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문제 정의
- 3, 4, 7, 8) 아울러 홍삼추출물의 가열추출시 사포닌의 변이에 미치는 열처리의효과9,10)에 대해서도 일부 연구가 수행된 적이 있지만, 이것은대부분 1001 이하의 온도에서 열처리를 하였을 때의 사포닌의 성분변화를 조사한 연구결과들이다. 따라서 본 연구에서는 고온에서 홍삼추출물의 품질안정성을 살펴보기 위한 기반연구로써 고온(100, 110, 120℃에서 장시간(2시간) 홍삼추출물을 처리한 후 사포닌, 유리당, 무기성분 및 색도변화 등 홍삼추출물의 일부 이화학적 성질을 조사하였다.
가설 설정
- a)Heating treatment was carried out by autoclave. b)Control and samples were not adjusted by artificially and then were treated with heat.
- a)The extract was heated at 100, 110 and 120℃ for 2 hours, respectively. b)The contents of ginsenoside were calculated by dry basis percent. c)PD/PT ratio were determined by a ratio of PD saponin (-Rbp -Rb2, -Rc, -Rd)/ PT saponin (~Re, -Rg]), respectively.
제안 방법
- 3-5 g의 시료를 건식분해법으로 550℃에서 10시간 회화시킨 다음 10% 염산 용액(무기물성분 분석용, Jtmsei, Japan) 으로 용해하여 여지 (Whatman No.41)로 여과한 후 원자흡광분광광도계 Spectra A.A-30, DS-15 Data stantion, USA)로 분석하였는데, 이때 사용한 각 무기원소의 표준용액은 Sigma사의 표준품을 사용하였다.13)
- 농축된 조사포닌은 10% 용액(v/w)이 되도록 MeOH에 용해시켜 시료액으로 하였다. Saponin 성분의 TLC 분석은 siHca g이 TLC 판 (Merck, TLC aluminium sheet, silica 응el 6OF2Q 에 약 5㎕씩 점적하고 chlorofornetaethanoVwater(65:35:10, lower phase)로 전개하여 30% 황산시약을 분무한 후 U(TC에서 5 분간 발색하여 확인하였다. 또한 HPLC를 이용한 사포닌성분의 정량은 protopanaxatriol(PT계) 사포닌과 protopanaxdiol (PD계) 사포닌으로 구분하여 각각의 표준품으로 작성된 검량곡선의 peak 면적에 의하여 환산하여 표시하였다.
- 고온에서 장시간 열처리가 사포닌성분에 미치는 영향을 조사하기 위해 홍삼물추출물을 고온으로 2 시간 동안 열처리한 후 ginsenoside 함량을 측정하였다(Nble 2). Table 2에 나타낸 바와 같이 대조군의 total ginsenoside 함량은 1.
- 그러나 GMP 품질관리 측면에서는 홍삼추출물을 그대로 보관하거나, 홍삼드링크 등의 액상제품 생산시에도 pH 5-6 이상의 영역으로 조정되어 제품화되는 실정이다. 따라서 홍삼물추출물의 품질안정성에 대한 기반자료를 수집하고자 pH를 조정하지 않고 고온에서 열처리하는 시간을 2 시간 까지 연장하여 가혹조건으로 처리한 후 사포닌, 유리당, 색도 및 갈색도, 무기물 등의 이화학적 성분변화를 조사하였다.
- Saponin 성분의 TLC 분석은 siHca g이 TLC 판 (Merck, TLC aluminium sheet, silica 응el 6OF2Q 에 약 5㎕씩 점적하고 chlorofornetaethanoVwater(65:35:10, lower phase)로 전개하여 30% 황산시약을 분무한 후 U(TC에서 5 분간 발색하여 확인하였다. 또한 HPLC를 이용한 사포닌성분의 정량은 protopanaxatriol(PT계) 사포닌과 protopanaxdiol (PD계) 사포닌으로 구분하여 각각의 표준품으로 작성된 검량곡선의 peak 면적에 의하여 환산하여 표시하였다.
- 색도의 측정은 엑기스 시료 약 0.1 g을 50 배량(v/w)의 증류수를 가하여 색차계 (D-2L-9, Hunter Associate Lab. Inc., U.S.A)를 이용하여 L, a, b값 및 총색상인색차(AE)를 측정하였다. 백색도 L값은 0(검정색)에서 100(흰색)까지, a 값은-80(녹색)에서 100(적색)까지, b값은 -70(청색)에서 70(황색)까지이고, 이때에 사용한 백판의 L, a, b값은 X=85.
- HP-20 칼럼 분리법을 이용하였다. 즉, 시료 약 10 g 을 둥근 플라스크에 넣고 10 배량(v/w)의 80% MeOH을 가하여 환류냉각관이 부착된 75~80℃의 water bath에서 3 시간씩 3회 반복하여 추출하였다. 상기추출액은 여과(Whatman No.
- 즉, 시료 약 10 g을 취하여 환류냉각관을 부착한 다음 80P의 수욕상에서 80% methanol로 3회 추출하여 감압농축한 후 증류수 10 ml에 녹여 0.45 ㎛ membrane Slter로 여과한 후 HPLC(Waters Associates, USA)를 이용하여 분석하였다. Lichrosorb NH2 column(5 |im, 25cm x 0.
- 이를 Diaion HP-20 수지가 충진된 칼럼에 부은 후 칼럼수지에 물과 25% MeOH을 약 5배량(v/v) 가하여 시료에함유된 수용성 성분 및 일부 비수용성 성분을 제거하였다. 최종적으로 100%의 MeOH로 비수용성 성분을 용출하고 감압농축한 후 이를 조사포닌으로 하였다. 농축된 조사포닌은 10% 용액(v/w)이 되도록 MeOH에 용해시켜 시료액으로 하였다.
- 홍삼물추출물 약 10g를 증류수 30ml에 용해한 후 고압멸균기 (autoclave)을 사용하여 100℃, 110℃, 120T에서 각각 2 시간 동안 열처리한 후 홍삼추출물의 사포닌 및 이화학적 성분변화를 조사하였다(Eble 1).
대상 데이터
- 본 실험에 사용한 시료는 KT&G 중앙연구원 생물자원연구소(경기도, 수원)에서 재배한 수삼(2001년도, 6년근)을 한국인삼공사 고려인삼창(충남, 부여)에서 홍삼추출물(Red ginseng water extract : RGWE)로 제조하여 사용하였다. 즉, 홍삼은약 8 배 (w/w)의 증류수를 가한 후 8NC에서 3 시간씩 3 회추출하여 75℃ 이하에서 감압건조하였다.
이론/모형
- 인삼사포닌의 분리 및 정량은 김 등11)의 방법에 준하여 Diaion HP-20 칼럼 분리법을 이용하였다. 즉, 시료 약 10 g 을 둥근 플라스크에 넣고 10 배량(v/w)의 80% MeOH을 가하여 환류냉각관이 부착된 75~80℃의 water bath에서 3 시간씩 3회 반복하여 추출하였다.
- 홍삼물추출물의 유리당은 Ando 등%의 방법으로 분석하였다. 즉, 시료 약 10 g을 취하여 환류냉각관을 부착한 다음 80P의 수욕상에서 80% methanol로 3회 추출하여 감압농축한 후 증류수 10 ml에 녹여 0.
성능/효과
- 100℃ 이상의 고온으로 처리된 홍삼물추출물의 무기성분 함량을 원자흡광분광광도계로 분석한 결과(nble 4), 주요한무기성분은 Fe, P, Ca, K, Mg 둥이었다. 이러한 무기성분중 Fe, Ca, Mg 이온이 대조군에 비해 큰 폭으로 감소하는 경향을 나타내었다.
- Fe 이온은 대조군이 1, 212 ppm인데 반해 100℃, 2 시간 처리시 398ppm, 110℃, 2 시간 처리시 426ppm, 120℃, 2 시간 처리시 412ppm으로 크게 감소하는 경향이었다. Ca의 함량도 대조군 1, 516 ppm에서 100, 110, 120℃ 처리시 각각 900, 897, 944 ppm으로 감소하였고, Mg의 함량도 대조군 3, 672 ppm에서 100, 110, 120℃ 처리군에서 각각 1, 703, 2, 384, 2, 184 ppm으로 감소하는 경향올 나타내었다, 그외 Mil의 함량도 대조군 36 ppm에서 100, 110, 120℃ 처리군에서 27, 18, 20ppm으로 약간 감소하는 경향을 나타내었으나 그밖의 이온은 큰 함량변화가 관찰되지 않았다. 한편 Na 함량은 대조군 407 ppm에서 100, 110, 120℃ 처리군에서 425 내지 448ppm 수준으로 약간증가하는 경향을 나타내었지만 유의성은 관찰되지 않았다.
- 58, 1L85%로 증가하였다. Glucose의 함량도 대조군의 7.10%에서 100, 110, 120℃ 처리군에서 각각 8.86, 10.35, 11.55%로 온도 의존적으로 증가하는 경향을 나타내었으며, maltose 함량도 대조군의 743%에서 100, 110, 120℃ 처리군에서 각각 10.90, 10.92, 10.98%로 증가하는 경향을 나타내었다. Xylose의 함량은 처리군에서 약간 증가하는 경향을 나타내었지만 조사한 유리당 중 나머지 rhamnose 및 sucrose는 유의적인 변화가 관찰되지 않았다.
- 98%로 증가하는 경향을 나타내었다. Xylose의 함량은 처리군에서 약간 증가하는 경향을 나타내었지만 조사한 유리당 중 나머지 rhamnose 및 sucrose는 유의적인 변화가 관찰되지 않았다.
- 69%로 처리온도가 증가할수록 유리당 함량도 증가하는 경향을 나타내었다. 개개의 유리당을 살펴보면 fructose가 대조군에서는 9.59%인 반면 100, 110, 120℃ 처리군에서 각각 11.03, 11.58, 1L85%로 증가하였다. Glucose의 함량도 대조군의 7.
- PD/PT 비율은 인삼의 품종에 따라 차이가있고, 가공 처리방법에 따라서도 그 비율이 차이가 있다고 알려져 있어, 품질안정성의 지표로서 최근에 일반적으로 사용되고 있다. 본 실험에서 PD/PT 비율은 대조군이 1.89 인데 반해 100, 110, 12CPC로 열처리한 추출물에서는 각각 1.50, 1.46, 1.27로 total ginsenoside 함량과 마찬가지로 온도가증가함에 따라 감소하는 것으로 나타났다. 고온에서의 PD/PT 사포닌의 비율감소는 결국 고온열처리시 PD 사포닌이 PT 사포닌보다 열에 약하여 좀더 분해된다는 것을 의미한다.
- 한편 ginsenoside-Rh2 등은 수삼 및 백삼등에는 함유되지 않고 홍삼에만 함유되어 있는 성분으로 일부 연구자들1)의 보고에 의하면 면역 및 항암작용 등이 있다고 알려져 있다. 본 연구결과에서도 열처리와 상관없이 TLC 상에서 대조군(비열처리군) 및 고온 열처리한 시료에서 모두ginsenoside-Rh2, -Rg3 성분이 관찰되었다(Fig. 1).
- 이상을 요약하면 고온에서 열처리시 a, b값이 증가되어 전체적인 총색상(△E)이 값이 증가됨을 알 수 있었다. 이러한 결과로부터 100℃이상의 고온으로 홍삼추출물을 열처리시 갈색화반응이 많이 진행되었음을 알 수 있었다. Lee, 14)Kwon, 16) Choi, 比 Do】8)의 추출시간, 가온시간이 경과할수록 인삼의 색상변화는 증가한다는 보고와도 일치하였다.
- 74로 증가하는 경향을 나타내었고 100 및 110℃보다는 i2(rc에서 증가폭이 큼을 알 수 있었다. 이상을 요약하면 고온에서 열처리시 a, b값이 증가되어 전체적인 총색상(△E)이 값이 증가됨을 알 수 있었다. 이러한 결과로부터 100℃이상의 고온으로 홍삼추출물을 열처리시 갈색화반응이 많이 진행되었음을 알 수 있었다.
- 결과는 Table 3와 같다. 주요 유리당(7% 이상)은 fructose, glucose 이었으며, 전체 유리당 함량은 대조군이 27.74%인반면 열처리군에서는 모두 30% 이상을 나타내었다. 즉, 100℃ 에서 2시간 처리군은 전체 유리당 함량이 34.
- 74%인반면 열처리군에서는 모두 30% 이상을 나타내었다. 즉, 100℃ 에서 2시간 처리군은 전체 유리당 함량이 34.83%, 1101에서 2시간 처리군은 36.49%, 12WC 에서 2시간 처리군은 37.69%로 처리온도가 증가할수록 유리당 함량도 증가하는 경향을 나타내었다. 개개의 유리당을 살펴보면 fructose가 대조군에서는 9.
- 한편 고온으로 열처리한 추출물의 사포닌 안정성을 조사하기 위해 홍삼의 특징적인 사포닌성분이면서 열에 안정한 ginsenoside-Rhg 및 -Rg3 사포닌을 조사한 결과(Fig. 1), 대조군(비열처리군) 및 100, 110, 120℃로 열처리한 엑기스에서 모두 동둥한 정도의 비교적 강한 spot이 관찰되었다. 홍삼추출물을 고온으로 장시간 처리하면 일부 열에 안정한 ginsenoside-Rh2 및 -Rg3 사포닌은 증가되는 것으로 알려져있지만 본 TLC(Fig.
후속연구
- 본 실험에서 물추출물을 100℃ 이상의 고온으로 처리한 후 나타나는 주요한 무기성분 감소의 원인에 대해서는 100-120℃ 이상의 고온에서 무기질이 파괴될 가능성이 적다고 생각한다면 다른 원인이 있을 것으로 사료된다. 따라서 아미노산, 유리당, 색도 둥 다른 성분변화와 함께 고온에서 무기성분의 감소원인에 대해서 좀더 많은 연구가 진행되어야 할 것으로 생각된다.
- 장13)은 수삼을 홍사으로 제조한후 무기원소의 저장기간에 따른 함량변화를 조사한 결과 저장기간에 따른 함량변화는 거의 없다고 하였으나, 홍삼추출물을 고온으로 가열처리한 후 무기성분을 조사한 실험결과는 아직까지 미미한 실정이다. 본 실험에서 물추출물을 100℃ 이상의 고온으로 처리한 후 나타나는 주요한 무기성분 감소의 원인에 대해서는 100-120℃ 이상의 고온에서 무기질이 파괴될 가능성이 적다고 생각한다면 다른 원인이 있을 것으로 사료된다. 따라서 아미노산, 유리당, 색도 둥 다른 성분변화와 함께 고온에서 무기성분의 감소원인에 대해서 좀더 많은 연구가 진행되어야 할 것으로 생각된다.
- 1) 상에서는 확실하게 구분되지 않았다. 이것을 상세히 조사하기 위해서는 추후 온도 및 가열시간을좀 더 증가시켜 열처리한 후 ginsenoside-Rh2, -Rg3 성분을 HPLC 미량 분석방법을 이용하여 자세히 분석할 필요가 있을것으로 생각된다. 한편 ginsenoside-Rh2 등은 수삼 및 백삼등에는 함유되지 않고 홍삼에만 함유되어 있는 성분으로 일부 연구자들1)의 보고에 의하면 면역 및 항암작용 등이 있다고 알려져 있다.
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