KR20230036999A - 펄스 전기장을 이용한 도두꼬투리 추출물의 신규 제조 방법 및 이에 따라 제조된 추출물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 펄스 전기장을 이용한 도두꼬투리 추출물의 신규한 제조 방법 및 이에 따라 제조된 추출물에 관한 것으로, 보다 구체적으로, (A) 도두꼬투리를 펄스전기장으로 처리하는 단계; 및 (B) 상기 펄스전기장 처리된 도두꼬투리에 추출 용매를 첨가하여 추출하는 단계;를 포함함으로써 고형분의 획득 수율이 증대된 추출물의 제조가 가능하며, 제조된 추출물은 투입되는 열에너지가 없는 공정의 단순화로 항산화 기능이 보존되는 특징을 갖는다.
Description
본 발명은 펄스전기장을 이용한 도두꼬투리(Canavalia gladiata Pod; Immature Sword Bean Pod) 추출물의 신규 제조 방법 및 이에 따라 제조된 도두꼬투리로부터의 수용성 추출물에 관한 것으로, 가열하지 않고 펄스전기장(pulsed electric fields, PEF)을 활용하는 전기천공법 기술을 통해, 식품 원료로서의 안전성을 확보함과 동시에, 도두꼬투리 수용성 추출물의 기능성 및 수율을 향상시키는 방법을 제공한다.
웰빙시대에 접어들면서 건강에 좋은 기능성식품에 대한 관심이 커지고 있고 이에 따라 곳곳의 농식품산업계에서는 인체 건강에 영향을 미치는 효능과 더불어 유용한 고급성분을 가지고 있는 식품을 창출하려는 노력이 진행되고 있으며 최근 소비자들은 바쁜 일상으로 편이가공식품을 자주 섭취하게 되고 편이가공식품을 선택할 경우는 웰에이징을 위해 건강에 도움을 줄 수 있는 기능성 소재로 만들어지거나 기능성 성분이 함유된 식품을 섭취하여 건강을 유지하고자 한다. 따라서, 소지자 니즈는 기능성분과 영양성분을 함유하고 있는 건강한 원재료로 만들어진 식품이나 식품원료 및 원산지에 대한 부분까지 확대되고 있다.
식품산업계는 이러한 소비자 트렌드를 반영하여 생리활성이 우수한 식품에 사용 가능한 기능성이 우수한 원재료 발굴과 이를 활용한 상품을 개발하는데 주력하고 있고 기능성을 포함하고 있는 다양한 상품개발과 기능성을 보유하고 있는 수입대체 국산 원료를 발굴하기 위해 노력을 기울이고 있다.
도두(작두콩, sword bean, Canavalia gladiata, Canavalia ensiformis)는 쌍떡잎식물인 장미목 콩과의 덩굴성 한해살이풀로서 콩깍지가 작두칼과 같이 생겼다고 하여 작두콩 또는 칼콩이라고 하며 국내외에서 차나 익힌 채소로 섭취해오고 있다. 콩과에 속하며 덩굴성 일년생 초본으로 주요 재배지역은 아프리카 동남아시아 등에서 재배되어지고 있으나 기후온난화로 인해 국내 도입 및 토착화되어 재배되고 있다.
도두는 그동안 콩알의 형태로 주로 식용하였으나 생육 특성상 8월 이후 개화 시 도두의 완숙율이 급격히 저하되기 때문에 콩알만 이용 시 노동력, 경영비 상승이 문제가 되고 무엇보다 영양성분과 기능성이 우수한 농식품이 폐기되는 문제가 있다.
이로 인해 최근 성숙 이전 상태의 도두꼬투리를 활용하자는 차원에서 식약처에서 신규 식품 원료로 등록되어 일반식품과 기능성 식품 원료로까지 개발할 수 있는 기반이 마련되었다.
그러나, 최근에 신규 식품 원료로 등록된 상황이기에 아직 상용화된 제품으로서 식용한 기간이 짧아 도두꼬투리의 산업화를 위한 연구 및 기능성에 대한 연구는 이루어져 있지 않음에 따라 식품소재화 기술 및 제품개발 연구를 통해 소재의 활용성과 실용성 증진시키는 연구가 필요하다 할 수 있다.
또한, 최근 일반식품 및 농산물의 기능성 표시제가 실시됨에 따라 과학적 기초 기반 데이터 마련을 통해 국산 농산물의 세계시장 진입과 경쟁력 확보 등 국산 농산물의 세계화를 위한 소재 산업화의 노력이 필요한 실정이다.
신규로 등록된 식품원료 소재들은 식품학적 가치가 우수하나 산업화 연구 및 기능성 관련 연구가 미비하고 과학적 근거가 부족하기 때문에 소재의 실용화 및 식품으로 개발하는 데는 한계가 있으므로 등록된 소재들을 대상으로 생리활성 탐색을 통한 기능성 발굴과 소재의 활용성 증진을 위한 연구 확대가 절실히 필요한 것이다.
이러한 도두의 꼬투리인 도두꼬투리(도 1 참고)는 식약처에서 제공하는 식품원료DB에서 식품원료로서 연한조직을 갖는 어린(연한, 부풀기 전) 상태의 꼬투리에 한한다고 정의하고 있다.
도두꼬투리는 영양성분 및 유효한 성분을 다량 함유하고 있다고 보고되고 있으며, 그 성분으로는 다음과 같이 보고되고 있다:
최근 식품원료로 신규 등록된 도두꼬투리에 대한 연구는 아직 극히 제한적이며, 대장염 효과에 대한 특허가 출원되어 심사 중에 있고, 국내에서는 건조 및 볶음 과정을 거쳐 차의 형태로만 소비하고 있어 음료, 제과, 제빵, 기호식품, 기능성식품,화장품 등 다양한 상품으로의 응용에 제한적이다.
한편, 펄스 전기장 기술(pulsed electric field, PEF)은 고전압을 시료에 가하여 세포막을 선택적으로 붕괴시키는 비가열 처리 기술로서, 상기 PEF 기술은 주로 액상 식품인 주스, 우유 및 발효유 등의 비가열살균을 위한 연구가 많이 이루어지고 있다. 그러나, 펄스 전기장 기술은 이러한 살균효과에만 국한되지 않으며 최근에는 건조, 추출, 효소 불활성화, 스트레스 반응을 통한 대사체 연구도 이루어지고 있다.
펄스 전기장 장치 설비의 경우 전기발생 장치 이외에 특별히 별도의 설비기를 필요치 않아 간단하게 현장 적용이 가능하며, 기기장치의 도입 비용도 저렴하고 처리비용도 저렴하여 열에너지에 대한 절약 효과가 뛰어나며, 연속적 공정으로 사용이 가능하여 식품 가공 기술로서 다양한 적용을 시도할 수 있다.
따라서, 건강기능식품 등의 식품소재로서의 활용 범위 확대를 위한 소재 산업화 연구가 적극적으로 요구되고 있기에 상기 펄스 전기장 기술을 이용하여 도두꼬투리에 처리함으로써 저에너지의 효율적인 기술로 고형분의 획득수율을 증대시키고, 열에 의해 기능성이 저하되지 않는 고기능의 도두꼬투리 추출물 제조를 위한 기술 개발이 요구되고 있다.
이러한 상황 하에서, 본 발명자들은 식품 원료로서 유용한 소재인 도두꼬투리 추출물의 안전성을 확보함과 동시에 열에 의해 기능성이 저하되지 않는 도두꼬투리 추출물을 고수율로 획득할 수 있는, 저에너지의 효율적인 방법을 개발하기 위해 예의 연구 노력하였다. 그 결과, 본 발명자들은 특정 조건의 펄스전기장(pulsed electric fields, PEF) 처리 기술을 활용하여, 추출 공정에 투입되는 열에너지를 최소화하면서 공정의 효율 증대 및 단순화한 경우, 도두꼬투리로부터 수용성 추출물의 획득 수율을 증대시키고, 열에 의한 기능성분의 불활성화를 최소화하여 항산화 기능이 보존된 추출물을 제조할 수 있음을 규명함으로써, 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명의 일 목적은 펄스전기장을 처리하는 단계를 포함하는 도두꼬투리 추출물의 제조방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 도두꼬투리 추출물의 수율을 증가시키는 방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기 방법들에 의해 제조된 도두꼬투리 추출물을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기 도두꼬투리 추출물을 유효성분으로 포함하는 항산화용 건강기능식품을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기 도두꼬투리 추출물을 유효성분으로 포함하는 항산화용 식품첨가물을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기 도두꼬투리 추출물을 유효성분으로 포함하는 항산화용 화장료 조성물을 제공하는 데 있다
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기 도두꼬투리 추출물을 유효성분으로 포함하는 항산화용 사료 첨가제를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명 및 청구범위에 의해 보다 명확하게 된다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 다음 단계를 포함하는, 도두꼬투리 추출물의 제조방법을 제공한다:
(A) 도두꼬투리를 펄스전기장으로 처리하는 단계; 및
(B) 상기 펄스전기장 처리된 도두꼬투리에 추출 용매를 첨가하여 추출하는 단계.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 제조방법은 (A) 단계를 실시하기 전에 도두꼬투리를 당업계에 공지된 임의의 방법으로 선별 및 세척하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 (B) 단계 이후, 상기 (B) 단계에서 추출된 추출액을 여과하는 단계; 및 상기 여과액을 건조하여 분말화하는 단계;를 추가적으로 포함할 수 있다.
본 발명의 방법에 따르면, 동일 양의 원물(도두꼬투리)로부터 고형물(최종적으로 수득된 건조물 고형분)을 대량으로 수득할 수 있을 뿐만 아니라, 동일 양의 도두꼬투리 추출물을 사용하더라도, 펄스전기장을 처리하지 않고 추출한 도두꼬투리 추출물에 비해 우수한 항산화 활성 증가를 확인하였다.
본 발명에서 용어 "항산화"란 대사 과정을 통해 생성된 활성 산소가 축적되면 조직세포의 노화, 퇴행성 질환 등이 유발되는데 이러한 활성 산소의 생성을 억제하는 것을 의미하며, 당업계에 알려진 산화 과정을 늦추거나 막거나 또는 예방할 수 있는 효능을 말하는 것으로서 제한이 없다.
본 명세서에서 도두꼬투리 추출물을 언급하면서 사용되는 용어 ‘추출물’은 도두꼬투리에 펄스 전기장 처리 후 추출 용매를 처리하여 얻은 추출 결과물뿐만 아니라 도두꼬투리 추출물 자체를 동물에게 투여할 수 있도록 제형화(예컨대, 분말화)된 도두꼬투리 가공물도 포함하는 의미를 갖는다.
본 발명에서 이용되는 도두꼬투리 추출물을, 펄스 전기장 처리된 도두꼬투리에 추출 용매를 처리하여 얻는 경우에는, 다양한 추출용매가 이용될 수 있다. 바람직하게는, 극성 용매 또는 비극성 용매를 이용할 수 있다. 극성 용매로서 적합한 것은, (i) 물, (ii) 알코올(바람직하게는, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 노말-프로판올, 이소-프로판올, 노말-부탄올, 1-펜탄올, 2-부톡시에탄올 또는 에틸렌글리콜), (iii) 아세트산, (iv) DMFO(dimethyl-formamide) 및 (v) DMSO(dimethyl sulfoxide)를 포함한다. 비극성 용매로서 적합한 것은, 아세톤, 아세토나이트릴, 에틸 아세테이트, 메틸 아세테이트, 플루오로알칸, 펜탄, 헥산, 2,2,4-트리메틸펜탄, 데칸, 사이클로헥산, 사이클로펜탄, 디이소부틸렌, 1-펜텐, 1-클로로부탄, 1-클로로펜탄, o-자일렌, 디이소프로필 에테르, 2-클로로프로판, 톨루엔, 1-클로로프로판, 클로로벤젠, 벤젠, 디에틸 에테르, 디에틸 설파이드, 클로로포름, 디클로로메탄, 1,2-디클로로에탄, 어닐린, 디에틸아민, 에테르, 사염화탄소 및 THF를 포함한다.
보다 바람직하게는, 본 발명에서 이용되는 추출용매는 (a) 물, (b) 탄소수 1-4의 무수 또는 함수 저급 알코올 (메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 등), (c) 상기 저급 알코올과 물과의 혼합용매, (d) 아세톤, (e) 에틸 아세테이트, (f) 클로로포름, (g) 부틸아세테이트, (h) 1,3-부틸렌글리콜, (i) 헥산 및 (j) 디에틸에테르를 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 용어 ‘추출물’은 상술한 바와 같이 당업계에서 조추출물(crude extract)로 통용되는 의미를 갖지만, 광의적으로는 추출물을 추가적으로 분획(fractionation)한 분획물도 포함한다. 즉, 도두꼬투리 추출물은 상술한 추출용매를 이용하여 얻은 것뿐만 아니라, 여기에 정제과정을 추가적으로 적용하여 얻은 것도 포함한다. 예컨대, 상기 추출물을 일정한 분자량 컷-오프 값을 갖는 한외 여과막을 통과시켜 얻은 분획, 다양한 크로마토그래피 (크기, 전하, 소수성 또는 친화성에 따른 분리를 위해 제작된 것)에 의한 분리 등, 추가적으로 실시된 다양한 정제 방법을 통해 얻어진 분획도 본 발명의 도두꼬투리 추출물에 포함되는 것이다.
본 발명에서 이용되는 도두꼬투리 추출물은 감압 증류 및 동결 건조 또는 분무 건조 등과 같은 추가적인 과정에 의해 분말 상태로 제조될 수 있다.
본 발명에서, 상기 (B) 단계에서 수율이 증대된 도두꼬투리 추출물의 제조방법은, 도두꼬투리를 액상 매질이 담긴 회분식 또는 연속식 처리 용기에 넣는 단계; 및
상기 액상 매질에,
펄스폭 1 내지 50 ㎲, 바람직하게는 10 내지 30 ㎲, 가장 바람직하게는 15 내지 25 ㎲;
전기장 0.1 내지 10 kV/cm, 바람직하게는 0.2 내지 2.5 kV/cm, 가장 바람직하게는 1.8 내지 2.2 kV/cm;
주파수 1 내지 200 Hz, 바람직하게는 10 내지 100 Hz, 가장 바람직하게는 50 내지 100 Hz의 조건으로 에너지 1 내지 20 kJ, 바람직하게는 5 내지 15 kJ, 가장 바람직하게는 5 내지 10 kJ로써 펄스전기장 처리를 1 내지 50회 실시할 수 있다.
또한 상기 처리 용기에 넣는 단계의 도두꼬투리는 분쇄 또는 마쇄과정을 거치지 않은 원물 또는 그 절단물일 수 있다.
또한 상기 액상 매질은 물, 주정 또는 이들의 혼합액일 수 있다.
또한, 상기한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 도두꼬투리 추출물 획득수율이 증가된 추출물은 상기 제조방법에 의해 제조되어 상기 펄스 전기장 처리를 하지 않은 도두꼬투리에 비하여 획득 수율이 7.0%, 총 폴리페놀함량(TPC)이 3% 이상 증가된 것일 수 있다.
상기 (B) 단계의 추출 용매는, 물, 탄소수 1 내지 4개의 무수 또는 함수 저급 알코올, 아세톤, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트 및 1,3-부틸렌 글리콜로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상일 수 있으며, 이에 제한되지 않으나, 본 발명에서는, 바람직하게는 상기 용매는 상온의 물이다. 즉, 상기 (B) 단계에서 획득 수율이 증가된 도두꼬투리 추출물의 제조방법은 상온수(10 내지 50℃)로 추출할 수 있다.
본 발명에서 상기 (B) 단계의 물(상온수)은 건조된 도두꼬투리 100중량부에 대하여 500 내지 4,000중량부, 바람직하게는 1,000 내지 2000중량부로 첨가될 수 있으며, 상기 (B) 단계에서 상기 획득 수율이 증가된 도두꼬투리의 추출 시간은 30분 내지 24 시간, 바람직하게는 1 시간 내지 6 시간 동안 수행될 수 있으며, 온도는 상온 조건이다.
상기 (C) 단계에서 여과막의 공극 크기(pore size)는 0.1 내지 10 ㎛일 수 있고, 바람직하게는 0.2 내지 1.0 ㎛이다.
상기 (D) 단계에서 분말화는 분무건조, 동결건조, 진공건조 또는 열풍건조 방법일 수 있으며, 분말을 획득할 수 있는 한, 이에 제한되지 않으나, 바람직하게는 동결건조이다.
또한, 본 발명의 도두꼬투리 추출물 획득수율이 증가된 추출물은 상기 제조방법에 의해 제조되어 상기 펄스 전기장 처리를 하지 않은 도두꼬투리에 비하여 ABTS 항산화능이 16%이상 증가하고, NO 생성량을 19% 감소시킬 수 있다.
즉, 이는, 본 발명의 펄스전기장 처리 및 상온 추출 방법을 이용하면, 도두꼬투리의 획득 수율을 높이면서, 고온의 열을 가하는 방식의 고온 추출법이 아니므로, 원재료가 가지는 기능성분이 불활성화되거나 구조적으로 변형되지 않아 도두꼬투리의 기능성을 높이는 결과를 달성한다.
또한, 상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 도두꼬투리 또는 도두꼬투리 추출물은 상기 제조방법에 따라 제조된 것일 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 도두꼬투리로부터 수용성 추출물을 제조하는 방법은, 가열하지 않고 도두꼬투리 추출물을 제조하여 식품원료로서 안전성을 확보함과 동시에, 펄스전기장(pulsed electric fields, PEF)을 활용한 전기천공법을 통해 수율을 향상시킨다.
따라서, 본 발명은 도두꼬투리 추출물의 수율을 증가시키는 방법을 제공한다.
구체적으로, 본 발명은, (A) 도두꼬투리를 펄스전기장으로 처리하는 단계; 및 (B) 상기 펄스전기장 처리된 도두꼬투리에 추출 용매를 첨가하여 추출하는 단계를 포함하는 도두꼬투리 추출물의 수율을 증가시키는 방법을 제공한다.
본 발명은, 상기 (B) 단계 이후 (C) 상기 (B) 단계에서 추출된 추출액을 여과하는 단계; 및 (D) 상기 여과액을 건조하여 분말화하는 단계;를 추가적으로 포함할 수 있다.
일반적으로 천연물로부터 식품원료로 사용가능하며 안전성이 확보된 추출물의 제조방법들에는 물 또는 주정을 용매로 사용하고 있으나 주정의 경우 최종 제품에서 잔류문제로 제거해야 하는 생산공정, 안전성, 경제성 등의 단점이 있고, 물의 경우 높은 수율의 획득을 위해 고온의 열을 이용하거나 긴 시간 동안 추출을 해야 하는 등 생산 경제성이 낮은 단점과 고온 추출법의 경우 원재료가 가지는 기능성분이 불활성화 되거나 구조적으로 변형되어 본연의 기능이 저하되거나 상실되는 문제가 발생할 수 있다.
이에, 본 발명에서는 펄스전기장(pulsed electric fields, PEF) 처리 기술을 활용하여 고형물의 획득 수율을 증대시키고 공정 투입 열에너지를 최소화하여 공정의 효율 증대 및 단순화하였다. 또한 열에 의한 기능성분의 불활성화를 최소화 하여 항산화 기능이 보존된 추출물을 제조하였다.
상기 펄스 전기장 기술(PEF)은 1 내지 87 kV/cm의 고전압을 마이크로초(microsecond, us) 단위로 시료를 처리하여 생성된 세포막 전위차가 1 V를 넘어서는 순간 세포막을 선택적으로 붕괴시키는 비가열처리 기술이다.
보다 구체적으로, 상기 도두꼬투리를 폭기형 또는 와류형 세척기로 1 내지 2분 동안 세척할 수 있다. 이때, 상기 도두꼬투리의 표면에 잔류되어 있는 농약성분, 중금속, 공팡이 등은 폭기형 또는 와류형 세척기를 통해 제거된다.
본 발명의 도두꼬투리로는 도두꼬투리 또는 도두를 이용할 수 있다.
상기 도두꼬투리는 콩이 안에 들어있는 형태의 콩껍질 전체를 의미하며, 본 발명에서는 미성숙 상태인 것이 바람직하다. 상기 미성숙 상태는, 식약처에서 제공하는 식품원료DB에서 정의하고 있는 식품원료 사용가능한 도두꼬투리의 상태로서 어린(연한, 부풀기 전) 상태의 꼬투리를 의미한다.
다음으로, 상기 (B) 단계에서는 상온수가 담긴 회분식 또는 연속식 처리 용기에 도두꼬투리를 넣은 후 상기 상온수에 펄스폭 1 내지 50 ㎲, 전기장 0.1 내지 10 kV/cm, 주파수 1 내지 200 Hz 조건으로 에너지 1 내지 20 kJ로써 펄스전기장 처리를 1 내지 50회의 조건으로 처리한다. 바람직하게는 펄스폭은 10 내지 30 ㎲, 전기장 처리는 0.2 내지 2.5 kV/cm, 주파수는 10 내지 100 Hz 조건으로 에너지 5 내지 15 kJ로써 펄스전기장 처리를 1 내지 20회 처리한다. 이때 펄스 수는 600 내지 20,000이다. 이때 상기 처리 용기에 넣은 도두꼬투리는 분쇄 또는 마쇄과정을 거치지 않은 원물 또는 그 절단물로 투입된다.
본 발명은 펄스전기장에 의한 도두꼬투리 세포에 미세한 전기적 세포천공을 형성시킴으로써, 도두꼬투리의 세포에 다공이 형성되도록 하여 추출과정 시 수분과 물질의 이동이 촉진되도록 하며 추출 효율과 기능성분의 용출이 용이하도록 한다. 만약 펄스전기장 처리 조건이 적절하지 않을 경우 세포천공이 형성되지 않아 추출효율에 미치는 영향이 없을 수 있다.
펄스 전기장 처리 시 전기장의 세기 및 주파수 조건에 의한 에너지가 상기 하한치 미만일 경우 세포 천공이 생성되지 않거나 가역적으로 세포천공이 다시 닫히는 현상이 발생하여 효과적인 고형분 획득 수율이 저하될 수 있으며, 상기 상한치 초과인 경우 전분 등 불필요한 성분들이 다량 용출되어 기능성의 저하를 가져올 수 있다.
다음으로, 상기 (B) 단계에서는 상기 펄스전기장으로 처리된 도두꼬투리에 상온수를 첨가한 후 추출공정을 수행한다.
상기 상온수는 도두꼬투리 100 중량부에 대하여 500 내지 4,000 중량부, 바람직하게는 1,000 내지 2,000 중량부로 첨가된다. 상온수의 첨가량이 상기 하한치 미만인 경우에는 추출 수율이 낮아질 수 있으며, 상기 상한치 초과인 경우에는 생산 효율이 낮아지면 이후 단위공정에서 더 많은 시간이 소요될 수 있다,
상기 (B) 단계에서 추출 시간은 30분 내지 24시간, 바람직하게는 1 내지 6시간으로 수행한다. 추출 시 상기 시간이 상기 하한치 미만인 경우에는 충분히 내용물이 추출되지 않아 수율이 낮아질 수 있으며, 상기 상한치 초과인 경우에는 도두꼬투리가 연화되어 과량의 전분이 용출되어 이후 단위공정에 많은 시간이 소요될 수 있다.
다음으로, 상기 (C) 단계에서는 추출액으로부터 침전물을 제거하는 여과공정을 수행한다.
상기 여과공정 중 여과막의 공극 크기는 0.1 내지 10 ㎛, 바람직하게는 0.2 내지 1 ㎛ 규격으로 수행한다.
여과 시 공극 크기가 상기 하한치 미만인 경우에는 불용성분이 충분히 제거되지 않을 수 있으며, 상기 상한치 초과인 경우에는 공정 효율이 낮아지고 생산 비용의 증대가 초래될 수 있다.
이와 같이 제조된 도두꼬투리 추출물은 펄스 전기장을 처리를 하지 않은 도두꼬투리 추출물에 비하여 획득 수율이 7.0%, 총폴리페놀함량(TPC)이 3% 이상 증가된 것이다.
상기 도두꼬투리 추출물은 분무건조, 동결건조, 진공건조 또는 열풍건조 방법으로 추출분말의 형태로 가공될 수 있다. 상기 추출 분말이란 용해성이 우수하며 저장성도 우수하도록 수분함량이 10% 이하인 분말 또는 과립형태로 제조된 것이다.
이와 같이 제조된 도두꼬투리 추출 분말은 상기 제조방법에 의해 제조되어 상기 펄스 전기장 처리를 하지 않은 도두꼬투리 추출분말에 비하여 ABTS 항산화능이 16%이상 증가하고, NO 생성량을 19% 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상술한 방법에 따라 제조된 도두꼬투리 추출물을 제공한다.
또한, 본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상기 도두꼬투리 추출물을 유효성분으로 포함하는 항산화용 건강기능식품 또는 항산화용 식품첨가물을 제공한다.
본 발명에 따른 제조 방법으로 제조된 도두꼬투리 추출물은 항산화 기능이 우수하므로 이를 목적으로 하는 식품첨가물 또는 건강기능식품의 소재로 이용이 가능하다.
본 발명에 따른 도두꼬투리 추출물을 건강기능식품 또는 일반 식품의 유효성분 첨가물로 사용하는 경우, 본 발명에 따른 도두꼬투리 추출물을 그대로 첨가하거나 다른 식품 또는 식품성분과 함께 사용할 수 있고, 통상적인 방법에 따라 적절하게 사용할 수 있다. 유효 성분의 혼합양은 예방, 건강 또는 치료 등의 각 사용 목적에 따라 적합하게 결정할 수 있다.
일반적으로, 식품 또는 음료의 제조시에 본 발명에 따른 도두꼬투리 추출물은 원료에 대하여 15 중량부 이하, 바람직하게는 10 중량부 이하의 양으로 첨가할 수 있다. 그러나, 건강 및 위생을 목적으로 하거나 또는 건강 조절을 목적으로 하는 장기간의 섭취의 경우에는 상기 양은 상기 범위 이하일 수 있으며, 또한 본 발명은 천연물로부터의 추출물을 이용하는 점에서 안전성 면에서 문제가 없으므로 상기 범위 이상의 양으로도 사용할 수 있다.
상기 식품의 종류에는 특별히 제한은 없고, 상기 물질을 첨가할 수 있는 식품의 예로는 육류, 소세지, 빵, 쵸콜렛, 캔디류, 스넥류, 과자류, 피자, 라면, 기타 면류, 껌류, 아이스크림류를 포함한 낙농제품, 각종 스프, 음료수, 차, 드링크제, 알콜 음료 및 비타민 복합제 등이 있으며, 통상적인 의미에서의 식품을 모두 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 건강기능식품 중 음료 식품은 통상의 음료와 같이 여러 가지 향미제 또는 천연 탄수화물 등을 추가 성분으로 함유할 수 있다. 상술한 천연 탄수화물은 포도당, 과당과 같은 모노사카라이드, 말토스, 슈크로스와 같은 디사카라이드 및 덱스트린, 사이클로덱스트린과 같은 폴리사카라이드, 자일리톨, 소르비톨, 에리트리톨 등의 당알콜일 수 있다. 감미제로서는 타우마틴, 스테비아 추출물과 같은 천연 감미제나, 사카린, 아스파르탐과 같은 합성 감미제 등을 사용할 수 있다. 상기 천연 탄수화물의 비율은 본 발명에 따른 기능성 식품 100 mL당 약 0.01 ~ 0.04 g, 바람직하게는 약 0.02 ~ 0.03 g일 수 있다.
상기 외 본 발명에 따른 도두꼬투리 추출물을 유효성분으로 포함하는 건강기능식품은 여러가지 영양제, 비타민, 전해질, 풍미제, 착색제, 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알콜, 탄산음료에 사용되는 탄산화제를 함유될 수 있으며, 이러한 성분은 독립적으로 또는 혼합하여 사용될 수 있다. 이러한 첨가제의 비율은 제한되지 않으나, 본 발명의 조성물 전체 100 중량부%에 대하여 0.01-0.1 중량부의 범위에서 선택되는 것이 일반적이다.
즉, 본 발명의 도두꼬투리 추출물 또는 추출분말은 건강식품 또는 소스류에 이용될 수 있다.
상기 건강기능식품이란, 도두꼬투리 추출물을 음료, 차류, 향신료, 껌, 과자류 등의 식품소재에 첨가하거나, 캡슐화, 분말화, 현탁액 등으로 제조한 식품으로, 이를 섭취할 경우 건강상 특정한 효과를 가져오는 것을 의미하나, 일반 약품과는 달리 식품을 원료로 하여 약품의 장기 복용 시 발생할 수 있는 부작용 등이 없는 장점이 있다. 이와 같이 하여 얻어지는 본 발명의 건강기능식품은, 일상적으로 섭취하는 것이 가능하기 때문에 매우 유용하다. 이와 같은 건강기능식품에 있어서의 도두꼬투리 추출물의 첨가량은, 대상인 건강기능식품의 종류에 따라 달라 일률적으로 규정할 수 없지만, 식품 본래의 맛을 손상시키지 않는 범위에서 첨가하면 되며, 대상 식품에 대하여 통상 0.01 내지 50 중량%, 바람직하기로는 0.1 내지 20 중량%의 범위이다. 또한, 환제, 과립제, 정제 또는 캡슐제 형태의 건강기능식품의 경우에는 통상 0.1 내지 100 중량% 바람직하기로는 0.5 내지 80 중량%의 범위에서 첨가하면 된다. 한 구체예에서, 본 발명의 건강기능식품은 환제, 정제, 캡슐제 또는 음료의 형태일 수 있다.
또한, 상기 소스류로는 콩소스, 드레싱 소스, 된장 소스 등을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상기 도두꼬투리 추출물을 유효성분으로 포함하는 항산화용 화장료 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 제조 방법으로 제조된 도두꼬투리 추출물은 항산화 기능이 우수하므로 이를 목적으로 하는 화장료의 소재로 이용이 가능하다.
본 조성물 내 추출물은 전체 중량비에서 1 내지 30 중량%로 함유될 수 있으며, 5 내지 20 중량%로 함유될 수 있다.
또한, 본 발명의 도두꼬투리 추출물을 포함하는 화장료 조성물은 상기 추출물 이외에 항산화제, 안정화제, 용해화제, 비타민, 안료 및 향료와 같은 통상적인 보조제 및 담체를 포함할 수 있으며, 담체와 함께 제형화할 수 있다. 본 발명의 화장료 조성물은 당업계에서 통상적으로 제조되는 어떠한 제형으로도 제조될 수 있으며, 예를 들어, 용액, 현탁액, 유탁액, 페이스트, 겔, 크림, 로션, 파우더, 비누, 계면활성제-함유 클렌징, 오일, 분말 파운데이션, 유탁액 파운데이션, 왁스 파운데이션 및 스프레이 등으로 제형화될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 보다 상세하게는, 유연 화장수, 영양 화장수, 영양 크림, 맛사지 크림, 에센스, 아이크림, 헤어토닉, 샴푸, 린스, 클렌징 크림, 클렌징포옴, 클렌징워터, 팩, 스프레이 및 파우더의 제형으로 제조될 수 있다.
본 발명의 제형이 페이스트, 크림 또는 겔인 경우에는 담체 성분으로서 동물성유, 식물성유, 왁스, 파라핀, 전분, 트라칸트, 셀룰로오스 유도체, 폴리에틸렌 글리콜, 실리콘, 벤토나이트, 실리카, 탈크 또는 산화아연 등이 이용될 수 있다.
본 발명의 제형이 파우더 또는 스프레이인 경우에는 담체 성분으로서 락토스, 탈크, 실리카, 알루미늄 히드록시드, 칼슘 실리케이트 또는 폴리아미드 파우더가 이용될 수 있고, 특히 스프레이인 경우에는 추가적으로 클로로플루오로히드로카본, 프로판/부탄 또는 디메틸 에테르와 같은 추진체를 포함할 수 있다.
본 발명의 제형이 용액 또는 유탁액인 경우에는 담체 성분으로서 용매, 용해화제 또는 유탁화제가 이용되고, 예컨대 물, 에탄올, 이소프로판올, 에틸 카보네이트, 에틸 아세테이트, 벤질 알코올, 벤질 벤조에이트, 프로필렌글리콜, 1,3-부틸글리콜, 글리세롤 지방족 에스테르, 폴리에틸렌 글리콜 또는 소르비탄의 지방산 에스테르가 있다.
본 발명의 제형이 현탁액인 경우에는 담체 성분으로서 물, 에탄올 또는 프로필렌 글리콜과 같은 액상의 희석제, 에톡실화 이소스테아릴 알코올, 폴리옥시에틸렌 소르비톨 에스테르 및 폴리옥시에틸렌 소르비탄 에스테르와 같은 현탁화제, 미소 결정성 셀룰로오스, 알루미늄 메타히드록시드, 벤토나이트, 아가 또는 트라칸트 등이 이용될 수 있다.
본 발명의 제형이 계면-활성제 함유 클렌징인 경우에는 담체 성분으로서 지방족 알코올 설페이트, 지방족 알코올 에테르설페이트, 설포숙신산 모노에스테르, 이세티오네이트, 이미다졸리늄 유도체, 메틸타우레이트, 사르코시네이트, 지방산 아미드 에테르 설페이트, 알킬아미도베타인, 지방족 알코올, 지방산 글리세리드, 지방산 디에탄올아미드, 식물성유, 라놀린 유도체 또는 에톡실화 글리세롤 지방산 에스테르 등이 이용될 수 있다.
본 발명의 화장료 조성물은 상술한 도두꼬투리 추출물을 포함하므로, 중복된 내용은 본 명세서의 과도한 복잡성을 피하기 위하여 그 기재를 생략한다.
또한, 본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상기 도두꼬투리 추출물을 유효성분으로 포함하는 항산화용 사료 첨가제를 제공한다.
본 발명의 상기 사료 첨가제는 상술한 본 발명의 도두꼬투리 추출물을 유효성분으로 포함하여, 항산화 증강 효과 뿐만 아니라, 안전하므로 이를 사료 첨가제로 사용할 경우 목적 대상 동물의 품질 증강에 기여할 수 있다.
본 발명의 상기 사료 첨가제는 상술한 도두꼬투리 추출물을 원형 그대로 사용하거나 또는 추가적으로 목적 대상 동물에 허용되는 곡류 및 그 부산물 등의 공지된 담체, 안정제 등을 가할 수 있으며, 필요에 따라 구연산, 후말산, 아디픽산, 젖산, 사과산 등의 유기산이나 인산나트륨, 인산칼륨, 산성 피로인산염, 폴리인산염(중합인산염) 등의 인산염이나, 폴리페놀, 카테킨, 알파-토코페롤, 로즈마리 추출물, 비타민 C, 녹차 추출물, 감초 추출물, 키토산, 탄닌산, 피틴산 등의 천연 항산화제, 항생물질, 항균제 및 기타의 첨가제 등을 가할 수도 있으며, 그 형상으로서는 분체, 과립, 펠릿, 현탁액 등의 적당한 상태일 수 있으며, 상기 사료첨가제를 공급하는 경우는 도두꼬투리 추출물에 대하여 단독으로 또는 사료에 혼합하여 공급할 수 있다.
본 발명의 사료 첨가제는 상술한 도두꼬투리 추출물을 포함하므로, 중복된 내용은 본 명세서의 과도한 복잡성을 피하기 위하여 그 기재를 생략한다.
본 발명의 도두꼬투리 추출물을 제조하는 방법은 고형물의 획득 수율을 증대시킬 수 있으며 투입 열에너지를 최소화하여 공정의 효율 증대 및 단순화를 할 수 있다. 또한 열에 의한 기능성분의 불활성화를 최소화할 수 있으며 항산화 기능이 보존된 추출물을 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명에 사용된 도두꼬투리 및 도두 원료의 특징을 나타낸 사진이다.
도 2는 본 발명의 도두꼬투리 추출물 제조 공정을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 제조 방법에 따라 제조된 도두꼬투리 추출물에 대한 항산화 효능 평가 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제조 방법에 따라 제조된 도두꼬투리 추출물에 대한 NO 생성량 감소능 효능 평가 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 도두꼬투리 추출물 제조 공정을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 제조 방법에 따라 제조된 도두꼬투리 추출물에 대한 항산화 효능 평가 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제조 방법에 따라 제조된 도두꼬투리 추출물에 대한 NO 생성량 감소능 효능 평가 결과를 나타낸 그래프이다.
이하, 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
시험예 1. 펄스전기장 처리 유무에 따른 추출 효율 비교
본 발명자들은, 펄스전기장 처리 유무에 따른 추출 효율을 비교하기 위하여,도 2에 나타낸 공정과 같이, 도두꼬투리 추출을 실시하였다.
간략하게는, 도두꼬투리 100 중량부를 와류형 세척기로 2분 동안 세척하고; 펄스폭은 20 ㎲, 전기장 처리는 2.0 내지 2.1 kV/cm, 주파수는 100 Hz 조건으로 에너지 10 kJ로써 펄스전기장 처리를 2회 조건으로 처리하고; 상온수를 2,000 중량부로 투입하고; 상온수 또는 열수 조건에서 4 시간 순환 추출한 후, 여과하여 추출액을 수득하였다.
이때 비교예로 펄스 전기장을 처리하지 않고 상온수 또는 열수를 이용하여 추출한 추출액으로 하였다(표 1).
각 샘플의 수율은 최종적으로 수득된 추출액 또는 여과액을 감압농축기로 농축한 후 동결건조를 실시한 후 얻어진 건조물의 중량을 투입된 건조원재료무게 대비로 환산하여 고형분(Total solid)의 획득율로 나타내었다.
| 구분 | 수율(%) | 표준편차 | PEF처리 유무 | 추출방법 |
| 실시예 1a | 27.1 | ±0.30 | 처리 | 상온추출 |
| 실시예 1b | 28.0 | ±1.15 | 처리 | 열수추출 |
| 비교예 1a | 19.17 | ±1.06 | 무처리 | 상온추출 |
| 비교예 1b | 24.8 | ±0.52 | 무처리 | 열수추출 |
그 결과, 상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예 1a 및 1b에 따라 제조된 추출액은 비교예 1a 내지 비교예 1b의 추출액에 비하여 수율(%)이 3~8% 높은 것을 확인하였다.
특히, 실시예 1a의 경우 비교예 1b 대비 약 8%의 수율이 증가하였고, 비교예1b인 열수추출의 경우보다 2%이상 높은 수율인 것으로 확인되었다. 이는 산업적으로 가치가 높은 수치이다.
즉, 펄스전기장 기술을 적용할 경우, 가열과 같이 에너지를 투입하지 않고도 열수 추출시와 유사한 수준으로 목적 고형분을 효과적으로 획득할 수 있음을 시사한다.
시험예 2. 펄스 전기장 처리 조건별 추출 효율 비교
본 발명자들은 최적 펄스 전기장 조건을 확립하기 위해, 펄스 전기장 처리 조건별 추출 효율을 비교하였다.
간략하게는, 상기 시험예 1과 동일한 중량부 및 추출 조건 하에서 표 2의 조건과 같이 펄스전기장 처리 조건별로 처리한 후 상온수로 추출한 추출액을 수득하였다.
이때, 비교예로 펄스전기장을 처리하지 않고 상온수를 이용하여 추출한 추출액으로 하였다.
상기 결과는 하기 표 3에 나타내었다.
| 구분 | PEF처리 에너지(kJ) | 펄스폭 (㎲) |
전기장 (kV/cm) |
주파수 (Hz) |
처리 횟수 | 펄스 수 |
| 실시예 2a | 1.0 kJ | 20 | 2.0~2.1 | 20 | 1 | 1,200 |
| 실시예 2b | 2.5 kJ | 20 | 2.0~2.1 | 50 | 1 | 3,000 |
| 실시예 2c | 5.0 kJ | 20 | 2.0~2.1 | 100 | 1 | 6,000 |
| 실시예 2d | 7.5 kJ | 20 | 2.0~2.1 | 75 | 2 | 9,000 |
| 실시예 2e | 10.0 kJ | 20 | 2.0~2.1 | 100 | 2 | 12,000 |
| 실시예 2f | 12.5 kJ | 20 | 2.0~2.1 | 85 | 3 | 15,300 |
| 실시예 2g | 15.0 kJ | 20 | 2.0~2.1 | 100 | 3 | 18,000 |
| 구분 | 수율(%) | 표준편차 | PEF처리 유무 | PEF처리 조건 |
| 실시예 2a | 22.23 | ±0.49 | 처리 | 1.0 KJ |
| 실시예 2b | 23.13 | ±0.35 | 처리 | 2.5 KJ |
| 실시예 2c | 27.73 | ±0.74 | 처리 | 5.0 KJ |
| 실시예 2d | 26.97 | ±1.05 | 처리 | 7.5 KJ |
| 실시예 2e | 28.07 | ±0.93 | 처리 | 10.0 KJ |
| 실시예 2f | 27.93 | ±0.55 | 처리 | 12,5 KJ |
| 실시예 2g | 28.00 | ±0.95 | 처리 | 15.0 KJ |
| 비교예 2 | 19.53 | ±1.34 | 무처리 | - |
그 결과, 표 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예 2c, 2d, 2e, 2f 내지 2g에 따라 제조된 추출액은 실시예 2a 내지 2b의 추출액에 비하여 수율(%)가 4~5% 높은 것을 확인하였다.
특히, 5.0 kJ와 10.0 kJ일 때의 수율이 유사한 수준인 바, 5.0 kJ일 때가 투입 에너지 대비 수율이 높은 것이므로, 펄스전기장의 최적 처리 조건은 5.0 kJ(펄스폭 20 ㎲; 전기장 2.0~2.1 kV/cm; 주파수 100 Hz; 처리 횟수 1회; 펄스 수 6,000) 이상이 적합한 것으로 확인하였다.
시험예 3. 총폴리페놀함량 측정
본 발명자들은 상기 시험예 2에서 획득한 각 샘플의 총 폴리페놀함량(total polyphenol content, TPC %)을 확인하였다.
간략하게는, 각 샘플의 최종적으로 수득된 추출액 또는 여과액을 감압농축기로 농축한 후 동결건조를 실시한 후 얻어진 건조물을 샘플로 하여 샘플 1 mL에 2% Na2CO3 2 mL를 첨가한 후 3분간 반응시켰다. 이 후 50% Folin-ciocalteu reagent 0.1 mL 첨가한 후 3분 반응 후 720 nm에서 흡광도를 측정하여 TPC%로 나타내었다.
상기 결과는 하기 표 4에 나타내었다.
| 구분 | TPC(%) | 표준편차 | PEF처리 유무 | PEF처리 조건 |
| 실시예 2a | 6.43 | ±0.12 | 처리 | 1.0 KJ |
| 실시예 2b | 8.13 | ±0.32 | 처리 | 2.5 KJ |
| 실시예 2c | 8.93 | ±0.32 | 처리 | 5.0 KJ |
| 실시예 2d | 8.93 | ±0.15 | 처리 | 7.5 KJ |
| 실시예 2e | 9.03 | ±0.15 | 처리 | 10.0 KJ |
| 실시예 2f | 9.10 | ±0.20 | 처리 | 12,5 KJ |
| 실시예 2g | 9.07 | ±0.23 | 처리 | 15.0 KJ |
| 비교예 2 | 5.77 | ±0.06 | 무처리 | - |
그 결과, 상기 표 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예 2c, 2d, 2e, 2f 내지 2g에 따라 제조된 추출액은 실시예 2a 내지 2b의 추출액에 비하여 TPC(%)가 1~2% 높은 것을 확인하였다.
펄스전기장 처리 에너지가 높아질수록 TPC(%)도 높아지는 것을 확인하였으며, 특히, 5.0 kJ와 10.0 kJ일 때의 TPC(%) 수준이 유사한 수준인 바, 5.0 kJ일 때가 투입 에너지 대비 효율이 높은 것이므로, 펄스전기장의 최적 처리 조건은 5.0 kJ(펄스폭 20 ㎲; 전기장 2.0~2.1 kV/cm; 주파수 100 Hz; 처리 횟수 1회; 펄스 수 6,000) 이상이 적합한 것으로 확인하였다.
시험예 4. 항산화능 측정
본 발명자들은 상기 시험예 3에서 확인된 최적 펄스전기장(최소 5.0 kJ 조건으로서 펄스폭 20 ㎲; 전기장 2.0~2.1 kV/cm; 주파수 100 Hz; 처리 횟수 1회; 펄스 수 6,000) 처리 유무 및 추출수의 온도에 따른, 각 샘플에서의 ABTS 항산화능을 확인하였다.
간략하게는, 갈색병에 1.0 mM AAPH(2,2’-azobis-(2-amidinopropane)HCl)과 2.5 mM ABTS2-(2,2’-azino-bis(3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonic acid) diammonium salt)를 넣고 PBS를 이용하여 100 ml 부피로 맞춘 후 70℃ 워터배스에 넣어 60분간 열을 가해 주기적으로 교반하였다. 반응 종료 후 상온으로 냉각한 후 0.45 um 사이즈의 필터로 여과하였다. 이후 PBS를 이용하여 734 nm에서 0.650 ± 0.020의 흡광도를 나타내도록 희석시키고 30 ul의 시료와 1470 ul의 라디컬 용액을 혼합한 후 10 분간 방치한 후 734 nm에서 흡광도를 측정하였다.
이때 아스코르브산(ascorbic acid)을 농도별로 측정하여 표준곡선을 그린 후, 추세선 식을 이용하여 시료 내 항산화능 수준을 확인하였다.
상기 결과는 도 3에 나타내었고, 이를 수치화하여 하기 표 5에 나타내었다.
| 구분 | ABTS 항산화능(%) | 표준편차 | PEF처리 유무 | 추출방법 |
| 실시예 3a | 118.13 | ±2.00 | 처리 | 상온추출 |
| 실시예 3b | 99.33 | ±4.15 | 처리 | 열수추출 |
| 비교예 3a | 110.97 | ±3.63 | 무처리 | 상온추출 |
| 비교예 3b | 101.20 | ±2.72 | 무처리 | 열수추출 |
| 대조군 | 100 | - | - | - |
그 결과, 표 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 최적 조건인 펄스전기장 5.0 kJ 처리 및 상온 추출 조건으로 처리된 도두꼬투리 추출물인 실시예 3a는 비교예 3a에 따라 처리된 도두꼬투리 추출물에 비하여 8% 수준의 높은 항산화능을 확인하였다.
또한, 본 발명의 최적 조건인 펄스전기장 5.0 kJ 처리 및 상온 추출 조건으로 처리된 도두꼬투리 추출물인 실시예 3a는 열수로 추출한 실시예 3b 및 비교예 3b보다 18% 전후 높은 항산화능을 확인하였다.
즉, 펄스전기장 처리 후 상온수로 추출 시 고형분의 획득 수율도 높일 수 있을 뿐 아니라 열수로 인한 항산화능의 감소를 줄일 수 있음을 확인하였다.
이는, 고온인 열수로 처리하는 경우 이로 인해 원재료인 도두꼬투리가 가지고 있는 기능성분이 불활성화되거나 구조적으로 변형되어 그 기능이 저하 및 상실되는 반면, 본 발명의 상온 추출은 상술한 문제점을 발생시키지 않으므로, 도두꼬투리 추출물이 갖는 본연의 항산화능을 보존할 수 있다는 것을 의미한다.
시험예 5. NO 생성량 감소능 측정
본 발명자들은 상기 시험예 3에서 확인된 최적 펄스전기장(최소 5.0 kJ 조건으로서 펄스폭 20 ㎲; 전기장 2.0~2.1 kV/cm; 주파수 100 Hz; 처리 횟수 1회; 펄스 수 6,000) 처리 유무 및 추출수의 온도에 따른, 각 샘플에서의 NO 생성량 감소능을 확인하였다.
간략하게는, RAW264.7 세포주를 48-웰에 시딩한 후 95% 컨플루언시(confluency)가 되었을 때 실험을 개시하였다. 48-웰의 배지를 DMEM(-)로 바꾸고 6시간 후 샘플을 처리하였다. 1시간 후 LPS 용액을 처리하고 24시간 동안 배양하였으며 상등액 50 ul을 획득하여 Griess 시약 50 ul과 반응시켰다(Griess reagent A: 0.1% N-1-naphthylethylenediamine dihydrochloride (NED) in D.W, Griess reagent B: 1% sulfanilamide in 5% phosphoric acid). 반응 15분 후 517 nm에서 흡광도를 측정하였고 sodium nitrite를 이용하여 농도별로 측정 후 표준곡선의 추세선 식을 이용하여 시료 내 NO 생성량 계산하였다. 이때, NO 생성량의 낮은 수치가 감소능이 우수한 것을 의미한다.
상기 결과는 도 4에 나타내었고, 이를 수치화하여 하기 표 6에 나타내었다.
| 구분 | NO 생성량(%) | 표준편차 | PEF처리 유무 | 추출방법 |
| 실시예 3a | 61.63 | ±2.18 | 처리 | 상온추출 |
| 실시예 3b | 78.43 | ±2.32 | 처리 | 열수추출 |
| 비교예 3a | 70.43 | ±3.21 | 무처리 | 상온추출 |
| 비교예 3b | 80.70 | ±3.50 | 무처리 | 열수추출 |
| 대조군 | 100 | - | - | - |
그 결과, 상기 표 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 최적 조건인 펄스전기장 5.0 kJ 처리 및 상온 추출 조건으로 처리된 도두꼬투리 추출물인 실시예 3a는 비교예 3a에 따라 처리된 도두꼬투리 추출물에 비하여 9% 수준의 낮은 NO 생성량을 확인하였다.
또한, 본 발명의 최적 조건인 펄스전기장 5.0 kJ 처리 및 상온 추출 조건으로 처리된 도두꼬투리 추출물인 실시예 3a는 열수로 추출한 실시예 3b, 비교예 3b보다 17~19% 낮은 NO 생성량을 확인하였다.
이는 펄스전기장 처리 및 상온 추출에 의해 NO 생성량 감소능이 상승된다는 것을 의미한다.
즉, 펄스전기장 처리 후 상온수로 추출 시 고형분의 획득 수율도 높일 수 있을 뿐만 아니라, 열수로 인한 NO 생성량 감소능의 저하를 줄일 수 있음을 확인하였다.
종합적으로, 본 발명의 펄스전기장 처리 조건을 이용한 도두꼬투리 수용성 추출물의 추출 방법은, 종래 고온 추출 방법에 비해, 고형물의 획득 수율을 증대시킬 수 있으며, 투입 열에너지를 최소화하여 공정의 효율 증대 및 단순화를 할 수 있고, 고온에 의해 원재료가 갖는 기능성분이 불활성화 또는 구조적으로 변형되어 본연의 기능이 저하되거나 상실되는 문제점을 해결할 수 있다.
따라서, 본 발명의 방법을 이용하는 경우, 식품 소재 업계 및 가공 산업에서 높은 시장성을 가질 수 있다.
하기 본 발명의 방법에 따라 제조된 도두꼬투리 추출물의 제제예를 설명하나, 본 발명은 이를 한정하고자 함이 아닌 단지 구체적으로 설명하고자 함이다.
제제예 1. 산제의 제조
도두꼬투리 추출물 분말 20 mg
유당 100 mg
탈크 10 mg
상기의 성분들을 혼합하고 기밀포에 충진하여 산제를 제조한다.
제제예 2. 정제의 제조
도두꼬투리 추출물 분말 10 mg
옥수수전분 100 mg
유당 100 mg
스테아린산 마그네슘 2 mg
상기의 성분들을 혼합한 후 통상의 정제의 제조방법에 따라서 타정하여 정제를 제조한다.
제제예 3. 캅셀제의 제조
도두꼬투리 추출물 분말 10 mg
결정성 셀룰로오스 3 mg
락토오스 14.8 mg
마그네슘 스테아레이트 0.2 mg
통상의 캡슐제 제조방법에 따라 상기의 성분을 혼합하고 젤라틴 캡슐에 충전하여 캡슐제를 제조한다.
제제예 4. 주사제의 제조
도두꼬투리 추출물 분말 10 mg
만니톨 180 mg
주사용 멸균 증류수 2974 mg
Na2HPO4,12H2O 26 mg
통상의 주사제의 제조방법에 따라 1 앰플 당 상기의 성분 함량으로 제조한다.
제제예 5. 액제의 제조
도두꼬투리 추출물 분말 20 mg
이성화당 10 g
만니톨 5 g
정제수 적량
통상의 액제의 제조방법에 따라 정제수에 각각의 성분을 가하여 용해시키고 레몬향을 적량 가한 다음 상기의 성분을 혼합한 다음 정제수를 가하여 전체를 정제수를 가하여 전체 100로 조절한 후 갈색병에 충진하여 멸균시켜 액제를 제조한다.
제제예 6. 건강기능식품의 제조
도두꼬투리 추출물 1,000 mg
비타민 혼합물 적량
비타민 A 아세테이트 70 ㎍
비타민 E 1.0 mg
비타민 B1 0.13 mg
비타민 B2 0.15 mg
비타민 B6 0.5 mg
비타민 B12 0.2 ㎍
비타민 C 10 mg
비오틴 10 ㎍
니코틴산아미드 1.7 mg
엽산 50 ㎍
판토텐산 칼슘 0.5 mg
무기질 혼합물 적량
황산제1철 1.75 mg
산화아연 0.82 mg
탄산마그네슘 25.3 mg
제1인산칼륨 15 mg
제2인산칼슘 55 mg
구연산칼륨 90 mg
탄산칼슘 100 mg
염화마그네슘 24.8 mg
상기의 비타민 및 미네랄 혼합물의 조성비는 비교적 건강기능식품에 적합한 성분을 바람직한 실시예로 혼합 조성하였지만, 그 배합비를 임의로 변형 실시하여도 무방하며, 통상의 건강기능식품 제조방법에 따라 상기의 성분을 혼합한 다음, 과립을 제조하고, 통상의 방법에 따라 건강기능식품 조성물 제조에 사용할 수 있다.
제제예 7. 기능성 음료의 제조
도두꼬투리 추출물 분말 1,000 mg
구연산 1,000 mg
올리고당 100 g
매실농축액 2 g
타우린 1 g
정제수를 가하여 전체 900 mL
통상의 건강음료 제조방법에 따라 상기의 성분을 혼합한 다음, 약 1 시간 동안 85℃에서 교반 가열한 후, 만들어진 용액을 여과하여 멸균된 2 L 용기에 취득하여 밀봉 멸균한 뒤 냉장 보관한 다음 본 발명의 기능성 음료 조성물 제조에 사용한다.
상기 조성비는 비교적 기호음료에 적합한 성분을 바람직한 실시예로 혼합 조성하였지만, 수요계층, 수요국가, 사용용도 등 지역적, 민족적 기호도에 따라서 그 배합비를 임의로 변형 실시하여도 무방하다.
비록 본 발명이 상기에 언급된 바람직한 실시예로서 설명되었으나, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 또한 첨부된 청구 범위는 본 발명의 요지에 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함한다.
Claims (14)
- 다음 단계를 포함하는, 도두꼬투리 추출물의 제조방법:
(A) 도두꼬투리를 펄스전기장으로 처리하는 단계; 및
(B) 상기 펄스전기장 처리된 도두꼬투리에 추출 용매를 첨가하여 추출하는 단계.
- 제1항에 있어서,
상기 (A) 단계의 펄스전기장 처리 조건은,
1 내지 50 ㎲ 범위의 펄스폭; 0.1 내지 10 kV/cm 범위의 전기장 세기; 1 내지 200 Hz 범위의 주파수; 및 1 내지 20 kJ 범위의 에너지로 1회 내지 50회 실시하는 조건인 것을 특징으로 하는,
도두꼬투리 추출물의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 (A) 단계에서 펄스전기장 처리 시 투입되는 도두꼬투리의 형태는, 분쇄 또는 마쇄과정을 거치지 않은 원물 또는 그 절단물인 것을 특징으로 하는,
도두꼬투리 추출물의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 (B) 단계의 추출 용매는, 물, 탄소수 1 내지 4개의 무수 또는 함수 저급 알코올, 아세톤, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트 및 1,3-부틸렌 글리콜로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상인 것을 특징으로 하는,
도두꼬투리 추출물의 제조방법.
- 제4항에 있어서,
상기 용매는 물이고, 상기 물은 건조된 도두꼬투리 100 중량부에 대하여 500 내지 4,000중량부로 첨가되는 것을 특징으로 하는.
도두꼬투리 추출물의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 (B) 단계의 추출시간은 1 내지 6 시간 동안 수행될 수 있으며, 온도는 상온 조건인 것을 특징으로 하는,
도두꼬투리 추출물의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 (B) 단계에서 추출된 추출액을 여과하는 (C) 단계를 추가적으로 포함하고; 상기 (C) 단계에서 여과막의 공극 크기(pore size)는 0.1 내지 10 ㎛인 것을 특징으로 하는,
도두꼬투리 추출물의 제조방법.
- 제7항에 있어서,
상기 (C) 단계에서 여과된 여과액을 건조하여 분말화하는 (D) 단계를 추가적으로 포함하고; 상기 (D) 단계에서 분말화는 분무건조, 동결건조, 진공건조 및 열풍건조 방법으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법으로 실시되는 것을 특징으로 하는,
도두꼬투리 추출물의 제조방법.
- 다음 단계를 포함하는, 도두꼬투리 추출물의 수율을 증가시키는 방법:
(A) 도두꼬투리를 펄스전기장으로 처리하는 단계; 및
(B) 상기 펄스전기장 처리된 도두꼬투리에 추출 용매를 첨가하여 추출하는 단계.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 제조방법에 따라 제조된 도두꼬투리 추출물.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 제조방법에 따라 제조된 도두꼬투리 추출물을 유효성분으로 포함하는 항산화용 건강기능식품.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 제조방법에 따라 제조된 도두꼬투리 추출물을 유효성분으로 포함하는 항산화용 식품첨가물.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 제조방법에 따라 제조된 도두꼬투리 추출물을 유효성분으로 포함하는 항산화용 화장료 조성물.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 제조방법에 따라 제조된 도두꼬투리 추출물을 유효성분으로 포함하는 항산화용 사료 첨가제.
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