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문제 정의
- 따라서 본 연구는 압출성형공정 을 이용하여 수삼을 홍삼 화하기 위하여 기존의 가공공정으로 제조한 백삼, 홍삼과 압출성형 수삼에 대한 일반성 분과 인삼의 중요한 유효성 분인 사포닌, 진세노사이드(ginsenoside), 말톨, 산성 다당체, 아미노산 등의 성분 특성을 비교하였다.
제안 방법
- 진세노사이드(ginsenoside)를 분석한 HPLC 작동조건은 Table 1과 같다. HPLC용 methanol 5 mL을 주입시키고 그 유출물을 취하여 0.2 pm membrane filter로 여 과한 후 HPLC의 시료로 하였으며, HPLC chromatogram 상의 peak 면적을 검량 선과 대조하여 각 진세노사이드 Rbi Rb2, Rc, Rd, Re, Rf, Rgi, Rgg, Rg3 와 총 사포닌 (total saponin)의 함량을 계산하였다.
- Sep-Pak Cis cartridge를 활성화시키기 위해서 2 mL의 methanol을 주입하고, 4 mL의 증류수로 세척한 후, 시료 3 mL을 주입 시 키고, 증류수 12 mL을 주입하여 당 성분을 제거한 다음, 30% methanol 12 mL을 유출 시 켜지 용성 성분을 제거하였다.
- 20, USA)를 이용하여 분석하였다(27). 그 분석 조건에서 칼럼은 ultrapac 11 cation exchange resind 1 — 2 을 사용하였고, flow rate와 buff er는 ninhydrin 25 mL/hr와 pH 3.0~ 10.0으로 하였으며, 칼럼 온도와 반응온도는 각각 46℃와 88℃이며 분석 시간은 44분으로 조절하여 분석하였다.
- 말톨(maltol) 분석은 홍삼 분말약 5 g를 둥근 플라스크에 넣고 80% methanol 용액 100 mL을 가하여 70℃ 물중탕에서 1시간 환류 추출한 후 여과한 잔류물에 80% methanol 용액 100 mL을 가하여 다시 1시간 환류 추출한 다음 여 과한 1차 추출액과 2차 추출액의 여액을 모아 감압 하에서 농축한 후, GC/MS을 사용한 크로마토그램을 분석하여 말톨함량을 정량적으로 분석하였다.
- 수분은 원료 사입구 부위의 배럴로 주입하여 건조 수삼의 수분함량을 조절하였다. 배럴 온도는 전열기와 냉각수를 사용하여 조절하였다. 압출성형 수삼원료는 백삼과 홍삼을 제조한 수삼과 동일한 원료를 사용하였으며 미.
- 압출성형 수삼원료는 백삼과 홍삼을 제조한 수삼과 동일한 원료를 사용하였으며 미. 세근을 제거하고 소형절편 기((주)화진정공, 서울)를 이용하여 절단하고 일정한 크기 (No. 4, Chung Gye Sang Sa, Seoul)로 선별하고 70℃에서 수분함량 12% 이하로 건조하여 압출 성형한 다음 건조온도 50℃에서 수분함량 12% 이 하로 건조하였다(Fig. 4). 압출성형 수삼은 가정용 분쇄기 (FM680, Hanil, Korea)로 분쇄하여 동일한 입자크기 (425~1000 Hm)를 선별하여 분석 실험 재료로 선정하였다.
- 조 사포닌(crude saponin)의 분리 및 정량은 Namba(28)와 Ando 등(29)의 수포화 부탄올 추출법에 준하였다. 시료 5 g에 수포화 부탄올용액 50 mL을 가하여 80℃에서 1시간 동안 환류 추출한 다음 여과하고 잔류물에 수포화 부탄올용액 50 mL를 가하여 다시 환류 추출 여 과하는 조작을 2회 반복하고 여지에 수포화 부탄올 10 mL로 씻어내고 수포화 부탄올 층에 증류수 50 mL을 가하여 추출하고, 감압농축 후에 테 르를 가하여 환류 추출한 다음에 테 르를 제거하고 잔유물을 105℃에서 약 2시간 건조시켜 무게를 달아 측정하였다. 진세노사이드(ginsenoside)의 분리 및 정량은 시료 1 g에 80% ethanol 50 mL을 가하여 80℃ 항온수조에서 1시간씩 2회 환류 냉각 추출한 추출액을 여 과하여 감압 농축하고, 이를 증류수로 용해하여 5 mL로 정용한 후 이것을 Sep-Pak Ci8 car- tridge(300 mg, Waters Co.
- 시료의 총 아미노산 분석은 시료 분말말 250 mg을 칭량하여 ampoule에 놓은 후 6 N HC1 10 mL를 가하고 질소 가스로 충전시킨 뒤 진공상태에서 밀봉한 후 110±l℃에서 22시간 가수분해하여 감압 농축한 뒤 pH 2.2의 0.2 M sodium citrate buffer 3 mL 에 용해한 후 0.2 Um (millipore filter)로 여 과하였다. 여액 1 mL를 취하여 미리 activation 시 킨 Sep-Pak Cis cartridge를 통과 시 켜 아미노산 자동분석 기 (Pharmacia Bio- chem.
- 압출성형 공정변수는 원료 수분함량 25%와 30%로 조절하였으며, 배 럴온도 80/110/110/60℃(배럴 부위 1/2/3/4), 스크루 회전속도 200 rpm, 원료 사입량 Ⅲ.7 g/min으로 고정하였다.
- 2 Um (millipore filter)로 여 과하였다. 여액 1 mL를 취하여 미리 activation 시 킨 Sep-Pak Cis cartridge를 통과 시 켜 아미노산 자동분석 기 (Pharmacia Bio- chem. 20, USA)를 이용하여 분석하였다(27). 그 분석 조건에서 칼럼은 ultrapac 11 cation exchange resind 1 — 2 을 사용하였고, flow rate와 buff er는 ninhydrin 25 mL/hr와 pH 3.
- 전통적인 홍삼 제조공정은 다소의 차이는 있으나 실험실 적 홍삼 제조공정을 적용하여 Fig. 2와 같이 원료 수삼을 세 척, 증자(90~ 100℃), 1차 건조(수분함량 35~40%), 저장 숙성, 2차 건조(16% 내외), 정형을 거쳐 제조하였다.
대상 데이터
- 백삼의 제조공정은 일반적인 백삼 제조공정을 적용하여 시료를 Fig. 1과 같은 공정으로 원료 수삼을 세척, 표피를 제거한 후 건조하여 제조하였다.
- 수삼은 2003년 충남 금산에서 생산된 4년근을 구입하여 이용하였다. 본 실험에 사용된 시약은 Sigma 사에서 구입한 1급 분석시약을 사용하였다.
- 본 실험에서 사용된 쌍 축 압출성형기는 국내에서 제작된 실험용 쌍축동방향 압출성형기 (THK 31, 인천기 계 )로 길이와 직 경비 (L/D rati。)는 25:1, 스크루 배열은 Fig. 3과 같으며 원형 사출구의 직경은 3 mm인 것을 사용하였다. 수분은 원료 사입구 부위의 배럴로 주입하여 건조 수삼의 수분함량을 조절하였다.
- 수삼은 2003년 충남 금산에서 생산된 4년근을 구입하여 이용하였다. 본 실험에 사용된 시약은 Sigma 사에서 구입한 1급 분석시약을 사용하였다.
- 4). 압출성형 수삼은 가정용 분쇄기 (FM680, Hanil, Korea)로 분쇄하여 동일한 입자크기 (425~1000 Hm)를 선별하여 분석 실험 재료로 선정하였다.
- 시료 5 g에 수포화 부탄올용액 50 mL을 가하여 80℃에서 1시간 동안 환류 추출한 다음 여과하고 잔류물에 수포화 부탄올용액 50 mL를 가하여 다시 환류 추출 여 과하는 조작을 2회 반복하고 여지에 수포화 부탄올 10 mL로 씻어내고 수포화 부탄올 층에 증류수 50 mL을 가하여 추출하고, 감압농축 후에 테 르를 가하여 환류 추출한 다음에 테 르를 제거하고 잔유물을 105℃에서 약 2시간 건조시켜 무게를 달아 측정하였다. 진세노사이드(ginsenoside)의 분리 및 정량은 시료 1 g에 80% ethanol 50 mL을 가하여 80℃ 항온수조에서 1시간씩 2회 환류 냉각 추출한 추출액을 여 과하여 감압 농축하고, 이를 증류수로 용해하여 5 mL로 정용한 후 이것을 Sep-Pak Ci8 car- tridge(300 mg, Waters Co., USA)의 시료로 사용하였다.
이론/모형
- AOAC방법(25)에 준하여, 수분은 105℃ 건조법, 회분은 건식 회화법, 조지 방은 Soxhlet 추출법, 총당과 환원당의 함량은 dinitrosalicylic acid(DNS) 법(26)으로 분석하였다.
- 산성 다당체의 비색 측정은 Carbazole-sulfuric acid 방법 (32) 으로 Fig. 5와 같이 측정하였으며 blank에는 carbazole 대신에 ethanol을 사용하였다.
- 조 사포닌(crude saponin)의 분리 및 정량은 Namba(28)와 Ando 등(29)의 수포화 부탄올 추출법에 준하였다. 시료 5 g에 수포화 부탄올용액 50 mL을 가하여 80℃에서 1시간 동안 환류 추출한 다음 여과하고 잔류물에 수포화 부탄올용액 50 mL를 가하여 다시 환류 추출 여 과하는 조작을 2회 반복하고 여지에 수포화 부탄올 10 mL로 씻어내고 수포화 부탄올 층에 증류수 50 mL을 가하여 추출하고, 감압농축 후에 테 르를 가하여 환류 추출한 다음에 테 르를 제거하고 잔유물을 105℃에서 약 2시간 건조시켜 무게를 달아 측정하였다.
성능/효과
- 6, 7, 8은 A, B 처리 구와 F처 리구의 크로마토그램이다. A 처리 구와 비교하여 B 처리 구는 유사한 피크를 나타내었으나 진세노사이드 함량이 증가함을 알 수 있었고, F 처리 구는 Rg3의 검출을 확인할 수 있었다
- A처 리구보다B와C처리 구의 사포닌 함량이 증가한 이유 는 70℃에서 건조한 수삼원료가 압출성형기 배럴 내부를 통과할 때 열에너지와 기계적 에너지에 의한 전단력과 압력이 받아 사포닌의 전환이 증가하여 사포닌양이 증가하는 것으로 판단되었다. D와 E 처리 구를 비교할 때。처 리구에서 Rbi, Rb2, Rc, Rd, Re, Rf, Rgi이 높게 측정되었고, E 처리 구의 경우에는 Rg2의 함량이 높았다.
- 처리 구 A 시료에서 전체적으로 낮은 아미노산 함량을 나타내는 것은 열풍 건조온도 70℃가 아미노산 변성의 임계온도 이 상이므로 일부 아미노산이 변성되었기 때문인 것으로 판단되었다. B와 C처 리구의 경우 B처 리구보다 C처 리구가 17종 모든 함량이 낮게 측정되었는데 이것은 수분함량이 낮은 경우 압출성형과정을 통해 투입되는 기계적 에너지의 열에너지 전환율이 높고(4) 전단력이 높게 작용한 결과로 아미노산이 변성되어 다른 성분으로 전환된 결과로 판단되었다.
- 이는 홍삼이 백삼 류에 비해 함량이 낮다는 결과와 일치 하는 결과로서 인삼에 함유된 아미노산의 조성을 보면 조사자에 따라 각각의 아미노산 함량에 다소 차이가 있으나, 대체로 arginine의 함량이 높다 는 특징이 있다(31). 본실험에서 각 시료의 아미노 산중에서 arginine 함량이 모든 시료에서 높은 함량을 보였다.
- 산성 다당체 분석 결과에서는 압출성형에 의해서 함량이 약 2% 정도의 증가를 확인할 수 있었고 수분함량이 30%인 C처 리구가 더 높은 함량을 나타내었다. 또한 D 처리 구가 E처 리구보다 함량이 낮은 이유는 표피를 제거하였기 때문이며 이것은 산성 다당체의 성분함량 분포 때문이다.
- 산성다당체함량은 A처 리구 4.29%, B 처리 구 5.73%, C 처리 구 6.47%, D처 리구 2.71%, E처 리구 4.01%, F 처리 구 7.23%로 조사되었다. 인삼 산성 다당체 함량 분포는 백삼보다 홍삼에서 (35), 작은 인삼 뿌리 보다 굵은 뿌리 즉 미 삼보다는 주근 (동체부위)이 높은 것으로 알려져 있다.
- D와 E 처리 구를 비교할 때。처 리구에서 Rbi, Rb2, Rc, Rd, Re, Rf, Rgi이 높게 측정되었고, E 처리 구의 경우에는 Rg2의 함량이 높았다. 압출성형 에 의해 사포닌의 성분은 증가될 수 있지만 본 실험의 압출성형조건에서 홍삼과 동일한 사포닌으로 전환은 미미한 것으로 판단되었다.
- 인삼 산성 다당체 함량 분포는 백삼보다 홍삼에서 (35), 작은 인삼 뿌리 보다 굵은 뿌리 즉 미 삼보다는 주근 (동체부위)이 높은 것으로 알려져 있다. 이러한 결과는 본 실험에서 각각의 처리 구의 산성 다당체 함량과 일치하는 경향을 보였으며, 압출성형 수삼의 산성 다당체 함량의 증가는 압출성형 공정에 의해 세포벽과 같은 조직이 파열되어 산성 다당체의 용출이 용이해진 결과로 판단되었다.
- 압출성형수삼 처리 구 B, C에서 조 사포닌의 함량이 높은 것은 압출성형을 통한 전단력에 의한 수삼 세포벽의 파열에 의한 조 사포닌의 용출이 용이하도록 세포벽의 구조가 변형된 것이며 수분함량이 낮을 때 많은 변형을 일으킨 것으로 판단되었다. 인삼 근 중 뇌두, 주근, 지근, 세근 등 부위별 조 사포닌의 함량은 세근이 약 13%, 뇌두가 11%, 지근이 6.5%, 주근(동체 )이 4% 정도로 세근과 뇌두부위에 가장 많이 함유되어 있으므로(32) 피부 백삼이 백삼보다 조사포닌 함량이 높았다.
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