KR20030020334A - 미역의 후코이단을 이용한 기능성 건강음료의 제법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미역에 함유된 생리활성물질인 후코이단(fucoidan) 추출법과 음료의 제법에 관한 발명이다.

본 발명에서는 완도해안의 청정해역에서 채취된 미역을 분쇄, 열수추출, 여과, 원심분리 등을 거쳐 추출 수율을 높이기 위한 최적 제법으로 후코이단을 추출하였고, 후코이단의 조성은 다음과 같다. 즉 후코이단의 주요 특성인 황산기의 함량은 12.6%이었고, 우론산의 함량은9.5%, 단백질의 함량은 6.8%이며, 수율은 3.1%였다. 또한 구성당의 조성비는 글루코오스(glucose)가 17.8%, 다음으로 리보오스(ribose)가 5.9%이며, 갈락토오스(galactose)는 6.7%, 말토오스(maltose)는 1.8%, 아라비노오스(arabinose)는 0.5%였다. 또한 함황 산성다당인 후코이단을 이용하여 기호성이 뛰어난 기능성 건강음료 제조법으로 미역의 가공 이용율을 높일 수 있을 것이다.

Description

미역의 후코이단을 이용한 기능성 건강음료의 제법{Manufacturing process of functional helth beverage using fucoidan from sea mustard}

본 발명은 미역에 함유된 생리활성물질인 후코이단 추출법과 음료의 제법에 관한 것이다. 미역을 소재로 한 후코이단 추출법과 기능성 음료의 제법에 관한 선행기술로서는, 해조류에서 추출한 다당체를 주로하는 항암효과가 있는 건강 보조식품의 제조방법(한국특허공개공보 특1994-0019240), 다시마와 후코이단을 함유한 스트레스 해소음료의 제법(한국특허공개공보 특2001-0019225) 등이 있으나 추출과정에서 생리활성물질인 후코이단의 변질 및 파괴를 초래하여 상품성이 저하됨으로서 부적합한 면이 없지 않다.

오늘날 경제수준의 향상으로 동물성 포화지방의 섭취가 증가하게 됨에 따라 비만, 변비, 고혈압, 동맥경화증, 심장병 및 각종 암등이 혈관순환기계 질환의 발병률이 높아지는 등 영향학적 불균형으로 인하여 다양한 건강장해가 발생하고 있고 환경오염에 따른 유해 중금속의 인체 축적, 평균 수명의 노령화에 따른 면역 기능 저하 및 각종 성인병 발생의 급증 등에 따라 현대인들의 기능성 생리활성물질에 관심을 갖고 있고, 국내·외의 활발한 연구수행 결과로 해조류가 다양한 기능성 생리활성성분을 다량 함유하고 있는 것으로 밝혀지고 있어 현대인들의 혈관순환기계 질환의 발병률을 낮추는데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

미역은 각종 영양성분과 알긴산, 후코이단, 카라기난, 라미나린 등의 생리활성성분과 클로로필 등의 수용성 식이섬유의 장내기능, 칼륨과 칼슘 등의 무기질과 비타민은 체내 신진대사를 촉진시키는 물질로서 현대인의 영양불균형이나 생리활성성분을 보충할 수 있어서 기능성 건강음료로서 기대되며, 이 중에서 미역에 들어 있는 주요성분으로서 후코이단은 유황을 함유하고 있어 항혈액응고 효과, 항암작용을 하며 알긴산은 콜레스테롤 저하로 동맥경화 예방, 고혈압 예방, 중금속 중독 예방을 하며 라미나린은 혈압강하작용으로 고혈압을 예방한다. 그리고 클로로필은 입냄새 제거로 청량감과 식이섬유는 중성지방의 흡수를 저해, 대장암 예방, 변비 예방, 당뇨병 예방에 좋은 것으로 알려져 있다. 이들 중에서 유황을 함유하고 있는 후코이단은 항혈액응고 효과, 항암작용, 동맥경화, 혈전예방 등이 우수하여 각 식품분야별, 약용으로 응용범위가 점점 확대됨으로서 기대가 모아진다.

본 발명자는 미역의 추출과정에서 물리적·화학적 처리로 생리활성물질인 후코이단의 변질 및 파괴에 관한 문제점을 해결하기 위한 연구를 수행한 결과, 미역의 후코이단 최적 추출법과 기능성 건강음료로 이용할 수 있는 방법을 알아내고 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 미역의 후코이단 추출에 있어서, 후코이단 표준품과 가장 유사한 후코이단을 추출할 수 있는 방법과 가장 높은 추출효율을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 미역의 생리할성물질인 후코이단을 이용하여 기호성이 뛰어난 기능성 건강음료의 새로운 제법을 제공함에 있다.

본 발명은 미역에 함유되어 있는 후코이단 추출법은 생리활성물질의 변질 및 파괴를 초래하여 제품을 제조시 품질저하의 우려가 있으며, 가장 높은 활성을 보인 시료를 선정한 후, 활성물질의 추출에 관한 최적조건과 기능성 건강음료의 새로운 제법을 구하는 것이다.

[실시예 1] 본 발명에 사용된 미역의 후코이단 추출법, 실험방법 및 실험결과는 다음과 같다.

1. 미역의 후코이단 추출법

건조된 상태로 구입하여 마쇄시킨 다음 미역분말 원료에 25∼45배(v/w)의 물을 첨가하여 60∼100℃의 항온수조에서 4시간동안 교반시켜 냉각시키고 추출한 후 상등액을 분리하여 미역 추출액을 감압농축기를 사용하여 40∼60℃의 온도에서 1/2정도로 농축한 후 1차 원심분리시킨 후, 상등액에 85∼95% 에탄올을 가해 2차 원심분리하여 얻어진 침전물로 미역의 후코이단을 추출하여 음료를 제조한 후 살균하였다.

2. 전당 함량

전당 함량은 phenol-sulfuric acid법(食品分析法, 1984b)으로 시료용액 1ml를 시험관에 취하여, 5% phenol 용액 1mL를 가한 후 혼합하고, 여기에 진한 황산을5mL를 가하여 발열시키며 잘 혼합하였다. 이 반응액을 실온에서 30분방치한 후 470nm에서 흡광도를 측정하였으며 glucose를 표준품으로 사용하였다.

3. 황산기 함량

황산기 함량은 Dodgson(1962)의 방법을 변형하여 1.0N HCl로 105∼110℃에서 4시간 동안 가수분해한 후 가수분해액 0.2mL에 4% TCA 용액 3.8mL와 BaCl2-gelatin reagent 1mL을 첨가하고 20분간 방치한 후 360nm에서 흡광도를 측정하였으며 K2SO4를 표준품으로 사용하였다.

4. 단백질 함량

단백질 함량은 Lowry 등(1951)의 방법에 따라 1ml의 시료 또는 표준용액에 0.1ml의 2N NaOH가하고 100℃에서 10분간 가열하여 가수분해시킨 다음, 가수분해물을 방냉시킨후 1ml의 Lowry 시약을 가하고 혼합 후 10분간 방치시키고, 0.1ml의 Folin 시약을 가하고 혼합한 후 30∼60분간 방치시킨 후 660nm에서 흡광도를 측정한다. Bovine serum albumin(Sigma Co.)을 표준품으로 사용하였다.

5. 우론산 함량

우론산 함량은 Knutson 등(1968)의 방법에 따라 시료 1ml를 시험관에 취하여 진한황산 6ml를 가하여 발열시키면서 잘 혼합하였다. 이 반응액을 100℃에서 20분 가열한 후 냉수로 실온까지 식히고 시약 0.1% carbazole 용액 0.2ml를 가하여 잘 혼합하여 방치하여 2시간 후에 535nm 흡광도로 측정한다. β-D-galacturonic acid를 표준품으로 사용하였다.

6. 구성당 분석

구성당 분석은 시료용액 1ml를 Amberite IR 200에 통과시켜 금속이온을 먼저 제거한 뒤, ion chromatography(IC) 분석조건으로 측정하였으며 표준 구성당은 D-glucose, D-galactose, D-maltose, L-ribose, L-arabinose를 사용하였다.

7. 후코이단 수율

후코이단 수율(%)은 건물량 기준 1g의 분말시료에서 추출액을 회수하여 원심분리 후 상등액에 에탄올을 첨가하여 얻어진 침전물 양을 105℃에서의 건조법에 따라 %로 표시하였다.

[실시예 2] 미역의 후코이단 열수추출물의 전당과 황산기함량 증가

1. 전당함량의 증가

전당은 추출 1시간까지는 급격하게 증가하다가 그 이후에는 다소 완만하게 증가함을 보였고, 추출온도가 높음에 따라 전당의 함량이 지속적으로 증가하였다. 1시간동안 추출하였을 때 60℃, 70℃, 80℃, 90℃ 및 100℃에서는 전당의 함량이 각각 28.8, 29.8, 32.9, 36.7 및 38.0%로 현저한 차이를 보여 추출이 되는 것을 알 수 있었으며, 1시간 이후의 열수 추출시 전당 함량이 완만하게 증가하는 경향을 나타내었다. 그리고 60℃에서 100℃로 열수 추출하였을 때 시간이 증가함에 따라 전당의 함량이 증가하였고 특히 100℃에서 4시간동안 추출하였을 때에 전당 함량이 46.0%로 가장 높은 수치를 나타내었다.

[그림 1] 미역분말에 30배(v/w)의 물을 가하여 60∼100℃의 온도별로 4시간동안 추출한 전당(total sugar)의 결과

2. 황산기함량 증가

황산기 함량은 추출 30분이나 4시간까지 다소 완만하게 증가함을 보였고, 추출온도가 높음에 따라 황산기 함량의 차이를 볼 수 있었고 2시간 이전까지는 거의 큰 변화를 보이지 않았지만 그 이후부터는 추출온도에 따라 다소 차이를 보였다. 열수추출 온도에 따라 황산기 함량이 1시간정도 추출한 이후에 거의 변화가 없었고 추출 1시간까지의 온도별(60℃, 70℃, 80℃, 90℃ 및 100℃) 황산기 함량은 각각 10.4, 12.6, 13.3, 14.4 및 14.7%이었다. 100℃에서 4시간동안 추출하였을 때에 황산기 함량이 18.8%로 가장 높은 수치를 나타내었다.

[그림 2] 미역분말의 30배(v/w)의 물을 가하여 60∼100℃의 온도별로 4시간동안 추출한 황산기(sulfate residue)의 결과

[실시예 3] 후코이단의 조성

분말시료에 30배(v/w)의 물을 첨가하여 70℃의 항온수조에서 1시간동안 교반시켜 냉각시키고 추출한 액을 여과한 뒤 원심분리(4,000×g)하여 상등액에 3배량의 에탄올을 가해 원심분리(6,500×g)하여 얻어진 침전물을 사용하였고, 후코이단의 조성은 다음과 같다. 후코이단의 주요 특성인 황산기의 함량은 12.6%이었고, 우론산의 함량은9.5%, 단백질의 함량은 6.8%이며, 수율은 3.1%였다. 또한 구성당의 조성비는 글루코오스(glucose)가 17.8%, 다음으로 리보오스(ribose)가 5.9%이며, 갈락토오스(galactose)는 6.7%, 말토오스(maltose)는 1.8%, 아라비노오스(arabinose)는 0.5%로의 순으로 높았다.

미역의 후코이단 조성

미역 (단위 %)
전당	29.8
우론산	9.5
황산기	12.6
단백질	6.8
수율	3.1
구성당 (단위 %)
아라비노오스	0.5
갈락토오스	6.7
글루코오스	17.8
말토오스	1.8
리보오스	5.9

[실시예 4] 관능검사

각 처리구별 crude 후코이단 음료의 색(color), 맛(taste), 향기(flavor), 그리고 전반적인 기호도를 70℃에서 1시간동안 추출한 액을 대조구로 하여 관능검사를 하였다.

후코이단 음료의 첨가 재료와 배합비

재료	구성비(%)
후코이단	0.2∼0.5
벌꿀	0.5∼3
수크로오스	0.5∼3
구연산	0.05∼0.1
글루코오스	0.5∼3
식염	0.05∼0.1
글루탐산나트륨	0.02∼0.5
비타민 C	0.1∼1
정제수	나머지
총합	100

후코이단 음료의 관능검사 결과는 후코이단 0.4%, 벌꿀 2%, 수크로오스 1.7%, 구연산 0.07%, 글루코오스 0.7%, 식염 0.05%, 글루탐산나트륨 0.02%, 비타민 C 0.1% 나머지는 정제수하여 100%의 음료 조성물로 관능검사한 처리구가 색(color), 맛(taste), 향기(flavor), 그리고 전반적인 기호도에서 가장 우수한 결과를 나타내었다.

이상에서 기술한 바와 같이 본 발명은 미역으로부터 최적의 조건으로 후코이단 표준품과 비교시 가장 유사한 후코이단을 추출할 수 있는 방법, 가장 높은 추출효율을 제공하고, 여기에 색(color), 맛(taste), 향기(flavor), 그리고 전반적인 기호도를 부여하여 소비자에게 기호성이 뛰어난 기능성 건강음료를 제공할 뿐만 아니라 후코이단은 항혈액응 효과, 항암작용 등이 우수하여 식품, 화장품, 약용으로 응용범위가 점점 확대됨으로서 그 기여도가 클 것이다.

Claims (3)

1. 건조된 상태로 구입하여 마쇄시킨 다음 미역분말 원료에 25∼45배(v/w)의 물을 첨가하여 60∼80℃의 열수에서 0.5∼2시간동안 교반시켜 냉각시키고 추출한 후 상등액을 분리하여 미역 추출액을 감압농축기를 사용하여 40∼60℃의 온도에서 감압농축한 후 1차 원심분리(3,000∼5,000rpm×g)시킨 후, 상등액에 75∼95% 에탄올을 가해 2차 원심분리(5,000∼7,000rpm×g)하여 후코이단을 추출하는 방법을 특징으로 하는 미역 후코이단을 이용한 기능성 건강음료의 제법.
2. 제 1항에 있어서, 60∼80℃의 추출과정은 염산, 황산, 인산, 구연산, 초산, 사과산, 주석산, 호박산, 젖산, 푸말산, 수산, 아스코르빈산, 아디핀산, 글루콘산 또는 이산화탄소 중에서 선택된 1종 이상으로 pH 3.9∼6.9로 적정하여 추출하고, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄, 수산화칼륨 또는 탄산나트륨 중에서 선택된 1종 이상으로 pH 7.1∼10.1로 적정하여 추출하는 것을 특징으로 하는 후코이단 추출법.
3. 제 1항 내지 제 2항에 있어서, 미역으로부터 추출한 후코이단을 분말, 정제, 캡슐(제제), 부형제, 화장품 및 물을 첨가한 액상음료 형태로 성형함을 특징으로 하는 미역의 후코이단을 이용한 식품, 음료, 약용, 화장품의 제법.