본 연구에서는 홍삼 추출물 제조과정에서 추출 수율을 향상시킬 수 있는 효소를 선별하고 최적의 반응조건을 조사하였다. 상업용 단백질 분해효소 중 Alcalase가 단백질과 탄수화물 수율 향상에 효과적이었으며, 효소 사용량은 홍삼 중량의 2%, 반응 시간은 1.5시간이 적당하였다. 최적의 반응조건으로 홍삼을 Alcalase로 처리한 결과 대조구보다 고형분 수율은 45.1%에서 71.1%로 50% 이상, 총페놀 함량은 0.44%에서 0.80%로 80% 이상 증가하였으며, 항산화 활성은 대조군과 매우 유사하였다. 또한 진세노사이드 함량은 대조구의 1.48 mg/g에서 1.98 mg/g으로 30% 이상 증가하였다.
본 연구에서는 홍삼 추출물 제조과정에서 추출 수율을 향상시킬 수 있는 효소를 선별하고 최적의 반응조건을 조사하였다. 상업용 단백질 분해효소 중 Alcalase가 단백질과 탄수화물 수율 향상에 효과적이었으며, 효소 사용량은 홍삼 중량의 2%, 반응 시간은 1.5시간이 적당하였다. 최적의 반응조건으로 홍삼을 Alcalase로 처리한 결과 대조구보다 고형분 수율은 45.1%에서 71.1%로 50% 이상, 총페놀 함량은 0.44%에서 0.80%로 80% 이상 증가하였으며, 항산화 활성은 대조군과 매우 유사하였다. 또한 진세노사이드 함량은 대조구의 1.48 mg/g에서 1.98 mg/g으로 30% 이상 증가하였다.
In this study, proteolytic enzymatic treatment conditions for Korean red ginseng were examined to increase the extraction yield. Commercially available proteases were screened to obtain high protein and carbohydrate yield. The optimal dosage and reaction time for Alcalase, the chosen protease, were ...
In this study, proteolytic enzymatic treatment conditions for Korean red ginseng were examined to increase the extraction yield. Commercially available proteases were screened to obtain high protein and carbohydrate yield. The optimal dosage and reaction time for Alcalase, the chosen protease, were found to be 2.0% (w/w) and 1.5 h, respectively. Treatment with optimal conditions of Alcalase increased solid yield, total phenolic content and gensenosides content by 57.6, 81.8, and 33.8%, respectively, over levels in non-treated Korean red ginseng. Antioxidative activities evaluated by free radical scavenging activity, cation radical scavenging activity and reducing power were exactly similar between Alcalase-treated and non-treated extracts.
In this study, proteolytic enzymatic treatment conditions for Korean red ginseng were examined to increase the extraction yield. Commercially available proteases were screened to obtain high protein and carbohydrate yield. The optimal dosage and reaction time for Alcalase, the chosen protease, were found to be 2.0% (w/w) and 1.5 h, respectively. Treatment with optimal conditions of Alcalase increased solid yield, total phenolic content and gensenosides content by 57.6, 81.8, and 33.8%, respectively, over levels in non-treated Korean red ginseng. Antioxidative activities evaluated by free radical scavenging activity, cation radical scavenging activity and reducing power were exactly similar between Alcalase-treated and non-treated extracts.
따라서 본 연구에서는 홍삼 추출물의 제조에서 단백질 분해효소의 영향을 조사하였다. 상업용 단백질 분해효소 중 추출 수율을 향상시킬 수 있는 효소를 선별하고 최적의 반응조건을 조사하였다.
따라서 본 연구에서는 홍삼 추출물의 제조에서 단백질 분해효소의 영향을 조사하였다. 상업용 단백질 분해효소 중 추출 수율을 향상시킬 수 있는 효소를 선별하고 최적의 반응조건을 조사하였다. 또한 단백질 분해효소로 처리한 반응액의 진세노사이드 함량과 항산화 활성을 분석하여 효소를 처리하지 않은 조건과 비교함으로써 홍삼 추출물 제조에서 단백질 분해효소의 활용에 관한 기초적인 자료를 확보하고자 하였다.
상업용 단백질 분해효소 중 추출 수율을 향상시킬 수 있는 효소를 선별하고 최적의 반응조건을 조사하였다. 또한 단백질 분해효소로 처리한 반응액의 진세노사이드 함량과 항산화 활성을 분석하여 효소를 처리하지 않은 조건과 비교함으로써 홍삼 추출물 제조에서 단백질 분해효소의 활용에 관한 기초적인 자료를 확보하고자 하였다.
제안 방법
Alcalase의 최적 처리농도를 결정하기 위하여 홍삼 현탁액에 홍삼 중량의 0.5-4.0%로 효소를 첨가하여 50 oC에서 3시간 반응시키고 단백질과 탄수화물 수율의 변화를 조사하였다. 단백질과 탄수화물 수율은 효소 처리 농도 2.
Alcalase로 처리한 홍삼 분해물의 항산화 활성을 유리 및 양이온 라디칼 소거활성과 Fe3+ 이온을 환원력으로 측정하여 대조군과 비교하였다(Fig. 3). 고형분 농도에 따라 효소 분해물과 대조군의 항산화 활성이 매우 유사한 경향을 보였으며, 이는 효소처리로 고형분 수율이 증가됨과 동시에 총페놀 화합물의 수율도 증가하였기 때문이다.
실험에 사용된 홍삼은 건조한 6년근으로 우신산업(금산, 대한민국)에서 구입하여 500 μm 이하로 분쇄하여 사용하였으며, 상업용 단백질 분해효소인 Alcalase, Flavourzyme, Neutrase, Protamex는 Novozyme (Bagsvaerd, Denmark)의 제품을 구입하였다.
데이터처리
실험 결과는 평균과 표준편차로 나타내었고 SPSS 12.0 (SPSS Inc, Chicago, IL, USA)을 사용하여 t-test를 통하여 시료간 유의성(p <0.05)을 검정하였다.
이론/모형
효소 반응액의 단백질 함량은 bovine serum albumin을 표준물질로 하여 Lowry법으로[15], 총탄수화물 함량은 포도당을 표준물질로 하여 phenol-sulfuric acid법으로[16] 분석하였다. 단백질수율(protein yield, PY)과 탄수화물 수율(carbohydrate yield, CY)를 다음과 같이 계산하여 비교하였다[17].
효소 반응액의 진세노사이드 조성과 함량은 Yu 등의 방법[18]에 따라 효소 반응액을 Sep-Pak C18에 흡착시킨 후 메탄올로 용출시킨 다음 0.45 μm syringe filter로 여과하여 HPLC를 이용하여 분석하였다.
성능/효과
0%보다 50% 이상 향상된 결과를 보였다. 그러므로 홍삼 추출물 제조를 위한 단백질 분해효소로는 Alcalase가 효과적일 것으로 판단된다. 이러한 결과는 단백질 분해효소에 의하여 식물세포벽에 존재하는 peptidoglycan의 단백질 부분이 가수분해되어 단백질과 다당류의 용해도가 증가한다는 보고[23]와 홍삼박의 가용화를 위한 효소처리[17]와도 매우 유사하였다.
홍삼분말 10%(w/w)에 Alcalase의 최적 반응조건으로 처리한 반응액의 고형분 기준 수율은 71.1%로 대조구의 45.1%보다 50% 이상 증가하여 통계적으로도 유의한 결과를 보였다(Table 2). 이는 효소처리로 홍삼의 단백질과 탄수화물의 가용화에 기인하는 것이며, 인삼에 Bacillus polymyxa 기원의 protease를 처리한 경우 추출물 수율이 34.
0%라는 결과[24]와 비교하면 본 연구가 매우 효율적이었다. 또한 총페놀 화합물 함량을 측정한 결과, 고형분 수율의 향상과 동일하게 효소처리에 의하여 총페놀 함량도 대조구의 0.44%에서 0.80%로 크게 증가하였고 통계적으로도 유의하였다(Table 2). 식물 세포벽을 분해하는 효소의 사용으로 폴리페놀화합물의 추출이 향상[25]되지만 홍삼의 경우에는 탄수화물 분해효소에 의하여 폴리페놀 함량이 유의적으로 증가하지 않는다는 보고[26,27]도 있다.
5시간 반응시킨 효소 반응액의 진세노사이드 함량과 조성을 대조구와 비교하였다(Table 2). 효소처리에 의하여 Protopanaxatriol 진세노사이드는 0.58 mg/g에서 0.69 mg/g으로, protopanaxadiol 진세노사이드는 0.90 mg/g에서 1.29 mg/g으로 증가하여 protopanaxadiol계의 증가 정도가 높았으며, 총 진세노사이드 함량은 대조구의 1.48 mg/g에서 1.98 mg/g으로 30% 이상 증가하였다. 또한 Rb1과 Rg1이 중요한 진세노사이드로 ginsenoside βglucosidase를 이용한 홍삼 추출물[29]에서와 동일한 경향이었다.
후속연구
홍삼 추출물의 총 탄수화물 함량 증가로 나타나는 홍삼 탄수화물의 가수분해는 진세노사이드와 같은 유효성분의 추출을 향상시킨다는 기존의 보고[26,30]와 같이 본 연구에서도 단백질 분해효소의 처리는 단백질뿐만 아니라 탄수화물의 가용화를 증가시켜(탄수화물 수율 증가로 나타남) 진세노사이드의 추출 향상에 기여하는 것으로 판단된다. 따라서 본 연구 결과는 단백질분해효소의 사용이 홍삼 추출물의 수율, 총페놀 화합물 및 진세노사이드 추출을 향상시킬 수 있음을 제시하므로 효율적인 홍삼 추출물 제조를 위하여 물이나 주정을 이용한 기존의 추출공정뿐만 아니라 온도와 압력을 이용한 새로운 추출 공정[11,12]에서도 본 연구의 결과를 활용할 수 있을 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
인삼(Panax ginseng C. A. Meyer)은 무엇인가?
A. Meyer)은 오랫동안 신진대사를 개선하고 질병을 예방,치료하기 위하여 사용되고 있는 생약제이며, 인삼에 함유된 주요한 유효성분으로는 진세노사이드를 통칭하는 인삼 사포닌과 비사포닌계 화합물로 산성 다당체, 폴리아세틸렌, 알칼로이드, 페놀성 화합물, 펩타이드 등이 보고되어 있다[1]. 인삼의 약리효능은 대사질환 개선, 간보호, 기억력 개선, 갱년기 질환 및 심혈관 질환 개선, 항산화, 항암, 항염증, 항바이러스, 면역기능 조절 등이 알려져 있다[2,3].
건강기능식품 시장에서 홍삼제품 수요가 지속적으로 증가하고 있는 이유는?
인삼은 가공방법에 따라 모든 인삼의 원료로 원형 그대로 유통되는 수삼, 저장과 유통을 위하여 수삼을 열풍 건조시킨 백삼과 수증기 등으로 쪄서 익힌 후 건조시킨 홍삼으로 구분된다. 홍삼은 제조과정에서 가열에 의하여 당과 아미노산 간의 Maillard반응에 의한 갈변 반응과 같은 화학반응으로 새로운 성분이, 특히 사포닌의 구조적인 변화로 진세노사이드 Rg2, Rg3, Rh1, Rh2와 같은 홍삼 특유의 사포닌이 생성되며[4,5], 이러한 성분의 변화가 항산화, 항암, 항고혈압 등의 약리 효능 증가에 기여하는 것으로 밝혀졌다[6,7]. 따라서 인삼 가공품 중 홍삼제품은 건강기능식품시장에서 수요가 지속적으로 증가하고 있으며, 홍삼제품은 홍삼 추출물을 주원료로 다른 부원료와 혼합하여 가공하므로 홍삼 추출물에 대한 관심과 수요도 따라서 높아지고 있다.
인삼(Panax ginseng C. A. Meyer)에 주로 함유된 유효성분으로 무엇이 있는가?
A. Meyer)은 오랫동안 신진대사를 개선하고 질병을 예방,치료하기 위하여 사용되고 있는 생약제이며, 인삼에 함유된 주요한 유효성분으로는 진세노사이드를 통칭하는 인삼 사포닌과 비사포닌계 화합물로 산성 다당체, 폴리아세틸렌, 알칼로이드, 페놀성 화합물, 펩타이드 등이 보고되어 있다[1]. 인삼의 약리효능은 대사질환 개선, 간보호, 기억력 개선, 갱년기 질환 및 심혈관 질환 개선, 항산화, 항암, 항염증, 항바이러스, 면역기능 조절 등이 알려져 있다[2,3].
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