KR102221173B1 - 라이조푸스 균주를 이용한 담배의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 (a) 담배잎을 포함하는 담배원료를 세척하고 찌는 단계; (b) 상기 (a)단계에서 쪄낸 담배원료를 수분이 1~10 중량%가 되도록 건조하는 단계; (c) 상기 (b)단계에서 건조된 담배원료 100 중량부에 라이조푸스(rhizopus) 균주 0.1 내지 5 중량부를 접종하고 배양 발효시키는 단계; 및 (d) 상기 (c)단계에서 배양 발효된 담배원료를 건조 및 컷팅하여 포장하는 단계;를 포함하는 담배의 제조방법을 제공한다.

Description

라이조푸스 균주를 이용한 담배의 제조방법{Method for manufacturing cigarette using Rhizopus strains}
본 발명은 라이조푸스 균주를 이용한 담배의 제조방법에 관한 것이다.
담배가 신체나 정신건강에 미치는 유해성은 매우 심각하며, 특히 최근 여성흡연자가 증가하고, 흡연자의 연령층이 점차 하향되는 추세를 감안하면 개인뿐만 아니라 사회전반에 미치는 담배의 해악은 매우 크다고 할 수 있다.
담배에는 7천여 가지의 물질이 함유되어 있으며, 그 중 30여 가지는 인체에 치명적인 유독성 물질로서 대표적인 것으로는, 암 유발인자인 타르, 혈액속의 산소를 고갈시키는 일산화탄소, 기관지염을 일으키는 물질, 중독성이 강한 니코틴 등이 있다. 그 중에서도 니코틴은 자체 독성뿐만 아니라, 중독성을 가져 흡연자들의 금연을 방해하는 요인이다. 과거에는 니코틴이 신체적 의존성이 없는 것으로 오인되어 코카인과 구별하였지만, 니코틴도 신체적 의존성이 있다는 것이 판명되어, 1996년 미국 식품의약청(FDA)은 공식적으로 담배를 중독성 물질로 규정하기에 이르렀고, 세계보건기구(WHO)도 최근 담배와의 전쟁을 선포한 바 있다.
니코틴은 무색의 알칼로이드로 담배를 피울 때 구토, 현기증, 두통을 유발하는 물질이며, 담배를 피우는 과정에서 파괴되지 않고, 폐로 흡입되어 불과 7초만에 뇌에 도달한다. 니코틴은 매우 유독하여 성인 치사량이 체중 1 kg 당 니코틴 1 mg이다. 따라서 일반 성인의 평균 체중을 60 kg으로 볼 때, 60 mg의 니코틴이 일시에 혈액에 흡수되면 사망에 이르게 되고, 담배 1개비 당 니코틴의 함량이 10 내지 20 mg인 점을 고려하면 담배 3 - 6개비를 씹어먹을 경우 사망할 수 도 있다는 결론에 이른다. 이러한 니코틴의 유독성은 청산가리의 치사량이 체중 60 kg의 성인의 경우 150 mg인 것과 비교할 때, 청산가리 독성의 2 내지 3배에 달하는 맹독성 물질임을 알 수 있다.
따라서, 저니코틴 담배 등이 많이 개발되어 왔고, 심지어 다른 약초를 담배 대용으로 사용하는 경우도 있었으나, 니코틴 함량의 저하는 만족스럽지 못하였다. 또한 다른 약초를 담배 대용으로 이용할 경우 니코틴이 함유되어 있지 않지만 담배고유의 향을 즐길 수 없다는 단점이 있었다.
대한민국 공개특허 제10-2005-0030921호
본 발명자들은 상기와 같은 종래기술의 과제를 해결하기 위하여 예의 노력한 바, 담배잎에 라이조푸스(rhizopus) 균주를 접종하여 발효 배양시키는 경우, 담배의 독성성분을 감소시킬 수 있으며, 특히 니코틴의 함량을 감소시킬 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다. 또한 특정의 식물을 배합하거나 특정 식물의 추출물을 혼합하는 경우, 상기 효과가 현저하게 향상됨을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
그러므로, 본 발명은 담배의 독성물질을 저감하며, 특히 니코틴의 함량을 감소시킬 수 있는 담배의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위하여,
(a) 담배잎을 포함하는 담배원료를 세척하고 찌는 단계;
(b) 상기 (a)단계에서 쪄낸 담배원료를 수분이 1~10 중량%가 되도록 건조하는 단계;
(c) 상기 (b)단계에서 건조된 담배원료 100 중량부에 라이조푸스(rhizopus) 균주 0.1 내지 5 중량부를 접종하고 배양 발효시키는 단계; 및
(d) 상기 (c)단계에서 배양 발효된 담배원료를 건조 및 컷팅하여 포장하는 단계;를 포함하는 담배의 제조방법을 제공한다.
상기 라이조푸스 균주는 생명공학연구소 유전자은행(KCTC)으로부터 분양 받은 기탁번호가 KCTC10597BP일 수 있다.
본 발명의 담배의 제조방법에 의하면, 담배잎에 라이조푸스(rhizopus) 균주를 접종하여 발효 배양시킨 방법에 의해, 담배의 독성성분을 감소시키며, 특히 니코틴의 함량을 크게 감소시킬 수 있는 효과를 제공한다.
본 발명의 담배의 제조방법에 의하면, 담배잎에 국화잎 및 메밀잎을 첨가하고, 라이조푸스(rhizopus) 균주를 접종하여 발효 배양시키거나; 상기 배양 발효물에 마카, 가자니아(gazania) 및 해변씨레네(Silene villosa) 열수추출액을 함침시킴으로써, 담배의 독성성분을 감소시키며, 특히 니코틴의 함량을 크게 감소시킬 수 있는 효과를 제공한다.
이하에서 본 발명을 바람직한 실시예를 참고하여 설명한다.
(a) 담배잎을 포함하는 담배원료를 세척하고 찌는 단계;
(b) 상기 (a)단계에서 쪄낸 담배원료를 수분이 1~10 중량%가 되도록 건조하는 단계;
(c) 상기 (b)단계에서 건조된 담배원료 100 중량부에 라이조푸스(rhizopus) 균주 0.1 내지 5 중량부를 접종하고 배양 발효시키는 단계; 및
(d) 상기 (c)단계에서 배양 발효된 담배원료를 건조 및 컷팅하여 포장하는 단계;를 포함하는 담배의 제조방법에 관한 것이다.
상기 라이조푸스 균주는 생명공학연구소 유전자은행(KCTC)으로부터 분양 받은 기탁번호가 KCTC10597BP일 수 있다. 상기 라이조푸스 균주가 담배잎에 접종되는 경우 담배의 유해성분을 크게 저감시키는 효과를 제공하는 특징을 갖는다.
상기 (a)단계에서 담배원료를 찌는 공정은 100~180℃에서 0.3 내지 3시간 동안 수행될 수 있으며,
상기 (c)단계에서 배양 발효는 15~50℃로 1~10일간 수행될 수 있다.
본 발명의 일실시 형태에 있어서, 상기 (a)단계에서 담배원료는 담배잎 100 중량부를 기준으로 국화잎 및 메밀잎 혼합물 2~10 중량부를 더 포함할 수 있다.
상기에서 국화잎 및 메밀잎은 건조 중량으로 1~3 : 1~3의 중량비로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
국화는 국화과에 속하는 다년생 초본식물로서, 중국이 원산이며, 우리나라에 언제 전래되었는지는 알 수 없다. 최근에는 국화가 혈압강하, 항균, 소염, 이뇨 및 항진균작용 등의 여러 가지 약리 작용이 있는 것으로 보고되고 있으며, 민간에서는 국화꽃을 두통으로 인한 어지러움증이나 귀울림 증세 또는 눈이 침침하여 잘 안 보일 때, 달여 먹으면 눈을 맑게 하고, 혈맥을 이롭게 하며 장과 위를 안정시키는 효과 등이 보고되어 있다.
국화잎은 항비만뿐만 아니라 체지방량 증가에 따라 유발될 수 있는 비만 관련 합병증의 예방 또는 치료 용도로 유용하게 이용될 수 있을 것으로 알려져 있으나, 본 발명에 의해 니코틴 성분을 감소시키며, 담배의 향을 좋게 하는 기능이 있는 것으로 확인되었다.
메밀잎은 콜레스테롤 저하 작용, 혈당 저하 작용이 있다고 알려져 있다. 메밀잎에 나타나는 이러한 효과들은 메밀잎에 함유된 루틴(rutin)에 의한 효과로 평가되고 있으나, 본 발명에 의해 니코틴 성분을 감소시키며, 담배의 향을 좋게 하는 기능이 있는 것으로 확인되었다.
본 발명의 일실시 형태에 있어서, 상기 (d)단계에서 배양 발효된 담배원료를 건조한 후 컷팅 전에, 담배원료에 마카, 가자니아(gazania) 및 해변씨레네(Silene villosa)를 1~3 : 1~3 : 1~3 중량비로 혼합하여 추출한 열수추출액을 함침시킨 후 다시 건조시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 식물 열수추출액의 제조를 위하여 사용되는 마카(Lepidium meyenii Walp)는 남미 페루의 안데스산맥 해발 4.000미터 이상의 고지를 원산으로 하는 십자화과 식물로서, 페루의 인삼이라고 알려져 있다. 상기 마카는 고지의 혹독한 기후 속에서 자생하는 식물이며 영양가가 높은 식품으로 안데스 고지에서 기원전 2000년 전부터 재배되고 있다. 이러한 마카는 단백질, 불포화 지방산 및 미네랄이 풍부하며, 특히 마카분말은 탄수화물 55-60％, 단백질 9-12％, 지질 1-2％, 섬유질 8-9％, 다량의 필수아미노산, 철분 및 칼슘 등을 함유하는 영양식품으로 알려져 있다.
또한 상기 성분 이외에도 마카는 리놀렌산(Linolenic acid), 팔미트산(Palmitic acid) 및 올레인산(Oleic acid)과 같은 중요 지방산, 그리고 식물성 스테롤 및 미네랄도 다량 함유하고 있으며, 마카의 지표성분에는 마카엔(macaene)이나 마카마이드(macamide)와 같은 다른 식물에서는 발견되지 않는 고유의 불포화지방산이 존재하고, 이러한 성분들은 생리활성을 지니는 것으로 보고되고 있다. 특히 마카의 글루코시놀레이트(glucosinolate) 함량은 다른 십자화과 작물의 100배에 달하고, 이는 면역시스템을 조절하고 항암작용을 한다고 보고된 바 있다.
상기 식물 열수추출액의 제조를 위하여 사용되는 가자니아(gazania)는 과명이 Asteraceae이고, 원산지가 Southern Africa인 초롱꽃목 국화과의 한해살이풀이다. 가자니아는 간보호 및 항산화 활성이 있는 것으로 보고 되고 있다(International Journal of Pharmacognosy and Phytochemical Research 2016; 8(7); 1121-1131). 본 발명에서 가자니아 꽃, 줄기, 잎이 모두 사용될 수 있다.
상기 식물 열수추출액의 제조를 위하여 사용되는 해변씨레네(Silene villosa)는 사막 식물로서 지중해 연변 모래사장에서 자라는 것으로 알려져 있다. 심장 및 신장 기능장애에 효과가 있는 것으로 보고되고 있다(International Journal of Pharmacology, 2018, Volume: 14, Issue: 7, Page No.: 1001-1009). 본 발명에서 해변씨레네의 꽃, 줄기, 잎이 모두 사용될 수 있다.
본 발명자들은 담배의 독성성분을 약화시킬 수 있는 성분들을 연구하던 중 상기 3종의 식물을 1~3 : 1~3 : 1~3의 중량비로 포함하는 혼합물로부터 열수추출하여 담배를 제조하기 위한 담배원료에 함침시키는 경우, 담배의 독성을 저감하고, 니코틴의 함량을 감소시키는데 우수한 효과를 얻을 수 있음을 발견하였다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 하기의 실시예는 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 적절히 수정, 변경될 수 있다.
제조예 1: 원균준비
대전광역시 유성구 어은동 52번지에 소재하는 생명공학연구소 유전자은행(KCTC)으로부터 기탁번호 KCTC 10597BP인 라이조푸스 종균을 분양 받았다. 분양종균은 균력이 약하기 때문에 계대배양하여 균력을 키운 다음 배지에 이식하여 배양시켰다.
제조예 2: 식물 열수추출액의 제조
건조 마카, 가자니아(gazania) 및 해변씨레네(Silene villosa)를 1:1:1의 건조 중량비로 혼합한 혼합물 100 중량부에 대하여 물 200 중량부를 넣고, 부피가 1/3이 될 때까지 끓여서 활성성분을 추출하여 식물 열수추출액을 제조하였다.
실시예 1: 라이조푸스 균주를 이용한 담배의 제조
담배잎을 세척하고 150℃로 45분 동안 쪄냈다. 그 후, 수분이 10% 이하가 되도록 건조하였다. 상기 건조된 담배잎 100 중량부에 라이조푸스(rhizopus) 균주 0.2 중량부를 접종하고 45℃로 3일간 배양 발효시켰다. 상기 배양 발효된 담배잎을 건조, 컷팅 및 궐련지에 말아서 궐련을 제조하였다.
실시예 2: 라이조푸스 균주를 이용한 담배의 제조
담배잎 100 중량부를 기준으로 국화잎 및 메밀잎을 1:1의 중량비로 혼합한 혼합물 5 중량부를 세척하고 150℃로 45분 동안 쪄냈다. 그 후, 수분이 10% 이하가 되도록 건조하였다. 상기 건조된 담배원료 100 중량부에 라이조푸스(rhizopus) 균주 0.2 중량부를 접종하고 45℃로 3일간 배양 발효시켰다. 상기 배양 발효된 담배원료를 건조, 컷팅 및 궐련지에 말아서 궐련을 제조하였다.
실시예 3: 라이조푸스 균주를 이용한 담배의 제조
담배잎 100 중량부를 기준으로 국화잎 및 메밀잎을 1:1의 중량비로 혼합한 혼합물 5 중량부를 세척하고 150℃로 45분 동안 쪄냈다. 그 후, 수분이 10% 이하가 되도록 건조하였다. 상기 건조된 담배원료 100 중량부에 라이조푸스(rhizopus) 균주 0.2 중량부를 접종하고 45℃로 3일간 배양 발효시켰다. 상기 배양 발효된 담배원료를 건조한 후, 상기 제조예 2에서 제조된 식물 열수추출액에 침지시켜 열수추출액을 함침시킨 후, 건져내어 다시 건조하고 컷팅한 후, 궐련지에 말아서 궐련을 제조하였다.
시험예 1: 제조예 2의 식물 열수추출액의 안전성 테스트
상기 실시예 1 내지 3에서 제조된 궐련으로 동물실험을 실시하여 담배의 독성을 확인하였다. 실험은 국내 금연운동연합회에서 금연 운동가들이 사용하는 방법으로 실시하였다.
수입담배(Marlboro TOUCH 4mg) 1종, 국산담배(ESSE CHANGE 4mg) 1종, 실시예 1 내지 3에서 제조된 담배의 연기를 쥐가 들어있는 담배연기 독성 실험용 통에 동일한 조건으로 투입하고, 쥐의 생존시간을 측정하여 담배의 연기성분의 독성을 측정하였다. 쥐는 식품의약청 독성연구소의 실험 동물자원센터에서 생후 5주된 것을 구입하였고, 실험용 기구는 직경 20 cm, 높이 25 cm의 원통형 아크릴 판을 제작하여 사용하였다. 실험결과는 표 1과 같았다.
담배의 종류 사망까지 걸리는 시간
수입담배(Marlboro TOUCH 4mg) 9분 11초
국산담배(ESSE CHANGE 4mg) 8분 55초
실시예 1 제조 담배 17분 36초
실시예 2 제조 담배 18분 55초
실시예 3 제조 담배 19분 53초
상기 표 1에서 확인되는 바와 같이, 상기 본원발명의 실시예 1 내지 3의 제조 담배는 시중에서 판매되는 수입담배 및 국산담배와 비교하여 현저히 개선된 독성 저감 효과를 나타냈다.
시험예 2: 담배의 니코틴 함량 테스트
상기 실시예 1 내지 3에서 제조된 궐련 및 수입담배(Marlboro TOUCH 4mg) 1종, 국산담배(ESSE CHANGE 4mg) 1종의 니코틴 함량을 하기 장치를 사용하여 측정하였다.
<측정 장치>
(1) 흡연기: 피스톤 펌프형
(2) 연기 포집기: 유리 섬유 필터를 구비한 시거렛 홀더를 사용한다. 필터는 직경 44 mm, 두께 1∼2 mm이고, 140 mm/초 의 속도에서 직경 0.3 ㎛ 이상의 디옥틸프탈레이트의 전체 입자를 99.9% 이상 포집하는 능력을 갖는 것을 사용한다. 이 속도에서의 필터 압력 강하는 93 mmH20(900 Pa)이하이다. 또한 필터는 아크릴수지 접착제의 함유량이 5% 이하인 것을 사용한다.
(3) 기체 크로마토그래피
<니코틴 측정 기체 크로마토그래피의 측정 조건>
컬럼: 내경 2∼3 mm, 길이 1.8∼2.7 m의 유리제
전제: 산 및 증류수로 세정한 60∼80메시의 크로솔브 W에 폴리에틸렌글리콜 20W(10 중량%) 및 수산화 칼륨(2 중 량%)을 피복한 것 또는 이와 동등 이상의 성능을 갖는 것.
온도: 항온조(170―180℃), 주입부(230―250℃), 검출기(250℃)
캐리어 가스: 헬륨 또는 질소
유속: 20∼40 ㎖/분
검출기: 수소염 이온화 검출기
상기 니코틴 측정 결과는 하기 표 2와 같았다.
담배의 종류 니코틴 함량(ug/g)
수입담배(Marlboro TOUCH 4mg) 2829
국산담배(ESSE CHANGE 4mg) 2642
실시예 1 제조 담배 543
실시예 2 제조 담배 522
실시예 3 제조 담배 503
상기 표 2에서 확인되는 바와 같이, 상기 본원발명의 실시예 1 내지 3의 제조 담배는 시중에서 판매되는 수입담배 및 국산담배와 비교하여 현저히 저감된 니코틴 함량을 갖는 것으로 나타났다.

Claims (5)

  1. (a) 담배잎을 포함하는 담배원료를 세척하고 찌는 단계;
    (b) 상기 (a)단계에서 쪄낸 담배원료를 수분이 1~10 중량%가 되도록 건조하는 단계;
    (c) 상기 (b)단계에서 건조된 담배원료 100 중량부에 라이조푸스(rhizopus) 균주 0.1 내지 5 중량부를 접종하고 배양 발효시키는 단계; 및
    (d) 상기 (c)단계에서 배양 발효된 담배원료를 건조 및 컷팅하여 포장하는 단계;를 포함하고,
    상기 (c)단계의 라이조푸스 균주는 생명공학연구소 유전자은행(KCTC)으로부터 분양 받은 기탁번호 KCTC10597BP인 균주인 것이며,
    상기 (a)단계에서 담배원료를 찌는 공정은 100~180℃에서 0.3 내지 3시간 동안 수행되며,
    상기 (c)단계에서 배양 발효는 15~50℃로 1~10일간 수행하는 것이고,
    상기 (a)단계에서 담배원료는 담배잎 100 중량부를 기준으로 국화잎 및 메밀잎 혼합물 2~10 중량부를 더 포함하고,
    상기 (d)단계에서 배양 발효된 담배원료를 건조한 후 컷팅 전에, 마카, 가자니아(gazania) 및 해변씨레네(Silene villosa)를 1~3 : 1~3 : 1~3 중량비로 혼합하여 추출한 열수추출액을 함침시킨 후 다시 건조시키는 단계를 더 포함하는 담배의 제조방법.
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