KR20130084441A

KR20130084441A - 다시마 뿌리 추출물을 이용한 생리활성 후코이단 제조방법

Info

Publication number: KR20130084441A
Application number: KR1020120005233A
Authority: KR
Inventors: 정태용
Original assignee: 정태용
Priority date: 2012-01-17
Filing date: 2012-01-17
Publication date: 2013-07-25

Abstract

본 발명의 다시마 뿌리 추출물을 이용한 생리활성 후코이단 제조방법은 건조된 다시마뿌리에서 이물질을 제거하여 일정한 크기로 그래뉼 파쇄하는 단계, 그래뉼 파쇄된 다시마뿌리를 덖음기에 투입한 후 알콜을 분사하고 덖음기 내부 온도가 70℃~80℃인 상태에서 저속 회전시키고, 다시마뿌리 고유의 향이 기화되기 시작하면 덖음기를 밀폐하여 덖음기의 내부온도가 100~130℃를 넘지않도록 설정하여 고속 회전시켜 다시마뿌리에 향덧입히고 열 소성하는 단계, 및 열 소성된 다시마뿌리를 증류수로 세척하는 단계를 포함하는 제1공정;
다시마뿌리에 증류수를 가한 후 분해효소를 첨가한 후 35℃~50℃의 온도에서 저온추출하는 단계, 및 저온추출을 마친 다시마뿌리에 다시 증류수를 가한 후, 진공상태에서 35~50℃에서 진공저온추출하는 단계를 포함하는 제2공정; 및
상기 저온추출단계에서 취득한 추출물과 진공저온추출단계에서 취득한 진공저온추출물을 발효기에 투입한 후, Lactobacillus brevis DL-25, Saccharomyces cerevisiae DS-7, Aspergillus oryaze DF-11 중에서 선택된 1종 이상의 균주를 10~30시간 다시마 뿌리 추출물에 배양 증식하는 단계, 발효 배양액을 분리 정제한 후, 진공추출기에서 진공상태를 유지하면서 농축 증류시키는 단계를 포함하는 제3공정으로 이루어진다.

Description

다시마 뿌리 추출물을 이용한 생리활성 후코이단 제조방법{Making method of fucoidan from the root extract of tangleweed}

본 발명은 다시마 뿌리 추출물을 이용한 생리활성 후코이단 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 본 발명은 다시마 뿌리를 이용하여 다시마 뿌리 내의 유효성분의 손실을 방지하여, 추출 수율과 후코이단 지표물질(후코스, 글루코스, 자일로스, 칼락토오스, 황산기)의 순도를 향상시키는, 다시마뿌리 추출물을 이용한 생리활성 후코이단 제조방법에 관한 것이다.

해조류는 육상생물에 비하여 단단한 조체와 세포벽을 가지고 있어 일반적인 유기용매, 효소처리, 초음파처리 등의 단순처리를 이용할 경우 유용성분의 획득이 어렵고, 이취·이미 발생, 낮은 수율과 많은 비용이 요구된다.

기존의 해조류 추출 후코이단 제조는 전처리공정이 없는 미세분말과 유기용매(아세톤, 이소프로필알콜, 에테르, 주정등)추출로 미세분말과 추출물의 분리(원심분리), 추출물에서 유기용매를 분리/정제하는 공정이 필수적이어서 공정수가 많아 시간과 비용 소비가 많고, 유기용매의 분리/정제 부분에서도 식품의 안전성 문제에 도출되어 있고, 고온, 고압에서 추출하여 유효성분의 손실이 많았다. 종래의 방식에 따르면, 후코이단 지표물질(후코오스, 갈락토오스, 클루쿠론산, 자일로스, 황산기)의 함량도 대략 3% 전후로 수율 또한 높지 않았다.

종래의 후코이단 추출은 미역, 다시마 등 해조류에서 추출하였는 데, 종래의 후코이단 추출방법은 ① 원재료→ ②원료분쇄(원료개량,분쇄) → ③ 수세(정제수 교반,세척) → ④ 추출 → ⑤ 여과 → ⑥ 분리/정제 → ⑦ 농축 → ⑧ 응고 → ⑨ 주정제거 → ⑩ 동결건조 → ⑪ 분쇄 → ⑫ 품질검사(분리) → ⑬ 포장 등 총 13~15단계에서 거쳐서, 해조류에서 후코이단을 추출하였다.

우리나라는 3면이 바다로 이루어져 있고, 해조류 생산에 매우 유리한 조건을 갖추고 있어 예로부터 해조류관련 산업이 활발하게 이루어지고 있으며, 그 중 갈조류는 연간 67만 톤 이상이 국내에서 생산되고, 최근 국내 해조류의 주요 품종별 생산량은 미역 24만 3천여 톤, 김 21만여톤, 다시마 약 2만 5천 톤, 톳 1만 6천 톤, 파래 9천여 톤, 기타 해조류 약 4천여 톤으로서 미역, 김, 다시마 및 톳의 생산량이 전체 해조류 생산량의 97.3%를 점하고 있다.

다시마속 식물은 태평양 연안에 20여종 자생하며 마니트, 라미나닌 등의 탄수화물과 요오드,칼륨, 칼슘 등 무기염류와 알긴산 등 인체에 이로운 물질로 구성되어 있어 예로부터 식용되어 왔다.

특히, 다시마 뿌리는 다시마의 부위 중 노화가 가장 잘 되지 않는 부위이며, 50여종의 미네랄과 높은 식이섬유 함량을 지니고 있고 잎과 줄기보다도 더 많은 생리활성 물질을 함유하고 있으나, 현실적으론 잎과 줄기 부위만을 가공하고 버려지고 있는 실정이며, 다시마뿌리 추출은 추출 및 전처리 공정에 어려움이 있어 국내에서는 분말가공 상태나 환의 형태로 가공하여 판매하고, 고부가의 제품은 수입에 의존하고 있다.

특히 잎과 줄기에 함유되어 있는 후코이단 함량보다 더 많은 함량을 함유하고 있는 다시마뿌리 추출물을 이용한 고기능성 후코이단의 개발은 어민의 소득증대와 수입대체 효과도 기대할 수 있을 것으로 기대된다.

여기서, ‘후코이단’은 다양한 생리활성 작용을 하며, 특히 ‘각종 암’에 직접 작용하며 분리, 정제된 후코이단 1g을 암세포에 투여하면 72시간 경과 후 암 세포는 사멸하는데, 이를 ‘아포토시스’(암 세포의 자살유도작용)라 하는데 1995년 다카라 바이오 연구소에서 일본 암학회에 후코이단의 기능에 관한 논문을 발표하면서 의학적 검증받아 전 세계적인 이목을 집중시켰다. 후코이단의 주요 5개의 구성성분지표물질은 '후코스', '글루코스', '자일로스', '칼락토오스', '황산기'로 이의 함량에 따라 후코이단의 질이 결정된다.

본 발명은 상기의 종래의 문제점을 해결함과 동시에, 저온추출을 통한 다시마 뿌리 내의 유효성분의 손실을 방지하며, 추출 공정을 줄여 공정을 단순화하며, 추출 수율과 후코이단 지표물질(후코스, 글루코스, 자일로스, 칼락토오스, 황산기)의 순도를 향상시키는, 다시마 뿌리 추출물을 이용한 생리활성 후코이단 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위한 것으로서, 본 발명의 다시마 뿌리 추출물을 이용한 생리활성 후코이단 제조방법은 건조된 다시마뿌리에서 이물질을 제거하여 일정한 크기로 그래뉼 파쇄하는 단계, 그래뉼 파쇄된 다시마뿌리를 덖음기에 투입한 후 알콜을 분사하고 덖음기 내부 온도가 70℃~80℃인 상태에서 저속 회전시키고, 다시마뿌리 고유의 향이 기화되기 시작하면 덖음기를 밀폐하여 덖음기의 내부온도가 100~130℃를 넘지않도록 설정하여 고속 회전시켜 다시마뿌리에 향덧입히고 열 소성하는 단계, 및 열 소성된 다시마뿌리를 증류수로 세척하는 단계를 포함하는 제1공정;

다시마뿌리에 증류수를 가한 후 분해효소를 첨가한 후 35℃~50℃의 온도에서 저온추출하는 단계, 및 저온추출을 마친 다시마뿌리에 다시 증류수를 가한 후, 진공상태에서 35~50℃에서 진공저온추출하는 단계를 포함하는 제2공정; 및

상기 저온추출단계에서 취득한 추출물과 진공저온추출단계에서 취득한 진공저온추출물을 발효기에 투입한 후, Lactobacillus brevis DL-25, Saccharomyces cerevisiae DS-7, Aspergillus oryaze DF-11 중에서 선택된 1종 이상의 균주를 10~30시간 다시마 뿌리 추출물에 배양 증식하는 단계, 발효 배양액을 분리 정제한 후, 진공추출기에서 진공상태를 유지하면서 농축 증류시키는 단계를 포함하는 제3공정;으로 이루어진다.

바람직하게는, 상기 복합 분해 효소 Celluclast, Viscozyme, 및 Ultrazyme을 포함한다.

바람직하게는, 상기 저온추출단계에서, 에어브로아와 교반기를 이용하여 증류수에 유동성을 주면서 이루어진다.

바람직하게는, 상기 열 소성하는 단계에서 저속 회전의 경우는 40 ~ 50rpm 이고, 고속 회전의 경우는 200 ~ 250rpm의 속도이다.

이상에 상술한 본 발명의 방법에 따르면, 저온추출을 통한 다시마 뿌리 내의 유효성분의 손실을 방지하며, 추출 공정을 줄여 공정을 단순화하며, 추출 수율과 후코이단 지표물질(후코스, 글루코스, 자일로스, 칼락토오스, 황산기)의 순도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 다시마 뿌리 추출물을 이용한 생리활성 후코이단 제조방법의 순서도이다.

본 발명의 다시마 뿌리 추출물을 이용한 생리활성 후코이단 제조방법은 다시마뿌리를 전처리하는 제1공정과, 효소분해/저온추출 및 진공저온추출를 실시하는 제2공정과, 미생물발효와 분리,정제하는 제3공정으로 구분된다.

먼저, 다시마 뿌리를 전처리하는 제1공정은 건조된 다시마뿌리에서 이물질을 제거하기 위한 에어세척하는단계, 다시마 뿌리를 일정한 크기(1~2㎝의 크기)로 그래뉼파쇄하는 단계, 그래뉼 파쇄된 다시마뿌리를 덖음기에 넣고 열을 가하는 열 소성 단계, 및 열 소성된 다시마뿌리를 증류수로 세척하는 단계를 포함한다.

다시마뿌리의 그래뉼 파쇄는 열 소성 향덧입힘 작업과 추출 작업을 원활히 하고, 열소성 향덧입힘 작업은 다시마뿌리의 단단한 조체와 세포벽을 약화시키고 세포간의 간격(틈)을 늘려줌으로 다공질화되어 추출 수율이 향상된다.

다음으로 수행되는 열 소성 단계는 열을 가한다는 의미로 '열 소성단계' 또는 '가열단계'라고도 할 수 있으며, 다시마뿌리 고유의 향을 덧입힌다는 의미로 '향덧입힘 단계' 또는 '열소성 향덧입힘 단계'로 칭할 수 있다.

'열 소성 향덧입힘'의 의미와 효과 대해서 살펴보면, 존재하는 모든 물질은 고유의 독특한 향을 지니고 있으며, 그 물질의 향(냄새)은 물질 자체에 내장된 휘발성 물질의 다과 혹은 환경에 따라 사람의 후각에 전달된다. 본 발명에서 논하는 그래뉼 다시마 뿌리의 경우, 열소성 (향덧임힘) 단계에서 건조 상태와는 전혀 다른 조체와 세포 구성이 형성되며 향을 가진다. 열소성(향덧임힘) 단계에서 발생하는 다시마뿌리 고유의 향은 다시마의 건조과정에서 기공이 닫혀지면서 다시마뿌리에 내재되어 있는데, 내재된 다시마뿌리 고유의 향을, 열을 가해 고유의 향이 발산시키고 덖음기 내부를 밀폐하여 다시마 뿌리 향을 코팅(향 덧입힘)하며, 단단한 조체와 세포벽을 약화시키며, 다공질화시키는 것이 요지이며, 열 소성 향 덧입힘이라는 용어는 사전적 용어가 아니며, 작명되어진 말이다.

건조상태의 그래뉼 다시마뿌리(함수율5~10%)에 적정량의 알콜(다시마뿌리 대비 약 0.5~5중량%)을 분사하고 덖음기 내부를 밀폐하여 열을 가하면 닫혀있던 다시마뿌리의 기공이 서서히 열리기 시작하는데, 이때 술(알콜)은 다시마뿌리의 기공을 열리게 하는데도 도움을 주며 수분의 증발을 돕는 역할도 한다. 덖음기 내부온도가 70℃~80℃인 상태에서 저속회전을 하는 이유는 열전달을 빨리하여 고유의 향을 빨리 기화시키기 위함이다.

열 소성(향 덧입힘)의 효과는 실물로서도 후각적, 미각적으로 확연히 차이가 나며 2차 제품에 첨가 및 추출작업시에도 확연한 차이를 보이고 있다. 일반적으로 사람이 후각적으로 향(냄새)을 느낌은 기화되는 고유의 향과 내재(배여)되어 있는 고유의 향을 느끼는 것인데, 본 발명은 그래뉼 다시마뿌리를 산화시키지 않고 다시마뿌리 고유의 영양성분을 손상시키지 않는 상태에서 가향 및 다공질화 시키는 것으로, 덖음기 내부온도가 100℃~130℃가 되더라도 강한 원심력으로 내부의 그래뉼 다시마뿌리는 오히려 회오리 바람에 의해 회전하며 떠있는 상태가 되기 때문에 그래뉼 다시마뿌리에 직접적으로 미치는 온도는 향상 내부의 온도보다는 낮으며 이는 덖음기 자체에서도 조절되도록 되어 있다.

이러한 방법에 의해 밀폐 공간에서 그래뉼 다시마뿌리의 내, 외부에 향이 덧입힘(코팅)되고, 단단한 조체와 세포벽을 약화시켜 다공질화 하는 것이다. 예를 들면 담배를 피면 니코틴 냄새가 손가락에 베이고 고기를 구우면 그 냄새가 옷에 베이는 원리로 향 덧입힘을 하며, 굳은 떡에 열을 가하여 말랑말랑하게 하는 것과 같이, 다시마뿌리의 단단한 조체와 세포벽을 약화시키고 세포간의 간격(틈)을 늘려줌으로 다공질화 시키는 것이다.

이러한 열 소성 향 덧입힘 작업은 다시마뿌리 고유의 향을 극대화시키고, 다시마뿌리의 조체와 세포벽을 약화시키고, 세포간의 틈을 늘려줌으로 다공질화되어 추출작업시 추출을 원활히하며 추출 수율을 높여준다.

증류수 세척은 다시마뿌리의 기타 이물질의 제거, 침착을 막아주며 오염물질 등의 찌꺼기를 효과적으로 용해시켜 중화된 상태가 되게 한다.

2공정은 그래뉼 파쇄 다시마뿌리를 증류수로 효소분해/저온추출 및 진공저온추출 단계를 포함한다.

증류수는 다시마뿌리에 손상을 주지 않고 다시마뿌리 세포 속으로 들어갈 수 있고 세포속의 영양소를 온전히 추출하는 강력한 용매제 역할을 하며, 저온/진공저온추출은 고온 고압에서 손실될 수 있는 유효성분의 손실을 최소화하며, 효소분해는 복합다당을 분해, 잘게 쪼개어 전당화 시키며, 황산기의 함량을 높인다.

3공정은 미생물발효 및 분리/정제 공정을 포함하는데 미생물 발효는 고분자인 후코이단 지표물질을 저분자화 시키며, 단백질, 지방, 회분 등을 제거하여 상대적으로 후코이단 지표물질의 수율을 높이며 분리정제를 용이하게 하고, 최종 제품을 고순도화하며 품질개선에 효과가 있다.

상기의 공정으로 수율과 순도가 향상되며 식품의 안전성이 확보된 후코이단을 취득할 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조로 하여, 본 발명의 다시마뿌리를 이용한 생리활성 후코이단을 추출하는 방법을 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유효성분의 손실을 방지하여 추출 수율과 후코이단 지표물질의 순도 및 안전성을 향상시키는 다시마뿌리를 이용한 생리활성 후코이단을 추출하는 공정 순서도이다.

도 1에 도시된 방법은 다시마뿌리에 적용되어, 후코이단 생산 과정에서 유효성분을 보존하면서 순도와 추출 수율을 향상시키며, 안전성이 확보된 생리활성 후코이단 추출이 가능하게 한다.

다시마뿌리는 자연산이나 양식이나 해저의 바위나 밧줄에 고착되어 이물질이 타부위에 비해 많은 편이라 먼저 다시마뿌리의 이물을 에어 세척기로 깨끗이 세척한다. 다시마뿌리의 세척시 분사압을 적절하게 조절하여 세척을 실시한다(S100).

에어 세척된 다시마뿌리를 그래뉼파쇄(1~2cm)한다(S200). 다시마뿌리의 그래뉼 파쇄는 추후에 진행될 열 소성(향덧입) 단계시 강력한 회전력에 의한 간접열을 받게 하고, 열 소성(향 덧입힘)으로 다시마뿌리의 조체와 세포벽을 약화시키고 세포간의 틈을 늘려줌으로 다공질화시켜 세척 및 추출을 용이하게 한다.

다음으로, 덖음기에서 열소성 단계를 거친다(S300). 그래뉼 파쇄된 다시마뿌리를 덖음기에 투입하고, 적정량의 알콜(다시마뿌리 대비 약 0.5~5 중량%)을 분사하고 덖음기 내부 온도가 70℃~80℃인 상태에서 40~50rpm의 속도로 저속 회전시키고, 다시마뿌리 고유의 향이 기화되기 시작하면 덖음기를 밀폐하여 덖음기의 내부온도가 100~130℃를 넘지않도록 설정하여 200~250rpm의 속도로 고속 회전시켜 다시마뿌리에 향덧입히고 열 소성하는 단계로 고속회전에 의한 간접열로 다시마뿌리 고유의 향을 배가시키고 조체와 세포벽을 약화시키고 세포간의 틈을 늘려줌으로 다공질화시켜 추후의 제2공정의 추출공정의 추출 수율을 향상시킨다.

다음으로, 회전 및 와류를 이용한 세척기에서 염도가 없어질 때까지 증류수 세척을 실시한다(S400). 용해, 세척력이 뛰어난 증류수는 세척시 다시마뿌리의 기타 이물질의 제거, 침착을 막아주고 오염물질 등의 찌꺼기를 효과적으로 용해시켜 주며, 증류수 침지는 다시마뿌리를 중화된 상태가 되게 하고, 항균력을 높일 수 있다.

세척한 그래뉼파쇄 다시마뿌리는 다시마뿌리의 10배 중량의 증류수를 가하고 다당류 복합 분해효소인 Celluclast와 Viscozyme, Ultrazyme을 다시마 뿌리 100중량 대비 0.5~4 중량부를 첨가하여 35℃~50℃의 온도에서 저온추출(압착/탈수)을 실시한다.

다시마뿌리 추출물은 회분, 지질, 탄수화물, 단백질 및 후코이단 지표물질이 주성분으로 구성되어 있는데 다당이며, 분자수가 300,000만~1,500,000 정도인 후코이단 지표물질을 복합다당류 분해 효소인 Celluclast와 Viscozyme이 복합다당을 분해, 잘게 쪼개어 전당화 시키며, Ultrazyme은 복합다당을 분해, 황산기의 함량을 높인다.

저온추출시 에어브로아(air brower : 1.7㎥/min)와 교반기 (100~120rpm / 0.5hp)를 이용하여 증류수에 유동성을 주는데, 이는 다공질 그래뉼 파쇄 다시마뿌리 세포벽에 충격을 주어 추출을 원활히 하며, 산소공급을 원활히 하기 위함이다.

저온추출을 마친 다시마뿌리는 진공추출기에 개체량의 5배수의 증류수를 가하여 0.06Torr (0.079mbar, 0.0079kPa)의 진공상태를 유지하여 35~50℃에서 진공저온추출을 실시한다.

진공저온 추출은 저온 추출에서 온전히 다 추출하지 못한 유효성분을 추출하기 위함이며 저온추출물과 진공저온 추출물을 2 : 1 비율로 혼합하여 추후 공정을 준비한다.

다음으로, 효소분해를 마친 저온추출 및 진공저온 추출물의 혼합물(2:1비율)을 미생물 발효하는 단계로, 사용 미생물 균주는 GRAS(Generally Recognized As Safe: 미국 FDA에서 지정한 일반적으로 안전한 균주) 균주 중 다시마뿌리 추출물에 대한 발효능력이 우수한 균주를 이용한 발효 처리하게 된다. 전통 발효식품 김치, 된장, 누룩, 빵 등에서 분리한 균주인 Lactobacillus brevis DL-25, Saccharomyces cerevisiae DS-7, Aspergillus oryaze DF-11 중에서 1종 이상의 균주를 10~30시간 다시마뿌리 추출물에 배양 증식하게 된다. 미생물 발효는 분자수가 200,000만 ~ 1,000,000 정도인 후코이단 지표물질을 저분자화 시키며, 단백질, 지방, 회분 등을 제거하여 상대적으로 후코이단 지표물질의 수율을 높이며 분리정제를 용이하게 하고, 최종 제품을 고순도화하며 품질개선에 효과가 있다.

다음으로, 분리 정제단계를 수행하는 데, 배양액을 여과기(Membrane filtration: MF)를 이용하여 배양액으로부터 균체를 분리한 여액을 취득하고, 취득물을 이온크로마토그라피 ( Ion-exchange Chromatraphy )로 정제하여 정제액을 취득한다.

다음으로, 진공추출기에 0.06Torr(0.079mbar,0.0079kPa)의 진공상태를 유지하여 35~50℃ 이하에서 시간당 2,500~3,000㏄씩 증류시키면서 농축하면 고형화된 후코이단을 취득하였다. 취득된 후코이단을 제형화 및 제품화 할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 대해 설명하고자 한다

실시예

채취한 다시마뿌리를 본 발명의 제1공정에서 에어 세척하고, 그래뉼파쇄하여 열소성 향덧입힘한 다음 증류수 세척하고, 저온추출 및 효소분해/진공저온추출을 실시한뒤 추출물을 미생물 발효하고 분리.정제/진공농축 방법에 의하여 유효성분을 보존하면서 순도와 추출 수율을 향상시킨 생리활성 후코이단 제조하였다.

먼저, 다시마뿌리(3kg)를 자동 에어세척기(주식회사 라이스코리아, 한국, 규격 : W1000xL4500xH1450)에 넣고 깨끗이 세척하였다. 그런 다음 그래뉼파쇄기( 세정테크, 한국, 규격 : W800xL800xH1400 )를 사용하여 (1~2cm) 크기로 그래뉼파쇄 하였다.

파쇄된 다시마뿌리를 덖음기(주식회사 태화자동화산업, THDR-18)에 투입하였다. 투입된 다시마뿌리에 발효주인 청주(알콜 도수:14도) 30g을 골고루 분사하고, 덖음기 내부 온도가 70℃인 상태에서 50rpm의 속도로 저속 회전시키고 다시마뿌리 고유의 향이 기화되기 시작할 때, 덖음기를 밀폐하여 덖음기의 내부온도를 120℃로 설정하고 250rpm의 속도로 고속 회전시켜 고속회전에 의한 간접열로 다시마뿌리 고유의 향을 배가시키고, 다시마뿌리의 조체와 세포벽을 약화시키고 세포간의 틈을 늘려 다공질화를 진행시켰다.

열 소성(향덧입힘) 다시마뿌리를 세척기 ( 효성, 한국, 규격 : 1000xH1200)에 투입하고, 증류수에 와류를 발생시켜 염도가 ‘0’이 될 때까지 증류수 세척/탈수하였다. 세척시 건조 다시마(3kg)는 수분을 흡수하여 처음 개량 무게의 5~6배(15~18kg)이 된다.

세척/탈수한 그래뉼파쇄 다시마뿌리에 처음 개체량(건조 다시마뿌리 3kg)의 10배수(30kg)의 증류수를 가한 뒤, 30g의 Celluclast, Viscozyme, Ultrazyme을 투입하고 35~50℃의 온도를 유지하며, 에어브로아(air brower : 1.7㎥/min)와 교반기(120rpm/0.5hp)를 이용하여 증류수에 유동성을 주어, 2~4시간 동안 저온추출 및 효소분해를 실시하고 압착/탈수하여 26kg의 효소분해 다시마뿌리 추출물을 취득하였다.

다음으로, 압착/탈수한 그래뉼파쇄 다시마 뿌리를 진공추출기(경서기계/한국/COSMOS660, 규격:W1000xL500xH1800, 용량 80,000㏄)에 처음 개체량(건조 다시마뿌리-3kg)의 5배수(15kg)의 증류수를 가하여 0.06Torr(0.079mbar,0.0079kPa)의 진공상태를 유지하여 35~50℃에서 2~4시간 진공저온추출을 실시하고, 압착/탈수하여 12kg의 다시마뿌리 추출물을 취득하였다.

저온추출시 취득한 추출물 26kg중 10kg과 진공저온추출 12kg중 5kg을 혼합(2:1)하여 15kg의 추출물을 발효기( 코바이오텍, 한국, 50ℓ)에 투입하고, 추출액(15kg)의 1%에 해당하는 Lactobacillus brevis DL-25를 투입하여 9~12시간 배양하였다.

배양액을 여과기(Membrane filtration: MF)를 사용하여 배양액으로부터 균체를 분리한 여액 14kg을 취득하고, 취득물을 이온크로마토그라피 ( Ion-exchange Chromatraphy)로 정제하여 12kg의 정제액을 취득하였다.

진공추출기에 0.06Torr(0.079mbar,0.0079kPa)의 진공상태를 유지하여 45℃ 에서 4시간 증류( 2,500~3,000㏄/h )시켜 120g의 고형분과 11.8kg의 증류액을 취득하였다.

상기 취득한 고형분에 대해서 일반 성분 및 단당분석, 황산기 함량을 측정하였다. 제주대학교의 해양과학대학 해양자원이용공학 실험실에 의뢰하여, 상기 방법에 의해 취득한 고형분에 대해서 단당분석 및 황산기 측정을 실시하였다.

일반 성분 : AOAC(1990)에 따라 수분은 상압 105 가열건조법, 지방은 Soxhlet법, 조단백질은 semi-micro Kjeldahl법 그리고 회분은 건식회화법으로 측정하고, 탄수화물 정량은 Dubois 등(1956)의 phenol sulfuric acid법으로 측정하였다.

단당 분석: Sample을 각 10mg/ml의 농도로 제조한 후 4M TFA와 1대 1일의 비율로 섞은 후(Sample의 농도 5mg/ml) 105℃ 오븐에서 4시간동안 가수분해하였다. 가수분해물에서 200ul을 e-tube에 옮긴 후 TFA을 제거하기 위하여 감압여과장치를 이용하여 제거하였고 D.w 1ml을 넣어서 Sample 농도를 1mg/ml의 농도로 제조하였다.

황산기 측정: 표준품은 Ammonium sulfate을 사용하였고, BaCl2/gelation method을 이용하여 함량을 측정하였다.

측정된 결과를 표 1에 나타내었다. 즉, 다시마(고형분)에 포함된 후코이단 지표물질의 중량비를 나타냈었다.

후코오스	3.24g/100g
갈락토오스	0.46g/100g
글루쿠론산	0.7g/100g
자일로스	0.35g/100g
황산기함량	1.52g/100g
계	6.27/100g

상기 표 1에서 확인되는 바와 같이, 후코이단의 질을 결정하는 후코오스, 갈락토오스, 클루쿠론산, 자일로스, 황산기의 고른 분포를 보였으며, 수율 또한 종래의 3%전후에서 약 6.27%로 약 50%이상 수율이 증대됨을 확인할 수 있었다.

따라서, 본 발명의 방법에 따르면, 공정은 종래에 비하여 줄어들었으나, 수율이 높고, 유효성분의 손실이 적으며, 후코이단의 지표물질의 순도가 향상됨을 확인할 수 있었다.

상기의 방법은 다시마에 한정되지 아니하고 미역, 미역귀등 유사한 해조류 전반에 적용될 수 있다.

Claims

건조된 다시마뿌리에서 이물질을 제거하여 일정한 크기로 그래뉼 파쇄하는 단계, 그래뉼 파쇄된 다시마뿌리를 덖음기에 투입한 후 알콜을 분사하고 덖음기 내부 온도가 70℃~80℃인 상태에서 저속 회전시키고, 다시마뿌리 고유의 향이 기화되기 시작하면 덖음기를 밀폐하여 덖음기의 내부온도가 100~130℃를 넘지않도록 설정하여 고속 회전시켜 다시마뿌리에 향덧입히고 열 소성하는 단계, 및 열 소성된 다시마뿌리를 증류수로 세척하는 단계를 포함하는 제1공정;
다시마뿌리에 증류수를 가한 후 분해효소를 첨가한 후 35℃~50℃의 온도에서 저온추출하는 단계, 및 저온추출을 마친 다시마뿌리에 다시 증류수를 가한 후, 진공상태에서 35~50℃에서 진공저온추출하는 단계를 포함하는 제2공정;
상기 저온추출단계에서 취득한 추출물과 진공저온추출단계에서 취득한 진공저온추출물을 발효기에 투입한 후, Lactobacillus brevis DL-25, Saccharomyces cerevisiae DS-7, Aspergillus oryaze DF-11 중에서 선택된 1종 이상의 균주를 10~30시간 다시마 뿌리 추출물에 배양 증식하는 단계, 발효 배양액을 분리 정제한 후, 진공추출기에서 진공상태를 유지하면서 농축 증류시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다시마 뿌리 추출물을 이용한 생리활성 후코이단 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 복합 분해 효소 Celluclast, Viscozyme, 및 Ultrazyme을 포함하는 것을 특징으로 하는 다시마 뿌리 추출물을 이용한 생리활성 후코이단 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 저온추출단계에서, 에어브로아와 교반기를 이용하여 증류수에 유동성을 주면서 이루어지는 것을 특징으로 하는 다시마 뿌리 추출물을 이용한 생리활성 후코이단 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 열 소성하는 단계에서 저속 회전의 경우는 40 ~ 50rpm 이고, 고속 회전의 경우는 200 ~ 250rpm의 속도인 것을 특징으로 하는 다시마 뿌리 추출물을 이용한 생리활성 후코이단 제조방법.