KR101482873B1 - 액체 발효에 의한 황칠 발효 대사체 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액체 발효에 의한 황칠 발효 대사체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시형태에 따른 액체 발효에 의한 황칠 발효 대사체의 제조방법은 황칠 잎, 줄기를 파쇄 및 절단하는 황칠 원료의 전처리단계; 상기 전처리된 황칠 원료의 열수추출액을 제조하는 발효기질 제조단계; 상기 황칠 원료의 전처리 단계와 동시에 또는 전후에 선택적으로 수행되며, 미생물을 배양하는 미생물 전배양단계; 상기 발효 기질에 상기 미생물을 접종하여 배양하는 액체 발효단계; 및 상기 액체 발효단계에서 얻어진 발효액을 멸균, 여과 및 농축하여 황칠 발효대사체를 얻는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

액체 발효에 의한 황칠 발효 대사체 및 그 제조방법{Fermentation metabolite of Dendropanax morbiferus produced by liquid-state fermentation and manufacturaring process for the same}
본 발명은 액체 발효에 의한 황칠 발효 대사체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 생체 이용률 및 생리 활성이 향상된 액체 발효에 의한 황칠 발효 대사체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
현대 사회에 접어들면서 화학합성기술을 이용한 산업발전이 이루어져 왔으나 이러한 화학합성기술은 고온, 고압, 고독성의 시약과 용액을 사용하여 심각한 환경문제를 일으켜왔고, 이를 대체하려는 연구로 생물전환기술이 연구되었다.
생물전환(biotransformation)이란 생물의 생리적 기능을 이용하여 전구물질로부터 원하는 산물을 제조하는 것을 의미하며, 생물공정(bioprocessing), 생물전환(bioconversion), 생합성(biosythesis), 생촉매(biocatalysis) 등의 용어로도 쓰인다. 생물전환기술은 화학합성기술에 비해 에너지 소모가 적고 환경 친화적이라는 장점때문에 식품, 의약품, 화장품 등은 많은 분야에서 이용되고 있으며, 그 비중이 증가하여 2010년에는 약 10-20%, 2050년경에는 약 50%에 이를 것이라고 전망하고 있다.
생물전환기술 중에는 미생물을 이용한 방법과 효소전환을 통해 글리코시드(glycoside)를 아글리콘(aglycone)으로 전환하여 생물활성을 증가시키는 방법에 대한 연구가 이루어지고 있다.
미생물을 이용한 발효는 그 과정에서 유효성분이 저분자화 되면서 체내 흡수를 높이고 특정 장내세균을 보유하지 않은 사람에게도 정상적으로 동일한 효능을 나타낼 수 있을 것이라 기대할 수 있다.
생물전환기술을 통한 연구는 여러 곳에서 많이 이루어지고 있는데 주로 인삼의 사포닌(saponin)을 통한 연구가 수행되어 왔다. 그중에서도 인삼은 진세노사이드(gisenoside)로 불리는 사포닌(saponin)이 함유되어 있는데, 그 중 강력한 생리활성 성분인 컴파운드 K(compound K)의 수율을 높이는 방법을 고안하는 연구가 보고되었다. 그리고 항산화 활성이 우수한 것으로 알려진 플라보노이드를 생물전환기술로 기능성 식품소재를 개발하려는 가능성에 대한 연구와 생물전환기술을 이용해 멜라닌 합성을 저해하는 연구가 진행되어 의약품 산업의 피부질환 치료제, 화장품산업의 미백제 연구 등 다양한 연구가 이루어지고 있다.
생물전환기술을 통한 점차 식품소재 개발연구도 이루어지고 있으며 생물전환기술을 이용한 연구가 다양하게 진행될 것으로 보인다.
한편, 황칠나무는 쌍떡잎식물 산형화목 두릅나무과의 상록교목으로, 국제학명은 만병통치약을 뜻하는 ‘덴드로 파낙스(Dendropanax morbifera)’라고 하고, 황금나무라고도 불린다. 황칠나무는 우리나라 남부해안지역과 제주도에서만 자생하는 한국고유수종으로, 높이는 15m 정도이고, 꽃은 6월 가지 끝에 산형꽃차례로 피며, 열매는 길이 7～19㎜의 타원형 핵과(核果)로 10월 검은색으로 익는다. 이러한 황칠나무의 성분 및 효과는 황칠의 주성분은 세쓰키테르펜(Sesquiterpene)으로서 물, 검(gum), 알콜, 에스테르 등을 함유하고 있다. 황칠나무 수피에서 추출한 수액인 황칠은 놀라운 약리작용과 은은한 안식향을 풍기기 때문에 귀중한 물질로 왕실에서만 사용했다고 전해진다.
이러한, 황칠나무는 현대 과학적 연구결과 영양학적 가치와 약학적 가치 및 치료학적 가치를 인정받아 각광받고 있으며, 황칠의 유용물질을 이용하기 위하여 여러 방향과 형태로 연구되고 있다. 한국 공개특허공보 제2004-0107852호는 피부 미백 효과가 있는 황칠 추출물 제조방법 및 이에 따른 황칠 추출물, 한국 등록특허공보 제10-0318019호는 항암활성을 가지는 황칠나무 추출물, 한국 등록특허공보 제10-0663284호는 생리활성이 뛰어난 황칠나무의 종실추출물, 한국 등록특허공보 제10-0988072호는 황칠나무 발효물 및 그것을 포함하는 약학 조성물, 한국 공개특허공보 제2003-0005098호는 황칠나무를 이용한 술의 제조방법, 한국 공개특허공보 제2005-0036093호는 황칠나무 수액을 유효성분으로 하는 자외선차단 화장품조성물 등의 기술을 개시하고 있다.
본 발명에 따른 일 실시형태의 목적은 생체 이용률 및 생리 활성이 향상된 액체 발효에 의한 황칠 발효 대사체 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시형태는 황칠 잎, 줄기를 파쇄 및 절단하는 황칠 원료의 전처리단계; 상기 전처리된 황칠 원료의 열수추출액을 제조하는 발효기질 제조단계; 상기 황칠 원료의 전처리 단계와 동시에 또는 전후에 선택적으로 수행되며, 미생물을 배양하는 미생물 전배양단계; 상기 발효 기질에 상기 미생물을 접종하여 배양하는 액체 발효단계; 및 상기 액체 발효단계에서 얻어진 발효액을 멸균, 여과 및 농축하여 황칠 발효대사체를 얻는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 발효에 의한 황칠발효대사체의 제조방법을 제공한다.
상기 발효기질 제조단계에서 상기 열수추출액의 고형분 함량은 1 내지 10 브릭스(Brix)일 수 있다.
상기 미생물은 식용곰팡이인 Aspergillus oryzae , 맥주효모인 Saccharomyces cerevisiae, 버섯균주인 Phellinus baumii와 Ganoderma lucidum, 청국장균인 Bacillus subtilis, 또는 젖산균인 Lactobacillus plantarum 일 수 있다.
상기 미생물 전배양 단계는 25 내지 37℃에서 2일 내지 10일 동안 수행될 수 있다.
상기 미생물은 Bacillus subtilis 이고, 상기 황칠 열수추출액의 고형분의 함량은 5 내지 10브릭스(Brix)이거나, 상기 미생물은 Lactobacillus plantarum 이고, 상기 황칠 열수추출액의 고형분의 함량은 1 내지 5 브릭스(Brix)일 수 있다.
상기 액체 발효단계에서 상기 발효기질에 배즙액을 추가로 혼합할 수 있다.
상기 배즙액의 고형분 함량은 1 내지 10 브릭스(Brix)일 수 있다.
상기 액체 배양은 10%의 미생물 배양액이 접종되고, 5일 내지 20일 동안 25℃ 내지 40℃에서 수행될 수 있다.
상기 황칠 발효대사체는 농축액 또는 분말 형태로 가공될 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태는 상기의 방법에 의하여 제조되는 황칠발효대사체를 제공한다.
상기 황칠발효대사체는 화장료 조성물, 약제학적 조성물 또는 식품 조성물에 사용될 수 있다.
본 발명의 액체 발효에 의한 황칠 발효대사체는 미생물에 의하여 황칠 나무의 유용물질이 저분자화된 상태와 미생물에 발효에 따른 2차 대사산물이 복합된 상태로 이해될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기의 제조방법에 의하여 액체 발효가 완료된 액체 발효액의 가공방법에 따라 황칠 발효대사체의 그 구체적인 형태가 결정될 수 있으며, 액체 발효액이 농축된 농축액의 형태이거나, 건조 과정을 거친 고체 분말의 형태일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 황칠 발효대사체는 액체 발효에 의하여 그 수율이 높을 뿐만 아니라, 우수한 항산화능을 가지며, 생체 이용률 및 생리 활성이 우수한 특징을 가진다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 황칠 발효 대사체는 액체 발효와 미생물의 전배양 등의 방법을 사용함으로써 발효시간이 단축되고, 그 수율이 향상되어 생산이 용이하며, 황칠 발효대사체는 농축액 또는 건조 분말의 형태로 제조될 수 있다. 이에 따라 여러 가지 형태의 제형으로 변화될 수 있으며, 다양한 용도로 사용될 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들면 상기 황칠 발효대사체는 화장료 조성물, 약제학적 조성물, 식품 조성물 등으로 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 액체 발효에 의한 황칠 발효 대사체의 제조방법 제조단계를 개략적으로 나타내는 순서도이다.
이하, 본원의 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시형태를 들어 상세히 설명한다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 명세서 전체에서, 어떤 단계가 다른 단계와 “상에”또는 “전에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 단계가 다른 단계와 직접적 시계열적인 관계에 있는 경우 뿐만 아니라, 각 단계 후의 혼합하는 단계와 같이 두 단계의 순서에 시계열적 순서가 바뀔 수 있는 간접적 시계열적 관계에 있는 경우와 동일한 권리를 포함할 수 있다.
본 발명의 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “약”, “실질적으로” 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 용어 “~ (하는) 단계” 또는 “~의 단계”는 “~를 위한 단계”를 의미하지 않는다.
본 발명은 액체발효에 의한 황칠 발효 대사체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 액체발효에 따른 황칠 발효 대사체의 제조방법은 황칠 원료의 전처리단계; 발효 기질 제조단계; 미생물 전배양단계; 액체 발효단계; 및 황칠 발효 대사체를 얻는 단계;를 포함할 수 있으며, 본 발명의 일 실시형태에 따른 액체 발효에 의한 황칠 발효 대사체는 상기의 방법으로 제조된 것이다.
본 발명의 액체 발효에 의한 황칠 발효대사체는 미생물에 의하여 황칠 나무의 유용물질이 저분자화된 상태와 미생물에 발효에 따른 2차 대사산물이 복합된 상태로 이해될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기의 제조방법에 의하여 액체 발효가 완료된 황칠 발효액의 가공방법에 따라 황칠 발효대사체의 그 구체적인 형태가 결정될 수 있으며, 황칠 발효액이 농축된 농축액의 형태이거나, 건조 과정을 거친 고체 분말의 형태일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 황칠 발효대사체는 액체 발효에 의하여 그 수율이 높을 뿐만 아니라, 우수한 항산화능을 가지며, 생체 이용률 및 생리 활성이 우수한 특징을 가진다.
황칠 나무의 주성분은 세쓰키테르펜(Sesquiterpene)으로서 물, 검(gum), 알콜, 에스테르 등을 함유하고 있으며, 황칠나무 수피에서 추출한 수액인 황칠은 놀라운 약리작용과 은은한 안식향을 풍기는 것으로 알려져 있다.
또한, 최근에는 황칠나무의 과학적 연구에 의하여 영양학적 가치, 약학적 가치 및 치료학적 가치를 인정받아 각광받고 있다. 황칠나무는 혈행 개선(콜레스테롤, 혈압), 항산화(노화방지), 간기능 개선(숙취, 피로회복, 해독), 면역력 증진, 재생 등 많은 질환에 효과가 있다고 보고되고 있다.
그러나, 황칠나무의 유효성분은 인체 흡수가 느리고, 인체 내의 이용에 제한이 있다. 황칠나무의 유효성분을 인체 내에 이용하고자 하는 시도가 있었으나, 황칠나무 및 부산물들은 여러 가지 형태로 제형의 변화가 어려워 대량으로 가공 및 양산하기 어려운 문제가 있었다.
그러나, 본 발명의 일 실시형태에 따른 황칠 발효 대사체는 액체 발효와 미생물의 전배양 등의 방법을 사용함으로써 발효시간이 단축되고, 그 수율이 향상되어 생산이 용이하며, 황칠 발효대사체는 농축액 또는 건조 분말의 형태로 제조될 수 있다. 이에 따라 여러 가지 형태의 제형으로 변화될 수 있으며, 다양한 용도로 사용될 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들면 상기 황칠 발효대사체는 화장료 조성물, 약제학적 조성물, 식품 조성물 등으로 사용될 수 있다.
상기 황칠 발효대사체가 화장료 조성물에 이용되는 경우 통상적으로 이용되는 성분들, 예를 들면 정제수, 보습제, 유분, 계면활성제, 고급 알코올, 증점제, 킬레이트제, 색소, 지방산, 산화방지제, 방부제, 왁스, pH조절제 및 향료와 같은 통상적인 보조제 및 담체등과 함께 혼합될 수 있으며, 용액, 현탁액, 페이스트, 겔, 크림, 로션, 파우더, 비누, 계면활성제 함유 클린징, 오일, 분말 파운데이션, 유탁액 파운데이션, 왁스 파운데이션 및 스프레이 등으로 제형화될 수 있다.
또한, 약제학적 조성물에 이용되는 경우 약제학적으로 허용되는 담체 및/또는 부형제를 이용하여 제제화될 수 있고, 윤화제, 습윤제, 감미제, 향미제, 유화제, 현탁제, 보존제 등과 함께 혼합될 수 있다.
또한, 식품 조성물로 이용되는 경우, 식품 제조 시에 통상적으로 첨가되는 단백질, 탄수화물, 지방, 영양소, 조미료 및 향미제 등의 성분과 함께 혼합될 수 있고, 다양한 형태로 제형화될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 따른 액체 발효에 의한 황칠발효대사체 제조방법의 각 단계를 구체적으로 설명하며, 본 발명의 일 실시형태에 따른 액체 발효에 의한 황칠 발효 대사체는 이에 의하여 보다 구체적으로 특정되고, 이해될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 액체 발효에 의한 황칠 발효대사체의 제조방법은 황칠 잎, 줄기를 파쇄 및 절단하는 황칠 원료의 전처리단계; 상기 전처리된 황칠 원료의 열수추출액을 제조하는 발효기질 제조단계; 상기 황칠 원료의 전처리 단계와 동시에 또는 전후에 선택적으로 수행되며, 발효 미생물을 배양하는 미생물 전배양단계; 상기 황칠 열수추출액에 상기 미생물을 접종하여 배양하는 액체 발효단계; 및 상기 액체 발효액을 멸균, 여과 및 농축하여 황칠 발효대사체를 얻는 단계;를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 액체 발효에 의한 황칠 발효 대사체의 제조단계를 개략적으로 나타내는 순서도이다.
우선, 황칠 잎과 줄기를 세척, 파쇄 및 절단하는 황칠 원료의 전처리단계를 수행할 수 있다(S1).
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 황칠 원료의 전처리 단계는 황칠 추출액을 수행하기 위한 전단계로써, 추출을 용이하게 하기 위하여 황칠 원료를 세척, 파쇄 및 절단하는 과정을 수행한다.
보다 구체적으로, 황칠 잎과 줄기를 세척하고, 건조한 후 줄기는 1∼2㎜로 파쇄 및 절단하고, 잎은 2∼3㎝의 크기로 파쇄 및 절단할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 잎과 줄기를 세척 및 건조하는 단계에서 수분함량이 10% 내외가 되도록 할 수 있다.
다음으로, 상기 전처리된 황칠 원료의 열수추출액을 제조하는 발효 기질 제조단계를 수행할 수 있다(S2).
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 황칠 잎과 줄기는 열수추출방법에 의하여 추출될 수 있다. 보다 구체적으로, 전처리된 황칠 잎과 줄기에 물을 10배 가하고, 90∼95℃에서 8 내지 10시간 동안 환류 추출될 수 있다. 상기 추출액은 여과된 후 농축될 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니나, 감압 농축기로 60℃이하에서 농축될 수 있으며, 고형물 함량은 1 내지 10 브릭스(Brix)일 수 있다. 상기 농축된 추출액은 110 내지 125℃에서 10 내지 20분간 살균될 수 있다.
황칠 추출액은 항균활성이 있어서 미생물의 생육이 어려울 수 있다. 따라서, 발효 미생물이 생육할 수 있는 환경을 만들어 주기 위하여 추출액의 고형분 함량을 조절할 필요가 있으며, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 황칠 추출액의 고형분 함량은 1 내지 10브릭스일 수 있다. 다만, 상기 고형분의 함량은 발효 미생물의 종류에 따라 그 범위가 다소 상이해 질 수 있다. 보다 구체적으로 발효 미생물로 Aspergillus oryzae, Saccharomyces cerevisiae, Phellinus baumii, Ganoderma lucidum를 사용하는 경우 상기 고형분의 함량은 1 내지 10 브릭스 일 수있고, Bacillus subtilis를 사용하는 경우에는 상기 고형분의 함량은 5 내지 10브릭스 일 수 있으며, Lactobacillus plantarum 를 사용하는 경우 1 내지 5 브릭스일 수 있다.
또한, 상기 황칠 원료의 전처리 단계와 동시에 또는 전후에 선택적으로 발효 미생물을 배양하는 미생물 전배양단계를 수행할 수 있다(S3).
본 발명의 일 실시형태에서는 미생물을 배양한 후 황칠 추출액의 발효에 사용할 수 있다. 액체 발효에 사용된 균주는 식용곰팡이인 Aspergillus oryzae , 맥주효모인 Saccharomyces cerevisiae , 버섯균주인 Phellinus baumii와 Ganoderma lucidum, 청국장균인 Bacillus subtilis, 젖산균인 Lactobacillus plantarum 일 수 있다.
상기 모든 균주는 본 배양에 앞서 전배양을 수행할 수 있으며, 순수배양한 후 진탕배양할 수 있다. 미생물 전배양을 실시함에 따라 액체 발효 시간을 단축할 수 있다.
이에 제한되는 것은 아니나, 식용곰팡이인 Aspergillus oryzae는 PDA배지에서 30℃, 5일간 배양하여 형성된 포자를 0.1% 생리식염수로 수확한 후, PDB배지에 다시 접종하여, 30℃에서 120rpm으로 5일간 진탕 배양할 수 있다.
맥주효모인 Saccharomyces cerevisiae는 YM 한천(agar) 배지에서 30℃, 3일간 고체배양하여 형성된 단일 콜로니(single colony)를 YM 브로스(broth) 배지에 접종하여, 30℃에서 120rpm으로 2일간 진탕 배양할 수 있다.
버섯균사체인 Phellinus baumii와 Ganoderma lucidum은 PDB배지에서 25℃, 20일간 배양하여 형성된 균사체 (1×1㎝, 3조각)을 PDB 배지에 접종하여 25℃에서 130rpm으로 10일간 배양하여 액체종균으로 사용할 수 있다.
청국장균인 Bacillus subtilis는 NA배지에서 37℃, 2일간 배양한 단일 콜로니(single colony)를 다시 NB배지에 37℃, 120rpm으로 2일간 배양할 수 있다.
젖산균인 Lactobacillus plantarum은 MRS 고체배지에서 먼저 배양하여 형성된 콜로니(colony)를 다시 MRS 브로스(broth)에서 37℃, 24시간 정치배양한 후 액체종균으로 사용할 수 있다.
다음으로, 상기 발효기질에 상기 전배양된 미생물을 접종하여 배양하는 액체 발효단계를 수행할 수 있다(S4).
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 발효 기질은 황칠 열수추출액일 수 있고, 상기 황칠 열수추출액을 살균한 후 상기 액체발효 미생물이 접종될 수 있다. 상기 황칠 열수 추출액의 고형분 함량은 1 내지 10브릭스 일 수 있고, 상기 열수 추출액에 상기 미생물 배양액을 접종할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 미생물 배양액의 농도는 10%일 수 있고, 미생물의 종류에 따라 5일 내지 20동안 25℃ 내지 40℃에서 진탕 배양 또는 정치배양될 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, Aspergillus oryzae와 Saccharomyces cerevisiae는 30℃, 120rpm에서 5일간 진탕배양, Phellinus baumiI 와 Ganoderma luidum은 25℃, 130rpm에서 20일간 진탕배양, Bacillus subtilis는 40℃, 120rpm으로 5일간 진탕배양, Lactobacillus Plantarum은 37℃에서 5일간 정치배양을 행할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 발효 미생물을 황칠 추출액에 접종하기 전에 전배양하여 상기 액체 발효의 시간을 줄일 수 있다. 또한, 열수추출액의 발효기질로 사용됨으로써 수율이 대폭적으로 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 황칠 발효대사체는 황칠의 유용물질 뿐만 아니라, 미생물의 종류에 따라 다양한 2차 대사산물을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 청국장균인 Bacillus subtilis와 젖산균인 Lactobacillus plantarum는 보다 우수한 항산화능을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 배즙액을 제조하고, 상기 발효 기질에 배즙액을 추가로 포함할 수 있다(S5).
상기 배즙액은 액체 발효 단계에서 당원으로 제공될 수 있으며, 발효기질에 배즙액을 포함하는 경우 발효 대사산물이 달라질 수 있으며, 열수 추출액만을 이용한 경우와 다른 효능을 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면 상기 배즙액은 배에 물을 2배 가하여 90~100℃에서 5시간 환류추출한 후 여과, 감압농축(60℃ 이하)하여 제조될 수 있다. 황칠 열수 추출액과 같이 상기 배즙액의 고형물 함량은 1 내지 10브릭스(Brix)되게 조절될 수 있고, 미생물과 접종되기 전에 121℃에서 15분간 살균될 수 있다.
상기 배즙액은 상기 황칠 열수 추출액과 동일한 고형분 함량을 가진 것이 동량으로 혼합될 수 있다. 상기 배즙액이 발효기질에 추가로 포함되는 경우에도 상술한 바와 같이 상기 발효 미생물 순수배양액 10%를 접종하여 진탕배양 또는 정치배양하여 발효를 진행할 수 있다. 구체적인 배양 온도 및 기간은 상술한 바와 같으며, 이에 대한 설명은 생략한다.
다음으로, 상기 액체 발효액을 멸균, 여과 및 농축하여 황칠 발효대사체를 얻을 수 있다(S6).
상기 액체 발효가 완료된 황칠 발효액으로부터 황칠 발효대사체를 얻을 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 황칠 발효액을 100~121℃에서 15~20분간 멸균한 다음 여과, 감압농축(60℃ 이하)하여, 농축액으로 사용하거나 고체 분말로 사용할 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니나, 상기 농축액은 10 내지 60브릭스(Brix)의 농축액으로 사용될 수 있고, 상기 농축액은 동결건조 및 분무건조에 의하여 고체분말로 제조될 수 있다.
상기 황칠 발효대사체는 화장료 조성물, 약제학적 조성물, 식품 조성물 등에 사용될 수 있으며, 사용 용도 및 제형에 따라 농축액 또는 고체 분말의 형태로 가공될 수 있다.
상기 황칠 발효대사체는 미생물의 발효에 따른 대사 산물로써, 그 성분 및 구조를 명확하게 특정할 수 없지만, 황칠의 유용물질이 저분자화되어 체내 흡수율을 높일 수 있고, 우수한 생리 활성을 가질 수 있으며, 특히 항산화 효능이 우수한 것으로 검증되었다.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 따라 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하나, 이들이 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
[실시예]
[황칠 발효대사체의 제조]
황칠 원료의 전처리
황칠 잎과 줄기를 세척하고, 수분함량이 10% 내외로 건조한 후 줄기는 1~2㎜, 잎은 2~3㎝로 파쇄, 절단하였다.
황칠 열수 추출액의 제조
전처리한 황칠 잎과 줄기에 물을 10배 가하여 90~95℃에서 10시간 환류추출한 후, 여과, 감압농축(60℃ 이하)하여 고형물 함량이 1, 5, 및 10Brix되게 조절한 후, 121℃에서 15분간 살균하였다.
배즙액의 제조
배에 물을 2배 가하여 90~100℃에서 5시간 환류추출한 후 여과, 감압농축(60℃ 이하)하여 고형물 함량이 1, 5, 및 10Brix되게 조절한 후 121℃, 15분간 살균하였다.
액체발효 미생물의 순수배양
Aspergillus oryzae는 PDA배지에서 순수배양하여 얻은 포자를 PDB배지에 접종하여 30℃, 120rpm으로 5일간 배양하였고, Saccharomyces cerevisiae는 YM 고체배지에서 분리한 단일 colony를 YM액체배지에 접종하여 30℃, 120rpm으로 2일간 배양하였으며, Phellinus baumii와 Ganoderma lucidum은 단일포자를 PDB배지에 접종하여 25℃, 130rpm으로 10일간 배양하였고, Bacillus subtilis는 NA배지에서 분리한 단일 colony를 NB배지에서 37℃, 120rpm으로 2일간 배양하였으며, Lactobacillus plantarum은 MRS고체배지에서 형성된 단일 colony를 MRS액체배지에서 37℃, 1일간 정치배양하였다.
미생물 접종 및 액체 배양
황칠 열수추출물(10Brix)과 황칠 열수추출물(10Brix)과 배즙액(10Brix)의 동량혼합액에 상기 액체발효 미생물 순수배양액 10%를 각각 접종한 후, Aspergillus oryzae와 Saccharomyces cerevisiae는 30℃, 120rpm에서 5일간 진탕배양, Phellinus baumii와 Ganoderma lucidum은 25℃, 130rpm에서 20일간 진탕배양, Bacillus subtilis는 40℃, 120rpm에서 5일간 진탕배양, 그리고 Lactobacillus plantarum은 37℃에서 5일간 정치배양하였다.
발효 대사체의 수득
상기 배양이 완료된 황칠 발효액을 100~121℃, 15~20분간 멸균한 다음 여과, 감압농축(60℃ 이하)후 10~60Brix의 농축액으로 제조하였다.
[평가]
1. 황칠 추출액의 고형물 농도에 따른 균 증식능
황칠 추출액은 항균활성이 있기 때문에 황칠 열수추출액의 고형물 함량에 따른 6개 균주의 생육정도를 조사하였다. 상기에서 제조한 고형물 함량 1, 5, 10Brix인 황칠 열수 추출액에 각 균주의 순수배양액을 1% 접종한 후 각 균주의 순수배양과 동일 조건으로 배양한 후 고체배지에서 형성되는 colony수를 대조구로 비교하여 생육정도를 -(생육불가능), +(생육 미흡), ++(생육 보통), +++(생육 우수)로 표시하여 하기 표 1에 나타내었다.
균주 농도(Concentration / Brix)
1 5 10
Aspergillus oryzae ＋＋＋ ＋＋＋ ＋＋＋
Saccharomyces cerevisiae ＋＋＋ ＋＋＋ ＋＋＋
Phellinus baumii ＋＋＋ ＋＋＋ ＋＋＋
Ganoderma lucidum ＋＋＋ ＋＋＋ ＋＋＋
Bacillus subtilis ＋＋ ＋＋＋ ＋＋＋
Lactobacillus plantarum ＋ ＋＋＋ －
상기 [표1]에서 보는 바와 같이 Lactobacillus plantarum만이 10Brix 농도에서 생육이 불가하였고, 5개 균주는 10Brix 농도에서 생육이 양호하였다. 그리고 Bacillus subtilis는 1Brix 보다 5, 10Brix에서 생육이 더 양호하였다. 즉, 본 실험에 선정된 6개 균주 모두는 황칠 추출액의 발효대사체 생산에 사용할 수 있는 것으로 판단되었다.
또한, 1, 5, 10Brix의 황칠 열수추출액과 배즙액(1, 5, 10Brix)을 동량 혼합한 후 상기와 같이 6개 균주의 생육정도를 조사하고, 그 결과를 하기 [표2]에 나타내었으며, 이의 결과는 상기 황칠 열수 추출액에서의 생육패턴과 거의 일치하였다.
균주 농도(Concentration / Brix)
1 5 10
Aspergillus oryzae ＋＋＋ ＋＋＋ ＋＋＋
Saccharomyces cerevisiae ＋＋＋ ＋＋＋ ＋＋＋
Phellinus baumii ＋＋＋ ＋＋＋ ＋＋＋
Ganoderma lucidum ＋＋＋ ＋＋＋ ＋＋＋
Bacillus subtilis ＋＋ ＋＋＋ ＋＋＋
Lactobacillus plantarum ＋ ＋＋＋ －
2. 황칠발효 대사체의 항산화 실험
황칠열수추출액(10Brix)과 황칠열수추출액(10Brix)과 배즙액(10Brix)의 동량 혼합액에 Aspergillus oryzae(황국균), Phellinus baumii(상황버섯균), Ganoderma lucidun(영지버섯균), Saccharomyces cerevisiae(맥주효모), Bacillus subtilis(청국장균), Lactobacillus plantarum(젖산균) 6개 균주 순수배양액 10%을 각각 접종하여, 황국균은 30℃, 5일간 진탕배양, 버섯균은 25℃, 3일간 진탕배양, 효모는 30℃, 5일간 진탕배양, 청국장균은 37℃, 5일간 진탕배양, 젖산균은 37℃, 5일간 정치배양을 한 후 여과, 농축, 동결건조한 시료를 사용하였다.
프리라디칼(Free radical) 소거활성으로 측정하였으며, 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH, WaKo) 라디칼에 대한 전자공여효과에 나타나는 시료의 환원력으로 측정하였다. 농도별 시료 1㎖에 500μM DPPH 용액 1㎖를 첨가해 교반 후, 37℃, 암소에서 30분간 반응시켰다. 반응용액은 517㎚의 흡광도를 측정하여, ㅎ하하기와 같은 식으로 radical scavenging activity를 계산하고 하기 표 3에 나타내었다.
Free radical scavenging activity (%) = (1-A/B) × 100
A : 시료첨가 흡광도, B : 시료무첨가 흡광도
발효
기질 		발효대사 체의 농도
(㎍/㎎) 		DPPH 소거능 (%)
대조군 A.
oryzae 		S.
cerevisiae 		P.
baumii 		G.
lucidun 		B.
subtilis 		L.
plantarum
황칠 열 수추출물 (10 Brix ) 0 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21
50 7.56 11.27 13.46 7.58 7.85 11.52 17.30
100 14.92 22.74 26.31 13.33 15.52 34.92 31.69
250 39.86 55.72 58.97 28.13 33.96 65.73 67.41
500 64.36 84.81 86.14 47.19 64.86 97.18 99.75
750 84.30 86.81 88.84 66.39 79.58 99.158 100.98
1000 86.28 90.15 91.25 72.16 86.11 99.19 100.73
황칠 열 수추출 물와 배 즙혼합 액(10 Brix ) 0 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21
50 5.29 8.97 7.96 16.51 11.37 6.66 13.27
100 9.13 15.85 15.72 28.22 21.83 16.88 20.69
250 22.45 40.82 33.17 63.5 46.41 34.44 38.64
500 43.12 59.12 64.11 85.10 84.04 63.44 66.52
750 60.32 83.98 76.43 85.43 85.50 87.90 77.97
1000 76.42 85.92 84.21 85.63 86.05 94.94 92.64
황칠 열수추출액만을 발효기질로한 발효 대사체가 배즙혼합액에 비하여 DPPH 소거 활성이 높았다. 그리고 대체적으로 버섯균, 황국균, 효모에 비하여 청국장균과 젖산균 발효 대사체가 DPPH소거 활성이 훨씬 높게 나타났다.
이상, 구현예 및 실시예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 구현예들에 한정되지 않으며, 여러 가지 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함이 명백하다. 또한, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.

Claims (11)

  1. 황칠 잎, 줄기를 파쇄 및 절단하는 황칠 원료의 전처리단계;
    상기 전처리된 황칠 원료의 열수추출액을 제조하는 발효기질 제조단계;
    상기 황칠 원료의 전처리 단계와 동시에 또는 전후에 선택적으로 수행되며, 미생물을 배양하는 미생물 전배양단계;
    상기 발효 기질에 상기 미생물을 접종하여 배양하는 액체 발효단계; 및
    상기 액체 발효단계에서 얻어진 발효액을 멸균, 여과 및 농축하여 황칠 발효대사체를 얻는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 발효에 의한 황칠발효대사체의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발효기질 제조단계에서 상기 열수추출액의 고형분 함량은 1 내지 10 브릭스(Brix)인 것을 특징으로 하는 액체 발효에 의한 황칠발효대사체의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 미생물은 식용곰팡이인 Aspergillus oryzae , 맥주효모인 Saccharomyces cerevisiae, 버섯균주인 Phellinus baumii와 Ganoderma lucidum, 청국장균인 Bacillus subtilis, 또는 젖산균인 Lactobacillus plantarum 인 것을 특징으로 하는 액체 발효에 의한 황칠발효대사체의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 미생물 전배양 단계는 25 내지 37℃에서 2일 내지 10일 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 액체 발효에 의한 황칠발효대사체의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 미생물은 Bacillus subtilis 이고, 상기 황칠 열수추출액의 고형분의 함량은 5 내지 10브릭스(Brix)이거나, 상기 미생물은 Lactobacillus plantarum 이고, 상기 황칠 열수추출액의 고형분의 함량은 1 내지 5 브릭스(Brix)인 것을 특징으로 하는 액체 발효에 의한 황칠발효대사체의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 액체 발효단계에서 상기 발효기질에 배즙액을 추가로 혼합하는 것을 특징으로 하는 액체 발효에 의한 황칠발효대사체의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 배즙액의 고형분 함량은 1 내지 10 브릭스(Brix)인 것을 특징으로 하는 액체 발효에 의한 황칠발효대사체의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 액체 배양은 10%의 미생물 배양액이 접종되고, 5일 내지 20일 동안 25℃ 내지 40℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 액체 발효에 의한 황칠발효대사체의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 황칠 발효대사체는 농축액 또는 분말 형태로 가공되는 것을 특징으로 하는 액체 발효에 의한 황칠발효대사체의 제조방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
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