KR19990030352A - 천연 항산화 기능이 있는 포도종실 추출물의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 포도 폐기종실로부터 프로안토시아니딘(Proanthocyanidin)이 다량 함유된 포도종실 추출물을 제조하는 방법에 관한 것이다. 포도종실추출물은 천연 항산화성분인 프로안토시아니딘 등이 다량 함유되어 있으며 이들은 각종 가공식품의 제조에 사용시 탁월한 항산화 효과가 있다고 알려져 있다. 포도의 과육으로부터 분리된 포도 폐기종실을 세척하여 미분쇄한 포도 폐기종실 분말을 증숙처리 공정과 극초단파(2,450MHz) 가열처리 공정 등의 전처리 공정에 의하여 종실의 조직 중에 결합되어 존재하고 있는 프로안토시아니딘과 같은 천연 항산화 성분의 추출용매에 대한 용해도를 증가시켜 효율적이며 경제적으로 추출될 수 있도록 한 후, 용매로 정제수나 주정을 사용하여 추출하고 지방질 성분을 정제하여 천연 항산화성분인 프로안토시아니딘이 다량 함유된 포도종실 추출물의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 포도 폐기종실로부터 천연 항산화 기능을 갖는 식품소재를 제조하는 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 제 1단계로 포도의 과육으로부터 분리된 포도 폐기종실을 세척하고 건조한 후, 마쇄한 포도 폐기종실 분말을 증숙공정 및 극초단파 처리공정 등의 전처리 공정에 의하여 추출대상 물질이 조직으로부터 용이하게 분리될 수 있도록 하고 제 2단계로 용매추출공정을 통하여 천연 항산화 기능을 보유한 플라보노이드류인 프로안토시아니딘(Proanthocyanidin)이 다량 추출될 수 있도록 하는 포도종실 추출물의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 포도는 과육만을 섭취하는 경우가 많아 포도를 가공 처리하는 식품업체나 가정에서는 표피와 종실을 폐기 처리하므로 인하여 환경문제를 야기시키고 폐기 처리비용이 소요되고 있는 실정이다. 그러나 포도의 종실에는 천연 플라보노이드류의 일종인 프로안토시아니딘(Proanthocyanidin) 이라고 하는 축합형 탄닌이 다량 함유되어 있으며 이는 항산화성과 같은 생리활성이 높은 것으로 알려지고 있다. 이러한 사실은 포도주를 많이 애용하는 프랑스인 중에서 심장병으로 사망하는 사람의 비율이 다른 유럽 국가에 비해 상대적으로 낮다는 통계가 잘 뒷받침 해주고 있으며 이는 포도주에 함유된 프로안토시아니딘과 같은 플라보노이드 성분에 의한 것으로 알려지고 있다.
프로안토시아니딘은 도 1과 같은 일반적인 구조를 갖는데 주로 과실류와 콩류에 존재하는 성분으로 알려져 있고, 특히 수용성 상태에서 높은 항산화력을 보이며 활성산소의 프리 라디칼(free radical)에 대한 포착작용이 있는 것으로 알려지고 있다. 반면에 이와 같은 프로안티시아니딘은 축합형 탄닌으로써 단백질과 쉽게 결합하고 특히 포도종실 조직중에 존재하는데 이들이 다량 함유된 포도종실의 구성성분을 본 발명자가 분석해 본 결과 표 1과 같이 전체 성분중에서 가용성 질소 추출물이 70%(w/w) 정도이고 단백질 성분이 8%(w/w) 정도로서 포도종실에 함유된 프로안토시아니딘은 여러가지 성분들과 함께 결합하여 존재하고 있다는 것을 알 수 있다.
포도의 폐기종실로부터 포도종실 추출물을 제조하는 공정은 도 2와 같은 통상의 용매 추출법이나 열수 추출법에 의한 것으로서 제품 중에 함유된 프로안토시아니딘 함량을 최대화하기 위한 목적으로 폐기종실의 전처리 또는 추출방법에 대한 공정개선이 거의 없었던 실정이다. 종래의 추출방법은 추출용매에 에너지를 가하여 대상물질에 에너지가 전달되면 목적하는 가용성 물질들이 추출용매에 용해되어 추출하는 것으로, 이와 같은 방법에 따라서 제조하게 되면 포도종실 소재의 전처리 없이 바로 추출공정에 의하여 프로안토시아니딘이 함유된 추출물을 제조하게 되어 포도종실과 같이 결체조직 및 구성조직에 프로안토시안딘 성분들이 결합되어 있는 경우에는 이러한 조직 성분들과 결합된 프로안토시아니딘 성분을 효과적으로 추출하기 어려운 측면이 있다. 이러한 상황하에서 극초단파 에너지를 이용하여 대상물질로부터 선택적으로 목적 성분을 추출하고자 하는 시도가 천연물 연구에서 진행되고 있으며, 색소나 올레오레진, 항생물질, 환경 오염물질 등의 추출에 응용이 되고 있는 실정이다. 특히 원료를 추출전이나 추출과정에서 극초단파를 사용하여 처리하게 되면 효율적으로 수율을 향상시킬 수 있는데 이는 원료에 포함된 수분이 급격히 가열되어 추출대상의 구성조직을 파괴하여 용매 중에 용해되어 있는 추출성분이 용이하게 조직으로부터 용출될 수 있도록 하는데 있다. 이 때 저항에 의하여 조직막이 파괴되므로 상당히 이동거리가 감소하게 되고 추출속도가 향상되며 손실이 줄어들게 되어 전체적으로 효과적인 추출작업을 진행시킬 수 있는 것으로 판단된다.
포도종실 추출물의 제조방법에 관한 종래 기술로서 유럽특허 0790314 A2에는 포도종실 추출물에 함유된 프로안토시아니딘의 순도를 높이기 위한 방법이 보고되었으나, 이 방법은 포도종실 추출물에 효모를 발효시켜 잔존하는 당류를 제거하는 공정에 관한 것이다. 그밖에 일본특허 平 8-55402는 항비만제로 사용하고 일본특허 平 5-150339는 육모제로 사용하는 등 포도종실물의 용도에 관한 것으로 포도종실 추출물에 함유된 유효성분의 함량을 증대시키기 위한 공정의 개선이나 전처리 방법에 관한 기술이 아니다. 또한 천연 항산화제의 조성에 관한 특허로서 PCT/US97/06821호는 동결건조된 분말 포도종실을 천연 항산화제로서 사용한다는 내용이다.
이상과 같이 종래 기술은 본 발명에서와 같이 천연 항산화 성분인 프로안토시아니딘의 함량을 증대시키기 위한 전처리 공정의 도입이나 추출공정의 개선하는 기술적 사상과는 다른 것이다.
본 발명은 포도종실을 미세하게 분쇄하고 이를 증숙하여 포도종실 분말 내부조직으로 수분이 충분히 흡수되도록 함과 동시에 구성조직을 유연하게 한 후 극초단파 처리를 하여 조직내부로 흡수된 수분이 극초단파 에너지에 의해 발열하도록 하여 포도종실 중에 함유된 프로안토시아니딘 성분이 포도종실 조직으로부터 추출용매에 용이하게 용해되어 추출하는 공정을 개발하는데 있다. 이는 프로안토시아니딘이 축합형 탄닌으로서 단백질과 쉽게 잘 결합하고 특히 포도종실 조직 중에 존재하는 결체 조직 및 구성성분인 단백질 및 당류에 결합되어 있는 상태로 존재하므로 증숙 공정에 의하여 포도종실에 충분히 수분이 침투토록 한 후에 극초단파 에너지 처리를 함에 의해 포도종실 분말내부에 흡수된 에너지가 열 에너지로 변하여 조직세포를 가열시킴에 의하여 조직막 성분을 파괴하고 이에 따라 용매 추출시 추출용매에 대한 용해도와 추출속도가 증가되어 추출수율이 상승된다. 따라서 본 발명은 포도종실 분말로부터 프로안토시아니딘이 용이하게 분리되어 추출할 수 있는 개선된 공정을 완성하게 되었다.
도 1은 일반적인 프로안토시아니딘(Proanthocyanidin)의 구조식이다.
도 2는 종래의 프로안토시아니딘이 함유된 포도종실 추출물의 제조방법을 나타낸 공정도이다.
도 3은 본 발명의 포도종실 추출물 제조방법을 나타낸 공정도이다.
도 4는 증숙 및 극초단파 처리공정을 거쳐 제조된 포도종실 추출물의 항산화력 비교를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명으로 제조한 포도종실 추출물의 유해 활성산소 소거능을 나타낸 그래프이다.
본 발명의 개략적인 제조공정은 도 3과 같고 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 먼저 포도종실을 깨끗하게 수세하고 열풍건조기에서 건조한 후, 분쇄기로 미세하게 분쇄하여 포도종실 분말을 제조한다. 포도종실 분말과 함께 추출할 포도종실 분말 중량의 5∼8배에 상당하는 정제수를 증숙기에 붓고 약 1∼3시간 증숙한다. 이 때 압력조건은 상압에서 실시하나 필요에 따라서 가압조건에서 할 수도 있다. 증숙된 포도종실 분말을 증숙기로부터 꺼내고 용기에 담은 후 증숙된 포도종실 분말량의 2배에 해당하는 정제수를 첨가하여 2,450MHz의 극초단파를 발생하는 일반적인 조리용 전자렌지에서 30∼60분간 가열 처리한 후 추출용매로서 포도종실 분말량의 2배 정도의 주정을 부어주고 환류 냉각기가 장착된 용매 환류 추출장치에서 추출한다. 이 때 추출효율을 높이기 위하여 1차로 추출한 후 추출용매를 회수하고 새로운 주정을 첨가하여 2차로 추출하도록 한다. 각각의 추출공정마다 추출시간은 60∼270분 정도로 하며 정확한 추출시간은 얻어진 추출물에 함유된 프로안토시아니딘을 메탄올에 녹이고 염산으로 분해하여 카테킨으로 한 후 생성된 카테킨을 바닐린-메탄올 시약에 의해서 발색시키는 비색법에 의해 함량을 분석한 결과에 따라 설정한다. 동시에 고순도의 프로안토시아니딘이 함유된 추출물을 제조하기 위하여 추출이 끝난 추출물을 여과하고, 추출된 포도종실 분말에 잔류하는 지방질 성분을 제거하기 위하여 핵산으로 1∼3회 정도 세척한다. 추출물에 함유된 추출용매 및 핵산을 진공증발 농축장치를 사용하여 제거한 후 얻은 추출물 농축액을 동결건조 혹은 분무건조하여 프로안토시아니딘이 함유된 포도종실 추출물을 분말로 제조한다.
상기와 같이 제조한 포도종실 추출물중의 프로안토시아니딘 함량을 카테킨(catechin) 상당량으로 계산하여 각 공정별로 비교하였던 바 본 발명의 방법으로 제조할 경우 프로안토시아니딘 함량이 가장 높다는 것을 알 수 있다. 또한 고가로 수입되고 있는 일본산, 중국산, 브라질산 포도종실 추출물보다 프로안토시아니딘 함량이 높았다.(표 2 참조)
표 1. 국산 포도 종실 분말과 추출물의 성분비교(%, w/w)
| 시료명 | 조단백질 | 조지방질 | 가용성 무질소물 | 회분 | 비고 |
| 포도종실 분말 | 8.4 | 12.6 | 75.0 | 4.0 | 고형분 기준 |
| 포도종실 추출물 | 6.2 | 6.1 | 78.1 | 9.6 | 고형분 기준 |
표 2. 추출방법에 따른 포도씨 추출물의 프로안토시아니딘 함량에 상당하는 카테킨 함량
| 분 류 | 시료 1g중 catechin 상당량(mg) |
| 본 발명에서 원료로사용한 포도종실 분말 | 3.86 |
| 전처리 없이 제조한 포도종실 추출물 | 20.92 |
| 증숙 및 극초단파 처리하여제조한 포도종실 추출물 | 26.32 |
| 수입된 포도종실 추출물(중국산)* | 14.50 |
* Grape seed extract ( Xinglian, 중국 )
또한 본 발명에서와 같이 포도종실의 전처리 공정을 거쳐서 제조된 포도종실 추출물의 항산화력을 기존의 합성 항산화제인 BHT(Butylated Hydroxy Toluene)나 포도종실 추출물(수입품)과 비교한 결과는 도 4와 같다. 도 4에서 나타난 바와 같이 본 발명의 공정을 통하여 제조한 포도종실 추출물(사용농도: 1,600 ppm)의 항산화력은 합성 항산화제(사용농도: 800 ppm)에 대등한 것으로 나타나 실제 사용시에 합성 항산화제의 사용에서 오는 여러 가지 문제점으로부터 자유로워 질 수 있다.
한편 생체내에서 발생 가능한 유해 활성산소를 소거하는 기능을 크산친 옥시다아제(Xanthine oxidase)를 사용하여 본 발명의 포도종실 추출물과 수입품인 포도종실 추출물의 유해 활성산소의 소거능을 비교하여 도 5에 나타냈다. 항산화 실험결과와 같이 본 발명에서 제조한 포도종실 추출물은 수입품인 포도종실 추출물에 비교하여 유사한 유해활성 산소 소거능을 나타내었다. 본 발명으로 제조한 포도종실 추출물이 수입품에 비하여 저렴하게 제조할 수 있는 장점이 있다고 사료된다.
이와 같이 본 발명은 포도종실을 미세하게 분쇄하고 이를 증숙하여 포도종실 조직을 유연하게 하고 조직내에 수분이 침투토록 한 후, 극초단파 처리에 의하여 조직내에 결합하고 있는 다른 성분들과의 결합을 저하시킴과 동시에 조직막을 파괴하여 프로안토시아니딘 성분에 추출용매가 용이하게 접촉하여 효과적으로 추출될 수 있도록 한다. 또한 추출효율을 높이기 위하여 1차로 추출한 후 추출용매를 다른 용기에 회수하고 새로운 추출용매를 첨가하여 2차로 추출하도록 함과 동시에 추출된 포도종실 추출물에 잔류하는 지방질 성분을 제거하기 위하여 1∼3회 정도 핵산으로 세척한 후 여과하여 포도종실 추출물을 얻는 것을 특징으로 한다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 하며 이들 실시예가 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다.
실시예 1
포도종실 1Kg을 25℃ 정도의 물로 깨끗이 수세하여 포도종실의 표면에 존재하는 이물질을 제거하였다. 이를 열풍건조기에서 60℃ 정도의 온도조건에서 서서히 건조하고 건조된 포도종실을 분쇄기로 60메쉬(mesh) 정도로 미세하게 분쇄하였다. 미분쇄된 포도종실 분말을 증숙기에 넣고 포도종실 분말 중량의 2배에 해당하는 양의 정제수를 첨가하여 약 3시간 정도 상압조건하에서 증숙하였다. 증숙된 포도종실 분말을 다시 2,450MHz의 극초단파를 발생시키는 조리용 전자렌지에 넣고 1시간 동안 2,450MHz로 극초단파에 의한 가열 처리를 하였다. 극초단파 처리된 포도종실 분말을 꺼내어 환류냉각기가 부착된 추출기에 넣은 후 80% 에틸알콜을 첨가하여 약 90분간 추출한 후 추출여액을 회수하고, 다시 80% 에틸알콜을 첨가하여 90분간 2차 추출하였다. 추출이 끝나면 추출물 여액을 모두 수거하고 추출물에 남아있는 지방질 성분들을 제거하기 위하여 포도종실 추출물과 동일한 중량의 핵산으로 3회 세척하였다. 1, 2추출물을 합하여 감압 여과장치에 의하여 여과하고, 이 후 진공 증발장치를 사용하여 추출물이 25 브릭스(Brix) 이상이 될 때까지 농축하고 추출용매를 제거한다. 이 후 동결건조기를 사용하여 동결건조하여 포도종실 추출물 분말을 제조하였다.
실시예 2
포도종실 1Kg을 25℃ 정도의 물로 깨끗이 수세하여 포도종실의 표면에 존재하는 이물질을 제거하였다. 이를 열풍건조기에서 60℃ 정도의 온도조건에서 서서히 건조하고 건조된 포도종실을 분쇄기에 의해 60메쉬 정도로 미분쇄하였다. 미분쇄된 포도종실 분말을 증숙기에 넣고 포도종실 분말 중량의 2배에 해당하는 양의 정제수를 넣고 약 3시간 정도 1기압 조건하에서 증숙하였다. 증숙된 포도종실 분말을 다시 2,450MHz의 극초단파를 발생시키는 조리용 전자렌지에 넣고 1시간 동안 2,450MHz로 극초단파에 의한 가열 처리를 하였다. 극초단파 처리가 된 포도종실 분말을 꺼내어 환류냉각기가 부착된 추출기에 넣은 후 주정을 첨가하여 약 120분간 추출한 후 추출여액을 수거하고 다시 주정을 첨가하여 120분간 2차 추출하였다. 추출이 끝나면 추출물 여액을 모두 수거하고 추출물에 남아있는 지방질 성분들을 제거하기 위하여 포도종실 추출물과 동일한 중량의 핵산을 사용하여 3회 세척하였다. 추출물을 모두 모아 감압 여과장치에 의하여 여과하고 진공 증발장치를 사용하여 추출물이 25 브릭스가 이상이 될 때까지 농축하여 추출용매를 제거한다. 이 후 분무건조기를 사용하여 분무건조하여 포도종실 추출물 분말을 제조하였다.
실시예 3
포도종실 1Kg을 25℃ 정도의 물로 깨끗이 수세하여 포도종실의 표면에 존재하는 이물질을 제거하였다. 이를 열풍건조기에서 60℃ 정도의 온도조건에서 서서히 건조하고 건조된 포도종실을 분쇄기에 의해 60메쉬 정도로 미분쇄하였다. 미분쇄된 포도종실 분말을 증숙기에 넣고 포도종실 분말 중량의 2배에 해당하는 양의 정제수를 부은 후 약 3시간 정도 상압 조건하에서 증숙하였다. 증숙된 포도종실 분말을 다시 2,450MHz의 극초단파를 발생시키는 조리용 전자렌지에 넣고 1시간 동안 2,450MHz로 극초단파에 의한 가열 처리를 하였다. 극초단파 처리가 된 포도종실 분말을 꺼내어 환류냉각기가 부착된 추출기에 넣은 후 정제수를 첨가하여 약 90분간 추출한 후 추출여액을 수거하고 다시 정제수를 첨가하여 90분간 2차 추출하였다. 추출이 끝나면 1, 2차 추출물을 모두 수거하고 추출물에 남아있는 지방질 성분들을 제거하기 위하여 포도종실 추출물과 동일한 중량의 핵산을 사용하여 3회 세척하였다. 추출물을 감압 여과장치에 의하여 여과하고 진공 증발장치를 사용하여 추출물이 25 브릭스 이상이 될 때까지 농축하여 추출용매를 제거한다. 이 후 동결건조기를 사용하여 동결건조하여 포도종실 추출물 분말을 제조하였다.
본 발명은 미분쇄한 포도 폐기종실 분말을 증숙처리 공정과 극초단파(2,450MHz) 가열처리 공정 등의 전처리 공정에 의하여 포도종실의 조직 중에 결합되어 존재하고 있는 프로안토시아니딘과 같은 천연 항산화 성분의 추출용매에 대한 용해도를 증가시켜 효율적이며 경제적으로 추출할 수 있다.
또한 본 발명에 의해 주로 과육만을 이용하고 나머지는 폐기처리되는 포도의 종실로부터 천연 항산화 성분이 있는 프로안토시아니딘과 같은 물질을 얻을 수 있어 종가의 수입증대에도 기여할 수 있다.
Claims (4)
- 포도종실을 수세하여 이물질을 제거하고 60℃로 열풍 건조하는 단계와, 60 메쉬 정도로 미세하게 분쇄하는 단계와, 분쇄된 포도종실을 증숙기에 넣고 분쇄된 종실 중량에 대해 2배의 정제수를 첨가하여 3시간 정도 증숙하는 단계와, 증숙된 포도종실 분말을 극초단파 가열처리하는 단계와, 극초단파 처리된 포도종실 분말을 환류냉각기가 부착된 추출기에 넣고 주정을 첨가하여 약 1차 추출한 후 추출여액을 수거하고 재차 주정을 첨가하여 2차 추출하는 단계와, 1차 및 2차 추출물을 합하여 추출물과 동일한 중량의 핵산으로 세척하여 지방질을 제거하는 단계와, 추출물을 감압여과하고 추출물이 25 브릭스 이상이 될 때까지 농축하여 추출용매를 제거한 후 동결건조하는 것을 특징으로 하는 천연 항산화물질이 함유된 포도종실 추출물의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 2,450MHz로 극초단파 가열처리하는 것을 특징으로 하는 천연 항산화 물질이 함유된 포도종실 추출물의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 용매는 에틸알콜함량이 75-80%인 주정으로 1∼3시간 추출하는 것을 특징으로 하는 천연 항산화물질이 함유된 포도종실 추출물의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 천연 항산화물질은 프로안토시아니딘 인 것을 특징으로하는 천연 항산화물질이 함유된 포도종실 추출물의 제조방법.
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