KR20140127085A

KR20140127085A - 버섯에서 비타민 ｄ2의 제조방법

Info

Publication number: KR20140127085A
Application number: KR1020130045650A
Authority: KR
Inventors: 전효곤; 정동민
Original assignee: 한국생명공학연구원
Priority date: 2013-04-24
Filing date: 2013-04-24
Publication date: 2014-11-03

Abstract

본 발명은 비타민 D₂의 제조 방법에 관한 것으로, 구체적으로 버섯에 있는 에르고스테롤(ergosterol)를 용매추출법과 자외선을 이용하여 비타민 D₂로 전환시키는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 비타민 D₂의 제조 방법은 추출용매와 자외선 조사를 이용하여 비타민 D₂인 에르고칼시페롤의 함량을 증대시켜서 비타민 D₂를 효과적으로 수득할 수 있어서 비타민 D 결핍 질환 예방 및 치료에 유용하게 사용될 수 있다.

Description

버섯에서 비타민 Ｄ2의 제조방법{Process for obtaining vitamin Ｄ２ from mushroom}

본 발명은 버섯에 함유된 에르고스테롤(ergosterol)을 비타민 D₂로 효과적으로 전환하여 수득하는 방법에 관한 것이다.

비타민 D는 뼈와 칼슘 대사에 주된 역할을 하는 지용성 비타민이다. 비타민 D는 D₂, D₃, D₄, D₅, D₆, 및 D₇ 등 적어도 10개 이상의 물질들이 발견되었고, 통상적으로 비타민 D는 비타민 D₂ 또는 D₃을 의미한다. 사람은 일광에 의한 합성과 식이 및 보충제 섭취를 통해 비타민 D를 공급받는다. 버섯과 효모에는 비타민 D₂의 전구체인 에르고스테롤(Ergosterol) 형태로 다량 존재하고 있으며, 이 에르고스테롤은 자외선을 받으면 비타민 D₂인 에르고칼시페롤(Ergocalciferol)로 전환된다. 동물의 경우에는 피부와 털에 7-디하이드로콜레스테롤(7-degydrocholesterol)이라는 비타민 D₃의 전구체가 들어 있으며, 이 물질도 자외선B을 받게 되면 비타민 D₃인 콜레칼시페롤(Cholecalciferol)로 전환된다. 이들 두 형태는 간과 신장에서 하이드록시라아제(hydroxylase) 효소에 의해서 비타민 D의 활성형인 1, 25-디하이드록시비타민D[1,25-(OH)₂VD]로 전환되어야 생물학적인 활성을 갖게 된다.

비타민 D 결핍은 암, 심장병, 당뇨, 비만, 관절염, 골다공증 등의 질병과 연관이 있는 것으로 보고된다. 비록 비타민 D가 중요한 비타민이기는 하지만, 피부를 하루에 10 ~15분 동안 햇볕에 노출시키기만 해도 쉽게 하루 필요량이 체내에서 생합성 되기 때문에 그 중요성이 간과되어 온 것이 사실이다. 그러나 최근 오존층의 파괴로 인해 사람들은 자외선에 노출되는 것을 꺼리기 때문에 비타민 D의 생합성이 방해를 받고 있다. 따라서, 식품 및 의약품으로 비타민 D 공급이 필요한 실정이다.

버섯(Mushroom)은 풍미가 뛰어나고 탄수화물, 단백질, 지질, 무기질, 비타민 및 미네랄 등 이의 각종 영양소를 다양하게 함유하고 있는 뿐만 아니라 생리활성 물질들을 생산함으로써 예로부터 식용 및 약용으로 널리 이용되어 온 식품이다. 버섯에 존재하는 에르고스테롤은 자외선을 받으면 비타민 D₂로 전환된다고 알려졌다. 하지만, 그 전환율이 낮아서 비타민 D₂의 생산율이 아주 낮다(느타리; > 184 , 양송이; 56 , 표고; 53 ㎍/g DM) [Jasinghe and Perera, Food chemstry 95 638-643, 2006]. 또한, 그 전환에 관한 대부분의 문헌들은 버섯 종류별 및 부위별 그 자체에 유기용매 추출과정 없이 직접적으로 자외선을 노출시켜 비타민 D₂가 생성된다는 사실만이 보고되고 있는 실정이다.

한편, 버섯에 함유된 에르고스테롤(ergosterol)은 자외선 조사로 비타민 D₂로 전환할 수 있다. 이와 관련한 연구 결과물로 대한민국 공개특허 제2003-0087210호(비타민 D가 강화된 표고버섯과 해조 칼슘을 첨가한 기능성 메밀냉면의 제조방법), 대한민국 등록특허 제 0468337호(비타민 D가 강화된 장류 및 이의 제조방법), 대한민국 등록특허 제 0637833호(비타민 D₂ 함량이 증대된 버섯의 제조방법) 등이 있다. 이들 특허 문헌들은 버섯에 직접적으로 자외선을 조사하여 에르고스테롤(ergosterol)를 비타민 D₂로 전환하는 방법인데, 이들의 방법은 버섯에서 에르고스테롤의 추출이 용이하지 않아서 낮은 수율과 비타민 D₂로 낮은 전환율을 갖는 한계가 있다.

이에, 본 발명자들은 버섯으로부터 효과적인 비타민 D₂ 제조방법을 개발하기 위해 노력한 결과, 버섯에 있는 에르고스테롤을 용매추출법으로 에르고스테롤을 수용액상태로 만든 다음, 자외선을 이용하여 비타민 D₂로 전환시키는 방법과 아울러 그 전환율을 높여 효율적인 비타민 D₂의 생산방법을 구축함을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 용매추출법과 자외선을 이용하여 버섯에 포함된 에르고스테롤으로부터 비타민 D₂로 전환시켜서 비타민 D₂를 효과적으로 수득할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은

1) 버섯에 추출 용매를 가하여 버섯 추출물을 수득하는 단계; 및

2) 상기 단계 1)의 버섯 추출물에 자외선을 2 내지 5일 조사하는 단계를 포함하는 비타민 D₂ 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 비타민 D₂의 제조 방법은 기존의 제조방법으로 인한 낮은 전환율과 같은 단점들을 극복할 수 있는 효과를 가지고, 특히, 본 발명의 제조방법은 비타민 D₂인 에르고칼시페롤의 함량을 증대시켜 비타민 D 결핍 질환 예방 및 치료에 유용하게 사용될 수 있다.

도 1은 추출용매에 따른 자외선에 의한 5종류의 버섯들의 에르고스테롤과 비타민 D₂의 함량 조사를 나타낸 도이다.
도 2는 자외선에 의한 에르고스테롤에서 비타민 D₂으로의 전환을 나타낸 도이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 하기 단계를 포함하는 비타민 D₂ 제조방법을 제공한다.

2) 상기 단계 1)의 버섯 추출물에 자외선을 2 내지 5일 조사하는 단계.

상기 단계 1)의 버섯은 재배한 것 또는 시판되는 것 등 제한 없이 사용할 수 있다. 상기 버섯은 느타리 버섯(Pleurotus ostreatus), 새송이 버섯(Pleurotus eryngii), 양송이 버섯(Agaricus bisporus ( Lange ) Imbach), 팽이 버섯(Flammulina velutipes) 및 표고 버섯(Letinus edodes) 등을 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.

상기 방법에 있어서, 상기 추출 용매는 에탄올, 또는 메탄올 및 디클로로메탄 혼합물인 것이 바람직하고, 상기 메탄올 및 디클로로메탄(MeOH:Dichloromethane; MD) 용매는 혼합비가 60:40 내지 80:20 부피비가 바람직하고, 75:25 부피비가 더욱 바람직하다.

상기 추출방법으로는 상기 추출방법으로는 열수 추출, 침지 추출, 초임계 추출, 아임계 추출, 고온 추출, 고압 추출, 진탕 추출, Soxhlet 추출 또는 환류 추출을 이용하는 것이 바람직하고, 환류 냉각 추출 및 초음파 추출 등의 추출 장치를 이용한 방법 또는 XAD 및 HP-20을 포함한 흡착 수지를 이용하는 방법 등 당업계의 통상적인 추출방법을 사용할 수 있으며, 가온하여 초음파 추출하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.

상기 추출용매를 건조된 버섯 분량에 2 내지 200배 첨가하여 추출하는 것이 바람직하고, 50 내지 100배로 하는 것이 더욱 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 상기 추출온도는 20 내지 60인 것이 바람직하나 이에 한정하지 않는다.

또한, 상기 추출시간은 30분 내지 5시간인 것이 바람직하며, 1 내지 3시간이 더욱 바람직하나, 이에 한정하지 않는다.

아울러, 추출 회수는 3 내지 5회인 것이 바람직하며, 3회 반복 추출하는 것이 더욱 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 방법에 있어서, 상기 단계 1)의 버섯 추출물은 하기 [화학식 1]의 에르고스테롤(ergosterol)을 함유하는 것이 바람직하고, 상기 단계 2)의 자외선 조사는 자외선을 2 내지 5일이 바람직하고, 3일 조사하는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 구체적인 실시예에서, 동결건조된 5가지 종류의 버섯의 분말을 메탄올:디클로로메탄(MeOH:Dichloromethane; MD) 용매를 가하여 버섯 추출물을 수득하고, 상기 버섯 추출물의 에르고스테롤의 함량을 HPLC를 사용하여 확인한 결과, 버섯 건조무게 1 g 당 에르고스테롤의 함량은 느타리(4.2 ㎎/g DM), 새송이(2.9 ㎎/g DM), 양송이(9.8 ㎎/g DM), 팽이(4.0 ㎎/g DM) 및 표고(5,3 ㎎/g DM) 임을 확인하였고(표 1 참조), 상기 방법으로 수득한 버섯 추출물을 유리 용기에서 3일 동안 일반적인 UV-B등에서 노출되었으며, 1일 간격으로 생성된 에르고칼시페롤(ergocalciferol)의 함량을 HPLC를 사용하여 확인한 결과, 비타민 D₂(에르고칼시페롤)의 함량은 느타리(1.3 ㎎/g DM), 새송이(0.9 ㎎/g DM), 양송이(3.1 ㎎/g DM), 팽이(1.4 ㎎/g DM) 및 표고(1.78 ㎎/g DM)임을 확인하였다.

따라서, 본 발명의 제조방법은 비타민 D₂인 에르고칼시페롤의 함량을 증대시켜 비타민 D 결핍 질환 예방 및 치료에 유용하게 사용될 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다.

단, 하기 실시예는 본 발명을 구체적으로 예시하는 것이며, 본 발명의 내용이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

< 실시예 1> 버섯의 에르고스테롤 함량 조사

버섯에 있는 에르고스테롤(ergosterol)의 함량을 조사하기 위해 아래와 같은 실험을 수행하였다. 본 발명에서 사용한 5 가지 버섯(느타리, 새송이, 양송이, 팽이 및 표고)들은 정읍 농수산물시장에서 구입하여 사용하였다. 상기 버섯들은 60℃ 건조기에서 1주일 동안 건조하였다. 건조된 버섯들은 분쇄기를 이용하여 고운 분말 가루로 만든 후, -20℃에 보관하였다. 버섯에 있는 에르고스테롤을 추출하기 위해서, 버섯 분말 0.1 g에 메탄올/디클로로메탄(MeOH:Dichloromethane, 75:25, v/v)용매 10 ㎖를 가하고 초음파 세척기(ultrasonic cleaner)에서 50℃, 1시간 동안 추출한 다음 상등액을 실린지 필터 0.45 ㎛로 여과 후 HPLC로 분석하였다. 본 발명에서 사용된 HPLC는 Agilent사의 1200 series로서, 분석조건 중 컬럼은 YMC ODS-AM 컬럼(5 ㎛, 4.6 mm x 250 mm), 유속은 1.0 ㎖/min, 검출기는 DAD를 이용하여 210, 254, 280 및 370 nm 파장에서 측정하였다. A 이동상 용매는 MeOH/증류수(80:20, v/v)와 B 이동상 용매는 MeOH/Dichloromethane(75:25, v/v)을 사용하고, 용매 기울기는 일정한 혼합비율(A : B = 40 : 60, 30 : 70, 20 : 80 및 0 : 100)로 용출시켰다. 시료 주입량은 10 ㎕로 하였다. 버섯에 있는 에르고스테롤의 함량을 알기 위해서, 표준물질 에르고스테롤을 적정한 농도로 희석하여 HPLC 분석을 이용한 후 정량곡선을 구하였다.

그 결과, [표 1]에 나타낸 바와 같이, 5 가지의 버섯에 있는 에르고스테롤의 함량을 분석한 결과에 의하면, 버섯 건조무게 1 g 당 에르고스테롤의 함량은 느타리(4.2 ㎎/g DM), 새송이(2.9 ㎎/g DM), 양송이(9.8 ㎎/g DM), 팽이(4.0 ㎎/g DM) 및 표고(5,3 ㎎/g DM) 임을 확인하였다(표 1).

5 종류의 버섯 중 에르고스테롤의 함량은 양송이 버섯이 제일 많았다. 기존에 보고된 버섯 건조무게 1 g 당 에르고스테롤의 함량은 느타리(4.4 ㎎/g DM), 양송이(7.8 ㎎/g DM), 팽이(0.68 ㎎/g DM) 및 표고(6.05 ㎎/g DM)이었다(Jasinghe and Perera, Food chemstry 92 541-546, 2005). 이는 본 발명의 결과와 비교하였을 때, 양송이 버섯의 에르고스테롤 함량이 제일 많다는 사실과 일치함을 확인하였다.

자외선에 의한 버섯의 에르고스테롤의 함량 조사

버섯	에르고스테롤 함량 (㎎/g DM)
느타리	4.2
새송이	3.3
양송이	9.8
팽이	4.0
표고	5.3

< 실시예 2> 자외선과 용매추출방법에 의한 비티민 D ₂ 의 생산

버섯에 있는 에르고스테롤을 비타민 D₂로전환하기 위해 아래와 같은 방법을 수행하였다. 본 발명에서 사용한 5 가지 버섯(느타리, 새송이, 양송이, 팽이, 표고)은 상기 실시예 <1-1>에 의해 60℃에서 건조하여 분쇄기를 이용하여 고운 분말 가루로 만든 후, -20℃에 보관한 시료를 사용하였다. 먼저, 버섯에 있는 에르고스테롤을 추출하기 위해 두 가지 용매 즉, 메탄올/디클로로메탄[MeOH/Dichloromethane(75:25, v/v); MD] 용매와 에탄올(98.0%) 용매을 이용하였다. 5 종류의 버섯 분말 0.1g에 두 추출용매(MD 용매와 에탄올 용매)을 각각 10 ㎖를 가하고 초음파 세척기(ultrasonic cleaner)(Branson, 미국)에서 50℃, 1시간 동안 추출한 다음 상등액을 실린지 필터 0.45 ㎛로 여과하였다. 상기 여과된 용액은 유리용기에 넣었다. 여과된 용액이 포함된 유리용기는 일반 자외선등(비전, 한국)에서 3일 동안 노출시켰으며, 총 자외선 조사량은 259.2 kJ/㎡이었다. 그리고, 1일 간격으로 1 ㎖을 샘플링한 다음 상기 HPLC 조건으로 에르고스테롤과 비타민 D₂(에르고칼시페롤)의 함량을 조사하였다.

그 결과, 도 1에 나타낸 바와 같이, 반응 3일 동안 두 가지 용매 추출에 의한 방법에서 전체적으로 에르고스테롤의 함량은 감소하였으며, 비타민 D₂(에르고칼시페롤)의 함량은 증가하는 것을 확인하였다(도 1).

버섯에 있는 에르고스테롤은 에탄올 용매보다 MD 용매에서 더 많이 추출되었다. 하지만, 두 추출 방법 중 비타민 D₂ 생산을 위한 효과적인 방법은 에탄올 용매에 의한 전환방법임을 확인하였다. 에탄올 추출 방법에 의해서 생성된 비타민 D₂의 함량은 느타리(1.3 ㎎/g DM), 새송이(0.9 ㎎/g DM), 양송이(3.1 ㎎/g DM), 팽이(1.4 ㎎/g DM) 및 표고(1.78 ㎎/g DM)임을 확인하였다.

기존에 보고된 문헌에 의하면, 자외선에 의한 버섯 에르고스테롤의 비타민 D₂로의 전환율은 아주 낮다. 그러므로, 본 발명은 상기 방법을 통해서 효율적인 비타민 D₂의 생산방법을 구축하였다.

< 실시예 3> 단일 에르고스테롤의 비타민 D ₂ 로의 전환

본 발명자들은 버섯의 에르고스테롤이 자외선에 의해서 비타민 D₂로 전환된다는 사실을 검증하기 위해서, 단일 에르고스테롤을 에탄올에 녹여 최종농도 100 ㎍/㎖로 하여 상기 에르고스테롤 용액을 일반 자외선등에서 3일간 노출하였고, 1일 간격으로 1 ㎖을 샘플링하여, 상기 <실시예 1>의 HPLC 분석 조건으로 에르고스테롤과 비타민 D₂(에르고칼시페롤)의 함량을 조사하였다.

그 결과, 도 2에 나타낸 바와 같이, 단일 에르고스테롤 용액을 3일 동안 자외선에 노출하는 동안, 에르고스테롤이 비타민 D₂로 전환된다는 사실을 확인하였다(도 2).

Claims

1) 버섯에 추출 용매를 가하여 버섯 추출물을 수득하는 단계; 및
2) 상기 단계 1)의 버섯 추출물에 자외선을 2 내지 5일 조사하는 단계를 포함하는 비타민 D₂ 제조방법.

제 1항에 있어서, 상기 추출 용매는 에탄올, 또는 메탄올 및 디클로로메탄 혼합물인 것을 특징으로 하는 비타민 D₂ 제조방법.

제 1항에 있어서, 상기 버섯은 느타리 버섯, 새송이 버섯, 양송이 버섯, 팽이 버섯 및 표고 버섯으로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 비타민 D₂ 제조방법.

제 1항에 있어서, 상기 단계 1)의 버섯 추출물은 에르고스테롤(ergosterol)을 함유하는 것을 특징으로 하는 비타민 D₂ 제조방법.

제 2항에 있어서, 상기 메탄올:디클로로메탄(MeOH:Dichloromethane; MD) 용매는 혼합비가 60:40(v/v) 내지 80:20(v/v)인 것을 특징으로 하는 비타민 D₂ 제조방법.

제 1항에 있어서, 상기 단계 2)의 자외선 조사는 자외선을 3일 조사하는 것을 특징으로 하는 비타민 D₂ 제조방법.