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문제 정의
- 본 연구의 목적은 인삼의 원형 그대로 팽화 시킬 수 있는 조건(수분함량, 압력)을- 찾아 풍미가 좋고 저장성을 높이는 새로운 인삼제품 개발에 기여하고, 팽화시킨 인삼의 유효성분 추출 수율 증가를 유도하여 고가 원료인 인삼농축액의 수율 증대 와이를 통한 기업의 원가 절감에 있다. 따라서 수삼을 수분 함량별로 제조한 다음 원형이 변하지 않는 팽화 인삼을 제조할 수 있는 최적의 압력조건을 찾아 팽화 인삼을 제조하고 각 조건별 시료의 추출수율, 조사포닌, ginsenoside 함량 변화를 관찰하였다.
제안 방법
- 추출물은 상기의 수포화 부탄올법에 의거하여 n-butanol 층으로 이행된 사포닌을 분리 농축시켜 조사포닌으로 하였다. Ginsenoside 함량은 조 사포닌을 메탄올에 용해한 후 Millipore filter(pore size 0.45 p.m) 로 여과한 후 HPLC를 이용하여 분석하였다. 본 연구에 사용된 HPLC 장비와 조건은 Table 1과 같다.
- 팽화인삼 5g에 60% ethanol 20배를 가한 뒤, 상온에서 교반하면서 2시간 동안 추출하였다. Kimble-filtering flask에 fiinnel을 장착하고 여과지 (Whatman No. 2)를 사용하여 추출물을 여과한 뒤 여과액을 ethanol추출물로 사용하고, 잔류물에 ethanol과 동일한 양의 증류수를 가한 뒤 7(TC의 water bath에서 2시간 동안 120rpm의 속도로 교반하면서 추출 하였다. 추출이 끝난 후 ethanol추출과 동일한 방법으로 여과하여 여과액을 열수 추출물로 하였다.
- 추출이 끝난 후 ethanol추출과 동일한 방법으로 여과하여 여과액을 열수 추출물로 하였다. 각각의 추출물을 섞어 이것을 총 추출물로 하고, 이것을 미리 항량된 수기에 넣어 45~50°C 의 수온에서 rotary vacuum evaporator(BOCHI rotavapor R- 124, BUCHI water bath B-481, Switzerland)를 사용하여 감압 농축하고, 105℃(3에서 2시간 건조 향량시킨 뒤 무게를 측정하여 처음 시료 무게에 대한 백분율로 추출효율을 계산하였다.
- 그리고 고온에 의한 인삼의 탄화를 최소화 하여 최적의 팽화 상태를 유지하기 위한 목적으로 건조한 인삼절편과 쌀을 l:4(w/w)의 비율로 혼합하였으며, 이것을 회전식 팽화기에 넣고 가열하였다. 게이지 압력이 5kg/ cm2에 도달했을 때 Skg/cm2으로 중간압을 한번 빼준 뒤, 다시 가열하여 압력이 7, 8, 9, lOkg/cm2^] 이르렀을 때, 팽 화기 의문을 개방하여 팽화를 유도하였다. 대조구로는 수분함량 3.
- 0%로 제조하였다. 그리고 고온에 의한 인삼의 탄화를 최소화 하여 최적의 팽화 상태를 유지하기 위한 목적으로 건조한 인삼절편과 쌀을 l:4(w/w)의 비율로 혼합하였으며, 이것을 회전식 팽화기에 넣고 가열하였다. 게이지 압력이 5kg/ cm2에 도달했을 때 Skg/cm2으로 중간압을 한번 빼준 뒤, 다시 가열하여 압력이 7, 8, 9, lOkg/cm2^] 이르렀을 때, 팽 화기 의문을 개방하여 팽화를 유도하였다.
- 통한 기업의 원가 절감에 있다. 따라서 수삼을 수분 함량별로 제조한 다음 원형이 변하지 않는 팽화 인삼을 제조할 수 있는 최적의 압력조건을 찾아 팽화 인삼을 제조하고 각 조건별 시료의 추출수율, 조사포닌, ginsenoside 함량 변화를 관찰하였다.
- 인삼 시료는 2005년 전북 진안에서 재배한 4년근 수삼을 한국인삼을 통해 구입하여 사용하였다. 수삼의 동체를 5 mm의 일정한 두께로 세절한 뒤 40°C 열풍건조기에서 건조시간을 달리하여 인삼 시료의 수분함량을 각각 4.0, 6.0, 8.0, 11.0%로 제조하였다. 그리고 고온에 의한 인삼의 탄화를 최소화 하여 최적의 팽화 상태를 유지하기 위한 목적으로 건조한 인삼절편과 쌀을 l:4(w/w)의 비율로 혼합하였으며, 이것을 회전식 팽화기에 넣고 가열하였다.
- 사포닌의 분리 및 정량은 Ultrasonic extraction을 이용하여 추출물을 제조하고, (2) 수포화 부탄올 추출법으로 사포닌을 분획 하였다. 인삼 시료 5 g에 70% 에탄올 50 m/을 가하여 Ultrasonic bath(ESW-2825B, e-science Inc., Korea)를 사용하여 15분간 총 3회 반복 추출하였다. 추출물을 3, 000 rpm에서 원심분리하여 상징액을 따로 분리하였으며, 침전물에 대해 위와 같은 과정을 3번 반복하였다.
- 추출물을 3, 000 rpm에서 원심분리하여 상징액을 따로 분리하였으며, 침전물에 대해 위와 같은 과정을 3번 반복하였다. 추출물은 상기의 수포화 부탄올법에 의거하여 n-butanol 층으로 이행된 사포닌을 분리 농축시켜 조사포닌으로 하였다. Ginsenoside 함량은 조 사포닌을 메탄올에 용해한 후 Millipore filter(pore size 0.
- 시료의 조사포닌 함량은 식품 공전에 따라 다음과 같은 방법으로 측정하였다. 팽화 인삼 20 g(dty weight basis)을상기의 추출과 동일한 조건에서 추출물을 제조한 뒤, 미리 항량을 시킨 빈 수기에 시료를 넣고 시료의 고형분이 65±l°Brix 가 되도록 농축하고, 수기의 무게를 측정하여 농축액의 양을 계산하였다. 농죽된 시료 1〜2 g을 증류수 60 ml에 녹여 분액 깔대기에 붓고 diethyl ether 60ml을 더한 다음 시료가 골고루 섞이도록 잘 흔들어준 후 물 층과 에테르층으로 분리 될 때까지 방치 시켰다.
대상 데이터
- 게이지 압력이 5kg/ cm2에 도달했을 때 Skg/cm2으로 중간압을 한번 빼준 뒤, 다시 가열하여 압력이 7, 8, 9, lOkg/cm2^] 이르렀을 때, 팽 화기 의문을 개방하여 팽화를 유도하였다. 대조구로는 수분함량 3.0% 의 건조 인삼을 사용하였다.
- 이것은 팽화처리에 의해 상당량 생성되는 당류 또는 일부 인삼 성분의 열분해산물로 비교적 극성이 낮은 물질로 판단되며, 이러한 결과는 실제 수포화부탄올법으로 사포닌 분석 시 부탄올층과 물층 경계 사이에 극성이 모호한 물질들이 혼합되어 emulsion층을 형성하였으며, 극성에 따른 층분리가 용이하지 않았던 것으로부터 확인할 수 있었다. 또한 본 실험에서 측정한 total ginsenoside는 7개의 표준시료를 사용하였고, 이들 중 대부분의 ginsenoside가 배당체 형태로 존재하는 ginsenoside이기 때문에 비배당체로 전이가 된 ginsenoside는 측정하지 않아 total ginsenoside가 감소한 것으로 생각된다.
- 팽화 인삼의 제조. 인삼 시료는 2005년 전북 진안에서 재배한 4년근 수삼을 한국인삼을 통해 구입하여 사용하였다. 수삼의 동체를 5 mm의 일정한 두께로 세절한 뒤 40°C 열풍건조기에서 건조시간을 달리하여 인삼 시료의 수분함량을 각각 4.
데이터처리
- 통계분석. 모든 실험은 2회 이상 반복 측정한 후 통계처리프로그램인 SAS(Statistical analysis program)을 이용하여 5% 유의 수준에서 평균값과 표준편차 그리고 Duncan's multiple range tests. 평균간의 다중비교를 실시하였다.
- 모든 실험은 2회 이상 반복 측정한 후 통계처리프로그램인 SAS(Statistical analysis program)을 이용하여 5% 유의 수준에서 평균값과 표준편차 그리고 Duncan's multiple range tests. 평균간의 다중비교를 실시하였다.
이론/모형
- Ginsenoside 함량 측정. 사포닌의 분리 및 정량은 Ultrasonic extraction을 이용하여 추출물을 제조하고, (2) 수포화 부탄올 추출법으로 사포닌을 분획 하였다. 인삼 시료 5 g에 70% 에탄올 50 m/을 가하여 Ultrasonic bath(ESW-2825B, e-science Inc.
성능/효과
- 효능 성분에 대한 과학적인 규명도 이루어져 이러한 인삼의 약리효과를 나타내는 성분들은 steroid 계통 사포닌인 ginsenoside류로서 ginsenoside Rbl, Rb2가 주요성분으로 알려져 있다.7) 비 사포닌 계열의 성분들도 항산화 작용과 각종 체내 대사물질을 관여되는 깃으로 밝혀졌고, 이러한 물질로는 anthocyanin 색소, 함질소 화합물 및 펩타이드, 페놀성(salicylic acid, vanillic acid), 폴리페놀들로 알려져 있다.8)
- 이것은 팽화에 의한 조직의 다공질화로 인해 추출용매의 침투용이성의 증가로 기인하는 것으로 생각된다. 그리고 팽화 압력 증가에 따라 추출수율 또한 증가하는 경향을 나타내었지만, 초기 수분함량에 따른 유의적인 차이는 관찰되지 않았다. 조사포닌 함량의 경우 대조군은 11.
- 팽화 처리 구의 경우 대조구와 비교하였을 때, major ginsenoside(ginsenoside- Rbl, Rb2, Rc, Rd, Re, Rgl)의 함량은 전반적으로 대조 구보다 증가하였으며 팽화 압력이 증가할수록 감소하는 경향을 나타냈다. 그리고 홍삼특유의 사포닌으로 알려진 Rg3의 경우 대조 구에서 검출되지 않았으나 팽화처리구에서는 발견되었으며, 그 함량은 팽화 압력의 상승에 따라 증가하는 경향을 나타내었다. Ginsenoside-Rg3는 C3에 glucosyl잔기 2개가 결합되어있는 형태의 PPD계열의 사포닌이며」°)기존 인삼에 함유되어있던 PPD 계열의 사포닌인 ginsenoside-Rbl, Rb2, Rc, Rd의 C20에 연결된 당들이 열에 의해 분해되어 떨어져 나감으로써 생성되는 것으로 판단된다.
- 기존 인삼에 함유되어있던 PPD계열의 사포닌의 C20 에 결합되어 있던 당이 열에 의해 분해되면서 생성되는 것으로 판단되며, ginsenoside-Rg3의 생성량은 팽화 압력이 증가함에 따라 유의적으로 증가하는 경향을 나타내었다. Ginsenoside-Rg3 를 제외한 나머지 기본 ginsenoside와 total ginsenoside 함량은 대조군에 비해 모두 증가하였지만, 팽화 압력이 증가함에 따라그 양이 감소하는 경향을 나타내었다.
- 또한 본 실험에서 측정한 total ginsenoside는 대부분의 배당체 형태의 ginsenoside이기 때문에 total ginsenoside가 감소한 것으로 생각된다. 따라서 본 연구 결과 인삼을 적절한 조건에서 팽화 처리하였을 경우 추출수율, 조사포닌 및 조사포닌 함량의 증진과 일부 ginsenoside의 변형을 확인할 수 있었다. 이 결과를 토대로 인삼 제품에 주로 사용되는 인삼 추출액의 제조 시 팽화 처리 인삼을 사용할 경우 추줄수율 증가로 경제성이 증진될 수 있을 것으로 판단된다.
- 팽화 전후의 가장 큰 차이점은 갈변과 부피 팽창으로 요약할 수 있다. 모든 팽화 처리구에서 갈변이 발생하였으며, 팽화 압력이 증가할수록 갈변의 정도가 증가함을 확인할 수 있었다. 이것은 인삼내의 당과 아미노산의 갈변 반응으로 인해 증가하는 것으로 생각되며, 윤 등”)의 보고에서와 같이 가열 온도와 가열시간이 증가할수록 갈색도가 증가하며, 또한 가용성고형분 함량과 갈색도는 가열시간보다는 가열온도에 더 많이 영향을 받는다라는 결과와도 일치하였다.
- 수분함량이 일정한 조건에서 팽화 압력이 증가함에 따라 추출 수율이 유의적으로 증가하였다. 하지만 팽화 압력이 일정한 조건에서 수분 함량 증가에 따른 유의적인 차이는 없었으며, 이로부터 팽화 인삼의 주줄 수율은 초기 수분함량 보다는 팽화 압력에 의한 영향이 더 크게 작용함을 알 수 있었다.
- 서로 다른 수분함량과 팽화 압력을 갖는 팽화 인삼시료에 대한 조사포닌 함량은 Table 3과 같다. 조 사포닌 함량 또한 추출 수율과 동일하게 모든 팽화 처리군에서 대조군에 비해 그 함량이 증가하는 경향을 나타내었다. 대조군의 조사포닌 함량은 11.
- 8 mg/g ginseng의 범위로 측정되었다. 조사포닌 함량 또한 추출 수율에서와 동일하게 팽화 압력 증가에 따라 유의적으로 증가하는 경향을 나타내었지만, 초기 수분함량에 따른 유의적인 차이는 관찰되지 않았다.
- 1%의 범위로 측정되었다. 즉 팽화 처리에 의해 추출 수율이 대조군에 대비하여 33〜65%까지 증가하였음을 관찰할 수 있었다. 이것은 팽화에 의한 조직의 다공질화로 인해 추출용내의 침두용이성이 증가하기 때문으로 판단된다.
- 팽화 압력이 증가할수록 갈변과 부피팽창의 정도는 증가하였지만, 수분함량에 따른 차이는 관찰되지 않았다. 추출수율측정 결과, 대조군은 37.6%, 팽화 인삼의 경우 50.0〜62.1 %의범위로 측정되었다. 이것은 팽화에 의한 조직의 다공질화로 인해 추출용매의 침투용이성의 증가로 기인하는 것으로 생각된다.
- 초기 수분함량과 팽화 압력에 따른 ginsenoside-Rbl, Rb2, Rc, Rd, Re, Rgl, Rg3와 total ginsengoside의 분석결과는 Table 4와 같다. 팽화 처리 구의 경우 대조구와 비교하였을 때, major ginsenoside(ginsenoside- Rbl, Rb2, Rc, Rd, Re, Rgl)의 함량은 전반적으로 대조 구보다 증가하였으며 팽화 압력이 증가할수록 감소하는 경향을 나타냈다. 그리고 홍삼특유의 사포닌으로 알려진 Rg3의 경우 대조 구에서 검출되지 않았으나 팽화처리구에서는 발견되었으며, 그 함량은 팽화 압력의 상승에 따라 증가하는 경향을 나타내었다.
- 팽화 처리 하지 않은 대조군(수분함량 3.0%)& 건조시키지않은 수삼에 비해 외관상 부피가 많이 감소하여 형태가 뒤틀렸음을 감지 할 수 있었다. 이에 반해 팽화 인삼 시료의 경우는 대조군과 비교하였을 때, 팽화 처리에 의해 팽윤이 일어나 조직이 커짐을 알 수 있었으며, 이는 팽화 압력이 증가할수록 그 정도가 증가하였다.
- 8 mg/g ginseng의 범위로 측정되었다. 팽화 처리에 의해 조 사포닌 함량이 대조군에 대비하여 78〜344%까지 증가함을 확인할 수 있었다. 이깃은 팽화 처리에 의해 인삼 조직이 팽화 과정을 거치면서 부피팽창에 따른 용내의 침두가 용이해지고, 배당체 형태의 사포닌에 결합되어 있는 일 부 당류가 팽화에 의해 분해되어 분자량이 작은 형태가 되어 조사포닌의 추 줄을 증가시키는 것으로 판단되며, 이는 후에 극성이 낮은 저분자량의 Ginsenoside"Rg3를 생성하는 기작의 뒷받침이 되어줄 것으로 사료된다.
- 수율이 유의적으로 증가하였다. 하지만 팽화 압력이 일정한 조건에서 수분 함량 증가에 따른 유의적인 차이는 없었으며, 이로부터 팽화 인삼의 주줄 수율은 초기 수분함량 보다는 팽화 압력에 의한 영향이 더 크게 작용함을 알 수 있었다.
후속연구
- 팽화 처리에 의해 조 사포닌 함량이 대조군에 대비하여 78〜344%까지 증가함을 확인할 수 있었다. 이깃은 팽화 처리에 의해 인삼 조직이 팽화 과정을 거치면서 부피팽창에 따른 용내의 침두가 용이해지고, 배당체 형태의 사포닌에 결합되어 있는 일 부 당류가 팽화에 의해 분해되어 분자량이 작은 형태가 되어 조사포닌의 추 줄을 증가시키는 것으로 판단되며, 이는 후에 극성이 낮은 저분자량의 Ginsenoside"Rg3를 생성하는 기작의 뒷받침이 되어줄 것으로 사료된다. 김 등⑷은 압줄성형공정을 통한 주줄수율과 조사 포닌 함량의 증가는 고온, 고압, 고전단력의 압출성형 조건에서 세포벽과 분자구조의 파괴에 따른 결합력의 약화와 수분흡수 의용 이성 때문이라 보고하였으며, 윤 등에 의하면 인삼을 세절하여 동결건조시킨 후 가열온도(130〜 19(TC)와 가열시간 (10-30 min)에 따른 성분변화를 관찰하였을 때 , 조사포닌의 함량은 160°C 및 가열시간 20 min일 때 64.
- 따라서 본 연구 결과 인삼을 적절한 조건에서 팽화 처리하였을 경우 추출수율, 조사포닌 및 조사포닌 함량의 증진과 일부 ginsenoside의 변형을 확인할 수 있었다. 이 결과를 토대로 인삼 제품에 주로 사용되는 인삼 추출액의 제조 시 팽화 처리 인삼을 사용할 경우 추줄수율 증가로 경제성이 증진될 수 있을 것으로 판단된다. 한편 인삼의 팽화처리에 의한 ginsenoside의 변형에 대한 연구분야에도 더 많은 연구가 진행되어야 할 것으로 생각된다.
- 이 결과를 토대로 인삼 제품에 주로 사용되는 인삼 추출액의 제조 시 팽화 처리 인삼을 사용할 경우 추줄수율 증가로 경제성이 증진될 수 있을 것으로 판단된다. 한편 인삼의 팽화처리에 의한 ginsenoside의 변형에 대한 연구분야에도 더 많은 연구가 진행되어야 할 것으로 생각된다.
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