[논문]개똥쑥(Artemisia annua) 열탕추출물의 Di-caffeoylquinic Acid 및 Coumarin 성분

노태웅; 박찬영; 김선희; 윤기동

개똥쑥(Artemisia annua) 열탕추출물의 Di-caffeoylquinic Acid 및 Coumarin 성분
Five Di-caffeoylquinic Acid Derivatives and a Coumarin from the Hot-water Extract of Artemisia annua 원문보기

생약학회지, v.49 no.3, 2018년, pp.219 - 224

노태웅 (가톨릭대학교 약학대학) , 박찬영 ((주)성균바이오텍 기업부설연구소) , 김선희 ((주)성균바이오텍 기업부설연구소) , 윤기동 (가톨릭대학교 약학대학)

Abstract ▼ AI-Helper

Artemisia annua L. (Compositae) is an annual herb, which has been traditionally used as an antipyretic and hemostatic agent with the herbal medicine name of Cheong Ho (菁蒿) in Korea and China. In this study, five di-caffeoylquinic acid derivatives and a coumarin were determined from the hot-water extract of aerial parts of A. annua. The structures of isolates were elucidated to be 1,3-di-O-caffeoylqunic acid (1), 3,4-di-O-caffeoylquinic acid (2), 3,5-di-O-caffeoylqiunic acid (3), 1,5-di-O-caffeoylquinic acid (4) and 4,5-di-O-caffeoylquinic acid (5) and scopoletin (6). The presence of 1,5-di-O-caffeoylquinic acid (4) is firstly reported from A. annua in the current study.

주제어

표/그림 (3)

그림 Fig. 1. Chemical structures of compounds 1–6 from Artemisia annua.
그림 Fig. 2. HPLC analyses of hot-water extracts of Artemisia annua.
그림 Fig. 3. UV spectra of compounds 1–6.

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 개똥쑥을 물을 용매로 사용하여 고온으로 장시간 가열 추출하는 경우 추출방법에 따라 균일하지 않은 함량을 보일 수 있어 아르테미시닌을 지표 성분으로 정하기에는 적절하지 않으며 이에 다른 성분을 표준물질로 선정해야 할 필요가 있다. 이에 본 연구는 국내 여러 곳에서 재배되는 개똥쑥을 대상으로 물을 이용한 열탕 추출을 수행하였으며, 각 개똥쑥 열탕추출물의 HPLC 비교 분석 및 공통적으로 발견되는 성분에 대한 분리 및 구조규 명을 통하여 국내 자생하는 개똥쑥의 성분 6종을 보고하고 자 한다[Fig. 1].

제안 방법

HPLC 분석 − 분석용 HPLC 조건은 0.1% TFA(A) 및 methanol(0.1% TFA, B)의 혼합액을 이용하여 용출시켰으며 용매의 농도구배는 0–40분(15 → 60% B), 40–45분(60% B)이었으며, 유속은 1.0 mL/min, 검출은 325 nm에서 수행하였다.
각 산지의 개똥쑥 10 g을 80℃에서 3시간 환류추출한 후에, 추출물을 농축한 후 고형의 농축물을 취해 50% 메탄올로 녹여 최종농도가 20 mg/mL이 되게 희석한 후 HPLC에 적용하였다.
국내 각 산지별 개똥쑥 열탕추출물에 대한 HPLC 분석을 통해 6개의 성분이 주요성분으로 검출되었으며 이는 컬럼 크로마토그래피와 분광학적 기기분석법을 수행하여 1,3-diO-caffeoylquinic acid, 3,4-di-O-caffeoylquinic acid, 3,5-diO-caffeoylquinic acid, 1,5-di-O-caffeoylquinic acid, 4,5-diO-caffeoylquinic acid 그리고 스코폴레틴으로 확인하였다. 특히 1,5-di-O-caffeoylquinic acid는 개똥쑥에서 처음 규명되는 성분이다.
기기 및 시약 − 분석용 HPLC는 Waters Alliance HPLC system을 사용하였으며 분석용 컬럼으로 Luna C18(4.6×250 mm I.D., 5 µm; Phenomenex, USA)를 사용하였다.
또한 1H-NMR 스펙트럼과 더불어 13C-NMR 스펙트럼에서는 δC 81.02(C-1), 33.02(C-2), 73.01(C-3), 75.28(C-4), 67.90(C-5), 41.28(C-6), 174.59(C-7)의 특징적인 신호를 통해 퀸산(quinic acid)의 구조를 추정하였다.
또한 한 개의 메톡시기에 해당하는 신호를 δH 3.91(3H, s, 6-OCH3)에서 확인하였는데 이러한 1H-NMR 스펙트럼은 앞선 HPLC 분석에서 예측하였듯이 쿠마린 구조를 가지는 스코폴레틴의 특징적인 신호이며 최종적으로 1H-, 13C-NMR 스펙트럼과 문헌치와의 비교를 통해 6 성분은 스코폴레틴으로 결정하였다.
메탄올 용출액을 RP-MPLC를 이용하여 메탄올/물 혼합액(10:90 → 50:50, v/v)으로 용출시켜 8개의 하위분획(W1-W8)으로 나누었고, W3을 메탄 올-물(20:80 50:50, v/v, 유속: 5.0 mL/min, 분리시간: 50분) 혼합용액을 용출용매로 분취용 HPLC를 반복 수행하여 화합물 1(6.4 mg)을 분리하였다.
본 HPLC 분석에서 1–6 성분이 개똥쑥 열탕추출물에 대한 특이성분이라 판단되었으며 이에 1–6 성분을 규명하고자 컬럼크로마토그래피를 이용한 성분분리를 수행하였다.
산지별 개똥쑥 열탕추출물의 HPLC 분석 − 대전, 대구, 영천, 지리산, 청송에서 재배되는 개똥쑥에 대하여 HPLC를 수행하였다.
에틸아세테이트 가용물에 대하여 Sephadex-LH20 컬럼 크로마토그래피를 실시하여 ES1 (462 mg), ES2(391 mg), ES3(182 mg), ES4(247 mg)의 네 개의 하위분획으로 나누었고, HPLC분석을 통해 화합물 2– 6이 하위분획 ES3에 검출이 되어, ES3분획에 대한 분취용 HPLC를 반복적으로 수행하였다.
이에 따라 2–5 성분은 3,4-di-O-caffeoylquinic acid(2), 3,5- di-O-caffeoylquinic acid(3), 1,5-di-O-caffeoylquinic acid(4) 그리고 4,5-di-O-caffeoylquinic acid(5)으로 구조를 결정하였다.
추출 및 분리 − 대전 산지의 건조한 개똥쑥 지상부 150 g을 물을 이용하여 80℃에서 3시간 환류추출하였으며, 추출물을 감압농축하여 개똥쑥 열탕추출물 12 g을 확보하였다.
화합물 1–6의 구조분석 − 고체상추출법 및 역상 컬럼크로마토그래피를 이용하여 개똥쑥에서 공통적으로 발견되는 주요 성분 6종을 분리하였다.
화합물 1–6의 구조분석 − 고체상추출법 및 역상 컬럼크로마토그래피를 이용하여 개똥쑥에서 공통적으로 발견되는 주요 성분 6종을 분리하였다. 화합물 1의 경우 negative ESIQ-TOF-MS에서 m/z 515.1193 [M-H]^-의 수치를 통해구조식을 C₂₅H₂₄O₁₂로 추정하였다. ¹H-NMR 스펙트럼에서 trans 구조로 결합하는 두 쌍의 이중결합에 위치한 수소 신호들과[δ_H 7.
화합물 2–5의 negative ESI-Q-TOF-MS 스펙트럼을 통해 이들 성분의 분자식이 모두 C25H24O12로 추정되었고, 1H-, 13CNMR 스펙트럼을 비교하였을 때 2–5 성분은 두 개의 카페산이 하나의 퀸산에 연결된 구조라 판단하였으며 따라서 이들 구조를 화합물 1과 같은 di-caffeoylquinic acid 유도체라 예측하였다.

대상 데이터

분취용 HPLC 조건은 메탄올-물(30:70 → 60:40, v/v, 유속: 5.0 mL/min, 분리시간: 50분) 혼합액을 용출용매로 사용하였으며 컬럼은 Luna C18(250×21.2 mm ID, 5 µm, Phenomenex, USA)을 사용하 였다.
실험재료 − 실험에 사용한 개똥쑥의 산지는 충남 대전, 경북 대구, 경북 영천, 경남 산청, 경북 청송이고 각 재료는 해당 지역 약재상에서 구입하였으며 가톨릭대학교 윤기동 교수가 감정하여 실험에 사용하였다.
NMR 스펙트럼은 AVANCE 500 spectrometer (Bruker, Karlsruhe, Germany)을 사용하였으며, 질량분석기는 6530 QTOF-MS spectrometer(Agilent Technologies, USA)를 사용하였다. 탈이온수는 Milli-Q water purification system(Millipore, Billerica, USA)를 이용하여 제조하였으며, 컬럼크로마토그래피 및 HPLC 분석에 사용한 용매는 대정 화금에서 구입하여 사용하였다.
화합물 6은 ESI-Q-TOF-MS에서 m/z 191.0343[M-H]^-의 이온피크를 보여 구조식을 C₁₀H₈O₄으로 예측하였다. ¹HNMR 스펙트럼에서는 cis 구조의 이중결합 구조에서 유래하는 두 개의 수소 신호를 δ_H 7.

이론/모형

NMR 스펙트럼은 AVANCE 500 spectrometer (Bruker, Karlsruhe, Germany)을 사용하였으며, 질량분석기는 6530 QTOF-MS spectrometer(Agilent Technologies, USA)를 사용하였다.
95 g을 확보하였다. 물 가용물을 실리카 겔에 흡착시켜 고체상추출방법(solid phase extraction)을 이용하여 클로로포름-메탄올 혼합용액(1:1, v/v)을 충분히 흘려준 후에 메탄올로 용출시켰다. 메탄올 용출액을 RP-MPLC를 이용하여 메탄올/물 혼합액(10:90 → 50:50, v/v)으로 용출시켜 8개의 하위분획(W1-W8)으로 나누었고, W3을 메탄 올-물(20:80 50:50, v/v, 유속: 5.
분취용 HPLC는 Gilson HPLC system을 사용하였으며 HPLC 컬럼은 Luna C18(21.2×250 mm I.D., 5 µm; Phenomenex, USA)을 사용하였다.

성능/효과

p>쑥속(Artemisia species) 식물은 국화과(Compositae)에 속하는 단년생 또는 다년생 초본으로 전 세계적으로 400 여 종이 알려져 있고 극지방에서 사막지역까지 다양한 환경에 분포한다.¹⁾ 우리나라에는 40여종의 쑥속 식물이 알려져 있는데²⁾ 특히 개똥쑥(Artemisia annua L.)은 종자로 번식하는 일년생 초본으로 우리나라 전역에 걸쳐 분포하고 있으며, 개사철쑥(A. apiacea)과 더불어 청호(菁蒿)라고 하여 전통적으로 해열약 및 지혈약으로 사용하였다.³⁾ 개똥쑥의 주성분으로 세스퀴테르펜(sesquiterpene) 계열 성분인 아르테미시닌(artemisinin)이 가장 중요한 약리성분으로 보고되며 이는 말라리아를 유발하는 원충인 Plasmodium falciparum을 강력하게 억제하여 현재 말라리아 치료제로 사용되고 있다.
HPLC 분석결과 성분의 차이는 다소 있었으나 1–6 성분의 피크가 모든 시료에 일관되게 검출되고 있음을 확인할 수 있었으며, 특히 1, 3, 6 성분에 해당하는 피크는 모든 산지의 개똥쑥 시료에서 상대적으로 뚜렷이 검출되었다[Fig. 2].
59(C-7)의 특징적인 신호를 통해 퀸산(quinic acid)의 구조를 추정하였다. 따라서 화합물 1의 구조는 di-caffeoylquinic acid 유도체로 유추할 수 있었으며, HMBC 스펙트럼을 통해 두 개의 카페산은 퀸산의 C-1 및 C-3번 위치에 결합하고 있음을 확인하였고, 이를 문헌치와 비교하여 화합물 1의 구조를 1,3-di-O-caffeoylquinic acid로 결정하였다.^8,9)

후속연구

특히 1,5-di-O-caffeoylquinic acid는 개똥쑥에서 처음 규명되는 성분이다. 본 연구결과를 통해 향후 개똥쑥을 이용한 다양한 제품들의 품질평가를 위한 성분자료로 활용될 수 있을 것으로 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	쑥속(Artemisia species) 식물은 어떤 환경에 분포하는가?	쑥속(Artemisia species) 식물은 국화과(Compositae)에 속하는 단년생 또는 다년생 초본으로 전 세계적으로 400 여 종이 알려져 있고 극지방에서 사막지역까지 다양한 환경에 분포한다.1) 우리나라에는 40여종의 쑥속 식물이 알려져 있는데2) 특히 개똥쑥(Artemisia annua L.
	개똥쑥을 물을 용매로 사용하여 고온으로 장시간 가열 추출하는 경우 추출방법에 따라 균일하지 않은 함량을 보일 수 있어 아르테미시닌을 지표 성분으로 정하기에는 적절하지 않으며 이에 다른 성분을 표준물질로 선정해야 할 필요가 있는 이유는?	02%로 검출된다고 보고되지만2) 열에 매우 불안정하다고 알려져 있어 냉침 방법이 아닌 열탕 추출시 함량이 줄어들거나 소실될 우려가 있다.7) 또한 아르테미시닌은 비극성 성분이기 때문에 물을 이용한 추출방법을 이용할 때 추출효율이 매우 떨어진다. 따라서 개똥쑥을 물을 용매로 사용하여 고온으로 장시간 가열 추출하는 경우 추출방법에 따라 균일하지 않은 함량을 보일 수 있어 아르테미시닌을 지표 성분으로 정하기에는 적절하지 않으며 이에 다른 성분을 표준물질로 선정해야 할 필요가 있다.
	개똥쑥은 어디에 분포하고, 어떻게 사용되는가?	1) 우리나라에는 40여종의 쑥속 식물이 알려져 있는데2) 특히 개똥쑥(Artemisia annua L.)은 종자로 번식하는 일년생 초본으로 우리나라 전역에 걸쳐 분포하고 있으며, 개사철쑥(A. apiacea)과 더불어 청호(菁蒿)라고 하여 전통적으로 해열약 및 지혈약으로 사용하였다.3) 개똥쑥의 주성분으로 세스퀴테르펜(sesquiterpene) 계열 성분인 아르테미시닌(artemisinin)이 가장 중요한 약리성분으로 보고되며 이는 말라리아를 유발하는 원충인 Plasmodium falciparum을 강력하게 억제하여 현재 말라리아 치료제로 사용되고 있다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

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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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