KR100514760B1 - Concentration Method of Glycyrrhizin from Glycyrrhiza Extract Using Polymeric Ultrafiltration or Microfiltration Membrane - Google Patents

Concentration Method of Glycyrrhizin from Glycyrrhiza Extract Using Polymeric Ultrafiltration or Microfiltration Membrane Download PDF

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Abstract

본 발명은 감초 추출물을 1 내지 50 마이크로미터 크기의 캐트리지형 전처리 여과기를 통과시켜 감초 추출물 내에 존재하는 목질부 및 불용성 입자나 각종 부유물질을 제거한 후, 10,000 내지 200,000 달톤(dalton) 정도의 분획분자량 (molecular weight cut-off)을 갖는 고분자 한외여과막 (ultrafiltration membrane) 또는 기공크기 0.05 내지 0.5 마이크로미터인 고분자 정밀여과막(microfiltration membrane)을 사용하여 감초 추출물 내에 존재하는 전분, 고무질, 회분, 단백질 및 당분 등의 불순물을 분리, 제거하여 의약품, 화장품, 담배 향, 천연 감미료 등에 널리 사용되는 유효 성분인 글리시리진의 농도를 높이는 공정에 관한 것이다. The present invention passes the licorice extract through a cartridge-type pretreatment filter having a size of 1 to 50 micrometers to remove wood parts, insoluble particles, and various suspended substances present in the licorice extract, and then the fraction molecular weight of about 10,000 to 200,000 daltons ( starch, gums, ash, proteins and sugars present in licorice extract using a polymeric ultrafiltration membrane having a molecular weight cut-off or a microfiltration membrane having a pore size of 0.05 to 0.5 micrometers. The present invention relates to a process for increasing the concentration of glycyrrhizin, an active ingredient widely used in medicine, cosmetics, tobacco flavor, and natural sweeteners by separating and removing impurities.

본 발명의 방법에 의하면, 감초 추출물로부터 글리시리진을 농축함에 있어서 고분자 한외여과막 또는 정밀여과막을 사용함으로써, 알콜의 사용량을 감소시키고 각종 이온 성분을 제거하기 위하여 사용되는 이온교환수지나 흡착수지 등의 사용을 극히 제한할 수 있게 되어, 공정을 단순화시킴은 물론 알콜 및 이온교환수지 혹은 흡착 수지에 의한 2차 오염을 방지할 수 있으며, 또한 주기적으로 여과막을 역세척하여 막표면에 형성되는 농도 분극(concentration polarization) 및 막의 기공 막힘현상(fouling)을 줄일 수 있으므로 투과 성능을 향상시켜 경제적이면서 효율적으로 감초 추출물로부터 글리시리진의 분리 및 농축이 가능하다.According to the method of the present invention, by using a polymer ultrafiltration membrane or a microfiltration membrane in concentrating glycyrrhizin from licorice extract, the use of ion exchange resins and adsorptive resins used to reduce the amount of alcohol and to remove various ionic components It can be extremely limited, which simplifies the process and prevents secondary contamination by alcohol, ion exchange resins or adsorbent resins, and also periodically polarizes the filtration membrane to form concentration polarization on the surface of the membrane. And pore fouling of the membrane can be reduced, thereby improving the permeability and economically and efficiently separating and concentrating glycyrrhizin from licorice extract.

Description

고분자 한외여과막 또는 정밀여과막을 이용한 감초 추출물로부터 글리시리진의 농축 방법 {Concentration Method of Glycyrrhizin from Glycyrrhiza Extract Using Polymeric Ultrafiltration or Microfiltration Membrane}Concentration Method of Glycyrrhizin from Glycyrrhiza Extract Using Polymeric Ultrafiltration or Microfiltration Membrane

본 발명은 감초 추출물로부터 글리시리진을 농축 및 분리하는 방법에 관한 것으로써, 좀더 구체적으로는 고분자 한외여과막 또는 정밀여과막을 이용하여 감초 추출물로부터 글리시리진을 유효 농도까지 분리 농축하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for concentrating and isolating glycyrrhizin from licorice extract, and more particularly, to a method for separating and concentrating glycyrrhizine to an effective concentration from licorice extract using a polymer ultrafiltration membrane or a microfiltration membrane.

감초(Glycyrrhiza uralensis Fisch, Glycyrrhiza glabra L.)는 콩과(Leguminosae)에 속하는 식물로서 약용 및 식용으로 사용되는 다년생 초본으로, 그 줄기에는 백색의 단모가 있으며 근경은 원주상으로서 주근은 길고 조대하며, 외피는 홍갈색에서 암갈색이다. 감초 추출물은 글리시리진(Glycyrrhizin), 글리시레틱 애시드(Glycyrrhetic acid), 리코리시딘(licoricidin) 등이 주요 성분이며 그 중 글리시리진은 감초의 주성분으로 설탕보다 50배이상 달며 항염작용, 해독작용, 항궤양작용, 계면활성 작용 등의 성질을 이용하여 식품, 화장품, 의약품, 담배 가향제 등으로 널리 사용된다. Licorice (Glycyrrhiza uralensis Fisch, Glycyrrhiza glabra L.) is a perennial herb that is a plant belonging to the legumes (Leguminosae), used for medicinal and edible use.Its stem has white short hairs and the root is cylindrical and long and coarse. The outer shell is reddish brown to dark brown. The main components of licorice extract are glycyrrhizin, glycyrrhetic acid, and licoricidin. Among them, glycyrrhizin is the main ingredient of licorice and is 50 times more than sugar and has anti-inflammatory, detoxification and anti-ulcer properties. It is widely used as food, cosmetics, medicines, tobacco flavors, etc. by using properties such as action and surfactant activity.

감초 추출물중의 글리시리진의 농도를 높이기 위하여 한국특허공개 2000-49485호 및 1998-77716호에서는 감초 추출물을 메탄올로 추출하는 추출공정, 음이온 교환수지를 사용한 정제 및 탈색공정, 에탄올로 재결정하는 결정공정을 조합하는 방법을 사용하였다. 그러나 이는 알콜의 사용량이 많고 전분 및 고무질, 회분 등의 불순물이 충분히 제거되지 않는 단점이 있을 뿐만 아니라 추출 후 감초 잔유물의 처리를 위해 추가적인 공정이 요구된다. 또 추출 후 전분 및 고무질 또는 단백질을 제거하기 위하여 여러 종류의 필터를 사용하거나 흡착 수지를 사용하여 제거하거나 필터의 엘리멘트를 자주 교환해 주어야 하며 수지를 자주 세척해 주어야 하는 어려움이 있다. 그리고 회분을 제거하기 위하여 이온교환수지 등을 사용하지만 이온교환수지를 재생해 주기 위해서 강산이나 강알칼리를 사용해야 하므로 심각한 환경문제를 야기할 뿐만 아니라 대부분의 수지에서 유효 성분인 글리시리진도 흡착하여 글리시리진의 농도를 오히려 저하시키는 역할도 한다. 일본특허공개 평56-553398, 동 57-459800, 동 59-20222호에는 감초근을 물과 여러 메탄올, 에탄올, 부탄올, 아세톤, 에테르, 에틸에테르 등 유기 용매로 추출 정제하는 방법이 기재되어 있다. 그러나 이러한 방법들에 의한 감초 추출물은 글리시리진의 순도가 낮은 수준이라는 문제점과 공정이 복잡하여 현장 적용이 불가능한 문제점이 있으며, 다량의 유기 용매를 사용함으로써 유기 용매에 의한 작업환경의 열악함과 환경오염에 적절하게 대처하지 못하는 단점이 상존한다.In order to increase the concentration of glycyrrhizin in licorice extracts, Korean Patent Laid-Open Publication Nos. 2000-49485 and 1998-77716 disclose an extraction process for extracting licorice extract with methanol, a purification and decolorization process using anion exchange resin, and a crystallization process for recrystallization with ethanol. Combination method was used. However, this has a disadvantage that the amount of alcohol is used and impurities such as starch, rubbery, and ash are not sufficiently removed, and an additional process is required for the treatment of licorice residues after extraction. In addition, to remove starch and rubbery or protein after extraction, it is difficult to use various types of filters, to remove them by using an adsorption resin, or to frequently change the elements of the filter, and to frequently wash the resin. In addition, ion exchange resins are used to remove ash, but strong acids or strong alkalis must be used to regenerate the ion exchange resins, causing serious environmental problems as well as adsorbing glycyrazine, an active ingredient in most resins. Rather, it plays a role. Japanese Patent Laid-Open Nos. 56-553398, 57-459800 and 59-20222 describe a method for extracting and purifying licorice root with water and various organic solvents such as methanol, ethanol, butanol, acetone, ether and ethyl ether. However, licorice extract by these methods has a problem of low purity of glycyrrhizin and a complicated process, which makes it impossible to apply the field.The use of a large amount of organic solvent prevents the poor working environment and environmental pollution caused by organic solvents. There are some drawbacks to not coping properly.

또한 한국막학회 1999년 춘계학술대회 발표집 105-108 페이지에는 알루미나 한외여과막을 이용하여 글리시리진을 분리하는 논문이 발표되었다. 이들은 글리시리진을 분리하기 위하여 알루미나로 만들어진 기공크기 50옹스트롬의 여과막을 사용하였으나 알루미나 여과막의 경우 흡착성이 너무 강해 운전 10분 이내에 투과유속이 초기 투과유속의 10% 이내로 감소하여 경제성을 상실하는 단점을 지녔고, 또한 50옹스트롬의 기공크기는 글리시리진의 농축공정에 적합하지 않은 지나치게 작은 기공 크기로 이러한 기공 크기는 현저하게 낮은 투과유속을 나타내므로 적합하지 않다.Also, in the 105-108 Korean Journal of Film Society 1999 Spring Conference, a paper was used to separate glycyrrhizin using alumina ultrafiltration membrane. They used a pore-size 50 angstrom filtration membrane made of alumina to separate glycyrrhizin, but the alumina filtration membrane had a disadvantage in that its adsorption was so strong that the permeate flow rate was reduced to within 10% of the initial permeate flow rate and lost economic feasibility within 10 minutes of operation. In addition, the pore size of 50 angstroms is too small pore size that is not suitable for the concentration process of glycyrrhizin, such pore size is not suitable because it shows a significantly low permeation flux.

본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 글리시리진을 감초 추출물로부터 분리 농축함에 있어서 고분자 한외여과막 또는 정밀여과막을 이용한 공정을 도입함으로써 유기 용매의 사용을 억제하고 공정을 단순화하며, 알콜의 사용을 최소화함으로써 경제적이고 환경 친화적인 글리시리진 분리 농축 방법을 제공하는데 있다. An object of the present invention is to suppress the use of organic solvents and simplify the process by introducing a process using a polymer ultrafiltration membrane or a microfiltration membrane in separating and concentrating glycyrrhizin from licorice extract to solve the problems of the prior art, the use of alcohol By minimizing this, it is to provide an economical and environmentally friendly method for separating and concentrating glycyrrhizin.

이와 같은 본 발명의 목적은 고분자 한외여과막 또는 정밀여과막을 이용하여 감초 추출물로부터 글리시리진을 분리 농축함으로써 달성된다. This object of the present invention is achieved by separating and concentrating glycyrrhizin from licorice extract using a polymer ultrafiltration membrane or a microfiltration membrane.

감초 추출물은 일반적으로 점도가 상당히 높아 그로부터 글리시리진을 분리 농축하는 데에 여과막을 이용하는 것이 적합하지 않을 것이라고 예상되어왔고, 분리막을 이용하려는 일부 시도가 있었으나 효과적인 결과를 얻지 못하였다. 그러나 본 발명의 발명자들은 수많은 실험을 통하여, 분자량 800을 약간 넘는 글리시리진이 그 분자의 크기보다 기공이 작지 않음에도 여과막을 통과하지 않는 것은, 글리시리진이 독립적으로 행동하지 않고 감초추출물속의 다른 물질과 함께 행동하거나 다른 물질들이 여과막을 오염시킴에 따른 것이라 추측하였고, 이에 근거하여 글리시리진의 분리 농축에 적합한 기공의 크기와 여과막 재질을 연구하였으며, 여과막의 기공은 글리시리진 분자보다 상당히 커야하고 그렇더라도 글리시리진은 투과되지 않고 농축액 속에 농축되며, 목적하지 않는 물질들은 막을 통과하여 투과액속에 축적되는 현상을 발견하여 발명을 완성하게 된 것이다. Licorice extracts are generally highly viscous, and it has been anticipated that it would not be suitable to use a filtration membrane to separate and concentrate glycirigin therefrom, with some attempts to use the separator, but with no effective results. However, the inventors of the present invention, through numerous experiments, do not pass through the filtration membrane even though glycyrizine with a molecular weight of slightly higher than 800 is smaller than the pore size of the molecule, so that glycyrizine does not act independently and works with other substances in licorice extract. Or other substances contaminated the filtration membrane, and based on this, the pore size and filtration membrane material suitable for the separation and concentration of glycyrrhizin were studied, and the pores of the filtration membrane should be considerably larger than the glycyrrhizin molecules. Concentrated in a concentrated solution, the undesired substances are found to accumulate in the permeate through the membrane to complete the invention.

본 발명은 열수를 이용하여 추출한 감초 추출물 내에 존재하는 목질부나 입자성 물질, 혹은 불용성 부유물질 등의 조립질을 제거하기 위하여 1 내지 50 마이크로미터 크기의 캐트리지(catridge)형 전처리 여과기를 통과시킨 후, 분획분자량이 10,000 내지 200,000 달톤인 고분자로 이루어진 한외여과막 또는 기공 크기 0.05 내지 0.5 마이크로미터의 고분자로 이루어진 정밀여과막을 사용하여 회분 및 독립적으로 존재하는 저분자 물질, 이온 등을 거의 대부분 통과시키고, 글리시리진을 배제시킴으로서 글리시리진이 일정한 농도에 도달할 때까지 운전을 계속하는 글리시리진 농축 공정에 관한 것이며, 고분자 여과막의 재질은 재생 셀룰로오스 계열(Regenerated Cellulose), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile, PAN), 폴리설폰(Polysulfone), 폴리이서설폰(Polyethersulfone), 폴리비닐리덴플루오르(Polyvinylidene fluoride) 등이 바람직하다. The present invention passes through a cartridge type pretreatment filter having a size of 1 to 50 micrometers in order to remove coarse particles such as wood parts, particulate matter, or insoluble suspended matter present in licorice extract extracted using hot water. The ultrafiltration membrane made of a polymer having a fraction molecular weight of 10,000 to 200,000 Daltons or a microfiltration membrane made of a polymer having a pore size of 0.05 to 0.5 micrometers was used to pass almost all of the low molecular weight substances, ions, etc., which are present independently of each other, It relates to a glycyrrhizin enrichment process that continues operation until the glycyrazine reaches a constant concentration by excluding it, and the material of the polymer filtration membrane is regenerated cellulose, polyacrylonitrile (PAN), polysulfone (Polysulfone). , Polyethersulfone, polybi Preference is given to polyvinylidene fluoride and the like.

본 발명의 방법에서 처리될 수 있는 감초 추출물은 열수로 추출된 1차 추출물로써 여과막 공정에 적용하기 적합하도록 점도를 낮게 유지하기 위한 희석액이며, 이때 희석비는 점도가 대략 30센티포이즈 이하 바람직하게는 20센티포이즈 이하가 되도록 하고, 분리효율을 증대시키기 위한 방법으로 C2 내지 C4의 알콜을 소량 첨가하기도 한다. Licorice extract that can be treated in the method of the present invention is a diluent for maintaining a low viscosity to be suitable for application to the filtration membrane process as a primary extract extracted with hot water, wherein the dilution ratio is preferably a viscosity of about 30 centipoise or less In order to increase the separation efficiency to 20 centipoise or less, a small amount of C2 to C4 alcohol may be added.

본 발명에 사용될 수 있는 고분자 한외여과막 또는 정밀여과막은 재생 셀룰오즈 또는 폴리이서설폰, 폴리설폰 계열로 한외여과막의 경우 분획분자량이 10,000 달톤 내지 200,000 달톤이고, 정밀여과막은 기공의 크기가 0.05 내지 0.5마이크로미터 바람직하게는 0.2 마이크로미터의 것이 사용될 수 있고, 여과막의 형태는 판틀형과 관형막이 바람직하게 사용될 수 있으며, 여과막의 외면과 내면의 압력차(transmembrane pressure)는 0.4 내지 5 기압일 경우가 적당하다. Polymer ultrafiltration membrane or microfiltration membrane that can be used in the present invention is a regenerated cellulose or polyisulfone, polysulfone-based ultrafiltration membrane fractional molecular weight of 10,000 Daltons to 200,000 Daltons, the microfiltration membrane has a pore size of 0.05 to 0.5 microns Meters of preferably 0.2 micrometers can be used, and the shape of the filtration membrane can be preferably a plate-like and tubular membrane, and the transmembrane pressure between the outer surface and the inner surface of the filtration membrane is preferably 0.4 to 5 atm. .

본 발명의 감초 추출물로부터 글리시리진을 분리 농축하는 방법에는 도 1에 도시된 바와 같은 연속식 여과막 시스템이 사용된다. The continuous filtration membrane system as shown in FIG. 1 is used in the method for separating and concentrating glycyrrhizin from the licorice extract of the present invention.

본 발명의 연속식 여과막 시스템에서, 유입되는 감초 추출 희석액(51)은 공급조(53)로 유입되기 전 전처리 여과기(52)를 거치며, 여기서 목질부 등 입자성 물질이 제거되며, 공급조(53)로부터 공급펌프(54)에 의해 고분자 한외여과막 또는 정밀여과막 모듈 즉 고분자 여과막 모듈(56)로 유입되어 회분, 독립적으로 존재하는 저분자 물질, 이온 등은 여과막을 투과하며 투과액(57)은 감초 추출물의 희석액으로 재사용되거나 처리되어 배출된다. 여과막에서 농축된 성분은 농축액배출관(58)을 통하여 공급조(53)로 재순환되어 글리시리진이 농축되게 하며, 일정 농도에 도달할 경우, 운전을 멈추고 배출관(59)을 통하여 공급조(53)에서 배출, 제품 저장고로 이동한다. 여과막 모듈에 유입 및 배출되는 유량을 측정할 수 있도록 여과막 모듈 유입 및 배출 유량계(FI1, FI2)를 설치하였으며 투과액 유량을 측정하기 위해 투과액 배출 유량계(FI3)를 설치하였고, 여과막 모듈 입구 및 출구부에 각각 여과막 모듈 유입 및 배출 압력계(PG1, PG2)를 설치하여 여과막 내에서의 압력차를 측정하였으며 여과막 투과액 부분에 압력계(PG3)를 설치하여 막투과 압력 및 역세척 압력을 측정한다. 또한 제거된 입자들이 여과막 표면에 축척되는 이른바 농도분극화 현상을 감소시키기 위하여 고압 질소에 의한 역세척 장치를 설치한다. In the continuous filtration membrane system of the present invention, the licorice extract diluent 51 that is introduced passes through the pretreatment filter 52 before being introduced into the feed tank 53, where particulate matter such as wood is removed, and the feed tank 53 is provided. From the feed pump 54 to the polymer ultrafiltration membrane or microfiltration membrane module, that is, the polymer filtration membrane module 56, the ash, low-molecular substances, ions, etc., which are present independently, permeate the filtration membrane, and the permeate 57 of licorice extract It is reused as a diluent or treated and discharged. The concentrated component in the filtration membrane is recycled to the feed tank 53 through the concentrated liquid discharge pipe 58 to condense glycyrrhizin, and when a certain concentration is reached, the operation is stopped and discharged from the feed tank 53 through the discharge pipe 59. Go to product storage. Filtration membrane module inflow and discharge flowmeters (FI1, FI2) were installed to measure the flow rate into and out of the filter membrane module, and permeate discharge flowmeter (FI3) was installed to measure the permeate flow rate. The pressure difference in the filtration membrane was measured by installing the filtration membrane module inflow and discharge pressure gauges (PG1, PG2), respectively, and the pressure gauge (PG3) was installed in the permeate of the filtration membrane to measure the membrane permeation pressure and the backwash pressure. In addition, a back washing apparatus using high pressure nitrogen is installed to reduce the so-called concentration polarization phenomenon in which the removed particles accumulate on the surface of the filtration membrane.

이하, 실시예를 들어 본 발명을 좀 더 상세하게 설명하지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.

[실시예 1]Example 1

열수를 이용한 감초 추출물을 10중량%, 20중량%, 및 30 중량%로 희석한 감초 추출희석액을 도 1의 여과막 시스템에 분획분자량이 30,000 달톤인 재생 셀룰로오즈 계열의 한외여과막 모듈을 장착하여 투과유속 및 투과율을 측정하였으며, 특히 운전압력 1.0 기압, 운전 온도 섭씨 25도에서의 운전 결과를 도 2에 나타내었다. 10 중량%의 경우 초기 약 50 LMH 정도의 높은 투과유속을 보였으나 시간이 흐르면서 투과유속이 감소하는 경향을 보였다. 20 중량%는 10중량%에 비해서 낮은 투과유속을 보였으며, 30 중량%(점도는 15센티포이즈)는 더욱 낮은 투과유속을 보이고 있으나 투과유속의 감소율은 오히려 감소하고 있어서 장시간 운전에 유리함을 알 수 있다. 또한 공급액으로 사용한 감초 추출희석액과 여과막을 투과한 투과액의 성분 분석을 위하여 고성능액체 크로마토 그래피(HPLC)를 사용하였으며, 그 결과를 도 3에 나타내었다. 본 실시예의 도 3에서 글리시리진은 피크 22번으로서 어느 경우에나 30,000 달톤의 한외여과막을 거의 투과하지 않음을 알 수 있다. The licorice extract diluent diluted 10 wt%, 20 wt%, and 30 wt% licorice extract using hot water was equipped with a regenerated cellulose-based ultrafiltration membrane module having a fractional molecular weight of 30,000 Daltons in the filtration membrane system of FIG. 1. The transmittance was measured, and in particular, the operating results at the operating pressure of 1.0 atm and the operating temperature of 25 degrees Celsius are shown in FIG. 2. In case of 10 wt%, the initial permeation flux was about 50 LMH, but the permeation flux decreased with time. 20% by weight showed lower permeation flow rate than 10% by weight, and 30% by weight (15 centipoise of viscosity) showed a lower permeation flow rate, but the rate of decrease of permeation flow rate was decreasing, which is advantageous for long time operation. have. In addition, high performance liquid chromatography (HPLC) was used for component analysis of the licorice extract diluent used as the feed solution and the permeate passed through the filtration membrane, and the results are shown in FIG. 3. In Figure 3 of the present embodiment, glycyrrhizin, peak 22, in any case it can be seen that almost no permeation of the ultrafiltration membrane of 30,000 Daltons.

[실시예 2]Example 2

열수를 이용한 감초 추출물을 희석하여 5 중량% 및 10 중량%로 제조하여 도 1 의 여과막 시스템에 분획 분자량이 100,000 달톤인 폴리이서설폰 한외여과막 모듈을 장착하여 운전온도 섭씨 15도에서 운전압력을 1.0, 1.5, 2.1, 2.5, 3.0 기압으로 바꾸어 가면서 실험하였다. 각 운전압력에 대한 실험시간은 정상상태에 도달하는 약 1시간 정도를 수행하였으며, 표 1은 실험 후 1시간 뒤 측정한 투과 유속이다. 감초 추출물을 5 중량%로 희석한 경우가 10 중량%로 희석한 경우보다 두 배이상 높은 투과유속을 나타내었다. Distilled licorice extract using hot water was prepared in 5% by weight and 10% by weight, and equipped with a polyisulfone ultrafiltration membrane module having a molecular weight of 100,000 Daltons in the filtration membrane system of FIG. 1, operating pressure was 1.0, at an operating temperature of 15 degrees Celsius. The experiments were changed to 1.5, 2.1, 2.5 and 3.0 atm. Experimental time for each operating pressure was about 1 hour to reach a steady state, Table 1 is the permeation flux measured 1 hour after the experiment. When the licorice extract was diluted to 5% by weight, the permeation flux was more than twice higher than when diluted to 10% by weight.

운전압력(kgf/㎠)Operating pressure (kgf / ㎠) 투과유속(1/㎡-hr)Permeate Flow Rate (1 / ㎡-hr) 5중량%5 wt% 10중량%10% by weight 1.01.0 36.536.5 18.918.9 1.51.5 39.739.7 21.621.6 2.12.1 44.144.1 24.324.3 2.52.5 47.547.5 27.127.1 3.03.0 51.251.2 29.429.4

또한 글리시리진의 농축 정도를 분석하기 위하여 고성능 액체크로마토그래피를 사용하여 여과막 모듈로 공급되는 5 중량% 및 10 중량%의 감초 추출희석액을 분석한 결과 글리시리진은 머무름시간 20.1에서 피크가 나타났으며, 5 중량% 감초 추출 희석액의 경우 14.152 면적%였고, 10 중량% 감초추출 희석액의 경우 16.373 면적%이었다. 표 2는 5 중량% 및 10 중량%의 감초 추출희석액을 상기 여과막으로 농축시킨 후, 그 농축액의 고성능액체크로마토그래피 분석 결과와 이를 토대로 글리시리진 성분에 대한 농축도를 나타낸 것이다. 농축도는 분리막으로 공급되는 5 중량% 및 10 중량% 감초 추출 희석액의 글리시리진 피크 면적 14.152 및 16.373에 대한 각 운전 압력에서 실시한 농축액의 글리시리진 피크 면적의 비로서 계산하였다. 5 중량%의 경우 운전압력이 증가함에 따라 농축비는 2.23에서 1.87까지 점차 감소하였으며, 10중량 %의 경우도 1.73에서 1.40으로 지속적으로 농축비가 감소하였다. 10중량%에 비해서 5중량%의 경우가 동일한 운전 압력에 대해서 더 높은 농축비가 있었으나 어느 경우에도 글리시리진의 함량을 증가시키기 위한 방법으로서 유용함을 보여준다. In addition, 5% by weight and 10% by weight licorice extract diluent supplied to the filtration membrane module was analyzed using high performance liquid chromatography to analyze the concentration of glycyrrhizin. It was 14.152 area% for% licorice extract dilution and 16.373 area% for 10 wt% licorice extract diluent. Table 2 shows the concentration of 5% by weight and 10% by weight licorice extract diluent with the filtration membrane, and then the high performance liquid chromatography analysis of the concentrate and the concentration of glycyrrhizin components based thereon. The degree of concentration was calculated as the ratio of the glycyrazine peak areas of the concentrates run at each operating pressure for the glycidazine peak areas 14.152 and 16.373 of the 5 wt% and 10 wt% licorice extract dilutions fed to the separator. In the case of 5% by weight, the concentration ratio gradually decreased from 2.23 to 1.87 as the operating pressure increased, and in the case of 10% by weight, the concentration ratio continued to decrease from 1.73 to 1.40. 5 wt% compared to 10 wt% showed higher concentration ratios for the same operating pressure but in any case was shown to be useful as a method for increasing the content of glycyrizine.

운전압력(kgf/㎠)Operating pressure (kgf / ㎠) 고성능 액체그로마토그래피 분석결과High Performance Liquid Chromatography Assay 5중량%5 wt% 10중량%10% by weight 면적%area% 농축비Concentration 면적%area% 농축비Concentration 1.01.0 31.56231.562 2.23022.2302 28.33128.331 1.73031.7303 1.51.5 28.75828.758 2.03212.0321 24.73024.730 1.51041.5104 2.12.1 29.32229.322 2.07192.0719 23.52423.524 1.43681.4368 2.52.5 28.92528.925 2.04392.0439 23.22123.221 1.41821.4182 3.03.0 26.44926.449 1.86891.8689 22.99722.997 1.40461.4046

[실시예 3]Example 3

열수를 이용한 감초 추출물을 희석하여 도 1의 여과막 시스템에 기공크기가 0.2 마이크로미터인 폴리이서설폰 정밀여과막 모듈을 장착하여 [실시예 2]의 방법으로 실험하였으며 그 결과를 표 3 및 표 4에 나타내었다. 정밀여과막에서의 투과유속은 분획분자량 100,000 달톤인 한외여과막과 비교하여 약 1.5배 내지 1.6배 정도 높은 값을 유지하였다. 투과유속의 감소 속도는 [실시예 2]와 비교하여 더 급속하게 진행되었으나 정상상태에서의 투과유속은 여전히 높게 나타났다. 그러나 농축비의 경우 분획분자량 100,000 달톤인 한외여과막과 비교하여 볼 때 비교적 낮게 나타났는데, 이는 기공이 커서 글리시리진 성분의 일부가 여과막을 투과하여 배출되었음을 의미한다. 글리시리진의 배출 정도는 희석비가 낮을수록 크게 나타났다. 그러나 본 실시예에서 사용된 정밀여과막의 경우 분획분자량 100,000달톤의 한외여과막에 비해 매우 높은 투과유속을 가짐으로서 농축 시간을 단축할 수 있는 잇점을 가진다. Diluted licorice extract using hot water was equipped with a polyisulfone microfiltration membrane module having a pore size of 0.2 micrometer in the filtration membrane system of FIG. 1 and tested in the method of [Example 2]. The results are shown in Table 3 and Table 4. It was. The permeation flux in the microfiltration membrane was maintained about 1.5 to 1.6 times higher than the ultrafiltration membrane having a molecular weight of 100,000 Daltons. The rate of permeation flux decreased more rapidly than in [Example 2], but the permeation flux was still high at steady state. However, the concentration ratio was relatively low compared to the ultrafiltration membrane having a molecular weight of 100,000 Daltons, which means that the pores were large and some of the glycyrrhizin component was discharged through the filtration membrane. The degree of glycyrazine release was greater at lower dilution ratios. However, the microfiltration membrane used in this embodiment has an advantage that the concentration time can be shortened by having a very high permeation flux compared to the ultrafiltration membrane having a molecular weight of 100,000 Daltons.

운전압력(kgf/㎠)Operating pressure (kgf / ㎠) 투과유속(1/㎡-hr)Permeate Flow Rate (1 / ㎡-hr) 5중량%5 wt% 10중량%10% by weight 1.01.0 41.041.0 25.125.1 1.51.5 46.946.9 28.728.7 2.12.1 52.352.3 31.631.6 2.52.5 55.655.6 35.235.2 3.03.0 59.259.2 38.438.4

운전압력(kgf/㎠)Operating pressure (kgf / ㎠) 고성능 액체그로마토그래피 분석결과High Performance Liquid Chromatography Assay 5중량%5 wt% 10중량%10% by weight 면적%area% 농축비Concentration 면적%area% 농축비Concentration 1.01.0 28.46528.465 2.01142.0114 28.675728.6757 1.75141.7514 1.51.5 27.91927.919 1.97281.9728 24.448224.4482 1.49321.4932 2.12.1 28.33828.338 2.00242.0024 24.110424.1104 1.47261.4726 2.52.5 27.11127.111 1.91571.9157 23.251323.2513 1.42011.4201 3.03.0 26.66926.669 1.88451.8845 22.899322.8993 1.39861.3986

[실시예 4]Example 4

열수를 이용한 감초 추출물을 20 중량%로 희석하여 도 1의 여과막 시스템에 기공크기가 0.2 마이크로미터인 폴리설폰 관형 정밀여과막 모듈을 장착하여 [실시예 1]의 방법으로 실험하였으며 투과유속이 거의 변하지 않는 정상상태에서 투과액을 채취, 고성능액체크로마토그래피로 분석한 결과 면적%가 2.73으로 나타나 비교적 낮은 투과율을 보였으며, 시간에 따른 투과유속의 변화를 표 5 에 나타내었다. The licorice extract using hot water was diluted to 20% by weight, and a polysulfone tubular microfiltration membrane module having a pore size of 0.2 micrometer was installed in the filtration membrane system of FIG. 1, and was tested by the method of [Example 1], and the permeation flux was almost unchanged. The permeate was collected at steady state and analyzed by high performance liquid chromatography. The area% was 2.73, indicating a relatively low permeability. The change in permeation flux with time is shown in Table 5.

운전시간(초)Driving time (seconds) 투과유속(1/㎡-hr)Permeate Flow Rate (1 / ㎡-hr) 6060 21.221.2 600600 19.119.1 12001200 16.716.7 18001800 14.614.6 21002100 13.913.9 30003000 13.213.2

[비교 실시예 1]Comparative Example 1

기공크기가 50옹스트롬인 알루미나 관형 나노여과막 모듈을 도 1의 여과막 시스템에 장착하여 [실시예 4]의 방법으로 실험하였으나 여과막 오염이 심각하게 발생하였으며 그 결과 막투과 유속이 상기 실시예 들에서와 같은 결과를 얻을 수 없었다. 투과액을 고성능액체크로마토그래피로 분석한 결과 면적%가 0.28로 나타나 투과가 잘 되지 않고, 시간에 따른 투과유속은 표 6에서 보듯이 매우 급격히 감소하여 십 수 분 이내에 경제성을 상실하는 것으로 나타났다. 이러한 투과유속의 급격한 감소는 분리막 표면과 감초 추출물속의 물질들간의 강한 물리적 결합에 의한 막오염 및 농도분극에 기인한 것으로 보인다. The alumina tubular nanofiltration membrane module having a pore size of 50 angstroms was mounted in the filtration membrane system of FIG. 1 and tested by the method of [Example 4], but the filtration membrane contamination occurred seriously, and as a result, the membrane permeation flow rate was the same as in the above examples. No results were obtained. As a result of analyzing the permeate by high performance liquid chromatography, the area% was 0.28, and the permeation was not good, and the permeation flux with time decreased very rapidly as shown in Table 6, which lost economic feasibility within ten minutes. This rapid decrease in permeation rate seems to be due to membrane fouling and concentration polarization due to strong physical bonding between the surface of the membrane and the licorice extract.

운전시간(초)Driving time (seconds) 투과유속(1/㎡-hr)Permeate Flow Rate (1 / ㎡-hr) 6060 8.28.2 600600 6.96.9 12001200 4.14.1 18001800 3.03.0 21002100 1.41.4 30003000 0.60.6

본 발명의 방법에 따라, 감초로부터 열수로 추출한 추출물로부터 불순물을 제거하고 글리시리진 등 필요한 유효 성분의 함량을 용이하게 증가시킬 수 있으며, 글리시리진의 함량미달로 제한적으로 사용되었으나 글리시리진의 함량이 증가되게 됨에 따라 의약품, 화장품, 담배 가향제, 천연 감미료 등의 용도로 확대 사용이 가능하다. According to the method of the present invention, it is possible to remove impurities from the extract extracted with hot water from licorice and to easily increase the content of the required active ingredients such as glycyrrhizine, limited to the content of glycyrrhizine, but as the content of glycyrrhizine increases It can be extended to pharmaceuticals, cosmetics, tobacco flavors, and natural sweeteners.

또한 본 발명의 방법에 따라, 고분자 여과막을 사용하여 글리시리진을 농축함으로써, 유기용매의 사용에 따른 작업환경의 악화를 방지하고 환경문제를 최소화할 수 있으며, 이온을 제거하기 위해 사용하는 이온교환수지 공정을 생략할 수 있으므로 공정이 단순화되어 생산비를 절약할 수 있으며, 이온교환수지 재생을 위한 강산 및 강알카리 사용의 필요성이 없어 공해문제를 야기하지 않게 된다. In addition, according to the method of the present invention, by concentrating glycyrrhizine using a polymer filtration membrane, it is possible to prevent the deterioration of the working environment due to the use of the organic solvent and to minimize the environmental problems, the ion exchange resin process used to remove ions Since it can be omitted, the process can be simplified to reduce the production cost, and there is no need for the use of strong acids and strong alkalis for the regeneration of the ion exchange resin, so as not to cause pollution problems.

도 1은 본 발명에서 제작하여 사용한 여과막 시스템을 도식적으로 나타낸 구성도이다. 1 is a schematic view showing a filtration membrane system manufactured and used in the present invention.

도 2는 섭씨 25도의 온도에서 1기압의 운전 압력으로 감초 추출물을 각각 10 중량%, 20 중량% 및 30 중량%로 희석한 후 재생 셀룰로오스(Regenerated Cellulose) 소재의 분획분자량 30,000 달톤인 한외여과막 모듈을 도 1의 여과막 시스템으로 분리할 경우 시간에 따른 투과유속을 나타낸 그래프이다.2 is an ultrafiltration membrane module having a molecular weight of 30,000 Daltons of fractional molecular weight of regenerated cellulose (Regenerated Cellulose) after diluting licorice extract to 10 wt%, 20 wt% and 30 wt%, respectively, at an operating pressure of 1 atmosphere at a temperature of 25 degrees Celsius. When separated by the filtration membrane system of Figure 1 is a graph showing the permeation flux over time.

도 3은 도 2의 방법으로 감초 추출물로부터 글리시리진을 분리할 경우 공급액으로 사용한 감초추출희석액과 여과막을 투과한 투과액을 고성능액체크로마토그래피(HPLC)를 이용하여 분석한 결과를 나타낸 그래프이다.Figure 3 is a graph showing the results of analyzing the licorice extract diluent used as a feed solution and the permeate passed through the filtration membrane using high performance liquid chromatography (HPLC) when separating the glycyrrhizin from the licorice extract by the method of FIG.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

51: 감초 추출희석액 52: 전처리 여과기51: licorice extract diluent 52: pretreatment filter

53: 공급조 54: 공급 펌프53: feed tank 54: feed pump

55: 우회관 56: 고분자 여과막 모듈55: bypass tube 56: polymer filtration membrane module

57: 투과액 58: 농축액 배출관57: permeate 58: concentrate discharge pipe

59: 배출관 FI1: 여과막 모듈 유입 유량계59: discharge pipe FI1: filtration membrane module inflow flow meter

FI2: 여과막 모듈 배출 유량계 FI3: 투과액 배출 유량계FI2: filtration membrane module discharge flow meter FI3: permeate discharge flow meter

PG1: 여과막 모듈 유입 압력계 PG2: 여과막 모듈 배출 압력계PG1: filtration membrane module inlet pressure gauge PG2: filtration membrane module outlet pressure gauge

PG3: 투과액 압력계 V1, V2: 유량 및 압력 조정 밸브PG3: permeate pressure gauge V1, V2: flow rate and pressure regulating valve

V3, V4: 투과액 배출 밸브 V5: 농축액 배출 밸브V3, V4: Permeate Discharge Valve V5: Concentrate Discharge Valve

Claims (5)

감초 추출물로부터 글리시리진을 농축하는 방법에 있어서, 분획분자량(molecular weight cut-off) 10,000 내지 200,000달톤의 고분자 한외여과막 (ultrafiltration membrane) 또는 기공 크기 0.05 내지 0.5 마이크로미터인 고분자 정밀여과막(microfiltration membrane)을 사용하여 독립 저분자 물질, 이온, 회분 등의 불순물을 투과시켜 감초 추출물로부터 분리, 제거하여 글리시리진을 농축하는 방법.In the method of concentrating glycyrrhizin from licorice extract, a molecular weight cut-off of a polymer ultrafiltration membrane of 10,000 to 200,000 Daltons or a polymer microfiltration membrane having a pore size of 0.05 to 0.5 micrometer is used. And permeate the independent low molecular weight material, ions, ash, and the like to separate and remove from the licorice extract to concentrate glycyrrhizin. 제 1항에 있어서, 여과막의 재질은 재생 셀룰오즈(Regenerated Cellulose), 폴리이서설폰(Polyethersulfone), 폴리비닐리덴플루오리드(Polyvinylidenefluoride), 폴리아크릴로니트릴(Polyacrylonitrile), 폴리설폰(Polysulfone) 중합체중 어느 하나로 된 감초 추출물로부터 글리시리진을 농축하는 방법.The material of claim 1, wherein the filtration membrane is made of any one of regenerated cellulose, polyethersulfone, polyvinylidenefluoride, polyacrylonitrile, and polysulfone polymer. A method for concentrating glycyrrhizin from a single licorice extract. 제 1항에 있어서, 감초 추출물은 점도가 30센티포이즈 이하가 되도록 희석하여 사용하는 감초 추출물로부터 글리시리진을 농축하는 방법. The method of claim 1, wherein the licorice extract is a method for concentrating glycyrrhizin from a licorice extract which is diluted to have a viscosity of 30 centipoise or less. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 여과막의 외면과 내면의 압력차(transmembrane pressure)가 0.4 내지 5 기압으로 실시하는 감초 추출물로부터 글리시리진을 농축하는 방법. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the glycyrazine is concentrated from the licorice extract whose transmembrane pressure is 0.4 to 5 atm. 제 1항에 있어서, 1 내지 50 마이크로미터 크기의 캐트리지형 전처리 여과기를 통과시켜 조립질을 제거하는 전처리 과정이 포함된 감초 추출물로부터 글리시리진을 농축하는 방법. The method of claim 1, wherein the method comprises concentrating glycyrrhizin from the licorice extract comprising a pretreatment process to remove coarse matter through a cartridge type pretreatment filter of 1 to 50 micrometers in size.
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