KR20080017961A - 사이클로덱스트린을 이용한 제니스테인의 추출방법 - Google Patents
사이클로덱스트린을 이용한 제니스테인의 추출방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 사이클로덱스트린을 이용한 제니스테인의 추출방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 (1) 베타-글루코시다제 활성을 갖는 효소 및 사이클로덱스트린, 그 유도체 또는 그 중합체의 용액에 제니스테인 배당체를 함유하는 식물체 또는 식물 가공품을 첨가하여 상기 사이클로덱스트린, 그 유도체 또는 그 중합체에 제니스테인을 포접시켜 포접체를 형성시키는 제1단계; 및 (2) 상기 포접체를 함유하는 용액에 응집제를 투여하여 상기 용액으로부터 포접체를 분리하는 제2단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제니스테인의 추출방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 추출방법은 기존의 유기 용매 추출법 및 다단계 추출방법과 비교하여 공정이 간단하여 분리 정제의 비용이 상당히 절감되는 효과가 있다. 또한, 환경 및 인체에 유해할 수 있는 유기용매의 사용을 줄일 수 있으므로, 환경 친화적인 장점이 있다.
제니스테인, 사이클로덱스트린, 포접, 추출
Description
도 1은 본 발명에 의한 제니스테인의 추출방법을 단계별로 나타낸 도면이다.
도 2는 증류수, 유기용매 및 베타-사이클로덱스트린 수용액으로 추출시 그 추출 효율을 비교한 그래프이다.
도 3은 본 발명에 의한 제니스테인의 추출방법에 있어서, 추출 시간에 따른 추출 효율을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 의한 제니스테인의 추출방법에 있어서, 사이클로덱스트린의 함량에 따른 추출 효율의 변동을 나타내는 그래프이다.
본 발명은 사이클로덱스트린을 이용한 제니스테인의 추출방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사이클로덱스트린의 분자 인식기능 및 베타-글루코시다제의 당분리 작용을 이용하여 선택적으로 제니스테인을 추출하여 단순한 공정에 의해 고농도의 제니스테인을 얻을 수 있고, 유기용매의 사용이 필요 없어 환경친화적인 제 니스테인의 추출방법에 관한 것이다.
기능성 화장품 및 기능성 식품의 관심도가 세계적으로 증가하면서 천연 식물, 동물 추출물을 이용하여 기능성 소재를 발굴하려는 시도가 증가하고 있다.
하기 화학식 1의 제니스테인(genistein)은 식물체 내 함유된 식물성 화합물인 이소플라본(isoflavone)의 하나로, 대두, 회화나무, 클로버 및 기타 식물종에 존재하는 것으로 알려져 있다.
[화학식 1]
<제니스테인>
이러한 이소플라본은 베타-글리코사이드가 연결된 배당체 형태나 당이 떨어져 나간 비당체(aglycone) 형태로 존재한다. 이소플라본 배당체는 소화시 베타-글리코시데이즈에 의해 비당체 형태로 전환된다. 이소플라본 비당체로는 제니스테인
(genistein), 다이드제인(Daidzein) 및 글리시테인(glycitein) 등이 있으며, 배당체로는 제니스틴(genistin), 다이드진(daidzin) 및 글리시틴(glycitin) 등이 있다.
특히, 콩에는 이소플라본으로, 주로 제니스틴(Genistin)과 6-O-아세틸 제니스틴, 6-O-말로닐 제니스틴 등이 존재하고, 회화나무 열매에는 제니스테인 배당체 인 하기 화학식 2의 제니스틴 또는 하기 화학식 3의 소포리코사이드(sophoricoside)가 주로 존재하며, 이외의 식물 종에도 다양한 제니스테인 및 그 배당체들이 존재한다.
[화학식 2]
<제니스틴>
[화학식 3]
<소포리코사이드>
제니스테인은 동물실험과 인체 실험에서 콜레스테롤 저하 효과와 지방 조직의 생성을 억제하는 효과가 있음이 알려졌고, 유방암, 전립선암, 피부암 및 결장암 등의 예방 및 치료에 효과가 있다고 보고 되었으며, 골다공증을 포함하는 폐경기와 관련된 다양한 증상도 감소시키거나 예방할 수 있다고 알려져, 이소플라본류 중 그 메커니즘과 안전성이 가장 많이 연구되었다.
한편, 일반적으로 제니스테인은 다음의 방법으로 추출된다.
제니스테인은 식물체 내에서는 주로 포도당 등이 베타 결합으로 결합된 배당체로서 존재하므로, 수용성 유기용매 등을 이용하여 용이하게 추출할 수 있다. 이러한 일예로, 미국특허 제5,679,806호, 미국특허 제6,004,558호에서는 에탄올, 메탄올 등의 저급 알코올 및 아세톤 등을 예로 들고 있다. 또한, 미국특허 제4,428,876호, 미국특허 제6,458,406호, 한국공개특허 제2001-0060419호에서는 열수, 가성소다를 이용한 알칼리 수용액, 또는 금속산화물 수용액 등을 이용한 추출방법이 제시되어 있다.
그러나, 상기 유기용매 추출법은 추출률이 높아 식물체의 대부분의 제니스테인 또는 그 배당체를 효과적으로 회수할 수 있지만, 추출에 이용되는 유기용매의 종류에 따라 추출된 제니스테인의 안전성에 영향을 줄 수 있으며, 각종 유기용매에 의해 다른 색소 등과 같은 이물질의 추출로 그 순도가 현저히 떨어지는 단점이 있다. 따라서, 필연적으로 추출 수율을 높이기 위해서는 여러 단계의 여과 정제 과정을 거쳐야만 하고, 추출용매의 가격이 고가여서 용매의 회수를 위한 별도의 공정이 필요로 하는 등 제조비용이 다소 높아지는 문제가 있다. 또한 무독성, 무용매 추출 성분들이 식품, 화장품 등으로 활용범위가 확대되고 있는 실정에서 여러 유기용매에 의한 추출방법은 바람직하지 못한 방법으로 평가되고 있다.
그리고, 열수 및 다양한 수용액을 이용한 추출방법은 그 수율이 상당히 낮은 편이며, 고농도 분리를 위해 적당한 수지가 충진된 컬럼을 사용하는 등의 분리공정을 거쳐야 하고 투입된 보조 물질의 제거를 위해 별도의 여과 정제 공정이 필요하다는 단점이 있다. 또한, 대부분의 제니스테인은 배당체로 식물체 내에 존재하는 바, 상기 용매 또는 컬럼 등을 이용하여 얻은 배당체는 효소 또는 미생물 등에 의해 당을 분리하는 별도의 단계를 거쳐야 하고 이후 형성된 제니스테인을 다시 용매나 컬럼 등을 통해 회수해야 하는 문제점이 있다.
따라서, 유기용매를 사용하지 않고 간단한 공정으로 바당체인 제니스테인을 분리하는 방법의 개발은 제니스테인 뿐만이 아니라 천연 식물성 호르몬 유사체들의 산업적 활용도를 증대시킬 것으로 기대되어, 그 확립이 절실히 요구되고 있다.
사이클로덱스트린(cyclodextrin)은 1891년 빌리어(Villier)에 의해 처음 발견된 포도당의 중합체로서, 6개 이상의 포도당이 알파-1,4-글루코사이드 결합(α-1,4-glucoside linkage)을 이룬 환상의 비환원성 말토올리고당이다. 특히, 6, 7, 8개의 포도당으로 이루어진 것을, 각각 알파 -사이클로덱스트린(α-cyclodextrin), 베타-사이클로덱스트린(β-cyclodextrin), 감마-사이클로덱스트린(γ-cyclodextri n)이라고 한다. 사이클로덱스트린은 환상형의 도넛 구조로 이루어져 있고, 내측에 소수성 공동을, 분자 외부에는 친수성을 갖는 독특한 특성을 가지고 있다. 이러한 특성으로 인해 내측 공동에 각종 소수성 유기화합물을 인식하여 우수한 물성의 포접화합물을 형성한다.
이러한 성질을 갖는 사이클로덱스트린은 식품, 의약품, 화장품 및 농약제 분야에 널리 응용되고 있는데, 특히, 지방산, 지용성 비타민류, 휘발성 물질, 후라보노이드 등 각종 소수성 화합물의 포접에 대한 연구가 보고 되고 있다. 이러한 연구들은 사이클로덱스트린의 포접능을 이용하여 불안정한 물질을 안정화하거나 용해도의 변화에 의한 용도 확대뿐 아니라, 특정 물질만을 인식하여 용이하게 분리할 수 있는 가능성을 제시하고 있다.
사이클로덱스트린에 의한 추출법은 다양하게 응용이 되고 있는데, 이러한 일예로, 미국특허 제5780097호에서는 표고버섯 추출물의 파우더 제조를 위한 공정에서 사이클로덱스트린을 이용하여 추출물을 추출 및 안정화하였다. 또한, 미국특허 제5780096호에서는 클로렐라 추출물 제조시에 사이클로덱스트린을 이용하여 기존의 추출 방법보다 활성물질의 추출 수율을 증대시킨 바가 있다. 이들은 추출물 제조에 있어서 사이클로덱스트린의 포접능을 활용하고는 있으나, 특정적이지 않은 성분을 대상으로 하며 추출물질의 포접에 의한 장점을 명확하게 제시하는데 미비점을 가지고 있다.
한국공개특허 제2002-66485호에서는 대두 추출물을 알칼리성 물질 존재하에 β-사이클로덱스트린에 포접시켜 수용성 대두 추출물의 제조하는 방법이 개시되어 있으나, 이는 수용성 대두추출물의 고미와 이미의 차폐효과를 위한 것으로, 특정 이소플라본을 추출하기 위한 방법에 대한 내용은 개시된 바 없다.
본 발명은 상기와 같은 기존의 유기 용매를 이용한 제니스테인의 추출방법의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 베타-글루코시다제 효소의 당분리 작용과 사이클로덱스트린의 분자인식 기능을 이용하여 비당체인 제니스테인을 선택적으로 형성함과 동시에 분리함으로써, 유기 용매를 사용하지 않아 환경친화적이고, 단순한 공정으로 고농도의 제니스테인을 얻을 수 있는 제니스테인의 추출방법을 제공한다.
본 발명의 다른 목적은 여러 단계의 분리 공정, 또는 효소처리 공정이 필요 없어 추출 공정을 최소화하여 제조단가를 낮출 수 있는 제니스테인의 추출방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은,
(1) 베타-글루코시다제 활성을 갖는 효소 및 사이클로덱스트린, 그 유도체 또는 그 중합체의 용액에 제니스테인 배당체를 함유하는 식물체 또는 식물 가공품을 첨가하여 상기 사이클로덱스트린, 그 유도체 또는 그 중합체에 제니스테인을 포접시켜 포접체를 형성시키는 제1단계; 및 (2) 상기 포접체를 함유하는 용액에 응집제를 투여하여 상기 용액으로부터 포접체를 분리하는 제2단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제니스테인의 추출방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명자들은 공정이 간단하면서 효율적인 제니스테인의 추출방법에 대해 예의 연구하던 중, 베타-글루코시다제 활성을 갖는 효소의 당분리 작용과 사이클로덱스트린의 분자인식기능을 활용하여 제니스테인 배당체인 제니스틴 또는 소포리코사이드로 등을 함유하는 식물체로부터 추출하는 경우, 베타-글루코시다제 활성을 갖는 효소에 의해 비당체로 된 제니스테인을 사이클로덱스트린이 선택적으로 인식하여 포접체를 형성함에 따라, 기존의 유기용매 추출법에 비해 공정이 단순하면서도 고농도의 제니스테인을 얻을 수 있음을 확인하고, 이를 토대로 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명에 따른 추출방법은 베타-글루코시다제 활성을 갖는 효소의 당분리 작용과 사이클로덱스트린이 갖는 분자인식 기능을 활용하여 제니스테인 배당체인 제니스틴 또는 소포리코사이드 함유 식물체로부터 선택적으로 제니스테인을 선택적으로 포접하여 고농도로 추출하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 제니스테인의 추출방법을 단계별로 나타낸 도면이다. 이하, 도 1을 참조하여, 본 발명에 의한 제니스테인의 추출방법을 단계별로 더욱 상세히 설명한다.
(1) 제1단계:
포접체
형성단계
베타-글루코시다제 활성을 갖는 효소 및 사이클로덱스트린, 그 유도체 또는 그 중합체의 용액에 제니스테인 배당체를 함유하는 식물체 또는 식물 가공품을 첨가하여 상기 사이클로덱스트린, 그 유도체 또는 그 중합체에 제니스테인을 포접시켜 포접체를 형성시킨다.
즉, 베타-글루코시다제 활성을 갖는 효소는 제니스테인 배당체인 제니스틴 또는 소포리코사이드 등으로부터 당 성분을 분리하게 되고, 이로 인해 형성된 비당체인 제니스테인을 사이클로덱스트린이 선택적으로 인식하여 포접체를 형성한다.
이때, 바람직하게는 제니스테인이 함유된 식물체 또는 식물 가공품을 베타-글루코시다제 활성을 갖는 효소가 0.1 내지 5%(w/v) 및 사이클로덱스트린, 그 유도체 또는 그 중합체가 0.5 내지 20%(w/v) 농도로 함유된 수용액에 첨가하고, 5 내지 36시간, 더욱 바람직하게는 10 내지 20시간 동안, 50 내지 100℃의 온도에서 교반하면서 포접체를 형성한다. 가장 바람직하게는 반응시간의 절반은 50℃에서, 이후는 100℃에서 실시한다.
본 발명에서 중요한 특징은 유기용매 대신에 베타-글루코시다제 활성을 갖는 효소 및 사이클로덱스트린, 그 유도체 또는 그 중합체의 용액을 사용한다는 것이다. 바람직하게는 베타-글루코시다제 활성을 갖는 효소 및 사이클로덱스트린, 그 유도체 또는 그 중합체의 수용액을 사용한다. 더욱 바람직하게는 적정 농도의 베타-글루코시다제 활성을 갖는 효소 및 사이클로덱스트린, 그 유도체 또는 그 중합체가 함유된 열수를 사용한다.
여기서, 사용하는 제니스테인 배당체를 함유하는 식물체 또는 식물 가공품은 회화나무 열매, 가지, 대두, 대두배아, 클로버류, 감초, 알팔파, 석류, 아마인 등의 재료를 사용할 수 있으나 이에 국한되지는 않는다.
또한, 상기 사이클로덱스트린은 그 연결된 포도당 수에 따라 알파-, 베타-, 감마 사이클로덱스트린이 사용될 수 있으나 이에 한정된 것이 아니다. 이외에도 사이클로덱스트린의 난용성 및 불안정성 등의 문제점을 해결하기 위해 하이드록시프로필 사이클로덱스트린, 카르복시메틸 사이클로덱스트린, 메틸타르복시메틸 사이클로덱스트린, 아미노 사이클로덱스트린 등의 다양한 사이클로덱스트린 유도체들이 사용될 수 있다. 또한 포도당을 1~ 수개를 부가한 분지형 사이클로덱스트린, 사이클로덱스트린 수개를 결합하여 제조한 중합형 사이클로덱스트린 등을 사용할 수 있다. 특히 본 발명에서는 베타 사이클로덱스트린, 하이드록시프로필 베타 사이클로덱스트린을 이용하였을 때 상대적으로 좋은 추출률을 나타내었다.
상기 베타-글루코시다제 활성을 갖는 효소는 베타 결합의 포도당을 분리할 수 있는 활성을 갖는 효소는 어떠한 것이라도 사용가능하나, 바람직하게는 베타-글루코시다제, 셀룰라제(cellulase), 나린지나제(naringinase) 및 헤스페리디나제(hesperidinase)로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 사용한다.
또한, 포접 화합물 형성 조건에 있어서, 베타-글루코시다제 활성을 갖는 효소, 사이클로덱스트린의 첨가량, 포접 화합물의 형성 방법 및 조건들은 본 발명의 실시자에 의해 다양하게 변형될 수 있다. 그러나, 사이클로덱스트린의 첨가량은 전 체 반응액의 0.5 내지 20%(w/v) 인 것이 바람직하다. 사이클로덱스트린의 첨가량이 0.5%(w/v) 미만인 경우에는 포접율이 현저히 떨어져 추출효율이 낮아지며, 20%(w/v)를 초과하는 경우 더 이상 추출효율이 증가하지 않고 포화되므로 경제적인 측면에서 20%(w/v) 이하인 것이 바람직하다.
사이클로덱스트린과 제니스테인의 포접방법은 단순교반, 가열 이외에도 용매첨가 및 증발법, 초음파 처리 등의 방법이 사용될 수 있다. 따라서 포접체를 형성하기 위한 방법이 위에 국한된 것만은 아니다.
한편, 포접체 형성을 위한 추출시간은 추출물의 상태에 따라 5시간 내지 36시간, 바람직하게는 10시간 내지 20시간인 것이 바람직하다. 추출시간이 10시간 미만인 경우에는 추출효율이 떨어지며, 20시간을 초과하는 경우 추출 효율이 시간에 비례하여 증가하지 않고 거의 포화하므로 비용면에서 24시간을 초과하지 않는 것이 바람직하다.
(2) 제2단계:
포접체
분리단계
상기 제1단계의 포접체를 함유하는 용액에 응집제를 투여하여 상기 용액으로부터 포접체를 분리한다.
이때, 바람직하게는 상기 포접체를 포함하는 혼합물에 응집제를 약 0.1 내지 2%(w/v)를 첨가하여 현탁액을 형성하고, 다시 50 내지 100℃에서 1~2시간 동안 가열한 후, 여과 또는 원심분리 등을 통해 포접체를 함유한 상등액을 분리해 낸다.
상기 응집제는, 단순한 가교 또는 변성에 의해 추출 목적인 제니스테인 이외 의 다른 물질들, 즉 단백질 또는 다당류의 불용성 응집물을 형성할 수 있는 것이면 어느 것이나 사용될 수 있다. 구체적으로, CaCl2, CaSO4, MgCl2, MgSO4, 유기 또는 무기산류 등이 사용될 수 있다. 하지만, 응집제의 함량이 반응액의 2%(w/v)를 초과하면 상기 제니스테인 포접체가 함께 침전되어 그 수율이 낮아질 수가 있다. 또한, 응집제를 0.1%(w/v) 미만으로 너무 적게 첨가하면 포접 화합물과 쉽게 분리되지 않는 경향이 있다. 따라서, 응집제의 첨가량은 반응액의 0.1 내지 2%(w/v)가 바람직하다.
(3) 제3단계: 제니스테인 분리단계
상기 제2단계에서 분리된 상등액을 진공 감압 농축하고 건조하여 분말형으로 사용하거나 또는 다시 열수 또는 저급 알코올을 첨가하여 사이클로덱스트린 포접체로부터 제니스테인을 역추출하고 여과 또는 원심분리하여 얻어진 상등액을 회수하여 건조하는 과정을 통해 고함량의 제니스테인을 분리한다.
역추출을 하는 경우, 포접체 용액을 진공 감압농축하여 얻어진 농축액에 에탄올 등의 저급 알코올을 이용하여 포접체로부터 제니스테인을 추출하게 되는데, 여기에서는 에탄올 이외에 메탄올, 아세톤과 같은 다른 수성 유기용매의 사용도 가능하다. 그러나, 역추출 용매는 70 ~ 100 % 에탄올 수용액이 바람직하다. 역추출 용매인 에탄올 농도가 70% 이하일 경우에는 제니스테인의 재추출율이 현저히 떨어져 추출 효율이 낮아지게 된다. 이때 가장 바람직하게는 80%의 에탄올 수용액을 사 용하여 70℃에서 1 내지 3시간 동안 제니스테인과 사이클로덱스트린 포접체로부터 제니스테인을 역추출하고, 여과 또는 원심분리를 하여 상등액을 회수하여 건조하는 과정을 통해 고함량의 제니스테인을 분리한다.
또한, 필요에 따라 얻어진 제니스테인과 사이클로덱스트린 포접체를 그대로 건조하여 분말형의 제품으로도 사용할 수 있다. 이 경우 제니스테인을 고함량 함유하는 분말형으로서, 수용성이 우수하여 여러 분야에 적용이 가능할 것으로 기대된다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 추출방법은, 유기용매를 사용하여 다단계로 추출하거나 수지가 충진된 컬럼을 사용하여 고함량으로 분리하는 것이 아니라, 사이클로덱스트린의 분자 인식 능력 및 베타-글루코시다제의 당분리 작용을 이용하여 선택적으로 당을 분리하여 포접체를 형성하는 단일 추출 과정을 거쳐 고함량으로 제니스테인을 분리할 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다.
그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예)
(실시예 1)
(추출 효율 비교)
베타-글루코시다제 활성을 갖는 효소와 베타-사이클로덱스트린을 이용한 추출은 회화나무열매 분쇄물 20g을 100ml의 물에 현탁시킨 후 여기에 IsolaseTM 를0.5%(w/v), 베타-사이클로덱스트린을 5%(w/v) 농도로 첨가하여 50℃에서 12시간 동안 반응시키고, 100℃에서 12시간 동안 반응시켜 포접체를 형성시켰다. 그 다음 CaCl2 0.2%(w/v)을 첨가하고 다시 100℃에서 1시간 교반한 후 그 여과액을 분석에 사용하였다.
대조군인 유기용매 추출군은 동일한 양의 회화나무열매 분쇄물에 100ml의 70% 에탄올 또는 메탄올을 넣고 24시간 동안 추출하여 여과한 후, 에탄올 또는 메탄올을 증류하고, HP20이 충진된 컬럼에서 분리한 다음 다시 에탄올 또는 메탄올로 용출시켰다. 용출된 추출물은 다시 에탄올 또는 메탄올을 증류한 후 상기와 동일한 양의 효소로 처리하고 저온에서 침전시켜 회수하여 에탄올에 녹인 후 분석에 사용하였다.
또 다른 대조군인 증류수 추출군은 상기 유기용매 추출군에서 에탄올 추출을 제외하고 동일한 순으로 진행하였다.
얻어진 추출액들은 HPLC를 이용하여 분석하였다. HPLC는 Mightysil RP-18 GP 250-4.6(5m) 컬럼으로 15% 아세토니트릴 수용액에 1ml/min의 유속으로 40분간 확인하였다. 검출기는 254nm로 설정하여 분석하였다.
그 분석 결과는 도 2에 나타내었다. 도 2는 증류수, 유기용매 및 베타-사이클로덱스트린 수용액으로 각각 추출한 제니스테인의 양을 나타낸 그래프이다.
70% 에탄올을 이용하여 추출된 양을 100%로 했을 때 다른 추출방법들로부터 얻어진 제니스테인을 비교하였는데, 베타-글루코시다제 활성을 갖는 효소와 베타-사이클로덱스트린 수용액을 이용한 경우 제니스테인의 양이 95.8%로서 70% 메탄올, 증류수로 추출한 경우에 비해 더 많은 제니스테인을 추출할 수 있음을 확인할 수 있었다.
(실시예 2)
(추출 최적 시간 결정)
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 회화나무열매 분쇄물 20g을 100ml의 물에 현탁시킨 후 여기에 IsolaseTM 0.5%(w/v), 베타-사이클로덱스트린을 5%(w/v)의 농도로 첨가하고 50℃를 유지하며 반응을 시킨 후 시간별로 제니스테인의 변화량을 확인하였다. 분석은 상기 HPLC 분석 방법을 사용하였다. 그 결과는 도 3에 나타내었다.
도 3에서 보듯이, 반응시간이 길어짐에 따라 제니스테인의 추출량이 증가하였고, 추출시간이 25시간인 경우 오히려 제니스테인의 추출량이 감소하여, 10 내지 20시간 정도의 추출시간이 최적 시간임을 확인할 수 있었다.
(실시예 3)
(사이클로덱스트린의 최적 사용량 결정)
사이클로덱스트린의 최적 사용량을 결정하기 위해 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 회화나무열매 분쇄물 20g에 증류수 100ml와 IsolaseTM 0.5%(w/v), 베타-사이클로덱스트린을 0.5, 2.5, 5, 10, 15, 20, 25, 30%(w/v) 농도로 첨가하고 50℃를 유지하며 20시간 동안 추출하고 제니스테인 추출량을 확인하였다. 분석은 상기 HPLC 분석 방법을 사용하였다. 그 결과는 도 4에 나타나 있다.
도 4에서 보듯이, 베타-사이클로덱스트린 첨가량이 증가함에 따라 제니스테인 추출량이 증가함을 확인할 수 있었고, 베타-사이클로덱스트린 농도가 15 ~ 20% (w/v)사이일 때 추출이 적정함을 확인할 수 있었다.
(실시예 4)
(회화나무 열매로부터 추출)
회화나무 열매 분쇄물 20kg를 IsolaseTM 0.5%(w/v), 베타-사이클로덱스트린이 15% 포함된 이온수 100L 와 혼합하고 50℃를 유지하며 20시간 동안 제니스테인을 추출하였다. 여기에 CaCl2를 1%(w/v) 투여하여 혼합하고 다시 100℃에서 1시간 동안 교반한 뒤 곧바로 침전물을 제거하고 상등액을 회수하였다. 회수한 상등액을 진공감압 농축하여 상등액 양을 10L까지 줄이고 여기에 에탄올을 90L 첨가하고 여과한 뒤 여과액을 진공 감압 건조하여 제니스테인을 회수하였다. 회수된 제니스테인 양 은 회화나무열매 중량 대비 4.3% 이었다.
(실시예 5)
(대두분말로부터 추출)
상기 실시예 4에서 회화나무 열매 대신에 대두 분말을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 4와 동일한 방법으로 추출을 수행하였다. 회수된 제니스테인의 양은 사용된 대두분말 중량 대비 0.28%이었다.
상기 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 추출방법은 기존의 유기 용매 추출법 및 다단계 추출방법과 비교하여 공정이 간단하여 분리 정제의 비용이 상당히 절감되는 효과가 있다. 또한, 환경 및 인체에 유해할 수 있는 유기용매의 사용을 줄일 수 있으므로, 환경 친화적인 장점이 있다.
Claims (10)
- (1) 베타-글루코시다제 활성을 갖는 효소 및 사이클로덱스트린, 그 유도체 또는 그 중합체의 용액에 제니스테인 배당체를 함유하는 식물체 또는 식물 가공품을 첨가하여 상기 사이클로덱스트린, 그 유도체 또는 그 중합체에 제니스테인을 포접시켜 포접체를 형성시키는 제1단계; 및(2) 상기 포접체를 함유하는 용액에 응집제를 투여하여 상기 용액으로부터 포접체를 분리하는 제2단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제니스테인의 추출방법.
- 제1항에 있어서,(3) 상기 분리된 제니스테인과 사이클로덱스트린의 포접체를 건조하여 그대로 사용하거나, 상기 분리된 포접체로부터 제니스테인을 역추출하는 제3단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 제니스테인의 추출방법.
- 제1항에 있어서,상기 베타-글루코시다제 활성을 갖는 효소는,베타-글루코시다제(β-glucosidase), 셀룰라제(cellulase), 나린지나제(naringinase) 및 헤스페리디나제(hesperidinase)로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 제니스테인의 추출방법.
- 제1항에 있어서,상기 사이클로덱스트린, 그 유도체 또는 그 중합체는,베타 사이클로덱스트린 또는 하이드록시프로필 베타 사이클로덱스트린인 것을 특징으로 하는 제니스테인의 추출방법.
- 제1항에 있어서,상기 제1단계의 베타-글루코시다제 활성을 갖는 효소 및 사이클로덱스트린, 그 유도체, 또는 그 중합체의 용액은,베타-글루코시다제 활성을 갖는 효소를 0.1 내지 5%(w/v) 함유하는 것을 특징으로 하는 제니스테인의 추출방법.
- 제1항에 있어서,상기 제1단계의 베타-글루코시다제 활성을 갖는 효소 및 사이클로덱스트린, 그 유도체, 또는 그 중합체의 용액은,사이클로덱스트린, 그 유도체 또는 그 중합체를 0.5 내지 20%(w/v) 함유하는 것을 특징으로 하는 제니스테인의 추출방법.
- 제1항에 있어서,상기 제1단계에서 상기 포접체를 형성시키기 위한 반응 시간은,10시간 내지 20시간인 것을 특징으로 하는 제니스테인의 추출방법.
- 제1항에 있어서,상기 제2단계의 응집제는,CaCl2, CaSO4, MgCl2, MgSO4, 및 유기 또는 무기산류로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 제니스테인의 추출방법.
- 제1항에 있어서,상기 제2단계의 응집제는,전체 용액에 대해 0.1 내지 2%(w/v)의 양으로 투여되는 것을 특징으로 하는 제니스테인의 추출방법.
- 제2항에 있어서,상기 제3단계의 역추출은,열수 또는 70 내지 100%의 저급알코올 용액을 사용하는 것을 특징으로 하는 제니스테인의 추출방법.
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