it means a fluid that is above the supercritical point. In addition, in the present invention, a sub-supercritical fluid means a fluid having a characteristic almost similar to that of a supercritical fluid.
도 3을 참조하면, 일반적으로 물은 1 대기압에서의 끓는점은 100℃이다. 그러나 고압에서는 온도를 올려도 액체상태를 유지한다. 이러한 상태의 물을 아임계수라고 한다. 온도를 374℃이상으로 올리면 초임계수 상태로 된다. 상기 아임계 유체는 물, 이산화탄소(CO2), 에틸렌, 에탄, 프로판, 아세틸렌 또는 암모니아 등일 수 있고, 바람직하게는 보다 경제적이고, 유해성분이 없으며, 안전하게 폐기할 수 있어 친환경적일 뿐만 아니라 본 발명에 의하여 추출효율을 극대화할 수 있는 조건을 확인한 물, 더욱 바람직하게는 아임계수(subcritical water)일 수 있다. 상기 아임계수란 아임계 조건의 물을 의미한다.Referring to FIG. 3, in general, the boiling point of water at 1 atmospheric pressure is 100 ° C. However, at high pressure, it remains liquid even at elevated temperatures. Water in this state is called subcritical water. When the temperature is raised to 374 ° C or higher, it becomes a supercritical water state. The subcritical fluid may be water, carbon dioxide (CO2), ethylene, ethane, propane, acetylene or ammonia, preferably more economical, free of harmful components, and can be safely disposed of, which is not only environmentally friendly but also extracted by the present invention It may be water that confirms conditions that can maximize efficiency, and more preferably, subcritical water. The subcritical water means water under subcritical condition.
본 발명에서 사용되는 아임계수(subcritical water)란 온도 100 내지 300℃, 증기압의 물이다. The subcritical water used in the present invention is water at a temperature of 100 to 300 ° C and vapor pressure.
또한, 아임계수의 온도에 따른 유전상수(ε)가 15 ~ 50 범위 이내로 메탄올(ε= 32) 및 에탄올(ε= 24)등 유기용매와 비슷하기 때문에 유기용매와 비슷한 용해특성을 갖는다. 상온 상압상태 물의 유전율은 약 ε= 79로 상온 상압의 물에 용해되지 않는 물질도 아임계수 상태에서 용해, 추출될 수 있다.In addition, since the dielectric constant (ε) according to the temperature of the subcritical water is within the range of 15 to 50, it is similar to organic solvents such as methanol (ε = 32) and ethanol (ε = 24), so it has similar solubility characteristics to organic solvents. The dielectric constant of water at normal temperature and normal pressure is about ε = 79, and a material that is not soluble in water at normal temperature and normal pressure can also be dissolved and extracted in a subcritical state.
특히, 도 2를 참조하면, 물의 이온화 상수는 온도와 압력에 따라서 변하는 평형 상수로서, 100℃ 이하에서는 1기압이 작용하고, 100℃ 이상에서는 증기압이 작용하는 압력 조건에서 물의 이온화 상수는 상온(25℃)에서 1.02 -14(mol/L)2 이지만 온도의 상승에 따라 급격하게 상승하여 200℃온도에서는 4.90 -12(mol/L)2 으로 상온보다 478배, 250℃온도에서는 6.31 -12(mol/L)2 으로 상온보다 616배, 300℃온도에서는 4.57 -12(mol/L)2 으로 상온보다 446배 증가하며 250℃ 이상 300℃ 이하의 온도에서 최대치에 도달하고 350℃을 초과하면 급격하게 감소하는 것을 도 2를 통해 확인할 수 있다.In particular, referring to FIG. 2, the ionization constant of water is an equilibrium constant that changes depending on temperature and pressure, and the ionization constant of water is at room temperature (25 at a pressure condition of 1 atm below 100 ° C and vapor pressure at 100 ° C or above. ℃) is 1.02 -14 (mol / L) 2, but it rises rapidly with temperature rise, 4.90 -12 (mol / L) 2 at 200 ℃ temperature, 478 times higher than room temperature, and 6.31 -12 (mol at 250 ℃ temperature) / L) 2 , 616 times higher than normal temperature, 4.57 -12 (mol / L) 2 at 300 ℃ temperature, 446 times higher than normal temperature, reaching the maximum at temperatures above 250 ℃ and below 300 ℃ and rapidly exceeding 350 ℃ The decrease can be confirmed through FIG. 2.
결과적으로 물의 증기압 이상의 압력을 작용시켜 온도를 적정온도(약 180℃ 이상 250℃ 이하)로 가열하면 유기물이 가진 물의 이온농도 이온화 상수가 3.0 ×10-12(mol/L)2 이상이 되며, 유기물은 이온 분해 되어 무촉매하에서 산가수분해가 빠르게 이루어지는데 이 과정이 아임계수 가수분해 단계(S30)이다.As a result, when the temperature is heated to a proper temperature (about 180 ° C or more and 250 ° C or less) by applying a pressure equal to or higher than the vapor pressure of water, the ionization constant of the ion concentration of water of the organic material becomes 3.0 × 10 -12 (mol / L) 2 or more, The silver ion is decomposed to rapidly decompose the acid under the absence of a catalyst, and this process is a subcritical water hydrolysis step (S30).
따라서, 100℃ 미만의 온도에서는 아임계수 가수분해의 효과를 기대할 수 없으며, 300℃ 초과의 온도에서는 산성 이온적은 감소하고 수산이온적의 농도가 증가함으로써 산가수분해의 효과를 기대할 수 없다.Therefore, the effect of subcritical water hydrolysis cannot be expected at a temperature below 100 ° C, and at a temperature above 300 ° C, the effect of acid hydrolysis cannot be expected by decreasing the acidic ion content and increasing the concentration of hydroxyl ion content.
또한, 아임계수 가수분해 단계(S30)는 반응기 내의 조건을 아임계수(subcritical water) 환경까지 가압 및 가온하여 아임계수 가수분해를 수행한다. 여기서 반응기 투입 수단을 한정하는 것은 아니다.In addition, the subcritical water hydrolysis step (S30) performs subcritical water hydrolysis by pressing and heating the conditions in the reactor to a subcritical water environment. Here, the reactor input means is not limited.
여과 단계(S40)는 아임계수 가수분해 단계(S30)를 수행한 아임계수 가수분해물 내 잔존하는 미반응 잔사를 제거하는 단계이다.The filtration step (S40) is a step of removing unreacted residue remaining in the subcritical water hydrolyzate after performing the subcritical water hydrolysis step (S30).
반용매 재결정화 단계(S50)는 여과 단계(S40)를 수행한 여과물을 분사 노즐을 통과시켜 특정 온도 및 특정 농도로 설정된 침출조 내부의 반용매(Anti-solvent)상으로 분사하여 급속 재결정화를 유도하는 단계이다.In the anti-solvent recrystallization step (S50), the filtrate subjected to the filtration step (S40) is passed through a spray nozzle and sprayed onto an anti-solvent inside a leaching tank set at a specific temperature and specific concentration to rapidly recrystallize. It is a step to induce.
상기, 반용매(Anti-solvent)는 용해된 용질을 석출시키는 물질로, 기존의 용액 내에 투입되어 용질과 용매 상호 간의 용해도에 간섭하여 기존 용매에 대한 용질의 과포화도를 촉진시켜 용질을 용액 내에서 배제할 수 있는 제 2의 용매로 작용한다.The anti-solvent is a substance that precipitates a dissolved solute, and is introduced into an existing solution to interfere with the solubility between the solute and the solvent to promote supersaturation of the solute with respect to the existing solvent to exclude the solute from the solution. It acts as a second solvent.
이 때 핵심 작용 조건은 3성분계에서의 반용매의 온도와 농도이다.The key operating conditions are the temperature and concentration of the antisolvent in the three-component system.
바람직한 온도는 40℃ 이상 60℃ 이하의 온도이며, 만약 온도 40℃ 미만일 경우 반용매에 의한 용질의 재결정화 속도에 비해 가수분해물내로의 확산속도가 낮아 가수분해물내 용매의 흡수 속도가 낮아지며 결과적으로 결정계면에 혼입된 용매 함유율이 높아지는 문제점이 있고, 60℃ 초과일 경우 반용매에 대한 가수분해물 내 용매의 용해도가 높아 과포화 농도에 요구되는 반용매 함량이 증가하는 문제점이 있다.The preferred temperature is 40 ° C or more and 60 ° C or less, and if the temperature is less than 40 ° C, the rate of diffusion into the hydrolyzate is low compared to the rate of recrystallization of the solute by an anti-solvent, and the absorption rate of the solvent in the hydrolyzate is lowered, resulting in determination. There is a problem in that the content of the solvent mixed at the interface is high, and when it exceeds 60 ° C, the solubility of the solvent in the hydrolyzate to the antisolvent is high, and there is a problem in that the content of the antisolvent required for the supersaturation concentration increases.
또한, 바람직한 반용매 농도는 반응물 대비 20% 이상 80% 이하의 농도이며, 20% 미만일 경우, 반용매에 대한 가수분해물 내 용매의 과포화 요구농도를 충족하지 못함으로 재결정화 반응이 수행되지 않고, 80% 초과일 경우, 재결정화 속도는 높아지지만 입도 사이즈가 높아져 미세분말 수득이 어려워지는 문제점이 발생할 수 있다.In addition, the preferred anti-solvent concentration is a concentration of 20% or more and 80% or less compared to the reactants, and if it is less than 20%, the recrystallization reaction is not performed because the concentration of the supersaturation of the solvent in the hydrolyzate for the anti-solvent is not satisfied, 80 If it is more than%, the rate of recrystallization increases, but the particle size increases, which may result in difficulty in obtaining fine powder.
또한, 본 발명에서 반응물 농도 대비 반용매 농도는 30 brix 이상으로 사용하는 것이 바람직하다.In addition, in the present invention, it is preferable to use an anti-solvent concentration compared to a reactant concentration of 30 brix or more.
반용매 재순환 단계(S60)는 반용매 재결정화 단계(S50)를 수행하여 침출조를 통과한 반용매 및 반용매 가용화물을 분리기로 이송하여 분리기에서 반용매 비점 이상의 온도에서 증기와 액상으로 분리되고, 증기화된 반용매는 응축기를 통해 응축되어 침출조로 재순환되도록 하는 단계이다. The semi-solvent recirculation step (S60) is performed by performing the anti-solvent recrystallization step (S50) to transfer the semi-solvent and the anti-solvent soluble cargo that have passed through the leaching tank to the separator, and is separated into vapor and liquid at a temperature above the semi-solvent boiling point in the separator. , The vaporized anti-solvent is condensed through a condenser to be recycled to the leaching tank.
반용매는 비점 이상의 온도에서 분리되어 회수되며, 첫 회수 시 순도가 가장 높고(약 90%), 회차가 거듭될 수록 순도가 낮아져 일정 회차 이상 사용 시에는 추가 또는 교체하여 사용하는 것이 바람직하다.The anti-solvent is recovered separately at a temperature above the boiling point, the highest purity (approximately 90%) at the time of the first recovery, and the purity decreases as the cycle is repeated.
분말 회수 단계(S70)는 반용매 재결정화 단계(S50)를 수행하여 침줄조 하단에 포집된 재결정화물을 수득하는 단계이다.The powder recovery step (S70) is a step of performing a semi-solvent recrystallization step (S50) to obtain a recrystallized product collected at the bottom of the needle bar.
도 4를 참조하면, 본 발명의 분말 회수 단계(S70)로 수득한 분말 사이즈는 100nm(나노미터)로 미세분말이 수득되는 것을 확인할 수 있다.4, the powder size obtained by the powder recovery step (S70) of the present invention can be confirmed that the fine powder is obtained at 100nm (nanometer).
또한, 도 5를 참조하면, 본 발명의 분말 회수 단계(S70)로 수득한 분말의 입도 분포 분석 그래프로, 평균 입자 사이즈는 250.15nm 이고, 가장 많이 분포된 입자 사이즈는 266.42nm로 나타났다.5, the particle size distribution analysis graph of the powder obtained by the powder recovery step (S70) of the present invention, the average particle size is 250.15nm, the most distributed particle size was 266.42nm.
또한, 도 6을 참조하면, 본 발명의 분말 회수 단계(S70)로 수득한 분말의 냄새 성분 분석(VOCs:휘발성 유기화합물) 그래프로, 종래 추출물에 비해 본 발명의 이취, 역취의 수치가 더 낮음을 알 수 있다.In addition, referring to Figure 6, the odor component analysis (VOCs: volatile organic compounds) graph of the powder obtained by the powder recovery step (S70) of the present invention, the odor of the present invention, compared to the conventional extract, the lower the value of odor Can be seen.
따라서, 도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 반용매 재결정화를 이용한 미세분말화 기술은 소재의 원료 역취 저감 및 미세분말화가 가능하므로, 공정에 추가적으로 역취제거 공정 및 분말화 과정이 추가되지 않아도 돼, 공정운전비용 절감 및 소비에너지 저감에 큰 도움이 될 수 있는 장점이 있다.Therefore, referring to FIGS. 4 to 6, since the micropowdering technology using the anti-solvent recrystallization of the present invention can reduce raw material backlash and fine powder, additional deodorization and powdering processes are not added to the process. There is an advantage that it can be a great help in reducing the process operation cost and reducing energy consumption.
<실시예>< Example >
1> 원료 준비 단계(S10) : 원료분말 및 정제수를 계량하여 예비 혼합기에 투입한다.1> Raw material preparation step (S10): The raw material powder and purified water are weighed and put into a pre-mixer.
- 원료와 정제수 함량비 (원료(100 g) : 용매(900 g) = 1 : 9)-Raw material and purified water content ratio (raw material (100 g): solvent (900 g) = 1: 9)
2> 혼합 단계(S20) : 혼합기로 원료와 용매를 혼합한다. (75±5℃ / 60rpm / 10 min.)2> Mixing step (S20): a raw material and a solvent are mixed with a mixer. (75 ± 5 ℃ / 60rpm / 10 min.)
3> 아임계수 가수분해 단계(S30) : 상기 예비 혼합된 원료용액을 아임계수 반응기 내로 투입하고 반응기 내의 조건을 아임계수 환경까지 가압 및 가온하여 아임계수 가수분해를 수행한다. (50 bar, 250℃/ 60 min.)3> Subcritical water hydrolysis step (S30): The premixed raw material solution is introduced into a subcritical water reactor, and the conditions in the reactor are pressurized and heated to a subcritical water environment to perform subcritical water hydrolysis. (50 bar, 250 ℃ / 60 min.)
4> 여과 단계(S40) : 상기 아임계수 가수분해 반응 종료 후 반응기내의 원료를 배출구를 통해 배출하며 필터링을 통해 미반응 잔사를 제거한 여액을 통과시킨다. (3 ~ 5 마이크론 filter)4> Filtration step (S40): After the subcritical water hydrolysis reaction is finished, the raw material in the reactor is discharged through an outlet and the filtrate through which the unreacted residue is removed through filtering is passed through. (3 to 5 micron filter)
5> 반용매 재결정화 단계(S50) : 상기 아임계수 가수분해 여과물을 5마이크론의 미세 분사노즐을 통해 40℃로 설정된 침출조 내부의 반용매상으로 분사함으로써 급속 재결정화를 유도한다. 침출조 내부의 반용매 농도는 50%이상을 유지할 수 있도록 지속적으로 공급한다. 5> Anti-solvent recrystallization step (S50): Rapid recrystallization is induced by spraying the subcritical water hydrolysis filtrate through a 5 micron fine spray nozzle into a semi-solvent phase inside a leaching tank set at 40 ° C. The concentration of anti-solvent inside the leaching tank is continuously supplied to maintain more than 50%.
6> 반용매 재순환 단계(S60) : 상기 반용매 재결정화 이후 침출조를 통과한 반용매 및 반용매 가용화물은 분리기로 이송되어 분리기에서 반용매 비점이상의 온도에서 증기와 액상으로 분리되고 증기화된 반용매는 응축기를 통해 응축된후 침출조로 재순환된다.6> Anti-solvent recirculation step (S60): after the anti-solvent recrystallization, the anti-solvent and the anti-solvent soluble cargo that have passed through the leaching tank are transferred to a separator, separated into vapor and liquid at a temperature above the non-solvent boiling point in the separator and vaporized The anti-solvent is condensed through a condenser and then recycled to the leaching tank.
7> 분말 회수 단계(S70) : 상기 반용매 재결정화물은 침출조 하부의 여과 필터에 포집되어 있으며, 이의 회수를 위해 침출조 하부를 분해하여 수득한다.7> Powder recovery step (S70): The anti-solvent recrystallized material is collected in a filtration filter at the bottom of the leaching tank, and is obtained by decomposing the lower portion of the leaching tank for recovery.
<실험군>< Experimental group >
도 7을 참조하면, 본 실험에서는 총 6마리의 실험용 쥐를 사용하였고, 여섯 그룹으로 분류하였다. 한 그룹에만 Indomethacin(:스테로이드계 항염증제) (30 mg/㎖)을 도포하였고, 나머지 5개의 그룹에는 자색 옥수수 포엽 및 속대 유래 가수분해물, 즉 안토시아닌 함유 수용성 다당체(1, 25, 50, 75, 100 mg/㎖)를 쥐의 귀에 도포하였다. Referring to FIG. 7, a total of 6 experimental rats were used in this experiment, and were classified into six groups. Indomethacin (: steroid-based anti-inflammatory agent) (30 mg / ml) was applied to only one group, and the other 5 groups were hydrolyzate derived from purple corn bracts and genera, that is, water-soluble polysaccharides containing anthocyanins (1, 25, 50, 75, 100 mg). / Ml) was applied to the rat's ear.
[양성대조군][Positive control group]
한 그룹에는 비스테로이드계 항염증제로 잘 알려진 Indomethacin (30 mg/㎖)을 도포하였다.One group was coated with Indomethacin (30 mg / ml), a well-known nonsteroidal anti-inflammatory agent.
[음성대조군][Voice control group]
나머지 5개의 그룹에서는 실험용 쥐에 가수분해물을 바른 직 후(0시간)와 10시간이 지난 후를 항염증 활성을 측정하였다.In the remaining 5 groups, anti-inflammatory activity was measured immediately after application of the hydrolyzate to the experimental mice (0 hours) and 10 hours later.
또한, 도 8을 참조하면, 본원발명의 분말이 항산화 활성(DPPH), 항염 활성(NO assay)이 종래 추출물의 값보다 높게 나와 항산화 활성과 항염 활성이 종래보다 우수한 것으로 확인되며, 세포 독성(MTT assy)에 관한 측정 값도 확인할 수 있다.In addition, referring to Figure 8, the powder of the present invention has been confirmed that the antioxidant activity (DPPH), anti-inflammatory activity (NO assay) is higher than the value of the conventional extract, the antioxidant activity and anti-inflammatory activity is superior to the conventional, cytotoxicity (MTT assy).
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains may make various modifications, changes, and substitutions without departing from the essential characteristics of the present invention. will be. Therefore, the embodiments and the accompanying drawings disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain the scope of the technical spirit of the present invention. . The scope of protection of the present invention should be interpreted by the claims below, and all technical spirits within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
S10 - 원료 준비 단계
S20 - 혼합 단계
S30 - 아임계수 가수분해 단계
S40 - 여과 단계
S50 - 반용매 재결정화 단계
S60 - 반용매 재순환 단계
S70 - 분말 회수 단계
S100 - 아임계수 가수분해 및 반용매 재결정화를 이용한 자색옥수수 포엽 및
속대로부터 안토시아닌 함유 수용성 다당체 복합분말 수득 방법S10-Raw material preparation stage
S20-mixing stage
S30-subcritical water hydrolysis step
S40-Filtration step
S50-anti-solvent recrystallization step
S60-anti-solvent recycling step
S70-powder recovery step
S100-Purple corn bract using subcritical water hydrolysis and anti-solvent recrystallization and
Method for obtaining water-soluble polysaccharide complex powder containing anthocyanin from the genus
Claims (3)
원료 준비 단계에서 준비된 원료와 용매를 40℃ 이상 100℃ 이하의 온도에서 혼합하는 혼합 단계;
혼합 단계에서 혼합된 혼압액을 반응기 내로 투입하고, 조건을 아임계수 환경까지 가압 및 가온하여 아임계수(subcritical water) 가수분해를 수행하는 아임계수 가수분해 단계;
아임계수 가수분해 단계를 수행한 아임계수 가수분해물 내 잔존하는 잔사를 제거하는 여과 단계;
여과 단계를 수행한 여과물을 분사 노즐을 통과시켜 특정 온도 및 특정 농도로 설정된 침출조 내부의 반용매(Anti-solvent)상으로 분사하여 급속 재결정화를 유도하는 반용매 재결정화 단계;
반용매 재결정화 단계를 수행하여 침출조를 통과한 반용매 및 반용매 가용화물을 분리기로 이송하여 분리기에서 반용매 비점 이상의 온도에서 증기와 액상으로 분리되고, 증기화된 반용매는 응축기를 통해 응축되어 침출조로 재순환되도록 하는 반용매 재순환 단계; 및
반용매 재결정화 단계를 수행하여 침줄조 하단에 포집된 재결정화물을 수득하는 분말 회수 단계
를 포함하고,
아임계수 가수분해 단계는
100℃ 이상 300℃ 이하의 온도 승온에 따라 포화 수증기압 에서 반응을 수행하여, 유기물을 이온 분해하여 무촉매 하에서 산가수분해가 이루어지도록 하는 것
을 포함하며,
반용매 재결정화 단계의 반용매 농도는 여과 단계를 수행한 여과물인 반응물 대비 20% 이상 80% 이하인 것
을 포함하고,
반용매 온도는 40℃ 이상 60℃ 이하인 것
을 포함하는 아임계수 가수분해 및 반용매 재결정화를 이용한 자색옥수수 포엽 및 속대로부터 안토시아닌 함유 수용성 다당체 복합분말 수득 방법.A raw material preparation step of preparing the bracts and cobs of purple corn by powdering, and preparing a solvent containing powdered raw materials and purified water in a weight ratio of 1: 5 to 30;
A mixing step of mixing the raw material and the solvent prepared in the raw material preparation step at a temperature of 40 ° C or higher and 100 ° C or lower;
A subcritical water hydrolysis step in which the mixed mixed pressure in the mixing step is introduced into the reactor and the conditions are pressurized and heated to a subcritical water environment to perform subcritical water hydrolysis;
A filtration step of removing residues remaining in the subcritical water hydrolyzate after performing the subcritical water hydrolysis step;
A semi-solvent recrystallization step of injecting the filtrate that has undergone the filtration step through an injection nozzle onto an anti-solvent inside a leach tank set to a specific temperature and specific concentration to induce rapid recrystallization;
The semi-solvent recrystallization step is performed to transfer the semi-solvent and the anti-solvent soluble cargo that have passed through the leaching tank to the separator to separate into vapor and liquid at a temperature above the anti-solvent boiling point in the separator, and the vaporized anti-solvent condenses through a condenser. A semi-solvent recycling step to be recycled to the leaching tank; And
Powder recovery step of performing a semi-solvent recrystallization step to obtain recrystallization trapped at the bottom of the needle bar
Including,
The subcritical water hydrolysis step
The reaction is carried out at saturated water vapor pressure according to a temperature increase of 100 ° C or more and 300 ° C or less, so that the organic material is ion-decomposed to undergo acid hydrolysis under a non-catalyst.
It includes,
The anti-solvent concentration in the anti-solvent recrystallization step is 20% or more and 80% or less compared to the reactants that are filtrates that have undergone the filtration step.
Including,
The anti-solvent temperature is between 40 ℃ and 60 ℃
Method for obtaining an anthocyanin-containing water-soluble polysaccharide complex powder from purple cornella and genus using subcritical water hydrolysis and semi-solvent recrystallization.
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