KR20110052218A

KR20110052218A - 펙티넥스를 이용하여 화합물 ｋ의 함량이 증가된 인삼 및 홍삼 농축액의 제조방법

Info

Publication number: KR20110052218A
Application number: KR1020090109166A
Authority: KR
Inventors: 이진희; 박석준; 서용기; 김영은; 박민주
Original assignee: 씨제이제일제당 (주)
Priority date: 2009-11-12
Filing date: 2009-11-12
Publication date: 2011-05-18
Also published as: WO2011059212A3; WO2011059212A2

Abstract

본 발명은 인삼, 홍삼 또는 미삼 추출물 중의 인삼 사포닌을 펙티넥스를 이용하여 반응시킴으로써 화합물 K의 함량이 증가된 인삼 및 홍삼 농축액의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 a) 인삼, 홍삼 또는 미삼에 물 또는 60 내지 70% 주정을 첨가하여 추출물을 제조하는 단계; b) 상기 추출물을 냉각, 여과하여 농축하는 단계; c) 상기 농축액을 펙티넥스 효소와 반응시켜 인삼 사포닌을 화합물 K로 변환시키는 단계; d) 상기 펙티넥스 효소를 불활성화 시키는 단계; 및 e) 상기 농축액을 감압농축하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화합물 K의 함량이 증가된 인삼 및 홍삼 농축액의 제조방법에 관한 것이다.

인삼, 홍삼, 펙티넥스, 화합물 K, 물, 주정, 추출물

Description

펙티넥스를 이용하여 화합물 Ｋ의 함량이 증가된 인삼 및 홍삼 농축액의 제조방법{PREPARATION METHOD OF GINSENG AND RED GINSENG CONCENTRATE CONTAINING THE INCREASED AMOUNT OF COMPOUND K BY USING PECTINEX}

본 발명은 인삼, 홍삼 또는 미삼 추출물 중의 인삼 사포닌을 펙티넥스를 이용하여 발효시킴으로써 화합물 K의 함량이 증가된, 식품 또는 건강기능식품 소재로서 사용하기 위한 인삼 및 홍삼 농축액의 제조방법에 관한 것이다.

인삼은 오가과(Araliaceae) 인삼 속(Panax)에 속하는 다년생 초본류로서, 그 뿌리를 인삼(Ginseng radix)이라 하여 약용으로 이용한다. 인삼 성분에 관한 최초의 과학적 연구는 미국의 개리큐스(Garriques)에 의하여 시작되었다. 개리큐스는 1854년 미국삼으로부터 무정형의 글라이코시드(glycosides)를 분리하여 파나퀼론(panaquilon)이라고 명명하여 보고하였고, 1957년 소련의 약리학자 브레크만(Brekhman)이 인삼의 약리 효능을 나타내는 유효성분으로 사포닌 배당체를 보고한 이래로 사포닌에 대한 집중적인 연구가 이루어졌다.

20-O-β-D-글루코피라노실-20(S)-프로토파낙사다이올(이하 '화합물 k'라 칭한다)은 진세노사이드(ginsenoside)의 기본골격인 아글리콘(aglycon)의 20번 탄소 에 하나의 글루코오스(glucose)가 결합되어 있는 PPD계 사포닌의 하나로서, 인삼의 다이올계 사포닌인 진세노사이드 Rb1, Rb2, Rc로부터 장내 세균에 의해 생성되는 전환산물이다(Hasegawa, H. et al., Planta Medica, 62:453-457(1996)). 화합물 K는 암세포 증식 및 전이 억제, 항노화, 항알러지 및 면역증강작용이 있는 것으로 알려져 있으나, 인삼 자체에는 들어있지 않고 장내 세균에 의한 체내 대사산물로만 얻을 수 있는데, 사람마다 장내 미생물의 종류 및 대사 능력이 다르기 때문에 개인에 따라 흡수 및 효능의 차이가 나타날 수 있다(Hasegawa, H. et al., Planta Med., 63(5):436-440(1997)).

인삼 사포닌을 변환시키는 방법으로는 열처리(Kitagawa et al., Yakugaku Zasshi., 103: 612-622(1983); Kwon et al., J. Chromatogr. A., 921:335-339(2001); Park, Food Ind. Nutr., 9:23-27(2004)), 산처리(Han et al., Planta Medica., 44:146-149(1982); Bae et al., Arch Pharm Res. 27(1):61-67(2004)), 알칼리처리(Chen et al., Chem. Pharm. Bull. 35:1653-1655(1987); Im et al., Kor J Ginseng Sci. 19:291-294(1995)), 유기합성(Anufriev et al., Carbohydr Res. 304:179-182(1997)) 및 미생물의 효소에 의한 변환 방법 등이 보고되어 있다. 이들 방법 중 반응 부산물을 거의 생성하지 않고 기질에 특이적으로 작용하여 선택적 변환이 가능하다는 점, 비교적 안정한 조건에서 반응을 진행할 수 있다는 점, 높은 효율성을 나타낸다는 점에서 효소를 이용하는 방법이 인삼 사포닌의 변환에 가장 효율적이라고 할 수 있다.

화합물 K를 제조하는 방법으로써 토양균이나 장내세균을 이용할 경우에는 미 생물을 배양하는데 오랜 시간이 소요되며 식품으로 이용할 수 없다는 단점이 있다. 식품에 이용할 수 있는 곰팡이나 유산균을 이용하는 경우에도(국내공개특허 제10-2008-0103299호), 미생물 균주를 배양하는데 많은 시간과 비용이 소모된다는 문제점이 있어 상업화에 적절하지 못하고, 베타갈락토시다제, 나린지나제 및 락타아제 등의 효소를 이용하여 반응시키는 경우에는 화합물 K보다는 진세노사이드 Rh1과 Rh2가 주로 생성되는 문제점이 있다.

국내등록특허 제10-0418604호에서는 아스퍼질러스 속에서 분리한 펙티나제 및 페니실리움 속에서 분리한 나린지나제 중 적어도 하나와 반응시킴으로써 화합물 K를 고수율로 얻는 방법이 개시되어있으나, 기질로 사용한 정제 사포닌을 인삼으로부터 분리하는 과정과 화합물 K를 고수율로 얻기 위해 분리해내는 과정에서 식품용으로 허가되지 않은 유기용매가 사용되어 식품에 적용할 수 없다는 문제가 있다. 국내공개특허 제10-2008-0094275호에서도 펙티넥스를 이용한 효소 전환 방법으로 화합물 K를 얻은 예가 실시예로 기재되어있으나, 수율이 0.8%로 높지 않음을 알 수 있다.

또한, 화합물 K를 포함한 홍삼 특이 사포닌 고함유 인삼엑기스의 제조방법이 보고되었으나(국내등록특허공보 10-0856083), 고온, 고압의 조건에서 사포닌을 추출하고 산 또는 알코올 처리 단계를 거쳐야 하는 등 제조 설비적인 어려움과 시간 및 비용이 많이 소모되는 비효율적인 공정일 뿐만 아니라, 화합물 K보다는 진세노사이드 Rg3 및 Rh2가 주로 생성된다는 문제점이 있다.

기존의 방법들은 화합물 K를 얻기 위해 식품에 사용할 수 없는 유기용매를 사용하는 문제점이 있으므로, 이에 본 발명자들은 식품 또는 건강기능식품 소재로서 사용하기 위하여 국내 식품위생법상 식품 원료의 제조에 사용 가능한 용매인 물 또는 주정만을 이용하였다. 이를 이용하여 추출한 인삼, 홍삼 또는 미삼 추출물 중의 인삼 사포닌 중 화합물 K의 기질이 되는 Rb1, R2b, Rc, Rd 등의 다이올계 사포닌의 함량을 증가시키기 위한 조건을 최적화한 후, 다당류 분해효소인 펙티넥스를 이용하여 효소발효시킴으로써 화합물 K의 함량이 증가된 인삼 또는 홍삼 농축액을 제조할 수 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 물 또는 주정을 용매로 사용하여 추출한 인삼, 홍삼 또는 미삼 추출물 중의 인삼 사포닌을 펙티넥스를 이용하여 효소발효시킴으로써 화합물 K의 함량이 증가된 인삼 또는 홍삼 농축액의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 a) 인삼, 홍삼 또는 미삼 원료에 물 또는 60 내지 70% 주정을 첨가하여 추출물을 제조하는 단계; b) 상기 추출물을 냉각, 여과하여 농축하는 단계; c) 상기 농축액을 희석한 후, 펙티넥스와 반응시켜 인삼 사포닌을 화합물 K로 변환시키는 단계; d) 상기 펙티넥스 효소를 불활성화 시키는 단계; 및 e) 상기 농축액을 감압농축하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화합물 K의 함량이 증가된 인삼 및 홍삼 농축액의 제조방법을 제공한다.

본 발명은 기존의 인삼 및 홍삼 농축액에는 존재하지 않는 많은 양의 화합물 K를 함유하는 인삼 및 홍삼 농축액을 제공한다. 상기 인삼 및 홍삼 농축액은 효소를 이용한 발효 과정을 통하여 기능성을 가진 진세노사이드로 변환됨으로써 장내에서의 소화 흡수율이 증대된 화합물 K를 다량으로 함유하므로 식품 또는 건강기능식품 소재로서 활용할 수 있다.

본 발명은 a) 인삼, 홍삼 또는 미삼 원료에 물 또는 60 내지 70% 주정을 첨가하여 추출물을 제조하는 단계; b) 상기 추출물을 냉각, 여과하여 농축하는 단계; c) 상기 농축액을 희석한 후, 펙티넥스와 반응시켜 인삼 사포닌을 화합물 K로 변환시키는 단계; d) 상기 펙티넥스 효소를 불활성화 시키는 단계; 및 e) 상기 농축액을 감압농축하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화합물 K의 함량이 증가된 인삼 및 홍삼 농축액의 제조방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 사용되는 용매는 식품 원료로 사용할 수 있는 물 또는 발효주정으로 한정한다. 상기 발효주정은 60 내지 70%의 주정인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 70%의 주정을 사용한다.

상기 b) 단계에서, 상기 추출물은 냉각, 여과한 후 감압농축하여 65 브릭스(Brix) 이상으로 농축하는 것이 바람직하다.

상기 c) 단계에서, 상기 농축액을 농축액 무게를 기준으로 6 내지 8배의 물과 혼합하여 희석한 후, 펙티넥스를 총 부피의 5 내지 10%로 첨가하여 반응시키는 것이 바람직하다.

본 발명에 사용되는 상기 펙티넥스는 아스퍼질러스 아큘레아투스(Aspergillus aculeatus) 및 아스퍼질러스 나이거(Aspergillus niger)로부터 유래된 것일 수 있으며, 바람직하게는 노보자임사(novozymes)의 Pectinex AFP-L4일 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 화합물 K의 함량이 증가된 인삼 및 홍삼 농축액의 제조방법은 다음과 같다:

1. 인삼, 홍삼 또는 미삼으로부터 추출물 제조: 인삼, 홍삼 또는 미삼 원료에 원료의 8 내지 15배의 물 또는 60 내지 70% 주정을 넣고 70 내지 80℃에서 1 내지 300rpm으로 2 내지 24시간씩 1 내지 3회 환류추출한다.

2. 추출물의 냉각, 여과 및 농축: 상기 인삼, 홍삼 또는 미삼 추출물을 상온 또는 저온 중탕하여 냉각, 여과한 후 감압농축하여 당농도 65 brix이상의 농축액을 제조한다.

3. 농축액의 희석 및 효소 반응: 농축액 무게를 기준으로 6 내지 8배의 물과 혼합하여 희석한 후, 펙티넥스를 총 부피의 5 내지 10%로 첨가하여 45 내지 55℃에서 180rpm으로 24 내지 72시간 반응시킨다.

상기 반응 온도는 효소가 활성을 갖는 온도 조건이라면 특별히 제한을 받지 않으나, 45 내지 55℃가 바람직하며 55℃가 가장 바람직하다.

상기 반응 시간 역시 효소의 활성이 유지되는 기간이라면 특별한 제한은 없으나, 24 내지 72시간이 바람직하며, 48 내지 60시간이 더욱 바람직하다.

4. 상기 반응액을 비등수욕조에서 10분간 가열함으로써 효소를 불활성화 시켜 더 이상의 반응이 일어나지 않도록 한다.

5. 상기 반응액을 감압농축하여 화합물 K의 함량이 증가된 농축액을 제조한다.

본 발명은 또한 상기 화합물 K의 함량이 증가된 농축액을 사용한 식품 또는 건강기능식품을 제공한다.

< 실시예 >

실시예 1 : 인삼을 이용한 추출용매 선정

인삼 분말 원료 20 g에 200 ml의 50 내지 80%의 주정을 넣고 70℃에서 24시간씩 3회 반복 추출하여 인삼 추출물을 제조하였다.

상기 방법에 의해 얻어진 인삼 주정 추출물 각각에서, 화합물 K의 기질이 되는 진세노사이드 Rb1의 함량을 측정한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

상기 결과에서 알 수 있듯이, 60 내지 70%의 주정으로 추출 시 특정 사포닌의 함량이 높게 나타났으며, 특히 70% 주정을 이용하여 추출할 경우 진세노사이드 Rb1을 비롯한 사포닌의 함량이 가장 높게 나타났다.

실시예 2: 인삼을 이용한 추출 온도 조건 설정

인삼 분말 원료 20 g에 200 ml의 70%의 주정을 넣고 40 내지 80℃에서 10시간씩 3회 반복 추출하여 인삼 추출물을 제조하였다.

상기 방법에 의해 얻어진 인삼 주정 추출물 각각에서, 진세노사이드 Rb1의 함량을 측정한 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

상기 결과에서 알 수 있듯이, 70 내지 80℃에서 추출 시 진세노사이드 Rb1의 함량이 가장 높게 나타났다. 그러나, 90℃ 이상의 온도에서는 Rb1의 함량이 오히려 줄어듦에 따라 열에 의한 불안정성을 보였으므로, 80℃의 추출조건이 가장 적합할 것으로 판단되었다.

실시예 3: 미삼을 이용한 화합물 K의 함량이 증가된 물 추출물 제조

미삼 분말 원료 100 g에 1L의 물을 넣고 80℃에서 200rpm으로 4시간씩 3회 반복 환류추출하였다. 50℃에서 감압농축하여 얻은 농축액 10 g을 70 ml의 물과 혼합하여 4, 6, 8 ml의 효소를 첨가한 후 55℃에서 180rpm으로 54시간 동안 반응시킨 후, 고성능 액체크로마토그래피(HPLC)로 함량을 분석하여 하기 표 3에 나타내었다.

실시예 4: 미삼을 이용한 화합물 K의 함량이 증가된 70% 주정 추출물 제조

미삼 분말 원료 100 g에 1L의 70% 주정을 넣고 80℃에서 200rpm으로 4시간씩 3회 반복 환류추출하였다. 50℃에서 감압농축하여 얻은 농축액 10 g을 70 ml의 물과 혼합하여 4, 6, 8 ml의 효소를 첨가한 후 55℃에서 180rpm으로 54시간 동안 반응시킨 후, 고성능 액체크로마토그래피(HPLC)로 함량을 분석하여 하기 표 4에 나타내었다.

실시예 5: 홍삼을 이용한 화합물 K의 함량이 증가된 추출물 제조

홍삼 분말 원료 100 g에 1L의 70% 주정을 넣고 80℃에서 200rpm으로 4시간씩 3회 반복 환류추출하였다. 50℃에서 감압농축하여 얻은 농축액 10 g을 70 ml의 물과 혼합하여 총 부피의 5 내지 10%의 효소를 첨가한 후 55℃에서 54시간 동안 반응시킨 후, 고성능 액체크로마토그래피(HPLC)로 함량을 분석하여 하기 표 5에 나타내었다.

도 1은 화합물 K 표준품(99%)의 HPLC 크로마토그램이다.

도 2는 효소처리 전의 홍삼 물추출물의 HPLC 크로마토그램이다.

도 3은 물을 이용한 홍삼 추출물을 8배의 물과 혼합한 후, 5%(v/v)의 펙티넥스를 처리하여 180 rpm으로 54시간 반응시킨 후의 HPLC 크로마토그램이다.

Claims

a) 인삼, 홍삼 또는 미삼에 물 또는 60 내지 70% 주정을 첨가하여 추출물을 제조하는 단계;

b) 상기 추출물을 냉각, 여과하여 농축하는 단계;

c) 상기 농축액을 펙티넥스 효소와 반응시켜 인삼 사포닌을 화합물 K로 변환시키는 단계;

d) 상기 펙티넥스 효소를 불활성화 시키는 단계; 및

e) 상기 농축액을 농축하는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 화합물 K의 함량이 증가된 인삼 및 홍삼 농축액의 제조방법.
제 1항에 있어서,

상기 a) 단계는 70 내지 80℃에서 이루어짐을 특징으로 하는 화합물 K의 함량이 증가된 인삼 및 홍삼 농축액의 제조방법.
제 1항에 있어서,

상기 b) 단계에서의 상기 추출물은 당농도 65(Bx) 이상이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 화합물 K의 함량이 증가된 인삼 및 홍삼 농축액의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 c) 단계에서 상기 농축액을 농축액 무게를 기준으로 6 내지 8배의 물과 혼합하여 희석한 후, 펙티넥스를 총 부피의 5 내지 10%로 첨가하는 것을 특징으로 하는 화합물 K의 함량이 증가된 인삼 및 홍삼 농축액의 제조방법.