본 실험은 수분함량 $15\%$로 건조한 수삼을 사출구온도($100^{\circ}C$와 $120^{\circ}C$), 스크루 회전속도(200과 300 rpm)에서 압출성형처리하여 조사포닌,진세노사이드, 말톨, 환원당, 색도와 같은 홍삼성분의 변화를 분석하였다. 압출성형공정을 통해 조사포닌 함량이 증가하는 것으로 보아사포닌의 압출성형공정동안 생성되는 것을 알 수가 있었다. 홍삼에 존재하는 진세노사이드 $Rg_l$과 $Rg_2$는 사출구온도를 $100^{\circ}C$에서 $120^{\circ}C$로 증가함에 따라 0.227 mg/g에서 0.2835 mg/g$(Rg_l)$, 0.1164 mg/g에서 0.2230 mg/g$(Rg_2)$증가하였고, 스크루 회전속도를 300rpm에서 200rpm으로 감소시켰을 때 진세노사이드 $Rg_1$ 과 $Rg_2$는 증가하는 경향을 나타내었다. 또한 수삼이나 백삼에는 함유되지 않고 홍삼에만 함유된 특이성분으로 알려진 말톨을 압출성형 수삼에서 확인할 수가 있었다. 사출구의 온도가 $100^{\circ}C$에서 $120^{\circ}C$로 증가함에 따라 총당의 함량은 크게 변화가 없었지만 환원당은 온도가 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. 결론적으로 사출구온도와 스크루 회전속도 이외의 압출성형 공정변수의 조절을 통해 압출성형공정을 홍삼제조 공정에 적용할 수 있는 가능성을 알 수가 있었다.
본 실험은 수분함량 $15\%$로 건조한 수삼을 사출구온도($100^{\circ}C$와 $120^{\circ}C$), 스크루 회전속도(200과 300 rpm)에서 압출성형처리하여 조사포닌,진세노사이드, 말톨, 환원당, 색도와 같은 홍삼성분의 변화를 분석하였다. 압출성형공정을 통해 조사포닌 함량이 증가하는 것으로 보아사포닌의 압출성형공정동안 생성되는 것을 알 수가 있었다. 홍삼에 존재하는 진세노사이드 $Rg_l$과 $Rg_2$는 사출구온도를 $100^{\circ}C$에서 $120^{\circ}C$로 증가함에 따라 0.227 mg/g에서 0.2835 mg/g$(Rg_l)$, 0.1164 mg/g에서 0.2230 mg/g$(Rg_2)$증가하였고, 스크루 회전속도를 300rpm에서 200rpm으로 감소시켰을 때 진세노사이드 $Rg_1$ 과 $Rg_2$는 증가하는 경향을 나타내었다. 또한 수삼이나 백삼에는 함유되지 않고 홍삼에만 함유된 특이성분으로 알려진 말톨을 압출성형 수삼에서 확인할 수가 있었다. 사출구의 온도가 $100^{\circ}C$에서 $120^{\circ}C$로 증가함에 따라 총당의 함량은 크게 변화가 없었지만 환원당은 온도가 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. 결론적으로 사출구온도와 스크루 회전속도 이외의 압출성형 공정변수의 조절을 통해 압출성형공정을 홍삼제조 공정에 적용할 수 있는 가능성을 알 수가 있었다.
The objective of this study was to determine effects of the die temperature(100 and $120^{\circ}C$) and screw speed(200 and 300 rpm) on the characteristics of extruded raw ginseng such as crude saponin, ginsenosides, maltol and the color of powder. Crude saponin content increased after ex...
The objective of this study was to determine effects of the die temperature(100 and $120^{\circ}C$) and screw speed(200 and 300 rpm) on the characteristics of extruded raw ginseng such as crude saponin, ginsenosides, maltol and the color of powder. Crude saponin content increased after extrusion-cooking. Ginsenoside $Rg_1\;and\;Rg_2$ that contained in red ginseng increased from 0.2275 mg/g to 0.2835 mg/g$(Rg_l)$ and 0.1164 mg/g to 0.2230 mg/g$(Rg_2)$ with the increase in die temperature from 100 to $120^{\circ}C$, which increased with the decrease in screw speed from 300 to 200 rpm. Maltol, specific component in red ginseng was detected in extruded ginseng. Total sugar content was not changed by extrusion process, however reducing sugar decreased with the increase in die temperature from 100 to $120^{\circ}C$. In conclusion extrusion process can be applied to red ginseng manufacturing by controling extrusion process variables such as extrusion temperature and screw speed.
The objective of this study was to determine effects of the die temperature(100 and $120^{\circ}C$) and screw speed(200 and 300 rpm) on the characteristics of extruded raw ginseng such as crude saponin, ginsenosides, maltol and the color of powder. Crude saponin content increased after extrusion-cooking. Ginsenoside $Rg_1\;and\;Rg_2$ that contained in red ginseng increased from 0.2275 mg/g to 0.2835 mg/g$(Rg_l)$ and 0.1164 mg/g to 0.2230 mg/g$(Rg_2)$ with the increase in die temperature from 100 to $120^{\circ}C$, which increased with the decrease in screw speed from 300 to 200 rpm. Maltol, specific component in red ginseng was detected in extruded ginseng. Total sugar content was not changed by extrusion process, however reducing sugar decreased with the increase in die temperature from 100 to $120^{\circ}C$. In conclusion extrusion process can be applied to red ginseng manufacturing by controling extrusion process variables such as extrusion temperature and screw speed.
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문제 정의
그러므로 본 연구는.압출성형공정을 홍삼제조에 적용하기 위하여 압출성형 공정변수인 배럴온도와 스크루 회전 속도에 따른 압출성형 수삼의 사포닌, 진세노사이드(ginsenoside), 말톨(maltol), 분말의 색도의 변화를 살펴보았다.
제안 방법
건조한 수삼을 실험용 동방향 쌍축압출성형기(인천기계, 한국)를 사용하여 압출성형을 하였다. 스크루의 L/D비는 25, 스크루 배열은 배럴내부의 건조수삼이 높은 전단력을 받도록 역피치 스크루를 사용하여 배열하였다(Fig.
41)로 여과 한 여액을 모아서 증류수 50mW 에틸아세테이트 50mL을 가하여 흔들어서 상층을 분리시킨 후 40。(3에서 감압 농축하였다. 농축액에 HPLC용 메탄올 ImL을 가하여 플라스크 속의 농축액을 용해시켜 바이알에 담아 분석하였다.
41)로 여과한 여액을 모아서 증류수 50mL을 가하여 부탄올층을 완전히 분리시킨 후 감압 농축하였다. 농축액에 에틸에테르 50mL을 가하여 환류냉각장치를 사용하여 36P에서 30분간 탈지하고 감압농축 후 10MC에서 30분 건조한 무게를 조사포닌량으로 하였다.
말톨(maltol) 표준품 5mg을 메탄올 ImL에 용해시켜 표 준용액으로 하고 검액 및 표준액 각 10 μL을 박층크로마토그 라프용 실리카겔 판에 점적한 다음 핵산-초산(4:1, V/V)을 전개용매로 하여 약 10cm 전개 후 염화제2철(FeCq)시액을 고르게 뿌리고 llVC에서 5분간 가열한 후 발색된 말톨 표 준품과 시료의 색상 및 이동거리를 비교하였다.
배럴의 온도는 배럴부위에 부착된 전열기와 냉각 재킷으로 냉각수를 순환시켜 사출구 부위의 온도를 100℃와 120℃, 스크루 회전속도를 200과 300rpm으로 각각 조절하여 4가지의 압출성형 수삼을 제조하였다.
1). 사출구의 직경은2.0 mm, 건조수삼의 사입량과 수분함량은 150g/min과 15% 로 각각 고정하여 실험하였다.
수삼을 이물질이 없을 때까지 4회 수세하여 1시간 동안 용기에 담아 물을 제거한 다음 소형 절편기(화진전공, 한국)를 사용하여 3분 동안 파쇄하였다. 파쇄수삼(수분함량 76.
건조한 수삼을 실험용 동방향 쌍축압출성형기(인천기계, 한국)를 사용하여 압출성형을 하였다. 스크루의 L/D비는 25, 스크루 배열은 배럴내부의 건조수삼이 높은 전단력을 받도록 역피치 스크루를 사용하여 배열하였다(Fig. 1). 사출구의 직경은2.
압출성형 수삼은 건조과정 중의 변화를 최소화하기 위하여 50℃에서 건조하여 수분함량을 10% 이하로 조절하여 분쇄한 시료를 냉장고에 보관하여 성분을 분석하였다.
그러므로 본 연구는.압출성형공정을 홍삼제조에 적용하기 위하여 압출성형 공정변수인 배럴온도와 스크루 회전 속도에 따른 압출성형 수삼의 사포닌, 진세노사이드(ginsenoside), 말톨(maltol), 분말의 색도의 변화를 살펴보았다.
압출성형 공정변수 배럴온도와 스크루 회전 속도에 따른 수 삼압출성 형 물에 포함된 진세노사이 드(ginsenoside) Rb1; Rb2, Rc, Rd, Re, Rf, Rgp Rg2 함량을 Table 2에 나타내었다. 예비실험을 통해 수분함량과 원료사입속도는 15%와 150g/min로 각각 고정하였다. 사출구온도와 스크루 회전속도를 조합한 4개의 처리구 100℃와 200rpm, lOCTC와 300rpm, 120℃와 200 rpm, 120℃와 300rpm을 종속변수인 진세노사 이드를 분산분석 (ANOVA)하여 독립변수인 사출구온도와 스크루 회전속도의 영향을 검정하였다.
67, .적색도(a*)=-0.57, 황색도(b*)=+2.70인 백색판을 표준값으로 하여 각각의 색도를 측정하였다. 총색도차(AE)는 [(L*-L)+(a*-a)+(b<b)]V2에 대입하여 계산하였으며 3회 측정한 평균값으로 나타내었다.
여과하여 HPLC(ALC-224, USA)를 사용하여 Table 1의 조건으로 분석하였다. 진세노사이드 Rbi, Rb2, Rc, Rd, Re, Rf, Rgp Rg2 함량은 HPLC 크로마토그램상의 피크면적을 검량선과 대조하여 계산하였다.
진세노사이드 확인을 위해서 조사포닌의 일정량을 메탄올에 용해시켜 silica gel 판에 점적(spotting)하고, 전개용매로는 클로로포름 : 메탄올 : 물(65 :35 :10, V/V)의 아래층으로 하여 전개시킨다. 전개 후 황산용액(30%)을 분무하고 110。(3에서 5분간 가열하여 발색시켜 각각의 분리된 사포닌을 확인하였다.
수삼을 이물질이 없을 때까지 4회 수세하여 1시간 동안 용기에 담아 물을 제거한 다음 소형 절편기(화진전공, 한국)를 사용하여 3분 동안 파쇄하였다. 파쇄수삼(수분함량 76.3% w.b.)을 열풍건조기 (SM-60, 종료계기, 한국)를 사용하여 파쇄수삼을 100℃로 간 30분 동안 수분함량 15%로 건조한 시료를 압출성형하였다.
대상 데이터
원료 수삼은 2001년 충남 금산에서 수확한 4년근을 인삼 판매업체인 (주)고려인삼터에서 구입하여 사용하였다. 에탄올, 메탄올, 에테르는 1급 분석시약을 사용하였다.
원료 수삼은 2001년 충남 금산에서 수확한 4년근을 인삼 판매업체인 (주)고려인삼터에서 구입하여 사용하였다. 에탄올, 메탄올, 에테르는 1급 분석시약을 사용하였다.
데이터처리
예비실험을 통해 수분함량과 원료사입속도는 15%와 150g/min로 각각 고정하였다. 사출구온도와 스크루 회전속도를 조합한 4개의 처리구 100℃와 200rpm, lOCTC와 300rpm, 120℃와 200 rpm, 120℃와 300rpm을 종속변수인 진세노사 이드를 분산분석 (ANOVA)하여 독립변수인 사출구온도와 스크루 회전속도의 영향을 검정하였다.
이론/모형
수분은 105℃ 건조법총당과 환원당은 dinitrosalicylicacid(DNS)법(2)으로 각각 분석하였다.
조사포닌의 분리 및 정제는 Namba 등(2)과 Ando 등皿의수포화부탄올 추출법으로 정량하였다. 시료 5 g에 수포화부탄올 50mL를 가하여 80。(2에서 1시간 간격으로 X회 추출하여 여과지(Whatman no.
성능/효과
압출성형 사출구온도가 100℃에서 120。(3로 증가함에 따라 명도는 감소하고 적색도, 갈색도, 색도차이는 증가하는 경향을 보였다. 환원당과 마찬가지로 스크루 회전속도의 변화에 따라서 유의적인 색도의 변화를 나타내지 않았다.
이러한 압출성형공정의 장점이 인식되어 1930년대부터 본격적으로 노동집약적인 기술의 해결방안으로 이용되었다.1)특히 생물고분자의 가열공정에 압출성형공정을 적용할 경우 전열기 또는 가열매체로부터 공급되는 열에너지의 공급 이외에 스크루의 회전에 의해 투입되는 기계적 에너지를 받아 배럴 내부물질은 전단력을 받게 되고 사출구 부위에서 형성되는 압력을 받게 되므로 압출성형공정은 가열, 가압, 전단력이 원료에 동시에 가해지는 연속공정이다.2)
말톨은 수삼이나 백삼에는 함유되지 않고 홍삼에 다량 함유된 성분으로 항산화효과 및 노화 억제 효과가 있다고 밝혀진 비사포닌계 화합물이다.16)압출성형공정을 통해 표준 말톨 용액인 대조구에 있는 스포트와 동일한 지점에서의 스포트가 1~5시료에서 모두 나타났으므로 1~5시료 모두 말톨성분이 존재한다는 사실을 알 수 있었다(Fig. 4).
373 mg/g으로 증가하는 경향을 보였다. Rb2> Rc, Rd, Re, Rf도 사출구온도와 스크루 회 전속도에 따라 생성량이 유의적으로 영향을 받았으며 (p<0.01), 스크루 회전속도가 300 rpm에서 200 rpm으로 감소함에 따라 Rb2, Rc, Rd, Re, Rf 증가하였으며 사출구온도가 100에서 120℃로 증가와 함께 역시 증가하는 경향을 나타내었다. 사출구온도의 증가와 함께 스크루 회전속도를 300rpm에서 200rpm으로 감소함에 따라 분석한 진세노사이드의 함량이 증가하는 것을 알 수 있었다.
3에 나타내었다. 각각의 6종의 표준사포닌이 압출성형조건으로 처리한 압출성형 수삼에 존재하였으며, 압출성형을 하기 위하여 건조한 수삼시료에도 6종의 표준사포닌이 존재하는 것을 알 수 있었다.
결론적으로 압출성형 공정변수인 배럴 스크루 회전속도를 변화시켜 진세노사이드의 생성량을 변화시킬 수 있다는 것을 앝 수 있었다. 사출구 부위온도 100~L20℃와 스크루 회전속도 200-300rpmS] 실험범위에서 진세노사이드의 생성량의 유의적으로 변화하였다.
또한 사출구 부위온도 100~120℃와 스크루 회전속도 200~300rpm의 실험범위에서 진세노사이드의 생성량은 유의적으로 변화하였다. 사출구온도와 스크루 회전속도 이외에 수분 함량을 비롯한 압출성형 공정변수에 따른 압출성형 수삼에 함유된 홍삼성분에 대한 실험의 필요성이 있었다.
사출구온도와 스크루 회전속도 이외 에 수분함량을 추가한 압출성형 공정변수에 따른 압출성형 수 삼의 홍삼성분에 대한 실험의 필요성이 있었다. 또한 압출성 형공정을 통해 조사포닌 함량이 증가하는 것으로 보아 사포닌의 압출성형공정 동안 조사포닌의 변화가 있는 것을 알 수 있었다. 또한 홍삼에 다량 함유된 성분으로 알려진 말톨을 압 출성형 수삼에서 확인할 수가 있었다.
사출구온도(pcO.Ol)와 스크루 회전속도(pvO.Ol)는 유의적 으로 Rth 영향을 미쳤으며, R0은 스크루 회전속도 200 rpm 에서 사출구온도가 100℃에서 120℃로 증가함에 따라1.139 mg/g에서 1.373 mg/g으로 증가하였다. 또한 사출구온도 120℃에서 스크루 회전속도가 300 rpm에서 200 rpm으로 감소함에 따라 0.
01), 스크루 회전속도가 300 rpm에서 200 rpm으로 감소함에 따라 Rb2, Rc, Rd, Re, Rf 증가하였으며 사출구온도가 100에서 120℃로 증가와 함께 역시 증가하는 경향을 나타내었다. 사출구온도의 증가와 함께 스크루 회전속도를 300rpm에서 200rpm으로 감소함에 따라 분석한 진세노사이드의 함량이 증가하는 것을 알 수 있었다.
Table 3은 압출성형 공정변수에 따른 총당, 환원당과 분말의 색도를 나타낸 것이다. 사출구의 온도가 100℃에서 120℃로 증가함에 따라 총당의 함량은 크게 변화가 없었지만 환원당은 온도가 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. 이것은 온도의 증가와 함께 갈변이 증가하게 되므로 갈변반응에 환 원당이 소모되어 환원당의 함량이 감소하는 것으로 사료되었다.
스크루 회전속도를 300rpm에서 200rpm으로 감소시켰을 때 진세노사이드 함량이 유의적으로 증가하는 것은 스크루 회전 속도의 감소에 따라 체류시간이 증가하게 되어 진세노사이드의 함량의 변화가 있는 것으로 판단되었다.
조사포닌 함량은 사출구온도 100℃와 스크루 회전속도 200rpm에서 6.180%, 100℃와 300rpm에서 6.156%, 120 ℃와 200rpm에서 5.984%, ]20℃와 300rpm에서 6.586% 로 압출성형을 거치지 않은 건조수삼 대조구에서 5.984%와 비교하여 조사포닌 함량은 증가하였다(Fig. 2).
홍삼에 다량 포함된 Rg1; Rg2의 생성량도 사출구온도와 스크루 회전 속도에 따라 영향을 받았으나(pv0.05), Rb]을 비롯한 다른 진세노사이드보다 유의성이 낮았다. Rgi과 Rg2는 사출구온도를 100℃에서 120℃로 증가함에 따라 0.
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