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문제 정의
- 진생베리로부터 물이나 주정을 용매로 추출한 추출물의 사포닌 조성에 관한 연구[9,11]는 있지만, 진생베리로부터 진세노사이드의 최적 추출 공정 수립에 대한 연구는 거의 없다. 따라서 본 연구는 진생베리 추출조건에 따른 주요 진세노사이드인 Re, Rg1, Rd 및 총 진세노사이드 함량을 분석하여 최적 추출 조건을 확립하고자 연구를 수행 하였다.
제안 방법
- 본 실험은 정제수와 주정의 함량 비를 달리할 때 진생베리 추출물로부터 총 조 진세노사이드 및 구성성분 중에서 진세노사이드 Re, Rg1, Rd들의 함량의 변화를 분석하였다[Fig. 1]. 조 진세노사이드 추출함량은 주정의 비율이 증가함에 따라서 증가하였다.
- 농축액 5 g을 삼각플라스크에 넣고 100 ㎖의 수포화 부탄올을 가하여 80℃ 항온수조에서 1시간씩 3회 추출 후 추출물을 50 ㎖의 증류수로 2회 세척하였다. 지질 등 불순물 제거를 위해서 추출액에 에테르를 50 ㎖ 가하여 45℃ 항온수조에서 30분간 환류 냉각 후 추출액의 농축은 2.4.에서 서술된 방법으로 수행하였다.
- 진생베리 추출물 제조는 건조 진생베리 분말 10 g를 부직포에 담아 250 mL 추출용 둥근 플라스크에 넣고 150 mL 정제수를 넣어 내용물이 완전히 잠기게 한 후에 플라스크를 8℃ 냉각 순환 수조에서 환류 추출하였다.
- 진생베리로부터 진세노사이드 Re를 포함한 진세노사이드 추출은 최적 용매 비율(70% alcohol)과 최적 온도(80℃)와 최적 시간(4시간)에서 수행되었다. 진생베리 추출물로부터 TLC를 이용하여 진세노사이드를 분리하였고, 분리된 진세노사이드들 중에서 많은 양을 차지하는 Re, Rd, Rf, Rb1, Rc에 대하여 정량분석 한 결과 [Fig.
- 진생베리로부터 진세노사이드를 추출하기 위한 최적 공정을 개발하기 위하여 용매인 주정과 정제수의 비율(20, 50, 70 및 100%), 추출온도(50, 60, 70, 80 및 90℃), 추출시간 (2, 3, 4, 5, 및 6시간), 추출횟수(1, 2, 3, 4 및 5회)별로 진세노사이드 Re, Rg1, Rd 및 조 진세노사이드의 함량을 분석하였다. 진세노사이드 Re 함량은 주정의 함량이 높을수록 추출효과가 높았지만 공정상 70%가 적절한 것으로 하였고, 추출 온도가 80℃에서 최고치인 14.
- 진세노사이드 정량은 Digital densitometry인 Scion image program(Scion Image, Scion Corp., Maryland, USA)을 이용하여 분석하였다.
- 진세노사이드 Re를 포함한 진세노사이드 추출은 최적 용매 비율(70% alcohol)과 최적 온도(80℃)에서 수행되었다. 최적 추출 횟수를 알아보기 위해서 추출 횟수를 1, 2, 3, 4 및 5회 수행하였다. 진세노사이드 추출양은 추출 횟수가 늘어날수록 29.
- 최적 추출시간을 알아보기 위해 진세노사이드 Re를 포함한 진세노사이드 추출을 위한 최적 용매 비율(70% alcohol)과 최적 온도 조건(80℃)에서 추출 시간을 2시간-6시간 범위에서 수행하였다. 진세노사이드 추출양은 추출 시간이 초기 2시간-3시간 범위에서 28.
- 추출온도에 따른 진세노사이드 추출은 추출온도를 50℃, 60℃, 70℃, 80℃ 및 90℃ 로 하였고, 추출용매는 70% 주정, 추출시간은 3시간으로 하였다. 추출시간에 따른 진세노사이드 추출은 추출시간을 2시간, 3시간, 4시간, 5시간 및 6시간으로 각각 추출하였고, 추출온도는 80℃, 추출용매는 70% 주정으로 하였다. 추출횟수에 따른 진세노사이드 추출은 추출횟수를 1회, 2회, 3회, 4회 및 5회 각각 수행을 하였고, 추출용매 조성은 70% 주정, 추출온도는 80℃, 추출시간은 3시간으로 하였다.
- 추출용매에 따른 진세노이드 추출은 주정 함량을 20%, 50%, 70% 및 100%(v/v)로 하였고, 추출온도는 80℃, 추출시간은 3시간으로 하였다. 추출온도에 따른 진세노사이드 추출은 추출온도를 50℃, 60℃, 70℃, 80℃ 및 90℃ 로 하였고, 추출용매는 70% 주정, 추출시간은 3시간으로 하였다. 추출시간에 따른 진세노사이드 추출은 추출시간을 2시간, 3시간, 4시간, 5시간 및 6시간으로 각각 추출하였고, 추출온도는 80℃, 추출용매는 70% 주정으로 하였다.
- 추출용매에 따른 진세노이드 추출은 주정 함량을 20%, 50%, 70% 및 100%(v/v)로 하였고, 추출온도는 80℃, 추출시간은 3시간으로 하였다. 추출온도에 따른 진세노사이드 추출은 추출온도를 50℃, 60℃, 70℃, 80℃ 및 90℃ 로 하였고, 추출용매는 70% 주정, 추출시간은 3시간으로 하였다.
- 추출시간에 따른 진세노사이드 추출은 추출시간을 2시간, 3시간, 4시간, 5시간 및 6시간으로 각각 추출하였고, 추출온도는 80℃, 추출용매는 70% 주정으로 하였다. 추출횟수에 따른 진세노사이드 추출은 추출횟수를 1회, 2회, 3회, 4회 및 5회 각각 수행을 하였고, 추출용매 조성은 70% 주정, 추출온도는 80℃, 추출시간은 3시간으로 하였다.
대상 데이터
- 표준 진세노사 이드 Re, Rd 및 Rg1들은 Chromadex사 (Santa Anna, USA)에서 구입 하여 사용하였다. TLC 플레이트(Silica gel 60F 254 Aluminium sheets)는 Merk(Seoul, Korea)로부터 구입 하였다.
- 본 연구에 사용된 진생베리는 씨가 제거된 슬러지 형태로 백년 에프엔지 사 (Geunsan, Chungnam, Korea)로부터 공급이 되었다. 진생베리 슬러지는 씨를 제거하기 위하여 첨가된 정세수가 약 20%(v/w) 이상 포함 되었다.
- 냉동 진생베리 슬러지 일정량을 트레이에 담아 55℃에서 12시간 이상 건조하여 항량을 유지할 때 까지 건조하였다. 진생베리의 수분함량은 약 10%가 되도록 건조한 후에 분쇄기(Samsung, Daegu, Korea)를 이용하여 분쇄된 파우더를 실험에 사용하였다.
- 실험 전까지 냉동(-19℃)보관하였다. 표준 진세노사 이드 Re, Rd 및 Rg1들은 Chromadex사 (Santa Anna, USA)에서 구입 하여 사용하였다. TLC 플레이트(Silica gel 60F 254 Aluminium sheets)는 Merk(Seoul, Korea)로부터 구입 하였다.
이론/모형
- 조 진세노사이드 함량분석은 수포화 부탄올 추출방법을 이용하였다. 농축액 5 g을 삼각플라스크에 넣고 100 ㎖의 수포화 부탄올을 가하여 80℃ 항온수조에서 1시간씩 3회 추출 후 추출물을 50 ㎖의 증류수로 2회 세척하였다.
- 진세노사이드를 분리 및 정량하기 위해서 TLC-densitometry법을 이용하였다[23]. TLC Plate는 100˚C에서 5분 건조 (Dry oven)시킨 후 사용하였다.
성능/효과
- 진세노사이드 Rd의 함량은 주정함량이 증가함에도 다소 변화가 없는 것으로 나타났다. 따라서 본 실험에서 진생베리로부터 진세노사이드 추출을 위한 최적 복합 용매 비율은 주정 70%와 정제수 30%가 적절한 것으로 나타났다.
- 23 mg/g의 소량이 남아있었고 5회 추출할 때에는 존재하지 않았다. 따라서 진생베리 진세노사이드 추출을 위한 최적 추출 횟수는 2회로 결정되었다.
- 80 mg/g으로 서서히 감소하였다. 따라서 진생베리를 70% 주정으로 80℃에서 추출 시 추출 4시간 이후부터 진세노사이드의 함량이 감소하였기 때문에 진생베리 진세노사이드 추출을 위한 최적 추출 시간은 4시간이 적절 한 것으로 판단되었다.
- 또한 인삼과 홍삼 추출물의 진세노사이드 분포에 관한 연구에서 진세노사이드 Rb1은 인삼 추출물에서 0.75 mg/g 검출되었고, 홍삼 추출물에서는 3.81 mg/g 검출되었다. 진세노사이드 Rg1은 인삼 추출물에서 0.
- 09 mg/g 를 나타내었으며, 추출 시간은 증가함에 따라 Re의 함량은 서서히 감소하였고, Rg1, Rd 함량은 4시간에서 가장 높게 나타났다. 또한 추출 횟수가 증가할수록 Re의 함량이 감소하는 것이 보였고, Re의 함량은 4회 추출 했을 때 0.78 mg/g 의 함량이 나타났다. 추출횟수에서는 1회 추출에서 전체의 진세노사이드의 약 78%를 수득하였고 2회 추출까지 포함하면 전체의 진세노사이드의 약 95% 이상 수득할 수 있었다.
- 추출횟수에서는 1회 추출에서 전체의 진세노사이드의 약 78%를 수득하였고 2회 추출까지 포함하면 전체의 진세노사이드의 약 95% 이상 수득할 수 있었다. 이상의 결과로부터 최적추출 조건은 주정과 정제수의 비율은 70%, 추출온도는 80℃, 추출 시간은 4시간, 추출 횟수는 2회로 결정되었다. 최적 공정 조건에서 추출된 진세노사이드양은 건조 진생베리 g 당 약 88.
- 65 mg/g 이었다. 조 진세노사이드의 구성성분 중 최대 함량을 보여주는 진세노사이드 Re의 함량도 주정의 비율이 증가함에 따라서 증가하였고 추출 농도의 분포는 10.36 mg/g-13.67 mg/g이었다. 진세노사이드 Rg1의 함량은 주정의 비율이 0%-70%로 증가함에 따라서 3.
- 진생베리로부터 진세노사이드 Re를 포함한 진세노사이드 추출은 최적 용매 비율(70% alcohol)과 최적 온도(80℃)와 최적 시간(4시간)에서 수행되었다. 진생베리 추출물로부터 TLC를 이용하여 진세노사이드를 분리하였고, 분리된 진세노사이드들 중에서 많은 양을 차지하는 Re, Rd, Rf, Rb1, Rc에 대하여 정량분석 한 결과 [Fig.5], 진세노사이드양은 건조 진생베리 g 당 약 88.6 mg이었다. 현재 대부분의 인삼 가공 회사들은 진생베리를 수확 후에 씨를 제거하고 페이스트 상태로 유통하므로, 페이스트중의 진세노사이드양은 44.
- 91 mg/g로 감소하는 것을 보여주었다. 진세노사이드 Rd의 함량은 주정함량이 증가함에도 다소 변화가 없는 것으로 나타났다. 따라서 본 실험에서 진생베리로부터 진세노사이드 추출을 위한 최적 복합 용매 비율은 주정 70%와 정제수 30%가 적절한 것으로 나타났다.
- 진생베리로부터 진세노사이드를 추출하기 위한 최적 공정을 개발하기 위하여 용매인 주정과 정제수의 비율(20, 50, 70 및 100%), 추출온도(50, 60, 70, 80 및 90℃), 추출시간 (2, 3, 4, 5, 및 6시간), 추출횟수(1, 2, 3, 4 및 5회)별로 진세노사이드 Re, Rg1, Rd 및 조 진세노사이드의 함량을 분석하였다. 진세노사이드 Re 함량은 주정의 함량이 높을수록 추출효과가 높았지만 공정상 70%가 적절한 것으로 하였고, 추출 온도가 80℃에서 최고치인 14.09 mg/g 를 나타내었으며, 추출 시간은 증가함에 따라 Re의 함량은 서서히 감소하였고, Rg1, Rd 함량은 4시간에서 가장 높게 나타났다. 또한 추출 횟수가 증가할수록 Re의 함량이 감소하는 것이 보였고, Re의 함량은 4회 추출 했을 때 0.
- 진세노사이드 Rg1의 함량도 추출 온도가 50℃-80℃로 상승함에 따라서 3.21 mg/g–4.23 mg/g로 서서히 증가하다가 추출 온도가 90℃일 때 4.01 mg/g으로 서서히 감소하였고, 진세노사이드 Rd의 함량도 추출 온도가 50℃-80℃로 상승함에 따라서 2.12 mg/g–3.12 mg/g로 서서히 증가하다가 추출 온도가 90℃일 때 3.05 mg/g으로 서서히 감소하였다.
- 67 mg/g이었다. 진세노사이드 Rg1의 함량은 주정의 비율이 0%-70%로 증가함에 따라서 3.32 mg/g-4.38 mg/g로 서서히 증가하다가 주정의 비율이 100%일 때는 3.91 mg/g로 감소하는 것을 보여주었다. 진세노사이드 Rd의 함량은 주정함량이 증가함에도 다소 변화가 없는 것으로 나타났다.
- 이상의 결과로부터 최적추출 조건은 주정과 정제수의 비율은 70%, 추출온도는 80℃, 추출 시간은 4시간, 추출 횟수는 2회로 결정되었다. 최적 공정 조건에서 추출된 진세노사이드양은 건조 진생베리 g 당 약 88.6 mg이었다. 주요 진세노사이드의 분포는 Rb1이 5.
- 최적 추출 온도 조건을 알기 위해서 온도를 50℃, 60℃, 70℃, 80℃, 90℃에서 진세노사이드 Re를 포함한 진세노사이드를 추출하기 위한 최적 용매인 70% 주정을 사용하여 추출한 결과, 진세노사이드 추출양은 추출 온도가 50℃-80℃로 상승함에 따라서 23.88 mg/g– 29.61 mg/g로 서서히 증가하다가 추출 온도가 90℃일 때는 26.91 mg/g로 감소하였다.
- 7%이었다. 추출결과 protopanaxatriol 계통의 진세노사이드가 약 80%차지하였다.
- 78 mg/g 의 함량이 나타났다. 추출횟수에서는 1회 추출에서 전체의 진세노사이드의 약 78%를 수득하였고 2회 추출까지 포함하면 전체의 진세노사이드의 약 95% 이상 수득할 수 있었다. 이상의 결과로부터 최적추출 조건은 주정과 정제수의 비율은 70%, 추출온도는 80℃, 추출 시간은 4시간, 추출 횟수는 2회로 결정되었다.
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