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최적 분석조건에 의한 강황으로부터 Curcuminoids의 고체상추출(SPE)
Solid Phase Extraction(SPE) of Curcuminoids from Turmeric by Optimization Analytical Condition 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.13 no.10, 2012년, pp.4927 - 4935  

이광진 (한국한의학연구원 한의신약연구그룹) ,  마진열 (한국한의학연구원 한의신약연구그룹) ,  김영준 (청운대학교 화장품과학과) ,  김영식 (강원대학교 화학공학과)

초록
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강황은 다양한 약리활성을 가진 약초이다. 강황에 포함된 curcumin, demethoxycurcumin(DMC)과 bisdemethoxycurcumin(BDMC)을 침적과 초음파방법을 이용하여 추출하였다. 그리고 고체상추출(SPE)을 사용하여 추출효율을 확인 하였다. 추출액은 3가지 상업용 $C_{18}$ 역상 고성능 액체 크로마토그래피에 의해 이동상으로 물과 아세토나이트릴을 사용하여 일정용매법으로 동시분리 분석을 하였다. 유속은 1.0mL/min, 주입부피는 $10{\mu}L$, 컬럼오븐 온도 $40^{\circ}C$, 파장 425nm에서 수행되었다. 실험결과, RS tech column을 사용하고 물과 아세토나이트릴의 조성비가 (50 : 50vol%)일 때 최적 조건을 얻을 수 있었다. 용매조성(물과 메탄올)에 따른 추출 수율에의 영향을 살펴본 결과 100% 메탄올에서 curcuminoids(추출시간 4h)가 가장 많이 추출되었고, 수용성 메탄올 조성보다 함량이 높았다. 100% 물에 의해, 고체상추출은 curcuminoids의 추출함량(mAU${\times}$mim)이 침적과 초음파방법보다 24.5와 14.3배 높았다. 이상의 결과는 제약 및 기능성 소재로서의 응용 가능성을 나타내었다.

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Turmeric is a medicinal herb with various pharmacological activities. Curcumin, demethoxycurcumin(DMC) and bisdemethoxycurcumin(BDMC) were extracted from turmeric by dipping and ultrasonic wave method. And extraction efficiency was identified using solid phase extraction(SPE). The extracted sample w...

주제어

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문제 정의

  • 컬럼으로부터 cur- cumin(# 1), DMC(# 2) 및 BDMC(# 3)의 추출효율의 증가와 동시분리·분석조건을 비교 평가하여 최적 조건을 제시하였다. 또한 추출효율이 낮은 100% 물 추출을 고체상추출(SPE)에 적용하여 효율적인 활성소재 확보를 위한 선택적추출 가능성을 검토하고 curcuminoids의 활용가능성을 RP-HPLC를 이용하여 추출량을 실험적으로 구하여 알아보고자 하였다.
  • 본 연구에서는 생약재로 널리 이용되고 식품소재로 잘알려진 강황으로부터 침적 및 초음파방법을 적용한 3가지 C18 컬럼으로부터 cur- cumin(# 1), DMC(# 2) 및 BDMC(# 3)의 추출효율의 증가와 동시분리·분석조건을 비교 평가하여 최적 조건을 제시하였다. 또한 추출효율이 낮은 100% 물 추출을 고체상추출(SPE)에 적용하여 효율적인 활성소재 확보를 위한 선택적추출 가능성을 검토하고 curcuminoids의 활용가능성을 RP-HPLC를 이용하여 추출량을 실험적으로 구하여 알아보고자 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
카레의 주원료로 향신료 성분은? 따라서 고효율 고부가 가치를 창출 하는 기능성식품, 의약품 및 기능성 소재의 개발은 기술적 조절이 가능토록 요구되어진다. 이러한 생약재로 널리 이용되고, 식품첨가물로 잘 알려진 강황(Curcuma longa 이하 turmeric)은 카레의 주원료인 향신료 성분이며[2], 아시아 국가에서 넓게 재배되고, 전통적으로 염증치료에 탁월하며, 항산화작용, 항돌연변이성, 간 해독, 항암 및 혈소판 응집억제 등이 보고되고 있다[1-3]. 특히 curcuminoids의 curcumi(MW=368), demethoxycurcumin (DMC, MW=338) 및 bisdemethoxycurcumin(BDMC, MW=308)이 주된 생리활성 물질로 보고되었다[4,5].
강황은 어떤 효능이 있는가? 따라서 고효율 고부가 가치를 창출 하는 기능성식품, 의약품 및 기능성 소재의 개발은 기술적 조절이 가능토록 요구되어진다. 이러한 생약재로 널리 이용되고, 식품첨가물로 잘 알려진 강황(Curcuma longa 이하 turmeric)은 카레의 주원료인 향신료 성분이며[2], 아시아 국가에서 넓게 재배되고, 전통적으로 염증치료에 탁월하며, 항산화작용, 항돌연변이성, 간 해독, 항암 및 혈소판 응집억제 등이 보고되고 있다[1-3]. 특히 curcuminoids의 curcumi(MW=368), demethoxycurcumin (DMC, MW=338) 및 bisdemethoxycurcumin(BDMC, MW=308)이 주된 생리활성 물질로 보고되었다[4,5].
고체상추출법은 용매추출 법의 어떤 문제를 해결하기 위한 것인가? 뿐만 아니라 강황은 생리활성 및 저해기작에 관한 연구는 많이 보고되었으나[8,9], 생리활성물질 추출분야의 산업적 응용을 위한 초임계, 초음파, 초고압 및 마이크로웨이브 등의 물리적 가공법을 이용한 물질 특성을 비교한 연구는 미흡한 실정이다[2,10]. 따라서 유용성분을 효율적으로 얻기 위한 추출방법으로는 전형적인 용매추출법이 알려져 있지만, 이것은 여러 단계의 조작이 요구되고 시료의 손실, 사용되는 다량의 용매자체의 불순물에 의한 오염 및 독성등의 문제점들을 가지고 있다[11]. 이들 문제점을 해결하기 위하여 조작이 간편하며, 자동화가 가능한 고체상추출법(SPE)이 잘 알려져 있어 분리 및 정제를 통해 고순도의 물질을 신속하고 쉽게 추출하는 용매 추출법을 대체하고 있다[12-14].
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참고문헌 (20)

  1. W. S. Kang, J. H. Kim, E. J. Park, and K. R. Yoon, "Antioxidative Property of Turmeric (Curcumae Rhizoma) Ethanol Extract" KOREAN J. FOOD SCI.TECHNOL, Vol. 30, No. 2, pp. 266-271, 1998. 

  2. S. H. Jung, K. S. Chang, and K. H. Ko, "Physiological Activity/Nutrition : Physiological Effects of Curcumin Extracted by Supercritical Fluid from Turmeric (Curcuma longa L.)", KOREAN J. FOOD SCI.TECHNOL, Vol. 36, No. 2, pp. 317- 320, 2004. 

  3. M. Cousins, J. Adelberg, F. Chen, and J. Rieck, "Antioxidant capacity of fresh and dried rhizomes from four clones of tumeric (Curcuma longa L.) grown in vitro," Industrial Crops and Products, Vol. 25, No. 2, pp. 129-135, 2007. 

  4. S. Pandit, H. J. Kim, J. E. Kim, and J. G. Jeon, Food Chemistry, "Separation of an effective fraction from tumeric against Streptococcus mutans biofilms by the comparison of curcuminoid content and anti-acidogenic activity", Vol. 126, No. 4, pp. 1565-1570, 2011. 

  5. R. Li, C. Xiang, M. Ye, H. F. Li, X. Zhang, and D. A. Guo, "Quantitative and qualitative analysis of curcuminoids in herbal medicines derived from Curcuma species." Food Chemistry, Vol. 126, No. 4, pp. 1890-1895, 2011. 

  6. C. H. Jin, J. W. Lee, and K. H. Row, "Optimum condition of Mobile Phase Composition for Purine Compounds by HCI Program", J. Korean Ind. Eng. Chem., Vol 17, No. 3, pp. 317-320, 2006. 

  7. K. H. Row, "Separation of Two Components in the case of Large Difference in Concentration by Chromatographgy.", J. Korean Ind. Eng.Chem., Vol 6, No. 2, pp. 193-199, 1995. 

  8. S. W. Oh, J. Y. Cha, J. E. Jung, B. C. Chang, H. J. Kwon, B. R. Lee, and D. Y. Kim, "Curcumin attenuates allergic airway inflammation and hyper-responsiveness in mice through NF-kB inhibition", J. Ethnopharma., Vol. 136, No. 3, pp. 414-421, 2011. 

  9. G. Singh, I. P. S. Kapoor, P. Singh, C. S. Heluani, M. P. Lampasona, and C. A. N. Catalan, "Comparative study of chemical composition and anti-oxidant activity of fresh and dry rhizomes of tumeric (Curcuma longa Linn.)", Food and Chemical Toxicology, Vol. 48, No. 4, pp. 1026-1031, 2010. 

  10. P. Y. Zhan, X. H. Zeng, H. M. Zhang, and H. H. Li, "High-efficient column chromatographic extraction of curcumin from Curcuma longa." Food Chemistry, Vol. 129, No. 2, pp. 700-703, 2011. 

  11. P. S. Wakte, B. S. Sachin, A. A. Patil, D. M. Mohato, T. H. Band, and D. B. Shinde, Separ. Purifi. Technology, "Optimization of microwave, ultra sonic and supercritical carbon dioxide assisted extraction techniques for curcumin from Curcuma longa." Vol. 79, No. 1, pp. 50-55, 2011. 

  12. X. Sun, C. Gao, W. Cao, X. Yang, and E. Wang, "Capillary electrophoresis with amperometric detection of curcumin in chinese herbal medicine pretreated by solid-phase extraction", J. Chromatography A, Vol. 962, No. 1-2, pp. 117-125, 2002. 

  13. B. Liu, H. Yan, F. Qiao, and Y. Geng, "Determination of clenbuterol in porcine tissues using solid-phase extraction combined with ultrasound-assisted dispersive liquid-liquid microextraction and HPLC-UV detection" J. Chromatography B, Vol. 879, No. 1, pp. 90-94, 2011. 

  14. M. Tian, H. Yan, and K. H. Row, "Solid-phase extraction of tanshinones from Salvia Miltiorrhiza Bunge using ionic liquid-modified silica sorbents" J. Chromatography B, Vol 877, No..8-9, pp. 738-742, 2009. 

  15. D. Y. Choi, J. Zheng, and K. H. Row, "Characteristics of Extraction of Daidzein and Genistein in Soybean Using Sub/Supercritical Fluids.", J. Korean Ind. Eng. Chem., Vol. 16, No. 5, pp. 609-613, 2005. 

  16. K. K. Chang, K. H. Row, and S. T. Chung, "Separation of Taxol from Taxanes by NP-HPLC", J. Korean Ind. Eng. Chem., Vol 8, No. 2, pp. 286-291, 1997. 

  17. M. Alexei, G. Christian, and D. Bertrand, "Ultrasonic cavitation in thin liquid layers", Ultrasonics Sonochemistry, Vol. 12, No. 6, pp. 415-422, 2005. 

  18. Y. S. Kim and K. J. Lee, Korean Chem. Eng.Resear., "Extraction of Genistein and Formononetin from Sophoraflavescens Aiton using Ultrasonic wave" Vol 47, No. 2, pp. 258-261, 2009. 

  19. S. Gilda, M. Kanitkar, R. Bhonde, and A. Paradkar, "Activity of water-soluble turmeric extract using hydrophilic excipients", LWT-Food Sci. Techn., Vol. 43, No. 1, pp. 59-66, 2010. 

  20. J. H. Lee and M. G. Choung, "Determination of curcuminoid colouring principles in commercial foods by HPLC", Food Chemistry, Vol. 124, No. 3, pp. 1217-1222, 2011. 

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