본 연구에서는 조직배양에 의해 생산된 산삼배양근을 홍삼화하여 부가가치를 향상시키고 새로운 식품소재의 개발을 목적으로 산삼배양근을 압출성형 하였다. 압출성형 산삼 배양근의 일반성분, 조사포닌, 말톨, 산성다당체, 페놀성화합물 등의 화학적 성분과 갈색도, 적색도, 침출특성의 물리적 변화를 살펴보았다. 실험결과 주근의 함량이 높은 홍삼이 총당과 환원당 함량은 산삼배양근과 비교하여 높게 나타났으며, 압출성형 산삼배양근의 총당과 환원당은 증가하였다. 반면 미세근으로 이루어진 산삼배양근의 총아미노산 함량이 주근으로 이루어진 홍삼과 비교하여 높게 측정되었으며, 압출성형 산삼배양근의 아미노산 함량은 다소 감소하는 경향을 나타내었다. 유효성분인 조사포닌 함량은 산삼배양근을 압출성형을 통하여 증가시킬 수 있음을 확인하였으며, 배럴온도 $120^{\circ}C$에서 압출성형한 산삼배양근이 9.60% 가장 높게 측정되었다. 말톨은 홍삼에서만 확인되었으며, 산삼배양근의 경우 압출성형을 통해서도 말톨의 생성은 나타나지 않았다. 산성다당체는 산삼배양근($0.24\;{\mu}g/g$)이 가장 낮았지만 압출성형을 하였을 때 배럴온도 $120^{\circ}C$에서 $0.75\;{\mu}g/g$으로 홍삼의 $0.83\;{\mu}g/g$과 비슷한 수준까지 증가시킬 수 있었다. 페놀성화합물 함량은 압출성형을 통해 감소하였다. 산삼배양근의 갈색도와 적색도는 압출성형으로 증가하였으며, 배럴온도가 증가함에 따라 증가하였다. 갈색도를 기준으로 한 침출특성과 침출속도상수 역시 배럴온도가 증가함에 따라 증가를 확인할 수 있었다. 압출성형은 유효성분인 조사포닌 및 산성다당체 등을 향상시킬 뿐만 아니라 침출력을 향상시켜주므로 향후 고가의 산삼배양근을 더욱 효율적으로 가공할 수 있는 공정으로 확인되었다.
본 연구에서는 조직배양에 의해 생산된 산삼배양근을 홍삼화하여 부가가치를 향상시키고 새로운 식품소재의 개발을 목적으로 산삼배양근을 압출성형 하였다. 압출성형 산삼 배양근의 일반성분, 조사포닌, 말톨, 산성다당체, 페놀성화합물 등의 화학적 성분과 갈색도, 적색도, 침출특성의 물리적 변화를 살펴보았다. 실험결과 주근의 함량이 높은 홍삼이 총당과 환원당 함량은 산삼배양근과 비교하여 높게 나타났으며, 압출성형 산삼배양근의 총당과 환원당은 증가하였다. 반면 미세근으로 이루어진 산삼배양근의 총아미노산 함량이 주근으로 이루어진 홍삼과 비교하여 높게 측정되었으며, 압출성형 산삼배양근의 아미노산 함량은 다소 감소하는 경향을 나타내었다. 유효성분인 조사포닌 함량은 산삼배양근을 압출성형을 통하여 증가시킬 수 있음을 확인하였으며, 배럴온도 $120^{\circ}C$에서 압출성형한 산삼배양근이 9.60% 가장 높게 측정되었다. 말톨은 홍삼에서만 확인되었으며, 산삼배양근의 경우 압출성형을 통해서도 말톨의 생성은 나타나지 않았다. 산성다당체는 산삼배양근($0.24\;{\mu}g/g$)이 가장 낮았지만 압출성형을 하였을 때 배럴온도 $120^{\circ}C$에서 $0.75\;{\mu}g/g$으로 홍삼의 $0.83\;{\mu}g/g$과 비슷한 수준까지 증가시킬 수 있었다. 페놀성화합물 함량은 압출성형을 통해 감소하였다. 산삼배양근의 갈색도와 적색도는 압출성형으로 증가하였으며, 배럴온도가 증가함에 따라 증가하였다. 갈색도를 기준으로 한 침출특성과 침출속도상수 역시 배럴온도가 증가함에 따라 증가를 확인할 수 있었다. 압출성형은 유효성분인 조사포닌 및 산성다당체 등을 향상시킬 뿐만 아니라 침출력을 향상시켜주므로 향후 고가의 산삼배양근을 더욱 효율적으로 가공할 수 있는 공정으로 확인되었다.
The objective of this study is to compare the physicochemical properties and release characteristics of red ginseng (A) and tissue cultured mountain ginseng (B) extruded tissue cultured mountain ginsengs at barrel temperatures 110 (C) and $120^{\circ}C$ (D) to produce tissue cultured moun...
The objective of this study is to compare the physicochemical properties and release characteristics of red ginseng (A) and tissue cultured mountain ginseng (B) extruded tissue cultured mountain ginsengs at barrel temperatures 110 (C) and $120^{\circ}C$ (D) to produce tissue cultured mountain ginseng-like comercial red ginseng by extrusion process. Extrusion process variables, water content and screw speed were fixed at 25% and 200 rpm, respectively. In the results, reducing and total sugar content were found to be relatively higher in A. The acidic polysaccharides content of B was the lowest among the ginseng samples. Acidic polysaccharide was increased 3 times by extrusion process. A and B were three times higher at maximum than C and D in polyphenolic compound. Polyphenolic compound content was relatively low by extrusion of ginsengs. Amino acid contents of B, C and D were $35{\sim}42\;{\mu}g/mL$; in contrast, A contained $25\;{\mu}g/mL$. The crude saponin content of C and D were higher than A and B.
The objective of this study is to compare the physicochemical properties and release characteristics of red ginseng (A) and tissue cultured mountain ginseng (B) extruded tissue cultured mountain ginsengs at barrel temperatures 110 (C) and $120^{\circ}C$ (D) to produce tissue cultured mountain ginseng-like comercial red ginseng by extrusion process. Extrusion process variables, water content and screw speed were fixed at 25% and 200 rpm, respectively. In the results, reducing and total sugar content were found to be relatively higher in A. The acidic polysaccharides content of B was the lowest among the ginseng samples. Acidic polysaccharide was increased 3 times by extrusion process. A and B were three times higher at maximum than C and D in polyphenolic compound. Polyphenolic compound content was relatively low by extrusion of ginsengs. Amino acid contents of B, C and D were $35{\sim}42\;{\mu}g/mL$; in contrast, A contained $25\;{\mu}g/mL$. The crude saponin content of C and D were higher than A and B.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 조직배양에 의해 생산된 산삼배양근을 홍삼화하여 부가가치를 향상시키고 새로운 발효소재 또는 식품소재의 개발을 목적으로 산삼배양근을 압출성형하였으며, 이에 따른 압출성형 산삼배양근의 일반성분, 조사 포닌, 말톨, 산성다당체, 페놀성화합물 등의 성분과 갈색도와 적색도, 침출특성의 변화를 살펴보았다.
본 연구에서는 조직배양에 의해 생산된 산삼배양근을 홍삼화하여 부가가치를 향상시키고 새로운 식품소재의 개발을 목적으로 산삼배양근을 압출성형 하였다. 압출성형 산삼배양근의 일반성분, 조사포닌, 말톨, 산성다당체, 페놀성화합물 등의 화학적 성분과 갈색도, 적색도, 침출특성의 물리적 변화를 살펴보았다.
제안 방법
갈색도와 적색도는 Chang과 Chang(22)의 방법을 수정하여 측정하였다. 시료 5 g을 70% 에탄올 30 mL를 가하여 80℃에서 1시간 추출한 후 원심분리기를 사용하여 5,000×g 에서 10분간 원심분리한 상징액을 분광광도계(Libra S35, Biochrom Co.
상층액을 농축하여 methanol 1 mL에 용해시켜 검액으로 하고, 말톨 표준품 5 mg을 methanol 1 mL에 용해시켜 표준용액으로 하였다. 검액 및 표준액 각 10 μL씩을 TLC용 실리카겔 판에 점적한 후 benzene, acetone(4:1, v/v)을 전개용매로 하여 약 10 cm 전개한 후 박층판을 풍건하였다. 염화제2철(FeCl3) 시액을 고르게 뿌려 발색시킨 다음 110℃에서 5분간 가열하여 말톨을 확인하였다(18).
갈색도와 적색도는 Chang과 Chang(22)의 방법을 수정하여 측정하였다. 시료 5 g을 70% 에탄올 30 mL를 가하여 80℃에서 1시간 추출한 후 원심분리기를 사용하여 5,000×g 에서 10분간 원심분리한 상징액을 분광광도계(Libra S35, Biochrom Co., England)를 사용하여 420 nm(갈색도)와 520 nm(적색도)에서 측정한 흡광도를 비교하였다.
본 연구에서는 조직배양에 의해 생산된 산삼배양근을 홍삼화하여 부가가치를 향상시키고 새로운 식품소재의 개발을 목적으로 산삼배양근을 압출성형 하였다. 압출성형 산삼배양근의 일반성분, 조사포닌, 말톨, 산성다당체, 페놀성화합물 등의 화학적 성분과 갈색도, 적색도, 침출특성의 물리적 변화를 살펴보았다. 실험결과 주근의 함량이 높은 홍삼이 총당과 환원당 함량은 산삼배양근과 비교하여 높게 나타났으며, 압출성형 산삼배양근의 총당과 환원당은 증가하였다.
압출성형온도에 따른 압출성형 산삼배양근의 특성을 알아보기 위해 배럴온도는 110/110/80℃와 120/120/80℃(배럴 순서 1/2/3)로 조절하였다. 스크루 회전속도는 200 rpm, 수분함량은 25%, 원료 사입량은 100 g/min로 고정하였으며, 직경 1.
추출액에 증류수 50 mL를 가하여 분액여두에서 방치시킨 후 상층액과 하층액이 완전히 분리가 되면 상층액만 회수하여 감압농축 후 농축물에 에틸에테르 50 mL를 가하여 36℃에서 30분간 환류냉각 추출을 하였다. 에틸에테르 추출액을 갑압농축하고 105℃에서 30분 동안 건조시킨 후 조사포닌 함량을 측정하였다.
냉각된 반응액을 증류수와 혼합하여 50 mL로 정용한 후 550 nm 파장에서 흡광도를 측정(TU-1800 PC, Peneral, Japan)하였다. 환원당의 함량을 결정하기 위한 검량곡선은 글루코오스를 이용하여 작성하였다.
대상 데이터
산삼배양근은 (주)씨비엔바이오텍(충북 청원)에서 구입하여 사용하였다. 본 실험에 사용된 시약은 Sigma사에서 구입한 특급 분석시약을 사용하였다.
실험에 사용된 홍삼분말은 (주)동진제약(충남 금산)에서 구매한 4년근 홍삼분말(120 mesh 이하)을 이용하였다. 산삼배양근은 (주)씨비엔바이오텍(충북 청원)에서 구입하여 사용하였다. 본 실험에 사용된 시약은 Sigma사에서 구입한 특급 분석시약을 사용하였다.
산삼배양근을 압출성형하기 위하여 사용된 압출성형기는 자체 제작한 실험용 쌍축압출성형기(THK21T, Inchen Machinery Co., Korea)이며 압출성형기의 스크루 직경은 29.0 mm, 직경과 길이의 비(L/D ratio)는 25:1이며 스크루 배열은 Fig. 1과 같다.
실험에 사용된 홍삼분말은 (주)동진제약(충남 금산)에서 구매한 4년근 홍삼분말(120 mesh 이하)을 이용하였다. 산삼배양근은 (주)씨비엔바이오텍(충북 청원)에서 구입하여 사용하였다.
압출성형된 시료는 50℃에서 8시간 동안 열풍건조 하였으며, 건조된 시료는 분쇄하여 20 mesh 표준체(Testing sieve, Chung Gye Sang Gong Sa, Seoul, Korea)를 통과한 분말을 분석시료로 이용하였다.
이론/모형
산성다당체의 측정은 carbazole-sulfuric acid 방법(20,21) 을 사용하였다. 시료 5 g에 증류수를 가하여 50 mL로 정용한 후 80℃에서 1시간 추출하고, 4℃, 10,000 rpm으로 20분간 원심분리 하여 상등액 2 mL를 취해 8 mL 에탄올을 가하여 혼합한 후, 4℃ 10,000 rpm에서 10분간 원심분리하고 침전물을 증류수 2 mL에 용해시켰다.
산삼배양근의 갈색도와 적색도는 압출성형으로 증가하였으며, 배럴온도가 증가함에 따라 증가하였다. 갈색도를 기준으로 한 침출특성과 침출속도상수 역시 배럴온도가 증가함에 따라 증가를 확인할 수 있었다. 압출성형은 유효성분인 조사포닌 및 산성다당체 등을 향상시킬 뿐만 아니라 침출력을 향상시켜주므로 향후 고가의 산삼배양근을 더욱 효율적으로 가공할 수 있는 공정으로 확인되었다.
184)을 압출성형 하였을 때 증가하는 경향을 나타내었다. 갈색도와 적색도의 증가량은 배럴온도가 증가함에 따라 켜졌고, 배럴온도 120℃에서 갈색도가 2.204, 적색도가 0.523까지 증가함을 확인할 수 있었다. 배럴온도는 압출성형에서 갈변에 가장 큰 영향을 미치는 요인으로 볼 수 있다(31).
본 실험에서 압출성형의 산삼배양근의 산성다당체 함량의 증가는 압출성형공정에 의한 조직파괴로 인해 용출이 용이해지고, 세포벽과 같은 조직이 변화된 것이라는 Ha와 Ryu(10)의 연구결과와 일치하였다. 또한 산성다당체는 배럴온도가 증가함에 따라 증가하는 것으로 확인되었다.
말톨은 일반적으로 수삼이나 백삼에는 함유되지 않고, 홍삼에서만 확인되는 물질로 알려져 있으며 항산화 효과 및 노화 억제 효과가 있다고 밝혀진 비사포닌계 화합물이다(28). 박층크로마토그래피를 이용한 말톨의 정성분석 결과는 Fig. 2와 같고 본 실험에 사용된 홍삼에서는 말톨이 확인되었으나, 산삼배양근을 비롯한 110℃와 120℃에서 압출성형한 산삼배양근에서는 말톨을 확인할 수 없었다. Ha 등(9)은 수삼을 압출성형 하였을 때 모든 처리구에서 말톨 성분을 확인할 수 있었지만, 본 실험에서는 이와 다른 결과를 나타내었다.
실험결과 주근의 함량이 높은 홍삼이 총당과 환원당 함량은 산삼배양근과 비교하여 높게 나타났으며, 압출성형 산삼배양근의 총당과 환원당은 증가하였다. 반면 미세근으로 이루어진 산삼배양근의 총아미노산 함량이 주근으로 이루어진 홍삼과 비교하여 높게 측정되었으며, 압출성형 산삼배양근의 아미노산 함량은 다소 감소하는 경향을 나타내었다. 유효성분인 조사포닌 함량은 산삼배양근을 압출성형을 통하여 증가시킬 수 있음을 확인하였으며, 배럴온도 120℃에서 압출성형한 산삼배양근이 9.
95 μg/g으로 측정되었다. 본 결과에서는 페놀성 화합물은 압출성형을 하였을 때 50%가량 감소하였으며, 배럴온도의 증가에 따라 감소량 역시 증가하였다. 홍삼의 경우 104.
20 mg/g으로 측정되었다. 본 실험에서는 산삼배양근을 압출성형 하였을 때 총당의 함량이 증가함을 보였다. Jang과 Moon(24)은 인삼의 다당체가 홍삼 제조과정 중의 하나인 증숙에 의해 가용화되기 쉬운 상태로 되어 다른 인삼류보다 더 많이 추출되어 총당의 함량이 증가하는 것이라 보고하였다.
1373 min-1의 순서로 나타났다. 본 실험에서는 압출성형을 통하여 산삼배양근의 침출속도를 증가시킬 수 있었고, 배럴온도의 증가에 따라 침출속도가 증가함을 확인할 수 있었다. 압출성형 산삼배양근의 경우 팽화에 의한 기공이 형성과 전단력에 의한 세포벽의 파괴가 압출성형물 내부의 유효성분의 침출율 향상에 영향을 미친 것으로 판단된다.
압출성형 역시 홍삼 제조공정에 투입되는 열과 압력 등의 물리적인 작용이 가해지는 공정이기 때문에 압출성형하지 않은 산삼배양근보다 압출성형공정을 통한 산삼배양근의 총당 함량이 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 본 실험에서는 압출성형을 통하여 총당 함량이 증가하였으며, 배럴온도가 110℃에서 120℃로 증가함에 따라 증가량이 커짐을 확인할 수 있었다.
Ha와 Ryu(10)는 수삼을 압출성형 하였을 때 환원당 함량이 미세하게 증가하였다고 보고하였다. 본 실험에서도 압출성형을 통하여 환원당 함량이 미세하게 증가하였고, 이러한 원인은 압출성형에 의한 환원당 함량의 증가는 압출성형공정 중에 작용하는 열과 수분에 의한 전분의 호화와 스크루의 회전과 마찰열에 의한 전분사슬의 절단으로 인한 것으로 판단되며, 배럴온도가 증가하였을 때 환원당의 증가가 감소하는 것은 온도가 높아질수록 갈변화가 많이 진행되어 환원당의 소비에 따른 것으로 보인다.
페놀성화합물 함량은 압출성형을 통해 감소하였다. 산삼배양근의 갈색도와 적색도는 압출성형으로 증가하였으며, 배럴온도가 증가함에 따라 증가하였다. 갈색도를 기준으로 한 침출특성과 침출속도상수 역시 배럴온도가 증가함에 따라 증가를 확인할 수 있었다.
00 mg/g으로 증가하였다. 산삼배양근의 환원당 함량은 압출성형을 통하여 증가를 하였고, 배럴온도가 증가하였을 때 환원당 함량의 증가량이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. Ha와 Ryu(10)는 수삼을 압출성형 하였을 때 환원당 함량이 미세하게 증가하였다고 보고하였다.
압출성형 산삼배양근의 일반성분, 조사포닌, 말톨, 산성다당체, 페놀성화합물 등의 화학적 성분과 갈색도, 적색도, 침출특성의 물리적 변화를 살펴보았다. 실험결과 주근의 함량이 높은 홍삼이 총당과 환원당 함량은 산삼배양근과 비교하여 높게 나타났으며, 압출성형 산삼배양근의 총당과 환원당은 증가하였다. 반면 미세근으로 이루어진 산삼배양근의 총아미노산 함량이 주근으로 이루어진 홍삼과 비교하여 높게 측정되었으며, 압출성형 산삼배양근의 아미노산 함량은 다소 감소하는 경향을 나타내었다.
Jang과 Moon(24)은 인삼의 다당체가 홍삼 제조과정 중의 하나인 증숙에 의해 가용화되기 쉬운 상태로 되어 다른 인삼류보다 더 많이 추출되어 총당의 함량이 증가하는 것이라 보고하였다. 압출성형 역시 홍삼 제조공정에 투입되는 열과 압력 등의 물리적인 작용이 가해지는 공정이기 때문에 압출성형하지 않은 산삼배양근보다 압출성형공정을 통한 산삼배양근의 총당 함량이 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 본 실험에서는 압출성형을 통하여 총당 함량이 증가하였으며, 배럴온도가 110℃에서 120℃로 증가함에 따라 증가량이 커짐을 확인할 수 있었다.
갈색도를 기준으로 한 침출특성과 침출속도상수 역시 배럴온도가 증가함에 따라 증가를 확인할 수 있었다. 압출성형은 유효성분인 조사포닌 및 산성다당체 등을 향상시킬 뿐만 아니라 침출력을 향상시켜주므로 향후 고가의 산삼배양근을 더욱 효율적으로 가공할 수 있는 공정으로 확인되었다.
총아미노산은 홍삼이 산삼배양근 및 압출성형 배양근과 비교하여 낮게 측정되었다. 원료 산삼배양근의 아미노산 함량이 40.41±1.18 μg/g로 가장 높았으며 압출성형 후 산삼배양근의 총아미노산 함량은 감소함을 확인할 수 있었다. 또한 배럴온도가 110℃에서 120℃로 증가함에 따라 총아미노산 함량은 39.
반면 미세근으로 이루어진 산삼배양근의 총아미노산 함량이 주근으로 이루어진 홍삼과 비교하여 높게 측정되었으며, 압출성형 산삼배양근의 아미노산 함량은 다소 감소하는 경향을 나타내었다. 유효성분인 조사포닌 함량은 산삼배양근을 압출성형을 통하여 증가시킬 수 있음을 확인하였으며, 배럴온도 120℃에서 압출성형한 산삼배양근이 9.60% 가장 높게 측정되었다. 말톨은 홍삼에서만 확인되었으며, 산삼배양근의 경우 압출성형을 통해서도 말톨의 생성은 나타나지 않았다.
Jee 등(27)의 연구결과에 따르면 수분함량 25%, 배럴온도 155℃에서 압출성형한 인삼미삼의 조사포닌 함량이 72%까지 증가하였다. 이러한 결과와 비교하였을 때 본 연구에서도 압출성형을 통하여 산삼배양근의 조사포닌 함량이 증가함을 확인할 수 있었다. 이는 압출성형기 내부를 통과할 때 열에너지와 기계적 에너지에 의한 전단력과 압력을 받아 사포닌의 전환량이 증가된 것으로 판단되었다.
조사포닌 함량은 산삼배양근 7.99%, 110℃ 압출성형 산삼배양근 8.40%, 120℃ 압출성형 산삼배양근이 9.60%로 측정되어, 압출성형을 하였을 때 조사포닌 함량은 증가를 하였으며, 배럴온도가 증가함에 따라 조사포닌 함량의 증가량도 커졌다. Jee 등(27)의 연구결과에 따르면 수분함량 25%, 배럴온도 155℃에서 압출성형한 인삼미삼의 조사포닌 함량이 72%까지 증가하였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
산삼이란 무엇인가?
산삼은 깊은 산중에서 자생하는 야생인삼으로 천종, 지종, 인종, 장뇌로 분류한다. 천종, 지종, 인종은 야생의 인삼으로 조류가 종자를 먹고 배설하여 자연적으로 배양되며, 장뇌삼은 산삼종자를 산속에 뿌려 야생상태에서 인위적으로 재배한 것으로, 주로 그늘지고 습기가 많은 곳에서 잘 자란다(1).
산삼배양근의 생산과정은 어떻게 되는가?
구체적으로 산삼의 효능을 열거하기는 불가능하므로 산삼배양근의 연구결과를 근거로 하여 산삼의 효능을 추측할 수밖에 없는 실정이다(3). 산삼배양근의 생산과정은 천연산삼으로부터 조직을 분리하여 세포괴(callus)를 유도한 다음, 세포괴에서 뿌리가 자라나도록 부정근을 유도하고, 뿌리 중에서 건실한 것을 선별하여 다양한 생물반응기를 이용하여 45일가량 배양하여 수확하고 있다. 대체로 인삼보다 사포닌 함량이 높고 인삼에서 볼 수 없는 다양한 약리성분도 함유되어 있는 것으로 알려지고 있으므로 이를 이용한 다양한 제품개발이 시도되고 있다(1).
산삼배양근을 이용한 다양한 제품개발이 시도되고 있는 이유는 무엇인가?
산삼배양근의 생산과정은 천연산삼으로부터 조직을 분리하여 세포괴(callus)를 유도한 다음, 세포괴에서 뿌리가 자라나도록 부정근을 유도하고, 뿌리 중에서 건실한 것을 선별하여 다양한 생물반응기를 이용하여 45일가량 배양하여 수확하고 있다. 대체로 인삼보다 사포닌 함량이 높고 인삼에서 볼 수 없는 다양한 약리성분도 함유되어 있는 것으로 알려지고 있으므로 이를 이용한 다양한 제품개발이 시도되고 있다(1).
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