KR100856486B1 - 고온-고압 용매추출을 이용하여 범부채 근경으로부터텍토리딘 및 텍토리게닌을 추출하는 방법 - Google Patents

고온-고압 용매추출을 이용하여 범부채 근경으로부터텍토리딘 및 텍토리게닌을 추출하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 80℃ 이상의 고온, 대기압보다 높은 고압의 물 및 에탄올을 용매로 하여 식물, 특히 범부채 근경(rhizomes of Belamcanda chinensis)으로부터 다양한 약리활성이 보고된 이소플라본인 텍토리딘(tectoridin) 및 그 비배당체(aglycone)인 텍토리게닌(tectorigenin)을 높은 수율로 추출하는 방법에 관한 것이다. 고온-고압 상태의 물 및 에탄올을 용매로 사용하는 본 발명의 추출 방법을 이용하면, 다양한 약리 효과를 가지는 텍토리딘 및 텍토리게닌을 짧은 시간 내에 고전적 추출법보다 훨씬 우수한 수율로 수득할 수 있다. 또한 유기용매를 사용하지 않고 물 및 에탄올만을 사용하므로 인체 및 환경에 무해하고, 기존의 유기용매를 이용한 추출, 정제 공정이 갖는 여러 문제점을 해결할 수 있다.
고온-고압 용매 추출, 텍토리딘, 텍토리게닌, 물, 에탄올, 범부채

Description

고온-고압 용매추출을 이용하여 범부채 근경으로부터 텍토리딘 및 텍토리게닌을 추출하는 방법 {Method for extraction of tectoridin and tectorigenin from the rhizomes of Belamcanda chinensis using solvent under high temperature and high pressure}
도 1은 본 발명의 추출방법에 의하여 추출한 추출물을 고속 액체 크로마토그래피로 분석한 크로마토그램이다.
도 2는 에탄올 함량 변화에 따른 텍토리딘 및 텍토리게닌의 추출 수율을 나타내는 그래프이다.
도 3은 추출 온도 변화에 따른 텍토리딘 및 텍토리게닌의 추출 수율을 나타내는 그래프이다.
도 4는 추출 시간 변화에 따른 텍토리딘 및 텍토리게닌의 추출 수율을 나타내는 그래프이다.
본 발명은 80℃ 이상의 고온, 대기압보다 높은 고압의 물 및 에탄올을 용매로 하여 식물, 특히 범부채 근경(the rhizomes of Belamcanda chinensis)으로부터 다양한 약리활성이 보고된 텍토리딘 및 그 비배당체(aglycone)인 텍토리게닌을 높은 수율로 추출하는 방법에 관한 것이다.
현재 식물로부터 유용성분을 추출, 정제할 때 사용되는 고전적인 추출법은 추출물을 얻기까지의 시간이 오래 걸리고, 노동력을 많이 요구하며, 목적 화합물에 대한 선택성이 없고, 추출 수율이 낮은 단점을 가지고 있다. 또한, 산업전반에 걸쳐 모든 공정에서 환경에 대한 관심이 증가되는 현 상황에서 기존의 유기용매를 이용하는 추출, 정제 공정은 환경 및 인체에 독성을 가지므로, 이를 대체할 수 있는환경 친화적 청정기술을 도입하는 것이 필요하다.
범부채 (Belamcanda chinensis)는 붓꽃과 식물로서 예로부터 천식, 편도선염 등 인후질환에 주로 사용되었고 그로부터 이소플라본 화합물과 그 배당체들이 분리되었음이 보고되었다. 본 발명에 있어서 추출 유용성분인 텍토리게닌은 범부채의 주요성분 화합물로서, 항산화 (Arch. Pharm. Res., 25, 320-324, 2002), 세포분화 (Bio. Pharm. Bull., 24, 1117-1121, 2001)에 영향을 주며, 항 미생물 작용 (Biosci. Biotechnol. Biochem., 65(4), 939-942, 2001) 및 항염증 효과 (Biol. Biophys. Acta, 1438, 399-407, 1999)를 가진다고 보고되었다. 또한 최근의 연구에 의하면 텍토리게닌은 에스트로겐 수용체에 결합하여 에스트로겐 유사작용을 나타낸다는 보고가 있다 (Biol. Pharm. Bull., 25, 48-52, 2002).
위와 같이 범부채로부터 분리되는 텍토리딘 및 텍토리게닌의 유리한 활성에도 불구하고, 기존의 추출, 정제는 인체 및 환경에 유해한 유기용매를 사용하고, 그 추출시간 또한 길어 문제가 있다.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 고온-고압의 물 및 에탄올을 용매로 사용하여 식물, 특히 범부채 근경으로부터 빠른 시간 내에 유기용매를 사용하지 않고 높은 수율로 텍토리딘 및 텍토리게닌을 추출, 정제하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 식물으로부터 텍토리딘(tectoridin) 및 텍토리게닌(tectorigenin)을 추출하는 방법으로서, 80℃ 이상의 온도, 대기압보다 높은 압력의 물 및 에탄올을 용매로 하여 식물으로부터 텍토리딘(tectoridin) 및 텍토리게닌(tectorigenin)을 추출하는 방법을 제공한다.
본 발명의 텍토리딘 및 텍토리게닌 추출방법에 있어서, 상기 온도는 80-200℃ 인 것을 특징으로 하고, 상기 압력은 1-15 MPa 인 것을 특징으로 하며, 상기 용매로 사용하는 물 및 에탄올은 에탄올의 함량이 총 용매 부피에 대하여 30-100 부피% 인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 텍토리딘 및 텍토리게닌 추출방법에 있어서, 상기 식물은 범부채 근경인 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
환경 친화적인 추출공정을 위하여 유기용매 대신 물 및 에탄올(주정)을 용매로 사용할 수 있을 것이다. 그러나 추출에 있어서 가장 중요한 요인은 온도의 변화에 따른 용매의 유전상수 (dielectric constant)로서, 물은 상온에서 극성이 너무 높아 보통 유전상수가 80에 이른다. 이 경우 천연물에서 생리활성을 나타내는 극성이 낮은 물질을 추출하기에 물은 적당하지 않다. 그러나 물의 온도가 높아져 250℃가 되면 유전상수는 27로 낮아져서 에탄올의 유전상수와 유사하게 되고 이를 이용하여 천연물에서 생리활성을 나타내는 극성이 낮은 물질들을 추출, 정제 할 수 있다.
250℃ 정도로 고온의 물을 용매로 이용하여 추출을 하기 위해서 아임계 물 추출기술 (Subcritical water extraction, SWE)을 사용할 수 있는데, 이것은 고압 하에서 고온의 물 및 에탄올을 용매로 사용하여 추출하는 기술로서, 100-374℃의 온도에서 추출을 할 때 압력이 1-15 MPa이 되어 고온에서도 물이 액체 상태를 유지한다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 물 및 에탄올을 이용하여 범부채 근경으로부터 텍토리딘 및 텍토리게닌을 추출하는 것은 범부채 근경을 분말로 분쇄한 후 분쇄된 시료를 가속 용매 추출 장치에 충전함으로써 수행된다.
용매 중 에탄올의 함량은 30-100 부피%가 바람직한데, 이는, 도 1에서 확인되는 바와 같이, 30 부피% 미만에서는 용매 중 유전상수가 큰 물의 비율이 높아지므로 극성이 낮은 텍토리딘 및 텍토리게닌의 추출 수율이 현저히 떨어지기 때문이다.
추출온도는, 고전적 추출 온도인 70-80℃보다 높은, 80-200℃ 가 바람직하다. 80℃ 보다 낮은 온도에서는 물의 유전상수가 커지기 때문에 극성이 낮은 생리활성물질의 추출 수율이 떨어지고, 200℃보다 높은 경우에는 텍토리딘의 추출 수율 이 감소하는 것을 실시예 2에서 확인하였으며, 온도가 높아져서 200℃ 이상이 되면 화합물이 불안정해지기 때문이다.
추출압력은 1-15 MPa 가 바람직하다. 고온에서도 물이 액체 상태를 유지하게 하기 위해서는 대기압보다 높은 압력이 필요하기 때문이다.
추출된 추출물은 고속 액체 크로마토 그래피를 통하여 분석된다.
이하, 하기 구체예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 하기 구체예는 본 발명을 상세하게 설명하기 위한 것으로서 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니다.
[실시예1] 고온-고압 용매 추출에 있어서 용매 내 에탄올 함량 변화에 따른 텍토리딘 및 텍토리게닌의 추출 수율
본 발명에 의한 추출방법으로 범부채 근경에 함유되어 있는 텍토리딘 및 텍토리게닌을 추출하기 위하여 가속 용매 추출 장치를 사용하였다. 34 ㎖ 용량의 철제 추출기에 잘 건조된 직경 1 내지 710 ㎛의 범부채 근경 3 g을 충전하고, 추출기에서의 작업조건을 추출 온도는 고전적 추출의 온도보다 높은 온도인 100℃, 추출 시간은 고전적 추출 시간인 3시간보다 짧은 시간인 10분, 추출 압력은 1500 psi, 씻음 용매 양은 추출에 사용된 양의 40%, N2 가스를 이용한 마름 시간은 120초, 그리고 추출 횟수는 1번으로 정하였다. 추출용매로는 물과 에탄올을 사용하는데, 용매 내 에탄올의 함량을 총 용매 부피에 대해서 0 내지 100 부피% 로 하여 각각 3회씩 추출하였다. 추출된 추출물을 분석하기 위하여 100 ㎖ 부피플라스크에 채워서 부피를 맞추고, 추출물 각각을 Sunfire C18 (4.6 X 150 mm, 3.5 ㎛) 컬럼에 주입하여 고속 액체 크로마토그래피로 분석하였다. 고속 액체 크로마토그래피의 조건은 시료 주입량 10 ㎕, 이동상 유량 1.0 ㎖/분, 오븐온도 40℃, 검출기 280 nm이었고, 이동상은 0분에서 5분 동안 초기 이동상 용매 분할 비율 18:82 (아세토나이트릴: 0.1% 트리플로로아세틱엑시드 함유한 물)로 유지, 5분에서 15분 동안 분할비율 18:82 에서 40:60로, 15분에서 30분 동안 분할 비율 40:60 유지, 마지막 15분 동안 초기 이동상 용매조건의 프로그램을 적용하였다. 도 1은 상기 추출한 추출물을 고속 액체 크로마토그래피로 분석한 크로마토그램이다.
에탄올 함량 변화에 따른 텍토리딘 및 텍토리게닌의 추출 수율은 도 2의 그래프로 나타난다. 텍토리딘의 경우 추출용매의 에탄올 함량이 0 에서 60%로 증가할 때 텍토리딘은 5.75 ± 0.19 ㎎/g에서 33.13 ± 0.65 ㎎/g으로 증가하고, 60% 에탄올에서 가장 높은 수율을 습득하였으며, 에탄올 함량이 100%가 되면 18.15 ± 0.02 ㎎/g으로 수율이 약간 감소하였다. 텍토리게닌의 경우 에탄올 함량이 0 에서 60%로 증가할 때 0.81 ± 0.05 ㎎/g에서 5.84 ± 0.11 ㎎/g으로 증가하고, 에탄올 함량이 100%가 되면, 5.81 ± 0.04 ㎎/g로 수율이 약간 감소하였다. 즉, 추출용매의 에탄올 함량은 30 내지 100%가 바람직하고, 특히 60%가 더욱 바람직함을 알 수 있었다.
[실시예2] 고온-고압 용매 추출에 있어서 추출 온도 변화에 따른 텍토리딘 및 텍토리게닌의 추출 수율
34 ㎖ 용량의 철제 추출기에 잘 건조된 직경 1 내지 710 ㎛의 범부채 근경을 3 g 충전하고, 추출기에서의 작업조건을 추출용매의 에탄올 함량은 60%, 추출 압력은 1500 psi, 추출 시간은 10 분, 씻음 용매 양은 추출에 사용된 양의 40%, N2 가스를 이용한 마름 시간은 120초, 그리고 추출 횟수는 1번으로 정하였다. 추출기에서의 추출 온도는 80 에서 200℃로 변화시켜 추출하였다.
실시예1과 동일한 조건의 고속 액체 크로마토그래피로 추출물을 분석한 결과, 도 3에 추출 온도 변화에 따른 텍토리딘 및 텍토리게닌의 수율 변화를 그래프로 나타내었다. 텍토리딘의 경우, 80 에서 150℃로 온도가 증가함에 따라 수율이 31.66 ± 0.38 ㎎/g에서 32.04 ± 0.04 ㎎/g로 증가하였으며, 온도가 150 에서 200℃로 되면 수율이 약간 감소하였다. 텍토리게닌의 경우, 80 에서 200℃로 온도가 증가함에 따라 수율이 5.62 ± 0.05 ㎎/g에서 7.30 ± 0.25 ㎎/g로 증가되었다. 즉, 추출온도는 80 내지 200℃가 바람직하다는 것을 알 수 있었다.
[실시예3] 고온-고압 용매 추출에 있어서 추출 시간 변화에 따른 텍토리딘 및 텍토리게닌의 추출 수율
34 ㎖ 용량의 철제 추출기에 잘 건조된 직경 1 내지 710 ㎛의 범부채 근경을 3 g 충전하고, 추출기에서의 작업조건을 추출용매의 에탄올 함량은 60%, 추출 압력은 1500 psi, 추출 온도는 120℃, 씻음 용매 양은 추출에 사용된 양의 40%, N2 가스를 이용한 마름 시간은 120초, 그리고 추출 횟수는 1번으로 정하였다. 추출기에서 의 추출 시간은 5 에서 20분으로 변화를 주어 추출하였다.
실시예1과 동일한 조건의 고속 액체 크로마토그래피로 추출물을 분석한 결과, 도 4에 추출 시간에 따른 텍토리딘 및 텍토리게닌의 수율 변화를 그래프로 나타내었다. 추출 시간에 따른 수율 변화는 추출 용매의 에탄올 함량 또는 추출 온도 변화에 따른 수율 변화만큼 크게 나타나지는 않았다. 즉, 짧은 시간 내에 추출이 완료된다는 것을 알 수 있었다.
[비교예1-2] 고전적 추출법에 의한 텍토리딘 및 텍토리게닌의 추출 수율
고전적 용매 추출법 중 하나인 환류추출법(비교예 1)과 초음파 분해 용매 추출법(비교예 2)에 의한 텍토리딘 및 텍토리게닌 추출 수율을 상기 실시예 1의 고온-고압 상태의 물 및 에탄올을 용매로 사용하는 가속 용매 추출법에 의한 추출 수율과 비교하였다. 추출용매의 에탄올 함량은 고전적 용매 추출에 의한 텍토리딘 및 텍토리게닌의 수율이 가장 우수한 60% 에탄올을 사용하였다. 하기 표 1은 고전적 추출법을 이용하여 추출한 텍토리딘 및 텍토리게닌의 수율을 분석하여 실시예 1의 추출 수율과 비교한 표이다.
화합물 실시예 1 비교예 1 비교예 2
추출 시간 (10분) 추출 시간 (3시간) 추출 시간 (3시간)
텍토리딘 33.13 ± 0.65 ㎎/g 31.25 ± 0.81 ㎎/g 28.47 ± 1.19 ㎎/g
텍토리게닌 5.84 ± 0.11 ㎎/g 5.18 ± 0.18 ㎎/g 4.62 ± 0.13 ㎎/g
상기 표에서 확인할 수 있듯이, 비교예 1 및 비교예 2에서 3시간 동안 추출한 텍토리딘 및 텍토리게닌의 양이 실시예 1에서 10분 동안 추출한 텍토리딘 및 텍토리게닌의 양보다 적었다. 즉, 본 발명의 고온-고압 용매 추출법을 사용할 경우 고전적 추출법보다 18배의 시간을 절약할 수 있으며, 더 높은 텍토리딘 및 텍토리게닌의 수율을 얻을 수 있음을 알 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 고온-고압 상태의 물 및 에탄올을 용매로 사용하는 본 발명의 추출 방법을 이용하면, 다양한 약리 효과를 가지는 텍토리딘 및 텍토리게닌을 짧은 시간 내에 고전적 추출법보다 훨씬 우수한 수율로 수득할 수 있다. 또한 유기용매를 사용하지 않고 물 및 에탄올만을 사용하므로 인체 및 환경에 무해하고, 기존의 유기용매를 이용한 추출, 정제 공정이 갖는 여러 문제점을 해결할 수 있다.

Claims (5)

  1. 범부채 근경으로부터 텍토리딘(tectoridin) 및 텍토리게닌(tectorigenin)을 추출하는 방법으로서,
    80-200℃의 온도, 1-15 MPa의 압력에서,
    에탄올, 또는 물과 에탄올의 혼합물을 용매로 하여
    범부채 근경으로부터 텍토리딘(tectoridin) 및 텍토리게닌(tectorigenin)을 추출하는 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 용매는 에탄올의 함량이 총 용매 부피에 대하여 30-100 부피% 인 것을 특징으로 하는 텍토리딘 및 텍토리게닌을 추출하는 방법.
  5. 삭제
KR1020070032294A 2007-04-02 2007-04-02 고온-고압 용매추출을 이용하여 범부채 근경으로부터텍토리딘 및 텍토리게닌을 추출하는 방법 KR100856486B1 (ko)

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