KR20120022238A - 클로렐라 초미세화를 이용한 루테인 추출을 증대시키는 방법 - Google Patents
클로렐라 초미세화를 이용한 루테인 추출을 증대시키는 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 클로렐라를 습식 분쇄기를 이용하되 이의 처리 조건을 최적화시켜 클로렐라를 초미세화하여 루테인 추출을 증대시키는 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 클로렐라의 배양액의 희석, 습식 분쇄기의 압력 및 통과 횟수를 최적화하여 클로렐라로부터 루테인의 추출을 증대시키는 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 클로렐라를 습식 분쇄기를 이용하되 이의 처리 조건을 최적화시켜 클로렐라를 초미세화하여 루테인 추출을 증대시키는 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 클로렐라의 배양액의 희석, 습식 분쇄기의 압력 및 통과 횟수를 최적화하여 클로렐라로부터 루테인의 추출을 증대시키는 방법에 관한 것이다.
미세조류는 건강기능식품의 좋은 원료로서 이용되고 있다. 특히 녹조류과의 클로렐라의 경우는 단백질, 8종류의 필수 아미노산류, 비타민 (β-complex, ascorbic acid), 미네랄(potassium, sodium, magnesium, iron, calcium), 베타카로틴, 클로로필, C.G.F (chlorella growth factor)와 다른 유용성 물질이 풍부하다. 특히 잔소필류에 다량 존재하는 것으로 알려진 루테인은 노인성 황반 변성증 등에 노화에 따른 안과 질환을 예방 할 수 있는 유용성 물질로서 클로렐라에 풍부하게 함유되어있다. 이러한 클로렐라는 뛰어난 효능에서 불구하고 단단한 세포벽으로 인하여 소화흡수가 힘들다. 또한 산업화 분야에서는 유용성 성분 추출 및 가공제품으로서의 개발에 어려움을 겪고 있는 실정이다. 따라서 그 어려움을 극복하기 위해서 보다 효율적인 처리방법 및 개발이 필요하다.
과거 클로렐라에 상당량 존재하는 기능성 물질인 루테인 및 기타 유용물질 등의 추출법으로 유기용매 추출법이 사용되었다. 추출 용매로서 유기 용매의 사용은 식품이나 건강기능식품에 사용하기에는 법률적으로나 가공적성의 측면에서 제한성을 갖게 된다. 이러한 용매 추출의 한계를 극복하기 위하여 마이크로 웨이브파 및 초음파 등의 물리적 처리를 통한 추출법이 연구되어지고 있지만 용매 추출에 비해 효율이 낮아 산업적으로는 사용되지 못하여 상승효과는 기대할 수 없는 실정이다.
이처럼 과거 미세조류로부터의 유용성분을 추출할 때 사용되는 고전적인 추출법은 유용성분 추출물을 얻기까지 시간이 오래 걸리며, 추출 수율 또한 낮은 단점을 가지고 있다.
그러나 최근 가공기술의 발전으로 식품 소재를 마이크로미터 혹은 나노미터 영역에서의 분쇄 그 특성 분석을 가능하게 하고 있다. 이러한 식품 소재의 초미세화 가공을 통하여 기능성 성분의 추출 증대, 인체 내의 흡수율 증가, 불용성 물질의 에멀전화 등 새로운 개념의 식품 소재 개발에 활용될 수 있다.
그러나 일반적으로 10 ㎛ 이하의 입자 크기의 클로렐라를 현존하는 건식 분쇄 기술로는 더 이상 크기를 줄이거나 세포막 파괴에 어려움을 지니고 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하고자 수 마이크로에서 수백 나노영역 수준의 분쇄가 가능한 습식분쇄 기술을 적용하여 클로렐라의 크기를 감소시켜 클로렐라에 상당량 존재하는 것으로 알려진 루테인과 기타 유용성 물질을 효과적으로 추출하는 방법을 고안하기에 이르렀다.
즉, 본 발명의 목적은 클로렐라를 습식 분쇄기를 이용하여 초미세화 시킴으로써 클로렐라로부터 루테인의 추출 함량을 증가시키는 최적화 방법을 제공함을 목적으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
희석된 클로렐라 배양액을 습식 분쇄기를 이용하여 클로렐라 분쇄물을 얻는 단계; 및 상기 클로렐라 분쇄물을 건조시켜 획득한 클로렐라 분말로부터 루테인을 추출하는 단계; 를 포함하는 클로렐라로부터 루테인 추출을 증대시키는 방법을 제공한다.
상기 클로렐라 배양액은 1~10배 희석시키는 것이 바람직하다.
상기 습식 분쇄기는 고압 균질기인 것을 포함할 수 있다.
상기 습식 분쇄기의 압력은 40~120 MPa, 통과 횟수는 1~10회인 것이 바람직하다.
상기 루테인의 추출은 클로렐라 분말에 에탄올을 첨가하고 초음파 처리하여 추출하는 것이 바람직하다.
상기 초음파 처리 후 0 초과~120분 동안 추출하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 1~10배 희석된 클로렐라 배양액을 습식 분쇄기를 이용하여 40~120 MPa 압력에서 1~10회 통과시켜 클로렐라 분쇄물을 얻은 후, 상기 클로렐라 분쇄물을 건조시켜 획득한 루테인을 고농도로 포함하는 클로렐라 분말을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 클로렐라 분말을 유효성분으로 포함하는 건강기능식품을 제공한다.
상기 건강기능식품은 건강음료인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 클로렐라 분말을 유효성분으로 포함하는 화장품 조성물을 제공한다.
본 발명은 클로렐라 내에 존재하는 기능성 성분들을 인체의 유해하지 않으면서 짧은 시간 동안에 추출 효율을 극대화 시킬 수 있다. 본 발명에 의해 제조된 클로렐라 분쇄물은 본래 클로렐라에 비해 루테인이 빠르게 추출되어 소화, 흡수 효율을 극대화시킬 수 있다.
도 1은 고압균질기의 통과 횟수 처리에 따른 클로렐라 초미세 분쇄물의 입자 크기와 입자 분산 측정 (120 MPa, 10배 희석)을 나타낸다.
도 2는 고압 균질기를 이용한 각각의 압력 조건과 통과 횟수에 따른 클로렐라 초미세 분쇄물의 크기를 측정한 것이다(A: 대조구, B: 5배 희석, C: 10배 희석)
도 3은 다양한 조건으로 처리된 클로렐라 분말들의 추출 시간에 따른 루테인 함량 비교를 나타낸다.
A - Control
B - 압력 : 40 MPa, 통과 횟수 : 1회, 희석 : 0배
C - 압력 : 120 MPa, 통과 횟수 : 1회, 희석 : 0배
D - 압력 : 40 MPa, 통과 횟수 : 5회, 희석 : 10배
E - 압력 : 120 MPa, 통과 횟수 : 5회, 희석 : 10배
도 4는 본 발명의 일실시예서 사용한 Z- type의 microfluidizer에 관한 것이다.
도 2는 고압 균질기를 이용한 각각의 압력 조건과 통과 횟수에 따른 클로렐라 초미세 분쇄물의 크기를 측정한 것이다(A: 대조구, B: 5배 희석, C: 10배 희석)
도 3은 다양한 조건으로 처리된 클로렐라 분말들의 추출 시간에 따른 루테인 함량 비교를 나타낸다.
A - Control
B - 압력 : 40 MPa, 통과 횟수 : 1회, 희석 : 0배
C - 압력 : 120 MPa, 통과 횟수 : 1회, 희석 : 0배
D - 압력 : 40 MPa, 통과 횟수 : 5회, 희석 : 10배
E - 압력 : 120 MPa, 통과 횟수 : 5회, 희석 : 10배
도 4는 본 발명의 일실시예서 사용한 Z- type의 microfluidizer에 관한 것이다.
본 발명은 클로렐라를 습식 분쇄기를 이용하되 이의 처리 조건을 최적화시켜 클로렐라를 초미세화하여 루테인 추출을 증대시키는 방법에 관한 것이다.
클로렐라는 단백질, 8종류의 필수 아미노산류, 비타민 (β-complex, ascorbic acid), 미네랄 (potassium, sodium, magnesium, iron, calcium), 베타카로틴, 클로로필, C.G.F (chlorella growth factor)와 다른 유용성 물질이 풍부하다. 특히 잔소필류에 다량 존재하는 것으로 알려진 루테인은 노인성 황반 변성증 등에 노화에 따른 안과 질환을 예방 할 수 있는 유용성 물질로서 클로렐라에 풍부하게 함유되어있다. 이러한 클로렐라는 뛰어난 효능에서 불구하고 단단한 세포벽으로 인하여 소화흡수가 힘들다. 또한 산업화 분야에서는 유용성 성분 추출 및 가공제품으로서의 개발에 어려움을 겪고 있는 실정이다.
따라서 본 발명에서는 수 마이크로에서 수백 나노영역 수준의 분쇄가 가능한 습식분쇄 기술을 적용하여 클로렐라의 단단한 세포벽을 파쇄시키므로 클로렐라의 크기를 감소시킬 수 있다. 이를 통해 클로렐라에 상당량 존재하는 것으로 알려진 루테인과 기타 유용성 물질을 습식 분쇄를 통하여 효과적으로 추출하는 방법을 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서 보다 구체적으로 본 발명의 일실시예에서는, 희석된 클로렐라 배양액을 습식 분쇄기를 이용하여 클로렐라 분쇄물을 얻는 단계; 및 상기 클로렐라 분쇄물을 건조시켜 획득한 클로렐라 분말로부터 루테인을 추출하는 단계; 를 포함하는 클로렐라로부터 루테인 추출을 증대시키는 방법을 제공한다.
상기 클로렐라 배양액은 1~10배 희석시키는 것이 바람직하다. 클로렐라 배양액을 희석시키는 경우 클로렐라 분쇄물의 크기 감소 효과를 나타낼 수 있으며, 클로렐라 분쇄물의 크기 감소 및 산업화하였을 경우 효율 면에 있어서, 5배 희석시키는 것이 보다 바람직하다.
클로렐라 내에 존재하는 기능성 성분들을 인체에 유해하지 않으면서 짧은 시간 동안에 추출 효율을 극대화시키기 위해서 단단한 클로렐라의 세포벽의 파쇄가 필요하다. 이처럼 습식 분쇄기는 클로렐라의 세포벽을 수백 나노미터의 수준으로 분쇄가 가능하게 하는 것으로서 이에 제한되지 않으나, 고압 균질기가 바람직하다. 습식 분쇄라 함은 물이나 유기 용매 중에서 하는 분쇄를 말하는 것으로, 액체의 존재에 의해서 분쇄의 에너지 효율의 향상과 분말의 응집, 고결작용의 저감에 의해 건식분쇄에 비교해서 보다 미분쇄가 가능하다.
상기 고압 균질이란 거친 유상액 또는 부유물 덩어리를 미세입자로 분해시켜 안정된 유화 상태의 품질로 고급화 시켜주게 되는 것을 말한다. 상기 고압 균질기는 클로렐라 현탁액을 수백 기압 이상의 고압으로 가압하여 가압된 유체가 micron channel을 통과함으로써 단단한 세포벽을 파쇄시킬 수 있다.
상기 균질공정은 푸란자 작동으로 발생한 고압 (최고 1,000Kg/cm2)의 유체가 밸브에 있는 작은 틈새를 200~300m/s의 고속으로 통과하면서 압력의 급격한 저하에 따른 캐비테이션과 난류, 전단력으로0.3미크론(μ) 이하 나노사이즈의 미세입자로 쪼개지면서 부상력이 감소되고, 액체의 성분이 완전히 균일한 상태로 존재하게 된다(도 4참조).
상기 고압 균질화된 클로렐라는 클로렐라 현탁액 자체의 물리적 특성과 가해진 압력, 압력처리 횟수에 따라 세포벽과 세포막이 파쇄된 현탁액에 분산된 콜로이드 (colloid) 상태로 제조 된다. 상기 습식 분쇄기의 가해진 압력으로는 40~120 MPa이 바람직하다. 보다 바람직하게는 클로렐라 배양액의 어느 희석 배수에도 압력이 증가함에 따라 클로렐라 크기가 감소하게 되는바, 압력은 120MPa인 것이 가장 바람직하다.
상기 습식 분쇄기의 통과 횟수는 1~10회인 것이 바람직하다. 상기 통과 횟수에 따라서 클로렐라 크기감소 효과가 나타났지만, 5회 이상 고압 균질기를 통과 시에는 크기 감소에 큰 변화가 없는 바, 5회 통과시키는 것이 보다 바람직하다.
상기와 같은 방법으로 제조된 클로렐라 분쇄물은 본래 클로렐라에 비해 루테인이 빠르게 추출되어 소화, 흡수 효율을 증대시킬 수 있다.
상기 루테인의 추출은 클로렐라 분말에 에탄올을 첨가하고 초음파 처리하여 추출하는 것이 바람직하다. 클로렐라의 분말은 열풍, 분무, 피막, 동결 건조법 등의 건조방법을 이용하여 수득할 수 있으나, 동결건조가 바람직하다.
상기 초음파 처리 후에 추출시간에 따라 루테인의 함량이 증가 될 수 있으며, 초음파 처리 후 0 초과~120분 동안 추출하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 초음파 처리 후 30분까지 루테인의 함량이 증가하게 되는바, 30분이 가장 바람직하다.
또한, 본 발명은 1~10배 희석된 클로렐라 배양액을 습식 분쇄기를 이용하여 40~120 MPa 압력에서 1~10회 통과시켜 클로렐라 분쇄물을 얻은 후, 상기 클로렐라 분쇄물을 건조시켜 획득한 루테인을 고농도로 포함하는 클로렐라 분말을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 클로렐라 분말을 유효성분으로 포함하는 건강기능식품을 제공한다.
본 발명의 클로렐라 분말을 포함하는 건강기능식품으로 약제, 식품 및 음료 등에 다양하게 이용될 수 있다. 본 발명의 건조물 또는 그 분말을 첨가할 수 있는 식품으로는, 예를 들어, 각종 식품류, 음료, 껌, 차, 비타민 복합제, 건강보조 식품류 등이 있고, 과립, 정제, 캡슐 또는 음료인 형태로 사용할 수 있다.
본 발명의 클로렐라 분말은 식품 또는 음료에 첨가될 수 있다. 이 때, 식품 또는 음료 중의 상기 분말의 양은 일반적으로 본 발명의 건강식품 조성물은 전체 식품 중량의 1 내지 5 중량%로 가할 수 있으며, 건강 음료 조성물은 100 ㎖를 기준으로 0.02 내지 10 g, 바람직하게는 0.3 내지 1 g의 비율로 가할 수 있다.
본 발명의 건강 음료 조성물은 지시된 비율로 필수 성분으로서 상기 클로렐라 분말을 함유하는 것 외에 액체성분에는 특별한 제한점은 없으며 통상의 음료와 같이 여러 가지 향미제 또는 천연 탄수화물 등을 추가 성분으로서 함유할 수 있다. 상술한 천연 탄수화물의 예는 모노사카라이드, 예를 들어, 포도당, 과당 등의 디사카라이드, 예를 들어 말토스, 슈크로스 등의 및 폴리사카라이드, 예를 들어 덱스트린, 시클로덱스트린 등과 같은 통상적인 당 및 자일리톨, 소르비톨, 에리트리톨 등의 당알콜이다. 상술한 것 이외의 향미제로서 천연 향미제 (타우마틴, 스테비아 추출물(예를 들어 레바우디오시드 A, 글리시르히진 등) 및 합성 향미제 (사카린, 아스파르탐 등)를 유리하게 사용할 수 있다. 상기 천연 탄수화물의 비율은 본 발명의 조성물 100 mL당 일반적으로 약 1 내지 20g, 바람직하게는 약 5 내지 12g이다.
상기 외에 본 발명의 클로렐라 분말은 여러 가지 영양제, 비타민, 광물 (전해질), 합성 풍미제 및 천연 풍미제 등의 풍미제, 착색제 및 중진제 (치즈, 초콜릿 등), 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알콜, 탄산음료에 사용되는 탄산화제 등을 함유할 수 있다.
그 밖에 본 발명의 클로렐라 분말은 천연 과일 쥬스 및 야채 음료의 제조를 위한 과육을 함유할 수 있다. 이러한 성분은 독립적으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 이러한 첨가제의 비율은 그렇게 중요하진 않지만 본 발명의 분말 100 중량부 당 0 내지 약 20 중량부의 범위에서 선택되는 것이 일반적이다.
또한, 본 발명은 상기 클로렐라 분말을 유효성분으로 포함하는 화장품 조성물을 제공한다.
본 발명의 클로렐라 분말은 구체적인 양태에 있어서 화장품 조성물로 파악할 수 있다. 본 발명의 화장품 조성물은 다양한 형태로 제조될 수 있는데, 예컨대 에멀젼, 로션, 크림 (수중유적형, 유중수적형, 다중상), 용액, 현탁액 (무주 및 수계), 무수생성물 (오일 및 글리콜계), 젤, 마스크, 팩, 분말 등의 제형으로 제조될 수 있다.
본 발명의 화장품 조성물은 클로렐라 분말 이외에 화장품 제제에 있어서 수용 가능한 담체를 포함할 수 있다. 여기에서의 "화장품 제제에 있어서 수용 가능한 담체"란 화장품 제제에 포함될 수 있는 이미 공지되어 사용되고 있는 화장품 또는 조성물이거나 앞으로 개발될 화합물 또는 조성물로서 피부와의 접촉 시 인체가 적응 가능한 이상의 독성, 불안정성 또는 자극성이 없는 것을 말한다.
상기 담체로서는 알코올, 오일, 계면활성제, 지방산, 실리콘 오일, 습윤제, 보습제, 점성 변형제, 유제, 방부제, 안정제, 자외선 차단제, 발색제, 향료 등이 예시될 수 있다. 이러한 알코올, 오일, 계면활성제, 지방산, 실리콘 오일, 습윤제, 보습제, 점성 변형제, 유제, 방부제, 안정제, 자외선 차단제, 발색제, 향료로 사용될 수 있는 화합물/조성물 등은 이미 당업계에 공지되어 있기 때문에 당업자라면 적절한 해당 물질/조성물을 선택하여 사용할 수 있다.
상기 담체는 본 발명의 화장품 조성물의 전체 중량을 기준으로 하였을 때 약 1 중량 % 내지 약 99.99 중량 %, 바람직하게는 조성물의 중량의 약 40 중량 % 내지 약 99.99 중량 %로 포함될 수 있다.
그러나 상기 비율은 본 발명의 화장품 조성물이 제조되는 전술한 바의 제형에 따라 또 그것의 구체적인 적용 부위 (얼굴, 목 등)나 그것의 바람직한 적용량 등에 따라 달라지는 것이기 때문에, 상기 비율은 어떠한 측면으로든 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하도록 한다. 하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 일 예에 지나지 않으며, 이에 의하여 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다.
<
실시예
>
발명에 사용된 클로렐라는 배양 후 농축 가열된 것이며 4℃이하에 저장되었다.
클로렐라 초미세
분쇄물의
제조
클로렐라 초미세 분쇄물은 고압균질기 (Model M-110Y Microfluidizer processor, Microfluidics coporation, USA)를 이용하여 준비하였다. 클로렐라의 초미세 분쇄물의 효과 연구를 위해 다양한 조건 (클로렐라 배양 원액의 희석, 압력, 통과 횟수)으로 처리하였다. 희석 조건은 0, 5배 희석, 10배 희석이며 압력 조건은 40 MPa, 80 MPa, 120 MPa, 통과 횟수는 1회, 5회, 10회로 고압균질기를 통하여 처리되었다. 클로렐라는 다양한 조건에 의해 처리된 후 입도 분석과 HPLC 분석에 사용되었다. 그 외에 나머지는 동결 건조 후 저장하였다.
입자 크기 및 입도 분산 측정
앞서 제조된 클로렐라의 초미세 분쇄물의 평균 입자 크기와 분산 측정은 Zetasizer NanoZS (Malvern, UK)를 이용하여 수행하였다. 측정되는 평균 입자의 지름은 입자들의 브라운 운동을 동적 광산란법 (Dynamic light scattering)에 의해 측정되었다. 클로렐라 초미세 분쇄물의 입자 크기는 평균 직경 (Z-Average)에 의해 기술되었다. 입도 분산은 다분산 지수 (PDI)와 입자 분산 그래프에 의해 나타났다. 다분산 지수의 분포 폭은 0.08 (monodispersed)에서 0.7 (mid range polydispersity)에 이른다.
초미세 분쇄된 클로렐라로부터 루테인 추출
동결 건조된 처리 조건별 클로렐라 분말의 0.5 g에 90 % 에탄올 50 ml을 첨가한 후 0분에서 120분 동안 초음파 처리하였다. 또한 30분 간격으로 sampling 하여 whatman No.1로 여과시킨 후에 추출된 여과액은 HPLC 분석을 위해 0.2 ㎛ membrane filter를 통하여 여과시킨 후 준비하였다.
처리 조건에 따른 클로렐라 입자 크기 분석
압력과 통과 횟수에 의한 클로렐라의 크기 변화는 아래의 표 1과 같다.
| 압 력( MPa ) | 통과 횟수 | Z-Average(d. nm ) | PDI |
| 0 | 0 | 2226 | 0.185 |
| 40 | 1 | 1739 | 0.321 |
| 5 | 1165 | 0.385 | |
| 10 | 1027 | 0.409 | |
| 80 | 1 | 1201 | 0.448 |
| 5 | 516 | 0.467 | |
| 10 | 427 | 0.442 | |
| 120 | 1 | 909 | 0.496 |
| 5 | 414 | 0.439 | |
| 10 | 323 | 0.373 |
고압처리 하지 않은 클로렐라 평균 크기는 2-3 ㎛로 측정되었다. 일반적으로 압력을 증가시켜 고압균질 처리 시 클로렐라의 크기가 감소하는 결과를 나타내었 다. 각각의 압력과 통과 횟수 증가에 따라 크기가 감소하였고 80 MPa과 120 MPa 의 경우 통과 횟수가 5회 이상일 경우 수백 나노미터 크기로 감소하였다. 이것은 평균 지름을 수치화 한 것으로 120 MPa의 경우 수십 나노의 크기의 클로렐라나 분쇄체도 측정되고 있다(도 1). 조건에 따라 제조된 클로렐라의 입도 측정결과는 도 2와 같다.
대조구의 경우 고압균질기를 통해 1회 통과시킨 결과 클로렐라의 크기는 40 MPa, 80 MPa, 120 MPa의 세 압력 조건 모두에서 감소하는 경향을 나타내었다. 특히 최고 압력인 120 MPa의 압력으로 처리한 경우 평균 크기가 절반 가량 감소하였다.
동일한 압력 조건에서 통과횟수에 따른 입자 크기의 경우 40 MPa를 제외한 80, 120 MPa의 경우는 5회 이상 통과 시 압력에 상관없이 각 729 nm와 643 nm의 크기로 클로렐라 크기 감소에 큰 변화는 찾을 수 없었다. 5배 희석 조건에서 압력 조건에 따른 클로렐라 초미세 분쇄물의 크기를 비교하였을 때 압력이 증가할수록 크기가 감소하였다. 또한 통과 횟수가 증가함에 따라서도 크기가 감소하는 경향을 보였다. 하지만 80-120 MPa에서 현저한 크기 변화는 없었다. 10배 희석 조건에서 는 5배 희석과 유사한 경향을 나타내었다. 80 MPa, 120 MPa에서 5배와 10배 희석에 따른 크기 감소 변화가 있었으나 역시 큰 변화는 찾을 수 없었다. 결국 희석을 할 경우 고압균질기에 1회만 통과시켜도 상당한 크기 감소 효과를 얻을 수 있었다.
여기서 5배 이상의 희석에서는 큰 효과를 기대하기 힘들었다. 따라서 최적 희석배수는 5배라고 판단되었다. 전반적으로 어느 희석 조건에도 압력이 증가함에 따라 상당한 효과가 나타났다. 또한 통과 횟수에 따라서도 크기 감소 효과가 나타났지만 5회 이상 고압균질기를 통과 시에는 크기 감소에 큰 변화를 찾을 수 없었다.
따라서 희석 조건을 최소화한 농축 클로렐라에 5배 희석 후 최고 압력인 120 MPa에서 고압균질기에 5회 통과시키는 것이 크기 감소 및 산업화 하였을 경우 그 효율 면에서 가장 적합한 것임을 알 수 있었다.
클로렐라 크기감소에 따른 루테인 추출 효율 증대
처리 조건에 따라 동결 건조시켜 획득한 클로렐라 분말로부터 루테인 추출 결과는 도 3과 같다. 추출은 클로렐라 분말 0.5 g에 90% 에탄올을 첨가한 후 120분 동안 초음파 처리하고 30분 간격으로 시료를 채취하여 HPLC 분석에 사용하였다.
추출 시간 경과에 따라 처리 조건에 따라 루테인 함량은 증가하였다. 대조구와 비교하였을 때 압력과 통과 횟수, 희석 배수 증가로 가장 많게는 약 6배 정도 높은 루테인 함량을 나타내었다. 또한 대조구와 실험구는 3배 농축 클로렐라를 사용한 것으로 5배 희석은 본래 클로렐라액과 비슷한 상태라고 볼 수 있다.
대조구의 경우, 90 % 에탄올로 추출 시 초음파 처리 직후 거의 루테인이 거의 추출 되지 않았으며 30분 후 0.62 mg/g, 60분 후 0.81 mg/g, 120분 후 1.17 mg/g으로 시간에 따라 추출양이 증가하였다. 클로렐라 배양액을 희석하지 않은 채 최저 압력 40 MPa과 최고 압력 120 MPa의 압력으로 1회 통과시켰을 때 압력이 높을수록 추출 효율이 높았다. 또한 희석 후 각 압력에서 5회 통과시켰을 경우 40 MPa의 경우 추출 직후 0.61mg/g 30분 이후에는 3.33 mg/g, 3.64 mg/g, 6.54 mg/g 으로 추출 30분까지 2배 정도 루테인 양이 증가하였지만, 그 이상의 시간으로 추출하였을 때 더 이상 루테인 함량의 증가는 없었다. 또한 120 MPa에서 5회 통과시킨 경우는 추출 직후부터 최대 추출 시간 120분 동안 5.75 mg/g, 527 mg/g, 5.54 mg/g, 5.75 mg/g으로 거의 변화가 없었다.
이는 추출 용매를 넣음과 동시에 클로렐라가 함유한 루테인이 최대로 추출된 것으로 보여진다. 이는 색의 현저한 변화를 보이는데 대조구에 비해 처리구는 매우 짙은 녹색으로 빠르게 변하는 것으로도 확인이 가능하였다. 또한 이 조건은 앞서 기술한 바와 같이 가장 효과적인 크기 감소 효과를 나타낸 것이다.
저압으로 처리할 때도 고압으로 처리한 것보다는 아니지만 처리하지 않은 대조구에 비해 루테인 추출 효율이 높아짐을 알 수 있었다. 즉 클로렐라를 가압하여 100micron 이하의 slot으로 주입시키는 고효율의 intensifier pump와 고압으로 가압된 클로렐라가 micron channel을 통과함으로서 단단한 세포벽과 세포막의 손상 또는 파쇄되어 유기용매가 클로렐라로의 침투하기 용이해 진다는 것으로 판단되었다.
결과적으로 희석, 압력과 통과 횟수의 증가에 따라서 클로렐라 크기가 감소하는데 이것은 클로렐라가 파쇄되었음을 의미한다. 따라서 클로렐라의 세포벽, 세포막의 파쇄로 인한 크기 감소는 루테인 추출과 매우 밀접한 관계를 갖으며 그 추출 효율을 증대 시키는데 효과적인 것으로 판단되어 진다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
Claims (11)
- 희석된 클로렐라 배양액을 습식 분쇄기를 이용하여 클로렐라 분쇄물을 얻는 단계; 및 상기 클로렐라 분쇄물을 건조시켜 획득한 클로렐라 분말로부터 루테인을 추출하는 단계; 를 포함하는 클로렐라로부터 루테인 추출을 증대시키는 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 클로렐라 배양액은 1~10배 희석시키는 것을 특징으로 하는 클로렐라로부터 루테인 추출을 증대시키는 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 습식 분쇄기는 고압 균질기인 것을 특징으로 하는 클로렐라로부터 루테인 추출을 증대시키는 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 습식 분쇄기의 압력은 40~120 MPa인 것을 특징으로 하는 클로렐라로부터 루테인 추출을 증대시키는 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 습식 분쇄기에 통과 횟수는 1~10회인 것을 특징으로 하는 클로렐라로부터 루테인 추출을 증대시키는 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 루테인의 추출은 클로렐라 분말에 에탄올을 첨가하고 초음파 처리하여 추출하는 것을 특징으로 하는 클로렐라로부터 루테인 추출을 증대시키는 방법. - 제 6항에 있어서,
상기 초음파 처리 후 0 초과 ~120분 동안 추출하는 것을 특징으로 하는 클로렐라로부터 루테인 추출을 증대시키는 방법. - 1~10배 희석된 클로렐라 배양액을 습식 분쇄기를 이용하여 40~120 MPa 압력에서 1~10회 통과시켜 클로렐라 분쇄물을 얻은 후, 상기 클로렐라 분쇄물을 건조시켜 획득한 루테인을 고농도로 포함하는 클로렐라 분말.
- 제 8항에 의한 클로렐라 분말을 유효성분으로 포함하는 건강기능식품.
- 제 9항에 있어서,
상기 건강기능식품은 건강음료인 것을 특징으로 하는 건강기능식품. - 제 8항에 의한 클로렐라 분말을 유효성분으로 포함하는 화장품 조성물.
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