KR19990068441A - 인삼으로부터다당체를추출정제하는방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인삼으로부터 다당체를 추출 정제하는 방법에 관한 것으로, 인삼내에 존재하는 생리활성물질인 다당체를 물로 추출하고 다당체 이외의 불순물을 제거하여 순도를 상승시키기 위하여 아세톤과 에탄올 등으로 정제한 후, 최종적으로 한외여과막(ultra-filtration membrane)과 역삼투막 (reverse-osmosis membrane)을 이용하여 정제하므로써 고순도의 다당체를 산업적으로 저렴하게 대량 생산할 수 있었다.

Description

인삼으로부터 다당체를 추출 정제하는 방법{The extraction and purification of polysaccharides from Panax ginseng}
본 발명은 인삼내에 존재하는 생리활성물질인 다당체를 물로 추출하고 다당체 이외의 불순물을 제거하여 순도를 상승시키기 위하여 아세톤과 에탄올 등으로 정제한 후, 최종적으로 한외여과막(ultra-filtration membrane)과 역삼투막 (reverse-osmosis membrane)을 이용하여 정제하므로써 고순도의 다당체를 산업적으로 저렴하게 대량생산할 수 있는 인삼으로부터 다당체를 추출 정제하는 방법에 관한 것이다.
인삼의 내형을 살펴보면 피부에는 유세포가 있고, 그 안에 전립분이 가득 차 있으며, 인피부 바깥쪽은 파열생극이 있고, 수지도환열은 일차 피부에 있어서 수선과 수선 사이의 동심원상에 존재하며, 형성층 부근에도 소수지도환열이 있는 데 여기에는 분비물들이 들어 있어 인삼의 특징적인 구조를 형성한다.
또한, 칼슘 옥살레이트(calcium oxalate)의 집정, 단정을 볼 수 있고, 목부에는 다각형의 도관이 있으며, 세포간극이 목부에서부터 시작하여 피부에 이르기도 한다.
인삼은 유기산으로 푸마르산(fumaric acid), 석신산(succinic acid), 말레산(maleic acid), 시트르산(citric acid), 타르타르산(tartaric acid)을 함유하며, 지방산으로는 올레산(oleic acid)과 리놀레산(linoleic acid)을, 다당류로는 파낙산(panaxan) A ∼ U를 함유하고 있다.
이밖에도 판토텐산(pantothenic acid), 콜린(choline), 폴리엔(polyene), 파나시놀(panaxynol), 헵타데카-엔-4,6-디인-3,9-디올(heptadeca-en-4,6-diyn-3,9-diol), 올레아난(oleanane), 글리코사이드(glycoside), 알카로이드(alkaloid) 등이 있다.
인삼의 성분 중 디올글리코사이드는 중추신경계에 대하여 억제적으로 작용하여 정신안정, 진통, 혈압강하, 파파베린(papaverine) 유사효과가 있고, 트리올글리코사이드는 중추신경계에 대하여 흥분적으로 작용하여 항피로, 정신노동의 강화작용이 있으며, 파나시놀과 리놀레산은 항염효과가 있을 뿐만 아니라 X-선 조사에 의해 침해되는 생체조직에 있어서의 색소의 누출현상을 방지하는 효과, 혈당강하작용, 면역적 약리활성, 유도된 간장애의 수복효과가 있고, 폴리엔은 항암효과, 혈청 단백질의 생합성 촉진 효과가 있는 것으로 알려져 있다.
그러나, 현재까지 다양한 인삼의 약리작용이 알려짐에도 불구하고 인삼을 원형 그대로 이용하거나 단순한 1차 추출물 또는 분말제품 개발 등으로만 국한되어 폭 넓은 시장창출이 어려운 실정이다.
따라서, 본발명의 목적은 해독작용과 면역활성 및 증진효과와 더불어 독감치료제, 암치료 보조약품, 간기능개선제와 AIDS치료 보조약품으로 이용될 수 있는 것으로 보고되고 있는 인삼다당체만을 선택적으로 추출하여 정제함으로써 인삼을 이용한 기능성 식품과 의약품 개발에 적용할 수 있도록 하는 인삼으로부터 다당체를 추출 정제하는 방법을 제공하는 데 있다.
상술한 목적 뿐만 아니라 용이하게 표출될 수 있는 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 인삼내에 존재하는 생리활성물질인 다당체를 물로 추출하고 다당체 이외의 불순물을 제거하여 순도를 상승시키기 위하여 아세톤과 에탄올 등으로 정제한 후, 최종적으로 한외여과막(ultra-filtration membrane)과 역삼투막 (reverse-osmosis membrane)을 이용하여 정제하므로서 고순도의 다당체를 산업적으로 저렴하게 대량 생산할 수 있었다.
도 1은 본 발명에 따른 인삼 다당체의 추출 정제과정을 나타내는 도식표이고,
도 2 내지 도 5는 실시예 1에서 얻은 인삼 다당체 분획의 TLC분석 결과를 나타내는 크로마토그래피 사진이다.
본 발명을 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 인삼으로부터 다당체를 추출 정제하는 방법은 인삼내에 함유된 유용성분들 중에서 다당체만을 선택적으로 추출, 정제하기 위하여 UV광선 조사하에 상온에서 물로 추출한 다음, 추출물에 용해된 소량의 지질, 단백질과 색소 성분 등을 제거하기 위하여 아세톤과 에탄올로 정제한 후, 한외여과막과 역삼투막으로 고순도화 및 탈염하여 동결건조하는 것으로 특징지워진다.
먼저, 인삼을 건조하여 분말 또는 편으로 가공하고 상온 내지 60℃ 이하의 물과 건조중량(ℓ/㎏)비로 6 ∼ 10배 정도로 혼합하여 12 ∼ 24시간 범위내에서 교반시킴으로서 1차 인삼 물추출액을 얻는다.
이 때 장시간 교반으로 인하여 미생물이 번식할 우려가 있으므로 추출탱크내의 미생물을 살균할 수 있는 UV조사등을 설치하여야 한다.
미생물의 번식을 방지하기 위하여 고온 즉, 60℃ 이상의 물을 이용하여 추출할 경우에는 인삼내에서 다당체 이외의 성분들이 다량으로 추출되어 다당체의 선택적 추출과 다당체의 생리적 활성 상실 및 고순도 정제가 어려운 문제점이 발생하게 된다.
또한, 물의 사용량이 6배 미만일 경우에는 인삼 다당체의 추출이 완전히 이루어지지 않는 문제점이 있고, 10배량을 초과할 경우에는 추출이 완료된 후 정제 효율이 저하되는 단점이 있으며, 추출시간 역시 상기 범주를 벗어날 경우에는 추출효율이 저하되거나 인삼 다당체의 추출량 증가 효과가 미약하여 경제적이지 못한 문제점이 있다.
추출이 끝난 인삼 물추출물을 원심분리하여 인삼고형분을 제거하므로서 깨끗한 인삼 추출액을 얻는다. 인삼 추출액과 인삼 다당체에 불용성 용매인 아세톤을 혼합비 1 : 1 ∼ 3의 비율로 혼합하고 교반하면 연한 갈색의 결정이 생성되며, 이를 약 24시간 정도 정치시키면 결정이 침전되어 쉽게 1차 아세톤 상청액과 1차 인삼 침전물을 분리할 수 있게 된다.
인삼 물추출물의 원심분리는 가능한 한 높은 rpm으로 원심분리하므로서 미세 인삼 입자를 용이하게 제거할 수 있지만 경제적인 면에서 효과적이지 못하기 때문에 적절한 회전속도로 원심분리한 후, 필터를 이용하여 여과하는 방법을 사용할 수도 있다.
인삼 다당체를 추출하기 위한 용매로는 인삼 다당체에 불용성인 용매를 모두 사용할 수 있지만, 추출 효율 측면에서 아세톤이 가장 바람직하였으며, 인삼 추출액과 아세톤의 혼합비가 1 : 1 미만일 경우에는 추출효율이 저하되는 단점이 있고, 1 ; 3을 초과할 경우에는 경제적이지 못할 뿐만 아니라 아세톤이 잔류하는 문제점이 발생할 수도 있다.
그 다음에 1차 아세톤 상청액과 아세톤을 혼합비가 1 : 1 ∼ 3 정도가 되도록 혼합하고 교반을 실시하면 미색 또는 백색의 결정이 다량 생성되며, 이를 24 ∼ 48시간 정도 정치시켜두면 2차 아세톤 상청액과 중순도 인삼 다당체인 인삼 침전물을 분리할 수 있게 된다.
상기에서 얻은 중순도 인삼 다당체를 고순도화하기 위하여 인삼 다당체에 역시 불용성 용매인 것으로 1가 알콜인 에탄올을 이용하였다.
즉, 2차 인삼 추출물인 중순도 다당체를 물에 용해하여 진한 수용액 상태로 만든 다음, 1 ∼ 10배 부피의 에탄올을 서서히 혼합하면서 교반시키면 백색의 결정들이 재생성되며, 이 과정에서 중순도 인삼 다당체에 함유되어 있는 에탄올에 친화성을 띤 가용성 물질들이 용해되어 고순도 인삼 다당체의 침전물을 획득할 수 있게 된다.
상기와 같은 에탄올을 이용한 정제 공정은 1차 인삼 추출물에도 적용하여 순도를 더욱 상승시킬 수도 있다.
1차 인삼 침전물, 에탄올로 고순도화한 1차 인삼 추출물 및 에탄올로 고순도화한 2차 인삼 침전물 즉, 고순도의 인삼 다당체를 증류수 또는 순수에 용해시켜 동결건조하면 백색의 인삼 다당체 분말을 제조할 수 있으며, 이는 산업적으로 기능성 음료와 식품 첨가물 등의 용도로 적용될 수 있다.
또한, 인삼 다당체를 의약품으로 개발하고자 할 경우에는 99% 이상의 순도를 가져야하므로 다음과 같은 공정을 추가할 수도 있다.
즉, 1차 인삼 침전물, 에탄올로 고순도화한 1차 인삼 추출물 및 에탄올로 고순도화한 2차 인삼 침전물을 20% 이하의 수용액 상태로 용해한 후, 한외여과막 분리장치(분자량 500KDa)를 이용하여 잔류물 (retentate)과 여과물(permeate)로 분리한 다음, 저압역삼투막(분자량 0.3KDa)으로 수회 탈염(desalting)하여 농축한 후, 동결건조장치로 건조하면 99%이상의 고순도 인삼 다당체를 생산할 수 있다.
다음의 실시예는 본 발명을 좀 더 상세히 설명하는 것이지만, 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다.
실시예 1
건조된 인삼을 제분기를 이용하여 분말로 분쇄한 다음, 인삼의 건조 무게당 6배 부피(㎖/g)의 물을 첨가하여 상온에서 자외선 조사하에 24시간 교반하여 인삼 물추출액을 얻은 후, 이를 탈수용 원심 분리기에 넣어 10,000 rpm 정도로 원심분리하여 인삼 고형분과 추출액을 분리한 다음, 부유하는 미세 인삼 입자를 제거하기 위하여 추출액을 1㎛ 정도의 마이크로 필터(micro filter)를 통과시켜 여과한다.
여과된 인삼 추출액의 부피당 2배 부피의 아세톤을 인삼 추출액에 서서히 부으면서 교반기(stirrer)를 이용하여 저어준 다음, 백색 또는 연한 갈색의 결정들이 가라앉을 때까지 정치시킨다.
1차 아세톤 정제공정으로 인해 생성된 침전물을 적당량의 물에 재용해한 후, 용액의 부피당 8배 부피의 에탄올을 첨가하여 저어주면 백색 또는 연한 갈색의 결정들이 재생성되고, 이를 -40℃에서 동결 후 진공상태에서 30℃까지 승온시키는 방법으로 동결건조하여 분말화하므로서 GSA1E 분획의 인삼다당체를 얻었다.
1차 아세톤 정제공정에서 생성된 침전물을 제거하여 얻은 1차 아세톤 정제액의 부피당 2배 부피의 아세톤을 서서히 부으면서 교반기를 이용하여 교반하는 방법으로 2차 아세톤 정제공정을 실시하므로서 백색의 결정들을 다량 생성시키고 원심분리 또는 침전시켜 결정과 용액을 분리한다.
2차 아세톤 정제공정으로 인해 생성된 침전물을 적당량의 물에 재용해한 후, 용액의 부피당 8배 부피의 에탄올을 첨가하여 저어주면 백색의 결정들이 재생성되고, 이를 -40℃에서 동결 후 진공상태에서 30℃까지 승온시키는 방법으로 동결건조하여 분말화하므로서 GSA2E 분획의 인삼다당체를 얻었다.
인삼 다당체인 GSA1E와 GSA2E를 한외여과막(ultrafiltration membrane) 100KDa와 1KDa막을 이용하여 분자량 500,000이상과 1,000이하의 불순물을 제거한 다음, 역삼투막(0.3KDa)으로 탈염(desalting)작업을 실시한 후 동결건조하여 순도 99% 이상의 고순도 제품을 얻었다.
상기에서 얻은 인삼 다당체의 분획인 GSA1E와 GSA2E의 다당류검색 및 단백질 검색을 행하기 위하여 TLC(Thin Layer Chromatography)분석을 하였다.
즉, 실리카겔(silica gel) TLC판의 습기 제거를 위하여 오븐(oven)에서 약 90℃의 온도로 2 ∼ 3시간 동안 완전 건조시킨 다음, 상온에서 분석시료를 1㎝ 간격으로 10㎕ 정도 스포팅(spotting)한다.
다당류 검증을 위한 전개액(부탄올 : 피리딘 : 물 = 1 : 1 : 1)과 단당류 검증을 위한 전개액(부탄올 : 피리딘 : 물 = 6 : 4 : 3)을 준비하여 스포팅된 TLC판을 전개시킨다.
전개된 TLC판을 건조시킨 후 전개된 성분의 크로마토그래피의 확인을 위하여 황산용액과 메탄올을 1 : 1의 비율로 혼합한 후, TLC판에 스프레잉(spraying)하여 수분 동안 약 80℃ 정도로 가열하면 전개된 크로마토그래피의 형태가 나타난다.
또한, TLC판의 전개성분 중 단백질성분을 확인하기 위하여 아세톤용액에 0.01% 닌히드린을 첨가한 닌히드린 용액을 만들어 TLC판에 스프레잉한 다음, 수분 동안 약 80℃ 정도로 가열하면 전개된 단백질 성분의 크로마토그래피의 형태가 나타난다.
상기 TLC 분석결과를 도 2 내지 도 5에 도시하였다.
상술한 바와 같이 본 발명에서는 인삼내에 존재하는 생리활성물질인 다당체를 물로 추출하고 다당체 이외의 불순물을 제거하여 순도를 상승시키기 위하여 아세톤과 에탄올 등으로 정제한 후, 최종적으로 한외여과막(ultra-filtration membrane)과 역삼투막 (reverse-osmosis membrane)을 이용하여 정제하므로서 고순도의 다당체를 산업적으로 저렴하게 대량 생산할 수 있었다.

Claims (4)

  1. 인삼내에 함유된 유용성분들 중에서 다당체만을 선택적으로 추출, 정제하기 위하여 UV광선 조사하에 상온에서 물로 추출한 다음, 추출물에 용해된 소량의 지질, 단백질과 색소 성분 등을 제거하기 위하여 아세톤과 에탄올로 정제한 후, 한외여과막과 역삼투막으로 고순도화 및 탈염하여 동결건조하는 것을 특징으로 하는 인삼으로부터 다당체를 추출 정제하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 물로 추출시 추출온도는 상온에서 60℃ 범위임을 특징으로 하는 인삼으로부터 다당체를 추출 정제하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 아세톤 정제는 인삼 물추출액 부피당 1 ∼ 3배 부피의 아세톤을 첨가하여 교반하고 정치하여 결정상으로 1차 정제된 인삼 다당체를 획득하며, 1차 정제된 인삼 다당체를 물에 용해하여 진한 수용액 상태로 만든 다음, 1 ∼ 3배 부피의 아세톤을 첨가하여 교반하고 정치하여 결정상으로 2차 정제된 인삼 다당체를 얻는 것으로 구성됨을 특징으로 하는 인삼으로 부터 다당체를 추출 정제하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 에탄올 정제 공정은 아세톤 정제된 인삼 다당체에 인삼 다당체 수용액 부피당 4 ∼ 12배 부피의 에탄올을 첨가하고 정치하여 결정상으로 정제된 인삼 다당체를 얻는 방법으로 행함을 특징으로 하는 인삼으로 부터 다당체를 추출 정제하는 방법.
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