[논문]추출방법에 따른 홍삼추출액의 사포닌 조성과 품질특성

이강선; 남기열; 최재을

doi:10.7783/kjmcs.2013.21.4.276

추출방법에 따른 홍삼추출액의 사포닌 조성과 품질특성
Ginsenoside Composition and Quality Characteristics of Red Ginseng Extracts prepared with Different Extracting Methods 원문보기

韓國藥用作物學會誌 = Korean journal of medicinal crop science, v.21 no.4, 2013년, pp.276 - 281

이강선 (충남대학교 식물자원학과) , 남기열 (충남대학교 식물자원학과) , 최재을 (충남대학교 식물자원학과)

Abstract ▼ AI-Helper

This study was conducted to compare the contents of ginsenoside according the water extract conditions of red ginseng. In method A, red ginseng extract was prepared at $75^{\circ}C$ for 18 hours by 1 time extraction, and method B, the preparation was done at $85^{\circ}C$ for 18 hours by 1 time extraction. In method C, the primary extract prepared at $75^{\circ}C$ for 9 hours was blended with the secondary extract prepared by re-extracting the red ginseng residue obtained after the primary extraction, at $85^{\circ}C$ for 9 hours. Method D was the same procedure as method C but the extraction temperature for the primary extraction was $85^{\circ}C$ and that for the secondary extraction was $95^{\circ}C$. The contents of total and $Rb_1$, $Rg_1$ and $Rg_3$ ginsenoside were highest in Method C. The content of prosapogenin (ginsenoside $Rg_2$, $Rg_3$, $Rb_1$ and $Rb_2$) was highest in Method B. There was no consistent tendency in Brix, pH, Hue value and absorbance among extraction methods.

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

모든 시료는 3회 반복 측정하였다. Brix 측정은 digital refractometer (GMK-701AC, G-won, Korea), pH는 pH meter (Model 720P, ISTEK, Korea)를 사용하여 3회 측정하였다.
HPLC 분석은 UV Detector가 부착된 HPLC (NS-4000, FUTECS Co., Korea)로 분석하였다. Ginsenoside 표준물질은 Fleton Natural Products Co.
0 ㎖/min, Column temperature는 35℃에서 실시하였다. HPLC 분석조건은 acetonitrile 20% (0분), 20% (10분), 29% (39분), 41% (67분), 47% (70분), 71% (90분), 71% (95분), 20% (95분), 20% (115분)로 실시하였다.
Method C는 주근과 세근을 7 : 3 비율로 1 ㎏을 정량한 홍삼에 10배액 (10 L)의 물을 추출기에 넣고 75℃에서 9시간 동안 1차 추출한 후 추출액을 따로 모아두고, 1차 추출한 홍삼박에 다시 10 L의 물을 첨가하여 85℃에서 9시간 동안 2차 추출한 다음 1차와 2차 추출액을 혼합하였다. Method C와 동일하게 준비한 홍삼과 10배액 (10 L)의 물을 추출기에 넣고 85℃에서 9시간 동안 1차 추출한 후 추출액을 따로 모아두고, 1차 추출한 홍삼박에 다시 10 L의 물을 첨가하여 95℃에서 9시간 동안 2차 추출하여 혼합하였다 (Method D).
홍삼추출액의 흡광도는 분광광도계 (DU 730; Beckman Culter, USA)를 이용하여 490 ㎚에서 3회 측정하였다. 모든 시료는 3회 반복 측정하였다. Brix 측정은 digital refractometer (GMK-701AC, G-won, Korea), pH는 pH meter (Model 720P, ISTEK, Korea)를 사용하여 3회 측정하였다.
색도측정은 색차계 (Colorimeter, JC801, Color Techno Co., Japan)를 이용하여 L (명도), a (적색도), b (황색도)를 측정하였다.
이상과 같이 Han et al. (2010)과 Li et al. (2009)의 선행연구를 고려하여 본 연구는 prosapogenin화가 급증하는 9시간을 기준하였고, 1차 추출에서는 prosapogenin화의 급증을 피하고 기능성 지표 성분인 진세노사이드 Rb₁과 Rg₁ 함량을 높이기 위하여 75℃에서 9시간 추출하고, 2차 추출에서는 맛과 색택을 개선할 목적으로 85℃와 95℃에서 9시간 추출한 후 혼합하여 비교하였다.
홍삼 추출액의 전처리를 위해 채취한 추출액 (200 ㎖)에서 1 ㎖을 취하여 0.45 ㎛, 17 ㎜ PVDF Syringe Filter (Futecs)로 여과하여 사용하였다.
홍삼의 주근은 0.5 ~ 0.8 ㎝, 세근은 2 ㎝ 내외로 잘라 주근과 세근을 7 : 3 비율로 1 ㎏을 정량하여 면 주머니에 넣은 다음 20배액 (20 L)의 물과 함께 추출기에 넣고 75℃에서 18시간 추출하는 방법 (Method A), 85℃에서 18시간 추출하는 방법 (Method B)으로 홍삼액을 제조하였다 (Fig. 1).
홍삼추출액의 흡광도는 분광광도계 (DU 730; Beckman Culter, USA)를 이용하여 490 ㎚에서 3회 측정하였다. 모든 시료는 3회 반복 측정하였다.

대상 데이터

Ginsenoside 표준물질은 Fleton Natural Products Co., Ltd (China)에서 구입하여 사용하였고, Column은 Bischoff C18 ace-ESP (250 × 4.6 ㎜, 4 ㎛, Bischoff Co., Germany)을 사용하였으며, UV wavelength는 203 ㎚, flow rate는 1.0 ㎖/min, Column temperature는 35℃에서 실시하였다.
본 연구에 사용한 홍삼은 5년 근 원료수삼을 세척하여 사판에 배열한 후 증숙 (97℃, 3시간) → 1차 건조 (60 ± 5℃) → 2차 건조 (50 ± 5℃) → 일광 건조하여 제조한 것을 우신산업 (주)에서 구매하여 사용하였다.
분석용 시료는 검정시간별로 200 ㎖씩 추출액을 채취하였다. 추출기는 용남산업 (주)에서 제조한 50 L용 추출기를 사용하였다.
분석용 시료는 검정시간별로 200 ㎖씩 추출액을 채취하였다. 추출기는 용남산업 (주)에서 제조한 50 L용 추출기를 사용하였다.

성능/효과

1차로 75℃에서 9시간 추출한 홍삼액을 회수하고 홍삼박을 85℃에서 9시간 2차 추출한 다음에 혼합하여 홍삼액을 제조한 Method C의 추출액은 98.1 ㎎/100 ㎖로 75℃에서 18시간 추출한 Method A 보다 25.1% 증가하였다. 그리고 1차로 85℃에서 9시간 추출한 홍삼액을 회수하고 홍삼박을 95℃에서 9시간 2차 추출한 다음에 혼합하여 홍삼액을 제조한 Method D의 추출액은 96.
85℃에서 추출한 경우 12시간까지는 진세노사이드가 모두 증가하였고, 18시간 추출액에서는 진세노사이드 Rd, Rf, Rg₂, Rg₃, Rh₁ 및 Rh₂의 함량이 증가하였으나 진세노사이드 Rb₁, Rb₃, Re 및 Rg₁ 등이 크게 감소하여 총 진세노사이드의 함량은 12시간 추출액보다 감소하였다. 2회 추출한 혼합 추출액은 1회 추출한 추출액보다 진세노사이드 Rg₃를 제외한 모든 진세노사이드의 함량이 높게 나타났다. Method D는 Method C보다 진세노사이드 Rb₂, Rd, Rg₂, Rg₃ 및 Rh₁의 함량은 증가하였으나 진세노사이드 Rb₁, Rb₃, Rc, Re, Rf, Rg₁ 및 Rh₂ 함량은 감소하였다.
그러나 진세노사이드 Re는 12시간 추출액에서 가장 높은 함량을 보였다. 85℃에서 추출한 경우 12시간까지는 진세노사이드가 모두 증가하였고, 18시간 추출액에서는 진세노사이드 Rd, Rf, Rg₂, Rg₃, Rh₁ 및 Rh₂의 함량이 증가하였으나 진세노사이드 Rb₁, Rb₃, Re 및 Rg₁ 등이 크게 감소하여 총 진세노사이드의 함량은 12시간 추출액보다 감소하였다. 2회 추출한 혼합 추출액은 1회 추출한 추출액보다 진세노사이드 Rg₃를 제외한 모든 진세노사이드의 함량이 높게 나타났다.
추출방법에 따른 홍삼 물 추출액의 총 진세노사이드 (Total ginsenosides)함량과 개별 진세노사이드의 조성은 Table 1과 같다. Method A로 추출한 홍삼추출액의 총 진세노사이드 함량은 추출시간이 길어질수록 증가하여 18시간 추출한 경우 78.4 ㎎/100 ㎖로 최고 함량을 나타냈다. Method B의 경우에는 85℃에서 12시간 추출한 홍삼액의 진세노사이드 함량이 79.
2회 추출한 혼합 추출액은 1회 추출한 추출액보다 진세노사이드 Rg₃를 제외한 모든 진세노사이드의 함량이 높게 나타났다. Method D는 Method C보다 진세노사이드 Rb₂, Rd, Rg₂, Rg₃ 및 Rh₁의 함량은 증가하였으나 진세노사이드 Rb₁, Rb₃, Rc, Re, Rf, Rg₁ 및 Rh₂ 함량은 감소하였다. Rg₃의 경우에는 75℃과 85℃에서 추출시간이 길어질수록 그 함량이 증가하는 경향을 보였으며, 이러한 결과는 선행연구에서도 보고된 바 있다 (Lee et al.
PD/PT비의 경우 추출 온도 및 시간에 관계없이 PD계 사포닌이 PT계 사포닌보다 많았는데, 모두 추출시간에 따라 증가 하는 경향이었다. Yang et al.
1% 증가하였다. 그리고 1차로 85℃에서 9시간 추출한 홍삼액을 회수하고 홍삼박을 95℃에서 9시간 2차 추출한 다음에 혼합하여 홍삼액을 제조한 Method D의 추출액은 96.7 ㎎/100 ㎖ 로 Method A의 추출액보다 23.4% 증가하였다 (Fig. 2).
이상과 같이 Brix는 Method D에서 3.10로 가장 높았으며, 흡광도는 Method B에서 1.65, pH는 Method A에서 5.21로 가장 높았다.
이상에서와 같은 결과는 홍삼추출에 있어 총 사포닌 함량 및 홍삼/제품의 지표성분인 진세노사이드 Rb₁, Rg₁ 및 Rg₃ 함량의 합을 기준으로 볼 때 Method C와 같이 75℃에서 9시간 추출하고 1차 추출한 홍삼박을 85℃에서 9시간 동안 2차 추출하고 혼합하여 제조하는 것이 효과적이라고 사료된다. 한편, 항암 및 암전이 억제활성에 효과적인 prosapogenin 성분을 목적으로 한다면 Method B로 추출하는 것이 적합하다고 판단된다.
이상의 결과를 종합하면 홍삼 추출액의 맛을 중시할 경우 당도가 높은 Method D로 추출한 추출액이 유리할 것이고 건강을 중시할 경우 Method C로 추출한 추출액이 좋다고 생각 된다.
이와 같이 추출 온도의 차이를 두어 2회 추출한 홍삼액의 총 진세노사이드의 함량은 75℃나 85℃에서 1회 추출한 경우보다 높은 함량을 나타냈다.
진세노사이드 Rb₁, Rb₂, Rb₃, Rc, Rd, Rf, Rg₁, Rg₂, Rg₃ 및 Rh₁의 함량은 75℃에서 18시간까지 추출 시간이 길어짐에 따라 증가하였다. 그러나 진세노사이드 Re는 12시간 추출액에서 가장 높은 함량을 보였다.
3과 같다. 진세노사이드 Rb₁, Rg₁ 및 Rg₃의 합은 Method C와 D 추출액에서 각각 41.9 ㎎/100 ㎖, 40.6 ㎎/100 ㎖로 Method A와 B의 추출액보다 약 24% 증가하였다. 또한, 기능성별 일일섭취량을 보면 면역력 증진 및 피로개선에는 일일섭취량으로 3 ~ 80 ㎎으로 되어있고, 혈소판 응집 억제를 통한 혈행 개선, 기억력 개선 및 항산화 활성에 도움이 되는 일일섭취량 기준은 2.
홍삼의 특유성분인 prosapogenin (진세노사이드 Rg₂, Rg₃, Rh₁ 및 Rh₂)의 총량은 Method A, B에서 추출시간이 길어질수록 그 함량도 증가하였으며, 18시간 추출하였을 때 각각 10.6 ㎎/100 ㎖, 16.8 ㎎/100 ㎖이었다. 이러한 결과는 75℃와 85℃에서 추출시간이 길어짐에 따라 증가한다는 선행 연구결과와 일치하였으며, 95℃에서는 6시간 이후에는 급감하는 것으로 보고 된 바 있다 (Li et al.

후속연구

본 연구에서는 최고의 진세노사이드 함량을 얻기 위하여 9시간을 기준으로 진세노사이드의 변화가 적은 온도에서 추출하였으나 특수한 진세노사이드의 함량을 높이기 위해서는 추출온도와 추출시간을 더욱 세분화하여 연구 할 필요성이 있을 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	홍삼 제품은 어떤 형태로 제조 되는가?	홍삼 제품은 농축액, 파우치, 분말, 캡슐, 타블렛, 절편 등의 형태로 제조되어 유통되고 있으며 (Park et al., 2007), 그 중에서 홍삼 추출액 (파우치)의 제조는 시설과 제조방법이 간단하고 다양한 형태의 홍삼원료를 사용할 수 있는 특징이 있다.
	진세노사이드의 효능은?	인삼의 주요 기능성 물질 중의 하나인 진세노사이드 (ginsenoside)는 실험적/임상적 연구를 통해 항암 (Kim et al., 2004), 혈압 강하 (Kang and Kim, 1992), 항산화 작용 (Bae and Kim, 1998), 항당뇨 활성 (Yokozawa et al., 1985), 뇌혈류 증진 (Jeong et al., 2006), 기억력 증진 (Lee et al., 2008a) 등 다양한 약리 효능이 밝혀지고 있다.
	prosapogenine은 어떤 과정을 통해 생성 되는가?	홍삼을 가열하여 추출하면 암예방, 암세포 생장억제, 항혈전 등의 효과가 있는 prosapogenine (진세노사이드 Rg2, Rg3, Rh1 및 Rh2)으로 변화한다. 이러한 성분은 사포닌 배당체가 유기산에 의한 산 가수분해 반응으로 생성되며 (Kim et al., 1998), 홍삼뿐만 아니라 백삼 (Han et al., 2009a)과 수삼 (Han et al., 2009b)을 가열 추출하는 과정에서도 생성된다. 또한 유산균을 이용한 인삼의 발효과정을 통해서도 생성된다 (Choi et al., 2012).

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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