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문제 정의
- 따라서 본 연구는 압출성 형공정 을 이용하여 수삼과 백삼 가루의 침출속도를 증가시 키 기 위하여 압출성 형온도, 수분함량, 스크루 회 전속도를 달리 하여 제조한 압출성 형 수삼과 백삼 가루의 침출속도와 조사포닌 함량과 침출액의 특성을 살펴보았다.
가설 설정
- A: Dry ginseng extruded at moisture content 20%.
- B: Dry ginseng extruded at moisture content 28%.
제안 방법
- 갈색도와 홍색도는 Chang과 Chang의 방법 (10)을 변형 하여 건조수삼분말 5 g을 75% 에 탄올 30 mL을 가하여 70°C에서 1시 간 추출한 후 원심 분리기 (MEGA 2100G, Hanil, Ko- rea)를 사용하여 원심력 650Xg에서 30분간 원심분리한 상등액을 spectrophotometer(TU-1800, Human Co., USA)를 사용하여 440 nm(갈색도)와 520 nm(홍색도)에서 측정 한 3 개 시료의 흡광도의 평균값으로 나타내었다.
- 1과 같다. 수분함량은 20, 25, 30%, 스크루 회전속도는 200, 300 rpm으로 조절하였다. 원료 사입량은 179.
-
수분흡착지 수와 수용성지 수
수분흡착지수(water absorbtion index, WAD는 건조한압출성 형 물 수삼분말과 백삼분말시 료 1 g을 25°C 항온 진탕기 (SWBTO, JEIO TECH., Korea)에서 1시간 진탕교반한후, 원심 분리기 (HA 1000-3, Hanil Sci. Industry Co., Korea) 를 사용하여 l, 100Xg(3000rpm)의 원심력으로 10분간 원심분리하여 침전물의 무게를 평량하여 건조시료 g당 흡수된 수분량으로 표시 하였다(11). 수용성지수(water solubility in dex, WSI) 는 수용성 지 수 측정 시 회 수한 상등액 을 증발접 시에 옮긴 후, 열풍건조기(105°C)에서 건조시켜 얻어진 고형분의 무게를 건조시료에 대한 백분율로 나타냈다(11).
- 수삼을 4회 수세하여 물빼기를 한 수삼(수분함량 73.6%) 의 뇌 두부위 를 제 거 하고 주근과 지 근을 가진 주근수삼(main- root ginseng)을 가정용 야채파쇄기 (Da Mixer 635, Hwajin Precision Co., Korea)로 파쇄한 다음 80°C열풍 건조기에서 수분함량 20%까지 건조시켜 사용하였다.
- 2 g/min, 사출구의 직경은 3 mm, 배럴 온도분포는 110/ 90/70/40°C(배럴 순서 1/2/3/4) 순으로 하였다. 압출 성형한 수삼과 백삼을 80°C 열풍건조기에서 4시간 건조한 후 입자크기를 0.5 mm 이하로 분쇄하여 분석시료로 하였다.
- 압출성 형 공정 을 적 용하여 건조수삼내 부 유효성 분의 침 출 속도를 향상시 키기 위하여 수분함량(20, 25, 30%)과 스크루 회전속도(200, 300 rpm)를 달리하여 제조한 인삼유효 성분의 침출속도, 침출액의 조사포닌, 수용성지수, 갈색도와 적색 도를 비교하였다. 인삼과 홍삼의 중요한 유효성분인 사포닌과 진세노사이드(ginsenoside) 함량의 지표가 되는 압출성형 수삼과 백삼 침출액의 갈색도와 적색도는 수분함량의 감소와 스크루 회 전속도의 증가에 따라 유의 적으로 증가하였다.
- 압출성 형 수삼과 백 삼가루의 침 출속도상수(release rate constant, k)는 시료 3 g을 5.5 cmx4.5 cm의 티백에 포장한 다음 용출기(TW-SM, Wooju Scientific Co., Korea)에서 60°C의 증류수 500 mL과 티백을 넣고, 임펠러 회전속도 100 rpm으로 2, 4, 6, 8, 10, 15분 동안 침 출시 킨 침 출액 10 mL을 채취하였다. 채취한 침출액을 원심분리기(MEGA 2100 G, Hanil, Korea)를 사용하여 10, 400><g(12, 000 rpm)의 원심력으로 15분 동안 원심 분리 한 상등액을 여 과(Whatman No.
- 수분함량은 20, 25, 30%, 스크루 회전속도는 200, 300 rpm으로 조절하였다. 원료 사입량은 179.2 g/min, 사출구의 직경은 3 mm, 배럴 온도분포는 110/ 90/70/40°C(배럴 순서 1/2/3/4) 순으로 하였다. 압출 성형한 수삼과 백삼을 80°C 열풍건조기에서 4시간 건조한 후 입자크기를 0.
- 즉, 시료 5 g에 수포화 부탄올용액 50 mL을 가하여 80°C에서 1시간 동안 환류 추출한 다음 여과하였다. 잔류물에 수포화 부탄올용액 50 mL을 가하여 다시 환류추출 여 과하는 조작을 2회 반복하고 여 지 에 수포화 부탄올 10 mL로 세 척 하여 수포화 부탄올 층에 증류수 50 mL을 가하여 추출하고, 감압농축 후 에 테 르 50 mL을 가하여 탈지 시 킨 다음 에 테 르를 제 거 하고 잔유물을 105°C에서 약 2시 간 건조시 킨 고형분량을 조사포닌 함량으로 하였다.
- , Korea)에서 60°C의 증류수 500 mL과 티백을 넣고, 임펠러 회전속도 100 rpm으로 2, 4, 6, 8, 10, 15분 동안 침 출시 킨 침 출액 10 mL을 채취하였다. 채취한 침출액을 원심분리기(MEGA 2100 G, Hanil, Korea)를 사용하여 10, 400><g(12, 000 rpm)의 원심력으로 15분 동안 원심 분리 한 상등액을 여 과(Whatman No. 1) 한여액을 Spectrophotometer(TU- 1800pc, Human Co., Colo rado, US A) 를 사용하여 파장 420 nm 에서 흡광도를 측정하였다.
대상 데이터
- 구입 하였다. 5년근 수삼과 백삼분(수분함량 13.4% wb) 을 각각 사용하였다.
- 건조수삼과 백삼분의 압출성 형 시료의 제조는 쌍축 동방향 압출성형기(THK21T, 인천기계)를 이용하였고, 스크루 직경은 29 mm, 길이와 직 경 비율(L/D ratio)은 25:1이었으며 스크루 배 열은 Fig. 1과 같다. 수분함량은 20, 25, 30%, 스크루 회전속도는 200, 300 rpm으로 조절하였다.
- 본 연구에 사용한 수삼과 백삼분은 동진제약(충남, 금산) 에서 구입 하였다. 5년근 수삼과 백삼분(수분함량 13.
데이터처리
- 압출성 형 수삼과 백삼의 갈색도와 홍색도, 색도, 당도, 조 사포닌 함량, 수분흡수지수와 수분용해도지수의 결과에 대하여 SAS( statistical analysis system) 통계 프로그램을 사용 분산분석(analysis of variance)(12)을 실시하여 각각의 변수에 따른 유의성을 검정하였다.
이론/모형
- 건조한 압출성 형 수삼분말과 백삼분말의 수분함량은 AACC 방법(8)을 이용하여 측정하였으며, 조사포닌의 분리 및 정량은 식품공전의 수포화 부탄올 추출법(9)에 준하였다. 즉, 시료 5 g에 수포화 부탄올용액 50 mL을 가하여 80°C에서 1시간 동안 환류 추출한 다음 여과하였다.
성능/효과
- 또한 건조수삼 압출성형물의 침출액과 실험한 입자크기 에서 수분함량이 28%에서 20%로 감소할수록 260~520 nm 파장에서 흡광도는 증가하는 경향을 보였다.
- 건조수삼과 압출성 형 수삼의 입 자크기 가감소할수록침 출된 인삼유효성 분의 지 표가 되 는 흡광도는 증가하는 경 향을 보였다. 또한 건조수삼 압출성형물의 침출액과 실험한 입자크기 에서 수분함량이 28%에서 20%로 감소할수록 260~520 nm 파장에서 흡광도는 증가하는 경향을 보였다.
- 건조수삼과 압출성 형 수삼의 입 자크기 가감소할수록침 출된 인삼유효성 분의 지 표가 되 는 흡광도는 증가하는 경 향을 보였다. 또한 건조수삼 압출성형물의 침출액과 실험한 입자크기 에서 수분함량이 28%에서 20%로 감소할수록 260~520 nm 파장에서 흡광도는 증가하는 경향을 보였다.
- 또한 건조수삼 압출성형물의 침출액과 실험한 입자크기 에서 수분함량이 28%에서 20%로 감소할수록 260~520 nm 파장에서 흡광도는 증가하는 경향을 보였다.
- 입 자크기 가 감소할수록 표면적의 증가와 함께 압출성 형 공정 을 거 치 면서 기 공형 성을 통한 인삼 유효성분의 모세관 확산속도가 증가뿐만 아니라 스크루의 회전에 의한 전분사슬의 절단에 의해 수용성지수가 증가하는 것으로 판단되었다. 또한 건조수삼의 수분함량을 20%에서 28%로 증가시켰을 때 수용성지수의 증가하는 경향은 옥수수전분 압출성 형물의 수용성지수와 동일한 경향을 보였는데 저 수분함량에서 압출성 형한 옥수수전분의 분자량의 감소(15)와 같이 건조수삼 전분사슬의 절단과 함께 세포벽 파열을 통한 인삼유효성 분의 침 출량의 증가도 수용성 지수의 증가에 영향을 미친 것으로 판단되었다.
- 인삼과 홍삼의 중요한 유효성분인 사포닌과 진세노사이드(ginsenoside) 함량의 지표가 되는 압출성형 수삼과 백삼 침출액의 갈색도와 적색도는 수분함량의 감소와 스크루 회 전속도의 증가에 따라 유의 적으로 증가하였다. 또한 수용성 지수 및 조사포닌 함량은 수분함량이 감소 및 스크루 회전속도의 증가에 따라 증가하였다. 건조수삼과 압출성 형 수삼의 입 자크기 가 감소할수록 침 출된 인삼 유효성분의 지표가 되는 흡광도는 증가하는 경 향을 보였다.
- 073으로 85% 증가하였다. 또한 스크루 회 전속도를 200 rpm 에서 300 rpm으로 증가시 킬 때 압출성형 수삼 침출액의 갈색도와 적색도가 유의적으로 증가하는 경향을 보였다. 압출성형 백삼 침출액의 갈색도와 적 색도도 압출성 형 수삼과 동일하게 수분함량의 감소와 스크루 회 전속도의 증가와 함께 유의적으로 증가하는 경 향을 보였다 (Table 1).
- 높다고 할 수 있었다. 또한 침 출속도상수도 수분함량 20%, 스크루 회전속도 300 rpm에서 가장 높은 값을 나타내었으므로 본 실험조건에서 압출성 형 수삼과 백삼 침출차제조의 가장 적 당한 압출성 형조건은 수분함량 20%, 스크루 회전속도 300 rpm으로 판단되었다.
- 함께 유의 적으로 증가하였다. 수분함량의 증가와 함께 조사포닌의 함량은 증가하는 경향을 나타내었다. 한편 스크루 회전속도는 조사포닌의 함량변화에 유의적으로 영향을 미치지 않았다.
- 수용성 지수는 수분함량의 감소와 스크루 회 전속도의 증가와 함께 증가하는 경향을 보였다.
- 수용성 지 수도 흡광도와 마찬가지 로 입 지 크기 가 감소할수록 증가하는 경 향을 보였다. 입 자크기 가 감소할수록 표면적의 증가와 함께 압출성 형 공정 을 거 치 면서 기 공형 성을 통한 인삼 유효성분의 모세관 확산속도가 증가뿐만 아니라 스크루의 회전에 의한 전분사슬의 절단에 의해 수용성지수가 증가하는 것으로 판단되었다.
- 또한 스크루 회 전속도 300 rpm에서 황색도가 높게 나타났으나 명 도와 적 색도는 200 rpm보다 낮게 나타났다. 압출성 형 백삼 분말의 색도 중에서 황색도는 수분함량의 감소 및 스크루 회전속도의 증가와 함께 유의적으로 증가하였으며 명도는 수분함량 30%에서 가장 높았다(Table 1). 열풍 건조온도에 따른 수삼의 색도를 조사한 Ha 등(14)은 건조온도를 80°C에서 100°C로 증가시 킴 에 따라 적 색도와 황색도가 유의적으로 증가하였다고 보고하였는데 본 실험에서 압출성형 건조 수삼의 적 색도와 황색도는 압출성형 수분함량과 스크루 회전속도의 조절에 의해 가능하다는 것을 알 수가 있었다.
- 또한 스크루 회 전속도를 200 rpm 에서 300 rpm으로 증가시 킬 때 압출성형 수삼 침출액의 갈색도와 적색도가 유의적으로 증가하는 경향을 보였다. 압출성형 백삼 침출액의 갈색도와 적 색도도 압출성 형 수삼과 동일하게 수분함량의 감소와 스크루 회 전속도의 증가와 함께 유의적으로 증가하는 경 향을 보였다 (Table 1).
- 수용성지 수도 흡광도와 마찬가지로 입 지 크기 가 감소할수록 증가하는 경 향을 보였다. 압출성형 수삼의 경우 팽화에 의한 기공의 형성과 전단력에 의한 세포벽의 耳괴와 함께 압출성형물 내부의 유효성분의 침출율의 향상에 기여한 것으로 판단되었으며 결론적으로 다른 열처리 방법과 비교하여 압출성형공정을 인삼 침출차 제조에 적용할 수 있는 효율적인 공정으로 판단되었다.
- 압출성형 수삼의 입자크기의 감소와 함께 침출율이 증가하는 것은 입자크기의 감소와 함께 표면적의 증가 때문으로 판단되 며 표면적의 증가와 함께 인삼 유효성분의 액상으로 확산속도가 증가되어 침출차 제조에서 압출성형 공정변수와 더불어 입자크기 중요한 인자가 된다는 것을 발견하였다. 즉 수삼 압출성 형 물의 입 자크기 를 80011m 〜 1.
- 침출율의 향상에 기여할 것으로 판단된다. 이러한 현상은 다른 열처리 방법과 비교하여 압출성형공정을 인삼 침출차 제조에 적용할 수 있는 효율적인 공정으로 판단되었다.
- 비교하였다. 인삼과 홍삼의 중요한 유효성분인 사포닌과 진세노사이드(ginsenoside) 함량의 지표가 되는 압출성형 수삼과 백삼 침출액의 갈색도와 적색도는 수분함량의 감소와 스크루 회 전속도의 증가에 따라 유의 적으로 증가하였다. 또한 수용성 지수 및 조사포닌 함량은 수분함량이 감소 및 스크루 회전속도의 증가에 따라 증가하였다.
- 인삼침출액의 갈색도와 적색도는 인삼과 홍삼의 중요한 유효성분인 사포닌과 사포닌 변형체인 진세노사이드(gin-senoside) 함량의 지 표가 될 수 있으므로 수분함량 20%, 스크루 회전속도 300 rpm에서 사포닌과 진세노사이드의 함량이 높다고 할 수 있었다. 또한 침 출속도상수도 수분함량 20%, 스크루 회전속도 300 rpm에서 가장 높은 값을 나타내었으므로 본 실험조건에서 압출성 형 수삼과 백삼 침출차제조의 가장 적 당한 압출성 형조건은 수분함량 20%, 스크루 회전속도 300 rpm으로 판단되었다.
- 증가하는 경 향을 보였다. 입 자크기 가 감소할수록 표면적의 증가와 함께 압출성 형 공정 을 거 치 면서 기 공형 성을 통한 인삼 유효성분의 모세관 확산속도가 증가뿐만 아니라 스크루의 회전에 의한 전분사슬의 절단에 의해 수용성지수가 증가하는 것으로 판단되었다. 또한 건조수삼의 수분함량을 20%에서 28%로 증가시켰을 때 수용성지수의 증가하는 경향은 옥수수전분 압출성 형물의 수용성지수와 동일한 경향을 보였는데 저 수분함량에서 압출성 형한 옥수수전분의 분자량의 감소(15)와 같이 건조수삼 전분사슬의 절단과 함께 세포벽 파열을 통한 인삼유효성 분의 침 출량의 증가도 수용성 지수의 증가에 영향을 미친 것으로 판단되었다.
- 조사포닌 함량은 압출성형 수삼과 백삼에서 수분함량의 감소와 함께 유의 적으로 증가하였다. 수분함량의 증가와 함께 조사포닌의 함량은 증가하는 경향을 나타내었다.
- 발견하였다. 즉 수삼 압출성 형 물의 입 자크기 를 80011m 〜 1.0 mm에 서 200 〜500 Um로 조절하였을 때 침출액의 흡광도는 유의적으로 증가하는 경향은 입자크기가 감소할수록 표면적의 증가와 함께 압출성형물 내부의 확산속도가 증가하여 유효성분의 침출이 증가하는 것으로 판단되었다.
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