KR100932849B1 - 참돌꽃 뿌리 추출물의 제조방법 - Google Patents
참돌꽃 뿌리 추출물의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 참돌꽃의 독성물질 저감을 위한 추출 공정의 개발에 대한 것이다.
참돌꽃은 전초를 약으로 쓸 수도 있지만 대개 굵은 뿌리를 약으로 쓴다. 민간에서는 진정제, 해열제, 수렴제로 쓰였으며, 중추신경계에 대한 긴장작용, 항피로 작용, 신경증과 고혈압에 대해 효과가 있다고 알려져 있다. 그러나 기능성 소재로서 활용을 위한 체계적인 연구가 거의 안 되어 있으며, 특히 세포 독성으로 인해 그 활용도가 미미한 편이다. 따라서 많은 약리작용에도 불구하고 세포독성으로 인한 참돌꽃의 낮은 활용도를 높이기 위하여 세포 독성 저감 기술을 개발하고자 하였다.
본 발명에서는 이러한 참돌꽃의 독성 물질 저감을 위해 초고압과 초음파를 병행하여 추출하였다. 초고압 추출은 참돌꽃을 비닐 용기에 물과 함께 넣어 공기가 들어가지 않도록 잘 밀봉한 후, 초고압 추출 장치 (Ilshin autoclave, Korea)를 이용하여 500 Mpa의 기압으로 각각 5~15분 정도의 시간동안 초고압 추출을 실행하였다. 초고압 추출이 끝난 참돌꽃을 추출 flask에 넣어 60℃에서 12시간 2회 반복 추출한 후 초음파 추출공정을 30분 동안 병행하여 추출물을 얻었다.
초고압 처리를 통한 추출 방법은 기존의 전통적인 추출 방법은 추출 효율이 낮고 에너지 소비가 많으며 열로 인한 많은 유용성분의 파괴, 단백질의 변이, 성분의 손실, 가용성분 위주의 추출, 열에 대하여 불안정한 것 등의 단점을 개선할 수 있다. 초고압 처리는 약용식물들의 중요 구성 성분을 단시간 내에 추출이 가능하 며, 추출물은 거의 불순물이 없고, 높은 순도의 단일 성분을 쉽게 얻을 수 있다.
또한 추출 대상의 세포 조직 파괴로 인한 유용성분의 용출이 쉬워지며, 에너지 수준이 제한된 수소결합, 전기적 결합, 반데르발스결합, 수소결합과 같은 약한 결합들에 의한 결합은 분리되어 신물질 용출이 가능하며, 세포독성 물질이 파괴될 것으로 보인다.
따라서, 본 발명에서는 상기와 같은 공정을 통하여 얻어진 추출물을 이용하여 참돌꽃의 수율 및 세포독성을 측정함으로서 상기 공정의 독성 저감 효과를 확인하였다.
Description
본 발명은 대개 굵은 뿌리를 약으로 사용되고 있는 참돌꽃을 이용하여 기능성 식품 소재로 활용하기 위한 처리 공정 개발을 목적으로 하는 참돌꽃 뿌리 추출물의 제조방법에 관한 것이다.
참돌꽃은 민간에서는 진정제, 해열제, 수렴제로 쓰였으며, 중추신경계에 대한 긴장작용, 항피로 작용 등의 효과가 있다고 알려져 있으나 기능성 소재로서 활용을 위한 체계적인 연구가 거의 안되어 있으며, 특히 세포독성으로 인해 활용도가 미미한 편이다. 따라서 기능성 식품 소재로 활용하기 위한 세포독성 저감하는 처리 공정을 개발하고자 한다.
본 발명은 참돌꽃의 독성물질 저감을 위한 참돌꽃 뿌리 추출물의 제조방법에 관한 것으로, 기존의 전통적인 추출 공정에서는 추출 효율이 낮고 에너지 소비가 많으며 열로 인한 많은 유용성분의 파괴, 단백질의 변이, 성분의 손실, 가용성분 위주의 추출, 열에 대하여 불안정한 것 등의 단점이 나타났다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 초고압 처리를 이용하였다.
초고압 처리는 약용식물들의 중요 구성 성분을 단시간 내에 추출이 가능하며, 추출물은 거의 불순물이 없고, 높은 순도의 단일 성분을 쉽게 얻을 수 있다. 또한 추출 대상의 세포 조직 파괴로 인한 유용성분의 용출이 쉬워지며, 에너지 수준이 제한된 수소결합, 전기적 결합, 반데르발스결합, 수소결합과 같은 약한 결합들에 의한 결합은 분리되어 신물질 용출이 가능하며, 세포독성 물질이 파괴될 것으로 보인다.
본 발명은 (1) 참돌꽃 뿌리를 초고압추출장치에 넣고 500Mpa의 기압으로 5~15분간 초고압추출을 실행하는 단계 (2) 상기 초고압추출이 끝난 시료를 10배수 증류수를 추출용매로 사용하여 60℃에서 24시간 열수추출하는 단계 (3) 상기 열수추출이 끝난 시료를 초음파추출기를 이용하여 열수추출 온도인 60℃에서 30분간 40Hz로 초음파처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 참돌꽃 뿌리추출물의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명의 효과를 입증하기 위해 본 발명은 상기 추출 공정을 거친 후 참돌꽃의 추출 수율 및 세포독성을 측정함으로서 상기 공정의 독성 저감 효과를 검토하기로 하였다.
참돌꽃은 중추신경계에 대한 긴장작용, 항피로 작용, 신경증과 고혈압에 대해 효과 등의 많은 활성을 갖고 있음에도 불구하고 세포독성으로 인해 활용이 거의 없는 실정이었다. 따라서 참돌꽃의 세포독성 저감을 위해 본 발명에서 제시한 초고압과 초음파 병행 처리를 통하여 참돌꽃의 수율 증가 및 세포 독성을 저감하는 추출물을 얻을 수 있어, 이와 같은 문제를 해결할 수 있는 방법을 제시하였고, 참돌꽃이 가지고 있는 많은 활성을 이용한 기능성 식품 소재 원료로서의 가치가 상승하고, 참돌꽃을 통한 새로운 부가가치를 창출할 수 있다.
또한 본 발명의 초고압과 초음파 처리 기술은 기존의 전통적인 열수 추출방법에서 나타나는 문제점인 낮은 효율과 높은 에너지 소비량, 열로 인한 많은 유용성분의 파괴, 단백질의 변이, 성분의 손실, 가용성분 위주의 추출, 열에 대하여 불안정한 것 등의 문제점을 개선할 수 있는 좋은 처리 기술이다. 이러한 기술을 응용하면 세포독성 저감과 수율 증진뿐만 아니라 유용활성 물질 증진과 신물질 용출 등의 효과도 가져올 수 있을 것이다.
이하, 본 발명의 참돌꽃 뿌리추출물 제조방법을 공정별로 상세히 설명하면 다음과 같다.
실시예
1.
참돌꽃
뿌리추출물의 제조
1) 원료 : 참돌꽃(Rhodiola sachalinensis)을 세척하여 비닐 용기에 넣은 후 물을 채우고 비닐 용기를 공기가 들어가지 않게 하여 밀봉하였다.
2) 초고압 추출 : 밀봉한 비닐 용기를 초고압 추출 장치 (Ilshin autoclave, Korea)에 넣고 500 Mpa의 기압으로 5~15분 정도의 시간동안 초고압 추출을 실행하였다.
3) 일반 열수 추출 : 초고압 추출이 끝난 각 시료를 수직 환류 냉각기가 부착된 추출 플라스크에 시료중량에 대하여 각각 10배의 증류수를 추출용매로 사용하여 60℃에서 24시간 동안 추출하였다.
4) 초음파 추출 : 일반 열수 추출이 끝난 참돌꽃을 추출 플라스크 상태로 초음파 추출기를 이용하여 열수 추출 온도인 60℃에서 30분간 초음파(40 Hz) 추출을 하였다.
5) 농축 : 위의 항에서 얻어진 각각의 추출물들은 감압 여과장치로 여과하여 추출 온도보다 낮은 온도로 감압 농축하였다.
6) 동결건조 : 상기의 방법으로 얻어진 농축 물들은 동결건조하여 사용 하였다.
실험예 1. 추출방법에 따른 참돌꽃 추출물의 독성저감비교
본 발명의 독성저감효과를 검토하기 위해 열수추출(물 60℃)한 참돌꽃 뿌리 추출물(WE), 열수추출(물 60℃) 및 초음파 처리(60℃, 40KHz, 30분)한 참돌꽃 뿌리추출물(WU), 실시예 1의 참돌꽃 뿌리 추출물(초고압 추출시간 5분)(HPE5), 실시예 1의 참돌꽃 뿌리 추출물(초고압 추출시간 15분)(HPE15)의 추출수율 및 세포특성을 측정하여 비교하였다.
1) 수율
참돌꽃 추출물의 수율은 표 1과 같다. 수율 면에서는 초고압 추출 15분 실시한 것은 일반 열수 추출만 한 것과 비교하면 약 1.92배 정도 증가한 것을 확인할 수 있다. 또한 초고압을 5분 실시한 것도 1.83배 정도 증가한 것을 확인할 수 있다. 이것을 통해 기존의 열수 추출에 보다 효율적인 추출이 이루어졌음을 확인할 수 있다.
표 1. 참돌꽃 추출물의 수율
| Sample | Yields(%, w/w) |
| 열수 추출(물 60℃) | 8.39 |
| 열수 추출(물 60℃) + 초음파(60℃, 40kHz, 30분) | 12.47 |
| 초고압(500Mpa, 5분) + 열수 추출(물 60℃) + 초음파(60℃, 40kHz, 30분) | 15.36 |
| 초고압(500Mpa, 15분) + 열수 추출(물 60℃) + 초음파(60℃, 40kHz, 30분) | 16.13 |
2) 정상세포 독성
실험에 사용된 sample 농도는 각각 0.2, 0.4, 0.6, 0.8 그리고 1.0 ㎎/㎖로 조절하여 정상세포에 대한 세포독성을 검토하였다. 도 2는 인간 신장 세포 HEK293에 대한 세포 독성을 나타낸 것으로 모든 추출물 중 최고 농도인 1.0 ㎎/㎖에서 HPE15가 가장 낮은 20.4%로 가장 낮은 세포 독성을 나타내었고, WE가 가장 높은 세포독성인 25.3%의 세포독성을 나타내었다.
도 3은 인간 정상폐세포인 HEL299에 대한 세포독성을 나타낸 것이다. 모든 추출물 중 HEK293과 마찬가지로 HPE15가 1.0 ㎎/㎖의 농도에서 21.6%로 가장 낮은 세포독성을 나타내었고, WE가 26.3%로 가장 높은 독성을 나타내었다.
위의 결과를 통해 초고압과 초음파 처리를 병행하여 실시할 경우 일반 추출물보다 세포독성이 낮아지는 효과를 확인할 수 있다.
3) Scanning Electron Microscope 관찰
도 4는 초고압 추출 후 참돌꽃의 표면 조직 형태학적 변화를 관찰하기 위하여 저진공주사현미경을 이용하여 참돌꽃 표면을 400배로 확대하여 관찰하였다. (A)는 60℃ 물에서 추출 후 초음파 처리한 것으로 참돌꽃의 조직 표면이 비교적 대부분이 파괴되지 않고 정상 상태의 형태를 유지하고 있다. 반면 초고압을 각각 5, 15분 처리한 (B)와 (C)는 참돌꽃 조직 표면이 다 파괴되어 일반 추출을 실시한 것과 비교하면 극명한 차이가 나는 것을 확인할 수 있다.
4) 공정별로 얻어진 추출들의 High-Performance Liquid Chromatography (HPLC) peak 비교
참돌꽃 추출물을 HPLC로 측정한 결과를 나타내었다. A는 60℃에서의 일반적인 열수 추출을 나타내었고, B는 60℃에서 열수 추출 후 초음파 추출을 병행 한 것 이고, C는 500Mpa 초고압을 15분간 처리한 후 60℃에서 열수 추출 후 초음파 추출을 병행 한 것이고, D는 참돌꽃의 주요활성 물질로 알려져 있는 salidroside로 각각의 추출 공정에 따른 용출량을 비교하기 위한 대조군을 나타내었다. Salidroside 성분은 사람들의 정신노동과 육체노동의 효율을 향상시키고 산소결핍에 대한 뇌 조직의 인내력을 높이고 심근의 저항력을 강화시키는 것으로 알려져 있는 물질이다.
앞선 많은 실험에서와 참돌꽃이 대체적으로 항암 및 면역 등의 활성이 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 그 중에서도 초고압을 처리한 것들이 대부분 가장 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이것은 HPLC peak에 나타나 있는 것과 같이 salidroside의 peak를 살펴보면, 초고압을 처리한 것이 다른 일반 열수 추출이나 초음파 병행 추출을 실시한 것보다 면적이 2배 이상 큰 것을 확인할 수 있다. 또한 다른 추출에서는 작지만 보이지 않던 peak가 여러 개 생긴 것을 확인할 수 있다. 이것은 기존의 추출 방법과는 달리 초고압 추출을 통하여 유용성분들의 추출량 증가와 새로운 물질들의 추출이 가능해져 일반 열수 추출과 초음파 추출보다 더 좋은 생리활성을 나타내는 것으로 생각된다.
도 1은 참돌꽃 뿌리의 추출 흐름도이다.
도 2는 HEK293에 대한 참돌꽃 뿌리추출물의 세포독성을 나타내는 그래프이다.
도 3은 HEL299에 대한 참돌꽃 뿌리추출물의 세포독성을 나타내는 그래프이다.
도 4는 모든 추출과정이 끝난 참돌꽃의 SEM(Scanning electron microphotographs)을 이용한 표면사진이다.
도 5는 참돌꽃 추출물의 HPLC Patterns 비교 그래프이다.
Claims (1)
- (1) 참돌꽃 뿌리를 초고압추출장치에 넣고 500Mpa의 기압으로 5~15분간 초고압추출을 실행하는 단계;(2) 상기 초고압추출이 끝난 시료를 10배의 증류수를 추출용매로 사용하여 60℃에서 24시간 열수추출하는 단계;(3) 상기 열수추출이 끝난 시료를 초음파추출기를 이용하여 열수추출온도인 60℃에서 30분간 40Hz로 초음파처리 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 참돌꽃 뿌리 추출물의 제조방법.
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