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문제 정의
- 본 연구에서는 홍삼으로부터 추출물을 제조하고 부산물로 배출되는 홍삼박을 산업적으로 활용하기 위한 방안으로 홍삼박으로부터 산성다당체를 효율적으로 추출하기 위한 조건을 검토하였다.
- 추출온도에 따른 홍삼박 물추출물의 다당체 함량 - 홍삼박으로부터 추출된 다당체를 산업적으로 이용하기 위해 건조된 산성다당체의 재 용해 조건을 검토하였다. 이를 위해 홍삼박 물추출물에 에탄올을 가하여 침전시켜 얻어지는 다당체의 수율을 계산하였다.
제안 방법
- 상등액을 제거하고 침전된 다당체를 실온에서 건조하여 건조된 다당체의 중량을 측정하였다. 이를 1 mg/ml농도가 되게 증류수를 가하여 녹인 후, 산성다당체 및 전분 함량 분석용 시료로 사용하였다.
- mL의 물을 가하여 교반하면서 추출하였다. 이때 추출온도와 추출시간은 8°C에서 24시간, 25°C에서 24시간, 55°C 에서 3시간 및 100°C에서 1시간 동안 각각 1회 추출하였다. 각 조건에서 추출한 후 3, 000 rpm에서 20분간 원심분리하여 얻은 상등액을 산성다당체와 전분 함량 분석용 시료로 사용하였다.
- 산성다당체의 재 용해 조건을 검토하였다. 이를 위해 홍삼박 물추출물에 에탄올을 가하여 침전시켜 얻어지는 다당체의 수율을 계산하였다. 홍삼박을 8°C(24시간), 25°C (24시간), 55°C(3시간) 및 100°C(l시간)에서 각각 추출하여 에탄올로 침전시켰을 때 추출액 1ml에 침전되는 다당체의 중량을 Fig.
- 전분 함량 분석 - 홍삼박으로부터 추출한 시료에 25% HC1 를 가하여 수욕상에서 3시간 가열하여 가수분해하였다. 이 가수분해액을 10N NaOH로 중화하여 전분 함량을 측정하였다.
- 측정 하였다. 즉, 시 료 0.5 mL을 sodium borate/c-H2SO4 시약 2.5 mL에 중층시키고 잘 혼합하여 10분간 끓는 물로 가열한 후 식힌 다음 carbazole/ethanol 시약 0.2 mL을 가하여 15분간 끓는 물에 가열 발색시킨 것을 530nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준품으로 glucuronic acid를 사용하여 표준 곡선을 작성하고 이 값으로부터 에탄올 침전물에 함유된 glucuronic acid의 함량을 백분율로 환산하였다.
- 침전된 다당체에 함유되어 있는 산성다당체 및 전분 함량 一 홍삼박으로부터 추출된 다당체에 함유되어 있는 전분 및 산성다당체 함량을 측정하였다. 홍삼박을 8°C(24시간), 25°C(24시간), 55°C(3시간) 및 100°C(l시간)에서 각각 추출한 물추출물로부터 얻어진 에탄올 침전물에 함유되어 있는 전분 함량을 조사한 결과는 Fig.
- 2 mL을 가하여 15분간 끓는 물에 가열 발색시킨 것을 530nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준품으로 glucuronic acid를 사용하여 표준 곡선을 작성하고 이 값으로부터 에탄올 침전물에 함유된 glucuronic acid의 함량을 백분율로 환산하였다.
- 홍삼 추출액을 제조하고 배출되는 부산물인 홍삼박은 거의 이용되지 않으나 홍삼박에 산성다당체가 다량 함유되어있어 홍삼박으로부터 산성다당체를 효율적으로 추출할 수 있는 조건을 조사하였다. 홍삼을 70% 에탄올로 일주일씩 3회 냉침추출하여 여과하고 남은 잔사를 인삼박 시료로 이용하였다.
- 홍삼박 물추출물의 다당체 함량 측정 - 홍삼박 5g을 8°C (24시간), 25°C(24시간), 55°C(3시간) 및 100°C(l시간)에서 각각 1회 추출하여 얻은 물추출물 2mL에 8 mg 에탄올을 가하여 다당체를 침전시킨 후, 3, 000 rpm에서 20분간 원심분리하였다. 상등액을 제거하고 침전된 다당체를 실온에서 건조하여 건조된 다당체의 중량을 측정하였다.
- 홍삼박 물추출물의 추출몬도에 따른 전분 및 산성 다당체 함량 一 홍삼박을 8°C(24시간), 25°C(24시간), 55°C(3시간) 및 100°C(l시간)에서 각각 추출하여 전분 및 산성다당체 함량을 조사한 결과는 Fig. 1과 같다. 추출온도가 높을수록 전분 함량이 증가하는 경향을 나타내었다(Fig.
- 홍삼박 물추출물의 추출시간에 따른 전분 및 산성 다당체 함량 - 산업적 측면에서 경제적으로 이용할 수 있는 추출조건을 확립하기 위하여 실온 이하의 온도인 8°C와 25°C에서 추출되는 홍삼박 물추출물의 전분 및 산성다당체 함량을 조사하였다. 홍삼박 5 g에 100 mL의 증류수를 가하여 6시간, 12시간, 24시간 및 48시간 동안 각각 추출되는 전분 함량을 조사한 결과는 Fig.
- 홍삼박 조제 一 홍삼을 분쇄 기로 갈아 분말로 만든 후 100 g을 취하여 70% 에탄올 1 I로 일주일 간격으로 3회냉침 추출하였다. 각 추출물을 여과하여 남은 잔사를 홍삼박 시료로 사용하였다.
- 홍삼박으로부터 물추출물 조제 - 홍삼박 5 g을 취 하여 100 mL의 물을 가하여 교반하면서 추출하였다. 이때 추출온도와 추출시간은 8°C에서 24시간, 25°C에서 24시간, 55°C 에서 3시간 및 100°C에서 1시간 동안 각각 1회 추출하였다.
- 이를 위해 홍삼박 물추출물에 에탄올을 가하여 침전시켜 얻어지는 다당체의 수율을 계산하였다. 홍삼박을 8°C(24시간), 25°C (24시간), 55°C(3시간) 및 100°C(l시간)에서 각각 추출하여 에탄올로 침전시켰을 때 추출액 1ml에 침전되는 다당체의 중량을 Fig. 3에 나타내었다. 추출온도가 8°C에서 7.
대상 데이터
- 추출하였다. 각 추출물을 여과하여 남은 잔사를 홍삼박 시료로 사용하였다.
- 재료 및 시약 - 본 실험에 사용한 홍삼은 한국산 홍삼으로 서울 경동 시장에서 상품(上品)을 구입하여 사용하였다. 특급시 약으로 D-glucuronic acid, carbazole, 3, 5-dinitrosali- cylic acid(DNS) 등은 Acros Org.
- 조건을 조사하였다. 홍삼을 70% 에탄올로 일주일씩 3회 냉침추출하여 여과하고 남은 잔사를 인삼박 시료로 이용하였다. 홍삼박 물추출물에 함유되어 있는 전분과 산성 다당체 함량은 추출온도가 높을수록 증가하였다.
데이터처리
- 통계분석 - 이 실험은 4회를 반복하였으며 실험결과는 평균 土 표준편차로 나타내었고 결과의 유의성검정은 Student's /-test로 분석하였다.
이론/모형
- Five gram of red ginseng marc was added to 100 mL of water extracted at 8°C(48 hrs) and 25°C(48 hrs) under stirring. Amount of starch were determined by acid hydrolysis with HCL The contents of starch were determined by estimating the glucose content of hydrolysate by dinitrosalicylic acid method (A). Amounts of acidic polysaccharide were determined by carbazole-sulfuric acid method (B).
- Five gram of red ginseng marc was added to 100 mL of water extracted at 8°C(48 hrs) and 25°C(48 hrs) under stirring. Amount of starch were determined by acid hydrolysis with HCL The contents of starch were determined by estimating the glucose content of hydrolysate by dinitrosalicylic acid method (A). Amounts of acidic polysaccharide were determined by carbazole-sulfuric acid method (B).
- The contents of starch were determined by estimating the glucose content of hydrolysate by dinitrosalicylic acid method (A). Amounts of acidic polysaccharide in the precipitate were determined by carbazole-sulfuric acid method (B). Glucuronic acid was used as a standard.
- The contents of starch were deter mined by estimating the glucose content of hydrolysate by dinitrosalicylic acid method (A). Amounts of acidic polysac charide were determined by carbazole-sulfuric acid method (B). Glucuronic acid was used as a standard.
- The contents of starch were deter mined by estimating the glucose content of hydrolysate by dinitrosalicylic acid method (A). Amounts of acidic polysac charide were determined by carbazole-sulfuric acid method (B). Glucuronic acid was used as a standard.
- Amamt of starch were determined by acid hydrolysis with HC1. The contents of starch were deter mined by estimating the glucose content of hydrolysate by dinitrosalicylic acid method (A). Amounts of acidic polysac charide were determined by carbazole-sulfuric acid method (B).
- Amamt of starch were determined by acid hydrolysis with HC1. The contents of starch were deter mined by estimating the glucose content of hydrolysate by dinitrosalicylic acid method (A). Amounts of acidic polysac charide were determined by carbazole-sulfuric acid method (B).
- 산성다당체 함량 분석 - 홍삼박으로부터 추출한 다당체 시료 중 산성다당체 함량은 carbazole-sulfiiric acid 방법20)으로 측정 하였다. 즉, 시 료 0.
- 이 가수분해액을 10N NaOH로 중화하여 전분 함량을 측정하였다. 전분 함량은 DNS법19)으로 glucose를 정량하여 전분과 glucose와의 분자량의 비 즉, 0.9를 곱하여 에탄올 침전물에 함유되어 있는 전분 함량을 백분율로 나타내었다.
성능/효과
- 4B). 100°C에서 1시간 추출했을 때 재 용해된 산성다당체 함량은 8°C에서 24시간 추출한 것보다 약 1/5로 감소하였으므로 저온에서 장시간 추출하는 것이 고온에서 단시간 추출하는 것보다 산성 다당체의 추출효율을 높일 수 있을 것으로 본다.
- 특히 인삼의 사포닌 배당체가 주요 약효성분1)으로 알려지면서 현재 30여종의 ginsenoside가 밝혀졌다.2) 인삼의 다당체는 약 20-30%를 차지하는 전분 외에 혈당 강하효능을 나타내는 panaxan이 분리되었으며, 총 21종이 알려져 있다.3-5) 또한 여러 종류의 단당류와 결합하여 보체계를 활성화시키는 항보체활성이 있는 것으로 보고되고 있다.
- 45%로 추출 시간에 따른 전분 함량에는 유의한 차이가 없었다. 25°C에서 추출 시간이 6시간, 12시간, 24시간 및 48시간일 때의 전분 함량은 27.48%, 29.62%, 32.50% 및 76.00%로 추출시간이 길수록 추출되는 전분 함량이 증가하였으나, 12시간과 24시간 동안 추출되는 전분 함량은 유의한 차이가 없었다. 위 결과로부터 추출되는 전분 함랑은 8°C에서 추출할 때는 추출 시간에 영향을 받지 않고 일정한 농도로 추출되며, 25°C에서 추출할 때는 추출시간이 길수록 전분 함량이 증가되는 것으로 확인하였다.
- 2A). 25°C에서 추출시간이 6 시간, 12시간 및 24시간일 때 전분 함량은 6.83%, 6.71% 및 7.6%로 8°C에서와 마찬가지로 추출시간이 24시간 이내일 때 추출되는 전분 함량 차이는 없었고, 추출시간이 4S시간일 때 8°C에서 7.3%, 25°C에서 9.78%로 6시간 추출했을 때보다 유의하게 증가하였다(Fig. 2A). 따라서 실온 이하의 온도에서 전분의 추출은 24시간 이내에서 추출 시간이나 온도에 영향을 받지 않으며 일정한 농도로 추출되는 것을 확인하였다.
- 57%로 감소하였다. 25°C에서 추출한 산성다당체의 재용해율은 1.54%(6시간), 11.83% (12시간) 및 12.33%(24시간)로 추출시간이 24시간 이내일 때 유의한 차이가 없었고, 24시간 이내에 추출되는 산성 다당체 함량은 25°C에서 추출하는 것보다 8°C에서 추출했을 때 약 2배가량 높았다. 반면, 25°C에서 4S시간 추출했을 때의 산성 다당체 재 용해율은 22.
- 8°C, 25°C, 55°C 및 100°C에서 추출한 흥삼박 물 추출물의 재 용해된 산성다당체 함량은 8°C에서 24.74%, 25°C에서 12.33%, 55°C에서 11.57% 및 100°C에서 5.20%로 추출온도가 증가함에 따라 산성다당체 함량이 감소하였으나, 25°C와 55°C에서 추출된 다당체에 함유되어 있는 산성 다당체 함량은 유의한 차이가 없었다(Fig. 4B). 100°C에서 1시간 추출했을 때 재 용해된 산성다당체 함량은 8°C에서 24시간 추출한 것보다 약 1/5로 감소하였으므로 저온에서 장시간 추출하는 것이 고온에서 단시간 추출하는 것보다 산성 다당체의 추출효율을 높일 수 있을 것으로 본다.
- 1A). 8°C에서 24 시간 추출했을 때의 전분 함량은 5.90%, 25°C에서 24시간 추출했을 경우에는 7.58%, 55°C에서 3시간 추출했을 경우에는 7.74%였으며, 100°C에서 1시간 추출했을 경우에는 15.68%로 추출 효율이 8°C에서보다 약 2배 높았다. 25°C에서 24시간 추출했을 때와 55°C에서 3시간 추출했을 때의 전분 함량 차이는 없었다.
- 2B와 같다. 8°C에서 추출되는 산성다당체 함량은 3.41%(6시간), 3.39%(12시간), 3.39%(24시간) 및 3.86%(48시간)로 추출시간에 따른 산성다당체 함량에는 유의한 차이가 없었다. 25°C에서는 3.
- 5A에 나타내었다. 8°C에서 추출시간이 6시간, 12시간, 24시간 및 48시간일 때의 전분 함량은 각각 52.85%, 42.70%, 51.28% 및 41.45%로 추출 시간에 따른 전분 함량에는 유의한 차이가 없었다. 25°C에서 추출 시간이 6시간, 12시간, 24시간 및 48시간일 때의 전분 함량은 27.
- 2A). 따라서 실온 이하의 온도에서 전분의 추출은 24시간 이내에서 추출 시간이나 온도에 영향을 받지 않으며 일정한 농도로 추출되는 것을 확인하였다.
- 42%로 24시간 이내 추출했을 때보다 약 2배가량 증가하였고, 8°C에서 추출했을 때보다도 높았다. 실온 이하의 온도에서 산성다당체의 추출효율을 높이기 위해서는 8°C에서는 6시간 추출하는 방법과 25°C에서 48 시간 추출하는 방법이 적당할 것으로 확인되었으나, 산업적 경제적인 면을 고려해볼 때 8°C에서는 6시간 추출하여 이용하는 방법을 권장할 수 있을 것으로 생각된다.
- 00%로 추출시간이 길수록 추출되는 전분 함량이 증가하였으나, 12시간과 24시간 동안 추출되는 전분 함량은 유의한 차이가 없었다. 위 결과로부터 추출되는 전분 함랑은 8°C에서 추출할 때는 추출 시간에 영향을 받지 않고 일정한 농도로 추출되며, 25°C에서 추출할 때는 추출시간이 길수록 전분 함량이 증가되는 것으로 확인하였다.
- 25°C에서 24시간 추출했을 때와 55°C에서 3시간 추출했을 때의 전분 함량 차이는 없었다. 이 결과로부터 온도가 증가함에 따라 짧은 시간 내에 추출량이 증가하는 것을 알 수 있으며, 전분의 추출 함량을 온도와 시간을 조절함으로서 달리할 수 있음을 확인하였다.
- 추출온도가 높을수록 추출되는 다당체 함량이 증가하였고, 저온에서 장시간 추출하는 것보다 고온에서 단시간 추출했을 경우에 추출되는 다당체 함량이 높았다. 즉, 추출온도와 추출시간이 홍삼박으로부터 다당체추출에 영향을 준다는 것을 다시 확인하였다.
- 74% (24시간)로.추출시간이 24시간 이내일 때는 차이가 없었으나, 추출시간이 48시간일 때 11.57%로 감소하였다. 25°C에서 추출한 산성다당체의 재용해율은 1.
- 4A와 같다. 추출온도가 높을수록 전분 함량이 감소하는 경향을 나타내었다. 8°C에서 24시간 추출했을 때의 전분 함량은 51.
- 7배 높았다. 추출온도가 높을수록 추출되는 다당체 함량이 증가하였고, 저온에서 장시간 추출하는 것보다 고온에서 단시간 추출했을 경우에 추출되는 다당체 함량이 높았다. 즉, 추출온도와 추출시간이 홍삼박으로부터 다당체추출에 영향을 준다는 것을 다시 확인하였다.
- 홍삼박 물추출물에 함유되어 있는 전분과 산성 다당체 함량은 추출온도가 높을수록 증가하였다. 홍삼박 물 추출물을 에탄올로 침전시켜 얻어지는 다당체의 수율은 추출온도가 높을수록 증가하였으나, 침전된 다당체로부터 재용해되는 산성다당체와 전분 함량은 추출온도가 높을수록 감소하였다. 따라서 홍삼박 물추출물로부터 얻어지는 다당체에 함유되어 있는 활성성분인 산성다당체 함량을 증가시키고 그 이용률을 증대시키기 위한 최적 추출온도와 시간은 미생물의 활동을 최소화할 수 있는 8°C에서 6시간 추출하는 방법이 권장된다.
- 홍삼을 70% 에탄올로 일주일씩 3회 냉침추출하여 여과하고 남은 잔사를 인삼박 시료로 이용하였다. 홍삼박 물추출물에 함유되어 있는 전분과 산성 다당체 함량은 추출온도가 높을수록 증가하였다. 홍삼박 물 추출물을 에탄올로 침전시켜 얻어지는 다당체의 수율은 추출온도가 높을수록 증가하였으나, 침전된 다당체로부터 재용해되는 산성다당체와 전분 함량은 추출온도가 높을수록 감소하였다.
- 홍삼박의 산성다당체 함량은 8°C에서 3.39%, 25°C에서 4.01%, 55°C에서 4.64% 및 100°C에서 6.14%로 추출온도가 증가함에 따라 산성다당체 함량이 증가하였다(Fig. IB). 100°C에서 1시간 추출했을 때의 산성다당체 함량은 8°C에서 24시간 추출한 것보다 약 2배 높았으며 이는 저온에서 장시간 추출하는 것보다 고온에서 단시간 추출하는 것이 산성 다당체의 추출효율을 높일 수 있다는 Do 등21-23)끼의 보고와 일치하는 것이다.
후속연구
- 05). 실온 이하의 온도에서 산성다당체의 추출은 추출 시간과 추출온도에 영향을 받지 않는 것이 확인되었으므로 산업적으로 산성다당체를 저온에서 단시간 추출하여 이용하는 방법을 권장할 수 있을 것으로 생각된다.
- 특히 알코올 추출박에는 산성 다당체의 함량이 높으며 이 산성다당체는 항암10-12)및 면역 활성7-9)이 높은 것으로 보고된 바 있다. 이렇게 폐기되는 홍삼박은 자원의 재활용 측면에서 그 속에 함유되어 있는 산성 다당체를 추출하여 기존의 홍삼추출액보다 효능이 우수한 새로운 기능성 소재 개발을 기대할 수 있다.
- 55°C 이상의 온도로 추출했을 때 재 용해되는 다당체의 상대적인 양이 감소하기 때문에 실온 이하에서 추출한 조 다당체로부터 용해되는 산성다당체 및 전분 함량이 낮은 것은 이러한 이유 때문인 것으로 사료된다. 이상의 결과로부터 산성다당체 및 전분의 추출 효율을 증가시키기 위해서는 실온 이하의 온도에서 추출하는 것이 다당체의 용해도를 증가시키고, 활성성분인 산성다당체의 이용률을 높일 수 있을 것으로 생각된다.
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