KR101289077B1

KR101289077B1 - 녹차 씨앗으로부터 사포닌의 추출방법

Info

Publication number: KR101289077B1
Application number: KR1020110056733A
Authority: KR
Inventors: 김종덕; 서동진
Original assignee: 서동진; 전남대학교산학협력단
Priority date: 2011-06-13
Filing date: 2011-06-13
Publication date: 2013-07-22
Also published as: KR20120137720A

Abstract

본 발명은 녹차 씨앗으로부터 효율적인 차사포닌의 추출을 위하여, 녹차 씨앗을 파쇄하여, 녹차 씨앗 배아를 수득하는 단계; 상기 녹차 씨앗 배아를 분말화한 후 무극성 유기용매를 처리하여 상등액인 지방층을 제거하는 단계; 지방층을 제거한 녹차 씨앗 배아 분말을 저급 알코올 수용액으로 추출한 후 여과하여, 상등액을 수거하는 단계; 상기 수거된 상등액을 4-브로모프탈 무수물에 흡착시키고 NaOH 수용액을 처리하여 조사포닌을 분리하는 단계; 및 상기 분리된 조사포닌을 4-브로모프탈 무수물에 재흡착시키고 저급 알코올 수용액을 처리하여 사포닌을 추출하는 단계를 포함하는 녹차 씨앗으로부터 차사포닌의 추출방법을 제공한다.

Description

녹차 씨앗으로부터 사포닌의 추출방법{A process for extracting saponins from green tea seeds}

본 발명은 사포닌의 추출방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 녹차 씨앗으로부터 사포닌의 추출방법에 관한 것이다.

일반적으로 녹차는 다른 식품에 비하여 트레아민(threamine)과 폴리페놀(polyphenol)류가 다량 함유되어 있다. 녹차의 기능성분은 다엽중의 폴리페놀(polyphenol)류에 속하는 플라벤-3-올(flavan-3-ol)을 기본으로 하는 카테친(catechin)으로 (+)-카테친, (-)-에피카테친(epicatechin), (-)-에피갈로카테친-3-갈레이트(epigallocatechin-3-gallate), (-)-갈로카테친(gallocatechin) 등이 주성분인 것으로 알려져 있다. 특히 녹차에 들어 있는 폴리페놀류는 혈중 콜레스테롤을 저하시키고, 항산화작용, 항암작용, 해독작용, 항균작용, 충치예방작용, 노화억제작용, 미백효과 및 향기성분 등이 있는 것으로 보고되고 있다. 또한 녹차에 들어 있는 폴리페놀류는 통풍예방은 물론 과산화지질을 억제하고 노화를 지연시키며 중성지질의 생성을 억제하므로 비만을 방지하고 모세혈관의 저항력을 증진시킨다고 보고되고 있다.

최근에는 녹차 잎은 물론 씨앗에 사포닌(saponin) 성분이 함유되어 있음이 알려지면서, 이에 대한 생리활성 작용에 대한 연구가 진행되고 있다. 녹차 씨앗 사포닌은 항산화작용, 항염증, 항균작용, 항원생동물, 백내장 치료, 설사 치료, 항진균작용, 항충치작용, 위염치료, 항콜레스테롤, 항종양 작용, 항경련작용, 항바이러스 등 다양한 효능이 있는 것으로 알려져 있다. 특히, 녹차에 함유된 사포닌은 주로 차사포닌 e1 및 e2로서, 이들이 췌장의 lipase에 대한 저해활성을 가짐으로써 항비만효과를 가질 수 있다는 보고가 있다(Nakai et al., J. Agric. Food Chem., 53: 4593-4598, 2005). 녹차 씨앗으로부터 사포닌을 추출하는 방법과 관련하여서는, 대한민국 특허공개공보 제2010-0029369호에, 물 또는 유기용매를 이용하여 녹차 종자 추출물을 수득하고, 상기 추출물을 산, 염기, 효소 또는 상기 효소를 생산하는 미생물을 이용하여 가수분해하는 단계를 포함하는 녹차 사포닌 21-O-안겔로일티아사포제놀 E3의 제조방법이 개시되어 있고, 일본 특허공개공보 제2010-024197호에 초임계수를 이용하여 녹차 종자로부터 사포닌을 추출하는 방법이 개시되어 있다.

그러나 이러한 종래의 녹차 씨앗으로부터 사포닌의 추출방법에는 고농도의 강산이나 강염기와 같은 유독성 화학물질을 과량 사용하거나 효소와 같은 비싼 원료를 사용하여야 하거나, 또는 초임계수 제조장치와 같은 고가의 장비를 사용해야 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 종래기술의 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 녹차 씨앗으로부터 차사포닌 성분을 효율적으로 추출하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 관점에 따르면,

녹차 씨앗을 파쇄하여, 녹차 씨앗 배아를 수득하는 단계;

상기 녹차 씨앗 배아를 분말화한 후 무극성 유기용매를 처리하여 상등액인 지방층을 제거하는 단계;

지방층을 제거한 녹차 씨앗 배아 분말을 저급 알코올 수용액으로 추출한 후 여과하여, 상등액을 수거하는 단계;

상기 수거된 상등액을 4-브로모프탈 무수물에 흡착시키고 NaOH 수용액을 처리하여 조사포닌을 분리하는 단계; 및

상기 분리된 조사포닌을 4-브로모프탈 무수물에 재흡착시키고 저급 알코올 수용액으로 추출하는 단계를 포함하는 녹차 씨앗으로부터 차사포닌의 추출방법이 제공된다.

이때, 상기 무극성 유기용매는 펜탄, 사이클로펜탄, 사이클로헥산, 클로로포름, 디에틸에테르 1,4-디옥산, 톨루엔, 사염화탄소, 벤젠, n-헥산일 수 있다.

상기 저급 알코올은 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소-프로판올, n-부탄올, 2-부탄올, 2-메틸프로판올 또는 2-메틸-2-프로판올일 수 있다.

상기 조사포닌을 분리하는 단계는 상기 수거된 상등액을 활성화된 4-브로모프탈 무수화물과 반응시키고 반응물을 컬럼에 충진한 후, 저급 알코올 수용액으로 추출함으로써 수행될 수 있다.

상기 NaOH 수용액은 0.1 내지 1.0 %(w/v)일 수 있다.

상기 사포닌을 추출하는 단계는 상기 조사포닌을 활성화된 4-브로모프탈 무수화물과 반응시키고 반응물을 컬럼에 충진한 후, 저급 알코올 수용액으로 추출함으로써 수행될 수 있다.

상기 저급 알코올 수용액은 50 내지 99 %(v/v)일 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 따르면,

녹차 씨앗을 파쇄하여, 녹차 씨앗 배아를 수득하는 단계;

지방층을 제거한 녹차 씨앗 배아 분말을 저급 알코올 수용액에 넣고 초음파 파쇄기로 파쇄한 후, 여과하여 상등액을 수거하는 단계;

상기 초음파는 20 내지 30 kHz의 주파수를 가질 수 있고, 24 내지 26 kHz의 주파수를 가질 수 있다.

상기 NaOH 수용액은 0.1 내지 1.0 %(w/v)일 수 있다.

상기 저급 알코올 수용액은 50 내지 99 %(v/v)일 수 있다.

본 발명의 방법은, 도 1에 도시된 바와 같이, 녹차 씨앗을 분쇄하여 껍질을 제거하여 녹차 씨앗 배아를 확보하고, 녹차 씨앗 배아로부터 지방층을 제거하기 위해 n-hexane과 같은 비극성 유기용매를 처리하여 상등액(지방층)을 제거한 뒤, 침전된 고형분을 분말화한 후 에탄올로 추출하고(선택적으로 초음파 분쇄기로 분쇄하는 공정을 추가할 수 있다), 추출된 추출액 여과하여 불순물을 제거한 후, 4-브로모프탈 무수물에 흡착시킨 후 NaOH 수용액을 처리하여 황색의 조사포닌 분획을 수득하고, 조사포닌 분획을 다시 4-브로모프탈 무수물에 재흡착시킨뒤 에탄올로 추출하여 사포닌을 추출하는 공정을 거쳐 수행될 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 녹차 씨앗으로부터 차사포닌을 효율적으로 추출할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차사포닌 추출방법의 순서를 개략적으로 도시하는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차사포닌 추출방법 중 조사포닌의 추출과정을 보여주는 사진이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차사포닌 추출방법 중 사포닌의 추출과정을 보여주는 사진이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차사포닌 추출방법의 결과로 추출된 사포닌에 대한 박층 크로마토그래피 결과를 나타내는 사진이다:
S: 사포닌 표준품;
A: 초음파 분쇄 처리군; 및
B: 초음파 분쇄 미처리군.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 차사포닌 추출방법의 결과로 추출된 사포닌에 대한 검량곡선을 나타내는 그래프이다.

이하, 첨부된 실시예들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.

실시예 1: 녹차씨앗 파쇄

녹차씨앗은 단단한 외피를 가지고 있어 이것을 먼저 파쇄한 다음 내부의 배아를 모으는데, 이를 TSC(Tea Seed Crush)이라고 한다.

실시예 2: 녹차 씨앗의 지방 성분 제거

상기 TSC 1 kg을 n-헥산(n-hexane) 2L로 처리하여 상등액인 지방층을 지방을 제거하고, 침전부분을 건조하여 사용하였다.

실시예 3: 초음파 분쇄

실시예 3에서 전처리하여 건조한 TSC 분말 100g을 취하여 250 mL의 플라스크에 넣고, 일정량의 에탄올(75%의 에탄올로 고체:액체 = 1:5)을 넣고, 플라스크를 반응 틀(reaction frame)에 고정시키고 25.8 kHz의 주파수로 맞춘 초음파 분쇄기를 가동시킨 후, 40분 내지 1시간 동안 추출하였다. 대조군으로는 초음파 분쇄를 하지 않은 채 에탄올 추출한 것을 사용하였다.

실시예 4: 여과

상기 에탄올 수용액으로 추출한 추출액을 여과하여 불순물을 제거하고 여액을 회수하였다.

실시예 5: 활성 4-브로모프탈 무수물 준비

200 g의 4-브로모프탈 무수물(4-bromophthalic anhydride)을 1L의 비이커에 넣고 충분히 침지될 수 있도록 에탄올을 넣은 후 2시간 동안 활성화시켰다. 그런 다음, 여과하여 에탄올을 제거하되 탁도가 없어 질 때까지 계속 에탄올을 사용하여 세척하면서 여과하였다. 여과된 4-브로모프탈 무수물을 증류수가 충분히 침지시킨 후 에탄올을 제거하기 위하여 진공 여과하였다.

실시예 6: 조사포닌의 추출

실시예 5에서 준비된 진공여과된 4-브로모프탈 무수물을 500 ml의 비이커에 넣고 실시예 4에서 회수한 여액(TSC 추출액) 200 mL을 넣은 후 실온에서 1시간 반응시켰다. 이어, 4-브로모프탈 무수물과 반응시킨 TSC 추출액을 칼럼에 충진하고, 10시간동안(overnight) 반응시켰다. 조사포닌(crude saponin)을 추출하기 위하여 0.3-0.5%의 NaOH 수용액을 칼럼에 처리하였다(도 2). 이 때 칼럼 내에서는 사포닌과 NaOH가 반응하여 황색 액체(yellow liquid)가 형성되는데, 상기 황색 액체이 바로 조사포닌 분획이다.

실시예 7: 사포닌의 추출

상기 추출된 조사포닌을 염산 수용액으로 중화(pH 7.0)한 후, 다시 활성화된 4-브로모프탈 무수물과 배치(batch) 반응시킨 후, 칼럼에 충진하고 10시간(overnight)동안 반응시켰다. 그런 다음, 70-95%의 에탄올 수용액으로 추출하였다. 이 때에는 추출액이 흰색 침전(white precipitate)이 형성되는데 이것이 바로 녹차씨앗 사포닌이다(도 3).

실시예 8: 녹차씨앗 사포닌의 확인

실시예 7에서 추출된 사포닌이 실제 사포닌이 맞는지 확인하기 위해, n-부탄올:아세트산:물 = 4:1:5의 용액을 전개액으로 박층 크로마토그래피(thin layer chromatography)를 실시하여 사포닌 표준품(TEA saponin E1, 일본채소차과학연구소)과 비교하여 확인하였다. 그 결과, 도 4에서 나타난 바와 같이, 초음파 분쇄 처리군과 초음판 분쇄 미처리군 모두에서 표준품과 동일한 위치에서 밴드가 검출되어, 사포닌이 제대로 추출되었음을 알 수 있었다.

실시예 9: 녹차씨앗 사포닌의 결정화

95%의 에탄올 수용액에 용해되어 있는 녹차씨앗 사포닌을 건조 농축한 후, 동결건조한 결과 결정이 형성되었다.

실시예 10: 녹차씨앗 사포닌의 정량

녹차 사포닌의 정량은 Vanillin-HClO₄ 법으로 정량하였다. 구체적으로, 10 mL의 심험관을 70℃의 수조에 정치시키고 여기에 시료 0.5 mL를 넣은 다음, 0.2 mL의 5% vanillin - 초산 용액을 첨가하고. 0.8 mL의 과염소산(HClO₄)를 넣고 흔든 후 55℃ 수조에서 20분간 정치하였다가 즉시 냉각하여 실온이 되게 하였다. 그런 다음 다시 5 mL의 초산를 가하고 흔든 후에 589 nm에서 흡광도를 측정하였다(도 5). 수율을 계산한 결과, 50 g의 녹차 씨앗(건조중량)으로부터 초음파 분쇄 처리군의 경우는 1.063 g의 사포닌을, 초음파 분쇄 미처리군의 경우는 0.901 g의 사포닌을 수득할 수 있었다.

초음파 분쇄를 수행한 시료가 초음파 분쇄를 수행하지 않은 시료보다 수율이 15.23% 향상된 것으로 나타났으나, 초음파 분쇄 미처리군 역시 상당한 수율을 나타내어 본 발명의 일실시예에 따른 사포닌 추출방법이 매우 효율적임을 알 수 있었고, 주어진 시료로부터 물리적 조작을 함으로써 사포닌의 추출율을 향상시킬 수 있음을 알 수 있었다.

본 발명은 상기 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims

녹차 씨앗을 파쇄하여, 녹차 씨앗 배아를 수득하는 단계;
상기 녹차 씨앗 배아를 분말화한 후 펜탄, 사이클로펜탄, 사이클로헥산, 클로로포름, 디에틸에테르 1,4-디옥산, 톨루엔, 사염화탄소, 벤젠 및 n-헥산으로 구성되는 군으로부터 선택되는 무극성 유기용매를 처리하여 상등액인 지방층을 제거하는 단계;
지방층을 제거한 녹차 씨앗 배아 분말을 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소-프로판올, n-부탄올, 2-부탄올, 2-메틸프로판올 및 2-메틸-2-프로판올으로 구성되는 군으로부터 선택되는 저급 알코올 수용액으로 추출한 후 여과하여, 상등액을 수거하는 단계;
상기 수거된 상등액을 4-브로모프탈 무수물에 흡착시키고 수산화나트륨(NaOH) 수용액을 처리하여 조사포닌을 분리하는 단계; 및
상기 분리된 조사포닌을 4-브로모프탈 무수물에 재흡착시키고 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소-프로판올, n-부탄올, 2-부탄올, 2-메틸프로판올 및 2-메틸-2-프로판올으로 구성되는 군으로부터 선택되는 저급 알코올 수용액을 처리하여 사포닌을 추출하는 단계를 포함하는 녹차 씨앗으로부터 차사포닌의 추출방법.
녹차 씨앗을 파쇄하여, 녹차 씨앗 배아를 수득하는 단계;
상기 녹차 씨앗 배아를 분말화한 후 펜탄, 사이클로펜탄, 사이클로헥산, 클로로포름, 디에틸에테르 1,4-디옥산, 톨루엔, 사염화탄소, 벤젠 및 n-헥산으로 구성되는 군으로부터 선택되는 무극성 유기용매를 처리하여 상등액인 지방층을 제거하는 단계;
지방층을 제거한 녹차 씨앗 배아 분말을 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소-프로판올, n-부탄올, 2-부탄올, 2-메틸프로판올 및 2-메틸-2-프로판올으로 구성되는 군으로부터 선택되는 저급 알코올 수용액에 넣고 초음파 파쇄기로 파쇄한 후, 여과하여 상등액을 수거하는 단계;
상기 수거된 상등액을 4-브로모프탈 무수물에 흡착시키고 수산화나트륨(NaOH) 수용액을 처리하여 조사포닌을 분리하는 단계; 및
상기 분리된 조사포닌을 4-브로모프탈 무수물에 흡착시키고 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소-프로판올, n-부탄올, 2-부탄올, 2-메틸프로판올 및 2-메틸-2-프로판올으로 구성되는 군으로부터 선택되는 저급 알코올 수용액을 처리하여 사포닌을 추출하는 단계를 포함하는 녹차 씨앗으로부터 차사포닌의 추출방법.
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제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 조사포닌을 분리하는 단계는 상기 수거된 상등액을 활성화된 4-브로모프탈 무수화물과 반응시키고 반응물을 컬럼에 충진한 후, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소-프로판올, n-부탄올, 2-부탄올, 2-메틸프로판올 및 2-메틸-2-프로판올으로 구성되는 군으로부터 선택되는 저급 알코올 수용액으로 추출함으로써 수행되는, 녹차 씨앗으로부터 차사포닌의 추출방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 수산화나트륨 수용액은 0.1 내지 1.0 %(w/v)인, 녹차 씨앗으로부터 차사포닌의 추출방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 사포닌을 추출하는 단계는 상기 조사포닌을 활성화된 4-브로모프탈 무수화물과 반응시키고 반응물을 컬럼에 충진한 후, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소-프로판올, n-부탄올, 2-부탄올, 2-메틸프로판올 및 2-메틸-2-프로판올으로 구성되는 군으로부터 선택되는 저급 알코올 수용액으로 추출함으로써 수행되는, 녹차 씨앗으로부터 차사포닌의 추출방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 저급 알코올 수용액은 50 내지 99 %(v/v)인, 녹차 씨앗으로부터 차사포닌의 추출방법.
제2항에 있어서,
상기 초음파는 20 내지 30 kHz의 주파수를 갖는, 녹차 씨앗으로부터 차사포닌의 추출방법.