KR20050055644A

KR20050055644A - 증류 추출공정을 이용하여 고추냉이로부터 고농도의 항균성물질을 추출하는 방법

Info

Publication number: KR20050055644A
Application number: KR1020050034777A
Authority: KR
Inventors: 신일식; 정동화; 백장미
Original assignee: 주식회사 엠씨바이오텍; 정동화; 신일식
Priority date: 2005-04-27
Filing date: 2005-04-27
Publication date: 2005-06-13
Also published as: KR100652490B1

Abstract

본 발명은 증류 추출법을 사용하여 고추냉이로부터 항균성 성분인 알릴 이소티오시아네이트(allyl isothiocyanate)를 포함하는 정유 성분(essencial oil component)을 추출하는 방법에 관한 것이다. 증류수, 오일욕(oil bath) 및 농축기를 사용하여 전처리된 고추냉이 원료 내에 존재하는 정유 성분을 추출하여 항균성 성분인 알릴 이소티오시아네이트 등을 추출한다.

Description

증류 추출공정을 이용하여 고추냉이로부터 고농도의 항균성 물질을 추출하는 방법{Method for extracting high concentrated antimicrobial substance from Japanese Horseradish by distilled extraction process}

본 발명은 고추냉이로부터 항균성 물질을 추출하는 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 증류 추출공정(distilled extraction process)을 이용하여 고추냉이로부터 알릴 이소티오시아네이트(allyl isothiocyanate, 화학식: C₃H₅CSN)(이하, AIT라고도 함) 등을 친환경적 방법에 의하여 고농도 및 고수율로 추출하는 방법에 관한 것이다.

증류 추출 기술은 종래부터 광범위하게 사용되고 있는 기술이지만, 정제, 추출, 분별 그리고 다양한 재료의 재결정화 등과 같이, 식품공업, 화학공업, 의약품 공업, 재료공업, 환경 산업, 에너지 다소비 산업 등의 분야에서 고품질의 제품 생산이나 효율 향상은 물론, 현재 사회문제로 대두되고 있는 환경보존이나 에너지 절약 등의 연구가 활발히 진행되고 있는 바, 이의 응용범위는 계속 확대되고 있는 추세이다.

일반적으로, 식품 첨가물의 종류로는 방부제, 향미제, 발색제, 보존제, 화학조미료 등이 있는데, 이들 대부분은 인공 합성 첨가물로, 인체에 유해하여 암을 유발시키는 원인이 된다. 그러나 천연 첨가물은 영양성과 기능성을 가지고 있으며, 식품에 첨가량을 표기할 필요가 거의 없다.

한편, 기존에 알려진 추출방법은 유기용매 추출법을 이용하여 유용 성분들을 추출하는 경우, 불순물의 혼입이 많아지고 유해 물질인 유기 용매의 잔존으로 인해 제품의 품질에 대한 문제가 야기되고 있으며, 여러 단계의 공정을 거치므로, 공정이 복잡할 뿐만 아니라 유용한 성분도 유실(遺失)될 수 있으며, 화학약품에 의한 이물질이 혼입될 수도 있고, 추출물의 순도 또한 낮다는 문제점을 안고 있다.

생선회나 생선 초밥에 요긴한 양념인 고추냉이는 흔히 "와사비"라고 하나, 이는 일본말이다. 고추냉이는 줄기와 뿌리를 이용하는데, 동양종(일본종)과 서양종으로 나뉜다. 동양종은 생것을 강판에 살살 갈아서 사용하며, 서양종은 건조시킨 후에 분쇄하여 물로 반죽한 것을 사용한다. 겨자와 마찬가지로 시니그린[sinigrin, 화학식: C₁₀H₁₆KNO₉S₂·H₂O ]이라는 물질이 효소 미로시나아제(myrosinase)에 의해 분해되어 알릴 이소티오시아네이트가 생성되기 때문에, 자극성과 매운맛을 나타낸다. 시중에 나와 있는 와사비 분말이나 연와사비는 식감(食感)을 높이기 위해 식용 색소를 첨가했기 때문에 황록색을 띠지만, 원래 와사비 분말은 색이 거의 없다.

겨자의 주요 성분은 30% 내외의 기름과 배당체(配糖體)인 시니그린이 함유되어 있고, 기름은 팔미트산, 올레산, 리놀레산, 에이코세노산, 에르스산 등으로 구성되어 있어 식용유로서 적당하다. 따라서, 유채(油菜)와 같이 기름을 목적으로도 많이 재배되므로, 유채로 취급하기도 한다.

종자 중에는 배당체 시니그린이 들어 있어 매운맛을 내는데, 시니그린 자체는 신미성을 나타내지 않지만, 종자가 파쇄될 때, 그 속에 들어 있는 효소인 미로시나아제가 작용하여 시니그린은 알릴 이소티오시아네이트와 포도당으로 가수분해되고, 휘발성 알릴 이소티오시아네이트가 강력한 자극성 신미를 나타내게 된다.

고추냉이(Wasabia japonica Matsum)는 일본이 원산지인 숙근성, 다년생, 반음지 식물로서 풍미, 향미, 신미를 가지고 있어서 회, 초밥, 국수 등에 이용되는 고급향신료 작물이다(‘95 고추냉이 재배법). 고추냉이의 식물체 부위중 근경에는 매운맛을 가장 많이 함유하고 있는데, 매운맛의 주성분은 휘발성 향기성분인 알릴 이소티오시아네이트로 고추냉이에서 추출된 정유중에 약 80%를 차지하며 그 외 20여종의 휘발성 성분이 확인되었다(이성우 등, 1997). 알릴 이소티오시아네이트는 겨자무, 겨자, 갓, 유채, 무, 배추, 냉이 등에도 존재하며, 건위, 진통, 식욕촉진, 항균, 항진균, 살충, 항암, 혈전응고 방지 등의 효과가 있는 것으로 알려져 있다.

유기 용매를 사용하여 유용 성분들을 추출하는 기존의 유기용매 추출방법의 경우, 불순물의 혼입이 많아지고 유해 물질인 유기 용매가 잔존함에 따라 제품의 품질에 대한 문제가 야기되고 있으며, 여러 단계의 공정을 거치므로, 공정이 복잡할 뿐만 아니라 유용한 성분도 유실될 수 있으며, 화학약품에 의한 이물질(異物質)이 혼입될 수도 있고, 추출물의 순도 또한 낮다는 문제점을 안고 있다.

따라서, 본 발명은 고추냉이로부터 항균성 물질인 AIT 등을 친환경적 방법에 의하여 고농도 및 고수율로 분리 회수하는 것을 기술적 과제로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명자들은 증류 추출 기술을 이용하여 고추냉이로부터 AIT 등의 유용 성분을 추출한 결과, 추출물의 유용 성분들을 손실 없이 고농도로 추출 가능하며, 또한 기존의 에테르를 이용한 추출방법보다 수율이 높고 비용이 적게 들며 친환경적인 방법이라는 사실을 알아내어 본 발명을 완성하게 되었다.

그러므로, 본 발명에 따르면, 분말 형태의 고추냉이를 추출 용기에 충전시키고, 증류수로 추출하는 것을 특징으로 하는 증류 추출법을 이용하여 고추냉이로부터 항균성 물질을 추출하는 방법이 제공된다.

또한, 본 발명의 방법은 고추냉이 분말 시료 200g을 550mL의 증류수와 혼합하고, AIT 성분을 보다 많이 생성시키기 위하여, 37℃에서 80 내지 100분 동안 반응시킨 다음, 120℃의 오일욕에서 가열하여 증류하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 방법은 증류 추출 후, 최초 50 내지 70분 동안 증류되는 휘발성 물질 50mL를 응축하여 추출하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 방법은 고추냉이로부터 AIT 등의 항균성 성분을 고농도로 분리, 추출, 정제하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 증류식 추출공정에 있어서, 시료인 고추냉이는 한국산 고추냉이(Japanese horseradish, Wasabia japonica)의 줄기, 잎과 남동부 유럽산 고추냉이(Horseradish, Armoracia rusticana)의 뿌리를 분말 상태로 전처리하여 준비한다.

분말 상태의 고추냉이를 증류 추출공정(연속식)에 의해 실험 변수(온도, 시간)를 조절하여 실험을 수행한다.

분말 상태의 고추냉이에는 항균성 성분이 함유되어 있다. 분말 상태의 고추냉이를 추출 용기에 충전시키고, AIT 성분을 보다 많이 생성시키기 위하여, 37℃에서 80 내지 100분 동안 반응시킨 다음, 120℃의 오일욕에서 가열하면서 증발하는 휘발성 물질을 응축시켜 원료 내에 존재하는 특정 물질을 추출한다. 포집된 추출물은 AIT 등의 항균성 물질을 다량 포함하게 된다. 이때, 추출 수율은 온도, 추출시간, 증류수의 사용량에 의존한다.

고추냉이의 추출에 사용되는 증류수는 독성이 없으므로, 친환경적인 분리공정이라 할 수 있다.

본 발명의 증류식 추출공정에 있어서, 추출시 반응기의 조건은 온도 범위를 120℃ 내지 130℃로 하고, 추출시간을 50분 내지 70분으로 하는 것이 바람직하다.

이하, 실시예를 통하여 유기 용매에 의한 추출방법 중에서 대표적인 방법인 에테르 추출에 의한 AIT의 농도, 수율, 비용 등을 본 발명에 따르는 증류식 추출공정과 비교하여 본 발명을 구체적으로 설명하고자 하나, 다음의 실시예에 의하여 본 발명이 한정되는 것으로 간주되어서는 안된다.

실시예 1

에테르에 의한 추출

고추냉이 건조물 200g을 증류수 550mL와 혼합하여 균질화하고, 37℃에서 80 내지 100분 동안 반응시킨 다음, 1.5배의 에테르를 넣고 잘 흔들어준다. 분액 깔대기를 이용하여 수층(水層)과 에테르 층을 분리하고, 에테르 층만을 취한 다음, 회전식 진공 농축기[vacuum rotary evaporator{도쿄 리카키카이 캄파니, 리미티드(Tokyo Rikakikai Co., Ltd.) 제품, 모델명 EYELA}]를 사용하여 농축시키고, 수거 플라스크(receiver flask)에 남은 잔사를 50mL의 에틸 알콜에 용해시켰다.

상기한 에테르 추출방법에 따라 고추냉이로부터 추출한 추출물의 AIT 농도를 가스 크로마토그라피(Gas chromatography)를 통하여 분석하였다.

추출물의 알릴 이소티오시아네이트(AIT) 농도는 불꽃 이온화 검출기(flame ionization detector/FID)가 부착된 가스 크로마토그라피 측정기{미국 캘리포니아주에 소재하는 휴렛-패커드 디벨로프먼트 캄파니(Hewlett-Packard Development Company) 제품, 모델명 HP 6890 series}로 측정하였으며, 컬럼(column)은 5% 페닐실록산 모세관 컬럼(phenyl siloxane capillary column)(HP-5, 0.32mm i.d. × 30m)을 사용하였다. 주입구(injection port)의 온도는 220℃로 유지하였으며, 캐리어 가스(carrier gas)로서는 헬륨 가스를 사용하였고, 스플릿비(split ratio)는 1:21.5이었다. 표준품으로서는 순도 99.8%의 AIT{스위스 북스에 소재하는 풀카 헤미 아게(Fluka Chemie AG) 제품}를 사용하였다.

그 결과, 에테르 추출법에 의한 서양산 고추냉이 뿌리 추출물의 AIT 농도는 7,593ppm, 한국산 고추냉이 잎 추출물의 AIT 농도는 2,956ppm, 줄기 추출물의 AIT 농도는 21,658ppm이었으며, 이를 추출액 50mL 중의 총 AIT 함량으로 표시하면, 서양산 고추냉이 뿌리 추출물은 380㎎, 한국산 고추냉이 잎 추출물은 148㎎, 줄기 추출물은 108㎎이었으며[표 1 참조], 리텐션 시간(retention time)은 약 6 내지 7분이었다[도 1 참조].

실시예 2

증류에 의한 추출

고추냉이 건조물 200g을 증류수 550mL와 혼합하여 균질화하고, 37℃에서 80 내지 100분 동안 반응시킨 다음, 90℃, 100℃, 110℃, 120℃, 130℃, 140℃의 각각의 온도에서 수욕(water bath)과 오일욕을 이용하여 가열하면서 회전식 진공 농축기[vacuum rotary evaporator{도쿄 리카키카이 캄파니, 리미티드(Tokyo Rikakikai Co., Ltd.) 제품, 모델명 EYELA}]로 증류하여 10mL씩 추출액을 수거하고 AIT 농도를 가스 크로마토그라피로 분석하여 최적 추출조건을 결정하였다.

추출물의 알릴 이소티오시아네이트(AIT) 농도는 불꽃 이온화 검출기(FID가 부착된 가스 크로마토그라피 측정기{미국 캘리포니아주에 소재하는 휴렛-패커드 디벨로프먼트 캄파니 제품, 모델명 HP 6890 series}로 측정하였으며, 컬럼(column)은 5% 페닐실록산 모세관 컬럼(HP-5, 0.32mm i.d. × 30m)을 사용하였다. 주입구의 온도는 220℃로 유지하였으며, 캐리어 가스로서는 헬륨 가스를 사용하였고, 스플릿비는 1:21.5이었다. 표준품으로서는 순도 99.8%의 AIT{스위스 북스에 소재하는 풀카 헤미 아게 제품}를 사용하였다.

그 결과, 표 2에 기재되어 있는 바와 같이, 90℃의 경우, 서양산 고추냉이 뿌리는 50mL 증류 추출물에서 소량의 AIT가 검출되었을 뿐, 한국산 잎과 줄기에서는 AIT가 검출되지 않았다. 100℃의 경우, 서양산 고추냉이 뿌리는 30mL 증류 추출물에서 소량의 AIT가 검출되었으며 한국산 잎과 줄기에서는 40mL 증류 추출물에서 AIT가 검출되었으나, 그 양은 미미하였다. AIT를 가장 많이 함유한 추출물은 서양산 고추냉이 뿌리, 한국산 고추냉이 잎과 줄기 모두 120℃의 30mL 증류 추출물이었으며(11,256ppm), 50mL 증류 추출물에서도 8,519ppm의 AIT가 추출되어, 120℃에서 증류하여 50mL(평균 농도, 서양산 고추냉이 뿌리, 9,398ppm; 한국산 고추냉이 잎, 3,337ppm; 한국산 고추냉이 줄기, 2,564ppm)를 수거하는 것이 가장 고농도의 AIT를 함유하는 추출물을 효율적으로 수득할 수 있는 것임을 알 수 있었다. 또한, 110℃와 130℃의 경우, 120℃에 비해서는 농도나 효율이 낮았지만, 다른 조건(90℃, 100℃, 140℃)에 비해서는 AIT 농도가 높은 증류 추출물을 수득할 수 있었다. 140℃의 경우, 증류 초기에는 고농도의 AIT 추출물이 증류되었으나, 고온으로 인하여 고추냉이 추출물이 플라스크 용기에 눌어붙어 증류시간이 길어질수록 추출 효율이 떨어져 60mL에는 AIT가 추출되지 않았다. 가스 크로마토그라피에서 AIT의 리텐션 시간은 7 내지 8분이었다[도 2 참조].

한편, 증류 추출의 최적 조건인 120℃에서 증류한 50mL의 AIT 평균 농도 및 함량과 수율, 단가를 유기용매 추출방법과 에토(Etoh) 등의 문헌[참고: Etoh H, Nishimura A, Takasawa R, Yagi A, Saito K, Sakata K, Kishima I, Ina K. ω-methylsulfinylalkyl isothiocyanates in wasabi, Wasabia japonica Matsum. Agric. Biol. Chem. 54: 1587-1589 (1990)]에 따르는 방법과 비교한 결과를 표 3에 기재하였다.

에토 등에 의하면 원물(原物) 100g당 서양산 고추냉이 뿌리의 경우 AIT가 96.6mg, 잎의 경우 22.8mg, 줄기의 경우 18.6mg이 들어 있다고 발표된 바 있다. 그리고 고추냉이 일반성분 중 수분 함량이 약 80%라고 보고하였다.

따라서, 본 발명에서 사용한 건조 분말 200g은 원물 1kg에 해당한다고 할 수 있다. 그리고 원물 1kg에는, 고추냉이 뿌리의 경우에는, AIT가 966mg, 잎의 경우에는 228mg, 줄기의 경우에는 186mg이 함유되어 있다고 계산할 수 있다.

본 발명의 증류 추출법에 따라 증류추출해낸 추출액의 AIT 평균 농도는 서양산 고추냉이 뿌리 추출물 9,398ppm, 한국산 고추냉이 잎 추출물 3,337ppm, 한국산 고추냉이 줄기 추출물 2,564ppm이었으며, 이는 각각 0.9398%, 0.3337%, 0.2564%에 해당하고 이로부터 본 발명의 증류 추출법에 따라 증류추출해낸 추출액 50mL의 AIT 함량은 다음과 같이 구할 수 있다.

1. 서양산 고추냉이 뿌리 추출물의 AIT 함량

50mL × 0.9398% ÷ 100 × 1,000 ≒ 470mg

여기서 1,000을 곱한 이유는 1g은 1,000mg이기 때문이다.

2. 한국산 고추냉이 잎 추출물의 AIT 함량

50mL × 0.3337% ÷ 100 × 1,000 ≒ 167mg

3. 한국산 고추냉이 줄기 추출물의 AIT 함량

50mL × 0.2564% ÷ 100 × 1,000 ≒ 128mg이다.

위의 증류 추출액 50mL에 함유되어 있는 AIT 함량은 분말 200g으로부터 추출한 것이므로, 에토(Etoh) 등의 자료와 비교할 때, 수율은, 서양산 고추냉이 뿌리의 경우, 48.7%, 한국산 고추냉이 잎의 경우, 73.2%, 한국산 고추냉이 줄기의 경우, 68.8%인 것을 알 수 있으며, 이로부터 본 발명에 따르는 증류 추출법이 에테르를 사용하는 유기용매 추출방법에 비하여 AIT 농도도 높을 뿐만 아니라 수율도 높으며, 생산 단가 또한 저렴하다는 사실을 확인할 수 있었다. 그리고 유기용매를 사용하는 유기용매 추출법에 비하여 물을 사용하는 본 발명에 따르는 증류식 추출법이 친환경적인 생산방법이라는 것은 주지의 사실이다.

실시예 3

실시예 1에서 추출한 고추냉이 추출물의 세균, 효모, 곰팡이에 대한 항균효과를 측정하였으며, 그 결과는 표 4 및 표 5에 기재하였다.

96-웰 평저 마이크로플랫(flat-bottom microplate){독일 프릭켄하우젠에 소재하는 그라이너 바이오-온 게엠베하(Greiner bio-one GmbH) 제품}의 각각의 웰(well)에 세균은 BHI 브로스(broth), 효모는 YM 브로스, 곰팡이는 멸균한 6%(w/v) 맥아 추출 브로스(malt extract broth){미국 미들랜드주 스팍스에 소재하는 비디 다이아그노스틱 시스템즈(BD Diagnostic Systems) 제품, 제품명 Difco}를 50㎕씩 분주하고, 각 균주의 전배양액(24 내지 48시간, 25 내지 37℃, 약 105cfu/mL)을 50㎕씩 분주하였다. 여기에 2배 희석법으로 희석한 서양 고추냉이 추출물을 50㎕식 분주하고, 세균은 37℃에서 48시간, 효모와 곰팡이는 25℃에서 48시간 동안 각각 배양하였다. 배양을 종결한 다음, 세균과 효모의 증식 유무를 마이크로플레이트 판독기(microplate reader)(O.D.; 560nm){미국 버몬트주 위누스키에 소재하는 바이오-텍 인스트루먼트 인코포레이티드(Bio-Tek Instrument Inc.) 제품, 모델명 EL 800}로 측정하였고, 곰팡이는 육안으로 균사 출현의 유물을 확인함으로써 증식의 유무를 판단하였다. 최소 살균 농도(minimum bactericidal concentration, MBC)는 문헌[참고: Bamba et al., Am. J. Gastroenterol. 1997 Apr.;92(4):659-62.]의 방법을 이용하여 측정하였다. 당해 실험에서 증식이 확인되지 않은 배양액을 한 백금이(inoculating loop) 취하여 세균은 표준 한천 배지판(plate count agar)[미국 미들랜드주에 소재하는 비디 다이아그노스틱 시스템즈 제품(PCA, Difco)], 효모는 YM 한천판(agar plate), 곰팡이는 PDA 판에 스트리킹하여 증식 유무를 확인하였다.

병원성 및 부패성 미생물에 대한 서양 고추냉이 뿌리 추출물(24,654ppm)의 최소 살균 농도는 무수 중량 0.05 내지 0.20g/mL이었으며, 살모넬라 티피무륨(Salmonella typhimurium), 리스테리아 모노시토게네스(Listeria monocytogenes), 비브리오 파라헤모리티쿠스(Vibrio parahaemolyticus), 바실러스 리체니포르미스(Bacillus licheniformis) 등의 식중독 세균과 부패성 세균에 대하여 살균 활성(MBC: 무수 중량 0.20g/mL)을 나타내었다. 또한, 빵 부패성 효모인 삭카로마이세스 세레비시에(Saccharomyces cerevisiae)에 대하여 강한 살균 활성(MBC: 무수 중량 0.05g/mL)을 나타내었으며, 빵 부패성 곰팡이인 아스페루길루스 니거(A. niger), 페니실륨 로퀘포르티(P. roquefortii)에 대한 MBC는 무수 중량 0.02g/mL로 가장 강한 살균 활성을 나타내었다(표 4 참고).

병원성 및 부패성 미생물에 대한 한국산 고추냉이 잎 추출물(9,057ppm)과 줄기 추출물(4,525ppm)의 최소 살균 농도를 표 5에 나타내었다.

식품 유래 병원성 및 빵 부패성 세균에 대한 한국산 고추냉이 잎과 줄기 추출물의 MBC는 각각 무수 중량 2.5g/mL, 무수 중량 5.0g/mL인 것으로 나타났다.

빵 부패성 효모인 삭카로마이세스 세레비시에(Saccharomyces cerevisiae)와 삭카로마이콥시스 피불리게라(Saccharomycopsis fibuligera)에 대한 한국산 고추냉이 잎 추출물의 MBC는 무수 중량 1.3 내지 2.5g/mL이었으며, 한국산 고추냉이 줄기 추출물의 MBC는 무수 중량 5.0g/mL인 것으로 나타났다.

빵 부패성 곰팡이에 대한 잎 추출물의 MBC는 무수 중량 0.6g/mL로 실험 대상 미생물 중에서 가장 강한 살균효과를 나타내었으며, 줄기 추출물의 MBC는 무수 중량 1.3g/mL로 강한 살균효과를 가지고 있었다. 빵은 다른 식품에 비하여 수분 활성이 낮은(0.75 내지 0.8) 대표적인 식품으로서, 곰팡이에 의한 부패가 먼저 일어난 후에 세균과 효모가 부패에 관여한다. 따라서, 빵 부패성 곰팡이에 강한 살균효과(MBC: 무수 중량 0.6 내지 1.3g/mL)를 지닌 한국산 고추냉이 잎과 줄기 추출물을 이용한 천연 보존제의 개발은 빵의 유통 기한 연장에 효과적인 방법으로 생각된다.

실시예 4

실시예 1에서 추출한 서양 고추냉이 뿌리 추출물 중 휘발성 물질의 병원성 세균에 대한 항균 활성을 도 3에 나타내었다.

서양 고추냉이 뿌리 추출물을 1mL(15,000mg/L) 적가한 결과, 에쉐리키아 콜라이(Escherichia coli O157:H7)와 리스테리아 모노시토게네스(Listeria monocytogenes)는 80% 이상 증식이 억제되었으며, 그 밖의 균주는 성장이 완전히 억제되었다(왼쪽 평판).

유기 용매 추출법에 의한 서양산 고추냉이 뿌리, 한국산 고추냉이 잎 및 줄기 추출물의 AIT 함량

구 분	서양산 고추냉이 뿌리	한국산 고추냉이 잎	한국산 고추냉이 줄기
추출액의 AIT 농도(ppm)	7,593	2,956	2,165
추출액 50mL 중의 AIT 함량(mg)	380	148	108

증류 추출법에 의한 서양산 고추냉이 뿌리, 한국산 고추냉이 잎 및 줄기 추출물의 온도별 시간별 AIT 함량

증류온도(℃)	증류량(mL)	추출액의 AIT 농도(ppm)
증류온도(℃)	증류량(mL)	뿌리	잎	줄기
90	10	0	0	0
	20	0	0	0
	30	0	0	0
	40	0	0	0
	50	55	0	0
	60	62	0	0
	70	73	0	0
100	10	0	0	0
	20	0	0	0
	30	562	0	0
	40	852	250	65
	50	1,230	612	468
	60	1,520	915	756
	70	2,030	1,023	932
110	10	5,326	1,253	987
	20	6,235	1,532	1,265
	30	7,261	2,035	1,856
	40	7,023	1,732	2,013
	50	6,523	1,236	1,654
	60	823	521	321
	70	325	82	54
120	10	8,536	2,526	2,136
	20	9,025	3,256	2,695
	30	11,256	3,855	3,013
	40	9,654	3,624	2,550
	50	8,519	3,424	2,426
	60	650	356	167
	70	120	75	36
130	10	7,251	2,695	2,314
	20	7,834	2,321	2,018
	30	9,210	1,856	1,645
	40	7,620	1,156	987
	50	6,130	895	653
	60	550	231	178
	70	230	98	56
140	10	8,210	2,932	2,532
	20	6,850	2,156	1,856
	30	2,120	1,562	1,023
	40	659	164	56
	50	215	21	0
	60	0	0	0
	70	0	0	0

추출방법에 의한 서양산 고추냉이 뿌리, 한국산 고추냉이 잎 및 줄기 추출물의 AIT 함량, 수율 및 단가 비교

	서양산 고추냉이 뿌리			한국산 고추냉이 잎			한국산 고추냉이 줄기
	유기용매	증류추출	참고문헌^a(유기용매)	유기용매	증류추출	참고문헌a(유기용매)	유기용매	증류추출	참고문헌a(유기용매)
원물 100g중의 AIT 함량(mg)			96.6			22.8			18.6
추출액의 AIT 농도(ppm)	7,593	9,398		2,956	3,337		2,165	2,564
추출액 50mL 중의AIT 함량(mg)	380	470		148	167		108	128
분말 200g 중의 AIT 함량(mg)			966^b			228^b			186^b
수율(%)	39.6	48.7		64.9	73.2		58.1	68.8
단가(원)	30/mL	25/mL	3/분말 g	18/mL	16/mL	3/분말 g	21/mL	17/mL	3/분말 g

^a참고문헌. Etoh H, Nishimura A, Takasawa R, Yagi A, Saito K, Sakata K, Kishima I, Ina K. ω-methylsulfinylalkyl isothiocyanates in wasabi, Wasabia japonica Matsum. Agric. Biol. Chem. 54: 1587-1589 (1990)

^b서양산 고추냉이와 한국산 고추냉이 원물의 평균 수분 함량은 80% 정도이다. 따라서 건조 분말 200g은 원물 1kg에 해당한다.

서양산 고추냉이 추출물의 세균, 효모 및 곰팡이에 대한 최소 살균 농도

미 생 물	최소 살균 농도(무수 중량 g/mL)
병원성 박테리아(Pathogenic bacteria)
바실러스 세레우스(Bacillus cereus)	0.20
스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus)	0.20
스타필로코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans)	0.20
리스테리아 모노시토게네스(Listeria monocytogenes)	0.20
에쉐리키아 콜라이(Escherichia coli) O157:H7	0.20
살모넬라 티피무륨(Salmonella typhimurium)	0.20
비브리오 불니피쿠스(Vibrio vulnificus)	0.20
비브리오 파라헤모리티쿠스(Vibrio parahaemolyticus)	0.20

부패성 박테리아(Putrefactive bacteria)
바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)	0.20
바실러스 세레우스(Bacillus cereus)	0.20
바실러스 리체니포르미스(Bacillus licheniformis)	0.20

부패성 효모(Putrefactive yeasts)
삭카로마이세스 세레비시에(Saccharomyces cerevisiae)	0.05
삭카로마이세스 피불리게라(Saccharomycopsis fibuligera)	0.10

부패성 곰팡이(Putrefactive molds)
아스페르길루스 니거(Aspergillus niger)	0.02
페니실륨 로퀘포르티(Penicillium roquefortii)	0.02
리조푸스 스톨로니퍼(Rhizopus stolonifer)	0.02
무코르 플룸베우스(Mucor plumbeus)	0.02

한국산 고추냉이 잎과 줄기 추출물의 세균, 효모 및 곰팡이에 대한 최소 살균 농도

미 생 물	최소 살균 농도
미 생 물	잎(무수 중량 g/mL)	줄기(무수 중량 g/mL)
병원성 박테리아
바실러스 세레우스(Bacillus cereus)	2.5	5.0
스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus)	2.5	5.0
스타필로코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans)	2.5	5.0
리스테리아 모노시토게네스(Listeria monocytogenes)	2.5	5.0
에쉐리키아 콜라이(Escherichia coli) O157:H7	2.5	5.0
살모넬라 티피무륨(Salmonella typhimurium)	2.5	5.0
비브리오 불니피쿠스(Vibrio vulnificus)	2.5	5.0
비브리오 파라헤모리티쿠스(Vibrio parahaemolyticus)	2.5	5.0

부패성 박테리아
바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)	2.5	5.0
바실러스 세레우스(Bacillus cereus)	2.5	5.0
바실러스 리체니포르미스(Bacillus licheniformis)	2.5	5.0

부패성 효모
삭카로마이세스 세레비시에(Saccharomyces cerevisiae)	1.3	5.0
삭카로마이세스 피불리게라(Saccharomycopsis fibuligera)	2.5	5.0

부패성 곰팡이
아스페르길루스 니거(Aspergillus niger)	0.6	1.3
페니실륨 로퀘포르티(Penicillium roquefortii)	0.6	1.3
리조푸스 스톨로니퍼(Rhizopus stolonifer)	0.6	1.3
무코르 플룸베우스(Mucor plumbeus)	0.6	1.3

위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 증류 추출법은 유기용매 추출법보다 AIT의 농도 및 수율이 높을 뿐만 아니라 생산 단가도 낮으며 친환경적이라는 장점을 가지고 있으며, 본 발명의 방법으로 증류추출한 고추냉이 유래 항균성 물질은 천연 방부제 등으로서 식품, 의약품 및 화장품 등 다양한 산업분야에 적극 활용할 수 있을 것으로 예상된다.

도 1a 내지 도 1d는 에테르를 사용하는 유기용매 추출법에 의한 고추냉이의 부위별 추출물의 AIT 함량을 나타낸다.

도 2는 본 발명에 따르는 증류 추출법에 의한 고추냉이 추출물의 AIT 함량을 가스 크로마토그라피로 분석한 도면이다.

도 3은 서양산 고추냉이 뿌리 추출물 중 휘발성 물질의 병원성 세균에 대한 항균 활성을 나타내는 도면이다.

Claims

분말 형태의 고추냉이를 추출 용기에 충전시키고, 증류 추출법을 이용하여 37 내지 40℃에서 80 내지 100분 동안 반응시키고, 이어서 120 내지 130℃의 오일 욕에서 가열, 증류하여 고추냉이로부터 고농도의 항균성 물질을 추출하는 방법.
제1항에 있어서, 원료로서 사용되는 고추냉이를 한국산 Wasabia japonica(Japanese horseradish)로부터 분리한 잎과 줄기, 및 서양산 Armoracia rusticana(Horseradish)으로부터 분리한 잎, 줄기 및 뿌리를 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 증류 추출시의 반응기 온도가 120℃이고, 추출시간이 40 내지 45분이며, 최초로 20mL의 항균성 물질이 분리되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 고추냉이로부터 추출된 추출물로부터 AIT를 포함한 항균물질을 농축, 분리하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 기재한 방법에 따라 고추냉이로부터 추출된 항균성 물질.