[논문]인삼의 열처리 과정 중 생성되는 3종의 수산화진세노사이드에 대한 연구

이상명

doi:10.22889/kjp.2020.51.4.255

[국내논문] 인삼의 열처리 과정 중 생성되는 3종의 수산화진세노사이드에 대한 연구
Three Hydroxylated Ginsenosides from Heat Treatmented Ginseng 원문보기

생약학회지, v.51 no.4, 2020년, pp.255 - 263

이상명 (목원대학교 첨단소재학과)

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Ginsenosides are considered to be the most important ingredients in ginseng. They are chemically converted by endogenous organic acids contained in ginseng and the heat applied during red ginseng processing. During this procedure, various converted ginsenosides are produced through hydrolysis of substitute sugars of ginsenosides and forming double bonds through dehydration in the dammarane skeleton. In order to study the conversion mechanism of protopanaxadiol-type ginsenosides during the heat treatment process of ginseng, we purified the three final converted ginsenosides by heating fresh ginseng for a long time. The three isolated ginsenosides were identified as 25(OH)-ginsenoside Rg5, 25(OH)-ginsenoside Rz1 and 25(OH)-ginsenoside Rg3 through NMR spectrum analysis. As a result of quantification of ginseng heated at 100 ℃ for 0 to 6 days by HPLC/UV and TLC methods, the content of 25(OH)-ginsenosides tended to increase in proportion to the time exposed to heat. In particular, the content of 25(OH)-ginsenosid Rg5 was confirmed to be noticeably increased.

주제어

표/그림 (5)

그림 Fig. 1. Chemical structures of 25(OH)-ginsenoside Rg5 (1) and 25(OH)-ginsenoside Rz1 (2), and 25(OH)-ginsenoside Rg3(S) (3).
표 Table 1. NMR spectroscopic data^a,b of 25(OH)-ginsenosideRg5 (1), 25(OH)-ginsenoside Rz1 (2), 25(OH)-ginsenoside Rg3 (3)
그림 Fig. 2. Selective NOE correlations for the hydrogen located at 22-carbon of 25(OH)-ginsenoside Rg5 (1) and 25(OH)-ginsenoside Rz1 (2). The indications (↔) are NOE correlation that selectively expresses the stereochemistry of the 20(22)-double bond from the ROESY spectrum measured at 600 MHz in pyridine-d₅.
그림 Fig. 3. Comparison of HPLC chromatograph from five ginseng samples, which were 0, 1, 2, 3 and 6 day heated ginseng samples (A). Comparison of ginsenosides concentration each sampls (B). The used column is Sunfire C8, 4.6 mm x 75 mm, 3.5 μm and the mobile phase consisted acetonitrile/water % using a gradient elution of 20 – 32% at 0 – 40 min, 32 – 50% at 40 – 55 min, 55 – 65% at 55 – 70 min flow rate 1.6 mL/min, detected at UV₂₀₃ nm. Each sample was tested in triplicate and its standard deviation was indicated.
그림 Fig. 4. Thin layer chromatography of compound 1, 2, 3 in ginseng samples (A) and the content change with the passage of heat treatment time by TLC scan (B). Each sample was tested in triplicate and its standard deviation was indicated.

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 protopanaxadiol계 품질지표성분인 ginsenoside Rb1이 열에 의하여 최종적으로 생성되는 화학종을 규명하고 인삼 원재료인 수삼의 가열시간에 비례하여 측정되는 진세노사이드의 총 함량이 낮아지는 원인을 고찰하였으며 수삼의 가열공정으로 생산되는 홍삼과 흑삼에 대한 합리적인 protopanaxadiol 계 품질지표성분을 제시하고자 한다.

제안 방법

화합물 1, 2, 3의 화학적 구조 확인과 인삼 원재료의 가열에 의한 생성량을 측정하기 위해 1, 2, 3의 표준물질을 다음과 같이 제조하였다. Protopanaxatriol계 진세노사이드와 함께 전환반응을 진행하면 다양한 trio계 전환사포닌의 생성으로 인해 1, 2, 3의 정제가 용이하지 않으므로 protopanaxadiol 분획만을 전환하기 위하여 인삼추출액을 HP-20수지에 가하고 용출하여 protopanaxadiol계 진세노사이드가 농후한 분 획을 단리 하였다. Protopanaxadiol 분획을 구연산조건에서 열처리하여 얻은 1, 2, 3 혼합물을 ODS를 고정상으로 충진한 유리컬럼에 가하고 35-40% acetonitrile로 용리하여 TLC로 목적물질의 반점을 확인한 후 반복적으로 크로마토그래피를 실시하여 반응 혼합물로부터 화합물 1, 2 및 3을 순수하게 정제할 수 있었다.
가열시간에 따른 ginsenoside의 함량변화와 전환사포닌 1, 2, 3의 생성과 함량을 확인하기 위하여 조절한 수삼 20 g을 내열성 밀폐용기(15 mL Conical Tube, 15 개)에 담고 100°C로 조정한 가 열건조기에서 0, 1, 2, 3, 6 day 동안 각 3개의 시료로 가열 처리하였다
각 시료에서 화합물 1, 2, 3의 함량 분석을 위하여 다음과 같이 박층 크로마토그래피 분석을 수행하였다. 전개용매는 chloroform – ethyl acetate - methanol - water 15/40/22/9(v/v/v/v)로 제조하여 전개조에가하고 밀폐 후 40°C, 10 min 동안 정치하여 전개조 내의 증기압을 안정화 하였다.
시료 10 g을 methanol 적정량에 용해하여 ODS 수지 (80 g)로 채워진 유리 컬럼(2×20 cm)에 가하고 35-40%의 acetonitril 약 2L를 용출하고 TLC를 근거로 전환사포닌인 1, 2, 3의 함량이 농후한 분획으로 나누었다
인삼추출물로부터 분획하여 ginsenoside Rb1, Rc, Rb2 및 Rd 등의 주종사포닌이 농후한 protopanaxadiol 혼합액을 구연산 조건에서 가열하여 그 반응액에 25(OH)-ginsenoside Rg5, 25(OH)-ginsenoside Rz1, 25(OH)-ginsenoside Rg3(S)가 존재함을 컬럼크로마토그래피와 분광학적 분석법을 이용하여 규명하였다. 또한, 가열처리한 인삼뿌리에서 주종사포닌의 함량은 극단적으로 감소하며 규명되어진 3종의 hydroxylated ginsenoside의 함량이 증가함을 확인하였다.
1)를 다음과 같은 방법으로 제조 분리하였다. 홍삼 추출물(1 kg)을 물(1 L)에 녹여 활성화 된 Diaion HP-20 수지(500 g)를 가한 후 물(5 L)로 세척하여 수용성 성분을 제거하고 protopanaxatriol ginsenoside를 제거하기 위해 30%에탄올 1L로 세척한 후 70% 에탄올 3 L로 용출하고 용출 액을 70o C에서 감압 농축시킬 때 crude protopanaxadiol ginsenoside를 다량 함유한 추출물(26 g)을 얻을 수 있었다. 건조한 crude protopanaxadiol ginsenoside(10 g)을 25 mL methanol에 용해시킨 후 1 M 구연산수 100 mL를 가하였다.

이론/모형

5 mL p-anisaldehyde, 10 mL glacial acetic acid, 85 mL methanol, 5 mL sulfuric acid)에 신속하게 담궜다 뺀후 105°C 오븐에서 5 min간 가열하여 발색시킨다. TLC 결과를 평판스케너(HP Scanjet 200, USA)로 이미지화하여 SWEDAY JustTLC software (Sweden)를 사용하여 정량 하였다.
가열처리가 완료된 시료는 40°C에서 12 시간건조하고 분쇄하여 함량분석을 위한 시료전처리법에 따라서 시료를 제조하였다.

성능/효과

Protopanaxatriol계 진세노사이드와 함께 전환반응을 진행하면 다양한 trio계 전환사포닌의 생성으로 인해 1, 2, 3의 정제가 용이하지 않으므로 protopanaxadiol 분획만을 전환하기 위하여 인삼추출액을 HP-20수지에 가하고 용출하여 protopanaxadiol계 진세노사이드가 농후한 분 획을 단리 하였다. Protopanaxadiol 분획을 구연산조건에서 열처리하여 얻은 1, 2, 3 혼합물을 ODS를 고정상으로 충진한 유리컬럼에 가하고 35-40% acetonitrile로 용리하여 TLC로 목적물질의 반점을 확인한 후 반복적으로 크로마토그래피를 실시하여 반응 혼합물로부터 화합물 1, 2 및 3을 순수하게 정제할 수 있었다.
인삼추출물로부터 분획하여 ginsenoside Rb1, Rc, Rb2 및 Rd 등의 주종사포닌이 농후한 protopanaxadiol 혼합액을 구연산 조건에서 가열하여 그 반응액에 25(OH)-ginsenoside Rg5, 25(OH)-ginsenoside Rz1, 25(OH)-ginsenoside Rg3(S)가 존재함을 컬럼크로마토그래피와 분광학적 분석법을 이용하여 규명하였다. 또한, 가열처리한 인삼뿌리에서 주종사포닌의 함량은 극단적으로 감소하며 규명되어진 3종의 hydroxylated ginsenoside의 함량이 증가함을 확인하였다. 특히 25(OH)-ginsenoside Rg5의 농도는 ginsenoside Rg3 와 함께 가열 처리된 인삼 뿌리에서 주도적인 함량을 차지함을 관찰하였다.
또한, 가열처리한 인삼뿌리에서 주종사포닌의 함량은 극단적으로 감소하며 규명되어진 3종의 hydroxylated ginsenoside의 함량이 증가함을 확인하였다. 특히 25(OH)-ginsenoside Rg5의 농도는 ginsenoside Rg3 와 함께 가열 처리된 인삼 뿌리에서 주도적인 함량을 차지함을 관찰하였다. 따라서 ginsenoside Rg5의 수화물인 25(OH)-ginsenoside Rg5는 ginsenoside Rg3와 함께 가열 처리된 인삼제품의 지표성분으로서 활용할 수 있을 것으로 생각한다.

후속연구

특히 25(OH)-ginsenoside Rg5의 농도는 ginsenoside Rg3 와 함께 가열 처리된 인삼 뿌리에서 주도적인 함량을 차지함을 관찰하였다. 따라서 ginsenoside Rg5의 수화물인 25(OH)-ginsenoside Rg5는 ginsenoside Rg3와 함께 가열 처리된 인삼제품의 지표성분으로서 활용할 수 있을 것으로 생각한다.

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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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