KR100789737B1

KR100789737B1 - 케나프 차 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR100789737B1
Application number: KR1020060067602A
Authority: KR
Inventors: 조동하; 김명조; 진쳉유; 류승원; 유창연; 이범구; 이완; 강위수
Original assignee: 강원대학교산학협력단
Priority date: 2006-04-27
Filing date: 2006-07-19
Publication date: 2008-01-02
Also published as: KR20070105811A

Abstract

본 발명은 케나프 차 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 케나프 잎이 플라보노이드, 무기질, 폴리페놀 성분 등의 활성성분을 다량 함유하고 있음을 확인하고 이를 건강차로 활용하고자 하며, 특히 케나프 잎을 일정 조건으로 열처리 및 원적외선 처리하는 경우 온수에 추출되는 활성성분이 녹차보다 높게 나타남을 확인한 케나프 차 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

케나프(Hibiscus cannabbinus L., Malvaceae), 차, 원적외선, 녹차

Description

케나프 차 및 그의 제조방법{Health Tea from Kenaf leaf and preparing method for the same}

일반적으로 녹차에는 플라보노이드 성분 중 카테킨이라는 성분이 다량 함유되어 있다고 알려져 있으며, 이러한 카테킨은 항산화 및 항암 등의 우수한 활성을 나타내는 것으로 알려져 있어 실생활에 광범위하게 활용되고 있다.

한편, 케나프(Hibiscus cannabbinus L., Malvaceae)의 추출물은 항산화, 항균성 및 항노화 등의 다양한 기능성을 발현하며, 폴리페놀 화합물로서 다량의 캠프페롤(kaempferol)을 함유하고 있음을 확인하였으며, 상기한 캠프페롤이 녹차의 카테킨을 대체 할 수 있을 것으로 판단하였다. 상기 폴리페놀 화합물 뿐만아니라 케나프에는 풍부한 무기질이 함유되어 있으며, 이러한 무기질 및 폴리페놀 화합물이 녹차와 비교하여 높거나 거의 대등한 수준으로 함유되어 있음을 확인하였다.

현재 녹차가 항산화, 항균성, 항노화 효과를 가지고 있음을 기인하여 이를 다양한 식품과 제품에 응용하고자 하는 연구는 다각도로 이루어지고 있으나, 케나프를 식품 및 다양한 산업분야에 응용한 기술을 제시되고 있지 않다.

이에 본 발명의 발명자들은 케나프를 식생활에 적용하여 건강차로 활용하는 방안을 연구 노력하였으며, 그 결과 케나프가 녹차를 대체할 수 있는 우수한 건강차의 성분이 될 수 있음을 확인하였다.

또한 본 발명은 케나프 잎을 일정 조건으로 열처리하고 원적외선 처리한 후 온수에 추출할 경우 무기질, 폴리페놀 및 플라보노이드 성분이 더욱 쉽게 용출됨을 알게되어 본 발명을 완성하였다.

또한 케나프 잎은 5 개월 동안 10톤/ha의 생산량을 얻을 수 있어, 경제적으로 큰 잇점을 가지고 있다.

따라서, 본 발명은 케나프에 다량의 폴리페놀 화합물 특히 항산화 활성이 높다고 알려진 캠프페롤을 다량 함유하고 있음을 확인하고, 이러한 케나프 잎를 유효성분으로 하는 건강차와 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 케나프 잎을 유효성분으로 하는 케나프 차를 그 특징으로 한다.

또한 본 발명은 케나프 잎을 가열하고 원적외선 처리하는 과정을 포함하여 이루어지는 케나프 차의 제조방법을 포함한다.

이하 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 케나프 잎이 플라보노이드, 무기질, 폴리페놀 성분 등의 활성성분을 다량 함유하고 있음을 확인하고 이를 건강차로 활용하고자 하며, 특히 케나프 잎을 일정 조건으로 열처리 및 원적외선 처리하는 경우 온수에 추출되는 활성성분이 녹차보다 높게 나타남을 확인한 케나프 차 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 발명자들은 천연물로부터 다양한 생리활성 성분을 분리하는 과정 중 케나프 잎 추출물이 다량의 무기질과 항산화 활성성분을 가지고 있음을 확인하였으며, 특히 다량의 플라보노이드를 포함하는 폴리페놀 화합물, 특히 캠프페롤을 함유하고 있음을 확인하였다.

상기한 캠프페롤은 분리 정제하여 그 구조를 확인한 결과 특히 캠프페리트린(kaempferol-3,7-O-a-dirhamnoside ; kaempferitrin)의 함량이 높음을 확인하였다. 또한, 이들이 생체에 무해함을 확인하여 식소재를 포함하는 다양한 생활소재로 사용할 수 있음을 확인하였다.

본 발명에서 제시하는 케나프 차는 케나프 잎을 유효성분으로 하며, 상기한 케나프 잎을 온수에 우려내었을 경우 발현되는 특유의 맛을 저해시키지 않는 범위 내에서 통상적으로 당업계에서 다류에 적용하는 다양한 소재들을 혼합할 수 있다.

본 발명의 케나프 차는 별도의 가공을 거치지 않고 건조한 상태로 온수에 우 려내었을 경우에도 충분히 건강차로서 식음할 수 있으나 열처리, 원적외선 처리를 가할 경우 더욱 좋다.

즉, 케나프 잎을 일정한 조건으로 가열처리하고 원적외선 처리를 수행할 경우 다량의 무기질, 플라보노이드 및 폴리페놀 화합물 등의 생리활성성분이 온수에 추출되어 나오며, 이러한 생리활성 성분이 녹차와 비교하여 비슷하거나 보다 높게 함유되어 있다.

상기 가열은 60 ~ 100 ℃, 바람직하기로는 60℃에서 수행될 수 있으며, 가열시간은 10 ~ 45 분, 바람직하기로는 45 분동안 수행되는 것이 좋다.

상기 원적외선 처리는 1.6kw로 조사에 의하여 그 온도가 60 ~ 100 ℃, 바람직하기로는 60 ℃ 범위가 유지되도록 하는 것이 좋다. 상기 원적외선 조사는 10 ~ 45 분, 바람직하기로는 45 분동안 조사되는 것이 좋다.

이렇게 가열 및 원적외선 처리된 케나프 잎을 80 ~ 100 ℃ 범위의 온수에 기호에 따라 적량 가하여 우려서 마실 수 있다.

또한, 본 발명의 케나프 잎을 주성분으로 하는 건강차는 녹차의 대체 식품으로 적용될 수 있으므로 화장품첨가물, 식품첨가물, 음료첨가물 및 기능성 건강보조식품 등 녹차가 적용되는 다양한 제품 및 식품에 충분히 적용될 수 있다.

이하, 실시예에 의거하여 본 발명을 구체적으로 설명하겠는바, 다음 실시예에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

참고사항

본 발명의 실시예에서 사용된 기기는 다음과 같다. 1H-NMR 및 13C-NMR은 Varian Gemini 200(200MHz)을 사용하여 측정하였다. MS는 Micromass를 이용하여 FAB positive mode 및 EI mode로 측정하였다. TLC plate는 Merck의 Precoated Kieselgel 60 F254s(art. NO. 5715)와 RP-8 F254s(Art. NO. 15424)를 사용하였으며, 컬럼 크로마토그래피(column chromatography)의 담체는 Kieselgel 60(70-230 mesh ASTM, Merck, Art. NO. 7734), Kieselgel(230-400 mesh ASTM, Merck, Art. NO. 9385), YMC gel ODS-A(70-230 mesh, Art. NO. AA12SA5) 및 Sephadex LH-20(Pharmacia Biotech AB)를 사용하였다. TLC 전개용매 및 기타 시약은 일급 및 특급시약을 사용하였고, 추출용매 및 컬럼 크로마토그래피용 용매는 공업용 시약을 재증류하여 사용하였다.

실시예 1 : 케나프 추출물의 제조

본 발명에서 사용한 케나프(kenaf)는 부안 간척지농지에서 재배한 후 2005년 9월에 채집하여 시료로 사용하였으며, 생명공학부 식물생명공학전공 표본실에 보관중이다.

실온 음지에서 건조시킨 케나프 잎(133g)을 호모게나이저(Homogenizer , PH-91, AMT)로 마쇄한 다음 메탄올로 1 주일씩 3회 반복 냉침 추출하여 추출액을 한데 모아 감압 농축하여 메탄올 추출물(MeOH ext.) 24.6g을 얻었다.

실시예 2 : 케나프 추출물로부터 물 및 유기용매 추출물의 제조

상기 실시예 1에서 얻어진 메탄올 추출물 24.6g은 증류수로 현탁하여 헥산(hexane)으로 분획하고 (5.2g), 남은 수층을 다시 에틸아세테이트(EtOAc)로 분획하여 에틸아세테이트 분획물(4.4g)을 얻었고, 남은 수층을 다시 부탄올(BuOH)로 분획하여 부탄올 분획물(4.6g)을 얻었으며 최종적으로 물분획 9.3g을 얻었다.

상기 각각의 분획층을 이용하여 항균 및 항산화 활성을 조사하였으며, 상기 분획층의 에서, 헥산 및 에틸아세테이트 분획에서 항균 및 항산화 활성을 확인하였다.

항산화활성 조사

항산화활성은 자유 라디칼(Free radical)인 1, 1-디페닐-2-피크릴하이드라질(1, 1-diphenyl-2-picrylhydrazyl, DPPH)을 사용한 항산화활성 측정방법(Blois, Nature, 188: 1199, 1958; Choi, et al., Kor. J. Phamacogn, 24: 299-303, 1993)으로 조사하였다. 시료 화합물용액 1ml를 농도 별 (100-2000ppm)으로 첨가한 다음 상기 DPPH(0.15 mM)용액을 4ml첨가하여 실온에서 30분간 반응시키고 517nm에서 흡광도를 측정하였다. 이 때 RC50 (㎍/ml)은 화합물을 첨가하지 않은 대조군의 값을 50% 감소시키는 화합물의 농도를 나타낸다.

케나프로부터 분리된 신규 캠프페롤 화합물의 항산화에 대한 활성을 조사하기 위하여 자유 라디칼(Free radical)인 1, 1-디페닐-2-피크릴하이드라질(1, 1-diphenyl-2-picrylhydrazyl, DPPH)을 사용한 항산화활성 측정방법(Blois, Nature, 188: 1199, 1958; Choi, et al., Kor. J. Phamacogn, 24: 299-303, 1993)으로 실험을 수행하였으며 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

항미생물 활성 조사

항미생물 활성은 고바야시(Kobayashi, et al., Biosci. Biotech. Biochem., 58: 133-134, 1994) 등의 방법에 따라 조사하였다. 곰팡이 균주로는 아스페리길루스 스타필로코쿠스 아우레우스(Staphylococus aureus), 살모넬라 티치무리움클라도스포리움(Salmonella typhimurium), 클렙시엘라 페우모니에(Kelbsiella pneumoniae)을 사용하고, 이들 곰팡이 배양용 PDB 슬란트(Slant)에 곰팡이 포자발아저해시험용 배지 2 ml를 첨가하여 유리봉으로 상기 곰팡이 포자를 분리시키고 이를 다시 가제로 여과하였다. 그 여과액을 얻어 96 웰 플레이트에 100 ㎕씩 분주하고 현미경으로 관찰하면서 시야에 50개의 포자가 관찰될때까지 희석하였다. 상기의 시료를 4 에서 1000ppm 농도까지 제조하여 상기 웰에 가하고 27℃에서 24시간 동안 암배양 후 현미경으로 포자발아가 저해되는 활성을 측정한다.

또한, 세균균주로는 바실루스 섭틸리스(Bacillus subtilis)와 에스체리시아 콜라이(Escherichia coli)를 사용하고, 이들 세균주들을 NB배지 10 ml에 이식하여 27℃에서 12시간 동안 진탕배양한 후 바실루스 섭틸리스는 106/ml, 에스체리시아 콜라이는 107/ml이 되도록 NB배지로 희석한다. 그 다음 96 웰 플레이트에 100 ㎕씩 분주하고 상기의 시료를 4 에서 1000 ppm 농도까지 제조하여 상기 웰에 가하고 27℃에서 24시간 동안 암배양 후 현탁도를 기준으로 세균 성장저해 활성을 측정한다.

케나프로부터 분리된 캠프페롤 화합물의 항미생물에 대한 활성을 조사하기 위하여 고바야시(Kobayashi, et al., Biosci. Biotech. Biochem., 58: 133-134, 1994)의 방법으로 실험을 수행하였으며 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.

실시예 3 : 케나프로부터 신규 캠프페롤 ( kaempferol ) 화합물의 분리

상기 실시예 2의 메탄올 추출물로부터 얻은 용매분획 중 지표물질을 분리ㆍ정제하였다. 지표물질이 함유된(도 1의 HPLC 크로마토그램 참조) EtOAc 분획 4.4 g을 메탄올로 용해시킨 다음 실리카 겔을 충진시킨 유리 칼럼(Ø 5 x 70cm, 7734, Merck사)을 이용한 순상 실리카 크로마토그래피 컬럼에 흡착시킨 후, 톨루엔, 아세톤 및 메탄올 혼합물의 비율을 톨루엔과 아세톤 및 아세톤과 메탄의 비율을 변화시키면서 용출시켜, 항산화 활성이 확인된 10개의 소분획들(톨루엔 : 아세톤, 아세톤과 메탄올)을 얻었다.

이 중 지표물질이 함유된 소분획 7(톨루엔 : 아세톤, 1.153g)을 대상으로 2차 오픈 칼럼 크로마토그래피를 실시하였다. ODS(YMC gel ODS-A(70-230 mesh, Art. NO. AA12SA5)를 유리 칼럼(Ø 1.6 x 100 cm)에 충진하고 HPLC용 펌프를 이용하여 물과 메탄올의 비율로 변화시키면서 용출시켜 400개의 활성 소분획을 얻었고, 이중 지표물질이 보인 소분획 259-316(물 : 메탄올, 605.8mg)을 얻었다.

상기 얻어진 지표물질 함유 소분획을 다시 40 % 메탄올을 용매를 사용하여 겔 필터 크로마토그래피[Sephadex LH-20, Pharmacia Biotech사, 유리칼럼(Ø 1.0 x 50cm)]를 실시하여 단일 활성 화합물을 정제하여 최종적으로 지표화합물(25mg)을 얻었다. 정제하고, 상기 정제된 분획을 최종적으로 재결정 방법 및 고속 액체크로마토그래피(HPLC)를 이용하여 단일 활성 화합물을 정제하여 최종적으로 지표화합물(25mg)을 얻었다.

실시예 4 : 신규 캠프페롤 화합물의 구조분석

본 실험을 통해 분리된 화합물의 분자량 및 분자식을 결정하기 위해, 핵자기 공명(1H-NMR 및 13C-NMR은 Varian Gemini 200(200MHz)을 이용하여 1H, 13C 스펙트럼을 얻었다. 또한, 질량분석은 질량분석기(Micromass, Hewlett packard 5989A)를 이용하여 FAB 포지티브 모드 및 EI 모드로 측정하여 분자량 및 분자식을 결정하였다.

IR υmax: KBr cm-1 3470-3353(OH), 2927, 1727(>C=O), 1601(aromatic), 1458(cycloalkane), 1189(phenol);

1H-NMR(200MHz, MeOH-d4) ppm: δ 7.78(2H, d, J=8.8, H-2'& H-6'), 6.91(2H, d, J=8.8, H-3'& H-5'), 6.77(1H, d, J=1.6, H-8), 6.44(1H, d, J=1.4, H-6), 5.42(1H, brs, H-1"), 1.18(1H, H-6'), 0.79(3H, d, J=4.4 Hz, H-6");

13C-NMR(50MHz, MeOH-d4) ppm: 178.7(s, C-4), 162.5(s, C-7), 161.7(s, C-5), 160.9(s, C-4'), 158.6(s, C-2), 156.9(s, C-9), 135.3(s, C-3), 131.5(d, C-2', C-6'), 121.1(s, C-1'), 116.2(d, C-3', C-5'), 106.5(s, C-10), 102.6(s, C-1"), 100.2(s, C-6), 99.1(s, C-1"'), 95.3(s, C-8), 72.3(d, C-4",4"'), 71.8(s, C-3"'), 71.4(s, C-3"), 70.9(d, C-2", 2"'), 70.8(s, C-5"'), 70.5(s, C-5"), 18.5(s, C-6"'), 18.1(s, C-6"). FAB-MS: m/z 579[M+H]+. 황색 오일상.

상기 분리된 캠프페롤 화합물은 IR 스펙트럼(spectrum)의 경우 3471㎝-1에서 OH에 의한 흡수 1720㎝-1 부근에서 C=O, 1601㎝-1에서 방향족(aromatic) C=C결합을 나타내는 흡수대가 나타났고, UV 스펙트럼의 216, 242, 300(sh), 326nm에서 흡수 극대가 나타나는 것으로 보아 이 화합물은 후라보노이드(flavonoid) 배당체 화합물로 추정되었다(Sakushima et al., 1985).

1H-NMR 스펙트럼에서 meta coupling 하는 두 아로마틱 프로톤(aromatic proton)의 시그널(signal) δ 6.77(1H, d, J=1.6, H-8), 6.44(1H, d, J=1.4, H-6)과 오르토 커플링(ortho coupling)하고 있는 두 아로마틱 프로톤 유래의 δ 7.78(2H, d, J=8.8, H-2'& H-6'), 6.91(2H, d, J=8.8, H-3'& H-5') 시그널l이 관측되었다(Pakulski et al., 1996).

또한, 13C-NMR 스펙트럼의 δ 178.7과 162.5에서 4번과 7번 탄소의 시그널이 나타나고, δ 161.7과 158.6에서 5번과 2번 탄소의 시그널을 확인할 수 있었으며, δ 70.5과 18.5는 람노실(rhamnosyl)에 기인하는 5“번과 6”번 탄소 시그널을 확인할 수 있었다.

이상의 결과를 종합하여 각종 스펙트럼 데이타(spectral data)를 문헌치(Inigo P. A. R., De Iglesisa I. A. D. and Catalan A. N. C. (1988) Kaempferol 3-a-D-glucopyranoside-7-a-rhamnopyronoside from Erythroxylon cuneifolium. Phytochemistry 27(4):1230-1231. 1988)와 비교하여 이 화합물을 캠프페리트린(kaempferol-3,7-O-a-dirhamnoside ; kaempferitrin)으로 동정하였다.

실시예 5: 케나프 잎 추출물의 급성 독성시험

실험용 쥐에 대한 비경구 투여 독성실험

케나프 잎 추출물에 대해서 급성독성 시험을 수행하기 위하여 체중 25 g 정도의 6 주령 ICR 마우스(♂, 대한 바이오)를 군당 2 마리씩 4군으로 나누어 온도 22 ± 3 ℃, 습도 55 ± 10%, 조명 12L/12D의 동물실 내에서 사육하였다. 마우스는 실험에 사용되기 전 1주일 정도 순화시켰다. 실험동물용 사료((주)제일사료, 마우스 및 랫트용) 및 음수는 멸균한 후 공급하였으며 자유 섭취시켰다.

케나프 잎 추출물을 소량의 디메틸설폭사이드(DMSO)에 녹인 후 1% 카르복실메틸셀룰로오스 용액으로 희석하여 각 군당 100 mg/kg, 50 mg/kg, 10 mg/kg, 5 mg/kg의 용량으로 조제하여 단회 경구 투여하였으며, 대조군은 1% 카르복실메틸셀룰로오스 용액을 사용하였다. 투여 후 7일 동안 다음과 같이 부작용 또는 치사 여부를 관찰하였다. 즉, 투여당일은 투여 후 1시간, 4시간, 8시간, 12시간 뒤에, 그리고 투여 익일부터 7일째까지는 매일 오전, 오후 1회 이상씩 일반증상의 변화 및 사망동물의 유무를 관찰하였다.

또한, 투여 7일째에 동물을 치사시켜 해부한 후 육안으로 내부 장기를 검사하였다. 투여 당일부터 1일 간격으로 체중의 변화를 측정하여 케나프 추출물에 의한 동물의 체중 감소 현상을 관찰하였다.

그 결과, 시험물질을 투여한 모든 특기할만한 임상 증상은 없었으며, 100 mg/kg 투여군에서도 동물이 사망하지 않아 경구 투여 최소 치사량(LD50)은 100 mg/kg 이상일 것으로 추정되었으며, 부검소견의 경우 사망동물 및 생존 동물에서 시험 관련 물질과 관련된 특이 소견은 관찰되지 않았다.

실시예 6 : 원적외선 처리에 따른 플라보노이드 함량의 변화

원적외선(1.6 kw) 처리 온도와 처리 시간에 따른 플라보이노이드 함량의 변화를 측정하였으며, 적용된 원적외선 처리 온도와 처리시간은 다음 표 3에 나타낸 바와 같다. 녹차, 원적외선 미처리된 케나프잎 및 원적외석 처리 온도와 처리 시간을 달리한 케나프 잎 1 g을 각각 80 ℃와 100 ℃물에 침지하여 3 분간 우려낸 후 측정하였다.

상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 케나프 잎을 서로 다른 온도와 시간의 원적외선 처리를 할 경우 그 플라보노이드 함량은 원적외선 60 ℃에서 45분 처리한 후 100 ℃물 온도에 잎 1g을 3분간 우려냈을 때 함량은 55.4 mg /dwg로 시판 녹차(설록차)의 32.3 mg /dw g보다도 58.3% 더 많이 함유되어 있었으며, 원적외선을 처리 하지 않은 대조구에 비해서도 55.4% 높았다.

또한 원적외선 처리온도는 80 ℃와 100 ℃에서 처리한 것보다도 60℃의 낮은 온도에서 처리한 것이 플라보노이드 함량이 높음을 알 수 있다. 60℃ 원적외선 처리구에서는 온도처리시간이 높아짐에 따라 함량이 높게 올랐다.

실시예 7 : 원적외선 처리에 따른 무기질 함량의 변화

원적외선(1.6 kw) 처리 온도와 처리 시간에 따른 무기질 함량의 변화를 측정하였으며, 적용된 원적외선 처리 온도와 처리시간은 다음 표 4에 나타낸 바와 같다. 녹차, 원적외선 미처리된 케나프 잎 및 원적외석 처리 온도와 처리 시간을 달리한 케나프 잎 1 g을 각각 100 ℃물에 침지하여 3 분간 우려낸 후 측정하였다.

상기 표 4에 나타낸 바와 같이, 케나프 잎을 서로 다른 온도와 시간의 원적외선 처리에 따른 무기질 함량은 원적외선 60 ℃에서 45 분 처리한 후 100℃물 온도에 잎 1g을 3분간 우려냈을 때 Ca함량은 녹차(설록차)의 1.7 mg /L보다도 81배 높은 121.6mg /L가 함유되어 있으며, 원적외선을 처리하지 않은 대조구에 비해서도 2배정도 높게 나타남을 확인할 수 있다. 그외 Mg, Mn, Fe 등도 높게 나타났다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서 제시하는 케나프 차는 녹차보다 생산성이 좋 아서 대량 생산이 가능하며, 원적외선을 처리한 후 온수에 우려낼 경우 높은 함량의 플라보노이드와 무기질이 추출될 수 있어 이를 음용할 경우 보다 바람직한 효과를 기대할 수 있다.

또한 본 발명에서 제시하는 케나프 차를 차 이외의 화장품, 의약품, 의약부외품, 기능성 건강보조식품 및 음료 등에 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

Claims

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60 ℃에서 45 분동안 가열처리되고, 60 ℃에서 30 ~ 45 분동안 1.6kw의 원적외선을 조사하여 수행된 원적외선 처리된 케나프잎을 유효성분으로 하는 것을 특징으로 하는 케나프 차.
케나프 잎을 60 ℃에서 45 분동안 가열처리한 후 60 ℃에서 30 ~ 45 분동안 1.6kw의 원적외선을 조사하는 원적외선 처리 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 케나프 차의 제조방법.
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