KR102227386B1 - 플라티코딘 d 또는 플라티코딘 d3의 함유량을 높인 도라지차 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라티코딘 D 또는 플라티코딘 D3의 함유량을 높인 도라지차 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 도라지를 차조성물로 가공하는 과정에서 도라지에 마이크로파를 조사하여 베타-글리코시다아제(β-Glycosidase)를 활성화시킴으로써 도라지에 포함된 유효성분인 트리테르페노이드 사포닌(Triterpenoid saponins) 중 플라티코사이드 E(Platycoside E)를 플라티코딘 D(Platycodin D)와 플라티코딘 D3(Platycodin D3)로 전환하여 호흡기관련 질환 치료에 유효한 사포닌의 함유량을 높일 수 있는 장점이 있으며, 마이크로파 조사 후 전자빔을 조사하는 공정을 포함하여 도라지 내의 미생물을 살균하고 베타-글리코시다아제의 활성을 억제함으로써 시간 경과에 따른 플라티코딘 D와 플라티코딘 D3의 함유량 감소를 방지할 수 있는 장점이 있는 플라티코딘 D 또는 플라티코딘 D3의 함유량을 높인 도라지차 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

플라티코딘 D 또는 플라티코딘 D3의 함유량을 높인 도라지차 조성물 및 그 제조방법{PLATYCODON GRANDIFLORUM TEA COMPOSITION WITH INCREASED THE CONTENT OF PLATYCODIN D OR PLATYCODIN D3, AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 플라티코딘 D 또는 플라티코딘 D3의 함유량을 높인 도라지차 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 도라지를 차조성물로 가공하는 과정에서 도라지에 마이크로파를 조사하여 베타-글리코시다아제(β-Glycosidase)를 활성화시킴으로써 도라지에 포함된 유효성분인 트리테르페노이드 사포닌(Triterpenoid saponins) 중 플라티코사이드 E(Platycoside E)를 플라티코딘 D(Platycodin D)와 플라티코딘 D3(Platycodin D3)로 전환하여 호흡기관련 질환 치료에 유효한 사포닌의 함유량을 높이고, 마이크로파 조사 후 전자빔을 조사하는 공정을 포함하여 도라지 내의 미생물을 살균하고 베타-글리코시다아제의 활성을 억제함으로써 시간 경과에 따른 플라티코딘 D와 플라티코딘 D3의 함유량 감소를 방지하는 것을 특징으로 하는 플라티코딘 D 또는 플라티코딘 D3의 함유량을 높인 도라지차 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

도라지(platylcodon)는 초롱꽃과(Campanulaceae)에 속하는 단 하나뿐인 동아시아의 다년생초본의 식물로 도라지의 뿌리를 약재로 사용 할때는 길경이라고 한다. 도라지의 학명은 Platycodon grandiflorum(Jacq.) A. DC 이며, 생약명은 Platycodon Radix이다(Sparg S.G., Light M.E., Staden J. Biological activities and distribution of plant sponins Journal of Ethnopharmacology, (2004), 94, 219~243). 약용부위로는 뿌리를 많이 사용하고 있다.

도라지 뿌리에는 약 2%는 triterpenoid saponin(platycodin A, C, D, D2, polygalacin D, D2 등) 18종류가 분리되었다(Tada A., Kaneiwa Y., Shoji J., Shibata S., Isolation and the structure of platycodin D. Chemical & Pharmaceutical Bulletin, (1975), 23, 2965~2972). 다당체 및 0.03%의 steroid를 함유하고 있으며, 다당류로서 inulin, platycodinin(과당 10분자 정도의 다당류) 등이 분리 및 구조가 결정되어 있다. Sapogenin으로서 polygalacic acid, platycodigenin, platycogenic acid A, B, C, platycodogenin 및 prosapogenin으로서 3-O-β-glucosylplatycodigenin이 있고, steroid류는 α-spinasterol, Δ7-stigmastenol, α-spinasteryl-β-D-glucoside, betulin 이 분리되었으며, 또한 길경의 꽃으로부터 anthocyanin 등이 존재한다고 밝혀져 있다(Kim Y.S., Kim J.S., Choi S.U., Kim J.S., Lee H.S., Roh S.H., Jeong Y.C.,Kim Y.K., Ruy S.Y., Isolation of a new saponin and cytotoxic effect of saponins from the root of Platycodon grandiflorum on human tumor cell lines.Planta Medica, (2005), 71, 566~568)

도라지의 주요한 효능에 관한 연구는 한국과 일본의 과학자들에 의해 연구되고 있는데 2000년도까지는 도라지에 항염증 효능 및 도라지 성분 분석에 관한 약리학적 연구 위주로 이루어져 왔다. 그 후 간 독성 보호효과 및 면역증진 등과 같은 도라지의 우수한 효능이 알려지면서 도라지에 암 예방 및 항암 가능성이 강력히 대두되기 시작했다. 그리고 시험관 및 동물 실험에서 염증성질환 유전자들의 발현증가 현상이 도라지 추출물에 의하여 현저하게 억제되었으며, 강력한 항산화 효능이 있음이 최근 밝혀졌다.

강력한 항염증 작용과 항암 작용이 탁월한 도라지는 식용, 약용으로 쓰이고 한의학에서는 흰색은 폐와 연관이 되므로 폐에 약효를 나타내고 머리를 서늘하게 눈은 맑게 하는 작용과 기침, 감기, 천식 등 폐질환의 치료에 상용 되고 있다. 담을 변하게 하고 해수(咳嗽), 다담(多痰) 혹은 담각불쾌의 증상에 적용하여 발표약과 같이 이용하며 외사(外邪)에 의해 일으키는 담(痰), 해(咳)를 치료하는 최고의 효과가 있다. 또한 인후통(목병을 치료하는 탁월한 효과), 편두선이 붓고 아픈 것을 잘 낫게 하고 가슴과 옆구리가 찌른 듯이 아프거나 배가 더부룩하면서 소리가 나는 경우에 효과가 있으며, 응어리를 풀어 주고 소화를 돕는 작용이 있다. 실음(失音), 배뇨곤란, 설사, 후중(后重) 등과 같은 증상에도 좋다. 이와 같은 작용은 전부 폐기(肺氣)를 통하여 가래를 삭혀주며 몸 표면에 머물러 있는 찬 기운을 몰아내는 효과와 밀접한 관계가 있는 것이다. 또한 도라지(桔梗)에는 배농(排膿)작용이 있고 금괘요약의 도라지(桔梗)백산에는 폐옹(肺癰)을 치료하는 처방이 있고 이외에 외과적 옹저(癰疽)에 이용하는 처방도 많이 있다(배기환, 「健康寶鑑」, 교학사, 2003, 114).

최근 도라지의 연구가 활발히 이루어지면서 도라지 사포닌의 약리효능으로는 진해, 거담, 중추신경억제작용 진정, 진통, 해열효과, 항염증작용, 항궤양 및 위액분비억제작용, 항콜린작용, 혈당강하작용, 콜레스테롤 대사 개선작용 등 다양한 활성이 보고되어 있다(Choi J.H., Yoo K.Y., Park O.K,. Lee C.H., Won M.H., Hwang I.K., Ryu S. Y., Kim Y.S., Yi J.S., Bae Y.S., Kang I.J., Platycodin D and 2″ -O-acetyl -8 polygalacin D2 isolated from Platycodon grandiflorum protect ischemia/ reperfusion injury in the gerbil hippocampus. Brain Research, (2009), 1279, 197~208; Xu B.J., Han L.K., Zheng Y.N., Lee H.J., Sung C.K., In vitro inhibitory effect of triterpenoidal saponins from platycodi radix on pancreatic lipase. Archives of Pharmacal Research, (2005),28, 180~185). 특히 다년생 길경의 열수 추출물은 carbon tetrachloride 및 acetaminophen에 의한 간 손상에 대한보호 작용이 보고되어 있고, 복강거식세포 활성과 면역 활성을 증가시킨다고 보고되어 있다(Lee, K.J. and Jeong, H.G. Protective effect of Platycodi Radix on carbon tetrachloride-induced hepatotoxicity. Food Chem. Toxicol., (2002), 40, 517 ~ 525).

이러한 다양한 활성을 가진 도라지는 전통 한약재 및 일반식품으로 매년 도라지관련 제품의 수요는 증가하고 있으며, 그에 대한 기술 개발 또한 활발히 진행되고 있다.

대한민국 등록특허 제10-1815547호에는 도라지 발효분말, 도라지 분말, 영지 추출분말, 감 추출분말, 당근 추출분말, 홍삼농축액 분말 및 발효 홍삼농축액 분말을 혼합한 혼합물을 유효성분으로 함유하는 호흡기질환 유발 세균에 대한 항균용 조성물 및 상기 항균용 조성물을 포함하는 식품과 호흡기질환 유발 세균에 대한 항균 효과를 지니는 도라지 혼합 타블렛의 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 도라지 혼합 타블렛에 관련된 기술이 개시되어 있다. 또한, 대한민국 공개특허 제10-2011-0075593호에는 도라지 및 마늘 혼합 추출물을 유효성분으로 함유하고 기타 미량의 한방 약재 성분인 인삼, 무, 구기자 및 산초에서 선택되는 1종 이상의 추출물을 더 혼합하여 천식, 기관지염, 인후염 등과 같은 호흡기질환 증상을 예방하고 개선할 수 있는 도라지 및 마늘 추출물을 함유하는 호흡기질환의 예방 및 개선을 위한 건강기능식품 조성물에 관련된 기술이 개시되어 있다.

다만, 일반식품으로 분류된 도라지 제품은 인삼과 같은 기능성식품으로 인정을 받지 못하여 부가가치를 높일 수 없을 뿐만 아니라, 제품의 생산에 대한 체계적인 확립이 되어있지 않아 제품의 균질성이 떨어짐으로 인하여 올바른 임상적 결과를 얻어내지 못하고 있다.

도라지는 예로부터 기관지나 폐에 좋은 식품이어서 호흡기질환의 치료용 식품으로 날것이나 발효 또는 건조를 한 후 한약재의 일부로 넣거나 침출차로 그리고 가루 또는 청으로 복용을 하고 있다.

기존의 방법으로 도라지를 가공하는 경우에는 도라지 건조과정 중 특히 열이 많이 가해지는 공정이 대부분 포함되어 있으며, 해당 공정에서는 유효 사포닌의 파괴가 아주 심해져 본래 함유된 사포닌의 대부분이 파괴되는 경우도 발생하게 된다. 특히 호흡기 질환에 유효한 사포닌인 Platycodin D, Platycodin D3 그리고 Platycosid E의 열이나 발효에 의한 파괴는 많은 논문들에 의해 증명이 되고 있다. 따라서 실제 호흡기질환의 예방과 치료에 필요한 기본 섭취량을 취하기 위해서는 일반적인 권장량보다 더 많은 도라지를 섭취해야 하는 문제점이 발생하고 있다.

호흡기 질환에 유효한 사포닌인 Platycodin D, Platycodin D3 그리고 Platycosid E의 섭취량은 하루 30 내지 60㎎이며 이 양을 섭취하기 위해서는 하루에 5 내지 10g의 이상의 도라지를 섭취하여야 한다. 그러나 이 양도 실제 공정 중에 손실되는 사포닌의 양을 감안하면 2배 정도인 10 내지 20g을 섭취해야 한다.

즉, 기존의 방법으로 도라지를 가공하고 제형을 만들어 복용하는 것은 도라지에 들어 있는 사포닌을 파괴함으로 인해 효과가 많이 낮아지게 됨에 따라, 도라지에 함유된 호흡기 질환에 유효한 사포닌의 함량을 증강시켜 도라지의 효능을 최대한으로 높이는 방법을 개발하게 되었다.

대한민국 등록특허 제10-1815547호 대한민국 공개특허 제10-2011-0075593호

본 발명은 상술한 것과 같은 문제점을 해결하고 필요한 기술을 제공하기 위하여 안출된 것으로서,

본 발명은 도라지를 차조성물로 가공하는 과정에서 도라지에 마이크로파를 조사하여 베타-글리코시다아제(β-Glycosidase)를 활성화시킴으로써 도라지에 포함된 유효성분인 트리테르페노이드 사포닌(Triterpenoid saponins) 중 플라티코사이드 E(Platycoside E)를 플라티코딘 D(Platycodin D)와 플라티코딘 D3(Platycodin D3)로 전환하여 호흡기관련 질환 치료에 유효한 사포닌의 함유량을 높인 도라지차 조성물 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 도라지를 차조성물로 가공하는 과정에서 도라지에 마이크로파 조사하여 호흡기관련 질환 치료에 유효한 사포닌의 함유량을 높인 뒤, 전자빔을 조사하는 공정을 포함하여 도라지 내의 미생물을 살균하고 베타-글리코시다아제(β-Glycosidase)의 활성을 억제함으로써 시간 경과에 따른 플라티코딘 D(Platycodin D)와 플라티코딘 D3(Platycodin D3)의 함유량 감소를 방지할 수 있는 장점이 있는 도라지차 조성물 및 그 제조방법을 제공함에 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시형태로서,

본 발명의 일 실시형태는 도라지를 세척하고 건조시키는 도라지전처리단계; 상기 도라지전처리단계에서 전처리된 도라지에 마이크로파를 조사하는 마이크로파조사단계; 상기 마이크로파조사단계에서 마이크로파가 조사된 도라지에 전자빔을 1회 이상 조사하는 전자빔조사단계; 및 상기 전자빔조사단계에서 전자빔이 조사된 도라지를 분쇄하는 분쇄단계;가 포함되는 것을 특징되는 것을 특징으로 하는 플라티코딘 D 또는 플라티코딘 D3의 함유량을 높인 도라지차 조성물의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 도라지전처리단계에서는 세척한 도라지를 50 내지 54℃의 온도에서 70 내지 74시간 동안 건조시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 마이크로파조사단계에서는 도라지에 300㎒ 내지 300㎓의 마이크로파를 90 내지 150초 동안 조사하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 전자빔조사단계에서는 도라지에 4 내지 10kGy/㎏의 전자빔을 50 내지 70분 동안 조사하는 공정을 2회 이상 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 분쇄단계에서는 도라지를 2 내지 10㎜의 크기가 되도록 분쇄하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시형태는 상기의 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 플라티코딘 D 또는 플라티코딘 D3의 함유량을 높인 도라지차 조성물을 제공한다.

본 발명의 일 실시형태에 따라 제조된 플라티코딘 D 또는 플라티코딘 D3의 함유량을 높인 도라지차 조성물은 도라지를 차조성물로 가공하는 과정에서 도라지에 마이크로파를 조사하여 베타-글리코시다아제(β-Glycosidase)를 활성화시킴으로써 도라지에 포함된 유효성분인 트리테르페노이드 사포닌(Triterpenoid saponins) 중 플라티코사이드 E(Platycoside E)를 플라티코딘 D(Platycodin D)와 플라티코딘 D3(Platycodin D3)로 전환하여 호흡기관련 질환 치료에 유효한 사포닌의 함유량을 높일 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 일 실시형태에 따라 제조된 플라티코딘 D 또는 플라티코딘 D3의 함유량을 높인 도라지차 조성물은 도라지를 차조성물로 가공하는 과정에서 도라지에 마이크로파 조사하여 호흡기관련 질환 치료에 유효한 사포닌의 함유량을 높인 뒤, 전자빔을 조사하는 공정을 포함하여 도라지 내의 미생물을 살균하고 베타-글리코시다아제(β-Glycosidase)의 활성을 억제함으로써 시간 경과에 따른 플라티코딘 D(Platycodin D)와 플라티코딘 D3(Platycodin D3)의 함유량 감소를 방지할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 플라티코딘 D 또는 플라티코딘 D3의 함유량을 높인 도라지차 조성물의 제조방법을 공정 단계 별로 나타낸 순서도이다.
도 2는 UPLC 측정을 위해 시편을 Acetonitrile에 녹인 상태와, Microwave oven을 이용하여 도라지에 마이크로파를 조사하기 위한 준비 상태를 나타내는 사진이다.
도 3은 시편(도라지차 조성물) 내의 Platycodin D, Platycodin D3 및 Platycosdide E의 함유량에 대한 변화율을 나타내는 그래프이다.
도 4는 유기물과 산의 관계에서 자연적으로 발생할 수 있는 화학 반응의 메카니즘이다.
도 5는 Platycoside E, Platycodin D 및 Platycodin D3의 용해도를 나타내는 그래프이다.

이하, 본원의 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시형태를 들어 상세히 설명한다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명의 명세서 전체에서, 어떤 단계가 다른 단계와 “상에” 또는 “전에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 단계가 다른 단계와 직접적 시계열적인 관계에 있는 경우뿐만 아니라, 각 단계 후의 혼합하는 단계와 같이 두 단계의 순서에 시계열적 순서가 바뀔 수 있는 간접적 시계열적 관계에 있는 경우와 동일한 권리를 포함할 수 있다.

본 발명의 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “약”, “실질적으로” 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용 오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 용어 “~(하는) 단계” 또는 “~의 단계”는 “~를 위한 단계”를 의미하지 않는다.

본 발명은 플라티코딘 D 또는 플라티코딘 D3의 함유량을 높인 도라지차 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 플라티코딘 D 또는 플라티코딘 D3의 함유량을 높인 도라지차 조성물의 제조방법은 도라지전처리단계(S₁₀₀), 마이크로파조사단계(S₂₀₀), 전자빔조사단계(S₃₀₀) 및 분쇄단계(S₄₀₀)를 포함할 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시형태에 따른 플라티코딘 D 또는 플라티코딘 D3의 함유량을 높인 도라지차 조성물의 제조방법을 구체적으로 설명한다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 플라티코딘 D 또는 플라티코딘 D3의 함유량을 높인 도라지차 조성물(이하, ‘도라지차 조성물’이라고도 함)은 후술하는 제조방법에 의하여 보다 명확하게 이해될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 플라티코딘 D 또는 플라티코딘 D3의 함유량을 높인 도라지차 조성물의 제조방법을 공정 단계 별로 나타낸 순서도이다.

우선, 도라지전처리단계를 수행할 수 있다(S ₁₀₀ ).

도라지를 세척하고 건조시키는 도라지전처리단계(S₁₀₀)를 수행할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 도라지전처리단계(S₁₀₀)에서는 세척한 도라지를 50 내지 54℃의 온도에서 70 내지 74시간 동안 건조시키는 것을 특징으로 할 수 있다.

도라지전처리단계(S₁₀₀)에서는 세척한 도라지를 50 내지 54℃의 온도에서 70 내지 74시간 동안 건조시키는 것이 바람직한데, 이는 도라지를 50℃ 미만의 온도에서 70시간 미만의 시간 동안 건조시키는 경우에는 도라지가 충분히 건조되지 않아 추후 공정 중 도라지가 변성 또는 변질되어 도라지차 조성물 자체의 품질이 저하되는 문제점이 발생할 수 있기 때문이며, 도라지를 54℃를 초과하는 온도에서 74시간을 초과하는 시간동안 건조시키는 경우에는 도라지가 과도하게 건조되어 추후 마이크로파 조사 공정에서 β-Glycosidase이 효율적으로 활성화되지 않는 문제점이 발생할 수 있기 때문이다.

즉, 본 발명에서는 도라지를 전처리하는 과정에서 세척한 도라지를 건조시키는 온도 및 시간과 같은 공정조건을 구체적으로 한정함으로써 추후 마이크로파조사단계(S₂₀₀)에서 β-Glycosidase의 활성 효율을 증진시켜 도라지에 포함된 유효성분인 Triterpenoid saponins 중 Platycoside E를 Platycodin D와 Platycodin D3로 효과적으로 전환시킬 수 있게 됨에 따라, 도라지차 조성물에 호흡기관련 질환 치료에 유효한 사포닌의 함유량을 높일 수 있는 장점이 있다.

따라서, 상기 도라지전처리단계(S₁₀₀)에서는 세척한 도라지를 50 내지 54℃의 온도에서 70 내지 74시간 동안 건조시키는 것이 가장 바람직하다.

다음으로, 마이크로파조사단계를 수행할 수 있다(S ₂₀₀ ).

상기 도라지전처리단계(S₁₀₀)에서 전처리된 도라지에 마이크로파를 조사하는 마이크로파조사단계(S₂₀₀)를 수행할 수 있다.

식물 속에는 여러 가지 효소들이 들어 있어 온도 습도 미생물의 존재 등과 같은 일정한 조건이 되면 자연적으로 발효가 일어나 식물을 구성하고 있는 모든 성분들은 가수분해(Hydrolysis)가 일어나 원자간 결합이나 분자간 결합이 깨어지게 된다. 또한 직접 열이나 전자기파와 같은 열에너지가 발생하는 열분해(Pyrolysis)도 식물을 구성하는 모든 분자 내부의 2차 결합이나 1차 결합이 마찬가지로 깨어지게 된다. 그러나 이런 분자나 원자 사이의 결합이라도 결합의 종류나 결합의 형태에 따라 깨어지는 데 필요한 에너지의 차이와 분위기 또는 촉매의 종류에 따라 달라지기 때문에 특정한 조건과 에너지의 상태에서는 원하는 상태의 물질로 전환이 가능하다.

특히, β-Glycosidase의 활성화가 이루어지면 마이크로파의 조사에 의해 식물 내의 온도가 올라가게 되어 Glucose를 하나씩 제거할 수 있기 때문에 원하는 물질로 전환이 가능하다.

본 발명은 도라지에 마이크로파를 조사함으로써 β-Glycosidase를 활성화시켜서 도라지에 포함된 유효성분인 Triterpenoid saponins 중 Platycoside E를 호흡기관련 질환 치료에 유효한 사포닌인 Platycodin D와 Platycodin D3로 전환하여 도라지에 함유된 호흡기 질환에 유효한 사포닌의 함량을 증강시키는 것을 목적으로 한다.

즉, 마이크로파(Microwave)를 이용하여 β-Glycosidase 효소가 원활하게 활성화되도록 함으로써 Platycoside E의 당 부분에 존재하는 Glucose를 하나 또는 두개를 제거하여 Platycodin D와 Platycodin D3로 전환시키는 것을 특징으로 할 수 있다. β-Glycosidase 효소의 활성화를 촉진하는 방법의 일환으로 단순히 온도를 높이는 것보다는 Microwave를 이용해서 ether bond의 rotational motion을 높이는 것이 더 효과적이다. 즉, 일반적인 열에 의한 가열은 도라지 전체가 가열되면서 분자 전체가 진동이나 rotational motion을 하지만 microwave에 의한 가열은 ether bond와 같은 부분에서 rotational motion이 먼저 일어나면서 Glucose가 떨어지게 되어 호흡기 질환에 유효한 Platycodin D3나 Platycodin D와 같은 Saponins으로 효과적으로 전환되는 장점이 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 마이크로파조사단계(S₂₀₀)에서는 도라지에 300㎒ 내지 300㎓의 마이크로파를 90 내지 150초 동안 조사하는 것을 특징으로 할 수 있다.

마이크로파조사단계(S₂₀₀)에서는 전처리된 도라지에 300㎒ 내지 300㎓의 마이크로파를 90 내지 150초 동안 조사하는 것이 바람직한데, 이는 도라지에 300㎒ 미만의 마이크로파를 90초 미만의 시간 동안 조사하는 경우에는 β-Glycosidase를 효율적으로 활성화시키지 못하는 문제점이 발생할 수 있기 때문이며, 도라지에 300㎓를 초과하는 마이크로파를 150초를 초과하는 시간 동안 조사하는 경우에는 Platycoside E가 Platycodin D와 Platycodin D3로 전환이 완료된 이후에도 과도하게 마이크로파를 조사하게 되어 기타 유효 성분이 파괴될 우려가 있기 때문이다.

즉, 본 발명에서는 전처리된 도라지에 마이크로파를 조사하되, β-Glycosidase의 활성 효율을 증진시켜 도라지에 포함된 유효성분인 Triterpenoid saponins 중 Platycoside E를 호흡기관련 질환 치료에 유효한 사포닌인 Platycodin D와 Platycodin D3로 효과적으로 전환시킬 수 있도록 마이크로파의 세기 및 조사 시간을 구체적으로 한정하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 상기 마이크로파조사단계(S₂₀₀)에서는 상기 도라지전처리단계(S₁₀₀)에서 전처리된 도라지에 300㎒ 내지 300㎓의 마이크로파를 90 내지 150초 동안 조사하는 것이 가장 바람직하다.

본 발명의 일 실시형태에 따라 도라지차 조성물을 제조하는 과정 중 마이크로파조사단계(S₂₀₀)에서 도라지에 조사하는 마이크로파의 세기 및 조사 시간을 구체적으로 한정하는 것은 [마이크로파 및 전자빔 조사에 따른 도라지 내 사포닌의 화학적 변화 관찰 시험(실시예 2)]의 결과를 토대로 설정한 내용이며, 이는 하기 실시예 2에 의해 보다 명확하게 이해될 수 있다.

다음으로, 전자빔조사단계를 수행할 수 있다(S ₃₀₀ ).

상기 마이크로파조사단계(S₂₀₀)에서 마이크로파가 조사된 도라지에 전자빔을 1회 이상 조사하는 전자빔조사단계(S₃₀₀)를 수행할 수 있다.

도라지에 마이크로파를 조사하는 경우 특정 사포닌의 함유량을 증가시킬 수 있으나, 도라지 내부에 남아있는 미생물들과 효소의 작용으로 인해 시간이 경과함에 따라 특정 사포닌의 함유량은 서서히 감소하게 되는 문제점이 발생한다.

따라서, 도라지 내에 함유량이 증가된 특정 사포닌의 함량을 장시간 일정하게 유지하기 위해서는 도라지 내부나 외부에 존재하는 미생물을 사멸시켜야 할 필요성이 있다. 다만, 미생물을 사멸시키기 위한 방법으로는 높은 열을 가하거나 약품처리를 해야 하지만 이런 방법들은 사포닌의 함량을 감소시키거나 식품으로 사용이 불가능한 문제점이 발생하게 된다.

이에 따라, 본 발명에서는 도라지를 차조성물로 가공하는 과정에서 도라지에 마이크로파 조사하여 호흡기관련 질환 치료에 유효한 사포닌의 함유량을 높인 뒤, 전자빔을 조사하는 공정을 포함하여 도라지 내의 미생물을 살균하고 β-Glycosidase의 활성을 억제함으로써 시간 경과에 따른 Platycodin D와 Platycodin D3의 함유량이 감소되는 것을 방지하였다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 전자빔조사단계(S₃₀₀)에서는 도라지에 4 내지 10kGy/㎏의 전자빔을 50 내지 70분 동안 조사하는 공정을 2회 이상 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.

이에 제한되는 것은 아니나, 상기 전자빔조사단계(S₃₀₀)에서는 도라지에 4 내지 10kGy/㎏의 전자빔을 60분 동안 조사하는 공정을 4회 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.

전자빔조사단계(S₃₀₀)에서는 마이크로파가 조사된 도라지에 4 내지 10kGy/㎏의 전자빔을 50 내지 70분 동안 조사하는 것이 바람직한데, 이는 도라지에 4kGy/㎏ 미만의 전자빔를 50분 미만의 시간 동안 조사하는 경우에는 도라지 내의 미생물을 살균하지 못하고 β-Glycosidase의 활성을 효율적으로 억제하지 못할 우려가 있기 때문이며, 도라지에 10kGy/㎏를 초과하는 전자빔을 70분을 초과하는 시간 동안 조사하는 경우에는 비용 및 공정상의 문제로 생산 효율성이 저감되는 문제점이 발생할 뿐만 아니라 식품 조성물로 사용할 수 없기 때문이다.

즉, 본 발명에서는 도라지차 조성물 제조과정 중 전자빔조사단계(S₃₀₀)에서 마이크로파가 조사된 도라지에 4 내지 10kGy/㎏의 전자빔을 적정 시간 및 적정 횟수로 조사함으로써 상당기간 β-Glycosidase의 활성을 억제할 수 있기 되어 최종적으로 제조된 도라지차 조성물을 오래 보관할 수 있는 장점이 있으며, 도라지차 조성물에 포함된 유효 사포닌의 함량도 장시간 일정하게 유지할 수 있는 장점이 있다.

따라서, 상기 전자빔조사단계(S₃₀₀)에서는 상기 마이크로파조사단계(S₂₀₀)에서 마이크로파가 조사된 도라지에 4 내지 10kGy/㎏의 전자빔을 50 내지 70분 동안 조사하는 공정을 2회 이상 수행하는 것이 가장 바람직하다.

본 발명의 일 실시형태에 따라 도라지차 조성물을 제조하는 과정 중 전자빔조사단계(S₃₀₀)에서 도라지에 조사하는 전자빔의 세기, 조사 기간 및 조사 횟수를 구체적으로 한정하는 것은 [전자빔 조사에 따른 도라지 내 사포닌 함유량 관찰 실험(실시예 3)]의 결과를 토대로 설정한 내용이며, 이는 하기 실시예 3에 의해 보다 명확하게 이해될 수 있다.

다음으로, 분쇄단계를 수행할 수 있다(S ₄₀₀ ).

상기 전자빔조사단계(S₃₀₀)에서 전자빔이 조사된 도라지를 분쇄하는 분쇄단계(S₄₀₀)를 수행할 수 있다.

본 발명에서는 마이크로파 및 전자빔이 조사된 도라지를 적정 크기로 분쇄함으로써 침출식 도라지차 조성물로 제조할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 분쇄단계(S₄₀₀)에서는 도라지를 2 내지 10㎜의 크기가 되도록 분쇄하는 것을 특징으로 할 수 있다.

분쇄단계(S₄₀₀)에서는 마이크로파 및 전자빔이 조사된 도라지를 2 내지 10㎜의 크기가 되도록 분쇄하는 것이 바람직한데, 이는 도라지를 2㎜ 미만의 크기가 되도록 분쇄하는 경우에는 침출식 도라지차를 제조하기 위하여 차조성물을 티백 용기에 포장한다 하더라도 침출과정에서 티백 용기 밖으로 빠져나올 수 있기 때문에 침출식 도라지차 조성물을 우려낸 찻물에 찌꺼기가 존재하게 되어 차를 말끔하게 즐길 수 없을 우려가 있으며, 깊은 맛을 내기 어려울 수 있기 때문이다. 또한, 도라지를 10㎜를 초과하는 크기가 되도록 분쇄하는 경우에는 최종적으로 제조된 침출식 도라지차 조성물의 침출 시간이 오래 걸리고 이에 따라 침출식 도라지차 조성물에서 발현되는 도라지의 향과 풍미가 저감되는 문제점이 발생할 수 있기 때문이다.

따라서, 상기 분쇄단계(S₄₀₀)에서는 상기 전자빔조사단계(S₃₀₀)에서 전자빔이 조사된 도라지를 2 내지 10㎜의 크기가 되도록 분쇄하여 도라지차 조성물로 제조하는 것이 가장 바람직하다.

이에 제한되는 것은 아니나, 상기 분쇄단계(S₄₀₀) 이후에는 도라지를 분쇄한 도라지차 조성물을 포장용지에 내장하여 밀봉하는 포장단계(S₅₀₀)를 수행할 수 있다.

즉, 상기 분쇄단계(S₄₀₀)에서 제조된 도라지차 조성물은 밀봉 포장되어 티백으로 제조될 수 있으며, 도라지차 조성물을 티백 용기에 일정량씩 내장한 후 밀봉할 수 있다.

상기 도라지차 조성물은 1.5 내지 2g씩 티백 용기에 포장될 수 있으며, 티백 용기는 주머니 형태를 가질 수 있고, 도라지차 조성물이 물에 우려날 수 있게 합성수지재질의 망이나 종이 부직포처럼 물의 소통이 가능한 재질로 제작될 수 있다.

또한, 도라지차 조성물이 밀봉 포장된 티백 용기를 외포장지로 추가 포장할 수 있다. 외포장지는 종이나 합성수지시트와 같이 유통과정에서 티백 용기 내의 도라지차 조성물을 보호할 수 있는 범위 내에서 여러 가지 다양한 재질과 형태로 마련될 수 있다.

상기의 방법으로 제조된 침출식 도라지차 조성물은 열수 또는 냉수에 일정 시간 침출시켜서 우려내고, 우려진 찻물을 마시는 방법으로 음용될 수 있다. 이러한 형태의 음용 방법은 우려낸 찻물에 찌꺼기가 전혀 존재하지 않아 말끔하게 차를 즐길 수 있으며, 사용, 보관 및 휴대의 편리성이 보다 증진되어 소비자의 선도호를 높일 수 있다.

이하, 다양한 형태에 따라 도라지차 조성물를 제조한 뒤, 마이크로파 및 전자빔 조사에 따른 도라지 내 사포닌의 화학적 변화 관찰 시험, 전자빔 조사에 따른 도라지 내 사포닌 함유량 관찰 실험 및 도라지차 조성물을 우려낸 찻물에 포함된 유효 사포닌의 함유량 관찰 실험을 실시하였으며, 본 발명의 일 실시형태에 따른 도라지차 조성물은 후술하는 실험에 의하여 보다 명확하게 이해될 수 있다.

도라지차 조성물 제조

1. 도라지, 시약 및 장치

도라지

도라지 시편은 2017년 10월 말에 채취하여 Tumbler 세척기에서 세척 후 52℃/72hr 건조 과정을 거친 제주도에서 생산된 2년근과 3년근 도라지를 사용하였다. 또한 Saponins 함량의 비교를 위해, 시중에서 판매되는 약용 도라지라고 불리는 제품 중 강원도산과 중국산도 구입하였다. 수집된 각 도라지는 물리적 또는 생육에 의한 크기 차이로 인한 Saponins 용출량의 차이를 줄이기 위해 각각 2kg의 도라지를 측량한 다음 성근 채를 이용해 잔뿌리와 미분을 제거하고, 1/100g의 오차를 지닌 저울을 이용해, 150g씩 포장하여 진공포장기를 이용해 각각 8개씩 총 16개의 시편을 만들었다.

시약

Acetic acid : Vinegar, 농도 6 내지 7%

Citric acid : Jungbunzlauer(Austria)제조 Citric acid anhydride 1Kg

Succinic acid : 99.0% 순도

L. Bacillus : 발효업체 제공

L. Bacillus natto : 미생물발효진흥원 제공

장치

초음파 온탕기 : 성동초음파(4,000㎖) 제작

Incubator : JEIO Tech(IB-15G)

Drying oven : JS Research사

Electron beam : 한국생산기술연구원 영천, EBILU-10-10, E-beam sterilization system

Microwave oven : LG전자 MR-305S(750w, 2.45GHz)

2. 물리적 방법으로 제조한 도라지차 조성물

Physical 1

도라지에 E-beam 장비를 이용하여 전자빔(electron beam)을 일정량(4.5kGy/㎏) 조사하는 행위를 1시간 간격으로 4회까지 실행 후 즉시 진공 포장하여 외부 환경에 의한 영향을 최소화하는 방식으로 제조하였다. 이하, ‘Phy1’으로 표기하였다.

Physical 2

도라지 각 150g을 유리판 위에 골고루 펴서 놓고 회전을 시킨 다음 Microwave oven을 이용하여 120초 또는 150초를 조사하였으며, 각 과정에서 열이 발생하여 시편에 주는 영향을 최소화하기 위하여 각 과정이 끝나면 유리판을 찬물로 세척을 하면서 상온으로 복귀시킨 후 다음 과정을 실행하는 방식으로 제조하였다. 이하, ‘Phy2’로 표기하였다.

3. 화학적 방법으로 제조한 도라지차 조성물

Chemical

식용으로 사용이 가능한 세가지의 약산(Weak acid)을 사용했으나 사전 시험한 결과 수용해도(Water solubility)가 낮은 석신산은 시험에서 제외하였다. 세가지의 약산은 하기 표 1과 같다. 이하, ‘Chem’으로 표기하였다.

초산은 시중에서 판매되는 식초를 구입한 것이므로 본래의 농도 그대로 활용하고 구연산은 8%와 10%의 농도를 시편의 제작하였다. 준비된 초산 또는 구연산액 400g을 초음파 열탕기에 넣어 20분간 사전 가열하여 시험액 전체의 농도와 온도(60℃)가 일정하게 유지되도록 하였다. 사전에 준비되어 진공 포장되어 있던 도라지 시편(150g)을 만들어진 채반 위에 얹어 필요한 시간 동안(30분, 60분, 240분) dipping과 steaming을 실시하였다. 시편은 냄새(잔류 유기산)를 제거하기 위해 Drying oven에 넣어 45℃/4hr 동안 가열하였다. 모든 공정을 끝낸 시편은 다시 진공포장기를 이용하여 진공 포장을 해서 더 이상의 진행을 최소화 하였다.

4. 생물학적 방법으로 제조한 도라지차 조성물

Biological

미생물을 이용한 발효는 L. Bacillus 원액을 증류수 200g에 2g을 넣어 농도를 조정하여 시편을 만들었으며, 42℃로 조정된 Incubator 속에서 24시간 동안 진행하였다. 24시간이 지난 발효된 시편은 표면의 미끄러운 물질을 그대로 둔 채 Oven 속에 넣어 100℃/3분 동안 가열하여 미생물을 죽인 다음 45℃/4hr 동안 건조를 하였다(대부분의 대장균류 유해 미생물들은 42℃가 넘으면 다 사멸하는 것으로 보고되고 있음). 모든 과정이 끝난 시편들에 대해서는 진공 포장을 하여 외부환경에 의한 Triterpenoid saponins 성분의 변화가 최소화되도록 한 다음 보관 및 측정을 하였다. 이하, ‘Bio’로 표기하였다.

마이크로파 및 전자빔 조사에 따른 도라지 내 사포닌의 화학적 변화 관찰 시험

1. 실험 방법

상기 실시예 1에서 제조된 시편(도라지차 조성물)을 H₂O 80w%와 EtOH(C₂H₅OH) 20w% 비율의 용제를 만들어 Triterpenoid saponins이 가장 잘 녹을 수 있도록 하였으며, 함침된 시료는 상온에 48시간 동안 방치하여 Triterpenoid saponins이 충분히 용출이 되도록 한 다음 측정을 하였다. UPLC 측정을 위해 시편을 Acetonitrile에 녹인 상태와, Microwave oven을 이용하여 도라지에 마이크로파를 조사하기 위한 준비 상태는 도 2의 사진과 같다. 용출된 액에 대한 측정은 UPLC-UV(210㎚)로 하였으며, Glucose와 Apiose의 Cleavage 정도를 알아보기 위해 2차 측정에서는 RI(Refractive Index) 측정도 실시하였다.

2. 실험 결과

마이크로파 및 전자빔 조사에 따른 도라지 내 사포닌의 화학적 변화를 관찰하기 위하여, 상기 실시예 1에서 제조된 시편(도라지차 조성물)에 대한 UPLC 측정 결과는 하기 표 2 및 표 3과 같다.

* Crude: 도라지 원물(1은 제주2년근, 2는 제주3년근),

* AA : Acetic Acid, CA : Citric Acid

* BF : Biological Fermentation

* MO : Microwave Oven

* Platycoside G1= DeapioPlatycoside E

* PDE : Platycoside E, PD : Platycodin D, PD3 : Platycodin D3

상기 표 2 및 표 3에 나타난 바와 같이, 측정된 Triterpenoid Saponins의 함량은 2년근이 3년근 보다는 27%이상 높은 것으로 나타났으며, Deapio 구조를 가진 Saponins의 함량이 높게 나타난 반면에 Bio, Phy1, Chem에 의한 전환에서는 부분적인 증가 외에는 모두 감소하였다. 또한, Phy2 방법에 의해서는 측정된 Saponins 전체량과 호흡기에 유효한 Saponins 모두의 양이 증가하는 것으로 확인되었다. 아울러, Platycodin D는 물리적 화학적 생물학적 방법을 이용해 전환을 해도 변화가 거의 없는 것으로 확인되었다.

상기 UPLC 실험 결과를 토대로 실시예 1에서 제조된 시편(도라지차 조성물) 내의 Platycodin D, Platycodin D3 및 Platycosdide E의 함유량에 대한 변화율은 하기 표 4 및 도 3과 같다.

일반적으로 건조된 도라지 무게의 1.8~2%는 조사포닌(Crude saponins)의 함량으로 간주되며 조사포닌의 30% 정도는 Platycodin D, Platycodin D3, Platycosdide E가 차지한다.

상기 표 4에서 나타난 바와 같이, 측정된 유효 Saponins의 양에 대한 신뢰성은 도라지의 Saponins을 측정한 일반적인 결과와 큰 차이가 없는 무난하다고 볼 수 있는 수준이지만, Ph2에 의한 전환에서 유효 Saponins의 함량이 아주 높게 나타남을 볼 수 있다.

즉, 도라지의 saponins은 도라지 내부에 존재하는 Organic acid 또는 잔존 미생물 그리고 온도와 시간의 영향에 의해 sugar moiety의 끝 부분으로부터 당이 하나 또는 두 개가 떨어지는 Hydrolysis가 일어나는 것으로 예측되며, Microwave(2.45GHz)에 의해 당을 떨어트림으로 인해 호흡기 질환에 유효한 Triterpenoid saponins으로 전환이 가능하며 그 효율은 60%이상이 될 수 있음을 확인하였다.

3. 실험 결과 분석

Crude 1과 Crude 2의 Platycosides E의 검출량이 아주 낮은 이유

준비된 시편은 장기(6개월 이상) 보관된 것이어서, 도라지 내부의 수분(H₂O)과 etherase에 의해 자연적인 hydrolysis가 일어나거나 유기산을 촉매로 하는 Hydrolysis가 일어나면서, Platycoside E의 C3에 부착되어 있던 Sugar moiety 중 Glucose가 하나씩 떨어지게 된다. 본래의 구조에서 당이 하나 떨어지게 되면 UV의 반사율과 흡수율이 달라짐으로 인해 다른 물질로 인식하게 되고, 미리 동일한 표준 물질을 투입해 두지 않을 경우에는, UV Detector에 검출이 되지 않는다.

도라지에 함유된 유기산의 종류 및 함유량은 하기 표 5와 같다.

도라지 속에는 유기산(Organic Acid)이 미량 포함되어 있으며, 이런 유기산들에 의해 Ether bond나 Ester bond의 파괴가 일어나는 Hydrolysis가 발생하게 된다. 일반적인 화학이론에서, Ether bond의 파괴는 Halogen족을 가진 강산(HI, HBr 등)에 의해서 분해된다고 알려져 있지만, 약산성의 유기산이 존재하는 분위기 아래에서도 ether bond의 Hydrolysis가 아주 느리게 소규모로 일어난다.

약산인 초산에 기본적인 분해 반응은(초산은 0.1mol의 농도에서 약 0.1%정도만 해리됨) 하기 화학식처럼 이루어지지만, 실제 초산의 1mole 중 2.5%만 반응이 일어나게 된다. 이렇게 생성된 Proton이 가수분해 반응에 참여하게 된다. 물론 초산(Acetic acid)뿐만 아니라 Citric Acid나 Succinic Acid도 마찬가지 역할을 하게 된다.

[화학식]

과 같은 ether bond에 존재하는 산소의 비공유 전자쌍은 산(Acid)이 수분과 만날 때 발생하는 수소이온(H⁺⁾에 의해 공격을 받아 R`를 떼어내는 대신에 H⁺를 수용하여

로 변하게 된다. 즉 R`이 떨어지는 과정에서 Hydrolysis라 불리는 화학적 변화가 발생한다.

이러한 Hydrolysis는 Ester bond

에서도 일어난다. 이 반응의 상세한 과정은 화학적으로 충분히 설명될 수 있는 과정이며, 유기물과 산의 관계에서 자연적으로 발생하는 Mechanism의 일환으로 하기 도 4와 같다. 이와 같이, Platycoside E에 Hydrolysis(가수분해)가 일어나면서 Apiose 또는 Glucose의 탈락이 일어나면서 DeapioPlatycoside E(Platycoside G1)로 또는 Platycodin D3로 변하게 되는 것이다.

일반적으로 도라지에 함유된 각 Triterpnoid saponins의 검출된 양과 비교해 보면, Platycoside E가 Hydrolysis에 의해 Platycoside G1으로 전환이 됨으로 인해 검출량이 낮아졌다고 결론을 내릴 수 있다.

DeapioPlatycoside E의 검출량이 높은 이유

Deapioplatycoside E(Platycoside G1)의 검출량이 높아진 것은 상기에서 Crude 1과 Crude 2의 Platycosides E의 검출량이 아주 낮은 이유와 연관된 것으로 Platycoside E의 C28의 Sugar moiety(당 부분)에서 가장 끝에 매달린 Apiose가 떨어지면 Deapioplatycoside E가 된다. 즉, Ether Cleavage가 일어나는 것이다. 자연 상태에서 보관된 Crude material이라고 하더라도 자연적으로 발생하는 Hydrolysis에 의해 Platycoside E의 Glucose가 떨어지면서 Platycoside G1(DeapioPlatycoside E)의 양이 늘어났다고 볼 수 있다.

Platycoside E의 검출량이 특히 낮은 이유

Platycoside E는 현재까지 알려진 도라지에 함유된 Triterpenoid saponins 중에서 분자량이 1,548로 가장 크다. 일반적으로, 분자량이 크면 Degradation의 가능성이 상대적으로 높아진다. 즉, 분자의 구조에서 가장 자리 부분에 위치하는 Side chain은 비록 Main chain과 공유결합을 하고 있지만 Translation/회전/진동/전자 운동 등에 의해 움직이면서 분자 자신 외의 주변의 분자에 의해 정전기적인 영향이나 물리적 영향을 받게 된다. 물론 고상에서는 진동에 의한 영향이 가장 크다고 볼 수 있다. 따라서 분자의 크기가 가장 큰 Platycoside E의 Sugar moiety에서 먼저 분해가 일어난 것으로 유추할 수 있다. 이는, 하기 도 5에 도시된 바와 같이 Platycoside E는 순수한 물이나 EtOH 또는 MeOH가 아니면 대체로 극성용매에 쉽게 용해되는 물질이기 때문이다.

(a) Biological Conversion

자연 상태에서 방치하여 자연 속의 미생물과 도라지 내부의 효소의 반응에 의해 발효가 일어나도록 한 시편과 Lacto Bacillus(인공적으로 추출된 미생물)에 의해 발효반응을 일으킨 시편과의 각 개별 Saponin의 함출량 측면에서는 차이가 있기는 하지만 큰 의미를 부여하기는 어렵다. 또한 Crude에 대비한 Triterpenoid saponins들의 변화량에 있어서도 Platycodin D를 제외하고는 감소를 보이고 있으며, 호흡기질환에 유효한 전체 saponins의 양도 오히려 27%와 21%의 감소를 보였다. 또한 Triterpenoid saponins의 함량 측정과는 별개로 발효를 할 경우 냄새로 인한 거부감이 발생하는 문제점이 발생한다.

(b) Physical Conversion (Electron beam bombarding)

PC3을 제외한 방법에서는 전체적으로 Triterpenoid Saponins의 감소가 나타났으며, PC3의 경우에도 Crude대비 전체 함량이불과 2%의 증가가 있는 것으로 확인되었다.

PC3를 이용한 방법에서, PD3는 17% PD는 9% 증가되었다. 이는 PC1에서 PC4까지 도달하는 과정에 가해진 Electron beam bombardment의 양이 Ether bond cleavage에 필요한 양보다 많은 것으로 유추된다.

(c) Physical conversion(Microwave Oven)

전체적으로 Triterpenoid saponins의 현저한 증가(70% 이상)가 발생하였다. 이는, MO에서 발생한 Microwave가 가진 Energy 총량이 Triterpenoid saponins을 증량시킬 수 있는 energy에 가장 근접한 것이었을 것으로 추정된다.

MO2방법에서는 호흡기에 유효한 Triterpenoid saponins이 58% 증가되는 것으로 확인되었다. 이 또한 가해지는 Microwaveenergy의 총량이 도라지의 Triterpenoid saponins의 conversion에 적절한 양에 근접한 것으로 추정된다.

MO2 방법에서는 Platycodin D3는 173% 증가하고, Platycodin D는 6%가 증가한 것은 MO1에서 각각 27% 증가 와 19% 증가한 것에 비추어 유효 Saponins의 증감을 보면 하기 표 6과 같이 MO2에서 확실하게 나타나는 것으로 확인되었다.

(d) Chemical Conversion (with Acetic acid or Citric acid)

Platycodin D와 D3의 검출량이 각각 약간씩 증가하거나 약간씩 감소하며 Deapi 구조를 가진 Triterpenoid saponins의 검출량도 감소를 하는 것으로 확인되었다.

또한, CC5의 방법에서만 측정된 Saponins 전체량은 3.2% Platycodin D와 Platycodin D3의 합계량은 33.8% 증가하는 것으로 확인되었다.

분석이유 종합

도라지에 함유된 Triterpenoid Saponins 중에서 호흡기 질환에 유효하다고 밝혀진 물질은 Platycodin D, Platycodin D3, Platycoside E 세가지 종류이다. 그러나 일반적으로 알려진 도라지에 함유된 상기 세가지 물질은 지역을 불문하고 대체로 비슷한 비율로 존재하며 건조된(7% 이하) 도라지 무게 기준으로 약 1.8 내지 2.0% 사이의 Crude saponins의 함유량 중에서 약 25 내지 28% 사이의 점유율을 보인다.

따라서 도라지에 함유된 호흡기 질환의 예방과 치료에 유효한 Triterpenoid saponins의 함량을 증가시키기 위한 방법의 일환으로, 실제 산업에 접목이 가능하고 효과가 높은 공법의 개발을 위하고자 물리적 화학적 생물학적 실험을 모두 실시하여, Microwave(2.45GHz: 12.2cm파장)를 일정시간 조사했을 때, 호흡기 질환 에 유효한 Platycodin D와 Platycosid D3 그리고 Platycoside E의 가장 효율적이고 높은 수준으로 Conversion이 이루어짐을 확인하였다.

전자빔 조사에 따른 도라지 내 사포닌 함유량 관찰 실험

실험 내용

건조된 도라지에 마이크로파를 가하여 β-Glycosidase의 활성화가 이루어지도록 한 후, 더 이상의 반응이 진행되지 않도록 24시간 뒤에 전자빔(Electron beam)을 10kGy/㎏를 조사하여 도라지 내부의 미생물을 살균하여 β-Glycosidase의 촉매 역할을 막은 뒤 유효 사포닌의 함유량을 측정하는 실험을 실시하였다.

사전 시험에서 식품에는 전자빔을 10kGy/㎏을 초과하는 세기로 가할 경우, 식품으로 사용할 수 없는 것을 확인하였다.

실험 공정

도라지 원물을 50℃에서 8시간 동안 건조시켜 함수율 7% 이하가 유지되도록 한 뒤, 상온에서 24시간 방치한다. 이후, 도라지에 전자빔(Electron beam) 4.5kGy/㎏를 2회 조사한 뒤 유효 사포닌의 함유량을 측정하고, 1주차, 2주차 및 4주차에 유효 사포닌의 함유량을 재측정하여 도라지 내 유효 사포닌 함유량의 변화를 관찰하였다.

실험 결과

전자빔 조사에 따른 도라지 내 사포닌 함유량을 관찰하는 실험을 실시한 결과는 하기 표 7 내지 10과 같다.

상기 표 7 내지 10에서 나타난 바와 같이, Platycoside E, Platycodin D3, Platycodin D의 함유량이 경시(24시간부터 4주(Week)동안) 변화에서 의미를 부여할 수 있을 정도의 변화가 없음을 확인하였다. 이에 따라, 도라지를 차조성물로 가공하는 과정에서 도라지에 마이크로파 조사하여 호흡기관련 질환 치료에 유효한 사포닌의 함유량을 높인 뒤, 전자빔을 조사하는 공정을 포함하여 도라지 내의 미생물을 살균하고 베타-글리코시다아제(β-Glycosidase)의 활성을 억제함으로써 시간 경과에 따른 플라티코딘 D(Platycodin D)와 플라티코딘 D3(Platycodin D3)의 함유량 감소를 방지할 수 있음을 확인하였다.

도라지차 조성물을 우려낸 찻물에 포함된 유효 사포닌의 함유량 관찰 실험

본 발명의 일 실시형태에 따라 제조된 도라지차 조성물과 시중에서 판매중인 도라지차 3종을 우린 찻물에 포함된 유효 사포닌의 함유량을 관찰하는 실험을 실시하였으며, 그 결과는 하기 표 11과 같다.

상기 표 11에 나타난 바와 같이, 4종의 도라지차 조성물을 70℃의 물 100㎖에 함침한 후, 방치하여 시간대별로 유효 사포닌의 함유량을 관찰한 결과, 본 발명의 일 실시형태에 따라 제조된 도라지차 조성물의 경우 유효 사포닌 함유량이 높을 뿐만 아니라 단시간 내에 찻물에 효과적으로 우러나는 것을 확인하였다.

결론적으로, 상기 실시예 1 내지 실시예 4의 실험을 실시한 결과를 통해, 본 발명의 일 실시형태에 따라 제조된 도라지차 조성물은 도라지를 차조성물로 가공하는 과정에서 도라지에 마이크로파를 조사하여 β-Glycosidase를 활성화시킴으로써 도라지에 포함된 유효성분인 Triterpenoid saponins 중 Platycoside E를 Platycodin D와 Platycodin D3로 전환하여 호흡기관련 질환 치료에 유효한 사포닌의 함유량을 높일 수 있는 장점이 있으며, 마이크로파 조사하여 호흡기관련 질환 치료에 유효한 사포닌의 함유량을 높인 뒤, 전자빔을 조사하는 공정을 포함하여 도라지 내의 미생물을 살균하고 β-Glycosidase의 활성을 억제함으로써 시간 경과에 따른 Platycodin D와 Platycodin D3의 함유량 감소를 방지할 수 있는 장점이 있음을 확인하였다.

이상, 실시예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 여러 가지 다양한 형태로 변형될 수 있고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함이 명백하다. 또한, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.

Claims (6)

1. 도라지를 세척하고 건조시키는 도라지전처리단계;
   상기 도라지전처리단계에서 전처리된 도라지에 300㎒ 내지 300㎓의 마이크로파를 90 내지 150초 동안 조사하는 마이크로파조사단계;
   상기 마이크로파조사단계에서 마이크로파가 조사된 도라지에 4 내지 10kGy/㎏의 전자빔을 50 내지 70분 동안 조사하는 공정을 2회 이상 수행하는 전자빔조사단계; 및
   상기 전자빔조사단계에서 전자빔이 조사된 도라지를 분쇄하는 분쇄단계;가 포함되는 것을 특징으로 하는 플라티코딘 D 또는 플라티코딘 D3의 함유량을 높인 도라지차 조성물의 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 도라지전처리단계에서는,
   세척한 도라지를 50 내지 54℃의 온도에서 70 내지 74시간 동안 건조시키는 것을 특징으로 하는 플라티코딘 D 또는 플라티코딘 D3의 함유량을 높인 도라지차 조성물의 제조방법.
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 분쇄단계에서는,
   도라지를 2 내지 10㎜의 크기가 되도록 분쇄하는 것을 특징으로 하는 플라티코딘 D 또는 플라티코딘 D3의 함유량을 높인 도라지차 조성물의 제조방법.
6. 청구항 1, 청구항 2 또는 청구항 5 중 어느 한 항의 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 플라티코딘 D 또는 플라티코딘 D3의 함유량을 높인 도라지차 조성물.

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