KR20190008714A - 수용성 선인장 열매 분말의 제조방법 및 이에 따라 제조된 수용성 선인장 열매 분말 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수용성 선인장 열매 분말의 제조방법 및 이에 따라 제조된 수용성 선인장 열매 분말에 관한 것으로 (A) 천년초 및 백년초로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 선인장 열매를 동결하는 단계; (B) 동결된 선인장 열매를 절단하는 단계; (C) 절단된 선인장 열매를 동결건조하는 단계; 및 (D) 동결건조된 선인장 열매를 열수 추출하는 단계;를 포함함으로써, 선인장 열매 과즙과 유사한 색도를 가지며 높은 수율로 수득될 뿐만 아니라 물에 잘 용해될 수 있다.
Description
본 발명은 선인장 열매 과즙과 유사한 색도를 가지며 높은 수율로 수득될 뿐만 아니라 물에 잘 용해될 수 있는 수용성 선인장 열매 분말의 제조방법 및 이에 따라 제조된 수용성 선인장 열매 분말에 관한 것이다.
선인장은 쌍떡잎식물 선인장목 선인장과에 속하는 식물을 총칭하는 것으로, 대개 잎이 없는 다육질의 큰 줄기가 특징인 현화식물이다. 한국에서 흔히 자라는 선인장(Opuntia ficus-indica var. saboten)은 열대산으로 높이 2 m에 달하고 편평한 가지가 많이 갈라지며 제주도에서 자란다.
경절(莖節)은 짙은 녹색이고, 모양은 타원형 또는 달걀을 거꾸로 세운 모양이며 편평하다. 길이 1~3 cm의 가시가 2~5개씩 돋고 바로 옆에 털이 있으나 오래된것은 나무처럼 굵어지며 편평한 가지가 사방으로 퍼진다. 여름에 경절 윗가장자리에서 황색 꽃이 피며, 꽃받침 조각, 꽃잎 및 수술이 많고 암술은 1개이다. 씨방은 하위이고 열매는 장과로서 서양배같이 생기고 많은 종자가 들어 있으며 먹을 수 있으나 약용하거나 열대지방에서는 대부분 새들이 먹는다.
우리나라에서는 90년대에 들어 손바닥 선인장을 이용한 각종 건강식품이 개발되면서 그 용도는 더욱 다양화되었고, 약용과 식용을 동시에 만족하게 하는 식물로 자리하였다. 특히 통증, 종기, 비장비대의 초기치료, 신장 및 위의 통증완화, 뱀독의 해독, 해열 진정, 인후통 완화, 화상치료, 급성경기의 진정, 소염해독 작용, 급성 유선염 치료, 굳은살 제거, 기(氣)의 흐름과 혈액순환의 촉진, 어혈제거, 지사효과, 장염치료 등에서는 이미 민간요법으로 인정받아 온 것이기 때문에 발전 가능성은 더욱 큰 것이다.
한편, 선인장 열매의 붉은색은 베타라인(betalain)류 색소에 기인하는 것으로 베타라인은 적색의 베타시아닌(betacyanin)류와 황색의 베타크산틴(betaxanthin)류로 분류되며, 흔한 적색색소로 알려진 안토시아닌(anthocyanin)류 색소의 적색과는 구별되는 것으로 알려져 있다. 특히, 베타시아닌류 색소는 가장 많은 부분을 차지하는 베타닌(betanin)과 그 이성질체인 이소베타닌(isobetanin), 필로칵틴 (phyllocactin) 및 이소필로칵틴(isophyllocactin)으로 구성되며, 이들 색소의 최대흡수파장은 537∼538nm이다.
이러한 탁월한 생리 활성 효과에도 불구하고, 선인장 열매를 가공하는 기술에 대한 연구는 전무한 실정이므로 수율 및 물에 대한 용해도를 높여 다양한 곳에 적용시킬 수 있는 선인장 열매의 가공 기술이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 선인장 열매 과즙과 유사한 색도를 가지며 높은 수율로 수득될 뿐만 아니라 물에 잘 용해될 수 있는 수용성 선인장 열매 분말을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 제조방법에 따라 제조된 수용성 선인장 열매 분말을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기 수용성 선인장 열매 분말을 적용한 음료를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수용성 선인장 열매 분말을 제조하는 방법은 (A) 천년초 및 백년초로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 선인장 열매를 동결하는 단계; (B) 상기 동결된 선인장 열매를 절단하는 단계; (C) 상기 절단된 선인장 열매를 동결건조하는 단계; 및 (D) 상기 동결건조된 선인장 열매를 열수 추출하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 (D)단계 이후에 열수 추출한 물질을 초음파로 추출하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 열수 추출한 물질은 열수로 추출된 선인장 열매 및 추출용액일 수 있다.
상기 초음파 추출은 열수 추출한 물질에 30 내지 50 KHz 주파수로 5 내지 20분 동안 수행하는 것일 수 있다.
상기 (A)단계에서는 선인장 열매를 -10 내지 -40 ℃에서 1 내지 10시간 동안 동결시키는 것일 수 있다.
상기 (C)단계에서는 절단된 선인장 열매를 -50 내지 -80 ℃에서 50 내지 80시간 동안 동결시킨 후 -70 내지 -80 ℃ 하에서 50 내지 80시간 동안 동결건조시키는 것일 수 있다.
상기 (D)단계에서는 동결건조된 선인장 열매를 30 내지 60 ℃에서 1 내지 4시간 동안 열수 추출시키는 것일 수 있다.
또한, 상기한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수용성 선인장 열매 분말은 상기 제조방법에 따라 제조된 것일 수 있다.
또한, 상기한 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 음료는 상기 수용성 선인장 열매 분말을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 수용성 선인장 열매 분말은 선인장 열매 과즙과 유사한 색도를 가지며, 높은 수율로 수득될 뿐만 아니라 물에 잘 용해될 수 있다.
또한, 본 발명의 수용성 선인장 열매 분말은 본 발명의 제조방법에 따라 제조되어 선인장 열매 과즙에 비하여 폴리페놀 및 플라보노이드의 함량이 증가된다.
본 발명은 선인장 열매 과즙과 유사한 색도를 가지며 높은 수율로 수득될 뿐만 아니라 물에 잘 용해될 수 있는 수용성 선인장 열매 분말의 제조방법 및 이에 따라 제조된 수용성 선인장 열매 분말에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 수용성 선인장 열매 분말을 제조하는 방법은 (A) 천년초 및 백년초로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 선인장 열매를 동결하는 단계; (B) 상기 동결된 선인장 열매를 절단하는 단계; (C) 상기 절단된 선인장 열매를 동결건조하는 단계; 및 (D) 상기 동결건조된 선인장 열매를 열수 추출하는 단계;를 포함한다. 또한, 상기 (D)단계 이후에 (E) 열수 추출한 물질을 초음파로 추출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
먼저, 상기 (A)단계에서는 선인장 열매를 -10 내지 -40 ℃, 바람직하게는 -20 내지 -30 ℃에서 1 내지 10시간, 바람직하게는 3 내지 5시간 동안 동결시킨다.
선인장 열매를 동결시키지 않고 바로 절단하여 사용하는 경우에는 절단하는 과정에서 열매의 과즙이 배출되어 최종적으로 수득되는 수용성 선인장 열매 분말의 수율이 낮고 품질이 저하될 뿐만 아니라 폴리페놀과 플라보노이드 함량이 향상되지 않는다.
또한, 상기 선인장 열매를 동결시키는 대신 동결건조, 열풍건조, 오븐 건조, 냉풍 건조, 자연 건조 등의 방법으로 건조시킨 후 절단하는 경우에는 최종적으로 수득되는 수용성 선인장 열매 분말의 색도 및 수율이 저하되며 물에 대한 용해도가 낮아진다.
선인장 열매를 동결시키는 온도 및 시간이 상기 하한치 미만인 경우에는 선인장 열매가 제대로 동결되지 않아 수용성 선인장 열매 분말의 수율 및 품질이 저하될 수 있으며, 상기 상한치 초과인 경우에는 선인장 열매 분말의 색도가 저하될 수 있다.
상기 선인장으로는 특별히 한정되지 않지만, 천년초 및 백년초로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
다음으로, 상기 (B)단계에서는 상기 동결된 선인장 열매를 절단한다.
상기 절단된 선인장 열매의 크기는 상기 동결된 선인장 열매의 내부까지 건조됨으로써 수득되는 수용성 선인장 열매 분말의 색도를 선인장 열매 과즙과 유사한 수준으로 유지시키며, 높은 수율로 얻는 크기라면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 가로 및 세로가 각각 1 내지 3 cm이며, 높이가 0.5 내지 1 cm가 되도록 절단한다.
상기 절단하지 않고 바로 동결건조를 수행하는 경우에는 건조가 수행되지 않을 뿐만 아니라 색도가 크게 저하된다.
다음으로, 상기 (C)단계에서는 절단된 선인장 열매를 냉동기기로 -50 내지 -80 ℃, 바람직하게는 -60 내지 -70 ℃에서 50 내지 80시간, 바람직하게는 65 내지 75시간 동안 동결시킨 후 동결건조기로 -70 내지 -80 ℃ 하에서 50 내지 80시간, 바람직하게는 65 내지 75시간 동안 동결건조시킨다.
일반적으로 동결건조기를 이용한 동결건조는 시료를 -20 ℃로 예비 동결시킨 후 시료가 동결되면(통상 10시간 이내) 진공 펌프에 접촉시킨 다음 드라이아이스 등으로 시료를 -70 ℃ 이하로 유지하면 진공 펌프의 흡인이 시작되면서 건조를 수행한다.
본원발명은 일반적인 동결건조 방법과 달리, 수용성 선인장 열매 분말의 색도를 선인장 열매 과즙과 유사한 수준으로 유지시키고 물에 대한 용해도를 높이기 위하여 선인장 열매를 -50 내지 -80 ℃, 바람직하게는 -60 내지 -70 ℃의 낮은 온도로 50 내지 80시간, 바람직하게는 65 내지 75시간의 긴 시간동안 예비 동결시킨다.
예비 동결 온도 및 시간이 상기 하한치 미만인 경우에는 수용성 선인장 열매 분말의 색도 및 용해도가 저하될 수 있으며, 상기 상한치 초과인 경우에는 수용성 선인장 열매 분말의 색도가 저하되고 폴리페놀과 플라보노이드와 같은 기능성 물질의 함량이 급격히 저하될 수 있다.
상기 동결건조 대신 열풍건조, 오븐 건조, 냉풍 건조, 자연 건조 등의 방법으로 건조시키는 경우에는 수용성 선인장 열매 분말의 품질이 변질되고 색도가 낮아지며 물에 대한 용해도가 저하된다.
다음으로, 상기 (D)단계에서는 동결건조된 선인장 열매를 30 내지 60 ℃, 바람직하게는 40 내지 60 ℃에서 1 내지 4시간, 바람직하게는 2 내지 4시간 동안 열수 추출을 수행한다.
상기 동결건조된 선인장 열매를 열수 추출하지 않고 유기용매 수용액으로 추출하는 경우에는 수용성 선인장 열매 분말의 색도 및 용해도가 저하될 수 있으므로 물로 추출하는 것이 바람직하다.
열수 추출 온도 및 시간이 상기 하한치 미만인 경우에는 수용성 선인장 열매 분말의 수율 및 물에 대한 용해도가 저하되고 기능성 물질의 함량이 낮아질 수 있으며, 상기 상한치 초과인 경우에는 수용성 선인장 열매 분말의 색도가 급격히 저하될 수 있다.
다음으로, 상기 (E)단계에서는 열수 추출한 물질을 초음파로 한번 더 추출한다.
즉, 열수 추출된 선인장 열매(원물)와 추출용액을 분리하지 않고 그 상태로 초음파기에 투입하여 30 내지 50 KHz 주파수로 5 내지 20분, 바람직하게는 10 내지 15분 동안 추출을 수행함으로써, 수용성 선인장 열매 분말의 색도는 유지하면서 수율 및 물에 대한 용해도를 향상시킨다.
초음파의 주파수 및 추출시간이 상기 하한치 미만인 경우에는 수용성 선인장 열매 분말의 수율 및 물에 대한 용해도가 향상되지 않으며, 상기 상한치 초과인 경우에는 수용성 선인장 열매 분말의 색도 및 품질이 저하된다.
이와 같이 제조된 수용성 선인장 열매 분말은 물에 잘 용해되므로 탄산음료, 스포츠 음료, 주류, 과일음료 등 다양한 음료에 이용될 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예
1.
백년초 열매를 -20 ℃에서 5시간 동안 동결시킨 후 절단(가로X세로X높이 = 2X2X0.8 cm3)하여 냉동기기(DF8517, Ilshinbiobase lab Co., Ltd, Korea)로 -70 ℃에서 72시간 동안 예비동결시킨 후 동결건조기(PVTFD100R, Ilshin lab Co., Ltd, Korea)로 옮겨 -70 내지 -80 ℃ 하에서 72시간 동안 동결건조를 수행하였다. 동결건조된 백년초 열매를 40 ℃에서 3시간 동안 열수 추출하여 수용성 백년초 열매 분말을 수득하였다.
실시예 2. 초음파 추출 추가
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 상기 열수 추출된 백년초 열매와 추출용액을 그대로 초음파기에 투입한 후 40 KHz의 주파수로 15분 동안 추출하여 수용성 백년초 열매 분말을 수득하였다.
비교예 1. 예냉 생략
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 백년초 열매를 -20 ℃에서 5시간 동안 동결시키는 과정을 생략하고 바로 절단함으로써 수용성 백년초 열매 분말을 수득하였다.
비교예
2.
예냉
_-
3 ℃
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 백년초 열매를 -3 ℃에서 동결시켜 수용성 백년초 열매 분말을 수득하였다.
비교예 3. 동결건조 생략
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 냉동기기로 예비동결시킨 후 동결건조기로 건조시키는 과정을 생략하고 상기 절단된 백년초 열매를 바로 열수 추출함으로써 수용성 백년초 열매 분말을 수득하였다.
비교예 4. 70% 에탄올 수용액 추출
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 열수 추출 대신 70% 에탄올 수용액으로 추출하여 수용성 백년초 열매 분말을 수득하였다.
비교예 5. 열수 추출_90 ℃
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 90 ℃에서 3시간 동안 열수 추출하여 수용성 백년초 열매 분말을 수득하였다.
비교예 6. 열수 추출_7시간
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 40 ℃에서 7시간 동안 열수 추출하여 수용성 백년초 열매 분말을 수득하였다.
<시험예>
대조군으로는 백년초 열매를 분쇄한 분말을 이용하였다.
시험예 1. 색도 측정
실시예 및 비교예에서 제조된 백년초 열매 분말의 색도를 측정하였다. 색도는 색차계(Model CR-300. Minolta Co, Japan)를 이용하여 9회 반복하여 L(명도), a(적색도) 및 b(황색도) 값으로 나타냈으며, 이때 표준백판은 L값 97.12, a값 -0.13 및 b값 2.14로 표준화하였다.
위 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예 1, 2, 비교예 1 내지 5에 따라 제조된 수용성 백년초 열매 분말을 물에 용해시킨 결과, 실시예 1 및 2의 백년초 열매 분말 용액이 비교예 1 내지 6의 백년초 열매 분말 용액에 비하여 대조군과 유사한 색도를 보이는 것을 확인하였다.
시험예 2. 수율 측정
원물에 대한 실시예 및 비교예에서 제조된 백년초 열매 분말의 수율(%)을 측정하였다.
| 구분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | 비교예 4 | 비교예 5 | 비교예 6 |
| 수율(%) | 44.57 | 53.87 | 27.88 | 30.14 | 36.28 | 31.44 | 48.19 | 54.37 |
위 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 및 2에 따라 제조된 백년초 열매 분말은 비교예 1 내지 4에 비하여 높은 수율로 수득되는 것을 확인하였다.
또한, 열수 추출 후 초음파 추출을 수행한 실시예 2는 실시예 1에 비하여 더 높은 수율로 백년초 열매 분말을 수득하는 것을 확인하였으며, 열수 추출 온도를 높게 수행한 비교예 5 및 열수 추출 시간을 길게 수행한 비교예 6도 높은 수율로 백년초 열매 분말을 수득하는 것을 확인하였다.
시험예 3. 용해도 측정
실시예 및 비교예에서 제조된 백년초 열매 분말 0.5 g을 25 ℃ 증류수 20 mL에 1시간 용해한 후 3,000×g로 10분간 원심 분리하여 침전물을 분리하였다.
| 구분 | 대조군 | 실시예 1 | 실시예 2 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | 비교예 4 | 비교예 5 | 비교예 6 |
| 가용성분 (%) |
63.63 | 83.83 | 91.15 | 64.11 | 65.18 | 62.18 | 63.15 | 65.44 | 66.09 |
| 침전물 (%) |
23.36 | 1.16 | 0.85 | 25.89 | 22.11 | 26.44 | 30.11 | 20.14 | 18.47 |
위 표 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 및 2에 따라 제조된 백년초 열매 분말은 대조군 및 비교예 1 내지 6에 비하여 가용성분이 높고 침전물이 낮으므로 높은 용해도를 나타내는 것을 확인하였다.
특히, 열수 추출 후 초음파 추출을 수행한 실시예 2는 실시예 1에 비하여 더 우수한 용해도를 보이는 것을 확인하였다.
시험예 4. 폴리페놀 및 플라보노이드 분석
4-1. 폴리페놀 측정: 시료 2 g에 80% 메탄올 50 mL를 넣어 80 ℃에서 2시간씩 추출한 다음 여과하였다. 여액을 감압농축기로 농축하고, 증류수 10 mL에 녹인 후 시료용액으로 사용하였다. 시료용액 100 μL, 증류수 5 mL와 Folin & Ciocalteu’s phenol reagent 0.5 mL를 혼합하고, 포화 Na2Co3 시약 1.5 mL와 증류수 2.9 mL를 가하여 2시간 방치 후 765 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로 gallic acid (Sigma)를 이용하여 검량곡선을 작성하고, 총 페놀화합물 함량을 계산하였다.
4-2. 플라보노이드 측정: 시료용액 0.5 mL을 시험관에 취하여 디에틸렌글리콜(diethylene glycol) 5 mL을 가하여 혼합한 후 1N-NaOH 0.5 mL을 첨가하여 37 ℃ 수조에서 1시간 방치시킨다. 그 후에 420 nm에서 UV spectrophotometer로 흡광도를 측정하여 정량하였다. 정량을 위한 검량선은 Rutin (sigma) 1 mg을 70% methanol 1 mL에 용해시켜 100, 200, 300, 400 ug/mL에 되도록 조제한 후 시료용액과 같은 방법으로 처리하여 420 nm에서 흡광도를 측정하여 작성하였다.
| 구분 | 대조군 | 실시예 1 | 실시예 2 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | 비교예 4 | 비교예 5 | 비교예 6 |
| 폴리페놀 (%) |
0.95 | 1.08 | 1.46 | 0.98 | 1.00 | 0.95 | 0.88 | 0.91 | 0.84 |
| 플라보노이드 (%) |
0.34 | 0.68 | 0.94 | 0.41 | 0.44 | 0.38 | 0.21 | 0.52 | 0.23 |
위 표 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 및 2에 따라 제조된 백년초 열매 분말은 대조군 및 비교예 1 내지 6에 비하여 폴리페놀 및 플라보노이드의 함량이 높은 것을 확인하였다.
특히, 열수 추출 후 초음파 추출을 수행한 실시예 2는 실시예 1에 비하여 더 높은 폴리페놀 및 플라보노이드의 함량을 보였다.
Claims (9)
- (A) 천년초 및 백년초로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 선인장 열매를 동결하는 단계;
(B) 상기 동결된 선인장 열매를 절단하는 단계;
(C) 상기 절단된 선인장 열매를 동결건조하는 단계; 및
(D) 상기 동결건조된 선인장 열매를 열수 추출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수용성 선인장 열매 분말의 제조방법. - 제1항에 있어서, 상기 (D)단계 이후에 열수 추출한 물질을 초음파로 추출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수용성 선인장 열매 분말의 제조방법.
- 제2항에 있어서, 상기 열수 추출한 물질은 열수로 추출된 선인장 열매 및 추출용액인 것을 특징으로 하는 수용성 선인장 열매 분말의 제조방법.
- 제2항에 있어서, 상기 초음파 추출은 열수 추출한 물질에 30 내지 50 KHz 주파수로 5 내지 20분 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 수용성 선인장 열매 분말의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 (A)단계에서는 선인장 열매를 -10 내지 -40 ℃에서 1 내지 10시간 동안 동결시키는 것을 특징으로 하는 수용성 선인장 열매 분말의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 (C)단계에서는 절단된 선인장 열매를 -50 내지 -80 ℃에서 50 내지 80시간 동안 동결시킨 후 -70 내지 -80 ℃ 하에서 50 내지 80시간 동안 동결건조시키는 것을 특징으로 하는 수용성 선인장 열매 분말의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 (D)단계에서는 동결건조된 선인장 열매를 30 내지 60 ℃에서 1 내지 4시간 동안 열수 추출시키는 것을 특징으로 하는 수용성 선인장 열매 분말의 제조방법.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 제조방법에 따라 제조된 수용성 선인장 열매 분말.
- 제8항의 수용성 선인장 열매 분말을 포함하는 음료.
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| KR20020092021A (ko) | 2001-06-01 | 2002-12-11 | 김경임 | 손바닥 선인장 열매 추출물 및 이를 유효성분으로함유하는 면역활성강화제 |
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