KR20190104817A - 고함량 아베난쓰라마이드를 포함하는 귀리 추출물의 제조 방법 - Google Patents
고함량 아베난쓰라마이드를 포함하는 귀리 추출물의 제조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 고함량 아베난쓰라마이드를 포함하는 발아 귀리 추출물의 제조 방법; 및 상기 방법으로 제조된 발아 귀리 추출물에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명의 제조 방법을 통해 제조된 발아 귀리 추출물은 유용 활성 성분인 아베난쓰라마이드의 함량이 유의적으로 증가되고 베타글루칸의 함량이 감소되었으므로, 아베난쓰라마이드의 활성 효과가 증가할 수 있다. 특히, 다양한 국내 개발 품종 중 대양 품종의 귀리 추출물에서 아베난쓰라마이드의 함량이 유의적으로 증가된 수준을 나타내므로, 대양 품종의 귀리를 발아귀리 추출물로서 제조하였을 때 아베난쓰라마이드에 의한 효과가 증가될 수 있다.
Description
본 발명은 고함량 아베난쓰라마이드를 포함하는 발아 귀리 추출물의 제조 방법; 및 상기 방법으로 제조된 발아 귀리 추출물에 관한 것이다.
전 세계 식품 트렌드는 "건강"과 "환경"으로 건강기능 향상과 원료 안정성을 고려한 식품 소비가 급격하게 늘고 있다. 이와 관련하여 국내에서도 귀리 종실의 높은 영양학적 가치로 인해 식용으로 인한 소비가 급격하게 늘고 있으며, 귀리 도입량은 2011년에 3,890톤이었으나 2012년 4,548톤, 2013년 5,019톤으로 크게 증가하였고, 2015년 상반기 귀리 수입량은 20,000톤(700만달러)으로 지난해 대비 수입량이 478.1%로 폭발적으로 증가하였다(Customs import and export trade statistics 2015, KDI Economic Information Center 2015). 국내 귀리 소비가 크게 증가하면서 2006년 2ha였던 재배면적은 2014년 350ha로 175배 증가하여 국내 생산량도 2006년에 6톤, 2011년에 600톤, 2012년에 820톤으로 꾸준히 증가하고 있다.
귀리는 다른 곡물에 비해 단백질과 지질이 풍부하고, 불포화지방산이 다량 함유 되어 있다. 라이신 등 필수아미노산이 풍부하며, 비타민 B군, 비타민 E, 미네랄도 풍부하며, 식이섬유인 베타글루칸도 다량 함유되어 있어 식품학적 가치가 매우 높은 작물로 인식되고 있다.
귀리에는 다양한 종류의 폴리페놀이 존재하는데 귀리의 특이적인 항산화 성분인 아베난쓰라마이드류는 아토피피부염에 효능이 있는 것으로 알려져 있으며(Cai et al. 2011, Dimberg et al. 1993, Peterson et al. 2002), 아베난쓰라마이드류(Avenanthramides, AVAs)가 처음 밝혀진 후(Dimberg, 1993), AVAs를 분리 정제 하려는 시도들이 이루어졌으나 완전히 성공하고 있지는 못하다. AVAs는 현재까지 강력한 황산화제로 알려져 있으며, 잠재적인 항염증, 혈압 조절에 효능이 있음이 보고되었고(Lie, 2004; Nie, 2006), The QuakerOats Company(식품회사, 미국)와 Saskatchewan 대학(캐나다)에서 AVAs 정제 관련한 국제 특허를 점유하고 있으며, 귀리의 아베난쓰라마이드 관련 식품소재 연구는 활발히 진행되고 있다.
또한, 알츠하이머 질환(Alzheimer*j*s Diseas은 기억력, 사고력 및 행동상의 문제를 야기하는 퇴행성 신경질환 중 하나로, 치매 사례의 60-80%를 차지하는 것으로 추정되고 있다(Blennow et al.,2006, Lancet 368:387). 알츠하이머 질환은 조직병리학적으로는 뇌의 전반적인 위축, 뇌실의 확장, 신경섬유의 다발성 병터(신경섬유뒤틀림) 및 노인반(neuritic plaque)을 유발한다. 알츠하이머 질환의 발병 원인으로는 여러 가지가 보고되고 있으나, 아밀로이드-β 단백질의 축적에 의한 발명이 가장 유력한 원인으로 보고되어 있다. 아밀로이드-β 단백질의 축적은 신경 세포에 손상을 야기하며, GSK3β 효소를 활성화 시켜 기억 형성에 필요한 장기강화(Long Term Potentiation; LTP)를 방해하는 것으로 알려져 있다. 발병 후 사망에 이르는 기간은 일반적으로 6~8년 정도이지만, 20년이 넘는 경우도 있다.
미국의 경우 5백만 명 이상이 알츠하이머 질환에 걸린 것으로 알려져 있으며 미국 내 65세 이상의 인구 비율이 계속 증가함에 따라 알츠하이머 질환 및 기타 치매에 걸린 미국인의 수는 매년 커질 것으로 예견되고 있다. 2000년에 65세 이상 노령 인구가 전체 인구의 7.2%를 넘어 고령화 사회에 접어든 한국은 2010년에 노령 인구가 전체의 11%를 차지하게 되어 치매환자의 증가가 예견되었으며, 실제 2012년에 보건복지부에서 행한 전국 치매환자 역학조사에서 65세 이상 노인의 치매 발생률은 100명당 9.18명꼴인 540,755명으로 추정되었으며 알츠하이머 질환에 의한 치매는 전체 치매의 70.5%에 이르는 것으로 나타났다. 이는 해외의 선행 연구에서 조사된 전체 치매환자 중 알츠하이머성 치매 환자가 50~70%로 나타난 것과 대비해서 높은 것으로 알츠하이머 질환의 치료가 향후 노인인구 증가와 맞물린 중요한 해결 대상으로 떠오르고 있음을 시사한다.
이러한 귀리 종실에는 일반적으로 내영과 외영이라는 껍질이 있어 가공시 이것을 제거해야 하는 노력이 필요하다. 이와 관련하여 귀리는 탈곡작업을 할 때 영이 제거되지 않는 겉귀리와 영의 제거가 용이한 쌀귀리로 나뉘어진다(Han et al. 2008, Han et al. 2014). 국내에서 쌀귀리는 겉귀리에 비하여 영을 제거하기 위한 공정이 적어, 수확 후 가공 노력이 적게 들기 때문에 식용으로 이용하기 위해 영이 잘 벗겨지는 탈부율이 높은 쌀귀리 품종이 유리한것으로 여겨지고 있다(Chae et al. 2008, Han et al. 2008, Han et al. 2014, Park et al. 1995).
귀리 재배 및 가공을 보다 바람직하게 사용하기 위해 개발된 다양한 품종이 있으며, 중국에서 21 품종의 총 폴리페놀 함량을 비교 분석하여 101.7 내지 151.9 mg/100 g의 수준으로 폴리페놀 화합물이 포함되어있음이 보고된 바 있다(TONG, Li-tao, et al. 2014, 13.8: 1809-1816.). 이와 관련되어 국내에서도 귀리 품종이 다양하게 개발되었고, 귀리에 포함된 활성 성분의 추출 효율을 높이기 위한 연구 또한 계속되고 있다. 국제공개특허 WO 2010/108277호에서는 증가된 아베난쓰라마이드 농도를 가지는 귀리의 제조 방법을 개시하고 있다. 상기 제조 방법에 의하면, 귀리를 먼저 휴면성을 향상시커거나(휴면 귀리) 휴면성을 유도한 다음(비휴면 귀리), 상기 휴면 귀리 또는 비휴면 귀리를 발아처리하였을 때 아베난쓰라마이드 농도가 증가될 수 있음이 개시되어 있다. 그러나, 이는 휴면 귀리 또는 휴면화를 유도한 비휴면 귀리를 대상으로 하는 단계를 필수적으로 구성하고 있어, 발아처리 이전의 전처리 단계를 필수로 요구하고 있다.
이에, 본 발명자들은 귀리에 대한 수요가 증가함에 따라 국내에서 개발된 귀리 품종의 이용 증진을 위해 귀리 내 유용 활성 성분인 아베난쓰라마이드의 함량이 증진된 귀리 추출물을 제조하기 위해 노력한 결과, 국내에서 개발된 다양한 품종의 귀리 중 대양 품종의 추출물에 아베난쓰라마이드가 유의적으로 높은 수준의 함량으로 포함된 것을 확인하였다. 또한, 대양 귀리를 발아처리한 후 추출한 발아 귀리 추출물에 아베난쓰라마이드의 함량이 증가하고 베타글루칸의 함량이 유의적으로 감소하는 것을 확인하였으며, 상기 발아 귀리 추출물은 항치매 활성 및 LTP(장기기억강화) 효과를 유의적으로 나타내는 것을 확인함으로써, 발아처리한 귀리의 추출물을 제조하여 고함량 아베난쓰라마이드를 포함하는 조성물을 제조하는 방법을 개발함으로써, 본 발명을 완성하였다.
이에, 본 발명자들은 국내에서 개발된 품종의 추출물 중 대양 품종에서 유의적으로 높은 수준의 아베난쓰라마이드 함량이 포함된 것을 확인하였으며, 발아처리한 대양 귀리의 추출물, 유도처리, 한외여과막 처리에서 아베난쓰라마이드 함량이 유의적으로 증가하는 것을 확인하였다. 또한, 본 발명의 발아처리한 대양 귀리의 추출물에서 항치매 활성 및 LTP(장기기억강화) 효과가 나타나는 것을 확인하여 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은, 고함량 아베난쓰라마이드를 포함하는 발아 귀리 추출물의 제조 방법 및 이를 통해 제조된 발아 귀리 추출물을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 단계로 구성된, 고함량 아베난쓰라마이드를 포함하는 발아 귀리 추출물의 제조 방법을 제공한다:
i) 귀리 종자를 발아시키는 단계;
ii) 상기 단계 i)에서 발아시킨 귀리를 용매 추출하여 발아 귀리 추출물을 수득하는 단계.
또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된, 고함량 아베난쓰라마이드를 포함하는 발아 귀리 추출물을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에서, 상기 단계 i)의 발아는 귀리 종자를 15 내지 25℃에서 24 내지 72시간 동안 수분을 공급하여 발아 처리한 것일 수 있으며, 추가로 귀리 종자에 SA(Salicilic acid), IAA(Indole acetic acid) 및 H2O2(Hydrogen peroxide)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 유도인자를 처리하여 발아 처리한 것일 수 있다.
본 발명의 또다른 바람직한 일실시예에서, 상기 단계 i)의 귀리는 선양, 대양, 조양, 수양 및 중모 2005 중 어느 하나로 이루어진 군에서 선택된 쌀귀리; 또는 삼한, 동한, 하이스피드 및 조풍 중 어느 하나로 이루어진 군에서 선택된 겉귀리; 중 어느 하나의 품종으로 이루어진 것에서 선택되는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 일실시예에서, 상기 단계 ii)의 용매 추출은 물, C1 내지 C4의 저급 알코올 또는 이들의 혼합물을 용매로 하여 추출하는 것일 수 있으며, 상기 저급 알코올은 에탄올 또는 메탄올인 것일 수 있다.
본 발명의 또다른 바람직한 일실시예에서, 상기 아베난쓰라마이드는 아베난쓰라마이드 A, 아베난쓰라마이드 B 및 아베난쓰라마이드 C로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것일 수 있다.
본 발명의 또다른 바람직한 일실시예에서, 상기 고함량 아베난쓰라마이드의 농도는 1500 ㎍/g 잔사 이상일 수 있고, 이 중 아베난쓰라마이드 C의 농도는 400 ㎍/g 잔사 이상일 수 있다.
본 발명의 또다른 바람직한 일실시예에서, iii) 상기 단계 ii)에서 수득한 발아 귀리 추출물을 한외여과하여 분자량 30 kDa 이하의 저분자량 추출물을 분리 및 수득하는 단계;를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 제조 방법을 통해 제조된 발아 귀리 추출물은 유용 활성 성분인 아베난쓰라마이드의 함량이 유의적으로 증가되고 베타글루칸의 함량이 감소되었으므로, 아베난쓰라마이드의 활성 효과가 증가할 수 있다. 또한, 본 발명의 발아 귀리 추출물은 활성 성분의 함량이 증가함을 통해 항치매 활성 및 LTP(장기기억강화) 효과를 유의적으로 나타낼 수 있다. 특히, 다양한 국내 개발 품종 중 대양 품종의 귀리 추출물에서 아베난쓰라마이드의 함량이 유의적으로 증가된 수준을 나타내므로, 대양 품종의 귀리를 발아귀리 추출물로서 제조하였을 때 아베난쓰라마이드에 의한 효과가 증가될 수 있어, 효과적이다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 쌀귀리와 겉귀리의 각 품종별 아베난쓰라마이드를 정량한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 유도 인자 처리에 따른 대양 품종의 발아귀리 추출물 내 아베난쓰라마이드를 정량한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 한외 여과막 처리에 따른 대양 귀리 발아 추출물의 베아난쓰라마이드 함량에 관한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 유도 인자 처리에 따른 대양 품종의 발아귀리 추출물 내 아베난쓰라마이드를 정량한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 한외 여과막 처리에 따른 대양 귀리 발아 추출물의 베아난쓰라마이드 함량에 관한 그래프이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
상술한 바와 같이, 귀리가 기능성 식품으로 수요가 증가하고 있으나, 국내에서 개발된 귀리 품종에 대한 연구가 미비하여 이용 증진을 위한 연구가 요구되고 있으며, 귀리에 포함된 활성 성분의 함량 증진에 대한 연구가 요구되고 있으나, 아직까지 국내 개발의 귀리 품종에서 유용 활성 성분의 함량을 증진할 수 있는 연구에 대하여는 보고된 바 없다.
본 발명의 제조 방법을 통해 제조된 발아 귀리 추출물은 유용 활성 성분인 아베난쓰라마이드의 함량이 유의적으로 증가되고 베타글루칸의 함량이 감소되었으므로, 아베난쓰라마이드의 활성 효과가 증가할 수 있다. 또한, 본 발명의 발아 귀리 추출물은 활성 성분의 함량이 증가함을 통해 항치매 활성 및 LTP(장기기억강화) 효과를 유의적으로 나타낼 수 있다. 특히, 다양한 국내 개발 품종 중 대양 품종의 귀리 추출물에서 아베난쓰라마이드의 함량이 유의적으로 증가된 수준을 나타내므로, 대양 품종의 귀리를 발아귀리 추출물로서 제조하였을 때 아베난쓰라마이드에 의한 효과가 증가될 수 있어, 효과적이다.
따라서, 본 발명은 하기 단계로 구성되는, 고함량 아베난쓰라마이드를 포함하는 발아 귀리 추출물의 제조 방법을 제공한다:
i) 귀리 종자를 발아시키는 단계;
ii) 상기 단계 i)에서 발아시킨 귀리를 용매추출하여 발아 귀리 추출물을 수득하는 단계.
본 발명의 "단계 i)의 귀리"는 선양, 대양, 조양, 수양, 중모 2005, 삼한, 동한, 하이스피드 및 조풍으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 귀리 품종일 수 있고, 구체적으로 대양, 중모 2005, 수양 및 선양으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 귀리 품종인 것이 바람직하며, 보다 구체적으로 대양 품종인 것이 가장 바람직하다. 상기 귀리 품종 중에서, 선양, 대양, 조양, 수양 및 중모 2005 품종은 쌀귀리이며, 삼한, 동한, 하이스피드 및 조풍 품종은 겉귀리이다. 상기 귀리 품종은 모두 국내(대한민국)에서 개발 품종으로, 캐나다산 및 호주산과 같은 수입산 귀리에 비해 아베난쓰라마이드 및 페놀화합물을 높은 수준으로 포함하고 있으며, 이에 따라 높은 수준의 항산화 효과를 나타내므로 효과적이다.
본 발명의 "단계 i)의 발아"는 귀리 종자를 15 내지 25℃에서 24 내지 72시간 동안 수분을 공급하여 발아 처리한 것이 바람직하나, 통상적으로 귀리 종자를 발아시키기 위해 당업계에서 사용하는 온도, 시간 및 수분 공급의 조건이라면 제한없이 수행할 수 있다. 수분을 공급하는 것은 5 분 동안 살수; 및 20 분 동안 살수 정지를 반복 수행하는 시스템을 통하여 수행하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 "단계 i)의 발아"에서, 유도인자를 처리하는 경우에 아베난쓰라마이드의 함량이 더욱 증진될 수 있어, 효과적이다. 상기 유도인자는 SA(Salicilic acid), IAA(indole acetic acid) 및 H202(Hydrogen peroxide)으로 구성된 군으로부터 선택되는 유도인자인 것을 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않으며, 귀리 종자의 발아를 유도할 수 있는 것으로 당업계에 알려진 유도제라면 제한없이 사용할 수 있다.
본 발명의 "단계 ii)의 용매 추출"은 물, C1 내지 C4의 저급 알코올 또는 이들의 혼합물을 용매로 하여 추출하는 것이 바람직하고, 상기 저급 알코올은 메탄올 또는 에탄올을 사용하는 것이 보다 바람직하나, 이제 한정되지 않는다. 또한, 용매 추출에 사용하기 위한 물은 순수한 물 외에도 완충 용액의 수용액을 사용할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 단계 ii) 의 용매 추출은 하기의 단계들을 포함하는 추출방법에 의해 추출되는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다:
1) 귀리에 추출용매를 가하여 추출하는 단계;
2) 단계 1)의 추출물을 여과하는 단계; 및
3) 단계 2)의 여과한 추출물을 감압 농축한 후 건조하는 단계.
상기 방법에 있어서, 귀리 추출물의 추출 방법으로는 여과법, 열수 추출, 침지 추출, 환류냉각 추출 및 초음파추출 등 당업계의 통상적인 방법을 이용할 수 있다.
상기 방법에 있어서, 단계 3)의 감압농축은 진공감압농축기 또는 진공회전증발기를 이용하는 것이 바람직하나 이에 한정하지 않는다. 또한, 건조는 감압건조, 진공건조, 비등건조, 분무건조 또는 동결건조하는 것이 바람직하나 이에 한정하지 않는다.
본 발명의 "제조 방법"에 있어서, 단계 ii) 이후, iii) 귀리 잔사에 용매를 가하여 귀리 잔사 추출물을 용매추출하는 단계;를 추가적으로 포함할 수 있다.
본 발명의 "제조 방법"에 있어서, 단계 ii) 이후, iii) 수득한 발아 귀리 추출물을 한외여과하여 분자량 30 kDa 이하의 저분자량 추출물을 분리 및 수득하는 단계;를 추가로 포함할 수 있다. 분자량 30 kDa 이하의 물질을 분리하였을 때, 발아 귀리 추출물 내의 아베난쓰라마이드 함량이 증가될 수 있으며, 구체적으로 분자량 10 kDa 이하의 물질을 분리하도록 한외여과하는 것이 가장 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
상기 단계 iii)의 용매 추출은 물, C1 내지 C4의 저급 알코올 또는 이들의 혼합물을 용매로 하여 추출하는 것이 바람직하고, 상기 저급 알코올은 메탄올 또는 에탄올을 사용하는 것이 보다 바람직하나, 이제 한정되지 않는다. 또한, 용매 추출에 사용하기 위한 물은 순수한 물 외에도 인산 완충액과 같은 완충 용액의 수용액을 사용할 수 있다.
본 발명의 "아베난쓰라마이드(avenanthramide)"는 아베난쓰라마이드 A, 아베난쓰라마이드 B, 아베난쓰라마이드 C, 아베난쓰라마이드 O 및 아베난쓰라마이드 P로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하며, 구체적으로 아베난쓰라마이드 A, 아베난쓰라마이드 B 및 아베난쓰라마이드 C로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 보다 바람직하고, 더욱 구체적으로 아베난쓰라마이드 C인 것이 가장 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
상기 아베난쓰라마이드는 안트라닐산 아미드(Anthranilic acid amides)로도 명명할 수 있으며, 하기 [화학식 1]의 구조를 가진다:
[화학식 1]
(상기 화학식에서,
n=1이고, R1은 H이며, R2는 OH이고, R3는 H이며, R4는 OH이고, R5은 H인 경우는 아베난쓰라마이드 A며;
n=1이고, R1은 H이며, R2는 OH이고, R3는 OCH3이며, R4는 OH이고, R5은 H인 경우는 아베난쓰라마이드 B이며; 및
n=1이고, R1은 H이며, R2는 OH이고, R3는 OH이며, R4는 OH이고, R5은 H인 경우는 아베난쓰라마이드 C이다.)
아베난쓰라마이드는 귀리에 주로 포함되어 있는 페놀계 알칼로이드군의 활성 성분으로서 잘 알려져 있으며, 양배추, 나비 또는 포자가 감염된 카네이션 등에도 일부 포함되어있다. 아베난쓰라마이드는 항-염증, 항산화, 가려움증 억제, 피부 자극 억제 및 항동맥경화 효과 등을 나타낼 수 있다. 따라서, 상기 아베난쓰라마이드를 포함하고 있는 귀리 추출물을 피부, 모발 또는 자외선차단 제품에 사용하고자 하는 연구들이 당업계에 다수 공지되어 있다.
본 발명의 "발아 귀리 추출물"에 "고함량"으로 포함된 아베난쓰라마이드 총함량의 농도는 1500 내지 75000 ㎍/g 잔사인 것이 바람직하고, 구체적으로 1500 내지 55000 ㎍/g 잔사인 것이 보다 바람직하며, 더욱 구체적으로 3500 내지 15000 ㎍/g 잔사인 것이 가장 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
상기 아베난쓰라마이드에 있어서, 항치매 활성을 나타내는 주요 활성 성분은 아베난쓰라마이드 C이므로, 본 발명의 "발아 귀리 추출물"에서 포함되는 아베난쓰라마이드는 아베난쓰라마이드 C인 것을 의미하는 것이 보다 바람직하다. 구체적으로 본 발명에서 "고함량으로 포함된 아베난쓰라마이드 C"의 농도는 100 내지 20000 ㎍/g 잔사 이상인 것이 바람직하고, 더욱 구체적으로 400 내지 7000 ㎍/g 잔사인 것이 보다 바람직하나, 이에 한정되지 않는다
본 발명의 "고함량 아베난쓰라마이드의 발아귀리 추출물"은 베타글루칸(β-glucan)의 함량이 0.01 내지 2.0 g/100g 잔사인 것이 바람직하다. 발아귀리 추출물 내에 베타글루칸의 함유량이 낮을수록 발아귀리 추출물 내 아베난쓰라마이드에 의한 치매 저해 효과가 증가할 수 있어, 본 발명의 발아귀리 추출물은 종래 귀리 추출물과 비교하여 아베난쓰라마이드의 함량이 증가하고, 베타글루칸의 함량은 감소하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 바람직한 일실시예에서, 본 발명자들은 국내 개발된 귀리 품종을 대상으로 귀리 추출물을 제조하였고(표 1), 다양한 품종의 귀리 추출물 내 포함된 아베난쓰라마이드 함량을 분석한 결과(표 2), 대양 품종의 귀리 추출물에서 다른 품종에 비해 유의적으로 높은 수준의 아베난쓰라마이드 함량을 나타내는 것을 확인하였다(표 3 및 도 1).
또한, 귀리 추출물 내 아베난쓰라마이드 함량을 증가시키기 위해, 귀리 종자를 발아처리하여 이의 추출물을 제조하였다. 그 결과, 24 내지 72 시간 동안 발아처리한 귀리의 추출물에서 발아처리 시간의 흐름에 따라 아베난쓰라마이드 함량이 유의적으로 증가하는 것을 확인하였다(표 4). 이러한 증가는 귀리 종자에 유도인자를 처리하여 발아처리하였을 때 더욱 아베난쓰라마이드 함량이 증가한 수준을 나타내는 것을 확인하여, 발아처리를 통해 귀리 추출물에서 아베난쓰라마이드 함량이 증가할 수 있음을 확인하였다(표 5, 표 6 및 도 2).
또한 귀리 발아 처리후 한외여과막 처리에 따른 아베난쓰라마이드의 함량 변화 여부를 확인한 결과, 여과막을 사용하여 10kDa 이하로 여과시 아베난쓰라마이드 C 함량이 한외여과 이전에 비해 2.3배 증가한다는 것을 확인하였다 (표 7 및 도 3). 나아가, 발아처리된 대양 귀리의 추출방법에 있어서 추출 용매 조건에 따른 아베난쓰라마이드 함량 변화 여부를 확인하였다. 그 결과, 증류수를 처리하고 물층을 제거한 후 잔존물에 다시 80% 에탄올을 가하여 추출한, D48 시료에서 잔사당 아베난쓰라마이드 함량이 가장 증가되는 것을 확인하였다(표 8, 표 9). 이와 관련하여, D48 시료에서 베타글루칸의 함량이 발아처리 시간의 흐름에 따라 유의적으로 감소하는 것을 확인하였다(표 10, 표 11).
따라서, 본 발명의 제조 방법을 통해 제조된 발아 귀리 추출물은 유용 활성 성분인 아베난쓰라마이드의 함량이 유의적으로 증가되고 베타글루칸의 함량이 감소되었으므로, 아베난쓰라마이드의 활성 효과가 증가할 수 있다. 또한, 본 발명의 발아 귀리 추출물은 활성 성분의 함량이 증가함을 통해 항치매 활성 및 LTP(장기기억강화) 효과를 유의적으로 나타낼 수 있다.
상기 외에 본 발명의 건강식품은 여러 가지 영양제, 비타민, 전해질, 풍미제, 착색제, 펙트산, 펙트산의 염, 알긴산, 알긴산의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알코올 또는 탄산화제 등을 함유할 수 있다. 그 밖에 본 발명의 건강식품은 천연 과일주스, 과일주스 음료, 또는 야채 음료의 제조를 위한 과육을 함유할 수 있다. 이러한 성분은 독립적으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 이러한 첨가제의 비율은 크게 중요하진 않지만 본 발명의 조성물 100 중량부당 0.01 ~ 0.1 중량부의 범위에서 선택되는 것이 일반적이다.
이하, 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예 및 실험예 는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예 및 실험예 에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
실시예
: 실험 재료
(1) 재료준비
농촌진흥청에서 육성한 쌀귀리 5품종과 겉귀리 4품종을 사용한 것을 [표 1]에 나타내었다.
| 품종명 | 특성 | |||
| 육성년도 | 품종특성 | 적응지역 | ||
| 쌀귀리 | 선양 | 2003 | 껍질 없는 쌀귀리 | 1월 최저기온 평균 -4℃선 이남 지역(추파) |
| 대양 | 2007 | 식용, 대립, 다수, 탈부율 매우 높은 쌀귀리 |
1월 최저평균기온 -4℃ 이상 | |
| 조양 | 2007 | 식용, 조숙, 다수, 탈부율 매우 높은 쌀귀리 |
1월 최저평균기온 -4℃ 이상 | |
| 수양 | 2010 | 극조숙, 다수성, 쌀귀리 |
1월 최저기온 평균 -4℃선 이남 지역 |
|
| 중모2005 | 2010 | 내한성 강, 재생기 이후 분얼력 강 |
1월 최저기온 평균 -4℃선 이남 지역 |
|
| 겉귀리 | 삼한 | 2001 | 중생, 조사료용, 추파용 | 1월 최저평균기온 -6℃ 이상 |
| 동한 | 2001 | 중생, 조사료용, 추파용 | 1월 최저평균기온 -8℃ 이상 | |
| 하이스피드 | 2005 | 여름재배용, 조숙, 다얼성, 청예다수성 |
여름 파종용 조숙성 품종 | |
| 조풍 | 2009 | 내재해성이 있으며, TDN 수량이 높음, 총체용 |
1월 최저평균기온 -6℃ 이상 | |
국립식량과학원 시험포장인 익산(쌀귀리 품종)과 김제(겉귀리 품종)에서 2013년 10월 중순에 파종하여 2014년 6월에 수확하였고, 농촌진흥청 표준 재배법에 준하여 재배하였으며, 수확한 귀리는 분석 전까지 14℃ 저장고에 저장하였다.
쌀귀리는 탈곡 후 겉껍질(영)이 벗겨지는 탈부율이 100%에 달하기 때문에 정선과정만 거쳤고, 겉귀리는 겉껍질을 벗기기 위해 간이 도정기(FC2K, Yamamoto, Japan)을 이용하여 도정하였다. 도정된 시료는 분쇄기(HMF-3100S, 한일, Korea)를 이용하여 분쇄 후 1.0mm체를 통과한 시료를 사용하였다.
(2) 귀리 품종별
아베난쓰라마이드
함량 분석
분쇄한 품종별 귀리 분말 1g을 10mM Phosphate buffer(pH2.8)에 80% 에탄올 100㎖ 침지하여 37℃에서 16시간 동안 Shaking Incubator(240rpm)에서 교반 추출 3회를 실시하였다. 수득한 추출물은 와트만(Whatman) 2번 여과지로 여과하여 고형분을 제거하고, 감압농축기(N-1000, EYELA 사, 일본)를 이용하여 50℃에서 용매 성분을 제거하여 귀리 추출물을 수득하였다. 상기 제거한 고형분을 80% 에탄올로 재용해 하고, 위와 동일한 조건에서 추출하여 귀리 잔사의 추출물을 수득하였다. 귀리 추출물 및 귀리 잔사 추출물의 보관 시에는 질소 충전 후 -20℃에서 보관하였다.
추출물은 다음과 같은 UPLC 조건에서 아베난쓰라마이드 함량을 분석한 것을 [표 2]에 나타내었다.
| 분 | 유속 | % A | % B |
| 초기 | 0.6 | 85 | 15 |
| 3 | 0.6 | 80 | 20 |
| 4 | 0.6 | 75 | 25 |
| 6 | 0.6 | 70 | 30 |
| 8 | 0.6 | 65 | 35 |
| 9 | 0.6 | 60 | 40 |
| 10 | 0.6 | 20 | 80 |
| 11 | 0.6 | 85 | 15 |
| 컬럼: Acquity UPLCⓡHSS C18 1.8㎛ (2.1 X 100mm), Solvent A: 0.01M phosphate buffer(pH2.8) / Solvent B: 100% CAN 유속(Flow late): 0.6ml/min Injection: 1㎕ Wavelength: 340nm |
|||
아베난쓰라마이드 표준물질은 아베난쓰라마이드 C, 아베난쓰라마이드 B, 아베난쓰라마이드 A를 각각 DMSO에 녹여 위의 UPLC 조건에서 분석후 검량선을 얻었으며, 본 발명의 귀리 추출물 또는 귀리 잔사 추출물을 동일 조건에서 UPLC 분석후 얻은 Peak area값을 표준물질의 검량선에 대입하여 품종별 귀리 추출물 내에 포함된 아베난쓰라마이드 정량값을 [표 3]에 나타내었다.
그 결과, 귀리 품종 '대양'품종의 추출물 내 아베난쓰라마이드의 농도는 C가 86.7ug/g, A가 63.0 ug/g, 및 B가 57.7 ug/g 이었으며, 아베난쓰라마이드 총 함량이 207 ug/g으로 품종 중 아베난쓰라마이드가 가장 많이 함유되어 있었다. 그 다음으로 '중모 2005' 품종이 높았으며, 귀리 타입별로는 쌀귀리(naked)가 겉귀리(hulled) 보다 전체적으로 아베난쓰라마이드 함량이 많음을 확인할 수 있었다.
(3) 귀리 발아 처리에 따른
아베난쓰라마이드
함량
아베난쓰라마이드 함량이 높은 '72시간 대양' 귀리를 대상으로 시간에 따라 발아처리하여 아베난쓰라마이드 함량을 측정하였다. '대양'귀리 500g을 발아처리장치에서 살수처리(온도 21℃, 살수시간 5분, 살수정지시간 20분) 시스템을 통해 발아처리 하였다. 처리 24시간, 48시간, 72시간에 발아처리된 귀리를 각각 500g씩 꺼낸 후 상온에서 약 10분간 표면 물기를 제거 후 건조기에 넣어 40℃ 온도에서 24시간 건조하였다. 건조된 발아 귀리는 -20℃에서 보관 후 상기 실시예 (2)와 동일 방법으로 80% 에탄올을 사용해 귀리 추출물을 수득한 다음, UPLC 분석을 통해 추출물 내 아베난쓰라마이드 함량을 분석하였다. 아베난쓰라마이드 함량은 발아 48∼72시간 동안 발아 처리 시간에 따라 증가하였으며 C, A, B 타입 모두 증가하는 것을 [표 4]에 나타내었다(도 2 참고).
(4) 귀리 발아처리시
유도인자에
따른
아베난쓰라마이드
함량
조양귀리를 대상으로 발아시 다양한 유도인자(Elicitor)를 처리하였다. 0.01% SA(Salicilic acid), 0.01% IAA(Indole acetic acid), 0.01% H2O2(Hydrogen peroxide) 처리시 발아 전에 비해 모두 아베난쓰라마이드 함량이 증가하였으며, 특히 SA를 처리하고 48 시간 동안 발아시킨 시료는 원곡에 비해 아베난쓰라마이드의 함량이 37배까지 증가하였다(표 5). 대양귀리에 대하여도 동일한 방법으로 유도인자를 처리하였을 때, 아베난쓰라마이드의 함량이 유의적으로 증가하였으며, 특히 0.01% H2O2(Hydrogen peroxide)를 처리하여 72시간 동안 발아 유도하였을 때, 원곡에 비해 아베난쓰라마이드의 함량이 3.5배 증가하였다. 이를 [표 6]에 나타내었다.
(5) 귀리
발아처리후
한외여과막
처리에 따른
아베난쓰라마이드
함량
48시간 발아처리된 대양 귀리를 분쇄 후 시료 무게의 20배 부피의 hexane에 3회 추출 후 탈지시켰다. 탈지된 대양 귀리 1g에 20mL 80% 에탄올(0.1% HoAC)에 3회 추출하였다. 추출후 여과지에 여과한 후 한외여과막 장치를 통해 여과시시켜 분자량에 따라 추출물을 분류하였다. 그 결과, 여과막을 사용하여 10kDa 이하로 여과시 아베난쓰라마이드 C 함량이 한외여과 이전에 비해 2.3배 증가하였다. 이를 [표 7]에 나타내었다.
(5) 추출물 제조
48 시간 발아처리된 대양귀리에 액체 질소를 사용하여 분쇄기(Auto-mill disintegrator, Tokken, Japan)에서 200s로 분쇄하였다. 분말 시료 15g 내지 20g에 n-Hexane 시료 무게량의 10배 부피로 첨가하여 37℃에서 Homogenizer로 30분간 추출한 후 헥산층을 제거하고, 12시간 흄후드에 정치하여 탈지하였다(이 과정 3회 실시).
탈지된 귀리 분말 시료 1g에 80% 에탄올을 10 mL를 첨가하여 Shaking incubator에서 16시간 추출후 상등액을 얻고, 다시 2시간씩 2회 추출하여 최종 추출물을 얻었다. 이 추출물을 감압농축(N-1000, EYELA 사, 일본)하여 처리물 G48 추출물을 수득하였다.
또한, 탈지된 귀리 분말 시료 1g에 증류수 10 mL를 처리하여 증류수에 용해된 수용성의 베타글루칸이 포함된 물층을 제거한 후, 잔존물에 다시 80% 에탄올 10 mL를 첨가하여 위의 추출과정과 같은 방법으로 D48 추출물을 수득하였다.
상기 수득한 G48 추출물 또는 D48 추출물은 각각 상기 실시예 (2)와 동일한 조건으로 UPLC 분석하여 각각의 추출물 내 아베난쓰라마이드 함량을 정량 분석하였고, 그 결과는 하기 [표 8]과 같다.
이에, 제조된 추출물의 잔사 당 아베난쓰라마이드 함량은 G48이 2623.4 ug/g 잔사 및 D48은 1550.1 ug/g 잔사인 것을 [표 9]에 나타내었다.
(6) 베타글루칸 함량
각 추출물에 대한 베타글루칸 함량은 Oat β-Glucan kit((K-BGLU, Megazyme Pty. Ltd. Australia)를 이용하여 측정하였다.
구체적으로, 상기 실시예 (3)과 동일한 방법으로 0 내지 72 시간 동안 발아처리한 귀리를, 액체 질소를 사용하여 분쇄기(Auto-mill disintegrator, Tokken, Japan)에서 200s로 분쇄하였다. 이 분쇄 가루 0.1g에 50 % EtOH 0.2 mL와 20 mM Sodium phosphate buffer(pH6.5) 4 mL을 추가한 후 강하게 혼합하여 100℃ 항온수조에서 1분간 반응 시켰다. 반응한 시료는 교반하여 혼합한 다음, 다시 2분간 반응하고 재교반하여, 상층액을 추출물로서 수득하였다. 수득한 추출물은 50℃ 항온수조에서 5분 냉각 후 Lichenase 200 μL를 넣고 혼합한 다음, 50℃ 항온수조에 1 시간 동안 반응하고, 반응 종료 즉시 찬물에서 냉각시켰다. 그 다음 각 튜브에 200 Mm sodium acetate buffter(pH4.0) 5 ㎖를 첨가하고 완전히 혼합하였다. 실온에서 5 분간 방치하고 10 분동안 3000 rpm으로 원심분리 후 상징액을 얻었다. 상징액 100 μL에 β-Glucosidase 100 μL를 넣어 혼합하고, 50℃ 항온수조에서 15 분간 방치배양하였다. 이때 무처리 대조군(blank)은 Glucosidase 대신 Sodium acetate buffer를 사용하였다. 최종 반응시킨 튜브에 Glucose oxidase/peroxidase(GOPOD) reagent 3 mL 첨가하고 다시 50℃ 항온수조에 20 분 반응시킨 후 즉시 냉각시켜 각 반응이 끝난 시료를 대상으로, 510 nm에서의 흡광도를 측정하였다. 표준곡선은 100∼500 ppm 농도 β-glucan 용액을 사용하였다.
결과적으로 대양 귀리의 발아시간에 따른 베타글루칸 함량은 [표 10]에 전체적으로 낮아지는 경향을 나타내었다.
또한, 실시예 (5)에서 제조된 G48 및 D48 추출물에 대하여 위와 동일한 방법으로 베타글루칸 함량을 분석하고, 이를 [표 11]에 나타내었다.
이에, 베타글루칸 함량은 D48 시료에서 G48 시료에 비해 0.41%(g/100g)으로 양이 5배 줄어드는 것을 확인하였다.
하기에 본 발명의 조성물을 위한 제조예를 예시한다.
제조예
1: 약학적 제제의 제조
1-1. 산제의 제조
귀리 추출물 10 mg
유당 1 g
상기의 성분을 혼합하고, 기밀포에 충진하여 산제를 제조하였다.
1-2. 정제의 제조
귀리 추출물 10 mg
옥수수전분 100 ㎎
유 당 100 ㎎
스테아린산 마그네슘 2 ㎎
상기의 성분을 혼합한 후, 통상의 정제의 제조방법에 따라서 타정하여 정제를 제조하였다.
1-3. 캡슐제의 제조
귀리 추출물 10 mg
옥수수전분 100 ㎎
유 당 100 ㎎
스테아린산 마그네슘 2 ㎎
상기의 성분을 혼합한 후, 통상의 캡슐제의 제조방법에 따라서 젤라틴 캡슐에 충전하여 캡슐제를 제조하였다.
1-4. 환의 제조
귀리 추출물 10 mg
유당 1.5 g
글리세린 1 g
자일리톨 0.5 g
상기의 성분을 혼합한 후, 통상의 방법에 따라 1 환 당 3 g이 되도록 제조하였다.
1-5. 과립의 제조
귀리 추출물 10 mg
대두 추출물 50 ㎎
포도당 200 ㎎
전분 600 ㎎
상기의 성분을 혼합한 후, 30% 에탄올 100 ㎎을 첨가하여 섭씨 60℃에서 건조하여 과립을 형성한 후 포에 충진하였다.
제조예
2: 건강기능식품의 제조
본 발명의 귀리 조성물, 이의 분획물 및 이로부터 분리한 페닐에스터계 화합물을 포함하는 식품들을 다음과 같이 제조하였다.
2-1. 밀가루 식품의 제조
본 발명의 귀리 추출물 1 mg을 밀가루에 첨가하고, 이 혼합물을 이용하여 빵, 케이크, 쿠키, 크래커 및 면류를 제조하여 건강 증진용 식품을 제조하였다.
2-2. 유제품(dairy products)의 제조
본 발명의 귀리 추출물 1 mg을 우유에 첨가하고, 상기 우유를 이용하여 버터 및 아이스크림과 같은 다양한 유제품을 제조하였다.
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예 및 제조예들에 의해 한정되지 않고, 통상의 기술자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 그 효능에 따라 인체에 얇게 도포하여 바를 수 있는 약제 즉, 연고로 제조에 이용될 수 있고, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.
Claims (12)
- i) 귀리 종자를 발아시키는 단계;
ii) 상기 단계 i)에서 발아시킨 귀리를 용매추출하여 발아 귀리 추출물을 수득하는 단계; 를 포함하는, 고함량 아베난쓰라마이드를 포함하는 발아 귀리 추출물의 제조 방법. - 제 1항에 있어서, 상기 단계 i)의 귀리는 선양, 대양, 조양, 수양 및 중모 2005 중 어느 하나로 이루어진 군에서 선택된 쌀귀리; 또는 삼한, 동한, 하이스피드 및 조풍 중 어느 하나로 이루어진 군에서 선택된 겉귀리; 중 어느 하나의 품종으로 이루어진 것에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 고함량 아베난쓰라마이드를 포함하는 발아 귀리 추출물의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 단계 i)의 발아는 귀리 종자를 15 내지 25℃에서 24 내지 72시간 동안 수분을 공급하여 발아 처리한 것을 특징으로 하는, 고함량 아베난쓰라마이드를 포함하는 발아 귀리 추출물의 제조 방법.
- 제 3항에 있어서, 상기 발아 처리시 추가로 SA(Salicilic acid), IAA(indole acetic acid) 및 H202(Hydrogen peroxide)으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 유도 인자를 처리하는 것을 특징으로 하는, 고함량 아베난쓰라마이드를 포함하는 발아 귀리 추출물의 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 단계 ii)의 용매 추출은 물, C1 내지 C4의 저급 알코올 또는 이들의 혼합물을 용매로 하여 추출하는 것을 특징으로 하는, 고함량 아베난쓰라마이드를 포함하는 발아 귀리 추출물의 제조 방법.
- 제 5항에 있어서, 상기 저급 알코올은 에탄올 또는 메탄올인 것을 특징으로 하는, 고함량 아베난쓰라마이드를 포함하는 발아 귀리 추출물의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 아베난쓰라마이드는 아베난쓰라마이드 A, 아베난쓰라마이드 B 및 아베난쓰라마이드 C로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 고함량 아베난쓰라마이드를 포함하는 발아 귀리 추출물의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 고함량 아베난쓰라마이드의 농도는 1500 ㎍/g 잔사 이상인 것을 특징으로 하는, 고함량 아베난쓰라마이드를 포함하는 발아 귀리 추출물의 제조 방법.
- 제 8항에 있어서, 상기 고함량 아베난쓰라마이드는 아베난쓰라마이드 C의 농도가 400 ㎍/g 잔사 이상으로 포함되는 것을 특징으로 하는, 고함량 아베난쓰라마이드를 포함하는 발아 귀리 추출물의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서, iii) 상기 단계 ii)에서 수득한 발아 귀리 추출물을 한외여과하여 분자량 30 kDa 이하의 저분자량 추출물을 분리 및 수득하는 단계;를 추가로 포함하는, 고함량 아베난쓰라마이드를 포함하는 발아 귀리 추출물의 제조 방법.
- 제 1항 있어서, iii) 상기 단계 ii)의 용매 추출 후 남은 귀리 잔사에 용매를 가하여 귀리 잔사 추출물을 수득하는 단계;를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 고함량 아베난쓰라마이드를 포함하는 발아 귀리 추출물의 제조 방법.
- 제 1항의 방법으로 제조된, 고함량 아베난쓰라마드를 포함하는 발아 귀리 추출물.
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