KR20090121824A - 수용성 베타글루칸의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수용성 베타글루칸의 제조방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 버섯을 건조하여 10~200 mesh 크기로 분쇄하는 단계, 상기 분쇄된 버섯분말을 물을 이용하여 70~99℃, pH 10~12에서 15~30시간 동안 추출하는 단계 및 상기 추출된 추출물을 유기용매를 이용하여 1~10℃에서 10~30시간 동안 정제하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수용성 베타글루칸의 제조방법에 관한 것이다. 상기 본 발명의 제조방법은 버섯으로부터 수용성 베타글루칸을 특정 조건에서 추출 및 정제함으로써, 입도의 크기가 작아 약리 활성이 우수한 베타글루칸을 경제적이고 효율적으로 다량 제조할 수 있다.

버섯, 베타글루칸, 수용성

Description

수용성 베타글루칸의 제조방법{Producing process for water soluble beta-glucan}

본 발명은 수용성 베타글루칸의 제조방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 버섯을 건조하여 10~200 mesh 크기로 분쇄하는 단계, 상기 분쇄된 버섯분말을 물을 이용하여 70~99℃, pH 10~12에서 15~30시간 동안 추출하는 단계 및 상기 추출된 추출물을 유기용매를 이용하여 1~10℃에서 10~30시간 동안 정제하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수용성 베타글루칸의 제조방법에 관한 것이다.

자연계의 많은 기능성 다당류가 존재하는 것으로 알려져 있다. 자연계에 존재하는 다당류의 일종인 글루칸(glucan)은 효모의 세포벽, 버섯류, 곡류에 존재하며, 분자구조의 연결 형태에 따라 α형 혹은 β형으로 구분된다.

베타글루칸은 당이 결합된 모양에 따라 베타(1-3)글루칸, 베타(1-4)글루칸, 베타(1-6)글루칸 등으로 나눠진다. 베타글루칸 중에서 베타(1-3)글루칸이 면역력을 강화하는 작용을 갖고 있으며, 이중에서도 베타(1-3)의 주사슬에 베타(1-6)결합을 겹사슬로 가진 구조의 것이 수용성을 띤다.

수용성 베타글루칸은 아가리쿠스 버섯, 영지, 운지버섯 등에 함유되어 있으 며 항종양활성과 같은 약리작용을 갖는 물질로 알려져 있다. 버섯의 균사체나 아우레바시디움속 미생물 발효에 의해서도 생산된다. 베타글루칸은 결합구조에 따라 수용성과 수불용성으로 구분된다. 또한 생체 내에서의 흡수도가 달라서 면역관련 효과는 수용성 베타글루칸이 수불용성 베타글루칸보다 월등하게 우수하다. 그 중에서도 버섯류에서 생산되는 수용성 베타글루칸은 면역증강효과가 항종양활성, 항세균활성이 우수한 것으로 알려져 있고(Seljelid, et al: Association of macrophage Activation with Anti -tumor Activity by Synthetic and Biologic Agents . Cancer Res; 1989, 37:3338-3343) 혈당강하작용, 혈압강하작용 등의 다양한 약리적 효능이 있는 것으로 알려지면서 의약품, 화장품, 건강보조식품 및 사료첨가제 등으로 주목을 받고 있다.

상기와 같이 약리활성이 우수한 수용성 베타글루칸은 버섯의 균체나 효모에 함유되어 있는 것을 추출하거나 귀리, 보리, 호밀 등의 곡류나 이들의 껍질과 같은 곡물부산물에서 추출될 수 있다. 그러나 상기 효모를 이용한 액체배양법은 소요기일이 3~4일 정도로 짧으나 이용성이 낮고 베타글루칸의 수용도가 낮으며, 곡류 부산물에서 분리·정제된 베타글루칸은 기능성이 낮다는 단점이 있어, 버섯으로부터 상기 수용성 베타글루칸을 제조하는 방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

한편 버섯으로부터 상기 수용성 베타글루칸을 제조하는 방법과 관련하여, 특허 출원번호 제2004-0062150호에는 꽃송이버섯 자실체를 물로 팽윤시킨 후 텅스텐 카바이드 나노나이프을 사용하여 고속유화기에서 나노사이즈로 분해하고 저온 추출하여 베타글리칸을 고수율로 분리하는 방법에 대해 개시되어 있다. 상기 방법은 텅스텐카바이드 나노나이프, 고속유화기 등 반드시 고가 장비를 사용하여야 한다는 점에서 비경제적인 문제점이 지적되고 있다. 또한 효소를 이용하여 추출하는 방법이 알려져 있으나 꽃송이버섯의 큰 자실체를 효소가 제대로 분해하지 못하고 역시 고가의 효소를 사용하여야 한다는 점에서 비경제적인 문제점이 지적되고 있다.

이에 본 발명자들은 버섯으로부터 수용성 베타글루칸을 경제적으로 추출하여 제조하는 방법에 관하여 연구하던 중, 일정한 크기의 버섯분말을 제조하고 이를 일정한 조건하에서 추출 및 정제하여 경제적이고 고효율로 수용성 베타글루칸을 제조함으로써 본 발명을 완성하였다.

따라서 본 발명의 목적은 경제적이고 고효율로 버섯에서 수용성 베타글루칸을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 버섯을 건조하여 10~200 mesh 크기로 분쇄하는 단계, (b) 상기 (a) 단계에서 분쇄된 버섯분말을 물을 이용하여 70~99℃, pH 10~12에서 15~30시간 동안 추출하는 단계 및 (c) 상기 (b) 단계에서 추출된 추출물을 유기용매를 이용하여 1~10℃에서 10~30시간 동안 정제하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수용성 베타글루칸의 제조방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 제조방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 수용성 베타글루칸을 제공한다.

이하 본 발명의 내용을 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 수용성 베타글루칸의 제조방법은 (a) 버섯을 건조하여 10~200 mesh 크기로 분쇄하는 단계, (b) 상기 (a) 단계에서 분쇄된 버섯분말을 물을 이용하여 70~99℃, pH 10~12에서 15~30시간 동안 추출하는 단계 및 (c) 상기 (b) 단계 에서 추출된 추출물을 유기용매를 이용하여 1~10℃에서 10~30시간 동안 정제하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 각 단계별로 본 발명을 구체적으로 설명한다.

상기 (a) 단계에서 버섯을 건조하는 것은 통상의 건조방법에 따라 건조하여 이에 한정되지 않지만 분말화가 용이하도록 최종 수분함량이 1~10%가 되도록 건조하는 것이 바람직하다. 상기 버섯은 이에 한정되지 않지만 꽃송이버섯, 상황버섯 및 차기버섯, 영지버섯, 동충하초, 잎새버섯, 아가리쿠스, 및 표고버섯으로 이루어진 군에서 선택되거나 조합된 것을 사용할 수 있다.

또한 상기 (a) 단계에서 버섯을 10~200 mesh 크기로 분쇄하는 것은, 최종 제조된 수용성 베타글루칸의 입도 및 추출효율을 고려하여 정한 것이다. 구체적으로 베타글루칸이 우수한 약리활성을 가지기 위해서는 0.1~10㎛의 입도를 가지는 것이 바람직하므로, 상기 수치범위 이상의 크기로 분쇄하면 최종 생산된 베타글루칸의 추출효율이 떨어질 뿐만 아니라, 입도가 커져 우수한 약리 활성을 가질 수 없고, 상기 수치범위 이하로 분쇄하는 경우 특수한 분쇄기를 사용하여야 하고 분쇄하는 동안 로스가 많이 발생하고 제조시간이 길어져 비경제적이다.

본 발명의 일실시예에서는 수분함량이 4%가 되도록 꽃송이버섯을 건조시킨 후 통상적으로 사용되는 분쇄기를 이용하여 100mesh크기로 분쇄하여 버섯 분말을 제조하였다(<실시예 1> 참조).

상기 (b) 단계에서 버섯분말을 물을 이용하여 70~99℃, pH 10~12에서 15~30시간 동안 추출함으로써 버섯분말로부터 고효율로 수용성 베타글루칸을 추출할 수 있다. 상기 조건은 본 발명자들이 일련의 실험을 통해 최적의 조건으로 선정한 것이며 상기 조건하에서 추출함으로써 경제적이고 효율적으로 수용성 베타글루칸을 추출할 수 있다. 구체적으로 수용성 베타글루칸을 추출하여야 하므로 70~99℃의 열수를 사용하는 것이 가장 바람직하며 pH 10~12에서 15~30시간 동안 추출하여야 베타글루칸이 다량 함유된 추출물을 제조할 수 있다.

본 발명의 일실시예에서 pH 10~12로 한 추출한 경우 정제 후 수용성 추출물의 수율이 25~30%에 달하였으며, 이에 함유된 수용성 베타글루칸도 65~71%에 달하여 함량이 최대가 되었다. 또한 추출시간이 15시간 이후인 경우 수용성 추출물의 양은 더 이상 증가하지 않았으나 이에 함유된 수용성 베타글루칸의 함량은 증가하였으며, 특히 15시간 경과 후 상기 조건에서 제조된 추출물의 pH가 낮아져 식품 또는 약품에 사용하여 복용하더라도 부작용이 없음을 알 수 있었다(<실시예 1> 및 <실험예 1> 참조).

따라서 상기 (b) 단계에서 버섯분말을 물을 이용하여 70~99℃, pH 10~12에서 15~30시간 동안 추출함으로써 특별한 장치 없이도 베타글루칸이 다량 함유된 추출물을 제조할 수 있다.

상기 (c) 단계에서 유기용매는 이에 한정되지 않지만 바람직하게는 메탄올, 에탄올, 부탄올, 헥산 및 에틸아세테이트로 이루어진 군에서 선택된 것을 사용할 수 있으며 가장 바람직하게는 에탄올을 사용할 수 있다.

상기 (c) 단계에서 상기 (b) 단계의 추출물을 그대로 사용하거나, 보다 바람직하게는 상기 (b) 단계의 추출물을 통상적인 방법에 따라 원심 분리하여 그 여액을 사용할 수도 있다.

상기 (c) 단계에서 정제하는 것은 이에 한정되지 않지만 상기 (b) 단계의 추출물에 상기 유기용매를 가하여 생성된 침전물을, 다시 물에 녹여 수용성 부분만을 수득하는 것을 말한다.

본 발명의 일실시예에서는 상기 (b) 단계에서 30시간 추출한 후 추출물을 원심 분리하고 그 여액에 3배의 주정을 첨가하여 4℃에서 24시간 방치한 후 다시 원심 분리하여 침전물 정제수에 녹인 후 물에 녹는 부분만을 수득하여 정제하였다(<실시예 1> 참조).

또한 본 발명의 수용성 베타글루칸은 상기 제조방법으로 제조된 것을 특징으로 한다.

상기 본 발명의 수용성 베타글루칸은 입자의 크기가 3.9~4.2㎛로 비교적 작아 효과적인 약리 활성을 나타내어 약품 또는 식품의 성분으로 효과적으로 사용될 수 있다.

상기와 같이 버섯으로부터 수용성 베타글루칸을 추출하기 위하여 일정한 크 기로 분쇄된 버섯 분말을 특정 조건에서 추출 및 정제함으로써, 입도의 크기가 작아 약리 활성이 우수한 베타글루칸을 경제적이고 효율적으로 다량 제조할 수 있다.

따라서 본 발명은 버섯으로부터 수용성 베타글루칸을 특정 조건에서 추출 및 정제함으로써, 입도의 크기가 작아 약리 활성이 우수한 베타글루칸을 경제적이고 효율적으로 다량 제조할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

< 실시예 1>

꽃송이버섯유래 베타글루칸의 추출

꽃송이버섯유래 수용성 베타글루칸을 추출하기 위하여, 수분함량이 4%가 되도록 꽃송이버섯을 건조시킨 후 통상적으로 사용되는 분쇄기를 이용하여 100mesh크기로 분쇄하였다. 상기 분쇄된 버섯 분말 100g를 pH 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12까지 조정된 각각의 정제수 2ℓ에 넣고 95℃에서 8시간, 15시간, 30시간 추출하고 원심분리기를 이용하여 3200rmp에서 20분간 원심 분리하고 동결 건조하여 그 추출물의 양을 하기 표 1에 기재하였다. 한편 상기 15시간 추출 한 경우 pH를 측정하여 하기 표 1에 기재하였다. 또한 30시간 추출한 후 원심 분리한 여액에 3배의 주 정을 첨가하여 4℃에서 24시간 방치한 후 베타글루칸을 원심 분리하여 침전물 정제수에 녹인 후 물에 녹는 부분만을 수득함으로써 정제 후 수용성 추출물의 수율을 하기 표 1에 기재하였다.

pH에 따른 수용성 추출물의 양 측정(버섯분말 100g 기준)

	추출량(g)
	pH 3	pH 4	pH 5	pH 6	pH 7	pH 8	pH 9	pH 10	pH 11	pH 12
15시간 추출 후 pH	4.73	4.77	5.28	5.63	5.70	6.13	6.28	6.55	7.0	8.3
8시간 추출	30.0	31.2	28.6	28.4	28.5	29.4	29.3	31.4	30.0	30.0
15시간 추출	50.0	50.3	47.7	47.3	47.5	49.0	48.8	52.4	50.2	50.1
30시간 추출	50.0	50.3	47.7	47.3	47.5	49.0	48.8	52.4	50.2	50.1
30시간 추출 후 정제 한 경우	17.6	17.0	17.7	18.5	18.4	20.0	20.2	27.0	25.0	25.1

상기 표 1에 기재된 바와 같이, 추출 조건을 pH 10으로 한 경우 추출물 및 정제한 후 수용성 추출물의 수율이 최대가 되었으며, 특히 pH 10 내지 12로 한 경우 정제 후 수용성 추출물의 수율이 25~30%에 이르렀고 15시간 경과 후 상기 pH가 낮아져 식품 또는 약품에 사용하여 복용하더라도 부작용이 없음을 알 수 있었다.

< 실험예 1>

pH 및 추출시간에 따른 베타글루칸의 함량 측정

상기 <실시예 1>에서 수득한 추출물의 베타글루칸의 함량을 Megazyme 키트를 이용하여 측정하고 그 결과를 하기 표 2에 기재하였다.

pH에 따른 베타글루칸의 함량 측정

	베타글루칸 함량(%)
	pH 3	pH 4	pH 5	pH 6	pH 7	pH 8	pH 9	pH 10	pH 11	pH 12
8시간 추출	10.38	11.00	10.82	10.77	11.87	11.45	12.14	20.58	14.78	13.59
15시간 추출	22.44	23.89	25.41	25.28	25.10	25.93	25.71	35.10	30.87	28.68
30시간 추출	22.90	23.36	25.41	25.00	25.32	25.75	25.52	55.16	30.33	28.84
30시간 추출 후 정제 한 경우	45.76	44.9	46.02	48.55	47.84	52.11	52.64	70.22	68.13	65.26

상기 표 2에 기재된 바와 같이, 추출 조건을 pH 10으로 한 경우 추출물의 베타글루칸 함량이 최대가 되었으나, 특히 pH 10 내지 12로 하여, 30시간 추출한 후 정제한 경우에는 수용성 추출물에 함유된 베타글루칸 함량이 65~71%에 이르렀다.

< 실험예 2>

pH 및 추출시간에 따른 베타글루칸의 입도 측정

상기 <실시예 1>에서 수득한 추출물에 함유된 베타글루칸의 입도의 평균값을 입자크기분석기(particle size analyzer, CILAS-1064)를 이용하여 측정하고 그 결과를 하기 표 3에 기재하였다. 또한 pH 10에서 추출한 추출물의 입도분석 데이터 및 그래프를 도 1에 기재하였으며 정제한 후 수용성 추출물의 입도분석 데이터 및 그래프를 도 2에 기재하였다.

pH에 따른 베타글루칸의 입도 측정

	베타글루칸 입도 평균값(㎛)
	pH 3	pH 4	pH 5	pH 6	pH 7	pH 8	pH 9	pH 10	pH 11	pH 12
30시간 추출 후 추출물	42.38	40.33	36.58	33.52	35.03	24.03	23.48	23.27	23.14	23.17
30시간 추출 후 정제 한 경우	4.61	4.60	4.58	4.49	4.33	4.28	4.37	4.16	3.91	4.08

상기 표 3에 기재된 바와 같이, 추출 조건을 pH 10 내지 12로 한 경우 추출된 베타글루칸의 입자의 크기가 3.9~4.2㎛로 비교적 작아 효과적인 약리 활성을 나타낼 것으로 사료되었다.

상기와 같이 수용성 베타글루칸을 버섯으로부터 추출하기 위하여 일정한 크기로 분쇄된 버섯 분말을 물을 이용하여 pH 10~12에서 15~30시간 동안 추출하고 이를 유기용매로 정제함으로써 베타글루칸을 다량 제조할 수 있었다.

도 1은 pH 10에서 30시간 추출한 추출물의 입도분석 데이터 및 그래프를 나타낸 것이다.

도 2는 pH 10에서 30시간 추출 후 정제 한 다음 추출물의 입도분석 데이터 및 그래프를 나타낸 것이다.

Claims (4)

1. (a) 버섯을 건조하여 10~200 mesh 크기로 분쇄하는 단계;

   (b) 상기 (a) 단계에서 분쇄된 버섯분말을 물을 이용하여 70~99℃, pH 10~12에서 15~30시간 동안 추출하는 단계; 및

   (c) 상기 (b) 단계에서 추출된 추출물을 유기용매를 이용하여 1~10℃에서 10~30시간 동안 정제하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수용성 베타글루칸의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 버섯은 꽃송이버섯, 상황버섯, 차가버섯, 영지버섯, 동충하초, 잎새버섯, 아가리쿠스, 및 표고버섯으로 이루어진 군에서 선택되거나 조합된 것임을 특징으로 하는 수용성 베타글루칸의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 유기용매가 메탄올, 에탄올, 부탄올, 헥산 및 에틸아세테이트로 이루어진 군에서 선택된 것임을 특징으로 하는 수용성 베타글루칸의 제조방법.
4. 제1항의 제조방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 수용성 베타글루칸.

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