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SUMMARY
CONTENTS
목차
제1장 연구개발과제의 개요 29
제1절 연구개발의 목적 29
제2절 연구개발의 필요성 29
제3절 연구개발의 범위 30
제2장 국내외 기술개발 현황 31
제1절 국내현황 및 문제점 31
제2절 국외 현황 및 문제점 32
제3장 연구개발수행 내용 및 결과 33
제1절 편리성 및 기호성이 증진된 발효홍삼농축액 알갱이 시제품 생산 (1차년도) 33
1. 서론 33
가. 인삼의 특징 33
나. 홍삼의 특징 33
다. 발효홍삼농축액의 특성 36
라. 쓴맛 제거 방법 38
마. 홍삼농축액 알갱이의 특징 40
바. 유동층 코팅기 41
사. 관능평가 41
아. 연구목적 43
2. 재료 및 방법 43
가. 편리성 및 기호성이 증진된 발효홍삼농축액알갱이 제조 기술개발 (제 1 세부 과제) 43
나. 발효홍삼농축액 알갱이 특성분석 및 관능평가 (제1 협동과제) 47
3. 결과 및 고찰 58
가. 편리성 및 기호성이 증진된 발효홍삼농축액 알갱이 제조기술 개발 (제 1 세부 과제) 58
나. 발효홍삼농축액 알갱이 특성분석 및 관능평가 (제1 협동과제) 68
제2절 흡습성이 방지된 발효홍삼농축액 알갱이 시제품생산 (2차년도) 84
1. 서론 84
가. 발효홍삼농축액알갱이의 흡습성 방지 84
나. Ginseng berry 및 그 농축액의 특징 86
다. 산삼배양근 농축액의 특징 87
라. 연구목적 88
2. 재료 및 방법 88
가. 흡습성이 방지된 발효홍삼농축액 알갱이 시제품 생산 (제1세부과제) 88
나. 흡습성이 방지된 발효홍삼농축액 알갱이 시제품 특성분석 (제1협동과제) 97
3. 결과 및 고찰 110
가. 흡습성이 방지된 발효홍삼농축액 알갱이 시제품 생산 (제1 세부과제) 110
나. 흡습성이 방지된 발효홍삼농축액 알갱이 시제품 특성분석 (제1 협동과제) 134
제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 168
1. 연구개발 목표의 달성도 168
가. 1차년도 평가착안점을 중심으로 한 목표달성도 168
(1) 발효홍삼농축액 알갱이 제조방법 확립 168
(2) 기호성이 증진된 발효홍삼농축액 알갱이 제조 방법 확립 168
(3) 편리성 및 기호성이 증진된 발효홍삼농축액 알갱이 시제품 제조 168
나. 2차년도 평가착안점을 중심으로 한 목표달성도 168
(1) 홍삼 및 홍삼추출액에서 지용성 성분의 분획결과 확인 168
(2) 홍삼의 지용성 성분을 활용한 발효홍삼농축액 알갱이의 흡습방지 효과 169
(3) 흡습성이 방지된 발효홍삼농축액 알갱이 최적 제조조건 확립 169
(4) 흡습성이 방지된 발효홍삼농축액 알갱이 시제품 생산 169
2. 관련분야 기술발전에의 기여도 169
제5장 연구개발 성과 및 성과활용 계획 170
1. 연구개발 성과 170
2. 성과 활용계획 170
가. 실용화·산업화 계획(기술실시 등) 170
나. 교육·지도·홍보 등 기술 확산 계획 170
다. 특허, 품종, 논문 등 지식재산권 확보계획 등 171
라. 추가연구, 타연구에 활용 계획 171
제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 172
제7장 연구시설·장비 현황 173
제8장 참고문헌 174
부록 1. 편리성이 증진된 발효홍삼농축액 알갱이의 묘사분석 질문지 180
I. 제목
"편리성 및 기호성이 증진된 발효홍삼농축액 알갱이 제조 기술개발"
II. 연구개발의 목적 및 필요성
인삼 속에 함유되어 있는 대표적인 기능성 성분인 진세노사이드는 당부분과 비당부분으로 구성 된 배당체의 구조를 하고 있다. 이러한 성분들이 경구 투여 되면, 장내세균의 효소 작용을 받아 당부분이 해리된 compound K 등 입자가 작은 구조가 되어 장내 세포를 통과하여 생리 활성을 나타낸다. 그런데, 개인의 장내미생물의 차이에 따라 인삼의 기능성 물질의 흡수정도가 크게 달라, 이 문제를 해결하여 누구나 인삼효능물질을 쉽게 흡수할 수 있는 발효홍삼농축액이 개발되어 시판되고 있다. 그러나 진세노사이드의 소화흡수율을 증진시키기 위해 시판되고 있는 발효홍삼농축액들은 대부분 맛과 편리성 등에 문제점이 있어서, 해외수출 및 소비의 대중화에 많은 제약을 받고 있는 실정이다. 또한 국외적으로는 한국인삼(Korean Ginseng)의 생리 활성적 특성에 대한 인지도는 높은 편이나 인삼특유의 향이나 현재 출시중인 인삼제품들의 낮은 기호성 때문에 인삼성분을 캡슐에 넣어 시판하고 있다. 일부 국가에서는 인삼에서 원하는 기능성분만을 추출 정제하여 기능성 식품으로 판매하고 있다. 최근 일본 등지에서 발효홍삼농축액의 우수성을 인정하여 구입을 희망하고 있으나, 발효홍삼농축액의 섭취시 불편함을 해결할 수 있는 제형을 요구하고 있다. 따라서 소비자들의 요구에 따라 발효홍삼농축액의 섭취시 불편함을 해결할 수 있는 발효홍삼농축액의 편리성 및 기호성이 개선된 기술개발이 절실히 필요하다.
따라서 본 연구의 목적은 발효홍삼농축액의 장점을 유지하면서 발효홍삼농축액의 편리성 및 흡습성이 개선된 발효홍삼농축액알갱이 제조기술을 개발하여 이를 상품화 하는데 있다.
III. 연구개발 내용 및 범위
발효홍삼농축액의 편리성증진을 위해 구형의 발효홍삼농축액알갱이 제조기술 및 초미세홍삼분말 등을 이용한 발효홍삼농축액알갱이의 흡습방지 기술을 개발하였으며, 기호성증진을 위해 β- 와 γ-cyclodextrin 을 이용하여 쓴맛 및 이미를 감소시키는 연구를 진행하였다. 또한 상기 연구에서 개발된 기술을 바탕으로 산삼배양근농축액 및 Ginseng berry 혼합액의 편리성 및 기호성 증진을 위한 기술 개발도 동시에 수행하였다.
1차년도 연구에서는 편리성 및 기호성이 증진된 발효홍삼농축액알갱이 제조방법을 확립하였다. 발효홍삼농축액알갱이 제조조건 최적화는 본 연구의 주관기관인 (주) 홍삼단에서 실시하였으며, 제조된 발효홍삼농축액알갱이의 특성분석 및 관능평가 실험은 협동연구 기관인 우송대학교에서 진행하였다.
2차년도 연구에서는 편리성 및 기호성이 증진된 발효홍삼농축액알갱이의 흡습에 의한 알갱이 뭉침 현상을 최대한 억제하기 위해, 홍삼에서 분획한 지용성성분 및 홍삼을 아주 미세하게 분쇄한 초미세홍삼분말 등을 이용하여 발효홍삼농축액알갱이의 덩어리 뭉침현상을 최대한 억제할 수 있는 최적 코팅조건을 확립하였다.
그리고, 당초 연구계획서에는 표시하지 않았지만 연구성과를 극대화하기 위하여, 산삼배양근농축액 및 Ginseng berry혼합액의 편리성 및 기호성 증진을 위한 알갱이 제조기술 개발과 함께 흡습방지 기술 개발도 추가로 수행하였다. 발효홍삼농축액에 ginseng berry 농축액 및 벌꿀 등을 첨가한 기능성 및 기호성이 보완된 발효홍삼농축액알갱이 제조조건 최적화는 (주) 홍삼단에서 실시하였으며, 발효홍삼농축액알갱이의 특성분석 및 관능평가는 우송대학교에서 진행하였다.
IV. 연구개발결과
1차년도 연구에서는 편리성 및 기호성이 증진된 발효홍삼농축액알갱이 제조를 위해 발효홍삼농축액알갱이 제조방법을 확립하였다.
제 1 세부과제 연구결과 편리성이 증진된 발효홍삼농축액 알갱이 제조를 위해 난소화성 덱스트린을 이용하여 편리성이 증진된 발효홍삼농축액알갱이 제조방법을 확립하였다. 편리성이 증진된 발효홍삼농축액알갱이는 난소화성 덱스트린 50% 와 발효홍삼농축액 고형분 50%로 혼합하여 feeding rate(FR) 5.40 mL/min, atomization air pressure(AP) 2.15 bar, product temperature(PT) 83.03℃에서 수율이 87.78%가 될 것으로 예측할 수 있었다. 제 1 협동과제연구결과 발효홍삼농축액알갱이가 발효홍삼농축액분말보다 아주 낮은 입사각을 보여주었으며, 이는 알갱이형태의 제품이 분말형 제품보다 흐름성이 우수하여 사용시 보다 편리할 수 있음을 알 수 있었다. 난소화성 dextrin 함량의 첨가비율에 따른 발효홍삼농축액알갱이의 흐름성을 분석한 결과, 50% 난소화성 dextrin 및 50% 발효홍삼농축액을 이용하여 제조한 발효홍삼농축액알갱이가 최적의 흐름성을 보여주었다.
기호성이 증진된 발효홍삼농축액알갱이를 제조하기 위한 제 1 협동과제연구결과 β-cyclodextrin은 신맛 그리고 γ-cyclodextrin은 쓴맛 및 홍삼맛의 포접효과가 있는 것으로 분석되었으며, 관능평가 묘사분석 결과에 의하면 발효홍삼농축액 고형분에 대하여 β-cyclodextrin은 5 %, γ-cyclodextrin 15 % 첨가시 기호성이 가장 높음을 보여주었다. 제 1 세부과제연구에서는 5% β-cyclodextrin 및 15% γ-cyclodextrin을 사용하여 발효홍삼농축액알갱이를 제조하였으며, 관능평가결과 쓴맛의 감소로 인한 기호성이 크게 증가되었음을 알 수 있었다.
2차년도 연구에서는 편리성 및 기호성이 증진된 발효홍삼농축액알갱이의 흡습에 의한 알갱이 뭉침 현상을 최대한 억제하기 위해, 홍삼에서 지용성성분 분획물, 지용성성분을 분획한 후 부산물, 그리고 초미세홍삼분말을 발효홍삼농축액 알갱이에 코팅하여 흡습방지 효과를 확인한 결과 홍삼에서 지용성성분 분획물과 초미세홍삼분말을 발효홍삼농축액 알갱이에 코팅 시켰을 때 흡습방지효과를 확인 할 수 있었다. 그리고, 연구계획서에서는 표시하지 않았으나 연구성과 활용도를 다양화하기 위하여 발효홍삼농축액, ginseng berry 농축액, 벌꿀 등을 첨가하여 기호성 및 편리성이 증진 된 발효홍삼농축액과 ginseng berry 농축액 혼합물 알갱이를 제조하였다. 또한 산삼배양근 농축액을 산삼배양근 분말을 이용하여 알갱이로 제조하였고 산삼배양근 농축액 알갱이에 산삼배양근 농축액 분말을 코팅시킴으로서 산삼배양근 농축액 알갱이의 흡습을 방지하는 제품을 제조하였다.
제 1 협동과제연구결과 홍삼의 지용성성분을 분획하여 제조한 PSE와 NSHW로 발효홍삼농축액알갱이를 코팅하였을 때 흡습방지 효과를 기대할 수 있었다. 그러나 홍삼에서 지용성 성분만을 추출하는데 비용이 너무 많이 소비됨으로 경제적인 방법은 아니라는 것을 알 수 있었다. 지용성 성분분획 후 부산물 추출액을 이용한 발효홍삼농축액알갱이의 흡습방지 효과는 기대할 수 없었다. 초미세홍삼분말을 이용한 흡습방지 실험결과 발효홍삼농축액알갱이 중량 대비 3% 코팅부터 흡습방지 효과를 보여주었으며, 식품첨가물이 아닌 홍삼자체를 사용하였기 때문에 천연흡습차단제로 사용할 가능성이 매우 높음을 보여주었다.
GFSP 제조시 난소화성 덱스트린의 함량이 낮아질수록 product temperature(PT)는 낮추고 atomization air pressure(AP)를 높이면 원하고자 하는 크기의 알갱이 수율이 높아짐을 알 수 있었다.
유동성의 증진을 위해 산삼 배양근 농축액을 82%로 하고 산삼 배양근 건조분말을 18% 혼합(CWGCR 82)하여 분무건조 하였을 때 건조 분말의 유동성이 매우 좋아져 산삼 배양근 농축액 알갱이 제조가 가능할 것으로 판단되어 본 배합비를 산삼 농축액 알갱이 제조에 사용하기로 결정 하였다.
제 1 협동과제연구결과 홍삼의 지용성 성분을 발효홍삼 농축액 알갱이에 코팅하였을 때 흡습성이 방지되는 것을 알 수 있었으며 PSE 보다 NSHW 가 더 흡습 방지에 효율 적임을 알 수 있었다. 그러나 NHSW를 제조하는데 시간과 비용이 너무 많이 들어 실용화에는 어려움이 있었다. 홍삼에서 분획된 지용성 추출물로 코팅한 발효홍삼농축액 알갱이는 흡습을 방지하는 데는 효과가 있지만 관능평가 결과 쓴맛이 오래 남으므로 기호성 부분에서는 바람직하지 못함을 알 수 있었다. 홍삼의 지용성 물질로 코팅한 발효홍삼농축액 알갱이는 코팅하지 않는 발효홍삼농축액 알갱이보다 통계적으로 유의차를 나타내며 기호도와 용해도가 낮으므로 코팅효과가 있다고 하여도 제품화하기에는 어려움이 있음을 알 수 있었다.
발효홍삼농축액 알갱이의 흡습을 방지하기 위한 방법으로 지용성성분 분획 후 부산물을 이용하는 것은 외관을 균일하고 윤기 나게 하여 소비자의 기호성을 높이는 데는 효과적이었지만 흡습성 분석과 관능특성 분석 결과 흡습을 방지하는 방법으로는 적당하지 않음을 알 수 있었다.
발효홍삼농축액 알갱이의 흡습을 방지하기 위한 방법으로 초미세홍삼분말을 이용하는 것은 효과가 있었으며 발효홍삼농축액 알갱이의 흡습방지효과를 얻기 위한 코팅정도는 6%이상일 때가 바람직하다. 소비자들은 초미세홍삼분말을 1% 코팅하여 흡습을 방지한 발효홍삼농축액 알갱이를 선호하였으나, 1% 코팅만으로는 흡습방지효과를 기대할 수 없기 때문에 초미세홍삼분말을 3% 이상 코팅한 시료와 코팅하지 않은 시료를 비교하였을 때 초미세홍삼분말을 코팅한 시료를 더 선호함을 알 수 있었으므로 흡습방지에 효율이 높은 초미세 홍삼분말 6% 코팅한 시료를 시제품제작에 활용하였다. 초미세홍삼분말을 코팅한 발효홍삼농축액 알갱이 시제품은 ginsenosides 함량이 높으며, 소비자 기호도가 높은 흡습이 방지된 발효홍삼농축액 알갱이 임을 알 수 있었다.
발효홍삼농축액과 ginseng berry 농축액 혼합액을 이용하여 알갱이를 제조하였을 때 ginsenosids 함량을 높이기 위해서는 발효홍삼농축액과 ginseng berry 농축액 함량을 높여야 하지만, 소비자 기호성을 높이기 위해서는 감미료의 함량이 높은 것이 바람직하다. 발효홍삼농축액과 ginseng berry 농축액은 약 50%, 감미료 함량은 약 20%, 난소화성 덱스트린은 약 30% 수준으로 발효홍삼농축액과 ginsneg berry 농축액알갱이를 제조한다면 소비자 기호성이 높으며 ginsenoside 함량이 높은 발효홍삼농축액과 ginsneg berry 농축액 알갱이가 제조 될 수 있을 것으로 판단되었다.
결론적으로 본 기술은 기능성 성분을 다량함유하고 있는 식물에서 기능성분을 추출하여 농축한 액상물질을 알갱이 형태로 제조함으로써 저장성이 높고 편리성이 우수한 제품을 제조하였다는 것이 차별화된 우수성을 지닌 기술이라 하겠다. 또한, 홍삼 초미세 분말을 이용하여 흡습을 방지한 기술은 식품첨가물을 사용하지 않고 흡습을 방지하는 기술로 앞으로 천연소재를 이용한 알갱이 형태의 흡습방지 방법으로 다양하게 응용 될 수 있는 차별화된 기술임을 확신 할 수 있겠다.
V. 연구성과 및 성과활용 계획
초미세홍삼분말을 이용한 발효홍삼농축액 알갱이의 흡습방지 기술의 특허출원과 함께 관련 기술의 상품화를 통해 2012년 매출이 발생하였다. 향후 기호성과 편리성이 증진된 발효홍삼농축액 알갱이, ginseng berry혼합물 알갱이 및 산삼배양근농축액 알갱이 제품들의 상품화도 적극적으로 추진할 계획이다.| 등록번호 | 청구기호 | 권별정보 | 자료실 | 이용여부 |
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