KR102144395B1 - 홍삼을 이용한 유산균의 증식 향상 배양공정 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 홍삼 유래 식이섬유;를 포함하는 유산균의 배양 배지 및 이를 이용한 유산균의 배양 방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 유산균의 배양 배지에 홍삼 유래 식이섬유를 사용함으로써, 유산균의 생균수가 증가하고 배양성이 개선될 수 있다. 또한, 본 발명의 유산균의 배양 방법에 따르면, 상기 배양 배지를 이용함으로써 동일 조건에서 배양성이 개선되므로 비용 측면에서 이점이 있다.

Description

홍삼을 이용한 유산균의 증식 향상 배양공정{Incubating Process For Enhancing Growth Of Lactic Acid Bacteria Using Red Ginseng}
본 발명은 홍삼 원료를 포함하는 유산균의 배양 배지 및 이를 이용한 유산균의 배양 방법에 관한 것이다.
인삼(Panax ginseng C.A. Meyer)은 오갈피나무과(Araliaceae) 인삼속(Panax)에 속하는 다년생 초본으로 한방에서 사용되는 한약재 중의 하나로 달면서 쓴맛이 있고, 따뜻한 기운을 가지고 있으며, 원기를 보하고 비장을 보호하며, 폐를 튼튼하게 해주는 등 본초학적 효능을 가지고 있다.
인삼의 주요 생리활성 물질은 진세노사이드라고도 불리는 사포닌과 정유성분, 폴리아세틸렌, 페놀성분, 배당체 및 산성펩타이드 등이 있으며, 그 밖에도 비타민, 당류, 무기질과 같은 다양한 성분들이 함유되어 있다. 일반적인 인삼의 생리활성 효능은 중추신경계의 작용, 면역기능 강화 작용, 항암 작용 등이 보고되어 있다. 특히 진세노사이드는 지금까지 약 40여 종이 발견되고 있으며 중추신계를 비롯하여 내분비계, 면역계, 대사계 등에 광범위한 영향을 미쳐 신체기능 조절, 즉 생리기능 정상화에 탁월한 효과를 나타내는 것으로 확인되고 있다. 이들 진세노사이드는 서로 비슷한 작용을 하거나 또는 서로 반대되는 작용을 나타내기도 하는데, 특정 성분이 단독으로 또는 여러 종류가 상호작용을 통해서 다양한 효능을 발휘하는 것으로 알려지고 있다.
한편, 식이섬유는, 식품 중에서 채소ㆍ과일ㆍ해조류 등에 많이 들어 있는 섬유질 또는 셀룰로오스로 알려진 성분으로, 사람의 소화효소로는 소화되지 않고 몸 밖으로 배출되는 고분자 탄수화물을 말한다. 섬유질은 위장의 공복감을 덜 느끼게 하고, 음식물의 흡수를 더디게 하여 콜레스테롤을 걸러내므로, 다이어트에 도움이 되는 성분으로 알려져 있다. 섬유질은 야채의 질긴 부분(셀룰로오스), 무의 갈색 색소(리그닌), 과일 속의 펙틴, 미역ㆍ다시마의 끈적끈적한 성분(알긴산), 특히 버섯류에 많다.
유산균(Lactic Acid Bacteria)은 유산을 대사 산물로서 많이 생성하는 세균을 총칭하는 것으로, 장내에서 각종 장내미생물의 비율을 일정하게 유지해주고, 장의 운동을 촉진하여 변비 개선, 면역력 상승 등의 생리적 기능을 가지는 것으로 알려져 있다. 유산균은 대개 온도, 산도, 압력 등에 취약하기 때문에 유통 과정이나 보관하는 환경에 따라 유산균의 양이 식약처 권장 기준 함량에 미치지 못하는 경우도 있다. 따라서, 유산균의 안정성을 개선하기 위한 유산균의 제조방법에 대한 연구는 지속적으로 이루어지고 있다(특허문헌 1). 이와 같은 맥락에서, 유산균 배양에 있어서, 배양 조건에 따라 유산균의 생균수가 크게 달라질 수 있기 때문에 유산균의 배양성을 개선할 수 있는 조건에 대한 연구도 지속적으로 이루어지고 있다.
본 발명자들은 홍삼을 이용한 다양한 연구를 수행하던 중, 홍삼의 수용성 성분을 제외한 홍삼 유래 식이섬유(섬유소)를 유산균의 배양 배지에 이용하는 경우, 유산균의 생균수가 증가되어 배양성이 크게 개선되는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.
한국 등록특허공보 제 10-2048690호
본 발명은 유산균의 배양성이 개선된 유산균의 배양 배지 및 이를 이용한 유산균의 배양 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 양태는 홍삼 유래 식이섬유;를 포함하는 유산균의 배양 배지를 제공한다.
본 발명의 다른 양태는 홍삼 유래 식이섬유를 포함하는 유산균의 배양 배지를 제조하는 단계; 및 상기 배양 배지에 유산균을 접종 및 배양하는 단계;를 포함하는 유산균의 배양 방법을 제공한다.
본 발명은 유산균의 배양 배지에 홍삼 유래 식이섬유를 사용함으로써, 유산균의 생균수가 증가하므로 배양성이 개선될 수 있다. 또한, 본 발명의 유산균의 배양 방법에 따르면, 상기 배양 배지를 이용함으로써 동일 조건에서 배양성이 개선되므로, 비용 측면에서 이점이 있다.
도 1은 실시예 및 비교예에 따라 비피도박테리움 락티스(Bifidobacterium lactis) 유산균을 배양한 결과를 나타낸다.
도 2는 실시예 및 비교예에 따라 비피도박테리움 브레브(Bifidobacterium breve) 유산균을 배양한 결과를 나타낸다.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 일 양태는 홍삼 유래 식이섬유;를 포함하는 유산균의 배양 배지를 제공한다.
본 발명에서 '유산균(Lactic Acid Bacteria)'은 유산을 대사 산물로서 많이 생성하는 세균을 총칭하는 것으로, 예를 들어, 락토바실러스(Lactobacillus), 락토코커스(Lactococcus), 엔테로코커스(Enterococcus), 스트렙토코커스(Streptococcus), 류코노스톡(Leuconostoc), 페디오코커스(Pediococcus) 및 비피도박테리움(Bifidobacterium)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
일 예로서, 상기 유산균은 락토바실러스 에시도필루스(Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei), 락토바실러스 가세리(Lactobacillus gasseri), 락토바실러스 델부르키 아종 불가리쿠스(Lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus), 락토바실러스 헬베티쿠스(Lactobacillus helveticus), 락토바실러스 퍼멘텀(Lactobacillus fermentum), 락토바실러스 파라카세이(Lactobacillus paracasei), 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum), 락토바실러스 루테리(Lactobacillus reuteri), 락토바실러스 람노서스(Lactobacillus rhamnosus), 락토바실러스 살리바리우스(Lactobacillus salivarius), 락토바실러스 델부르키 아종 락티스(Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis), 락토코커스 락티스(Lactococcus lactis), 락토코커스 락티스 아종 크레모리스(Lactococcus lactis subsp. cremoris), 락토코커스 락티스 아종 락티스 생물형 디아세틸락티스(Lactococcus lactis subsp. lactis biovar diacetylactis), 락토코커스 락티스 아종 락티스(Lactococcus lactis subsp. lactis), 엔테로코커스 패시움(Enterococcus faecium), 엔테로코커스 패칼리스(Enterococcus faecalis), 스트렙토코커스 써모필러스(Streptococcus thermophiles), 류코노스톡 메센테로이데스(Leuconostoc mesenteroides), 류코노스톡 슈도메센테로이데스(Leuconostoc pseudomesenteroides), 비피도박테리움 비피덤(Bifidobacterium infantis), 비피도박테리움 브레브(Bifidobacterium breve), 비피도박테리움 롱검(Bifidobacterium longum), 비피도박테리움 아니말리스 아종 락티스(Bifidobacterium animalis subsp. lactis), 비피도박테리움 인판티스(Bifidobacterium infantis), 비피도박테리움 락티스(Bifidobacterium lactis) 및 바실러스 코아귤런스(Bacillus coagulans)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있으며, 상기 유산균에 제한되지 않고 식품용으로 사용 가능한 모든 유산균을 포함한다.
본 발명에서 '식이섬유(Dietary fiber)'는 사람의 소화효소로 소화되지 않고 몸 밖으로 배출되는 고분자 탄수화물을 말하는 것으로, 예를 들어, 펙틴(pectin), 검(gum), 셀룰로오스(cellulose) 및 리그닌(lignin)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명에서 '홍삼 유래 식이섬유'는 홍삼으로부터 얻은 식이섬유를 말하는 것으로, 홍삼으로부터 식이섬유를 제조하는 방법은 통상의 방식에 의할 수 있다.
예를 들어, 홍삼 추출물의 잔사를 수득하는 단계; 및 상기 홍삼 추출물의 잔사로부터 원심분리기, 필터프레스, 벨트프레스 및 건조기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 이용하여 식이섬유를 추출하는 단계;를 포함하는 방법에 의해 수득될 수 있다.
예를 들어, 상기 건조 공정의 경우, 80℃ 이상, 또는 90℃ 이상, 또는 100 내지 200℃에서 수행될 수 있으나, 이에 특별히 제한되지 않는다.
본 발명에서, 상기 홍삼 추출물은 홍삼으로부터 통상의 방식으로 수득된 것일 수 있다. 홍삼은 생인삼을 쪄서 익혀 건조한 것으로 건조 과정에서 갈변 반응이 일어나 담황갈색 내지 적갈색을 띄는 것이다. 또한, 상기 인삼은 재배한 것 또는 시판되는 것 등 제한 없이 사용할 수 있다.
상기 홍삼으로부터 추출물을 수득할 때, 추출 방법으로는 용매 추출법, 초음파 추출법, 여과법 및 환류 추출법 등 종래 알려진 통상적인 추출 방법을 모두 사용할 수 있으며, 바람직하게는 용매 추출법이나 환류 추출법을 이용함으로써 제조할 수 있다. 상기 추출 과정은 수회 반복할 수 있다. 상기 추출물은 추출물을 추가적으로 분획하여 얻은 분획물도 포함한다.
상기 홍삼으로부터 추출물을 수득할 때, 물, 유기용매, 초임계 유체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 추출용매로 사용할 수 있다. 상기 유기용매는 알코올, 바람직하게는 C1-C4의 저급 알코올, 헥산(n-헥산), 에테르, 글리세롤, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 에틸아세테이트, 메틸아세테이트, 디클로로메탄, 클로로포름, 에틸아세테이트, 벤젠 및 이들의 혼합용매로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있고, 바람직하게는 에탄올일 수 있다. 예를 들어, 물 및 유기용매의 혼합물을 추출 용매로 사용하는 경우, 물 및 유기용매의 혼합물은 바람직하게는 물 및 C1-C4의 저급 알코올의 혼합물일 수 있고, 더욱 바람직하게는 물 및 에탄올의 혼합물일 수 있다.
추출은 0℃ 내지 100℃에서 실시될 수 있고, 바람직하게는 40℃ 내지 90℃에서 실시될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 80℃ 내지 90℃에서 실시될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 추출은 6시간 내지 36시간 동안 실시될 수 있고, 바람직하게는 7시간 내지 24시간 동안 실시될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 8시간 내지 14시간 동안 실시될 수 있으나, 이에 한정하지 않는다. 추출은 1회 내지 8회 실시될 수 있고, 바람직하게는 1회 내지 6회 실시될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1회 내지 5회 실시될 수 있으나, 이에 한정하지 않으며, 추출물은 각 추출에서 얻어진 단독 추출물 또는 각 추출에서 얻어진 추출물들의 혼합 추출물일 수 있다.
또한, 홍삼 유래 식이섬유는 섬유질 외에도 Rb1, Rg3, Rg1, Re 등의 진세노사이드 성분을 다량으로 함유하고 있다. 따라서, 본 발명의 홍삼 유래 식이섬유는 일반 섬유질에 의한 기능을 발휘할 뿐만 아니라 진세노사이드에 의한 다양한 생리활성기능도 나타낼 수 있다. 본 발명에서는 홍삼 유래 식이섬유를 유산균의 배양 배지에 사용함으로써 우수한 배양성을 나타내는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 배양 배지로는 유산균의 배양에 통상적으로 사용되는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, MRS, BL, M17, NB 및 BHI 배지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
본 발명의 배양 배지는 유산균의 배양을 위해 필요한 다른 성분으로서, 당, 질소원, 미량원소 및 탄산염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 추가로 포함할 수 있다.
상기 당 성분은 혼합유당, 과당, 설탕(Sucrose) 및 포도당, 말토오스, 트레할로스로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 질소원 성분은 효모추출물 및 소이펩톤, 카제인펩톤으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 미량원소는 제이인산칼륨, 황산마그네슘, 황산망간, 염화칼슘, 구연산칼륨, 초산나트륨, L-아스코르빈산, L-글루타민산, L-시스테인염산염 및 폴리소르베이트80으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 탄산염은 탄산칼륨, 탄산칼슘, 탄산나트륨으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양태는 홍삼 유래 식이섬유를 포함하는 유산균의 배양 배지를 제조하는 단계; 및 상기 배양 배지에 유산균을 접종 및 배양하는 단계;를 포함하는 유산균의 배양 방법을 제공한다.
상기 '유산균의 배양 배지'에 대해서는 전술한 바와 같은 내용이 적용될 수 있으므로, 구체적인 서술을 생략한다.
상기 배양 배지에 유산균을 접종 및 배양하는 단계는 당해 기술분야에서 유산균의 배양을 위해 일반적으로 사용되는 통상의 조건에 의할 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다.
예를 들어, 상기 배양하는 단계는, 30 내지 40℃, 또는 35 내지 40℃, 또는 35 내지 37℃의 온도에서, 질소 가스 또는 이산화탄소 가스로 치환된 혐기 조건 하에서, 6 내지 48 시간 동안 수행될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의해 상세히 설명한다.
단, 하기 제조예 및 실험예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 제조예 및 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
홍삼에 87℃ 정제수를 투입하여 24시간 추출해 홍삼 추출물을 수득한 후, 잔사에 대하여 탈수 및 건조공정(110℃)을 거쳐 홍삼 식이섬유(DF)를 수득하였다.
상기 홍삼 식이섬유를 1 내지 3% 함유한 MRS 배지에서 37℃ 온도, 75% 상대습도, 혐기 조건 하에서 40시간 동안 비피도박테리움 락티스(Bifidobacterium lactis) 및 비피도박테리움 브레브(Bifidobacterium breve)를 배양하였다.
비교예 1 및 2
상기 배양 배지로서 홍삼 식이섬유 대신, 인삼의 증삼 중 발생한 증삼 유출액을 포집 후 살균하여 얻은 홍삼 유래액(CW) 1, 5, 10% 및 증삼 유출액을 원심분리하여 전분을 제거하고 농축한 홍삼유래농축액(CCW)을 1, 2, 3% 함유한 것을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방식으로 유산균을 배양하였다.
실험예
상시 실시예 및 비교예에 대하여 각각의 배양 배지에 따른 생균수를 MRS agar plate에서 측정하였다. 홍삼 식이섬유를 넣지 않은 무처리군을 대조군으로 하고, 대조군 대비 생균수의 증감율을 백분율로 계산하였다. 결과를 다음 표 1에 나타낸다.
구분 Bifidobacterium lactis Bifidobacterium breve
생균수 증감율(%) 생균수 증감율(%)
실시예 1(DF) 1% 45.0 59 84.7 34
2% 39.3 39 84.7 34
3% 42.0 48 73.0 16
비교예 1(CW) 1% 29.7 5 62.3 -1
5% 30.0 6 56.0 -11
10% 32.7 16 55.0 -13
비교예 2(CCW) 1% 29.0 2 53.0 -16
2% 34.3 21 45.0 -29
3% 24.0 -15 40.7 -35
대조군 - 28.3 0 63.0 0
상기 결과로부터, 홍삼 유래액 또는 홍삼 유래 농축액을 함유한 배지에서는 유산균의 생균수가 대조군 대비 크게 상승하지 않거나 오히려 감소하는 것을 확인하였다. 구체적으로, 비피도박테리움 락티스 균의 경우, 홍삼 유래액 또는 홍삼 유래 농축액의 함유량이 증가함에 따라 생균수가 약간 증가하는 경향을 보였으나, 그 수치는 크지 않았으며, 홍삼 유래 농축액 3% 함유 배지의 경우에는 오히려 생균수가 15% 감소하였다.
또한, 비피도박테리움 브레브 균의 경우에는, 홍삼 유래액 또는 홍삼 유래 농축액 함유 배지에서는 생균수가 모두 감소하였다.
반면, 본 발명의 홍삼 식이섬유를 함유한 배지에서는 유산균의 생균수가 크게 증가된 것을 확인할 수 있다. 구체적으로, 홍삼 식이섬유를 함유한 경우, 생균수의 증가율이 최소 16%, 최대 59%로서, 유산균의 배양성이 크게 향상되는 것을 확인할 수 있다. 또한, 홍삼 식이섬유를 1%로 적은 양으로 함유한 경우에도 생균수 증가율이 높은 편이기 때문에, 적절한 배양 조건을 설정함에 있어서 비용 측면에서 이점이 있을 것으로 예상된다.

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 홍삼 유래 식이섬유를 포함하는 배양 배지를 제조하는 단계; 및
    상기 배양 배지에 유산균을 접종 및 배양하는 단계;를 포함하는 유산균의 배양 방법으로서,
    상기 유산균은 락토바실러스 에시도필루스(Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei), 락토바실러스 가세리(Lactobacillus gasseri), 락토바실러스 델부르키 아종 불가리쿠스(Lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus), 락토바실러스 헬베티쿠스(Lactobacillus helveticus), 락토바실러스 퍼멘텀(Lactobacillus fermentum), 락토바실러스 파라카세이(Lactobacillus paracasei), 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum), 락토바실러스 루테리(Lactobacillus reuteri), 락토바실러스 람노서스(Lactobacillus rhamnosus), 락토바실러스 살리바리우스(Lactobacillus salivarius), 락토바실러스 델부르키 아종 락티스(Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis), 비피도박테리움 비피덤(Bifidobacterium bifidum), 비피도박테리움 브레브(Bifidobacterium breve), 비피도박테리움 롱검(Bifidobacterium longum), 비피도박테리움 아니말리스 아종 락티스(Bifidobacterium animalis subsp. lactis), 비피도박테리움 인판티스(Bifidobacterium infantis) 및 비피도박테리움 락티스(Bifidobacterium lactis)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하고,
    상기 홍삼 유래 식이섬유는 홍삼 추출물의 잔사를 수득하는 단계; 및 상기 홍삼 추출물의 잔사로부터 원심분리기, 필터프레스, 벨트프레스 및 건조기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 이용하여 식이섬유를 추출하는 단계;를 포함하는 방법에 의해 수득되는 유산균의 배양 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 유산균은 락토코커스 락티스(Lactococcus lactis), 락토코커스 락티스 아종 크레모리스(Lactococcus lactis subsp. cremoris), 락토코커스 락티스 아종 락티스 생물형 디아세틸락티스(Lactococcus lactis subsp. lactis biovar diacetylactis), 락토코커스 락티스 아종 락티스(Lactococcus lactis subsp. lactis), 엔테로코커스 패시움(Enterococcus faecium), 엔테로코커스 패칼리스(Enterococcus faecalis), 스트렙토코커스 써모필러스(Streptococcus thermophiles), 류코노스톡 메센테로이데스(Leuconostoc mesenteroides), 류코노스톡 슈도메센테로이데스(Leuconostoc pseudomesenteroides) 및 바실러스 코아귤런스(Bacillus coagulans)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 추가로 포함하는 유산균의 배양 방법.
  6. 삭제
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 배양은 35 내지 40℃의 온도에서 수행되는 유산균의 배양 방법.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 배양은 혐기 조건 하에서 수행되는 유산균의 배양 방법.
  9. 청구항 4에 있어서,
    상기 배양은 6 내지 48 시간 동안 수행되는 유산균의 배양 방법.
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