pH 및 고온 열처리가 홍삼물추출물의 주종 사포닌 성분변화에 미치는 영향 Effects of pH and High Temperature Treatment on the Changes of Major Ginsenosides Composition in Korean Red Ginseng Water Extract원문보기
This study was carried out to investigate the changes of ginsenosides composition in Korean red ginseng water extract (RGWE) after heated with high temperatures above $100^{\circ}C$. RGWEs were adjusted with pH 3.0, pH 7.0 and pH 10.0, respectively, and then heated at 100,110 and $12...
This study was carried out to investigate the changes of ginsenosides composition in Korean red ginseng water extract (RGWE) after heated with high temperatures above $100^{\circ}C$. RGWEs were adjusted with pH 3.0, pH 7.0 and pH 10.0, respectively, and then heated at 100,110 and $120^{\circ}C$ for 30 minutes by using autoclave. Total ginsenosides of RGWE treated with heating showed decreasing tendency when compared with control. By TLC analysis, decreasing effect of ginsenosides in RGWE were significantly observed in the acidic condition of pH 3.0, particulary. By HPLC analysis, total ginsenoside of control showed 1.89%, while those of RGWE treated with 100, 110 and $120^{\circ}C$ showed 1.22, 1.05 and 0.97%, respectively. The ratio of protopanaxadiol (PD) to protopanaxatriol (Pr) saponins in control was 1.89, while that of PD/PT in treated RGWEs were level of 1.33 to 1.47. By the result of decreased ratio of PD/PT in RGWE, it was considered that PD type saponin such as ginsenoside$-Rb_{1}$, $-Rb_{1}$, -Rc and -Rd was more unstable than PT type saponin such as ginsenoside-Re and Rg against high temperature heating above $100^{\circ}C$.
This study was carried out to investigate the changes of ginsenosides composition in Korean red ginseng water extract (RGWE) after heated with high temperatures above $100^{\circ}C$. RGWEs were adjusted with pH 3.0, pH 7.0 and pH 10.0, respectively, and then heated at 100,110 and $120^{\circ}C$ for 30 minutes by using autoclave. Total ginsenosides of RGWE treated with heating showed decreasing tendency when compared with control. By TLC analysis, decreasing effect of ginsenosides in RGWE were significantly observed in the acidic condition of pH 3.0, particulary. By HPLC analysis, total ginsenoside of control showed 1.89%, while those of RGWE treated with 100, 110 and $120^{\circ}C$ showed 1.22, 1.05 and 0.97%, respectively. The ratio of protopanaxadiol (PD) to protopanaxatriol (Pr) saponins in control was 1.89, while that of PD/PT in treated RGWEs were level of 1.33 to 1.47. By the result of decreased ratio of PD/PT in RGWE, it was considered that PD type saponin such as ginsenoside$-Rb_{1}$, $-Rb_{1}$, -Rc and -Rd was more unstable than PT type saponin such as ginsenoside-Re and Rg against high temperature heating above $100^{\circ}C$.
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문제 정의
또한 홍삼제품을 제조하는 방법과 처리조건에 따른 구성성분의 변화에 대해서도 비교적 많이 알려져 있다.1, 14, 19, 20) 아울러 홍삼추출물의 가열 추출 시 사포닌의 변화에 미치는 열처리의 효과2L22)에 대해서도 일부 연구가 수행된 적이 있지만 이것은 거의 대부분이 에서 1001까지의 온도에서 사포닌을 안정하게 추출하여 유지시키기 위한 조건과 방법을 조사할 목적으로 수행된 연구 들이다. 본 연구는 홍삼 물 추출물의 pH 조건 및 고온에서의 사포닌 품질안정성을 조사하는 기반연구로서 홍삼 물 추출물의 pH를 3, 7, 10으로 조정하여 100℃ 이상의 고온으로 열처리한 후 사포닌 성분의 변화를 조사하였다.
1, 14, 19, 20) 아울러 홍삼추출물의 가열 추출 시 사포닌의 변화에 미치는 열처리의 효과2L22)에 대해서도 일부 연구가 수행된 적이 있지만 이것은 거의 대부분이 에서 1001까지의 온도에서 사포닌을 안정하게 추출하여 유지시키기 위한 조건과 방법을 조사할 목적으로 수행된 연구 들이다. 본 연구는 홍삼 물 추출물의 pH 조건 및 고온에서의 사포닌 품질안정성을 조사하는 기반연구로서 홍삼 물 추출물의 pH를 3, 7, 10으로 조정하여 100℃ 이상의 고온으로 열처리한 후 사포닌 성분의 변화를 조사하였다.
제안 방법
환산하여 표시하였다. HPLC 분석을 위해 MeOH에 용해된 조사포닌 10% 용액을 여과(0.45)한 후 Lichrosorb-NHg column(Merck, 10 inn, ID Q46cmx25cm) 에 acetoni-tril/water/n-butanol (80:20:10)을 이동상으로 하여 ELSD로검출하여 정량하였다.
농축된 조 사포닌은 10% 용액(v/w)이 되도록 MeOH에 용해시켜 시료액으로 하였다. Saponin 성분의 TLC 분석은 sflica gel TLC 판 (Merck, TLC aluminium sheet, silica g에 약 5 pl씩 점적하고 chloroform/methanol/water(65:35:10, lower phase)로 전개하여 30% 황산시약을 분무한 후 11WC에서 5 분간 발색하여 확인하였다.
또한 HPLC를 이용한 사포닌성분의 정량은 protopanaxa-triol(PT계) 사포닌과 protopanaxdiol(PDel) 사포닌으로 구분하여 각각의 표준품으로 작성된 검량곡선의 peak 면적에 의하여 환산하여 표시하였다. HPLC 분석을 위해 MeOH에 용해된 조사포닌 10% 용액을 여과(0.
열처리하였다. 또한 홍삼물추출물을 30분 동안 열처리한 시료는 열처리시 pH가 사포닌성분에 미치는 영향을 조사하기 위해 열처리 전에 2N NaOH 및 HC1 로 pH가 30 7.0, 10.0이 되게 조정하여 pH 조건에 따른 변화를 조사하고자 하였고, 추출물을 증류수에 용해시킨 후 pH를 조정하지 않은 군을 대조군(control)으로 하였다(Table 1).
HP-20 칼럼 분리법을 이용하였다. 즉, 시료 약 10 g 을 둥근 플라스크에 넣고 10 배량(v/w)의 80% MeOH을 가하여 환류냉각관이 부착된 75~8(TC의 water bath에서 3 시간씩 3회 반복하여 추출하였다. 상기추출액은 ^-(Whatman No.
이를 Diaion HP-20 수지가 충진된 칼럼에 부은 후 칼럼수지에 물과 25% MeOH을 약 5배량(v/v) 가하여 시료에 함유된 수용성 성분 및 일부 비수용성 성분을 제거하였다. 최종적으로 100%의 MeOH로 비수용성 성분을 용출하고 감압농축한 후 이를 조사포닌으로 하였다. 농축된 조 사포닌은 10% 용액(v/w)이 되도록 MeOH에 용해시켜 시료액으로 하였다.
홍삼 물 추출물의 고온 열 처리시 온도 및 pH가 사포닌 성분에 미치는 영향을 조사하기 위해 엑기스의 pH를 산성(pH 3.0), 중성 (pH 7.0), 알카리성 (pH 10.0)으로 조정하여 100, 110, 120℃ 30 분간 고온으로 열처리한 후 사포닌의 TLC 패턴(Fig. 2) 및 HPLC 패턴(Fig. 3, 4, 5)을 조사하였다. Fig.
홍삼물추출물 으로 10 g를 증류수 30 ml에 용해한 후 고압 멸균기 (autoclave)을 사용하여 100, 110, 12VC에서 각각 30분 동안 열처리하였다. 또한 홍삼물추출물을 30분 동안 열처리한 시료는 열처리시 pH가 사포닌성분에 미치는 영향을 조사하기 위해 열처리 전에 2N NaOH 및 HC1 로 pH가 30 7.
대상 데이터
본 실험에 사용한 시료는 KT&G 중앙연구원 생물자원연구소(경기도 수원)에서 재배한 수삼(2001년, 6년근)을 한국인삼공사 고려인삼창(충남 부여)에서 홍삼물추출물(Red ginsengwater extract : RGWE)로 제조하여 사용하였다. 인삼 사포닌분석에 사용한 시약은 HPLC급 이상의 시약을 사용하였다.
인삼 사포닌분석에 사용한 시약은 HPLC급 이상의 시약을 사용하였다.
이론/모형
인삼사포닌의 분리 및 정량은 김 등23)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 75~8(TC의 water bath에서 3 시간씩 3회 반복하여 추출하였다.
성능/효과
고온 가열처리한 추출물의 조사포닌 (crude saponin) 함량은 대조군이 8.29%인데 반해 100℃ 이상의 처리구에서 모두 10% 이상을 나타내었다. 이는 조사포닌 함량은 사포닌 이외에도 유리 당 등을 포함하여 측정됨으로 고온 처리 시 분해된 유리당 등이 혼입되어 높은 측정결과를 나타낸 것으로 추정된다.
42, L41 로 감소하는 경향을 나타내었다. 또한 120℃, 30 분간 열처리한 pH 3.0, 7.0, 10.0 처리군에서도 1.37, 1.45, L47로 감소하는 경향을 나타내어 지금까지 조사한 각 처리 시료 간에는 온도 및 pH 별로 큰 차이가 관찰되지 않았다. 이상의 결과를 요약하면 각 pH 별로 조정한 후 100, 110, 120%:로 열처리된 시료는 PD/PT 사포닌의 비율이 1.
97로 현저히 감소하는 경향을 나타내었다. 또한 중성 및 알카리성 pH에서도 lOCTC이상의 고온 열처리 시 전체 개별사포닌함량의 합이 대조군에 비해 감소하는 경향을 나타내었지만 산성 pH에서 보다는 감소폭이 작았다.
이상의 결과로부터 홍삼 물 추출물은 100℃ 이상의 고온으로 30분 이상 처리 시 사포닌이 분해되어 사포닌함량이감소되는 경향을 나타내었고, 사포닌 중 특히 ginsenoside-Rb]은 고온에서 매우 불안정한 것으로 나타났다. 아울러 사포닌의 가수분해 경향은 중성 및 알카리성 보다는 산성에서 더 큰 감소경향을 나타냄을 알 수 있었다.
이러한 결과는 성 등12)이 보고한 한국 홍삼물 추출물의 PD/ PT 비율 L96 이라는 연구결과 보다는 약간 낮은 수준이지만 원료인 수삼의 년근별 차이를 고려하면 거의 유사한 수치로 생각된다. 이러한 홍삼 물 추출물을 pH 3.0, 7.0, 10.0 으로조정한 후 io(rc, 30분간 열처리한 시료에서는 각각 L35, 1.41, L44로 비율이 감소하였고, 110℃, 30분간 열처리한 pH 3.0, 7.0, 10.0 처리군에서도 L33, 1.42, L41 로 감소하는 경향을 나타내었다. 또한 120℃, 30 분간 열처리한 pH 3.
이를 자세히 조사하기 위해 HPLC 크로마토그람(Fig. 3, 4, 5)을 분석한 결과(Table 2), 홍삼물추출물은 pH 3.0, 7.0, 10.0에서 고온 (100, 110, 120)로 각각 30 분간 열처리 시 전체 개별사포닌 (total ginsenoside) 함량의 합이 대조군 (무처리군)의 1.99에 비해 모든 처리군에서 감소하는 경향을 나타내었다. 산성 pH 3.
이는 조사포닌 함량은 사포닌 이외에도 유리 당 등을 포함하여 측정됨으로 고온 처리 시 분해된 유리당 등이 혼입되어 높은 측정결과를 나타낸 것으로 추정된다. 이상의 결과로부터 홍삼 물 추출물은 100℃ 이상의 고온으로 30분 이상 처리 시 사포닌이 분해되어 사포닌함량이감소되는 경향을 나타내었고, 사포닌 중 특히 ginsenoside-Rb]은 고온에서 매우 불안정한 것으로 나타났다. 아울러 사포닌의 가수분해 경향은 중성 및 알카리성 보다는 산성에서 더 큰 감소경향을 나타냄을 알 수 있었다.
1%로 나타났다. 이상의 결과를 살펴보면 총사포닌 감소율은 pH 3에서 가장 사포닌 감소율이 큰 경향을 나타내었다. 아울러 pH 3으로 조정된 시료에서 사포닌감소율은 온도가 증가함에 따라 증가하는 경향을 나타내어, 홍삼 사포닌의 감소를 억제하기 위해서는 산성조건(pH 3)과 고온 조건을 피해야 할 것으로 생각된다.
45, L47로 감소하는 경향을 나타내어 지금까지 조사한 각 처리 시료 간에는 온도 및 pH 별로 큰 차이가 관찰되지 않았다. 이상의 결과를 요약하면 각 pH 별로 조정한 후 100, 110, 120%:로 열처리된 시료는 PD/PT 사포닌의 비율이 1.33-1.47 수준으로 나타나서 대조군의 L89에 비해 크게 감소하는 경향을 나타내었다 (Table 2). 이러한 결과는 100℃ 이상의 고온 열처리시 발생하는 사포닌의 분해 때문으로 생각되며 PD/PT 감소 값으로 볼 때 ginsenoside-Re, -Rg 등의 PT계 사포닌보다 ginsenoside -Rbp -Rb2, -Rc, -Rd 등의 PD계 사포닌이 고온에서 더욱 불안정한 것으로 생각된다.
후속연구
한편 우 등19)은 직화로 가열 추출하는 경우 사포닌량의 1/2이감소되며 PT계 사포닌이 PD계 사포닌보다 분해가 더 용이하다고 하였다. 그러나 이러한 결과는 인삼엑기스를 추출할 때 증기로 추출한 것이 아니고 직화로 가열 추출하는 추출 방법의 차이 때문인 것으로 추측되나 보다 상세한 것은 추후 연구가 필요할 것으로 생각된다. 아울러 고온 열처리 시 인삼 사포닌 분해산물의 구조연구 및 인삼사포닌 분해산물의 체내흡수 시 약리효능 규명연구를 병행하여 수행한다면 홍삼 추출물을 이용한 제품 개발시 합리적인 제조방법과 조건설정에 큰 도움이 될 것으로 생각된다.
그러나 이러한 결과는 인삼엑기스를 추출할 때 증기로 추출한 것이 아니고 직화로 가열 추출하는 추출 방법의 차이 때문인 것으로 추측되나 보다 상세한 것은 추후 연구가 필요할 것으로 생각된다. 아울러 고온 열처리 시 인삼 사포닌 분해산물의 구조연구 및 인삼사포닌 분해산물의 체내흡수 시 약리효능 규명연구를 병행하여 수행한다면 홍삼 추출물을 이용한 제품 개발시 합리적인 제조방법과 조건설정에 큰 도움이 될 것으로 생각된다.
아울러 pH 3으로 조정된 시료에서 사포닌감소율은 온도가 증가함에 따라 증가하는 경향을 나타내어, 홍삼 사포닌의 감소를 억제하기 위해서는 산성조건(pH 3)과 고온 조건을 피해야 할 것으로 생각된다. 추후 분해된 추출물 시료의 개별사포닌의 함량은 미량사포닌 및 aycone 분석 등의 실험을 행함으로써 고려해 볼 수 있을 것으로 생각된다.
참고문헌 (29)
Garriques, S.S. : Ann. Chem. Pharm., 90, 231 (1854)
Kikuchi, Y., Sasa, H., Kita, T., Hirata, J. and Tode, T. : Inhibition of human ovarian cancer cell proliferation in vitro by ginsenoside Rh2 and effects to cisplastin in vivo. Anti-cancer Drugs (England), 2, 63-67 (1991)
Nah, S.Y., Park, H.J. and McCleskey, E.W. : A trace component of ginseng that inhibits $Ca^{2+}$ channels through a pertussis toxin-sensitive G protein. Proc. Natl. Acad. Sci., USA. 92, 8739-8743 (1995)
Park, H.J., Park, K.M., Rhee, M.H., Song, Y.B., Choi, K.J., Lee, J.H., Kim, S.C. and Park, K.H. : Effect of ginsenoside Rb on rat liver phosphoproteins induced by carbon tetrachloride. Biol. Pharm. Bull., 19(6), 833-838 (1996)
Tamura, Y., Hirai, A., Terano, T., Tahara, K., Saitoh, J., Kondo, S., Samukawa, K. and Yoshida, S. : Proc. 6th Int'l Ginseng Symp., p.28 (1993)
Kang, S.Y. and Kim, N.D. : Korean J. Ginseng Sci., 18, 175 (1992)
Joo, C.N. : Proc. 3rd Int'l Ginseng Symp., p.27 (1980)
Ogita, S. and Samugawa, K. : Proc. Kor.-Jpn Ginseng Symp., p.27 (1995)
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