KR102543551B1 - 3단계 가공처리에 의한 발효 녹용 추출물의 제조방법 - Google Patents

3단계 가공처리에 의한 발효 녹용 추출물의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 (1) 분쇄한 녹용을 고온 및 가압으로 처리하는 단계; (2) 상기 (1)단계의 처리한 녹용에 물을 첨가한 녹용액에 단백질 분해효소와 셀룰라아제, 베타-글루카나아제 및 헤미셀룰라아제의 복합 효소를 첨가하여 반응시키는 단계; (3) 상기 (2)단계의 반응시킨 녹용액을 멸균한 후, 상기 멸균한 녹용액에 바실러스 코아귤란스(Bacillus coagulans) 배양액을 접종하여 발효시키고 여과하는 단계; 및 (4) 상기 (3)단계의 여과한 여과액을 살균하고 농축 및 건조하는 단계를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는 발효 녹용 추출물의 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 발효 녹용 추출물과 발효 녹용 추출물의 황산화-글리코사미노글리칸, N-아세틸뉴라민산 및 유리 아미노산 함량을 증진시키는 방법에 관한 것이다.

Description

3단계 가공처리에 의한 발효 녹용 추출물의 제조방법{Method for producing fermented antler extract by three-step processing}
본 발명은 고온·가압처리, 효소처리 및 발효의 3단계의 가공처리로 인해 유효성분 함량이 증진된 발효 녹용 추출물의 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 발효 녹용 추출물과 발효 녹용 추출물의 황산화-글리코사미노글리칸, N-아세틸뉴라민산 및 유리 아미노산 함량을 증진시키는 방법에 관한 것이다.
녹용(Antler, Cervi Parvum Cornu)은 사슴의 골질화 되지 않은 어린 뿔로, 인삼과 더불어 오래 전부터 가장 대표적인 강장생약제로 한국, 중국, 일본을 중심으로 애용되어 왔다. 이런 강장효과를 가진 생약제의 약성은 특정 장기에 선택적으로 작용 및 효과를 나타내는 것이 아닌 신체 전체에 복합적으로 효능을 나타내는 것이 특징이다. 녹용의 약리작용으로는 단백질과 핵산 합성 촉진, 조혈 촉진, 면역증강, 심혈관계에 대한 영향, 항 스트레스, 항 노화, 항 위궤양 작용 등이 있으며, 녹용의 약리작용 성분으로는 강글리오사이드(ganglioside), 판토크린(pantocrin), 아미노산, 인산칼슘, 탄산칼슘, 콜라겐, 인지질, 콘드로이틴(chondroitin), 글루코사민(glucosamine), 히알루론산(hyaluronic acid) 등이 알려져 있다.
녹용의 기능성 및 지표물질로 알려진 시알산(sialic acid)은 세포나 수용성 단백질에 당사슬 형태로 부착되어 있는 단당으로, 뇌의 신경 전달 및 신경절 세포 구성, 강글리오사이드의 구조와 기능에 중요한 역할을 하는 구성 물질이며, 구성원으로는 N-아세틸뉴라민산(N-Acetylneuraminic acid)이 대표적이다.
글리코사미노글리칸(GAG)은 점액다당류로 우론산과 글루코사민의 반복에 부분적으로 황산화가 이뤄진 골격을 지니고, 생체 내에서 프로테오글리칸(proteoglycan)의 형태로 존재한다. S-GAG은 관절의 연골과 디스크의 수핵 등의 주성분으로서, 관절염 치료 효과, 강력한 항염 효과 및 수분 유지 효과 등이 알려져 있다.
바실러스 코아귤란스(Bacillus coagulans)는 그람 양성의 통성혐기성 간균으로 30~55℃ 범위에서 생육하고 최적 생육온도는 50℃이다. 포자형성 및 유산(Lactic acid)을 생산하는 바실러스(Bacillus)와 락토바실러스(Lactobacillus) 속의 특성을 모두 가지고 있다. 바실러스 코아귤란스는 L형-유산, 내열성 효소, 항균성 펩타이드 코아귤린(coagulin)의 생산 균주로 주목을 끌고 있으며, 고온에서 생물소재의 생산이 가능하기 때문에 오염문제를 최소화 할 수 있는 장점이 있다.
현재 녹용에 대한 연구는 꾸준하게 진행되어 왔는데 수용성 및 유기용매(알코올, 클로로포름, 에탄올 등)를 이용하여 추출하거나, 단백질 가수분해 효소, 미생물을 이용하여 발효 녹용의 유용성분 추출 및 녹용이 지니고 있는 다양한 지표물질의 분석과 탐구에 중점을 둔 다양한 연구가 보고되어 있다.
한국등록특허 제1776686호에는 녹용 발효물 고형 제제의 제조방법이 개시되어 있고, 한국등록특허 제1336292호에는 초고압 저온 추출방법을 이용한 녹용으로부터 유효성분을 추출하는 방법이 개시되어 있으나, 본 발명의 3단계 가공처리에 의한 발효 녹용 추출물의 제조방법과는 상이하다.
본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 유효성분이 향상된 발효 녹용 추출물을 제조하기 위해, 고온 및 가압 처리, 효소 처리 및 발효 등의 제조조건을 최적화하여 다량의 황산화-글리코사미노글리칸, N-아세틸뉴라민산 및 유리 아미노산을 포함하는 발효 녹용 추출물의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 (1) 분쇄한 녹용을 고온 및 가압으로 처리하는 단계; (2) 상기 (1)단계의 처리한 녹용에 물을 첨가한 녹용액에 단백질 분해효소와 셀룰라아제, 베타-글루카나아제 및 헤미셀룰라아제의 복합 효소를 첨가하여 반응시키는 단계; (3) 상기 (2)단계의 반응시킨 녹용액을 멸균한 후, 상기 멸균한 녹용액에 바실러스 코아귤란스(Bacillus coagulans) 배양액을 접종하여 발효시키고 여과하는 단계; 및 (4) 상기 (3)단계의 여과한 여과액을 살균하고 농축 및 건조하는 단계를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는 발효 녹용 추출물의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 발효 녹용 추출물을 제공한다.
또한, 본 발명은 (1) 분쇄한 녹용을 고온 및 가압으로 처리하는 단계; (2) 상기 (1)단계의 처리한 녹용에 물을 첨가한 녹용액에 단백질 분해효소와 셀룰라아제, 베타-글루카나아제 및 헤미셀룰라아제의 복합 효소를 첨가하여 반응시키는 단계; (3) 상기 (2)단계의 반응시킨 녹용액을 멸균한 후, 상기 멸균한 녹용액에 바실러스 코아귤란스(Bacillus coagulans) 배양액을 접종하여 발효시키고 여과하는 단계; 및 (4) 상기 (3)단계의 여과한 여과액을 살균하고 농축 및 건조하는 단계를 포함하는, 발효 녹용 추출물의 황산화-글리코사미노글리칸, N-아세틸뉴라민산 및 유리 아미노산 함량을 증진시키는 방법을 제공한다.
본 발명은 인체에 유용한 성분인 황산화-글리코사미노글리칸, N-아세틸뉴라민산 및 유리 아미노산 함량을 증진시킬 수 있도록 전처리, 효소처리 및 발효하여 발효 녹용 추출물을 제조함으로써, 유효성분 함량이 증진되어 건강 지향의 새로운 형태의 기능성 식품을 제공하여 기존의 녹용 제품과는 차별화된 제품을 제공할 수 있고, 다양한 건강기능식품에 유용하게 쓰일 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 발효 녹용 추출 분말을 증류수가 담긴 비커에 넣고 용해되는 정도를 비교한 사진이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
(1) 분쇄한 녹용을 고온 및 가압으로 처리하는 단계;
(2) 상기 (1)단계의 처리한 녹용에 물을 첨가한 녹용액에 단백질 분해효소와 셀룰라아제, 베타-글루카나아제 및 헤미셀룰라아제의 복합 효소를 첨가하여 반응시키는 단계;
(3) 상기 (2)단계의 반응시킨 녹용액을 멸균한 후, 상기 멸균한 녹용액에 바실러스 코아귤란스(Bacillus coagulans) 배양액을 접종하여 발효시키고 여과하는 단계; 및
(4) 상기 (3)단계의 여과한 여과액을 살균하고 농축 및 건조하는 단계를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는 발효 녹용 추출물의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 발효 녹용 추출물의 제조방법에서, 상기 (1)단계는 바람직하게는 분쇄한 녹용을 115~125℃ 고온 및 2.5~3.5 bar 가압에서 50~70분 동안 처리할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 분쇄한 녹용을 121℃ 고온 및 3 bar 가압에서 60분 동안 처리할 수 있다. 효소처리 전 상기와 같은 조건으로 고온 및 가압 처리하는 것이 추출되는 유효성분이 증가하여 고품질의 발효 녹용 추출물로 제조할 수 있었다.
또한, 본 발명의 발효 녹용 추출물의 제조방법에서, 상기 (2)단계는 바람직하게는 처리한 녹용에 물을 4~6배(v/w) 첨가한 녹용액에 녹용액 대비 단백질 분해효소 0.4~0.6%(w/v)와 셀룰라아제, 베타-글루카나아제 및 헤미셀룰라아제의 복합 효소 0.4~0.6%(w/v)를 첨가하여 55~65℃에서 4~6시간 동안 반응시킬 수 있으며, 더욱 바람직하게는 처리한 녹용에 물을 5배(v/w) 첨가한 녹용액에 녹용액 대비 단백질 분해효소 0.5%(w/v)와 셀룰라아제, 베타-글루카나아제 및 헤미셀룰라아제의 복합 효소 0.5%(w/v)를 첨가하여 60℃에서 5시간 동안 반응시킬 수 있다. 상기와 같은 종류의 효소를 이용하여 반응시킴으로써, 황산화-글리코사미노글리칸, N-아세틸뉴라민산 및 유리 아미노산 함량을 다량 증진시킬 수 있었다.
또한, 본 발명의 발효 녹용 추출물의 제조방법에서, 상기 (3)단계는 바람직하게는 반응시킨 녹용액을 110~130℃에서 10~20분간 멸균한 후, 상기 멸균한 녹용액 대비 바실러스 코아귤란스(Bacillus coagulans) 배양액을 1.5~2.5%(v/v) 접종하여 34~40℃에서 20~28시간 동안 발효시키고 여과할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 반응시킨 녹용액을 121℃에서 15분간 멸균한 후, 상기 멸균한 녹용액 대비 바실러스 코아귤란스(Bacillus coagulans) 배양액을 2%(v/v) 접종하여 37℃에서 24시간 동안 발효시키고 여과할 수 있다. 상기와 같은 종류의 균주를 사용하여 효소처리한 녹용을 발효하는 것이 유효성분의 함량을 다량 증진시키면서 녹용의 부드러운 맛과 향미를 더욱 증진시킬 수 있었다.
또한, 본 발명의 발효 녹용 추출물의 제조방법에서, 상기 (4)단계는 바람직하게는 여과액을 90~100℃에서 5~15분간 살균하고 농축 및 건조할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 여과액을 95℃에서 10분간 살균하고 농축 및 건조할 수 있다.
본 발명의 발효 녹용 추출물의 제조방법은, 보다 구체적으로는
(1) 분쇄한 녹용을 115~125℃ 고온 및 2.5~3.5 bar 가압에서 50~70분 동안 처리하는 단계;
(2) 상기 (1)단계의 처리한 녹용에 물을 4~6배(v/w) 첨가한 녹용액에 녹용액 대비 단백질 분해효소 0.4~0.6%(w/v)와 셀룰라아제, 베타-글루카나아제 및 헤미셀룰라아제의 복합 효소 0.4~0.6%(w/v)를 첨가하여 55~65℃에서 4~6시간 동안 반응시키는 단계;
(3) 상기 (2)단계의 반응시킨 녹용액을 110~130℃에서 10~20분간 멸균한 후, 상기 멸균한 녹용액 대비 바실러스 코아귤란스(Bacillus coagulans) 배양액을 1.5~2.5%(v/v) 접종하여 34~40℃에서 20~28시간 동안 발효시키고 여과하는 단계; 및
(4) 상기 (3)단계의 여과한 여과액을 90~100℃에서 5~15분간 살균하고 농축 및 건조하는 단계를 포함할 수 있으며,
더욱 구체적으로는
(1) 분쇄한 녹용을 121℃ 고온 및 3 bar 가압에서 60분 동안 처리하는 단계;
(2) 상기 (1)단계의 처리한 녹용에 물을 5배(v/w) 첨가한 녹용액에 녹용액 대비 단백질 분해효소 0.5%(w/v)와 셀룰라아제, 베타-글루카나아제 및 헤미셀룰라아제의 복합 효소 0.5%(w/v)를 첨가하여 60℃에서 5시간 동안 반응시키는 단계;
(3) 상기 (2)단계의 반응시킨 녹용액을 121℃에서 15분간 멸균한 후, 상기 멸균한 녹용액 대비 바실러스 코아귤란스(Bacillus coagulans) 배양액을 2%(v/v) 접종하여 37℃에서 24시간 동안 발효시키고 여과하는 단계; 및
(4) 상기 (3)단계의 여과한 여과액을 95℃에서 10분간 살균하고 농축 및 건조하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 방법으로 제조된 발효 녹용 추출물을 제공한다.
본 발명은 또한,
(1) 분쇄한 녹용을 고온 및 가압으로 처리하는 단계;
(2) 상기 (1)단계의 처리한 녹용에 물을 첨가한 녹용액에 단백질 분해효소와 셀룰라아제, 베타-글루카나아제 및 헤미셀룰라아제의 복합 효소를 첨가하여 반응시키는 단계;
(3) 상기 (2)단계의 반응시킨 녹용액을 멸균한 후, 상기 멸균한 녹용액에 바실러스 코아귤란스(Bacillus coagulans) 배양액을 접종하여 발효시키고 여과하는 단계; 및
(4) 상기 (3)단계의 여과한 여과액을 살균하고 농축 및 건조하는 단계를 포함하는, 발효 녹용 추출물의 황산화-글리코사미노글리칸, N-아세틸뉴라민산 및 유리 아미노산 함량을 증진시키는 방법을 제공한다.
본 발명의 발효 녹용 추출물의 황산화-글리코사미노글리칸, N-아세틸뉴라민산 및 유리 아미노산 함량을 증진시키는 방법은, 보다 구체적으로는
(1) 분쇄한 녹용을 115~125℃ 고온 및 2.5~3.5 bar 가압에서 50~70분 동안 처리하는 단계;
(2) 상기 (1)단계의 처리한 녹용에 물을 4~6배(v/w) 첨가한 녹용액에 녹용액 대비 단백질 분해효소 0.4~0.6%(w/v)와 셀룰라아제, 베타-글루카나아제 및 헤미셀룰라아제의 복합 효소 0.4~0.6%(w/v)를 첨가하여 55~65℃에서 4~6시간 동안 반응시키는 단계;
(3) 상기 (2)단계의 반응시킨 녹용액을 110~130℃에서 10~20분간 멸균한 후, 상기 멸균한 녹용액 대비 바실러스 코아귤란스(Bacillus coagulans) 배양액을 1.5~2.5%(v/v) 접종하여 34~40℃에서 20~28시간 동안 발효시키고 여과하는 단계; 및
(4) 상기 (3)단계의 여과한 여과액을 90~100℃에서 5~15분간 살균하고 농축 및 건조하는 단계를 포함할 수 있으며,
더욱 구체적으로는
(1) 분쇄한 녹용을 121℃ 고온 및 3 bar 가압에서 60분 동안 처리하는 단계;
(2) 상기 (1)단계의 처리한 녹용에 물을 5배(v/w) 첨가한 녹용액에 녹용액 대비 단백질 분해효소 0.5%(w/v)와 셀룰라아제, 베타-글루카나아제 및 헤미셀룰라아제의 복합 효소 0.5%(w/v)를 첨가하여 60℃에서 5시간 동안 반응시키는 단계;
(3) 상기 (2)단계의 반응시킨 녹용액을 121℃에서 15분간 멸균한 후, 상기 멸균한 녹용액 대비 바실러스 코아귤란스(Bacillus coagulans) 배양액을 2%(v/v) 접종하여 37℃에서 24시간 동안 발효시키고 여과하는 단계; 및
(4) 상기 (3)단계의 여과한 여과액을 95℃에서 10분간 살균하고 농축 및 건조하는 단계를 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 제조예 및 실시예를 들어 상세히 설명한다. 단, 하기 제조예 및 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 제조예 및 실시예에 한정되는 것은 아니다.
제조예 1. 발효 녹용 추출물
(1) 건조 녹용 절편을 구입하여 분쇄기로 가로×세로 0.5 cm 정도 크기로 분쇄하고, 121℃ 고온 및 3 bar의 가압에서 1시간 동안 처리하였다.
(2) 상기 (1)단계의 처리한 녹용에 정제수를 5배(v/w) 첨가한 녹용액에 녹용액 대비 단백질 분해효소인 프로테아제(proteAX) 0.5%(w/v)와 복합효소(셀룰라아제(cellulase), 베타-글루카나아제(β-glucanase) 및 헤미셀룰라아제(hemicellulase)의 복합 효소, Sumizyme) 0.5%(w/v)를 첨가하여 60℃ 항온수조에서 5시간 동안 반응시켰다.
(3) 상기 (2)단계의 반응시킨 녹용액을 121℃에서 15분간 멸균한 후 상온으로 식히고, 녹용액 대비 바실러스 코아귤란스(Bacillus coagulans) 배양액(107-8 cfu/ml)를 2%(v/v) 접종하여 항온배양기에서 37℃로 24시간 동안 발효시키고, 여과지를 이용하여 여과하였다.
(4) 상기 (3)단계의 여과한 여과액을 95℃에서 10분간 살균하고 회전농축기를 사용하여 농축한 후 동결건조하였다.
비교예 1. 발효 녹용 추출물
(1) 건조 녹용 절편을 구입하여 분쇄기로 가로×세로 0.5 cm 정도 크기로 분쇄하고 정제수를 5배(v/w) 첨가한 녹용액에 녹용액 대비 단백질 분해효소인 프로테아제(proteAX) 0.5%(w/v)와 복합효소(셀룰라아제(cellulase), 베타-글루카나아제(β-glucanase) 및 헤미셀룰라아제(hemicellulase)의 복합 효소, Sumizyme) 0.5%(w/v)를 첨가하여 60℃ 항온수조에서 5시간 동안 반응시켰다.
(2) 상기 (1)단계의 반응시킨 녹용액을 121℃에서 15분간 멸균한 후 상온으로 식히고, 녹용액 대비 바실러스 코아귤란스(Bacillus coagulans) 배양액(107-8 cfu/ml)를 2%(v/v) 접종하여 항온배양기에서 37℃로 24시간 동안 발효시키고, 여과지를 이용하여 여과하였다.
(3) 상기 (2)단계의 여과한 여과액을 95℃에서 10분간 살균하고 회전농축기를 사용하여 농축한 후 동결건조하였다.
비교예 2. 발효 녹용 추출물
(1) 건조 녹용 절편을 구입하여 분쇄기로 가로×세로 0.5 cm 정도 크기로 분쇄하였다.
(2) 상기 (1)단계의 처리한 녹용에 물을 5배(w/w)를 첨가한 녹용액에 녹용액 대비 단백가수분해효소인 프로테아제(proteAX) 0.5%(w/v)와 효소 KFEN2®(glucoamylase) 0.5%(w/v)를 첨가하여 60℃ 항온수조에서 5시간 동안 반응시켰다.
(3) 상기 (2)단계의 반응시킨 녹용액을 121℃에서 15분간 멸균한 후 상온으로 식히고, 녹용액 대비 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 배양액(107-8 cfu/ml)를 2%(v/v) 접종하여 항온배양기에서 37℃로 24시간 동안 발효시키고, 여과지를 이용하여 여과하였다
(4) 상기 (3)단계의 여과한 여과액을 95℃에서 10분간 살균하고 회전농축기를 사용하여 농축한 후 동결건조하였다.
비교예 3. 발효 녹용 추출물
(1) 건조 녹용 절편을 구입하여 분쇄기로 가로×세로 0.5 cm 정도 크기로 분쇄하고, 121℃ 고온 및 3 bar의 가압에서 1시간 동안 처리하였다.
(2) 상기 (1)단계의 처리한 녹용에 물을 5배(w/w)를 첨가한 녹용액에 녹용액 대비 펙티나아제 및 셀룰라아제 혼합 효소 1%(w/v)를 첨가하여 60℃ 항온수조에서 5시간 동안 반응시켰다.
(3) 상기 (2)단계의 반응시킨 녹용액을 121℃에서 15분간 멸균한 후 상온으로 식히고, 녹용액 대비 락토바실러스 애시도필러스(Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) 및 락토바실러스 롱검(Lactobacillus longum)의 혼합 유산균 배양액(107-8 cfu/ml)를 2%(v/v) 접종하여 항온배양기에서 37℃로 24시간 동안 발효시키고, 여과지를 이용하여 여과하였다
(4) 상기 (3)단계의 여과한 여과액을 95℃에서 10분간 살균하고 회전농축기를 사용하여 농축한 후 동결건조하였다.
비교예 4. 녹용 추출물
(1) 건조 녹용 절편을 구입하여 분쇄기로 가로×세로 0.5 cm 정도 크기로 분쇄하고, 121℃ 고온 및 3 bar의 가압에서 1시간 동안 처리하였다.
(2) 상기 (1)단계의 처리한 녹용에 물을 5배(w/w)를 첨가한 녹용액에 녹용액 대비 프로타멕스(Novozymes) 1%(w/v)를 첨가하여 60℃ 항온수조에서 5시간 동안 반응시켰다.
(3) 상기 (2)단계의 반응시킨 녹용액을 여과한 여과액을 95℃에서 10분간 살균하고 회전농축기를 사용하여 농축한 후 동결건조하였다.
실험 재료 및 방법
1. 실험재료
녹용은 러시아산 건조 녹용 절편을 구입하여 분쇄기로 가로×세로 0.5 cm 정도 크기로 분쇄하여 사용하였다. 효소제는 단백가수분해 효소제 proteAX(1,400 units/g)와 복합 효소제 sumizyme(200 GAU/g)을 사용하였다.
2. 사용 균주 분리 및 배지
발효녹용에 사용한 균주는 바실러스 코아귤란스(Bacillus coagulans ATCC 7050)를 생물자원센터에서 분양받아 사용하였다. 바실러스 코아귤란스를 유산균 전용 배지인 MRS broth에 37℃에서 24시간 배양한 후 4℃에 보관하면서 사용하였다.
3. 발효 녹용 추출물 제조
1) 고온·가압처리 방법
분쇄한 녹용에 가압 처리 조건과 처리 시간별 처리하였다.
2) 효소제 처리
고온 가압처리한 녹용에 정제수 5배(w/w)를 가하여 효소제 proteAX와 sumizyme을 각각 0.5%(w/v) 첨가하여 60℃ 항온수조에서 5시간 동안 반응시켰다.
3) 발효에 의한 발효녹용 추출물 제조
효소 처리한 녹용액을 121℃에서 15분간 멸균한 후 상온으로 식히고, 바실러스 코아귤란스(Bacillus coagulans) 배양액을 2%(v/v) 접종하여 항온배양기(HB-102L, Korea)에서 37℃로 24시간 동안 배양한 후 Whatman no 3. 여과지(Whatman Co., Maidstone, England)를 이용하여 여과하였다. 이 여과액 중 일부를 발효 녹용 추출물로서 실험에 사용하였고, 기타 여액을 95℃에서 10분간 살균하고 회전농축기(N-1000VW, Eyela Co., Tokyo, Japan)를 사용하여 농축한 후 동결건조(NB-504, Ilshin Co., Dongducheon, Korea)하여 분말상태로 실온 보관하였다.
4. 분석항목
1) pH, 당도 및 색도
pH는 pH 미터(Orion star A111, Thermo scientific, USA)를 사용하여 측정하였으며, 당도는 굴절당도계(PR-101, Atage Co. Ltd., Japan)를 사용하여 측정하였다. 색도는 UV-visible spectrometer(UV-1601, Shimadzu, Japan)를 사용하여 측정하였다.
2) 가용성 고형분 함량
가용성 고형분 함량은 시료 1 g를 취한 후 수분측정기(FD-660, Kett, Korea)를 이용하여 105℃에서 증발·건조시킨 후 시료의 무게를 측정하여 시료량에 대한 건물량(%)으로 나타내었다.
3) 유리 아미노산 함량
시료 10 g에 5% TCA 용액을 동량 가하여 1시간 동안 교반 후 10,000 rpm으로 10분간 원심분리하여 단백질을 제거하여 상등액을 취하였다. 상등액에 디에틸에테르(diethyl ether) 100 mL를 가하여 3회 반복 추출하여 지질, 색소 및 지용성 물질을 제거한 수용액 층을 40℃에서 감압농축시켜 0.2N 구연산리튬 완충액(lithium citrate buffer, pH 2.2) 10 mL로 용해하고 멤브레인 필터(pore size 0.2 ㎛, Advantec MFS, Japan)로 여과한 후 아미노산 자동분석기(Biochem 20, Pharmacia Biotech. Ltd., England)로 분석하였다. 결과값은 추출물에 대한 mg% 단위로 나타내었다.
4) 황산화-글리코사미노글리칸(Sulfated-GAGs) 함량
Sulfated-GAGs의 함량 측정은 먼저 NaCl 1.185 g, 글리신(glycine) 1.52 g, DMB(dimethylmethylene blue) 0.008 g과 36% HCl 0.47 mL를 500 mL 증류수에 녹여 DMB dye 용액을 제조하였으며, 제조한 용액은 525 nm에서 약 0.34의 흡광도 값을 가졌다. 시료 0.2 mL를 DMB 용액 8 mL과 혼합한 후 525 nm에서 흡광도를 측정하였으며 시료 중의 sulfated-GAGs 함량은 콘드로이틴황산염(chondroitin 4-sulfate)을 이용한 검량곡선을 사용하여 계산한 후 추출물에 대한 mg% 단위로 나타내었다.
5) N-아세틸뉴라민산(N-Acetylneuraminic acid) 함량
N-아세틸뉴라민산 함량 측정은 시료에 15 mM 염산용액을 첨가하여 80℃ 항온수조에서 3시간 동안 가수분해시켜 시알산을 유리시켰다. 반응시킨 후 0.45 ㎛ 실린지 필터(syringe filter)로 여과한 여액을 HPLC를 사용하여 분석하였다.
6) 발효 녹용 추출물 분말의 수용화
고온·가압 전처리 후 제조한 발효 녹용 추출물 분말 0.5 g 무게를 잰 후 100 mL 비커에 증류수 80 mL를 넣고 용해되는 시간을 측정하여 수용화를 확인하였다.
7) 발효 녹용 추출물 분말의 저장안정성
고온·가압 전처리 후 제조한 발효 녹용 추출물 분말의 저장안정성을 확인하기 위해 가속시험을 실시하였다. 50℃ 온도에서 6개월 간 보관한 후 미생물 수와 pH를 측정하였다. 미생물 수는 일반세균과 대장균 수를 측정하였고, pH는 발효 녹용 추출물 분말에 일정량의 가수를 하여 pH 미터로 측정하였다.
실시예 1. 고온·가압처리 조건에 따른 발효 녹용 추출물의 특성
제조예 1의 발효 녹용 추출물 제조 시 (1)단계의 고온·가압처리 조건에 따른 발효 녹용 추출물의 이화학적 특성을 비교한 결과는 하기 표 1과 같다.
고온·가압처리 조건별 발효 녹용 추출물의 이화학적 특성
이화학적 특성 처리시간 1bar 2bar 3bar
pH 0.5시간 7.16 7.21 7.04
1시간 7.14 6.48 6.61
2시간 7.15 6.50 6.58
당도(Bx°) 0.5시간 7.3 7.7 8.6
1시간 8.7 9.3 11
2시간 8.8 9.5 11.3
가용성 고형분
함량(%)		 0.5시간 7.3 8.0 8.8
1시간 7.8 8.4 10
2시간 8.0 8.5 10.1
색도 0.5시간 L 46.94 46.77 45.37
a 15.21 15.41 20.24
b 35.02 34.75 32.38
1시간 L 48.25 48.49 47.47
a 15.66 17.41 22.24
b 34.25 31.75 31.93
2시간 L 45.33 44.51 43.69
a 16.11 18.84 22.80
b 33.54 30.92 30.44
pH는 압력이 높고 처리 시간이 길어질수록 감소하는 경향을 나타내었다. 이는 고온·가압을 진행하였을 경우 원료의 물성이 달라지면서 추출되는 유효성분들 중에 산성을 띠는 성분의 추출이 많았을 것으로 판단된다. 당도와 가용성 고형분 함량 역시 처리 압력이 높고 처리 시간이 길어질수록 높게 나타났다. 색도는 L은 명도, a는 적색도, b는 황색도를 나타내는데, 적색도의 경우 처리하는 압력이 높고 처리 시간이 길어질수록 높게 나타났다.
실시예 2. 고온·가압처리 조건에 따른 발효 녹용 추출물의 유효성분 함량
제조예 1의 발효 녹용 추출물과, 제조예 1의 방법으로 발효 녹용 추출물을 제조하되 (1)단계의 고온·가압처리 조건에 따른 황산화-글리코사미노글리칸(s-GAG)과 N-아세틸뉴라민산 함량을 비교한 결과는 하기 표 2와 같다.
s-GAG는 황산기가 추가된 글리코사미노글리칸을 말하며, 글리코사미노글리칸은 아미노당과 우론당 또는 갈락토스의 반복적인 구조로 이뤄져 있는 뮤코 다당류로 동물 조직이나 결합조직에 필수성분으로 알려져 있다. 황산화-글리코사미노글리칸은 관절의 연골의 주성분으로 관절 내 수분 유지시키는 역할을 통해 관절염 치료 등에 효과가 있으며, 이는 단백질과 연결되어 프로테오글리칸(proteoglycan)를 형성하고, 피부와 탯줄 등 각종 결합조직에 함유되어 구조 형성 및 기능을 조절하여 각 조직을 유지하는 역할을 한다.
N-아세틸뉴라민산(N-Acetylneuraminic acid)은 단당으로, 세포 및 세포막과 점액의 당단백질과 뇌의 신경세포막의 중요한 구성성분인 강글리오사이드와 같은 당지질에서도 발견되는 물질로, 이들의 시알산(sialic acid)의 대표물질이다.
고온·가압처리 조건별 발효 녹용 추출물의 유효성분 함량
고온 s-GAG 함량(㎎%) N-Acetylneuraminic acid 함량(ppm)
121℃ 3bar 1시간 34.13 100.04
110℃ 4bar 2시간 28.42 84.56
130℃ 2bar 0.5시간 22.08 70.39
그 결과, 121℃ 온도 및 3bar 압력에서 1시간 동안 처리하는 것이 가장 유효성분 함량이 높게 나타났다.
실시예 3. 가공조건에 따른 발효 녹용 추출물의 유효성분 함량
고온 및 가압 처리 유무, 효소 종류 및 균주 종류에 따른 발효 녹용 추출물의 유효성분 함량을 비교한 결과는 하기 표 4와 같다.
발효 녹용 추출물 가공조건 비교
추출물 종류 고온 및 가압 처리 효소 종류 균주 종류
제조예 1 ○ 프로테아제, 셀룰라아제, 베타-글루카나아제, 헤미셀룰라아제 바실러스 코아귤란스
비교예 1 × 프로테아제, 셀룰라아제, 베타-글루카나아제, 헤미셀룰라아제 바실러스 코아귤란스
비교예 2 × 프로테아제, 글루코아밀라아제 바실러스 서브틸리스
비교예 3 ○ 펙티나아제, 셀룰라아제 락토바실러스 애시도필러스, 락토바실러스 플란타룸 및 락토바실러스 롱검
비교예 4 ○ 프로테아제 ×
그 결과, 비교예들의 발효 녹용 추출물에 비해 제조예 1의 발효 녹용 추출물이 가장 높은 s-GAG와 N-아세틸뉴라민산 함량을 나타내었고, 비교예 1의 발효 녹용 추출물이 가장 낮은 함량을 나타내었다.
가공조건에 따른 발효 녹용 추출물의 유효성분 함량
구분 s-GAG 함량(㎎%) N-Acetylneuraminic acid 함량(ppm)
제조예 1 34.13 100.04
비교예 1 16.87 38.99
비교예 2 13.20 35.40
비교예 3 20.15 44.78
비교예 4 18.00 39.20
실시예 4. 가공조건에 따른 발효 녹용 추출물의 유리 아미노산 함량
가공조건에 따른 발효 녹용 추출물의 유리 아미노산 함량을 비교한 결과는 하기 표 5와 같다.
Figure 112020134827999-pat00001
그 결과, 비교예 2의 발효 녹용 추출물이 가장 낮은 함량을 나타내었고, 제조예 1의 발효 녹용 추출물이 가장 높은 함량을 나타내었다. 필수아미노산 8종(트레오닌, 발린, 메티오닌, 이소류신, 류신, 페닐알라닌, 트립토판, 라이신)의 합도 제조예 1의 발효 녹용 추출물이 가장 높게 나타났다.
필수 아미노산은 체내에서 합성하지 못하여 음식이나 보충제 등을 통해 섭취하여야 하는데, 이 중 류신(leucine)은 단백질 합성을 촉진시켜 근육조직의 성장과 골격근 강화 등의 역할을 한다. 라이신(lysine)은 칼슘대사에 관여하여 칼슘의 흡수와 질소 균형을 유지시킴으로써 성장과 뼈의 발달에 도움이 되며, 비타민 C와 함께 섭취 시 콜라겐을 합성하여 피부, 혈관의 탄력과 연골 생성에 필요한 성분이다. 페닐알라닌(phenylalanine)은 신경전달물질인 티로신(tyrosine), 도파민(dopamine), 에피네프린(epinephrine), 노르에피네프린(norepinephrine) 생성을 위한 필요 물질로, 뇌세포 재생 및 단백질 생성에 도움을 준다고 알려져 있다. 제조예 1의 한 발효 녹용 추출물은 이들의 함량이 높게 나타나 몸의 성장 및 뇌 발달에 도움을 줄 수 있을 것이라 판단된다.
실시예 4. 발효 녹용 추출물의 수용화
제조예 1의 발효 녹용 추출물에 대한 수용정도를 도 1에 나타내었다. 고온·가압 전처리를 한 발효 녹용 추출물의 분말을 첨가 직후부터 30초 간격으로 1분 30초까지 수용정도를 확인한 결과, 첨가 직후부터 조금씩 용해되기 시작하여 첨가 후 30초 후에는 분말 용량의 절반 정도가 용해되었다. 이후 1분 정도 되었을 때 대부분 용해되었고, 마지막 1분 30초가 되었을 때에는 완전히 용해되어 녹용 자체의 지질성분 등으로 인한 층 분리가 나타났다. 따라서, 고온·가압 전처리를 한 발효 녹용 추출물 분말의 빠른 수용화로 인해 다양한 제품에서 소재화 및 제형 선택이 가능하며, 가압으로 인한 저분자화된 유용성분의 체내 흡수가 용이할 수 있을 것이라 판단된다.
실시예 5. 발효 녹용 추출물의 저장안정성
제조예 1의 제조한 발효 녹용 추출물 분말의 저장안정성을 확인한 결과는 표 6에 나타내었다. 저장기간별 일반세균 수는 음성 또는 1 CFU/g으로 나타났으며, 대장균 수는 모두 음성을 나타내었다. pH은 저장기간 동안 5.71~5.78 사이로 나타나, 저장기간 동안 분말제품은 안정하다고 판단된다.
발효 녹용 추출물의 저장안정성
구분 저장기간(Month)
0 3 6
일반세균수(CFU/g) -* 1 -
대장균수(CFU/g) - - -
pH 5.78 5.73 5.71
*: 검출되지 않음

Claims (5)

  1. (1) 분쇄한 녹용을 115~125℃ 고온 및 2.5~3.5 bar 가압에서 50~70분 동안 처리하는 단계;
    (2) 상기 (1)단계의 처리한 녹용에 물을 4~6배(v/w) 첨가한 녹용액에 단백질 분해효소와 셀룰라아제, 베타-글루카나아제 및 헤미셀룰라아제의 복합 효소를 첨가하여 55~65℃에서 4~6시간 동안 반응시키는 단계;
    (3) 상기 (2)단계의 반응시킨 녹용액을 110~130℃에서 10~20분간 멸균한 후, 상기 멸균한 녹용액 대비 바실러스 코아귤란스(Bacillus coagulans) 배양액을 1.5~2.5%(v/v) 접종하여 34~40℃에서 20~28시간 동안 발효시키고 여과하는 단계; 및
    (4) 상기 (3)단계의 여과한 여과액을 90~100℃에서 5~15분간 살균하고 농축 및 건조하는 단계를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는, 황산화-글리코사미노글리칸, N-아세틸뉴라민산 및 유리 아미노산 함량이 증진된 발효 녹용 추출물의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항의 방법으로 제조된, 황산화-글리코사미노글리칸, N-아세틸뉴라민산 및 유리 아미노산 함량이 증진된 발효 녹용 추출물.
  5. (1) 분쇄한 녹용을 115~125℃ 고온 및 2.5~3.5 bar 가압에서 50~70분 동안 처리하는 단계;
    (2) 상기 (1)단계의 처리한 녹용에 물을 4~6배(v/w) 첨가한 녹용액에 단백질 분해효소와 셀룰라아제, 베타-글루카나아제 및 헤미셀룰라아제의 복합 효소를 첨가하여 55~65℃에서 4~6시간 동안 반응시키는 단계;
    (3) 상기 (2)단계의 반응시킨 녹용액을 110~130℃에서 10~20분간 멸균한 후, 상기 멸균한 녹용액 대비 바실러스 코아귤란스(Bacillus coagulans) 배양액을 1.5~2.5%(v/v) 접종하여 34~40℃에서 20~28시간 동안 발효시키고 여과하는 단계; 및
    (4) 상기 (3)단계의 여과한 여과액을 90~100℃에서 5~15분간 살균하고 농축 및 건조하는 단계를 포함하는, 발효 녹용 추출물의 황산화-글리코사미노글리칸, N-아세틸뉴라민산 및 유리 아미노산 함량을 증진시키는 방법.
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