KR102255666B1

KR102255666B1 - 와이셀라 시바리아(Weissella cibaria) JW15 균주를 이용하여 도라지의 플라티코딘 D 함량을 증진시키는 방법

Info

Publication number: KR102255666B1
Application number: KR1020180162497A
Authority: KR
Inventors: 임푸름; 김상범; 최애진; 황인국; 최정숙
Original assignee: 대한민국
Priority date: 2018-12-14
Filing date: 2018-12-14
Publication date: 2021-05-25
Also published as: KR20200073856A

Abstract

본 발명은 기탁번호 KACC91811P로 기탁된 와이셀라 시바리아(Weissella cibaria) JW15 균주를 도라지에 접종하고 배양하는 단계를 포함하는 도라지의 플라티코딘 D 함량을 증진시키는 방법에 관한 것으로, 본 발명의 방법으로 제조된 도라지는 균주를 접종하지 않은 도라지보다 플라티코딘 D 함량이 높음을 확인하였다. 본 발명의 방법을 통해 도라지의 플라티코딘 D 함량을 증진시킬 수 있는 바, 본 발명의 방법으로 제조된 도라지는 산업적 활용도가 뛰어나다.

Description

와이셀라 시바리아(Weissella cibaria) JW15 균주를 이용하여 도라지의 플라티코딘 D 함량을 증진시키는 방법{Method for increasing platycodin D content in Platycodon grandiflorum using Weissella cibaria JW15 strain}

본 발명은 도라지의 플라티코딘 D 함량을 증진시키는 방법에 관한 것이다.

도라지(Platycodon grandiflorum)는 초롱꽃과의 쌍떡잎식물로 여러해살이풀이며, 전체에 털이 없고 뿌리는 비대하고, 줄기는 하나 또는 모여서 나며, 전국 각지 산야에서 자생한다. 우리나라에서는 주로 식용으로 많이 쓰였으나, 약리 성분 및 약리학적인 기능을 인정받아 식용 뿐만 아니라 건강기능식품으로서도 소비량이 증가하면서 그 재배면적이 확대되고 있다. 한방에서는 뿌리 또는 주피를 제거하여 길경이라는 약재를 만들 때 사용하는데, 이 약재는 진해 및 거담에 이용되며 추출액은 진정, 해열, 진통, 진해, 거담, 혈당강하, 콜레스테롤 대사개선, 항콜린, 항암 및 위산분비억제 효과가 있다.

도라지는 당질, 칼슘과 철분 등이 풍부하게 들어있는 알칼리성 식품으로 사포닌(saponin)을 주요 약리 성분으로 한다. 도라지에 함유된 사포닌으로는 플라티코디제닌(platycodigenin)을 비당체(aglycon)로 하는 플라티코딘(platycodin) A, C, D, D2, D3, 플라티코디제닌 산(platycodigenic acid) A1 내지 A5, C, 폴리갈라식산(polygalacic acid), 폴리갈라신(polygalacin) D, D2, 플라티코디제닌, 플라티코디젠-3-O-β-D-글루코피라노시드 등이 있다. 상기 사포닌 성분은 진해, 거담작용, 중추신경억제작용(진정, 진통, 해열), 혈관을 확장하여 혈압을 낮추는 항 콜린작용, 혈당강하, 콜레스테롤 대사 개선, 항콜린, 항암, 위산분비억제, 항궤양, 배농 등의 활성이 알려져 있고, 화농성 종기, 천식 및 폐결핵의 거담제로서 늑막염 등에도 효과가 있는 것으로 알려져 있다(Kawashima K et al., 1972, Chem. Pharm. Bull. 20: 755-758, Kato H et al., 1973, Jpn. J. Pharmacol. 23: 709-716).

특히, 플라티코딘 D는 항염증, 항비만, 항아토피 등 다양한 효과가 있는 것으로 보고되어 있고, 관련하여 대한민국 등록특허 제10-1516063호는 플라티코딘 D가 함유된 도라지 추출물을 유효성분으로 포함하는 피부보습용 화장료 조성물을 개시하고 있다. 플라티코딘 D를 척수에 투여하면 GABA알파, GABA베타, NMDA 및 non-NMDA 수용체에 의해 통증에 대한 감수성이 현저하게 낮아지며(Choi SS et al., 2002, Planta Med. 68: 794-798), 단백질 키나제 C가 활성화된 랫트의 복막대식세포에서 프로스타글란딘 E2의 합성을 억제한다는 보고가 있다(Ida Y et al., 1998, Bioorg. Med. Chem. Lett. 8: 2209-2212).

한편, 중국에서는 도라지의 지표성분을 플라티코딘 D로 하여 그 함량이 건조품 기준으로 0.1% 이상일 것으로 설정하여 관리하고 있으나, 대한민국 또는 일본의 경우 생약재로서 도라지에 대한 정량 설정 기준이 없고, 대한민국 국산 도라지의 플라티코딘 D 함량 범위는 약 0.020 내지 0.096%인 것으로 보고된 바 있다(Dea Seok Yoo et al., 2011, Food Chemistry 129(2): 645-651). 따라서, 다양한 약리 활성을 갖는 플라티코딘 D의 함량을 도라지에서 증진시키는 방법을 개발하여 국산 도라지의 경쟁력을 강화하고 산업적 활용을 확대하는 방안이 필요하다.

본 발명의 목적은 도라지의 플라티코딘 D 함량을 증진시키는 방법 및 플라티코딘 D 함량이 증진된 도라지를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기탁번호 KACC91811P로 기탁된 와이셀라 시바리아(Weissella cibaria) JW15 균주를 도라지에 접종하고 배양하는 단계를 포함하는 도라지의 플라티코딘 D 함량을 증진시키는 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 플라티코딘 D 함량이 증진된 도라지를 제공한다.

본 발명은 도라지의 플라티코딘 D 함량을 증진시키는 방법에 관한 것으로, 구체적으로 와이셀라 시바리아 JW15 균주를 도라지에 접종하고 배양한 결과, 균주를 접종하지 않은 도라지보다 플라티코딘 D 함량이 높음을 확인하였다. 본 발명의 방법을 통해 도라지의 플라티코딘 D 함량을 증진시킬 수 있는 바, 본 발명의 방법으로 제조된 도라지는 산업적 활용도가 뛰어나다.

도 1은 와이셀라 시바리아(Weissella cibaria) JW15 균주를 배양하고 도라지에 접종하는 2가지 방법을 나타낸 도이다.
도 2는 균주를 접종하지 않은 도라지의 추출물(비교예 1)의 HPLC 분석 결과를 나타낸 도이다.
도 3은 도라지의 열수 추출물을 제조한 후, 열수 추출물에 와이셀라 시바리아 JW15 균주를 접종하고 배양한 배양액(실시예 2-1)의 HPLC 분석 결과를 나타낸 도이다.
도 4는 도라지에 와이셀라 시바리아 JW15 균주를 접종하고 배양한 후, 배양액을 열수 추출한 추출물(실시예 2-2)의 HPLC 분석 결과를 나타낸 도이다.
도 5는 균주를 접종하지 않은 도라지(비교예 1) 및 와이셀라 시바리아 JW15 균주를 접종하고 배양한 도라지(실시예 2-1 및 실시예 2-2)의 플라티코딘 D의 함량을 나타낸 도이다.
도 6은 균주를 접종하지 않은 도라지(비교예 1) 및 와이셀라 시바리아 JW15 균주를 접종하고 배양한 도라지(실시예 2-1 및 실시예 2-2)의 플라티코딘 D의 증가율을 나타낸 도이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 기탁번호 KACC91811P로 기탁된 와이셀라 시바리아(Weissella cibaria) JW15 균주를 도라지에 접종하고 배양하는 단계를 포함하는 도라지의 플라티코딘 D 함량을 증진시키는 방법을 제공한다.

상기 배양은 25 내지 50℃의 온도에서 10 내지 40시간 동안 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 배양은 25 내지 45℃, 30 내지 50℃, 30 내지 45℃, 30 내지 40℃, 35 내지 45℃, 또는 35 내지 40℃의 온도에서 수행될 수 있다. 또한, 상기 배양은 10 내지 35시간, 15 내지 40시간, 15 내지 35시간, 20 내지 35시간, 15 내지 30시간 또는 20 내지 30시간 동안 수행될 수 있다. 상기 배양 온도 또는 상기 배양 시간 조건을 벗어난 범위에서는 도라지의 플라티코딘 D 함량이 증진되지 않을 수 있다. 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 배양은 37℃의 온도에서 24시간 동안 수행될 수 있다.

상기 와이셀라 시바리아 JW15 균주를 도라지 1 g당 6×10⁷ 내지 6×10⁹ CFU로 접종할 수 있다. 구체적으로, 도라지 1 g당 9×10⁷ 내지 6×10⁹CFU, 6×10⁷ 내지 3×10⁹CFU, 9×10⁷ 내지 3×10⁹CFU, 3×10⁸ 내지 3×10⁹CFU, 9×10⁷ 내지 9×10⁸CFU 또는 3×10⁸ 내지 9×10⁸CFU로 접종할 수 있다. 상기 균 접종수를 벗어난 범위에서는 도라지의 플라티코딘 D 함량이 증진되지 않을 수 있다. 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 와이셀라 시바리아 JW15 균주를 도라지 1 g 당 6.6625×10⁸ CFU로 접종할 수 있다.

상기 도라지는 통도라지, 세절된 도라지, 도라지 분말 또는 도라지 추출물일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

상기 도라지 추출물은 도라지에 추출용매를 가하여 제조될 수 있다. 추출용매는 물, 알코올 또는 이의 혼합물일 수 있다. 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 추출용매는 물일 수 있다. 상기 추출용매는 추출에 사용되는 도라지 건조중량 1 g 당 5 내지 50 mL, 5 내지 40 mL, 5 내지 30 mL, 10 내지 30 mL, 15 내지 30 mL 또는 15 내지 25 mL 의 양으로 첨가될 수 있다. 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 추출용매는 도라지 건조중량 1 g당 20 mL의 양으로 첨가될 수 있다.

상기 도라지 추출물은 진탕추출, Soxhlet 추출, 환류추출 또는 초음파추출 방법에 의해 제조될 수 있다. 이때, 추출 온도는 80 내지 120℃, 90 내지 110℃, 95 내지 110℃, 90 내지 105℃, 또는 95 내지 105℃일 수 있다. 또한, 추출 시간은 1 내지 10시간, 2 내지 8시간, 3 내지 7시간, 3 내지 6시간, 4 내지 7시간 또는 4 내지 6시간일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 추출 온도는 100℃, 추출 시간은 5시간일 수 있다.

상기 추출방법은 감압농축 및 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 감압농축은 진공감압농축기 또는 진공회전증발기를 이용할 수 있다. 또한, 상기 건조는 감압건조, 진공건조, 비등건조, 분무건조 또는 동결건조일 수 있고, 구체적으로는 동결건조일 수 있다.

상기 방법으로 상술한 바와 같은 특징을 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 방법은 기탁번호 KACC91811P로 기탁된 와이셀라 시바리아(Weissella cibaria) JW15 균주를 도라지에 접종하고 배양하는 단계를 포함하는 도라지의 플라티코딘 D 함량을 증진시키는 방법일 수 있다.

상기 배양은 25 내지 50℃의 온도에서 10 내지 40시간 동안 수행될 수 있다. 상기 와이셀라 시바리아 JW15 균주를 도라지 1 g당 6×10⁷ 내지 6×10⁹ CFU로 접종할 수 있다.

상기 도라지는 통도라지, 세절된 도라지, 도라지 분말 또는 도라지 추출물일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 도라지 추출물은 도라지에 추출용매를 가하여 제조될 수 있다. 추출용매는 물, 알코올 또는 이의 혼합물일 수 있다. 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 추출용매는 물일 수 있다.

본 발명의 구체적인 실시예에서, 본 발명자들은 열수 추출한 도라지에 와이셀라 시바리아 JW15 균주를 접종하고 배양한 배양액(실시예 2-1)과 도라지에 와이셀라 시바리아 JW15 균주를 접종하고 배양한 배양액을 열수 추출한 추출물(실시예 2-2)은 균주를 접종하지 않은 도라지(비교예 1)보다 플라티코딘 D 함량이 높음을 확인하였다. 구체적으로, 비교예 1과 비교하여 실시예 2-1은 169.54%, 실시예 2-2는 165.97% 증가함을 확인하였다 (도 2 내지 도 6 참조).

따라서, 본 발명의 방법은 도라지의 플라티코딘 D 함량을 증시키는 방법으로 유용하게 사용될 수 있다.

이하, 본 발명을 하기 실시예에 의해 상세히 설명한다.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

< 실시예 1> 와이셀라 시바리아 ( Weissella cibaria ) JW15 균주의 대량 배양

기탁번호 KACC91811P로 기탁된 와이셀라 시바리아(Weissella cibaria) JW15 균주를 분양받아 계대배양하고 이를 1,600 mL MRS 배지에 접종하여 37℃에서 24시간 동안 배양하였다. 배양액을 4℃에서 3,000 rpm으로 5분 동안 원심분리(High-Speed Refrigerated Centrifuge, himac CR21GⅡ, HITACHI)하여 펠렛 100 mL을 수득하고, 수득한 펠렛 1 mL을 취하고 단계 희석하여 균수를 측정하였다. 와이셀라 시바리아 JW15 균주 배양액 내 균수는 53.3×10⁷ CFU/mL이다.

< 실시예 2> 와이셀라 시바리아 JW15 균주로 배양한 도라지의 제조

실시예 1에서 배양한 와이셀라 시바리아 JW15 균주를 도라지 시료에 접종하였다 (도 1).

<2-1> 도라지를 열수 추출한 후 JW15 균주로 배양

도라지 20 g에 3차 증류수 400 mL를 가하고 100℃에서 5시간 동안 초음파를 가해 열수 추출하였다. 열수 추출한 도라지 추출물에 실시예 1에서 배양한 와이셀라 시바리아 JW15 균주를 25 mL(13.325×10⁷ CFU)를 접종하고, 37℃ 수조에서 80~95 rpm으로 24시간 동안 배양했다. 배양이 완료된 배양액은 감압 여과하여 부산물을 제거하고 여액만을 동결건조하였다.

<2-2> 도라지를 JW15 균주로 배양 후 열수 추출

도라지 시료 20 g에 실시예 1에서 배양한 Weissella cibaria JW15 균주 25 mL(13.325×10⁷ CFU)를 접종하고, 3차 증류수 400 mL를 가하고 37℃ 수조에서 80~95 rpm으로 24시간 동안 배양하였다. 배양이 완료된 배양액을 100℃에서 6~8시간 동안 초음파를 가해 열수 추출하였다. 열수 추출물은 감압 여과하여 부산물을 제거하고 여액만을 동결건조하였다.

< 비교예 1> 도라지의 열수 추출물 제조

도라지 20 g에 3차 증류수 400 mL를 가하고 100℃에서 5시간 동안 초음파를 가해 열수 추출하였다. 열수 추출물은 감압 여과하여 부산물을 제거하고 여액만을 동결건조하였다.

<실험예 1> 와이셀라 시바리아 JW15 균주로 배양한 도라지의 플라티코딘 D 함량 변화 확인

와이셀라 시바리아 JW15 균주를 접종한 도라지의 플라티코딘 D 함량 변화를 HPLC 분석을 통해 확인하였다.

실시예 2 및 비교예 1에서 수득한 동결건조된 도라지 추출물을 분말화하고, 분말 0.2 g을 70% 에탄올 2 mL에 녹였다. 용해된 시료에 70% 에탄올 용매를 넣고 3,000 rpm으로 5분 동안 원심분리하고, 0.22 ㎛ 필터를 이용하여 상층액을 여과하였다. HPLC 기기(Waters e2695)을 이용하여 여액의 플라티코딘 D 함량을 측정하였다. 컬럼은 Kintex XB-C18 (4.6×250mm, 5 ㎛)을 이용하였고, 컬럼의 온도 25℃로 설정하였다. 이동상은 하기 표 1의 조건대로 이용하였고, 0.8 mL/min 유속으로 20 ㎕ 주입하였다. 검출기는 204 nm의 UV 검출기를 이용하였다. HPLC 결과를 바탕으로 플라티코딘 D에 해당되는 피크의 Area 값을 산출하여 플라티코딘 D의 함량을 나타내었다 (표 2, 도 2 내지 도 6). 증가율은 대조군인 비교예 1의 값과 비교하여 증가된 비율을 나타낸 것이다.

시간(분)	용매
시간(분)	아세토니트릴(%)	물(%)
0	10	90
5	10	90
25	22	78
50	28	72
65	35	65
70	60	40
76	95	5
83	95	5
89	50	50
94	10	90
105	10	90

	플라티코딘 D
	함량 (㎍/mL)	증가율(%)
비교예 1	1.1801	100.00
실시예 2-1	2.0008	169.54
실시예 2-2	1.9586	165.97

그 결과, 균주를 접종하지 않은 도라지(비교예 1)보다 와이셀라 시바리아 JW15 균주로 접종한 도라지(실시예 2-1 및 실시예 2-2)에서 플라티코딘 D 함량이 높았으며, 구체적으로 비교예 1과 비교하여 실시예 2-1의 도라지는 169.54%, 실시예 2-2의 도라지는 165.97%만큼 플라티코딘 D의 함량이 증가한 것으로 나타났다 (표 2, 도 2 내지 도 6).

Claims

기탁번호 KACC91811P로 기탁된 와이셀라 시바리아(Weissella cibaria) JW15 균주를 도라지에 접종하고 배양하는 단계를 포함하는 도라지의 플라티코딘 D 함량을 증진시키는 방법.
제1항에 있어서,
상기 배양은 25 내지 50℃의 온도에서 10 내지 40시간 동안 수행되는, 도라지의 플라티코딘 D 함량을 증진시키는 방법.
제1항에 있어서,
상기 와이셀라 시바리아 JW15 균주를 도라지 1 g당 6×10⁷ 내지 6×10⁹ CFU로 접종하는, 도라지의 플라티코딘 D 함량을 증진시키는 방법.
제1항에 있어서,
상기 도라지는 통도라지, 세절된 도라지, 도라지 분말 또는 도라지 추출물인, 도라지의 플라티코딘 D 함량을 증진시키는 방법.
제4항에 있어서,
상기 도라지 추출물은 도라지에 물을 추출 용매로 가하여 추출된 것인, 도라지의 플라티코딘 D 함량을 증진시키는 방법.
제1항의 방법으로 제조된 플라티코딘 D 함량이 증진된 도라지.