Korean ginseng (Panax ginseng C. A. Meyer) has been used as a traditional herbal medicine in East Asia and is very popular in the world, because of its health benefits. To comparison of pharmacological components and physiochemical properties between white and red ginseng from same body, we analyzed...
Korean ginseng (Panax ginseng C. A. Meyer) has been used as a traditional herbal medicine in East Asia and is very popular in the world, because of its health benefits. To comparison of pharmacological components and physiochemical properties between white and red ginseng from same body, we analyzed ginsenoside and malonyl ginsenoside, ash, crude lipid/protein, fatty acid, mineral contents, total/reducing sugar, and total phenolic and acidic polysaccharide contents. The general components did not show any significant difference between white and red ginseng. Whereas, the content of neutral ginsenoside $Rb_1$, $Rb_2$, Rc and Rd were higher in red ginseng than those of white ginseng. However, malonyl ginsenoside such as $m-Rb_1$, $m-Rb_2$, m-Rc and m-Rd in white ginseng were similar to neutral ginsenoside $Rb_1$, $Rb_2$, Rc and Rd in white ginseng and far higher than those of red ginseng. These results exhibit that malonyl ginsenosides were converted to neutral ginsenosides in steaming process for red ginseng. So, we suggest that malonyl ginsenoside are necessary to applies in ginsenoside analysis of Korean ginseng.
Korean ginseng (Panax ginseng C. A. Meyer) has been used as a traditional herbal medicine in East Asia and is very popular in the world, because of its health benefits. To comparison of pharmacological components and physiochemical properties between white and red ginseng from same body, we analyzed ginsenoside and malonyl ginsenoside, ash, crude lipid/protein, fatty acid, mineral contents, total/reducing sugar, and total phenolic and acidic polysaccharide contents. The general components did not show any significant difference between white and red ginseng. Whereas, the content of neutral ginsenoside $Rb_1$, $Rb_2$, Rc and Rd were higher in red ginseng than those of white ginseng. However, malonyl ginsenoside such as $m-Rb_1$, $m-Rb_2$, m-Rc and m-Rd in white ginseng were similar to neutral ginsenoside $Rb_1$, $Rb_2$, Rc and Rd in white ginseng and far higher than those of red ginseng. These results exhibit that malonyl ginsenosides were converted to neutral ginsenosides in steaming process for red ginseng. So, we suggest that malonyl ginsenoside are necessary to applies in ginsenoside analysis of Korean ginseng.
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문제 정의
따라서, 본 연구에서는 malonyl ginsenoside Rb1, Rb2, Rc 및 Rd를 분리정제하여 표준품을 확보하고, malonyl ginsenoside와 중성 진세노사이드를 동시에 분석할 수 있는 분석법을 확립하였다. 또한, 시료의 동등성 확보를 위하여 한 개의 수삼을 세로로 절개하여 한 개의 반은 백삼, 다른 한 개의 반은 홍삼을 제조하여 백삼과 홍삼간의 일반성분과 말로닐 진세노사이드 및 중성 진세노사이드의 함량 비교를 통하여 고려인삼의 품질 표준화에서 말로닐 진세노사이드가 포함되어야 하는 필요성에 대하여 보고하고자 한다.
, Rc 및 Rd를 분리정제하여 표준품을 확보하고, malonyl ginsenoside와 중성 진세노사이드를 동시에 분석할 수 있는 분석법을 확립하였다. 또한, 시료의 동등성 확보를 위하여 한 개의 수삼을 세로로 절개하여 한 개의 반은 백삼, 다른 한 개의 반은 홍삼을 제조하여 백삼과 홍삼간의 일반성분과 말로닐 진세노사이드 및 중성 진세노사이드의 함량 비교를 통하여 고려인삼의 품질 표준화에서 말로닐 진세노사이드가 포함되어야 하는 필요성에 대하여 보고하고자 한다.
제안 방법
− 시료 0.5 g에 질산 8 mL을 넣고 Microwave digestion system(Start D, Milestone, Denmark)를 이용하여 가열분해한 후, 메스플라스크에 옮겨 ICP-OES(유도결합 플라즈마)을 이용하여 분석하였다.
− 일반성분 분석 중 지방산 측정은 Supelco사의 sp-2560(100.0 mm×250 µm×0.25 µm) 컬럼을 장착한 gas chromatography(Agilent 7890A, Agilent, USA)/FID를 이용하였으며, 그 외에 흡광도 측정은 UV/Vis-spectrophotometer(Biomate 3s, Thermo, USA)을 사용하였다.
− 환원당 측정은 3,5-dinitrosalicylic acid(DNS)시약이 환원당과 반응하여 환원당은 산화되고, 반대로 DNS는 환원됨에 따라 적갈색을 띄는 원리를 이용하여 측정하였다.
선발된 수삼은 동체, 지근, 세근 구분 없이 동체의 절반을 세로로 절개하였으며, 한쪽은 55℃에서 5일간 열풍건조를 통하여 백삼(WG)으로, 다른 한쪽은 홍삼 증숙시 일반적으로 가장 많이 이용되는 90℃ 증숙기에서 6시간 동안 증숙한 후 55℃에서 5일간 열풍건조기에서 건조하여 홍삼(RG)으로 제조하였다. 각각 제조된 백삼과 홍삼 500 g을 분말화하여 일반성분 및 말로닐 진세노사이드 분석을 위한 시료로 사용하였다.
− 사기제 도가니를 500~550℃에서 1시간 강열한 후 방치하여 식힌 다음 도가니 무게를 측정(W0), 검체 2~4 g을 넣고 점차적으로 500~550℃에서 4시간 이상 강열하여 회화하였다. 그 후, 방치하여 식힌 다음 질량을 측정(W1)하는 550℃ 회화법으로 회분량(%)을 측정하였다.21)
뿐만 아니라, 백삼과 홍삼 등의 품질평가에 mass를 활용한 방법을 범용으로 적용하기에는 한계가 있다. 따라서, 본 연구에서는 백삼과 홍삼 시료의 이질성을 극복하기 위하여 수삼을 세로로 반을 절개하여 각각 제조한 WG와 RG을 사용하였고, 본 연구진에 의해 순수 분리된 말로닐 진세노사이드 m-Rb1, m-Rb2, m-Rc, m-Rd의 표준품을 활용하여 malnonyl ginsenosides와 ginsenosides의 함량을 분석하였다. Table VI과 Fig.
백삼과 홍삼을 비교한 기존 문헌들은 서로 다른 재배 환경의 수삼을 가공하거나 특정 제조사의 농축액 등을 이용함으로써 동등성 비교에 대한 한계점을 가지고 있었다. 본 연구는 백삼과 홍삼의 동등성 확보를 위하여 수삼을 세로로 절개하여 한쪽은 백삼, 다른 한쪽은 홍삼을 제조하여 두 시료의 일반성분 및 ginsenoside 함량을 분석하였다. 그 결과, 백삼과 홍삼의 이화학적 특성은 큰 차이가 없었으나, ginsenoside의 함량은 의미있는 차이를 확인했다.
− 분석 시료 개체간의 차이를 줄이기 위해 비슷한 직경의 개체를 선발하였다. 선발된 수삼은 동체, 지근, 세근 구분 없이 동체의 절반을 세로로 절개하였으며, 한쪽은 55℃에서 5일간 열풍건조를 통하여 백삼(WG)으로, 다른 한쪽은 홍삼 증숙시 일반적으로 가장 많이 이용되는 90℃ 증숙기에서 6시간 동안 증숙한 후 55℃에서 5일간 열풍건조기에서 건조하여 홍삼(RG)으로 제조하였다. 각각 제조된 백삼과 홍삼 500 g을 분말화하여 일반성분 및 말로닐 진세노사이드 분석을 위한 시료로 사용하였다.
자세히는 미세한 분말로 된 검체 2~10 g을 원통여과지에 넣어 100~105℃의 건조기에서 2~3시간 건조하고, 데시케이터에서 식힌 뒤, 속슬렛추출장치 및 냉각기와 연결하여 무수에테르로 8시간 추출하였다. 얻어진 추출액은 40~50℃의 수욕상에서 에테르를 완전히 증발시킨 뒤, 98~100℃의 건조기에서 약 1시간 정도를 건조한 다음 데시케이터에서 식힌 뒤 항량을 측정하였다.
정량 분석시 다음의 두가지 용매계로서 농도기울기법을 사용하였다. 이동상은 0.03% trifluoroacetic acid(TFA) in water(A)와 0.03% TFA in CH3CN(B)을 사용하여 solvent B의 비율을 18%(0분)에서 25%(30분), 32%(40분), 40%(79분), 80%(90분), 100%(95분)으로 순차적으로 변화시켜주고 다시 18%(120분)로 조절하였다. 분석기기는 Waters사의 1525 series HPL(USA)를 사용하였고, 컬럼은 Kinetex C18 100A(Phenomenex, USA), 5 µm 250 mm×4.
최종 분석은 Supelco사의 sp-2560(100.0 m×250 µm×0.25 µm) 컬럼을 장착한 gas chromatography/FID를 이용하였다.
1% 메틸레드용액 100 mL를 넣어 10 L로 정용한 1% 붕산용액)을 미리 넣고 증류액을 포집하였다. 최종 증류액에 염산용액(0.1 N 또는 0.2 N)을 첨가하여 종말점이 엷은 핑크빛에 도달할 때까지 적정하고, 적정에 사용된 산의 양을 기록하였다.
5 g에 질산 8 mL을 넣고 Microwave digestion system(Start D, Milestone, Denmark)를 이용하여 가열분해한 후, 메스플라스크에 옮겨 ICP-OES(유도결합 플라즈마)을 이용하여 분석하였다. 측정은 아르곤가스에 고주파를 유도결합방법으로 걸어 방전되어 얻어진 아르곤 플라즈마에 시험용액을 주입하여 목적원소의 원자선 및 이온선의 발광광도 또는 질량값을 측정하여 시험용액 중의 목적원소의 농도를 구하였다. 표준용액과 시험용액 및 공시험용액을 ICP에 주입하여 시험용액의 농도로 하였다.
컬럼 온도는 40℃, 유속은 분당 1.0 mL, 시료 주입량은 20 µL, 검출조건은 PDA Detector(Water, 2998)에서 203 nm 조건하에 분석을 진행하였다.
대상 데이터
− 본 실험에 사용된 인삼은 2014년 충남 금산군 지역시장에서 금산에서 재배된 4년근 수삼(10 kg)을 구입하여 서울대학교 지형준 명예교수에 의해 4년근 인삼임을 검증하여 사용하였으며, 표준품은 (재)금삼국제인삼약초연구소 표준품 보관실에 보관하고 있다(GS20141021).
Ginsenoside 함량 분석을 위해 본 실험에서 사용한 ginsenoside(Rg1, Re, Rf, Rb1, Rc, Rb2, Rb3, Rd, Rk3, Rh4, Rg3, Rk1, Rg5) 표준물질은 AMBO institute(Daejeon, Korea)에서, acetonitrile, methanol(MeOH)은 Burdick & Jackson(USA)에서 구입하였으며, 말로닐 진세노사이드(m-Rb1, m-Rb2, m-Rc, m-Rd)는 본 연구소에서 순수 분리하여 표준품으로 사용하였다.
분석기기는 Waters사의 1525 series HPL(USA)를 사용하였고, 컬럼은 Kinetex C18 100A(Phenomenex, USA), 5 µm 250 mm×4.6 mm을 사용하였다.
실험에 사용한 정량분석용 크로마토그래피 기기는 HPLC(1525 series, Waters, USA)를 사용하였고, 컬럼은 Kinetex C18 RP18(5 µm, 250 mm×4.6 mm)을 사용하였다.
데이터처리
− 실험결과는 평균±표준편차(mean±S.D.)로 표시하였으며, 통계처리는 SPSS 21(SPSS Inc., Chicago, USA) 통계프로그램을 이용하여 Independent-Sample t-test에 의해 유의성을 판정하였다.
이론/모형
− Folin-Ciocalteu 비색법에 의하여 측정하였으며,16) gallic acid를 표준품으로 사용하였다.
− 조지방은 식품공전시험법으로 측정하였으며,13) 자세히는 미세한 분말로 된 검체 2~10 g을 원통여과지에 넣어 100~105℃의 건조기에서 2~3시간 건조하고, 데시케이터에서 식힌 뒤, 속슬렛추출장치 및 냉각기와 연결하여 무수에테르로 8시간 추출하였다.
− 지방산은 건강기능식품공전시험법에 따라 측정하였으며, 자세히는 시료 25 g에 0.5 N NaOH-MeOH을 가하여 100℃에서 가열하고 냉각한 뒤, BF3 in methanol을 가하여 5분간 100℃에서 가열하고 냉각하였다.
− 총당 함량은 phenol-H2SO4법으로 측정하였다.
17) 고려인삼의 산성다당체는 주로 galacturonic acid의 polymer로서 분자구조상 pectin과 유사한 물질이므로 pectin정량에 사용되는 carbazole-sulfuric acid 방법으로 측정하였다.26) 즉, 각 시료 분말 1g을 증류수 4 mL에 용해시킨 후, 9,000 rpm으로 10분간 원심분리하여 여액을 시료액으로 사용하였다.
− 미리 가열한 칭량접시에 시료 3~5 g을 달아 105℃ 건조기에서 4시간 동안 건조시키고 데시케이터 중에서 30분간 식힌 후 무게를 측량하였다. 다시 칭량접시만 1~2시간 건조하여 30분간 식힌 다음 무게를 측정하는 105℃ 상압건조법을 사용하였다.12) 계산식은 아래와 같은 식으로 수분(%)을 측정하였다.
45 μm 멤브레인 필터로 여과하여 시험용액으로 사용하였다. 정량 분석시 다음의 두가지 용매계로서 농도기울기법을 사용하였다. 이동상은 0.
탄수화물(Carbohydrate) 측정 − 탄수화물의 함량은 식품의약품안전처의 식품공전 계산법을 이용하여13) 시료 중에 함유된 수분, 회분, 단백질, 지질의 함량을 구한 후 다음 식을 통해 값을 산출하였다.
성능/효과
6,7) 고려인삼의 명성은 전통적으로 백삼을 근거로 한 한방의학적 산물이지만, 인삼 관련 산업은 1996년 홍삼 전매제 폐지에 따라 수삼과 홍삼 시장으로 양극화되기 시작하여 2014년 인삼통계자료집에 의하면 백삼의 소비가 3.5%로 수삼 35.7%, 홍삼 60.3%에 비하여 미미한 수준에 이르렀다.
본 연구는 백삼과 홍삼의 동등성 확보를 위하여 수삼을 세로로 절개하여 한쪽은 백삼, 다른 한쪽은 홍삼을 제조하여 두 시료의 일반성분 및 ginsenoside 함량을 분석하였다. 그 결과, 백삼과 홍삼의 이화학적 특성은 큰 차이가 없었으나, ginsenoside의 함량은 의미있는 차이를 확인했다. 특히, 백삼에 다량 함유되어 있는 m-Rb1, m-Rb2, m-Rc, m-Rd는 열처리 공정을 거치는 홍삼의 제조 과정 중에 분해되어 중성 ginsenoside Rb1, Rb2, Rc, Rd의 함량 이 크게 증가하는 것을 확인하여 백삼의 품질규격을 위한 ginsenoside 분석시 ginsenoside Rg1 및 Rb1의 합 뿐만 아니라 malonyl ginsenoside가 반드시 포함되어야 한다는 것을 강하게 시사하였다.
209 mg/g으로 검출된 것으로도 예측할 수 있었다. 반면에 PPD 계열 사포닌인 ginsenoside Rb1, Rb2, Rc, Rd는 WG의 2.676, 2.066, 1.400, 0.467 mg/g보다 RG의 4.557, 3.208, 2.073, 0.822 mg/g에서 약 1.5배 가량 높게 나타났으나, 열에 의해 쉽게 분해되는 것으로 알려진 malnonyl ginsenoside Rb1, Rb2, Rc, Rd는 WG에서 각각 3.301, 1.918, 1.995, 0.947 mg/g로 RG의 0.575, 0.242, 0.279 mg/g, 불검출보다 월등하게 백삼에서 높게 나타났으며, WG의 ginsenoside Rb1, Rb2, Rc, Rd 함량과 거의 비슷하거나 오히려 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었다(Table VI). 이것은 고려인삼에 고농도로 함유되어 있는 malonyl ginsenoside Rb1, Rb2, Rc, Rd의 malonyl group이 열처리하는 홍삼 제조 과정에서 떨어져 중성 ginseoside로 전환되었다는 것을 입증하였다(Fig.
수분은 고형분의 양을 제외한 것으로 WG의 수분 함량은 5.33%, RG는 7.27%로 WG보다 RG가 약 2% 높게 통계적으로 유의하게 나타났다(p<0.01) 회분은 500~550℃의 회화로에서 강열하여 유기물을 날리고 남은 무기물을 측정한 값으로 각각 4.90%와 4.35%로 WG의 회분값이 0.5% 정도 높은 수치를 나타냈다(p<0.001).
948 mg/g에서 높게 나타났다. 이러한 차이는 수삼을 고온으로 증숙하는 제조과정을 거친 홍삼에서 ginsenoside Re와 Rg1이 Rg2, Rk3, Rh4와 같은 진세노사이드로 일부 전환되어 백삼보다는 홍삼에서 낮게 나타난 것으로 사료 되었고, 백삼에서 검출되지 않았던 ginsenoside Rk3와 Rh4가 각각 RG에서 0.112, 0.209 mg/g으로 검출된 것으로도 예측할 수 있었다. 반면에 PPD 계열 사포닌인 ginsenoside Rb1, Rb2, Rc, Rd는 WG의 2.
인삼의 무기질 성분으로써 Fe, K, Ca, Mg, Na, Mn, Zn, Cu, Mo, Se, Cr와 같은 미량원소를 정량한 결과, K, Mg를 제외한 Ca, Cr, Cu, Fe, Mn, Se, Mo, Zn, Na는 RG가 WG보다 더 많이 함유하고 있음을 확인하였다. 특히, 전해질의 균형 조화 및 영양소 운반에 있어 침투성 압력 조절, 제액유지, 기타 호르몬 분비에 관여하는 Na는 WG 293.
질소를 함유한 화합물을 총칭하는 조단백질은 WG 13.59%, RG 13.72%로 큰 차이가 나타나지 않았으나, 지질, 지방산, 정유, 식물스테롤, 유기산, 페놀계 화합물, 폴리아세틸린, 테르페노이드 등과 같은 지용성 성분을 포함할 수 있는 조지방 함량은 WG 0.77%, RG 0.62%로 WG에서 RG보다 0.15% 통계적으로 유의하게 높게 나타났다(p<0.01) (Table I).
그 결과, 백삼과 홍삼의 이화학적 특성은 큰 차이가 없었으나, ginsenoside의 함량은 의미있는 차이를 확인했다. 특히, 백삼에 다량 함유되어 있는 m-Rb1, m-Rb2, m-Rc, m-Rd는 열처리 공정을 거치는 홍삼의 제조 과정 중에 분해되어 중성 ginsenoside Rb1, Rb2, Rc, Rd의 함량 이 크게 증가하는 것을 확인하여 백삼의 품질규격을 위한 ginsenoside 분석시 ginsenoside Rg1 및 Rb1의 합 뿐만 아니라 malonyl ginsenoside가 반드시 포함되어야 한다는 것을 강하게 시사하였다.
특히, 전해질의 균형 조화 및 영양소 운반에 있어 침투성 압력 조절, 제액유지, 기타 호르몬 분비에 관여하는 Na는 WG 293.32±4.75 mg/kg, RG 348.63±12.30 mg/kg으로 홍삼에서 통계적으로 유의하게 높게 나타났다(p<0.01) (Table III).
후속연구
8) Wu 등과 Zhang 등도 고려인삼 백삼의 malnonyl ginsenoside Rb1, Rb2, Rc, Rd가 홍삼화 과정서 중성 진세노사이드 Rb1, Rb2, Rc, Rd로 전환되고, 화학적으로 전환된 형태의 진세노사이드로 전환된다는 사실을 mass spetrometry를 활용하여 입증하였으나24,25) 시판되는 각각의 백삼과 홍삼을 활용하여 시료의 동등성 확보에 한계가 있었고, 진세노사이드 함량을 mass값에 의한 상대적 함량%로 계산함으로써 정량값을 산출하지 못했다. 뿐만 아니라, 백삼과 홍삼 등의 품질평가에 mass를 활용한 방법을 범용으로 적용하기에는 한계가 있다. 따라서, 본 연구에서는 백삼과 홍삼 시료의 이질성을 극복하기 위하여 수삼을 세로로 반을 절개하여 각각 제조한 WG와 RG을 사용하였고, 본 연구진에 의해 순수 분리된 말로닐 진세노사이드 m-Rb1, m-Rb2, m-Rc, m-Rd의 표준품을 활용하여 malnonyl ginsenosides와 ginsenosides의 함량을 분석하였다.
1). 이러한 결과는 백삼의 품질규격을 위한 ginsenoside 분석시 malonyl ginsenoside가 반드시 포함되어야 한다는 것을 시사하였고, 향후 고려인삼의 부위별, 연근별, 추출방법별 등과 같은 다양한 응용연구를 수행할 필요성이 제시되었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
본 연구에서 일반성분 및 말로닐 진세노사이드 분석을 위한 시료로 사용하기 위한 백삼과 홍삼을 어떻게 제조하였는가?
분석용 시료 − 분석 시료 개체간의 차이를 줄이기 위해 비슷한 직경의 개체를 선발하였다. 선발된 수삼은 동체, 지근, 세근 구분 없이 동체의 절반을 세로로 절개하였으며, 한쪽은 55oC에서 5일간 열풍건조를 통하여 백삼(WG)으로, 다른 한쪽은 홍삼 증숙시 일반적으로 가장 많이 이용되는 90oC 증숙기에서 6시간 동안 증숙한 후 55oC에서 5일간 열풍건조기에서 건조하여 홍삼(RG)으로 제조하였다. 각각 제조된 백삼과 홍삼 500 g을 분말화하여 일반성분 및 말로닐 진세노사이드 분석을 위한 시료로 사용하였다.
고려인삼이란?
A. Meyer)은 오가피나무과(Araliaceae) 인삼속(Panax)에 속하는 초본류로서 동아시아에서 약초 중의 영약으로 여겨져 수천 년간 사용되어져 온 대표적인 약용식물이다.1) 고려인삼은 원기회복, 체력증강, 면역증강, 노화방지 및 강장제의 전통적인 한방의학적 이론에 근거한 효능으로부터 1970년대 이후 현대 과학적 이론과 기술에 의해 조혈작용, 혈당강화, 간기능 회복, 콜레스테롤 흡수 저하, 항피로 작용, 면역력 강화, 항암 및 항산화 효과 등2-5)의 다양한 약리 작용들이 알려짐에 따라 의약품 및 기능성 식품의 소재로 수요가 급증하고 있는 추세이다.
고려인삼의 효능은?
Meyer)은 오가피나무과(Araliaceae) 인삼속(Panax)에 속하는 초본류로서 동아시아에서 약초 중의 영약으로 여겨져 수천 년간 사용되어져 온 대표적인 약용식물이다.1) 고려인삼은 원기회복, 체력증강, 면역증강, 노화방지 및 강장제의 전통적인 한방의학적 이론에 근거한 효능으로부터 1970년대 이후 현대 과학적 이론과 기술에 의해 조혈작용, 혈당강화, 간기능 회복, 콜레스테롤 흡수 저하, 항피로 작용, 면역력 강화, 항암 및 항산화 효과 등2-5)의 다양한 약리 작용들이 알려짐에 따라 의약품 및 기능성 식품의 소재로 수요가 급증하고 있는 추세이다.
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