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문제 정의
- 50% 에탄올 추출 박으로부터 기존의 백삼 농축액보다 산성 다당체가 다량 함유된 백삼 농축액 제조 방법에 대해서 연구하였다. 50% 에탄올을 사용하여 제조한 백삼 농축액의 추출 수율과 산성 다당체 함량은 에탄올의 농도가 증가할수록 감소하였다.
- 특히 이 백삼 박에 포함되어 있는 산성 다당체를 활용하게 될 경우 버려지는 인삼박을 재활용하는 효과와 더불어 기존의 인삼농축액보다 효능이 한 단계 진보된 새로운 신제품을 만든다는 면에서 매우 기대가 되고 있다. 본 연구에서는 백삼 박으로부터 산성다당체를 효율적으로 추출하기 위하여 효소 처리 및 인삼박의 입자 크기에 따른 산성 다당체의 추출조건을 검토하였고, 이 인삼박을 이용하여 산성다당체가 다량 함유되어 있는 인삼농축액을 제조하고 그 제품의 제품화 효과를 조사하였다.
제안 방법
- 물추줄 농축액 또한 농축액의 고형분 함량을 65%에 맞추어 실험하였다. 4회 환류 주줄 한한 뒤 주줄 용액을 모두 모아서 전체 부피를 즉정 하고 그 중 100 mL를 취하여 증발접시에 sea sand를 부어주고 물중탕으로 건조시키고 어느 정도 건조되면 105℃에서 4시간 건조시켜서 추출농축액의 무게를 구하였다. 추출 수율은 100 mL 중 추출농축액의 무게(g)乂총 추출액의 부피(mL)/(추출액의 고형 분함량(%)/100x 사용된 시료량(g))를 백분율로 나타내었다.
- 50% 에탄올 추출 박 분말 1 g에 15 mL의 증류수를 가하고 a -amylase, P-amylase, amyloglucosidase, cellulase, hemi- cellulase, pectinase를 각각 520 unit/g residue의 농도로 첨가하여 40℃에서 30분 동안 반응시킨 뒤 80℃에서 1시간 추출하여 추출액 내의 산성 다당체 함량을 조사하였다. a-amylase dextrinizing unit(DU)의 1 uint는 충분한 양의 P-am- ylase 존재하에 30℃에서 1시간에 1 g의 비율로 가용성 전분을 텍스트린화하는 효소의 양으로 정의하였다.
- 50% 에탄올 추출 백삼 박에 함유되어 있는 산성 다당체를 효율적으로 추출하기 위하여 여러가지 탄수화물 분해효소를 처리하여 얻어지는 산성 다당체의 양을 조사하였다(Table 1). P-amylase, amyloglucosidase, cellulase, hemicellulase, pectinase 등 각 효소의 첨가량은 a -amylase 520 unit/g residue /15 mL를 기준으로 같은 농도로 실험 하였다.
- 50% 에탄올 추출 백삼 박에 함유되어 있는 산성 다당체를 효율적으로 추출하기 위하여 여러가지 탄수화물 분해효소를 처리하여 얻어지는 산성 다당체의 양을 조사하였다(Table 1). P-amylase, amyloglucosidase, cellulase, hemicellulase, pectinase 등 각 효소의 첨가량은 a -amylase 520 unit/g residue /15 mL를 기준으로 같은 농도로 실험 하였다. a -amylase와 cellulase 처리 시 추출효율은 무처리구에 비해 약 20% 정도 증가되었으며 pectinase 처리에 의해서는 18% 정도 감소되었다.
- 각각의 백삼 농축액을 제조한 뒤 제품의 색깔을 일정하게 맞추기 위해서 1% 용액으로 희석한 뒤 440 nm에서 흡광도를 측정하여 농축액의 색깔을 평가하였다. 그 결과 백삼 박 추출농축액을 첨가 시 킨 혼합 백삼 농축액 시료가 0.
- 40%의 총 함량을 나타내었다. 대부분의 인삼농축액을 생산하는 회사에서는 농축액을 조제할 때 순수한 물보다는 50%에 탄올을 추출용매로 사용하여 농축액을 조제하고 있으므로 본 실험에서는 50% 알코올 추출 박을 사용하여 연구를 진행하였다.
- , Germany)하여 상등액을 70℃에서 농축하여 사용하였다. 물추줄 농축액 또한 농축액의 고형분 함량을 65%에 맞추어 실험하였다. 4회 환류 주줄 한한 뒤 주줄 용액을 모두 모아서 전체 부피를 즉정 하고 그 중 100 mL를 취하여 증발접시에 sea sand를 부어주고 물중탕으로 건조시키고 어느 정도 건조되면 105℃에서 4시간 건조시켜서 추출농축액의 무게를 구하였다.
- 추출액을 모두 합쳐서 물 50 mL로 씻었다. 물포화 부탄올층을 미리 항량으로 한 농축플라스크에 옮겨 감압 농축한 후 105℃에서 4시간 건조하고, 다시 데시케이터에서 30분 동안 방냉한 후 무게를 달아 검 체무게(g)에 대한 조 사포닌의 양(mg)을 구하였다(13).
- 백 삼을 0 ~90%에 탄올로 추출하고 남은 백 삼 박을 재 활용 하기 위해 백삼박 내의 산성 다당체 함량을 다시 조사하였다 (Fig. 2). 물로 추출하고 남은 박 내의 산성 다당체 함량은 2.
- 백삼을 50% 에탄올로 추출한 시료(추출농축액 시료)를 제조하고, 이 추출액과 본 실험을 통하여 제조한 백삼 박 추출 농축액을 8 : 2(w/w)의 비율로 섞어 새로운 시료(혼합백삼 농축액 )를 만들었다. 50% 에탄올로 추출한 농축액 시료와 혼합백삼 농축액 시료에 대하여 여러가지 성분의 함량을 조사한 결과는 Table 6과 같다.
- 분쇄한 백삼 분말에 0-90% 에탄올을 추출 용매로 가하여 농축액 제조 방법에 따라 추출하고 농축한 뒤 농축액의 수율 및 산성 다당체의 함량을 조사하였다(Fig. 1). 에탄올 농도가 높아질수록 농축액의 수율과 산성 다당체의 함량은 감소하였다.
- 산성 다당체 추출에 미치는 a-amylase 반응시간의 영향 50% 에탄올 추출 박에 a -amylase를 650 unit/g residue/ 15 mL 증류수의 농도로 첨가하고 40℃에서 0~60분간 반응시킨 뒤 80℃에서 1시간 동안 환류 추출하여 얻어지는 산성 다당체량을 조사하였다(Table 3). a-amylase의 반응시간이 5~10분일 때는 추출된 산성 다당체 량이 증가하였으나 그 이후에는 약간 감소하든지 또는 거의 변화가 없었다.
- 이것은 a-amylase나 cellulase 처리에 의해서 인삼조 직이 분해되어 박에 함유되어 있는 산성 다당체가 추출이 더 용이한 상태로 되어 추출률이 증가한 것으로 판단되며, 산성 다당체 는 분자구조가 pectin과 유사한 물질이므로 pectinase 처리에 의해 분해되이 그 양이 감소되었을 것으로 판단된다. 산성 다당체 추출율에 미치는 a-amylase 농도의 영향 50% 알코올 추출 박으로부터 산성 다당체 추출에 미치는 a -amylase 농도의 영향을 조사하였다(Table 2). 추출된 산성 다당체의 양은 a-amylase의 농도를 650 unit/g residue/ 15 mL까지 증가 시 킴에 따라 증가하다가 그 이상의 농도에 서는 감소하였다.
- 25 mL을 혼합하였다. 여기에 각각 진한 황산 3 mL씩을 첨가하고 85℃ 수욕 조에서 15분간 가온하고 자 연방 냉한 다음 525 nm에서 흡광도를 측정하여 표준곡선으로부터 산성 다당체의 함량을 계산하였다.
- 직경 1 mm와 5 mm 크기의 백 삼을 50%에 탄올로 추출하고 추출농축액을 제조하고 이 과정에서 얻어진 두 가지 크기의 백삼박으로부터 각각의 80mesh 통과분을 얻어내어 백삼 박 추출 농축액을 제조하여 추출박의 크기에 따른 추출농축액 중의 산성 다당체의 함량을 측정하였다.
- 직경이 5 mm인 50% 에탄올 추출 박을 분쇄하고 분말에 15배량의 증류수를 가하여 80℃에서 4회까지 환류 추출하면서 산성다당체량을 조사하였다(Table5). 1회 추출 시 전체의 약 74%가 추출되었고 2회까지 약는 약 88%, 3회 까지 는 96%가 추출되었다.
대상 데이터
- 탄수화물 분해를 위한 효소로서 a -amylase(130 U/mg), P-amylase(28 U/mg), amyloglucosidase( 100 U/mg) 등은 MERCK 사에서 구입하였고, cellulase(l U/mg), hemicellulase (5 U/mg), pectinase(5 U/mg) 등은 SIGMA 사에서 구입하였다. Carbazole(95%)은 SIGMA 사에서 구입하였고 에탄올, diethylether 등은 일반시약류를 사용하였으며 추출 용매로 사용된 주정은 일반주정을 사용하였다.
- 백삼은 (주)일화에서 백삼 농축액을 제조할 때 사용하는 인삼 근류와 미삼이 50 : 50(w/w)으로 구성된 백삼을 사용하였다. 백삼박은 백삼을 50% 에탄올로 추출하고 남은 박을 50℃에서 수분 12% 이하가 되도록 건조한 뒤 cutting mill (Tomas-3383L10, Daeil-biotech Co.
- 탄수화물 분해를 위한 효소로서 a -amylase(130 U/mg), P-amylase(28 U/mg), amyloglucosidase( 100 U/mg) 등은 MERCK 사에서 구입하였고, cellulase(l U/mg), hemicellulase (5 U/mg), pectinase(5 U/mg) 등은 SIGMA 사에서 구입하였다. Carbazole(95%)은 SIGMA 사에서 구입하였고 에탄올, diethylether 등은 일반시약류를 사용하였으며 추출 용매로 사용된 주정은 일반주정을 사용하였다.
이론/모형
- 백삼, 백삼 알코올 추출 박 및 추출물에 함유되어 있는 산성 다당체는 pectin 정량에 사용되는 carbazole sulfuric acid 방법으로 아래와 같이 측정하였으며 대조구에는 carbazole 대신에 에탄올을 사용하였다(7, 14).
성능/효과
- 1회 추출 시 전체의 약 74%가 추출되었고 2회까지 약는 약 88%, 3회 까지 는 96%가 추출되었다. 3회까지 추출할 경우 추출되는 전체적인 양은 최대가 되지만 추출에 소요되는 추출 시간과 경비 그리고 추출액 량의 증가에 따른 농축 등을 고려할 때 2회 추출이 가장 경제적으로 판단되었다.
- 50% 에탄올 추출 박으로부터 기존의 백삼 농축액보다 산성 다당체가 다량 함유된 백삼 농축액 제조 방법에 대해서 연구하였다. 50% 에탄올을 사용하여 제조한 백삼 농축액의 추출 수율과 산성 다당체 함량은 에탄올의 농도가 증가할수록 감소하였다. 반면에 백삼을 0~90% 에탄올로 추출하고 남은 백삼 박 내의 산성 다당체 함량은 에탄올 농도가 증가할수록 증가하였다.
- P-amylase, amyloglucosidase, cellulase, hemicellulase, pectinase 등 각 효소의 첨가량은 a -amylase 520 unit/g residue /15 mL를 기준으로 같은 농도로 실험 하였다. a -amylase와 cellulase 처리 시 추출효율은 무처리구에 비해 약 20% 정도 증가되었으며 pectinase 처리에 의해서는 18% 정도 감소되었다. 이것은 a-amylase나 cellulase 처리에 의해서 인삼조 직이 분해되어 박에 함유되어 있는 산성 다당체가 추출이 더 용이한 상태로 되어 추출률이 증가한 것으로 판단되며, 산성 다당체 는 분자구조가 pectin과 유사한 물질이므로 pectinase 처리에 의해 분해되이 그 양이 감소되었을 것으로 판단된다.
- 각각의 백삼 농축액을 제조한 뒤 제품의 색깔을 일정하게 맞추기 위해서 1% 용액으로 희석한 뒤 440 nm에서 흡광도를 측정하여 농축액의 색깔을 평가하였다. 그 결과 백삼 박 추출농축액을 첨가 시 킨 혼합 백삼 농축액 시료가 0.3이로 50% 에탄올 추출농축액 시료의 0.216보다 높은 값을 보여줌으로써 더욱 진하게 나타났다. 또한 산성 다당체 함량도 추출농축액 시료와 혼합 백삼 농축액 시료의 경우 각각 8.
- 5%로 증가하였다. 기존의 50% 에탄올 백삼추출농축액과 본 실험을 통하여 얻어진 백삼 박 추출액을 8 : 2(w/w)로 혼합한 새로운 혼합백삼 농축액을 제조한 결과 기존의 인삼농축액 에 비해 조사포닌 함량은 비슷하며 약 2배 정도의 산성 다당체를 함유하고 색도가 짙은 농축액을 제조할 수 있었다.
- 본 실험의 결과는 Lee 등(10)의 홍미 삼의 경우와 일치되는 결과이다. 따라서 산성 다당체의 추출 효율을 높이기 위해서는 390—650 unit/g residue/15 mL의 a - amylase 농도가 적당하다고 판단되었다.
- 216보다 높은 값을 보여줌으로써 더욱 진하게 나타났다. 또한 산성 다당체 함량도 추출농축액 시료와 혼합 백삼 농축액 시료의 경우 각각 8.4%, 17%로서 산성 다당체 함량이 9% 정도 높게 나타났다. 이것은 기존의 추출농축액에 비해 다른 성분들은 변화가 거의 없으면서 산성 다당체를 2배 정도 많이 함유한 것으로 기존의 추출농축액의 효능, 효과 외에 인삼의 산성 다당체에 의한 암 환자의 지방분해 억 저], 식욕부진 현상의 개선 및 지방흡수 지연 또는 억제 효과가 기대된다.
- 2). 물로 추출하고 남은 박 내의 산성 다당체 함량은 2.45%이었으며, 50%, 70% 에탄올로 추출하고 남은 박에는 물로 추출하고 남은 박의 약 3.5배 및 5배에 달하는 8.57% 및 11.73%의 산성 다당체가 존재하여 에탄올 농도가 증가할수록 산성 다 당체의 함량은 증가하였다.
- 50% 에탄올을 사용하여 제조한 백삼 농축액의 추출 수율과 산성 다당체 함량은 에탄올의 농도가 증가할수록 감소하였다. 반면에 백삼을 0~90% 에탄올로 추출하고 남은 백삼 박 내의 산성 다당체 함량은 에탄올 농도가 증가할수록 증가하였다. 백삼 박으로부터 산성 다당체를 얻을 수 있는 최적 의 조건은 a -amylase를 390 —650 unit/g residue/15 mL 증류수의 농도로 40℃에서 5분 동안 처리하는 것으로 확인되었다.
- 인삼의 산성 다당체는 암 환자의 체내지방분해 억제작용, 식욕부진 증상의 개선 효과 및 pancreatic lipase의 활성을 저해한다는 효능이 알려져 있어(15) 이러한 결과는 인삼 추출 후 생기는 박의 이용 가능성을 높여준다. 백삼 박에서 추출되는 산성 다당체를 이용하는 음료제조를 고려할 때 50% 에탄 올을 이용한 백삼 추출액 중의 산성다당체량(6.39%)과 이것의 추출 박에서 생기는 산성다당체량(8.57%)을 합하면 14.96%의 총 함량을 나타내었으며 70% 알코올로 추출한 경우 각각 4.65%와 11.73%를 합한 16.40%의 총 함량을 나타내었다. 대부분의 인삼농축액을 생산하는 회사에서는 농축액을 조제할 때 순수한 물보다는 50%에 탄올을 추출용매로 사용하여 농축액을 조제하고 있으므로 본 실험에서는 50% 알코올 추출 박을 사용하여 연구를 진행하였다.
- 반면에 백삼을 0~90% 에탄올로 추출하고 남은 백삼 박 내의 산성 다당체 함량은 에탄올 농도가 증가할수록 증가하였다. 백삼 박으로부터 산성 다당체를 얻을 수 있는 최적 의 조건은 a -amylase를 390 —650 unit/g residue/15 mL 증류수의 농도로 40℃에서 5분 동안 처리하는 것으로 확인되었다. 50%에 탄올 추출 후 남은 백 삼 박에 a -amylase를 처리 함으로써 백삼 박의 물 추출액 중의 산성 다당체 함량은 무처 리구의 8.
- 에탄올 농도가 높아질수록 농축액의 수율과 산성 다당체의 함량은 감소하였다. 에탄올 농도 30% 이상의 농도에서는 산성다당체 함량이 급격히 감소하였고, 70%일 때는 물 추출의 1/3, 90%일 때는 1/6 정도로 감소하였다. 한편 농축액의 수율은 각각 1/2과 1/3 정도로 감소하여 농축액의 수율보다 산성 다당체의 함량이 급격히 감소하였다.
- 6%로 나타났다(Table 4). 이것은 직경이 큰 5 mm 크기의 백삼을 사용할 때 50%에 탄올을 사용한 추출농축액은 백삼 내부에 있는 산성 다당체의 추출이 용이하지 아니한 것을 의미하며 상대적으로 직경이 큰 백삼 박에는 산성 다당체가 다량 잔존하여 산성 다당체가 31% 정도 더 추출됨으로써 산성 다당체를 얻기에 적합한 백삼 박의 크기로 판단되었다.
- 추출물 중의 고형분 함량 즉 추출 수율은 각각 40% 및 50%로서 박 추출액을 혼합한 농축액이 높게 나타났다른성분이 이미 존재하기 때문으로 판단된다. 조사포 닌의 양은 기존의 50% 에탄올 추출농축액 시료가 11.2%이었으며 에탄올 추출 박이 혼합된 혼합백삼 농축액은 10.5%로서 약간 낮은 수준으로 나타났다. 식품공전 상에서는 인삼농축액은 순수한 인삼만을 사용하여야 하고 인삼 성분이 8% 이상으로 규격이 표.
- 직경 1 mm와 5 mm 크기의 백삼을 사용한 에탄올 추출 농축액 중의 산성 다당체의 함량은 백삼의 직경이 1 mm인 경우와 5 mm인 경우에 각각 5.9%와 2.3%이었으나, 추출 후 얻어진 두 가지 직경의 백삼 박을 분쇄하여 얻어진 산성 다당체의 함량은 박의 직경이 1mm인 경우와 5mm인 경우에 각각 5.8% 과 7.6%로 나타났다(Table 4). 이것은 직경이 큰 5 mm 크기의 백삼을 사용할 때 50%에 탄올을 사용한 추출농축액은 백삼 내부에 있는 산성 다당체의 추출이 용이하지 아니한 것을 의미하며 상대적으로 직경이 큰 백삼 박에는 산성 다당체가 다량 잔존하여 산성 다당체가 31% 정도 더 추출됨으로써 산성 다당체를 얻기에 적합한 백삼 박의 크기로 판단되었다.
- 산성 다당체 추출율에 미치는 a-amylase 농도의 영향 50% 알코올 추출 박으로부터 산성 다당체 추출에 미치는 a -amylase 농도의 영향을 조사하였다(Table 2). 추출된 산성 다당체의 양은 a-amylase의 농도를 650 unit/g residue/ 15 mL까지 증가 시 킴에 따라 증가하다가 그 이상의 농도에 서는 감소하였다. 본 실험의 결과는 Lee 등(10)의 홍미 삼의 경우와 일치되는 결과이다.
- 에탄올 농도 30% 이상의 농도에서는 산성다당체 함량이 급격히 감소하였고, 70%일 때는 물 추출의 1/3, 90%일 때는 1/6 정도로 감소하였다. 한편 농축액의 수율은 각각 1/2과 1/3 정도로 감소하여 농축액의 수율보다 산성 다당체의 함량이 급격히 감소하였다. 이것eLee등(14)의 홍미 삼 알코올추출 박의 결과와 유사하며 산성 다당체가 고농도의 알코올에는 추출되기 어렵기 때문에 알코올추출 박에는 이용될 수 있는 산성 다당체가 상대적으로 많이 잔류하고 있음이 확인되었다.
후속연구
- 4%, 17%로서 산성 다당체 함량이 9% 정도 높게 나타났다. 이것은 기존의 추출농축액에 비해 다른 성분들은 변화가 거의 없으면서 산성 다당체를 2배 정도 많이 함유한 것으로 기존의 추출농축액의 효능, 효과 외에 인삼의 산성 다당체에 의한 암 환자의 지방분해 억 저], 식욕부진 현상의 개선 및 지방흡수 지연 또는 억제 효과가 기대된다. 기존의 추출농축액에 백삼 박 추출 농축액을 일정량 혼합하여 만들어진 혼합농축액은 식품 공전 상의 식품 규격에도 적합한 신제품으로서 기존의 농축액보다 훨씬 기능성이 향상된 농축액일 뿐만 아니라 제조업체의 입장에서는 제조 단가의 경감과 수율 향상을 기대할 수 있으므로 부가가치의 창출이 극대화되리라 생각한다.
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