KR20150007891A

KR20150007891A - 수수 도정부산물 추출물의 제조방법 및 상기 추출물을 포함하는 항산화 및 항염증 활성 증진용 조성물

Info

Publication number: KR20150007891A
Application number: KR1020130082505A
Authority: KR
Inventors: 나지은; 한상익; 서우덕; 오성환; 박지영; 김병주; 이춘우; 남민희
Original assignee: 대한민국(농촌진흥청장)
Priority date: 2013-07-12
Filing date: 2013-07-12
Publication date: 2015-01-21

Abstract

본 발명은 수수의 도정과정에서 발생하는 수수 과피와 종피로부터 천연색소를 함유하는 추출물의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 제조방법에 의한 수수의 도정부산물 추출물로부터 수수 종자에 비하여 현저한 다량의 천연색소와 페놀성 화합물을 추출하여 항산화 및 항염증 활성을 갖는 조성물로의 활용이 가능하다.

Description

수수 도정부산물 추출물의 제조방법 및 상기 추출물을 포함하는 항산화 및 항염증 활성 증진용 조성물{Method for preparing extracts from milling fractions of sorghum and composition comprising the extracts for enhancement of antioxidant and anti-inflamatory activities}

본 발명은 수수의 도정과정에서 발생하는 수수 과피와 종피로부터 천연색소를 함유하는 추출물을 제조하는 방법 및 상기 추출물을 함유하는 항산화 및 항염증 활성 증진용 조성물에 관한 것이다.

수수(Sorghum bicolor Moench)는 주요 곡물 식량 작물이다. 다른 말로, 고량(高梁)·촉서·고랑·로속(蘆粟)이라고도 한다. 높이는 약 1.5∼3m이며, 표면은 굳고 흰색의 납질물이 있으며 속이 차 있다. 줄기에는 10∼13개의 마디가 있고 줄기 끝에 이삭이 달린다. 잎은 마주나고 길이 50∼60cm, 너비 5cm 정도로 1줄기에 10개 정도 달린다. 처음에는 잎과 줄기가 녹색이나 차츰 붉은 갈색으로 변한다. 수수는 배젖의 녹말 성질차이에 따라서 크게 메수수와 찰수수로 분류되는데, 찰수수는 밥에 섞어 먹거나 떡을 만들고, 메수수는 사료나 양조용 곡물로 쓰인다. 또한 이삭이 밑으로 처지는 수수품종은 이삭폭이 푸른빛을 띨 때 잘라 말려서 비를 매어 사용한다.

수수는 사람의 건강에 상당히 영향을 미치는 것으로 알려진 탄닌, 석탄산, 안토시아닌, 식물 스테롤 및 폴리코사놀(policosanols) 같은 식물화학물이 풍부하다. 수수 추출물의 생리활성과 관련하여, 한국공개특허 제10-2010-0122543호에서는 수수 추출물의 항균 활성을 개시하고 있고, 한국공개특허 제10-2012-0021389호는 수수 추출물의 당뇨병 예방 및 치료활성을, 한국공개특허 제10-2012-0128226호는 수수 추출물의 암 예방 또는 치료용도를 개시하고 있으나, 수수 도정부산물 추출물이 항산화 또는 항염증 활성을 가짐은 아직 개시된 바가 없다.

한편, 수수의 경우 혼반 등으로 사용하기 위해서는 도정을 거치지 않은 종자 상태로 그대로 이용이 가능하나, 밥맛과 소화를 용이하게 하기위해 보통 종자의 껍질을 벗기는 도정의 과정을 거치게 된다. 이러한 수수 곡물의 도정과정에서 수수 과피와 종피를 포함한 도정부산물이 발생하게 되며 도정 부산물의 대부분은 주로 버려지거나 사료로만 사용되고 있다. 또한, 수수 종자의 경우, 색소의 함량이 적으며, 종자는 식용으로 주로 사용되며 단위면적당 생산량이 부산물에 비해 적은 경향이 있어 천연색소의 이용에 상당한 제한요인으로 작용하고 있다.

이러한 배경 하에 본 발명자들은 수수의 활용도를 증가시키면서, 플라보노이드 색소를 다량 함유하여 항산화 또는 항염증 활성을 가지는 물질을 수수로부터 획득하기 위하여 예의 노력한 결과, 수수 도정부산물인 수수 과피 또는 수수 종피를 산을 포함하는 알코올을 추출용매로 하여 추출하는 경우, 플라보노이드 성분이 다량 함유된 추출물을 수득할 수 있음을 확인하여, 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 하나의 목적은, 수수(sorghum bicolor)의 도정부산물인 과피, 종피 또는 둘 다를, 산을 함유하는 탄소수 1(C₁) 내지 4(C₄)의 알코올 용매로 추출하는 단계를 포함하는, 수수 도정부산물 추출물의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, (a) 수수(sorghum bicolor)의 도정부산물인 과피, 종피 또는 둘 다를, 산을 포함하는 탄소수 1(C₁) 내지 4(C₄)의 알코올 용매로 추출하는 단계; 및 (b) 상기 수수 도정부산물의 추출물로부터 플라보노이드 색소를 분리하는 단계를 포함하는, 플라보노이드 색소를 추출하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 수수(sorghum bicolor)의 도정부산물인 과피, 종피 또는 둘 다를, 산을 포함하는 탄소수 1(C₁) 내지 4(C₄)의 알코올 용매로 추출한 추출물을 포함하는, 항산화 활성 증진용 식품 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 수수(sorghum bicolor)의 도정부산물인 과피, 종피 또는 둘 다를, 산을 포함하는 탄소수 1(C₁) 내지 4(C₄)의 알코올 용매로 추출한 추출물을 포함하는, 항산화 활성 증진용 화장료 조성물을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 하나의 양태로서, 수수(sorghum bicolor)의 도정부산물인 과피, 종피 또는 둘 다를, 산을 함유하는 탄소수 1(C₁) 내지 4(C₄)의 알코올 용매로 추출하는 단계를 포함하는, 수수 도정부산물 추출물의 제조방법을 제공한다.

본 발명에서는 수수 도정부산물인 과피 및 종피, 특히 과피에 천연색소인 폴리페놀계 화합물이 다량 함유되어 있음을 규명하여, 상기 과피 및 종피가 폴리페놀계 화합물의 확보에 있어 유용한 원료가 될 수 있음을 확인하였다. 폴리페놀계 화합물은 우수한 항산화 활성 및 항염 활성 등을 가져 의약 산업을 비롯한 다양한 사업에 유용하게 이용될 수 있으므로, 이를 다량으로 확보하는 기술이 필요하다. 이에, 본 발명에서는 수수의 도정부산물인 과피 및 종피를, 산을 함유하는 알코올 용매로 추출하는 경우, 다른 추출용매에 비하여 폴리페놀계 화합물을 고수율로 확보할 수 있음을 규명하여, 수수 도정부산물을 이용한 폴리페놀계 화합물을 다량 함유하는 추출물을 제조방법을 확립하였다.

본 발명에서 용어, “수수”는 외떡잎식물 벼목 화본과의 한해살이풀로서, 아시아, 아프리카 및 중미 지역의 건조지대에서 많이 재배되고, 용도에 따라서 곡용수수(grain sorghum), 단수수(sorgo), 소경수수, 장목수수(broom-corn)가 있다.

또한, 상기에서 수수라 함은 열매로서의 수수를 의미하며, 상기 수수의 구체적 예로는 황금찰수수, 검은찰수수, 긴장목수수, 까치수수, 꼬마단수수, 늘수수, 메수수, 목탁수수, 몽당수수, 붉은색수수, 붉은장목수수, 붉은장수수수, 붉은찰수수, 비자루수수, 수송생이수수, 시경수수, 일반찰수수, 장목수수, 장수수, 재래종수수, 조부랑수수, 찰수수, 혜인수수, 또는 혜인장목수수가 있으나, 특별히 이에 제한되지 않으며, 본 발명에서는 바람직하게 황금찰수수를 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명에서 용어, “도정부산물”은 도정에 의해 발생하는 부산물을 의미한다. 여기서 도정이란 곡물의 과피 및 종피 등을 포함한 외피 또는 호분층 등을 기계나 용구를 사용하여 박리하여 식용하기 용이한 상태로 가공하는 조작을 의미한다. 따라서, 이러한 도정에 의하여 발생한 부산물에는 곡물의 과피, 종피 및 호분층 등이 있으며, 본 발명에서의 수수 도정부산물은 바람직하게는 수수의 과피 및/또는 종피가 될 수 있다.

본 발명에서 용어, “과피”는 과일의 성숙과 더불어 씨방의 심피가 발달하여 된 부분을 의미한다. 구조적으로는 외과피·중과피·내과피의 3층으로 구별되며, 그 발달은 과일의 종류에 따라 약간 다르다. 외과피는 과일의 표면을 싼 표피이며, 보통의 표피와 구조가 같고 때때로 기공과 털 등의 부속물을 가진다. 중과피는 여러 층의 부드러운 조직으로 되며, 과즙이 풍부한 육질과(肉質果)에서는 특히 잘 발달되어 있다. 내과피는 씨방의 내면 부분을 의미하며, 본 발명의 방법에서 사용되는 수수 과피는 수수 열매의 도정으로 확보할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명에서 용어, “종피”는 종자의 주위를 덮는 피막을 총칭하는 것으로, 종자가 성숙함에 따라 배주의 주피가 여러 가지로 변화하여 형성된 것을 의미한다. 본 발명의 방법에서 사용되는 수수 종피는 수수 열매의 도정으로 확보할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명에서 용어, “수수 도정부산물의 추출물”은 수수를 도정한 후 발생한 부산물인 과피, 종피 또는 둘 다를 추출하여 수득한 추출물을 의미한다. 상기 수수 종피 및/또는 과피 추출물은 수수 열매의 도정 후 발생한 수수 종피 및/또는 과피의 분쇄물을 이의 건조 중량의 약 2 내지 20배, 바람직하게는 약 3 내지 5배에 달하는 부피의, 산을 함유한 탄소수 1(C₁) 내지 4(C₄)의 저급 알코올의 극성 용매를 추출용매로 사용하여 추출함으로써 수득한 것일 수 있다.

상기 산을 함유한 알코올 용매에서, 알코올은 메탄올 또는 에탄올일 수 있다.

또한, 상기 용매에 함유된 산은 염산, 시트르산(citric acid), 아세트산(acetic acid), 말산(malic acid) 또는 이의 혼합물일 수 있으며, 바람직하게는 염산일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

상기 산은 알코올 용매 내에 0.1 내지 1.0%(v/v)의 농도로 존재할 수 있으며, 바람직하게는 0.4 내지 0.6%(v/v), 더욱 바람직하게는 0.5%(v/v)로 존재할 수 있으나, 이제 제한되지 않는다. 이에 따라, 상기 산을 포함하는 알코올 용매는 산성(acidic)을 나타낼 수 있으며, 바람직하게는 pH 2 내지 6일 수 있고, 더욱 바람직하게는 pH 4 내지 5의 약산성을 나타낼 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

추출 온도는 20 내지 100℃, 바람직하게는 실온에서, 추출 기간은 약 12시간 내지 4일, 바람직하게는 1일간 열수 추출, 냉침 추출, 환류 냉각 추출 또는 초음파 추출 등의 추출방법을 사용하여 추출할 수 있으나, 이에 제한없이 이용될 수 있다. 바람직하게는 냉침추출로 1회 내지 5회 연속 추출하여 감압여과하고, 그 여과추출물을 진공회전농축기로 20 내지 100℃, 더욱 바람직하게는 실온에서 감압 농축하여 산을 함유한 탄소수 1 내지 4의 저급 알코올 용매에 가용한 수수 도정부산물 조추출물을 수득한 결과물이 될 수 있으나, 이에 제한되지는 않고, 추출액, 추출액의 희석액 또는 농축액, 추출액을 건조하여 얻어지는 건조물, 또는 이들 조정제물 또는 정제물을 모두 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서는 수수 과피 및 수수 종피를 염산을 0.5%(v/v) 함유한 메탄올 용액을 용매로 하여 추출하였으며, 1일간 왕복 진탕하면서 추출한 추출액을 감압증류기와 동결건조기를 사용하여 농축 및 건조시킨 분말을 제조하였다(실시예 1). 또한, 상기 방법으로 추출물을 제조하여 수수 도정부산물의 조추출물의 함량을 분석한 결과, 0.5%(v/v)의 염산을 함유한 메탄올로 추출할 경우, 수수 종피의 조추출물 추출율이 종자 등에 비하여 높음을 확인하였다(실시예 2).

상기와 같은 방법으로 제조한 수수 도정부산물인 과피 및/또는 종피의 추출물은 폴리페놀계 화합물을 다량 함유하며, 특히 루테오리니딘(luteolinidin), 아피게니니딘(apigeninidin), 루테오린(luteolin) 및 아피게닌(apigenin)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 플라보노이드 화합물을 함유할 수 있다.

본 발명에서 용어, “플라보노이드 색소”란, 식품에 널리 분포하는 황색 계통의 색소로, 페닐기 2개가 C3사슬을 매개하여 결합한 탄소골격구조로 되어 있으며, 산성에서는 안전하여 색이 더욱 선명해지지만, 강한 알칼리에서는 그 구조가 변하여 짙은 황색이나 갈색으로 변하며, 항균, 항암, 항바이러스, 항알레르기 및 항염증 활성이 있고, 생체 내 산화작용을 억제한다. 또한, 동물에는 비교적 적고 식물의 잎, 꽃, 뿌리, 열매, 줄기 등에 많이 들어 있는 것으로 알려져 있다.

본 발명에서 용어, “루테오리니딘(luteolinidin)”은 수수에서 주로 발견되는 3-데옥시안토시아니딘(3-deoxyanthocyanidins) 계에 속하는 화합물로서, 2-(3,4-디하이드록시-페닐)크롬닐리움-5,7-디올(2-(3,4-dihydroxy- phenyl)chromenylium-5,7-diol) 이라고도 한다.

본 발명에서 용어, “아피게니니딘(apigeninidin)”은 3-데옥시안토시아니딘(3-deoxyanthocyanidins)계에 속하는 화합물로서,(2-4-하이드록시페닐)크롬닐리움-5,7-디올(2-(4-hydroxyphenyl)chromenylium-5,7-diol)이라고도 한다.

본 발명에서 용어, “루테오린(luteolin)”은 식물에서 추출되는 황색 침상정(針狀晶) 물질로서, 2-(3,4-디하이드록시페닐)-5,7-디하이드록시크로멘-4-온(2-(3,4-dihydroxyphenyl)-5,7-dihydroxychromen-4-one)이라고도 한다. 상기 루테오린은 아글리콘 형태 외에도 배당체로도 존재한다.

본 발명에서 용어, “아피게닌(apigenin)”은 진한 황색 결정의 각종 과일과 채소류에 함유되어 있는 플라보노이드 성분의 일종으로서, 5,7-디하이드록시-2-(4-하이드록시페닐)크로멘-4-온(5,7-dihydroxy-2-(4-hydroxyphenyl)chromen-4-one)이라고도 한다. 상기 아피게닌은 염증과 산화 스트레스 억제 및 탄수화물 대사를 증진하는 효과를 가지는 것으로 알려져 있다.

본 발명의 방법으로 제조된 수수 도정부산물의 추출물은, 이와 같은 플라보노이드 화합물을 다량 함유하고 있어, 항산화 활성 및 항염 활성을 나타낼 수 있다.

본 발명에서 용어, “항산화 활성”은 인체에서 생성된 반응성 산소종을 소거하는 작용을 의미한다. 여기서, 반응성 산소종(Reactive oxygen species; ROS)이란 쌍을 이루지 못한 전자를 가진 불안정한 산소로서, 산소 이온(oxygen ion), 자유 라디칼(free radicals) 및 퍼옥사이드(peroxides)를 포함하는 개념이며, 세포 지질막, 세포내 단백질 및 DNA 등을 손상시켜 세포사멸을 초래하며, 나아가 노화 및 각종 질병을 야기시키는 물질이다. 본 발명의 수수 도정부산물 추출물은 상기와 같은 플라보노이드를 다량 함유함으로써 우수한 라디칼 소거능을 보여 항산화 활성을 지닌다.

본 발명에서 용어, “항염증 활성”은 염증을 가라앉히고 저항하는 작용을 의미한다. 염증 과정 중에는 많은 양의 염증유도 사이토카인(proinflammatory cytokines), 아질산(nitric oxide, NO) 또는 프로스타글란딘(prostaglandin E2, PGE2) 등이 생성되는 것으로 알려져 있다. 이와 같은 염증유도 물질에 의해, 염증은 다양한 염증성 질환이 유발될 수 있으며, 본 발명의 수수 도정부산물 추출물은 플라보노이드 화합물을 다량으로 함유하여 항염증 작용을 나타내므로, 염증성 질환에 대한 예방 및 개선 효과를 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는, 본 발명의 방법으로 제조한 수수 과피, 수수 종피 및 수수 종자 추출물로부터 상기 천연색소의 함량을 분석한 결과, 수수 종피의 경우, 폴리페놀의 함량이 수수 종자 등에 비하여 많으며(실시예 3), 수수 과피의 경우, 루테오리니딘. 아피게니니딘, 루테오린 및 아피게닌의 함량이 높은 결과를 보였다(실시예 4). 또한, 수수 과피 및 종피를, 산을 함유한 메탄올 용매로 추출한 경우, 메탄올, 에탄올 및 70%(v/v) 에탄올을 사용하여 추출한 경우보다 루테오리니딘. 아피게니니딘, 루테오린 및 아피게닌 모두를 고수율로 추출할 수 있음을 확인하였다(실시예 5).

또한, ABTS 라디칼 소거능 검정법에 의한 수수 도정부산물의 항산화활성을 검정한 결과, 추출용매의 종류에 관계없이 수수 종피의 추출물의 라디칼 소거능이 수수 종자의 추출물보다 우수함을 확인하였고, 이는 본 발명의 수수 도정부산물 추출물이 우수한 항산화활성을 가짐을 시사한다(실시예 7). 한편, 염증 발생에 관여하는 NO(nitric oxide)의 생성 억제율을 축정한 결과, 수수 과피 추출물의 NO 생성 억제율이 56.4%로 가장 높게 확인되었으며, 이는 가장 우수한 항염활성을 가짐을 시사한다(실시예 8).

또 하나의 양태로서, 본 발명은 (a) 수수(sorghum bicolor)의 도정부산물인 과피, 종피 또는 둘 다를, 산을 포함하는 탄소수 1(C₁) 내지 4(C₄)의 알코올 용매로 추출하는 단계; 및 (b) 상기 수수 도정부산물의 추출물로부터 플라보노이드 색소를 분리하는 단계를 포함하는, 플라보노이드 색소를 추출하는 방법을 제공한다.

상기 (a) 단계에 대해서는 상기에서 설명한 바와 같다.

본 발명의 플라보노이드 색소를 분리하는 방법에서, 상기 (b) 단계는 (a) 단계에서 제조한, 플라보노이드를 다량 함유하는 추출물로부터 플라보노이드 화합물을 분리하는 단계이다.

플라보노이드 색소의 분리 정제 방법은 공지의 다양한 화합물 분리 정제 방법을 통해 수행될 수 있으며, 그 예로 수수 도정부산물의 추출물을 농축시킨 후 컬럼 크로마토그래피를 수행하여 각 플라보노이드 색소의 분획을 얻고 각 분획을 농축 건조하여 재용해한 다음 이를 분취하고 HPLC(high performance liquid chromatography)를 사용하여 순수 분리 및 정제할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 일 실시예로서, 수수 종자에 비하여 수수 과피 또는 수수 종피의 추출물에서 폴리페놀의 함량이 더 높게 나타났으며, 특히 수수 종피의 폴리페놀 함량이 상당히 높음을 보였다(실시예 3). 또한, 수수 과피, 수수 종피 및 수수 종자 추출물로부터 상기 루테오리니딘. 아피게니니딘, 루테오린 및 아피게닌의 함량을 분석한 결과, 수수 과피의 추출물에 함유된 루테오리니딘, 아피게니니딘, 루테오린 및 아피게닌의 함량이 수수 종자 등의 추출물에 함유된 화합물의 양보다 3배 가까이 많은 것으로 확인되었다(실시예 4). 또한, 수수 과피 및 종피를, 산을 함유한 메탄올 용매로 추출한 경우, 다른 알코올 용매로 추출하였을 경우에 비하여 루테오리니딘. 아피게니니딘, 루테오린 및 아피게닌 모두를 고수율로 추출할 수 있음을 확인하였다(실시예 5). 이와 같은 결과는 수수 종자의 추출물보다, 본 발명의 수수 도정부산물의 추출물에 플라보노이드 색소의 함량이 더 많음을 시사하는 것으로, 상기 추출물로부터 플라보노이드 화합물을 분리하는 경우, 다량의 플라보노이드 화합물을 수득할 수 있음을 나타낸다.

또 하나의 양태로서, 본 발명은 수수(sorghum bicolor)의 도정부산물인 과피, 종피 또는 둘 다를, 산을 포함하는 탄소수 1(C₁) 내지 4(C₄)의 알코올 용매로 추출한 추출물을 포함하는, 항산화 활성 증진용 식품 조성물을 제공한다.

상기 수수, 도정부산물, 과피, 종피 및 항산화 활성에 대해서는 상기에서 설명한 바와 같다.

본 발명에서 용어, “증진”은 기운이나 활성 따위가 점점 늘어가고 나아지는 것을 의미하며, 따라서 항산화 활성의 증진은 곧 본 발명의 수수 도정부산물 추출물에 의하여 이를 섭취한 개체에서 활성산소종의 소거가 효과적으로 일어날 수 있음을 뜻하며, 이에 따라 노화 방지 등과 같은 효과가 증가함을 의미한다고 할 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 수수 도정부산물의 추출물은 항산화 활성의 증진을 목적으로 식품 조성물에 첨가될 수 있다.

본 발명의 수수 도정부산물의 추출물을 식품 첨가물로 사용할 경우, 상기 수수 종피나 과피, 또는 이의 추출물을 그대로 첨가하거나 다른 식품 또는 성분과 함께 사용할 수 있고, 통상적인 방법에 따라 적절하게 사용할 수 있다. 유효 성분의 혼합량은 사용 목적에 따라 적합하게 결정할 수 있다. 상기 식품첨가물은 외관, 향미, 조직 또는 저장성을 향상시키기 위한 목적으로 보통 적은 양이 식품에 의도적으로 첨가되는 것을 가리키며, 식품의 품질을 개량하여, 보존성 또는 기호성을 향상시킬 뿐 아니라 영양가 및 식품의 실질적인 가치를 증진시킬 목적으로 사용하는 것을 의미한다. 이는, 식품위생법 제2조 제2호에서 정의하고 있는 바와 같이, 식품을 제조, 가공 또는 보존함에 있어 식품에 첨가, 혼합, 침윤, 기타의 방법으로 사용되는 물질일 수 있다.

본 발명의 식품의 종류에는 특별한 제한은 없다. 본 발명의 수수 도정부산물의 추출물을 첨가할 수 있는 식품의 예로는 육류, 소세지, 빵, 쵸코렛, 캔디류, 스넥류, 과자류, 피자, 라면, 기타 면류, 껌류, 아이스크림류를 포함한 낙농제품, 각종 스프, 음료수, 차, 드링크제, 알코올 음료 및 비타민 복합제 등이 있고, 통상적인 의미에서의 식품을 모두 포함할 수 있으며, 동물을 위한 사료로 이용되는 식품을 포함한다.

상기 외에 본 발명의 식품 조성물은 여러 가지 영양제, 비타민, 전해질, 풍미제, 착색제, 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알코올, 탄산음료에 사용되는 탄산화제 등을 함유할 수 있다. 그밖에 천연 과일쥬스, 과일쥬스 음료 및 야채 음료의 제조를 위한 과육을 함유할 수 있다. 또한, 상기 식품은 공지의 제조방법에 따라 정제, 과립, 분말, 캅셀, 액상의 용액 및 환 등의 제형으로도 제조될 수 있다. 본 발명의 수수 도정부산물의 추출물을 유효성분으로 포함하는 것 이외에는 다른 성분에는 특별한 제한이 없으며, 통상의 여러 가지 향미제 또는 천연 탄수화물 등을 추가성분으로 포함될 수 있다.

또 다른 양태로서, 본 발명은 수수(sorghum bicolor)의 도정부산물인 과피, 종피 또는 둘 다를, 산을 포함하는 탄소수 1(C₁) 내지 4(C₄)의 알코올 용매로 추출한 추출물을 포함하는, 항산화 활성 증진용 화장료 조성물을 제공한다.

구체적으로, 본 발명의 수수 도정부산물의 추출물은 항산화 활성의 증진을 목적으로 화장료 조성물에 첨가될 수 있다.

본 발명에 의한 화장료 조성물은 당업계에서 이용되는 다양한 제형으로 제조될 수 있다. 화장료 제형의 예로써 용액, 현탁액, 유탁액, 페이스트, 젤, 크림, 로션, 파우더, 비누, 계면활성제-함유 클린싱, 오일, 분말 파운데이션, 유탁액 파운데이션, 왁스 파운데이션 및 스프레이 등으로 제형화될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 보다 상세하게 본 발명의 화장료 조성물은 유연 화장수, 영양 화장수, 영양 크림, 마사지 크림, 에센스, 아이 크림, 클렌징 크림, 클렌징 폼, 클렌징 워터, 팩, 스프레이 또는 파우더의 제형으로 제조될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 그 밖에 피부 점착 제형을 갖는 것을 특징으로 하는 화장료 조성물이면 어느 것이든 본 발명의 화장료 제형으로 제조될 수 있다.

본 발명의 제형이 페이스트, 크림 또는 겔인 경우에는 담체 성분으로서 동물성유, 식물성유, 왁스, 파라핀, 전분, 트라칸트, 셀룰로오스 유도체, 폴리에틸렌 글리콜, 실리콘, 벤토나이트, 실리카, 탈크 또는 산화아연 등이 이용될 수 있다.

본 발명의 제형이 파우더 또는 스프레이인 경우에는 담체 성분으로서 락토스, 탈크, 실리카, 알루미늄 히드록시드, 칼슘 실리케이트 또는 폴리아미드 파우더가 이용될 수 있고, 특히 스프레이인 경우에는 추가적으로 클로로플루오르히드로카본, 프로판/부탄 또는 디메틸 에테르와 같은 추진체를 포함할 수 있다.

본 발명의 제형이 용액 또는 유탄액인 경우에는 담체 성분으로서 용매, 용해화제 또는 유탁화제가 이용되고, 예컨대 물, 에탄올, 이소프로판올, 에틸 카보네이트, 에틸 아세테이트, 벤질 알코올, 벤질 벤조에이트, 프로필렌 글리콜, 1,3-부틸글리콜오일, 글리세롤 지방족 에스테르, 폴리에틸렌 글리콜 또는 소르비탄의 지방산 에스테르가 있다.

본 발명의 제형이 현탁액인 경우에는 담체 성분으로서 지방족 알코올 설페이트, 지방족 알코올 에테르 설페이트, 설포숙신산 모노에스테르, 이세티오네이트, 이미다졸리늄 유도체, 메틸타우레이트, 사르코시네이트, 지방산 아미드 에테르 설페이트, 알킬아미도베타인, 지방족 알코올, 지방산 글리세리드, 지방산 디에탄올아미드, 식물성 유, 라놀린 유도체 또는 에톡실화 글리세롤 지방산 에스테르 등이 이용될 수 있다.

본 발명은 수수의 도정과정에서 발생하는 수수 과피와 종피로부터 천연색소를 함유하는 추출물의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 제조방법에 의한 수수의 도정부산물 추출물은 수수 종자에 비하여 현저한 다량의 천연색소와 페놀성 화합물을 함유하므로, 항산화 활성을 갖는 조성물로의 활용이 가능하다.

이하, 본 발명을 하기 예에 의해 상세히 설명한다. 다만, 하기 예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 하기 예에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다.

실시예 1: 수수 도정부산물 추출물의 제조

수수(Sorghum bicolor Moench)의 도정부산물인 과피 및 종피의 추출물은 하기와 같은 과정으로 제조하였다.

구체적으로, 수수 도정시 발생하는 부산물인 과피 및 종피를 망에 넣어 건조 후 100 메쉬로 분쇄하여 추출 시료로 사용하였다. 1g의 분말 시료에 메탄올과 에탄올, 염산(HCl)을 0.5%(v/v) 함유한 메탄올, 70% 에탄올(v/v, vol %), 각 용매 20㎖를 가하여 상온에서 1일 동안 왕복 진탕 추출하였다. 추출한 시료는 여과지로 여과한 다음, 진공회전농축기를 이용하여 감압 하에 농축하여 추출물을 얻었다.

실시예 2: 용매에 따른 수수 도정부산물의 조추출물 함량분석

수수 도정부산물을 여러 종류의 용매를 사용하여 조추출물을 제조함으로써 용매에 따른 추출율을 확인하였고, 이를 측정한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

그 결과, 수수 과피는 HCl이 함유된 메탄올 용매에서 14.2%의 추출량을 보인 반면, 수수 종피는 HCl이 함유된 메탄올 용매를 제외하고, 다른 용매를 사용하였을 경우에 조추출물 양은 가장 많음을 보였으며, 에탄올 추출물에서는 32.6%가 추출됨을 확인하였다.

추출용매	도정 부산물 추출율(%)		종자 추출율(%)
추출용매	과피 추출율(%)	종피 추출율(%)	종자 추출율(%)
MeOH	4.6	19.9	5.1
MeOH(0.5%(v/v) HCl)	14.2	12.7	15.4
EtOH	3.8	32.6	4.7
70% EtOH	7.0	15.7	6.9

실시예 3: 용매에 따른 수수 도정부산물의 폴리페놀 함량분석

폴리페놀의 함량분석을 위하여, 각 용매별(MeOH, MeOH(0.5%(v/v) HCl, EtOH, 70% EtOH) 추출물 10 ㎕ 에 2% Na₂CO₃ 200 ㎕를 가하고 3분간 방치한 후 50% Folin-Ciocalteu 10 ㎕ 첨가하였다. 2% Na₂CO₃ 용액을 가한 30분 후, 750 nm에서 spectrophotometer로 흡광도를 측정하였고, gallic acid로 검량선을 작성 한 후 시료 g중의 mg gallic acid로 표시하였다.

천연색소를 주성분으로 하는 폴리페놀의 추출량을 하기 표 2에 나타내었다.

하기 표 2에 나타낸 바와 같이, 수수 종피가 모든 용매에서 폴리페놀 함량이 가장 많음을 보였고, 수수 과피는 종자에 비해서 용매로 메탄올을 사용한 경우를 제외하고는 폴리페놀 추출량이 높음을 보였다.

추출용매	도정 부산물의 폴리페놀 함량(mg/g)＊		종자(mg/g)
추출용매	과피(mg/g)	종피(mg/g)	종자(mg/g)
MeOH	10.23 ± 0.35	29.43 ± 0.36	12.93 ± 0.41
MeOH(0.5%(v/v) HCl)	15.96 ± 0.89	26.81 ± 0.02	13.44 ± 0.02
EtOH	17.35 ± 0.97	27.19 ± 0.14	11.83 ± 0.13
70% EtOH	13.52 ± 0.39	29.74 ± 0.17	14.45 ± 0.03

＊상기 폴리페놀의 함량(mg/g)은 과피, 종피 또는 종자의 분쇄가루 1g을 20㎖의 용매로 추출하였을 때의 폴리페놀 화합물의 함량(mg)을 기재한 것이다.

실시예 4: 수수 도정부산물의 천연색소 함량분석

수수 도정부산물의 0.5% HCl을 함유하는 메탄올 추출물과 수수 종자의 0.5% HCl을 함유하는 메탄올 추출물의 천연색소(루테올리니딘, 아피게니니딘, 루테오린 및 아피게닌)의 함량을 하기와 같은 방법으로 측정하였고, 그 결과를 표 3에 나타내었다.

본 발명에서 천연색소 함량은 고속액체크로마토그래피에 의한 정량 방법을 통하여 분석되었다. 구체적으로, 분리한 화합물을 200 ㎍/㎖로 메탄올에 녹여서 농도별로 희석하여 조제하여 검량선을 작성함으로써 표준용액을 제조하였고, 이어서 각 분쇄 시료 1g을 용매별로 20 ㎖ 로 24시간 진탕 추출하여 0.2 ㎛ 필터로 여과하여 분석 컬럼에 2 ㎕ 주입하여 시험용액을 제조하였다. 크로마토그래피의 분석 조건으로는 UHPLC (Ultra-hiperformance Liquid Chromatography)를 이용하여 reversphase-C18 컬럼을 사용하였으며, 이동상으로는 0.1% TFA(trifluoroacetic acid) in water 와 acetonitrile, 검출기 파장은 254 nm를 사용하였다.

그 결과, 하기 표 3에 나타낸 바와 같이 루테올리니딘 색소의 경우, 종자에는 4.9 mg/100g 포함되어 있는 것에 비해, 종피는 11.6 mg/100g, 과피는 32.5 mg/100g으로 수수 과피에 현저히 많이 함유되어 있는 결과를 보였다. 반면 아피게니니딘 색소는 종피와 과피에서 비슷한 함량으로 추출되었고, 루테오린의 경우, 수수 종자에서는 2.2 mg/100g, 수수 종피에서는 9.4 mg/100g의 함유량을 보인 반면, 수수 과피에서 32.0 mg/100g을 보임으로써 수수 도정부산물에 많은 양의 색소가 함유되어 있는 결과를 나타내었다. 아피게닌의 경우, 수수 과피에서 176.6 mg/100g 추출되어, 종자의 5.3 mg/100g과 종피의 9.4 mg/100g에 비해 함량이 가장 많음을 보였다. 색소 전체의 함량에서도 종자는 121.9 mg/100g, 수수 종피는 121.5 mg/100g의 함량을 나타낸 것에 반하여, 수수 과피는 329.2 mg/100g의 함량을 나타내어, 종자 및 종피에 비하여 2배 이상 추출됨을 확인하였다.

천연색소	천연색소 함량(mg/100g)
	수수 도정부산물		종자
	과피	종피	종자
루테올리니딘 (Luteolinidin)	32.5	11.6	4.9
아피게니니딘 (Apigeninidin)	88.1	80.0	109.5
루테올린(Luteolin)	32.0	9.4	2.2
아피게닌(Apigenin)	176.6	20.5	5.3
전체(Total)	329.2 ± 7.0	121.5 ± 9.3	121.9 ± 1.0

실시예 5: 용매에 따른 수수 도정부산물의 천연색소 함량분석

실시예 5-1: 용매에 따른 수수 과피의 천연색소 함량분석

추출용매에 따른 수수 과피의 천연색소 함량을 분석한 결과는 표 4에 나타낸 것과 같다.

표 4에 나타낸 바와 같이, 천연색소 함량의 경우 70%(v/v) 에탄올에서 총 함량이 가장 낮은 것으로 나타났고, 에탄올, 메탄올, 0.5%(v/v) HCl을 함유한 메탄올 순으로 그 함량이 증가함을 보여 수수 과피의 색소 추출에는 0.5% HCl을 함유한 메탄올이 가장 적합함을 보였다.

천연색소	추출용매에 따른 수수 과피의 천연색소 함량(mg/100g)
천연색소	MeOH(0.5% (v/v) HCl)	MeOH	EtOH	70% EtOH
루테올리니딘 (Luteolinidin)	32.5 ± 1.5	16.1 ± 0.3	11.8 ± 0.1	8.6 ± 0.2
아피게니니딘 (Apigeninidin)	88.1 ± 2.3	42.7 ± 0.8	43.3 ± 0.5	18.6 ± 0.2
루테오린 (Luteolin)	32.0 ± 3.3	20.2 ± 0.1	18.5 ± 0.7	22.9 ± 1.1
아피게닌 (Apigenin)	176.6 ± 3.5	204.2 ± 7.4	193.4 ± 4.5	193.2 ± 3.0
전체(Total)	329.2 ± 7.0	283.2 ± 7.0	266.9 ± 5.5	243.3 ± 3.9

실시예 5-2: 용매에 따른 수수 종피의 천연색소 함량분석

추출용매에 따른 수수 종피의 천연색소 함량을 분석한 결과는 표 5에 나타낸 것과 같았다.

표 5에 나타낸 바와 같이, 색소가 추출되는 양은 과피와 같은 경향으로 에탄올에 비해 메탄올에서의 천연색소 함량이 더 좋았고, 특히나 HCl(0.5%(v/v))을 함유한 메탄올로 추출할 경우의 천연색소 함량이 타 용매를 사용하였을 경우보다, 2배 이상 증가함을 보였다.

천연색소	추출용매에 따른 수수 종피의 천연색소 함량(mg/100g)
천연색소	MeOH(0.5%(v/v) HCl)	MeOH	EtOH	70% EtOH
루테올리니딘 (Luteolinidin)	11.6 ± 1.6	10.9 ± 0.7	4.6 ± 0.4	12.0 ± 0.4
아피게니니딘 (Apigeninidin)	80.0 ± 5.5	31.9 ± 0.7	31.6 ± 0.5	13.9 ± 1.2
루테오린 (Luteolin)	9.4 ± 0.2	5.7 ± 0.2	3.1 ± 0.1	6.8 ± 0.2
아피게닌 (Apigenin)	20.5 ± 2.3	8.4 ± 2.2	4.6 ± 0.6	12.7 ± 0.6
전체(Total)	121.5 ± 9.3	56.9 ± 3.1	44.0 ± 0.2	45.3 ± 2.7

실시예 6: 수수 도정부산물 추출물의 세포독성 검정

본 발명에 사용된 수수 도정부산물 추출물의 생리활성 평가를 위한 적정 농도를 결정하기 위해 수수 과피 추출물을 각각 0, 50, 100, 200 및 400 ppm의 농도로 배지에 분산시켜 섬유아세포(1×10⁵ 세포수)를 배양한 배지에 처리하였고, 24시간 처리 후 살아남는 세포를 MTS ((3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-5-(3-carboxymethoxyphenyl)-2-(4-sulfophenyl)-2H-tetrazolium)로 분석하여 세포독성 여부를 평가하였다.

세포독성 평가 결과, 표 6과 같이 200 ppm 농도까지는 독성이 관찰되지 않아 항산화 활성과 항염증 활성 측정을 위한 적정 농도는 200 ppm 이하임을 확인하였다. 반면, 1%의 염산을 함유한 메탄올을 추출용매로 사용했을 경우의 추출물은 400 ppm에서도 세포 독성을 보이지 않음을 확인하였다.

추출용매	수수 도정부산물 추출물의 처리농도에 따른 세포 생존률(%)
추출용매	0 ppm	50 ppm	100 ppm	200 ppm	400 ppm
MeOH	100.0	100.0	100.0	69.1	25.7
MeOH(1.0%(v/v) HCl)	100.0	100.0	100.0	99.5	100.0
EtOH	100.0	100.0	90.3	96.3	28.0
70% EtOH	100.0	100.0	99.2	100.0	28.8

실시예 7: 수수 도정부산물 추출물의 항산화활성 검정

수수 도정부산물 추출물의 항산화활성 검정을 위해서 ABTS 라디칼 소거능 검정법을 이용하여 평가하였다. 구체적으로, 시료 용액 10㎕ 에 ABTS (2,2'-azinobis-(3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid)) 용액 200㎕ 첨가하여 10초간 진탕하고 30분 반응시킨 뒤, 735 nm에서 분광광도계로 흡광도를 측정하였다.

그 결과, ABTS 라디칼 소거능 검정법을 이용한 추출용매에 따른 추출물의 항산화활성 검정 결과는 표 7에 나타낸 것과 같이 추출용매의 종류에 상관없이 수수 종피의 추출물의 항산화활성이 종자 또는 수수 과피의 추출물보다 우수함을 확인하였다.

추출용매	ABTs 라디칼 소거능 검정법을 이용한 항산화활성(IC₅₀, ㎍/㎖)
	도정 부산물		종자
	과피	종피	종자
MeOH	19.89 ± 0.03	6.82 ± 0.42	29.62 ± 1.80
MeOH(0.5%(v/v) HCl)	26.15 ± 0.01	10.41 ± 0.98	23.23 ± 0.50
EtOH	27.02 ± 0.80	9.17 ± 0.41	27.72 ± 6.22
70% EtOH	25.41 ± 0.37	6.31 ± 0.10	23.04 ± 0.66

실시예 8: 수수 도정부산물 추출물의 NO 생성 억제활성 평가

수수 도정부산물 추출물의 항염활성은 염증 발생에 관여하는 NO(nitric oxide)의 생성 억제율의 비교를 통해 분석하였다. 구체적으로, Raw 264.7 cell을 1×10⁶ 개로 96 well plate에 24시간 배양하였고, 여기에 LPS(lipopolyshacchride)를 처리하고, 각 추출물과 분리 화합물은 농도별로 처리 후 24시간 배양하였다. 이후 배지를 Griess reagent (1% sulfanilamide and 0.1% N-[1-naphtyl]-ethylenediamine dihydrochloride in 5% phosphric acid)과 동량 섞어 540nm 에서 흡광도를 측정하였다.

그 결과, 수수의 천연 색소 중 항염증에 관여하는 에피게닌의 함량이 가장 많은 수수 과피의 추출물이 50 ppm의 처리농도에서 NO 생성을 56.4% 억제하는 결과를 나타내어, 우수한 항염활성을 보였으며, 다음으로 수수 종피 추출물이 18.7%의 NO 생성 억제율을 나타내었고, 종자 추출물이 11.5%의 가장 낮은 NO 생성 억제율을 나타내었다.

MeOH (0.5%(v/v) HCl), 50ppm	과피	종피	종자	Apigenin (IC₅₀, mM)	Apigeninidin (IC₅₀, mM)
NO생성 억제율(%)	56.4	18.7	11.5	33.9	> 200

이상의 설명으로부터, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

수수(sorghum bicolor)의 도정부산물인 과피, 종피 또는 둘 다를, 산을 함유하는 탄소수 1(C₁) 내지 4(C₄)의 알코올 용매로 추출하는 단계를 포함하는, 수수 도정부산물 추출물의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 산은 염산, 시트르산, 아세트산 및 말산으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것인 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 산은 염산인 제조방법.
제3항에 있어서, 상기 염산은 용매 내에 0.1 내지 1.0 (v/v)% 농도로 존재하는 것인 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 알코올 용매는 메탄올 또는 에탄올인 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 산을 함유하는 탄소수 1(C₁) 내지 4(C₄)의 알코올 용매의 pH는 2 내지 6인 것인 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 수수는 황금찰수수인 것인 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 추출물은 루테오리니딘(luteolinidin), 아피게니니딘(apigeninidin), 루테오린(luteolin) 및 아피게닌(apigenin)을 함유하는 것인 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 추출물은 항산화 활성 및 항염증 활성을 가지는 것인 제조방법.
(a) 수수(sorghum bicolor)의 도정부산물인 과피, 종피 또는 둘 다를, 산을 포함하는 탄소수 1(C₁) 내지 4(C₄)의 알코올 용매로 추출하는 단계; 및
(b) 상기 (a) 단계에서 추출한, 수수 도정부산물의 추출물로부터 플라보노이드 색소를 분리하는 단계를 포함하는, 플라보노이드 색소를 추출하는 방법.
제10항에 있어서, 상기 플라보노이드 색소는 루테오리니딘(luteolinidin), 아피게니니딘(apigeninidin), 루테오린(luteolin) 또는 아피게닌(apigenin)인 것인 방법.
수수(sorghum bicolor)의 도정부산물인 과피, 종피 또는 둘 다를, 산을 포함하는 탄소수 1(C₁) 내지 4(C₄)의 알코올 용매로 추출한 추출물을 포함하는, 항산화 및 항염증 활성 증진용 식품 조성물.
수수(sorghum bicolor)의 도정부산물인 과피, 종피 또는 둘 다를, 산을 포함하는 탄소수 1(C₁) 내지 4(C₄)의 알코올 용매로 추출한 추출물을 포함하는, 항산화 및 항염증 활성 증진용 화장료 조성물.