KR20040096000A

KR20040096000A - 초음파에 의한 세포벽 파쇄 및 효소발효법을 이용한상황버섯 베타글루칸 추출방법

Info

Publication number: KR20040096000A
Application number: KR1020030028783A
Authority: KR
Inventors: 김관호; 노일근
Original assignee: 김관호
Priority date: 2003-05-07
Filing date: 2003-05-07
Publication date: 2004-11-16
Also published as: WO2004099427A1; AU2003256111A1; WO2004099428A1

Abstract

본 발명은 상황버섯(Phellinus Linteus)로부터 유용한 성분인 조베타글루칸을 고수율로 추출하여 분리하는 벙법에 관한 것이다. 구체적으로는 초음파로 자실체를 분해하여 고압열수로 세포벽을 분쇄하고 효소발효법을 이용하여 상황버섯에 포함되어 있는 조베타글루칸의 추출율을 높이는 방법이다.

Description

초음파에 의한 세포벽 파쇄 및 효소발효법을 이용한 상황버섯 베타글루칸 추출방법{Extraction method of beta Glucan from Phellinus Linteus through cell destruction and enzyme fermentation method}

본 발명은 상황버섯으로부터 베타글루칸을 고수율로 효율적으로 추출 분리하는 방법에 관한 것이다. 상황버섯은 고산지대의 뽕나무 및 활엽수 고목에서 자생하는 매우 희귀한 다년생 버섯으로 수십종이 동정되어 있다.

이중 대표적인 상황버섯 품종으로는Phelinus Linteus(페리누스 린테우스) 와Phelinus Baumil(폐리 누스 바우미)가 알려져 있으며 특히 주로 뽕나무와 활엽수의 줄기에 자생한다. 상황버섯은 최근 의약용 원료로만 허용되었다가 식품원료로 사용될 수 있다고 보도되었다(매일 경제 2003년, 2월 7일자).

상황버섯의 성분은 일반 버섯류와 같이 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 비타민 B2, B3, C, 섬유질 및 아미노산 등 인간에게 유용한 영양소를 다량 함유하고 있으며 다당류의 일종인 베타글루칸도 함유하고 있다.

이중 의학적으로 유용한 성분은 베타글루칸으로서 이에 대한 면역증강 및 항암효과는 여러 학술잡지 및 동의보감, 신농본 초경, 향약집 서방 등 고전 한방서에도 나타나 있다.

또한 최근의 연구결과로는 면역 기능의 향상기전으로 바이러스, 박테리아, 곰팡이 균, 기생충에 대한 억제효과와, 종양(암) 항암균 저지율 96.7% 수준의 항암작용, 그리고 항산화작용에 의한 유해산소 및 유리기 등에도 매우 우수한 효과가 있는 것으로 알려져 있다.

상황버섯중의 베타글루칸은 단백결합상태로 세포벽에 존재하며 다량의 비수용성 섬유질로 둘러싸여 있다. 아울러 상황버섯의 자실체는 무수한 세포층으로 두껍게 경질화되어 있는 것이 특징이다.

한국공개특허공보 2003-30636(2003.4.18)에는 버섯자실체에 무기물과 유기영양소를 첨가하여 발효혼합물을 제조한후 담자균 균사체 또는 효모를 접종하여 발효시킨후 열수로 추출하여 투석 및 원심분리하고 동결건조하여 단백다당체를 얻는 것이 알려져 있다.

상기 방법은 발효과정을 통해 자실체의 조직을 연화시켜 단백다당체의 추출을 용이하게 하여 단백다당체의 수율을 증가시킨 것이긴 하지만 버섯 본래의 구성물질과 다른 발효대사물도 함께 생성되어 자연상태의 버섯의 기능성 물질을 그대로 회수하기 어렵다. 그리고, 상황버섯의 견고한 자실체는 분말화 하더라도 분쇄된 자실체가 담자균 균사체와 효모에 의해 발효되는 과정중 생겨진 효소의 기질로 되기에는 그 크기가 너무 크고 용해도가 적기 때문에 세포벽에 존재하는 베타글루칸을 대량 회수하기에는 부적당하다. 또한 베타글루칸 이외에 다른 이물질이 많이 포함되어 있다.

한국등록특허공보 등록번호 제308392호(2001. 8.28)에는 자연산 상황버섯추출물의 추출방법이 개시 되어 있는데, 파쇄한 상황버섯을 추출용매와 혼합하고 감압중탕하는 추출공정을 거치는데 이때 추출효율을 높이기 위하여 24시간 동안 초고주파처리하는 것을 특징으로 하고 있다. 이는 추출공정이 장시간 소요될 뿐아니라, 추출용매로서 물이외에, 1,3-부틸렌클로라이드, 프로필렌글리콜 또는 이소프로파놀과 같은 유기용매를 사용하므로 세포벽에 포함되어 있는 극성이 높은 베타글루칸의 대량분리 및 본래의 성분을 그대로 추출하기에는 바람직하지 못하다.

또한, 일반적인 열수 추출법에 의한 상황버섯의 총추출율은 5-12%에 불과하며, 추출 후 남는 잔류물은 대부분 사용치 않는다. 상황버섯의 가격이 1kg당 수십만원 내지 수백만원이나 하는 고가의 한방재료인 것을 감안할 때 총추출율이 낮은 기존의 열수 추출법의 경제성은 재고해 보아야할 가치가 충분히 있다.

아울러 의학적 효용이 있는 베타 글루칸은 경질화된 세포층에 존재하며, 물에 잘 녹지 않는 물질이면서도 분자량이 백수십만 달톤부근의 거대 분자이며, 거대분자 베타클루칸에 대한 정량법이 아직 연구되어 있지 않은 상황에서 단순 열수 추출법은 재고되어야 한다고 판단된다.

따라서 고가의 상황버섯으로부터 베타글루칸을 포함한 유용성분들을 최대한 추출하는 방법의 연구는 이 우수한 재료의 약용 및 식용에 있어서 환자에게의 경제적 부담을 덜어주고 과학적 임상결과를 도출케하는 효과가 있을 것으로 사료된다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명에서는 상황버섯을 초음파 처리 및 고압열수조건에서 경질화된 세포를 분해하여 단백분해효소와 셀룰로오스 분해효소가 작용할 수 있는 여건을 조성하여 베타 글루칸 및 기타 유용성분의 추출효율을 높이는 한편, 가용성분의 함량을 건조법으로 확인하여 전체 추출효율을 측정하고, 베타글루칸의 분자크기를 이용한 울트라필트레이션법(Ultrafiltration Method)으로서 조베타글루칸의 추출효율을 정량 분석하였다.

도 1a 내지 도 1e는 실시예 1 및 비교예 1, 2의 상황버섯분말과 추출후 원심분리한 잔사를 광학현미경 1250 배율에서 상황버섯 자실체의 구조의 변화과정을 관찰한 것으로,

도 1a는 페리누스 린테우스 상황버섯,

도 1b는 분말화된 상황버섯,

도 1c는 초음파 분쇄된 상황버섯,

도 1d는 고압열수처리된 상황버섯,

도 1e는 효소처리된 상황버섯의 사진이다.

이하의 실시 예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 단, 실시 예는 본 발명을 예시하기 위한 것이지 이들 만으로 한정되는 것은 아니다.

비교예 1. 시료의 열수추출과 울트라필트레이션

상황버섯분말 10g에 약 300ml의 증류수로 100℃에서 1시간, 2시간, 3시간, 4시간 동안 추출하고, 원심분리하여 상등액을 취하여 15ml로 가열농축한 후, 이중 5ml을 취하여 건조하여 건조엑기스 무게를 측정하고 이를 3배 곱하여 표 1에 정리하여 총 건조엑기스 추출율 산출자료로 하였고, 나머지 10ml를 10만 포아사이즈의 멤브레인 필터상에서 울트라필트레이션을 하고 여기에 pH 5.8 인산완충액 10 ml으로 용해하여 채취한 후 셀룰라아제(Fluka 22180 0.3U/mg) 1.2mg을 가하여 60℃에서 1일간 배양한 후 인산 칼륨액으로 액성 pH를 9.0으로 조정한 후, 셀룰라아제로 효소반응을 시키고, 다시 알칼라아제 1ml을 가하여 60℃에서 1일간 배양한 후, 10만 포아사이즈의 멤브레인 필터상에서 울트라필트레이션을 하여 농축시킨 약 1ml의 상등액에 증류수 20ml로 재 울트라필트레이션하여 상등 농축액 1ml 얻고 이를 감압 건조하여 암갈색의 고형물질인 조베타글루칸을 수득하였으며 이를 1.5배 곱하고 아래 표 1에 정리하여 조베타글루칸의 추출효율 산출자료로 하였다.

추출시간	1시간	2시간	3시간	4시간
상황버섯분말(g) (실제투입량)	10.23	10.05	10.17	10.09
총건조엑기스추출물(mg)	399	522	641	676
총추출율(%)	3.9	5.2	6.3	6.7
조베타글루칸(mg)	39.3	42.2	43.7	43.4
총건조엑기스추출물중 조베타글루칸(%)	9.8	8.1	6.8	6.4
상황버섯중 조베타글루칸(%)	0.38	0.42	0.43	0.43

비교예 2. 시료의 고압열수 추출과 울트라필트레이션

상황버섯분말 10g에 약 300ml의 증류수를 넣고 120℃, 2기압에서 1시간, 2시간, 3시간, 4시간 동안 추출하고, 이하의 공정을 위 비교예 1과 같이 하여 그 결과를 표 2에 정리하였다.

추출시간	1시간	2시간	3시간	4시간
상황버섯분말(g) (실제투입량)	10.03	9.98	10.07	10.19
총건조엑기스추출물(g)	1.08	1.32	1.56	1.61
총추출율(%)	10.8	13.2	15.5	15.8
조베타글루칸(mg)	193	279	363	377
총건조엑기스추출물중 조베타글루칸(%)	17.9	21.2	23.2	23.4
상황버섯중 조베타글루칸(%)	1.9	2.8	3.6	3.7

실시예 1. 시료의 초음파 고압열수추출과 울트라필트레이션

상황버섯분말 10g에 약 300ml의 증류수를 넣고 초음파 조사(Power 6, Sonifier Cell Disrupter 350, Branson Sonic Power Co.)를 총시간 10분, 20분, 30분, 60분한 후, 120℃, 2기압에서 3시간 동안 추출하고, 이하의 공정을 위 비교예 1과 같이 하여 표 3에 정리하였다.

초음파조사시간	10분	20분	30분	60분
상황버섯분말(g) (실제투입량)	10.15	10.43	10.35	10.11
총건조엑기스추출물(g)	1.84	2.96	3.38	3.50
총추출율(%)	18.1	28.4	32.7	34.6
조베타글루칸(mg)	385	458	504	527
총건조엑기스추출물중 조베타글루칸(%)	20.9	15.4	14.9	15.1
상황버섯중 조베타글루칸(%)	3.8	4.4	4.9	5.2

실험결과분석

상황버섯중의 조베타글루칸의 추출조건은 비교예 1의 열수추출법보다는 초음파로 처리하여 자실체를 분해하고 고압열수추출을 한 실시예 1이 최고 총건조엑기스 추출율 34.6%를 보였고 조베타글루칸의 최고 추출효율도 5.2%로 가장 높았다. 이는 열수추출법보다도 5배나 높은 총건조엑기스추출율이며 항암효과가 있는 조베타글루칸의 추출율은 12배나 높은 수치이다.

실시예 1에 의해 추출한 건조엑기스중 조베타글루칸의 함량 확인실험

실시예 1에 의해 추출한 건조엑기스추출물중 조베타글루칸의 함량 확인시험을 Mannors, D. J.등의 방법(1973, The structure of a β-(1,6)-D-glucan, from yeast cell walls. Biochem. J. 135, 19-30)과 Catley, B. J.등(1988. Isolation and analysis of cell walls Yeast(A practical approach). IRL press. pp. 163-183 )의 방법을 활용하여 NaOH용액을 이용한 화학적 처리를 통해 얻어진 glucan fraction들의 당(glucose)함량을 측정함으로써 총건조엑기스추출물 중의 조베타글루칸 함량을 측정하였다.

또한 상기 공정단계별 상황버섯의 형태의 변화에 대해 도 1a 내지 도 1e로 표시하였다.

이를 보면 공정단계별로 상황버섯의 자실체 구조가 매우 추출되기 용이한 구조로 느슨해지는 것을 볼 수 있다.

본 발명에 따른 상황버섯 추출방법은 매우 경제적이고 정량적인 방법으로서 고가의 상황버섯의 유효성분을 경제적으로 제약, 화장품, 식품 등에 효과적으로 활용될 수 있게 하였다.

Claims

파쇄한 상황버섯분말을 20 내지 50배의 증류수에 넣고 초음파 조사한 후 2 내지 3 기압의 고압하에서 열수로 추출하여 멤브레인 필터로 여과한 후 셀루라아제 및 알칼라아제로 효소반응시키고 멤브레인 필터상에서 울트라필트레이션하는 것을 특징으로 하는 상황버섯으로부터 유효성분을 고수율로 추출하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 유효성분이 조베타글루칸인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항의 방법으로 얻어진 유효성분을 함유하는 조성물.