인삼의 polyacetylene 성분 회수율에 미치는 추출방법의 영향

박찬엘, 박창호*

경희대학교 환경·응용화학부, 경희대학교 한방시스템공학과*

Effect of Extraction Methods on Polyacetylene Recovery

from Korean Ginseng

Chan-El Park, Chang-Ho Park*

Dept. of Chemical Engineering and Oriental Medical System Engineering*,

Kyung Hee University, Yongin-Si, 449-701, Korea

서론

고려인삼의 여러 성분 중 사포닌 성분과 비사포닌 물질중에는 여러 종류의 암세포의 증식을 억제하는 활성을 나타내는 성분이 있는데 암세포의 증식을 억제하는 주요 활성성분으로는 홍삼의 특유사포닌 성분인 ginsenoside-Rh2와1) 비사포닌 물질로서 지용성 분획물(석유에테르 추출물)중 폴리아세칠렌(polyacetylene) 성분이 있다.2)

폴리아세칠렌(polyacetylene) 성분은 식물 분류학적으로 오가과(Araliaceae)를 비롯한 미나리(Umbelliferae)과 식물 등에 분포되어 있으며 화학적으로 이들 화합물은 3중 결합을 가지고 있는 다가(多價)불포화 알콜의 일종이다. 인삼의 polyacetylene 성분은 두 개의 삼중결합을 가지고 있는 C17의 화합물로서 현재까지 백삼 및 홍삼으로부터 20종이 분리 동정되었다. 이들 폴리아세칠렌 성분 중에서 panaxydol, panaxynol, panaxytriol 3종이 대표적 성분이며 이 중 암세포에 대해 가장 강한 세포독성(cytotoxicity)을 나타내는 성분은 panaxydol이다.2)

인삼 polyacetylene 성분의 추출용매로는 보통 alcohol3) 또는 alcohol과 물의 혼합용매가4) 사용되고 있으나 ether, ethyl acetate, dichloromethane 등도 사용된 바 있으며, 추출방법으로는 실온에서의 용매추출법과 진탕추출법, soxhlet법 등이 널리 통용되고 있다. 또한 panaxydol과 panaxynol의 최대 추출조건을 확립할 목적으로 극성별로 몇 가지 용매를 선정하여 추출용매에 따른 추출율과 다양한 추출방법에 따른 추출율의 상호비교에 대한 연구도 수행되었다.5)

그러나 동일한 추출방법에서도 온도를 추출율에 대한 변수로 이용할 수 있을 것으로 여겨지며, 동일한 방법과 온도에서도 추출시간에 따른 수율 변화를 관찰할 수 있을 것으로 판단된다. 따라서, 본 연구에서는 백삼의 주요 polyacetylene 성분인 panaxynol과 panaxydol의 추출방법에 대한 polyacetylene 성분 수율을 비교하고   polyacetylene 성분 추출에 미치는 온도의 영향, 추출시간에 따른 polyacetylene 성분의 수율비교에 대한 연구를 수행하였다.

재료 및 방법

본 실험에서 사용한 인삼시료는 시중에서 구입한 금산 4년근 백삼을 사용하였고, polyacetylene 성분의 추출 용매인 ether와 petroleum ether는 Sigma Chemical Co. 제품을, 그 이외의 용매는 Duksan Pharmaceutical Co., Ltd. 제품을 사용하였다. Silica gel chromatography용 재료는 silica gel 60 (Merck, 0.063-0.2mm)을 사용하였고 thin layer chromatography는 silica gel 60F254 plate (Merck, Aluminium sheet, 0.2mm)를 사용하였다. 분석용으로 사용한 GC는 Hewlett-Packard 5890 series Ⅱ를 NMR은 FT- Wide Bore (400MHz) AVANCE 400WB, DSX 400 (BRUKER,  Germany)을 사용하였다.

Polyacetylene 성분을 얻기 위해 분쇄한 인삼을 methanol을 용매로 초음파세척기로 2시간씩 3회 추출하였다. 이 추출물을 여과하고 여과액을 감압농축 하여 농축물을 증류수, n-hexane:ethylacetate=1:1 용액과 함께 넣고 분액여두에서 층을 분리하였다. 여기서 n-hexane:ethylacetate 용액 층을 선택한 후 magnesium sulfate. anhydrous로 증류수를 제거하고 다시 이 용액을 감압농축한 후 TLC 상에서 전개하였고, 이때 전개용매는 n-hexane:ethylacetate을 9:1의 비율을 사용하여 column chromatography용 전개용매로 사용하였다. 이렇게 해서 얻은 ployacetylene 시료를 silica gel column chromatography로 분리하여 fraction collector에 모으고 TLC 상에서 전개하여 각각의 성분으로 분리하고 NMR로 그 구조를 확인하여 polyacetylene 성분을 분리하였다.

1. Panaxydol, panaxynol의 표준용액 제조

Panaxydol, panaxynol의 농도가 각각 20, 50, 100, 200, 500, 1000ppm이 되게 ether 용액을  첨가하였고 이 용액을 표준용액으로 사용하였다. 농도의 분석은 FID가 장착된 gas chromatography(HP 5890 seriesⅡ)를 이용하여 분석하였다. 주입부 온도는 200℃, 감지기 온도는 250℃으로 하였으며 oven의 온도는 100℃(2min)에서 시작하여 10℃/min의 속도로 증가시켜 최종온도 200℃에서 8분간 유지시켰다. Column은 HP-5, crosslinked 5% Ph Me Silicone (0.2□ id×25m, HP) capillary column을 사용하였다.

2. 추출온도에 따른 추출 및 정량

추출온도에 따른 추출율은 분말 형태의 시료 10g에 methanol 100□를 가하고 진탕추출에서는 25, 35, 45℃로 6시간씩 2회 120rpm으로 추출하였고, soxhlet  추출에서는 65, 80, 95℃로 12시간동안 추출하였다. 각 추출액을 여과하고 여액을 감압농축한 후 증류수 25□에 녹이고 petroleum ether-ether(4 : 1, v/v) 혼합용매 50□로 추출하여 추출액의 감압농축물을 ether 10□로 정용하여 GC로 분석하였다.6)

3. 추출시간에 따른 추출 및 정량

추출시간에 따른 polyacetylene 성분의 추출율 비교 실험에서는 분말 형태의 시료 5g에 methanol 100 □를 가하여 진탕추출에서 35℃, 120 rpm으로 1, 2, 3, 4, 6, 8, 10, 12시간 동안 추출하였다. 각 추출액을 감압농축 한 후 증류수 25 □에 녹이고 petroleum ehter-ether(4 : 1, v/v) 혼합용매 50 □로 2회 추출하여 추출액의 감압농축물을 ether 10□로 정용하고 GC로 분석하였다.

4. 인삼입자크기에 따른 추출 및 정량

입자 크기에 따른 추출율 비교에서는 인삼을 1.0, 1.4, 2.4 □ 크기로 분쇄한 후 각각의 크기별로 시료 10g에 methanol 100 □를 가하여 진탕추출에서는 35℃, 120 rpm으로 6시간씩 2회 추출하였고, soxhlet 추출에서는 80℃에서 12시간 동안 추출하였다. 각 추출액을 감압농축 한 후 증류수 25 □에 녹이고 petroleum ehter-ether(4 : 1, v/v) 혼합용매 50 □로 2회 추출하여 추출액의 감압농축물을 ether 10□로 정용하고 GC로 분석하였다.

결과 및 고찰

1. 추출온도에 따른 polyacetylene 성분의 추출율 비교

추출온도에 따른 panaxynol의 추출율을 Fig. 1에 나타내었다. 진탕추출에서의 추출율은 panaxynol, panaxydol 모두 온도가 증가함에 따라 추출율 또한 증가하는 것을 나타내었다. 이것은 polyacetylene 성분의 추출율은 추출온도와 밀접한 관계가 있다는 기존의 실험과 유사한 결과를 보여주고 있다. 그러나 soxhlet 추출에서는 진탕추출과는 달리 panaxynol과 panaxydol성분 모두 80℃까지는 온도가 증가함에 따라 추출율도 증가하였지만 그 이상의 온도에서는 감소하는 결과를 나타내었다. 이러한 결과는 온도가 증가함에 따라 polyacetylene 성분의 추출율도 증가하지만 어느 온도이상에서는 온도의 영향으로 panaxynol과 panaxydol 성분이 분해되어 도리어 추출율을 감소시키는 것으로 사료된다.

2. 추출시간에 따른 polyacetylene 성분의 추출율 비교

추출시간에 따른 panaxynol의 추출율을 Fig. 2에 나타내었다. 두 성분 모두 추출시간이 증가함에 따라 추출율도 증가하는 것을 나타내었다. 이러한 결과는 추출시 추출온도 뿐만 아니라 추출시간도 추출율과 밀접한 관계가 있는 것으로 볼 수 있으며 더 긴 시간동안의 추출실험을 통하여 최적의 추출율을 얻기 위한 추출시간의 연구가 수행되어야 할 것으로 사료된다.

3. 인삼입자크기에 따른 polyacetylene 성분의 추출율 비교

입자크기에 따른 panaxynol의 추출율을 Fig. 3에 나타내었다. Soxhlet 추출에 있어서 panaxynol 성분은 입자의 크기가 감소할수록 추출율이 증가함을 나타내었으며 진탕추출에 있어서도 입자의 크기가 감소할수록 추출율이 증가함을 나타내었다. 그리고 panaxynol 성분의 추출율은 soxhlet 추출이 진탕추출에 비하여 큰 값을 나타내었다. Panaxydol 성분에 있어서도 마찬가지로 soxhlet 추출과 진탕추출 모두 입자의 크기가 감소할수록 추출농도가 증가하는 것을 나타내었으며 soxhlet 추출이 진탕추출보다 더 큰 추출율을 나타내었다.

Fig. 1. Effect of temperature on panaxynol extraction efficiency using soxhlet and shaking methods.

(soxhlet : 65, 80, 95℃ ; shaking : 25, 35, 45℃)

Fig. 2. Time dependence of extracted amount of

panaxynol using shaking method.

Fig. 3. Effect of particle size on panaxynol extraction efficiency using soxhlet and shaking methods.

(particle size : A=2.4□, B=1.4□, C=1.04□)

참고문헌

1. Odashima, S., Nakayabu, Y., Honjo, N., Arichi, S., Europ J. Cancer, 15,          885-892(1979).

2. Matsunaga, H., Katano, M., Yamamoto, H., Fujito, H., Mori, M. and Takata,     T., Chem. Pharm. Bull, 38(12), 3480-3482(1990).

3. Shim, S. C., Chang, S. K., Proceedings of the 3rd  International Symposium on     Ginseng, 170(1987).

4. Takahashi, M. and Ishikura, M., Yakugaku Zasshi, 84, 757-760(1964).

5. Noh, G. B., Son, H. J., Korean J. Ginseng Sci., 13, 183-188(1989).

6. Noh, G. B., Son, H. J., Korean J. Ginseng Sci., 13, 198-201(1989).