인삼의 가공방법에 따른 일반성분 및 Ginsenoside 함량 변화 Changes of Chemical Compositions and Ginsenoside Contents of Different Root Parts of Ginsengs with Processing Method원문보기
This study was carried out to determine changes in general chemical composition, free sugars, physicochemical properties of extract, and ginsenoside contents depending upon processing methods. Ginseng roots harvested from the same field were employed for the processing into white ginseng (WG), taege...
This study was carried out to determine changes in general chemical composition, free sugars, physicochemical properties of extract, and ginsenoside contents depending upon processing methods. Ginseng roots harvested from the same field were employed for the processing into white ginseng (WG), taegeuk ginseng (TG), red ginseng A (RGA, steamed one time), and red ginseng B (RGB, steamed three times). The fat content decreased by increasing duration of treatment and number of steaming treatment. On the other hand, there was no significant variation in contents of ash and carbohydrate depending on processing methods. Contents of sucrose and maltose was higher in Taegeuk and red ginseng than those of white ginseng. Steamed ginseng root (taegeuk and red ginseng root) showed higher amount of water extractable solid than the unsteamed white ginseng, but the variation of crude saponin content was not distinctive depending on processing methods. The contents of total ginsenosides increased by the order of white, taegeuk, red A, and red B root. In summary, chemical composition and total ginsenoside content were different according to part of root and processing methods, thus implies the importance of quality control as well as pharmacological activity of ginseng root.
This study was carried out to determine changes in general chemical composition, free sugars, physicochemical properties of extract, and ginsenoside contents depending upon processing methods. Ginseng roots harvested from the same field were employed for the processing into white ginseng (WG), taegeuk ginseng (TG), red ginseng A (RGA, steamed one time), and red ginseng B (RGB, steamed three times). The fat content decreased by increasing duration of treatment and number of steaming treatment. On the other hand, there was no significant variation in contents of ash and carbohydrate depending on processing methods. Contents of sucrose and maltose was higher in Taegeuk and red ginseng than those of white ginseng. Steamed ginseng root (taegeuk and red ginseng root) showed higher amount of water extractable solid than the unsteamed white ginseng, but the variation of crude saponin content was not distinctive depending on processing methods. The contents of total ginsenosides increased by the order of white, taegeuk, red A, and red B root. In summary, chemical composition and total ginsenoside content were different according to part of root and processing methods, thus implies the importance of quality control as well as pharmacological activity of ginseng root.
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문제 정의
이에 본 연구는 한 농가의 동일 인삼포에서 재배한 수삼을원료삼으로 하여 가공한 백삼, 태극삼, 홍삼을 재료로 색도, 일반성분, 유리당, brix, pH, 흡광도, 조사포닌 및 ginsenoside 등의 함량 및 조성을 분석하여 인삼의 효능평가 및 품질 표준화에 필요한 자료를 얻기 위하여 수행하였다.
제안 방법
Ginsenoside 추출은 각 시료 0.5 g과 80% MeOH 2 ㎖ 을 50 ㎖ 삼각플라스크에 넣고 1시간 초음파 추출하였다. 추출물을 냉각시켜 여과한 후 잔사에 80% MeOH을 넣고 앞의 방법으로 2회 반복 추출하였다.
0㎖/min, column temperature는 25℃에서 실시하였다. HPLC 분석조건은 acetonitrile 20%(0분), 20.3%(25분), 26.8%(54분), 35.6%(74분), 50%(85분), 68%(95분), 95%(99분), 20%(110분) 로 실시하였다.
가공삼 종류별 추출액의 당도는 PR-100 (Atago. Japan)을 이용하여 Brix를 측정하였고, pH는 MP 220 (Mettler Korea)을 이용하여 측정하였으며, 흡광도는 UV spectrophotometer (DU 730; Beckman Culter)를 이용하여 450㎚에서 측정하였다.
가공삼을 종류별 각각 10개체씩 선발, 분쇄하여 분말의 색택을 Spectrophotometer (CM-2600d, Konica minolta)를 이용하여 L (lightness), a (redness) 및 b (yellowness) 값을 측정하였고 아래의 공식으로 hue 값을 산출하였다.
각 시료 분말 3g에 70% EtOH을 1회 10배, 2~3회 7배 양을 가하고 환류 냉각관을 이용하여 80℃에서 8시간씩 총 3회 추출하였다. 각 추출액을 혼합하여 60℃에서 40 ˚ brix까지 진공 농축한 후 동결 건조시켜 시료 분말에 대한 extract의 수율을 구하였다.
각 시료 분말 3g에 70% EtOH을 1회 10배, 2~3회 7배 양을 가하고 환류 냉각관을 이용하여 80℃에서 8시간씩 총 3회 추출하였다. 각 추출액을 혼합하여 60℃에서 40 ˚ brix까지 진공 농축한 후 동결 건조시켜 시료 분말에 대한 extract의 수율을 구하였다.
색도, 일반성분, 유리당 분석에는 주근 및 지근을 사용하였고 추출액의 brix, pH, 흡광도, 추출물(extract)의 수율, 조사포닌 및 ginsenoside 분석에는 주근, 지근 및 세근을 사용하였다. 분석용 시료는 백삼, 태극삼, 홍삼 A 및 B를 분쇄한 후 40mesh의 체를 통과시킨 분말을 사용하였다.
가공삼의 종류별 분말을 식품공전 (2007년)에 따라 분석하였다. 수분 함량은 105℃ 상압가열건조법, 지방 함량은 에테르 추출법, 회분은 직접 회화법 (550~600℃), 단백질 함량은 킬달 증류법으로 측정된 질소량에 질소 환산계수 6.25를 곱하여 산출하였다. 탄수화물 함량은 식품 중에 함유된 수분, 회분, 단백질, 지질의 함량을 측정한 후 이를 사용하여 산출하였다.
, Ltd, Korea)를 이용하여 −80℃에서 3일간 동결 건조하여 엑기스를 얻었다. 엑기스를 40배량의 증류수로 충분히 용해시킨 후 0.5 ㎛ membrane filter로 여과하여 HPLC (Waters ACQUITY UPLC)로 분석하였다.
원료삼을 가공한 후 시료개체간의 차이를 줄이기 위해 크기와 굵기가 비슷한 개체를 선발하여 분석시료로 하였다. 선발된 시료 개체들의 주근과 지근의 무게는 각각 11.
유리당 분석은 고속액체 크로마토그래피법으로, 칼럼은 Waters carbo-hydrate column (내경 4.6㎜, 길이 250㎜, 5㎛ particle size)을 사용하였고, 이동상은 CH6CN : H2O (80 : 20 또는 75 : 25, v/v) Isocratic elution, 칼럼 오븐 온도는 43℃, 유속은 1.0㎖/min, 크로마토그램은 굴절률 검출기 (Refractive index, RI-2031 plus, Jasco, Japan), Positive mode를 사용하였다. 당 함량은 아래의 식에 의해 산출하였다.
총 3회에 걸쳐 추출된 성분을 모아 rotary evaporator (LABOROTA 4000 efficient, Heidolph Instruments GmbH & Co. KG, Germany)를 이용하여 50℃에서 감압 농축시킨 후 건조된 물질에 일정량의 증류수를 가해 현탁시키고 지퍼팩에 담아 freeze drier (Model FD-8512, Ilshin Lab Co., Ltd, Korea)를 이용하여 −80℃에서 3일간 동결 건조하여 엑기스를 얻었다.
25를 곱하여 산출하였다. 탄수화물 함량은 식품 중에 함유된 수분, 회분, 단백질, 지질의 함량을 측정한 후 이를 사용하여 산출하였다.
가공 인삼은 충북 제천군 금성면 월림리 소재의 인삼포로부터 2007년 10월 28일에 수확한 5년생 재래종 인삼을 사용하였다.
색도, 일반성분, 유리당 분석에는 주근 및 지근을 사용하였고 추출액의 brix, pH, 흡광도, 추출물(extract)의 수율, 조사포닌 및 ginsenoside 분석에는 주근, 지근 및 세근을 사용하였다. 분석용 시료는 백삼, 태극삼, 홍삼 A 및 B를 분쇄한 후 40mesh의 체를 통과시킨 분말을 사용하였다. 3회 증숙 및 건조시킨 홍삼 B는 외관 색택이 검은색을 띄어 일명 “흑삼”으로 제조되었다.
원료 수삼 80 ㎏을 무작위로 4개 군으로 구분하여 백삼, 태극삼, 홍삼을 제조하였다. 그리고 홍삼은 증숙 횟수에 따라 홍삼 A, 홍삼 B로 구분하였으며 이들 인삼류의 제조방법은 아래와 같다.
이론/모형
가공삼의 종류별 분말을 식품공전 (2007년)에 따라 분석하였다. 수분 함량은 105℃ 상압가열건조법, 지방 함량은 에테르 추출법, 회분은 직접 회화법 (550~600℃), 단백질 함량은 킬달 증류법으로 측정된 질소량에 질소 환산계수 6.
성능/효과
450 ㎚에서 측정한 흡광도는 가공삼의 종류별로 홍삼 B> 홍삼 A > 백삼 > 태극삼 순으로 이는 증숙 가공한 홍삼, 특히 홍삼 B에서 현저히 높은 수치를 보였고, 부위별로는 주근 < 지근 < 세근 순으로 높았다.
PD/PT비율은 주근, 지근 및 세근 모두 홍삼 B> 홍삼 A>태극삼 > 백삼 순으로 많았고, 주근, 지근 및 세근 공히 증숙 시간 및 횟수의 증가에 따라 PD계 ginsenoside의 증가가 PT계 ginsenoside의 증가보다 상대적으로 많았다.
한편 ginsenoside Rg3의 에피머(epimers)로 20(S)-ginsenoside Rg3와 20(R)-ginsenoside Rg3로 구분되는데 가공삼의 종류별 세근 부위의 함량을 보면 그림 2에서와 같다. ginsenoside Rg3는 백삼에는 거의 존재하지 않은 가열 처리에 생성되는 prosapogenin으로서 관행 홍삼(홍삼 A)보다 3회 증숙처리한 홍삼 B에서 현저히 증가되었다(0.12% vs 0.44%). 또한 그 조성은 20(R)-ginsenoside Rg3 보다 20(S)- ginsenoside Rg3 함량이 약 2배 정도 많았다.
가공삼의 종류별 70% 에탄올로 3회 추출한 후 농축건조 시킨 가용성 성분의 수율은 표 3에서와 같이 전반적으로 백삼보다는 증숙 가공한 태극삼과 홍삼에서 현저히 높았다. 이는 증숙 가공 공정을 거쳐 제조된 태극삼과 홍삼의 경우 조직 중전분이 호화되어 생전분 상태의 백삼보다는 추출 시 내용성분이 잘 용출되기 때문인 것으로 생각된다 (Nam, 2005).
가공삼의 종류별 crude saponin 함량은 표 3에서와 같이 주 근과 지근 부위에서는 대체로 백삼과 태극삼보다는 홍삼에서 높은 경향을 보였다. 그러나 모든 가공삼에서 조사포닌 함량은 세근 > 지근 > 주근 순으로 일정한 경향을 보여 세근의 경우 주근에 비해 2-3배 함량이 높았다.
그러나 모든 가공삼에서 조사포닌 함량은 세근 > 지근 > 주근 순으로 일정한 경향을 보여 세근의 경우 주근에 비해 2-3배 함량이 높았다.
, 2009). 그러나 본 시험에서는 3회 증숙/건조 공정을 거쳐 제조된 홍삼 B가 관행적으로 1회 증숙된 홍삼이나 태극삼, 그리고 백삼보다 조사포닌 및 ginsenoside 함량이 높았다. 또한 부위별 조사된 ginsenoside의 총량은 조사포닌 함량과 같은 경향으로 세근 > 지근 > 주근 순으로 세근에서 함량이 현저히 높았다.
그러나 이들 시험결과와 본 시험결과를 종합하면 조회분 함량은 가공삼의 종류별 차이보다는 뿌리 부위별로 함량차이(주근 < 지근)가 더 큰 것으로 생각된다.
그러나 지근의 경우는 각각 1.45, 1.69, 1.95, 2.08%, 세근의 경우 각각 3.65, 4.87, 6.13, 6.52%로서 그 함량은 모두 홍삼 B> 홍삼 A> 태극삼 > 백삼 순으로 증숙 시간 및 횟수의 증가에 따라 거의 일률적 함량의 증가를 보였다.
, 2006)가 있는 Rg3는 홍삼, 특히 증숙 횟수 증가에 따라 함량 증가가 일어남으로 목적에 따라 가공삼의 종류별 활용도가 다를 것으로 생각된다. 더욱이 ginsenoside 총 함량은 가공삼의 종류별, 즉 가공방법보다는 부위별 함량 차이가 크게 나타났고, 개별 ginsenoside 함유 조성은 부위보다는 가공방법에 따라 크게 달라지는 것으로 확인되었다. 따라서 인삼의 약리활성과 연계한 품질 표준화를 위해서는 원료삼의 부위별 철저한 구분과 사포닌 성분을 비롯한 정확한 화학적 분석 정보를 우선 확보하는 하는 것이 선행요건이라 생각된다.
또한 부위별 조사된 ginsenoside의 총량은 조사포닌 함량과 같은 경향으로 세근 > 지근 > 주근 순으로 세근에서 함량이 현저히 높았다.
82%의 malonyl ginsenoside가 존재한다고 하여 백삼보다 홍삼에서 ginsenoside Rb1, Rb2, Rc 및 Rd의 함량이 증가된다고 보고하여 본 시험의 결과를 뒷받침하였다. 또한 홍삼제조 시 증숙공정을 거치는 동안 가열반응에 의한 ginsenoside Rb1, Rb2, Rc, Rd, Re 및 Rf의 화학 구조가 변환되어 prosapogenin인 Rg2, Rg3, Rh2로 변하기 때문에 홍삼 A와 특히 증숙 횟수가 증가된 홍삼 B에서 Rg2, Rg3의 함량 증가가 현저하였다. 최근 수삼을 1회 증숙 가공한 홍삼과는 달리 증숙 횟수를 증가(증숙/건조과정을 9회 반복)하여 제조한 일명 흑삼 제조의 경우 증숙 횟수에 따른 조사포닌과 ginsenoside 함량 변화가 조사되었다.
백삼, 태극삼, 홍삼 A, 홍삼 B 주근의 유리당 (fructose, glucose, sucrose, maltose) 총 함량은 각각 5.97, 16.18, 24.34, 18.01%, 지근은 각각 6.21, 12.44, 18.77, 15.67% 이었는데 백삼에서는 주근, 지근 모두 sucrose 함량이 가장 높았지만 태극삼, 홍삼 A, 홍삼 B에서는 주근, 지근 모두 maltose 함량이 뚜렷이 높았다 (data not shown). 이러한 결과는 원료수삼의 증삼 열처리 제조 과정 중에 sucrose와 그 외의 다당류들이 가수분해되어 환원당의 함량은 오히려 증가되는 것으로 생각된다 (Ko et al.
가공삼의 종류별 주근 및 지근의 일반성분 및 유리당 총 함량은 표 2와 같다. 백삼, 태극삼, 홍삼 A, 홍삼 B 주근의 조 지방 함량은 각각 1.04, 0.74, 0.79, 0.62%, 지근은 각각 1.23, 0.82, 0.51, 0.52%로 주근, 지근 모두 백삼에서 가장 많았고 증숙 시간 및 횟수의 증가에 따라 조지방 함량은 감소하는 경향이었다. Ha & Ryu (2005)은 4년근 금산 수삼으로 피부백삼 및 홍삼을 제조하여 조지방 함량을 측정한 결과 각각 1.
백삼, 태극삼, 홍삼 A, 홍삼 B 주근의 조단백질 함량은 각각 13.63, 14.53, 14.08, 13.82%, 지근은 각각 15.71, 15.35, 14.85, 15.04%로 주근에서는 백삼에서 함량이 다소 낮았으나 지근에서는 백삼보다는 증숙 가공된 태극삼과 홍삼에서 감소 경향을 보였다. Kim et al.
백삼, 태극삼, 홍삼 A, 홍삼 B 주근의 조회분 함량은 각각 3.57, 3.91, 3.81, 3.65%, 지근은 각각 4.70, 4.73, 4.69, 4.34%로 주근에서는 가공삼 종류별 약간의 차이를 보였고, 지근에서는 열처리한 홍삼에서 감소경향을 보였다. Ha & Ryu (2005)은 4년근 피부백삼 및 홍삼의 조회분 함량은 각각 3.
등 10종의 함량은 표 4와 같다. 백삼, 태극삼, 홍삼 A, 홍삼 B의 주근 중 total ginsenosides 함량은 각각 0.99, 1.28, 1.02, 1.45%로서 백삼보다는 태극삼과 홍삼에서 많았으나, 증숙 시간과 횟수에 따라 일정한 경향을 보이지 않았다. 그러나 지근의 경우는 각각 1.
그러나 모든 가공삼에서 조사포닌 함량은 세근 > 지근 > 주근 순으로 일정한 경향을 보여 세근의 경우 주근에 비해 2-3배 함량이 높았다. 이로서 조사포닌 함량은 가공방법 보다는 부위별 함량 차이가 더욱 크다는 것을 알 수 있었다.
이상의 결과로 보아 항 당뇨성분인 Rb2 (Yokozawa et al., 1996; Takaku et al., 1990)와 Re (Attele et al., 2002)는 각각 홍삼, 백삼이나 태극삼에서 많았고, 혈관이완효과 (Kim et al., 2003)와 혈관신생억제효과 (Yue et al., 2006)가 있는 Rg3는 홍삼, 특히 증숙 횟수 증가에 따라 함량 증가가 일어남으로 목적에 따라 가공삼의 종류별 활용도가 다를 것으로 생각된다. 더욱이 ginsenoside 총 함량은 가공삼의 종류별, 즉 가공방법보다는 부위별 함량 차이가 크게 나타났고, 개별 ginsenoside 함유 조성은 부위보다는 가공방법에 따라 크게 달라지는 것으로 확인되었다.
52%로서 그 함량은 모두 홍삼 B> 홍삼 A> 태극삼 > 백삼 순으로 증숙 시간 및 횟수의 증가에 따라 거의 일률적 함량의 증가를 보였다. 전반적으로 백삼과 태극삼에서 사포닌 함량이 낮은 것은 malonyl ginsenoside와 ginsenoside Rb1, Rb2, Rc 및 Rd가 공존하므로 백삼의 경우 ginsenoside Rb1, Rb2, Rc 및 Rd의 함량이 낮았고 태극삼의 경우도 이보다 증숙 시간과 횟수가 많은 홍삼 A와 홍삼 B보다 함량이 적었다. 이러한 결과는 malonyl기가 수삼을 증숙하는 과정에서 가열처리에 의해 탈 malonyl화 되어 각각 ginsenoside Rb1, Rb2, Rc 및 Rd로 전환되었기 때문이라고 생각된다.
후속연구
이는 증숙 가공 공정을 거쳐 제조된 태극삼과 홍삼의 경우 조직 중전분이 호화되어 생전분 상태의 백삼보다는 추출 시 내용성분이 잘 용출되기 때문인 것으로 생각된다 (Nam, 2005). 일반적으로 인삼 부위별 extract 수율은 주근 보다는 세근에서 높은 것으로 알려지고 있으나(Jang et al., 1987) 본시험에서는 가공삼의 종류별 각 부위별 extract 수율은 일정한 경향을 보이지 않았으며, 홍삼의 경우 오히려 세근의 extract 수율이 적은 것으로 조사되어 이점에 대해서는 재검토가 요망된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
인삼은 가공방법에 따라 어떻게 분류되는가?
인삼은 가공방법에 따라 수삼, 백삼, 태극삼 및 홍삼으로 분류되며, 백삼은 수삼을 햇볕, 열풍 또는 기타 방법으로 말린 것이며, 태극삼은 수삼을 물로 익혀 말린 것, 그리고 홍삼은 수삼을 증기 및 기타의 방법으로 쪄서 말린 것을 말한다. 수삼을 뜨거운 물이나 수증기 등으로 가열처리하면 성분변환이 일어나 수삼에 존재하지 않는 특유의 새로운 약효성분들이 생성되거나 함량의 변화가 일어난다 (Kitagawa et al.
종양전이억제, NO 분비와 혈관이완 및 뇌기능 개선에 효과가 있다고 알려진 홍삼의 특유 사포닌은 무엇인가?
, 1998; Joo et al., 2006) 등이 있다고 알려져 있는 ginsenoside Rg3의 증가가 가장 주목되었다. Lee et al.
인삼의 ginsenosides 중, PD계 사포닌과 PT계 사포닌의 중추신경계에 대한 약리작용은 무엇인가?
한편 인삼의 ginsenosides는 그 화학구조에 따라 크게 protopanaxadiol (PD)계 사포닌인 ginsenoside-Rb1, -Rb2, -Rc, -Rd, -Rg3 등과 protopanaxtriol(PT)계 사포닌인, G-Re, Rf, Rg1, Rg2, Rh1 등으로 구분된다. 중추신경계에 약리작용을 보면 PD계 사포닌은 진정작용을 나타내고 PT계 사포닌은 완만한 흥분작용을 나타내는 것으로 알려져 있고 (Nam 1996), PD/ PT비율은 인삼종 (species) 별로도 차이가 있다 (Ko et al., 1995).
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