인삼모상근과 캘루스의 사포닌, 지방산, 산성다당체, 페놀성 물질 및 유기산의 함량비교 Comparison of Ginseng Saponin, Fatty Acid, Polysaccharide, Phenolic Compound and Organic Acid of Ginseng Hairy Roots and Callus원문보기
인삼원료삼의 안정적인 공급을 위하여 인삼의 기내배양에 의하여 생산된 캘루스 및 모상근으로부터 인삼사포닌, 지방산, 산상다당체, 페놀성화합물 및 유기산함량을 조사하였다. 인삼사포닌의 경우에는 캘루스에 비해 모상근에서 훨씬 많았으며 모상근 세포주간에는 약 10mg/g로 유사한 경향을 보였다. 포화지방산은 인삼 캘루스에서 높은 반면 모상근의 경우에는 불포화지방산이 오히려 많거나 비슷한 경향을 보였다. 특히 인삼 캘루스에서는 palmitic acid가 많이 존재하였으며, 인삼 모상근의 경우에는 불포화지방산인 linoleic acid가 캘루스의 5배 이상 많은 검출되었다. 산성 다당체와 페놀성화합물은 기내 배양한 인삼 캘루스 조직에서는 거의 동량으로 존재하였으나, 인삼 모상근의 경우에는 세포주에 따라서 많은 차이를 나타내었다. 특히 HR-2같은 경우에는 산성 다당체보다는 페놀화합물이 $2.26\%$로 산성 다당체보다 2배 이상 많이 존재하였는데 반하여, HR-3 인삼 모상근의 경우에는 산성 다당체가 $1.64\%$로 페놀화합물보다 4배 이상 존재하는 것으로 분석되었다. 인삼 모상근세포주와 캘루스의 유기산은 모상근 세포주가 34.64 mg으로 가장 많이 존재하는 것으로 조사되었다.
인삼원료삼의 안정적인 공급을 위하여 인삼의 기내배양에 의하여 생산된 캘루스 및 모상근으로부터 인삼사포닌, 지방산, 산상다당체, 페놀성화합물 및 유기산함량을 조사하였다. 인삼사포닌의 경우에는 캘루스에 비해 모상근에서 훨씬 많았으며 모상근 세포주간에는 약 10mg/g로 유사한 경향을 보였다. 포화지방산은 인삼 캘루스에서 높은 반면 모상근의 경우에는 불포화지방산이 오히려 많거나 비슷한 경향을 보였다. 특히 인삼 캘루스에서는 palmitic acid가 많이 존재하였으며, 인삼 모상근의 경우에는 불포화지방산인 linoleic acid가 캘루스의 5배 이상 많은 검출되었다. 산성 다당체와 페놀성화합물은 기내 배양한 인삼 캘루스 조직에서는 거의 동량으로 존재하였으나, 인삼 모상근의 경우에는 세포주에 따라서 많은 차이를 나타내었다. 특히 HR-2같은 경우에는 산성 다당체보다는 페놀화합물이 $2.26\%$로 산성 다당체보다 2배 이상 많이 존재하였는데 반하여, HR-3 인삼 모상근의 경우에는 산성 다당체가 $1.64\%$로 페놀화합물보다 4배 이상 존재하는 것으로 분석되었다. 인삼 모상근세포주와 캘루스의 유기산은 모상근 세포주가 34.64 mg으로 가장 많이 존재하는 것으로 조사되었다.
Korean ginseng(Panax ginseng C.A. Meyer) roots have long been known as the best medicinal plant and its pharmaceutical bio-activities have been proven by scientific analyses of their components - ginsenosides, acidic polysaccharides, phenolic compounds, fatty acids and organic acids etc. Ginseng hai...
Korean ginseng(Panax ginseng C.A. Meyer) roots have long been known as the best medicinal plant and its pharmaceutical bio-activities have been proven by scientific analyses of their components - ginsenosides, acidic polysaccharides, phenolic compounds, fatty acids and organic acids etc. Ginseng hairy roots and callus have been cultured in vitro for stable supply of ginseng material. In this study, the amount of ginsenosides, fatty acids, acidic polysaccharides, phenolic compounds and organic acids in ginseng hairy roots and callus were compared. Higher amount of ginsenoside was found in ginseng hairy roots than ginseng callus. Higher amount of saturated fatty acid (palmitic acid) was found in callus and higher amount of unsaturated fatty acid (linoleic acid) was found in hairy roots. Acidic polysaccharide and phenolic compounds were contained by the same amount in both hairy roots and callus. Organic acids were found more in hairy roots.
Korean ginseng(Panax ginseng C.A. Meyer) roots have long been known as the best medicinal plant and its pharmaceutical bio-activities have been proven by scientific analyses of their components - ginsenosides, acidic polysaccharides, phenolic compounds, fatty acids and organic acids etc. Ginseng hairy roots and callus have been cultured in vitro for stable supply of ginseng material. In this study, the amount of ginsenosides, fatty acids, acidic polysaccharides, phenolic compounds and organic acids in ginseng hairy roots and callus were compared. Higher amount of ginsenoside was found in ginseng hairy roots than ginseng callus. Higher amount of saturated fatty acid (palmitic acid) was found in callus and higher amount of unsaturated fatty acid (linoleic acid) was found in hairy roots. Acidic polysaccharide and phenolic compounds were contained by the same amount in both hairy roots and callus. Organic acids were found more in hairy roots.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
더욱이 인삼의 경우, 사용부위가 뿌리이기 때문에 캘루스보다 뿌리형태로 자란 모상근이 더욱 생리활성물질의 생산을 위해서는 좋은 재료로 이용될 수 있다. 본연구는 인삼의 뿌리에서부터 유도된 캘루스와 Agrobacterium rhizogenes 균주에 의하여 형성된 모상근으로부터 배양과정 중에 형성된 여러 물질의 함량을 조사비교하였던 바 그결과를 이에 보고하는 바이다.
제안 방법
5ml/min로 하여 분석하였다. Chromatogram의 각 peak는 사포닌 표준품과 retention time을 비교하여 동정하였고, 각 ginsenosides 함량은 표준품과 비교하여 peak height로 계산하였다.
기내 배양한 시료를 건조시킨 후 유발로 마쇄한 후 4N 황산용액을 가하여 잘 혼합한 후 비이커와 유리막대를 거즈로 닦고 거즈를 시료 혼합물과 함께 속슬레 추출장치에 넣어 에테르로 16 시간동안 추출하였다. 추출액에 페놀렛드 지시약 2-3방울과 증류수를 가하고 혼합한 후 1N 수산화나트륨 용액을 첨가하면서 혼합하고 15분 정도 방치하여 모든 유기산이 물층으로 녹아나와 중화되도록 하였다.
기내 배양한 인삼 모상근과 캘루스에 산성 다 당체와 페놀성 물질의 성분을 분석하기 위해서 4주간 배양한 모상근과 캘루스를 수거하여 각각 분석을 실시하였다 (Table 3). 그 결과 기내 배양한 인삼 캘루스 조직에서는 산성 다당체와 페놀화합물이 거의 동량으로 존재하였으나, 인삼 모상근의 경우에는 세포주에 따라서 많은 차이를 나타내었다.
기내배양을 통하여 기내에서 4주간 배양한 인 삼모상근과 캘루스 조직을 수거한 후 건조시켜 지방산 조성을 분석하였다(Table 2). 인삼 캘 루스의 경우 포화지방산의 비율이 높은 반면 모상근의 경우에는 불포화지방산이 오히려 많거나 비슷한 경향을 보였다.
기내에서 배양한 인삼 모상근 세포주와 캘루 스로부터 각각 유기산의 분석을 실시하였다 (Table 4). 그 결과 경우 모상근의 세포주간에 차이가 매우 심하였는데, HR-3 모상근 세포주가 34.
추출액에 페놀렛드 지시약 2-3방울과 증류수를 가하고 혼합한 후 1N 수산화나트륨 용액을 첨가하면서 혼합하고 15분 정도 방치하여 모든 유기산이 물층으로 녹아나와 중화되도록 하였다. 물층을 취하고 물층에 녹아 있는 에테르를 증류하여 제거한 다음 불순물을 제거한 후 분석에 이용하였다.
, 2000), 모상근이 7-8 cm로 자라면 근단으로부터 2-3cm 길이로 잘라내어 5-6 개의 절편 조각을 배지에 치상하였다. 배지는 항생제 및 호르몬이 전혀 첨가되지 않은 1/2 MS, 3% sucrose배지로 100ml 삼각플라스크에 배지 40ml를 분주하여 모상근을 치상하고 암상태에서 진탕배양(100rpm, 23℃)하며 3주 간격으로 계대배양 하였다.
인삼 모상근과 캘루스로부터 산성다당체 분석 을 위해서 시료를 황산원액에 넣고 20분간 비등시킨 후 물에 넣어 시켰다. 상청액을 취한 후 0.1% carbazole 용액에 넣어 혼합하고 상온에서 2시간 방치한 후 535 nm에서 spectrophotometer를 사용하여 분석하였다. 페놀화합물의 분석을 위해 시료를 2 M 염산용액에 넣고 30분간 비등시켰다.
n-헵탄을 가하여 3분간 비등한 후, 분액여두에 옮기고 증류수화 염화나트륨 포화용액을 가한 다음 석유에 테르로 2회 반복 추출하였다. 석유에테르층을 무수 황산나트륨으로 탈수시킨 다음 여과하고 여액을 감압농축기로 농축하여 분석하였다.
사포닌 화합물의 확인 및 정량분석에 사용된 ginsenosides 표준품(Rg\ Rf, Re, Rd, Rc, Rb% RbDe (전)한국인삼연초연구원에서 분양받은 것을 사용하였다. 실험재료의 ginsenosides 검정은 Waters R401 Refractive index (RD 검출기로 검출, 정량하였고, columne Lichrosorb- NHz column (Merck Co., 10㎛, 4mm ID x 250 mm), 용매는 acetonitrile / H2O / n- butanol(80 : 20 : 10), flow rate는 0.5ml/min로 하여 분석하였다. Chromatogram의 각 peak는 사포닌 표준품과 retention time을 비교하여 동정하였고, 각 ginsenosides 함량은 표준품과 비교하여 peak height로 계산하였다.
인삼 모상근과 캘루스로부터 산성다당체 분석 을 위해서 시료를 황산원액에 넣고 20분간 비등시킨 후 물에 넣어 시켰다. 상청액을 취한 후 0.
인삼원료삼의 안정적인 공급을 위하여 인삼의 기내배양에 의하여 생산된 캘루스 및 모상근으로 부터 인삼사포닌, 지방산, 산상다당체, 페놀성화 합물 및 유기산함량을 조사하였다. 인삼사포닌의 경우에는 캘루스에 비해 모상근에서 훨씬 많았으며 모상근 세포주간에는 약 10mg/g로 유사한 경향을 보였다.
대상 데이터
본 실험에서 사용한 인삼(Panax ginsengC. A. Meyer) 캘루스는 6년근 인삼을 2% 차아염소산으로 소독하여 절편을 2, 4- dichlorophenoxy acetic acid(2, 4-D)가 3 mg/L 첨가된 MS 고체배지에 치상하여 25℃의 배양조건에서 유기된 세포주를 사용하였다. 또한 모상근은 Agrobacterium rhizogenes A* - 균주를 이용하여 유도된 세포주를 사용하였으며 (Yang et al.
5ml/min, Attenuator: 2x로 분 석하였다. 사포닌 화합물의 확인 및 정량분석에 사용된 ginsenosides 표준품(Rg\ Rf, Re, Rd, Rc, Rb% RbDe (전)한국인삼연초연구원에서 분양받은 것을 사용하였다. 실험재료의 ginsenosides 검정은 Waters R401 Refractive index (RD 검출기로 검출, 정량하였고, columne Lichrosorb- NHz column (Merck Co.
Ginsenosides 함량은 수포화 1-부탄을 추출 법인 Ando(1971)등의 방법에 따라 추출, 분석하였다. 동결건조시킨 인삼캘루스 및 모상근 분 말시료 0.
성능/효과
기내에서 배양한 인삼 모상근 세포주와 캘루 스로부터 각각 유기산의 분석을 실시하였다 (Table 4). 그 결과 경우 모상근의 세포주간에 차이가 매우 심하였는데, HR-3 모상근 세포주가 34.64 mg으로 가장 많이 존재하는 것으로 조사되었다.
기내 배양한 인삼 모상근과 캘루스에 산성 다 당체와 페놀성 물질의 성분을 분석하기 위해서 4주간 배양한 모상근과 캘루스를 수거하여 각각 분석을 실시하였다 (Table 3). 그 결과 기내 배양한 인삼 캘루스 조직에서는 산성 다당체와 페놀화합물이 거의 동량으로 존재하였으나, 인삼 모상근의 경우에는 세포주에 따라서 많은 차이를 나타내었다. 특히 HR-2같은 경우에는 산성 다 당체보다는 페놀화합물이 2.
포화지방산은 안정한 분자이며 차곡차곡 잘 쌓이기 때문에 실온에서 고체상태로 존재하는데 반하여 불포화지방산은 중간의 탄소 사슬이 이중결합을 하고 있어 수소가 적게 붙어있는 상태로 실온에서 액체 상태로 존재한다. 본 실험결과 사람에게 더 좋은 불포화지방산의 함량이 캘루스에 비해 모상근에서 더 많이 함유되어 있어 (Table 2) 캘루스보다 효능측면에서 더 양호한 것으로 사료된다.
, 2000: Y ang and Yang, 2000). 본연구는 3종의 우수 인삼모상 근세포주와 캘루스로부터 조사포닌 (crude saponins)과 7종(Rgi, Rf, Re, Rd, Rc, Rb2, RbD의 ginsenoside의 함량을 조사한 결과 캘루스에 비해 인삼모상근에서 사포닌의 함량이 높은 경향을 보였으며, 모상근 세포주간에는 조사포닌 및 ginsenosdie의 함량이 유사한 경향을 보였다(Table 1). 특히 조사포닌의 경우에는 모상근이 약 50-60mg/g로 캘루스12.
64%로 페놀화합물보다 4배 이상 존재하는 것으로 분석되었다. 인삼 모상근 세포주와 캘루스의 유기산은 모상근 세포주가 34.64 mg으로 가장 많이 존재하는 것으로 조사 되었다.
그 결과 기내 배양한 인삼 캘루스 조직에서는 산성 다당체와 페놀화합물이 거의 동량으로 존재하였으나, 인삼 모상근의 경우에는 세포주에 따라서 많은 차이를 나타내었다. 특히 HR-2같은 경우에는 산성 다 당체보다는 페놀화합물이 2.26%로 산성 다당체 보다 2배 이상 많이 존재하였는데 반하여, HR- 3 인삼 모상근의 경우에는 산성 다당체가 1.64%로 페놀화합물보다 4배 이상 존재하는 것으로 분석되었다 (Table 3). 인삼에는 산성 다 당체 성분이 존재하는데 이것이 암세포 등의 독소 호르몬의 작용을 억제하는 약리활성을 나타낸다고 하며, 이외에도 지방분해효소 활성과 콜레스테롤 에스트라제 활성억제, 혈청 중성지질을 감소시키며 당류나 지방이 장관에서 흡수되는 것을 지연시킬 수 있으므로 비만 또는 고지혈증 예방에도 효과가 있을 것으로 기대하고 있다.
산성 다당체와 페놀성화합물은 기내 배양한 인삼 캘루스 조직에서는 거의 동량으로 존재하였으나, 인삼 모상근의 경우에는 세포주에 따라서 많은 차이를 나타내었다. 특히 HR-2같은 경우에는 산성 다당체보다는 페놀화합물이 2.26%로 산성 다당체보다 2배 이상 많이 존재하였는데 반하여, HR-3 인삼 모상근의 경우에는 산성 다당체가 1.64%로 페놀화합물보다 4배 이상 존재하는 것으로 분석되었다. 인삼 모상근 세포주와 캘루스의 유기산은 모상근 세포주가 34.
본연구는 3종의 우수 인삼모상 근세포주와 캘루스로부터 조사포닌 (crude saponins)과 7종(Rgi, Rf, Re, Rd, Rc, Rb2, RbD의 ginsenoside의 함량을 조사한 결과 캘루스에 비해 인삼모상근에서 사포닌의 함량이 높은 경향을 보였으며, 모상근 세포주간에는 조사포닌 및 ginsenosdie의 함량이 유사한 경향을 보였다(Table 1). 특히 조사포닌의 경우에는 모상근이 약 50-60mg/g로 캘루스12.5mg/g보다 4-5배가량 높은 결과를 보였으며 ginsenoside의 경우에서 약 3배이상의 높은 경향을 보였다. 이런 결과는 기내배양에서 사포닌의 대량생산을 위해서는 캘루스를 이용하는 것보다 모상근 혹은 부정근(adventitious root)을 이용하는 것이 훨씬 경제적임을 암시한다.
후속연구
이런 결과는 기내배양에서 사포닌의 대량생산을 위해서는 캘루스를 이용하는 것보다 모상근 혹은 부정근(adventitious root)을 이용하는 것이 훨씬 경제적임을 암시한다. 또한 조사포닌에 비해 재배인삼에 가장 많이 함유되어 있는 7종의 ginsenoside의 함량이 적은 것은 현재 밝혀지고 있는 38종의 ginsenoside 중에서 다른 ginsenoside의 함량이 많을수 있다는 것을 예견케 하거나, 혹은 기내배양동안에는 인공적으로 탄소원으로 sucrose를 첨가함으로 배당체인 조사포닌은 인공적으로 추가한 당에 의해서 분석결과를 나올수 있으므로 이에 대한 정밀한 분석결과가 추가적으로 요구된다.
따라서 인삼 모상근의 세포주는 다양한 생 리활성성분을 만들어내는 보고(寶庫)라고 해도 과언이 아니다. 이러한 다양한 인삼 모상근을 확보하고 이들의 생리활성을 조사하여 우수 세포주 를 선발하고 이들을 기내배양을 통하여 대량으로 생산한다면 의약품원료로서 매우 유용할 것이다.
5-2배정도 높았다고 보고한 바 있다. 이에 계통간, 종간, 그리고 조직 및 세포군 간의 차이점은 추후 좀 더 세밀한 연구가 이루워져야 할 것이며 이 연구를 토대로 하여 인삼 세포군에서 caffeic acid의 함량을 증가시킬 수 있는 방법을 개발할 수 있을 것으로 사료된다.
64%로 페놀화합물보다 4배 이상 존재하는 것으로 분석되었다 (Table 3). 인삼에는 산성 다 당체 성분이 존재하는데 이것이 암세포 등의 독소 호르몬의 작용을 억제하는 약리활성을 나타낸다고 하며, 이외에도 지방분해효소 활성과 콜레스테롤 에스트라제 활성억제, 혈청 중성지질을 감소시키며 당류나 지방이 장관에서 흡수되는 것을 지연시킬 수 있으므로 비만 또는 고지혈증 예방에도 효과가 있을 것으로 기대하고 있다. (남, 1996).
참고문헌 (24)
Ando, T., O. Tanaka and S. Shibata. 1971. Comparative studies on the saponins and sapogenins of ginseng and related crude drugs. Syoyakugaku Zasshi. 25 : 28-32
Furuya, T. 1981. Plant tissue culture of Korean ginseng. In Recent Studies on ginseng. pp. 67-72
Furuya, T., T. Yoshikawa, T. Ishii and K. Kaji. 1983a. Effects of auxins on growth and saponin production in callus cultures of Panax ginseng. Planta Medica 47 : 183-18
Han, B.H, M.H. Park, Y.N. Han and S.C. Shin. 1984. Studies on the antioxidant components of Korean ginseng-(IV)-antifatigue activity components. Yakhakhoeji, 28 : 232-235
Huh, B.H, I.R. Lee and B.H. Han. 1990. Lignans from Korean red ginseng. Arch Pharm Res 13 : 278-81
Hwang, W.I. and S.K. Oh. 1984. A study on the anticancer activities of lipid soluble ginseng extract and ginseng saponin derivatives against some cancer cells. Korean J. Ginseng Sci. 8 : 153-159
Hwang, W.I., K.H. Park and J.M. Paik. 1987. A cytotoxic activity of Panax ginseng extract against some cancer cells in vivo and in vitro. Korean J. Ginseng Sci. 11 : 173-179
Kwon, B.M., S.H. Ro, J.Y. Nam, H.J. Jung, I.R. Lee and Y.K. Kim. 1997. Poly acetylene analogs, isolated from hairy roots of Panax ginseng, inhibit Acyl-CoA : cholesterol acetyltransferase. Planta Med 63 : 552-553
Matsunaga, H., M. Katano, H. Yamamoto, H. Fujito and M. Mori. 1990. Cytotoxic activity of poly acetylene compounds in Panax ginseng C.A. Meyer. Chem Pharm Bull 38 : 3480-3482
Osamu, T. 1977. Recent studies on the chemistry of ginseng saponins. Korea J. Ginseng Sci. 2(1) : 9-15
Park, H.J., S.Y. Oh., K.H. Choi., S.J. Meang, E.S. Yoon. and D.C. Yang. 2000. Effects of jasmonic acid and methyl jasmonate on the production of ginsenosides in the hairy roots of Korean Ginseng (Panax ginseng CA. Meyer). J. Ginseng Res. 24 : 74-78
Yang, D.C, H.K. Kwon, H.J. Park, B.H. Min, N.H. Song and K.T. Choi. 2000. Selection of cell lines for high yields of antioxidants from callus of ginseng superior lines. J Ginseng Res 24 : 157-161
Yang, D.C. and K.J. Yang. 2000. Patterns and contents of ginsenoside in normal root parts and hairy root lines of Panax ginseng C.A. Meyer. Korean J. Plant Tissue Culture 27 : 485-489
Yang, D.C., N.H. Song, K.J. Yang and C.H. Bae. 2001. Analysis and culture conditions for biosynthesis of polyacetylene from callus of ginseng superior lines. Korean J. Plant Tissue Culture 28(3) : 123-128
Yoo, B.S., H.J. Lee, S.R. Ko, D.C. Yang and S.Y. Byun. 2000. Studies on the extraction of polyacetylee from Korean ginseng using supercritical carbon dioxide. Korean J. Biotechnol Bioen. 15 : 80-83
Yoo, B.S. and S.Y. Byun. 2001. Characterization of batch culture and effect of the various elicitors on ginsenoside production in suspension cultures of Panax ginseng C. A. Meyer. Korean K. Biotechnol. Bioeng. 16 : 620-625
Yoshikawa, T. and T. Furuya. 1987. Saponin production by cultures of Panax ginseng transformed with Agrobacterium rhizogenes. Plant Cell Rep. 6 : 449-453
Yun, Y.S, S.K. Jo, H.S. Moon, YJ. Kim, Y.R. Dh and T.K. Yun. 1985. Effect of red ginseng on natural killer cell activity in mice with lung adenoma induced by urethan and benzo(a)pyrene. Korean Biochem J 18 : 31-37
김만욱. 1989. 인삼 연구보고서 효능분야 157-196. 한국인삼연초연구원
김만욱. 1990. 인삼 연구보고서 효능분야 148-189. 한국인삼연초연구원
남기열. 1996. 최신고려인삼(성분과 효능편). 천일인쇄사, 서울. pp. 247-252
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.