KR20240000159A

KR20240000159A - 종자의 오일을 포함하는 기능성 조성물

Info

Publication number: KR20240000159A
Application number: KR1020220076753A
Authority: KR
Inventors: 조주성; 지보란; 이하민; 장보국; 박경태; 이상엽; 조동명; 박종인
Original assignee: 충북대학교 산학협력단
Priority date: 2022-06-23
Filing date: 2022-06-23
Publication date: 2024-01-02

Abstract

본 발명은 종자의 오일을 포함하는 기능성 조성물에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명에 따른 특정 수분함량을 갖는 종자의 오일은 세포독성을 나타내지 않으면서도 총 폴리페놀 함량이 높고, 항산화 및 항염증 활성이 우수하여 새로운 기능성 소재로서, 특히 화장품이나 피부외용제 등에 유용하게 사용될 수 있다.

Description

종자의 오일을 포함하는 기능성 조성물{FUNCTIONAL COMPOSITION COMPRISING SEED OIL}

본 발명은 종자의 오일을 포함하는 기능성 조성물에 관한 것이다.

국립 종자원에서 발표한 2020년 국내외 채소 종자의 채종율에 따르면 당근, 무, 양배추 등과 같이 수요가 많은 주요 작물들은 대부분 해외에서 채종되어 국내로 수입되고 있는 실정이다. 그러나, 채종된 종자의 검수과정에서 외관상 문제, 저활약, 저발아 등과 문제로 상품화가 어려운 저품질의 종자가 매년 발생하고 있다. 또한, 이와 함께 보증기간이 지난 종자 또한 달리 활용 방안이 없어 폐기되고 있으며, 종자의 폐기를 위해 많은 비용이 발생하고 있다.

이에, 종자로부터 오일을 추출하여 오일 자체로 또는 비누나 화장품 등의 미용제품으로 가공하여 사용되기도 한다. 이와 같은 종자 유래 오일이나, 다양한 식물에서 유래된 천연 오일은 다양한 종류의 혼합물로 포화 지방산(saturated fatty acid), 불포화 지방산(unsaturated fatty acid) 등의 성분이 일정 비율로 존재하고 있다. 이들 지방산은 그 구조와 성질에 따라 다양한 기능성 소재로서 사용되고 있는데, 예를 들면 팔미트산 및 스테아르산은 상온에서 고체 형태로 존재하여 마가린의 제조에 사용되고, 올레산은 샐러드나 튀김용 오일로서 사용되거나 바이오디젤용 지방산으로 유용하다. 또한, 리놀렌산 및 리놀렌산은 건강기능 지방산으로 알려져 있다.

그러나, 식물로부터 오일을 추출하는 다양한 방법이 있으나, 대부분이 낮은 추출수율을 보여 상업적으로 이용하기 어렵다는 문제가 있어, 오일의 추출 수율을 증가시키거나, 생리활성을 증진시키는 방법 등이 연구되고 있다. 관련하여, 국내특허출원 제10-2012-0056088호는 식물의 종자로부터 쉽고 안전하게 좋은 품질의 오일을 추출하는 방법에 관한 것으로, 식물에서 종자를 분리, 세척 및 건조한 후, 건조된 종자를 분쇄하여 가온 및 가습처리하고 착유 및 여과하여 순수한 오일을 획득하는 방법을 개시하고 있다.

국내특허출원 제10-2012-0056088호

본 발명의 목적은 종자의 오일을 포함하는 기능성 조성물을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 35 내지 55%의 수분함량을 갖는 종자의 오일을 유효성분으로 포함하는 기능성 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 35 내지 55%로 종자의 수분함량을 조절하는 단계; 및 상기 수분함량이 조절된 종자로부터 오일을 수득하는 단계를 포함하는 기능성이 증진된 종자의 오일 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 특정 수분함량을 갖는 종자의 오일은 세포독성을 나타내지 않으면서도 총 폴리페놀 함량이 높고, 항산화 및 항염증 활성이 우수하여 새로운 기능성 소재로서, 특히 화장품이나 피부외용제 등에 유용하게 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉압착 오일의 총 폴리페놀 함량을 확인한 결과 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉압착 오일의 DPPH 전자공여능을 확인한 결과 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉압착 오일의 세포독성을 확인한 결과 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉압착 오일의 산화질소 억제 활성을 확인한 결과 그래프이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 35 내지 55%의 수분함량을 갖는 종자의 오일을 유효성분으로 포함하는 기능성 조성물을 제공한다.

본 명세서에서 사용된 용어, "종자"는 겉씨식물과 속시씩물에서 수정하나 밑씨가 발달 및 성숙한 식물기관으로서, 씨라고도 불린다. 종자는 식물의 생활사에서 휴면상태에 해당되며, 종자 내에 존재하는 배가 어린 식물로 성장한다. 종자는 그 저장물질에 따라 녹말을 주영양물질로 저장하는 녹말종자, 지방을 주로 저장하는 지방종자가 있다.

상기 종자는 통상의 기술분야에 알려진 모든 종류의 식물 종자를 포함할 수 있으며, 구체적으로 상기 식물 종자는 채소 종자, 더욱 구체적으로, 십자화과, 겨자과, 국화과, 미나리과, 백합과, 박과 및 가지과로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다. 일례로, 상기 채소 종자는 당근, 호박, 오이, 양상추, 양파, 파프리카, 가지 및 콩으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 식물 종자일 수 있다. 상기 종자는 통상적인 방법으로 수분함량이 조절된 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 종자는 35 내지 55%, 40 내지 55%, 45 내지 55%, 48 내지 55%, 35 내지 53%, 40 내지 53%, 45 내지 53% 또는 48 내지 53%의 수분을 포함하는 것일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 종자는 42%, 46% 또는 50%의 수분을 포함하는 것일 수 있다.

본 발명에 따른 기능성 조성물에 포함되는 종자는 수분함량을 조절한 후, 프라이밍 처리된 것일 수 있다. 상기 용어, "프라이밍(priming)"은 종자에 삼투압 용액이나 수용성 화합물을 흡수시켜 종자 내 대사작용이 진행되지만 발아하지 않도록 처리하는 기술로서, 종자의 발아 촉진이나 발아 후, 생육 촉진을 목적으로 실시된다. 상기 프라이밍은 통상의 기술분야에 잘 알려진 방법에 따라 수행될 수 있다. 일례로, 상기 프라이밍은 삼투용액 프라이밍, 고형물질 처리 프라이밍, 반투성막 프라이밍, 물리적 프라이밍 등을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 프라이밍은 물리적 프라이밍, 더욱 구체적으로 드럼 프라이밍일 수 있다. 상기 용어, "드럼 프라이밍"은 드럼 형태의 용기에 종자를 적절한 용액과 첨가하여 일정 속도로 회전시킴으로써 프라이밍하는 방법을 의미한다. 드럼 프라이밍은 종자의 용액 흡수속도를 조절할뿐 아니라 물리적인 영향을 줄 수 있다.

상기 오일은 35 내지 55%의 수분함량을 갖는 종자를 이용하여 통상적인 방법으로 수득된 것일 수 있다. 종자로부터 오일을 수득하는 방법은 통상의 기술분야에 잘 알려져 있으며, 이와 같은 방법은 필요에 따라 적절히 변형될 수 있다. 일례로, 상기 오일은 수증기 증류법, 냉압착법, 용매추출법, 냉침법 또는 인퓨젼(infusion) 방법으로 수득될 수 있고, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 오일은 냉압착법으로 수득될 수 있다. 또한, 상기 종자는 오일을 추출하기 전에 건조될 수 있다. 상기 건조는 통상적인 방법으로 수행될 수 있으며, 종자의 건조 정도는 통상의 기술자에 의해 적절히 수행될 수 있다.

상기 기능성 조성물은 조성물에 포함되는 종자의 생리활성에 따라 다양한 기능성 활성을 나타낼 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 기능성 조성물은 항산화 및 항염증 활성을 나타낼 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 기능성 조성물은 항산화 및 항염증 활성을 기초로 사용될 수 있는 다양한 기능성 소재에 적용될 수 있다. 일례로, 상기 기능성 조성물은 화장료 조성물, 약학적 조성물, 건강기능식품 또는 피부외용제일 수 있다. 유용한 생리활성을 나타내는 기능성 소재를 이용하여 화장료 조성물, 약학적 조성물, 건강기능식품 또는 피부외용제 등을 제조하는 것은 통상의 기술분야에 잘 알려져 있다.

또한, 본 발명은 45 내지 55%로 종자의 수분함량을 조절하는 단계; 및 상기 수분함량이 조절된 종자로부터 오일을 수득하는 단계를 포함하는 기능성이 증진된 종자의 오일 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 기능성이 증진된 종자의 오일 제조방법에 사용되는 종자는 상기 서술한 바와 같은 특징을 가질 수 있다. 이때, 종자의 수분함량을 조절하는 방법은 통상의 기술분야에 잘 알려져 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따라 종자를 물에 침지시켜 종자의 수분함량을 조절할 수 있다. 또한, 상기 제조방법은 종자의 수분함량 조절 후, 프라이밍 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 프라이밍 처리는 상기 서술한 바와 같은 특징을 가질 수 있다.

이와 같이 제조된 종자의 오일은 종자의 생리활성에 따라 다양한 기능성 활성을 나타낼 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 기능성 조성물은 항산화 및 항염증 활성을 나타낼 수 있다.

이하, 본 발명을 하기 실시예에 의해 상세히 설명한다, 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 이들에 의해 본 발명이 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고 동일한 작용 효과를 이루는 것은 어떠한 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

실시예 1. 42%의 수분함량으로 프라이밍된 당근종자의 준비

비바리흑전당근의 종자(농우바이오) 중에서, 유통이 어렵고 폐기 수준의 종자를 선별하여 사용전까지 4℃에 건조한 상태로 보관하였다. 종자 내 수분함량을 통상적인 방법으로 측정하였으며, 보관된 종자는 7%의 수분을 포함하고 있었다. 이 종자에 3차 증류수를 첨가하고 13 rpm으로 설정된 롤링머신을 이용하여 96시간 동안 프라이밍 처리함으로써 수분함량이 42%가 되도록 조절하였다. 프라이밍 처리는 20±1℃의 온도 및 암조건으로 수행되었으며, 프라이밍 처리된 종자는 상온에서 빛을 완전히 차단한 상태로 2일동안 풍건시켜, 최종적으로 42%의 수분함량으로 프라이밍 처리된 당근종자를 수득하였다.

실시예 2. 46%의 수분함량으로 프라이밍된 당근종자의 준비

수분을 42% 포함하는 대신, 46% 포함하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건 및 방법으로 46%의 수분함량으로 프라이밍된 당근종자를 수득하였다.

실시예 3. 50%의 수분함량으로 프라이밍된 당근종자의 준비

수분을 42% 포함하는 대신, 50% 포함하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건 및 방법으로 50%의 수분함량으로 프라이밍된 당근종자를 수득하였다.

실험예 1. 오일의 수율 및 수분함량 확인

상기 실시예에서 수득된 200 g의 당근종자으로부터 냉압착기(cold press machine, NF80, Karaerler, 터키)를 사용하여 냉압착 오일을 통상적인 방법으로 추출하였다. 이때, 오일 추출의 모든 과정과 추출된 오일의 온도는 40℃ 이하로 확인되었다. 이후, 진공펌프 및 감압플라스크를 이용하여 추출된 오일로부터 유박 등의 부산물을 제거하고 순수한 오일의 수율을 계산하였다. 한편, 오일 내 수분함량은 100℃로 설정된 오븐을 이용하여 통상적인 방법으로 확인하였다. 이때, 대조군으로서는 프라이밍되지 않은 당근 종자로부터 추출된 오일을 사용하였다. 그 결과, 확인된 오일의 수율 및 수분함량을 하기 표 1에 나타내었다.

	오일 수율(%)	오일 수분함량(%)
대조군	8.47	10.74±0.376
실시예 1	8.73	10.35±0.204
실시예 2	10.39	8.83±0.121
실시예 3	12.97	10.75±0.079

표 1에 나타난 바와 같이, 오일의 수분함량 조절에 의해 오일의 수율은 증가하는 경향을 보였으나, 오일 내 존재하는 수분함량은 대조군과 비교하여 큰 변화가 없었다. 따라서, 상기 결과로부터 종자 내 수분함량 증가에 의해 이로부터 추출된 냉압착오일의 수율이 증가하는 것이 아님을 알 수 있었다.

실험예 2. 지방산 조성 확인

상기 실시예에서 수득된 당근종자의 냉압착 오일 내 존재하는 지방산 조성을 AOAC(Association of Official Agricultural Chemists) 시험방법으로 확인하였다.

구체적으로, 25 ㎕의 냉압착 오일에 0.5 N의 NaOHㆍMeOH를 첨가하여 가수분해시킨 후, 2 ㎖의 14% 삼불화붕소 메탄올 용액(boron trifluoride methanol solution), 2 ㎖의 2,2,4-트리메틸 펜탄(2,2,4-trimethyl pentane) 및 5 ㎖의 포화 NaCl을 첨가하여 15분 동안 상온에 방치하였다. 이후, 분리된 상층을 취하여 0.45 ㎛의 포어사이즈를 갖는 멤브레인 필터로 여과하였다. 불꽃이온화 검출기(flame ionization detector, FID)가 장착된 가스 크로마토그래피 장치에 수득된 여과물을 200 ㎕ 주입하여 지방산 조성을 분석하였다. 가스 크로마토그래피 분석 컬럼은 HP-INNOWAX(60 m×0.25 ㎜×0.25 ㎛)를 사용하였고, 컬럼은 120℃에서 5분 동안 유지한 후, 분당 5℃의 속도로 온도를 상승시켜 240℃에 도달하여 20분 동안 이를 유지하였다. 주입 온도는 250℃, 검출기 온도는 300℃로 설정하였고, 운반가스로서 N₂를 사용하였다. 그 결과, 냉압착 오일에 포함되는 지방산 조성을 하기 표 2에 나타내었다.

지방산(%)	대조군	실시예 1	실시예 2	실시예 3
C14:0 (미리스트산)	0.06±0.003	0.3±0.018	0.11±0.053	0.06±0.004
C16:0(팔미트산)	4.54±0.048	4.43±0.029	4.23±0.014	4.26±0.018
C18:0 (스테아르산)	0.91±0.013	0.88±0.019	0.083±0.016	0.83±0.007
C18:1 (올레인산, ω-9)	78.35±0.070	78.45±0.064	79.14±0.039	79.2±0.018
C18:2 (리놀산, ω-6)	15.77±0.021	15.58±0.031	15.35±0.024	15.31±0.026
C18:3 (리놀렌산, ω-3)	0.38±0.07	0.36±0.003	0.34±0.001	0.34±0.002
Σ포화	5.51±0.064	5.61±0.066	5.17±0.082	5.15±0.029
Σ단일불포화	78.35±0.070	78.45±0.064	79.14±0.039	79.2±0.018
Σ다불포화	16.14±0.028	15.94±0.034	15.69±0.025	15.65±0.029

표 2에 나타난 바와 같이, 종자 내 수분함량 조절에 의해 지방산 조성에 유의적인 변화가 나타나지 않았다.

실험예 3. 총 폴리페놀 함량 확인

상기 실시예에서 수득된 당근종자의 냉압착 오일에 존재하는 총 폴리페놀 함량을 폴리페놀함량분석(TPC) 방법으로 확인하였다.

구체적으로, 100 ㎕의 냉압착 오일에 2 ㎖의 2% Na₂CO₃를 첨가하고, 3분 후, 100 ㎕의 50% 폴린-시오칼투(Folin-Ciocalteu)를 첨가하였다. 상기 혼합물을 암조건에서 30분 동안 반응시키고, 700 ㎕의 혼합물에 300 ㎕의 DMSO를 첨가하고, 1분 동안 스핀다운(spin down)하여 상층액만 수득하였다. 수득된 상층액의 흡광도를 750 ㎚의 파장에서 분광광도계를 이용하여 측정하고, 탄닌산(tannic acid)을 표준물질로서 작성한 표준곡선을 이용하여 총 폴리페놀 함량을 계산하였다. 그 결과, 계산된 총 폴리페놀 함량을 도 1에 나타내었다.

도 1에 나타난 바와 같이, 당근 종자 내 수분함량을 조절하여 추출한 냉압착 오일은 모두 총 폴리페놀 함량이 높았으며, 특히 수분함량을 50%로 조절한 종자가 가장 많은 총 폴리페놀 함량을 나타내었다.

실험예 4. 항산화 활성 확인

상기 실시예에서 수득된 당근종자의 냉압착 오일의 항산화 활성을 DPPH 라디칼 소거능 측정방법으로 확인하였다.

구체적으로, 200 ㎕의 냉압착 오일을 2, 4, 8, 16배로 희석하고, 상기 희석된 오일에 각각 800 ㎕의 0.2 mM DPPH 용액을 첨가하였다. 상기 혼합물을 30분 동안 암조건에서 반응시키고, 517 ㎚의 파장에서 분광광도계를 이용하여 흡광도를 측정하였다. 이후, 하기 수학식 1을 이용하여 측정된 흡광도 값으로부터 DPPH 자유라디칼을 50% 소거하는데 필요한 시료의 양을 계산하고, 그 평균값을 도 2에 나타내었다.

[수학식 1]

도 2에 나타난 바와 같이, 당근 종자 내 수분함량을 조절하여 추출한 냉압착 오일은 모두 유의적인 DPPH 전자공여능을 나타내었고, 특히, 수분함량을 50%로 조절한 종자가 가장 우수한 활성을 보였다.

실험예 5. 세포독성 확인

상기 실시예에서 수득된 당근종자의 냉압착 오일의 세포독성을 MTT 분석 방법으로 확인하였다.

먼저, 상기 실시예에서 수득된 냉압착 오일을 이용하여 통상적인 방법으로 메탄올 추출물을 수득하고, 이를 농축하였다. 농축된 시료를 100 ㎎/㎖이 되도록 DMSO 용액에 희석시켜 준비하였다. 한편, RAW264.7 세포주를 웰당 1.5×10⁵개가 되도록 96웰 플레이트에 분주하여 하룻밤 동안 배양하였다. 다음 날, 상기 세포에 5 또는 10 ㎍/㎖의 냉압착 오일을 처리하고, 18시간을 더 배양하였다. 이때, 양성 대조군으로서 퀘르세틴(QCT)을, 대조군으로서 수분함량을 조절하지 않은 종자의 냉압착 오일(NP)을 사용하였다. 배양된 세포에 웰당 20 ㎕의 MTT 용액을 첨가하여 37℃ 및 5% CO₂ 조건에서 4시간 동안 배양하였다. 배양이 끝난 후, 배지를 제거하고, 생성된 포마잔 크리스탈(formazan crystal)을 DMSO에 현탁시켰다. 이를 550 ㎚의 파장에서 ELISA 리더기(leader)를 사용하여 흡광도를 측정하였다. 그 결과, 측정된 흡광도 값으로부터 세포생존율을 계산하여 도 3에 나타내었다.

도 3에 나타난 바와 같이, 당근 종자 내 수분함량을 조절하여 추출한 냉압착 오일은 모두 세포독성을 나타내지 않았다.

실험예 6. 항염증 활성 확인

상기 실시예에서 수득된 당근종자의 냉압착 오일의 항산화 활성을 산화질소 농도를 측정하여 확인하였다.

구체적으로, 대식세포인 RAW264.7 세포주를 웰당 1.5×10⁵개가 되도록 96웰 플레이트에 분주하여 하룻밤 동안 배양하였다. 다음 날, 상기 세포에 5 또는 10 ㎍/㎖의 냉압착 오일 및 1 ㎍/㎖의 LPS를 처리하고, 48시간을 더 배양하였다. 이때, 양성 대조군으로서 퀘르세틴(QCT)을, 대조군으로서 수분함량을 조절하지 않은 종자의 냉압착 오일(NP)을 사용하였다. 배양이 끝난 후, 150 ㎕의 세포배양액을 취하여 20 ㎕의 그리스(Griess) 시약과 혼합하고, 37℃에서 10분 동안 반응시켰다. 상기 반응물을 550 ㎚의 파장에서 마이크로플레이트 리더기(microplate leader)를 사용하여 흡광도를 측정하였다. 그 결과, 측정된 흡광도 값을 이용하여 질산나트륨(sodium nitrate)의 표준곡선으로 산화질소 함량을 계산하여 도 4에 나타내었다.

도 4에 나타난 바와 같이, 당근 종자 내 수분함량을 조절하여 추출한 냉압착 오일은 모두 유의적인 산화질소 억제 효과를 나타내었고, 특히, 수분함량을 50%로 조절한 종자가 가장 우수한 활성을 보였다.

Claims

35 내지 55%의 수분함량을 갖는 종자의 오일을 유효성분으로 포함하는 기능성 조성물.
제1항에 있어서, 상기 오일은 수증기 증류법, 냉압착법, 용매추출법, 냉침법 또는 인퓨젼(infusion) 방법으로 수득되는, 기능성 조성물.
제1항에 있어서, 상기 종자는 당근 종자인, 기능성 조성물.
제1항에 있어서, 상기 기능성 조성물은 항산화 및 항염증 활성을 나타내는, 기능성 조성물.
제1항에 있어서, 상기 기능성 조성물은 화장료 조성물, 약학적 조성물, 건강기능식품 또는 피부외용제인, 기능성 조성물.
제1항에 있어서, 상기 종자는 수분함량을 조절한 후, 프라이밍 처리된 것인, 기능성 조성물.
45 내지 55%로 종자의 수분함량을 조절하는 단계; 및
상기 수분함량이 조절된 종자로부터 오일을 수득하는 단계를 포함하는 기능성이 증진된 종자의 오일 제조방법.
제7항에 있어서, 종자의 수분함량 조절 후, 프라이밍 처리하는 단계를 더 포함하는, 기능성이 증진된 종자의 오일 제조방법.
제7항에 있어서, 상기 기능성은 항산화 및 항염증 활성인, 기능성이 증진된 종자의 오일 제조방법.