보고서 정보
주관연구기관 |
한국식품연구원 Korea Food Research Institute |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2010-12 |
과제시작연도 |
2010 |
주관부처 |
산업통상자원부 Ministry of Trade, Industry and Energy |
등록번호 |
TRKO201500002017 |
과제고유번호 |
1415110693 |
사업명 |
한국식품연구원연구운영비지원 |
DB 구축일자 |
2015-05-09
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201500002017 |
초록
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Ⅳ. 연구개발 결과
○ 인삼 폴리페놀 강화 기술 개발
- 수삼을 UV 처리하여 홍삼을 제조한 결과 수율은 일반 홍삼(대조군)이 27.4%, UV 처리 홍삼이 28.8%로 유의적 차이는 없음
- 결합형태별 페놀산 함량은 수삼의 경우 에스테르형(64 mg%)>유리형(55 mg%)> 결합형(51 mg%) 순이었으며, 대조군의 경우도 에스테르형(110 mg%)>유리형(74mg%)>결합형(37 mg%) 순이었으며, UV 처리 홍삼의 경우는 유리형(90 mg%) 함량이 가장 높았으며, 에스테르형(73 mg%), 결합형(35 m
Ⅳ. 연구개발 결과
○ 인삼 폴리페놀 강화 기술 개발
- 수삼을 UV 처리하여 홍삼을 제조한 결과 수율은 일반 홍삼(대조군)이 27.4%, UV 처리 홍삼이 28.8%로 유의적 차이는 없음
- 결합형태별 페놀산 함량은 수삼의 경우 에스테르형(64 mg%)>유리형(55 mg%)> 결합형(51 mg%) 순이었으며, 대조군의 경우도 에스테르형(110 mg%)>유리형(74mg%)>결합형(37 mg%) 순이었으며, UV 처리 홍삼의 경우는 유리형(90 mg%) 함량이 가장 높았으며, 에스테르형(73 mg%), 결합형(35 mg%) 순으로 나타남
- 개별 페놀산을 HPLC로 정량한 결과 ferulic acid를 비롯하여 8개의 페놀산 peak를 확인하였으며, UV 처리 홍삼의 경우 유리형의 경우 ρ-hydroxybenzoic acid(17.8 mg%)가 주요 페놀산으로 전체 함량 중 75%를 차지하였으며, 에스테르형의 경우 salicylic acid(19.49 mg%), 결합형의 경우 gentisic acid(221.25 mg%)가 주된 페놀산으로 확인 됨
- UV 처리 홍삼의 경우 유리형이 23.76 mg%, 에스테르형이 26.18 mg%, 결합형이 280.88 mg%로 결합형의 함량이 가장 높았으며, 전체 페놀산의 함량은 330.82 mg%로 일반 홍삼(250.22 mg%)에 비하여 1.3배 정도 높은 함량을 나타냄
- 홍삼의 특이 성분이 maltol 함량을 분석한 결과 일반 홍삼이 2.68 mg%, UV 처리 홍삼이 2.80 mg%로 유의적인 차이는 없음
- UV 처리 홍삼의 ROS 소거활성을 측정한 결과 DPPH, hydroxyl radical 소거능은 일반 홍삼과 비교하여 차이가 없었으나, hydrogen peroxide 소거활성은 UV 처리 홍삼에서 다소 높은 활성을 나타냄
○ 인삼을 이용한 에너지 부스팅 인삼커피 개발
- 백삼엑기스 코팅처리(5°brix, 20°brix)에 의한 인삼커피의 품질 특성을 살펴본 결과 인삼커피의 조사포닌 함량은 대조구인 원두커피의 경우 8.29%, 5°brix백삼엑기스로 코팅한 인삼커피는 8.74%, 20°brix 인삼커피는 8.93%이었다. 인삼커피의ginsenoside의 함량은 백삼엑기스를 5°brix로 코팅한 인삼커피가 0.3 mg/g, 백삼엑기스를 20°brix로 코팅한 인삼커피가 0.6 mg/g의 사포닌을 함유하였다. 인삼커피의 주요 진세노사이드 함량 변화를 살펴본 결과 백삼 코팅 용액의 농도가 높을수록 ginsenoside Rg1, Rg2, Rb1, Rb2, Rh1, Rg3 등의 함량이 증가하였고, 인삼커피의 총당과 산성다당체 함량은 백삼엑기스 코팅액의 농도가 높아질수록 증가하는 경향을 보였다.
- 원두에 인삼엑기스를 코팅하여 제조한 인삼커피의 관능평가 결과 인삼의 코팅 농도에 따라 인삼의 맛과 향을 일정부분 인지는 하지만 인삼커피의 기호도에는 큰 영향을 미치지 않았다.
- 인삼커피의 기호도를 높이기 위한 방법으로 과실엑기스 (오미자, 감귤, 매실, 포도, 사과, 딸기, 복숭아, 오미자, 녹차, 홍차, 솔잎)를 혼합 코팅하여 제조한 인삼 커피의 경우 솔잎엑기스를 혼합하여 코팅한 인삼커피의 기호도가 가장 높게 평가되었다.
- 백삼추출액, 홍삼추출액, 화기삼추출액의 첨가량을 3%, 6% 및 9%로 결정하고 HPMC를 혼합하여 제조한 인삼코팅액을 사용하여 콜롬비아산, 브라질산, 인도네시아산 원두에 각각 코팅하여 기호도와 기능성이 높은 인삼커피를 제조하였다.
- 제조한 인삼커피의 특성을 살펴본 결과 백삼코팅커피는 인도네시아 만델린 원두에 백삼추출물을 3% 코팅한 커피, 화기삼커피는 콜롬비아 수프리모 원두에 화기삼추출물을 3% 코팅한 커피, 홍삼커피는 콜롬비아 수프리모 원두에 홍삼추출물을 6% 코팅한 커피의 전체적인 기호도가 가장 높은 것으로 나타났다.
- 인삼커피의 ginsenoside 함량은 3%로 코팅한 백삼커피가 3.47 mg/g, 6%로 코팅한 홍삼커피가 3.74 mg/g, 3%로 코팅한 화기삼커피가 7.39 mg/g의 사포닌을 함유하는 것으로 나타났다. 인삼커피의 총당과 산성다당체 총페놀 함량은 인삼엑기스 코팅액의 농도가 높아질수록 증가하였다.
- 인삼커피의 관능평가 결과 콜롬비아 수프리모 원두에 홍삼엑기스를 6% 코팅처리한 커피가 향, 맛, 종합적 기호도 등 전반적으로 기호성이 높게 나타났다. 인삼커피의 강도검사 있어서는 커피향은 유의적인 차이를 나타내지 않았지만, 커피맛에 있어서 콜롬비아 수프리모 원두에 홍삼엑기스를 6% 코팅처리한 커피가 유의적으로 높게 나타났다.
- 인삼커피는 커피원두에 비하여 hydrogen peroxide로 인한 L6 근육세포사멸 및 ATP 생성량 감소를 효과적으로 억제하였다. 따라서 인삼커피 섭취시 과격한 운동으로 인해 급격하게 증가된 활성산소에 의한 근육세포의 손상을 효과적으로 방어할 수 있을 것으로 기대된다. 그러나 DPPH 및 ABTS 등의 radical 소거기능 및 SOD 및 catalase 유사활성은 인삼커피와 커피원두와의 차이가 나타나지 않아 인삼커피의 근육세포 보호효과는 직접적인 free radical 제거가 아닌 세포생리 및 세포내 신호전달 등에 미치는 영향에 의한 것으로 추측된다.
- 커피 및 인삼커피 투여 2 주후의 몸무게의 변화량은 운동을 실시하지 않은 군이 2.3 g 늘어나 가장 큰 폭으로 증가하였으며 나머지 운동을 실시한 3그룹의 몸무게 증가량은 0.6 ~ 1.4 g 으로 차이가 크지 않았으나 홍삼커피 투여군이 0.6 g으로 가장 낮았다. treadmill 주행시간은 인삼커피와 커피투여군 모두 증류수 투여군에 비하여 증가하였다. 혈액 분석결과 운동군에서 비운동군에 비하여 GOT, GPT, creatinine, LDH, lactate 농도가 모두 증가하였다. 커피투여군의 경우 GOT, creatine, lactate 량을 운동군에 비하여 감소시켰고 홍삼커피 투여군은 creatine, lactate 량을 운동군에 비하여 감소시켰으며 특히 creatinine이 크게 감소하였다.
○ 고려인삼을 이용한 인삼발효주 개발
1. 단발효법에 의한 인삼주의 제조
- 당침법에 의한 주류(기타주류)의 제조 : 인삼은 자체 당이 없고 조직이 단단한 식물약재로 단발효법에 직접 이용하기에는 어려움이 있다. 따라서 당침액을 만들어 인삼주 제조에 사용하였다. 원료삼을 세척, 절단한 후 고과당을 중량 대비 1:1로 첨가하여 1개월간 당침을 실시하고, 당침액을 26°brix로 조정한 후 건조효모인 Saccharomyces cerevisiae를 접종하여 25℃에서 발효를 진행시켜 제조하였다.
- 인삼을 이용한 와인(과실주)의 제조 : 인삼주 고유의 색택을 유지하면서 향미가 부여된 인삼와인을 제조하기 위하여 청포도를 기본 당질원료로 인삼을 첨가한 주류를 제조하였다. 포도를 파쇄한 후 보당을 통해 26°brix로 조정하고 인삼을 당질 원료 중량대비 50%가 되도록 첨가한 다음 아황산염을 150ppm, 2시간 처리하고 건조효모인 Saccharomyces cerevisiae를 접종하여 25℃에서 발효를 진행시켜 제조하였다.
2. 단행복발효법에 의한 인삼발효주의 제조
- 무증자 발효에 의한 주류의 제조 : 인삼전분으로는 부족한 당화원을 보충해주기 위하여 전분질 원료인 쌀을 인삼과 함께 당화에 이용하였다. 쌀을 씻어서 인삼과 함께 분쇄하고 당화효소(생전분분해효소)를 처리하여 당화한 후 건조효모인 Saccharomyces cerevisiae를 접종하여 25℃에서 발효를 진행시켜 제조하였다.
- 증자 발효에 의한 주류의 제조 : 인삼전분에 대한 보충 당화원으로 백미를 증자하여 인삼과 함께 당화를 실시하였다. 당화는 식혜 제조법을 일부 변형하여 전분질원료 대비 100%가 되도록 인삼을 첨가하여 엿기름으로 인삼-쌀 식혜를 제조한 후 26°brix로 조정하고 건조효모인 Saccharomyces cerevisiae를 접종하여 25℃에서 발효를 진행시켜 제조하였다.
3. 인삼발효주 제조 공정 개발
인삼발효주의 청징을 위해 발효가 종료된 술덧을 제성기를 통해 인삼박을 분리하고 1차 압착여과 한 후 2차 가압여과는 탁도와 여과수율에서 우수한 규조토를 여과조제로 하여 여과하였다. 제품의 안전성 확보와 유통기간의 증진을 위한 살균은 살균효과와 기호도 측면에서 68℃에서 1분간의 머무름 시간을 주는 것으로 결정하였다.
○ 국내산 인삼제품의 표준 품질 특성 구명
- 국내산 시판 인삼 제품류 백삼(곡삼, 직삼) 및 저년근 홍삼제품(4년근)을 수집하여 동체중량, 동체길이, 뇌두길이, 지근길이, 동체직경 및 표면색도 등의 외형적 품질 특성과 수분, 가용성 총당, 산성다당체, 조사포닌, 페놀성 화합물 등의 이화학적 성분 특성을 조사하고 최대, 최소치, 평균 및 표준편차, 변화량 계수 값 등 통계적인 자료를 확보하였으며 2007년, 2008년 수집한 시료의 분석치와 함께 통계처리하여 국내산 인삼제품의 표준 품질 특성안을 도출하였다.
- 곡삼 30, 50편급의 경우 동체직경 1.44~1.55 cm, 뇌두길이 0.84~0.91 cm, 동체길이 5.87~6.19 cm, 동체무게 7.91~9.04 g의 외형특성을 나타내었으며 표면색도의 경우 밝기(L) 74.16~75.98, 적색도(a) 2.51~2.85, 황색도 24.76~26.26 이었다. 피부 직삼5년근 15, 25편의 경우, 동체직경 1.78~1.90 cm, 뇌두길이 1.26~1.35 cm, 동체길이 12.89~13.63 cm, 지근길이 6.52~7.15 cm, 동체무게 15.17~17.624 g의 외형특성을 나타내었다. 표면색도의 경우 밝기(L) 68.44~70.10, 적색도(a) 3.88~4.40, 황색도 27.48~29.29 이었다.
- 동일한 방법으로 곡삼과 직삼의 이화학적 특성을 살펴본 결과는 아래와 같다.
- 전체적으로 수분과 페놀함량, 표면색도 등 일부 성분을 제외하고 대부분의 분석 항목에서 개체별, 편급별 품질차이가 매우 크게 나타났다. 특히 외형특성의 경우 편급별 차이가 뚜렷하게 나타나 곡삼 30, 50편 또는 직삼 15, 25 편을 함께 분석하여 표준품질 특성안을 도출하는 것이 어려울 것으로 판단되었으며 각 편급 표준품질 특성치를 설정하거나 또한 전체적인 최대, 최소값을 기준으로 한 표준품질 기준 설정이 검토되어야 할 것으로 판단되었다.
○ 인삼(人蔘)분야 WEB기반 정보 활용시스템 구축
- 인삼관련 연구자 및 개발자들의 관련 연구개발 및 산업분야의 발전 및 활성화에 기여하기 위한 공익적 연구로 인삼분야 학술논문 및 특허, 성분화합물 정보 등 관련 정보를 체계화이고 시스템화된 지식정보 DB로 구축하고 이를 활용 가능한 웹 기반 정보활용시스템을 구축하였다.
- 인삼정보시스템 DB 현황
- Web 기반 인삼정보시스템
Abstract
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Ⅲ. Results and conclusion
○ Development of ginseng polyphenol fortifying technique
This study was conducted to investigate the contents of th total phenolic compounds, DPPH and Hydroxy radical scavenging activities of phenolic acid fractions of ginseng, UV ginseng, red ginseng and UV red ginse
Ⅲ. Results and conclusion
○ Development of ginseng polyphenol fortifying technique
This study was conducted to investigate the contents of th total phenolic compounds, DPPH and Hydroxy radical scavenging activities of phenolic acid fractions of ginseng, UV ginseng, red ginseng and UV red ginseng. Phenolic compound are very important for plants due to the scavenging ability of their hydroxyl group. The highest total phenolic amounts were present in the UV red ginseng (0.492%), followed by the red ginseng (0.463%). Phenolic acids of ginseng, UV ginseng, red ginseng and UV red ginseng were extracted and fractionated into free, esterified and insoluble-bound form. Total phenolic compounds in different forms of UV ginseng extracts were 0.017% (free form), 0.015% (esterified form) and 0.004 (insoluble-bound form), respectively. The free radical-scavenger activity of the ginseng, UV ginseng, red ginseng and UV red ginseng was evaluated by reacting concentrations of the methanol extracts and phenolic acid fractions with DPPH. The ability of a sample to reduce DPPH absorbance is indicative of tis capacity to scavenge free radicals. At 10 mg/mL tested, the UV red ginseng methanol extracts had the highest scavenging activity was 69.45±2.24. At 20 mg/mL, the esterified form of phenolic acid fractions had activities (from highest to lowest) of 94.64±0.27 (UV ginseng), 93.19±0.33 (UV red ginseng), 92.55±0.40 (red ginseng) and 91.07±1.24 (ginseng). The ginseng, UV ginseng, red ginseng and UV red ginseng methanol extracts were not affected in Hydroxy radical scavenging.
We studied its effects on sodium nitroprusside (SNP) cytotoxicity in HepG2 cells. To study whether methanol extract and phenolic acid fractions of ginseng, UV ginseng, red ginseng and UV red ginseng inhibited NO-induced cell death, HepG2 cells were preincubated for 24 hr with 10 μg/mL methanol extracts and phenolic acid fractions followed by 24-hr exposure to 4 mM SNP (exogenous NO donor). No-induced cytotoxicity was inhibited by pretreatment of extracts and phenolic acid fractions, as assessed by mitochondrial dehydrogenase actiity (MTT assay). Exposure to 4 mM SNP alone for 24 h caused about a 35% loss of cell viability. The methanol extracts of ginseng, UV ginseng, red ginseng and UV red ginseng 10 μg/mL provided significant protection against nitrosative cytotoxicity.
This study was conducted to develop an ultraviolet(UV) rays for measurement of ginseng. The quality of ginseng and UV ginseng was evaluated during storage at 4℃ for 14 days. The surface chromaticity of ginseng and UV ginseng during storage at 4℃ was not affected browning reaction. The ginseng and UV ginseng showed the least change in hardness.
Total microorganism of ginseng and UV ginseng were initially 4.8 log CFU/ea and increased in number during storage, but never exceeded 6 log CFU/ea. The coliform group of ginseng and UV ginseng was over 105 CFU/log after storage for 14 days. Changes in yeast and molds levels paralleled those of coliform group.
We have identified Rg3 as a major ginsenoside in fermented ginseng extract that stimulates myogenesis in a dose-dependent manner by upregulating mRNAs of a myogenic transcription factors and a marker gene for mature myotubes. We also found that Rb1 and Rg3 ginsenosides exerted anti-diabetic effects through a mechanism that involves activation of PPARg, a clinical target for the thiazolidinedione class of anti-diabetic drugs.
We found that polyphenol-enriched ginseng extract (PEGE) had the strongest antioxidant activity compared with control ginseng extract and red ginseng extract. Thus, PEGE supplementation has a strong potential not only to prevent the oxidative stress-mediated muscle damage, but also help recover and repair damaged muscles.
○ Development of energy boosting ginseng coffee by using the ginseng extract
We examined the quality characteristics of ginseng coffee treated by different concentrations (5°brix, 20°brix) of white ginseng extract. In creasing the coating concentration of white ginseng extract was associated with higher color values (a, b value).
Crude saponin contents extracted from coffee bean (control), WGC-1 (ginseng coffee coated with 5°brix white ginseng extract), WGC-2 (ginseng coffee coated with 20°brix white ginseng extract) ranged at 8.29%, 8.74% and 8.93%, respectively. Total ginsenoside contents of WGC-1 (ginseng coffee coated with ginseng extract) were 0.3 mg/g and 0.6 mg/g respectively. In the case of major ginsenosides, the contents of ginsenoside Rg1, Rg2, Rb1, Rb2, Rh1, Rg3 increased according to the coating concentration of white ginseng extract.
Contents of total sugar and acidic polysaccharide increased according to the concentration of white ginseng extract.
The purpose of this study was to investigate the instrumental and sensory characteristics of ginseng coffee with different ratios of the ingredient: type of coffee bean(Colombia, Brazil, Indonesia) and type of ginseng extract(White ginseng extract, Red ginseng extract, America ginseng extract) and concentration of ginseng extract(3, 6, 9 w/v%) containing HPMC.
The optimal condition of White ginseng coffee, Red ginseng coffee, America ginseng coffee were 3% IWGC(Indonesia coffee bean coated with 3% white ginseng extract), 6% CRGC(Colombia coffee bean coated with 6% red ginseng extract) and 3% CAGC(Colombia coffee bean coated with 3% america ginseng extract), respectively.
Total ginsenoside contents of white ginseng coffee(IWGC 3 w/v%), red ginseng coffee(CRGC 6 w/v%), America ginseng coffee(CAGC 3 w/v%) were 3.47 mg/g, 3.74 mg/g and 7.39 mg/g, respectively. Contents of total sugar and acidic polysaccharide, total phenolic compound increased according to the concentration of ginseng extract.
In the consumer sensory evaluation, in terms of flavor and taste and overall preference, CRGC(6 w/v%) had significantly higher scores than other sample. In the intensity sensory evaluation coffee flavor was not significantly different among CRGC(6 w/v%), IWGC(3 w/v%), CAGC. In terms of coffee taste, CRGC(6 w/v%) had significantly higher scores than other sample. In terms of ginseng flavor and ginseng taste, CAGC(3 w/v%) had significantly higher scores than other sample.
This study investigated the antioxidant effects of ginseng coffee in L6 muscle cells. Ginseng coffee was prepared by coating and digesting coffee beans with ginseng concentrate. The ginseng coffee water extract potently protected against hydrogen peroxide-induced L6 cell death and adenosine triphosphate reduction in a dose-dependent manner; in fact, these cytoprotective effects were significantly greater than those of normal coffee. However, ginseng coffee did not exhibit significant radical scavenging or catalase-like activity. These results suggest that ginseng coffee might act as a cytoprotective agent in muscles, but that the protective effects are not due to a direct radical-reduction property but rather to another intracellular signaling factor.
The gain of body weight after two weeks experiment was highest in the no exercise group with 2.3 g. Ginseng coffee treatment group show lower weight gain compared to the other groups. Moreover, coffee and ginseng coffee effectively increased running time on treadmill compared to control group. In the result of blood analysis, the concentration of GOT, GPT, creatinine, LDH, lactate were increased by treadmill running. GOT, creatinine, lactate contents were decreased in coffee treatment group, creatinine, lactate contents were reduced in ginseng coffee group. Especially, ginseng coffee could more significantly decreased the creatinine level.
○ Development of ginseng wine by using Korean ginseng
To develop a new Ginseng wine by using Korean ginseng, various fermentation methods such as with sugar, grape, cooked rice and uncooked rice were studied.
Other liquor type : The Optimal conditions for alcohol fermentation were ginseng(50%), fructose-syrup(75°brix, 50%) by Saccharomyces cerevisiae at 25℃ for 15 days. Wine type : The Optimal conditions for alcohol fermentation were ginseng(50%), grape(50%) by Saccharomyces cerevisiae at 25℃ for 5 days. Yakju type : The Optimal conditions for alcohol fermentation were ginseng(50%), cooked or uncooked rice(50%) and nuruk by Saccharomyces cerevisiae at 25℃ for 5 days.
○ Establishment of qualities standards draft for domestic ginseng products.
To establish the quality standards of Korean ginseng products, we collected samples of white ginseng (both curved and straight) and red ginseng (4 years old). And then, we investigated appearance (weight, total length, head length, rootlet length, diameter and surface color) and physicochemical features (water, total sugars, acidic polysaccharides, total phenolic compound, crude saponin and major ginsenosides) to obtain the statistics data such as maximum value, minimum value, average value, standard deviation (SD), and coefficient variance (CV). Through the statistical data based on all samples collected in the years of 2007~2010, the quality standards of Korean ginseng products were drawn.
The appearance features for curved white ginseng (30, 50 piece) were as follows: diameter of 1.44~1.55 cm; head length of 0.84~0.91 cm; total length of 5.87~6.19 cm; weight of 7.91~9.04 g; brightness (L) of 74.16~75.98; redness (a) of 2.51~2.85; yellowness (b) of 24.76~26.26. In the case of 5-year-old straight white ginseng (15, 25 piece), the appearance features were as follows: diameter of 1.78~1.90 cm, head length of 1.26~1.35 cm, total length of 12.89~13.63 cm, rootlet length of 6.52~7.15 cm, weight of 15.17~17.62 g, brightness (L) of 74.16~75.98; redness (a) of 2.51~2.85, yellowness (b) of 24.76~26.26.
The physicochemical properties of curved and straight white ginseng products are presented in the table below.
Overall, the difference between maximum and minimum values in the majority of the tested properties were very high excepts for moisture, total phenolic compound content and surface color. Explaining the appearance features, there were significant differences depending on the types and pieces of ginseng. Since it seems to be difficult to establish the standard quality guidelines through the analysis of different types and pieces of ginseng; i.e, curved 30, 50 pieces and straight 15, 25 pieces, it is determined that we need to make the standard quality specifications or the standard quality guidelines that are based on the overall maximum and minimum values.
○ Development of a Web based information service system for Korean ginseng
For contributing to the advancement in fields of ginseng research and industries, web based information system(www.kginseng.re.kr) for Korean ginsneg was constructed, following by collection and re-modeling of informations on ginseng researches, patents, standards, regulations, major components for ginseng and so on.
Data base(DB) status for ginseng, constructed since 2007 was as follows;
Web based ginseng information system was as follows;
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