KR100352561B1

KR100352561B1 - 초임계 이산화탄소를 이용한 귤껍질로부터의 페릴릴알코올의추출 방법

Info

Publication number: KR100352561B1
Application number: KR1019990009081A
Authority: KR
Inventors: 이윤우; 이윤용; 김재덕; 노경호
Original assignee: 한국과학기술연구원
Priority date: 1999-03-18
Filing date: 1999-03-18
Publication date: 2002-09-12
Also published as: KR20000060614A

Abstract

본 발명은 최근 유방암, 대장암, 췌장암 등에 대한 항암제로서 관심을 모으고 있는 페릴릴알코올(perillyl alcohol)을 귤껍질로부터 얻기 위한 추출 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 이산화탄소의 임계 온도와 임계 압력보다 높은 온도 및 압력 조건 하에서 이산화탄소 용매를 초임계 유체로 사용하는 초임계 유체 추출기를 사용하여 귤껍질로부터 페릴릴알코올이 함유된 추출물을 얻는 방법을 제공한다.

초임계 이산화탄소를 사용하는 본 발명의 추출 방법에 따르면, 항암제 등으로서 유용한 페릴릴알콜올을 종래의 메탄올 용매 추출법보다 훨씬 우수한 수율로 수득할 수 있다. 따라서, 본 발명은 최근 급속도로 신장하고 있는 국내 항암제 시장에서의 수요의 충당과 국제 경쟁력의 우위, 의약과 관련된 산업 분야의 활성화에 크게 기여할 수 있다.

Description

초임계 이산화탄소를 이용한 귤껍질로부터의 페릴릴알코올의 추출 방법 {Extraction of Perillyl Alcohol from Orange Peel by Supercritical Carbon Dioxide}

본 발명은 최근 유방암, 대장암, 췌장암 등에 대한 항암제로서 관심을 모으고 있는 페릴릴알코올(perillyl alcohol)을 귤껍질로부터 얻기 위한 추출 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 초임계 유체 추출기(SFE : Supercritical Fluid Extractor)를 사용하여 귤껍질로부터 페릴릴알코올과 같은 고부가가치의 항암제를 추출하는 방법에 관한 것이다.

초임계 유체 추출은 유체의 임계 압력과 임계 온도 이상의 조건 하에서 상기 유체를 이용하여 시료 중에서 목적 성분을 선택적으로 추출해 낼 수 있는 새로운 분리 공정이다. 초임계 유체는 그의 침투성, 운반성과 같은 특성이 기체와 같이 거동하고, 용해력이 액체 용매와 유사하여 다공성 고체 시료로부터 물질을 추출하는 경우에 매우 효과적이다. 더욱이, 온도와 압력의 변화에 의한 용해력의 변화가 커서 추출 용제와 추출물의 분리가 용이하다. 이산화탄소는 초임계상태에서 용매로서 우수한 특성을 가지고 있을 뿐만 아니라 독성이 없고 가격이 저렴하며 운전 온도가 낮아 기존 기술로는 분리가 쉽지 않았던 이성질체, 열변성 혼합물의 분리, 고분자 물질의 정제, 천연식물로부터 의약, 향료와 같은 유효성분의 분리 등 응용범위가 확대되고 있다.

귤이나 오렌지 등의 감귤류의 표피에 포함된 성분 중에서 리모넨은 식물을 구성하는 필수적인 성분으로서 화학적 구조식은 C₁₀H₁₆이며 모노테르핀으로부터 자연적으로 생성된다. 레몬과 같은 향기가 있기 때문에 음료, 제과, 제약, 화장품 산업에 주로 사용되었으며, 최근에는 CFC 113 및 1,1,1 TCE의 고급 세정제가 오존층을 파괴하는 규제물질로 지정됨에 따라 유망한 대체 세정제의 주성분으로 사용되고 있다. 리모넨의 광학 이성질체에는d,l이 있다.d체는 등피유, 레몬유, 베르가모트유, 회향유 등에 포함되어 있으며,l체는 송엽유, 박하유 등에 많이 들어 있다. 또한, 최근의 연구에서는d-리모넨이 항암제로서 효능이 있다고 밝혀졌다[M. A. Morse and A. L. Toburen, Cancer Letters, 104, 211 (1996)]. 감귤류를 구성하고 있는 성분들에는 리모넨뿐만 아니라 다른 여러 가지 성분들이 포함되어 있다. 이 중에서 페릴릴알코올은 의학적으로 항암제로서의 치료 효과가 입증되었으며, 특히 유방암, 백혈병, 대장암, 췌장암, 폐암 등의 치료효과가 뛰어나기 때문에 사용범위가 확대되고 있다[H. C. Chang 등의 미국 특허 제5,487,988호 (1996년 1월); M. N. Gould 등의 국제 출원 공개 제WO95/24895호 (1995년 9월)].

페릴릴알코올의 조성식은 C₁₀H₁₆O이며, 1-히드록시메틸-4-이소프로페닐-시클로헥센, 4-이소프로페닐-1-시클로헥센-1-메탄올, p-멘타 1,8-디엔-7-올로서 지칭되고 있고, (R)-(+)-페릴릴알코올, (S)-(-)-페릴릴알코올의 이성질체가 있다. 페릴릴알코올을 얻는 방법에는 천연식물로부터 직접 추출하는 방법, 화학적 구조가 비슷한 물질로부터 합성에 의해 제조하는 방법[H. C. Chang 등의 미국 특허 제5,487,988호(1996년 1월)], 박테리아와 같은 세균들로부터 세포배양에 의해서 얻는 방법[H. C. Chang and P. Oriel, J. Food Sci.,59, 660 (1994)] 등이 있다. 외국의 경우, 이미 수 년 전부터 동물 및 임상실험을 통해 페릴릴알코올과d-리모넨의 항암제로서의 효능을 확인하였으나, 국내에서는 페릴릴알코올이라는 물질이 잘 알려지지 않아 이에 대한 많은 연구가 이루어지지 않고 있는 실정이다. 최근 연구에서는 추출 용매로서 메탄올[한국 특허 출원 제1997-40122호]과 에탄올[한국 특허 출원 제1998-27170호]을 사용하여 한국산 귤껍질로부터 페릴릴알코올과d-리모넨을 직접 추출하는 연구가 현재 특허 출원 중에 있다.

본 발명은 초임계 추출 장치를 사용하여 가정 혹은 식품가공 공장 등에서 폐자원화되고 있는 귤껍질로부터 페릴릴알코올을 종래 기술에 비해 고수율로 추출하고자 하는 것이다.

도 1은 초임계 추출 장치에 의해 추출한 추출액 중의 오일층을 기체 크로마토그래피로 분석한 크로마토그램.

도 2는 초임계 추출 장치에 의해 추출한 추출액 중의 물층을 기체 크로마토그래피로 분석한 크로마토그램.

도 3은 메탄올을 사용하여 추출한 추출물을 기체 크로마토그래피로 분석한 크로마토그램.

본 발명은 초임계 유체 추출기를 사용하여 귤껍질로부터 페릴릴알코올과 같은 고부가가치의 항암제를 추출하는 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 이산화탄소의 임계 온도와 임계 압력보다 높은 온도 및 압력 조건 하에서 이산화탄소 용매를 초임계 유체로 사용하는 초임계 유체 추출기를 사용하여 귤껍질로부터 페릴릴알코올이 함유된 추출물을 얻는 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따라, 초임계 추출 장치를 사용하여 귤껍질로터 페릴릴알코올을 추출하는 방법은 하기 개요도로서 요약될 수 있다.

초임계 추출 장치를 사용하여 귤껍질로터 페릴릴알코올을 추출하는 방법은 상기 개요도에 나타낸 바와 같이 먼저 국내에서 재배된 귤껍질을 맑은 물로 잘 닦은 후 오븐에서 건조시키고 분말로 분쇄한 후 초임계 유체 추출 장치에 도입하고, 초임계 유체로서 이산화탄소를 사용하여 이산화탄소의 임계 온도 및 임계 압력보다 높은 온도 및 압력 하에서 일정 시간 동안 추출하는 것으로 이루어진다. 상기 추출된 추출액은 오일층과 물층으로 분배되는데, 분배된 오일층과 물층의 시료를 기체 크로마토그래피에 의해 분석함으로써 오일층에서 페릴릴알코올을 수득할 수 있다.

상기 방법에서 귤껍질은 직경 1 내지 3.5 mm의 분말로 분쇄되고, 초임계 유체로서 사용되는 이산화탄소의 유속은 예를 들면 0.3 내지 11.9kg/hr으로서 귤껍질 1 g당 10 내지 500 g의 이산화탄소가 통과하는 양으로 사용된다. 초임계 추출 장치에서의 추출은 이산화탄소의 임계 온도(31.1℃) 및 임계 압력(72.8기압 (73.8 bar))보다 높은 온도 및 압력, 예를 들면 32℃ 이상, 바람직하게는 32 내지 100℃ 및 73기압 이상, 바람직하게는 73 내지 300 기압의 조건에서 10시간 이상 동안 이루어진다. 오일층과 물층으로 분배되는 추출액 시료는 시료 주입량 1 ㎕, N₂유량 0.8 ㎖/분, 주입기 온도 250℃, 검지기 온도 300℃, 분할 비율 1:50, 오븐 온도 50℃에서 80℃까지는 10℃/분, 80℃에서 250℃까지는 5℃/분의 속도의 승온 온도 프로그램을 적용하는 조건 하의 기체 크로마토그래피를 사용하여 분석된다.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 단지 본 설명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명이 이들 실시예만으로 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

본 실시예에서는 귤껍질에 함유되어 있는 페릴릴알코올을 추출하기 위해서 기존의 용매를 사용한 용매 추출법 대신에 초임계 유체 추출 장치를 사용하였다. 10ℓ 용량의 철제 추출기에 잘 건조된 직경 1 내지 1.3 mm의 귤껍질 2,000 g을 충전하고, 추출기에서의 작업조건을 이산화탄소의 임계 온도 및 임계 압력보다 높은 35℃, 148 기압 (150 bar)로 하고 이산화탄소의 유량을 11.9 kg/hr로 하여 12시간 통과시켰을 때 약 50g의 추출물을 얻었다. 추출물은 물과 오일의 두 층으로 분배되었으며 물층과 오일층 각각을 HP-5 (가교결합된 5% PH ME 실록산, 30m x 0.32 mm) 모세관에 주입하여 기체 크로마토그래피 (조건: 시료 주입량 1 ㎕; N₂유량 0.8 ㎖/min; 주입기 온도 250℃; 검지기 온도 300℃; 분할 비율 1:50; 오븐 온도 50℃에서 80℃까지는 10℃/min, 80℃에서 250℃까지는 5℃/min의 속도의 승온 온도 프로그램을 적용)에 의해 분석하였다. 오일층을 분석한 결과 0.354 mg/ml의 페릴릴알코올이 수득되었음을 알 수 있었다. 물층에서는 페릴릴알코올이 분석되지 않았다. 본 실시예에서 정량 분석에 사용된 페릴릴알코올의 표준 시약은 알드리히사(Aldrich Co.)에서 구입하였다. 도 1은 초임계 유체 추출기를 사용하여 추출한 추출액 중 오일층을 기체 크로마토그래피에서 분석한 크로마토그램이다. 도 2는 물층을 분석한 크로마토그램이다.

<실시예 2>

200 ml 용량의 철제 추출기에 잘 건조된 직경 1 내지 3.5 mm의 귤껍질 70 g을 충전하고, 추출기에서의 작업 조건을 60 ℃ 및 197.4 기압 (200 bar)로 하고 이산화탄소의 유량을 0.3 kg/hr로 하여 10시간 통과시켰을 때 약 0.65 g의 추출물을 얻었다. 실시예 1과 동일한 조건 하에 기체 크로마토그래피에 의해 오일층을 분석한 결과 0.410 mg/ml의 페릴릴알코올을 수득하였다.

<비교예 1>

실시예 1의 초임계 유체에 의한 추출법과 종래의 용매추출법에 의한 페릴릴알코올 추출 수율을 비교하였다. 용매추출에 의한 페릴릴알코올의 수율이 가장 우수한 메탄올을 사용하였다. 도 3은 메탄올을 사용하여 추출한 추출물을 기체 크로마토그래피에서 분석한 크로마토그램이다. 메탄올을 용매로 사용하여 건조시킨 귤껍질로부터 페릴릴알코올을 추출하는 경우 추출물 중에 0.002 mg/ml의 페릴릴알코올이 함유된 것으로 밝혀졌다. 따라서, 실시예 1의 초임계 이산화탄소를 사용할 경우, 메탄올 용매 추출법보다 170배 이상 더 많은 페릴릴알코올을 추출할 수 있음을 알 수 있다.

Claims

이산화탄소의 임계 온도와 임계 압력보다 높은 온도 및 압력 조건 하에서 이산화탄소 용매를 초임계 유체로 사용하는 초임계 유체 추출기를 사용하여 귤껍질로부터 페릴릴알코올이 함유된 추출물을 얻는 방법.
제1항에 있어서, 추출 압력이 73 내지 300 기압인 방법.
제1항에 있어서, 추출 온도가 32 ℃ 내지 100 ℃인 방법.