KR20100030895A - 갈조류로부터 푸코잔틴 추출물의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 갈조류로부터 푸코잔틴 추출물의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 (a) 갈조류를 암소(暗所)에서 건조하거나 소금을 처리하여 갈조류의 수분함량을 9~70%가 되도록 조절하는 단계, (b) 상기 (a) 단계에서 수분함량이 조절된 갈조류를 유기용매로 추출하여 여과하는 단계, (c) 상기 (b) 단계에서 제조된 여과액을 감압하여 농축하는 단계 및 (d) 상기 (c) 단계에서 제조된 농축액에 물을 첨가하여 교반하고 여과하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 푸코잔틴(fucoxanthin) 추출물의 제조방법에 관한 것이다. 상기 본 발명의 푸코잔틴 추출물의 제조방법은 암소에서 건조되거나 염장 처리되어 수분함량이 조절된 갈조류를 이용한다는 점에 특징이 있다. 상기 수분함량이 조절된 갈조류는 장기간 저장되어도 푸코잔틴이 소실되지 않으며 중량 및 부피가 작아, 본 발명의 푸코잔틴 추출물의 제조방법은 원료의 저장 기간에 구애받지 않고 소규모의 생산 설비에서도 산업화가 가능하여 경제적인 장점이 있다. 아울러 본 발명의 푸코잔틴 추출물의 제조방법은 추출조건을 최적화하여 고수율로 푸코잔틴 추출물을 제조할 수 있는 방법이다.

갈조류, 푸코잔틴, 추출물, 제조방법

Description

갈조류로부터 푸코잔틴 추출물의 제조방법{Method for preparing fucoxanthin extracts from Brown Algae}

본 발명은 갈조류로부터 푸코잔틴 추출물의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수분함량이 9~70%가 되도록 조절된 갈조류로부터 푸코잔틴(fucoxanthin) 추출물을 제조하는 방법에 관한 것이다.

하기 화학식 1의 구조를 갖는 푸코잔틴(fucoxanthin)은 갈조류에 속하는 미역, 다시마, 모자반, 톳 등에 존재하는 물질로서 이들 갈조류에 갈색을 띄게 하며 통상적으로 약 0.05 내지 1.0% (w/w)의 양으로 존재하는 일종의 카로테노이드 (carotenoid) 화합물이다.

상기 푸코잔틴과 같은 카로테노이드는 지용성이며 공액 이중 결합수가 많을수록 황색에서 적색으로 이행하는 것으로 알려져 있으며 불포화도가 매우 높기 때 문에 열, 광조사, 산소, 금속이온, 과산화물, 페록시다아제(peroxidase) 및 화학약품 등에 의해서 쉽게 산화되어 파괴되며, 300~500nm의 파장에서 특정의 흡수대를 가지는 특성이 있다(Mascio, P. et al., Arch . Biochem . Biophys ., 1989, 274:532-538; J. Korean Soc . Food Sci . Nutr ., 1999, 28(6):1405-1407; J. East Asian Soc . Dietary Life, 2004, 14(4):355-362).

상기 푸코잔틴은 항암 효과(Das, S. K. et al., Biochim . Biophys . Acta ., 2005, 1726(3):328-335), 항염증 효과(Shiratori, K. et al., Exp Eye Res. 2005, 81(4):422-428), 혈관신생 억제 효과(Sugawara, T. et al., J. Agric . Food Chem., 2006, 54(26):9805-9810), 항비만 효과(Naeda, H. et al., Biochem. Biophys. Res. Commun., 2005, 332(2):392-397), 고지혈증 예방 효과 (한국 특허 등록번호 제 10-0828068호), 지방간 예방 효과 (한국 특허 등록번호 제10-0828069호) 등의 생리활성이 있는 것으로 알려져 있다.

상기와 같이 유용한 푸코잔틴을 갈조류로부터 추출하는 일반적인 방법은 충분히 세척한 미역, 다시마, 모자반, 톳 등을 태양 건조한 다음 분쇄하고, 그 분쇄물을 유기용매에 투입하여 유효성분을 추출하고 농축시킨 다음 건조하는 것이었다. 상기 과정에 의해 수득한 추출물은 인체에 유익한 푸코잔틴을 포함하고 있지만 상기와 같이 태양 건조하면 푸코잔틴이 분해되어 소실되므로 그 수율이 매우 저조한 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 극복하기 위하여 갈조류로부터 푸코잔틴을 추출하는 새로운 방법(한국 특허 등록번호 제10-0526434호)이 개발된 바 있다. 상기 방법은 해양에서 즉시 채취하여 건조하지 않은 ‘생체 갈조류’가 태양 건조한 갈조류에 비하여 푸코잔틴 함량이 20배 높다는 점을 이용하여 생체 갈조류로부터 푸코잔틴을 추출한다는 점에 특징이 있다. 그러나 상기 추출 방법은 (1) 해양에 존재하는 갈조류는 1년생의 해조류이므로 생체 갈조류의 채취시기가 1월~4월로 제한되어 있고, 생체 갈조류를 그대로 저장하면 ‘끝녹음’ 현상이 일어나 변질되기 때문에 장기간 저장할 수 없어 산업화하기가 어렵다. 또한 (2) 생체 갈조류는 수분함량이 약 95% 정도로 건조 갈조류에 비해 중량 및 부피가 커 대규모의 생산 설비가 있어야 하므로 산업적으로 이용하는 것이 거의 불가능한 문제점이 있다.

이에 본 발명자들은 생체 갈조류를 암소에서 건조하거나 염장 처리하여 수분함량을 조절함으로써 장기간 저장하더라도 푸코잔틴이 소실되지 않음을 알아내고, 이를 이용하여 고수율로 푸코잔틴 추출물을 제조할 수 있는 조건을 밝혀냄으로써 본 발명을 완성하였다.

따라서 본 발명의 목적은 (a) 갈조류를 암소(暗所)에서 건조하거나 소금을 처리하여 갈조류의 수분함량을 9~70%가 되도록 조절하는 단계, (b) 상기 (a) 단계에서 수분함량이 조절된 갈조류를 유기용매로 추출하여 여과하는 단계, (c) 상기 (b) 단계에서 제조된 여과액을 감압하여 농축하는 단계 및 (d) 상기 (c) 단계에서 제조된 농축액에 물을 첨가하여 교반하고 여과하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 푸코잔틴(fucoxanthin) 추출물의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 갈조류를 암소(暗所)에서 건조하거나 소금을 처리하여 갈조류의 수분함량을 9~70%가 되도록 조절하는 단계, (b) 상기 (a) 단계에서 수분함량이 조절된 갈조류를 유기용매로 추출하여 여과하는 단계, (c) 상기 (b) 단계에서 제조된 여과액을 감압하여 농축하는 단계 및 (d) 상기 (c) 단계에서 제조된 농축액에 물을 첨가하여 교반하고 여과하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 푸코잔틴(fucoxanthin) 추출물의 제조방법을 제공한다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 푸코잔틴(fucoxanthin) 추출물의 제조방법은 (a) 갈조류를 암소(暗所)에서 건조하거나 소금을 처리하여 갈조류의 수분함량을 9~70%가 되도록 조절하는 단계, (b) 상기 (a) 단계에서 수분함량이 조절된 갈조류를 유기용매로 추출하여 여과하는 단계, (c) 상기 (b) 단계에서 제조된 여과액을 감압하여 농축하는 단계 및 (d) 상기 (c) 단계에서 제조된 농축액에 물을 첨가하여 교반하고 여과하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 단계별로 구체적으로 설명한다.

상기 (a) 단계는 갈조류를 암소(暗所)에서 건조하거나 소금을 처리하여 갈조류의 수분함량을 9~70%가 되도록 조절하는 것을 말한다. 바람직하게는 9~60%가 되도록 조절한다. 특히 소금을 처리하여 수분함량을 조절하는 경우 가장 바람직하게는 수분함량을 20~60%가 되도록 조절한다.

상기 갈조류는 푸코잔틴을 함유하고 있는 것이라면 이에 한정되지 않지만 바람직하게는 미역, 다시마, 모자반 및 톳으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 말한다.

상기 (a) 단계에서 암소에서 건조하는 것은 이에 한정되지 않지만 바람직하 게는 20~40℃의 온도에서 건조하는 것을 말한다. 상기 온도보다 높은 경우 푸코잔틴이 파괴될 수 있고 상기 온도보다 낮은 경우 건조가 용이하지 않기 때문이다.

상기 (a) 단계에서 수분함량이 조절된 갈조류는 통상적인 태양 건조 갈조류에 비하여 푸코잔틴의 함량이 월등히 높다. 또한 상기 수분함량이 조절된 갈조류의 초기 푸코잔틴의 함량은 생체 갈조류와 비슷하지만, 장기간 저장한 경우 생체 갈조류의 푸코잔틴의 함량은 급격히 감소하는 반면 상기 수분함량이 조절된 갈조류의 푸코잔틴의 함량은 감소하지 않고 그대로 유지된다. 따라서 상기 (a) 단계에서 수분함량이 조절된 갈조류는 장기간 저장하더라도 푸코잔틴 함량 변화가 크지 않고 생체 갈조류보다 중량 및 부피가 작아 산업상 이용시 유리한 장점이 있다.

상기 (a) 단계에서 기재된 바와 같이, 갈조류의 수분함량을 조절하기 위해서는 건조 방법 또는 소금을 첨가하는 염장 방법을 이용할 수 있다. 상기 건조 방법은 암소에서 20~40℃ 건조하는 것을 말하며, 상기 염장 방법은 이에 한정되지 않지만 바람직하게는 17~50% 소금을 첨가하여 염장하는 것을 말하며 가장 바람직하게는 20~25%의 소금을 첨가하여 염장하는 것을 말한다. 상기 방법은 빛과 온도에 의해 푸코잔틴이 파괴되는 것을 방지하고 장시간 저장하더라도 푸코잔틴의 함량을 유지하기 위한 것이다.

본 발명의 일실험예에서는 20~40℃의 암소에서 완전히 건조한 미역(수분함량 9%), 암소에서 반 건조한 미역(수분함량 50%) 및 생체 미역을 세척하여 자숙과정을 거친 후 20~25%의 소금을 첨가하여 제조된 미역(수분함량이 58.6%)을 각각 제조하였다. 상기 수분함량이 조절된 미역들의 푸코잔틴 함량을 제조 즉시 태양건조 미역 또는 생체 미역과 비교한 결과, 태양건조 미역에 비해 320배 이상 높게 나타났으며 생체 미역과는 유의적이 차이가 없었다. 그러나 4℃에서 1년 또는 1.5년 동안 냉장한 후 푸코잔틴 함량을 비교해 보면, 생체 미역의 경우 푸코잔틴 함량이 약 72%~78% 정도 급격히 감소하였으나, 수분 함량이 조절된 저온 암소 건조 미역 또는 염장 미역에서는 푸코잔틴 함량의 차이가 거의 없음을 알 수 있었다. 또한 1년 동안 냉동 저장한 후 푸코잔틴의 함량을 비교해 보면, 생체 미역의 경우 푸코잔틴 함량이 약 40% 정도 감소하였으나, 저온 암소 건조 미역 또는 염장 미역에서는 푸코잔틴 함량의 차이가 거의 없음을 알 수 있었다(<실험예 1> 참조).

상기 (b) 단계는 상기 (a) 단계에서 수분함량이 조절된 갈조류를 유기용매로 추출하여 여과하는 단계를 말한다.

상기 유기용매로는 이에 한정되지 않지만 바람직하게는 탄소수 1개 내지 6개의 유기용매를 말하며 구체적으로 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 아세톤, 에테르, 벤젠, 클로로포름, 에틸아세테이트, 메틸렌클로라이드, n-헥산, 염산, 초산, 포름산, 구연산, 시클로헥산 및 석유에테르로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 말하며 가장 바람직하게는 클로로포름 및 메탄올을 혼합한 것을 말한다.

상기 (b) 단계에서 사용되는 유기용매의 농도는 이에 한정되지 않지만 60~95%로 하는 것이 가장 바람직하다. 유기용매의 농도가 높을수록 푸코잔틴의 수득률이 증가하는데 특히 60%이하인 경우 수득률이 급격히 감소하므로 상기 수치범 위가 가장 바람직하다. 본 발명의 일실시예에서는 클로로포름 및 메탄올이 혼합된 용매를 이용한 경우 수득률이 최대가 되었으며, 이를 기준으로 비교해보면 60~95%의 유기용매를 사용한 경우 수득률이 약 60~76%정도로 측정되어 효과적임을 알 수 있었다(<실시예 2> 참조).

상기 (b) 단계에서 상기 유기용매를 사용한 추출 온도 및 시간은 이에 한정되지 않지만 25~40℃에서 6시간~24시간 동안 추출하는 것이 바람직하다. 상기 추출온도를 25~40℃로 한정한 것은 40℃보다 높은 온도에서는 푸코잔틴이 파괴되어 푸코잔틴 수득률이 감소하고 40℃ 이하의 온도에서는 푸코잔틴 수득률은 큰 차이가 없지만 온도가 낮으면 추출시간이 증가하게 되므로 25~40℃에서 수행하는 것이 바람직하기 때문이다. 또한 상기 추출시간을 6시간~24시간으로 한정한 것은 추출시간이 길어질수록 푸코잔틴 수득률은 증가하나 24시간 이후에는 크게 증가하지 않으므로 6~24시간에서 추출하는 것이 바람직하기 때문이다. 본 발명의 일실시예에서는 저온 암소 반건조 미역 100g에 95%의 에탄올을 0.3ℓ 첨가하고 25℃, 30℃ 및 40℃에서 각각 6시간, 12시간 및 24시간 동안 추출하여 푸코잔틴 수득률을 조사한 결과, 25~40℃에서 6시간~24시간 동안 추출하는 것이 바람직함을 알 수 있었다(<실시예 3> 참조).

상기 (b) 단계에서 여과는 통상적으로 사용되는 여과 방법이라면 이에 한정되지 않으며 예를 들어 압착기, 필터 프레스, 여과포, 원심분리기 또는 데칸터(decanter)를 각각 또는 조합하여 사용함으로서 효과적으로 추출액을 분리하는 방법을 말한다.

한편, 푸코잔틴 수득률을 더욱 증가시키기 위하여 상기 유기용매로 추출하기 전에, 상기 (a) 단계에서 수분함량이 조절된 갈조류를 초음파를 이용하여 분쇄하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 초음파를 이용한 분쇄는 통상적으로 사용되는 초음파 분쇄기를 이용하여 수행될 수 있다. 본 발명의 일실시예에서는 초음파를 처리한 경우 처리하지 않은 경우보다 푸코잔틴의 수득률을 높일 수 있고 추출시간을 단축할 수 있음을 알 수 있었다(<실시예 5> 참조).

또한 푸코잔틴 수득률을 더욱 증가시키기 위하여 상기 유기용매로 추출하기 전에, 상기 (a) 단계에서 수분함량이 조절된 갈조류에 알지네이트 리아제(alginate lyase), 셀룰라아제(cellulase) 및 푸코이단아제(fucoidanase)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 효소를 첨가하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 효소는 갈조류의 세포벽 성분을 분해할 수 있는 효소로써 본 발명의 일실시예에서는 상기 효소를 처리함으로써 푸코잔틴의 수득률을 높일 수 있고 추출시간을 단축할 수 있다(<실시예 4> 참조).

상기 (c) 단계는 상기 (b) 단계에서 제조된 추출액을 감압하여 농축하는 단계를 말한다. 상기 감압하여 농축하는 것은 푸코잔틴의 손실을 최소화하기 위하여 이에 한정되지 않지만 바람직하게는 100~750mmHg, 20~50℃의 온도에서 증발 농축하는 것을 말한다. 상기 (c) 단계를 통하여 푸코잔틴을 포함한 지용성 성분이 농축액 에 포함되어 침전되게 된다. 본 발명의 일실시예에서는 100~200mmHg, 30℃의 온도에서 진공 증발농축기를 이용하여 감압 농축하였다(<실시예 6> 참조).

상기 (d) 단계는 상기 (c) 단계에서 제조된 농축액에 물을 첨가하여 교반하고 여과하는 단계를 말한다. 상기 (d) 단계에서 농축액에 물을 첨가하여 교반하여 여과하는 것은 농축액에 포함된 소금, 기타의 염 및 친수성 물질을 제거하여 푸코잔틴 추출물의 푸코잔틴 함량을 높이기 위한 방법이다. 따라서 상기 단계를 통하여 지용성인 푸코잔틴 추출물을 제조할 수 있으며, 필요한 경우 동결 건조하여 분말 형태의 푸코잔틴 추출물을 제조할 수도 있다. 상기 여과 방법은 앞서 기술한 것과 같다. 본 발명의 일실시예에서는 상기 단계를 통하여 푸코잔틴 함량이 4.6%인 푸코잔틴 추출물을 제조할 수 있었으며, 이 때 푸코잔틴 추출물의 수득률은 86%이었다(<실시예 6> 참조).

한편 푸코잔틴이 다량 함유된 푸코잔틴 추출물을 제조하기 위해서 (e) 상기 (d) 단계에서 제조된 푸코잔틴 추출물을 유기용매로 추출하여 여과하는 단계, (f) 상기 (e) 단계에서 제조된 추출액을 감압하여 농축하는 단계 및 (g) 상기 (f) 단계에서 제조된 농축액에 물을 첨가하여 교반하고 여과하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 (e) 단계에서 상기 (d) 단계에서 제조된 푸코잔틴 추출물에 유기용매를 투입하여 추출 및 여과하는 것은 상기 (b) 단계에서 기술한 것과 같으며, 상기 (f) 단계에서 상기 (e) 단계에서 제조된 추출액을 감압하여 농축하는 것은 상기 (c) 단계에서 기술한 것과 같다. 또한 상기 (g) 단계에서 상기 (f) 단계에서 제조된 농축액에 물을 첨가하여 교반 및 여과하는 것은 상기 (d) 단계에서 기술한 것과 같다. 상기 (e), (f) 및 (g) 단계를 추가적으로 수행함으로써 푸코잔틴이 다량 함유된 푸코잔틴 추출물을 제조할 수 있다. 본 발명의 일실시예에서는 상기와 같은 추가적인 단계를 통하여 푸코잔틴 함량이 10.6%인 푸코잔틴 추출물을 제조하였으며, 이 때 푸코잔틴 추출물의 수득률은 75%이었다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명의 푸코잔틴 추출물의 제조방법은 암소에서 건조되거나 염장 처리되어 수분함량이 조절된 갈조류를 이용한다는 점에 특징이 있다. 상기 수분함량이 조절된 갈조류는 장기간 저장되어도 푸코잔틴이 소실되지 않으며 중량 및 부피가 작아, 본 발명의 푸코잔틴 추출물의 제조방법은 원료의 저장 기간에 구애받지 않고 소규모의 생산 설비에서도 산업화가 가능하여 경제적인 장점이 있다. 아울러 본 발명의 푸코잔틴 추출물의 제조방법은 추출조건을 최적화하여 고수율로 푸코잔틴 추출물을 제조할 수 있는 방법이다.

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>

수분함량이 조절된 미역의 제조

해양에서 체취한 생체 미역을 햇빛이 없는 장소에서 20~40℃의 온도에서 건조하여 수분함량이 50%인 저온 암소 반건조 미역, 수분함량이 9%인 저온 암소 완전건조 미역을 제조하였다. 또한 상기 생체 미역을 세척하여 자숙과정을 거친 후 20~25%의 소금을 첨가함으로써 수분함량이 58.6%인 염장 미역을 제조하였다. 상기 수분함량은 한국식품의약품안전청 식품공전의 방법에 따라 103℃에서 약 4시간 건조 후 건조 전후의 무게 중량을 측정하여 결정하였다.

<실험예 1>

건조방식에 따른 미역의 푸코잔틴 함량 분석

본 발명자들은 미역의 수분함량을 조절하거나 저장시간을 달리하는 등 건조방식에 따른 미역의 푸코잔틴 함량 변화를 분석하였다.

먼저 ‘생체 미역’을 해양에서 채취하여 즉시 수분함량을 측정한 결과, 94.8% 이었다. 한편 상기 생체 미역을 햇빛에서 건조한 ‘태양 건조 미역’의 경우 수분함량은 9.4%이었다. 또한 햇빛이 없는 장소에서 20~40℃의 온도에서 건조한 미역인 ‘저온 암소 건조 미역’의 경우 건조 시간과 온도에 따라 9%에서 70%까지 조절할 수 있었다. 이때 저온 암소에서 완전히 건조한 미역의 경우 수분함량은 9%이었으며, 저온 암소에서 반 건조한 경우에는 수분 50%이었다. 또한 해양에서 채취한 생체 미역을 세척하여 자숙과정을 거친 후 20~25%의 소금을 첨가하여 제조된 미역인 ‘염장 미역’은 수분함량이 58.6%이었다. 상기 수분함량은 한국식품의약품안전 청 식품공전의 방법에 따라 103℃에서 약 4시간 건조 후 건조 전후의 무게 중량을 측정하여 결정하였다.

한편, 상기 생체 미역, 저온 암소 완전건조 미역, 저온 암소 반건조 미역 및 염장 미역을 모두 동일한 조건에서 1년 또는 1.5년 동안 각각 4℃에서 냉장하거나, -20℃에서 냉동하여 저장한 다음, 상기와 같은 동일한 방법으로 수분함량을 측정하였다.

한편, 상기 각 제조된 미역의 푸코잔틴 함량을 분석하기 위해 먼저 클로로포름 및 메탄올 (2:1, v/v) 혼합 유기용매를 사용하여 추출하였으며, 총 푸코잔틴 함량은 푸코잔틴이 더 이상 추출되어 나오지 않을 때까지 추출을 반복한 후 추출된 푸코잔틴의 양을 모두 합한 것으로 하였다. 구체적으로 푸코잔틴 함량은 HPLC방법으로 측정하으며, 이때 HPLC 분석칼럼은 Symmetry C18(4.6x250mm, Waters, Ireland) 칼럼을 이용하였으며, UV 검출기를 이용하여 450 nm 파장에서 흡광도를 측정하였다. 칼럼의 이동상(Mobile phase)은 헥산과 아세톤을 1:9 (v/v)로 혼합한 것을 사용하였고, 분당 0.5 ㎖의 유출속도로 약 10분간 용출하였다. 이때, 94% 푸코잔틴을 표준물질로 사용하여 면적비율을 기준으로 추출물 중 푸코잔틴 함량을 정량하고 그 결과를 표 1(4℃에서 냉장한 경우) 및 표 2(-20℃에서 냉동한 경우)에 기재하였다.

건조방식에 따른 미역의 푸코잔틴 함량 분석(4℃에서 냉장한 경우)

원료		수분함량(%)	푸코잔틴 함량(mg/gDW)	Fold
태양 건조미역		9.4	0.0096	1.0
생체 미역	저장기간 없음	94.8	3.168	330
	저장 1년 후	93.5	0.878	92
	저장 1.5년 후	93.6	0.681	71
저온 암소 완전건조 미역	저장기간 없음	9.4	3.154	329
	저장 1년 후	9.2	3.101	323
	저장 1.5년 후	9.3	3.024	315
저온 암소 반건조 미역	저장기간 없음	50.0	3.111	324
	저장 1년 후	49.2	2.901	302
	저장 1.5년 후	50.3	2.788	290
염장 미역	저장기간 없음	58.6	3.182	332
	저장 1년 후	56.2	3.003	313
	저장 1.5년 후	56.3	3.024	315

건조방식에 따른 미역의 푸코잔틴 함량(-20℃에서 냉동한 경우)

원료		수분함량(%)	푸코잔틴 함량(mg/gDW)	Fold
태양 건조미역		9.4	0.0096	1.0
생체 미역	저장기간 없음	94.8	3.168	330
	저장 1년 후	93.8	1.911	199
저온 암소 완전건조 미역	저장기간 없음	9.4	3.154	329
	저장 1년 후	9.1	3.122	325
	저장 1.5년 후	9.0	3.144	328
저온 암소 반건조 미역	저장기간 없음	50.0	3.111	324
	저장 1년 후	49.1	3.101	323
	저장 1.5년 후	48.9	2.988	311
염장 미역	저장기간 없음	58.6	3.182	332
	저장 1년 후	58.1	3.123	325
	저장 1.5년 후	57.7	3.164	330

상기 표 1 및 표 2에서 보는 바와 같이, 햇빛이 없는 장소에서 20~40℃의 온도에서 건조한 저온 암소 건조 미역 또는 염장 미역의 경우 통상적인 태양 건조미역에 비하여 총 푸코잔틴이 320배 이상 높게 함유되어 있으며, 이는 태양 건조미역의 경우 빛과 온도에 의해 푸코잔틴이 파괴되기 때문인 것으로 사료된다.

또한 즉시 채취한 생체 미역과 비교하면, 푸코잔틴의 함량이 유사한데 이는 저온 암소 건조 미역 또는 염장 미역에서 푸코잔틴의 파괴가 거의 일어나지 않기 때문인 것으로 사료된다. 그러나 4℃에서 1년 또는 1.5년 동안 냉장한 후 푸코잔틴 함량을 비교해 보면, 생체 미역의 경우 푸코잔틴 함량이 약 72%~78% 정도 급격히 감소하였으나, 수분 함량이 조절된 저온 암소 건조 미역 또는 염장 미역에서는 푸코잔틴 함량의 차이가 거의 없음을 알 수 있었다. 또한 1년 동안 냉동 저장한 후 푸코잔틴의 함량을 비교해 보면, 생체 미역의 경우 푸코잔틴 함량이 약 40% 정도 감소하였으나, 저온 암소 건조 미역 또는 염장 미역에서는 푸코잔틴 함량의 차이가 거의 없음을 알 수 있었다.

따라서 푸코잔틴을 효과적으로 추출하기 위해서, 상기와 같이 저온 암소 건조하거나 염장함으로써 수분함량이 9~70%로 조절된 미역을 사용하는 것이 바람직함을 알 수 있었으며 특히 1년 또는 1.5년 동안 저장하더라도 푸코잔틴 함량 변화가 크지 않으며, 생체 미역보다 부피가 작아 보관이 용이하므로 산업상 이용시 유리함을 알 수 있었다.

<실시예 2>

추출용매의 농도에 따른 푸코잔틴 수득률 비교

상기 <실시예 １>에서 수득한 저온 암소 반건조 미역 100g에 40~95% 유기용매를 0.3ℓ 첨가하고 25℃에서 12시간 추출하여 푸코잔틴 수득률을 비교하고 그 결과를 하기 표 3에 기재하였다.

추출용매 농도에 따른 푸코잔틴 수득률 비교

추출용매 농도	푸코잔틴 수득량(mg/gDW)	상대 수득률(%)
클로로포름:메탄올 (2:1, v/v)	3.11	100.0
에탄올 95%	2.31	74.2
에탄올 80%	2.25	72.4
에탄올 70%	2.21	70.9
에탄올 60%	1.80	58.0
에탄올 40%	0.96	30.9
이소프로필알콜 95%	2.35	75.5
이소프로필알콜 80%	2.27	72.9
이소프로필알콜 70%	2.22	71.5
이소프로필알콜 60%	1.89	60.6
이소프로필알콜 40%	1.05	33.7

상기 표 3에 기재한 바와 같이, 클로로포름 및 메탄올이 혼합된 용매를 이용한 경우 수득률이 최대가 되었으며, 이를 기준으로 비교해보면 60~95%의 유기용매를 사용한 경우 수득률이 약 60~76%정도로 측정되어 효과적임을 알 수 있었다.

<실시예 3>

추출 온도 및 시간에 따른 푸코잔틴 수득률 비교

상기 <실시예 １>에서 수득한 저온 암소 반건조 미역 100g에 95%의 에탄올을 0.3ℓ 첨가하고 25℃, 30℃ 및 40℃에서 각각 6시간, 12시간 및 24시간 동안 추출하여 푸코잔틴 수득률을 조사하여 그 결과를 하기 표 4에 기재하였다.

추출 온도 및 시간에 따른 푸코잔틴 수득률 비교

추출온도(℃)	추출시간(h)	추출용매	푸코잔틴 수득량(mg/gDW)	상대 수득률(%)
25	-	클로로포름:메탄올(2:1, v/v)	3.17	100.0
25	6	에탄올 95%	2.22	70.0
25	12	에탄올 95%	2.30	72.5
25	24	에탄올 95%	2.32	73.2
30	6	에탄올 95%	2.26	71.3
30	12	에탄올 95%	2.31	72.9
30	24	에탄올 95%	2.29	72.2
40	6	에탄올 95%	2.05	64.5
40	12	에탄올 95%	1.98	62.3
40	24	에탄올 95%	1.91	60.3

상기 표 4에 기재한 바와 같이, 25℃ 및 30℃에서 추출할 경우 푸코잔틴의 상대 수득률은 유사한 반면, 추출 온도가 40℃일 경우 푸코잔틴 상대 수득률이 오히려 감소하였다. 다만 추출시간에 따라서는 큰 차이를 보이지 않았다. 따라서 25~40℃에서 6시간~24시간 동안 추출하는 것이 바람직함을 알 수 있었다.

<실시예 4>

효소 첨가에 따른 푸코잔틴 수득률 비교

상기 <실시예 １>에서 수득한 저온 암소 반건조 미역 100g에 알지네이트 리아제(alginate lyase) 효소를 처리하였다. 상기 알지네이트 리아제 효소는 통상적으로 사용하는 배지에 Bacillus condroitinus 균주를 접종하고 30℃에서 이틀간 배양하여 생산하였다. 상기 생산하여 동결 건조된 알지네이트 리아제 효소(10unit/g)를 상기 저온 암소 반건조 미역 중량대비 0.1배로 첨가하였다. 상기 첨가 후 25℃에서 16시간 동안 효소반응을 유도한 후 95% 에탄올을 각각의 시료에 0.3ℓ씩 투입(최종농도 81.4%)하여 25℃에서 3시간, 6시간, 12시간, 20시간 동안 추출한 후 각각의 추출액을 HPLC로 분석하여 상기 <실험예 1>과 동일한 방법으로 푸코잔틴 수득량을 측정하여 그 결과를 하기 표 5에 기재하였다.

효소 첨가에 따른 푸코잔틴 수득률 비교

효소처리 유무	추출용매 농도	추출 시간	푸코잔틴 수득량(mg/gDW)	상대 수득률(%)
-	클로로포름:메탄올(2:1, v/v)	-	3.17	100.0
처리함	에탄올 95%	3	2.29	72.1
	에탄올 95%	6	2.30	72.5
	에탄올 95%	12	2.31	72.9
	에탄올 95%	20	2.30	72.6
처리하지 않음	에탄올 95%	3	1.96	61.8
	에탄올 95%	6	2.23	70.3
	에탄올 95%	12	2.31	72.9
	에탄올 95%	20	2.29	72.2

상기 표 5에 기재한 바와 같이, 효소를 처리하는 경우 추출시간 3시간 이상에서는 거의 비슷한 푸코잔틴의 상대수득률을 보였으며, 효소를 처리하지 않는 경우에는 12시간 이상 추출해야 상기와 비슷한 결과를 보여 효소를 처리함으로써 푸코잔틴의 수득률을 높일 수 있고, 효소를 처리하지 않은 경우보다 추출시간을 단축할 수 있음을 알 수 있었다.

<실시예 5>

초음파 분쇄기 사용에 따른 푸코잔틴 수득률 비교

푸코잔틴을 효과적으로 추출하기 위해서 초음파 분쇄기(Wisebath, 대한과학)를 사용하였다. 이때, 초음파 분쇄 조건으로 Amps는 38%하에서 총 파쇄시간은 30분 동안 처리하는 것으로 하였다. 구체적으로 상기 <실시예 １>에서 수득한 저온 암소 반건조 미역을 상기와 같이 초음파 분쇄기를 이용하여 분쇄하고, 95%의 에탄올을 0.2ℓ 첨가하고 25℃에서 3시간, 6시간, 12시간, 20시간 동안 추출하여 각각의 추출액을 HPLC로 분석하여 상기 <실험예 1>과 동일한 방법으로 푸코잔틴 수득량을 측정하여 그 결과를 표 6에 기재하였다.

초음파 분쇄기 사용에 따른 푸코잔틴 수득률 비교

효소처리 유무	추출용매 농도	추출 시간	푸코잔틴 수득량(mg/gDW)	상대 수득률(%)
-	클로로포름:메탄올(2:1, v/v)	-	3.17	100.0
처리함	에탄올 95%	3	2.301	72.6
	에탄올 95%	6	2.311	72.9
	에탄올 95%	12	2.292	72.3
	에탄올 95%	20	2.317	73.1
처리하지 않음	에탄올 95%	3	1.864	58.8
	에탄올 95%	6	2.222	70.1
	에탄올 95%	12	2.298	72.5
	에탄올 95%	20	2.289	72.2

상기 표 6에 기재된 바와 같이, 초음파를 처리한 경우 처리하지 않은 경우보다 푸코잔틴의 수득률을 높일 수 있고 추출시간을 단축할 수 있음을 알 수 있었다.

<실시예 6>

고함량의 푸코잔틴 추출물의 제조

상기 <실시예 １>에서 수득한 저온 암소 반건조 미역 100kg에 95% 에탄올을 300ℓ 투입한 후 1톤 추출탱크(제일기공(주), 모델명 J003)를 사용하여 25℃에서 6시간 동안 추출하였다. 상기 추출 후, 여과포를 사용하여 미역잔사를 제거하고 여과패드(막공 크기: 0.4㎛, 직경 300mm× 300mm)가 장착된 필터프레스를 사용하여 여과하였다. 상기 여과를 통하여 수득한 미역잔사에 95% 에탄올 200ℓ를 다시 첨가하여 추출함으로써 푸코잔틴 추출수율을 증가시킬 수 있었다.

상기 여과된 푸코잔틴 추출물을 100~200mmHg의 진공 증발농축기에 투여하고 30℃에서 약 8시간 동안 감압 증발 농축하여 에탄올을 증발시킴으로써 약 10ℓ의 농축액을 수득하였다. 상기 증발 농축 후, 농축액 부피의 2배에 해당하는 물을 첨가하고 교반하여 농축액과 응집물 속에 포함된 소금, 기타의 염 및 친수성 물질을 녹이고 1~2시간 정치함으로써 푸코잔틴을 포함한 지용성 성분이 응집되도록 하였다. 상기 응집 후, 여과포를 사용하여 응집물을 회수하고 동결 건조기에서 36~48시간 동안 동결 건조함으로써 푸코잔틴 함량이 4.6%인 1차 푸코잔틴 추출물을 제조하였으며 이 때 푸코잔틴 추출물의 수득률은 86%이었다.

한편, 푸코잔틴 함량이 더욱 증가된 고함량의 푸코잔틴 추출물을 제조하기 위해서 상기 1차 푸코잔틴 추출물 4.0kg에 80% 에탄올 12ℓ를 투입한 후 상온에서 약 1시간 교반하였다. 상기 교반 후, 상기와 동일한 방법으로 불용성 물질을 여과포로 제거하고 증발 농축한 후, 물을 첨가하고 교반하여 수용성 성분을 녹여 지용성 성분만을 응집시켰다. 상기 응집 후, 여과포를 사용하여 응집물을 회수하고 동결 건조함으로써 푸코잔틴 함량이 10.6%인 2차 푸코잔틴 추출물을 제조하였으며 이 때 푸코잔틴 추출물의 수득률은 75%이었다.

본 발명의 푸코잔틴 추출물의 제조방법은 암소에서 건조되거나 염장 처리되어 수분함량이 조절된 갈조류를 이용한다는 점에 특징이 있다. 상기 수분함량이 조절된 갈조류는 장기간 저장되어도 푸코잔틴이 소실되지 않으며 중량 및 부피가 작 아, 본 발명의 푸코잔틴 추출물의 제조방법은 원료의 저장 기간에 구애받지 않고 소규모의 생산 설비에서도 산업화가 가능하여 경제적인 장점이 있다. 아울러 본 발명의 푸코잔틴 추출물의 제조방법은 추출조건을 최적화하여 고수율로 푸코잔틴 추출물을 제조할 수 있는 방법이다.

도 1은 본 발명의 푸코잔틴 추출물의 제조방법을 나타낸 개략도이다.

Claims (8)

1. (a) 갈조류를 암소(暗所)에서 건조하거나 소금을 처리하여 갈조류의 수분함량을 9~70%가 되도록 조절하는 단계;

   (b) 상기 (a) 단계에서 수분함량이 조절된 갈조류를 유기용매로 추출하여 여과하는 단계;

   (c) 상기 (b) 단계에서 제조된 여과액을 감압하여 농축하는 단계 및

   (d) 상기 (c) 단계에서 제조된 농축액에 물을 첨가하여 교반하고 여과하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 푸코잔틴(fucoxanthin) 추출물의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 갈조류는 미역, 다시마, 모자반 및 톳으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 푸코잔틴(fucoxanthin) 추출물의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 (a) 단계의 암소에서 건조하는 것은 20~40℃에서 건조하는 것을 특징으로 하는 푸코잔틴(fucoxanthin) 추출물의 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계의 유기용매는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 아세톤, 에테르, 벤젠, 클로로포름, 에틸아세테이트, 메틸렌클로라이드, n-헥산, 염산, 초산, 포름산, 구연산, 시클로헥산 및 석유에테르로 이 루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 푸코잔틴(fucoxanthin) 추출물의 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계의 추출은 60~95%의 유기용매를 이용하여 25~40℃에서 6시간~24시간 동안 추출하는 것을 특징으로 하는 푸코잔틴(fucoxanthin) 추출물의 제조방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 (a) 단계에서 수분함량이 조절된 갈조류를 초음파를 이용하여 분쇄하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 푸코잔틴(fucoxanthin) 추출물의 제조방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 (a) 단계에서 수분함량이 조절된 갈조류에 알지네이트 리아제(alginate lyase), 셀룰라아제(cellulase) 및 푸코이단아제(fucoidanase)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 효소를 첨가하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 푸코잔틴(fucoxanthin) 추출물의 제조방법.
8. 제1항에 있어서, (e) 상기 (d) 단계에서 제조된 푸코잔틴 추출물을 유기용매로 추출하여 여과하는 단계;

   (f) 상기 (e) 단계에서 제조된 추출액을 감압하여 농축하는 단계 및

   (g) 상기 (f) 단계에서 제조된 농축액에 물을 첨가하여 교반하고 여과하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 푸코잔틴(fucoxanthin) 추출물의 제조방법.

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