KR102604326B1 - 식물 재료를 항균 활성을 보유하는 식물 추출물로 전환시키는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 식물 재료를 항균 활성을 보유하는 식물 추출물로 전환시키는 방법으로서, 상기 방법이 제1 단계에서 적어도 하나의 식물 재료를, 제1 매질의 존재 하에 또는 매질 없이 분쇄하여 10 내지 1000 ㎛의 평균 입자 크기를 갖는 입자를 수득하고; 제2 단계에서 상기 입자를 제2 매질과 혼합하여, 생활성 화합물을 포함하는 혼합물을 수득하고, 상기 혼합물을 분리함으로써 식물 잔여물로부터 식물 추출물을 분리하는 단계들을 포함하는 것인, 방법에 대한 것이다.

Description

식물 재료를 항균 활성을 보유하는 식물 추출물로 전환시키는 방법

본 발명은 식물 재료를 항균 활성을 보유하는 식물 추출물로 전환시키는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 항균 활성을 보유하는, 식물 재료에서 유래한 식물 추출물에 대한 것이다. 추가로, 본 발명은 화장품, 위생용품, 건강기능식품(nutraceutical), 식료품 및 식품 보충제, 사료, 포장식품 및 의약품에 있어서 상기 추출물의 용도에 관한 것이다.

식물 재료의 가공을 취급하는 산업계, 예컨대 베리 및 과일을 가공하는 식품 산업계에서는 상당량의 폐기물, 측류(side stream) 및 부산물이 형성된다. 식품 산업에서는 페이스트, 음료, 주류 제품, 잼, 컨저브(conserve), 유제품, 사탕류(sweets) 등과 같은 광범위한 제품의 제조시에 야생 베리, 재배된 베리 및 과일을 사용한다. 또한, 베리 및 과일 분획은 화장품에서 매우 널리 사용되고 있으며, 예를 들면 다중불포화 지방산이 풍부한 클라우드베리(cloudberry)씨 기름(seed oil)은 화장품 제제에서 유익한 성분으로 주목받고 있다.

특히나 식품 산업에서 베리 및 과일과 같은 식물 재료 가공시 다량의 폐기물이 생성되며, 이러한 폐기물의 이용 빈도는 매우 적다. 대부분의 폐기물은 현재 폐기되거나 쓰레기 매립지 또는 쓰레기 투기 지역으로 운송되어 환경적부담을 증가시킨다. 이러한 폐기물 중 일부는 건조시킨 후에 씨기름을 추출하지만, 폐기물 중에서도 매우 적은 비율이 활용될 뿐이다.

통상적으로는, 가공시에, 베리 및 과일을 기계 세척한 후 가압과 같은 적절한 방법으로 과즙, 과육 또는 페이스트를 제거한다. 잔류 폐기물, 예컨대 압축찌꺼기(pomace), 베리 케이크(cake), 과일 케이크 또는 압축 케이크(press cake)는, 섬유, 생활성인 페놀성 화합물 및 기타 생활성 화합물을 함유하는, 베리 또는 과일의 과피(skin), 껍질(peel), 씨 및 중과피(pith)를 포함한다.

FI 122664 B호에는 베리를 분별(fractionating)시켜 형성된 분획들로부터 영양분을 분리하는 방법이 개시되어 있는데, 이 방법에서는, 베리 원료를 건조 및 가볍게 분쇄시켜서, 베리의 씨를 파손시키지 않으면서 과육 및 과피 부분으로부터 분리시킨 후, 상기 씨가 제거된 과육 및 과피 분획에 대하여 가볍게 2차 분쇄를 수행함으로써, 미세 분말을 형성한 후 이를 스크리닝 또는 분류한다. 씨는 이 방법으로는 분별되지 않는다. 씨는 폐기하고 껍질은 추가로 분별한다.

US 2013/0040005 A1호는 보이즌베리(boysenberry) 씨 추출물을 유효 성분으로서 포함하는 혈압강하제 및 상기 제제를 수득하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법에서는, 보이즌베리의 압축찌꺼기를 건조, 파쇄 및 체질 분리하여 씨를 분리한 다음 상기 씨를 분쇄하여 미세 분말로 만든 후, 이를 물 또는 유기 용매로 추출한 후에 상기 추출액을 폴리페놀 흡수제와 접촉시키고 알코올계 용매로 용리시켜 목표 추출물을 수득한다.

특히, 화장품, 피부 관리 제품, 가정용품 및 위생용품에 있어서, 합성 보존제, 예컨대 파라벤 및 트리클로산을 천연 보존제로 대체할 필요성이 대두되고 있다. 현재 사용중인 보존제의 사용은 앞으로는 제한될 것으로 예상된다.

상기와 같은 상황에서 볼때, 현재 사용중인 보존제를 대체할 안전한 천연 보존제를 제공하고, 항균 활성을 보유하는 제품을 제조하는 방법을 제공할 필요성이 여전히 있는 것으로 보인다.

본 발명에서는, 항균 활성을 보유하는 식물 추출물을 간단하고 환경적으로 안전한 방법을 이용하여 수득할 수 있음을 밝혀내었다.

본 발명은 특히 씨, 베리, 과일, 잎, 압축찌꺼기, 압축 케이크, 베리 케이크, 과일 케이크, 잎을 포함하는 측류, 베리 및/또는 과일 및/또는 유지 식물로부터 수득된 침전물, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 식물 재료의 분쇄 및 가공의 조합, 및 수득된 생성물의 용도에 대한 연구를 바탕으로 한다. 이러한 물질들은 식이 섬유 및 항산화 활성 및/또는 항균 활성을 보유하는 페놀성 화합물이 풍부하다.

본 발명은 특히 식물 재료, 예컨대 베리 및 과일을 이용하는 산업과 유지 식물 산업의 씨, 잎, 폐기물, 측류 및 부산물을 이용하는데 매우 편리하고도 효과적인 방법을 제공하는데, 여기서 상기 식물 재료는 화장품, 피부 관리 제품, 가정용품, 위생용품, 식품 보충제, 식료품, 사료, 포장식품 및 의약품에서, 특히 천연 항균제 또는 천연 보존제로서 유용한 매우 높은 항균 활성을 보유하는 식물 추출물의 제조에서 씨, 베리, 과일, 잎, 압축찌꺼기, 압축 케이크, 베리 케이크 및 과일 케이크, 또는 침전물을 포함할 수 있다.

본 발명의 목적은 식물 재료를 항균 활성을 보유하는 식물 추출물로 전환시키는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 추가의 목적은 식물 재료를 이용하는 산업의 씨, 베리, 과일, 잎, 폐기물, 측류 및 부산물을 폐기할 필요 없이 이용하는 것이다.

본 발명의 추가의 목적은 식물 재료로부터 항산화력 및/또는 항균 활성을 보유하는 식물 추출물을 제공하는 것이다.

본 발명의 추가의 목적은 화장품, 피부 관리 제품, 위생용품, 가정용품, 건강기능식품, 식료품, 식품 보충제, 사료, 애완동물용 먹이, 포장식품 및 의약품에서의 항산화력 및/또는 항균 활성을 보유하는 식물 추출물을 사용하는 것이다.

본 발명은 식물 재료를 전환시키는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법이 제1 단계에서 적어도 하나의 식물 재료를 제1 매질의 존재 하에 또는 매질없이 1회 내지 5회 분쇄하여, 평균 입자 크기가 10 내지 1000 ㎛인 입자를 수득하고;

제2 단계에서 상기 입자를 제2 매질과 1:3 내지 1:80의 중량비로 10 내지 120℃의 온도에서 20분 내지 20시간 동안 혼합하여, 생활성 화합물을 포함하는 혼합물을 수득하고, 상기 혼합물을 분리함으로써 식물 잔여물로부터 식물 추출물을 분리하는 단계들을 포함하는 것인, 방법에 대한 것이다.

상기 수득한 식물 추출물은 화장품, 피부 관리 제품, 위생용품, 가정용품, 건강기능식품, 식료품, 식품 보충제, 사료, 애완동물용 먹이, 포장식품 및 의약품과 배합하거나, 또는 상기 제품들의 제조시 이들의 출발 물질과 배합할 수 있다.

항균 활성 화합물은 특히 항균 활성이 있는 페놀성 화합물, 예컨대 엘라그산 및 엘라기탄닌(ellagitannin)을 포함한다.

추가로, 본 발명은 화장품, 피부 관리 제품, 위생용품, 가정용품, 건강기능식품, 식료품, 식품 보충제, 사료, 애완동물용 먹이, 포장식품 및 의약품에서의 상기 식물 추출물의 용도에 관한 것이다.

따라서, 본 발명은 천연 보존제를 제공하기 위한 항균 활성을 보유하는 식물 추출물의 제조에 있어서, 식물 재료를 가공하는 산업, 예컨대 베리 산업 및 과일 산업에서 비롯되는 식물 재료, 예컨대 씨, 잎, 폐기물, 측류 및 부산물을 이용하는 간단하고 경제적인 수단을 제공한다.

본 발명의 특징들은 첨부된 청구범위에 제시한다.

도 1은 본 발명의 방법으로 수득된 식물 추출물의 황색포도상구균(Staphylococcus aureus)에 대한 항균 효과를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 방법으로 수득된 식물 추출물의 대장균(Escherichia coli)에 대한 항균 활성을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 방법으로 수득된 식물 추출물의 황색포도상구균에 대한 항균 효과를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 방법으로 수득된 식물 추출물의 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)에 대한 항균 효과를 나타낸 것이다.
도 5는 라즈베리 잎의 열수(hydrothermal) 추출물에 대한 HPLC 크로마토그램을 나타낸 것이다.
도 6은 라즈베리 잎의 열수 추출물의 주요 화합물에 대한 특이적 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 7은 분쇄된 라즈베리 잎의 열수 추출물의 황색포도상구균에 대한 항균 효과를 나타낸 것이다.
도 8은 열수 추출 잔여물의 HPLC 크로마토그램을 나타낸 것이다.

정의

달리 명시하지 않는 한, 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어들은 식품 산업 및 식물 재료를 가공하는 산업 분야에서 통상적으로 사용되는 의미를 지닌다. 구체적으로, 하기 용어들은 아래에 나타낸 의미를 지닌다.

"베리"라는 용어는 내부에 씨를 포함하는 모든 식용 야생 베리 및 재배된 베리를 의미하며, 이러한 베리들은 루버스(Rubus), 소르버스(Sorbus), 엠페트룸(Empetrum), 로사(Rosa), 아로니아(Aronia), 백시니움(Vaccinium), 라이비즈(Ribes), 프라가리아(Fragaria), 주니페루스(Juniperus) 또는 히포파이(Hippophae) 속에 속하고 상기 속들의 모든 교배종 베리를 포함한다. 산자나무(sea buckthorn)은 히포파이 속의 한 예이다. 라즈베리, 블랙베리, 북극 브램블(arctic bramble), 듀베리(dewberry) 및 클라우드베리는 루버스 종의 예들이다. 상기 루버스 종은 쉽게 이종교배되고 무수정체(apomict)이기 때문에, 상기 교배종 식물의 혈통은 매우 복잡한 경우가 허다하나, 이는 일반적으로 블랙베리 및 라즈베리의 재배품종 정의에 포함된다. 상기 교배종 베리의 예로는 로건베리(loganberry), 보이즌베리, 베이치베리(veitchberry), 매리언베리(marionberry), 실번베리(silvanberry), 테이베리(tayberry), 터멜베리(tummelberry) 및 힐더베리(hildaberry)가 포함된다. 빌베리(bilberry), 블루베리, 링곤베리(lingonberry) 및 크랜베리는 백시니움 종의 예들이다. 블랙커런트, 레드커런트, 화이트커런트, 그린커런트 및 구스베리는 라이비즈 종의 예들이다. 주니페루스 종의 예로는 노간주나무(juniper) (두송, Juniperus communis)을 들 수 있다.

"과일"이라는 용어는 본원에서 비티스(Vitis), 푸니카(Punica), 파이러스(Pyrus), 말러스(Malus), 시트룰러스(Citrullus), 베닌카사(Benincasa), 쿠쿠미스(Cucumis), 모모르디카(Momordica), 올레아(Olea) 속 및 아르가니아 스피노사(Argania spinosa) 종에 속하며 상기 속 또는 종의 모든 교배종 과일을 포함하는 모든 야생 과일 및 재배된 과일을 의미한다.

비티스 속의 과일은 주로 비티스 비니페라(V. vinifera)와 또 다른 포도나무와의 이종교배종인 모든 교배종 포도를 포함하는 내부에 씨를 포함하는 포도를 의미한다. 포도는 와인, 잼, 음료, 젤리, 씨 추출물, 건포도, 식초 및 포도씨유를 만드는데 사용된다. 비티스는 포도과(Vitaceae) 계열에 속하는 약 60가지의 덩굴과 식물로 이루어진 속이다.

시트룰러스, 베닌카사, 쿠쿠미스, 모모르디카 속의 과일은 내부에 씨를 포함하는 멜론을 의미하며, 여기에는 모든 교배종 멜론이 포함된다.

올레아 속의 과일은 올리브, 특히 올레아 유로파에아(Olea europaea)를 의미한다.

과일은 석류[푸니카 그라나툼(Punica granatum)], 배나무[파이러스과, 예컨대 파이러스 커뮤니스(Pyrus communis)] 및 사과 나무(말러스 과) 및 이들의 모든 교배종과 같은 과일 나무의 열매도 지칭한다.

"유지 식물"이라는 용어는 본원에서 식물성유가 풍부한 씨를 포함하는 식물을 의미하며, 상기 식물은 순무 유채 [브라시카 라파(Brassica rapa)], 해바라기, 아마, 대마 [칸나비스 사티바(Cannabis sativa)] 또는 유채 [브라시카 나푸스(Brassica napus)]로부터 선택된다.

"베리 산업" 및 "과일 산업" 및 "유지 식물 산업"이라는 용어는 야생 베리 및 재배된 베리 및 과일 및 유지 식물과 관련된 제품 및 공정의 개발, 정제 및 제조를 취급하는 산업을 지칭한다.

"항균 활성" 화합물이라는 용어는 미생물을 사멸시키거나 이들의 성장을 억제할 수 있는 화합물을 가리킨다. 이러한 화합물들의 예로는 페놀성 화합물, 예컨대 엘라그산 및 엘라기탄닌을 들 수 있다. 항균 및 보존 활성 외에도, 이러한 화합물들은 다른 생물학적 활성, 특히 항산화 활성을 보유하는 경우가 많다.

본원에서 "열수(hydrothermal)" 가공이라는 용어는 승온에서 물의 존재 하에 가공하는 것을 의미한다.

본원에서 위생 용품으로는 특히 기저귀, 여성용 위생 패드, 탐폰, 실금 패드 및 제품 등이 포함된다.

본원에서 가정용품은 식기 세척제, 가정용 세척제, 액체 비누, 샤워 젤 등을 가리킨다.

본원에서 기계 부품은 산업용 및 가정용 세탁기 및 식기 세척기 내의 막과 필터를 지칭한다.

발명의 상세한 설명

본 발명은 식물 재료를 항균 활성을 보유하는 식물 추출물로 전환시키는 편리한 방법을 제공한다.

본 발명에서, 본 방법으로 수득한 식물 추출물은 예를 들어 인간 병원체인 황색포도상구균에 대하여 특히 강한 항균 활성을 나타내는 것으로 밝혀졌다.

최근의 연구에 따르면, 엘라그산 및 엘라기탄닌과 같은 페놀성 화합물은 다수의 흥미로운 생물학적 활성을 지니고 있어서, 질환 예방에 있어서 예방적인 역할을 할 수 있을 것으로 밝혀졌다.

상당량의 생물학적 활성 페놀 화합물, 특히 엘라그산 및/또는 엘라기탄닌 및 이들의 유도체가 식물 재료에 포함되어 있다. 예를 들어, 상기 화합물들이 폐기물에 남아있는 상태로 현재 이용되지 않고 있다. 엘라그산 및 엘라기탄닌과 같은 페놀성 화합물은 강한 항균 효과를 갖는 천연 항산화제 및 보존제이므로, 화장품, 위생용품, 식품 산업 및 사료 산업 분야 뿐만 아니라 포장식품 산업 및 제약 산업의 다양한 용도에서 천연 보존제 및 항산화제로서 유용하다.

화장품, 피부 관리 제품 및 위생용품에 있어서, 본 발명은 건강한 피부의 미생물군유전체(microbiome)를 안정화시키고 균형을 잡으며 보호하는 식물 추출물로 전환시키는데 이용될 수 있는데, 이는 이러한 식물 추출물이 유익한 미생물의 성장에 영향을 주지 않으면서 병원성 미생물의 성장을 억제하는 항균 활성을 나타내기 때문이다.

본 발명의 방법을 이용하여, 식물 재료를 분쇄하여 건조 분말 또는 현탁액으로서 미립자를 수득하고, 상기 입자들에 추출 후 분리 과정을 거치도록 함으로써, 높은 항균 활성을 보유하는 식물 추출물 및 식물 잔여물을 수득한다.

특히, 본 발명은 식물 재료를 전환시키는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법이 제1 단계에서 적어도 하나의 식물 재료를 제1 매질의 존재 하에 또는 매질없이 1회 내지 5회 분쇄하여, 평균 입자 크기가 10 내지 1000 ㎛인 입자를 수득하고;

제2 단계에서 상기 입자를 제2 매질과 1:3 내지 1:80의 중량비로 10 내지 120℃의 온도에서 20분 내지 20시간 동안 혼합하여, 생활성 화합물을 포함하는 혼합물을 수득하고, 상기 혼합물을 분리함으로써 식물 잔여물로부터 식물 추출물을 분리하는 단계들을 포함하는 것인, 방법에 대한 것이다.

추출 후 상기 식물 추출물에서 분리해낸 상기 식물 잔여물은 고함량의 엘라그산, C18 지방산, 리그닌 및 섬유로 인해 특히 건강기능식품, 식료품, 식품 보충제, 애완동물용 먹이 및 사료에 사용될 수 있고, 상기 잔여물 내에 함유되어 있는 고형 입자로 인해 화장품, 특히 마스크 및 각질제거 제품에 사용될 수 있다. 엘라그산은 일반적으로 천연 베리 및 과일에 존재하는 엘라기탄닌보다 위장관에서 더 잘 흡수된다.

식물 재료

상기 식물 재료는 씨, 베리, 과일, 잎, 압축찌꺼기, 압축 케이크, 베리 케이크, 과일 케이크, 및 식물 재료를 가공하는 산업에서 비롯되는 폐기물, 침전물, 측류 및 부산물, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택된다.

한 실시양태에서, 상기 식물 재료는 베리 재료, 과일 재료, 유지 식물 재료 및 이들의 조합으로부터 선택된다.

상기 베리 재료는 씨, 베리, 잎, 압축찌꺼기, 압축 케이크, 베리 케이크, 및 베리 재료를 가공하는 산업에서 비롯되는 폐기물, 침전물, 측류 및 부산물, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택된다.

상기 과일 재료는 씨, 과일, 잎, 압축찌꺼기, 압축 케이크, 과일 케이크, 및 과일 재료를 가공하는 산업에서 비롯되는 폐기물, 침전물, 측류 및 부산물, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택된다.

상기 유지 식물 재료는 씨, 과일, 잎, 압축찌꺼기, 압축 케이크, 과일 케이크, 및 유지 식물 재료를 가공하는 산업에서 비롯되는 폐기물, 침전물, 측류 및 부산물, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택된다.

베리

본 발명에서는, 루버스, 소르버스, 엠페트룸, 로사, 아로니아, 백시니움, 라이비즈, 프라가리아, 주니페루스 및 히포파이 속의 모든 식용 야생 베리, 재배된 베리 및 모든 교배종 베리, 및 이들의 임의의 조합을 사용할 수 있다. 라즈베리, 블랙베리, 북극 브램블 (북극 라즈베리와 동의어임), 듀베리 및 클라우드베리, 및 로건베리 및 보이즌베리를 포함하는 교배종 베리가 본 발명에 적합한 루버스 종의 예들이다. 로언베리(rowanberry)는 소르버스 종의 예이고, 크로우베리(crowberry)는 엠페트룸 종의 예이고, 로즈 힙(rose hip)과 도그 로즈(dog rose)는 로사 종의 예이고, 초크베리(chokeberry)는 아로니아 종의 예이고, 산자나무 베리는 히포파이 종의 예이며 이들은 본 발명에 적합하다. 빌베리, 블루베리, 링곤베리 및 크랜베리는 본 발명에 적합한 백시니움 종의 예들이다. 블랙커런트, 레드커런트, 화이트커런트, 그린커런트 및 구스베리는 본 발명에 적합한 라이비즈 종의 예들이다. 본 발명에 적절한 주니페루스 종의 예로는 노간주나무 (두송)을 들 수 있다.

클라우드베리는 향기 함유량이 높은 유용한 야생 베리이며, 유용한 씨기름도 함유하고 있다. 클라우드베리는 식품, 리큐르(liqueur) 및 화장품 산업에서 사용되고 있기는 하지만, 현재는 베리를 가압한 후 남아있는 폐기물로부터 씨기름만을 이용하고 있다. 클라우드베리에서의 엘라그산 함량은 1g의 베리 과일 (과일 + 씨)의 건조 중량당 0.6 mg이다. 클라우드베리에서의 엘라기탄닌 함량은 1g의 베리 과일의 건조 중량당 24.6 mg이다.

아크 브램블은 엘라그산 및 엘라기탄닌 함량이 매우 높아서 본 발명의 방법을 위한 원료로서도 매우 적합하다. 생태학적 관점에서 볼때, 인공 비료나 살충제 없이 키운 클라우드베리 및 아크 브램블과 같은 야생 베리가 특히 적절하다.

과일

비티스, 푸니카, 파이러스, 말러스, 시트룰러스, 베닌카사, 쿠쿠미스, 모모르디카, 올레아 속 및 아르가니아 스피노사 종의 과일 종류들이 본 발명의 방법에 적합하다. 씨를 함유하며 비티스 속에 속하는 모든 포도 및 모든 포도 교배종을 본 발명에서 사용할 수 있다. 통상적으로, 포도나무를 가압하는 공정과 같이 포도나무를 가공함으로써 막대한 양의 폐기물이 얻어지므로, 포도 또한 본 발명에 특히 적절한 원료 공급원을 제공한다.

석류(푸니카 그라나툼), 배나무(파이러스 커뮤니스) 및 사과 나무(말러스 과) 및 이들의 모든 교배종과 같은 과일 나무의 열매도 적합한 원료 공급원이다. 이러한 과일들을 가공하는 과정에서 상당량의 폐기물이 수득된다.

유지 식물

순무 유채 (브라시카 라파), 해바라기, 아마, 대마 (칸나비스 사티바) 및 유채 (브라시카 나푸스)로부터 선택된 속의 종들, 및 이들의 모든 교배종이 본 발명의 방법에 적절하다.

본 발명의 방법에 적합한 베리 재료, 과일 재료 및 유지 식물 재료는 베리, 과일 또는 유지 식물의 가공으로부터 비롯되는 씨, 잎, 베리, 과일, 및 부산물, 측류 및 폐기물로부터 선택될 수 있다. 이러한 부산물, 측류 및 폐기물의 예로는 압축 케이크, 압축찌꺼기, 베리 케이크, 과일 케이크 및 분별 잔여물을 들 수 있다. 상기 부산물, 측류 및 폐기물은 일반적으로 베리 또는 과일 과피 또는 껍질, 씨, 과육, 잎, 수목 및 침엽수 잎을 포함하나, 이 역시 상기 베리 또는 과일 또는 씨가 가공 전에 기계적으로 얼마나 잘 세척되는지에 따라 다르다.

베리, 과일 또는 유지 식물의 가공은, 예를 들어 베리, 과일 또는 유지 식물의 가공 또는 정제 또는 분별을 수행하는 설비에서 수행하거나, 또는 음료, 페이스트, 퓨레, 와인, 잼, 컨저브, 사탕류 등을 제조하는 식품 또는 사료 가공 산업의 설비에서 수행할 수 있다. 특히 바람직하게는, 본 발명에서는 부산물, 측류 및 폐기물을 사용한다.

일반적으로, 과즙 제조 라인에서, 베리 또는 과일을 압축시키고, 나머지 압축 케이크를 차후의 사용을 위해 약 -20℃에서 냉동 보관하거나, 또는 다르게는 이를 건조시킬 수도 있다.

베리 및 과일 페이스트와 퓨레는, 해당 베리 또는 과일을 예컨대 체를 통해 압착시켜 수득하고, 나머지 베리 케이크 또는 과일 케이크를 약 -20℃에서 냉동 보관하거나, 또는 다르게는 이를 건조시킬 수도 있다. 상기 수득된 냉동 압축찌꺼기, 베리 케이크 또는 과일 케이크는 40 내지 70 중량%의 물, 보통 50 내지 60 중량%의 물을 함유할 수 있다.

루버스 속의 베리 또는 비티스 속의 포도로부터 수득한 부산물, 측류 또는 폐기물, 예컨대 압축 케이크 또는 압축찌꺼기는 주로 씨, 과피 또는 껍질 및 일부의 과육을 함유하고 있다.

씨는 소량의 과피, 껍질 및 과육을 포함할 수 있다.

공정

본 발명은 식물 재료를 전환시키는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법이 제1 단계에서 적어도 하나의 식물 재료를 제1 매질의 존재 하에 또는 매질없이 1회 내지 5회 분쇄하여, 평균 입자 크기가 10 내지 1000 ㎛인 입자를 수득하고;

제2 단계에서 상기 입자를 제2 매질과 1:3 내지 1:80의 중량비로 10 내지 120℃의 온도에서 20분 내지 20시간 동안 혼합하여, 생활성 화합물을 포함하는 혼합물을 수득하고, 상기 혼합물을 분리함으로써 식물 잔여물로부터 식물 추출물을 분리하는 단계들을 포함하는 것인, 방법에 대한 것이다.

본 발명은 특히 식물 재료를 항균 활성을 보유하는 식물 추출물로 전환시키는 방법에 관한 것이다.

바람직하게는 상기 식물 재료는 루버스, 소르버스, 로사, 엠페트룸, 아로니아 및 히포파이 속 및 이들의 조합으로부터 선택되는 베리 또는 과일 또는 유지 식물에서 유래하는 씨, 잎, 과일, 압축찌꺼기, 압축 케이크, 침전물 및 이들의 조합으로부터 선택되고, 상기 과일은 비티스, 푸니카, 파이러스, 말러스, 시트룰러스, 베닌카사, 쿠쿠미스, 모모르디카, 올레아 속 및 아르가니아 스피노사 종, 및 이들의 조합으로부터 선택된다. 특히 바람직하게는 라즈베리로부터 유래한 식물 재료를 사용한다.

제1 단계

제1 단계에서, 적어도 하나의 식물 재료를 제1 매질의 존재 하에 또는 매질없이 1회 내지 5회 분쇄하여, 평균 입자 크기가 10 내지 1000 ㎛인 입자를 수득한다.

상기 분쇄는 제1 매질의 존재 하에 또는 매질없이 수행할 수 있다. 한 실시양태에서, 적어도 첫 분쇄는 제1 매질없이 수행할 수 있다.

상기 제1 매질은 물, 에탄올, 에틸 아세테이트, 아세톤, 메틸에틸 케톤, 글리세롤 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 식용 등급 제품을 제조하는 경우, 바람직하게는 물 또는 에탄올을 사용한다.

제1 매질의 존재 하의 분쇄 (또는 제분)는 맷돌 제분기, 예컨대 콜로이드 제분기 또는 초미립분쇄기에서 수행한다. 상기 분쇄는 매질의 존재 하에 1회 내지 5회, 바람직하게는 2회 내지 4회 수행함으로써, 분쇄된 현탁액을 수득한다. 한 실시양태에서, 상기 분쇄는 2회 내지 3회 수행한다. 특히 바람직하게는 물을 제1 매질로 사용한다 (습식 분쇄). 임의로는, 상기 식물 재료는 균질기, 이축 정제기 또는 조립질 제분기를 사용하여 사전에 분쇄할 수 있다. 사전 분쇄를 이용하는 경우, 맷돌 제분기에 한번 통과시키는 것만으로 충분한 경우가 많다.

한 실시양태에서, 매질을 이용하지 않는 분쇄 (또는 제분) (건식 분쇄)는 미세 충격(fine impact) 제분기, 제트 제분기, 모르타르 분쇄기, 디스크 제분기, 로터 제분기, 해머 제분기, 초고속 원심분리 제분기, 터보로터 제분기, 분급(classifier) 제분기 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 제분기 또는 분쇄기 중에서 수행한다.

이러한 제분기들의 예로는 마스코 쎄렌(Masuko Ceren) 제분기 DAU, 네취(Netzsch) CGS 유동층 제트 제분기, 호소카와 알파인(Hosokawa Alpine) 미세 충격 제분기 울트라플렉스(Ultraplex) UPZ를 들 수 있다. 재료는 예컨대, 절단 제분기, 해머 제분기 또는 디스크 제분기를 이용하여 사전 분쇄할 수 있다. 또한, 예컨대 괴르겐스(Goergens) 터보로터 제분기를 이용하여 분쇄와 동시에 건조를 수행할 수도 있다.

건식 분쇄는 1회 내지 5회 수행하며 다양한 로터 속도로 수행한다. 상기 분쇄 파라미터들은 해당 제분기 제조업자가 제공한 설명서에 따라 설정한다.

제1 매질의 존재 하의 분쇄에서, 상기 매질, 적절하게는 물을 상기 식물 재료에 첨가하여 제분된 현탁액 중에서 3 - 30 중량%, 바람직하게는 5 - 25 중량%의 건조물 함량을 수득한다. 상기 식물 재료는 추가의 매질이 필요치 않은 양으로 제1 매질 (물)을 포함할 수도 있다. 상기 제1 매질은 효과적인 분쇄를 제공한다. 상기 분쇄 장치들은 해당 제분기 제조업자가 제공한 설명서에 따라 적절하게 조정한다.

제1 매질의 존재 하의 분쇄로부터, 평균 입자 크기가 10 내지 1000 ㎛인 입자들을 포함하는 균질한 젤 또는 현탁액을 수득한다. 적절하게는, 레이저 회절에 의한 평균 입자 크기 분포는 D50 = 10-200 ㎛ 및 D90 =　100-1000 ㎛이다.

상기 입자들을 포함하는 수득된 분쇄 현탁액은 심지어 가열시에도 균질한 상태를 유지한다. 따라서, 분쇄 후 상기 현탁액을 상분리의 위험없이 냉동시키거나 제2 단계에서 직접 사용할 수 있다.

제2 단계

제2 단계에서, 상기 제1 단계에서 수득한 입자들을 제2 매질과 1:3 내지 1:80의 중량비로 10 내지 120℃의 온도에서 20분 내지 20시간 동안 혼합하여 혼합물을 수득하고, 상기 혼합물을 분리함으로써 식물 잔여물로부터 식물 추출물을 분리한다.

상기 제2 매질은 물, 에탄올, 에틸 아세테이트, 아세톤 및 이들의 조합으로부터 선택된다. 식용 등급 제품을 제조하는 경우, 물 또는 에탄올을 사용한다. 바람직하게는 물을 사용하는데, 이 경우 상기 제2 단계를 열수 추출이라고 부를 수 있다.

한 실시양태에서, 제2 단계에서, 제1 매질 : 제2 매질의 존재 하에 수행된 제1 단계에서 수득된 입자 (또는 현탁액)의 중량비는 각각 1:3 내지 1:80, 바람직하게는 1:5 내지 1:50이다. 바람직한 실시양태에서, 제2 단계에서, 상기 입자들을 제2 매질과 1:10 내지 1:30 중량비로 혼합한다.

한 실시양태에서, 제2 단계에서, 제1 매질 : 제2 매질의 존재 하에 수행된 제1 단계에서 수득된 입자 (또는 현탁액)의 비율은 각각 1:5 내지 1:40이다.

한 실시양태에서, 상기 제1 단계에서 수득한 입자 또는 현탁액을 통상 100-1500 rpm의 혼합 속도를 이용하여 수성 매질과 혼합한다. 임의의 적절한 혼합 장치를 사용할 수 있다.

한 실시양태에서, 상기 제2 단계는 산의 존재 하에 수행한다. 상기 산은 아스코르브산, 옥살산, 시트르산, 아세트산, 말산, 벤조산 및 HCl로부터 선택되며, 바람직하게는 아스코르브산을 사용한다. 제2 매질 중 산의 농도는 0.01 내지 0.2 중량%, 바람직하게는 0.05 내지 0.1 중량%이다. 바람직하게는, 제2 매질은 물이고, 산은 아스코르브산이다. 약한 산성 조건은 안토시아닌에 대해 안정화 효과를 지닌다.

한 실시양태에서, 제2 단계에서, 혼합 온도는 20 내지 95℃, 바람직하게는 25 내지 90℃ 범위일 수 있다.

한 실시양태에서, 제2 단계에서, 혼합은 적어도 2개의 혼합 단계로 수행할 수 있는데, 이 경우 제1 혼합 단계에서의 온도는 10-50℃, 바람직하게는 30-47℃이고, 제2 혼합 단계에서의 온도는 50-120℃, 바람직하게는 60-95℃이다.

한 실시양태에서, 혼합은 1 내지 10 bar, 바람직하게는 1 내지 2 bar의 압력 하에 수행한다.

한 실시양태에서, 혼합을 적어도 2개의 혼합 단계로 수행하는 경우, 제1 혼합 단계에서의 혼합 시간은 30분-12시간, 바람직하게는, 1-4시간이고, 제2 혼합 단계에서의 혼합 시간은 30분-12시간, 바람직하게는 30분-7시간이다.

임의로는, 본 방법의 제2 단계에서 효소를 사용할 수도 있다.

한 실시양태에서, 제2 단계에서, 적어도 하나의 효소를 수성 매질에 첨가할 수 있다. 바람직하게는 제2 매질은 물이다. 상기 효소는 탄수화물 가수분해 효소들로부터 선택되는 것이 적절하며, 셀룰라아제, 펙티나아제, 자일라나아제 및 이들의 조합으로부터 선택되는 것이 적절하다. 상기 효소는 이들의 주요 활성에 기초하여 투여한다 (예컨대, 100 내지 200 nkat/g 또는 0.01 내지 1 중량%). 상기 효소는 수성 매질과 혼합하기 전에 물에 희석한다. 효소에 따라서, 처리는 각 효소에 최적인 pH에서 수행하거나 또는 사용된 재료의 고유한 pH에서 수행한다. 효소를 사용하는 경우, 제2 단계는 40 내지 47℃의 온도에서 1 내지 4시간 동안 수행한 후, 50 내지 90℃에서 30분 내지 7시간 동안 수행한다.

제2 단계에서, 식물 잔여물(고형 재료들)로부터 식물 추출물의 분리는 원심분리, 여과, 디캔팅(decanting) 등과 같은 적절한 방법을 사용하여 수행한다.

한 실시양태에서, 제2 단계에서 수득한 식물 추출물은 제품의 제조에서 그대로 사용할 수 있거나, 또는 이는 농축, 냉동 또는 건조시킬 수도 있다. 농축은 진공 증발, 가압 여과로서 수행하거나, 또는 디캔터(decanter) 원심분리를 이용하여 수행할 수 있다.

한 실시양태에서, 제2 단계에서 수득한 식물 추출물을 건조시킨다. 건조는 냉동 건조, 분무 건조, 승온하의 가열 건조(flash-drying)에 의해 수행하거나, 건조 캐비넷에서 수행하는 등의 방법으로 수행할 수 있다. 적절하게는, 건조는 40 내지 150℃의 온도에서 수행하고, 분무 건조는 80 내지 95℃에서 수행하는 것이 적절하다. 건조 단계에서 수득한 제2 매질은 본 방법의 제1 또는 제2 단계로 재순환시킬 수 있다.

식물 재료의 전처리

본 발명의 한 실시양태에서, 상기 식물 재료를 본 공정을 거치기 전에 전처리한다. 상기 전처리는 식물 재료에 열처리, 발효, 효소적 처리, 에탄올을 이용한 추출, 가압, 압착, 파쇄 및 이들의 조합으로부터 선택되는 방법을 가하여 수행할 수 있다.

본 발명의 한 실시양태에서, 식물 재료를 열처리하여 유해 미생물을 제거한다. 적절하게는, 상기 열처리는 75-90℃에서 5-10분간 수행한다.

본 발명의 한 실시양태에서, 식물 재료를 젖산균 또는 효모를 사용하여 발효시켜 씨의 페놀성 화합물 및 탄수화물 성분을 개질시킨다. 바람직하게는, 종균 배양물은 락토코커스(Lactococcus), 락토바실러스(Lactobacillus), 페디오코커스(Pediococcus), 오에노코커스(Oenococcus) 속 및 상기 발효에 사용되는 식물 재료에서 유래한 천연 효모로부터 선택된다.

발효시, 일반적으로 냉동 식물 재료 및 물, 적절하게는 초순수를 함께 (1:1)로 혼합하고, 적절하게는 80℃에서 5분간 가열한다. 상기 혼합물을 적절하게는 얼음조(ice bath)에서 냉각시키고, 필요하다면 베리 또는 과일 재료를 파쇄한다. 상기 혼합물의 pH는 적절하게는 5N의 수산화나트륨으로 약 pH 5.0으로 조정한다. 미생물은 식품 등급 매질 중에서 사전에 성장시킨다. 발효는 생물반응기(용기) 등에서, 예를 들어 3일간 30℃에서 계속 혼합하면서 수행한다. 젖산균 발효물을 멸균 질소 가스로 퍼지(purge)시켜 혐기성 조건을 만든다.

본 발명의 한 실시양태에서, 상기 식물 재료를 탄수화물 가수분해 효소로 전처리한다. 상기 식물 재료를 효소 항온배양 후에 가압 또는 압착한다. 적절하게는, 상기 효소는 셀룰라아제, 펙티나아제, 자일라나아제 및 이들의 조합으로부터 선택된다.

효소 처리에서, 해당 효소는 이들의 주요 활성에 기초하여 투여한다 (예컨대 100 내지 200 nkat/g 또는 0.01 내지 1 중량%). 해동하고 으깨어 (40-45℃)로 가열시킨 식물 재료를 40-45℃로 2-4시간 동안 항온배양한다. 효소를 물에 희석한 후, 상기 으깨어 가열한 식물 재료와 혼합한다. 상기 처리는 사용된 재료의 고유 pH (약 pH 3)에서 수행한다. 효소 항온배양 후, 과즙을 착즙 장치에 의해 추출한다. 효소 처리는 일반적으로 식물 추출물 및 그 안에 함유되어 있는 화합물들의 수율을 증가시킨다.

본 발명의 한 실시양태에서, 식물 재료를 본 공정에 도입하기 전 과량의 물을 제거하기 위해 함수량이 15 중량% 이하, 바람직하게는 0.1-10 중량%가 될 때까지 건조시킨다. 상기 건조는 대류 건조, 예컨대 열풍 건조, 진공 건조 또는 스팀 건조, 가열 건조, 진공 건조를 수반하거나 수반하지 않는 마이크로파 건조, 또는 냉동 건조로 수행할 수 있다. 상기 건조는 유동층 건조기를 사용하여 35 내지 70℃, 바람직하게는 35 내지 45℃의 온도에서 수행할 수 있다. 적절하게는, 냉동 건조는 -40 내지 0℃의 온도에서 수행하고, 대류 건조는 40 내지 70℃, 바람직하게는 40 내지 50℃의 온도에서 수행한다. 건조에 적절한 종래의 임의의 건조 장치들을 사용할 수 있다.

한 실시양태에서, 식물 재료를 적절하게는 압축 파쇄를 이용하여 가공하기 전에 파쇄하여, 과피, 잎, 껍질, 과육 등의 덩어리를 씨로부터 분리하고 씨에 대한 손상을 최소한으로 한다. 파쇄기는 롤 파쇄기, 볼 파쇄기, 수동식 파쇄기, 혼련 분쇄기 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 혼련 분쇄기를 파쇄기로 사용할 수 있는데, 이렇게 함으로써 베리의 씨를 부수지 않고도 건조 과육 및 과피 부분으로부터 분리시킨다. 적절한 분쇄기로는 회전식 회전자 및 고정식 고정자를 포함하는 폴링수(falling number) 제분기이다. 이 제분기는 혼련 효과와 가벼운 절단 및 타격 효과를 제공하는데, 이 경우 분쇄 에너지는 씨를 파괴하기에 충분하지는 않아도 씨는 기질로부터 떨어져 나간다. 디스크 제분기 또는 유도 충격(guided impact)을 이용하는 충격 제분기를 사용하는 것이 바람직하며, 이로써 보다 부드러운 분쇄 공정이 달성된다.

본 발명의 방법으로 수득된 식물 추출물 (제2 매질 또는 건조 추출물에 포함되어 있는 추출물)은 페놀성 화합물, 예컨대 엘라그산, 엘라기탄닌 및 이들의 유도체와 기타 생활성 화합물들이 풍부하며, C18 지방산도 함유할 수 있다.

상기 식물 추출물은 화장품과 피부 관리 제품, 예컨대 마스크 및 각질제거용 크림, 위생용품, 가정용품, 기계 부품, 예컨대 막과 필터, 건강기능식품, 식료품, 식품 보충제, 동물 사료, 애완동물 먹이, 포장식품 및 의약품에서 천연 보존제로 사용될 수 있다.

본 발명의 방법으로 수득된 항균 활성을 보유하는 식물 추출물은, 실시예로부터 알 수 있는 바와 같이, 황색포도상구균에 대해 특히 우수한 효과를 나타내며, 녹농균과 대장균에 대해서도 효과가 있었다.

피부 관리 제품 및 위생용품에서, 식물 추출물을 이용하여 건강한 피부 미생물군유전체를 안정화시키고 균형을 유지하여 보호할 수 있는데, 이는 이러한 분획물들이 유익한 미생물의 성장에는 영향을 주지 않으면서 다수의 병원성 미생물의 성장을 억제하기 때문이다.

본 발명의 방법으로 수득된 식물 추출물은 식료품, 화장품, 위생용품, 가정용품, 의약품, 기계 부품, 건강기능식품, 식료품, 식품 보충제, 동물 사료, 애완동물용 먹이, 포장재, 특히 쉽게 상하는 음식과 같은 식제품의 포장재에 적절히 도입한다. 이러한 제품들의 예로는 국소용 제제, 예컨대 크림, 연고, 피부 관리 제품, 기저귀, 여성용 위생 패드, 탐폰, 실금 패드 및 기저귀 등을 들 수 있다.

빨리 상하는 식료품의 예로는, 가금육 제품, 마리네이드(marinade), 유제품, 예컨대 요거트, 알콜성 음료, 사워 크림 제품, 발효유 제품; 잼, 음료, 베리 수프, 컨저브, 페이스트, 퓨레, 이유식; 특히 병원용 및 호스 투여와 같은 특수 용도를 위한 영양식 제품; 곡류가공 제품, 예컨대 빵, 시리얼, 과자류, 뮤즐리, 즉석 죽제품(precooked porridge), 곡물발효 제품 및 글루텐 무함유 제품을 들 수 있다.

식물 잔여물은 일반적으로 다량의 엘라그산 (약 80 g/kg), C18 지방산, 섬유 및 리그닌을 함유하므로, 이들은 특히 건강기능식품, 식료품, 애완동물용 먹이, 식품 보충제 및 사료용으로 매우 우수한 첨가제를 제공한다.

본 발명은 여러가지 장점을 제공한다. 식물 재료, 예컨대 베리, 과일 및 유지 식물을 가공하는 산업에서 비롯되는 씨, 잎, 부산물, 측류 및 폐기물은, 항균 활성을 보유하는 식물 추출물을 수득하기 위한 본 발명의 간단하고 경제적인 공정에서 효과적으로 이용될 수 있다. 잎은 베리 또는 과일과 별도로 혹은 이와 동시에 수확할 수 있다.

항균 활성을 보유하는 식물 추출물은 효과적인 항산화제, 항균제 및 보존제로 사용될 수 있다.

폐기물을 쓰레기 매립지에 투기하는 것을 방지할 수 있거나 적어도 현저히 감소시킬 수 있다. 이 역시 분명한 환경적 및 생태학적 유익성이다. 식물 가공 산업에서 비롯되는 영양소가 풍부하고 유익한 폐기물 및 부산물은, 식료품 및 동물 사료과 같은 다양한 제품에서 뿐만 아니라 포장식품, 화장품 및 의약품에서도 간단하고 효율적인 방식으로 이용될 수 있다.

식물 추출물의 항균 효과는 용량 의존성이다.

본 발명은 해당 제품에 개선된 보관 시간 및 미생물학상 안전성을 제공하는데, 이는 항균 활성을 보유하는 상기 식물 추출물이 보존제로서 작용하기 때문이다. 제품 내의 합성 보존제의 양을 줄여서 이들을 상기 천연 화합물로 대체하는 것이 가능하다. 또한, 화장품에서, 이러한 천연 화합물들은 포도상구균과 같은 피부 병원균의 성장을 효과적으로 억제하기 때문에, 피부 미생물균총(microbiota)의 균형도 바로 잡는다.

본 발명은 미생물학상 보존의 개선, 산화 반응의 억제의 개선 및 이들이 도입되는 제품에 대한 항산화성 상태의 증가를 제공한다. 일반적으로, 이러한 것은 안정성 및 미생물학상 안전성이 개선되었음을 의미한다. 식물 추출물은 물에 쉽게 용해되는데, 이는 중요한 기술적 장점이다. 식물 추출물은 유리당을 전혀 함유하지 않거나 매우 제한된 양으로만 함유하여, 제품의 안정성을 개선시킨다. 따라서, 식물 추출물은 끈적이지 않고, 냉동 형태로 쉽게 보관된다. 식물 추출물을 제조하는 전체 절차는 식용 등급 공정으로 수행할 수 있으며, 독성 또는 유해 시약들 또는 공정 단계들은 피할 수 없다. 따라서, 상기 추출물은 식료품 용도로도 특히 적합하다.

실시예

하기 실시예들은 상기 설명한 본 발명의 실시양태들을 예시하는 것이며, 어떠한 식으로든 본 발명을 한정하지는 않는다.

실시예 1

베리 압축 케이크의 습식 분쇄, 열수 추출 및 항균 활성

베리 가공 산업에서 빌베리 (100%), 빌베리 (50%) 및 링곤베리 (50%), 클라우드베리 (100%) 및 라즈베리 (100%)로부터 수득한 냉동 베리 압축찌꺼기를 마스코 초미립분쇄기 맷돌 제분기 중에서 습식 분쇄하였다. 시험 설정에 대해서는 표 1에 나타내었다. 상기 압축찌꺼기를 물과 배합하여 초기 원료에 따라 25-40 중량%의 건조물 함량을 갖는 슬러리를 수득하였다. 물을 사용하여 분쇄기 내의 처리량을 개선하였다. 먼저 클라우드베리 압축찌꺼기를 희석없이 분쇄하여 부드러운 페이스트를 수득하였다. 상기 분쇄는 1500 rpm 및 0.3 내지 1.5 mm의 다양한 갭 너비로 수행하였다. 분쇄용 맷돌은 직경이 10"인 탄화규소 및 수지로 제조된 MKE10-46 유형의 맷돌이었다. 또한, 산화알루미늄으로 제조된 맷돌도 사용될 수 있다. 재료의 품질은, 하부 맷돌을 움직여 상기 분쇄용 맷돌들 사이의 간격을 설정함으로써 조절하였다. 상기 압축찌꺼기에 맷돌 사이의 압축력과 전단력을 가하였는데, 이것이 생산되는 재료의 입자 크기를 결정하였다. 수득된 현탁액의 평균 입자 크기 분포는 맷돌 1회 통과, 2회 통과 및 3회 통과 후 측정하였다. 1회 통과 후 생성물의 D50 = 약 270 ㎛였으나, 3회 통과후에는 더 고운 D50 = 29 ㎛였다.

현탁액은 냉동 건조시키거나 열수 추출을 위해 그대로 사용하였다.

열수 추출을 위해, 물을 50 g의 베리 현탁액 (냉동 건조 또는 그대로 사용)에 첨가하여 20 ㎖의 물당 1g의 건조 재료의 최종 건조 중량 함량을 수득하였다. 추출은 (500 rpm의 혼합과 함께) 80℃로 1시간 동안 수행하였다. 상기 혼합물을 22-25 ㎛의 공극 크기의 Miracloth® 필터 재료를 사용하여 여과하여 여과액과 잔류물을 수득하였다. 상기 여과액을 냉동 건조시켰다.

냉동 건조 여과액 (베리 재료들) 및 이들의 조합의 항균 활성을, 황색포도상구균, 대장균 및 녹농균을 비롯한 선택된 미생물에 대해 시험하였다.

항균 활성을 액체 배양물에서 측정하였다. 2.5 mg/㎖의 냉동 건조된 재료를 미생물 배양물에 현탁시켰다. 베리 재료가 없는 미생물 배양물을 양성 대조군으로 사용하고, 항생제(클로람페니콜)를 함유하는 배양물을 음성 성장 대조군으로 사용하였다. 상기 미생물 배양물을 최적의 성장 조건으로 항온배양하고, 24시간의 배양 과정 동안 세포수에 의한 성장은 평판 계수(plate count)에 의해 확인하였다.

그 결과, 항균제를 함유하지 않은 양성 대조군 배양물과 비교하여, 습식 분쇄된 베리 분획물의 열수 추출물의 황색포도상구균에 대한 명백한 항균활성 (약 2 로그 단위)이 있는 것으로 나타났다. 라즈베리가 최상의 억제제였다. 적당한 성장 억제가 대장균에서도 나타났다. 클라우드베리가 최상의 억제제였다. 녹농균에 대해서는 약간의 억제만이 나타났다. 라즈베리가 최상의 억제제였다. 양호한 항균 활성은 열수 추출 전에 냉동 건조시키지 않은 샘플들과 관련이 있었다.

도 1은 액체 배양물에서 24시간 배양하는 동안 습식 분쇄된 압축 케이크의 열수 추출물의 황색포도상구균에 대한 항균 효과를 나타낸 것이다. 항생제인 클로람페니콜(50 μg/㎖)을 함유하는 배양물을 음성 대조군으로 사용하였다. 추출물의 효과를 하나의 농도, 즉 2.5 mg/㎖의 배양물에서 시험하였다. 동일한 추출물의 대장균에 대한 효과를 도 2에 나타내었다.

실시예 2

베리 리큐르 제조 산업에서 비롯한 베리 압축 케이크의 습식 분쇄, 열수 추출 및 항균 활성

리큐르 제조에서 유래한 클라우드베리 압축찌꺼기를 마스코 초미립분쇄기 맷돌 제분기 (모델 MKZA10-15J) 중에서 습식 분쇄하였다. 상기 압축찌꺼기는 단기간 (4일) 및 장기간 (4개월) 에탄올 추출 기간 후에 2개의 제조 뱃치로부터 수득하였다. 제1 뱃치는 400 g이었고, 제2 뱃치는 1 kg이었다. 먼저 상기 압축찌꺼기를 희석없이 분쇄하여 부드러운 페이스트를 수득하였다. 수분함량 분석기에 의하면, 건조물 함량은 30-34%였다. 분쇄 맷돌들 사이의 갭 너비는 0.8 mm였다. 2회차 통과를 위해, 한번 분쇄시킨 압축찌꺼기를 물과 배합하여 10%의 고형 함량의 슬러리를 수득하였다. 2회차 통과에서, 갭 너비는 0.3 mm였다. 상기 분쇄는 1500rpm에서 수행하였다. 분쇄용 맷돌은 직경이 10"인 산화알루미늄 및 수지로 제조된 MKGA10-46 유형의 맷돌이었다. 재료의 품질은, 하부 맷돌을 움직여 상기 분쇄용 맷돌들 사이의 간격을 설정함으로써 조절하였다. 상기 압축찌꺼기에 맷돌 사이의 압축력과 전단력을 가하였는데, 이것이 생산되는 재료인 현탁액의 입자 크기와 균질도를 결정하였다. 현탁액은 냉동 건조시키거나 열수 추출을 위해 그대로 사용하였다.

열수 추출을 위해, 물을 50 g의 베리 현탁액 (냉동 건조 또는 그대로 사용)에 첨가하여 20 ㎖의 물당 1g의 건조 재료의 최종 건조 중량 함량을 수득하였다. 추출은 (500 rpm의 혼합과 함께) 80℃로 1시간 동안 수행하였다. 상기 혼합물을 22-25㎛의 공극 크기를 갖는 Miracloth® 필터 재료를 사용하여 여과하였다. 상기 여과액을 냉동 건조시켰다.

시험된 농도가 5 mg/㎖였던 것만을 제외하고 실시예 1에 기술된 바와 같이, 황색포도상구균 및 녹농균을 비롯한 선택된 미생물들에 대한 냉동 건조 여과액 (베리 분획물)의 항균 활성을 시험하였다.

그 결과, 항균제를 함유하지 않은 양성 대조군 배양물과 비교하여, 습식 분쇄된 베리 분획물의 열수 추출물의 황색포도상구균에 대한 강한 항균활성이 있는 것으로 나타났다. 단기간 에탄올 추출을 거치게 한 압축찌거기는 장기간 추출을 거치게 한 압축찌꺼기에 비해 보다 양호한 억제제였다. 녹농균에 대해서도 강한 억제가 나타났다. 이 경우, 양호한 항균 활성은 습식 제분 공정 전에 장기간 에탄올 추출을 거치도록 한 샘플과 관련이 있었다.

도 3은 액체 배양물에서 24시간 배양하는 동안 습식 제분된 압축 케이크의 열수 추출물의 황색포도상구균에 대한 항균 효과를 나타낸 것이다. 항생제인 클로람페니콜(50 μg/㎖)을 함유하는 배양물을 음성 대조군으로 사용하였다. 추출물의 효과를 하나의 농도, 즉 5 mg/㎖의 배양물에서 시험하였다. 동일한 추출물의 녹농균에 대한 효과를 도 4에 나타내었다.

실시예 3

라즈베리 잎의 건식 제분, 열수 추출 및 항균 활성

신선한 야생 라즈베리 잎을 베리 수확 (9월) 후 자연으로부터 수집하여 냉동시켰다. 냉동 잎들을 동결 건조시켜 볼 제분기(Retsch)를 사용하여 2 x 1분, 29 Hz로 제분하였다.

(열수) 추출을 위해, 200 ㎖의 물을 10 g의 잎 분말에 첨가하였다. 추출은 (500 rpm의 혼합과 함께) 80℃로 1시간 동안 수행하였다. 상기 혼합물을 22-25㎛의 공극 크기를 갖는 Miracloth® 필터 재료를 사용하여 여과하였다. 상기 여과액을 냉동 건조시켰다.

1 ㎖의 메탄올로 균질화시켜 추출한 100 mg의 냉동 건조 샘플로부터 페놀 프로파일을 측정하였다. 상기 샘플을 Hypersil BDS-C18 컬럼 (4.6 × 150 mm, 5 ㎛, 25℃)을 구비한 워터스(Waters)사의 얼라이언스(Alliance) HPLC-DAD (고성능 액체 크로마토그래피- 광다이오드 배열 검출)를 이용하여 구동시켰다. 용매는 5% 포름산 (A)과 아세토니트릴 (B)이었고, 구배는 0.700 ㎖/분의 유속에서 35분간 5% B 내지 90% B였다. 주입 부피는 20 μl였고 데이터는 190-600 nm 범위로 수집하였다. 엘라그산 및 엘라기탄닌은 이들의 특이적 스펙트럼에 따라 검출되었다.

라즈베리 잎 재료의 열수 추출물의 HPLC 크로마토그램은 엘라그산 및 엘라기탄닌이 풍부하였다. 라즈베리 잎의 열수 추출물의 HPLC 크로마토그램은 도 5에 나타내었고, 주요 화합물의 UV 흡수 스펙트럼은 도 6에 나타내었다. 피크 1과 2는 엘라기탄닌에 있어서 전형적인 피크이고, 피크 3은 엘라그산에 있어서 전형적인 피크이다.

냉동 건조 잎 재료의 항균 활성을, 황색포도상구균, 대장균 및 녹농균을 비롯한 선택된 미생물에 대해 시험하였다.

항균 활성을 액체 배양물에서 측정하였다. 1, 2.5 및 5 mg/㎖의 냉동 건조된 재료를 미생물 배양물에 현탁시켰다. 베리 재료가 없는 미생물 배양물을 양성 대조군으로 사용하고, 항생제(클로람페니콜)를 함유하는 배양물을 음성 성장 대조군으로 사용하였다. 상기 미생물 배양물을 최적의 성장 조건으로 항온배양하고, 24시간의 배양 과정 동안 세포 계수 이후 평판 계수에 의해 성장을 확인하였다.

그 결과, 항균제를 함유하지 않은 양성 대조군 배양물과 비교하여, 분쇄된 베리잎 분획물의 열수 추출물의 황색포도상구균에 대한 매우 강한 항균활성이 있는 것으로 나타났다. 억제는 해당 추출물의 농도에 의존하고 있음이 분명하였다. 가장 높은 농도였던 5 mg/㎖는 배양 7시간 이내에 박테리아를 완전히 제거하였다. 대장균 및 녹농균에 대해서는 약한 성장 억제가 나타났다.

도 7은 액체 배양물에서 24시간 배양하는 동안 제분된 라즈베리 잎의 열수 추출물의 황색포도상구균에 대한 항균 효과를 나타낸 것이다. 항생제인 클로람페니콜(50 μg/㎖)을 함유하는 배양물을 음성 대조군으로 사용하였다. 추출물의 효과를 세 농도, 즉 1, 2.5 및 5 mg/㎖의 배양물에서 시험하였다.

실시예 4

베리 재료의 전처리: 클라우드베리의 발효, 가압 및 체분리

발효

잘익은 냉동 클라우드베리[루버스 카마에모루스(Rubus chamaemorus)]를 베리 재료로 사용하였다. 상기 베리 재료를 먼저 열처리한 후, 약 10⁶ cfu/g의 세척된 LAB 세포로 접종하였다. 브이티티 미생물보존센터(VTT Culture Collection)로부터의 페디코커스 펜토사세우스(Pedicoccus pentosaceus) VTT E-072742를 클라우드베리 발효에 종균 배양물로서 사용하였다 (http://culturecollection.vtt.fi/). 발효 전, 혐기성 균배양조(anaerobic jar)와 Anaerocult C 스트립을 사용하여 만든 100% 이산화탄소 대기 하에 드 만 로고사 샤프(de Man Rogosa Sharpe) 배지 중에서 상기 균주를 1일간 재생시켰다. 상기 세포들을 상기 재생시킨 배양물로부터 원심분리로 수집하고 링거액 중에서 1회 세척하였다. 발효는 15 리터 용량의 생물반응기 중에서 3일간 30℃에서 계속 혼합하면서(130 rpm) 6kg의 규모로 수행하였다. 상기 생물반응기는 혐기성 조건을 만들기 위해 멸균 여과된 질소 가스로 퍼지하였다. 발효 전과 후의 젖산균 및 효모의 생균수(viable count)를 평판 계수 기법으로 측정하였다. 상기 결과를 1g의 습식 중량당 콜로니 형성 단위(CFU)로 나타내었다. 발효시킨 으깬 베리를 냉동 보관하였다.

가압 및 건조

발효 후, 5 리터의 충진재를 사용하는 유압 작동식 고압 팅크(tincture) 프레스로 상기 으깬 베리를 처리하여, 과즙과 불용성 압축 케이크를 분리하였다.

과즙 가압으로부터 분리된 압축 케이크는, 해당 베리 압축 케이크의 함수량이 15 중량% 미만이 될 때까지, +45℃ 기류를 사용하는 유동층 건조기 중에서 건조시켰다. 그 후, 건조된 베리 압축 케이크를 서로 다른 체 크기들을 사용하거나 흡인 장치를 사용하여 건식 체질 분리하였다. 1250 ㎛ 미만의 평균 입자 크기의 과피 분획을 분리하고, 750 ㎛ 이상의 평균 입자 크기의 씨 분획을 수집하였다.

클라우드베리 압축 케이크 (발효 및 비발효 샘플)의 질량 수율은 8 내지 10%였다. 압축 케이크의 약 5%는 껍질과 과육으로 이루어져 있었고, 나머지 95%는 씨였다. 상기 압축 케이크는 그대로 공정에서 사용하거나, 또는 차후 사용을 위해 냉동시켰다.

실시예 5

습식 분쇄된 베리 압축 케이크의 열수 추출 잔여물의 조성 및 관능적 특성

베리 측류, 즉 베리 가공 산업에서 비롯되는 베리 압축찌꺼기, 또는 실시예 3에 기술된 베리 잎을 습식 또는 건식 분쇄하여 열수 추출하였다. 잔류물의 조성은 1) 섬유, 단백질 및 건조 중량; 2) 페놀성 화합물, 지방산 및 기타 지용성 화합물 및 3) 관능적 특성.

섬유, 단백질 및 건조 중량

열수 추출 잔여물의 건조물 함량은 오븐법(oven method)을 이용하여 분석하고, 단백질 함량은 켈달법(Kjeldahl method)으로 분석하였다. 총 식이섬유, 가용성 및 불용성 식이 섬유는 효소중량법 (AOAC Official method 991.43)을 사용하여 분석하였다.

습식 분쇄된 측류의 잔류물에서는, 건조물 함량이 약 45%이었으나, 건식 분쇄된 라즈베리 잎의 잔류물에서는 약 25%였다 (표 2). 베리 잔류물 중 대부분 또는 70% 이상의 건조물은 불용성 섬유였으며, 습식 분쇄된 클라우드베리는 가용성 섬유 함량도 높았다 (건조물 중 8%) (표 3). 베리 재료의 단백질 함량 6-7% (d.m.)였고, 라즈베리 잎의 잔류물에서는 20%가 넘었다.

페놀성 화합물, 지방산 및 기타 지용성 화합물

열수 추출 잔여물을 분석하기 전에 건조시켰다.

1 ㎖의 메탄올로 균질화시켜 추출한 100 mg의 통풍 건조된 샘플로부터 페놀 프로파일을 측정하였다. 상기 샘플을 Hypersil BDS-C18 컬럼 (4.6 × 150 mm, 5 ㎛, 25℃)을 구비한 워터스사의 얼라이언스 HPLC-DAD (고성능 액체 크로마토그래피- 광다이오드 배열 검출)를 이용하여 구동시켰다. 용매는 5% 포름산 (A)과 아세토니트릴 (B)이었고, 구배는 0.700 ㎖/분의 유속에서 35분간 5% B 내지 90% B였다. 주입 부피는 20 ㎕였고 데이터는 190-600 nm 범위로 수집하였다. 검량 곡선용 외부 표준물로서 엘라그산, 캠페롤 및 시아니딘-3-글루코시드를 사용하여, 엘라그산 및 퀘르세틴은 360 nm에서 정량하고, 안토시아닌은 520 nm에서 정량하였다.

360 nm의 파장에서의 추출 잔여물의 HPLC 크로마토그램을 도 8에 나타내었다. 압축 케이크 잔여물은 일부의 페놀성 화합물을 함유하고 있었으며, 이들은 서로 다른 압축 케이크들에서 각기 서로 달랐다. 빌베리 압축 케이크 추출 잔여물 내의 주된 페놀성 화합물은 안토시아닌이었다. 이들의 함량은 건조된 추출 잔여물 1 kg당 2.75 g이었다. 빌베리-링곤베리 압축 케이크 추출 잔여물 내의 주된 화합물은 퀘르세틴이었다. 그 함량은 건조된 추출 잔여물 1 kg당 130 mg이었다. 클라우드베리 및 라즈베리 압축 케이크 잔여물 내의 주된 화합물은 엘라그산이었다. 그 함량은 클라우드베리 내에서는 건조된 추출 잔여물 1 kg당 248 mg이었고, 라즈베리 내에서는 건조된 추출 잔여물 1 kg당 100 mg이었다.

결론적으로, 압축 케이크는 건강 증진성의 페놀성 화합물을 함유하고 있기 때문에, 이들은 잠재적 식품 성분이 될 수 있다. 특히, 빌베리 압축 케이크에서, 안토시아닌 함량은 베리에서와 동일 차수 규모로 매우 높았다.

도 8에, A: 빌베리 압축 케이크 잔여물, B: 링곤베리-빌베리 압축 케이크 잔여물, C: 클라우드베리 압축 케이크 잔여물 및 D: 라즈베리 압축 케이크 잔여물의 HPLC 크로마토그램을 나타내었다. 도면에 엘라그산, 퀘르세틴 및 안토시아닌을 화살표로 표시하였다.

지방산은 애질런트(Agilent) GC-MS 상에서 FFAP 실리카 모세관 컬럼을 사용하여 측정하였다. 통풍 건조된 샘플 (20 mg)을 C17 트리아실글리세롤 및 유리 지방산을 이용하여 스파이크(spike)시켰다. 상기 샘플을 석유 에테르 (bp 40-60℃)와 혼합하고, 메톡시드나트륨으로 트랜스에스테르화시키고, 황산수소나트륨으로 산성화시켰다. 시판되는 관련 표준 물질들의 혼합물을 이용하여 에스테르화된 유리 지방산을 확인하였다. 스테롤, 토코페롤, 스쿠알렌 및 아미린의 측정을 위해, 상기 트랜스에스테르화된 샘플을 1% 트리메틸클로로실란 (TMCS)을 함유하는 N-메틸-N-트리메틸실릴)트리플루오로아세트아미드 (MSTFA)로 트리메틸실릴화시켜 DB-5MS 컬럼 (30 m) 상에서 GC-MS로 구동시켰다. 확인은 관련 표준 물질들의 체류 시간과 질량 스펙트럼 및 팰리세이드(Palisade)의 컴플리트(Complete) 600K 질량 스펙트럼 라이브러리 [미국의 팰리세이드 매스 스펙트로메트리(Palisade Mass Spectrometry)]와의 비교를 기초로 하였다.

추출 잔여물들의 지방산 조성을 표 4와 5에 나타내었다. 추출 잔여물들은 모두 지방산이 풍부하였다. 최고 함량은 라즈베리 압축 케이크 잔여물에서 나타났다. 대부분의 지방산들은 결합된 형태의 것들이었다 (90% 초과). 최고 함량의 유리 지방산은 빌베리 압축 케이크 잔여물에서 나타났다 (약 10%). 모든 추출 잔여물에서의 주된 지방산은 올레산, 리놀렌산 및 α-리놀렌산이었으며, 이들은 상응하는 베리씨에서의 주된 지방산이기도 하다. 추출 잔여물의 지방산 조성은 인간의 건강에 매우 유익한 것으로 나타났는데, 그 이유는 해당 잔여물들이 필수 지방산이 풍부하였기 때문이다. 기타 지용성 화합물을 표 5에 나타내었다. GC-MS으로 분석한 기타 지용성 화합물의 양을 표 6에 나타내었다. 아미린, 식물 스테롤 및 스쿠알렌은 특히 링곤베리 및 빌베리 추출 잔여물에서 발견되었으며, 이들은 심혈관 건강과 관련이 있다. 라즈베리 추출 잔여물은 토코페롤이 가장 풍부하였다. 따라서, 상기 추출 잔여물들은 모두 식품 성분으로서 매우 유망할 것으로 기대된다.

열수 추출 잔여물의 관능적 특성을 스크리닝하였다. 상기 평가에서의 열수 잔여물은 습식 제분된 클라우드베리 및 라즈베리 씨 압축찌꺼기, 및 습식 제분된 빌베리 압축 케이크 및 습식 제분된 빌베리-링곤베리 혼합물 압축 케이크로부터 유래하였다. 5-6명의 검사원들이 외관, 향기, 맛 및 구조에 대한 자유로운 묘사분석(free descriptive analysis)을 시행하였다. 추출 잔여물은 1차적인 평가에서 섬유질이 풍부한 식품 성분으로서의 잠재성을 지니는 것으로 평가되었다. 상기 결과를 샘플에 대한 묘사적 속성들의 세트로서 제공하였다.

상기 평가된 열수 잔여물에 있어서, 여러가지 베리 유사 속성들을 나타내었다 (표 7). 맛 속성에 대해서는 긍정적이거나 중립적인 경우가 대부분이었다. 따라서, 상기 열수 추출 잔여물은 그 관능적 특성에 부정적인 영향을 미치지 않으면서 식료품의 영양학적 특성을 강화할 수 있는 장래성이 있는 유망한 식품 성분으로 볼 수 있다.

본 발명을 실시하는 당시의 바람직한 형태를 비롯한 구체적인 실시예들과 관련하여 본 발명을 설명하였으나, 당업자라면 본 발명의 개념과 범위 내에 속하는 상술한 양태들에 여러가지 변형과 변경을 가할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 본 발명은, 본원에 설명된 성분들의 구성 및 배치에 대한 상세한 설명에 대한 그 적용에 한정되지 않는다는 점을 이해해야 한다. 상술한 변형 및 변경은 본 발명의 범주 내에 속한다.

Claims (16)

1. 식물 재료를 전환시키는 방법으로서, 상기 방법이
   제1 단계에서 씨, 베리, 과일, 잎, 압축찌꺼기, 압축 케이크, 베리 케이크, 과일 케이크; 식물 재료를 가공하는 산업에서 비롯되는 폐기물, 침전물, 측류(side stream) 및 부산물; 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되는 적어도 하나의 식물 재료로서, 루버스(Rubus) 또는 백시니움(Vaccinium) 속의 베리 종으로부터 선택되는 상기 적어도 하나의 식물 재료를, 물 및 에탄올로부터 선택되는 제1 매질의 존재 하에 1회 내지 5회 분쇄하여 10 내지 270 ㎛의 평균 입자 크기를 갖는 입자를 수득하고;
   제2 단계에서 상기 입자를 물 및 에탄올로부터 선택되는 제2 매질과 1:5 내지 1:40 또는 1:5 내지 1:50의 중량비로 25 내지 120℃의 온도에서 30분 내지 12시간 또는 30분 내지 7시간 동안 혼합하여, 생활성 화합물을 포함하는 혼합물을 수득하고, 상기 혼합물을 분리시킴으로써 식물 잔여물로부터 식물 추출물이 분리되고, 황색포도상구균(Staphylococcus aureus), 녹농균(Pseudomonas aeruginosa) 또는 이들 둘 다에 대한 항균 활성을 갖는 식물 추출물이 수득되는 단계들을 포함하는 것인, 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 단계에서 적어도 하나의 식물 재료를 맷돌 제분기, 콜로이드 제분기 또는 초미립분쇄기(supermasscolloider) 중에서 분쇄하는 것을 특징으로 하는, 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 단계는 아스코르브산, 옥살산, 시트르산, 아세트산, 말산, 벤조산 및 HCl로부터 선택되는 산의 존재 하에 수행하는 것을 특징으로 하는, 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 단계에서, 상기 혼합은 적어도 2개의 혼합 단계로 수행하고, 이 경우 제1 혼합 단계에서의 온도는 10-50℃이고, 제2 혼합 단계에서의 온도는 50-120℃인 것을 특징으로 하는, 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 단계에서 상기 혼합은 1 내지 10 bar의 압력 하에 수행하는 것을 특징으로 하는, 방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 단계에서 적어도 하나의 탄수화물 가수분해 효소를 상기 제2 매질에 첨가하는 것을 특징으로 하는, 방법.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 단계에서 수득한 식물 추출물을 제품의 제조에서 그대로 사용하거나, 또는 이를 농축, 냉동 또는 건조시키는 것을 특징으로 하는, 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 제2 단계에서 수득한 식물 추출물을 냉동 건조, 분무 건조, 가열 건조, 승온 하의 건조 또는 건조 캐비넷 중에서의 건조에 의해 건조시키는 것을 특징으로 하는, 방법.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 식물 재료를 상기 제1 단계 전에 전처리하고, 상기 전처리는 상기 식물 재료에 열처리, 발효, 효소 처리, 에탄올을 사용한 추출, 가압, 압착, 건조, 파쇄 및 이들의 조합으로부터 선택되는 방법을 가함으로써 수행하는 것을 특징으로 하는, 방법.
10. 제7항에 있어서, 상기 제품이 화장품, 피부 관리 제품, 위생용품, 가정용품, 건강기능식품, 식료품, 식품 보충제, 사료, 애완동물 먹이, 포장식품, 포장재, 기계 부품 또는 의약품인 것을 특징으로 하는, 방법.
11. 제3항에 있어서, 상기 산이 아스코르브산인 것을 특징으로 하는, 방법.
12. 제6항에 있어서, 상기 탄수화물 가수분해 효소가 셀룰라아제, 펙티나아제, 자일라나아제 및 이들의 조합으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 방법.
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