KR102459502B1 - 아임계 수를 이용하여 잎새버섯으로부터 베타글루칸 함유 다당류를 수득하는 방법 - Google Patents
아임계 수를 이용하여 잎새버섯으로부터 베타글루칸 함유 다당류를 수득하는 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 잎새버섯으로부터 생리 활성 성분을 회수하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아임계 수를 이용하여 잎새버섯을 가수분해하여 베타글루칸이 함유된 다당류를 효율적으로 회수, 수득하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 상기 방법은 온도, 압력, 시간 및 용매 혼합비율의 조건을 최적화함으로써 베타글루칸을 함유하는 다당류의 추출 수율을 높일 수 있고, 안전하고 경제적이며, 대량공정으로 활용할 수 있어 산업에 적용이 용이하다. 또한, 본 발명에 따른 잎새버섯 가수분해물은 항산화 활성을 가지므로, 의약품, 기능성 화장품 또는 기능성 식품 등의 기능성 성분으로서 유용하게 활용될 수 있다.
Description
본 발명은 잎새버섯으로부터 생리 활성 성분을 회수하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아임계 수를 이용하여 잎새버섯을 가수분해하여 베타글루칸이 함유된 다당류를 효율적으로 회수, 수득하는 방법에 관한 것이다.
잎새버섯(Grifola frondosa)은 베타글루칸 등 면역다당체를 함유한 것으로 알려진 약용버섯으로써, 우리나라를 비롯한 중국, 일본 등에서 많이 양식되고 있으며, 항암, 당뇨, 혈관 신생 억제 등의 효능이 있는 것으로 연구되어있다.
베타글루칸은 세포벽에 많이 포함되어있는 다당류로, 면역세포 수용체를 자극하여 면역세포가 활발하게 움직이도록 자극시켜 항생제 대신 사용할 수 있는 연구가 진행되고 있으며, 혈중 콜레스테롤 수치를 낮추고, 장내환경을 개선, 알레르기 반응 및 독감증상을 완화하는 등의 효과가 있는 것으로 알려져있다. 또한, 수분증발을 보호하여 보습제로의 이용 또한 연구되고 있다.
베타글루칸이 가지고 있는 여러 이점들로 인해 단순 식품으로만 사용되는 것이 아니라 기능성 소재로 활용될 수 있으며, 그에 따라 안전하고 효율적인 처리과정이 필요하다. 하지만, 일반적인 열수 추출이나 유기용매로는 세포벽의 파괴가 적고, 시간이 오래 소요된다는 단점이 있고, 유기산을 이용한 가수분해의 경우 과다한 가수분해를 일으키거나, 중화공정이 추가적으로 필요하다는 단점을 가지고 있으며, 이로 인해 경제성이 떨어질 수 있고, 안정성에 대한 문제가 제기될 수 있다.
이에 본 발명자들은 상기와 같은 문제를 해소하기 위하여, 아임계 수를 이용하여 잎새버섯을 가수분해하여 항산화 활성을 갖는 베타글루칸이 함유된 다당류를 친환경적이고 경제적으로 제조할 수 있음을 발견함으로써 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 아임계 수를 이용하여 잎새버섯으로부터 생리 활성 성분을 얻는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 방법에 의해 제조되는 잎새버섯 가수분해물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 잎새버섯 가수분해물을 유효성분으로 포함하는 항산화 활성을 갖는 건강기능성 식품을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 잎새버섯(g) 및 아임계 수(mL) 1:10 내지 1:50의 혼합비율, 100 내지 225℃의 온도, 10 내지 50bar의 압력 및 5 내지 20분의 반응시간 조건하에서, 아임계 수를 이용하여 잎새버섯으로부터 생리 활성 성분을 얻는 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서 상기 조건은 잎새버섯(g) 및 아임계 수(mL) 1:20 내지 1:30의 혼합비율, 150 내지 200℃의 온도, 15내지 45bar의 압력 및 10 내지 20분의 반응시간 일 수 있고, 잎새버섯(g) 및 아임계 수(mL) 1:22 내지 1:28의 혼합비율, 195 내지 200℃의 온도, 25 내지 30bar의 압력 및 12 내지 18분의 반응시간 일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 방법에 의해 제조되는 잎새버섯 가수분해물을 제공한다.
더 나아가, 본 발명은 상기 잎새버섯 가수분해물을 유효성분으로 포함하는 항산화 활성을 갖는 건강기능성 식품을 제공한다.
본 발명의 아임계 수를 이용하여 잎새버섯으로부터 베타글루칸이 함유된 다당류를 수득하는 방법은 온도, 압력, 시간, 용매 혼합비율 등을 최적화함으로써 추출 수율을 효과적으로 높일 수 있고, 친환경적이며, 이들을 회수하는데 드는 비용 및 시간을 절감하는 장점을 제공할 뿐만 아니라, 대량공정으로 활용할 수 있어 산업에 적용이 용이하다. 또한, 본 발명에 따른 잎새버섯 가수분해물은 항산화 활성을 가지므로, 식품 및 건강보조식품 등 식품산업과 화장품, 의약품 및 기타 산업에 사용할 소재로써 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 아임계 수를 이용하여 잎새버섯 가수분해물을 수득하기 위한 가수분해 장치를 개략적으로 도시한 개략도이다.
도 2는 온도를 약 198℃, 잎새버섯(g)과 물(mL)의 혼합비율(mL/g)을 1:25으로 고정시키고, 추출 시간 및 압력의 상호작용에 따른 베타글루칸 추출 효율(%)을 나타낸 반응표면도이다.
도 3은 압력을 27 bar, 잎새버섯(g)과 물(mL)의 혼합비율(mL/g)을 1:25으로 고정시키고, 추출 시간 및 온도의 상호작용에 따른 베타글루칸 추출 효율(%)을 나타낸 반응표면도이다.
도 4는 온도를 198℃, 압력을 27 bar로 고정시키고, 추출 시간 및 잎새버섯(g)과 물(mL)의 혼합비율(mL/g)의 상호작용에 따른 베타글루칸 추출 효율(%)을 나타낸 반응표면도이다.
도 5는 추출 시간을 15분, 잎새버섯(g)과 물(mL)의 혼합비율(mL/g)을 1:25으로 고정시키고, 압력 및 온도의 상호작용에 따른 베타글루칸 추출 효율(%)을 나타낸 반응표면도이다.
도 6은 추출 시간을 15분, 온도를 198℃로 고정시키고, 압력 및 잎새버섯(g)과 물(mL)의 혼합비율(mL/g)의 상호작용에 따른 베타글루칸 추출 효율(%)을 나타낸 반응표면도이다.
도 7은 추출 시간을 15분, 압력을 27bar로 고정시키고, 온도 및 잎새버섯(g)과 물(mL)의 혼합비율(mL/g)의 상호작용에 따른 베타글루칸 추출 효율(%)을 나타낸 반응표면도이다.
도 2는 온도를 약 198℃, 잎새버섯(g)과 물(mL)의 혼합비율(mL/g)을 1:25으로 고정시키고, 추출 시간 및 압력의 상호작용에 따른 베타글루칸 추출 효율(%)을 나타낸 반응표면도이다.
도 3은 압력을 27 bar, 잎새버섯(g)과 물(mL)의 혼합비율(mL/g)을 1:25으로 고정시키고, 추출 시간 및 온도의 상호작용에 따른 베타글루칸 추출 효율(%)을 나타낸 반응표면도이다.
도 4는 온도를 198℃, 압력을 27 bar로 고정시키고, 추출 시간 및 잎새버섯(g)과 물(mL)의 혼합비율(mL/g)의 상호작용에 따른 베타글루칸 추출 효율(%)을 나타낸 반응표면도이다.
도 5는 추출 시간을 15분, 잎새버섯(g)과 물(mL)의 혼합비율(mL/g)을 1:25으로 고정시키고, 압력 및 온도의 상호작용에 따른 베타글루칸 추출 효율(%)을 나타낸 반응표면도이다.
도 6은 추출 시간을 15분, 온도를 198℃로 고정시키고, 압력 및 잎새버섯(g)과 물(mL)의 혼합비율(mL/g)의 상호작용에 따른 베타글루칸 추출 효율(%)을 나타낸 반응표면도이다.
도 7은 추출 시간을 15분, 압력을 27bar로 고정시키고, 온도 및 잎새버섯(g)과 물(mL)의 혼합비율(mL/g)의 상호작용에 따른 베타글루칸 추출 효율(%)을 나타낸 반응표면도이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
아임계
수를 이용하여 잎새버섯
으로부터
생리 활성 성분을 얻는 방법
본 발명은 잎새버섯(g) 및 아임계 수(mL) 1:10 내지 1:50의 혼합비율, 100 내지 225℃의 온도, 10 내지 50bar의 압력 및 5 내지 20분의 반응시간 조건하에서, 아임계 수를 이용하여 잎새버섯으로부터 생리 활성 성분을 얻는 방법을 제공함에 특징이 있다.
또한, 본 발명은 잎새버섯(g) 및 아임계 수(mL) 1:20 내지 1:30의 혼합비율, 150 내지 200℃의 온도, 15내지 45bar의 압력 및 10 내지 20분의 반응시간 조건하에서, 아임계 수를 이용하여 잎새버섯으로부터 생리 활성 성분을 얻는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 잎새버섯(g) 및 아임계 수(mL) 1:22 내지 1:28의 혼합비율, 195 내지 200℃의 온도, 25 내지 30bar의 압력 및 12 내지 18분의 반응시간 조건하에서, 아임계 수를 이용하여 잎새버섯으로부터 생리 활성 성분을 얻는 방법을 제공한다.
물은 식품 가공에서 가장 안전한 용매이며, 가장 쉽게 구할 수 있는 용매이다. 추출 용매 및 매체로써 물의 사용은 오랜 역사를 가지고 있지만, 대기압 하에 물을 가열하는 방식으로 사용하는데 국한되어 왔고, 이러한 조건에서의 물은 물질의 상대 유전율이 높아 극성 화합물의 추출에만 이용할 수 있다. 하지만, 이러한 물을 아임계 상태(100-374℃, 200bar 이하)로 가압 및 가열하여 물리적인 특성을 변화시키게 되면, 효소나 유기용매를 이용하지 않고 가수분해를 촉진시킬 수 있다. 물을 이용한 가수분해기술은 기존의 화학적, 생물학적 처리 기술에 비해 소재의 안전성, 품질의 우수성, 생산 효율성 등에 의한 경제성이 제고되며, 환경 친화적 기술로 인정되고 있는 대체 기술이다.
본 발명의 용어 "아임계 수"는 이상적인 녹색용매(ideal low-cost "green" solvent)로 불리우며, 넓은 범위의 온도와 압력을 가지고 있으며, 이들 조건에서 물의 특성은 다양하게 변화한다. 예를 들어, 물의 극성, 점성, 표면장력 등의 특성을 급격히 변화시킬 수 있다. 이들 다양한 특성을 이용하여 기존의 화학용매를 사용하지 않고 토양으로부터 오염물질의 추출 제거효과를 가져 올 수 있는 큰 장점이 있다. 일반적으로 물은 1 대기압에서 끓는점이 100℃이다. 그러나 고압상태에서는 온도를 올려도 액체상태를 유지한다. 이러한 상태를 가진 물을 아임계 수라고 한다. 온도를 374℃ 이상으로 올리면 초임계수 상태로 된다. 또한, 아임계 수의 온도에 따른 유전상수(ε)는 2~50 범위 이내로 메탄올(ε= 32)및 에탄올(ε= 24) 등 유기용매와 비슷하기 때문에 아임계 수는 유기용매와 비슷한 용해특성을 갖는다. 상온 상압상태 물의 유전상수는 ε= 79로 이 상태에서 물에 용해되지 않는 물질도 아임계 상태에서 용해, 추출될 수 있다.
따라서, 본원 발명의 아임계 수(subcritical water)란 온도 100 내지 374℃, 압력 4 내지 400bar 범위의 물이다. 본 발명에서는 100 내지 225℃의 온도 및 10 내지 50bar의 압력일 수 있으며, 바람직하게는, 150 내지 200℃ 및 15 내지 45bar 일 수 있으며, 195 내지 200℃ 및 25 내지 30bar인 것이 더욱 바람직하고, 198℃ 및 27bar인 것이 특히 바람직하다.
본 발명에 따른 상기 생리 활성 성분은 다당류(polysaccharide)일 수 있고, 상기 다당류는 베타글루칸(beta-glucan)을 포함하는 것일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 상기 생리 활성 성분은 항산화 활성을 갖는 것일 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 따라 잎새버섯을 곱게 분쇄한다. 잎새버섯을 분쇄하는 이유는 반응면적을 최대화하고, 가수분해가 더 잘 일어나도록 진행하기 위함이다. 잎새버섯에 대한 분쇄가 완료되면, 아임계 수를 이용하여 잎새버섯을 가수분해한다. 아임계 수를 이용한 가수분해방식은 베타글루칸 같은 세포벽에 함유된 다당류의 회수율을 높일 수 있음은 물론, 추출시간을 단축시킬 수 있으며 유기용매가 아닌 물을 사용하여 추출 후 인체에 해를 미치는 것이 없다는 점 등 많은 장점을 가지고 있다. 또한, 이 방식은 매우 경제적일 뿐 아니라 조건에 따라 회수량을 조절할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명에 따른 상기 방법은 잎새버섯을 분쇄하는 단계; 및 상기 분쇄된 잎새버섯을 아임계 수에 반응시켜 가수분해하는 단계;를 포함할 수 있다. 이때, 상기 잎새버섯을 분쇄하는 단계는 가수분해 반응면적을 최대화하고 가수분해를 촉진하기 위하여, 잎새버섯로부터 선택되는 어느 하나 이상을 직경 500 내지 1000μm 크기로 분쇄하는 것일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 반응은 5 내지 20분간 이루어지는 것일 수 있으며, 바람직하게는 10 내지 20분일 수 있고, 더욱 바람직하게는 12 내지 18분일 수 있으며, 15분간 이루어지는 것이 특히 바람직하다.
상기 가수분해하는 단계는 도 1에 예시적으로 도시되어 있는 장치를 이용하여 수행될 수 있다. 아임계 수 가수분해 장치는, 안전밸브(1), 압력계기판(2), 니들벨브(3), 전기히터(4), 고압반응기(5), 교반기(6), 교반속도 및 온도 조절기(7) 및 추출물 포집기(8)를 포함할 수 있다.
전기히터(4)는 물 등 액체 등을 아임계 상태로 만들기 위하여, 온도를 주입할 수 있는 요소이고, 냉각기(6)를 이용하여 고압반응기를 냉각시킬 수 있으며, 고압반응기(5)를 이용하여 압력을 조절할 수 있다. 또한, 압력계기판(2)은 압력을 표시하는 기능을 수행하며, 교반속도 및 온도 조절기(7)는 교반속도와 온도를 조절하는 기능을 수행한다.
고압반응기(5)는 물을 아임계 상태로 전환시킬 수 있는 압력을 부여하는 요소로, 상기 고압반응기에 본 발명의 분쇄된 잎새버섯을 넣어 아임계 수와 반응시켜 가수분해시킬 수 있다. 추출물 포집기(11)에서는 잎새버섯으로부터 베타글루칸, 사포닌 등의 유용물질이 함유된 가수분해물이 회수될 수 있다.
상기 가수분해기를 이용하여 아임계 수의 온도 및 압력은 100 내지 300℃ 및 10 내지 100bar의 범위 내로 유지할 수 있다. 본 발명에서는 100 내지 225℃의 온도 및 10 내지 50bar의 압력으로 유지하는 것일 수 있으며, 바람직하게는, 150 내지 200℃ 및 15 내지 45bar 일 수 있고, 195 내지 200℃ 및 25 내지 30bar인 것이 더욱 바람직하며, 198℃ 및 27bar인 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 우선, 물을 물 저장장치(8)에 넣고, 고압반응기에 잎새버섯을 넣고, 펌프를 이용하여, 물(2)을 순환시킨 후, 전기히터(4) 및 고압반응기(5)를 이용하여 온도와 압력을 100 내지 300℃ 및 10 내지 100bar의 범위내로 유지시킨 후, 아임계 수와 잎새버섯을 반응시킨 산물을 5분 내지 20분 반응시간을 주어 회분식으로 가수분해물을 회수한다.
이때 잎새버섯(g)과 아임계 수(mL)는 1:10 내지 1:50의 혼합비율로 혼합되어 가수분해 반응이 진행되는 것일 수 있다. 바람직하게는, 1:20 내지 1:30의 혼합비율일 수 있고, 1:22 내지 1:28의 혼합비율인 것이 더욱 바람직하며, 1:25의 혼합비율인 것이 특히 바람직하다.
또한, 본 발명에서는 아임계 수를 이용하여. 유용물질을 포함하는 가수분해물을 회수한 후, 이들을 냉각하는 단계가 추가적으로 수행될 수 있고, 가수분해물 내 유용물질의 회수율 또는 생리활성을 측정하는 단계를 더 진행할 수도 있다. 후자의 경우에는, 항산화 성분의 함량을 알아보기 위해, 항산화 활성 물질과 결합해 색이 변하는 특성을 이용한 DPPH 자유라디칼 소거 분석 및 ABTS 자유라디칼 소거 분석방법을 사용할 수 있다.
아임계
수를 이용한 잎새버섯 가수분해물
본 발명은 본 발명에 따른 상기 아임계 수를 이용하여 잎새버섯으로부터 생리 활성 성분을 얻는 방법에 의해 제조되는 잎새버섯 가수분해물을 제공함에 특징이 있다.
본 발명에 따른 상기 잎새버섯 가수분해물은 잎새버섯으로부터 베타글루칸을 포함하는 다당류 등의 생리 활성 성분을 얻기 위하여, 상기 아임계 수를 이용하여 잎새버섯를 가수분해하는 과정에서 수득되는 가수분해물일 수 있다. 본 발명에 따른 상기 잎새버섯 가수분해물은 잎새버섯을 분쇄하는 단계; 및 상기 분쇄된 잎새버섯을 아임계 수에 반응시켜 가수분해하는 단계;를 포함하는 방법으로 제조되는 것일 수 있다.
상기 아임계 수를 이용한 가수분해는 잎새버섯(g) 및 아임계 수(mL) 1:10 내지 1:50의 혼합비율, 100 내지 225℃의 온도, 10 내지 50bar의 압력 및 5 내지 20분의 반응시간 조건하에서 이루어지는 것일 수 있고, 바람직하게는 잎새버섯(g) 및 아임계 수(mL) 1:20 내지 1:30의 혼합비율, 150 내지 200℃의 온도, 15내지 45bar의 압력 및 10 내지 20분의 반응시간 조건하에서 이루어지는 것일 수 있으며, 잎새버섯(g) 및 아임계 수(mL) 1:22 내지 1:28의 혼합비율, 195 내지 200℃의 온도, 25 내지 30bar의 압력 및 12 내지 18분의 반응시간 조건하에서 이루어지는 것이 더욱 바람직하다. 본 발명의 일실시예에서는 잎새버섯(g) 및 아임계 수(mL) 1:25의 혼합비율, 198℃의 온도, 27bar의 압력 및 15분의 반응시간 조건하에서 가수분해를 실시한 가수분해물의 생리 활성 성분 함량이 가장 높게 나타남을 확인하였다.
본 발명에 따른 상기 잎새버섯 가수분해물은 생리 활성 성분으로서 다당류를 함유하는 것일 수 있고, 상기 다당류는 베타글루칸을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 상기 잎새버섯 가수분해물은 항산화 활성을 갖는 것일 수 있다.
잎새버섯
가수분해물을
유효성분으로 포함하는 항산화 활성을 갖는 조성물
본 발명에 따른 상기 잎새버섯 가수분해물은 항산화 활성을 갖는 식품, 건강식품 또는 건강기능식품으로도 사용할 수 있다. 예컨대, 식품의 주원료, 부원료, 식품 첨가제, 기능성 식품 또는 음료로 용이하게 활용할 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기 잎새버섯 가수분해물을 유효성분으로 포함하는 항산화 활성을 갖는 건강식품 조성물을 제공함에 특징이 있다.
본 발명에 따른 잎새버섯 가수분해물을 함유하는 건강식품 및 건강기능성식품 조성물은 식품에 그대로 첨가하거나 다른 식품 또는 식품 성분과 함께 사용될 수 있고, 통상적인 방법에 따라 적절하게 사용될 수 있다. 잎새버섯 가수분해물의 혼합량은 그의 사용 목적(예방 또는 개선용)에 따라 적합하게 결정될 수 있다. 일반적으로, 건강식품 및 건강기능성식품 중의 상기 조성물의 양은 전체 식품 중량의 0.1 내지 90 중량부로 가할 수 있다. 그러나 건강 유지를 목적으로 하거나 또는 건강 조절을 목적으로 하는 장기간의 섭취의 경우에는 상기 양은 상기 범위 이하일 수 있으며, 안전성 면에서 아무런 문제가 없기 때문에 잎새버섯 가수분해물은 상기 범위 이상의 양으로도 사용될 수 있다.
본 발명의 건강식품 및 건강기능성식품 조성물은 지시된 비율로 필수 성분으로서 본 발명의 잎새버섯 가수분해물을 함유하는 것 외에는 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, 에리트라이톨 등의 당알코올이다. 상술한 것 이외의 향미제로서 천연 향미제(타우마틴, 스테비아 추출물(예를 들어 레바우디오시드 A, 글리시르히진등) 및 합성 향미제(사카린, 아스파르탐 등)를 유리하게 사용할 수 있다. 상기 천연 탄수화물의 비율은 본 발명의 건강기능성 식품 조성물 100g당 일반적으로 약 1 내지 20g, 바람직하게는 약 5 내지 12g이다.
상기 외에 본 발명의 잎새버섯 가수분해물을 함유하는 건강식품 및 건강기능성식품 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 본 발명의 건강식품 및 건강기능성식품 조성물은 천연 과일쥬스 및 과일쥬스 음료 및 야채 음료의 제조를 위한 과육을 함유할 수 있다.
이러한 성분은 독립적으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 이러한 첨가제의 비율은 그렇게 중요하진 않지만 본 발명의 잎새버섯 가수분해물을 함유하는 건강식품 및 건강기능성식품 조성물 100 중량부 당 0.1 내지 약 20 중량부의 범위에서 선택되는 것이 일반적이다.
이하, 예시적인 실시예를 참조하면서 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예들은 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
1.
아임계
수를 이용한
잎새버섯
가수분해물
제조 및 다당류 회수
본 발명의 실시를 위해 사용된 잎새버섯 분말은 중국 항주의 Johncan사에서 구입하였다.
또한, 가수분해에 사용한 물은 일반 증류수였으며, 본 발명에서 사용된 모든 시약은 분석 등급 또는 고성능 액상크로마토그래피(High Performance Liquid Chromatography, HPLC) 등급이었으며, Sigma Aldrich Chemical Co.(St. Louis, USA)에서 구입하였다.
우선, 잎새버섯 분말과 증류수를 고압반응기에 담은 후, 질소를 이용하여 일정한 속도로 유입시켰고, 고압반응기의 온도는 전기히터를 이용하여 조절하였다. 이때, 잎새버섯 분말 및 증류수의 혼합비율은 잎새버섯 1g을 기준으로 물 10 내지 30mL를 혼합(1:10 내지 1:30 w/v)하였다.
반응기의 온도 및 압력을 100 내지 200℃ 및 10 내지 50bar로 설정하여, 5 내지 15분 동안 가수분해가 진행되었고, 반응이 끝난 이후에 가수분해물의 무게를 측정하였다. 가수분해 후 수득된 가수분해물은 다당류를 회수하기 위하여 가수분해물 부피의 3배에 해당하는 에탄올로 12시간 이상 4℃에서 보관한 후 원심분리하여 침전시키고, 45℃에서 건조함으로써 침전물(다당류)을 회수하였다.
실험예
1.
잎새버섯
가수분해물의
다당류 내 베타글루칸 함량 측정
온도, 반응시간 및 잎새버섯과 물의 혼합비율에 따른 상기 실시예 1의 잎새버섯 가수분해물로부터 회수된 다당류 내 베타글루칸의 함량을 분석하기 위하여, MegazymeTM에서 제공되는 “mushroom and yeast β-glucan”kit를 이용하여 측정하였다. 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
| 반응시간 (min) |
압력 (bar) |
온도 (℃) |
혼합비율 (물(mL)/잎새버섯(g)) |
베타글루칸 함량 (%) |
|
| 1 | 5 | 10 | 150 | 20 | 55.08 |
| 2 | 15 | 10 | 150 | 20 | 59.77 |
| 3 | 5 | 50 | 150 | 20 | 55.48 |
| 4 | 15 | 50 | 150 | 20 | 60.03 |
| 5 | 10 | 30 | 100 | 10 | 56.13 |
| 6 | 10 | 30 | 200 | 10 | 62.42 |
| 7 | 10 | 30 | 100 | 30 | 46.77 |
| 8 | 10 | 30 | 200 | 30 | 67.66 |
| 9 | 5 | 30 | 150 | 10 | 56.00 |
| 10 | 15 | 30 | 150 | 10 | 61.68 |
| 11 | 5 | 30 | 150 | 30 | 60.69 |
| 12 | 15 | 30 | 150 | 30 | 65.88 |
| 13 | 10 | 10 | 100 | 20 | 36.01 |
| 14 | 10 | 50 | 100 | 20 | 57.05 |
| 15 | 10 | 10 | 200 | 20 | 62.02 |
| 16 | 10 | 50 | 200 | 20 | 66.12 |
| 17 | 5 | 30 | 100 | 20 | 57.39 |
| 18 | 15 | 30 | 100 | 20 | 57.85 |
| 19 | 5 | 30 | 200 | 20 | 63.77 |
| 20 | 15 | 30 | 200 | 20 | 69.94 |
| 21 | 10 | 10 | 150 | 10 | 58.05 |
| 22 | 10 | 50 | 150 | 10 | 37.66 |
| 23 | 10 | 10 | 150 | 30 | 60.52 |
| 24 | 10 | 50 | 150 | 30 | 62.51 |
| 25 | 10 | 30 | 150 | 20 | 58.17 |
| 26 | 10 | 30 | 150 | 20 | 58.32 |
| 27 | 10 | 30 | 150 | 20 | 60.07 |
| 28 | 10 | 30 | 150 | 20 | 60.02 |
| 29 | 10 | 30 | 150 | 20 | 59.02 |
상기 표 1의 결과를 토대로 Box-Behnken experimental design(BBD)에 의해 반응표면 회귀분석을 실시함으로써 최적조건을 확보하였다.
실험예
2.
잎새버섯
가수분해 최적 조건 확립
잎새버섯으로부터 베타글루칸 함유 다당류의 최적 추출조건을 확립하기 위해 온도, 압력, 반응시간 및 잎새버섯과 물의 혼합비율을 독립변수로 하고, 상기 실험예 1에서 얻어진 각 가수분해물 1 내지 29의 베타글루칸 함량, 즉, 종속변수의 결과(표 1)를 이용하여 Box-Behnken experimental design(BBD)에 의해 반응표면 회귀분석을 실시하고 종속변수에 대한 회귀식을 얻었다. 설계값 및 회귀식은 하기 표 2 및 수학식 1과 같으며, 독립변수 변화에 따른 종속변수 예측값은 하기 표 3에 나타내었다.
| independent variable | factor levels | |||
| -1 | 0 | 1 | ||
| X1 | 반응시간(min) | 5 | 10 | 15 |
| X2 | 압력(bar) | 10 | 30 | 50 |
| X3 | 온도(℃) | 100 | 150 | 200 |
| X4 | 혼합비율(잎새버섯:물, g:mL) | 1:10 | 1:20 | 1:30 |
[수학식 1]
Beta-glucan(%) = 55.987-2.5088X1 + 0.7037X2 + 0.0411X3 - 1.3416X4 -0.00035X1X2 + 0.0057X1X3 - 0.0025X1X4 - 0.0042X2X3 + 0.0280X2X4 + 0.0073X3X4 + 0.1079X1 2 - 0.0099X2 2 + 0.00005X3 2 - 0.0075X4 2
| 반응시간 (min) |
압력 (bar) |
온도 (℃) |
혼합비율 (물(mL)/잎새버섯(g)) |
베타글루칸 함량 예측값 (%) | |
| 1 | 5 | 10 | 150 | 20 | 54.98 |
| 2 | 15 | 10 | 150 | 20 | 59.50 |
| 3 | 5 | 50 | 150 | 20 | 56.28 |
| 4 | 15 | 50 | 150 | 20 | 60.67 |
| 5 | 10 | 30 | 100 | 10 | 52.76 |
| 6 | 10 | 30 | 200 | 10 | 58.92 |
| 7 | 10 | 30 | 100 | 30 | 50.81 |
| 8 | 10 | 30 | 200 | 30 | 71.57 |
| 9 | 5 | 30 | 150 | 10 | 56.04 |
| 10 | 15 | 30 | 150 | 10 | 60.74 |
| 11 | 5 | 30 | 150 | 30 | 61.64 |
| 12 | 15 | 30 | 150 | 30 | 65.84 |
| 13 | 10 | 10 | 100 | 20 | 43.73 |
| 14 | 10 | 50 | 100 | 20 | 53.43 |
| 15 | 10 | 10 | 200 | 20 | 65.65 |
| 16 | 10 | 50 | 200 | 20 | 58.42 |
| 17 | 5 | 30 | 100 | 20 | 54.44 |
| 18 | 15 | 30 | 100 | 20 | 56.03 |
| 19 | 5 | 30 | 200 | 20 | 65.04 |
| 20 | 15 | 30 | 200 | 20 | 72.34 |
| 21 | 10 | 10 | 150 | 10 | 56.72 |
| 22 | 10 | 50 | 150 | 10 | 46.76 |
| 23 | 10 | 10 | 150 | 30 | 50.87 |
| 24 | 10 | 50 | 150 | 30 | 63.30 |
| 25 | 10 | 30 | 150 | 20 | 59.12 |
| 26 | 10 | 30 | 150 | 20 | 59.12 |
| 27 | 10 | 30 | 150 | 20 | 59.12 |
| 28 | 10 | 30 | 150 | 20 | 59.12 |
| 29 | 10 | 30 | 150 | 20 | 59.12 |
또한, 가수분해 조건인 온도, 압력, 반응시간 및 잎새버섯과 물의 혼합비율이 베타글루칸 함량에 미치는 영향을 확인하기 위해, 각 변수의 상호작용에 따라 반응표면 곡선으로 나타내었다. 3차원 반응표면 곡선은 네 가지의 독립변수 중 두가지는 고정시키고, 나머지 두 변수의 조합 무한 값으로 나타내었다. 독립변수인 반응시간은 5 내지 15분의 범위, 압력은 10 내지 50bar의 범위, 온도는 100 내지 200℃의 범위 및 잎새버섯(g)과 물(mL)의 혼합비율(mL/g)은 10 내지 30의 범위 내에서 변화시켰다. 상기의 반응표면 곡선은 도 2 내지 7에 나타내었다.
도 2는 온도를 약 198℃, 잎새버섯(g)과 물(mL)의 혼합비율(mL/g)을 1:25으로 고정시키고, 추출 시간 및 압력의 상호작용에 따른 베타글루칸 추출 효율(%)을 나타낸 반응표면도이다.
도 3은 압력을 27bar, 잎새버섯(g)과 물(mL)의 혼합비율(mL/g)을 1:25으로 고정시키고, 추출 시간 및 온도의 상호작용에 따른 베타글루칸 추출 효율(%)을 나타낸 반응표면도이다.
도 4는 온도를 198℃, 압력을 27bar로 고정시키고, 추출 시간 및 잎새버섯(g)과 물(mL)의 혼합비율(mL/g)의 상호작용에 따른 베타글루칸 추출 효율(%)을 나타낸 반응표면도이다.
도 5는 추출 시간을 15분, 잎새버섯(g)과 물(mL)의 혼합비율(mL/g)을 1:25으로 고정시키고, 압력 및 온도의 상호작용에 따른 베타글루칸 추출 효율(%)을 나타낸 반응표면도이다.
도 6은 추출 시간을 15분, 온도를 198℃로 고정시키고, 압력 및 잎새버섯(g)과 물(mL)의 혼합비율(mL/g)의 상호작용에 따른 베타글루칸 추출 효율(%)을 나타낸 반응표면도이다.
도 7은 추출 시간을 15분, 압력을 27bar로 고정시키고, 온도 및 잎새버섯(g)과 물(mL)의 혼합비율(mL/g)의 상호작용에 따른 베타글루칸 추출 효율(%)을 나타낸 반응표면도이다.
그 결과, 150 내지 200℃의 온도, 10 내지 50bar의 압력, 10 내지 15분의 반응시간 및 20 내지 30mL/g의 혼합비율(물/잎새버섯)의 조건 범위에서 베타글루칸 추출 효율이 비교적 높게 나타났다. 가장 높은 추출효율을 나타내는 잎새버섯으로부터 베타글루칸의 최적 가수분해 조건은 온도 198℃, 압력 27bar, 반응시간 15분 및 잎새버섯과 물의 혼합비율이 25mL/g(물/잎새버섯)인 경우였다. 상기와 같은 베타글루칸의 최적 가수분해 조건으로 예측되는 베타글루칸의 함량은 74.69%였다.
실험예
3.
잎새버섯
가수분해물의
항산화 효과 분석
상기 실시예 1의 방법으로 베타글루칸 추출 최적 조건인 198℃ 및 27bar에서 물(mL)과 잎새버섯(g)을 1:25로 혼합하여 15분 동안 반응시간을 주어 얻어진 잎새버섯 가수분해물에 대한 항산화 활성을 측정하기 위해 DPPH 자유라디칼 소거활성 및 ABTS 자유라디칼 소거활성 분석을 수행하였다. 이 모든 항산화 측정은 일상적으로 사용되는 연구와 산업에서 언급되어 있는 방법이다.
3-1.
DPPH
자유라디칼 소거 활성 분석
잎새버섯 가수분해물의 DPPH 라디칼 소거 활성은 Cai et al.(2006)의 방법을 바탕으로 약간 수정하여 진행되었다. 먼저, 에탄올로 희석한 DPPH(60μM)용액 3.9mL를 잎새버섯 가수분해물 0.1mL 또는 에탄올 0.1mL와 혼합시킨 후, 암실 및 상온 조건에서 30분간 보관하였다. 혼합 용액을 UV분광계(UV mini 1240, Simadzu Co., Japan)를 이용하여 517nm에서 측정했다. 이때 사용된 에탄올은 블랭크(blank)이며, 1mg/mL trolox 용액을 기준으로 하여 흡광도를 대조하였고, 흡광도 측정은 3번 반복하여 진행하였다. DPPH 자유라디칼 소거 활성은 하기 수학식 1을 이용하여 계산되었다.
[수학식 1]
DPPH 자유라디칼 소거활성 (%) = [1-(As/Ac)]*100
(여기서, As는 잎새버섯 가수분해물의 흡광도이며, Ac는 trolox의 흡광도이다.)
3-2.
ABTS
자유라디칼 소거활성 분석
ABTS 라디칼 소거활성은 DPPH 자유라디칼 소거 활성과 마찬가지로 Cai et al.(2006)의 방법을 따라 진행되었다. ABTS 용액 10mL와 2.45mM 과황산칼륨 용액 10mL를 갈색병에 혼합하여 ABTS+ 라디칼 용액을 제조하였다. 제조된 ABTS+ 라디칼 용액은 어두운 파란색이 될 때까지 암실 및 상온 조건에서 12 ~ 16시간 보관되었다. ABTS+ 라디칼 용액은 사용하기 직전 734nm에서 흡광도가 0.70±0.02가 될 때까지 변성알코올에 희석하였다. ABTS+ 라디칼 용액 3.9mL을 각각 잎새버섯 가수분해물 0.1mL, 에탄올 0.1mL 또는 1mg/mL trolox와 섞은 후 6분간 암실 및 상온 조건에 보관했다. 이때 사용된 에탄올은 블랭크(blank)이며, 1mg/mL trolox 용액을 기준으로 하여 흡광도를 대조하였고, 흡광도 즉정은 3번 반복하여 진행하였다. ABTS 자유라디칼 소거 활성은 하기 수학식 2를 이용하여 계산되었다.
[수학식 2]
ABTS 자유라디칼 소거 활성 (%) = [1-(As/Ac)]*100
(여기서, As는 잎새버섯 가수분해물의 흡광도이며, Ac는 trolox의 흡광도이다.)
3-3. 항산화 효과 분석 결과 비교
상기 실험예 3-1 및 3-2의 방법으로 trolox를 기준으로 하여 잎새버섯 가수분해물의 DPPH 라디칼 소거 활성(DPPH inhibition, %) 및 ABTS 라디칼 소거 활성(ABTS inhibition, %)을 측정한 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
| DPPH inhibition (%) | ABTS inhibition (%) | |
| 잎새버섯 | 62.84 | 89.79 |
그 결과, DPPH 소거능은 62.84%로 나타났고, ABTS 라디컬 소거능은 약 89.79%로 나타나, 본 발명에 따른 잎새버섯 가수분해물의 항산화 효과가 우수한 것을 확인할 수 있었다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 안전밸브
2: 압력계기판
3: 니들밸브
4: 전기히터
5: 고압반응기
6: 교반기
7: 교반속도 및 온도 조절기
8: 추출물 포집기
2: 압력계기판
3: 니들밸브
4: 전기히터
5: 고압반응기
6: 교반기
7: 교반속도 및 온도 조절기
8: 추출물 포집기
Claims (13)
- 잎새버섯을 직경 500 내지 1000μm 크기로 분쇄하는 단계;
잎새버섯(g) 및 아임계 수(mL) 1:25의 혼합비율, 198℃의 온도, 27bar의 압력 및 15분의 반응시간 조건하에서 상기 분쇄된 잎새버섯을 아임계 수에 반응시켜 가수분해하는 단계;를 포함하는,
아임계 수를 이용하여 잎새버섯으로부터 베타글루칸(beta-glucan)을 다당류 총 중량 대비 70 중량% 이상 포함하는 다당류를 얻는 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 베타글루칸을 포함하는 다당류는 항산화 활성을 갖는 것을 특징으로 하는, 방법. - 삭제
- 삭제
- 제1항의 방법에 의해 제조되는 베타글루칸을 다당류 총 중량 대비 70 중량% 이상 포함하는 다당류를 함유하는 잎새버섯 가수분해물.
- 삭제
- 삭제
- 제9항에 있어서,
상기 잎새버섯 가수분해물은 항산화 활성을 갖는 것을 특징으로 하는, 잎새버섯 가수분해물. - 제9항의 잎새버섯 가수분해물을 유효성분으로 포함하는 항산화 활성을 갖는 건강식품.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170183890A KR102459502B1 (ko) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | 아임계 수를 이용하여 잎새버섯으로부터 베타글루칸 함유 다당류를 수득하는 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170183890A KR102459502B1 (ko) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | 아임계 수를 이용하여 잎새버섯으로부터 베타글루칸 함유 다당류를 수득하는 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20190081388A KR20190081388A (ko) | 2019-07-09 |
| KR102459502B1 true KR102459502B1 (ko) | 2022-10-26 |
Family
ID=67261785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020170183890A KR102459502B1 (ko) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | 아임계 수를 이용하여 잎새버섯으로부터 베타글루칸 함유 다당류를 수득하는 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102459502B1 (ko) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110845639A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-02-28 | 山东省分析测试中心 | 一种提取黄精多糖的方法 |
| CN112121961B (zh) * | 2020-09-23 | 2021-06-08 | 广州仁麦生物科技有限公司 | 一种生物分子分离器 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100825120B1 (ko) | 2006-12-29 | 2008-04-25 | 영남대학교 산학협력단 | 잎새버섯 추출물을 함유하는 혈관신생으로 인한 질환 및암질환의 예방 또는 치료용 약학조성물 |
| KR101973640B1 (ko) * | 2012-11-30 | 2019-04-30 | (주)아모레퍼시픽 | 잎새버섯 자실체 추출물을 포함하는 조성물 |
| KR101625580B1 (ko) | 2014-05-20 | 2016-05-31 | (주)동원해사랑 | 아임계수를 이용한 고등어육으로부터 생물학적 기능성 가수분해물의 생산 |
-
2017
- 2017-12-29 KR KR1020170183890A patent/KR102459502B1/ko active IP Right Grant
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| Publication number | Publication date |
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| KR20190081388A (ko) | 2019-07-09 |
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