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문제 정의
- 본 연구에서는 백삼과 홍삼 추출물의 말톨, 지방산 조성, 페놀성 화합물을 각각 분석․비교하여 각 추출물의 특징적 요인(characteristic factor)을 선정하고, 이를 이용하여 백삼과 홍삼추출물의 정성 판별 가능 여부를 판정하는데 그 목적이 있다.
- 본 연구에서는 출처를 알고 있는 국내산 백삼 추출물(4종), 홍삼 추출물(5종)과 흑삼 추출물(2종)과 중국산 인삼 추출물 (9종)의 말톨 정성, 지방산 조성비, 페놀성 화합물 함량을 분석하고, 이를 패턴 분석하여 특징적 요인을 정하고, 이를 통해 추출물의 정성 분석에 대한 가능성을 측정하였다.
제안 방법
- TLC를 이용하여 말톨을 정성 분석하였다. 본 실험에서 TLC를 이용한 말톨의 검출 한계는 약 200 ppm 정도로 나타났다.
- 본 연구에 사용된 인삼 추출물 중 기준 실험을 위해 사용된 백삼 추출물, 홍삼 추출물, 흑삼 추출물은 모두 국내산을 각각 4종, 5종과 2종 사용하였다. 그리고 비교 실험을 위해 백삼 추출물로 수입 신고되고 있는 중국산 인삼 추출물 9종을 사용하여 이들이 백삼 추출물인지 여부를 확인하였다.
- 말톨, 페놀성 화합물과 지방산 분석을 위한 전처리는 인삼 추출물 약 3 g을 증류수 70 ㎖에 용해하여 분액깔대기에 넣은 후 ethyl acetate 70 ㎖를 넣고 층분리하여 용매 가용성 분획을 얻었다. 그 후 ethyl acetate 용매는 감압 농축하여 완전히 제거하고 남은 용매 추출물을 분석 시료로 사용하였다.
- 말톨의 분석법은 Wee등(1998)의 방법을 약간 변형하여 사용하였다. 시료액과 말톨 표준액(10 ㎎/g) 각 1 ㎕ 씩을 TLC(Thin layer chromatography)용 silica gel 판(Merck, Darmstadt, Germany)에 점적한 다음 「톨루엔:에틸아세테이트:포름산(5:4:1) 혼합액」을 전개용매로 하여 약 10 ㎝ 전개한 다음 TLC 판을 풍건하였다. 여기에 발색시액(FeCl3 용액)을 고르게 뿌리고 110℃에서 5분간 건조한 후 시료액과 표준액의 Rf 값과 색상을 비교․분석하여 말톨의 함유 여부를 정성 확인하였다.
- 시료액과 말톨 표준액(10 ㎎/g) 각 1 ㎕ 씩을 TLC(Thin layer chromatography)용 silica gel 판(Merck, Darmstadt, Germany)에 점적한 다음 「톨루엔:에틸아세테이트:포름산(5:4:1) 혼합액」을 전개용매로 하여 약 10 ㎝ 전개한 다음 TLC 판을 풍건하였다. 여기에 발색시액(FeCl3 용액)을 고르게 뿌리고 110℃에서 5분간 건조한 후 시료액과 표준액의 Rf 값과 색상을 비교․분석하여 말톨의 함유 여부를 정성 확인하였다.
- 전처리 시료를 메탄올 5 ㎖에 용해하여 0.45 ㎛ syring filter로 여과한 후 페놀성 화합물 분석에 사용하였다. 페놀성 화합물 성분의 정량은 HPLC(1200 series, Agilent, Santa Clara, CA, USA)에 사용하여 ZORBAX Eclipse XDB-C18(4.
- 페놀성 화합물 성분의 정량은 HPLC(1200 series, Agilent, Santa Clara, CA, USA)에 사용하여 ZORBAX Eclipse XDB-C18(4.6×250 ㎜, 5-micro, Baltimore, MD, USA) column을 사용하여 1% acetic acid가 함유된 증류수(용매 A)와 0.5% acetic acid가 함유된 50% acetonitrile(용매 B)를 사용하여 gradient를 주어 페놀성 화합물을 용출 분석하였다.
- 이는 백삼과 홍삼 함량이 제품마다 다르기 때문에 생긴 결과라 추측된다. 페놀성 화합물의 함량을 조성비로 전환하여 인삼 추출물의 정성 분석에 사용하였다. 조성비의 형태와 수치는 Fig.
대상 데이터
- 본 연구에 사용된 인삼 추출물 중 기준 실험을 위해 사용된 백삼 추출물, 홍삼 추출물, 흑삼 추출물은 모두 국내산을 각각 4종, 5종과 2종 사용하였다. 그리고 비교 실험을 위해 백삼 추출물로 수입 신고되고 있는 중국산 인삼 추출물 9종을 사용하여 이들이 백삼 추출물인지 여부를 확인하였다.
- 실험에 사용된 인삼 추출물의 palmitic acid(Pal), linoleic acid(Lin)의 지방산 조성비와 이 두 지방산의 비율(Pal/Lin)은 Fig. 1과 같다. Choi 등(1985)은 인삼의 주요 지방산은 linoleic 외에 palmitic, oleic, linolenic acid이며, 홍삼은 백삼에 비해 그 제조 과정 중 불포화도가 높은 지방산의 감소가 상대적으로 적어 linoleic과 linoleic acid의 함량과 총 불포화 지방산의 함량이 높다고 보고하였다.
데이터처리
- 분석을 위해 GC(7890A, Agilent, Santa Clara, CA, USA)를 사용하였고, 분석 칼럼은 HP-INNOWAX (30 m×0.25 ㎜×0.25 ㎛, J&W Scientific, USA)을 사용하였다.
이론/모형
- 전처리 시료를 AOAC법 41.1.28(AOAC 2005)에 의해 메틸레이션화 시키고 gas chromatography(GC)법에 의해 지방산 조성을 분석하였다. 분석을 위해 GC(7890A, Agilent, Santa Clara, CA, USA)를 사용하였고, 분석 칼럼은 HP-INNOWAX (30 m×0.
성능/효과
- HPLC를 이용하여 인삼 추출물 중 페놀성 화합물을 분석한 결과, maltol, caffeic acid, syringic acid, p-coumaric acid, ferulic acid와 cinnamic acid의 존재를 확인할 수 있었다. 여러 인삼추출물을 분석한 결과, 총 페놀성 화합물의 함량이 20～140 ㎎/g으로 매우 넓은 범위에서 나타났다.
- TLC를 이용한 maltol의 분석에서 백삼 추출물은 모두 불검출, 홍삼․흑삼 추출물은 모두 검출되어 말톨의 검출 여부는 정성 분석을 위한 특징적 요인으로 볼 수 있었다.
- 페놀성 화합물의 경우 추출물 속에서 maltol, caffeic acid, syringic acid, p-coumaric acid, ferulic acid와 cinnamic acid의 존재를 확인 할 수 있었다. 백삼 추출물은 페놀성 화합물이 비슷한 비율로 존재하는 패턴을 보였지만, 홍삼 추출물은 말톨의 함량비가 크게 높았다. 페놀성 화합물 중 maltol과 cinnamic acid의 비율을 측정한 결과, 백삼 추출물에서는 5이하의 수치가 나온데 비해 홍삼․흑삼 추출물에서는 53～289의 수치를 보여 이 역시 정성 분석을 위한 특징적 요인으로 판단되었다.
- TLC를 이용하여 말톨을 정성 분석하였다. 본 실험에서 TLC를 이용한 말톨의 검출 한계는 약 200 ppm 정도로 나타났다. 실험에 사용된 국내산과 중국산 인삼 추출물의 말톨 검출 결과를 Table 2에 정리하였다.
- Choi 등(1985)은 인삼의 주요 지방산은 linoleic 외에 palmitic, oleic, linolenic acid이며, 홍삼은 백삼에 비해 그 제조 과정 중 불포화도가 높은 지방산의 감소가 상대적으로 적어 linoleic과 linoleic acid의 함량과 총 불포화 지방산의 함량이 높다고 보고하였다. 실험 결과, palmitic과 linoleic acid의 각 조성의 합은 모든 시료에서 80% 이상을 보였고, 이것은 이 두 지방산이 각 인삼 추출물의 주요 지방산인 것을 나타낸다. 백삼 추출물의 경우 palmitic과 linoleic의 조성은 각각 31.
- 실험에 사용된 국내산과 중국산 인삼 추출물의 말톨 검출 결과를 Table 2에 정리하였다. 실험 결과, 국내산 백삼 추출물에서는 모든 시료에서 말톨이 검출되지 않은데 비해 홍삼과 흑삼 추출물에서는 모두 검출되었다. Hwang 등(2006)은 백삼과 홍삼의 ethyl acetate 추출물에서 말톨이 각각 0.
- 실험 결과에 의해 선정된 Pal/Lin 비율과 maltol/cinnamic acid 비율과 같은 특징적 요인을 통해 인삼 추출물에 대한 정성 분석의 가능성을 확인할 수 있었다.
- HPLC를 이용하여 인삼 추출물 중 페놀성 화합물을 분석한 결과, maltol, caffeic acid, syringic acid, p-coumaric acid, ferulic acid와 cinnamic acid의 존재를 확인할 수 있었다. 여러 인삼추출물을 분석한 결과, 총 페놀성 화합물의 함량이 20～140 ㎎/g으로 매우 넓은 범위에서 나타났다. 이는 백삼과 홍삼 함량이 제품마다 다르기 때문에 생긴 결과라 추측된다.
- 하지만 나머지 7종에서는 말톨이 검출되지 않았다. 위의 결과를 통해 보았을 때, 말톨의 검출 여부가 백삼과 홍삼의 정성적 구별을 위한 특징적 요인(characteristic factor)이었다. TLC를 이용한 말톨 분석법은 매우 쉬운 방법이나 TLC 분석에 의한 말톨의 검출 여부만으로 백삼과 홍삼 추출물을 구분하는 것은 부족하다고 생각된다.
- 5%로 나타났고 그 값은 20% 이상으로 매우 컸다. 이런 결과를 통해 인삼 추출물 중 백삼과 홍삼 추출물을 구분함에 있어 특징적 요인(characteristic factor)으로 사용이 가능함을 알 수 있었다. 이상의 지방산 조성 결과를 토대로 중국산 인삼 추출물을 비교․분석해 본 결과, Pal/Lin의 퍼센트 비율이 52.
- 이런 결과를 통해 인삼 추출물 중 백삼과 홍삼 추출물을 구분함에 있어 특징적 요인(characteristic factor)으로 사용이 가능함을 알 수 있었다. 이상의 지방산 조성 결과를 토대로 중국산 인삼 추출물을 비교․분석해 본 결과, Pal/Lin의 퍼센트 비율이 52.3～66.5%의 범위에서 나타난 C1, C2, C3, C5, C8, C9 시료는 백삼 추출물로, 35.7과 39.7%의 값을 보인 C6, C7 시료는 홍삼 추출물로 생각되어졌다. 하지만 26.
- 지방산 조성의 경우 palmitic과 linoleic acid가 인삼 추출물의 주요 지방산이었고, palmitic은 백삼, linoleic 은 홍삼 추출물이 높게 나타났다. 이 두 지방산의 조성을 비교한 비율 (Pal/Lin)의 경우 백삼 추출물에서 56.
- 이는 TLC를 이용한 말톨 검출 실험 결과와 유사한 결과였다. 하지만 검출 실험에서 말톨이 검출되지 않았던 백삼 추출물 중 W1 시료의 경우 말톨의 함량비가 49.5%나 되어 말톨만으로 백삼과 홍삼을 구분하는 것은 문제가 있음을 확인할 수 있었다. 홍삼 추출물에서는 1% 내외의 조성비를 보이던 cinnamic acid 가 백삼 추출물의 경우에서는 6.
- 홍삼 추출물의 말톨과 백삼 추출물의 cinnamic acid와 maltol 의 조성비(maltol/cinnamic acid)를 계산한 결과(Table 3), 백삼 추출물의 경우 두 화합물의 비는 5 미만의 값을 나타낸데 비해 홍삼과 흑삼 추출물은 53～521의 수치를 보였다. 이 maltol cinnamic acid 비율 역시 인삼 추출물을 정성 분석하는 특징적 요인(characteristic factor)이다.
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