KR100915288B1 - method extracting shikonin using fatty acid breakdown enzyme, an extract the same and method for using an extract the same - Google Patents
method extracting shikonin using fatty acid breakdown enzyme, an extract the same and method for using an extract the sameInfo
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Abstract
지방산 분해효소를 이용하여 지초뿌리 또는 지초뿌리 추출물로부터 시코닌을 선택적으로 생산하는 방법 및 그 이용방법이 개시된다. 본 방법은 지방산 분해효소 중의 하나인 에스테라제를 지초뿌리 또는 지초뿌리의 추출물에 처리함으로써 시코닌 유도체들의 아실기를 제거하여 시코닌만을 선택적으로 생산하는 것이다. 이러한 방법에 따르면 시코닌 유도체들로부터 시코닌을 선택적으로 생산함으로써 보다 극성이 높고 색상이 밝으면서도 세포독성이 적은 색소를 지초로부터 간편하게 생산할 수 있어 음료, 저 도주 제조 등의 식품분야 및 제약 등의 다양한 분야에 유용하게 사용할 수 있는 효과가 있다.Disclosed are a method for selectively producing sikonin from lichen root or lichen root extract using fatty acid degrading enzyme, and a method of using the same. In this method, esterase, one of fatty acid degrading enzymes, is treated with an extract of lichen root or lichen root to remove acyl groups of sikonin derivatives to selectively produce only sikonin. According to this method, by selectively producing siconin from siconin derivatives, pigments with higher polarity, brighter color and less cytotoxicity can be produced easily from the ground, and can be produced in various fields such as food, pharmaceuticals, etc. There is an effect that can be useful in the field.
Description
본 발명은 지방산 분해효소를 이용한 시코닌의 추출방법, 그 추출물 및 그 추출물을 이용하는 방법에 관한 것으로, 특히 지방산 분해효소를 이용하여 시코닌 만을 선택적으로 생산함으로써 시코닌과 시코닌 유도체가 혼합되어 있는 기존의 추출물보다 극성이 높고 색상이 밝으면서도 세포독성이 적은 색소를 생산할 수 있는 방법을 제시한다. The present invention relates to a method for extracting sikonin using a fatty acid degrading enzyme, a method for extracting the same, and a method for using the extract. In particular, a siconin and a siconin derivative are mixed by selectively producing only siconin using a fatty acid degrading enzyme. It suggests a method that can produce pigments with higher polarity and brighter color than conventional extracts, but with less cytotoxicity.
지초는 지치, 자초, 지혈, 자근 등의 이름으로 불리는 여러해살이풀로 우리나라 각지의 산과 들판에 자라며 잎과 줄기 전체에 흰빛의 털이 나있고, 5-7월에 흰색의 꽃이 피며 꽃이 진 뒤 하얀 열매가 맺는다. 뿌리는 굵고 자줏빛이 나는데 예로부터 한방 및 민간요법에서 혈액순환촉진, 변비예방, 항생제, 화상치료, 해열제 등에 이용하여 왔으며 술의 제조 등의 식품분야에도 사용하여 왔다. 지초의 뿌리에는 naphtoquionone계 화합물의 일종인 시코닌 및 이 물질의 유도체가 다량 함유되어 있는데 이 성분들은 붉은 자주색을 띠고 있으며, 지초의 약리효과는 대부분 이 화합물들에 기인하는 것으로 알려져 있어, 최근 이들의 약리학적 가치와 생산량을 증가시키려는 연구가 진행되고 있다.It is a perennial herb called Chichi, Licorice, Hemostasis, and Root Root. It grows in mountains and fields all over Korea, and has white hairs on the leaves and stems. Fruit bears The roots are thick and purple, and they have been used in traditional medicine and folk medicine to promote blood circulation, prevent constipation, antibiotics, burn treatment, and antipyretic drugs. The roots of the grass contain a large amount of naphtoquionone-based compounds, such as siconin and derivatives of these substances. These components are reddish purple and most of the pharmacological effects of the grass are known to be due to these compounds. Research is underway to increase pharmacological value and yield.
이들 시코닌 및 시코닌 유도체들은 극성이 대체로 낮은 지용성 물질로 비극성 용매에는 잘 녹으나 극성이 높은 용매에는 잘 녹지 않는다. 특히, 지초의 뿌리에는 시코닌 이외에 5종 이상의 시코닌 유도체들이 존재하는데 극성이 높은 시코닌의 함량은 보통 5% 이하이며 시코닌 보다 극성이 낮은 시코닌 유도체들이 95% 이상을 차지하고 있어 헥산, 에틸아세테이트와 같은 비극성 용매에는 추출이 잘 되지만 물과 같이 극성이 높은 용매에는 추출이 잘 되지 않아 응용할 수 있는 분야가 제한되어 있는 실정이다. 지초를 이용한 대표적인 식품 중의 하나인 홍주의 제조 시에도 알코올 함량이 낮으면 시코닌 유도체들이 잘 추출되지 않기 때문에 보통 알코올 함량 40% 이상의 제품만이 생산 되고 있다. These siconin and siconin derivatives are generally low-soluble fat-soluble substances and soluble in non-polar solvents, but not soluble in highly polar solvents. In particular, there are more than five kinds of siconin derivatives in the roots of the grass, but the content of highly polar siconins is usually 5% or less and the lower polarities of siconin derivatives account for 95% or more. Although it is well extracted in non-polar solvents such as acetate, it is not well extracted in solvents having high polarity such as water. Even in the production of Hongju, one of the representative foods using grass, if the alcohol content is low, siconin derivatives are not well extracted, so only products with an alcohol content of 40% or more are usually produced.
뿐만 아니라 시코닌은 색이 밝은 적색이고 세포독성이 적은 반면 시코닌 유도체들은 어두운 적색이며 세포독성을 가지고 있는 경우가 많기 때문에 시코닌 만을 선택적으로 생산하기 위하여 유기합성, 세포배양 등을 통해 생산하려는 연구들이 이루어지고 있으나 그 수율이 그다지 높지 않기 때문에 상용화되고 있지 못한 실정이다.In addition, because siconin is bright red and has low cytotoxicity, while siconin derivatives are dark red and often have cytotoxicity. Although the yield is not so high, it is not commercialized.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하고자 창안한 것으로, 본 발명의 기술적 과제는 지방산 분해효소인 리파아제와 에스테라제를 대상으로 시코닌 유도체들을 시코닌으로 전환시킬 수 있는 효소를 탐색한 결과 돼지의 간 유래의 에스테라제가 지방산의 분해 능력뿐 아니라 시코닌 유도체를 시코닌으로 전환하는 능력이 있음을 발견하였고, 이 에스테라제를 이용함으로써 지초뿌리 또는 지초뿌리 추출물로부터 극성이 높고 밝은 붉은 색감을 지니면서도 세포독성이 낮은 천연색소인 시코닌 만을 선택적이고 간편하게 생산하는 방법을 제공하는데 그 주된 목적이 있다. The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, the technical problem of the present invention is to search for enzymes that can convert the siconin derivatives to sikonin targeting lipase and esterase which are fatty acid degrading enzymes As a result, it was found that esterase derived from pig liver has not only the ability to decompose fatty acids but also to convert siconin derivatives to siconins. Its main purpose is to provide a method for the selective and convenient production of sigonin, a natural pigment with low color and low cytotoxicity.
또한, 본 발명은 상기의 방법에 따라 제조된 천연색소 및 천연색소를 포함한 조성물을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.In addition, the present invention has another object to provide a composition comprising a natural pigment and a natural pigment prepared according to the above method.
상기와 같은 기술적 과제를 해소하기 위해, 본 발명은,In order to solve the above technical problem, the present invention,
a) 지초로부터 얻어진 지초 추출물에 농도 1-20%(v/v)의 에탄올을 가하는 단계; a) adding ethanol at a concentration of 1-20% (v / v) to the herbaceous extract obtained from the herb;
b) a) 단계의 혼합물에 지초 추출물 1mg 당 1-8 unit의 에스테라제 또는 리파아제인 지방산 분해효소를 가하는 단계;b) adding 1-8 units of esterase or lipase fatty acid degrading enzyme per milligram of herbal extract to the mixture of step a);
c) 지방산 분해효소가 가해진 혼합물을 밀봉한 상태로 20-30℃에서 반응시키는 단계; 및c) reacting the mixture to which the fatty acid degrading enzyme is added at 20-30 ° C. in a sealed state; And
d) c)단계의 반응물이 반응이 완료되면 에탄올을 제거하여 시코닌을 얻는 단계;를 포함하여 지초 추출물로부터 지방산 분해효소를 이용하여 시코닌을 추출하는 것을 특징으로 하는 지방산 분해효소를 이용한 시코닌의 추출방법을 제공한다.d) the reaction of step c) when the reaction is complete to remove ethanol to obtain the sikonin; siconin using fatty acid degrading enzyme, characterized in that extracting sikonin from fatty acid extract using fatty acid degrading enzyme Provides an extraction method.
그리고, a) 지초로부터 얻어진 지초분말에 농도 1-20%(v/v)의 에탄올을 가하는 단계;And, a) adding ethanol with a concentration of 1-20% (v / v) to the ground powder obtained from the ground;
b) a) 단계의 혼합물에 지초분말 1g 당 1-8 unit의 에스테라제 또는 리파아제인 지방산 분해효소를 가하는 단계;b) adding 1-8 units of esterase or lipase fatty acid degrading enzyme per gram of ground powder to the mixture of step a);
c) 지방산 분해효소가 가해진 혼합물을 밀봉한 상태로 20-30℃에서 반응시키는 단계; 및c) reacting the mixture to which the fatty acid degrading enzyme is added at 20-30 ° C. in a sealed state; And
d) c)단계의 반응물이 반응이 완료되면 에탄올을 제거하여 시코닌을 얻는 단계;를 포함하여 지초 추출물로부터 지방산 분해효소를 이용하여 시코닌을 추출하는 것을 특징으로 하는 지방산 분해효소를 이용한 시코닌의 추출방법을 제공한다. d) the reaction of step c) when the reaction is complete to remove ethanol to obtain the sikonin; siconin using fatty acid degrading enzyme, characterized in that extracting sikonin from fatty acid extract using fatty acid degrading enzyme Provides an extraction method.
상기 b) 단계는 지방산 분해효소의 활성을 높이기 위하여 pH 6.8의 트리스 버퍼를 최종 농도가 10mM이 되도록 첨가하는 단계를; 포함하는 것을 특징으로 한다. B) adding tris buffer of pH 6.8 to a final concentration of 10 mM to increase the activity of fatty acid degrading enzymes; It is characterized by including.
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상기 d) 단계는 반응이 완료된 반응물을 여과한 후 25℃- 40℃에서 10분간 감압 농축하여 에탄올을 제거하는 단계인 것을 특징으로 한다. Step d) is a step of filtering the reaction is completed, and then concentrated under reduced pressure for 10 minutes at 25 ℃-40 ℃ characterized in that the step of removing ethanol.
상기 d) 단계는 반응이 완료된 반응물을 여과한 후 50℃에서 1시간 방치하여 에탄올을 제거하는 단계인 것을 특징으로 한다. The d) step is characterized in that the step of removing the ethanol by filtering the reaction is completed and left for 1 hour at 50 ℃.
상기 d) 단계는 반응이 완료된 반응물에 에스테라제 또는 리파아제인 지방산 분해효소를 추가로 가하여 반응시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. The step d) further comprises the step of adding and reacting the fatty acid degrading enzyme which is an esterase or lipase to the reaction is completed.
한편, 전술한 방법에 의해 추출된 것을 특징으로 하는 추출물을 제공한다. On the other hand, it provides an extract, characterized in that extracted by the above-described method.
그리고 전술한 방법에 의한 추출물을 주류, 음료, 제약, 화장품 및 식품 중에서 선택된 어느 하나의 물질에 대하여 1-10중량%를 첨가하여 시코닌 추출물을 함유한 물질을 얻는 것을 특징으로 하는 이용방법을 제공한다.And adding 1-10% by weight to the extract of the above-described method based on any one substance selected from liquor, beverages, pharmaceuticals, cosmetics and foods to obtain a substance containing a siconin extract. do.
이를 요약하면, 에스테라제를 이용하여 시코닌 유도체들(아래의 화학식 1)의 아실기(R부분)를 제거함으로써 극성이 높고 밝은 붉은 색감을 지니면서도 세포독성이 낮은 천연색소인 시코닌만을 선택적이고 간편하게 생산하는 방법을 제공하고, 이러한 시코닌을 포함한 추출물을 제공하며, 이러한 추출물을 다양한 물질에 이용할 수 있는 방법을 제공하는 것이다. In summary, by removing the acyl group (R portion) of the siconin derivatives (Formula 1 below) using esterase, only siconin, a highly polar and bright red color and low cytotoxic pigment, is selected. It provides a method for easy production, provides an extract containing such sikonin, and provides a method for using such an extract in a variety of materials.
화학식 1. 주요 시코닌 유도체와 시코닌의 화학 구조Chemical Structure of Main Siconin Derivatives and Siconins
본 발명에서 사용된 에스테라제는 리파아제와 더불어 대표적인 지방산 분해효소이며 본래의 작용은 주로 중성지방인 트리글리세라이드를 가수분해하여 글리세롤과 지방산을 생산하지만(아래의 화학식 2) 본 발명의 연구 결과 시코닌 유도체에도 작용하여 아실기를 분해함으로써 시코닌을 생산한다. The esterase used in the present invention, along with lipase, is a representative fatty acid degrading enzyme, and its original action is to produce glycerol and fatty acids by hydrolyzing triglyceride, which is mainly triglyceride (Formula 2 below). It also acts on derivatives to break down acyl groups to produce siconins.
화학식 2. 지방산 분해효소의 작용Formula 2. Actions of Fatty Acid Degrading Enzymes
우선, 본 발명에 사용된 추출 대상은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 지초의 유기용매 추출물 또는 지초분말 모두가 사용가능하다. 이때 유기용매 추물물은 일반적인 방법에 의해 제조되는 추출물을 의미한다. 즉, 에틸아세테이트, 주정 또는 에탄올과 같은 용매를 가하여 지초의 색소를 추출하고 이 추출물을 여과한 후 감압 농축하여 용매를 제거한 것을 의미한다. 지초추출물 또는 지초분말에 농도가 5%(v/v)-20%(v/v)인 에탄올 바람직하게는 5%(v/v)에탄올을 가한다. 이 에탄올은 지방산 분해효소가 원활한 반응을 보이도록 하기 위한 것이다. First, as the extracting object used in the present invention, as shown in Figs. 1 and 2, both the organic solvent extract or the grass powder can be used. In this case, the organic solvent extract refers to an extract prepared by a general method. That is, by adding a solvent such as ethyl acetate, spirits or ethanol to extract the pigment of the ground, and then the extract is filtered and concentrated under reduced pressure to remove the solvent. To the grass extract or grass powder is added ethanol with a concentration of 5% (v / v) -20% (v / v), preferably 5% (v / v) ethanol. This ethanol is for the fatty acid degrading enzyme to react smoothly.
이어서, 지초추출물의 경우는 추출물 1mg 당 에스테라제 1-8 unit 바람직하게는 2unit를, 지초 분말의 경우는 지초건조분말 1g 당 에스테라제 1-8 unit 바람직하게는 2unit를 처리한다.Subsequently, the extract is treated with 1-8 units of esterase, preferably 2 units, per 1 mg of extract, and, in the case of grass powder, 1-8 units of esterase, preferably 2 units, per 1 g of dried grass powder.
이때 에탄올 농도가 30%(v/v) 이상이 되면 반응 속도가 급격히 저하된다. 또한, 에스테라제의 활성을 높이기 위해 pH 6.8의 트리스 버퍼(Tris buffer)를 최종 농도가 10mM이 되도록 첨가할 수도 있다. 이렇게 버퍼(buffer)를 첨가함에 따라 약 10%정도 효소활성이 증가한다. 에스테라제가 처리된 반응물은 밀봉한 후 실온 바람직하게는 25℃에서 2일간 반응시킨다. 그리고 시코닌의 수율을 보다 증가시키기 위해 지초추출물의 경우 추출물 mg 당 2unit를, 지초분말의 경우 분말 1g당 2unit를 추가로 처리하여 같은 조건에서 2일간 추가로 반응시킨다. 반응물은 여과한 후 35℃에서 10분간 감압농축 또는 50℃에서 1시간 방치하여 에탄올을 제거함으로써 시코닌 함량이 90% 이상인 수용액을 얻을 수 있다. 또한, 경우에 따라서는 이 수용액에 동량의 에틸아세테이트 넣어 시코닌을 추출하고 농축함으로써 시코닌 추출물을 얻을 수도 있다. 이렇게 제조된 조성물은 시코닌이 90% 이상 함유되어 있으며 음료, 주류, 제약, 화장품 중에서 선택된 어느 하나의 물질 즉, 식음료, 식품, 제약이나 화장품과 같이 인체에 사용하여도 무해한 물질에 이용될 수 있다. At this time, when the ethanol concentration is 30% (v / v) or more, the reaction rate is sharply reduced. In addition, in order to increase the activity of esterase, Tris buffer of pH 6.8 may be added so that the final concentration is 10 mM. As the buffer is added, the enzyme activity increases by about 10%. The reactants treated with esterase are sealed and reacted at room temperature, preferably at 25 ° C. for 2 days. In order to further increase the yield of sikonin, 2 units per mg extract of the extracts for lichen extract, and 2 units per 1 g of powder for lichen powder were further reacted for 2 days under the same conditions. The reaction product is filtered and then concentrated under reduced pressure at 35 ° C. for 10 minutes or left at 50 ° C. for 1 hour to remove ethanol, thereby obtaining an aqueous solution having a siconin content of 90% or more. In some cases, the same amount of ethyl acetate may be added to this aqueous solution to extract and concentrate the siconin to obtain a siconin extract. The composition thus prepared contains more than 90% of siconin and may be used for any harmless substance used in the human body such as food, beverage, food, pharmaceutical or cosmetics selected from beverages, alcohol, pharmaceuticals and cosmetics. .
이때, 추출물은 물질에 대하여 1-10중량%로 한정하는 것이 바람직하다. 즉, 물질 90-99중량% : 추출물 1-10중량%로 하는 것이다. 이는 추출물이 10중량%가 넘을 경우 물질 자체의 성질이 상실될 수 있고, 1중량% 이하일 경우 추출물의 성능이 저하될 수 있기 때문이다.At this time, the extract is preferably limited to 1-10% by weight based on the material. That is, 90 to 99% by weight of the substance: 1-10% by weight of the extract. This is because when the extract is more than 10% by weight may lose the properties of the material itself, when less than 1% by weight may reduce the performance of the extract.
이하 본 발명을 실시 예 및 실험 예를 통하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Experimental Examples.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. Prior to this, terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to the ordinary or dictionary meanings, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 특히, 본 명세서에서 사용되는 "unit"(단위)는 효소활성을 정의하는 단위로서 단위시간당 특정기질의 반응량 또는 단위시간당 생성물의 생산량을 의미하는 것이다. 본 발명에 사용된 효소의 1 단위(unit)는 기준 측정 조건에서 1분간에 1 micromol의 기질을 분해(전환)할 수 있는 효소의 양(또는 효소활성)을 의미한다. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical idea of the present invention, which can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be various equivalents and variations. In particular, as used herein, "unit" (unit) is a unit that defines the enzyme activity means a reaction amount of a specific substrate per unit time or the production amount of the product per unit time. One unit of an enzyme used in the present invention means an amount of enzyme (or enzymatic activity) capable of degrading (converting) 1 micromol of substrate in one minute under reference measurement conditions.
이하 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
실시 예 1: Example 1: 에스테라제를Esterase 이용한 Used 지초추출물로부터From grass extract 시코닌의Siconin 생산 production
먼저, 유기용매를 이용하여 지초에서 시코닌 유도체를 추출한다. 즉, 건조된 지초뿌리를 지초뿌리 중량의 5 - 15배 바람직하기로는 10배 이상의 에틸아세테이트, 에탄올 또는 주정과 같은 용매에 침지한 뒤 대략 24시간 방치시킨다. 이어서 분쇄장치를 통해 용매와 함께 지초뿌리를 분쇄하여 지초뿌리에 함유되어 있는 붉은 색 색소인 시코닌 유도체를 추출한다. 즉, 용매와 함께 지초뿌리를 분쇄하여 시코닌 유도체가 용매에 더욱 용이하게 추출되도록 하는 것이다. 이렇게 얻은 추출물은 여과 과정을 거쳐 시코닌 유도체가 함유된 용매층만을 얻은 후 감압 농축하여 용매를 제거함으로써 최종적으로 지초 추출물을 얻는다. 지초추출물에 농도가 5%(v/v)-20%(v/v)인 에탄올, 바람직하게는 5%(v/v)에탄올을 추출물 1mg 당 0.05-0.5 mL 바람직하게는 0.1mL를 가하고 추출물 mg 당 에스테라제 1-8 unit 바람직하게는 2unit를 처리한다. 추출물 1mg 당 2unit의 에스테라제를 처리하는 이유는 이 농도가 가장 경제적인 농도이기 때문이다. 즉 추출물 1mg 당 에스테라제 2unit까지는 활성이 거의 비례적으로 증가하지만 그 이상이 되면 활성이 비례적으로 증가하지 않기 때문이다. 예를 들자면 추출물 1mg 당 1unit의 에스테라제를 8시간 반응 시킨 경우 16.2%의 시코닌이 생성되고, 2unit의 에스테라제를 처리하는 경우 30.8%의 에스테라제가 생성되지만 4unit에서는 40.1%, 8unit에서는 49.9% 밖에 생성되지 않는다. 또한, 이 때 에탄올 농도가 30%(v/v) 이상이 되면 반응 속도가 급격히 저하되며 경우에 따라서 에스테라제의 활성을 높이기 위해 pH 6.8의 Tris buffer를 최종 농도가 10mM이 되도록 첨가할 수도 있다. 이렇게 buffer를 첨가함에 따라 약 10%의 효소활성이 증가한다. 에스테라제가 처리된 반응물은 밀봉한 후 실온 바람직하게는 25℃에서 2일간 반응시킨다. 그리고 시코닌의 수율을 보다 증가시키기 위해 지초추출물의 경우 추출물 1mg 당 2unit의 에스테라제를 추가로 처리하여 같은 조건에서 2일간 추가로 반응시킨다. 반응물은 여과한 후 감압농축기를 이용하여 35℃에서 10분간 감압 농축하거나 50℃의 shaking incubator에서 1시간 동안 방치하여 에탄올을 제거함으로써 시코닌 함량이 90% 이상인 수용액을 얻을 수 있다. 또한, 경우에 따라서는 이 수용액에 동량의 에틸아세테이트 넣어 시코닌을 추출하고 농축함으로써 시코닌 추출물을 얻을 수도 있다. 이렇게 제조된 조성물은 시코닌이 90% 이상 함유되어 있으며 음료, 주류, 제약 등의 다양한 분야에 이용될 수 있다.First, the siconin derivative is extracted from the ground using an organic solvent. That is, the dried liquorice root is immersed in a solvent, such as 5-15 times the weight of the lichen root, preferably 10 times or more ethyl acetate, ethanol or spirits, and left for approximately 24 hours. Subsequently, the ground roots are pulverized together with the solvent through a grinding apparatus to extract the siconin derivative, which is a red pigment contained in the ground roots. That is, by grinding the ground roots with the solvent so that the sikonin derivative is more easily extracted in the solvent. The extract thus obtained is filtered to obtain only a solvent layer containing a siconin derivative, and then concentrated under reduced pressure to remove the solvent, thereby finally obtaining a herbal extract. 5% (v / v) -20% (v / v) ethanol, preferably 5% (v / v) ethanol, was added 0.05-0.5 mL, preferably 0.1 mL per 1 mg of the extract to the extract. 1-8 units of esterase, preferably 2 units, per mg. The reason for processing 2 units of esterase per mg of extract is that this is the most economical concentration. In other words, up to 2 units of esterase per 1mg of extract, the activity is increased almost proportionally, but if it is more than that activity does not increase proportionally. For example, 1 unit of esterase per 8 mg of extract extracts 16.2% of siconin, and 20.8 units of esterase produces 30.8% of esterase. Only 49.9% is generated. At this time, when the ethanol concentration is 30% (v / v) or more, the reaction rate is drastically lowered. In some cases, in order to increase the activity of esterase, Tris buffer of pH 6.8 may be added so that the final concentration is 10 mM. . As the buffer is added, the enzyme activity of about 10% increases. The reactants treated with esterase are sealed and reacted at room temperature, preferably at 25 ° C. for 2 days. In addition, in order to increase the yield of the siconin further, the extract was treated with 2 units of esterase per 1 mg of extract, and further reacted for 2 days under the same conditions. The reaction product was filtered and concentrated under reduced pressure at 35 ° C. for 10 minutes using a vacuum concentrator or left at 50 ° C. in a shaking incubator for 1 hour to remove ethanol to obtain an aqueous solution having a siconin content of 90% or more. In some cases, the same amount of ethyl acetate may be added to this aqueous solution to extract and concentrate the siconin to obtain a siconin extract. The composition thus prepared contains more than 90% of siconin and may be used in various fields such as beverages, alcoholic beverages, pharmaceuticals, and the like.
실시 예 2: Example 2: 에스테라제를Esterase 이용한 Used 지초분말로부터From ground powder 시코닌의Siconin 추출 extraction
우선, 지초분말을 준비한다. 지초분말은 건조된 지초뿌리를 믹서기를 이용하여 분말화 한 것이다. 이렇게 지초를 분말 화하는 이유는 지초뿌리로부터 시코닌 유도체를 쉽게 용출되어 에스테라제와 반응이 잘 일어나게 하기 위해서이다. 지초분말에 상기의 실시 예 1에서 실시한 바와 같이 농도가 5%(v/v)-20%(v/v)인 에탄올, 바람직하게는 5%(v/v)에탄올을 가한다. 이때 농도 5%(v/v) 에탄올의 양은 지초분말이 충분히 잠길 정도 바람직하게는 지초분말 1g 당 10mL를 가하고 에스테라제를 지초분말 1g 당 에스테라제 1-8 unit 바람직하게는 2unit를 처리한다. 에스테라제가 처리된 반응물은 밀봉한 후 실온 바람직하게는 25℃에서 2일간 반응시킨다. 그리고 시코닌의 수율을 보다 높이기 위해 지초분말 1g당 2unit의 에스테라제를 추가로 처리하여 같은 조건에서 3일간 추가로 반응시킬 수 있다. 이 경우에도 실시 예 1의 경우와 동일하게 에탄올 농도가 30%(v/v) 이상이 되지 않도록 하며 pH 6.8의 Tris buffer를 최종 농도가 10mM이 되도록 첨가하여 효소활성을 증가시킬 수도 있다. 반응물은 여과하여 분말을 제거한 뒤, 35℃에서 10분간 감압농축 또는 50℃에서 1시간 방치하여 에탄올을 제거함으로써 시코닌 함량이 90% 이상인 수용액을 얻는다. 또한, 경우에 따라서는 이 수용액에 동량의 에틸아세테이트를 넣어 시코닌을 추출하고 농축함으로써 시코닌 추출물을 얻을 수도 있다. 이렇게 제조된 조성물은 시코닌이 90% 이상 함유되어 있으며 음료, 주류, 제약 등의 다양한 분야에 이용될 수 있다.First, prepare ground powder. The ground powder is powdered dried grass roots using a blender. The reason for powdering the grass is to easily elute the siconin derivative from the grass roots and to react with esterase well. To the ground powder, ethanol having a concentration of 5% (v / v) -20% (v / v), preferably 5% (v / v) ethanol, is added as in Example 1 above. At this time, the concentration of 5% (v / v) ethanol is enough to submerge the ground powder, preferably 10 mL per 1 g of the ground powder, and the esterase is treated with 1-8 units of esterase, preferably 2 units per 1 g of the ground powder. . The reactants treated with esterase are sealed and reacted at room temperature, preferably at 25 ° C. for 2 days. In order to further increase the yield of siconin, 2 units of esterase per 1 g of the ground powder may be further treated and reacted for 3 days under the same conditions. In this case, too, the ethanol concentration may not be higher than 30% (v / v) as in the case of Example 1, and the enzyme activity may be increased by adding a Tris buffer having a pH of 6.8 to a final concentration of 10 mM. The reactant is filtered to remove the powder, and then concentrated under reduced pressure at 35 ° C. for 10 minutes or left at 50 ° C. for 1 hour to remove ethanol to obtain an aqueous solution having a siconin content of 90% or more. In some cases, the same amount of ethyl acetate may be added to this aqueous solution to extract and concentrate the siconin to obtain a siconin extract. The composition thus prepared contains more than 90% of siconin and may be used in various fields such as beverages, alcoholic beverages, pharmaceuticals, and the like.
이하, 본 발명을 아래의 실험 예를 통하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through the following experimental examples.
실험 예 1: 지방산 분해효소의 Experimental Example 1: Fatty Acid Degrading Enzyme 시코닌Sikonin 생성능Generation 검색 Search
지방분해 효소인 리파아제와 에스테라제를 대상으로 시코닌 유도체를 시코닌으로 전환시킬 수 있는 능력을 검정하였다. 실험에 사용된 지방산 분해효소는 검색을 통하여 비교적 가격이 저렴하고 기질특이성이 낮은 Thermomyces lanuginosus유래 (Lipozyme TL 100), Candida antarctica유래(Lipozyme CALB L), Candida rugosa유래의 리파아제 3종과 돼지의 간 유래의 에스테라제 1종 등 총 4종의 지방산 분해효소를 선택하여 사용하였다. 먼저, 이소바레릴시코닌, 아세틸시코닌, 디메틸아크릴시코닌, 이소부틸시코닌, 베타하이드록시이소바레릴시코닌 등 5종의 시코닌 유도체가 각각 53.9%, 29.7%, 11.2%, 3.2%, 2.1%가 함유되어 있는 시코닌 유도체 추출물을 반응용매 1mL당 10 mg을 넣고 표1에 제시한 바와 같은 조건으로 4종의 지방산 분해효소와 반응시켰다.Lipase and esterases, lipolytic enzymes, were tested for the ability to convert siconin derivatives to siconins. The fatty acid degrading enzymes used in the experiments were derived from Thermomyces lanuginosus (Lipozyme TL 100), Candida antarctica (Lipozyme CALB L), Candida rugosa- derived lipases, and pig liver from relatively low cost and low substrate specificity. A total of four fatty acid degrading enzymes, including one esterase, were selected and used. First, five kinds of siconin derivatives, such as isovaleryl siconin, acetylsiconin, dimethylacrylsiconin, isobutyl siconin, and betahydroxyisobareryl siconin, were 53.9%, 29.7%, 11.2%, and 3.2%, respectively. 10 mg per 1 mL of the reaction solvent was added to the extract of Siconin derivative containing 2.1% and reacted with four fatty acid degrading enzymes under the conditions shown in Table 1.
표1. 지방산 분해효소를 이용한 반응조건Table 1. Reaction Condition Using Fatty Acid Degrading Enzyme
이어서 반응시간 2시간, 4시간, 6시간, 10시간 마다 반응물을 200씩 취하여 vial에 넣은 후 에틸아세테이트 500를 넣어 시코닌 및 시코닌 유도체를 추출하였다. 추출한 에틸아세테이트 획분을 Na2SO4를 첨가하여 탈수하고 여과한 후 회전 감압농축장치를 통해 용매를 제거하였다. 이 시료에 acetonitrile 100을 넣어 녹인 후 HPLC 분석(표2)을 통하여 시코닌의 생성량을 확인하였다.Subsequently, 200 reaction products were taken every 2 hours, 4 hours, 6 hours, and 10 hours, and the mixture was added to the vial, and ethyl acetate 500 was added to extract siconin and siconin derivatives. The extracted ethyl acetate fraction was dehydrated by adding Na 2 SO 4 , filtered, and the solvent was removed through a rotary vacuum concentrator. Acetontrile 100 was dissolved in this sample, and the amount of siconin was confirmed through HPLC analysis (Table 2).
표2. 시코닌 함량분석을 위한 HPLC 조건Table 2. HPLC Conditions for Siconin Content Analysis
그 결과, 하기의 표3에 나타낸 바와 같이 에스테라제의 경우 시코닌 유도체 1mg당 2unit의 적은 양에서도 10시간 뒤에는 31.7%의 시코닌이 생성되었다. 이에 비하여 다른 지방산 분해 효소들은 1000 unit의 사용량에도 10시간뒤의 생성량이0.5~11.0%에 불과한 것으로 나타나 에스테라제가 탁월한 시코닌 생성능력을 가지고 있음이 확인되었다.As a result, as shown in Table 3, in the case of esterase, 31.7% of siconin was produced after 10 hours even at a small amount of 2 units per mg of the siconin derivative. In comparison, other fatty acid degrading enzymes produced only 0.5 ~ 11.0% after 10 hours even when used in 1000 units, and it was confirmed that esterase had excellent siconin production ability.
표3. 지방산 분해효소의 시코닌 생성량Table 3. Siconin Production from Fatty Acid Degrading Enzymes
실험 예 2: Experimental Example 2: 에스테라제의Esterase 최적 반응 조건 탐색 Find the optimal reaction condition
시코닌 유도체로부터 시코닌을 생성하는 능력이 탁월한 것으로 확인된 에스테라제의 최적 반응 조건을 알아보았다. The optimal reaction conditions of esterases, which were found to be excellent in the ability to produce siconin from siconin derivatives, were examined.
(1) 에탄올 농도별 시코닌 생성능 조사 (1) Investigation of Siconin Formation Capacity by Ethanol Concentration
먼저, 반응용액 중 에탄올 농도에 따른 에스테라제의 시코닌 생성능을 조사하였다. 반응은 상기의 실험 예 1과 동일한 조건 즉, 지초추출물 10 mg, 반응용액은 10mM Tris buffer (pH 6.8) 1mL, 에스테라제 20unit를 사용하면서 반응용액의 알코올(에탄올) 농도를 5%(v/v), 10%(v/v), 20%(v/v), 30%(v/v), 40%(v/v), 50%(v/v)로 조절한 후 25℃에서 반응시키면서 각 시간별 시코닌의 생성량을 조사하였다.First, the siconin production ability of esterases according to the ethanol concentration in the reaction solution was investigated. The reaction was carried out under the same conditions as in Experimental Example 1, that is, 10 mg of herb extract, 1 mL of 10 mM Tris buffer (pH 6.8), 20 units of esterase, and 5% alcohol (ethanol) concentration of the reaction solution. v), 10% (v / v), 20% (v / v), 30% (v / v), 40% (v / v), 50% (v / v) and then adjusted at 25 ° C The amount of siconin produced during each hour was examined.
그 결과 하기의 표 4에 나타낸 바와 같이 5%(v/v) 에탄올 농도에서 시코닌의 생성량이 가장 좋았으며 20%(v/v) 에탄올 농도에도 비교적 좋은 활성이 나타났다. 이는 알코올(에탄올) 함량(농도)이 높아짐에 따라 효소의 활성은 감소되나 시코닌 유도체의 추출량이 증가되어 효소와의 반응빈도가 증가됨에 따라 활성이 증가되는 것으로 생각된다. 또한, 에탄올 농도가 30%(v/v) 이상이 되면 효소가 급격히 실활되어 시코닌 생산량이 감소하는 것으로 생각되었다. As a result, as shown in Table 4 below, the yield of siconin was the best at 5% (v / v) ethanol concentration, and relatively good activity was also observed at 20% (v / v) ethanol concentration. It is thought that the activity of the enzyme decreases as the alcohol (ethanol) content (concentration) increases, but the activity increases as the frequency of reaction with the enzyme increases because the extraction amount of the siconin derivative increases. In addition, when the ethanol concentration is 30% (v / v) or more, it was thought that the enzyme is rapidly deactivated, reducing the yield of siconin.
표. 4. 에탄올 농도에 따른 에스테라제의 시코닌 생성량 (%)table. 4. The amount of siconin produced by esterase according to ethanol concentration (%)
(2) 에스테라제 첨가량에 따른 시코닌 생성능 조사 (2) investigation of siconin production capacity according to the amount of esterase added
상기의 결과에서 가장 좋은 활성을 보인 5%(v/v) 에탄올 농도 조건에서 에스테라제 첨가량에 따른 시코닌 생성능을 조사하였다. 반응은 상기의 실험 예와 동일한 조건 즉, 지초추출물 10mg, 반응용액은 농도 5%(v/v) 에탄올이 함유된 10mM Tris buffer (pH 6.8) 1mL의 조건에서 에스테라제의 첨가량을 10unit, 20unit, 40unit, 80unit로 조절한 후 25℃에서 반응시키면서 각 시간별 시코닌의 생성량을 조사하였다.In the above results, the ability to produce sikonin according to the amount of esterase added at 5% (v / v) ethanol concentration showed the best activity. The reaction was carried out under the same conditions as in the above experimental example, that is, the amount of esterase was added to 10 units and 20 units under the conditions of 10 mg of the grass extract and 1 mL of 10 mM Tris buffer (pH 6.8) containing 5% (v / v) ethanol. After adjusting to 40 units, 80 units and reacting at 25 ℃ the amount of sikonin produced by each time was investigated.
그 결과 하기의 표 5에 나타난 바와 같이 에스테라제의 첨가량이 추출물 10mg 당 20unit까지는 활성이 거의 비례적으로 증가하지만 그 이상이 되면 활성이 비례적으로 증가하지 않은 것으로 나타나 가장 경제적인 에스테라제의 첨가량은 추출물 1mg당 2unit인 것으로 나타났다.As a result, as shown in Table 5 below, the amount of esterase added up to 20 units per 10 mg of extract almost increased in proportion to activity, but above that, the activity did not increase proportionally. The addition amount was found to be 2 units per mg of extract.
표. 5. 에스테라제 첨가량에 따른 시코닌의 생성량 (%) table. 5. Production amount of siconin according to the amount of esterase added (%)
실험 예 3: Experimental Example 3: 시코닌Sikonin 생성의 최대화 검토 Maximize creation
상기 실험 예 2의 결과를 토대로 시코닌 생성을 최대화할 수 있는 방안을 검토하였다. 상기의 결과에서 알 수 있듯이 시코닌 생성량은 지초추출물 1mg 당 2unit의 에스테라제를 농도 5%(v/v) 에탄올이 함유된 10mM Tris buffer (pH 6.8) 0.1 mL에서 반응시킬 때 가장 좋았으며 이때의 시간별 시코닌 생성량은 초기의 10시간까지는 빠르게 증가하지만, 이 후 완만한 증가를 보이다가 2일이 지나면 거의 증가되지 않는다. 때문에 2일 후에 추출물 1mg 당 2unit를 추가로 첨가하여 시코닌의 생성량을 조사하였다. 또한, 반응물을 그대로 상용화할 것을 대비하여 Tris buffer를 첨가하지 않은 증류수 상태에서의 시코닌 생성량을 아울러 조사하였다.Based on the results of Experimental Example 2, a method for maximizing siconin production was examined. As can be seen from the above results, the yield of siconin was best when 2 units of esterase per 1 mg of the extract were reacted in 0.1 mL of 10 mM Tris buffer (pH 6.8) containing 5% (v / v) ethanol. The hourly production of siconin increases rapidly up to the first 10 hours, but then increases slowly afterwards and hardly increases after 2 days. Therefore, 2 days after the addition of 2 units per mg extract was investigated the amount of sikonin produced. In addition, in order to commercialize the reaction product as it was, the amount of siconin produced in distilled water without Tris buffer was investigated.
그 결과 표 6에 나타낸 바와 같이 2일 후 추출물 1mg당 2unit의 에스테라제를 첨가함에 따라서 시코닌 생성량을 90% 이상으로 끌어올릴 수 있음을 확인하였다. 또한, Tris buffer를 첨가하지 않은 증류수 상태에서도 에스테라제의 활성이 그대로 지속됨을 확인하여 향후 산업화에도 크게 도움이 될 것으로 생각되었다. 다만, 증류수를 사용하는 경우에 시코닌의 생성량은 10%정도 감소하는 것으로 나타났다.As a result, as shown in Table 6, by adding 2 units of esterase per 1mg of extract after 2 days, it was confirmed that the amount of siconin produced could be increased to 90% or more. In addition, it was confirmed that the activity of the esterase was maintained in the distilled water state without the addition of Tris buffer. However, when distilled water was used, the amount of sikonin produced was reduced by 10%.
표 6. 에스테라제를 이용한 지초추출물로부터 시코닌의 생산Table 6. Production of Siconin from Herb Extracts Using Esterase
또한, 상기의 실험 예 3의 결과 얻은 최종 반응물의 시코닌 및 시코닌 유도체의 함량을 아래의 표 7에 나타내었다.In addition, the content of the siconin and the siconin derivatives of the final reactants obtained as a result of Experimental Example 3 is shown in Table 7 below.
표 7. 에스테라제에 의한 지초추출물의 최종 반응물 중 시코닌 및 시코닌유도체의 함량 (%)Table 7. Contents of Siconin and Siconin Derivatives in Final Reactions of Herb Extracts by Esterase
실험 예 4: Experimental Example 4: 에스테라제를Esterase 이용한 Used 지초건조분말로부터From ground dry powder 시코닌Sikonin 생성 produce
에스테라제를 이용하여 보다 간편하게 시코닌을 생산할 목적으로 지초건조분말로부터 용매추출과정을 거치지 않고 바로 지초분말을 이용하여 시코닌을 생산할 수 있는 방법을 검토하였다. 건조된 지초뿌리 10g을 믹서로 분쇄하여 분말화 한 다음, 삼각 플라스크에 담고, 10mM Tris buffer (pH 6.8) 100mL를 첨가한 후 25℃의 진탕배양기(shaking incubator)에서 반응시키면서 시간별로 반응물을 채취하여 시코닌의 생성량을 분석하였다. 이때 상기의 조건에서 에스테라제의 첨가량을 지초분말 1g 당 1unit, 2unit, 4unit, 8unit로 조절하거나 에탄올 함량(농도)을 5%(v/v) 또는 20%(v/v)로 조절하여 최적 반응 조건을 검토하였다.In order to produce siconin more easily using esterase, a method of producing siconin using immediately lichen powder without going through solvent extraction process was examined. 10 g of dried lichen root powder was pulverized with a mixer, powdered, and then placed in an Erlenmeyer flask, and 100 mL of 10 mM Tris buffer (pH 6.8) was added. The amount of siconin produced was analyzed. At this time, adjust the amount of esterase added to 1 unit, 2 units, 4 units, 8 units per 1g of the ground powder or adjust the ethanol content (concentration) to 5% (v / v) or 20% (v / v). The reaction conditions were examined.
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그 결과 하기의 표 8에 나타낸 바와 같이 지초분말을 사용한 경우에도 에스테라제의 활성에 의하여 시코닌이 다량 생성되었으며 이때 에스테라제의 첨가량은 지초분말 1g 당 2unit가 가장 경제적인 것으로 판단되었다. 또한, 에탄올 함량(농도)도 5%(v/v)일 때가, 가장 좋은 것으로 나타났다.As a result, as shown in Table 8 below, even when the ground powder was used, a large amount of siconin was produced by the activity of the esterase, and the addition amount of the esterase was determined to be the most economical 2 units per 1g of the ground powder. In addition, when the ethanol content (concentration) is also 5% (v / v), it was found that the best.
표 8. 에스테라제 및 에탄올 농도에 따른 지초분말 반응액 중 시코닌 함량Table 8. Siconin Contents in Lime Powder Reactions According to Esterase and Ethanol Concentrations
또한, 상기의 결과를 토대로 실험 예3의 방법과 동일한 방법으로 지초파우더로부터 시코닌의 생성을 최대화할 수 있는 방안을 검토하였다.In addition, on the basis of the above results, a method for maximizing the production of siconin from the ground powder in the same manner as in Experiment 3 was examined.
표 9. 에스테라제를 이용한 지초파우더로부터 시코닌의 생산Table 9. Production of Siconin from Grass Powder Using Esterase
그 결과(표 9) 지초파우더를 사용하는 경우에도 실험 예 3의 결과와 동일하게 2일 후 추가로 에스테라제를 첨가함에 따라 시코닌 생성이 극대화됨을 알 수 있었다. 이와 같은 방법을 통해 지초분말 1g당 90% 이상의 시코닌이 함유된 조성물을 5mg정도를 얻을 수 있다. 또한, 이때 최종반응물의 시코닌 및 시코닌 유도체의 함량은 지초추출물의 실험결과와 거의 비슷한 양상을 보였다.(결과생략)As a result (Table 9), even when using the ground powder, it was found that the siconin production was maximized by additionally adding esterase after 2 days in the same manner as in Example 3. Through this method, about 5 mg of a composition containing 90% or more of siconin per gram of ground powder can be obtained. In addition, the content of siconin and siconin derivatives of the final reactants showed a similar pattern to the experimental results of the herbaceous extract.
본 발명에 따른 지방산 분해효소를 이용한 시코닌의 추출방법, 그 추출물 및 그 추출물을 이용하는 방법은 상술한 바와 같이, 지방산 분해효소 중의 하나인 에스테라제를 지초 추출물 또는 지초분말에 처리함으로써 시코닌만을 선택적으로 생산하는 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 에스테라제에 의하여 시코닌 유도체들의 아실기를 제거함으로써 간편하고, 대량으로 시코닌을 추출(생산)할 수 있다. 또한, 이런 방법에 의해 추출된 색소는 낮은 알코올에도 용해될 수 있고, 밝은 붉은 색감을 지니며, 세포독성이 낮기 때문에 기존에 이용도가 낮은 지초색소의 적용도와 응용도가 증가할 것이며, 음료, 저 도주 제조 등의 식품분야 및 제약 등의 다양한 분야에 유용하게 사용할 수 있는 효과가 있다.Extraction method of siconin using fatty acid degrading enzyme according to the present invention, the extract and the method using the extract, as described above, by treating the esterase or one of the fatty acid degrading enzymes to the extract or grass powder only siconin The present invention relates to a method for selectively producing, according to the present invention, by removing the acyl group of the siconin derivatives by esterase, it is possible to extract (produce) sikonin in a large amount. In addition, the pigments extracted by this method can be dissolved in low alcohol, have a bright red color, and have low cytotoxicity, which will increase the applicability and application of conventionally available lipo pigments. There is an effect that can be usefully used in various fields such as food and pharmaceuticals, such as low-escape manufacturing.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto, and the present invention is provided by the person skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지초 시코닌 생산방법을 설명하기 위한 순서도.Figure 1 is a flow chart for explaining the method of producing weed sikonin according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 바람지한 다른 실시 예에 따른 지초 시코닌 생산방법을 설명하기 위한 순서도.Figure 2 is a flow chart for explaining the method of producing ground sikonin according to another preferred embodiment of the present invention.
Claims (14)
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2007
- 2007-06-15 KR KR1020070059085A patent/KR100915288B1/en active IP Right Grant
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