KR100519493B1 - 효소적 분해법을 이용한 자초색소 추출방법과 자초색소 - Google Patents
효소적 분해법을 이용한 자초색소 추출방법과 자초색소 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 효소적 분해법을 이용한 자초색소 추출방법과 자초색소에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건조한 자초근을 특정 단위 함량 이상의 폴리사카라이드 분해효소를 함유한 수성 용매에 침지하여 자초색소와 결합된 폴리사카라이드를 선택적으로 분리한 다음 유기용매를 사용하여 자초색소를 추출함으로써, 기존의 자초색소가 폴리사카라이드와 결합되어 같이 추출됨으로 인해서 야기되던 고점성의 문제를 해결함과 동시에 보다 높은 수율로 자초색소를 추출할 수 있도록 한 신규한 효소적 분해법을 이용한 자초색소 추출방법과 자초색소에 관한 것이다.
Description
본 발명은 효소적 분해법을 이용한 자초색소 추출방법과 자초색소에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건조한 자초근을 특정 단위 함량 이상의 폴리사카라이드 분해효소를 함유한 수성 용매에 침지하여 자초색소와 결합된 폴리사카라이드를 선택적으로 분리한 다음 유기용매를 사용하여 자초색소를 추출함으로써, 기존의 자초색소가 폴리사카라이드와 결합되어 같이 추출됨으로 인해서 야기되던 고점성의 문제를 해결함과 동시에 보다 높은 수율로 자초색소를 추출할 수 있도록 한 신규한 효소적 분해법을 이용한 자초색소 추출방법과 자초색소에 관한 것이다.
자초(紫草)는 지치(Lithospermum erythrorhizon)의 뿌리(자초근)이며, 이러한 자초근은 토혈·코피·소변 출혈·홍역에 효과가 있고, 화상·동상·습진·발진·피부궤양 등에 소독약으로서 효과가 있어서 과거에는 한방에서 약재로서 많이 사용되었으며, 자초근의 외피에 포함된 붉은색 색소를 이용하여 원하는 색상에 따라 매염제를 선택적으로 사용하여 의복에 염색하는 등 염료로서 많이 이용하였다.
자초근에 함유된 색소는 아세틸시코닌, 이소부틸시코닌, 이소발레릴시코닌 등 나프토퀴논계의 시코닌과 그 유도체들이며, 이들 색소는 뛰어난 항균, 항곰팡이, 항염, 항암, 소염, 해열, 면역성자극 등의 생물학적 활성을 보이고 있는 것이 증명되어, 색소로서의 중요성뿐만 아니라 의약적으로도 중요성을 지닌 것으로 간주된다.
이와 같은 자초색소는 근래에 아세톤, 클로로포름, 메탄올, 벤젠 또는 헥산을 사용하여 추출하였는데, 연구자에 따라 색소함량의 변이가 매우 심하게 보고되고 있으나 추출물은 일반적으로 자초근에 함유된 나프토퀴논 색소에 따라 강력한 자홍색을 나타낸다.
일반적으로 상기와 같은 자초색소는 아세톤, 에탄올, 메탄올 등을 이용하여 추출하였는데, 자초색소 추출시에는 필연적으로 폴리사카라이드가 자초색소와 같이 추출되며, 함께 추출되는 폴리사카라이드는 점성을 띄고 있어 이를 이용한 색소의 사용에 많은 어려운 점이 있다.
이에 본 발명의 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 연구노력의 일환으로 상기 자초색소 분리시 색소와 결합되어 같이 추출되는 폴리사카라이드를 이의 분해효소를 이용하여 자초색소와 폴리사카라이드를 분해한 다음 유기용매를 가하여 자초색소를 추출할 경우 순수한 색소만을 선택적으로 분리할 수 있음을 알게되어 본 발명을 완성하였다.
따라서 본 발명을 효소적 분해법을 적용하여 고효율로 자초색소를 추출하는 방법과 이에따라 분리된 자초색소를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명은 건조한 자초근을 아밀라아제, 덱스트라나아제, 헤미셀룰라아제 및 베타글루코시다아제 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 폴리사카라이드 분해효소를 함유하는 30 ∼ 60 ℃범위의 수성 용매에 침지하여 자초색소와 결합된 폴리사카라이드를 선택적으로 분리하는 과정과, 상기 폴리사카라이드가 분리된 자초근을 건조한 다음 유기용매를 사용하여 자초색소를 추출하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 효소적 분해법을 이용한 자초색소 추출방법을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기와 같은 방법에 의하여 제조된 자초색소를 포함한다.
이와 같은 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 건조한 자초근을 특정 단위 함량 이상의 폴리사카라이드 분해효소를 함유한 수성 용매에 침지하여 일정 온도와 시간동안 반응시킴으로써 상기 수성 용매에 포함된 폴리사카라이드 분해효소에 의하여 자초색소와 결합된 폴리사카라이드를 선택적으로 분리하고, 상기 폴리사카라이드가 분리된 자초근을 건조한 다음 일정비율의 유기용매를 사용하여 자초색소를 추출하는 새로운 자초색소의 추출방법이다.
본 발명에 사용되는 효소로는 모든 종류의 폴리사카라이드 분해효소를 사용할 수 있으며, 구체적으로 예를 들면, 아밀라아제, 덱스트라나아제, 헤미셀룰라아제, 베타글루코시다아제 및 펙티나아제 등 중에서 선택된 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기와 같은 폴리사카라이드 분해효소는 자초색소를 함유하고 있는 잘 건조된 자초근 1 g 당 500 ∼ 3000 단위(Unit)의 비율로 수성 용매에 용해하여 사용하는 데, 건조 자초근 1 g 당 약 1,000 단위가 용해된 수성 용매를 사용하면 바람직하다, 이때, 상기 건조 자초근과 효소의 비율이 1 g 당 약 100 단위 미만이면 효소에 의한 폴리사카라이드의 효율적인 분해를 기대할 수 없으며, 1 g 당 약 5,000 단위를 초과하면 효소 사용에 의한 더 이상의 분해율 증가가 없다. 수성 용매의 사용량은 건조 자초근 100 중량부에 대하여 100 ∼ 300 중량부로 사용하며, 이때 수성 용매의 사용량이 100 중량부 미만이면 자초근의 침지가 충분히 이루어지지 않으며, 500 중량부를 초과하면 비 경제적이다. 상기 수성용매는 물, 완충용액과 같은 효소의 활성을 저하시키지 않는 수성용매를 사용하는 것이 좋으며, 완충용액으로는 인산 또는 시트레이트-인산과 같은 완충용액 등을 사용할 수 있다. 상기와 같은 수성 용매는 pH 4 ∼ 8 범위인 것을 사용하며, pH 4.5 ∼ 7.0 범위일 경우 더욱 바람직하다. 이때, pH가 상기 범위를 벗어나면 사용하는 폴리사카라이드 분해효소의 활성을 저해시킨다.
상기와 같은 폴리사카라이드 분해효소를 포함하는 수성 용매에 건조 자초근을 침지하여 30 ∼ 60 ℃ 범위를 유지하도록 하면서 폴리사카라이드 분해 반응을 수행하도록 하며, 반응 온도가 50 ℃ 미만일 경우 보다 바람직한 효과를 얻을 수 있다. 이때, 반응 온도가 상기 범위를 벗어나면 효소의 불활성화가 일어나는 문제가 있다. 본 발명에서 상기 효소반응을 수행하는 시간은 효소의 활성이 유지되는 기간이라면 특별히 제한을 받지 않으나, 일반적으로 1 ∼ 72 시간 수행할 수 있으며, 바람직하게는 24 ∼ 48 시간동안 수행한다.
상기한 바와 같이, 기존의 자초색소의 추출방법과는 구별되도록 건조 자초근에 직접 유기 용매를 적용하여 색소를 추출한 것이 아니라, 자초근을 효소를 포함하는 수성용매에 침지하여 효소에 의한 폴리사카라이드의 분해를 먼저 수행하도록 함으로서 다음 공정인 유기 용매 추출에 의하여 순수한 자초색소만을 고효율로 추출할 수 있도록 함이 본 발명의 특징적인 부분이다.
폴리사카라이드 분해 효소에 의하여 건조 자초근으로 부터 폴리사카라이드를 분해하는 방법은 선택된 효소에 따라서 상이하게 조절되며, 상기 효소의 첨가 및 반응 수행은 사용된 효소의 불활성화가 일어나지 않는 방법이라면 특별히 제한을 받지 않으며, 당업자의 선택에 의하여 조절가능하다.
상기와 같이 효소에 의한 폴리사카라이드의 선택적인 분해 및 분리가 수행된 자초근을 수성 용매로부터 건져내어 건조시킨다. 상기와 같은 방법으로 건조 자초근으로 부터 폴리사카라이드를 분리한 후 이를 건조한 다음 유기용매를 사용하여 자초색소를 추출한다. 이때 건조시키는 방법의 선택은 특별히 제한되지 않으며, 자초색소의 특성을 변질시키지 않는 범위내에서 통상의 방법을 충분히 활용할 수 있다. 특히, 열풍에 의한 건조방법을 채택할 경우 바람직한 효과를 얻을 수 있으며, 50 ∼ 80 ℃로 조절한 열풍으로 건조할 수 있다.
상기와 같은 건조가 끝난 후 유기용매를 사용하여 자초색소를 추출한다.
이때 사용하는 유기용매는 헥산, 아세톤, 아세토나이트릴 및 에틸아세테이트 등 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있으며, 사용하는 폴리사카라이드가 분리된 건조 자초근 중량에 대하여 50 ∼ 100 배 비율로 사용하는데, 이때 유기용매의 사용량이 50 배 미만이면 자초색소의 추출시간이 길어지는 단점이 있고, 100 배를 초과하면 용매의 회수와 색소의 농축에 비경제적이다.
상기와 같은 방법으로 추출된 자초색소는 통상의 방법으로 농축한 다음 건조하여 사용하며, 기존에 유기용매로 추출된 자초색소가 폴리사카라이드와 결합되어 있음으로 인해서 야기되던 고점성의 문제를 해결함과 동시에 보다 높은 수율로 자초색소를 추출할 수 있다.
이와 같은 본 발명을 실시예에 의하여 구체적으로 설명하겠는바, 본 발명이다음 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
실시예 : 효소적 처리에 의한 자초색소의 추출
일신약품에서 구입한 자초근 100 g을 5 cm 크기로 고르게 절단한 다음 50 ℃의 열풍건조기 내에서 잘 말린 후 폴리사카라이드 분해 효소가 자초근 1 g 당 1,000 단위 비율로 첨가된 물 200 g(pH 5.0 )에, 37 ℃에서 24 시간동안 침지하여 자초색소에 결합된 폴리사카라이드를 선택적으로 분해하였다. 상기 폴리사카라이드 분해반응이 완료된 반응물을 필터페이퍼를 사용하여 수용액과 자초근으로 분리한 다음 분리된 자초근은 50 ℃의 열풍건조기내에서 48 시간동안 건조하여 74 g의 폴리사카라이드가 분해된 자초근을 얻었다.
상기 폴리사카라이드가 분해된 자초근을 100 % 에틸아세테이트 5 ℓ에 침지하여 24 시간 동안 자초색소를 추출한 다음 에틸아세테이트 층과 잔사로 분리하는 과정을 2회 반복 실시하고, 자초색소를 포함하는 에틸아세테이트층을 모아서 감압농축한 다음 냉동건조하여 2.02 g의 색소 화합물을 얻었다.
본 발명에서 사용한 폴리사카라이드 분해효소는 모두 시그마사의 제품으로서, 농축효소분말 또는 농축효소액의 완충용액에 희석하여 사용하였다. 다음 표 1에는 사용된 폴리사카라이드 분해효소의 종류와 이에 따른 수득율을 나타내었으며, 다음 표는 효소를 미사용한 대조구에 비해 효소를 사용했을 경우 1회추출시 최대 75%의 수득율의 증가가, 2회추출시 최대 100%의 수득율의 증가가 관찰되는 결과를 나타내는 것이다.
또한, 다음 표 2에 사용된 각각의 폴리사카라이드 분해 효소의 총괄물질전달계수를 나타내었다. 총괄물질전달계수는 추출될 물질(추재, 자초근)내에서의 추출되는 색소의 이동속도를 나타내는 수치로서, 회분식 고체-액체 추출과정에서 입자의 표면적(A), 포화농도(CS), 추출액의 양(V)과 농도(C)를 알고 있다면 추출시간 t와 ln{(CS-C)/(CS-C0)}를 반대수지(半對數紙,semi-log graph) 에 도시하면 직선이 나타나므로 그 기울기로부터 구해지며, 다음 표 2의 나타낸 결과에 의하면 총괄물질이동계수와 추출된 색소의 수득율 간에 비례적 상관관계가 있음을 알 수 있다.
첨부도면 도 1은 시간에 따른 각 효소별 추출된 자초색소의 무게를 나타낸 것이며, 도 2는 시간에 따른 각 효소별 자초색소의 총괄물질전달계수를 나타낸 것으로서 처리된 효소종류별로 시간에 따른 총괄물질전달계수가 변화하면서 수득율도 비례적으로 증감이 있음을 알 수 있는데 효소선택시 처리시간을 효과적으로 조정함으로써 색소의 최대 수득율을 얻을 수 있다.
| 구 분 | 색소의 상대적인 수득율(%) | |
| 1회추출 | 2회추출 | |
| 효소 비사용 | 100.0 | 100.0 |
| 아밀라아제 | 175.9 | 135.3 |
| 펙티나아제 | 128.2 | 200.0 |
| 헤미셀룰라아제 | 161.5 | 126.6 |
| 베타글루코시다아제 | 122.9 | 96.1 |
| 덱스트라나아제 | 166.1 | 133.2 |
| 구 분 | 총괄물질전달계수(KL) | |
| 1회추출 | 2회추출 | |
| 효소 비사용 | 100.0 | 100.0 |
| 아밀라아제 | 192.3 | 157.5 |
| 펙티나아제 | 77.7 | 195.0 |
| 헤미셀룰라아제 | 136.3 | 166.8 |
| 베타글루코시다아제 | 121.7 | 122.1 |
| 덱스트라나아제 | 165.1 | 187.2 |
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 자초색소와 다량으로 결합하여 있는 폴리사카라이드가 사용된 폴리사카라이드 분해효소에 의하여 선택적으로 분해 및 분리되어 자초색소의 총괄물질이동계수를 증가시킬 수 있음으로 인하여 자초색소의 추출수율을 높일 수 있으며, 더욱 빠른 시간내에 자초색소를 제조할 수 있다.
또한, 자초색소와 결합된 폴리사카라이드의 제거에 의하여 점도의 증가가 없어짐으로 인해 색소의 이용이 보다 용이해진다.
도 1은 시간에 따른 각 효소별 추출된 자초색소무게를 나타낸 것이다.
도 2는 시간에 따른 각 효소별 색소의 총괄물질전달계수를 나타낸 것이다.
Claims (9)
- 건조한 자초근을 아밀라아제, 덱스트라나아제, 헤미셀룰라아제 및 베타글루코시다아제 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 폴리사카라이드 분해효소를 함유하는 30 ∼ 60 ℃범위의 수성 용매에 침지하여 자초색소와 결합된 폴리사카라이드를 선택적으로 분리하는 과정과,상기 폴리사카라이드가 분리된 자초근을 건조한 다음 유기용매를 사용하여 자초색소를 추출하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 효소적 분해법을 이용한 자초색소 추출방법.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 폴리사카라이드 분해효소는 사용되는 건조 자초근 1 g 당 500 ∼ 3,000 단위(Unit)의 비율로 사용하는 것을 특징으로 하는 자초색소 추출방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 수성용매는 물 또는 물을 포함하는 완충용액으로서 pH 4 ∼ 8 범위인 것을 특징으로 하는 자초색소 추출방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 수성 용매는 건조 자초근 100 중량부에 대하여 100 ∼ 300 중량부로 사용하는 것을 특징으로 하는 자초색소 추출방법.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 유기용매는 헥산, 아세톤, 아세토나이트릴 및 에틸아세테이트 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 자초색소 추출방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 유기용매는 사용하는 자초근 중량에 대하여 50 ∼ 100 배 비율로 사용하는 것을 특징으로 하는 자초색소 추출방법.
- 청구항 1 항 내지 8 항 중 어느 하나의 항에 의하여 추출된 자초색소.
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| KR10-2003-0022351A KR100519493B1 (ko) | 2003-04-09 | 2003-04-09 | 효소적 분해법을 이용한 자초색소 추출방법과 자초색소 |
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-
2003
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