KR20200073819A - 주정처리를 포함하는 생강 추출물의 제조방법 및 이에 의해 제조된 유용성분이 증가된 생강 추출물 - Google Patents

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Abstract

생강을 주정처리하는 단계; 주정처리된 생강을 효소처리하는 단계; 및 생강으로부터 추출물을 수득하는 단계;를 포함하는 생강 추출물의 제조방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에서 제공되는 생강 추출물의 제조방법은 생강에 주정처리 및 효소처리를 수행함으로써 생강의 유용성분의 함량이 증진되며 극대화되는 효과가 있다. 또한, pH 조정 단계를 생략할 수 있어 생산 단계가 단순화될 수 있으며, 이에 따라 생강 추출물을 대량생산하는 데 유용한 공정이다.

Description

주정처리를 포함하는 생강 추출물의 제조방법 및 이에 의해 제조된 유용성분이 증가된 생강 추출물{Method for preparing extract of ginger comprising ethanol treatment and active ingredients increased Ginger extract prepared by the same}
주정처리를 포함하는 생강 추출물의 제조방법 및 이에 의해 제조된 유용성분이 증가된 생강 추출물에 관한 것이다.
생강(Zingiber officinale Roscas)은 말레이시아와 인도 등의 열대아시아 지역이 원산지로 추정되고 생강과(Zingiberaceae)에 속하는 다년생 초본식물로 동남아시아 등지에 광범위하게 분포되어 있으며 근경을 주로 식용으로 사용하며 독특한 매운맛과 향기를 지닌 향신료이다. 생강의 국내 생산량은 2014년 기준 약 3만2천여 톤으로 전체 조미 채소중 약 1.3%에 불과하지만 시장 규모는 2,000억원 정도로 재배면적과 생산 농가 수에 비하면 매우 수익성 높은 고소득 작물이다. 국내 생강 식품산업은 흙 묻은 생강이나 껍질을 깐 생강으로 유통되는 비율이 전체 매출액의 50%을 차지하고 있으며 냉장형 생강 다대기가 40%로, 나머지 10%만이 일반 생강 가공제품이 차지하고 있다.
생강과 생강이 속한 생강속(Zingiber) 식물의 뿌리는 민간요법에서 위통, 멀미, 구토, 간질, 인후통, 기침, 타박상, 상처, 해산, 안질환, 간장병, 류머티즘, 근육통, 백선(버짐), 천식, 발열, 악성종양 및 종기 등의 치료에 이용하고 있으며, 최근 들어 생강은 의약학 분야에서 생강의 효능과 관련하여 과학적인 연구도 진행되고 있다.
생강의 주요 활성 성분으로는 정유 성분(essential oil)과 매운맛 성분을 함유하고 있는 올레오레진(oleoresin)성분이 보고되어 있다. 정유 성분은 감기, 두통, 관절염 및 정신적 치료에 효과적이며 올레오레진(oleoresin)의 매운맛 성분인 진저롤(gingerol), 진저론(ginerone), 쇼가올(shogaol) 등은 항산화 효과가 높은 것으로 알려져 있다. 이 외에도 생강의 생리활성 성분들은 항균작용, 항염작용, 혈청 콜레스테롤 저하효과, 종양억제, 소염작용 등을 나타내는 것으로 보고되어 있고, 특히 생강의 올레오레진, 진저롤 및 쇼가올이 자연살해세포(NK cell)의 기능을 활성화시켜 면역능력을 증진시키는 효과를 갖는 생강의 면역과 관련된 연구 결과도 있다.
경제성장과 국민소득의 증대에 따라 건강과 장수에 대한 관심이 빠르게 증대되고 있으며 안전한 먹거리 확보에 대한 관심도 고조되고 있다. 따라서 유용생리활성을 가지면서 부작용이 없는 천연물 유래의 활성물질 탐색에 연구가 집중되고 있으며, 특히 천연 식물자원을 대상으로 항균, 항노화, 성인병 예방, 면역증강, 항산화 효과 등에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며 생강 또한 이를 대상으로 한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나, 생강은 그 성분 중 전분이 전체의 40~60%를 차지하고 있고, 섬유질 함량도 다른 향신료보다 높기 때문에 착즙 수율이 낮을 뿐만 아니라 착즙 중 대부분의 전분이 착즙액에 잔존하고 있어 생강을 가공식품으로 활용하는데 있어 난점이 있으며, 이에 전분을 분해시켜 제거하는 방법 등의 기술 개발이 요구되고 있다.
최근 각광받고 있는 식품고압기술은 종래 식품의 저온살균과 멸균에 목적을 두었으나, 식품으로의 신속한 압력 투과 및 식품 성분의 입자크기 감소 등과 같은 장점을 제공함과 동시에 가열 조작 등으로 인한 유용성분의 파괴가 적어 적용범위의 확대를 위한 연구가 진행되고 있다. 이중 고압처리 기술은 유용성분의 파괴나 손실 없이 기능성 식품원료, 화장품 및 의약품 원료 등을 저분자화시켜 용해 및 추출할 수 있으므로 고부가가치 생리활성 물질의 생산기술로 활용할 수 있어 식품산업에서 주목받고 있다.
대한민국 공개특허 제10-2013-0028564호에서는 고압 조건 하에서 효소처리를 통한 인삼류의 유용성분 추출방법을 개시하고 있다.
이에 본 발명자들은 생강으로부터 유용성분의 수득률을 높이기 위해 생강을 주정처리하고, 주정처리된 생강을 효소처리함으로써 유용성분을 월등히 증가시킨 생강 추출물을 제조하는 방법을 확립하고, 본 발명을 완성하였다.
대한민국 공개특허 제10-2013-0028564호
본 발명의 일 측면에서의 목적은 유용성분을 월등히 향상시킨 생강 추출물의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에서
생강을 주정처리하는 단계;
주정처리된 생강을 효소처리하는 단계; 및
생강으로부터 추출물을 수득하는 단계;를 포함하는 생강 추출물의 제조방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 다른 측면에서
상기의 방법으로 제조된 생강 추출물이 제공된다.
본 발명의 일 측면에서 제공되는 생강 추출물의 제조방법은 생강에 주정처리 및 효소처리를 수행함으로써 생강의 유용성분의 함량이 증진되며 극대화되는 효과가 있다. 또한, pH 조정 단계 및 고압 처리 단계 등을 생략할 수 있어 생산 단계가 단순화될 수 있으며, 이에 따라 생강 추출물을 대량생산하는 데 유용한 공정이다.
도 1 및 도 2는 실시예 2-4에서 수행된 실험을 바탕으로 용량별 가변율을 나타낸 그래프이다.
본 발명의 일 측면에서
생강을 주정처리하는 단계;
주정처리된 생강을 효소처리하는 단계; 및
생강으로부터 추출물을 수득하는 단계;를 포함하는 생강 추출물의 제조방법이 제공된다.
이하, 본 발명의 일 측면에서 제공되는 생강 추출물의 제조방법에 대하여 각 단계별로 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명의 일 측면에서 제공되는 생강 추출물의 제조방법은 생강을 주정처리하는 단계를 포함한다.
본 발명에서는 생강 추출물을 제조하기 위해 생강을 주정처리하여 유용성분 함량을 극대화시킬 수 있다.
상기 주정처리는 알코올 용매를 이용한 환류추출법, 교반추출법 및 초음파추출법 중 하나의 방법으로 수행될 수 있으며, 바람직하게는 알코올 용매를 이용한 환류추출법으로 수행될 수 있다. 이때, 상기 알코올 용매는 주정일 수 있으며, 바람직한 일례로 식품용 에탄올일 수 있다.
또한, 상기 환류추출법은 90℃ 내지 120℃의 온도에서 90분 내지 180분 동안 수행될 수 있으며, 95℃ 내지 110℃의 온도에서 100분 내지 160분 동안 수행될 수 있다.
상기 생강은 생강, 생강 분말 또는 생강 분쇄물 중 선택된 하나를 포함하는 혼합물일 수 있고, 동결건조시킨 생강 분말을 사용할 수 있다. 또한, 생강 파쇄물, 열풍건조 생강 분말 등을 사용할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 측면에서 제공되는 생강 추출물의 제조방법은 주정처리된 생강을 효소처리하는 단계를 포함한다.
본 발명에서는 생강 추출물의 유용성분 함량을 극대화시키기 위하여 주정처리단계 및 효소처리단계를 포함한다.
상기 효소처리하는 단계는 생강에 세포벽 분해효소를 처리하는 단계; 및 세포벽 분해효소가 처리된 생강에 전분 분해효소를 처리하는 단계;를 포함할 수 있다.
먼저, 생강에 세포벽 분해효소를 처리하는 단계를 설명한다.
구체적으로, 상기 세포벽 분해효소를 처리하는 단계는 45℃ 내지 55℃의 온도에서 60분 내지 180분 동안 수행될 수 있으며, 바람직하게는 47℃ 내지 52℃의 온도에서 수행될 수 있고, 90분 내지 150분 동안 수행될 수 있다. 상기 세포벽 분해효소 처리 온도가 45℃보다 낮으면 세포벽의 분해가 원활히 일어나지 않으며, 55℃보다 높을 경우 효소의 활성을 저해하여 효율이 떨어질 수 있고, 또한 상기 세포벽 분해효소 처리 시간이 60분보다 짧을 경우 효소 반응이 일어나기에 충분치 않아 미반응된 기질(substrate)로서의 생강이 남을 수 있으며, 180분보다 길 경우 효소 반응에 소모되는 에너지 및 시간에 비해 추가로 얻어지는 반응물의 양이 적어서 경제성이 떨어질 수 있다.
상기 효소 반응은 세포벽 분해효소를 생강의 0.5 내지 1.5% 농도로 첨가하는 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 세포벽 분해효소의 양이 0.5%보다 작을 경우 기질인 생강에 비해 효소의 양이 적어 반응이 충분히 일어나지 않을 수 있으며, 1.5% 보다 클 경우 사용되지 않는 효소의 발생으로 인한 경제성의 손실이 생길 수 있다.
또한, 상기 세포벽 분해효소는 셀룰라아제(cellulase), 폴리갈락투로나아제(polygalacturonase; pectinase), 헤미셀룰라아제(hemicellulase), 아라비나아제(arabinase), 자일라나아제(xylanase), β-글루카나아제(β-glucanase) 및 α-아밀라아제(α-amylase) 중 1종 이상일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
나아가, 상기 세포벽 분해효소를 처리하는 단계를 수행하고 난 후, 효소 불활성화 및 냉각 단계를 추가로 포함할 수 있다.
다음으로, 세포벽 분해효소가 처리된 생강에 전분 분해효소를 처리하는 단계를 설명한다.
구체적으로, 상기 전분 분해효소를 처리하는 단계는 80℃ 내지 105℃의 온도에서 30분 내지 120분 동안 수행될 수 있으며, 바람직하게는 95℃ 내지 100℃의 온도에서 수행될 수 있고, 40분 내지 90분 동안 수행될 수 있다. 상기 전분 분해효소 처리 온도가 80℃보다 낮으면 전분의 분해가 원활히 일어나지 않으며, 105℃보다 높을 경우 효소의 활성을 저해하여 효율이 떨어질 수 있고, 또한 처리 시간이 30분보다 짧을 경우 효소 반응이 일어나기에 충분치 않아 미반응된 기질(substrate)로서의 생강이 남을 수 있으며, 120분보다 길 경우 효소 반응에 소모되는 에너지 및 시간에 비해 추가로 얻어지는 반응물의 양이 적어서 경제성이 떨어질 수 있다.
또한, 상기 전분 분해효소를 처리하는 단계는 전분 분해효소를 생강의 0.5% 내지 1.5% 농도로 첨가하는 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 전분 분해효소의 양이 0.5%보다 작을 경우 기질인 생강에 비해 효소의 양이 적어 반응이 충분히 일어나지 않을 수 있으며, 1.5%보다 클 경우 사용되지 않는 효소의 발생으로 인한 경제성의 손실이 생길 수 있다.
나아가, 상기 전분 분해효소는 내열성을 갖는 α-아밀라아제(α-amylase), β-아밀라아제(β-amylase), 글루코아밀라아제(glucoamylase), α-글루코시다아제(α-glucosidase), 이소아밀라아제(isoamylase) 및 풀루라나아제(pullulanase) 중 1종 이상일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
더욱 나아가, 상기 효소처리하는 단계는 pH를 조절하지 않은 생강 혼합물을 사용하여 수행되는 것이 바람직하다. 본 발명의 생강 추출물 제조방법은 일반적으로 수행하는 pH 조정 단계를 생략할 수 있어 생산 단계가 단순화될 수 있으며, 이에 따라 생강 추출물을 대량생산하는데 더욱 유용한 공정이다.
다음으로, 본 발명의 일 측면에서 제공되는 생강 추출물의 제조방법은 효소처리된 생강으로부터 추출물을 수득하는 단계를 포함한다.
상기 추출물은 물, C1 내지 C4의 저급 알코올, 물 또는 알코올의 혼합물을 용매로 사용하여 추출된 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 알코올은 식퓸용 에탄올일 수 있다. 상기 용매는 추출에 사용되는 효소 처리된 생강의 중량 1 g당 1 ㎖ 내지 50 ㎖의 양으로 첨가될 수 있다. 추출방법은 침지, 진탕추출, Soxhlet 추출 또는 환류추출일 수 있다. 이때, 추출 시간은 0.5시간 내지 96시간일 수 있다. 상기 추출은 1회 내지 5회 반복 추출할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에서
상기의 방법으로 제조된 생강 추출물이 제공된다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해서 상세히 설명한다.
단 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해서 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> 재료의 준비
본 발명의 실시예에 사용된 생강은 2016년 10월 전라북도 봉동에서 수확된 국내산 생강을 사용하였다. 추출 방법에 사용된 효소는 Celluclast 1.5L FG, Pectinex Ultra SP-L, Viscozyme L, Termamyl 120L로 Novozyme사에서 구입하여 사용하였다. 분석에 사용된 시약들은 디니트로살리실산(Dinitrosalicylic acid; DNS), 폴린-시오칼토 시약(Folin-Ciocalteu reagent), 갈릭산(gallic acid), 포도당(glucose), 쿼세틴(quercetin) 및 카테킨(catechin)류 화합물 분석을 위한 표준물질들로 Sigma Chemical사로부터 구입하여 사용하였다. 생강의 지표성분 6-진저롤(gingerol), 8-진저롤, 10-진저롤, 6-쇼가올(shogaol), 8-쇼가올, 10-쇼가올은 Chromadex에서 구입하여 사용하였다. 그 외 시약과 용매는 Sigma-Aldrich사에서 구입하여 사용하였다.
< 실시예 2> 생강의 주정처리에 따른 결과 비교
실시예 2-1. 생강의 주정처리법 종류에 따른 결과
상기 생강을 탈피, 세척 후 슬라이스 형태로 절단하여 동결건조한 후 분쇄하여 100 mesh의 체에 걸러 -20 ℃ 냉동고에 저장하면서 시료로 사용하였다.
생강 동결건조 분말 5 g에 대하여 0.1 L의 에탄올을 혼합한 후, 교반추출법(stirring), 초음파추출법(sonication) 및 환류추출법(reflux)을 수행하여 생강을 주정처리하였다. 이때, 상기 교반추출법은 2시간 동안 수행하였고, 초음파추출법은 30분 동안 수행하였으며, 환류추출법은 100℃의 온도에서 2시간 동안 수행하였다.
이후, 주정처리된 생강 추출물의 수분용해지수(Water solubility index : WSI), 총 폴리페놀 함량(Total polyphenol; TP), 총 플라보노이드 함량(Total flavonoids; TF), 총당 함량(Total sugar; TS) 및 환원당 함량(Reducing sugar; RS)을 비교하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
또한, 주정처리된 생강 추출물의 6, 8, 10-진저롤(6-G, 8-G, 10-G) 및 6, 8, 10-쇼가올 함량(6-S, 8-S, 10-S)을 비교하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
처리 조건 WSI(%) TP(%) TF(%) TS(%) RS(%)
교반추출 2시간 5.81±0.29c 1.31±0.03c 0.62±0.01b 0.37±0.06b 0.67±0.01c
초음파추출 30분 8.23±0.84b 3.62±0.06b 0.60±0.05b 0.46±0.16b 0.86±0.01b
환류추출 2시간 9.59±0.17a 4.75±0.07a 1.38±0.14a 3.48±0.08a 1.27±0.01a
F-value 40.32*** 3,343.08*** 76.60*** 831.84*** 995.79***
(WSI, water solubility index; TS, total sugar; RS, reducing sugar; TP, total polyphenol; TF, total flavonoids;)
(a-c, 알파벳이 다른 것은 p<0.05에서 유의하게 다른 것을 의미함; *, P<0.05, **, P<0.01, ***: P<0.001;)
처리 조건
 Total(%) 6-G(%) 8-G(%) 10-G(%) 6-S(%) 8-S(%) 10-S(%)
교반추출 2시간 1.48±
0.18c 		0.84±
0.07c 		0.15±
0.01c 		0.39±
0.10c 		0.03±
0.01b 		0.02±
0.02b 		0.04±
0.01b
초음파추출 30분 3.57±
1.09b 		2.05±
0.58b 		0.40±
0.16b 		0.79±
0.23b 		0.04±
0.00b 		0.22±
0.08a 		0.08±
0.04b
환류추출 2시간 6.50±
0.20a 		3.21±
0.03a 		1.11±
0.02a 		1.36±
0.23a 		0.23±
0.01a 		0.19±
0.01a 		0.39±
0.02a
F-value 45.21*** 37.32*** 83.09*** 18.62** 696.20*** 15.37** 151.12***
(6-G, 6-gingerol; 8-G, 8-gingerol; 10-G, 10-gingerol; 6-S, 6-shogaol; 8-S, 8-shogaol; 10-S, 10-shogaol;)
(a-c, 알파벳이 다른 것은 p<0.05에서 유의하게 다른 것을 의미함; *, P<0.05, **, P<0.01, ***: P<0.001;)
상기 표 1 및 표 2에 나타낸 바와 같이, 환류추출법을 적용하여 생강 추출물을 제조하는 경우, 교반추출법에 비해 수분용해지수가 1.7배 증가하는 것을 확인하였으며, 총 폴리페놀 함량 및 총 플라보노이드 함량은 2.2배 내지 3.6배 증가하는 것을 확인하였고, 지표성분(진저롤 및 쇼가올)의 함량은 4.4배 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 환류추출법을 적용하여 생강 추출물을 제조하는 경우, 초음파추출법에 비해 수분용해지수가 1.2배 증가하는 것을 확인하였으며, 총 폴리페놀 함량 및 총 플라보노이드 함량은 1.3배 내지 2.3배 증가하는 것을 확인하였고, 지표성분(진저롤 및 쇼가올)의 함량은 1.8배 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
실시예 2-2. 생강의 주정처리 시간에 따른 결과
상기 생강을 탈피, 세척 후 슬라이스 형태로 절단하여 동결건조한 후 분쇄하여 100 mesh의 체에 걸러 -20 ℃ 냉동고에 저장하면서 시료로 사용하였다.
생강 동결건조 분말 5 g에 대하여 0.1 L의 에탄올을 혼합한 후, 환류추출법(reflux)을 100℃의 온도에서 30분 내지 2시간 동안 수행하여 생강을 주정처리하였다.
이후, 주정처리된 생강 추출물의 수분용해지수(Water solubility index : WSI), 총 폴리페놀 함량(Total polyphenol; TP), 총 플라보노이드 함량(Total flavonoids; TF), 총당 함량(Total sugar; TS) 및 환원당 함량(Reducing sugar; RS)을 비교하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
또한, 주정처리된 생강 추출물의 6, 8, 10-진저롤(6-G, 8-G, 10-G) 및 6, 8, 10-쇼가올 함량(6-S, 8-S, 10-S)을 비교하였으며, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
처리 조건 WSI(%) TP(%) TF(%) TS(%) RS(%)
환류추출 30분 7.39±0.28c 4.08±0.13b 1.14±0.04b 3.28±0.07a 1.20±0.04
1시간 7.95±0.21b 4.26±0.08b 1.19±0.07ab 3.05±0.16b 1.26±0.05
2시간 9.59±0.17a 4.75±0.07a 1.38±0.14a 3.48±0.08a 1.25±0.03
F-value 79.19*** 39.45*** 5.42* 11.29** N.S
(WSI, water solubility index; TS, total sugar; RS, reducing sugar; TP, total polyphenol; TF, total flavonoids;)(a-c, 알파벳이 다른 것은 p<0.05에서 유의하게 다른 것을 의미함; *, P<0.05, **, P<0.01, ***: P<0.001; N.S, not significant;)
처리 조건
 Total(%) 6-G(%) 8-G(%) 10-G(%) 6-S(%) 8-S(%) 10-S(%)
환류추출 30분 6.02±
0.09b 		3.10±
0.04		 0.99±
0.02c 		1.43±
0.02		 0.16±
0.05b 		0.06±
0.01b 		0.29±
0.04c
1시간 5.92±
0.29b 		3.09±
0.07		 1.03±
0.01b 		1.42±
0.26		 0.16±
0.01b 		0.08±
0.03b 		0.14±
0.02b
2시간 6.50±
0.20a 		3.21±
0.03		 1.11±
0.02a 		1.36±
0.23		 0.23±
0.01a 		0.19±
0.01a 		0.39±
0.02
F-value 6.36** N.S 55.63*** N.S 5.33* 50.63*** 61.58***
(6-G, 6-gingerol; 8-G, 8-gingerol; 10-G, 10-gingerol; 6-S, 6-shogaol; 8-S, 8-shogaol; 10-S, 10-shogaol;)(a-c, 알파벳이 다른 것은 p<0.05에서 유의하게 다른 것을 의미함; *, P<0.05, **, P<0.01, ***: P<0.001;)
상기 표 3 및 표 4에 나타낸 바와 같이, 환류추출법을 적용하여 생강 추출물을 제조하되 주정처리 시간을 2시간으로 수행하는 경우, 30분으로 수행된 경우에 비해 수분용해지수, 총 폴리페놀 함량, 총 플라보노이드 함량 및 지표성분이 약 1.1배 내지 1.3배로 유의적으로 증가함을 확인할 수 있었다. 이를 통해 본 발명에서는 효소처리 전 주정처리를 통해 유용성분 추출을 극대화시킬 수 있다.
실시예 2-3. 생강의 주정처리에 대한 대용량 적용성 평가 결과
상기 생강을 탈피, 세척 후 슬라이스 형태로 절단하여 동결건조한 후 분쇄하여 100 mesh의 체에 걸러 -20 ℃ 냉동고에 저장하면서 시료로 사용하였다.
생강 동결건조 분말 5 g에 대하여 0.1 L의 에탄올을 혼합한 후, 환류추출법(reflux)을 100℃의 온도에서 2시간 동안 수행하여 생강을 주정처리하였다. 이때, 대용량 적용성 평가를 위해 동일 농도 기준(50g/1L, 1.75kg/35L)으로 에탄올을 1 L 및 35 L를 사용한 경우에 대하여 실험을 진행하였다.
또한, 생강 동결건조 분말 5 g에 대하여 그 20배에 해당하는 증류수 100 mL을 가하여 혼합한 후, 세포벽 분해 효소로 펙틴분해효소(Pectinex ultra SP-L)를 생강 분말의 1 %(w/w) 농도로 첨가한 후 교반하면서 효소처리하였다. 대용량으로 진행하는 경우에는 pH 조정을 안 하고 위에 명시한 최적온도만 맞추고 교반하면서 바로 효소처리 진행하였다. 펙틴분해 반응물은 전분 분해효소 처리를 위하여 상온으로 식힌 다음, 전분 분해효소로 Termamyl 120L를 생강분말의 1 %(w/w) 농도로 첨가 후 100℃ 항온수조(WiseBath, MaXturdy, 대한과학)에서 1시간 동안 처리하였으며, 이 과정에서 세포벽 분해효소의 불활성화도 동시에 수행하였다.
이후, 주정처리 또는 효소처리된 생강 추출물의 수분용해지수(Water solubility index : WSI), 수분흡착지수(Water absorption index : WAI), 총 폴리페놀 함량(Total polyphenol; TP), 총 플라보노이드 함량(Total flavonoids; TF), 총당 함량(Total sugar; TS) 및 환원당 함량(Reducing sugar; RS)을 비교하였으며, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
또한, 주정처리 또는 효소처리된 생강 추출물의 6, 8, 10-진저롤(6-G, 8-G, 10-G) 및 6, 8, 10-쇼가올 함량(6-S, 8-S, 10-S)을 비교하였으며, 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다.
처리 조건 작업량 WSI(%) WAI(g/mL) TP(%) TF(%) TS(%) RS(%)
주정처리
(환류추출)		 0.1L 9.47±
0.59		 - 4.66±
0.09a 		0.57±
0.10		 2.15±
0.02a 		1.63±
0.00b
1L 8.51±
0.27		 - 4.57±
0.04a 		0.64±
0.06		 1.95±
0.03b 		1.73±
0.02a
35L 8.84±
0.95		 - 3.41±
0.01b 		0.49±
0.04		 2.11±
0.04a 		1.30±
0.00c
F-value N.S - 418.35*** N.S 32.45** 859.79***
주정처리 후
효소처리		 0.1L 49.91±
4.81		 1.84 0.73±
0.08b 		0.07±
0.01b 		30.69±
2.85b 		8.02±
0.82c
1L 53.38±
1.32		 5.03 0.75±
0.06b 		0.10±
0.02a 		38.17±
2.29a 		9.12±
0.18b
35L 51.60±
1.30		 6.81 1.04±
0.02a 		0.05±
0.01b 		30.79±
0.44b 		13.89±
0.07a
F-value N.S - 25.01** 15.91** 12.20** 123.34***
(WSI, water solubility index; WAI, water absorbance index; TS, total sugar; RS, reducing sugar; TP, total polyphenol; TF, total flavonoids;)
(a-c, 알파벳이 다른 것은 p<0.05에서 유의하게 다른 것을 의미함; *, P<0.05, **, P<0.01, ***: P<0.001; N.S, not significant;)
처리 조건 작업량 Total(%) 6-G(%) 8-G(%) 10-G(%) 6-S(%) 8-S(%) 10-S(%)
주정처리
(환류추출)		 0.1L 5.30±
0.49b 		1.74±
0.02b 		0.89±
0.09b 		1.34±
0.12b 		0.73±
0.10		 0.43±
0.10		 0.17±
0.06
1L 6.30±
0.16a 		2.37±
0.02a 		1.05±
0.04a 		1.60±
0.04a 		0.78±
0.05		 0.36±
0.02		 0.14±
0.01
35L 5.49±
0.04b 		1.73±
0.00b 		0.91±
0.02b 		1.47±
0.00ab 		0.72±
0.01		 0.44±
0.02		 0.21±
0.02
F-value 9.61* 1,395.81*** 7.13* 8.45* N.S N.S N.S
주정처리 후
효소처리		 0.1L 0.03±
0.00c 		0.03±
0.00c 		0.00±
0.00		 0.00±
0.00c 		0.00±
0.00b 		N.D N.D
1L 0.10±
0.00b 		0.09±
0.00b 		0.00±
0.00		 0.01±
0.00b 		0.00±
0.00b 		N.D 0.00±
0.00
35L 0.89±
0.01a 		0.62±
0.00a 		0.13±
0.00		 0.11±
0.00a 		0.02±
0.00a 		N.D 0.01±
0.00
F-value 20,436.33*** 28,081.00*** N.S 1,027.00*** 25.00** - N.S
(6-G, 6-gingerol; 8-G, 8-gingerol; 10-G, 10-gingerol; 6-S, 6-shogaol; 8-S, 8-shogaol; 10-S, 10-shogaol;)
(a-c, 알파벳이 다른 것은 p<0.05에서 유의하게 다른 것을 의미함; *, P<0.05, **, P<0.01, ***: P<0.001; N.S, not significant; N.D not detected;)
상기 표 5 및 표 6에 나타낸 바와 같이, 주정처리(환류추출법)을 적용하여 생강 추출물을 제조하는 경우, 주정처리 후 효소처리를 수행한 경우에 비해 총 폴리페놀 함량이 3.3배 내지 6.4배 증가하고, 총 플라보노이드 함량이 6.4배 내지 9.8배 증가하는 것을 확인할 수 있으며, 지표성분이 약 6.2배 증가함을 확인할 수 있었다.
실시예 2-4. 생강의 주정처리 및 효소처리 2단계 공정 수행 결과
상기 생강을 탈피, 세척 후 슬라이스 형태로 절단하여 동결건조한 후 분쇄하여 100 mesh의 체에 걸러 -20 ℃ 냉동고에 저장하면서 시료로 사용하였다.
생강 동결건조 분말 5 g에 대하여 0.1 L의 에탄올을 혼합한 후, 환류추출법(reflux)을 100℃의 온도에서 2시간 동안 수행하여 생강을 주정처리하였다. 이때, 대용량 적용성 평가를 위해 동일 농도 기준(50g/1L, 1.75kg/35L, 12kg/240L)으로 에탄올을 1 L 및 35 L를 사용한 경우에 대하여 실험을 진행하였다.
또한, 상기 주정처리된 생강을 50℃의 온도에서 24시간 동안 건조시키고, 이를 20배에 해당하는 증류수 100 mL을 가하여 혼합한 후, 세포벽 분해 효소로 펙틴분해효소(Pectinex ultra SP-L)를 생강 분말의 1 %(w/w) 농도로 첨가한 후 교반하면서 효소처리하였다. 대용량으로 진행하는 경우에는 pH 조정을 안 하고 위에 명시한 최적온도만 맞추고 교반하면서 바로 효소처리 진행하였다. 펙틴분해 반응물은 전분 분해효소 처리를 위하여 상온으로 식힌 다음, 전분 분해효소로 Termamyl 120L를 생강분말의 1 %(w/w) 농도로 첨가 후 100℃ 항온수조(WiseBath, MaXturdy, 대한과학)에서 1시간 동안 처리하였으며, 이 과정에서 세포벽 분해효소의 불활성화도 동시에 수행하였다.
대조군으로 생강 추출물을 효소처리만 수행하여 분석하였다.
최종적으로, 주정처리 및 효소처리 2단계 공정이 수행된 생강 추출물 및 효소처리만 수행된 생강 추출물의 수분용해지수(Water solubility index : WSI), 수분흡착지수(Water absorption index : WAI), 총 폴리페놀 함량(Total polyphenol; TP), 총 플라보노이드 함량(Total flavonoids; TF), 총당 함량(Total sugar; TS) 및 환원당 함량(Reducing sugar; RS)을 비교하였으며, 그 결과를 하기 표 7에 나타내었다.
또한, 주정처리 및 효소처리 2단계 공정이 수행된 생강 추출물 및 효소처리만 수행된 생강 추출물의 6, 8, 10-진저롤(6-G, 8-G, 10-G) 및 6, 8, 10-쇼가올 함량(6-S, 8-S, 10-S)을 비교하였으며, 그 결과를 하기 표 8에 나타내었다.
처리 조건 작업량 WSI(%) WAI(g/mL) TP(%) TF(%) TS(%) RS(%)
주정처리
및
효소처리
 0.1L 59.38±
4.54		 1.84 5.39±
0.08a 		0.64±
0.11		 32.83±
2.83b 		9.65±
0.82c
1L 61.88±
1.53		 5.03 5.32±
0.10a 		0.74±
0.07		 40.12±
2.31a 		10.85±
0.20b
35L 60.44±
2.21		 6.81 4.45±
0.02b 		0.54±
0.04		 32.90±
0.48b 		15.22±
0.07a
F-value N.S - 159.83*** N.S 11.64** 108.45***
효소처리 0.1L 62.57±
5.80		 4.15 1.82±
0.04b 		0.46±
0.01c 		35.09±
0.57b 		18.14±
0.20a
1L 63.40±
4.17		 4.61 1.80±
0.04b 		0.42±
0.03bc 		34.63±
1.68b 		16.57±
0.76b
35L 56.68±
2.47		 3.37 2.46±
0.14a 		0.48±
0.01b 		33.46±
0.28b 		11.44±
0.19c
240L 58.48±
5.00		 9.19 2.55±
0.24a 		0.61±
0.03a 		37.19±
0.19a 		15.86±
0.05a
F-value N.S N.S 24.35*** 50.46*** 8.95** 151.86***
(WSI, water solubility index; WAI, water absorbance index; TS, total sugar; RS, reducing sugar; TP, total polyphenol; TF, total flavonoids;)
(a-c, 알파벳이 다른 것은 p<0.05에서 유의하게 다른 것을 의미함; *, P<0.05, **, P<0.01, ***: P<0.001; N.S, not significant;)
처리 조건 작업량 Total(%) 6-G(%) 8-G(%) 10-G(%) 6-S(%) 8-S(%) 10-S(%)
주정처리
및
효소처리		 0.1L 5.33±
0.49b 		1.77±
0.02c 		0.89±
0.09b 		1.34±
0.12b 		0.73±
0.10		 0.43±
0.10		 0.17±
0.06
1L 6.40±
0.16a 		2.46±
0.02a 		1.06±
0.04a 		1.61±
0.04a 		0.78±
0.05		 0.36±
0.02		 0.14±
0.01
35L 6.38±
0.04a 		2.35±
0.00b 		1.04±
0.02a 		1.57±
0.00a 		0.73±
0.02		 0.44±
0.02		 0.23±
0.02
F-value 12.46** 1,206.23*** 7.53* 10.82** N.S N.S N.S
효소처리 0.1L 1.05±
0.10c 		0.61±
0.03c 		0.28±
0.05		 0.04±
0.01c 		0.08±
0.01b 		0.01±
0.01c 		0.02±
0.00b
1L 1.02±
0.03c 		0.64±
0.02c 		0.25±
0.01		 0.03±
0.00c 		0.08±
0.01b 		0.01±
0.00c 		0.02±
0.00b
35L 2.49±
0.43b 		1.48±
0.22b 		0.25±
0.12		 0.43±
0.08b 		0.05±
0.01b 		0.21±
0.03b 		0.06±
0.02a
240L 3.19±
0.16a 		1.71±
0.05a 		0.37±
0.05		 0.53±
0.02a 		0.20±
0.04a 		0.29±
0.03a 		0.08±
0.00a
F-value 62.00*** 73.63*** N.S 122.23*** 25.52*** 123.14*** 29.70***
(6-G, 6-gingerol; 8-G, 8-gingerol; 10-G, 10-gingerol; 6-S, 6-shogaol; 8-S, 8-shogaol; 10-S, 10-shogaol;)
(a-c, 알파벳이 다른 것은 p<0.05에서 유의하게 다른 것을 의미함; *, P<0.05, **, P<0.01; ***: P<0.001; N.S, not significant;)
상기 표 7 및 표 8에 나타낸 바와 같이, 주정처리(환류추출법) 및 효소처리 2단계 공정을 적용하여 생강 추출물을 제조하는 경우, 효소처리만을 수행한 경우와 비교하여 수분용해지수는 1.0배 내지 1.1배 증가로 큰 차이를 나타내지 않았다.
그러나, 총 폴리페놀 함량은 1.8배 내지 3.0배 증가하고, 총 플라보노이드 함량은 1.1배 내지 1.8배 증가하는 것을 확인할 수 있으며, 지표성분은 약 2.6배 내지 6.3배 증가함을 확인할 수 있었다.
실시예 2-5. 용량별 수용화 및 유용성분 추출 가변율 비교
상기 실시예 2-4에서 수행된 실험을 바탕으로 용량별 가변율을 비교하였으며, 그 결과를 도 1 및 도 2에 나타내었다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 주정처리 및 효소처리 2단계 공정을 적용하는 경우 가변율이 ±7~8% 내 범위였으며, 효소처리만을 수행하는 경우 ±6~7% 내 범위인 것을 확인할 수 있었다.
이를 통해, 본 발명에 따른 생강 추출물의 제조방법을 대량생산에 적용할 수 있음을 확인할 수 있다.

Claims (10)

  1. 생강을 주정처리하는 단계;
    주정처리된 생강을 효소처리하는 단계; 및
    생강으로부터 추출물을 수득하는 단계;를 포함하는 생강 추출물의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주정처리는 알코올 용매를 이용한 환류추출법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 생강 추출물의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 환류추출법은 90℃ 내지 120℃의 온도에서 90분 내지 180분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 생강 추출물의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 효소처리하는 단계는,
    생강에 세포벽 분해효소를 처리하는 단계; 및
    세포벽 분해효소가 처리된 생강에 전분 분해효소를 처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 생강 추출물의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 세포벽 분해효소를 처리하는 단계는 45℃ 내지 55℃의 온도에서 60분 내지 180분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 생강 추출물의 제조방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 세포벽 분해효소는 셀룰라아제(cellulase), 폴리갈락투로나아제(polygalacturonase; pectinase), 헤미셀룰라아제(hemicellulase), 아라비나아제(arabinase), 자일라나아제(xylanase), β-글루카나아제(β-glucanase) 및 α-아밀라아제(α-amylase)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 생강 추출물의 제조 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 전분 분해효소를 처리하는 단계는 80℃ 내지 105℃의 온도에서 30분 내지 120분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 생강 추출물의 제조 방법.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 전분 분해효소는 내열성을 갖는 α-아밀라아제(α-amylase), β-아밀라아제(β-amylase), 글루코아밀라아제(glucoamylase), α-글루코시다아제(α-glucosidase), 이소아밀라아제(isoamylase) 및 풀루라나아제(pullulanase)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 생강 추출물의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 추출물은 물, C1 내지 C4의 저급 알코올, 물 또는 알코올의 혼합물을 용매로 사용하여 추출된 것을 특징으로 하는 생강 추출물의 제조 방법.
  10. 제1항의 방법으로 제조된 생강 추출물.
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