KR20030072417A - 버섯 균사체와 균사배양액 유래의 기능성 다당류의 추출법및 추출물을 이용한 기능성 차 또는/및 식품의 제조방법 - Google Patents
버섯 균사체와 균사배양액 유래의 기능성 다당류의 추출법및 추출물을 이용한 기능성 차 또는/및 식품의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 버섯 균사체의 액체배양물로부터 균사체와 균사배양액 유래의 고분자 물질의 신규한 획득방법 즉, 액체배양된 균사체 세포벽의 파괴를 용이하게 함으로 균사체내의 물질을 보다 쉽게 획득하는 방법을 제공함과 획득된 물질을 첨가한 곡류, 혹은 녹차 등의 다류(茶類)에 가미함으로 기능성 식품의 신규한 제조방법 즉, 상기에서 획득된 균사체와 균사배양액 유래의 추출물을 이용하여 녹차 혹은 둥굴레 등의 다양한 원료단계의 다류(茶類) 및 식품 등을 침지 혹은 가미하여 일정시간 숙성시킨 후 제조된 제품을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 버섯 균사체의 배양물에서 버섯 고유의 다당류와 단백질이 포함된 균사체와 균사배양액 유래의 고분자 물질의 신규한 획득방법, 보다 상세하게는 배양된 균사체에 마이크로파(Microwave, 2450MHz)의 조사를 통한 균사체 세포벽 파괴를 용이하게 하여 균사체 유래의 물질을 보다 완벽하게 추출하는 방법을 제공함과 상기 방법으로 획득된 버섯 균사체 및 배양액 유래의 물질을 곡류, 혹은 녹차와 둥굴레 등의 다류(茶類) 및 식품과 혼합, 숙성의 방법으로 건강차 혹은 식품의 신규한 제조방법을 특징으로 한다.
약용버섯의 경우 단백질이나 섬유질의 공급뿐만 아니라 함유된 다양한 물질들이 숙주 매개성 항종양 작용 혹은 혈당강하 및 혈 중 지질강하 효과 및 제암작용과 강한 면역활성작용이 있어 버섯의 고분자 물질에 대한 관심이 높아져 이들을 이용한 제약 혹은 기능성식품 개발에 응용하려는 노력들이 경주되고 있다. 특히 베타글루칸은 제암효과, 노화방지효과, 면역증강효과, 종창억제효과, 혈당강하효과 등의 약리효과가 밝혀지고 있어 일본, 미국 등에서는 많은 약용버섯이 영양보조제나 건강식품으로 시판되고 있다. 그러나 버섯의 자실체를 얻기까지 소요되는 시간, 비용, 노동력에 비해 산업적 가치가 낮은 것이 사실이다. 특히 우수한 약리효과를 가진 약용버섯을 제재화 할 경우 버섯의 자실체의 열수추출 혹은 알카리 열수추출을 통하여 추출물을 얻고 다시 분획하고 정제하여 베타글루칸 중에도 특히 약효가 우수한 성분을 고농도화하게 된다. 이러한 추출방법을 D-프랙션 방법이라하고 일반적으로 가장 많이 사용한다. 그러나 최근 연구에 따르면 버섯 중 베타글루칸 단독으로 섭취하는 것보다는 버섯 중의 단백질을 함께 복용하는 것이 그 효능을 높인다는 보고가 있으나 D-프랙션 방법으로 추출할 경우 버섯 중의 단백질이나 섬유질의 대부분은 제거되는 것이 일반적인 것이 문제점으로 드러나 최근 일본의 경우 일부 식용가능한 버섯 자실체를 직접 갈아만든 제재가 시판되고 있다. 이러한 제품은 당연히 일부 식용 가능한 버섯에 한정된 방법이다. 그러나 신령버섯이나 노루궁뎅이버섯 그리고 잎새버섯과 같은 식용 가능한 버섯들은 일반 식용버섯과는 달리 독특한 고유의 향이 있어 비위가 약한 사람은 복용하기가 곤란한 문제점이 있어 이의 제품화 공정 시 탈취방안에 대한 검토가 연구되어야 한다(대한민국 출원번호 10-2000-004355; 탈취 버섯 분말의 제조방법). 그 밖의 영지버섯, 상황버섯, 찔레버섯 등의 대부분의 약용버섯은 자실체가 목질화된 목질부후균(구멍장이과)에 속한 버섯들로서 균체 내 물질들의 추출이 제한적이라 추출물의 회수율이 낮은 것이 사실이다. 반면 상기의 자실체를 이용하는 문제점을 극복하기 위한 다양한 연구에서 버섯 자실체의 재배 및 추출물의 획득에 비하여 경제적이며 시간적으로 유리하고 버섯의고유한 다당류와 단백질을 함유하고 있을 뿐만 아니라 자실체 보다 많은 양의 핵산을 얻을 수 있는 균사체를 이용한 추출법이 최근 산업분야에서 관심이 높아지고 있고 자실체에서 얻을 수 없는 균사체 대사산물까지 얻을 수 있는 장점까지 있다. 버섯 자실체의 구성성분은 균사체와 거의 동일한 성분으로 구성되어 있어 균사체와 자실체의 약리효과 역시 유사한 것으로 밝혀지고 있어(대한민국 출원번호 10-2001-0004116: 표고버섯 균사체 배양액으로부터 균체외 고분자 물질의 생산방법 및 그 용도; 출원번호 10-2000-0077487 이노노투스 오브리쿠우스의 인공배양물로부터 분리된 항암면역활성 다당류의 제조방법 및 그 용도; 출원번호 10-1999-0007997 상황버섯 균사체를 이용한 차(분말차) 및 음료의 제조방법; 등) 최근 균사배양에서 보다 완벽한 기능성 물질의 대량생산을 위한 생물공학 기술을 응용한 연구개발이 각 산업계의 새로운 아이템으로 부각되고 있다. 이미 약용버섯을 이용한 상품으로는 영지버섯이나 상황버섯과 같은 구멍장이버섯과에 속하는 버섯들과 동충하초 등과 같은 버섯들의 자실체를 직접 식용할 수 없기 때문에 열수 혹은 유기용매추출에 의하여 약품 혹은 음료에 첨가한 사례(대한민국 출원번호 10-1996-0013653 동충하초를 함유한 기능성음료 및 그의 제조방법)와 상황버섯 균사체를 배양하여 버섯 자실체에서와 같은 효과를 지닌 물질의 대량 생산 방법을 모색하는 생물공학적 기법이 이미 산업화되어 있다(대한민국 출원번호 10-1999-0007997 상황버섯 균사체를 이용한 차(분말차) 및 음료의 제조방법). 이러한 버섯들은 자실체를 완전히 식용할 수 없으나 열수 혹은 용매추출한 성분만으로도 항암, 면역증강, 고혈압 및 당뇨치료 등의 효과를 지닌 것으로 보고되고 있다. 위와 같이 이미 버섯에 대한 인지도의 증가로 다양한 버섯의 약리 인자와 기능성은 의약품 혹은 식품, 특히 차와 음료 등의 식품 전반에 걸친 기능성식품(Health Functional Food)으로 점차 응용의 빈도가 증가하고 있다.
본 발명에서는 균사체 배양의 장점뿐만 아니라 균사체 자체를 분말로 이용하지 않으면서도 균사체가 가진 거의 완전한 물질을 획득할 수 있는 방법을 제공함으로 열수추출 혹은 유기용매추출의 효율을 증가시킬 수 있는 방법을 완성하고자 하였다. 보다 상세하게는 간단한 방법으로 세포벽을 쉽고, 완벽하게 파괴함으로 지금까지 자실체 혹은 균사체에서는 얻을 수 없었거나 낮은 수율의 세포 내 물질 즉, 핵산, 아미노산, 단백질 그리고 다당류 등 다양한 물질들을 손상없이 쉽고, 높은 수율로 얻을 수 있는 방법을 제공하고자 한다. 그러므로 기존의 추출방법에 비하여 시간과 노동력의 절감뿐만 아니라 수율의 증대효과를 얻을 수 있게 함이다.
또한 버섯의 항암 및 면역증강 등의 다양한 생리활성 효과를 보편적으로 음용되는 녹차 외 기타 다류(茶類)와 그 밖의 다양한 식품에 첨가함으로 질병 치료의 개념이 아닌 일상 생활의 건강 관리 차원의 기능성 건강식품의 제조를 완성하는데 있다.
본 발명의 구성은 버섯의 생리활성 효과를 나타내는 물질의 획득과 기능성건강식품의 제조를 위하여 특징적인 약용효과가 인정되는 버섯들의 균사체를 각각의 특정 배지성분을 함유한 agar(L&T agar powder LT-0002, 0.9%) plate(한천배지)에서 순수배양하는 제 A1 공정과 순수분리된 균사체 일부를 액체배지(감자와 물을 1:3(w/v)의 비율로 한 감자 열수추출물에 glucose 2%로 제조된 배지)에 접종하여 5∼15일 seed culture하는 제 A2 공정과 배양된 균사체를 균질기(Homogenizer, 5,000rpm, 1∼2min, 1∼3회)로 균질화하여 5∼1,000L 배양기(Fermenter)에 50∼75%로 채워진 생산배지(Seed culture media와 동일한 배지)에 약 0.5∼5.0v/v%를 접종량으로 접종하고 22∼30℃의 온도로, 100∼200ppm의 교반속도로 배지 내의 유기탄소 농도가 고갈되는 시점까지 약 10∼50일간 배양하는 제 A3 공정과 배양을 멈추고 균사체와 배양액을 거름망으로 분리하는 제 A4 공정과 분리한 균사체는 적정 수분을 함유시켜 5,000∼6,000rpm 범위에서 약 30초∼3분의 범위 내에서 1∼7회 균질과정을 반복하는 제 A5 공정과 균질된 균사체를 마이크로파(2,450MHz)하에서 1∼10분간 3∼10회 순차적으로 조사하는 제 A6 공정과 마이크로파 조사 후 거름망으로 고형분과 여과액을 분리하는 제 A7 공정으로 나누어져 균사체 유래의 핵산, 단백, 지방, 다당류 등의 복합 추출물을 얻는다.
(※ 상기의 제 A6 공정에서 마이크로파(2,450MHz)를 조사함으로 균사체 내부의 수분 분자는 급속한 회전운동에 의한 마찰열이 발생되어 순간적인 온도변화로 세포내의 팽창으로 세포벽이 파괴된다. 이때 핵산 및 단백질 등의 세포 내 물질과 세포벽 혹은 격막의 고분자 물질인 베타글루칸, 단백질 등으로 구성된 복합다당체 성분이 용출되어 빠져나오게 된다. 뿐만 아니라 일반적인 열수추출과는 달리 순간적인 마이크로파의 조사에 따른 각종 효소의 불활성화를 짧은 시간 내에 얻을 수 있다.)
상기 제 A4 공정에서 균사체와 분리된 배양액은 배양 중 균사체의 대사과정에서 생산 분비된 균사체의 2차 대사산물이 함유된 것으로 적정농도(고형분 함량 65%)로 농축하여 배양액 유래의 농축액을 얻는 제 A5-1 공정과 상기 제 A7공정에서 얻어진 균사체 유래의 물질과 제 A5-1공정에서 배양액 유래의 농축액을 혼합하여 본 발명에서 이루고자하는 버섯 균사체의 고기능성 물질의 추출공정을 완성하는 제 8 공정으로 구분된다. 단, 버섯의 추출물질은 그 용도에 따라 한 종류의 버섯 균사체 와 균사배양액 유래의 물질 단독으로 사용하거나 혹은 다양한 버섯 균사체와 균사배양액 유래의 물질 중 한 종 이상을 복합하여 사용할 수 있으며 또한 기능을 보강하거나 체내 흡수를 용이하게 하기 위한 비타민류 혹은 생약성분 및 자연 감미, 조미재료를 가미하여 제조할 수 있다.
본 발명은 상기의 방법에 의해 제조 된 버섯 균사체 추출물을 이용한 차 혹은 기타 식품에 첨가하여 기존의 기능성을 배가시킨 고기능성 차 혹은 식품을 제조하는 것이다. 녹차잎을 100℃에서 약 10분간 찐 후 건조하는 제 B1 공정과 건조된 녹차잎에 상기 제 A8공정에서 획득한 추출물을 녹차잎의 수분함량이 약 95∼100%되는 량으로 첨가하는 제 B2 공정과 혼합된 추출물과 녹차잎을 밀봉상태에서 저온창고(1∼10℃)에 넣고 약 1∼10일 동안 침지공정을 거치며 녹차잎에 추출물이 골고루 스며들게하는 제 B3 공정과 녹차잎에 추출물이 완전히 스며든 후 약 5∼45일 동안 숙성시키는 제 B4 공정과 숙성된 녹차잎을 꺼내어 녹차잎을 멸균(121℃, 0.5∼3시간)하는 제 B5 공정과 멸균된 녹차잎을 동결 건조하거나 적정수분을 제거하고 볶는제 B6 공정으로 기능성 차의 제조공정을 완성하게 된다. 단, 녹차잎 이외 보리, 율무, 둥굴레, 감잎, 국화, 산수유, 구기자, 현미 혹은 기타 생약제재로써 당귀, 대추, 칡, 치커리, 입자인삼 등의 재료로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1종 혹은 그 이상을 혼용하거나 갈근, 두충 등의 한방차 혹은 식품에 응용함으로 기능성식품(Health functional food)으로 제조할 수 있다. 특히 상기의 방법으로 추출한 버섯 균사체 및 균사배양액 유래의 물질은 버섯 자실체가 가진 기능성 효능을 거의 완벽하게 가지고 있으면서도 자실체의 가공에서 발생되는 고유한 냄새와 비린 맛이 없어 소비자의 선택 폭을 넓힐 수 있고, 각 식품에 첨가하거나 혼합을 하여도 대상 식품 고유의 맛과 향을 그대로 유지된다.
실시예1. 신령버섯(Agaricus blazei) 균사체를 한천(L&T Agar)배지에서 순수배양하고 순수분리된 균사체 일부를 감자추출물과 글루코즈가 혼합된 액체배지에 접종하여 10동안 진탕배양함으로 Seed culture(전배양)을 완성하고 전배양된 균사체를 homogenizer(균질기)를 이용하여 배양중 형성된 균사덩어리를 균질화한 후 상기 전배양에 사용한 동일 성분의 배지를 이용하여 5L fermanter(배양기)에 3L부피로 배양하였다. 교반속도는 160rpm, 온도는 25℃, 그리고 공기는 1vvm으로 30일간 균사체를 배양한 후, 균사체(50g(dry weight))와 배양액을 분리하여 균사체는 적정량의 배양액과 혼합하여 균사 덩어리를 5,000∼6,000rpm에서 약 30초∼3분의 범위에서 3회 균질 후 10분, 5분, 3분, 1분의 순서로 마이크로파(2,450MHz)를 3∼10회 조사(照射)한다. 마이크로파 조사(照射) 후 여과망으로 용액과 고형분을 분리한 용액을 획득한다. 완성된 용액은 액체배양 후 균사체와 분리된 배양액의 농축액(고형분함량 50%)과 혼합하여 균사체와 배양액 유래의 다당류와 단백질 및 아미노산 그리고 핵산 등이 혼합된 복합 추출물을 획득한다. 추출물 용액은 고형분 함량이 65%가 되도록 농축하여 품질을 보정한다. 농도가 일정하게 보정된 추출물을 건조된 보리, 율무, 감잎, 국화, 둥굴레, 산수유, 구기자, 녹차잎 등의 다류(茶類)에 각각에 대하여 수분함량이 최종 100%가 되도록 배분하여 3일간 침지시키면서 용기를 회전시키며 완전히 각 대상재료에 스며들게 한 후 0∼10℃에서 7일 동안 숙성시킨다. 이때 대상재료와 추출물은 외부의 오염이 없는 상태를 유지한다. 숙성한 후 멸균과정(121℃, 30분)을 거친 후 동결건조 혹은 열풍건조하여 수분을 제거하고 보리와 둥굴레는 볶아 내고 그 외의 대상재료는 각 특성에 맞게 75∼85℃에서 0.5∼3시간 방치함으로 제조를 완성하고 보리와 둥굴레, 산수유, 구기자는 끓여서 만들고, 그 밖의 대상은 우려내어 100인의 패널들에게 음용하게 한 결과, 맛과 향에서 만족할 만한 결과를 얻을 수 있음을 알 수 있었다.
1. 기존의 차와 색의 차이가 없다
| 차의 종류 | 보리 | 율무 | 둥굴레 | 감잎 | 국화 | 산수유 | 구기자 | 녹차 | 비고 |
| 예(%) | 98 | 96 | 98 | 97 | 95 | 89 | 92 | 94 | |
| 아니오(%) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| 모름(%) | 2 | 4 | 2 | 7 | 5 | 11 | 8 | 6 |
2. 기존의 차와 향의 차이가 없다
| 차의 종류 | 보리 | 율무 | 둥굴레 | 감잎 | 국화 | 산수유 | 구기자 | 녹차 | 비고 |
| 예(%) | 99 | 98 | 100 | 98 | 97 | 100 | 100 | 96 | |
| 아니오(%) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| 모름(%) | 1 | 4 | 0 | 1 | 3 | 0 | 0 | 4 |
실시예 2. 잎새버섯(Grifola frondosa), 차가버섯(Inonotus obliquus), 노루궁뎅이버섯(Hericium erinaceus), 상황버섯(Phellinusbaumi), 표고버섯(Leninus edodes), 동충하초(Cordyceps sinensis) 각각의 균사체 및 배양액 유래의 추출물을 이용하여 녹차잎과 둥굴레 두 대상을 선정하여 실시예 1에서와 같은 조건으로 100인의 패널들에게 음용하게 한 결과, 맛과 향에서 아래와 같은 결과를 얻을 수 있었다.(Note : 녹차(가); 둥굴레(나)로 표기한다.)
※ 관능평가기준 I
1. 대상의 고유의 맛에 대하여
| 구 분 | Grifola가 나 | Inonotus가 나 | Hericium가 나 | Phellinus가 나 | Leninus가 나 | Cordyceps가 나 |
| 맛이 사라졌다. | 0 0 | 0 0 | 0 0 | 0 0 | 0 0 | 0 0 |
| 맛이 그대로이다. | 95 100 | 97 91 | 98 97 | 97 98 | 97 97 | 94 99 |
| 맛이 혼합되었다. | 0 0 | 1 2 | 2 2 | 3 2 | 3 1 | 6 1 |
| 기권(모르겠다) | 5 0 | 2 7 | 0 1 | 0 0 | 0 2 | 0 0 |
2. 대상의 고유의 향에 대하여
| 구 분 | Grifola가 나 | Inonotus가 나 | Hericium가 나 | Phellinus가 나 | Leninus가 나 | Cordyceps가 나 |
| 향이 사라졌다. | 0 0 | 0 0 | 0 0 | 0 0 | 0 0 | 0 0 |
| 향이 그대로이다. | 93 99 | 95 93 | 95 98 | 92 97 | 93 92 | 95 99 |
| 향이 혼합되었다. | 2 1 | 2 0 | 3 2 | 5 3 | 5 4 | 4 1 |
| 기권(모르겠다) | 5 0 | 3 7 | 2 0 | 3 0 | 2 4 | 1 0 |
상기의 실시예 1에서 각 차의 맛과 향에 대한 느낌은 거의 완벽하게 보존되는 것을 알 수 있었고 대부분의 패널에서는 가공 추출물의 첨가에 대한 맛과 향의 변화에 대한 유의수준이 거의 없는 것으로 판정되었다. 또한 실시예 2에서 잎새버섯 외 5종에 대한 버섯균사체 추출물에 대한 녹차잎과 둥굴레를 차로 제조하여 시음한 결과 역시 실시예 1에서 나타난 결과와 유사하였다. 따라서 가공 추출물의 첨가제재로서 매우 적합한 것으로 인정할 수 있다.
지금까지 버섯의 자실체와 균사체배양을 통한 물질 추출과정에서 자실체와균사체를 분말화 하지 않고는 자실체와 균사체내의 다양한 물질의 추출 수율이 완전하지 못하였다. 또한 추출과정이 장시간 소요하거나 복잡한 공정을 거쳤다. 그러나 본 발명에서 제공된 방법을 사용할 경우 균사체내의 유용물질을 짧은 공정으로 보다 쉽게 얻을 수 있고 기존 추출법에 비해 회수율이 향상될 수 있어 산업적인 응용에서 경쟁력을 확보할 수 있다. 또한 상기의 버섯 균사체 액체배양에서 얻어진 균사체와 배양액 유래의 물질을 동시에 얻을 수 있으며 각 물질의 분자단의 손상이 거의 없는 완전한 상태로의 추출이 가능하여 이를 이용하여 일반적으로 상용되고 있는 다양한 다류(茶類)와 식품에 접목시켜 기존 다류(茶類)와 식품의 맛과 향 그리고 형태의 손상없이 소비자가 만족할 만한 정도의 맛과 향을 갖는 약용버섯 균사체 추출물을 이용한 제조공정을 제공함이다. 아울러 다양한 약용버섯의 기능성이 가미된 기능성식품으로 다양한 식품에 접목할 수 있어 고기능성 약용버섯의 효능이 함유된 식품을 보다 쉽게 섭취 보강하게 되므로 질병의 예방효과 건강한 삶을 영위할 수 있다. 또한 상품으로 제조될 경우 적용범위가 넓어 다양한 소비자들의 욕구충족이 용이한 장점을 가진다.
Claims (2)
- 버섯 균사체 액체배양으로 얻어진 균사체를 거름망으로 분리한 후 5,000∼6,000rpm 범위에서 약 0.01∼30분의 범위 내에서 1∼15회 균질하고 적정 수분 상태에서 마이크로파(1,000∼3,000MHz)를 1∼30분간 1∼30회 순차적으로 조사하여 균사체의 세포벽을 파괴하여 균사체 내의 물질을 추출하는 방법상기 마이크로파를 이용하여 식물 및 동물의 세포 혹은 조직, 미생물 등 수분을 함유한 세포로 이루어진 생물의 세포 내 물질을 추출하는 방법상기 마이크로파로 건조된 물질에 수분을 첨가하여 물질을 추출하는 방법
- 멸균된 녹차잎을 건조하고 건조된 녹차잎에 청구항 1의 방법으로 획득된 물질 단독 혹은 두 가지 이상의 획득 혼합물을 녹차잎의 수분함량이 약 90∼100%되게 첨가한 후 숙성창고(-10∼60℃)에 넣고 완전히 밀봉 후 약 1∼10일 동안 침지시키며 회전하여 녹차잎에 추출물이 골고루 스며들게 한 후 약 5∼45일 동안 숙성시키고 숙성된 녹차잎을 멸균한 후 건조(동결건조 혹은 열풍건조)함으로 제조된 제품상기 버섯 균사체는Agaricus blazei(신령버섯),Grifola frondosa(잎새버섯),Inonotus obliquus(차가버섯),Hericium erinaceus(노루궁뎅이버섯),Phellinus linteus(상황버섯),Phellinus baumi(상황버섯),Leninus edodes(표고버섯),Cordyceps sinensis(동충하초) 등 균사배양되어 청구항 1항에 따라 추출된 추출물상기 녹차잎 이외 보리, 율무, 둥굴레, 감잎, 국화, 산수유, 구기자, 현미 혹은 기타 생약제재로써 당귀, 대추, 칡, 치커리, 입자인삼 등의 재료로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1종 혹은 그 이상을 혼용하거나 갈근, 두충 등의 한방차 등에 첨가하여 제조된 제품상기 추출물에 조미 혹은 감미재료나 생약성분을 가미하여 가공된 제품상기 추출물은 한 종류 단독으로 사용하거나 한 종류 이상의 추출물을 혼용하여 제조된 제품상기 방법으로 제조된 추출물 자체 혹은 보다 정제된 복합다당체 및 다당류 등을 포함하는 제품
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