KR20020040533A - 홍삼 유효성분의 저분자화 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 홍삼 추출물을 특정 분해효소로 처리함으로써 홍삼의 항산화 활성을 증가시킬 수 있도록 하는 홍삼 유효성분의 저분자화 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 홍삼 유효성분의 저분자화 방법은 홍삼을 물로 열수추출하여 당가수분해효소로 셀룰라제(cellulase), 갈락토시다아제(galactosidase) 및 글루코시다아제(glucosidase) 중에서 선택된 어느 하나를 0.01 내지 0.1중량% 첨가하여 효소 활성화 및 효소 불활성화를 거쳐 홍삼내 유효성분을 저분자화시키는 것으로 이루어진다.
본 발명에 따르면 홍삼 추출물에 특정 당가수분해효소를 첨가하여 홍삼내의 유효성분을 저분자화시킴으로써 홍삼의 항산화 활성을 대폭적으로 증가시키는 효과가 있다.
Description
본 발명은 홍삼 유효성분의 저분자화 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 홍삼추출물을 특정 분해효소로 처리함으로써 홍삼내의 유효성분을 저분자화시켜 홍삼의 항산화 활성을 증가시킬 수 있도록 하는 홍삼 유효성분의 저분자화 방법에 관한 것이다.
인삼은 예로부터 대표적인 자양강장제로 널리 사용되어 온 식물로서 일반적으로 재배하여 채취한 그대로의 수삼, 수삼을 건조시킨 백삼 또는 수삼을 98∼100℃에서 가열 처리하여 제조되는 홍삼의 형태로 사용되고 있다. 인삼의 성분과 약효에 대한 많은 연구 결과가 보고되어 있는데, 현재까지 알려진 인삼의 약효로는 노화억제,항동맥경화, 고지혈증 개선, 간기능항진, 방사선장애 제거, 면역증강, 항혈전, 뇌기능항진, 항스트레스, 혈당강하, 혈압강하 및 항암효과 등이 있다.
이러한 약효를 나타내는 대표적인 인삼의 유효성분인 사포닌(saponine)은 진세노이드(ginsenoid) 유도체들로 다마란계의 트리테르페노이드인 프로토파낙사다이올과 프로토파낙사트라이올의 알코올성 수산기에 글루코오스, 람노스, 자일로스 또는 아라비노스와 같은 당류가 결합한 화합물들로 약 30여종의 각종 사포닌의 구조와 약리작용에 대한 연구결과가 알려져 있다. 특히 홍삼의 유효성분으로 총 사포닌(total saponine)은 우수한 항산화 활성을 갖는 것으로 알려지면서 홍삼으로부터 항산화 성분의 추출에 대한 연구에 관심이 커지고 있는 실정이다. 지금까지 알려진 홍삼에 대한 연구는 추출용매, 온도 및 추출시간을 포함한 추출조건이 홍삼의 유효성분의 조성과 수율에 미치는 영향에 관한 연구가 대부분이었으며 홍삼의 특정한 효능을 증가시키기 위한 홍삼 유효성분의 처리방법에 관한 연구는 아직까지 미비한 단계이다.
한편, 현대인들은 과다한 자외선 노출, 스트레스, 알콜, 과산화물 및 약물남용 등에 의해 일중항산소(singlet oxygen,1O2), 슈퍼옥시드(O2 -), 수산화 라디칼(OH·), 과산화수소(H2O2) 등의 유해산소 또는 활성 산소종(reactive oxygen species)이 체내에 과다하게 생성되어 있다. 이들은 체내에서 세포의 주요 성분인 단백질, 핵산, 지질 등을 파괴해 세포기능에 결정적인 해악을 미칠 뿐 아니라 지질과 쉽게 결합하여 연쇄적으로 제 2의 산화를 유발시켜 여러 가지 자유 라디칼들과 산화 생성물을생성하여 각종 질병과 부작용을 일으킨다.
이러한 활성산소종의 해독을 막을 수 있는 방법으로 체내에 있는 슈퍼옥사이드 디스뮤타즈(superoxide dismutase; SOD), 카탈라제(catalase)등의 효소를 포함한 자체 산화보호 시스템이 정상적으로 작용하도록 β-카로틴(β-carotene), 비타민 C(ascorbic acid), 비타민 E(α-tocoperol) 등의 항산화 성분이 함유된 식품 및 항산화제를 충분히 섭취하는 것이 중요하다. 또한, 자체로써 체내에 생성된 활성 산소종을 제거하여 자유 라디칼에 의한 각종 질병 및 부작용을 막을 수 있는 항산화 식품, 특히 항산화능을 갖는 성분의 개발이 크게 요구되고 있다.
이에 본 발명의 목적은 홍삼 추출물을 특정 분해효소로 처리함으로써 홍삼내의 유효성분을 저분자화시켜 항산화 활성을 증가시킬 수 있도록 하는 홍삼 유효성분의 저분자화 방법을 제공하는 것이다.
도1은 본 발명에 따른 유효성분이 저분자화된 홍삼 추출물의 자유 라디칼(free radical) 소거능을 나타낸 그래프이다.
도2는 본 발명에 따른 유효성분이 저분자화된 홍삼 추출물의 항산화능을 총 페놀산(total phenolic acid)의 양으로 나타낸 그래프이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 홍삼 유효성분의 저분자화 방법은 홍삼에 물을 첨가하여 80 내지 100℃에서 열수추출하여 1 내지 4회 반복 여과하여 방냉하는 단계, 상기 여액에 0.01 내지 0.1중량%의 당가수분해효소를 첨가하여 55 내지 65℃ 인큐베이터에서 5 내지 7시간 반응시켜 효소를 활성화시키는 단계, 상기 효소처리된 농축액을 80 내지 100℃의 항온수조에서 10 내지 20분간 열처리하여 효소를 불활성화시키는 단계 및 상기 반응액을 실온에서 원심분리하여 불순물을 제거하는 단계를 거쳐 홍삼내 유효성분을 저분자화시키는 것을 특징으로 한다.
상기 당가수분해효소는 셀룰라제(cellulase), 갈락토시다아제(galactosidase) 및 글루코시다아제(glucosidase) 중에서 선택된 어느 하나임을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 홍삼 유효성분의 저분자화를 위한 홍삼 추출물은 물을 용매로 열수추출한 후 여액을 1 내지 4회 반복하여 여과함으로써 효소처리전에 추출물내에 함유된 불순물을 최대한 제거하여 효소의 작용효율을 최대화하는 것이 바람직하다. 효소처리시에 효소의 활성을 최대한 높일 수 있도록 55 내지 65℃의 인큐베이터에서 5 내지 7시간동안 반응시키는 것이 바람직하다. 이때 효소 활성화를 위한 반응시간이 5시간 미만인 경우는 효소의 활성이 불완전하며 7시간을 초과하는 경우는 효소의 활성이 급격히 저하될 수 있다. 효소의 활성화에 이어 즉시 반응물을 항온수조로 옮겨 효소의 불활성화를 행한다. 이때 효소의 불활성화는 80 내지 100℃ 항온수조에서 10 내지 20분간 열처리하는 것으로 효소를 사용하는 당업자에게는 널리 공지된 방법이다.
본 발명에서 홍삼 유효성분의 저분자화에 사용되는 당가수분해효소는 셀룰라제, 갈락토시다아제 및 글루코시다아제 중에서 선택된 어느 하나가 사용될 수 있으며 이들은 홍삼의 유효성분인 고분자 사포닌을 자유 라디칼 소거능을 갖는 아글리콘(aglycone) 형태로 분해함으로써 홍삼의 항산화능을 증가시킨다. 이때 사용되는 효소의 양은 홍삼 추출액에 대하여 0.01 내지 0.1중량% 사용하는 것이 바람직하다. 효소의 양이 0.01중량% 미만일 경우 기질에 비해 상대적으로 적은 양이므로 홍삼내 유효성분을 충분히 분해시키지 못하며, 0.1중량%보다 많을 경우 효소가 포화상태이어서 더 이상 저분자화는 진행되지 않아 오히려 효소를 낭비하게 된다.
항산화능은 과산화 지질산화의 연쇄 반응에 관여하는 산화성 자유 라디칼에 전자를 제공하여 연쇄 반응을 정지시켜 산화를 억제하는 정도를 가리키므로 본 발명에 따른 유효성분이 저분자화된 홍삼 추출물의 항산화능은 자유 라디칼 소거능을 측정하는 1,1-다이페닐-2-피크릴-하이드라질(1,1-Diphenyl-2-Pycryl-Hydrazyl, DPPH)법으로 측정될 수 있다. DPPH는 비교적 안정한 자유 라디칼로서 라디칼 상태로 존재시 517㎚에서 최대 흡광도를 나타내며 소거되면 흡광성을 잃기 때문에 측정하고자 하는 시료와 혼합하여 흡광도를 측정함으로써 시료의 라디칼 소거능을 알 수 있다. 항산화능을 측정하는 다른 방법으로 항산화 활성을 나타내는 성분인 총 페놀산(total phenolic acid)의 양을 측정하는 것이 있다. 이때 총 페놀산은 시료를 폴린-시오칼리오 시약(Folin-ciocalpeu's reagent)을 발색시약으로 사용하여 750㎚에서 흡광도를 측정하여 알 수 있다.
이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 실시예만으로 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
홍삼 500g에 1ℓ의 물을 첨가하여 80℃에서 환류장치를 이용하여 열수추출로 6시간 추출하여 여과시키는 방법을 3회 반복하였다. 여과액이 2.5ℓ 정도가 되도록 조정하여 방냉한 후, 상온에서 이 여액에 당가수분해효소로 미국 디어랜드(Deerland)사의 디어랜드 셀룰라제 4000(Deerland Cellulase 4000)을 0.01중량% 첨가하고 60℃의 인큐베이터에 넣어 6시간 반응시킨 후 즉시 100℃ 항온수조에서 10분간 열처리하여 효소 불활성화를 행하였다. 이 반응액을 실온으로 방냉한 직후 3,500 ×rpm에서 20분간 원심분리하여 불순물이 제거된 상층액을 취하여 유효성분이 저분자화된 홍삼 추출물을 제조하였다.
실시예 2
분해효소로 디어랜드 셀룰라제 4000을 0.05중량% 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유효성분이 저분자화된 홍삼 추출물을 제조하였다.
실시예 3
분해효소로 디어랜드 셀룰라제 4000을 0.1중량% 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유효성분이 저분자화된 홍삼 추출물을 제조하였다.
비교예 1
홍삼 500g에 1ℓ의 물을 첨가하여 80℃ 이상에서 환류장치를 이용하여 열수추출로 6시간 추출하여 여과시키는 방법을 3회 반복하였다. 여과액이 2.5ℓ 정도가 되도록 조정하여 방냉한 후, 이 여액을 60℃의 인큐베이터에 넣어 6시간 반응시킨 후 즉시 100℃ 항온수조에서 10분간 열처리하였다. 이 반응액을 실온으로 방냉한 직후 3,500 ×rpm에서 20분간 원심분리하고 상층액을 취하여 비효소처리된 홍삼 추출물을 제조하였다.
본 발명의 실시예에 따라 제조된 유효성분이 저분자화된 홍삼 추출물에 대하여 항산화능을 DPPH법을 사용하여 다음과 같이 측정하였다. DPPH는 미국 시그마(Sigma)사의 것을 사용하였으며 에탄올 50㎖에 0.006g을 녹인 후 물 50㎖를 가하여 0.006% 용액을 만들었다. 이 DPPH 용액을 3㎖를 취하여 시험관에 넣은 후 본 발명의 실시예에 따라 제조된 시료를 각각 0.05㎖씩 취하여 잘 섞어 실온에서 15분간 방치한후 517㎚에서의 흡광도를 측정하여 도1에 나타내었다. 이때 대조군으로 비교예1에 따라 제조된 비효소처리된 홍삼 추출물을 사용하여 흡광도를 측정하였다.
도1에서 알 수 있듯이, 홍삼 추출물에 분해효소를 처리한 시료는 비효소처리된 추출물에 비해 항산화능이 증가되었음을 알 수 있다. 또한 사용된 효소의 양이 증가될수록 항산화능이 증가되었으며 특히 0.1중량% 사용하였을 때 항산화능이 가장 우수하였다. 이는 추출액에 대하여 효소의 양이 0.1중량%일 때 그 분해능이 최대이기 때문이다.
본 발명의 실시예에 따라 제조된 홍삼 추출물의 항산화능을 측정하는 다른 방법으로 항산화 활성을 나타내는 성분인 총 페놀산의 양을 측정하였다. 본 발명의 실시예에 따른 시료를 0.2㎖ 취하여 탄산나트륨(Na2CO3) 2.0㎖를 넣어 2분간 잘 섞은 후 50% 폴린-시오칼피오 시약 0.2㎖를 잘 섞어서 실온에 방치한 후 750㎚에서 흡광도를 측정하여 총 페놀산의 양을 계산하였다. 이때 대조군으로 비교예1에 따라 제조된 비효소처리된 홍삼 추출물을 사용하여 흡광도를 측정하였다.
도2에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 효소처리된 홍삼 추출물이 비효소처리된 추출물에 비해 항산화 활성성분인 총 페놀산의 양이 증가되었다. 또한 효소의 양이 0.1% 사용되었을 경우에 홍삼 추출물의 항산화능이 최대가 됨을 알 수 있었다.
따라서 본 발명에 따라 당가수분해효소로 처리된 홍삼 추출물은 항산화능이 크게 향상됨을 알 수 있으며 이로써 당가수분해효소를 이용하여 홍삼 추출물의 항산화 활성을 크게 증가시킬 수 있도록 하는 홍삼 유효성분의 저분자화 방법을 개발하였다.
본 발명에 따른 홍삼 유효성분의 저분자화 방법은 홍삼 추출물을 특정 당가수분해효소로 처리하여 홍삼내 유효성분을 저분자화시킴으로써 항산화 활성을 대폭적으로 증가시키는 효과가 있다. 나아가 본 발명에 따라 유효성분이 저분자화된 홍삼 추출물이 소량 첨가되어도 우수한 항산화능을 나타내므로 항산화 활성을 위한 음료 및 식품 등에 쉽게 이용될 수 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연하다.
Claims (2)
- 홍삼에 물을 첨가하여 80 내지 100℃에서 열수추출하여 1 내지 4회 반복 여과하여 방냉하는 단계;상기 여과액에 0.01 내지 0.1중량%의 당가수분해효소를 첨가하여 55 내지 65℃의 인큐베이터에서 5 내지 7시간 반응하여 효소를 활성화시키는 단계;상기 효소처리된 농축액을 80 내지 100℃의 항온수조에서 10 내지 20분간 열처리하여 효소를 불활성화시키는 단계; 및상기 반응액을 실온에서 원심분리하여 불순물을 제거하는 단계;를 거쳐 홍삼내 유효성분을 저분자화시키는 홍삼 유효성분의 저분자화 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 당가수분해효소는 셀룰라제, 갈락토시다아제 및 글루코시다아제 중에서 선택된 어느 하나임을 특징으로 하는 상기 홍삼 유효성분의 저분자화 방법.
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