KR20150142958A - 진세노사이드 함량이 높은 발효팽화삼의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인삼을 준비하는 단계; 상기 인삼에 유산균을 처리하고 배양하여 발효삼을 제조하는 단계; 및 상기 발효삼을 팽화시켜 발효팽화삼을 제조하는 단계를 포함하는, 발효팽화삼의 제조 방법에 대한 것이다.

Description

진세노사이드 함량이 높은 발효팽화삼의 제조 방법{A PREPARATION METHOD OF FERMENTED AND PUFFED GINSENG HAVING HIGH GINSENOSIDE CONTENTS}

본 발명은 진세노사이드 함량이 높은 발효팽화삼의 제조 방법에 대한 것이다.

인삼은 식물학적으로 오가과(Araliaceae), 인삼속(Panax)에 속하는 식물을 말하며 뿌리를 약용으로 이용하고 있다. 인삼은 한국과 중국을 비롯한 동양에서 오랫동안 이용된 약초로서 소련의 과학자 C. A. Meyer가 1843년에 만병을 치료한다는 뜻으로 학명을 Panax ginseng C. A. Meyer라고 명명하였다(김희규, 김기연, 차창준. (2007) Ginsenoside 전환이 가능한 인삼 발효 미생물의 선별. The Korean Journal of Microbiology, 43, 142-146.).

인삼은 수천 년간 사용되어져 온 대표적인 약용식물로서 세계적으로 자연 건강식품으로 각광 받고 있으며, 약리효능이 과학적으로 입증됨에 따라 한방 뿐 아니라 현대의학에서도 의약품 및 기능성 식품으로 그 수요가 증가하고 있다. 백삼은 원료수삼의 표피를 벗기거나 그대로 일광 건조 또는 열풍 건조하여 제조한 것으로, 외형적 가공형태에 따라 직삼, 반곡삼, 곡삼으로 구분된다. 홍삼은 수삼을 장기간 저장할 목적으로 증숙하여 인삼의 전분을 호화시켜 건조한 것으로 이러한 수치과정을 거치면서 수삼 또는 백삼과는 다른 유효 성분들이 생성된다고 알려져 있다.

그 동안 주로 수삼, 백삼, 홍삼상태로 건강식품으로 사용되어오던 인삼이 새로운 포제방법에 따라서 효능이 달라지면서 새로운 가공방법이 많이 나타났는데 주로 열처리, 산처리, 효소 처리 등에 의하여 인삼, 홍삼제품 등이 제조되어 맞춤형 제품 등이 출시되고 있다.

본 발명자들은 진세노사이드 함량이 높은 가공인삼의 제조 방법을 연구하던 중 인삼을 발효시킨 후 팽화시킬 경우 추출 수율이 높고 폴리페놀 함량 및 유용한 진세노사이드 사이드들의 함량이 높아지는 것을 발견하고 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 추출 수율이 높고 폴리페놀 함량 및 유용한 진세노사이드들의 함량이 높은 가공인삼을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

인삼을 준비하는 단계;

상기 인삼에 유산균을 처리하고 배양하여 발효삼을 제조하는 단계;

상기 발효삼을 팽화시켜 발효팽화삼을 제조하는 단계를 포함하는,

발효팽화삼의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 발효팽화삼은 용매로 추출 시 추출 수율이 높을 뿐 아니라, 발효팽화삼 내 폴리페놀 함량 및 유용한 진세노사이드 사이드들의 함량이 높은 특징이 있다.

도 1은 인삼의 가공 방법에 따른 가공인삼의 에탄올 추출물의 건조 중량 차이를 보여준다.
도 2는 가공인삼 내 총 당 및 환원당 함량을 나타낸다.
도 3은 가공인삼 내 산성당 및 폴리페놀 함량을 나타낸다.
도 4는 가공인삼 내 총 진세노사이드 및 진세노사이드 메타볼라이트의 함량을 나타낸다.
도 5는 가공인삼의 DPPH 라디칼 소거능을 나타낸다.
도 6은 가공인삼의 ABTS 라디칼 소거능을 나타낸다.
도 7은 유산균에 따른 발효팽화삼 내 총 진세노사이드 및 진세노사이드 메타볼라이트의 함량을 나타낸다.
도 8은 유산균에 따른 발효팽화삼 내 진세노사이드 함량 차이를 나타낸다.

본 발명은,

인삼을 준비하는 단계;

상기 인삼에 유산균을 처리하고 배양하여 발효삼을 제조하는 단계;

상기 발효삼을 팽화시켜 발효팽화삼을 제조하는 단계를 포함하는,

발효팽화삼의 제조 방법에 대한 것이다.

또한 본 발명은 본 발명의 발효팽화삼을 포함하는 식품 조성물에 대한 것이다.

또한 본 발명은 본 발명의 발효팽화삼을 포함하는 화장료 조성물에 대한 것이다.

이하, 본 발명을 자세히 설명한다.

인삼

본 발명의 인삼은 홍삼 등을 비롯한 가공인삼의 제조에 일반적으로 사용되는 인삼이면 되고, 그 종류가 특별히 제한되지는 않는다. 예컨대, 본 발명의 인삼은 수삼, 백삼, 장뇌삼 등이 될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 인삼은 인삼의 뿌리 어느 부분을 사용하여도 무방하다. 예컨대 본 발명의 인삼은 본삼 또는 미삼일 수 있으며, 본삼 및 미삼을 함께 사용할 수도 있다.

유산균

본 발명의 유산균은 락토바실러스인 것이 바람직하며, 예컨대, 락토바실러스 플라티눔(L. platinum), 락토바실러스 카세이(L. casei), 락토바실러스 불가리스(L. bulgaris), 락토바실러스 액시도필러스(L. acidophilus) 또는 락토바실러스 써모필루스(L. thermophilus) 등이 될 수 있고, 바람직하게는 락토바실러스 플라티눔이다.

배양

본 발명의 배양은 일반적인 배양이면 되고 배양 방법이 특별히 제한되는 것은 아니다. 그러나 유산균의 배양액에 인삼을 침지하여 수행하는 것이 균일하고 충분한 배양에 바람직하다. 배양은 진세노사이드 함량이 충분히 증진될 수 있는 기간이면 되고, 특별히 배양 기간이 제한되는 것은 아니다. 그러나 발효 효율을 고려할 때, 본 발명의 배양은 10시간~5일간 수행되는 것이 바람직하다. 이는 발효를 위한 균주가 충분히 증식하기 위하여 10시간 이상이 걸리고, 5 일 이상 배양하는 것보다는 팽화 공정을 하는 것이 진세노사이드 함량 증가 등에 더 효과적이기 때문이다. 그러나 이는 발효 효율 및 경제성을 고려한 것이어서 10시간~5일 외 기간 동안 발효시킨다고 하더라도 본 발명의 범위를 벗어나는 것은 아니다.

팽화

본 발명의 팽화는 3~15 kgf/cm²로 수행하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 5~13 kgf/cm²로 수행한다. 그러나 이는 공정의 편의성 및 효율을 고려한 것인바, 상기 압력 범위를 벗어난다고 하더라도 본 발명의 범위를 벗어나는 것은 아니다.

발효팽화삼

본 발명의 발효팽화삼은 인삼을 팽화시킨 후 발효 공정을 수행한 팽화발효삼보다 용매로 추출 시 추출 효율이 높다. 또한 본 발명의 발효팽화삼은 인삼을 팽화시킨 후 발효 공정을 수행한 팽화발효삼보다 삼 내 폴리페놀 함량, 총 당 함량 및 환원당 함량이 높다.

한편, 본 발명의 발효 팽화삼은 발효삼에 비하여 총 진세노사이드 함량 및 진세노사이드 메타볼라이트 함량, Rh1, Rg2 및 Rg3 함량이 증가된 특징이 있다. 또한 본 발명의 발효 팽화 발효삼에 비하여 용매 추출 시 추출 수율이 높다.

즉, 본 발명의 발효팽화삼은 인삼을 발효한 후 팽화하는 순서로 인삼을 가공함으로써, 삼 내 유용한 성분들의 함량을 증진시킬 뿐 아니라, 발효팽화삼을 용매 추출 시 추출 수율도 높일 수 있는 것이다.

식품 조성물

본 발명의 식품은 건강보조식품, 건강기능식품, 기능성 식품 등이나 이에 제한되는 것은 아니며, 천연식품, 가공식품, 일반적인 식자재 등에 본 발명의 발효팽화삼을 첨가하는 것도 포함된다.

본 발명의 발효팽화삼을 포함하는 식품 조성물은, 상기 발효팽화삼을 그대로 첨가하거나 다른 식품 또는 식품 조성물과 함께 사용될 수 있으며, 통상적인 방법에 따라 적절하게 사용될 수 있다. 유효 성분의 혼합양은 그의 사용 목적(예방, 개선 또는 치료적 처치)에 따라 적절하게 결정될 수 있다. 일반적으로, 본 발명의 발효팽화삼은, 식품 또는 음료의 제조 시에 식품 또는 음료의 원료 100 중량부에 대하여 0.1 내지 90 중량부, 바람직하게는 1 내지 60 중량부 첨가될 수 있다.

상기 식품의 종류에는 특별한 제한은 없다. 상기 발효팽화삼을 포함하는 식품 조성물은 정제, 경질 또는 연질 캅셀제, 액제, 현탁제 등과 같은 경구투여용 제제의 형태로 이용될 수 있으며, 이들 제제는 허용 가능한 통상의 담체, 예를 들어 경구투여용 제제의 경우에는 부형제, 결합제, 붕해제, 활택제, 가용화제, 현탁화제, 보존제 또는 증량제 등을 사용하여 조제할 수 있다.

상기 발효팽화삼을 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, 알콜 음료 및 비타민 복합제, 기타 영양제 등을 들 수 있으나 이들 종류의 식품으로 제한되는 것은 아니다.

화장료 조성물

본 발명의 화장료 조성물은, 당업계의 통상적으로 제조되는 어떠한 제형에도 제조될 수 있으며 용액, 현탁액, 유탁액, 페이스트, 젤, 크림, 로션, 파우더, 비누, 계면활성제-함유 클렌징, 오일, 분말 파운데이션, 유탁액 파운데이션, 왁스 파운데이션 및 스프레이 등으로 제형화될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한 본 발명의 화장료 조성물은 유연화장수, 영양화장수, 영양크림, 마사지크림, 에센스, 아이크림, 클렌징크림, 클렌징폼, 클렌징워터, 팩, 스프레이 또는 파우더 제형으로 제조될 수도 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들 및 실험예을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들 및 실험예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들 및 실험예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

<재료 및 방법>

백삼은 시중에서 판매되는 4년근 이상을 구입하여 사용하였다.

진세노사이드 분석

HPLC분석을 위해 시료는 다음과 같이 전처리 하였다. Sep-Pak® Plus C18 cartridges(Waters corp. USA)를 사용하였다. 카트리지를 사용하기 전 5 mL methanol과 5mL water로 흘려주어 세척 및 활성화를 하였다. 그 후 각 시료를 4mL 씩 로딩한 후 5mL water, 5mL 30% methanol in water로 흘려 주었다. 마지막 카트리지 내의 잔여 물질을 methanol 5mL로 받아 질소 퍼징기를 이용하여 60℃에서 용매를 모두 날려주었다. 그 후 메탄올로 최종 부피 200 ul가 되도록 하여 0.45 um PolyvinylidieneFluoride (PVDF) syringe 필터로 여과한 후 분석을 진행 하였다. 시료인 인삼 에탄올 추출물의 진세노사이드(ginsenoside) 분석은 high-performance liquid chromatography(HPLC, Agilent, USA)을 사용하여 수행하였다. Detector는 Agilent사의 agilent technology 1260 infinity를 사용하여 파장 203nm을 사용하였다. Column은 IMtakt사 Cadenza CD-C18(3 um, 4.6mm × 75mm ID)을 사용하였고, 유속은 1.3 mL/min, 컬럼 온도는 40 ℃, 주입량은 5 ul로 설정 하여 분석하였다. 이동상 용매는 acetonitrile(ACN)을 사용하였다. 용매구배(solvent gradient) 조성은(solvent A, 10% ACN in water; solvent B, 90% ACN in water) 90% A / 10% B 0min, 79% A / 21% B 22min, 78% A / 22% B 25min, 78% A / 22% B 35min, 77% A / 23% B 36min, 77% A / 23% B 40min, 76% A / 24% B 41min, 76% A / 24% B 45min, 63% A / 37% B 53min, 55% A / 45% B 61min, 54% A / 46% B 66min, 52% A / 48% B 73min, 89% A / 11 % B 77min, 89% A / 11% B 85 min 으로 하였다. 표준물질로는 Ginsenoside Rg1, Re, Rf, Rh1(s), Rg2(s), Rg2(r), Rb1, Rc, Rb2, Rd, F2, Rg3(s), Rg3(r), CK, Rg5, Rk1, Rh2(s), Rh2(r) 이상 총 18가지 표준물질을 사용하였고, 각 표준물질의 외부 표준법(external standard method)을 이용하여 함량을 정량하였다.

성분 변화 분석

총당 분석은 하기와 같이 수행하였다. 먼저, Dubois(Dubois M, Gilles KA, Hamilton JK, Rebers P, Smith F (1956) Colorimetric method for determination of sugars and related substances. Analytical chemistry, 28(3), 350-356)의 방법을 변형하여 시료 200 uL과 5%(v/v) 페놀 용액을 섞은 다음 95% 황산을 1 mL을 첨가하였다. 그 후 이를 20분간 상온에 방치하였다. 490 nm에서 흡광도를 측정하였으며 표준물질로는 글루코스(glucose)를 이용하였다.

환원당 분석은 하기와 같이 수행하였다. Miller(Miller G L (1959) Use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing sugar. Analytical chemistry, 31(3), 426-428)의 방법을 변형하여 시료 1 mL에 DNS (3,5-dinitrosalicylic acid) 시약 3 mL을 test tube에 넣고 끓는 물에서 5분간 가열하였다. 그리고 이를 냉각한 뒤에 540 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로는 글루코스를 이용하였다.

우론산(Uronic acid) 분석은 하기와 같이 수행하였다. Blumenkrantz(Blumenkrantz N, Asboe-Hansen G (1973) New method for quantitative determination of uronic acids. Analytical biochemistry, 54(2), 484-489)의 방법을 이용하여 1.2 mL sodium tetraborate (0.0125M in H2SO4)에 200 uL의 시료를 넣고 끓는 물에서 5분간 반응을 하고 식힌 뒤 m-hydroxydiphenyl 용액 (0.15% in 0.5% NaOH)을 20 uL 첨가하여 520 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로는 갈락투론산(galacturonic acid)를 이용하였다.

총 폴리페놀 함량은 하기와 같이 측정하였다. Singleton의 방법(Singleton VL, Orthofer R, Lamuela-Raventos RM (1999) Analysis of total phenols and other oxidation substrates and antioxidants by means of folin-ciocalteu reagent. Methods in enzymology, 299, 152-178)을 변형하여 증류수 800 uL에 시료 10 uL를 넣고 0.9 N Folin-Ciocalteu reagent 50 uL, 20% sodium carbonate solution 150 uL와 각각 섞은 다음 2시간 동안 암소에 방치하였다. 이는 Folin-Ciocalteu reagent가 추출액의 폴리페놀성 화합물에 의해 환원된 결과 몰리브덴 청색으로 발색하는 것을 이용한 것으로 반응액의 흡광도는 750 nm에서 측정하였다. 표준물질로 갈산(gallic acid)를 희석하여 사용하였으며, 검량선 작성 후 총 폴리페놀성 화합물 함량은 시료 1 g중 mg gallic acid equivalent (GAE)로 나타내었다.

라디칼 소거능 측정

ABTS 라디칼 소거능은 하기와 같이 측정하였다. Re 등의 방법(Re R, Pellegrini N, Proteggente A, Pannala A, Yang M, Rice-Evans C (1999) Antioxidant activity applying an improved ABTS radical cation decolorization assay. Free Radical Biology and Medicine, 26(9), 1231-1237)을 이용하여 7 mM ABTS(2,2'-azino-bis-3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid, Sigma-Aldrich) 용액에 2.45 mM potassium persulfate를 첨가하여 암소에서 12-16시간 방치한 후 414 nm에서 흡광도가 1.4-1.5가 되도록 증류수로 희석시킨 ABTS reagent 용액 200 uL에 시료 10 uL을 60분간 반응시킨 후 414 nm에서 흡광도를 측정하였다. 단위는 라디칼을 50% 저하시키는 시료의 농도인 Half maximal inhibitory concentration (IC50)로 나타내었다.

DPPH 라디칼 소거능은 하기와 같이 측정하였다. Cheung의 방법(Cheung L, Cheung PC, Ooi VE (2003) Antioxidant activity and total phenolics of edible mushroom extracts. Food Chemistry, 81(2), 249-255)를 변형하여 DPPH (1,1-diphenyl-2-picryl hydrazyl, Sigma-Aldrich)을 에탄올에 용해시킨 0.2 mM DPPH 용액 100 uL와 시료 100 uL을 30분간 반응시킨 후 520 nm에서 흡광도를 측정하였다. 단위는 라디칼을 50% 저하시키는 시료의 농도인 Half maximal inhibitory concentration (IC50)로 나타내었다.

<비교예들 및 실시예들의 제조>

비교예 1

시판되는 건조 백삼을 분쇄하여 고운 분말상으로 만들었다. 상기 분말에 70% 에탄올 300 mL을 가하여 90℃에서 2시간 환류추출 후 3,000 rpm에서 30분 동안 원심분리하였다. 원심분리한 후 상징액을 분리하고, 이 과정을 2 번 반복하였다. 상징액을 모아 100 mL이 되도록 감압농축하여 나온 결과물을 비교예 1로 이용하였다.

비교예 2

시판되는 건조 백삼을 7 kgf/cm²에서 팽화하여 팽화삼을 제조하였다. 상기 팽화삼을 건조한 후 분쇄하여 고운 분말상으로 만들었다. 상기 분말을 이용한 점을 제외하고는 비교예 1과 같은 방법으로 에탄올 추출을 하여 감압농축된 결과물을 비교예 2로 이용하였다.

비교예 3

시판되는 건조 백삼을 10 kgf/cm²에서 팽화하여 팽화삼을 제조하였다. 상기 팽화삼을 건조한 후 분쇄하여 고운 분말상으로 만들었다. 상기 분말을 이용한 점을 제외하고는 비교예 1과 같은 방법으로 에탄올 추출을 하여 감압농축된 결과물을 비교예 3으로 이용하였다.

비교예 4

시판되는 건조 백삼을 7 kgf/cm²에서 팽화하여 팽화삼을 제조하였다.

한편, MRS 배지를 이용하여 Lactobacillus plantanum M2를 전배양하였다. MRS 100 ml에 L. plantanum M2를 접종하여 37 ℃에서 24시간 배양하여 전배양액을 얻었다. 본 배양은 하기와 같이 수행하였다. 먼저 MRS 25.7 g, glucose 9.3 g, peptone 4.66 g, yeast extract 2.32g, sodium citrate 0.932 g, magnesium sulfate 0.05 g, maganese(Ⅱ) sulfate 0.0023 g (1 L기준)을 사용하여 5 L 액체배지를 준비하고, pH 6.0로 조정하여 autoclave하였다. Autoclave 후 전배양액 100 mL를 가하여 37℃에서 36시간 배양하여 배양액을 얻었다.

상기 배양액 5 L에 상기 팽화삼 250 g을 가하여 37 ℃에서, 36 시간 동안 방치하였다. 36 시간 후 삼만 꺼내 건조하여 팽화발효삼을 제조하였다.

상기 팽화발효삼을 건조한 후 분쇄하여 고운 분말상으로 만들었다. 상기 분말을 이용한 점을 제외하고는 비교예 1과 같은 방법으로 에탄올 추출을 하여 감압농축된 결과물을 비교예 4로 이용하였다.

비교예 5

시판되는 건조 백삼을 10kgf/cm²에서 팽화하여 팽화삼을 제조하였다.

상기 팽화삼을 이용한 것을 제외하고는 비교예 4와 동일한 방법으로 발효를 수행하여 팽화발효삼을 제조하였다.

그리고 상기 팽화발효삼을 건조한 후 분쇄하여 고운 분말상으로 만들었다. 상기 분말을 이용한 점을 제외하고는 비교예 1과 같은 방법으로 에탄올 추출을 하여 감압농축된 결과물을 비교예 5로 이용하였다.

비교예 6

시판되는 건조 백삼을 오토클레이브(autoclave, 121℃, 1.5 atm, 20분) 처리하였다. 그리고 건조한 후 분쇄하여 고운 분말상으로 만들었다. 상기 분말을 이용한 점을 제외하고는 비교예 1과 같은 방법으로 에탄올 추출을 하여 감압농축된 결과물을 비교예 6으로 이용하였다.

비교예 7

시판되는 건조 백삼을 준비하였다.

한편, MRS 배지를 이용하여 Lactobacillus plantanum M2를 전배양하였다. MRS 100 ml에 L. plantanum M2를 접종하여 37 ℃에서 24시간 배양하여 전배양액을 얻었다. 본 배양은 하기와 같이 수행하였다. 먼저 MRS 25.7 g, glucose 9.3 g, peptone 4.66 g, yeast extract 2.32g, sodium citrate 0.932 g, magnesium sulfate 0.05 g, maganese(Ⅱ) sulfate 0.0023 g (1 L기준)을 사용하여 5 L 액체배지를 준비하고, pH 6.0로 조정하여 autoclave하였다. Autoclave 후 전배양액 100 mL를 가하여 37℃에서 36시간 배양하여 배양액을 얻었다.

상기 배양액 5 L에 상기 건조 백삼 250 g을 가하여 37 ℃에서, 36 시간 동안 방치하였다. 36 시간 후 삼만 꺼내 건조하여 발효삼을 제조하였다.

상기 발효삼을 건조한 후 분쇄하여 고운 분말상으로 만들었다. 상기 분말을 이용한 점을 제외하고는 비교예 1과 같은 방법으로 에탄올 추출을 하여 감압농축된 결과물을 비교예 7로 이용하였다.

실시예 1

비교예 7과 같은 방법으로 발효삼을 제조하였다.

그리고 상기 발효삼을 건조한 후 7 kgf/cm²에서 팽화하여 발효팽화삼을 제조하였다.

상기 발효팽화삼을 건조한 후 분쇄하여 고운 분말상으로 만들었다. 상기 분말을 이용한 점을 제외하고는 비교예 1과 같은 방법으로 에탄올 추출을 하여 감압농축된 결과물을 실시예 1로 이용하였다.

실시예 2

비교예 7과 같은 방법으로 발효삼을 제조하였다.

그리고 상기 발효삼을 건조한 후 10 kgf/cm²에서 팽화하여 발효팽화삼을 제조하였다.

상기 발효팽화삼을 건조한 후 분쇄하여 고운 분말상으로 만들었다. 상기 분말을 이용한 점을 제외하고는 비교예 1과 같은 방법으로 에탄올 추출을 하여 감압농축된 결과물을 실시예 2로 이용하였다.

<실험예 1>

실시예 1 및 2, 비교예 1 내지 7의 성분을 측정하여, 팽화 및 발효에 따른 삼 내 성분 변화를 평가하였다.

<1-1> 건조 중량 변화

실시예 1 및 2, 비교예 1 내지 7의 건조 중량(dry weight)을 측정하였다.

그 결과, 백삼(비교예 1)의 경우 16.8 mg/mL로 가장 높은 건조 중량을 보였다. 한편, 건조 중량은 팽화 공정을 거치면서 감소하는 경향을 보였으며, 발효 공정을 거친 경우 건조 중량은 4.2 mg/ml로 가장 낮은 수준이었다.

발화 및 팽화 공정별 에탄올 추출물의 건조 중량을 측정한 결과, 일반적인 건조 백삼의 경우 14.2 mg/mL로 가장 높은 건조 중량을 보였다. 한편, 발효 공정을 거친 경우 건조 중량은 5.0 mg/ml로 가장 낮은 수준이었으나(비교예 6), 팽화 과정을 거치면서 건조 중량이 증가하였다(실시예 1: 7.2 mg/mL, 실시예 2: 7.6 mg/mL). 이는 팽화 처리 후 백삼의 조직이 느슨하여 발효 후보다 많은 양의 건조 중량을 보인 때문으로 생각된다. 삼 추출물의 건조 중량은 추출 수율을 가늠할 수 있는 지표이므로, 원료인 백삼(비교예 1)에 비하여 발효 팽화 공정을 거침에 따라 수율이 감소되는 경향을 보였다.

또한 백삼을 팽화/발효 시 순서에 따른 건조 중량의 차이를 검토하였다. 그 결과, 백삼을 팽화 후 발효한 경우(비교예 4 및 5)보다 발효 후 팽화한 경우(실시예 1 및 2)를 건조 중량이 높아, 추출물 내 고형 성분의 함량이 다소 높았다.(도 1).

<1-2> 총 당 및 환원당 함량 변화

실시예 1 및 2, 비교예 1 내지 7의 총 당 및 환원당 함량을 측정하였다.

그 결과, 총당과 환원당의 변화는 유사한 경향을 보이는 것으로 나타났다. 백삼(비교예 1)의 총당과 환원당은 각각 510.8 mg/g, 117.2 mg/g으로 가장 높은 함량을 보였다. 팽화와 발효의 공정 후 환원당 함량은 26.4 mg/g, 26.0 mg/g으로 가장 낮은 함량을 보였다(비교예 5). 또한 팽화에 의하여 삼 내 당들이 갈색물질로 변화되는 것으로 판단되었다.

한편, 백삼 내 총 당은 발효 후에는 60.6 mg/g으로 낮은 함량을 보였다(비교예 7).

또한 백삼을 팽화/발효 시 순서에 따른 삼 내 총당 및 환원당 함량의 차이를 검토하였다. 그 결과, 백삼을 팽화 후 발효한 경우(비교예 4 및 5)보다 발효 후 팽화한 경우(실시예 1 및 2)를 삼 내 총당 및 환원당 함량이 높은 것으로 확인되었다(도 2).

<1-3> 우론산 및 폴리페놀 함량 변화

실시예 1 및 2, 비교예 1 내지 7의 산성당, 즉 우론산(uronic acid) 및 폴리페놀의 함량을 측정하였다.

우론산 함량 변화

백삼(비교예 1)의 우론산 함량은 27.5 μg/g으로 나타났다. 그러나, 팽화 과정을 거치면서 백삼 내 우론산 함량이 감소하였으며(비교예 2: 22.9 μg/g, 비교예 3: 23.4 μg/g) 그 후 발효 과정을 거치면서 팽화발효삼 내 우론산 함량이 증가하는 것으로 나타났다(비교예 4: 38.6 μg/g, 비교예5: 29.8 μg/g)

한편, 백삼이 발효 과정을 거치는 경우 삼 내 우론산 함량은 29.7 μg/g 으로 증가하였으며(비교예 7), 발효삼을 팽화시킨 경우, 팽화 압력에 따라 발효팽화삼 내 우론산 함량이 각각 25.0 μg/g(실시예 1) 및 39.8 μg/g(실시예 2)로 나타나, 유의한 함량 변화를 보였다.

그러나 백삼(비교예 1)과 비교할 때 발효삼(비교예 7) 및 팽화삼(비교예 2 및 3)의 산성당의 함량 변화는 유의적인 차이가 없었다.

또한 백삼을 팽화/발효 시 순서에 따른 삼 내 산성당 함량의 차이를 검토하였다. 그 결과, 팽화발효삼의 경우(비교예 4 및 5) 발효 과정을 거친 후 산성당 함량이 증가하였으며, 발효팽화삼의 경우(실시예 1 및 2) 발효 후 팽화 과정을 거친 후에 산성당이 증가하였다. 그러므로 면역활성물질인 산성당의 증가에는 팽화와 발효가 모두 영향을 미치는 것으로 판단되었다(도 3).

폴리페놀 함량 변화

백삼(비교예 1)의 폴리페놀 함량은 9.5 mg/g로 가장 낮은 함량을 보였다.

그러나, 팽화 과정을 거치면서 백삼 내 폴리페놀 함량이 증가하였다(비교예 2: 23.9 mg/g, 비교예 3: 35 mg/g). 그러므로 백삼에 팽화 처리를 함으로써 활성성분인 폴리페놀의 함량을 증가시킬 수 있는 것을 확인하였다. 한편 상기 팽화삼들은 발효 공정을 거치면서 삼 내 폴리페놀 함량이 감소하는 경향을 보였다(비교예 4: 19.8 mg/g, 비교예 5: 28.8 mg/g). 또한 전체적으로 7 kgf/cm2 에서 팽화를 수행하는 것보다 10 kgf/cm2에서 팽화를 수행하는 경우 팽화삼 및 팽화발효삼 내 폴리페놀의 함량이 높아지는 것을 확인하였다.

한편, 백삼을 발효시키는 경우 발효삼 내 폴리페놀 함량이 19.3 mg/g으로 증가하였으며(비교예 7), 발효삼을 팽화시킨 경우, 팽화 압력에 따라 발효팽화삼 내 폴리페놀 함량이 각각 52.1 mg/g(실시예 1) 및 36.7 mg/g(실시예 2)로 나타나, 유의한 함량 변화를 보였다. 그러므로 백삼을 발효시킨 후 팽화 처리하는 것은 활성성분인 폴리페놀의 함량을 증가시키는 것을 확인하였으며, 10 kgf/cm2 팽화 처리시보다 7 kgf/cm2의 팽화 처리가 높은 폴리페놀 증가량을 보이는 것으로 나타났다(도 3).

<실험예 2> 진세노사이드 함량 변화

<2-1>

발효팽화삼의 제조 공정 중 진세노사이드 함량 변화를 평가하기 위하여, 실시예 1 및 2, 비교예 1, 비교예 6 및 7의 진세노사이드 함량을 측정하였다.

백삼의 처리 과정에 따른 진세노사이드들의 함량 차이를 확인한 결과, Rb1의 함량은 3.08-10.37 mg/g의 함량을 보였으며, 발효삼(비교예 7)이 가장 높은 10.37 mg/g의 함량을 보였다. 한편, 가열 처리한 인삼의 특장인 Rg3는 백삼(빅교예 1)에서는 검출되지 않았으나 발효삼을 7 kgf/cm2 및 10 kgf/cm2 로 팽화처리한 경우 각각 2.13 mg/g과 5.02 mg/g으로 증가하였다(각각 실시예 1 및 2)(표 1).

전체 사포닌의 함량은 백삼(비교예 1)이 19.3 mg/g인 반면 처리공정이 진행될수록 증가하여 발효삼은 34.5 mg/g이었으나(비교예 7), 발효삼을 7 kgf/cm2 및 10 kgf/cm2 로 팽화처리한 경우 각각 46.6 mg/g과 50.3 mg/g으로 증가하였다(각각 실시예 1 및 2).

한편, 발효팽화삼 제조 공정 중의 대사체(metabolite ginsenoside)의 함량 변화를 측정한 결과, 백삼(비교예 1)은 0.69 mg/g이었으나, 공정이 진행될수록 삼 내 대사체의 함량이 증가하여 발효삼은 3.10 mg/g이었으나(비교예 7), 발효삼을 7 kgf/cm2 및 10 kgf/cm2 로 팽화처리한 경우 각각 30.24 mg/g과 24.61 mg/g의 함량을 보였다(각각 실시예 1 및 2). 특히 다른 공정에 비해 팽화 처리가 대사체 함량 증가에 더 효과적이었으며, 10 kgf/cm2 팽화 처리보다는 7 kgf/cm2 처리가 더 효과적이었다(도 4).

발효후팽화삼의 공정 단계에 따른 추출물 내 진세노사이드 함량

<2-2>

실시예 1-2 및 비교예 1-7에 대하여 총 진세노사이드 함량 및 메타볼라이트 진세노사이드 함량을 평가, 비교하였다.

그 결과, 7 kgf/cm2 와 10kgf/cm2 팽화후 발효의 경우(각각 비교예 4, 5) total ginsenoside는 각각 30.72와 36.93 mg/g이었으며, metabolite ginsenoside양은 11.75 mg/g과 18.27 mg/g이었다. 반면 발효후 팽화(실시예 1, 2)는 total ginseoside 함량이 46.61 mg/g과 50.31 mg/g이었고, metabolite ginsenoside함량은 각각 30.24 mg/g과 24.61 mg/g으로 나타났다. 이를 종합하면, 백삼을 팽화후 발효한 경우보다 백삼을 발효 후 팽화한 경우 total ginsenoside함량과 metabolite ginsenoside함량이 높은 것을 알 수 있었다. (도 4).

<실험예 3> DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능

발효팽화삼의 제조 공정 중 라디칼 소거능 변화를 평가하기 위하여, 실시예 1 및 2, 비교예 1, 비교예 6 및 7의 DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능을 측정하였다.

그 결과, 발효팽화삼(실시예 1 및 2)의 항산화 활성이 원료인 백삼(비교예 1)에 비해 우수한 것을 확인 하였다. 구체적으로, 백삼의 경우 DPPH와 ABTS 라디칼 소거능은 IC50 값이 9.96 mg/ml, 11.18 mg/ml인 반면(비교예 1), 발효 후 DPPH와 ABTS 라디칼 소거능은 4.45 mg/ml, 6.52 mg/ml로 낮은 IC50 값을 보였다(비교예 7). 한편, 발효삼을 7 kgf/cm2과 10 kgf/cm2 로 팽화 처리한 후 DPPH 라디칼에 대한 IC50값은 0.75 mg/ml과 1.06 mg/ml이었으며(각각 실시예 1 및 2), ABTS라디칼에 대한 IC50값은 1.42 mg/ml과 2.21 mg/ml로(각각 실시예 2), 다른 처리 공정에 비해 낮은 IC50 값을 보였는바, 우수한 라디칼 소거능을 보였다. 특히 10 kgf/cm2 팽화 처리보다 7 kgf/cm2 팽화처리 시 우수한 라디칼 소거능을 보였다(도 5 및 도 6).

이상의 결과에 의하면, 백삼을 발효시킨 후 팽화 처리하는 경우, 기존의 다른 처리공정과는 달리 활성성분인 산성당, 폴리페놀의 함량 증진 효과와 더불어, 인삼의 주된 활성 성분으로 알려진 사포닌(ginsenoside)함량이 증가하는 것으로 확인되었다. 또한 이 때 진세노사이드 구성도 흡수되기 쉬운 형태의 대사체의 함량이 백삼을 발효 후 팽화 처리한 경우 백삼에 비해 약 50 배 증가하였다. 특히 10 kgf/cm2 팽화 처리보다 7 kgf/cm2 팽화처리 시 대사체의 증가량이 높았으며, 라디칼 소거능 역시 우수하였다

<실험예 4> 유산균주에 따른 진세노사이드 함량 변화

상기 실험예 2에서 백삼을 “발효 후 팽화” 하는 경우 공정의 차이에 따른 진세노사이드 함량 변화를 측정 한 결과 “발효 후 팽화” 처리가 목적하는 gisenoside metabolite 함량 증진에 효과적인 공정임을 확인하였다. 따라서 유산균주 차이에 의한 진세노사이드의 변화를 측정하여 발효팽화삼에 가장 적합한 균주를 선별하고자 하였다.

유산 균주로 Lactobacillus plantanum M2 대신 하기 표 2의 균주들을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 발효팽화삼을 제조하였다. 그리고 발효팽화삼들의 진세노사이드 함량을 측정하였다.

그 결과, ① 내지 ⑤의 발효팽화삼들의 총 진세노사이드 함량은 24.5-46.6 mg/g의 범위 내였으며, ① 및 ④의 발효팽화삼이 46.6과 46.2 mg/g으로 가장 높은 총 진세노사이드 함량을 보였다.

한편, ① 내지 ⑤의 발효팽화삼들의, 인(홍)삼의 기능성 표시 기준이 되는 Rg1, Rb1, Rg3의 합의 함량은 7.4-10.7 mg/g의 수준이었다. 그 중 ② 및 ④의 발효팽화삼이 10.7과 9.4 mg/g으로 높은 Rg1, Rb1, Rg3의 합의 함량을 보였으며 ①의 발효팽화삼은 7.5 mg/g의 함량을 보였다.

한편, ① 내지 ⑤의 발효팽화삼들의 진세노사이드 메타볼라이트(gisenoside metabolite)의 함량은 4.2-31.1 mg/g의 범위였다. 특히 ①의 발효팽화삼의 진세노사이드 메타볼라이트 함량은 가장 높은 31.1 mg/g이었다(도 7 및 8)

이를 종합하여 볼 때, 유산균의 종류에 따라 발효팽화삼 내 진세노사이드 함량에 차이가 있으며, 이 중 L. 플란타눔(L. plantanum)을 이용 시 가장 진세노사이드 메타볼라이트 함량이 높은 발효팽화삼을 제조할 수 있는 것으로 확인되었다.

Claims (12)

1. 인삼을 준비하는 단계;
   상기 인삼에 유산균을 처리하고 배양하여 발효삼을 제조하는 단계;
   상기 발효삼을 팽화시켜 발효팽화삼을 제조하는 단계를 포함하는,
   발효팽화삼의 제조 방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 유산균은 락토바실러스인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 유산균은 락토바실러스 플라티눔인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 배양은 유산균의 배양액에 상기 인삼을 침지하여 수행하는 것을 특징으로 하는 제조 방법
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 팽화는 3~15 kgf/cm2로 수행하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 발효팽화삼은 상기 인삼을 팽화 후 유산균을 배양하여 발효시킨 경우보다 삼 내 폴리페놀 함량, 총 당 함량 및 환원당 함량이 높은 것을 특징으로 하는 제조 방법.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 발효팽화삼은 상기 발효삼에 비하여 총 진세노사이드 함량이 증가된 것을 특징으로 하는 제조 방법.
   
8. 제 1항에 있어서,
   상기 발효팽화삼은 상기 발효삼에 비하여 진세노사이드 메타볼라이트 함량이 증가된 것을 특징으로 하는 제조 방법.
   
9. 제 1항에 있어서,
   상기 발효팽화삼은 상기 발효삼에 비하여 Rh1, Rg2 및 Rg3 함량이 증가된 것을 특징으로 하는 제조 방법.
   
10. 제 1항에 있어서,
    상기 발효팽화삼은 상기 발효삼에 비하여 용매 추출 시 추출 수율이 높은 것을 특징으로 하는 제조 방법.
    
11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항의 제조 방법으로 제조된 발효팽화삼을 포함하는 식품 조성물.
    
12. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항의 제조 방법으로 제조된 발효팽화삼을 포함하는 화장료 조성물.
    

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