KR100982434B1 - 당류 수용액을 이용한 천연물의 추출방법, 그 추출물을 포함하는 조성물 및 이를 이용한 기능성 식품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 당류수용액을 이용한 천연물의 추출방법, 및 그 추출물을 포함하는 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 당류수용액을 용매로 하고 천연물인 한약재, 곡류, 과채류 등을 용질로 하여, 두 물질 사이에 용매와 용질 관계를 구성시킴으로써, 삼투압 현상을 이용하여 천연물을 효율적으로 추출할 수 있도록 한 것이고, 천연물을 당류수용액으로 추출하여 감압 농축 건조 분말화하면 천연성분과 당류가 분자화합을 형성하게 되어, 건강보조식품, 음료 등의 제조시 천연성분의 빠른 흡수와 효과를 기재할 수 있게 된다.
본 발명은 천연물에 5~50중량%의 당류수용액을 가하여 20∼80℃의 온도에서 삼투압 작용을 이용하여 추출물을 추출하되, 상기 천연물은 한약재, 곡류, 과일 및 야채로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 것이고, 상기 당류수용액은 당류와 물을 혼합하여서 되는 것을 특징으로 한다.

Description

당류 수용액을 이용한 천연물의 추출방법, 그 추출물을 포함하는 조성물 및 이를 이용한 기능성 식품{Method for extracting natural substance using sucrose aqueous solution, Composition including the same and functional food employing the same}

본 발명은 당류수용액을 이용한 천연물의 추출방법, 그 추출물을 포함하는 조성물 및 이를 이용한 기능성 식품에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 당류 수용액을 용매로 하여 천연물인 한약재, 곡류, 과채류 등을 추출함으로써, 천연물을 효율적으로 추출하는 한편, 용매 내 포함되어 있는 당류가 추출된 성분과 분자화합 형태로 구성되어 체내 흡수가 빠른 형태가 되고, 또한 이를 이용하여 유효한 기능성 식품을 용이하게 개발할 수 있다.

천연 추출물은 식재 및 약재, 화장료 등으로 널리 사용되고 있다. 천연물의 성분들은 생물·화학적으로 결합된 상태로 존재하기 때문에 통상적으로 이들의 활용을 위해서 속슬렛 추출, 증류 등 여러 가지 방법을 통한 추출이 선행되어진다.

이중에서도 일반적으로 이루어지고 있는 천연물의 추출방법은 용매를 비등점 이하의 온도로 가열하고 이로 인해 이루어지는 성분의 용출을 이용한 열수 추출방법이다. 하지만 이러한 열수 추출방법은 시간이 오래 걸리고 추출 이후 수득과정에서의 손실이 많아 낮은 수율을 보이는 단점을 가지고 있다.

따라서 최근에는 고압의 압력을 가하여 추출시간을 단축시키는 고압추출방법이 증가하고 있는 추세이다. 그러나 상기 초고압추출은 통상적으로 100,000psi 이상의 압력을 가하여 세포벽 및 조직을 깨뜨려 성분의 용출을 가속화하고 단시간에 높은 용출량을 얻음으로써 효율을 높이는 방법으로, 높은 압력으로 공정에 위험성이 따르고, 일정 부피에 고압을 형성함에 따라 발생하는 열로 인해 성분의 변성이 우려된다. 또한 일정압력 이상부터는 높은 압력을 만들기 위해 많은 에너지가 사용되어 소요 비용이 높아 산업화하기에 많은 어려움이 따르고 있다.

한편, 현재 판매되고 있는 건강보조식품, 음료 등에는 당이 포함되어, 신체의 활성이 유도되도록 하고 있다. 그러나 상기 당을 제조공정 시 추가로 첨가함에 따라 그 공정이 번거롭고 다른 조성물과의 결합 역시 이루어지지 않아 단순히 단맛을 내는 성분으로 밖에 활용할 수 없었다.

당을 이용한 선행특허로서는, 선등록된 특허 제10-0692286호가 제시되었는 바, 상기 선등록된 특허는 포도당에 한약재를 배합하는 과정에서 한약재를 세척하고 멸균처리한 후, 150∼250mesh로 분말화한 것을 포도당과 혼합하는 방법이 제시되었으며, 국내 공개특허 제10-1999-64583호에서는 취사용 건강보조제로서 연질캡슐제에 각종 영양분을 제공할 수 있는 내용물을 수용시킨 것으로, 취사시에 물을 혼합시킨 쌀에 넣어 함께 밥을 지음으로써 밥에 각종 영양분을 함유할 수 있도록 하는 방법이 제시되었고, 국내등록특허 제10-197894호에서는 과즙이 함유된 한방스포츠 음료의 제조방법이 제시된 되었는 바, 배즙에 오미자, 맥문동, 황기, 대추, 감초 등을 첨가하고 무기질을 첨가하여 땀으로 소실된 전해질 보충을 시도하도록 한 것이 있다.

*선행기술문헌정보*

국내 등록특허 제10-0692286호

국내 공개특허 제10-1999-64583호

*10국내등록특허 제10-197894호

따라서 본 발명의 목적은 상기한 종래의 천연물 추출방법이 지닌 제반문제점을 해소하기 위하여, 당류수용액을 용매로 하여 천연물인 한약재, 곡류, 과채류 등을 효율적으로 추출하는 한편, 용매로 가한 당류가 추출된 성분과 분자 화합을 이루어 체내 흡수가 용이해지고, 또한 상기 추출물을 포함하는 건강보조식품, 음료 등의 제조시에는 별도로 당을 가할 필요가 없어 기능성 식품의 제조가 용이해지도록 한 것이다.

청구항 1에 기재된 발명은 천연물의 추출방법이고, 한약재, 곡류, 과일 및 야채로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 천연물에 5~50 중량% 당류수용액을 가하여 20∼80℃의 온도에서 추출물을 추출하되, 상기 당류수용액은 당류와 알카리 이온수를 혼합하되, 상기 당류는 올리고당, 키토 올리고당 또는 파라티노스이다.

청구항 1에 기재된 천연물 추출방법에 의하면, 고온 및 고압을 이용하지 않고 천연물을 효율적으로 추출할 수 있게 되어 경제적이고 영양소 파괴가 적으며, 또한 용매로 가해지는 당류와 천연물에서 추출되는 성분이 분자 화합되어 체내에 흡수가 용이해지며, 기능성 식품등 추출물을 이용하여 다른 제품을 제조시 별도의 당을 추가하지 않아도 되어 공정을 단순화시켜 제조단가를 높일 수 있다.
또한, 천연물로부터 추출된 성분과 더 잘 분자화합하여 체내 흡수율을 높이고, 또한 인체에 유효한 마그네슘, 칼슘, 칼륨, 철, 아연 등을 추가로 더 공급하는 효과가 있다. 당뇨병 환자들의 혈당 조절에 유용한 효과가 있다.
청구항 4에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 천연물 추출방법에 의하여 추출된 천연물 추출물을 포함하는 조성물이다.

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청구항 4에 기재된 조성물에 의하면, 별도로 당을 추가하지 않고도 기능성 음료, 과자 등을 제조할 수 있다.

청구항 5에 기재된 발명은, 청구항 4에 기재된 조성물을 유효성분으로 함유하는 기능성 음료이다.

청구항 5에 기재된 기능성 음료에 의하면, 물처럼 집에서 쉽게 음용할 수 있는 기능성음료를 제공함으로서, 당뇨등의 질병을 예방 또는 혈당 조절을 할 수 있다.

본 발명에 따르면, 고온 및 고압을 이용하지 않고 당류 수용액을 이용하여 천연물을 효율적으로 추출할 수 있게 되어, 경제적이고 효율적인 추출이 가능하도록 하는 효과를 제공한다.

또한 천연물 추출시 당류와 천연성분이 분자화합을 형성함으로써, 건강보조식품, 음료 등의 제조시 별도로 당을 가하는 번거로움이 없다.

또한, 천연물 추출 성분과 당류가 서로 활성의 협력작용으로 인해 천연성분의 빠른 흡수와 효과를 기대할 수 있게 된다.

또한, 당류를 선별하여 예를 들어 혈당 조절에 용이한 당류를 선별하여 당류 수용액을 제조함으로써, 혈당 조절이 용이한 기능성 음료를 제공함으로써, 집에서 용이하게 음료를 마시는 것만으로도 혈당을 용이하게 조절할 수 있게 한다.

이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 종래기술에서 언급한 바와 같이 천연물에서 유효성분을 추출할 시, 정제수, 유기용매, 혼합용매를 사용하는 것이 일반적인 방법인데 본 발명은 천연세포(식물성)의 모양과 크기를 유지하여주는 세포벽이 전투과성 막이라는 것을 감안하여 천연 성분을 삼투압 현상으로 추출하는 것을 착안한 것이다.

본 발명에서 사용되는 천연물로는 한약재, 곡류, 과일 및 야채로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 것을 이용할 수 있는 바, 그 종류를 제한하지 않는다.

본 발명은 추출대상물인 천연물을 용질로서 설정하고 당류수용액을 용매로서 설정하여, 두 물질 사이의 농도차를 구성시킴으로써 삼투압현상을 이용한 추출방법을 제시하는 것이다. 이때 당류수용액의 농도는 5~50중량%가 바람직하다. 농도가 너무 낮으면 추출이 쉽게 일어나지 않으며, 농도가 너무 높으면, 추출된 성분과 분자화합하지 않는 당류가 많아져서 오히려 추출물 성분의 체내 흡수를 방해하며, 맛이 지나치게 달고 인체에 해롭다. 이때 그 추출온도는 상온에서도 가능하며 가열하는 것도 가능한 것으로, 그 온도범위는 20∼80℃으로 하는 것이 바람직한 바, 상기 온도가 20℃ 미만이 되면 추출시간이 장기화되고 이에 따라 추출시간이 장기화되면서 당류를 좋아하는 세균이 번식하게 되는 문제점이 있다. 또한, 물의 끓는점으로 인해 80℃를 초과하여서는 한약재 성분의 안정성에 문제가 발생할 수 있다. 따라서 추출온도는 한약재 성분의 안정성 등을 고려하여 비교적 낮은 온도를 설정하는 것이 가장 바람직하다.

그리고 상기 천연물은 충분한 수분을 포함하지 않는 것일 경우, 예를 들면 한약재는 대부분 건조된 상태이므로 식물 세포 속의 수분이 5∼10중량%에 불과하기 때문에, 이러한 수분 함유량이 낮은 천연물은 추출하기 전에 엄선하여 세절하고, 이를 물(증류수)에 충분히 침지(浸漬)시켜 천연물의 세포조직(액포)에 수분(증류수)이 충분히 흡수되도록 함으로써, 용질물체로 유도하는 것이다. 상기 침지시간은 제한하지 않으나, 바람직하게는 5∼15시간(하절기 5∼7시간, 동절기 10∼15시간)시간 동안 침지하여 천연물의 세포조직 내에 수분이 충분히 침투되도록 한다. 다면 건포도 등과 같이 상온에서 수용성 성분이 용출되는 것은 침지하지 않고 그대로 추출하도록 한다.

그리고 상기 침지 시 물의 양은 제한하지 않는 것으로, 천연물 내에 충분히 수분이 침투될 수 있다면 그 양을 제한하지 않으며, 바람직하게는 천연물의 1∼2중량배를 사용할 수 있다. 또한 상기 침지 후, 천연물로부터 물을 분리하는 것은 당연한 것으로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

아울러 본 발명에서 사용되는 당류수용액은 당류와 물을 혼합하여서 되는 것으로, 상기 당류는 올리고당, 포도당, 이소말트, 자일리톨, 엿당, 과당, 꿀, 파라티노스, 나한과 추출물, 엿, 사탕 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 것을 사용할 수 있다. 또한, 당뇨병 환자용 음료나 과자등 특별히 기능성 식품을 제조하고자 하는 경우에는 올리고당이나 키토올리고당, 파라티노스 등을 이용한 당류수용액을 이용하여 추출함으로서, 별도의 공정을 거치지 않고도 용이하게 기능성 식품을 제조할 수 있다.

상기 물은 정제수를 이용할 수 있으나, 이를 반드시 제한하는 것은 아니다. 바람직하게는 알카리 이온수를 사용한다. 알카리 이온수는 마그네슘, 칼슘, 칼륨, 철, 아연 등 인체에 유용한 성분들을 함유하고 있고, 물분자가 작아 추출성분과 분자화합을 형성한 후 체내 흡수율을 더욱 높일 수 있다.

한편, 본 발명에서 사용되는 알칼리 이온수는 전해환원수 제조기(Human water Hu-88)를 이용하여 제조하거나, 숯과 맥반석과 토르마린을 1:1:1 중량비로 혼합한 것을 물, 더욱 바람직하게는 정수 100ℓ당 0.5∼15kg을 가하고 20∼30℃에서 2∼17일간 방치하여 pH7.3∼8.6의 알칼리 이온수를 제조하여 사용할 수도 있다. 이때 상기 숯과 맥반석과 토르마린의 혼합량과 침지시간은 제한하지 않는다.

상기 알칼리 이온수의 제조방법을 실시예로서 더욱 구체적으로 설명하면, 지하수, 또는 음용수 100ℓ에 토르마린, 맥반석, 숯을 1:1:1 비율로 하여 분쇄하여 조말(粗末)로 한 후 2.5kg을 면포주머니에 넣은 후 물통에 가하고 25℃ 냉암소에서 3∼10일간 방치하여 알칼리 이온수를 생성하였다.(취수는 충남서천군 한산면 종지리에서 150m 암반수를 사용하였으며 원수는 pH5.80이였다.)

그리고 시간 경과함에 따라 pH를 측정하였다. 그 결과 3일 pH6.9, 5일 pH7.3, 7일 pH7.6, 10일 pH8.4로 알칼리 이온수가 생성되는 것을 확인할 수 있어,그 시간 경과에 따라 pH를 조절할 수 있음을 확인하였다.(pH는 pH-meter(Orion-960)를 사용하여 측정하였다.)

당류 수용액은 상기 당류가 물에 충분히 용해된 상태를 말하는 것은 당연하다.

본 발명의 추출방법은, 천연물이 용매인 당류수용액 쪽으로 투과막을 통과하여 용출되기 때문에 천연물을 당류수용액으로 추출하여 감압 농축 건조 분말화하면 천연성분과 당류가 분자화합 형태로 구성되는 것으로서, 이를 섭취할 경우 당류로 인하여 천연 성분(유효물질)의 흡수가 빠르고 유효하게 작용하는 것이다.

상기와 같이 추출된 추출물을 이용하여 건강식품을 제조할 수 있는 바, 상기 추출된 추출물을 감암농축하여 엑기스화하거나, 열풍건조 또는 냉동건조하여 분말화함으로써, 정제, 과립제, 시럽제 또는 수제(水劑)로서 가공하고, 이를 건강보조식품으로서 섭취할 수 있다.

또한 상기 추출물을 단독 섭취하는 것이 아닌, 상기 추출물에 당류, 비타민류 및 아미노산류를 혼합하여 정제, 과립제, 시럽제 또는 캡슐제로서 제조할 수도 있는 바, 상기 당류로는 올리고당, 포도당, 이소말트, 자일리톨, 엿당, 과당, 꿀, 파라티노스, 나한과 추출물 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 것을 이용할 수 있고, 비타민으로는 B₁, B₂, B₆, B₁₂, C, E, 나이아산, 나코틴산아마이드 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 것을 이용할 수 있다. 그리고 아미노산류로는 필수아미노산은 물론, 타우린, 파라티노스, 자일리톨 등을 활용할 수 있는 것이다.

아울러 상기한 당류, 비타민류 및 아미노산류와 함께 미네랄 역시 혼합할 수 있는 바, 그 종류를 제한하지 않으며, 수액제로서도 제조될 수 있다.

상기 정제, 과립제, 시럽제, 수제(水劑) 또는 수액제로서의 제조공정은 종래 통상적으로 사용되는 방법을 이용하는 것으로, 그 방법을 제한하지 않으며, 이미 이 기술분야에서 공지된 사항이므로 그 방법에 대한 상세한 설명은 생략한다.

또한 상기 추출물과 당류, 비타민류 및 아미노산류, 그리고 미네랄의 혼합비 역시 제한하지 않는 것으로, 사용 목적에 따라 그 혼합비를 달리할 수 있으며, 예를 들면 동일 중량비로 혼합하거나, 비타민의 섭취를 목적으로 할 경우 비타민류의 함유량을 높일 수 있는 것은 당연하다.

또한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 추출물을 유효성분으로 하여 기능성 음료를 제조할 수 있다.

천연물을 추출할 때 정제수 또는 혼합 용매를 사용하지 않고 물, 즉 정제수 또는 알카리 이온수에 당류를 용해한 용매를 추출용매로 사용하는 것이다.

즉, 추출용매로 사용하는 용매에는 당류가 용해되어 있어 건조된 천연물에 증류수를 흡착시킨 것보다는 농도가 높은 용매로 작용하게 되고, 추출하고자 하는 천연물 중 내재(內在)되어 있는 여러 가지 성분이 침지할 때 흡수된 수분에 의하여 세포가 팽윤상태로 되어 당류를 함유한 추출용매와의 농도차이에 의해서 천연 성분이 용출되게 되는 것이다.

이와 같은 추출 방법은, 추출한 천연 성분과 당류가 분자화합상태로 어우러진 간편한 방법으로, 경제적이면서도 그 효율이 우수한 추출방법이다.

본 발명의 추출방법은 당류와 천연 성분이 분자화합상태(분자 화합물)로 어우러져 있으므로 식품으로의 사용 시, 우수한 흡수율을 갖게 되어, 기대되는 효과 역시 우수한 것이다.

이하 본 발명에 사용하는 당류의 특성을 간략하게 기재하면 다음과 같으며 당을 선정할 때 사용 목적에 따라 천연물의 효능을 고려하여 협력 작용이 기대되도록 선정하도록 한다.

당류의 특성

구분	특성
올리고당	장내 유산균 증식, 칼슘 흡수 증대, 혈중 콜레스테롤 감소에 유효
포도당	영양과 에너지원, 뇌 영양 공급, 해독, 피로회복
이소말트	치아 부식성 예방, 치아보존, 충치예방
자일리톨	치아 부식성 예방, 충치예방
꿀	자양강장, 피로회복, 영양보급
파라티노스	집중력증가, 기억력강화, 긴장완화, 비만억제, 혈당조절, 돌발경계능력개선
나한과 추출물	항당뇨, 진해 거담, 변비개선

이하 다음과 같이 용출 비교실험을 실시하였다.

(실시예1)

천연재로서 한약재를 선정하였으며, 한약재 중 작약, 당귀, 숙지황, 천궁, 황기, 육계, 대추, 건강을 각각 같은 양 취하여 조말(粗末)로 한 후 30g을 정밀하게 취하였다. 그리고 이에 증류수 50㎖를 가하여 실온(25℃)에서 5시간 침지한 후 여과하고, 한약재만 취하여 10% 포도당액(중량농도) 200㎖를 가하고 70℃로 3시간 가열한 후 여과하여 실온까지(25℃) 냉각하고 마이크로파이벳으로 정확하게 10㎖ 취하여 칭량하였다. 상기 실험을 반복 5회 실시하였다.

(비교예1)

실시예1과 동일한 한약재를 선정하고 조말로 한 후, 30g 정밀하게 취하였다. 그리고 이에 증류수 50㎖를 가하여 70℃로 3시간 가열 후 여과하여 실온(25℃)까지 냉각하고, 여액을 마이크로파이벳으로 정확하게 10㎖ 취하여 칭량하였다. 상기 실험을 반복 5회 실시하였다.

상기 실시예1과 비교예1의 용출시험 결과는 하기 표 2와 같았다.

실시예1과 비교예2의 용출시험 결과.

조건	실온 25℃, 습도 70% (g)
횟수	비교예1	실시예1
1	10.1622	10.3410
2	10.2271	10.3192
3	10.2083	10.3077
4	9.9548	10.3628
5	10.2580	10.3149
평균	10.16208	10.32712

상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 비교예1의 평균치는 10.1620g이며, 실시예1의 평균치는 10.32712g이다. 이때 상기 실시예1에는 포도당이 0.10000g (10%, 10㎖) 함유하되어 있으므로, 10.32712g - 0.10000g = 10.22712g가 포도당을 제외한 엑기스 양이 된다. 따라서 10.22712g - 10.16208g = 0.006504g가 증류수로 추출한 엑기스보다 많이 용출된 것을 알 수 있었다.

조성물의 제조

(실시예2)

정제수에 포도당을 가하여 20% 포도당 용액(중량농도)을 만들었다. 그리고 갈증해소와 피로회복 음료용으로 한방에서 사용하는 인삼, 오미자, 맥문동 각각 30g을 혼합하고, 이에 증류수 150㎖를 가하고 실온에서 5시간 침지한 후 한약재만 취하여 이에 상기 준비된 포도당 20% 용액 500㎖를 가하고 70~80℃ 낮은 온도에서 2시간 추출하였다. 상기 추출된 추출물을 감압농축하여 50∼60 Brix 엑기스로 하였다.

상기 실시예2는 복용시 희석 복용이 가능한 것이며, 갈증해소와 피로 회복에 좋은 음료가 된다.

(실시예3)

정제수에 파라티노스를 가하여 30% 파라티노스 용액(중량농도)을 제조하였다. 그리고 한방문헌에서 혈당 강하에 도움을 준다는 맥문동 8g, 오미자, 인삼, 지골피, 백복령, 감초 각각 4g을 증류수 100㎖에서 5시간 침지 후 한약재만을 취하였다. 그리고 상기 취한 한약재에 30% 파라티노스 용액 400㎖를 가하여 70~80℃에서 2시간 추출 후 여과하고 농축하여 50~60 Brix 엑기스로 하였다.

(실시예4)

정제수에 파라티노스를 가하여 30% 포도당 용액(중량농도)을 제조하였다. 그리고 한약재로서 백복령, 원지 각 40g, 인삼, 진피 각각 28g, 석창포, 당귀 각 20g, 감초 10g을 혼합하여 증류수 500㎖ 중에서 5시간 침지시킨 후 한약재만을 취하였다. 그리고 상기 취한 한약재에 30% 포도당 수용액 1500㎖을 가하고 70~80℃에서 2시간 추출 후 여과하고 감압농축하여 50~60 Brix 엑기스로 제조하였다. 상기 실시예4는 한방문헌에 의하면 건망증과 인지력과 신경 안정에 도움이 된다.

(실시예5)

정주세에 꿀을 가하여 35% 꿀 용액(질량농도)을 제조하고 한약재로 건지황 40g, 인삼 33g, 백복령 26g, 천문동 8g, 맥문동 8g을 선택하여, 한약재를 증류수 200㎖ 중에서 5시간 침지시킨 후 한약재만을 취하였다. 그리고 상기 취한 한약재에 준비된 35% 꿀 용액 650㎖를 가하고 70~80℃에서 2시간 추출 후 여과하고 감압 농축하여 50~60 Brix 엑기스로 하였다. 상기 실시예5는 한방문헌에 의하면 자양강장, 허약체질에 유효한 효과를 나타낸다.

이상에서와 같이 본 발명은 상기한 실시예에 한하여 설명하였지만, 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

Claims (5)

1. 한약재, 곡류, 과일 및 야채로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 천연물에 5~50중량% 당류 수용액을 가하여 20∼80℃의 온도에서 추출물을 추출하되,
   상기 당류수용액은 당류와 알카리 이온수를 혼합하여서 이루어지고,
   상기 당류는 올리고당, 키토 올리고당 또는 파라티노스인 것을 특징으로 하는 천연물의 추출방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 기재된 천연물 추출방법에 의하여 추출된 천연물 추출물을 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
5. 청구항 4에 기재된 조성물을 유효성분으로 함유하는 것을 특징으로 하는 기능성 음료.