KR20080106741A - 다시마로부터 후코이단의 추출방법 및 후코이단을 함유한 식품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다시마 분말을 이용하여 추출공정, 농축공정, 분리공정 및 건조공정을 거쳐 후코이단을 추출하는 방법에 있어서, 상기 추출공정에서 사용하는 용매는 비타민 C 용액인 것을 특징으로 하는 다시마 후코이단 추출방법 및 후코이단을 함유한 식품에 관한 것으로, 다시마로부터 후코이단을 추출하기 위하여 비타민 C 용액을 용매로 사용함으로써, 후코이단의 추출 수율을 증가시키고, 그리고 종래의 방법과는 달리 염산 또는 황산과 같은 산성용매를 사용하지 않음에 따라 유해성이 없는 후코이단을 이용하여 분말, 과립 또는 엑기스 형태로 성형하여 다양한 형태의 식품으로 제조함으로써 유해성이 없는 것을 특징으로 하는 식품을 제공할 수 있는 장점이 있다.

다시마 후코이단, 추출, 비타민 C 용액, 분말, 과립, 엑기스

Description

다시마 후코이단 추출방법 및 후코이단을 함유한 식품{Method for extract of fucoidan from sea tangle and Food containing fucoidan}

본 발명은 다시마에 함유된 유효성분 중 비타민 C 용액을 이용하여 후코이단을 추출함으로써, 후코이단의 추출 수율을 증가시킬 수 있고, 이 추출 다시마 후코이단을 함유하는 식품을 분말, 과립 또는 엑기스 형태로 성형하는 것을 특징으로 하는 다시마 후코이단 추출방법 및 후코이단을 함유한 식품에 관한 것이다.

우리나라 연근해에서 채취되는 갈조류의 일종인 다시마(학명 : Laminaria japonica)는 후코이단(fucoidan), 알긴산(alginic acid), 라미나란(laminaran), 카로텐(carotene), 비타민 A, B1, B2 등의 유기화합물과 칼륨, 칼슘, 요오드 등의 무기화합물이 다량 함유되어 있는 알카리성이 강한 식품이며 우리 식생활에서 일정 비중을 차지하고 있는 중요한 식품 중의 하나이다.

특히, 다시마에 함유되어 있는 후코이단(fucoidan)은 중성 다당인 라미나 란(laminaran)과는 달리 황산기(sulfate group)를 가진 산성의 수용성 다당류로서 가수분해하면 L-푸코오스(fucose)가 다량 함유되어 있고, 소량의 갈락토스(galactose), 크실로오스(xylose), 글루크론산(glucuronic acid) 등이 함유된 대단히 복잡한 황산화 다당체이다. 후코이단은 혈액 중에 존재하는 함황 산성 다당인 헤파린(heparin)과 구조 및 생리적 특성이 유사하여 항혈액 응고 활성이 처음으로 밝혀졌으며 이후 암종양세포에 대한 항종양활성, 콜레스테롤의 혈관 침착 방지, 중금속의 배출 및 면역 활성 증진 등의 다양한 생리활성을 갖는다고 보고되고 있으며 이러한 활성은 후코이단의 구성성분 중 황산기의 함량에 따라 결정된다고 알려져 있다.

상기와 같은 후코이단을 추출하는 방법은 주재료로서 미역, 김, 다시마, 톳, 가시파래 등과 같은 해조류가 주로 사용되고 있으며, 이렇게 후코이단을 추출하기 위한 갈조류의 종류와 부위가 다르지만 그 추출방법은 대동소이하다.

건조된 다시마로부터 조(粗)후코이단(crude fucoidan)을 추출하는 통상적인 방법은 다시마 분말을 주로 염산, 황산과 같은 산성용액 또는 70∼100℃ 열수 등을 이용하여 조(粗)후코이단 함유 추출액을 추출하는 용매추출공정과, 조(粗)후코이단 함유 추출액을 원심분리기를 이용하여 농축시키는 농축공정과, 농축된 조(粗)후코이단 함유 추출액에 에탄올을 첨가하여 현탁시킨 다음 조(粗)후코이단을 분리시키는 분리공정과 분리시킨 조(粗)후코이단에서 수분을 제거하기 위하여 동결시키는 건조공정을 거쳐 제조되어 진다.

그리고 상기와 같은 과정을 거쳐 얻은 조(粗)후코이단을 용해, 투석, 염화세틸피리디움일수화물(CPC) 침전, CaCl₂ 용해, 재투석, 원심분리 및 동결건조 등의 과정을 거쳐 정제후코이단이 추출된다.

한편, 상기와 같은 다양한 기능을 갖는 후코이단을 추출하는 방법과 추출한 후코이단을 함유시킨 식품들이 다양하게 연구 개발되고 있는 실정이며, 이렇게 연구개발된 기술들이 국내 특허 출원된 내용들을 살펴보면, 대한민국 특허공보 제0192601호(1999. 6. 15 공고)에 알코올과 초산을 이용하여 다시마 엑기스를 추출하는 방법이 제안되어 있고, 대한민국 공개특허공보 특2003-0020064호(2003. 3. 8 공개)에 염산 또는 황산을 이용하여 다시마 또는 미역으로부터 퓨코이단 함유 추출물을 추출하는 방법이 제안되어 있으며, 그리고 일본에 특허 출원된 내용을 살펴보면, 일본공개특허공보 특개2002-220402호(2002. 8. 9 공개)에 탄산나트륨, 탄산암모늄, 인산나트륨과 같은 알칼리를 포함하는 화합물을 이용하여 갈조류로부터 후코이단을 추출하는 방법이 제안되어 있고, 일본공개특허공보 특개2006-160862호(2006. 6. 22 공개)에 물 또는 염산, 질산, 황산을 이용하여 미역 또는 다시마로부터 후코이단을 추출하는 방법이 제안되어 있지만, 상기 특허들의 경우에는 상기와 같은 제조 공정 과정은 경우에 따라서는 조(粗)후코이단을 추출하진 전에 에탄 올과 같은 용매를 전처리하여 다시마를 비롯한 해조류가 가지고 있는 색소를 제거한 후 추출하기도 하고, 염산 또는 황산과 같은 산성용매를 사용한 경우에 중간과정 중에 가성소다(NaOH)를 이용한 중화과정을 거치지만 그 유해성이 의심스러우며 뿐만 아니라, 다시마가 가진 구조적 특징으로 인해 그 추출 수율이 아주 낮은 특성을 갖는 문제점이 발생할 우려가 있다.

따라서 상기와 같이 상술한 문제점를 해결하기 위한 본 발명은 다시마로부터 후코이단을 추출하기 위하여 비타민 C 용액을 용매로 사용함으로써, 후코이단의 추출 수율을 증가시키고, 또한 종래의 방법과는 달리 염산 또는 황산과 같은 산성용매를 사용하지 않음에 따라 유해성이 없는 것을 특징으로 하는 다시마 후코이단의 추출방법을 제공함에 그 목적이 있다.

그리고 본 발명은 상기의 방법에 의해 출출한 후코이단을 분말, 과립 또는 엑기스 형태로 성형하여 다양한 형태의 식품으로 제조하는 것을 특징으로 하는 후코이단 함유 식품을 제공함에 다른 목적이 있다.

이와 같이 본 발명에서 다시마와 같은 갈조류로부터 후코이단을 추출시키기 위해 용매로서 사용하는 비타민 C는 수용성 비타민의 하나로 우리가 흔히 식품으로 접하는 귤, 토마토, 감자 등에 많이 함유되어 있고, 인체 내에서의 기능은 결체조 직 형성에 도움이 되고, 세포성분의 산화방지 효과가 있으며, 다른 지용성 비타민이 체지방에 축적되어 간독성 물질로 작용할 수도 있는데 비해 수용성인 비타민 C는 과량으로 섭취된다 하더라도 체내에 축적되지 않고 소변으로 쉽게 배출되어 과섭취에 의한 부작용이 거의 없다. 따라서 이와 같은 특징으로 식품 첨가물로 광범위하게 사용되고 있다.

이와 같이 상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 다시마 분말을 이용하여 추출공정, 농축공정, 분리공정 및 건조공정을 거쳐 후코이단을 추출하는 방법에 있어서,

상기 추출공정에서 사용하는 용매는 비타민 C 용액인 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 사용하는 다시마 분말은 바다에서 채취한 통상의 다시마를 자연건조시킨 다음 다시마에 붙어있는 불순물을 완전히 제거한 후 다시마를 입자의 크기가 가로, 세로 각 0.1 ㎜ 이하가 되도록 분쇄하여 분말을 제조하고, 이 다시마 분말을 이용하여 상기의 방법에 따라 다시마 후코이단을 추출한다.

본 발명에서는 후코이단을 추출하기 위하여 다시마를 사용하지만 필요에 따라서는 다시마 이외에도 미역, 김, 톳, 가시파래 등과 같은 해조류가 사용될 수도 있다.

상기 추출공정에서 사용하는 용매의 순도는 0.5∼3.0 중량% 비타민 C 용액인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 비타민 C 용액의 순도가 상기에서 정한 범위 미만이 될 경우에는 비타민 C 용액의 순도가 너무 낮아 다시마로부터 후코이단이 제대로 추출되지 않으며, 또한 비타민 C 용액을 과다하게 사용함으로써 다음 공정에서 에너지의 소모량이 과다해질 우려가 있고, 그리고 비타민 C 용액의 순도가 상기에서 정한 범위를 초과할 경우에는 다시마로부터 후코이단의 추출 수율은 증가하나 다시마 추출액의 유효성분 중 후코이단 이외의 다른 성분들이 다량 함유되어 후코이이단의 순도가 저하될 우려가 있다.

그리고 상기 비타민 C 용액은 건조, 분말화한 다시마(건조중량 기준) 1 중량부에 순도 1 중량%의 비타민 C 용액을 30∼40 중량부를 가하는 것이 바람직하다. 비타민 C 용액의 첨가량이 상기에서 정한 범위보다 적을 경우에는 비타민 C 용액의 부족으로 인해 다시마로부터 후코이단이 제대로 추출하지 못할 우려가 있고, 그리고 비타민 C 용액의 첨가량이 상기에서 정한 범위보다 많을 경우에는 다음 공정에서 에너지의 소모량이 과다해질 우려가 있다.

그리고 상기 농축공정에서 가열은 100℃에서 3±0.5 시간 동안 끓여 후코이단을 농축하는 것을 특징으로 한다. 가열온도와 가열시간이 상기에서 정한 범위보다 적을 경우에는 다시마로부터 후코이단이 충분히 추출되지 않을 우려가 있고, 가 열온도와 가열시간이 상기에서 정한 범위보다 클 경우에는 다시마로부터 후코이단 이외의 다른 성분들이 다량 추출됨에 따라 추출액 중 후코이단의 순도가 저하될 우려가 있다.

상기와 같은 공정을 거쳐 추출된 후코이단은 용해, 투석, 염화세틸피리디움일수화물(CPC) 침전, CaCl₂ 용해, 재투석, 원심분리 및 동결건조 등과 같은 통상적인 정제과정을 거쳐 정제후코이단으로 추출된다.

그리고 본 발명은 상기와 같이 출출한 정제 후코이단을 분말, 과립 또는 엑기스 형태로 성형한 것을 특징으로 하는 후코이단 함유 식품을 제공할 수 있다. 이때 식품에 첨가하는 정제 후코이단의 함량은 적절히 조정되어 질 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 다시마로부터 후코이단을 추출하는 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

(실시예 1)

건조 중량을 기준으로 다시마 분말 100 g에 3.0 kg의 1 중량% 비타민 용액을 가한 후 냉각기가 부착된 쏙시렛(Soxhlet) 추출기에서 3시간 끓인다. 상온으로 냉각시킨 후 2겹의 광목으로 여과하여 다시마 분말의 잔사를 제거하고 그 여과액을 원심분리기를 이용하여 8,000 rpm에서 20분간 원침하고 상등액을 진공농축기에서 500 ㎖ 정도로 농축하였다. 농축액에 2배 용량의 에탄올을 가하여 8,000 rpm에서 20 분간 원심분리하고 침전물에 소량의 에탄올을 재첨가하여 현탁하고, 상기의 조건으로 재원심분리하여 동결건조기를 이용하여 건조시킨 후 조(粗)후코이단을 얻었다. 조후코이단을 정제수에 재용해하여 투석막으로 투석하고 여기에 2 중량% CPC 용액을 가해 하룻밤 방치하고 8,000 rpm에서 20 분간 원심분리하였다. 침전물에 4M CaCl₂ 용액을 첨가하여 산성 유리당을 용해시킨 후 상기의 조건에서 원심분리하여 상등액을 얻어 투석막으로 재 투석하여 동결건조기에서 수분을 완전히 제거한 후 정제후코이단을 추출하였다.

(실시예 2)

상기 실시예 1과 동일한 방법에 따라 후코이단을 추출하였다. 다만 추출용매의 첨가량은 다시마 분말 100 g에 4.0 kg의 1 중량% 비타민 용액을 가한 후 후코이단의 추출을 수행하였다.

(비교예 1 내지 3)

상기 실시예 1과 동일한 방법에 따라 후코이단을 추출하였다. 다만 추출온도 및 용매의 조건은 비교예 1의 경우에는 70℃의 물, 비교예 2의 경우에는 70℃의 0.2N 염산 용액, 비교예 3의 경우에는 100℃의 물을 각각 이용하여 후코이단의 추 출을 수행하였다.

상기 실시예 1 및 비교예 1 내지 3의 추출조건에 따른 조후코이단과 정제후코이단의 추출 수율은 아래 [표 1]에 기재된 내용과 같다.

(단위: 중량%)

구분	실시예		비교예
	1	2	1	2	3
조(組)후코이단	27.5	28.4	4.5	4.0	17.7
정제후코이단	10.9	11.3	1.9	0.08	9.7

상기 [표 1]에 나타난 바와 같이 실시예 1 및 실시예 2의 경우 순도 1 중량%의 비타민 C 용액을 추출용매로 하여 가열한 후 추출된 조(粗)후코이단과 정제후코이단을 추출한 결과 물 또는 염산 용액을 용매로 사용한 비교예 1 내지 3에 비해 조(粗)후코이단과 정제후코이단의 추출 수율이 상대적으로 월등히 높게 나타난 것을 알 수 있다.

그리고 실시예 1과 실시예 2 및 비교예 1 내지 3의 추출 조건에 따라서 추출된 조(組)후코이단과 정제후코이단의 구성 성분을 확인하기 위해 후코이단의 구성성분인 푸코오스(fucose), 우론산, 황산기의 함량을 측정한 결과는 아래 [표 2]의 내용과 같다.

(단위: 중량%)

구분		조(粗)후코이단				정제후코이단
		전당	푸코오스	우론산	황산기	전당	푸코오스	우론산	황산기
실시예	1	35.0	28.5	13.0	7.1	17.0	15.7	6.8	51.1
	2	36.3	28.7	13.2	7.2	18.0	15.9	7.0	52.5
비교예	1	26.4	25.8	7.4	19.7	18.4	18.9	0.9	67.0
	2	25.0	33.4	8.0	3.6	8.4	22.8	3.9	34.3
	3	27.3	24.6	12.8	16.5	7.6	22.4	0.8	68.5

상기 [표 2]에서 나타나는 바와 같이 실시예 1과 실시예 2 및 비교예 1 내지 3의 추출 조건에 따라서 추출한 조(粗)후코이단과 정제후코이단의 화학적 구성성분을 조사한 결과 실시예 1 및 실시예 2의 경우와 같이 1 중량% 비타민 C 용액을 이용하여 추출한 다시마 조(組)후코이단의 경우에는 추출용매로 물을 이용한 비교예 1 및 비교예 3에 비해 황산기의 함량이 36∼43 중량%에 지나지 않는 반면에 푸코오스(fucose)와 우론산의 함량은 상대적으로 높게 나타났다.

그리고 정제후코이단의 경우에는 실시예 1과 실시예 2의 경우와 같이 1 중량% 비타민 C 용액을 이용한 경우 비교예 1 내지 3에 비해 우론산의 함량이 7.5배, 8.5배 1.7배 더 높게 나타났으며, 황산기의 함량도 비교예 1 및 비교예 3의 경우와 같이 물을 이용한 경우보다는 낮으나 0.2N 염산용액을 사용한 비교예 2보다는 높게 나타났다.

따라서, 1 중량% 비타민 C 용액을 추출용매로 사용한 실시예 1 및 실시예 2의 경우 물 또는 염산용액을 이용한 비교예 1 내지 3에 비해 추출 수율이 더 높을 뿐만 아니라 그 추출액에 함유된 유효성분의 함량도 더 높게 나타나 그 우수성이 입증되었다.

상기에서 설명 드린 바와 같이 본 발명은 상기의 실시예를 통해 그 물성의 우수성이 입증되었지만 본 발명은 상기의 구성에 의해서만 반드시 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다.

상기의 구성을 갖는 본 발명은 다시마로부터 후코이단을 추출하기 위하여 비타민 C 용액을 용매로 사용함으로써, 후코이단의 추출 수율을 증가시키고, 그리고 종래의 방법과는 달리 염산 또는 황산과 같은 산성용매를 사용하지 않음에 따라 유해성이 없는 후코이단을 이용하여 분말, 과립 또는 엑기스 형태로 성형하여 다양한 형태의 식품으로 제조함으로써 유해성이 없는 것을 특징으로 하는 식품을 제공할 수 있는 장점이 있다.

Claims (4)

1. 다시마 분말을 이용하여 추출공정, 농축공정, 분리공정 및 건조공정을 거쳐 후코이단을 추출하는 방법에 있어서,

   상기 추출공정에서 사용하는 용매는 비타민 C 용액인 것을 특징으로 하는 다시마 후코이단의 추출방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 비타민 C 용액의 순도는 0.5∼3.0 중량% 비타민 C 용액인 것을 특징으로 하는 다시마 후코이단의 추출방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 비타민 C 용액은 건조, 분말화한 다시마(건조중량 기준) 1 중량부에 비타민 C 용액을 30∼40 중량부를 가하는 것을 특징으로 하는 다시마 후코이단의 추출방법.
4. 제 1항 내지 제 3항의 방법에 따라 추출한 다시마 후코이단을 정제한 정제 후코이단을 분말, 과립 또는 엑기스 형태로 성형한 것을 특징으로 하는 후코이단 함유 식품.