KR101341755B1 - 펙티나아제를 이용한 인삼 또는 홍삼의 파낙사디올 사포닌 대사체 강화 분획물 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 펙티나아제를 이용하여 인삼 또는 홍삼으로부터 한외여과법으로 파낙사디올 사포닌 대사체 강화 분획물을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 인삼 또는 홍삼의 파낙사디올 사포닌 대사체 강화 분획물 제조방법은 펙티나아제를 이용하여 효소발효시킬 뿐만 아니라 한외여과법으로 여과함으로써 파낙사디올 사포닌을 선택적이고도 효율적으로 분리하여 회수함과 동시에 농축할 수 있으며, 본 발명에 따라 제조된 인삼 또는 홍삼의 파낙사디올 사포닌 대사체 강화 분획물은 면역활성을 가진 고분자를 포함하여 면역증진 효능을 높일 수 있어 식품 또는 의약첨가물로 사용하였을 때 적은 양으로도 원하는 면역증진 효과를 가져올 수 있는 장점을 가지게 된다.

Description

펙티나아제를 이용한 인삼 또는 홍삼의 파낙사디올 사포닌 대사체 강화 분획물 제조방법 {The Effective Isolation Method of Panaxadiol Saponin Fraction from Ginseng using pectinase}

본 발명은 펙티나아제를 이용하여 인삼 또는 홍삼으로부터 한외여과법을 통하여 파낙사디올 사포닌 대사체 강화 분획물을 제조하는 방법에 관한 것이다.

인삼은 식물 분류학상으로 오가피 나무 과(Araliaceae)의 인삼 속(Panax)에 속하는 다년생 음지성 초본식물로서 오래전부터 한방에서 중요한 약재로 사용되어 왔다. 인삼은 가공방법에 따라 수삼, 백삼, 홍삼으로 나뉜다. 수삼(水蔘)은 보통 4 ~ 6년 재배 후 채굴한 가공하지 않은 상태의 인삼으로 75%의 수분을 함유한 생삼을 말한다. 백삼은 수삼을 찌지 않고 표피를 제거하여 건조한 인삼이다. 홍삼(紅蔘)은 4 ~ 6년근 수삼을 선별하여 껍질을 벗기지 않은 채 증기로 쪄서 건조한 담황갈색 또는 담적갈색의 인삼으로 10년 이상 장기보관이 가능하다.

인삼은 신농본초경에 상품으로 수재되어 있을 뿐만 아니라 예로부터 귀중한 보약으로 사용되어오고 있다. 지금까지 많은 약리 실험을 통해 인삼은 스트레스에 대한 생체의 비특이적 저항성을 강화시키고 항산성 작용을 갖고 있음이 밝혀졌으며, 그 외에 고혈압의 개선, 인슐린 작용증강, 알록산(alloxan) 당뇨 마우스에서의 혈당강하효과, 흰쥐의 간 RNA 합성, 단백질 합성, 당 및 지질대사 촉진효과, 항암효과 등이 있음이 밝혀졌다.

인삼은 주로 한국, 중국, 일본 등의 아시아 국가에서 생약의 형태로 정신 의학적 질병, 신경계의 질병 및 당뇨병 등 여러 가지 질병에 대해 사용되어 왔으며,상기 인삼의 주요 성분인 사포닌은 강장, 강정, 진정, 조혈 및 항고혈압 등에 효과를 보이는 것으로 알려져 있다.(和漢藥百科圖鑑, 1권 1-8쪽, 남바쯔네히끼, 호이꾸사, 1980년) 인삼은 재배하여 채취한 상태 그대로의 수삼을 상온에서 건조시킨 백삼 또는 수삼을 98∼100℃에서 가열 처리하여 제조되는 홍삼, 또는 120∼180℃에서 가열 처리하여 제조되는 선삼의 형태로 사용되고 있다.

홍삼은 인삼을 장기간 보관할 수 있을 뿐만 아니라 제조과정 중 증숙(蒸熟)을 거치는 동안 우리 몸에 이로운 여러 가지 생리활성성분들이 생성되는 특징이 있다. 홍삼 제조과정에서는 사포닌(ginsenoside)의 열분해에 의한 부분적인 분자구조의 변화로 화학적인 성분이 변화되어 유익한 특수 성분이 생기게 되는데, 수삼이나 백삼 등에는 포함되어 있지 않은 말톨(Maltol), 진세노사이드 Rg3, Rg2, Rh1 등의 특유성분이 들어있는데, 이 중 말톨(Maltol)은 항암 및 노화억제기능을, 진세노사이드는 암세포증식억제, 항산화 및 항종양의 기능을 가진 생리활성성분으로 알려져 있다.

홍삼은 원재료가 인삼인 것으로 인삼에는 진세노사이드라는 사포닌 물질이 여러 종류로 다량 함유되어있고, 이들 진세노사이드가 각각 자양강장 이외에 불안신경증, 불면, 우울상태 등 중추신경의 증상개선효과, 학습기능의 증진과 기억력을 개선시켜 지적 수행능력을 향상시키는 효능, 외적 유해인자에 대한 비특이적 생체저항력을 증진시켜 주며, 물리적, 화학적, 생물학적인 외적 변화에 대하여 생체를 정상화시켜 주며 혈당강하기능, 해독 촉진작용, 간 손상보호 및 간 재생회복 촉진작용, 심근 세포 보호작용 및 심기능 강화작용, 혈중콜레스테롤의 함량저하 작용, 혈압조절작용 암세포전이와 항암제의 내성형성을 억제하는 활성효과 등의 다양한 약리효능이 있으므로 인삼은 예로부터 한약재로 널리 쓰였으나 최근에는 건강식품으로 다양한 가공식품이 제조되어 소비되고 있다.

인삼의 뿌리에는 약 5.22%의 인삼 사포닌이 함유되어 있는데, 진세노사이드(ginsenoside)라고도 부르는 인삼사포닌은 테르페노이드 다마렌(terpenoid dammarane) 골격에 글루코스(glucose), 아라비노스(arabinose), 자일로스(xylose), 람노스(rhamnose) 등의 당이 결합되어 있는 배당체 구조를 가지고 있으며 현재까지 30여 종이 알려져 있다. 인삼 사포닌은 진세노사이드 Rb1, Rb2, Rc 및 Rd 등의 디올계(panaxadiol, 이하 이를 "PD"라 한다), 및 진세노사이드 Re, Rg1 및 Rf 등의 트리올계(panaxatriol, 이하 이를 "PT"라 한다)로 대별된다. 디올계(PD) 진세노사이드와 트리올계(PT) 진세노사이드는 상반된 약리작용으로써, 디올계(PD) 진세노사이드는 중추신경 진정작용에 대한 효능이 뛰어나며, 트리올계(PT) 진세노사이드는 중추신경 흥분작용에 대한 뛰어난 효능이 입증되어 있다.

이들 진세노사이드는 효소 및 미생물의 발효 등에 의해 당의 숫자가 적어진 체내에서 흡수하기 쉬운 형태의 사포닌, 즉 대사체로 전환되는데 인삼의 주요 PT계열 사포닌인 Re는 Rg1, F1을 거쳐 당이 모두 떨어진 PPT로 전환되며, 주요 PD계열 사포닌인 Rb1 및 Rc는 Rd를 거쳐 F2와 compound K로 전환되어 궁극적으로 PD로 전환한다. 당의 숫자가 적어져 저분자화된 이들 대사체들은 당의 숫자가 많은 사포닌에 비해 체내의 흡수율을 높임으로써 생체의 효능을 높인다는 장점을 가지고 있을뿐 아니라, 생리활성도 높아지거나 새로운 생리기능을 나타내는 작용을 하기도 하는 특징을 가지고 있다.

종래 알려진 인삼의 조사포닌 제조방법으로써 진세노사이드 분획물을 분리하는 방법으로는 부탄올 추출법 및 수지흡착법이 공지되어 있으나, 상기 종래기술은 디올계 진세노사이드와 트리올계 진세노사이드가 다량 혼재되어 있어, 인삼 또는 홍삼 진세노사이드의 디올계 및 트리올계의 계열별 약리작용 연구에 부적절한 점이 있다. 또한, 대한민국 등록특허 제10-0760990호에는 분자량 5,000 내지 100,000의 한외여과막을 이용하여 홍삼으로부터 디올계 진세노사이드와 트리올계 진세노사이드 분획물의 분리를 기재하고 있다.

특허문헌 1 : KR10-0760990 B1 (2007. 09. 17)

본 발명의 주된 목적은 펙티나아제를 이용하여 인삼 또는 홍삼으로부터 한외여과법을 통해 파낙사디올 사포닌 대사체 강화 분획물을 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 더욱 명확하게 된다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 펙티나아제를 이용하여 분자량 2,000 내지 3,500 크기의 한외여과를 통하여 인삼 또는 홍삼으로부터 파낙사디올 사포닌 대사체 강화 분획물을 제조하는 방법을 제공한다.

본 발명의 인삼 또는 홍삼의 파낙사디올 사포닌 대사체 강화 분획물의 제조방법은 인삼 또는 홍삼에 추출용매를 가하여 추출하는 단계, 상기 추출액을 분자량 2,000 내지 3,500 크기의 한외여과막을 이용하여 사포닌 강화 분획물을 수득하는 단계, 상기 수득된 분획물을 5 내지 10%로 농축하는 단계 및 상기 농축물에 펙티나아제를 넣고 효소발효시키는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명의 인삼 또는 홍삼의 파낙사디올 사포닌 대사체 강화 분획물의 제조방법은 인삼 또는 홍삼에 추출용매를 가하여 추출하는 단계, 상기 추출액에 펙티나아제를 넣고 효소발효시키는 단계 및 상기 효소발효액에 분자량 2,000 내지 3,500 크기의 한외여과막을 이용하여 사포닌 대사체 강화 분획물을 수득하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명의 인삼 또는 홍삼의 파낙사디올 사포닌 대사체 강화 분획물의 제조방법은 인삼 또는 홍삼에 추출용매를 가하여 추출하는 단계, 상기 추출액을 농축하는 단계, 상기 농축된 추출액을 물로 희석하고 펙티나아제를 첨가하여 효소발효시키는 단계 및 상기 효소발효시킨 액에 분자량 2,000 내지 3,500 크기의 한외여과막을 이용하여 사포닌 대사체 강화 분획물을 수득하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 인삼 또는 홍삼의 파낙사디올 사포닌 대사체 강화 분획물의 제조에 있어서, 상기 인삼 또는 홍삼 추출은 건조된 인삼 또는 홍삼 총 중량에 대하여 3 내지 20 배의 물 또는 C₁ 내지 C₄의 저급 알콜에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 첨가하여 50 내지 80℃에서 18 내지 24시간 동안 수행되는 것으로 인삼 또는 홍삼의 추출에 있어서 가장 높은 파낙사디올 사포닌 강화 분획물을 수득할 수 있다..

본 발명에 있어서, 상기 추출단계를 거쳐 추출된 인삼 또는 홍삼의 추출액은 농축을 하여 농축액으로 제조될 수 있다.

상기 농축은 당업자라면 필요에 따라 농축온도 및 농축 방법을 조절해서 사용할 수 있지만 본 발명에 일 실시예에 있어서 50 내지 70℃에서 감압농축 할 수 있다.

상기 농축된 인삼 또는 홍삼의 추출액은 농축액 총 중량에 대하여 3 내지 20배의 물을 첨가하여 희석시켜 사용할 수 있다.

상기 수득된 사포닌 강화 분획물은 5 내지 10%로 농축할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 수득된 사포닌 강화 분획물을 농축하는 단계를 완료한 후 농축물을 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때 상기 건조는 당업자라면 필요에 따라 건조온도 및 건조 방법을 조절해서 사용할 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 있어서 감압건조, 동결건조, 스프레이 건조 등을 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 효소발효 단계는 건조된 분획 농축물 또는 추출액 또는 농축액의 총중량에 0.1 내지 20%, 바람직하게는 0.1 내지 10%가 되도록 펙티나아제를 첨가하고 20 내지 60℃의 반응기에서 효소발효시킨다.

본 발명의 상기 효소발효 단계에서 효소로서 펙티나아제를 이용하며, 바람직하게 펙티나아제는 울트라자임 AFP(Ultrazyme AFP), 펙티넥스 울트라 AFP(Pectinex Ultra AFP), 펙티넥스 울트라 클리어(Pectinex Ultra clear), α-허브자임(α-herbzyme)이며, 더욱 바람직하게는 펙티넥스 울트라 AFP(Pectinex Ultra AFP) 및 펙티넥스 울트라 클리어(Pectinex Ultra clear) 일 수 있다.

본 발명에 기재된 인삼 또는 홍삼의 파낙사디올 사포닌 강화 분획물은 한외여과를 통하여 저분자 물질의 당류, 유기산, PT계 사포닌 등을 제거하고, 다당류 등의 고분자와 PD계 사포닌 성분을 선택적으로 함유한 파낙사디올 사포닌 강화 분획물을 제조할 수 있으며, 동시에 농축(1 내지 12 Brix)이 가능한 방법이다.

본 발명에 있어서 인삼 또는 홍삼의 파낙사디올 사포닌 대사체 강화 분획의 제조는 펙티나아제 등의 효소를 처리함으로써 PD계 사포닌 대사체를 만들고, 분자량 2,000 내지 3,500 크기의 필터를 사용하여 한외여과를 함으로써 고농도의 파낙사디올 사포닌 대사체와 면역활성을 가진 다당체 등의 고분자를 함유함으로써 면역증진 효능을 높일 수 있다.

본 발명에 따른 인삼 또는 홍삼의 파낙사디올 사포닌 대사체 강화 분획물 제조방법은 펙티나아제를 이용하여 한외여과 시 분자량 2,000 내지 3,500 크기의 필터를 사용함으로써 파낙사디올을 선택적으로 분리하는 효율이 높아지고, 본 발명에 따라 제조된 인삼 또는 홍삼의 파낙사디올 사포닌 대사체 강화 분획물은 면역활성을 가진 고분자를 포함하여 면역증진 효능을 높일 수 있어 식품 또는 의약첨가물로 사용하였을 때 적은 양으로도 원하는 면역증진효과를 가져올 수 있는 장점을 가지게 된다.

도 1은 홍삼 추출물, 파낙사디올 사포닌 강화 분획물 및 실시예 1에 의해 제조된 인삼 또는 홍삼의 파낙사디올 사포닌 대사체 강화 분획물의 HPLC 분석 크로마토그램을 나타낸 것이다.
도 2는 실시예 2에 의해 홍삼추출물에 펙티나아제 펙티넥스 울트라 AFP(Pectinex Ultra AFP, E1) 및 펙티넥스 울트라 클리어(Pectinex Ultra clear, E2) 처리 후의 진세노사이드 함량 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 홍삼 추출물, 파낙사디올 사포닌 강화 분획물 및 실시예 3에 의해 제조된 인삼 또는 홍삼의 파낙사디올 사포닌 대사체 강화 분획물의 HPLC 분석 크로마토그램을 나타낸 것이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.

본 발명의 실시예에서 한외여과 시 기기는 Quixstand benchtop system (GEHealthcare, U.K.)을 사용하였고, 여과필터는 3,000 NMWC의 Hollow Fiber cartridge (GE Healthcare, U.K.)를 사용하였다. 효소는 펙티나이제로서 펙티넥스 울트라 AFP(Pectinex Ultra AFP, E1) 및 펙티넥스 울트라 클리어(Pectinex Ultra clear, E2)를 구입하여 사용하였다.

각 추출 분획물의 진세노사이드 분석은 Waters-PDA HPLC(Waters 1525, detector 2998, USA)를 사용하여 물(A액)과 ACN(B액)을 용매로 하여 하기 표 1과 같은 용매조건으로 하여 하기 표 2의 분석조건으로 분석하였다.

[ 실시예 1]

인삼 또는 홍삼 50g을 5~10배수의 함수알콜(주정 또는 에탄올)을 넣고 환류 냉각기를 부착시켜 70~80℃의 수욕 중에서 6시간씩 3회 추출하였다. 상기 추출액을 여과한 후 60℃의 수욕 중에서 감압 농축하여 추출 엑기스 28g를 얻었다. 상기 추출 엑기스에 5~10배수의 물을 넣고 분자량 3000 크기의 한외여과막을 이용하여 5~10%로 농축한 후 건조(감압건조, 동결건조, 스프레이건조 등을 사용할 수 있음)하여 파낙사디올 사포닌 강화 분획물 5.2g을 얻었다. 상기 파낙사디올 사포닌 강화 분획물(1~12 Brix)에 5~10배수의 물을 넣고 펙티나아제를 0.1~10%(w/w)가 되도록 첨가한 후 50℃ 반응기에서 효소발효시킨 후 건조(감압건조, 동결건조, 스프레이건조 등을 사용할 수 있음)하여 건조 파낙사디올 사포닌 대사체 강화 분획물 5.5g을 얻었다.

홍삼 추출물, 파낙사디올 사포닌 강화 분획물 및 파낙사디올 사포닌 대사체 강화 분획물의 진세노사이드 함량을 하기 표 3에 나타내었고, HPLC 크로마토그램을 분석하여 도 1에 나타내었다.

상기 표 3 및 도 1에 나타낸 바와 같이, PPD 강화 분획물은 홍삼 추출물에 비하여 PT계열 사포닌 성분인 Rg1 및 Re의 함량이 줄어든 반면, PD계열 사포닌 성분인 Rb1, Rb2, Rc 등이 7배 이상 증가한 것을 확인할 수 있다. 또한 효소처리하여 제조한 PPD 대사체 강화 분획물에는 PD계열 사포닌 성분인 Rb1, Rb2, Rc 등의 주요 성분이 줄어든 반면, 대사체 성분인 Rd 성분은 1% 미만에서 5%이상으로 약 6배 정도 증가한 것을 확인할 수 있다.

[ 실시예 2]

인삼 또는 홍삼 50g을 5~10배수의 물을 넣고 환류 냉각기를 부착시켜 70~80 ℃의 수욕 중에서 6시간씩 3회 추출한 후 여과하여 여과액 300ml를 얻었다. 상기 여과액(1~12 Brix)에 펙티나아제를 0.1~10%(w/w)가 되도록 첨가한 후 50℃ 반응기에서 효소발효시켰다. 상기 효소 발효액을 분자량 3000 크기의 한외여과막을 통과시켜 저분자 물질의 당류, 유기산, PT계열 사포닌 성분 등을 제거하고, 다당류 등의 고분자와 PD계열 사포닌 성분을 선택적으로 함유한 파낙사디올 사포닌 대사체 강화 분획물 5.5g을 얻었다.

홍삼 추출물에 펙티나아제로서 펙티넥스 울트라 AFP(Pectinex Ultra AFP, E1) 및 펙티넥스 울트라 클리어(Pectinex Ultra clear, E2) 처리 후의 진세노사이드 함량을 하기 표 4에 나타내었고, 분석결과를 도 2에 그래프로 나타내었다.

상기 표 4 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 효소처리 전 홍삼 추출물에 비해 PD계열 대사체 사포닌인 Rd, F2, CK 함량 2.7 mg, 0.7 mg/g, 0.0 mg/g이던 것이 펙티나아제 펙티넥스 울트라 AFP(Pectinex Ultra AFP, E1) 처리 1시간 후에는 각각 17.1 mg/g, 4.7 mg/g, 1.8mg/g로 6배 이상 증가했고, 3시간 처리시에는 F2와 CK가 6.2 mg/g 및 8.9 mg/g으로, 6시간 처리 후에는 CK가 14.0 mg/g으로 증가한 것을 확인할 수 있다. 펙티나아제 펙티넥스 울트라 클리어(Pectinex Ultra clear, E2)로 1~6시간 처리했을 경우는 Rd가 23 mg/g으로 효소처리 전보다 8배 이상 증가한 것을 확인할 수 있다.

[ 실시예 3]

인삼 또는 홍삼 50g을 5~10배수의 함수알콜 (주정 또는 에탄올)을 넣고 환류 냉각기를 부착시켜 70~80℃의 수욕 중에서 6시간씩 3회 추출하였다. 상기 추출액을 여과한 후 60℃의 수욕 중에서 감압 농축하여 추출 엑기스 5.5g을 얻었다. 상기 추출 엑기스에 5~10배수의 물을 넣고 펙티나아제를 0.1~10%(w/w)가 되도록 첨가한 후 50℃ 반응기에서 효소발효시켰다. 상기 효소 발효액에 분자량 3000 크기의 한외여과막로 농축된 여과내액을 건조하여 파낙사디올 사포닌 대사체 강화 분획물 6.0g을 얻었다.

홍삼 추출물, 파낙사디올 사포닌 강화 분획물 및 파낙사디올 사포닌 대사체 강화 분획물의 HPLC 크로마토그램을 분석하여 도 3에 나타내었다.

Claims (5)

1. 인삼 또는 홍삼에 추출용매를 가하여 추출하는 단계;
   상기 추출액을 분자량 2,000 내지 3,500 크기의 한외여과막을 이용하여 진세노사이드 Rb1, Rb2, Rc 및 Rd가 강화된 인삼 또는 홍삼의 파낙사디올 계열 사포닌 분획물을 수득하는 단계;
   상기 수득된 분획물을 5 내지 10%로 농축하여 상기 분획물이 1 내지 12 Brix의 농도로 함유된 농축물을 제조하는 단계; 및
   상기 농축물에 총 중량 0.1 내지 20%의 펙티넥스 울트라 AFP(Pectinex Ultra AFP) 또는 펙티넥스 울트라 클리어(Pectinex Ultra clear)를 넣고 효소발효시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 인삼 또는 홍삼의 파낙사디올 사포닌 대사체 중 진세노사이드 Rd가 강화된 분획물의 제조방법.
   
2. 인삼 또는 홍삼에 추출용매를 가하여 추출하는 단계;
   상기 추출액을 1 내지 12 Brix의 농도가 되도록 여과한 후 여과액 총 중량 0.1 내지 20%의 펙티넥스 울트라 AFP(Pectinex Ultra AFP) 또는 펙티넥스 울트라 클리어(Pectinex Ultra clear)를 넣고 효소발효시키는 단계; 및
   상기 효소발효액을 분자량 2,000 내지 3,500 크기의 한외여과막을 이용하여 여과하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 인삼 또는 홍삼의 파낙사디올 사포닌 대사체 중 진세노사이드 Rd, F2 및 CK(compound K)가 강화된 분획물의 제조방법.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항 또는 제 2 항에서 선택되는 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 분획물.

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