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문제 정의
- 본 연구는 수삼을 증숙하여 홍삼을 제조할 때 부산물로 생성되는 홍삼 유출액으로부터 인삼의 유효성분인 사포닌을 회수하기 위하여 시도되었다. 유출액에서 조사포닌의 분리는 사포닌을 선택적으로 흡착한다고 알려진 Diaion HP-20 수지를 이용하였다.
- 따라서 저자 등은 홍삼 제조 과정 중에 부산물로 생성되는 유출액으로부터 인삼의 유효성분인 사포닌의 회수 및 이용을 목적으로 Diaion HP-20 수지 흡착법(12)을 이용한 새로운 사포닌의 분리. 조제 방법을 모색하여 그 결과를 보고하고자 한다.
제안 방법
- 사포닌의 분석은 TLC 및 HPLC를 이용하여 실시하였다. TLC는 silica gel TLC plate 판에 시료를 점 적 하여 chloroform/ methanol/water(65 : 35 : 10, lower phase)로 전개한 후 30% H2SO4 시약을 분무하여 110°C에서 5분간 발색 시켜 사포닌을 확인하였다. HPLC는 105°C에서 2시간 동안 건조한 조사포 닌 시료에 methanol-f- 10%(v/w, final volume) 되도록 용해하여 0.
- A Meyer)을 한국담배인삼공사 고려 인삼창(부여 )에서 제조한 홍삼의 부산물로 생성된 응축용액 (이하 홍삼 유출액으로 명명 )을 포집하였다. 모아진 홍삼유출액(수분함량 90.54%)은 미생물에의 한 부패를 방지하고 취급을 용이하게 하기 위하여 홍삼엑스 제조 방법에 준하여 80°C 이하에서 농축한 후 홍삼 유출액 농축물(고형분 함량 65.0%)을 제조하여 상온에서 보관하면서 본 실험에 사용하였다. 홍삼은 한국담배인삼공사 제품(1997년, 양삼)을 사용하였고, 백삼은 시중에서 판매되고 있는 충남 금산 생산 4년근을 구입하여 시료로 사용하였다.
- 홍삼 및 백삼 시 료액은 각각 20 UL씩 주입하였고, 홍삼 유출액 시료는 10 UL 주입한 후 피크의 높이로 개별 사포닌의 함량을 계산하였다. 분석은 Lichrosorb-NH2 column (Merck, 10 Jim, ID 0.46 cm x25 cm)에 acetonitrile/water/n-butanol(80 : 20:10)을 이 동상으로 하여 differential refractometer(RI 401) 검출기로 검출.정량하였다.
- 사포닌의 분석은 TLC 및 HPLC를 이용하여 실시하였다. TLC는 silica gel TLC plate 판에 시료를 점 적 하여 chloroform/ methanol/water(65 : 35 : 10, lower phase)로 전개한 후 30% H2SO4 시약을 분무하여 110°C에서 5분간 발색 시켜 사포닌을 확인하였다.
- 이후 각각 300 mL의 증류수와 25% 발효 주정으로 용출하였으며, 최종적으로 300 mL의 95% 발효 주정으로 용출한 획 분을 조사포닌 획 분으로 하였다. 용출된 획분은 TLC로 사포닌 용출 유무를 확인하였다.
- 41)하였다. 이 여과액을 농축(80°C 이하 감압농축)하여 에탄올을 전부 제거한 다음 100 mL의 증류수에 녹인 후 Diaion HP- 20수지 에 흡착 시켜 상기의 유출액과 동일한 방법으로 분리한 후 사포닌 용출 유무를 확인하였다.
- 8 x 20 cm, wet volume 50 mL)에 흡착 시 켰다. 이후 각각 300 mL의 증류수와 25% 발효 주정으로 용출하였으며, 최종적으로 300 mL의 95% 발효 주정으로 용출한 획 분을 조사포닌 획 분으로 하였다. 용출된 획분은 TLC로 사포닌 용출 유무를 확인하였다.
- 유출액에서 조사포닌의 분리는 사포닌을 선택적으로 흡착한다고 알려진 Diaion HP-20 수지를 이용하였다. 조사포닌의 분리는 Diaion HP-20 수지에 홍삼유출액 을 흡착시킨 후 물과 25% 주정으로 비사포닌 성분을 1차적으로 제거하였다. 이후 95% 주정으로 용출함으로써 목적하는 조사포닌 성분을 분리할 수 있었다.
- 한편 홍삼 및 백 삼으로부터의 사포닌 분리도 Kim 등(12)의 방법에 따라 Diaion HP-20 수지를 이용하여 분리하였다. 홍삼 및 백삼 분말을 각각 25 g씩 취하여 80% 에탄올로 80°C에서 3회 반복 환류 추출한 후 추출물은 여과(Whatman No. 41)하였다. 이 여과액을 농축(80°C 이하 감압농축)하여 에탄올을 전부 제거한 다음 100 mL의 증류수에 녹인 후 Diaion HP- 20수지 에 흡착 시켜 상기의 유출액과 동일한 방법으로 분리한 후 사포닌 용출 유무를 확인하였다.
- 45 Um 필터로 여과한 후 실시하였다. 홍삼 및 백삼 시 료액은 각각 20 UL씩 주입하였고, 홍삼 유출액 시료는 10 UL 주입한 후 피크의 높이로 개별 사포닌의 함량을 계산하였다. 분석은 Lichrosorb-NH2 column (Merck, 10 Jim, ID 0.
대상 데이터
- Diaion HP-20 수지는 일본 Mitsubishi Kasei사 제품을 구 입하였고 추출용 유기용매는 HPLC 급을 사용하였다. 발효주 정(95%알콜농도)은 대한발효주정주식회사(전주, 한국)로부 터 구입하였다.
- Diaion HP-20 수지는 일본 Mitsubishi Kasei사 제품을 구 입하였고 추출용 유기용매는 HPLC 급을 사용하였다. 발효주 정(95%알콜농도)은 대한발효주정주식회사(전주, 한국)로부 터 구입하였다.
- 본 연구는 수삼을 증숙하여 홍삼을 제조할 때 부산물로 생성되는 홍삼 유출액으로부터 인삼의 유효성분인 사포닌을 회수하기 위하여 시도되었다. 유출액에서 조사포닌의 분리는 사포닌을 선택적으로 흡착한다고 알려진 Diaion HP-20 수지를 이용하였다. 조사포닌의 분리는 Diaion HP-20 수지에 홍삼유출액 을 흡착시킨 후 물과 25% 주정으로 비사포닌 성분을 1차적으로 제거하였다.
- 홍삼 유출액에서 조사포닌의 분리는 사포닌을 선택적으로 흡착시킨다고 알려진 Diaion HP-20 수지(12)를 이용하였다. Diaion HP-20 수지에 유출액을 흡착 시 킨 후 발효 주정으로 용출 시 킨 후 통과(pass)획 분, 25% 주정용 출 획획 분, 95% 주정용 출 획획 분을 각각 TLC로 분석한 결과, pass 획 분과 25% 용출 획 분에서는 사포닌이 검 출되 지 않았고 95% 주정용 출 획획 분에서 다량의 사포닌 성분이 검출되었다(Fig.
- 홍삼 유출액은 1997년 한국인삼연초연구원(대전) 수원시험 장에서 생산한 6년근 수삼(Panav ginseng C.A Meyer)을 한국담배인삼공사 고려 인삼창(부여 )에서 제조한 홍삼의 부산물로 생성된 응축용액 (이하 홍삼 유출액으로 명명 )을 포집하였다. 모아진 홍삼유출액(수분함량 90.
- 0%)을 제조하여 상온에서 보관하면서 본 실험에 사용하였다. 홍삼은 한국담배인삼공사 제품(1997년, 양삼)을 사용하였고, 백삼은 시중에서 판매되고 있는 충남 금산 생산 4년근을 구입하여 시료로 사용하였다.
이론/모형
- Non-saponin fraction and crude saponin were isolated by Diaion HP 20 resin adsorption method. 1 Non-saponin fraction was mixed fraction of water and 25% spirit eluates.
- 조사포닌의 함량은 Ando(ll)의 방법에 준하여 측정하였다. 즉, 홍삼, 백삼, 홍삼 유출액 농축물 시료 각각 2〜3 g에 70% methanol 50 mL를 가하여 80>C에서 2시간씩 3회 추출하고 여과(Whatman No.
- 한편 홍삼 및 백 삼으로부터의 사포닌 분리도 Kim 등(12)의 방법에 따라 Diaion HP-20 수지를 이용하여 분리하였다. 홍삼 및 백삼 분말을 각각 25 g씩 취하여 80% 에탄올로 80°C에서 3회 반복 환류 추출한 후 추출물은 여과(Whatman No.
- 홍삼 유출액으로부터 인삼 사포닌은 Kim 등(12)이 사용한 Diaion HP-20 수지 흡착법을 이용하여 분리하였다. 즉, 홍삼 유출액 농축물(수분함량 35.
성능/효과
- 홍삼 유출액에서 조사포닌의 분리는 사포닌을 선택적으로 흡착시킨다고 알려진 Diaion HP-20 수지(12)를 이용하였다. Diaion HP-20 수지에 유출액을 흡착 시 킨 후 발효 주정으로 용출 시 킨 후 통과(pass)획 분, 25% 주정용 출 획획 분, 95% 주정용 출 획획 분을 각각 TLC로 분석한 결과, pass 획 분과 25% 용출 획 분에서는 사포닌이 검 출되 지 않았고 95% 주정용 출 획획 분에서 다량의 사포닌 성분이 검출되었다(Fig. 1).
- Diaion HP-20 수지흡착법에 의해 홍삼 유출액 농축물에서 분리된 조사포닌의 함량은 12.10%이었고 동일한 방법으로 백삼 및 홍삼으로부터 분리된 조사포닌의 함량은 각각 3.30, 3.39%이었다(Table 2). 포집한 홍삼 유출액의 수분함량은 90.
- 분리된 유출액 조사 포닌을 TLC로 분석한 결과 사포닌 패턴은 백삼, 홍삼으로부터 분리된 것과 거의 동일한 패턴을 나타내었다. HPLC 로 분석한 결과에서도 홍삼 유출액 농축물에서 분리된 조사포닌의 개별 사포닌들은 백삼, 홍삼과 거의 유사한 패턴을 나타내었다. 그러나 홍삼 유출액 농축물의 사포닌 함량이 12.
- 53%이었다. Re (RT 6.08)는 0.18, 0.14, 1.32%로 유출액 농축물에서 높은 함량을 나타내었고 Rbi(RT 13.84)의 경우에도 0.26, 0.25, 1.64 %로 유출액 농축물은 ginsenoside-Rbi 및 ginsenoside-Re 성분이 백삼 및 홍삼에 비해 상대적으로 다량 함유되어 있는 것 나타났다(Table 3).。卜 울러 ginsenoside-Rbi 및 gin당en— oside-Re 성분을 제외한 사포닌 성분에 있어서도 백삼 및 홍삼에 비해 다량 함유되어 있었다.
- HPLC 로 분석한 결과에서도 홍삼 유출액 농축물에서 분리된 조사포닌의 개별 사포닌들은 백삼, 홍삼과 거의 유사한 패턴을 나타내었다. 그러나 홍삼 유출액 농축물의 사포닌 함량이 12.10 %로 백삼, 홍삼의 3.30% 및 3.39%보다 높았고 total ginsenoside 함량도 5.53%로 백삼, 홍삼의 1.17%, 1.22%보다 월등히 높은 경향을 나타내었다. 분리된 조사포닌의 사포닌 순도는 홍 삼유출액 농축물, 백삼, 홍삼의 경우 각각 45.
- 또한 식용 가능한 주정을 사용하므로 분리한 조사포닌 성분도 식용 및 약용으로 사용할 수 있고, 부탄올분리 방법에 비해 반자동화를 할 수 있으므로 공업화가 가능하다는 장점도 있을 것으로 사료된다. 따라서 Diaion HP-20 수지를 이 용한 조사포닌 분리 방법은 부탄올과 같은 유기용매를 사용하지 않고 가격이 비교적 저렴하고 식용 가능한 주정을 용매로 하여 홍삼제 조 시 부산물로 생성되는 홍삼 유출액으로부터 인삼 사포닌을 대량으로 제조할 수 있는 새로운 방법으로 이용될 수도 있음을 시사한다고 하겠다.
- 본 실험에서도 25% 미만의 농도에서는 사포닌이 용출되지 않는 것으로 나타났다. 따라서 저자들은 Diaion HP-20 수지에 홍삼유 출액을 흡착 시 킨 후 물과 25% 주정으로 용출한 획 분(비사포 닌 획분으로 명명 )과 95% 주정으로 용출한 획분(조사포닌 으로 명 명 )을 얻었다. 홍삼 유출액에서 분리한 비 사포닌 획 분과 조사포닌의 분리 수율은 각각 85.
- 2). 또한 HPLC 분석 결과에서도 홍삼 유출액 농축물에서 분리한 사포닌은 백 삼, 홍삼과 유사한 패턴을 나타내어 상기의 TLC와 일치되는 결과를 얻을 수 있었다(Fig. 3). 사포닌의 순도는 조사포닌 함량에 대한 HPLC로 계산된 전체 ginsenoside 함량의 백분율 %로 나타내었는데(12), 홍삼 유출액 농축물에서 분리한 사포닌의 순도는 45.
- 위의 결과에서 보는 바와 같이 홍삼유 출액 농축물으로부터 분리한 조사포닌 함량은 백삼 및 홍삼에 비해 그 함량이 다소 높은 것으로 나타났는데 이는 유출액 시료의 경우 백삼, 홍삼과 달리 홍삼 유출액을 농축한 농축물을 사용하여 사포닌 함량을 건물 중량%로 계산하였기 때 문으로 생각된다. 분리된 유출액 사포닌을 TLC로 분석한 결과 사포닌 패턴은 백삼, 홍삼으로부터 분리된 사포닌과 거의 동일한 패턴을 보이는 것으로 나타났다(Fig. 2). 또한 HPLC 분석 결과에서도 홍삼 유출액 농축물에서 분리한 사포닌은 백 삼, 홍삼과 유사한 패턴을 나타내어 상기의 TLC와 일치되는 결과를 얻을 수 있었다(Fig.
- 05%(건물 중량%)이었다. 분리된 유출액 조사 포닌을 TLC로 분석한 결과 사포닌 패턴은 백삼, 홍삼으로부터 분리된 것과 거의 동일한 패턴을 나타내었다. HPLC 로 분석한 결과에서도 홍삼 유출액 농축물에서 분리된 조사포닌의 개별 사포닌들은 백삼, 홍삼과 거의 유사한 패턴을 나타내었다.
- 22%보다 월등히 높은 경향을 나타내었다. 분리된 조사포닌의 사포닌 순도는 홍 삼유출액 농축물, 백삼, 홍삼의 경우 각각 45.9, 35.5, 36.0%로 홍삼 유출액 농축물>홍삼> 백삼의 순으로 홍삼 유출액 농축물이 가장 높은 순도를 나타내었다.
- 3). 사포닌의 순도는 조사포닌 함량에 대한 HPLC로 계산된 전체 ginsenoside 함량의 백분율 %로 나타내었는데(12), 홍삼 유출액 농축물에서 분리한 사포닌의 순도는 45.90%로 백삼 및 홍삼 사포닌의 35.50, 36.00%보다 높은 순도를 나타내었다(Table 2). 이는 홍삼유 출액 농축물은 유출액을 농축한 것이고 홍삼 유출액의 경우 시료 자체가 수삼을 증류하는 과정 중에 생성된 응축액이므로 물로 증류, 응축을 반복하는 과정 중 용출되는 성분이 비교적 저분자량 물질이 대부분이고 전분, 단백질 등의 고형분 함량은 백삼, 홍삼 시료에 비해 적어서 상대적으로 사포닌 함량이 높게 함유되어 있는 것으로 사료된다.
- 원료 수삼으로부터 홍삼을 제조한 후 부산물로 생산된 홍삼 유출액을 포집하여 유출액 및 조사포닌의 수율을 계산하여 본 결과 원료 수삼 1, 000 g에서 유출액은 125 mL(수분함량 90.54%) 생산되어 고형분 함량으로 환산하였을 때 1.18%(유출액 고형분 1.18 g) 산출되었다. 이것을 조사포닌으로 환산하여 보면 홍삼 유출액의 조사포닌 함량은 12.
- 0%이었다. 위의 결과에서 보는 바와 같이 홍삼유 출액 농축물으로부터 분리한 조사포닌 함량은 백삼 및 홍삼에 비해 그 함량이 다소 높은 것으로 나타났는데 이는 유출액 시료의 경우 백삼, 홍삼과 달리 홍삼 유출액을 농축한 농축물을 사용하여 사포닌 함량을 건물 중량%로 계산하였기 때 문으로 생각된다. 분리된 유출액 사포닌을 TLC로 분석한 결과 사포닌 패턴은 백삼, 홍삼으로부터 분리된 사포닌과 거의 동일한 패턴을 보이는 것으로 나타났다(Fig.
- 18 g) 산출되었다. 이것을 조사포닌으로 환산하여 보면 홍삼 유출액의 조사포닌 함량은 12.05%이므로 원료 수삼에서 조사포닌의 생산수율은 1.43%으로 산출되었다. 지금까지의 결과로 볼 때 홍삼 유출액으로부터 사포닌 성분을 분리하기 위해서는 Diaion HP-20 수지흡착법을 이용하여 물 및 25% 주정으로 비 사포닌 성분을 제거한 후 95% 주정으로 용출시키면 식용 및 약용으로 이용할 수 있는 조사포닌을 비교적 간편하게 얻을 수 있을 것으로 생각된다.
- 43%으로 산출되었다. 지금까지의 결과로 볼 때 홍삼 유출액으로부터 사포닌 성분을 분리하기 위해서는 Diaion HP-20 수지흡착법을 이용하여 물 및 25% 주정으로 비 사포닌 성분을 제거한 후 95% 주정으로 용출시키면 식용 및 약용으로 이용할 수 있는 조사포닌을 비교적 간편하게 얻을 수 있을 것으로 생각된다.
- 39%이었다(Table 2). 포집한 홍삼 유출액의 수분함량은 90.54%이었고 본 실험에 사용한 홍삼 유출액 농축물의 수분 함량은 35.0%이었다. 위의 결과에서 보는 바와 같이 홍삼유 출액 농축물으로부터 분리한 조사포닌 함량은 백삼 및 홍삼에 비해 그 함량이 다소 높은 것으로 나타났는데 이는 유출액 시료의 경우 백삼, 홍삼과 달리 홍삼 유출액을 농축한 농축물을 사용하여 사포닌 함량을 건물 중량%로 계산하였기 때 문으로 생각된다.
- 이는 홍삼유 출액 농축물은 유출액을 농축한 것이고 홍삼 유출액의 경우 시료 자체가 수삼을 증류하는 과정 중에 생성된 응축액이므로 물로 증류, 응축을 반복하는 과정 중 용출되는 성분이 비교적 저분자량 물질이 대부분이고 전분, 단백질 등의 고형분 함량은 백삼, 홍삼 시료에 비해 적어서 상대적으로 사포닌 함량이 높게 함유되어 있는 것으로 사료된다. 한편, 유출액 농축물에서 분리한 조사포닌의 개별 사포닌 성분(ginsenosides) 을 분석한 결과 백삼, 홍삼, 홍삼 유출액 농축물에서 RgitRe- tention Time(RT) 464]은 각각 0.25, 0.27, 0.53%이었다. Re (RT 6.
- 따라서 저자들은 Diaion HP-20 수지에 홍삼유 출액을 흡착 시 킨 후 물과 25% 주정으로 용출한 획 분(비사포 닌 획분으로 명명 )과 95% 주정으로 용출한 획분(조사포닌 으로 명 명 )을 얻었다. 홍삼 유출액에서 분리한 비 사포닌 획 분과 조사포닌의 분리 수율은 각각 85.30 및 12.05%이었다 (Table 1).
후속연구
- 반면 발효 주정을 이용한 Diaion HP-20 수지흡착법은 주정을 사용하여 칼럼을 통과 시 킴으로써 목적하는 조사포닌성 분을 쉽게 얻을 수 있는 방법으로, 최종산물인 사포닌도 농축이 간편하고 분말화가 용이한 장점이 있다(12). 또한 식용 가능한 주정을 사용하므로 분리한 조사포닌 성분도 식용 및 약용으로 사용할 수 있고, 부탄올분리 방법에 비해 반자동화를 할 수 있으므로 공업화가 가능하다는 장점도 있을 것으로 사료된다. 따라서 Diaion HP-20 수지를 이 용한 조사포닌 분리 방법은 부탄올과 같은 유기용매를 사용하지 않고 가격이 비교적 저렴하고 식용 가능한 주정을 용매로 하여 홍삼제 조 시 부산물로 생성되는 홍삼 유출액으로부터 인삼 사포닌을 대량으로 제조할 수 있는 새로운 방법으로 이용될 수도 있음을 시사한다고 하겠다.
- 한편 인삼의 유효성분으로 maltol, polyacetylen, prosapogen 등과 같은 비 사포닌계 지용성 화합물들도 알려 져 있지 만 인 삼의 품질기준을 사포닌 함량과 조성으로 평가하고 있으므 로 사포닌의 선택적 분리는 인삼 산업에 있어서 이용 가치가 매우 높을 것으로 사료된다. 지금까지는 인삼 사포닌을 분리하는데 부탄올 용매 분획 법 (11) 을 사용하여 왔다.
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