KR20220056020A

KR20220056020A - 홍삼 추출 잔사를 이용한 홍삼 다당체의 생산방법

Info

Publication number: KR20220056020A
Application number: KR1020200140692A
Authority: KR
Inventors: 이철호; 정수정; 조정목; 최일동; 이재환; 심재헌
Original assignee: 주식회사 에치와이
Priority date: 2020-10-27
Filing date: 2020-10-27
Publication date: 2022-05-04

Abstract

홍삼 추출 잔사를 준비하는 단계; 홍삼 추출 잔사에 효소 처리하는 단계; 효소 처리한 홍삼 추출 잔사를 균질화하는 단계; 및 균질화한 홍삼 추출 잔사를 열수 추출하는 단계;를 포함하는 홍삼 다당체 생산방법 및 상기 홍삼 다당체 생산방법으로 제조된 홍삼 다당체를 제공한다.

Description

홍삼 추출 잔사를 이용한 홍삼 다당체의 생산방법 {Production Method for Red Ginseng Polysaccharide Using Red Ginseng Residue}

홍삼 추출 잔사를 이용한 홍삼 다당체의 생산방법에 관한 것이다.

홍삼식품에 대한 관심이 꾸준히 증가함에 따라 홍삼 식품은 국내 건강기능식품 품목별 판매의 50% 이상을 차지하고, 판매 점유율 1위를 유지하고 있다. 홍삼의 소비가 증가함에 따라 부산물로 얻어지는 홍삼 추출 잔사(홍삼박)는 전국적으로 연간 약 8천여 톤이 생산되는 것으로 추정되고 있다. 홍삼 추출 후 남은 잔사는 식품소재와 동물사료로 일부 활용되고 있지만 대부분 산업폐기물로 폐기되고 있다.

한편, 홍삼 추출 잔사는　홍삼을 물 또는 알콜 등의 용매로 추출하고 남은 잔여물로서　홍삼을 수회 반복 추출하더라도 내부의 유효성분을 모두 추출할 수 없을뿐더러 추출용매에 따라 물 또는 알콜에 용해되는 성분만 추출되고 용해되지 않은 사포닌, 폴리아세틸렌, 단백질 등의 유효성분이 대략 20 ~ 40% 정도 잔류하고 있어 많은 유효성분을 포함하고 있다. 이러한 추출　잔사물은　홍삼에 대하여 약 65%가 얻어지는데, 상당량의 다당체가 용출되지 않고 함유되어 있을 뿐만 아니라 알콜 추출　잔사물의 산성 다당체는 항암 및 면역 활성이 높은 것으로 보고된 바가 있다.　

따라서 홍삼 추출 잔사로부터 산성 다당체를 높은 효율로 회수하는 방법이 필요하나, 종래 방법들은 추출 수율이 현저하게 낮고, 공정이 복잡하여 경제적 측면에서 바람직하지 못한 단점이 있다.

대한민국 공개공보 제10-2009-0116466호(2009.11.30)

일 양상은 홍삼 추출 잔사를 준비하는 단계; 홍삼 추출 잔사에 효소 처리하는 단계; 효소 처리한 홍삼 추출 잔사를 균질화하는 단계; 및 균질화한 홍삼 추출 잔사를 열수 추출하는 단계; 를 포함하는 홍삼 다당체 생산방법을 제공하는 것이다.

다른 양상은 본 명세서에 기재된 홍삼 다당체 생산방법에 의해 제조된 홍삼 다당체를 제공하는 것이다.

본 발명에서 사용된 용어 '홍삼 추출 잔사'는 홍삼을 용매로 추출하고 난 후 남은 부산물로, 다른 용어로는 홍삼 박을 사용할 수 있다.

일 구체예에 따르면, 상기 홍삼 추출 잔사를 준비하는 단계는 홍삼, 홍삼근 또는 홍미삼을 1 내지 3회 열수 추출 또는 주정 추출 하여 홍삼 추출 잔사를 얻는 단계일 수 있다.

상기 홍삼은 홍삼근 및 홍미삼을 포함하는 용어이다. 수삼(말리지 않은 그대로의 인삼)을 홍삼으로 제조하는 과정에서 잔뿌리는 홍미삼이라고 하며, 이 홍미삼을 제거한 홍삼의 몸통부분을 홍삼근이라고 한다.

상기 홍삼, 홍삼근 또는 홍미삼은 1년 내지 10년된 홍삼, 홍삼근 또는 홍미삼 일 수 있으며, 예를 들면 4년 내지 7년된 홍삼, 홍삼근 또는 홍미삼 일 수 있다.

일 구체예에 따르면, 상기 홍삼 추출 잔사는 건조되지 않은 것으로 함수 상태(hydrous condition)일 수 있다. 예를 들면, 홍삼, 홍삼근 또는 홍미삼을 열수 또는 주정 추출 직후 얻은 홍삼 추출 잔사일 수 있다. 일반적으로 상기 홍삼, 홍삼근 또는 홍미삼으로 발효물, 추출물 등을 제조 한 후에 남은 추출 잔사를 이용할 때는 분쇄를 용이하게 하기 위해 건조하는 단계를 포함하지만, 본 제조 방법에 따르면 홍삼 추출물 제조 직후 얻은 잔사를 건조하지 않고 연속적으로 공정에 투입하여도 높은 수율로 다당체를 얻을 수 있다.

일 구체예에 따르면, 상기 홍삼 추출 잔사는 함수율 50 내지 90%를 포함하는 슬러리일 수 있다. 예를 들면, 홍삼 추출 잔사의 함수율이 60 내지 85% 일 수 있다.

일 구체예에 따르면, 상기 효소는 펙티나아제(pectinase)일 수 있다. 상기 펙티나아제는 함수 상태의 홍삼 추출 잔사 중량 대비 0.05 내지 0.3% 첨가되는 것일 수 있다. 예를 들면, 함수 상태의 홍삼 추출 잔사 중량 대비 0.07 내지 0.15% 펙티나아제를 첨가하는 것일 수 있다. 상기 펙티나아제는 건조 홍삼 추출 잔사 중량 대비 0.35 내지 2.1% 첨가되는 것일 수 있다. 예를 들면, 건조 상태의 홍삼 추출 잔사 중량 대비 0.49 내지 1.05% 펙티나아제를 첨가하는 것일 수 있다.

일 구체예에 따르면, 상기 균질화는 습식분쇄일 수 있다. 상기 습식분쇄는 기계적인 마찰력이나 전단력(shear force)를 제공함으로써 시료를 분쇄하는 것으로 그라인드밀(grind mill), 고압 균질기(high pressure homogenizer), 고속 믹서기(high speed mixer), 콜로이드밀(colloid mill), 저온 압출성형기(cold extruder)등을 사용할 수 있다. 예를 들면, 호모게나이저를 사용하는 것일 수 있다.

일 구체예에 따르면, 상기 균질화하는 시간은 예를 들면 10분 내지 5시간, 30분 내지 5시간, 또는 1 내지 5 시간일수 있으며, 일 실시예에 따르면 1시간 일 수 있다. 상기 균질화하는 시간은 효소 반응에 필요한 만큼 적절히 조절할 수 있다.

일 구체예에 따르면, 상기 균질화하는 온도는 45 내지 55℃일 수 있으며, 예를 들면, 48 내지 52℃ 일 수 있다. 또한 상기 균질화하는 온도는 효소가 활성을 나타내는 온도일 수 있다.

일 구체예에 따르면, 상기 열수 추출은 85 내지 95℃에서 1시간 내지 20시간, 또는 10시간 내지 20시간 추출하는 것일 수 있다. 예를 들면 온도는 90℃일 수 있으며, 시간은 13 내지 17시간일 수 있다.

상기 열수 추출은 정제수 또는 탄소수 1 내지 4의 알코올, 및 이들의 혼합용매로 구성되는 군으로부터 선택되는 용매로 추출되는 것일 수 있으며, 예를 들면, 정제수와 주정(에탄올)을 1:1 비율로 혼합한 50% 주정 일 수 있다.

상기 열수 추출에 의하면 홍삼 추출 잔사를 다시 추출함과 동시에 효소를 실활시킬 수 있다.

일 구체예에 따르면, 상기 열수 추출 단계 이후에, 열수 추출한 추출물을 여과를 하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 여과는 중력여과, 감압여과, 가압여과 방식 등을 사용할 수 있다. 예를 들면, 퍼라이트(perlite)에 의한 필터프레스 여과 또는 원리분리 등 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

일 구체예에 따르면, 상기 여과 이후에 여과된 추출물을 농축 및 재여과하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 농축은 65 내지 75 Brix로 농축하는 것일 수 있으며, 상기 재여과는 75 내지 85 매쉬(mesh)로 여과하는 것일 수 있다.

다른 양상은 본 명세서에서 기재된 홍삼 다당체 생산방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 홍삼 다당체를 제공하는 것이다.

일 구체예에 따르면, 상기 홍삼 다당체 생산방법은 다당체 함유 추출물의 수율이 30% 이상 되는 것일 수 있으며, 다당체 수율은 25% 이상 되는 것일 수 있으며, 산성다당체 수율은 2.5% 이상일 수 있다.

상기 다당체 함유 추출물의 수율은 열수 추출을 통해 얻은 추출물의 수율을 의미하는 것일 수 있다. 또한, 상기 다당체 수율은 다당체 함유 추출물에서 에탄올 침지를 통해 다당체 수율을 확인한 것일 수 있으며, 상기 산성다당체 수율은 상기 다당체에 포함된 산성다당체 수율일 수 있다.

상기 홍삼 다당체를 포함하는 조성물은 식품, 화장료 등으로 사용될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.

일 구체예에 따른 홍삼 다당체 생산방법은 홍삼 추출 공정에 이어서 연속적으로 실시할 수 있으므로 건조된 홍삼 추출 잔사로 시작하는 공정보다 공정단계를 단순화할 수 있으며 높은 수율로 다당체를 얻을 수 있다.

도 1는 홍삼 다당체 함유 추출물 수율을 비교한 데이터이다.
도 2은 홍삼 다당체 수율을 비교한 데이터이다.
도 3는 산성 다당체 수율을 비교한 데이터이다.

이하 하나 이상의 구체예를 실시예를 통해 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 하나 이상의 구체예를 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

1-1. 1차 가열 추출

풍기인삼농협에서 구입한 6년근 홍미삼 100kg을 사용하였다. 상기 홍미삼에 식품원료로 사용할 수 있는 주정 1,000L 및 정제수 1,000L를 첨가하여 80℃에서 6시간 추출하여 1차 주정 추출하였다.

1-2. 2차 가열 추출

상기 1차 추출에 사용된 홍미삼에 식품원료로 사용할 수 있는 주정 1,000L 및 정제수 1,000L를 첨가하여 80℃에서 6시간 추출하여 2차 주정 추출하였다.

1-3. 3차 가열 추출

상기 2차 추출에 사용된 홍미삼에 식품원료로 사용할 수 있는 주정 1,000L 및 정제수 1,000L를 첨가하여 80℃에서 6시간 추출하여 3차 주정 추출한 후 함수 상태의 홍삼 추출 잔사를 회수하였다. 상기 함수 상태의 홍삼 추출 잔사의 함수율은 86%이다.

실시예 2: 홍삼 다당체 함유 추출물 제조

2-1. 홍삼 추출 잔사 세절 단계

상기 실시예 1에서 회수한 홍삼 추출 잔사를 식품용 절단기를 사용하여, 홍삼 추출 잔사를 세절하였다.

2-2. 홍삼 추출 잔사 효소 처리 및 균질화 단계

홍삼 추출 잔사에 함수 상태의 홍삼 추출 잔사 중량 대비 10배수의 정제수를 투여하였다. 정제수 투입 전에 함수 상태의 홍삼추출잔사에서 홍삼추출잔사 함량은 약 14중량%이다. 정제수를 투입 전 함수 상태의 홍삼 추출 잔사 중량 대비 0.07%의 펙틴분해효소(pectinase)를 투여하였다. 상기 펙티나아제 투여량은 홍삼추출잔사의 건조중량 기준으로는 약 0.5%이다. 펙틴분해효소를 투여한 후, 50℃에서 1시간동안 호모게나이저(Supraton S300)로 균질하며 효소를 반응시켰다.

2-3. 홍삼 추출 잔사 열수 추출 단계

홍삼 추출 잔사를 90℃까지 승온하여 10시간동안 추출하였다. 본 단계에서는 90℃의 고온으로 인해, 펙틴분해효소가 실활되는 과정을 포함하고 있다.

2-4. 홍삼 다당체 함유 추출물 여과 단계

홍삼 추출 잔사를 열수 추출하여 얻은 추출물을 퍼라이트(perlite)를 이용하여 필터프레스 여과를 하여 홍삼 추출 잔사 분쇄물과 홍삼 추출 잔사의 열수추출물을 분리하였다.

2-5. 홍삼 다당체 함유 추출물 농축 및 여과 단계

여과한 홍삼 추출 잔사의 열수추출물을 67 Brix로 진공 농축하였다. 진공 농축한 농축액을 90℃에서 1시간동안 살균한 후, 80 매쉬(mesh)로 여과하여, 홍삼 다당체 함유 추출물을 얻었다.

실시예 3: 홍삼 다당체 함유 추출물 분석

상기 실시예 1 및 2를 통해 제조된 홍삼 다당체 함유 추출물의 수율을 비교하기 위하여, 하기 표1과 같이 비교예와 함께 비교실험 하였다. 하기 비교예는 하기 표1에 기재된 설명과 같이 제조방법을 변경하여 제조한 것으로, 변경된 내용 외 모든 실험 방법은 하기 표 1의 실시예와 동일한 조건에서 실험하였다.

구분	방법
실시예	상기 실시예 1 및 2의 순서대로 제조한 홍삼 다당체 추출물
비교예 1(건조물)	상기 실시예1의 홍삼추출잔사를 건조한 후, 상기 실시예 2-3의 단계부터 동일하게 제조한 홍삼 다당체 추출물
비교예 2(건조+분쇄)	상기 실시예 1의 홍삼추출잔사를 건조하고 분쇄한 후, 상기 실시예 2-3의 단계부터 동일하게 제조한 홍삼 다당체 추출물
비교예 3(건조+분쇄+효소)	상기 실시예 1의 홍삼추출잔사를 건조 및 분쇄한 후, 건조된 홍삼추출잔사 중량 대비 0.5% 펙티나아제 처리하여 상기 실시예 2-3의 단계부터 동일하게 제조한 홍삼 다당체 추출물

상기 실시예 및 비교예 3의 펙티나아제 처리량은 홍삼추출잔사의 건조중량을 기준으로 보면 동일한 양을 처리한 것이다.

상기 표 1에서 실시예 및 비교예 1 내지 3의 조작 변인을 제외한 모든 통제변인은 동일하게 처리하였다.

하기 표 2의 홍삼 다당체 함유 추출물 수율은 홍삼 추출 잔사를 열수추출하여 얻어진 조추출물의 건조 중량을 기준으로 한 수율이다. 구체적인 계산 방법은 하기 식 1과 같다.

[식 1]

홍삼 다당체 함유 추출물 수율(%) = (조추출물/홍삼 추출 잔사 건조중량) × 100

하기 표 2의 다당체 수율은 홍삼 다당체 함유 추출물을 에탄올에 침지하여 얻은 다당체의 건조 중량을 기준으로 한 수율이다. 구체적인 계산 방법은 하기 식 2와 같다.

[식 2]

다당체 수율(%) = (다당체 건조 중량/홍삼 추출 잔사 건조중량) × 100

하기 표 2의 산성다당체 수율은 상기 에탄올에 침지하여 얻은 홍삼 다당체의 건조 중량을 기준으로 한 산성다당체의 수율이다. 다당체 내의 산성다당체의 함량은 카바졸-황산비색법으로 측정하였다. 구체적인 계산 방법은 하기 식 3과 같다.

[식 3]

산성다당체 수율(%) = (산성 다당체 건조 중량/홍삼 추출 잔사 건조중량) × 100

구분	다당체 함유 추출물 수율(%)	다당체 수율(%)	산성다당체 수율(%)
실시예	31.2	28.7	2.6
비교예 1	5.1	4.1	0.7
비교예 2	10.3	8.4	1.0
비교예 3	21.4	17.6	1.9

도 1과 같이, 실시예의 다당체 함유 추출물 수율은 홍삼 추출 잔사를 건조만 하여 제조한 홍삼 다당체 함유 추출물인 비교예 1보다는 6배 이상 수율이 높은 것을 확인하였다. 건조 및 분쇄를 통해 제조한 비교예 2보다는 약 3배 수율이 더 높은 것을 확인하였고, 건조 후 분쇄하여 효소 처리하여 제조한 비교예 3보다는 약 1.5배 수율이 높은 것을 확인하였다.

도 2와 같이, 다당체 수율은 실시예가 비교예 1보다는 약 7배, 비교예 2보다는 약 3.4배, 비교예 3보다는 약 1.6배 이상 높은 것을 확인하였다.

도 3과 같이, 산성다당체 수율은 실시예가 비교예 1보다는 3.7배, 비교예 2보다는 2.6배, 비교예 3보다는 1.3배 이상 높은 것을 확인하였다.

Claims

홍삼 추출 잔사를 준비하는 단계;
홍삼 추출 잔사에 효소 처리하는 단계;
효소 처리한 홍삼 추출 잔사를 균질화하는 단계; 및
균질화한 홍삼 추출 잔사를 열수 추출하는 단계;를 포함하는
홍삼 다당체 생산방법.
제 1항에 있어서,
상기 효소는 펙티나아제(pectinase)인 홍삼 다당체 생산방법.
제 1항에 있어서,
상기 균질화는 습식분쇄인,
홍삼 다당체 생산방법.
제 1항에 있어서,
상기 열수 추출은 85 내지 95℃에서 10시간 내지 20시간 추출하는 것인 홍삼 다당체 생산방법.
제 1항 내지 4항 중 어느 한 청구항의 홍삼 다당체 생산방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 홍삼 다당체.