KR102259131B1 - 베타-글루코시다아제와 유산균주를 이용한 진세노사이드 컴파운드 K, Rd, Rg3 증진된 발효 홍삼 농축액의 제조방법 - Google Patents
베타-글루코시다아제와 유산균주를 이용한 진세노사이드 컴파운드 K, Rd, Rg3 증진된 발효 홍삼 농축액의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 β-glucosidase와 유산균주를 이용한 발효 홍삼 농축액의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 홍삼 농축액을 락토바실러스 사케이, 락토바실러스 플란타룸, 비피도박테리움 락티스 및 스트렙토코쿠스 써모필루스로 배양하여 제조된 발효 홍삼 농축액이 기존 유산균 또는 발효균주로 제조된 발효 홍삼 농축액과 비교하여 인체 흡수가 용이한, 진세노사이드 Rg3, Rd 및 CK의 함량이 유의적으로 증가하므로, 본 발명의 방법은 체내흡수가 용이한 발효 홍삼 농축액 제조에 유용하게 사용될 수 있다.
Description
본 발명은 β-글루코시다아제(β-glucosidase)와 유산균주를 이용한 발효 홍삼 농축액의 제조방법에 관한 것이다.
인삼은 두릅나무과 인삼속 식물의 뿌리를 말한다. 재배산지에 따라 고려인삼(한반도), 미국삼(미국 및 캐나다), 전칠삼(중국), 죽절삼(일본) 등의 명칭으로 불리우며, 인삼의 원형을 유지하는 1차 가공방법에 따라 수삼, 홍삼, 백삼, 당삼 및 봉밀삼 등으로 구분된다.
고려인삼(Panax ginseng C.A. Meyer)은 과거부터 우리나라를 비롯하여 중국, 일본 등에서 주로 건강증진을 위한 목적으로 널리 사용하여 왔다. 인삼의 유효성분들은 인삼의 종류, 뿌리 부위, 수확 년생, 수확 시기, 제조방법에 따라 현저한 차이가 있는 것으로 알려져 있는데, 인삼의 연근별로는 일반적으로 저년근에는 당 함량이 많고 고년근에서는 사포닌 함량이 많은 것으로 알려져 있다. 또한, 수삼을 그대로 건조시킨 백삼과 증기로 쪄서 건조시킨 홍삼 간에는 조사포닌 함량이나 진세노사이드의 종류에서 차이를 보이는 것으로 알려져 있다.
건강기능식품에서 말하는 '홍삼'은 인삼을 원재료로 사용하여, 말리지 않은 수삼을 증기 또는 기타 방법으로 쪄서 익혀 말린 것이다. 이를 분말화하거나 물이나 주정으로 추출하고 농축 또는 발효하여 식용에 적합하도록 만들어야 하며, 진세노사이드 Rg1과 Rb1의 합이 0.8 ㎎/g 내지 34 ㎎/g이 되도록 관리하여야 한다.
인삼 및 홍삼의 효능 성분으로 알려진 것은 사포닌(saponin)이다. 인삼 및 홍삼의 사포닌은 배당체의 일종으로 다른 식물에서 발견되는 사포닌과는 다른 특이한 화학구조로 되어 있으며, 그 효능도 크게 차이가 난다. 인삼 및 홍삼의 사포닌은 타 식물계 사포닌과 구분하기 위해 인삼(ginseng) 배당체(glycoside)라는 의미로 '진세노사이드(Ginsenoside)'라고 부른다.
진세노사이드의 90 ％ 이상을 차지하는 고분자(major) 진세노사이드는 큰 크기로 인하여 생체 내에서의 흡수율이 매우 낮다. 따라서 진세노사이드의 약효를 증대시키기 위해서 고분자 진세노사이드를 상대적으로 흡수도 잘 되고 약효도 더 뛰어난 저분자(minor) 진세노사이드로 전환시키는 과정이 필요하다. 즉, 고분자 진세노사이드는 생체 내에서 효과적으로 생리적 활성을 나타내기 위하여 글루코스(glucose)를 제거하는 전환과정이 요구된다.
2004년 한국식품영양학과학회에 보고된 "한국인의 장내 미생물에 의한 사포닌 분해 능력의 개인차"라는 논문에 따르면, 한국인 중 37.5 ％는 사포닌을 분해할 수 있는 효소가 아예 없거나 효소 성분 중 일부가 결여되어 사포닌을 제대로 분해할 수 없는 상태인 것으로 나타났다. 그러므로 사포닌 분해효소가 아예 없거나 적은 사람은 아무리 인삼이나 홍삼을 많이 복용하여도 인체에서 활용이 되지 못하고 배설하게 되므로, 장내 미생물에 의해 사전에 분해된 사포닌을 섭취하는 것이 좋다. 즉 발효 홍삼을 섭취하는 것이 권장되는 것이다.
발효 홍삼은 사포닌의 균형적인 대사에 도움을 준다. 디올계 사포닌은 신체를 안정화시키고 면역력을 높이며 지나친 것은 낮추어 정상화하는 작용을 하고, 트리올계 사포닌의 경우 혈액순환을 좋게 하고 원기를 높이며 활력을 주는 서로 보완하며 상반되는 작용을 하고 있다. 만약 장내 균총이 불안정하여 디올계와 트리올계 사포닌 중 한쪽만 대사시키거나 둘 다 대사시키지 못하면 사포닌 흡수에 불균형이 오고, 따라서 인삼을 복용하여도 효과가 떨어질 수 있으며 일부 사람은 열이 나거나 답답함 등의 불편한 경험을 하게 된다. 그러나, 외부에서 디올계와 트리올계 사포닌을 균형적으로 대사시켜 신체에 흡수시켰을 경우에는 인삼 및 홍삼이 가지고 있는 본연의 효능을 모두 볼 수 있으며, 그 외 부작용 등이 현저히 줄어든다는 연구결과들이 보고되고 있다.
이에, 본 발명자들은 높은 체내 흡수율을 가진 저분자 진세노이드를 다량 함유하는 발효 홍삼 농축액을 개발하기 위해 노력한 결과, β-글루코시다아제와 락토바실러스 사케이(Lactobacillus sakei), 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum), 비피도박테리움 락티스(Bifidobacterium lactis) 및 스트렙토코쿠스 써모필루스(Streptococcus thermophilus)로 이루어진 유산균이 고분자 진세노사이드를 저분자 진세노사이드로 전환하는 능력이 우수함을 확인하여, 상기 효소 및 유산균을 체내 흡수가 용이한 발효 홍삼 농축액 제조에 유용하게 이용될 수 있음을 밝힘으로써, 본 발명을 완성하였다.
MI NA JO et al. BIOCONVERSION OF GINSENOSIDE RB1 TO THE PHARMACEUTICAL GINSENOSIDE COMPOUND K USING ASPERGILLUS USAMII KCTC 6954. Korean J. Microbiol. Biotechnol, 2014, 42(4), 347-353
본 발명은 β-글루코시다아제(β-glucosidase)와 락토바실러스 사케이(Lactobacillus sakei), 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum), 비피도박테리움 락티스(Bifidobacterium lactis) 및 스트렙토코쿠스 써모필루스(Streptococcus thermophilus)를 이용한 발효 홍삼 농축액의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 1) 인삼 농축액을 제조하는 단계; 2) 상기 단계 1)의 인삼 농축액을 효소와 30℃ 내지 40℃에서 2 일 내지 4 일간 1차 배양하는 단계; 및 3) 상기 단계 2)의 1차 배양된 인삼 농축액을 락토바실러스 사케이(Lactobacillus sakei), 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum), 비피도박테리움 락티스(Bifidobacterium lactis) 및 스트렙토코쿠스 써모필루스(Streptococcus thermophilus)로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 유산균과 30℃ 내지 40℃에서 10 시간 내지 15 시간 2차 배양하는 단계를 포함하는 발효 인삼 농축액 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 β-글루코시다아제(β-glucosidase), 락토바실러스 사케이, 락토바실러스 플란타룸, 비피도박테리움 락티스 및 스트렙토코쿠스 써모필루스를 유효성분으로 함유하는 인삼 발효용 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 β-글루코시다아제(β-glucosidase)와 락토바실러스 사케이(Lactobacillus sakei), 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum), 비피도박테리움 락티스(Bifidobacterium lactis) 및 스트렙토코쿠스 써모필루스(Streptococcus thermophilus)로 이루어진 유산균은 고분자 진세노사이드를 체내흡수가 용이한 저분자 진세노사이드인 Rg3, Rd 및 CK(Compound K)로 전환시킬 수 있으므로, 상기 효소 및 유산균을 발효 인삼 농축액 제조에 유용하게 이용할 수 있다.
도 1은 효소를 이용하여 발효된 홍삼 농축액의 성분 변화를 확인한 도이다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명은
1) 인삼 농축액을 제조하는 단계;
2) 상기 단계 1)의 인삼 농축액을 효소와 30℃ 내지 40℃에서 2 일 내지 4 일간 1차 배양하는 단계; 및
3) 상기 단계 2)의 1차 배양된 인삼 농축액을 락토바실러스 사케이(Lactobacillus sakei), 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum), 비피도박테리움 락티스(Bifidobacterium lactis) 및 스트렙토코쿠스 써모필루스(Streptococcus thermophilus)로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 유산균과 30℃ 내지 40℃에서 10 시간 내지 15 시간 2차 배양하는 단계를 포함하는 발효 인삼 농축액 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 β-글루코시다아제, 락토바실러스 사케이, 락토바실러스 플란타룸, 비피도박테리움 락티스 및 스트렙토코쿠스 써모필루스를 유효성분으로 함유하는 인삼 발효용 조성물을 제공한다.
상기 단계 1)의 인삼농축액은 하기 방법에 의해 제조되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다;
a) 인삼에 추출용매를 가하여 추출하는 단계;
b) 단계 a)의 추출물을 여과하는 단계; 및
c) 단계 b)의 여과물을 농축하는 단계.
상기 단계 a)의 인삼은 재배한 것 또는 시판되는 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 또한, 상기 인삼은 종류 및 원산지 등으로 특별히 한정하지 않는다. 상기 인삼은 인삼(Panax ginseng C.A. Meyer) 그 자체 및 인삼 가공물을 모두 사용할 수 있으며, 예를 들어, 수삼, 홍삼, 홍미삼, 백삼, 미삼, 화기삼, 전칠삼, 죽절삼, 삼엽삼 및 히말라야삼일 수 있다. 또한, 상기 인삼은 필요에 따라 통상의 방법으로 멸균시켜 사용할 수도 있다.
상기 상기 단계 a)의 추출용매는 물, 알코올 또는 이의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 알코올로는 C1 내지 C2의 알코올을 이용하는 것이 바람직하다. 상기 추출용매는 인삼의 무게에 대하여 1 배 내지 20 배 첨가하여 추출하는 것이 바람직하며, 3 배 내지 10 배 첨가하여 추출하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 상기 추출은 온도에 크게 영향을 받지 아니하므로, 다양한 온도범위(예를 들어, 실온을 포함한 20℃ 내지 100℃ 등)에서 열수추출, 초음파 추출, 환류 냉각 추출 등의 방법으로 수행될 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 아울러 추출시간은 추출방법에 따라 상이하지만, 약 1 시간 내지 10 시간 범위에서 단회 또는 복수회로 수행될 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
상기 단계 c)의 농축은 상기 인삼 추출액만을 가압추출기에 넣고 40℃ 내지 80℃의 온도로 진공농축하는 것이 바람직하며, 45℃ 내지 60℃의 온도에서 진공농축하는 것이 보다 바람직하다. 농축시간은 방법에 따라 상이하지만, 약 8 시간 내지 24 시간 범위에서 가열농축시킨다. 상기 농축은 진공농축, 가열농축, 냉동농축 등의 방법으로 수행될 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 제조방법에 있어서, 단계 2)의 인삼 농축액은 정제수 2 배 내지 20 배를 가하여 희석하는 것이 바람직하며, 4 배 내지 15 배 가하여 희석하는 것이 보다 바람직하고, 6 배 내지 10 배 가하여 희석하는 것이 보다 더 바람직하다.
상기 단계 2)의 효소는 β-글루코시다아제(β-glucosidase), 펙티나아제(pectinase) 및 셀룰라아제(cellulase)로 구성된 군에서 선택되는 것이 바람직하고, β-글루코시다아제(β-glucosidase)를 이용하는 것이 더욱 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. β-글루코시다아제(β-glucosidase)는 이당류 이상의 사슬형 다당류의 당을 가수분해하는 효소로서, 본 발명의 β-글루코시다아제(β-glucosidase)는 고분자 진세노사이드를 저분자 진세노사이드로 전환하는 활성을 갖는다. 상기 단계 2)의 효소는 전체 인삼 농축액 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 내지 5.0 중량부 첨가되는 것이 바람직하고, 0.3 중량부 내지 1.0 중량부 첨가되는 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 제조방법에 있어서, 단계 2)의 효소처리된 인삼 농축액은 22℃ 내지 52℃에서 12 시간 내지 180 시간 동안 배양하는 것이 바람직하며, 26℃ 내지 45℃에서 1 일 내지 6 일 동안 배양하는 것이 보다 바람직하고, 30℃ 내지 40℃에서 2 일 내지 4 일 동안 배양하는 것이 보다 더 바람직하다.
상기 단계 2)의 1차 배양된 인삼 농축액은 배양 후 80℃ 내지 99℃에서 15 분 내지 45 분간 살균하는 단계를 포함하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 상기 살균하는 단계는 상기 효소의 활성을 억제하는 역할을 할 수 있다.
본 발명의 제조방법에 있어서, 단계 3)의 유산균은 엔테로코커스 패시움(Enterococcus faecium), 스트렙토코쿠스 써모필루스(Streptococcus thermophilus), 비피도박테리움 락티스(Bifidobacterium lactis), 비피도박테리움 비피덤(Bifidobacterium bifidum), 락토바실러스 아시도필루스(Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum), 락토바실러스 사케이(Lactobacillus sakei), 락토바실러스 파라카세이(Lactobacillus paracasei)로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 유산균을 사용할 수 있으나, 유의적인 활성을 위해서는 락토바실러스 사케이, 락토바실러스 플란타룸, 비피도박테리움 락티스 및 스트렙토코쿠스 써모필루스로 구성된 유산균 혼합물을 사용하여야하며, 락토바실러스 사케이 : 락토바실러스 플란타룸 : 비피도박테리움 락티스 : 스트렙토코쿠스 써모필루스를 1：0.9∼1.1：0.9∼1.1：0.9∼1.1의 중량비로 함유하거나, 보다 구체적으로는 1：1：1：1의 중량비로 함유하는 것이 바람직하다.
상기 단계 3)의 2차 배양은 25℃ 내지 50℃에서 6 시간 내지 72 시간 배양하는 것이 바람직하고, 30℃ 내지 40℃에서 12 시간 내지 24 시간 배양하는 것이 더욱 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 상기 3차 배양 단계에서 유산균은 녹여서 투입하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
한편, 상기 락토바실러스 사케이는 락토바실러스 사케이 CKDHC 0802인 것이 바람직하고, 상기 락토바실러스 플란타룸은 락토바실러스 플란타룸 CKDHC 0801인 것이 바람직하다. 또한, 상기 락토바실러스 사케이 CKDHC 0802는 한국미생물보존센터에 2008년 12월 18일자로 기탁된 락토바실러스 사케이 KFCC11435P이고, 상기 락토바실러스 플란타룸 CKDHC 0801은 한국미생물보존센터에 2008년 12월 18일자로 기탁된 락토바실러스 플란타룸 KFCC11434P이다.
상기 단계 3)의 유산균은 1차 배양된 인삼 농축액 100 중량부에 대하여 0.0001 중량부 내지 0.01 중량부 첨가되는 것이 바람직하고, 0.0005 중량부 내지 0.005 중량부로 첨가되는 것이 보다 바람직하다.
상기 단계 3)의 2차 배양된 인삼 농축액은 배양 후 80℃ 내지 99℃에서 30 분 내지 100 분간 살균하는 것이 바람직하며, 45 분 내지 75 분간 살균하는 것이 보다 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 상기 살균하는 단계는 상기 유산균의 활성을 억제하는 역할을 할 수 있다.
본 발명의 구체적인 실시예에서, 본 발명자들은 홍삼 농축액을 제조한 후, 다양한 효소 및/또는 유산균주를 이용하여 발효 홍삼 농축액을 제조하였다.
또한, 본 발명자들은 다양한 효소 중, 저분자 진세노사이드로 전환시키는 능력이 우수한 효소를 확인한 결과, β-글루코시다아제를 이용하여 홍삼 농축액을 발효시킨 경우 진세노사이드 Rg3 및 CK(Compound K)가 유의적으로 증가하는 것을 확인하였다.
아울러, 본 발명자들은 홍삼의 고분자 진세노사이드를 저분자 진세노사이드로 전환시키는 능력을 증가시키기 위하여 상기 β-글루코시다아제와 다양한 유산균주를 이용하여 홍삼 농축액을 발효시킨 결과, β-글루코시다아제와 유산균주인 락토바실러스 사케이, 락토바실러스 플란타룸, 비피도박테리움 락티스 및 스트렙토코쿠스 써모필루스를 이용했을 경우, 효소 단독 또는 유산균 단독으로 발효시킨 군과 비교하여 진세노사이드 Rg3, Rd 및 CK 함량이 유의적으로 증가되는 것을 확인하였다.
따라서, β-글루코시다아제, 락토바실러스 사케이, 락토바실러스 플란타룸, 비피도박테리움 락티스 및 스트렙토코쿠스 써모필루스는 홍삼 내 고분자 진세노사이드를 체내흡수가 용이한 저분자 진세노사이드로 전환시키므로, 상기 효소 및 유산균을 체내 흡수가 용이한 발효홍삼을 제조하는데 유용하게 사용될 수 있다.
아울러, 본 발명은 본 발명의 방법으로 제조된 발효홍삼 농축액을 포함하는 식품 조성물을 제공한다.
본 발명의 발효홍삼 농축액이 첨가되는 식품의 종류에는 특별한 제한은 없다. 상기 물질을 첨가할 수 있는 식품의 예로는 드링크제, 육류, 소시지, 빵, 비스킷, 떡, 초콜릿, 캔디류, 스낵류, 과자류, 피자, 라면, 기타 면류, 껌류, 아이스크림류를 포함한 낙농제품, 각종 스프, 음료수, 알코올 음료 및 비타민 복합제, 유제품 및 유가공 제품 등이 있으며, 통상적인 의미에서의 건강기능식품을 모두 포함한다.
본 발명의 발효홍삼 농축액은 식품에 그대로 첨가하거나 다른 식품 또는 식품 성분과 함께 사용될 수 있고, 통상적인 방법에 따라 적절하게 사용될 수 있다. 유효 성분의 혼합량은 그의 사용 목적(예방 또는 개선용)에 따라 적합하게 결정될 수 있다. 일반적으로, 건강기능식품 중의 상기 발효홍삼 농축액의 양은 전체 식품 중량의 0.1 중량부 내지 90 중량부로 가할 수 있다. 그러나 건강 및 위생을 목적으로 하거나 또는 건강 조절을 목적으로 하는 장기간의 섭취의 경우에는 상기 양은 상기 범위 이하일 수 있으며, 안전성 면에서 아무런 문제가 없기 때문에 유효성분은 상기 범위 이상의 양으로도 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 건강식품 조성물이 음료 조성물인 경우, 지시된 비율로 필수 성분으로서 상기 발효홍삼 농축액을 함유하는 것 이외에는 다른 성분에는 특별한 제한이 없으며 통상의 음료와 같이 여러 가지 향미제 또는 천연 탄수화물 등을 추가 성분으로서 함유할 수 있다. 상술한 천연 탄수화물의 예는 모노사카라이드, 예를 들어, 포도당, 과당 등; 디사카라이드, 예를 들어 말토스, 슈크로스 등; 및 폴리사카라이드, 예를 들어 덱스트린, 시클로덱스트린 등과 같은 통상적인 당, 및 자일리톨, 소르비톨, 에리트리톨 등의 당알콜이다. 상술한 것 이외의 향미제로서 천연 향미제(타우마틴, 스테비아 추출물(예를 들어 레바우디오시드 A, 글리시르히진 등) 및 합성 향미제(사카린, 아스파르탐 등)를 유리하게 사용할 수 있다. 상기 천연 탄수화물의 비율은 본 발명의 조성물 100 g 당 일반적으로 약 1 g 내지 20 g, 바람직하게는 약 5 g 내지 10 g이다.
또한, 본 발명에 따른 건강식품 조성물은 여러 가지 영양제, 비타민, 광물(전해질), 합성 풍미제 및 천연 풍미제 등의 풍미제, 착색제 및 중진제(치즈, 초콜릿 등), 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알코올, 탄산음료에 사용되는 탄산화제 등을 함유할 수 있다. 그 밖에 천연 과일 쥬스 및 과일 쥬스 음료, 및 야채 음료의 제조를 위한 과육을 함유할 수 있다.
이러한 성분은 독립적으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 이러한 첨가제의 비율은 제한되지 않으나, 본 발명의 발효 홍삼 농축액 100 중량부 당 0.1 중량부 내지 약 20 중량부의 범위에서 선택되는 것이 일반적이다.
이하, 본 발명을 실시예, 비교예 및 실험예에 의해 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예, 비교예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예, 비교예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> 홍삼 농축액의 제조
홍삼근(종근당 건강, 한국) 70 g, 홍미삼(종근당 건강, 한국) 30 g을 혼합한 후, 8 배의 정제수를 가하고 80℃에서 가압추출기로 10 시간 동안 추출하여 홍삼 추출액을 제조하였다. 또한 가압추출기에 홍삼이 있는 상태로 동일하게 5 번 반복 추출하였다. 그런 다음, 상기 홍삼 추출액만을 가압추출기에 넣고 70℃에서 20 시간 동안 가열 농축시켜 인삼 농축액을 제조하였다.
<실시예 2> 효소를 이용한 발효 홍삼 농축액의 제조
상기 <실시예 1>에서 제조한 홍삼 농축액 50 ㎖에 물 340 ㎖를 가하고, β-글루코시다아제, 펙티나아제 또는 셀룰라아제를 각각 액량의 0.3 ％인 1.17 g 투입한 다음, 37℃에서 72 시간 동안 배양하였다. 얻어진 배양액을 90℃에서 30 분간 살균한 후, 진공감압 농축하여 각각의 효소로 제조된 발효 홍삼 농축액을 제조하였다.
<실시예 3> β-글루코시다아제 및 유산균을 이용한 발효 홍삼 농축액의 제조
상기 <실시예 1>에서 제조한 홍삼 농축액 50 ㎖에 물 340 ㎖를 가하고, β-glucosidase를 액량의 0.3 ％인 1.17 g을 투입한 다음, 37℃에서 72 시간 동안 배양하였다. 얻어진 배양액을 90℃에서 30 분간 살균하였다. 살균이 완료된 배양액에 락토바실러스 사케이, 락토바실러스 플란타룸, 비피도박테리움 락티스 및 스트렙토코쿠스 써모필루스를 동량으로 혼합한 후, 액량의 0.001 ％ 접종하고 37℃에서 12 시간 동안 배양하였다. 얻어진 배양액을 90℃에서 30 분간 살균한 후, 진공감압 농축하여 발효 홍삼 농축액을 제조하였다.
<비교예 1> 락토바실러스 사케이를 이용한 발효 홍삼 농축액의 제조
상기 <실시예 1>에서 제조한 홍삼 농축액 50 ㎖에 물 340 ㎖를 가하고, 락토바실러스 사케이를 액량의 0.001 ％ 접종한 다음, 37℃에서 12 시간 동안 배양하였다. 얻어진 배양액을 90℃에서 1 시간 동안 살균한 후, 진공감압 농축하여 발효 홍삼 농축액을 제조하였다.
<비교예 2> 락토바실러스 플란타룸을 이용한 발효 홍삼 농축액의 제조
상기 <실시예 1>에서 제조한 홍삼 농축액 50 ㎖에 물 340 ㎖를 가하고, 락토바실러스 플란타룸을 액량의 0.001 ％ 접종한 다음, 37℃에서 12 시간 동안 배양하였다. 얻어진 배양액을 90℃에서 1 시간 동안 살균한 후, 진공감압 농축하여 발효 홍삼 농축액을 제조하였다.
<비교예 3> 락토바실러스 사케이 및 락토바실러스 플란타룸을 이용한 발효 홍삼 농축액의 제조
상기 <실시예 1>에서 제조한 홍삼 농축액 50 ㎖에 물 340 ㎖를 가하고, 락토바실러스 사케이 및 락토바실러스 플란타룸을 액량의 0.001 ％ 접종한 다음, 37℃에서 12 시간 동안 배양하였다. 얻어진 배양액을 90℃에서 1 시간 동안 살균한 후, 진공감압 농축하여 발효 홍삼 농축액을 제조하였다.
<비교예 4> 스트렙토코쿠스 써모필루스를 이용한 발효 홍삼 농축액의 제조
상기 <실시예 1>에서 제조한 홍삼 농축액 50 ㎖에 물 340 ㎖를 가하고, 스트렙토코쿠스 써모필루스를 액량의 0.001 ％ 접종한 다음, 37℃에서 12 시간 동안 배양하였다. 얻어진 배양액을 90℃에서 1 시간 동안 살균한 후, 진공감압 농축하여 발효 홍삼 농축액을 제조하였다.
<비교예 5> 비피도박테리움 락티스를 이용한 발효 홍삼 농축액의 제조
상기 <실시예 1>에서 제조한 홍삼 농축액 50 ㎖에 물 340 ㎖를 가하고, 비피도박테리움 락티스를 액량의 0.001 ％ 접종한 다음, 37℃에서 12 시간 동안 배양하였다. 얻어진 배양액을 90℃에서 1 시간 동안 살균한 후, 진공감압 농축하여 발효 홍삼 농축액을 제조하였다.
<비교예 6> 락토바실러스 사케이, 락토바실러스 플란타룸 및 β-글루코시다아제를 이용한 발효 홍삼 농축액의 제조
유산균주로서 락토바실러스 사케이, 락토바실러스 플란타룸을 사용하여, 상기 <실시예 3>과 동일한 방법으로 발효 홍삼 농축액을 제조하였다.
<비교예 7> 락토바실러스 사케이, 락토바실러스 플란타룸, 비피도박테리움 락티스 및 β-글루코시다아제를 이용한 발효 홍삼 농축액의 제조
유산균주로서 락토바실러스 사케이, 락토바실러스 플란타룸, 비피도박테리움 락티스를 사용하여, 상기 <실시예 3>과 동일한 방법으로 발효 홍삼 농축액을 제조하였다.
<비교예 8> 락토바실러스 사케이, 락토바실러스 플란타룸, 스트렙토코쿠스 써모필루스 및 β-글루코시다아제를 이용한 발효 홍삼 농축액의 제조
유산균주로서 락토바실러스 사케이, 락토바실러스 플란타룸, 스트렙토코쿠스 써모필루스를 사용하여, 상기 <실시예 3>과 동일한 방법으로 발효 홍삼 농축액을 제조하였다.
<실험예 1> 효소를 이용한 발효 홍삼 농축액의 성분 변화 확인
상기 <실시예 2>에서 제조한 β-글루코시다아제, 펙티나아제 또는 셀룰라아제를 각각 이용하여 제조된 발효 홍삼 농축액을 실험군으로 하고, 아무런 처리를 하지 않은 홍삼 농축액(실시예 1)을 대조군으로 하여 실험군과 대조군에 함유된 진세노사이드 성분 함량을 측정하였다.
구체적으로, 효소를 투입한 각각의 발효 홍삼 농축액 5 g을 정밀히 달아 100 ㎖의 농축플라스크에 취하고, 감압농축 후 수포화 부탄올 50 ㎖를 가하여 환류 냉각기를 붙여 수욕 중에서 70℃로 1 시간 가열 추출한 다음 냉각한 후 여과하고 잔류물에 대하여 같은 조작을 계속 2회 반복하였다. 여지는 수포화 부탄올 10 ㎖로 세척하고 여액 및 세척액을 합하여 250 ㎖ 분액깔때기에 넣고 물 20 ㎖로 잘 진탕시켜 수세하였다. 수포화 부탄올 추출액 전액을 미리 항량으로 한 농축플라스크에 옮겨 수욕 중에서 감압농축하여 부탄올을 제거한 다음 그 잔류물에 에테르 50 ㎖를 넣고 환류냉각기를 붙여 수욕 중에서 36℃로 30 분간 가열하여 탈지시킨 후 에테르를 제거하였다. 얻어진 잔류물에 10 배의 메탄올을 가하여 완전히 용해한 다음 필터(45 ㎛)를 사용하여 여과한 다음 고속액체크로마토그래피(HPLC)로 진세노사이드 성분을 정량분석하였으며, 상기 HPLC 조건은 다음과 같다.
기구 : HPLC Analytical System
칼럼 : ACE 5 C18 (250×4.6 ㎜ ID) × 5 ㎛
이동상 A: DW
이동상 B: Acetonitrile
유속 : 1.2 ㎖/min
검출기 : UV
| 항목 | 진세노사이드(㎎/g) | |||
| 실시예 1 | 실시예 2 | |||
| 홍삼 농축액 | β-글루코시다아제 + 홍삼 농축액 |
펙티나아제 + 홍삼 농축액 |
셀룰라아제 + 홍삼 농축액 |
|
| 진세노사이드 Rb1 | 8.583 | 1.819 | 0.535 | 0.732 |
| 진세노사이드 Rg1 | 2.136 | 1.226 | 0.736 | 0.689 |
| 진세노사이드 Rd | 0.724 | 3.808 | 0.151 | 0.462 |
| 진세노사이드 Rg3 | 1.505 | 2.056 | 0.092 | 0.373 |
| Compound K | 0.041 | 2.781 | 불검출1) | 불검출 |
1) 0.01 ㎎/g 이하는 불검출된다.
그 결과, [표 1] 및 [도 1]에서 나타낸 바와 같이, <실시예 2>의 β-글루코시다아제를 투입하여 제조된 발효 홍삼 농축액의 경우, 아무런 처리를 하지 않은 홍삼 농축액(실시예 1)에 비해 저분자 진세노사이드인 Rd, Rg3 및 CK의 함량이 유의하게 증가된 것을 확인하였다.
<실험예 2> 유산균주를 이용한 발효 홍삼 농축액의 성분 변화 확인
상기 <비교예 1 내지 5>에서 제조한 락토바실러스 사케이, 락토바실러스 플란타룸, 비피도박테리움 락티스 및 스트렙토코쿠스 써모필루스로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 유산균을 이용하여 제조된 발효 홍삼 농축액을 실험군으로 하고, 아무런 처리를 하지 않은 홍삼 농축액(실시예 1)을 대조군으로 하여 실험군과 대조군에 함유된 진세노사이드 성분 함량을 측정하였다.
구체적으로, 효소를 투입한 각각의 발효 홍삼 농축액 5 g을 정밀히 달아 100 ㎖의 농축플라스크에 취하고, 감압농축 후 수포화 부탄올 50 ㎖를 가하여 환류 냉각기를 붙여 수욕 중에서 70℃로 1 시간 가열 추출한 다음 냉각한 후 여과하고 잔류물에 대하여 같은 조작을 계속 2회 반복하였다. 여지는 수포화 부탄올 10 ㎖로 세척하고 여액 및 세척액을 합하여 250 ㎖ 분액깔때기에 넣고 물 20 ㎖로 잘 진탕시켜 수세하였다. 수포화 부탄올 추출액 전액을 미리 항량으로 한 농축플라스크에 옮겨 수욕 중에서 감압농축하여 부탄올을 제거한 다음 그 잔류물에 에테르 50 ㎖를 넣고 환류냉각기를 붙여 수욕 중에서 36℃로 30 분간 가열하여 탈지시킨 후 에테르를 제거하였다. 얻어진 잔류물에 10 배의 메탄올을 가하여 완전히 용해한 다음 필터(45 ㎛)를 사용하여 여과한 다음 고속액체크로마토그래피(HPLC)로 진세노사이드 성분을 정량분석하였으며, 상기 HPLC 조건은 다음과 같다.
기구 : HPLC Analytical System
칼럼 : ACE 5 C18 (250×4.6 ㎜ ID) × 5 ㎛
이동상 A: DW
이동상 B: Acetonitrile
유속 : 1.2 ㎖/min
검출기 : UV
| 항목 | 진세노사이드(㎎/g) | |||||
| 실시예 11) | 비교예 12) | 비교예 23) | 비교예 34) | 비교예 45) | 비교예 56) | |
| 진세노사이드 Rb1 | 8.583 | 5.846 | 5.704 | 5.421 | 3.266 | 1.778 |
| 진세노사이드 Rg1 | 2.136 | 0.480 | 0.421 | 0.391 | 1.365 | 1.591 |
| 진세노사이드 Rd | 0.724 | 1.106 | 0.779 | 0.553 | 0.442 | 0.033 |
| 진세노사이드 Rg3 | 1.505 | 2.942 | 3.092 | 3.063 | 2.892 | 2.790 |
| Compound K | 0.041 | 0.031 | 불검출7) | 불검출 | 불검출 | 불검출 |
1) 실시예 1은 <실시예 1>의 홍삼 농축액을 의미한다.2) 비교예 1은 <실시예 1>에 락토바실러스 사케이를 투입하여 제조된 발효 홍삼 농축액을 의미한다.
3) 비교예 2는 <실시예 1>에 락토바실러스 플란타룸을 투입하여 제조된 발효 홍삼 농축액을 의미한다.
4) 비교예 3은 <실시예 1>에 락토바실러스 사케이 및 락토바실러스 플란타럼을 투입하여 제조된 발효 홍삼 농축액을 의미한다.
5) 비교예 4는 <실시예 1>에 스트렙토코쿠스 써모필루스를 투입하여 제조된 발효 홍삼 농축액을 의미한다.
6) 비교예 5는 <실시예 1>에 비피도박테리움 락티스를 투입하여 제조된 발효 홍삼 농축액을 의미한다.
7) 0.01 ㎎/g 이하는 불검출된다.
그 결과, [표 2]에서 나타낸 바와 같이, <비교예 1 내지 5>의 유산균주를 이용한 발효 홍삼 농축액의 경우, 아무런 처리를 하지 않은 홍삼 농축액(실시예 1)에 비해 저분자 진세노이드인 Rg3의 함량이 증가된 것을 확인하였다.
<실험예 3> 발효 홍삼 농축액의 성분 변화 확인
상기 <실시예 3> 및 <비교예 6 내지 8>에서 제조한 락토바실러스 사케이, 락토바실러스 플란타룸, 비피도박테리움 락티스 및 스트렙토코쿠스 써모필루스로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 두개 이상의 유산균과 β-글루코시다아제를 이용하여 제조된 발효 홍삼 농축액의 성분변화를 다음과 같이 측정하였다.
구체적으로, 발효 홍삼 농축액 5 g을 정밀히 달아 100 ㎖의 농축플라스크에 취하고, 감압농축 후 수포화 부탄올 50 ㎖를 가하여 환류 냉각기를 붙여 수욕 중에서 70℃로 1 시간 가열 추출한 다음 냉각한 후 여과하고 잔류물에 대하여 같은 조작을 계속 2회 반복하였다. 여지는 수포화 부탄올 10 ㎖로 세척하고 여액 및 세척액을 합하여 250 ㎖ 분액깔때기에 넣고 물 20 ㎖로 잘 진탕시켜 수세하였다. 수포화 부탄올 추출액 전액을 미리 항량으로 한 농축플라스크에 옮겨 수욕 중에서 감압농축하여 부탄올을 제거한 다음 그 잔류물에 에테르 50 ㎖를 넣고 환류냉각기를 붙여 수욕 중에서 36℃로 30 분간 가열하여 탈지시킨 후 에테르를 제거하였다. 얻어진 잔류물에 10 배의 메탄올을 가하여 완전히 용해한 다음 필터(45 ㎛)를 사용하여 여과한 다음 고속액체크로마토그래피(HPLC)로 진세노사이드 성분을 정량분석하였으며, 상기 HPLC 조건은 다음과 같다.
기구 : HPLC Analytical System
칼럼 : ACE 5 C18 (250×4.6 ㎜ ID) × 5 ㎛
이동상 A: DW
이동상 B: Acetonitrile
유속 : 1.2 ㎖/min
검출기 : UV
| 항목 | 진세노사이드(㎎/g) | |||||
| 실시예 11) | 실시예 2-12) | 비교예 63) | 비교예 74) | 비교예 85) | 실시예 36) | |
| 진세노사이드 Rb1 | 8.583 | 1.819 | 1.213 | 1.242 | 1.219 | 1.236 |
| 진세노사이드 Rg1 | 2.136 | 1.226 | 1.178 | 1.169 | 1.143 | 1.119 |
| 진세노사이드 Rd | 0.724 | 3.808 | 3.033 | 3.891 | 3.568 | 4.233 |
| 진세노사이드 Rg3 | 1.505 | 2.056 | 2.033 | 3.514 | 3.422 | 3.622 |
| Compound K | 0.041 | 2.781 | 3.781 | 4.863 | 4.542 | 5.440 |
1) 실시예 1은 <실시예 1>의 홍삼 농축액을 의미한다.2) 실시예 2-1은 <실시예 1>에 β-글루코시다아제를 투입하여 제조된 발효 홍삼 농축액을 의미한다.
3) 비교예 6은 <실시예 2-1>에 락토바실러스 사케이 및 락토바실러스 플란타룸을 투입하여 제조된 발효 홍삼 농축액을 의미한다.
4) 비교예 7은 <실시예 2-1>에 락토바실러스 사케이, 락토바실러스 플란타룸 및 비피도박테리움 락티스를 투입하여 제조된 발효 홍삼 농축액을 의미한다.
5) 비교예 8은 <실시예 2-1>에 락토바실러스 사케이, 락토바실러스 플란타룸 및 스트렙토코쿠스 써모필루스를 투입하여 제조된 발효 홍삼 농축액을 의미한다.
6) 실시예 3은 <실시예 2-1>에 락토바실러스 사케이, 락토바실러스 플란타룸, 비피도박테리움 락티스 및 스트렙토코쿠스 써모필루스를 투입하여 제조된 발효 홍삼 농축액을 의미한다.
그 결과, [표 3]에 나타낸 바와 같이, 효소 및 유산균을 함께 이용하여 제조한 발효 홍삼 농축액은 아무런 처리를 하지 않은 홍삼 농축액(실시예 1)에 비해 진세노사이드 Rb1 및 Rg1의 함량은 감소하였으나, 진세노사이드 Rd, Rg3 및 CK의 함량이 유의하게 증가하였음을 확인하였다.
또한, 락토바실러스 사케이, 락토바실러스 플란타룸, 비피도박테리움 락티스, 스트렙토코쿠스 써모필루스 및 β-글루코시다아제를 함께 이용한 경우(실시예 3)에는 β-글루코시다아제만 단독으로 이용한 경우(실시예 2-1)에 비해 진세노사이드 Rg3 및 Rd 뿐만 아니라, 특히 CK 함량이 현저하게 증가하므로, 락토바실러스 사케이, 락토바실러스 플란타룸, 비피도박테리움 락티스, 스트렙토코쿠스 써모필루스 및 β-글루코시다아제가 진세노사이드 Rg3, Rd 및 CK 함량이 증가된 발효 홍삼 농축액 제조에 유용하게 사용될 수 있음을 확인하였다(표 3).
Claims (7)
1) 홍삼 농축액을 제조하는 단계;
2) 상기 단계 1)의 홍삼 농축액을 β-글루코시다아제와 30℃ 내지 40℃에서 2 일 내지 4 일간 1차 배양하는 단계; 및
3) 상기 단계 2)의 1차 배양된 홍삼 농축액을 락토바실러스 사케이(Lactobacillus sakei), 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum), 비피도박테리움 락티스(Bifidobacterium lactis) 및 스트렙토코쿠스 써모필루스(Streptococcus thermophilus)의 혼합 유산균과 30℃ 내지 40℃에서 10 시간 내지 15 시간 2차 배양하는 단계를 포함하는 발효 홍삼 농축액 제조방법에 있어서,
상기 락토바실러스 사케이는 락토바실러스 사케이 KFCC11435P이고, 상기 락토바실러스 플란타룸은 락토바실러스 플란타룸 KFCC11434P 인 것을 특징으로 하며,
상기 락토바실러스 사케이 KFCC11435P는 락토바실러스 사케이 CKDHC 0802이고, 상기 락토바실러스 플란타룸 KFCC11434P는 락토바실러스 플란타럼 CKDHC 0801인 것을 특징으로 하고,
상기 단계 3)의 락토바실러스 사케이(Lactobacillus sakei), 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum), 비피도박테리움 락티스(Bifidobacterium lactis) 및 스트렙토코쿠스 써모필루스(Streptococcus thermophilus)는 1：0.9∼1.1：0.9∼1.1：0.9∼1.1의 중량비로 혼합하는 것을 특징으로 하는 발효 홍삼 농축액의 제조방법.
2) 상기 단계 1)의 홍삼 농축액을 β-글루코시다아제와 30℃ 내지 40℃에서 2 일 내지 4 일간 1차 배양하는 단계; 및
3) 상기 단계 2)의 1차 배양된 홍삼 농축액을 락토바실러스 사케이(Lactobacillus sakei), 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum), 비피도박테리움 락티스(Bifidobacterium lactis) 및 스트렙토코쿠스 써모필루스(Streptococcus thermophilus)의 혼합 유산균과 30℃ 내지 40℃에서 10 시간 내지 15 시간 2차 배양하는 단계를 포함하는 발효 홍삼 농축액 제조방법에 있어서,
상기 락토바실러스 사케이는 락토바실러스 사케이 KFCC11435P이고, 상기 락토바실러스 플란타룸은 락토바실러스 플란타룸 KFCC11434P 인 것을 특징으로 하며,
상기 락토바실러스 사케이 KFCC11435P는 락토바실러스 사케이 CKDHC 0802이고, 상기 락토바실러스 플란타룸 KFCC11434P는 락토바실러스 플란타럼 CKDHC 0801인 것을 특징으로 하고,
상기 단계 3)의 락토바실러스 사케이(Lactobacillus sakei), 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum), 비피도박테리움 락티스(Bifidobacterium lactis) 및 스트렙토코쿠스 써모필루스(Streptococcus thermophilus)는 1：0.9∼1.1：0.9∼1.1：0.9∼1.1의 중량비로 혼합하는 것을 특징으로 하는 발효 홍삼 농축액의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 홍삼 농축액은 홍삼 추출물을 50℃ 내지 90℃에서 8 시간 내지 24 시간 농축시켜 제조된 것을 특징으로 하는 발효 홍삼 농축액의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 단계 2)의 효소는 전체 홍삼 농축액 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 내지 5.0 중량부 첨가되는 것을 특징으로 하는 발효 홍삼 농축액의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 단계 2)의 1차 배양된 홍삼 농축액을 80℃ 내지 99℃에서 15 분 내지 45 분 살균하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 발효 홍삼 농축액의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 단계 3)의 유산균은 1차 배양된 홍삼 농축액 100 중량부에 대하여 0.0001 중량부 내지 0.01 중량부로 첨가되는 것을 특징으로 하는 발효 홍삼 농축액의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 단계 3)의 2차 배양 후 80℃ 내지 99℃에서 15 분 내지 45 분 살균하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 발효 홍삼 농축액의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 발효 홍삼 농축액은 진세노이드 Rg3, Rd 및 CK 함량이 홍삼 농축액과 비교하여 증가된 것을 특징으로 하는 발효 홍삼 농축액의 제조방법.
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