KR20200128998A - 천마 및 적하수오를 이용한 기능성 액상 건강식품의 제조 방법 - Google Patents
천마 및 적하수오를 이용한 기능성 액상 건강식품의 제조 방법 Download PDFInfo
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- A23V2400/169—Plantarum
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- A23Y2220/03—
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- A23Y2220/67—
Abstract
본 발명은 천마 및 적하수오를 이용한 기능성 액상 건강식품의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 1)천마를 슬라이스 하고 찌고 말리는 증폭 과정을 반복한 후 건조시키는 단계; 2) 적하수오를 찌고 말리는 증폭 과정을 반복하는 단계; 3) 상기 1) 천마와 2) 적하수오를 혼합하고 상기 약재를 분말화하는 단계; 4) 상기 분말화된 약재를 생수로 반죽하고 당을 첨가한 후 유산균 발효균주로 발효시키는 단계; 및 5) 상기 발효물을 여과하고 농축하여 액상 제품을 제조하는 단계;를 포함하는 기능성 액상 건강식품의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 식품은 천마와 하수오의 우수한 영양 성분과 더불어 황국균과 같은 발효 균주에 의한 발효로 다양한 아미노산류, 비타민류 등의 성분들이 어우러져 영양가를 더욱 증가시키고 생체 신진대사를 촉진시키며, 천마와 하수오가 가지고 있는 특유의 강한 향과 맛을 순화시켜 이미, 이취가 없는 액상으로 제조되어 기호성이 크게 향상되고, 소화력이 우수하며 복용감도 훨씬 좋아지며, 순환기나 혈관 질환과 같은 각종 질병의 예방에 효과적이다.
Description
본 발명은 천마 및 적하수오를 이용한 기능성 액상 건강식품의 제조 방법에 관한 것이다.
점점 가속화되고 있는 고령사회진행으로 심화된 만성질환에 대한 우려와 건강한 노후생활을 위한 기대를 반영한 식품개발에 대한 수요가 증가하는 추세이다. 이에, 식품산업 및 헬스케어 트랜드도 기능성 강화와 고령친화제품에 주목하고 관련제품들이 개발, 출시되고 있다.
건강식품 원료를 제조하는 방법은 끓여 졸이거나 건조하여 생약을 이용하는 방법이 일반적이다. 이러한 방법에서는 가열에 의한 유효성분의 소멸이 많아 생약이 본래 가지고 있는 효과를 기대하기 어렵고, 더욱이 건조생약을 그대로 사용할 경우 대부분의 생약은 체내에서 흡수될 수 없는 산화형 NAD를 가지고, 체내 섭취한 후, 환원형 NAD로 변환되어 흡수되지만 변환된 환원형 NAD 성분은 다시 산화형 NAD로 재변환되어 대부분 유효성분이 체외로 배출된다.
이러한 결점을 보충하기 위하여, 발효미생물을 이용하여 전분함유가 많은 곡물원료를 분쇄하고, 발효공정처리에 의해 환원형 성분으로 변환함으로써 기능성 건강식품을 제조하여야 할 필요성이 크다. 미생물의 분해ㆍ대사ㆍ생성을 이용한 반응은 고온ㆍ고압이 필요하지 않는 자원절약 및 에너지 절약형이고, 반응선택성이 크고, 간단한 장치로 물질생산이 가능하다는 등의 특징을 가지고 있으므로 발효미생물을 이용하여 천마와 하수오의 기능성 성분을 보다 흡수가 용이한 기능성의 발효 식품으로 이용할 수 있다.
천마(天麻, Gastroia elata Blume)는 난초과(Orchidaceae) 식물에 속하는 다년초로써 담자균류인 뽕나무버섯 속(Armillaria mellea) 균사와 공생하며 땅속의 괴경을 가지며, 한방에서의 천마는 고혈압, 두통, 마비, 신경성질환, 당뇨병, 간질, 어지럼증 등의 증상에 대하여 효능이 있는 것으로 알려져 있다(Lee, Y.B. 1990. Dictionary of oriental medicine. Sam moon dang. p. 814). 천마는 gastrodin, vanillyl alcohol, vanillin, benzaldehydes, p-hydroxybenzyl alcohol 등의 약리성분이 함유되어 있어 체내에서 생리활성을 가진 것으로 보고되었고(Taguchi et al., 1981, Chem. Pharm. Bull. 29:55-62), 생천마로부터 4,4-dihydroxy-diphenyl methane 등의 phenolic compounds의 존재를 확인하였다(Zhou et al., 1980, Acta botanica Yunnanica. 2:370-372). 또한, 들깨유를 기질로 한 천마추출물의 항산화력은 합성항산화제인 BHT 보다 높게 나타내었고 천마추출물의 농도가 증가할수록 항산화력도 증가하였음을 보고하였으며, 천마는 DPPH, FRAP 라디칼 소거능에서 높은 활성능이 있음을 보고하였다. 천마의 주요성분인 p-hydroxybenzyl alcohol과 vanillin은 DPPH, superoxide, hydroxyl 라디칼 소거능에서 강력한 항산화 효과가 있으며, in vitro, in vivo에서 항산화제로서 탁월한 효과가 있음을 보고하였다. 이와 같이 천마를 식품소재로 이용하기 위해 다각적인 연구가 요구되며, 최근에 천연물을 발효나 효소를 처리하여 다양한 생리활성 연구가 진행되고 있으나 천마는 아직까지 발효를 이용하여 생리활성을 규명한 연구는 부족한 실정이다.
천마는 예로부터 뇌혈관, 심혈관질환에 사용되었으며, 여러 연구에서도 그 기능성과 유효성을 인정받고 있는 작물로 특히 노화과정에서 발생하는 여러 질환에 다양한 도움을 준다고 알려져 있다. 이러한 천마제품은 스트레스가 많은 현대인들에게 유효하게 작용할 수 있을 것이다. 특히 아시아권 국가에서는 이러한 천마의 유효성에 대한 관심과 이해가 이미 일부 형성되어 있어 신뢰할 수 있는 제품으로 접근한다면 시장성을 높일 수 있다고 본다.
천마는 난초과의 다년생 약용식물로 유효성분인 가스트로딘은 뇌질환개선 및 혈압조절에 탁월하고 에르고티오닌 성분의 함량은 영지버섯류의 수십배에 달한다. 당사 천마 제품은 전통적인 천마의 효능을 바탕으로 강화된 기능성과 믿을 수 있는 원료로 개발, 생산되었다.
그러나 천마 특유의 불쾌한 향과 맛으로 인해 거부감을 나타내는 소비자가 많아 소비층이 다양화되지 못하고, 휴대와 섭취의 편의성이 떨어져 유사제품 시장에서 두각을 나타내기 어려운 상황이다.
천마의 주효능은 뇌혈관, 심혈관, 기억력 및 인지능력 개선기능 등으로, 고령사회의 도래로 심화된 만성질환 예방과 고령생활을 위한 식품개발에 대한 수요증가에 부합하는 약용식물이다. 또한 식품사업 및 헬스케어 트랜드도 기능성 강화와 고령친화제품에 주목하고 관련 제품들이 개발, 출시되고 있다.
천마 등의 한방약용자원의 경우 원물로의 판로와 수익, 수출 등은 한정적이지만 신기술을 접목시켜 개발한 가공품의 경우 다양한 판로 모색과 수출개척에도 유리하다. 이미 그 유효성에 관한 검증은 이루어진 천마에 발효기술을 접목하여 기능성을 강화시키고 식이성을 향상시킬 수 있다면 소비자의 접근성을 높일 수 있는 기회가 될 것이다. 이러한 제품연구와 개발로 좀 더 높은 부가가치를 얻을 수 있다고 본다.
하수오(何首烏, Polygonummultiflorum Thunberg)는 마디풀과에 속하는 다년생 초본인 3~4년 된 하수오의 괴근(塊根)을 채취하여 건조한 것이다. 여기에서, 하수오는 적하수오(赤何首烏)를 의미하는 것으로서, 우리나라 대한약전외한약규격집에서 적하수오(赤何首烏)를 하수오로, 백하수오(白何首烏)를 백수오로 구분하여 규정하고 있는 것에 따른다. 하수오의 맛은 쓰고 달고 떫으며 성질은 약간 온하며 간과 신장을 보하고 혈을 자양하며 풍을 제거하는 효능이 있어서, 만성 간염, 유정 등을 치료하는데 사용한다. 서양의학적 관점에서 보면, chrysophanol, emodin, lecithin등 성분들을 함유하고 있는 하수오는 혈당을 하강시키고 항균 작용이 있으며 혈청 콜레스테롤을 낮추는 효능도 있다.
하수오(Pleuropterus multiflorus)는 중국에서 들어와 오랫동안 재배되어온 약용식물로, 전체에 털이 없고, 뿌리는 땅속으로 뻗으면서 때때로 둥근 덩이뿌리를 형성한다. 잎은 어긋나고 자루가 있으며 길이 3∼6㎝, 너비 2.5∼4.5㎝로서 끝이 뾰족하고 밑부분이 심장형인 난상심장형을 하고 있다. 꽃은 8∼9월에 백색으로 피며 가지 끝에 원추화서를 이룬다. 과실은 수과(瘦果:볍씨와 같이 과피가 목질 또는 혁질을 이루고 속에 1개의 씨가 들어있는 열매)이다. 한방에서는 덩이뿌리를 약재로 사용한다.
약성은 온(溫)하고 감고(甘苦)하며 조삽(燥澁:파슬파슬함)하다. 강장ㆍ강정ㆍ양혈(養血)ㆍ보간ㆍ거풍ㆍ소종의 효능이 있는 것으로 알려져 있다. 신체허약ㆍ요통ㆍ동맥경화ㆍ양위ㆍ고혈압ㆍ만성간염ㆍ결핵성임파선염ㆍ장염ㆍ옹종(癰腫)ㆍ변비 등의 증상에 치료제로 쓴다.
그러나 약용식물 추출물이 세포 대사에 독성을 나타내는 경우가 종종 있는 것으로 보고되어 있어 버섯균사체로 발효시킨 약용식물 추출물에 관한 관심이 증가되고 있다. 발효에 의해 많은 효소가 생성되며 생산되는 효소 중에서 항산화 효소가 많이 생산되므로 노화 예방, 피부 개선 등에 효과가 있으며 미생물의 발효산물은 독성과 부작용을 유발하는 원인 물질을 해결할 수 있을 뿐만 아니라 체질, 가령 체질에 따른 부작용이나 약재의 알러지 문제를 개선할 수 있는 것으로 보고되고 있다.
이에, 본 발명자들은 우리나라에서 자생하고 있는 한방 생약재 중 쉽게 구할 수 있고, 여러 가지 생리활성 기능이 알려진 천마 또는 천마와 하수오에 발효균을 발효시켜 얻은 약제의 추출물로부터 항산화 효과와 tyrosinase 활성 억제 등에 의한 기능성과 액상으로서의 기호도가 증진됨을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 천마 또는 천마와 하수오를 혼합하고 여기에 유효미생물을 접종, 발효 분해 처리함으로써, 미생물의 기능인 대사, 발효, 분해 능력을 활용하여 그 과정 화학반응에 의해 생성되는 성분을 이용하여 환원형 성분으로 변환되는 기능성 액상 건강식품의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 1) 천마를 슬라이스 하고 찌고 말리는 증폭 과정을 반복한 후 건조시키는 단계; 2) 상기 천마 약재를 분말화하는 단계; 3) 상기 분말화된 약재를 생수로 반죽하고 당을 첨가한 후 유산균 발효균주로 발효시키는 단계; 및 4) 상기 발효물을 여과하고 농축하여 액상 제품을 제조하는 단계;를 포함하는 기능성 액상 건강식품의 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 1) 천마를 슬라이스 하고 찌고 말리는 증폭 과정을 반복한 후 건조시키는 단계; 2) 적하수오를 찌고 말리는 증폭 과정을 반복하는 단계; 3) 상기 1) 천마와 2) 적하수오를 혼합하고 상기 약재를 분말화하는 단계; 4) 상기 분말화된 약재를 생수로 반죽하고 당을 첨가한 후 유산균 발효균주로 발효시키는 단계; 및 5) 상기 발효물을 여과하고 농축하여 액상 제품을 제조하는 단계;를 포함하는 기능성 액상 건강식품의 제조 방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 1) 천마를 슬라이스 하고 찌고 말리는 증폭 과정을 반복한 후 건조시키는 단계; 2) 상기 천마 약재를 분말화하는 단계; 3) 상기 분말화된 약재를 생수로 반죽하고 당을 첨가한 후 유산균 발효균주로 발효시키는 단계; 및 4) 상기 발효물을 여과하고 농축하여 액상 제품을 제조하는 단계;를 포함하는 기능성 액상 건강식품의 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 기능성 액상 건강식품의 제조 방법에 있어서, 상기 유산균 발효균주는 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) KCTC 3108 및/또는 락토바실러스 애시도필러스(Lactobacillus acidophillus) KCTC 3140인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 1) 천마를 슬라이스 하고 찌고 말리는 증폭 과정을 반복한 후 건조시키는 단계; 2) 적하수오를 찌고 말리는 증폭 과정을 반복하는 단계; 3) 상기 1) 천마와 2) 적하수오를 혼합하고 상기 약재를 분말화하는 단계; 4) 상기 분말화된 약재를 생수로 반죽하고 당을 첨가한 후 유산균 발효균주로 발효시키는 단계; 및 5) 상기 발효물을 여과하고 농축하여 액상 제품을 제조하는 단계;를 포함하는 기능성 액상 건강식품의 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 기능성 액상 건강식품의 제조 방법에 있어서, 상기 유산균 발효균주는 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) 및/또는 락토바실러스 애시도필러스(Lactobacillus acidophillus)인 것이 바람직하고, 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) KCTC 3108 및/또는 락토바실러스 애시도필러스(Lactobacillus acidophillus) KCTC 3140인 것이 가장 바람직하다.
또한, 본 발명의 기능성 액상 건강식품의 제조 방법에 있어서, 상기 천마와 하수오의 함량은 1: 0.5~2의 중량비인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 기능성 액상 건강식품의 제조 방법에 있어서, 상기 약재는 구기자, 두충, 울금, 둥굴레, 말토덱스트린, 현미, 보리, 검정콩, 들깨 및 검정깨로 이루어진 군중에서 선택된 1종 이상의 추가적 성분의 분말을 포함하는 것이 바람직하고, 상기 찌고 말리는 증폭 과정은 2~4회 수행하고, 발효 균주의 배양은 30~35℃에서 1~3일 동안 이루어지는 것이고, 상기 여과와 농축으로 55° Brix의 액상이 달성되고, 상기 당은 설탕인 것이 바람직하다.
상기 당으로 설탕을 사용하는 것이 발효균의 발효 증진과 미감 향상에 도움이 된다. 또한, 상기 약 55° Brix로 농축을 달성하여야 식품 기능성과 미감 향상을 달성할 수 있다. 천마와 하수오의 함량은 1: 0.5~2의 중량비에서 최적의 기능성을 달성하며, 상기 천마와 하수오 이외에 울금, 둥굴레, 말토덱스트린이나 현미, 보리, 검정콩, 들깨 및 검정깨와 같은 곡물을 추가적으로 함유시켜 그 기능성을 향상시킬 수 있다.
본 발명을 통해 천마의 최적화된 공정기술을 확립하고 천마 고유의 불쾌한 미식감 극복 및 흡수율 개선을 통해 노년층에 국한된 기존 시장을 전 연령층으로 확대할 것이다. 본 제품의 전통적인 유효성검증을 바탕으로 한방원료에 관한 관심이 큰 아시아권국가, 특히 한국 제품에 대한 신뢰가 큰 동남아국을 대상으로 한 수출시장의 확대를 꾀할 수 있다.
본 발명은 발효기술을 이용한 항노화소재 개발, 천마에 고온숙성 발효기술을 접목시켜 새로운 형태의 천연물질 항노화소재를 개발, 섭취편의성을 향상시킨 제형의 개발, 바쁜 현대인의 요구에 부합하는 편의성을 향상시킨 제형의 제품 개발 등으로 확대될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 천마는 심혈관, 뇌혈관의 피를 맑게 해주어 순환기에 도움이 되고, 하수오는 혈관 확장 기능이 있으며, 인공 합성물을 전혀 첨가하지 않고, 천마와 하수오의 우수한 영양 성분과 더불어 황국균과 같은 발효 균주에 의한 발효로 다양한 아미노산류, 비타민류 등의 성분들이 어우러져 영양가를 더욱 증가시키고 생체 신진대사를 촉진시킨다.
아울러, 천마와 하수오가 가지고 있는 특유의 강한 향과 맛을 순화시켜 이미, 이취가 없는 액상으로 제조되어 기호성이 크게 향상되고, 소화력이 우수하며 복용감도 훨씬 좋아지며, 순환기나 혈관 질환과 같은 각종 질병의 예방에 효과적이다.
도 1은 실시예 1에 따른 발효 후, 여과 및 농축하기 전의 액상 조성물을 나타낸 사진이다.
도 2는 천마의 함량별(30g, 50g, 70g)에 따른 발효균주별(L. plantarum, L. acidophillus, L. plantarum + L. acidophillus) pH와 산도를 나타낸 그래프이다.
도 3은 천마의 함량별(30g, 50g, 70g)에 따른 발효균주별(L. plantarum, L. acidophillus, L. plantarum + L. acidophillus) 총페놀 함량을 나타낸 그래프이다.
도 4는 천마의 함량별(30g, 50g, 70g)에 따른 발효균주별(L. plantarum, L. acidophillus, L. plantarum + L. acidophillus) 총플라보노이드 함량을 나타낸 그래프이다.
도 5는 천마의 함량별(30g, 50g, 70g)에 따른 발효균주별(L. plantarum, L. acidophillus, L. plantarum + L. acidophillus) ABTS 양이온 라디칼 소거능을 나타낸 그래프이다.
도 2는 천마의 함량별(30g, 50g, 70g)에 따른 발효균주별(L. plantarum, L. acidophillus, L. plantarum + L. acidophillus) pH와 산도를 나타낸 그래프이다.
도 3은 천마의 함량별(30g, 50g, 70g)에 따른 발효균주별(L. plantarum, L. acidophillus, L. plantarum + L. acidophillus) 총페놀 함량을 나타낸 그래프이다.
도 4는 천마의 함량별(30g, 50g, 70g)에 따른 발효균주별(L. plantarum, L. acidophillus, L. plantarum + L. acidophillus) 총플라보노이드 함량을 나타낸 그래프이다.
도 5는 천마의 함량별(30g, 50g, 70g)에 따른 발효균주별(L. plantarum, L. acidophillus, L. plantarum + L. acidophillus) ABTS 양이온 라디칼 소거능을 나타낸 그래프이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
<실시예 1> 액상 조성물의 제조 1
본 실험에 사용한 발효 균주로 한국생명공학연구원 생물자원센터(KCTC)에서 분양받은 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) KCTC 3108과 락토바실러스 애시도필러스(Lactobacillus acidophillus) KCTC 3140를 사용하였다. 배양은 맥아배지를 이용하여 멸균기(AC-60, Han Yang Scientific Equipment, Seoul, Korea)에서 121℃에 15분간 멸균을 한 후 발효균을 접종하였고 진탕배양기(VS-8480SR, Scientific, Bucheon, Korea)에 넣은 후 150 rpm에서 34℃로 3일 동안 배양하여 이를 액체종균으로 사용하였다.
천마는 본 출원인이 자체 재배하여 수확한 후 물로 수세하여 표면 흙과 이물질을 제거한 다음 일정 두께로 얇게 슬라이스하고 찌고 말리는 증폭 과정을 3회 반복한 후, 50℃ 열풍건조기를 이용하여 건조한 시료를 분쇄하여 분말화시켜 약재를 제조하였다. 상기 분말 약재 100중량부에 생수 600중량부를 첨가하여 반죽하고 여기에 설탕 30중량부를 첨가한 후 발효균으로 발효시켰다.
구체적으로, 설탕 함유 약재 100 g을 각각 850 mL polypropylene bottle에 넣고 121℃에서 20분간 고압멸균한 후 상온에서 냉각하였다. 상기에서 조제된 발효균 액체종균 20ml을 상기 약재에 무균상태에서 접종한 후 멸균마개를 고정시켜 오염을 방지하였다. 발효는 34℃, 상대습도 90%의 배양기에서 2일 동안 진행하였다. 균사체 배양 정도는 육안으로 판단하였으며, 배지에 성장되는 균사체의 양에 따라 생장 우수(++), 생장 양호(+), 및 생장 불량(-)로 나타내었다.
2일 동안 발효 후 (도 1) 상기 발효물을 여과하고 55° Brix로 농축하여 액상 조성물을 제조하였다.
<실시예 2> 액상 조성물의 제조 2
상기 실시예와 동일하지만 천마 이외에 적하수오를 함께 사용하여 액체 조성물을 제조하였다.
구체적으로, 적하수오는 무주군 안성 농협에서 구입하여 사용하였으며, 사용 전 흐르는 물에 30초간 수세하여 불순물을 제거한 후, 찌고 말리는 증폭 과정을 3회 반복하였다.
상기 제조한 천마와 적하수오를 혼합하고 이들을 분말화시켜 약재를 제조하였다. 상기 분말 약재 100중량부에 생수 600중량부를 첨가하여 반죽하고 여기에 설탕 30중량부를 첨가한 후 발효균으로 발효시켰다. 이하 과정은 상기 실시예 1과 동일하다.
<실시예 3> 액상 조성물의 제조 3
상기 실시예 2의 천마와 적하수오의 함량과 동일한 구기자 및 두충 분말을 포함시켜 약재를 제조한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일하다.
<비교예 1>
상기 실시예 2의 천마와 적하수오를 혼합하고 이들을 분말화시켜 약재를 제조하였다. 상기 분말 약재 100중량부에 생수 50중량부를 첨가하여 반죽하고 여기에 설탕 30중량부를 첨가한 후 과정까지는 동일하고 이후에 발효균의 접종과 배양을 생략하고 생수 200중량부를 추가로 첨가하여 충분히 교반하여 액상 조성물을 제조하였다.
<비교예 2>
상기 실시예 1에서 약재에 설탕 30중량부를 첨가한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 액상 조성물을 제조하였다.
<실험예 1> 천마의 생리활성 조사
먼저, 본 발명에 사용한 천마의 생리활성을 조사하기 위하여, 한국생명공학연구원 생물자원센터(KCTC)에서 분양받은 Lactobacillus plantarum(KCTC 3108)과 Lactobacillus acidophillus(KCTC 3140)를 발효균주로 사용하였다.
맥아배지 350 mL에 천마 분쇄물(30g, 50g, 70g), 종균배양액 100 mL을 넣어 30℃ shaking incubator에 72시간 동안 발효(0, 6, 12, 24, 48, 72시간 간격으로 시료 채취하여 pH, 산도로 발효정도 확인)하여 한 다음 121℃, 15분간 멸균하였다. 그 후 증류수 400 mL를 첨가하여 5시간동안 환류냉각 추출한 다음 여과하여 동결 건조하였다.
상기 천마량과 발효 균주별 천마 발효 시료군은 하기 표 1과 같다.
| 시료군 | 천마 분쇄물 | 발효균주 |
| 30g-1 | 30g | L. plantarum |
| 30g-2 | L. acidophillus | |
| 30g-3 | L. plantarum + L. acidophillus | |
| 50g-1 | 50g | L. plantarum |
| 50g-2 | L. acidophillus | |
| 50g-3 | L. plantarum + L. acidophillus | |
| 70g-1 | 70g | L. plantarum |
| 70g-2 | L. acidophillus | |
| 70g-3 | L. plantarum + L. acidophillus |
<1-1> pH 및 산도
pH는 pH meter(SevenEasy, Mettler-Toledo Inti Inc., Schwerzenbach, CHE)를 사용하여 측정하였다. 산도 변화는 여과한 시료 10 mL를 0.1 N NaOH 용액으로 pH 8.3±0.1까지 중화시키는 데 소요된 0.1N-NaOH의 소비 mL 수를 구하고 젖산(lactic acid) 양으로 환산하여 총 산도로 표시하였다.
그 결과, 발효기간에 따른 천마의 pH와 산도의 변화를 도 2에 나타내었다. 발효균주 접종 직후 각 시료군들은 pH 4.32±0.03~4.84±0.02, 산도는 0.09~0.18%로 서로 비슷한 수준이였으나 발효 24시간까지 pH는 크게 떨어졌으며 산도는 발효 72시간까지 지속적으로 증가되었다.
<1-2> 총페놀 함량
총페놀 함량은 천마 발효 추출물 10 μL에 2% Na2CO3 용액 200 μL 첨가하여 3분간 정치시켰다. 그 후 2 N Folin-Ciocalteu phenol 시약 10 μL 첨가 및 혼합한 후 30℃ 배양기에서 27분 동안 발색시켰다. 발색된 시료는 microplate reader (SpectraMax M5, Molecular Devices, CA, USA)를 사용하여 750 nm에서 흡광도를 측정하였다. 총 페놀 함량은 갈릭산(gallic acid)를 이용하여 작성한 표준 검량곡선에 의해 값을 산출하였다.
폴리페놀화합물은 식물계에 널리 분포되어 있으며 falvonoids, anthocyanins, tannins, catechins, isoflavones, lignans, resveratrols 등의 방향족 화합물들을 총칭한다. 폴리페놀에 존재하는 phenolic hydroxyl(-OH) 기는 여러 화합물과 쉽게 결합하는 특성을 가지고 있으며 항산화, 항암, 항염 등의 효과가 있는 것으로 알려져 있다.
본 발명에서는 페놀성 물질인 갈릭산(GAE)을 기준으로 하여 발효조건별 천마발효추출물의 총 페놀 함량은 도 3과 같다. 발효시키지 않은 천마추출물(312.13±2.32 GAE mg/100g)에 비해 천마 발효추출물들이 높은 총페놀 함량을 나타내었다. 천마 첨가량별로 보면 천마 30g, 50g 첨가군보다 70g 첨가군에서 337.00±1.25~346.10±2.68 GAE mg/100g으로 많은 총페놀 함량을 보였다. 발효균주별 천마발효물에서는 천마 30g 첨가군은 L. acidophilius 균주가 327.64±2.03 GAE mg/100g, 천마 50g 첨가군은 L.plantarum 균주가 340.20±0.67 GAE mg/100g, 천마 70g첨가군은 발효균주 혼합균주가 346.10±2.68 GAE mg/100g으로 가장 많은 총페놀 함량을 나타내었다. 천마 첨가량에 따라 각기 다른 균주에서 총페놀 함량이 나타나는 것은 천마 첨가량에 따라 맥아배지양이 달라지는 생육환경의 차이가 있어서 인 것으로 사료된다.
<1-3> 총플라보노이드 함량
총 플라보노이드 함량은 천마 발효 추출물 10 uL, 증류수 117 uL, 5% NaNO 27.5 uL를 37℃에서 5분간 반응시킨 다음 10% Al3ㅇ6H2O 15 uL를 첨가하여 37℃에서 6분간 반응하였다. 그 후 1N NaOH 50 uL를 첨가하여 37℃에서 11분간 반응정지시켰다. 반응정지된 시료를 microplate reader를 사용하여 510 nm에서 흡광도를 측정하였다. 총 플라보노이드 함량은 카테킨(catechins)을 이용하여 작성한 표준검량곡선에 의해 값을 산출하였다.
플라보노이드는 폴리페놀에 속하는 성분으로, 플라보노이드의 C6-C3-C6를 기본골격으로 하며 노란색 내지는 담황색을 나타내는 페놀계 화합물을 총칭한다. 활성 산소종을 효과적으로 제거하여 항산화능이 높다고 알려져 있으며 항바이러스. 항암, 항염증 등에 효과가 있는 것으로 알려져 있다.
본 발명에서는 catechin(CE)을 기준으로 하여 발효조건별 천마발효추출물의 총 플라보노이드 함량은 도 4와 같다. 발효시키지 않은 천마추출물(23.42±0.18 CE mg/100g)에 비해 천마발효추출물들이 다소 높은 총플라보노이드 함량을 나타내었다. 총페놀함량과 마찬가지로 총플라보노이드 함량은 천마 첨가량별로 보면 천마 30g, 50g 첨가군보다 70g 첨가군에서 25.32±0.10~26.01±0.20 CE mg/100g으로 많은 총플라보노이드 함량을 나타났으며, 천마 70g 첨가군의 발효 혼합균주에서 26.01±0.20 CE mg/100g으로 가장 많은 총페놀 함량을 나타내었다.
<1-4> ABTS 양이온 라디칼 소거능(cation radical scavenging activity)
ABTS [2,2-azino-bis-(3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonic acid)] 양이온 라디칼 소거활성은 7 mM ABTS 용액에 2.45 mM의 potassium persulfate를 1:1로 혼합한 다음 실온의 암실에서 24시간 방치시킨 후 ABTS 라디칼 (ABTS+ㅇ)을 만들고 732 nm에서 흡광도 값이 0.7±0.02가 되도록 PBS(phosphate buffer saline, pH 7.4) 완충액으로 희석하여 사용하였다. 96-well plate에 ABTS 라다칼 용액 190 μL와 농도별 추출물 10 μL를 첨가하여 1분 동안 정치시킨 다음 732 nm에서 흡광도를 측정하였다.
ABTS+ 소거활성은 2-azino-bis의 색을 띤 양이온 라디칼의 감소에 근거하여 항산화력을 검사하고자 하는 시료와 표준물질인 L-ascorbic acid의 값을 비교하여 항산화능을 측정하는 방법으로 발효물의 항산화력에 의해 ABTS 라디칼이 소거되어 청록색으로 탈색된 자유 라디칼의 제거정도를 흡광도 값으로 나타내어 확인하였다.
그 결과, 도 5에 기재된 바와 같이 대조군인 Ascorbic acid의 IC50은 6.43±0.03 ug/mL이었으며 천마를 용량별로 첨가한 후 발효하여 추출한 천마발효물의 ABTS 라디칼 소거능의 IC50값을 비교해 본 결과 발효하지 않은 천마 추출물 495.77±0.94 ug/mL에 비해 천마발효추출물이 높은 소거활성을 나타내었다. 천마 30g 첨가 발효군은 371.52±3.57~435.89±2.93 ug/mL, 천마 50g 첨가 발효군은 347.95±1.54~376.73±3.09로 활성을 나타내었으며 천마 70g 첨가 발효군이 226.20±3.25~377.7±3.36으로 좋은 항산화능을 나타내었다. 이를 토대로 천마 70g 첨가하여 미생물 균주별로 발효하여 비교해 본 결과 L. plantarum 균주사용은 377.70±3.36 ug/mL, L. acidophilius 균주사용은 366.07±0.86 ug/mL, L. acidophilius와 L. plantarum 혼합균주 사용은 226.20±3.25 ug/mL으로 혼합균주를 사용했을 때 IC50값이 가장 낮았으며 ABTS radical 소거활성이 가장 좋았다.
본 실험 결과, 천마 70g을 첨가하여 72시간 동안 발효시켜 추출한 천마발효물에서 뛰어난 항산화능을 보이는 것으로 나타났다.
<실험예 2> 천마와 적하수오의 생리활성 조사
<2-1> 액상 조성물의 추출
상기 실시예 1~3 및 비교예 1에서 제조한 액상 조성물을 물과 메탄올을 사용하여 추출하였다. 상기 조성물에 각각 메탄올 1000ml를 첨가하여 상온에서 24시간 동안 추출하였으며, 이를 3회 반복 후 추출액을 감압하에서 농축하여 분말로 조제하였다. 물 추출물의 경우 물 1000ml를 첨가하여 100℃에서 4시간 동안 각각 3회 반복 추출 후, 동일한 조건으로 감압 농축 후 분말로 조제하였다.
비교예 1의 발효 전의 약재 추출물과 실시예 1~3의 발효 후의 약재 추출물의 코직산 함량, 총 폴리페놀 함량, tyrosinase 활성, DPPH에 의한 항산화 활성을 다음과 같은 방법으로 측정하였다.
<2-2> 총 폴리페놀 함량 측정
총 폴리페놀 함량은 분석방법으로 널리 사용되고 있는 Filin-Denis법 (Swain, T. et al., J. Sci. Food Agric., 10, 83-88 (1959))으로 측정하였다. 각 시료 1mg을 증류수 1mL에 녹이고 10배 희석한 희석액 2mL에 2배로 희석한 Folin 시약 2mL을 첨가하고 잘 혼합한 후 3분간 방치한 후 2mL의 10% Na2CO3를 서서히 가하였다. 혼합액을 1시간동안 방치한 후 분광광도계(HITACHI U-2900, Hitachi High-Technologies Co., Kyoto, Japan)를 사용하여 700nm에서 흡광도를 측정하였다. 이때 총 폴리페놀 화합물의 표준곡선은 tannic acid를 이용하여 최종 농도가 5, 25, 50㎍/㎖이 되도록 하여 위와 같은 방법으로 700nm에서 흡광도를 측정하여 작성하였다.
폴리페놀 화합물은 식물계에 널리 분포되어 있는 2차 대사산물로서 flavamoid, catechin, tannin 등이 있다. 특히, 페놀성 화합물들은 전자공여능이 있어 항산화 작용을 나타내는 것으로 알려져 있다.
본 발명에 사용한 천마 및 하수오의 약재의 발효 후와 발효전의 항산화 생리활성을 비교하기 위하여 대표적인 총 폴리페놀 성분의 함량을 측정하였다.
비교예 1의 메탄올 추출물과 물 추출물의 총 폴리페놀 함량은 각각 1.44±0.12, 1.13±0.07%이었고, 실시예 1의 메탄올 추출물과 물 추출물의 총 폴리페놀 함량은 각각 3.47±0.11, 3.15±0.06%로 발효 전에 비하여 약 2~3배 가까이 증가하였으며, 실시예 2의 경우 4.34±0.18, 3.98±0.08%, 실시예 3의 경우 4.37±0.12, 43.11±0.07%로 각각 발효 전에 비하여 3~4배 증가하였다. 총 폴리페놀 함량 측정 모든 실시예에서 모두 메탄올 추출물이 물 추출물보다 더 높은 함량을 보였다.
위와 같이 발효 전에 비해 발효 후의 총 폴리페놀 함량이 증가한 것으로 나타났는데, 이것은 산화성이 낮은 화합물이 항산화성이 높은 물질로 생물전환 되거나 항산화활성과 관련된 화합물이 발효균 배양시 배지 속으로 유출되었기 때문에 증가한 것이라 판단된다. 즉, 천마와 적하수오의 페놀성 물질인 p-hydroxybenzyl alcohol, p-hydroxybenzaldehyde, vanillyl alcohol, vanillin 등의 증가로 인해 폴리페놀 함량도 높아진 것으로 판단된다. 페놀성 물질은 식물의 고유한 색을 부여하는 동시에 식품의 맛에 깊이 관여하며, 천연물에서 얻어지는 항산화성 물질은 주로 phenolic compound와 flavonoid 류의 화합물로서 특히, caffeic acid, chlorogenic, gentistic acid 등이 강한 항산화 효과가 있다. 따라서 발효 중 protease, amylase, lipase 등의 효소가 분비하여 페놀성 물질들이 증가하는데 기인한 것으로 판단되며, 발효에 의해 항산화 활성도 증가되리라 예상된다.
<2-3> DPPH에 의한 항산화 활성 측정
항산화 활성 측정은 Abe 등의 방법 (Abe, N. et al., Biosci. Biotechnol. Biochem., 62, 661-666 (1998))으로 측정하였다. 에탄올 100 ml에 α,α'-diphenyl-β-picrylhydrazyl(DPPH) 16mg을 녹인 후 증류수 100ml를 혼합하여 Whatman filter paper No.2에 여과시켜 DPPH 반응 용액을 만들었다. 각 건조분말시료 1ml을 취하고, 여기에 DPPH 반응 용액 5ml을 넣어 혼합한 후 냉암소 (25℃)에서 30분간 반응시킨 후 528nm에서 분광광도계(HITACHI U-2900, HitachiHigh-Technologies Co., Kyoto, Japan)로 흡광도를 측정하였다. DPPH를 이용한 항산화 활성은 다음의 공식을 사용하여 시료 첨가구와 무첨가구의 흡광도차를 백분율(%)로 표시하였다.
DPPH radical scavenging activity(%) = [1-(sample absorbance)/control absorbance 528nm] × 100
항산화 기능은 DPPH 라디칼 소거법을 사용하여 측정하였다. DPPH는 비교적 안정한 자유 라디칼로써, ascorbic acid, tocopherol, polyhydroxy 방향족 화합물, 방향족 아민류에 의해 환원되어 짙은 자색이 탈색되는 원리를 이용하여 항산화 활성을 간단히 측정할 수 있는 동시에 식물체의 항산화 활성과도 연관성이 매우 높기 때문에 많이 이용되고 있는 방법이다.
본 발명에 사용된 약재의 항산화기능은 DPPH 라디칼 소거법으로 측정한 결과, 비교예 1의 메탄올 추출물은 22.4±3.5%, 물 추출물은 20.5±1.5 %로 나타났으며, 실시예 1의 경우 메탄올 추출물은 44.8±2.9%, 물 추출물은 48.4±1.8%, 실시예 2의 경우 메탄올 추출물은 59.8±6.9%, 물 추출물은 51.7±5.3%, 실시예 3의 경우 메탄올 추출물은 60.8±6.4%, 물 추출물은 52.7±5.1%로 모두 메탄올 추출물이 더 높은 항산화 활성을 나타내었다. 따라서, 비교예 1에 비하여 실시예 1~3이 대략 2~3배 증가하였다. 이러한 결과는 총 폴리페놀 함량 측정 결과에서 나타난 바와 같이 총 폴리페놀 함량이 증가함에 따른 것으로 생각된다.
라디칼 소거 작용은 인체의 질병과 노화를 억제시키는데 중요한 역할을 한다고 알려져 있으며, DPPH 라디칼 소거활성 효과는 페놀성 화합물에 의한 항산화 작용이며, 이러한 물질의 환원력이 클수록 DPPH 라디칼 소거활성이 크다고 보고되었다. 본 발명은 역시 총 폴리페놀 함량이 높게 나온 천마와 적하수오의 발효물이 DPPH 라디칼 소거활성이 높게 나타낸 것으로 보아 페놀성 화합물과 DPPH 라디칼 소거능과의 상관관계가 있는 것으로 여겨지며, DPPH 라디탈 소거에 의한 전자공여능이 페놀성 물질에 기인하여 항산화 활성을 나타내는 것으로 사료된다.
<2-4> ABTS 라디칼 소거능 측정
ABTS 라디칼 소거능의 측정은 Re 등(1999, Free Radic. Biol. Med. 26:1231-1237)의 방법에 의해 측정하였다. 7 mM ABTS 600 μL와 7.35 mM K2S2O8 300 μL을 혼합시킨 후 암소에서 14시간 동안 반응시킨 뒤 80 mL 증류수와 희석시킨 다음 734 nm에서 대조구의 흡광도 값이 0.7 ± 0.02가 되도록 조절한 ABTS solution을 사용하였다. 0.05~10 mg/mL의 농도로 맞춘 시료용액 20 μL와 ABTS solution 2 mL를 6분 동안 반응시킨 다음 734nm에서 흡광도를 측정하여 다음과 같은 식에 의해 저해율을 계산하였다.
ABTS 라디칼 소거능(%) = (1 - 
) × 100
비교예 1의 비발효 추출물보다 실시예 1~3의 발효 추출물이 높은 활성능을 나타내었다. 비발효 추출물이 17.20%의 소거율을 나타내었고 발효 추출물은 실시예 1~3에서 각각 39.83, 40.61, 44.43%로 다소 차이가 있으나, 비교예 1보다 높았다. DPPH는 자유라디칼을 ABTS는 양이온 라디칼을 소거하는 점에서 서로 차이가 나며 두 기질과 반응물과의 결합정도가 달라지므로 라디칼 제거 능력에서도 차이가 있다고 판단된다.
<2-5> Superoxide 라디칼 소거능 측정
Superoxide 라디칼 소거능의 측정은 Fontana 등(2001, Biochem. Pharmacol. 61:1253-1257)의 방법을 참고하여 측정하였다. Phosphate buffer(pH 7.4) 0.4 mL에 시료 0.4 mL, NADH 365 μM 0.4 mL, NBT 250 μM 0.4 mL, PMS 75 μM 0.4 mL를 첨가 후 실온에서 5분 동안 반응시킨 다음 562 nm에서 흡광도를 측정하여 다음과 같은 식에 의해 저해율을 계산하였다.
Superoxide 라디칼 소거능(%) = (1 - 
) × 100
비교예 1의 비발효 추출물이 1.9% 억제효과를 나타내었고 실시예 1~3의 발효 추출물은 각각 33.13, 36.06, 36.17%로 높은 활성능을 보였다. 이는 발효 추출물의 활성능이 높은 것을 확인할 수 있었다. 산화물은 체내에서 산화스트레스를 유발하는 것으로 알려져 있으며 노화의 대표적 원인이라 할 수 있다. 산화물 중 활성산소는 인체에 매우 독성이 강한 물질로써 생성과 동시에 superoxide의 저해물질인 superoxide dismutase(SOD)에 의해서 독성이 사라지는 것으로 알려져 있다. 따라서 천마와 적하수오 분말을 이용한 발효에 의해 생성된 활성물질들에 의해 superoxide 라디칼 소거능이 증가한 것으로 판단된다.
발효균 균사체를 발효시킨 천마와 적하수오 약재에 대하여 발효균 균사체는 발효 배양 기간 동안 전반적으로 양호한 균사체 성장을 나타내었으며, 총 폴리페놀 및 DPPH radical 소거법, ABTS 라디칼 소거능, Superoxide 라디칼 소거능에 의한 항산화 기능은 발효전보다 크게 증가하였으며, 메탄올 추출물에서 보다 높게 나타났다.
<실험예 3> 관능실험
관능검사는 혼탁도, 잡냄새, 기호도로 구분하여 9 점 평정법을 이용하여 평가하였다. 연령과 성별을 고려하여 10 대 ~ 40 대 성인 남녀를 각각 연령대별로 10 명씩 총 40 명을 선발하였다. 그 결과를 하기 표 2에 기재하였다.
| 구분 | 혼탁도 | 잡냄새 | 기호도 | 종합 |
| 실시예 1 | 8 | 9 | 9 | 8 |
| 실시예 2 | 9 | 8 | 9 | 9 |
| 실시예 3 | 9 | 8 | 8 | 8 |
| 비교예 2 | 2 | 3 | 2 | 2 |
* 관능 검사 수치(9 : 아주 좋음, 5 : 보통임 0 : 아주 나쁨)
상기 표 2의 결과로 볼 때, 실시예 1~3은 약재와 설탕을 적절한 중량비로 발효액을 제조하였기 때문에 혼탁도와 낮으며, 잡냄새가 거의 나지 않아 기호도가 높음을 알 수 있었다.
반면, 비교예 2의 경우에는 설탕을 포함하지 않고 발효액을 제조하였기 때문에 발효가 충분히 일어나지 않아 혼탁도가 높고, 잡냄새가 많이 나서 기호도가 현저히 떨어짐을 알 수 있었다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
Claims (8)
1) 천마를 슬라이스 하고 찌고 말리는 증폭 과정을 반복한 후 건조시키는 단계;
2) 상기 천마 약재를 분말화하는 단계;
3) 상기 분말화된 약재를 생수로 반죽하고 당을 첨가한 후 유산균 발효균주로 발효시키는 단계; 및
4) 상기 발효물을 여과하고 농축하여 액상 제품을 제조하는 단계;를 포함하는 기능성 액상 건강식품의 제조 방법.
2) 상기 천마 약재를 분말화하는 단계;
3) 상기 분말화된 약재를 생수로 반죽하고 당을 첨가한 후 유산균 발효균주로 발효시키는 단계; 및
4) 상기 발효물을 여과하고 농축하여 액상 제품을 제조하는 단계;를 포함하는 기능성 액상 건강식품의 제조 방법.
제 1항에 있어서, 상기 유산균 발효균주는 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) KCTC 3108 및/또는 락토바실러스 애시도필러스(Lactobacillus acidophillus) KCTC 3140인 것을 특징으로 하는 기능성 액상 건강식품의 제조 방법.
1) 천마를 슬라이스 하고 찌고 말리는 증폭 과정을 반복한 후 건조시키는 단계;
2) 적하수오를 찌고 말리는 증폭 과정을 반복하는 단계;
3) 상기 1) 천마와 2) 적하수오를 혼합하고 상기 약재를 분말화하는 단계;
4) 상기 분말화된 약재를 생수로 반죽하고 당을 첨가한 후 유산균 발효균주로 발효시키는 단계; 및
5) 상기 발효물을 여과하고 농축하여 액상 제품을 제조하는 단계;를 포함하는 기능성 액상 건강식품의 제조 방법.
2) 적하수오를 찌고 말리는 증폭 과정을 반복하는 단계;
3) 상기 1) 천마와 2) 적하수오를 혼합하고 상기 약재를 분말화하는 단계;
4) 상기 분말화된 약재를 생수로 반죽하고 당을 첨가한 후 유산균 발효균주로 발효시키는 단계; 및
5) 상기 발효물을 여과하고 농축하여 액상 제품을 제조하는 단계;를 포함하는 기능성 액상 건강식품의 제조 방법.
제 3항에 있어서, 상기 유산균 발효균주는 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) 및/또는 락토바실러스 애시도필러스(Lactobacillus acidophillus)인 것을 특징으로 하는 기능성 액상 건강식품의 제조 방법.
제 4항에 있어서, 상기 유산균 발효균주는 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) KCTC 3108 및/또는 락토바실러스 애시도필러스(Lactobacillus acidophillus) KCTC 3140인 것을 특징으로 하는 기능성 액상 건강식품의 제조 방법.
제 3항에 있어서, 상기 천마와 하수오의 함량은 1: 0.5~2의 중량비인 것을 특징으로 하는 기능성 액상 건강식품.
제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 약재는 구기자, 두충, 울금, 둥굴레, 말토덱스트린, 현미, 보리, 검정콩, 들깨 및 검정깨로 이루어진 군중에서 선택된 1종 이상의 추가적 성분의 분말을 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 액상 건강식품.
제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 찌고 말리는 증폭 과정은 2~4회 수행하고, 발효 균주의 배양은 30~35℃에서 1~3일 동안 이루어지는 것이고, 상기 여과와 농축으로 55° Brix의 액상이 달성되고, 상기 당은 설탕인 것을 특징으로 하는 기능성 액상 건강식품.
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| CN113797137B (zh) * | 2021-10-29 | 2024-04-16 | 浙江宜格企业管理集团有限公司 | 一种具有滋养强韧眉毛功能的何首乌提取物及制备方法 |
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