KR20070073663A - 마카추출물의 제조방법 및 그 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 마카추출물의 제조방법 및 그 조성물에 관한 것으로 마카분말에 에탄올 농도 65~75%(v/v)의 발효주정을 가하여 30~70℃에서 1~5시간 동안 추출하고 얻어진 여액을 진공농축하고 건조하여 분말화하고, 여기에 에탄올 농도 95%(v/v)의 발효주정을 가하고 수분흡수제를 가하여 에탄올의 농도를 99%(v/v)이상이 되게 한 후 정치하여 침전되는 불용성 물질을 제거하여 추출액을 얻고, 이를 농축 및 건조하는 방법에 의하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 마카추출물의 제조방법 및 그 조성물을 제공한다.
마카, 알카마이드, 성기능, 통증억제, 항암
Description
도1은 일반적인 방법에 의한 마카 추출물의 HPLC 크로마토그램이며,
도2는 본 발명의 방법에 의한 마카 추출물의 HPLC 크로마토그램임.
도3은 진통효과의 확인을 위한 라이딩 횟수비교 그래프이며,
도4 및 도5는 포르말린을 이용한 진통효과 시험 결과 그래프임.
마카 추출물의 제조와 관련하여 국내특허 공개번호 10-2007-0003979에서는 마카추출물 함유 알코올 음료로서 마카 추출물을 알코올을 이용하여 추출한 추출물을 함유하는 음료를 제시하고 있으며, 국내특허 공개번호 10-2006-0128964에서는 마카를 물로 추출하고 남는 박을 이용하여 에탄올 농도 20~100%의 용매를 사용하여 추출한 마카 추출물의 제조방법을 제시하고 있다. 그러나 이 경우 단순 조성물만을 제시하고 있을 뿐, 그 주요 기능 성분의 함량에 대한 연구는 전혀 제시하고 있지 않으며, Mohammad 등은 마카의 성분을 조사하기 위하여 석유에테르로 추출한 추출물을 대상으로 크로마토그래피에 의한 성분분리 및 정제를 보고 하였으 며(Phytochemistry, 59, 105-110, 2002), McCollom 등은 마카중의 마카마이드의 분석을 위하여 석유에테르로 추출하고 HPLC를 이용하는 방법을 제시하였으며(Phytochemical Analysis, 16, 463-469, 2005), Piacente 등은 마카를 헥산, 클로로포름, 메탄올 등을 이용하여 추출하는 방법을 제시하여 그 추출물을 이용한 함유성분을 분석한 결과를 글루코시놀레이트 성분의 분석에 의하여 행한 결과를 보고하고 있으며(J. of Agricultural and Food Chemistry, 50, 5621-5625, 2002), Zhao 등은 마카에서 새로운 마카마이드의 분리 및 동정을 보고한 바, 그에 따르면 95%의 에탄올을 용매로 추출하는 방법을 제시하고 있다(J. Agric. Food Chem., 53, 690-693, 2005). 또한, Ganzera 등은 메탄올을 이용한 추출물을 대상으로 마카마이드의 분석 및 결과를 제시하고 있다(Chem. Pharm. Bull., 50(7), 988-991).
본 발명은 남미 페루에 자생하는 마카(Lepidium melenii Walpers)의 추출물의 제조방법에 관한 것으로, 마카는 남미 안데스 산맥의 해발 3000m이상의 고원지대에서 재배한 가장 오래된 작물의 하나로 기원전 1600년경 부터 재배되었다고 알려져 있으며, 현재까지고 고영양소원으로서 재배되고 있다. 원주민 인디언들은 마카를 빈혈, 결핵, 불임, 피로 등의 증상의 치료를 위하여 사용하여 왔으며, 현재 미국을 포함한 남미 전역에서 건강식품으로 개발되어 팔려지고 있다. 이들 대부분은 에탄올 또는 물을 이용하여 추출한 것으로서 그 성분함량에 대한 조성물의 파악은 간과된 측면이 매우 많다.
마카는 그 원료가 남미 고원지대에서 생산되므로 국내에 소개된 지는 불과 몇년 내로 그에 대한 연구가 매우 미진한 상황이다.
본 발명은 마카를 원료로 하여 성기능 향상, 스테미나 증강, 관절염의 개선, 진통효과, 폐경기 증후군의 감소 또는 경감, 면역증강 등의 효능을 가지는 추출물을 제조하고 그 성분을 분석하여 마카의 알카마이드를 고함량으로 함유하는 조성물을 제공하는 것에 관한 것이다.
본 발명은 마카에 함유된 것으로 알려진 알카마이드를 고농도로 함유하는 조성물 및 그 추출방법을 제공하는 것으로 식품용으로 사용가능한 용매를 사용하여 기능성 유효성분으로 알려진 알카마이드를 고농도로 함유한 추출물을 제조하는 방법을 개발하고자 하였다.
본 발명은 마카를 원료로 하여 물과 발효주정을 혼합하여 에탄올의 농도를 65~75%(v/v)로 하고, 마카 1Kg에 대하여 5~10리터로 가하고, 온도 60~70℃에서 1~6시간 동안 추출하고 여과하여 추출액을 얻고, 이를 진공농축하여 용매를 제거하고 분말화하는 추출공정과, 추출공정에서 얻어진 추출물 분말에서 당을 제거하는 것을 특징으로 하는 당 제거 공정으로 구성된다. 추출공정에서는 에탄올의 농도를 65~75%(v/v)로 선정하였으며 이는 본 발명에서 목표로 하는 알카마이드의 추출을 극대화하고 추출수율을 향상시키기 위한 농도로서, 65%(v/v)이하가 될 경우 과다한 당성분의 추출만 초래하고 목표로 하는 알카마이드 성분의 추출수율은 현저하게 저하되는 결과를 초래하며, 75%(v/v)이상으로 할 경우 전체 추출수율의 저하가 일어 난다. 추출온도는 60~70℃로 에탄올로 인한 위험성으로 70℃이상 올리는 것은 어렵다. 용매의 양은 5~10배수로 하였는바, 이는 추출수율 및 전체공정의 효율적인 측면에서 설정하였다. 5배수 이하가 되면 추출 수율 저하가 발생하고, 10배수 이상이 되면 추출비용이 과다해져 원가상승을 초래하게 된다. 추출시간은 1~6시간으로 설정하였으며, 이 역시 효율과 수율을 고려하여 설정한 것으로 1시간 이하의 경우 수율저하를, 6시간 이상의 경우 공정의 효율저하를 초래하게 된다.
당 제거 단계는 마카에는 다량의 당류가 함유되어 있어 단순 추출시 이들 당성분의 과다한 추출로 인하여 주요 기능성분으로 알려진 알카마이드의 함량을 기준치 이상 올리지 못하게 하는 결과를 초래하므로, 이들 당류를 제거하여 알카마이드의 함량을 증가시키는 공정으로서 당 제거공정이 개발되게 되었다. 당성분의 제거를 위해서는 고순도 에탄올을 사용하게 된다. 고순도의 에탄올은 일반적으로 발효주정의 경우 95%(v/v)가 최고순도로 판매되고 있으나, 이는 5%(v/v)의 물을 함유하고 있는 상태이므로 이를 제거하여야 당제거 효율을 높일 수 있다. 당제거공정은 추출단계에서 얻어진 추출물 분말 1Kg 대비 에탄올 농도 95%(v/v)의 순수주정을 5~10리터 가하고, 30~60℃에서 1~5시간 동안 추출하여 불용성 당성분을 제거하게 된다. 당 제거 시 에탄올의 농도가 매우 중요한데 에탄올의 농도를 가장 좋게는 99%(v/v)이상 올리는 것이 좋다. 이를 위하여 추출물 분말과 순수주정을 혼합하여 추출하고, 여기에 수분을 흡수하는 성질을 가진 제올라이트(zeolite) 또는 황산마그네슘(Magnesium sulfate)을 가하여 주는데, 제올라이트의 경우 액 중의 물을 흡수해 5%(v/v)로 함유되어 있던 주정 속의 물을 완전하게 제거하여 에탄올의 농도를 99%(v/v)이상으로 올려 주어 당 성분의 추가 침전을 유도하게 되며, 추출액의 온도를 40℃로 유지하면서 3시간 이상 방치하여 당류의 침강을 유도한다. 제올라이트와 침강된 당류를 여과하여 제거하면 농도 99%(v/v)의 에탄올을 함유한 추출액을 얻게 된다. 이 액을 진공농축하여 용매를 제거하면 에탄올에 불용성인 당이 제거된 마카추출물을 얻을 수 있으며 이 추출물 내에는 알카마이드로 알려진 n-benzyloctadecatrienamide, n-benzyloctadecadienamide, n-benzylhexadecanamide, n-benzyloctadecenamide의 총함량 비가 추출물의 무게 대비 원물이 0.1%(w/w) 수준인데 반하여 0.9%(w/w)이상으로 9배이상 증가된 마카 추출물을 얻을 수 있다.
당 제거 공정은 지금까지 알려진 단순한 방법인 농도 99%(v/v)의 에탄올을 사용하여 추출하는 것과는 수율 및 조성에 있어 다른 결과를 얻게 된다. 그 이유는 본 발명의 공정의 경우 1차적으로 65~75%(v/v) 순도의 에탄올을 사용하여 1차 추출한 추출물을 원료로 사용하여 에탄올 농도 95%(v/v)의 순수주정으로 재추출하는 과정에서 유효성분의 추출효율을 극대화하여 수율의 증가 효과를 얻을 수 있다. 또한 당제거공정에서 에탄올 농도 95%(v/v)의 순수주정을 사용하여 추출한 추출액 중에는 99%(v/v)의 에탄올을 사용하여 추출한 경우 용해되어 추출되지 않는 수용성 성분이 용해되게 되며 이들 성분은 제올라이트를 가하여 물을 제거하여도 일시적인 과농축 상태를 유지하면서 용해된 상태로 있게 되기 때문에 이들 성분은 최종적으로 얻어지는 추출물분말에 유효성분으로 함유되게 된다. 제올라이트를 첨가하는 양은 에탄올 순도 95%(v/v)의 주정 1리터에 대하여 150g~200g이다. 이는 탈수상태의 제올라이트의 경우 자기 무게의 30%에 해당하는 물을 흡수할 수 있기 때문이다. 제 올라이트 외에 흡수제로 사용할 수 있는 것으로 황산마그네슘(MgSO4)이 있다. 황산마그네슘(MgSO4)의 경우 무수물을 기준으로 자기 무게의 90% 이상에 해당하는 물을 흡수 할 수 있다. 따라서 황산마그네슘(MgSO4)를 사용할 경우 첨가량을 제올라이트의 1/3 수준으로 가하여 주어도 충분하다. 당이 제거된 추출액을 분말화 하기 위하여 덱스트린, 미세결정셀룰로오스 등의 부형제를 첨가하여도 추출물의 유효성분의 조성에는 변화가 없으며 단지 부형제의 첨가량만큼의 함량이 저하될 뿐이다.
본 발명의 알카마이드의 분석을 위한 분석조건은 여러 문헌의 방법을 조합하여 개발한 것으로 이동상으로 (A)물+0.03% TFA, (B)아세토니트릴+0.03%TFA 를 준비하고, gradient로서 0분에서 20% A, 80% B, 35분까지 0% A, 100% B로 변경하면서 UV 검출기로 210nm에서 검출하고, 컬럼으로 YMC-pack C18(250*4.6, 5um)을 사용하며 주입량은 10ul, 오븐온도는 40℃로 하여 분석하였다. 기준물질은 시그마에서 구입하거나 합성하여 분리정제한 후 사용하였다.
이하 본 발명의 하기의 실시예로서 상세히 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예가 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
실시예 1. 추출물의 제조
마카 1Kg에 대하여 에탄올 농도 70%(v/v)의 발효주정을 10L가하고, 65℃에서 4시간 동안 추출하였다. 추출물을 여과하여 고형분을 제거하고, 얻어진 추출액을 진공농축하고 분말화 하여 추출물 분말로 265g을 얻었다. 여기에 에탄올 농도 95%(v/v)의 발효주정을 1.6L 가하고, 55℃에서 4시간 동안 추출한 다음, 제올라이 트를 입도 1mm의 것으로 미리 오븐에서 건조하여 수분을 제거한 상태로 하여 300g을 가하고, 혼합하면서 존재하는 수분을 흡착시켜 제거하고, 30℃에서 4시간 동안 방치하여 불용성 물질의 침강을 유도하고, 여과하여 추출액으로 1.3L를 얻었다. 이를 진공농축하여 145g의 최종 마카추출물 분말을 얻었다. 당 제거단계에서 얻어진 추출액을 진공농축하여 회수된 용매 중의 에탄올 농도를 기체크로마토그래피로 분석한 결과 에탄올 순도 99.7%(v/v)로 나타났다. 본 실시예의 추출물에 대한 HPLC 분석 크로마토 그램을 도2에 보였다. 도1의 일반적인 추출물 중의 알카마이드 성분 함량 비교 결과를 다음의 표1에 보였다. 본 발명의 추출물이 비교예의 에탄올 농도 70%(v/v) 추출물에 비하여 알카마이드의 종류에 따라 달라지지만 함량비가 8~10배수로 증가함을 알 수 있다.
| 성분명 | 기존추출물 (%, w/w) | 본 발명의 추출물 (%,w/w) | 함량비(배수) |
| n-benzyloctadecatrienamide | 0.07 | 0.53 | 7.6 |
| n-benzyloctadecadienamide | 0.10 | 0.67 | 6.7 |
| n-benzylhexadecanamide | 0.18 | 1.72 | 9.6 |
| n-benzyloctadecenamide | 0.04 | 0.34 | 8.5 |
비교예 1. 일반적인 방법에 의한 추출물의 제조
마카 100g에 에탄올 농도 50, 70, 90, 99%(v/v)의 용매를 1L 가하고 60℃에서 4시간 동안 추출하고 여과하여 얻어진 추출액을 진공농축하여 각각 33g, 30g, 24g, 12g의 추출물을 얻었다. 이 추출물 중 70%(v/v) 에탄올로 추출한 추출물의 알카마이드 함량분석 결과를 도1에 보였다. 각각의 추출물 중 알카마이드 함량의 비교결과를 표2에, 본 발명의 추출물과의 비교결과를 표1에 보였다. 표2에서는 에탄올 농도 99%(v/v)로 추출한 경우 알카마이드의 함량은 다소 증가하였으나, 본 발명의 추출물에 비하여 30~50% 정도 낮음을 알 수 있었다.
| 성분명 | 에탄올 50% | 에탄올 70% | 에탄올 90% | 에탄올 99% |
| n-benzyloctadecatrienamide | 0.03 | 0.07 | 0.11 | 0.41 |
| n-benzyloctadecadienamide | 0.04 | 0.10 | 0.15 | 0.49 |
| n-benzylhexadecanamide | 0.05 | 0.18 | 0.24 | 1.12 |
| n-benzyloctadecenamide | 0.01 | 0.04 | 0.05 | 0.26 |
실시예 2. 진통효과의 확인 - 추출물의 라이딩(writhing) 억제 시험
실시예 1.에서 얻어진 본 발명의 추출물을 4주령 ICR 마우스(체중 25g)에 각각 100, 200, 300, 500mg/Kg의 양으로 경구투여하였다. 이어서 생쥐의 복강에 0.7% 초산을 0.25ml 투여한 후 30분 동안 라이딩 반응(writhing response)을 조사하였다. 대조군(Control)으로는 추출물 대신 식염수를 투여한 쥐를 사용하였다. 초산은 복막염, 급성복막염을 초래하는 것으로 장내염증의 고통모델에서 이용되며 투여 후 쥐의 몸부림치는 정도를 비교하게 된다. 그 결과를 도3에 보였다. 도3은 투여용량별 라이딩 횟수를 나타내는 그래프로서 본 발명의 추출물은 초산투여로 인한 라이딩 반응을 용량의존적으로 억제함을 알 수 있다.
실시예 3. 진통효과의 확인 - 포르말린 시험
포르말린을 주입한 진통효과에 대한 시험은 말초신경계와 중추신경계 모두에 작용하는 것을 확인하는 시험으로 용량의존적인 효과를 확인하고자 하였다. 실시예 1에서 얻은 추출물을 이용하여 4주령 ICR 생쥐(체중 25g)에게 각각 100, 200, 300, 500mg/Kg의 양으로 경구투여하고, 30분이 경과 한 후 각각의 생쥐의 뒷 발바닥에 1% 포르말린 수용액을 투여한 다음 처음 5분 동안의 제 1기 및 20~40분 동안의 제2기에 생쥐가 발바닥을 핥거나 흔드는 등의 통증반응을 보이는 시간을 측정하였다. 대조군(Control)으로는 생리식염수를 투입한 생쥐를 사용하였다. 도4에 제1기의 통증기간(초)을, 도3에 제2기의 통증기간(초)을 보였다. 도4,5에서 알 수 있듯이 본 발명의 추출물은 용량의존적으로 통증반응을 억제하였다.
실시예 4. 항암효과의 확인
실시예 1.에서 제조한 본 발명의 추출물의 항암효과를 알아보기 위하여 결장암, 간암, 자궁암, 위암, 직장암, 폐암 세포를 대상으로 암세포 성장 저해 효과를 조사하였다. 사용한 암세포 및 성장 저해 효과를 표 3에 나타내었다. 항암활성은 암세포를 한국 종균협회로부터 분양받아 계대배양 후 24-well plate에 1*106cells/ml의 농도로 분주하고 여기에 본 발명의 최종 마카추출물을 50ppm씩 가하고 암세포의 성장을 비교하였다. 그 결과 본 발명의 추출물은 매우 뛰어난 암세포 성장 억제효과를 가지고 있음을 알 수 있었다.
| 암의 종류 | 균주명 | 암세포억제효과(%) |
| 결장암 | WiDr | 53 |
| 간암 | HEPG2 | 43 |
| 자궁암 | HeLa | 52 |
| 위암 | SNU-5 | 57 |
| 직장암 | SNU-1033 | 59 |
| 폐암 | Calu-3 | 42 |
실시예 5. 성기능 강화 효과의 확인
성기능 강화의 효과를 정액의 양, 정자의 활동성 및 정자수의 관점에서 접근하였다. 본 발명의 실시예 1의 추출물을 1일 0.5g씩 30일 투여한 후 피시험자의 정자를 채취하였다. 무게를 측정한 후 정자를 액화 후 5ml의 Hank's Buffered Salt Solution (HBSS)액으로 희석 한 후, haematocytometer에 놓고 정자수 및 활동성을 측정하였다. 그 결과를 표 4에 나타내었다. 표4에 나타난 바와 같이 본 발명의 최종 마카추출물은 정자의 수 및 정액의 양을 현저하게 증가시키는 효과가 있는 것으로 나타났다.
| 투여 전 | 투여 후 | |||||||
| 정액양 (㎖) | 정자수 (×106/㎖) | 정자의 활동성 (%) | pH | 정액양 (ml) | 정자수 (×106/㎖) | 정자의 활동성 (%) | pH | |
| 결과 | 2.1 | 29.2 | 12.2 | 8.0 | 2.6 | 62.3 | 28.3 | 7.9 |
본 발명은 마카추출물로서 당을 제거하여 알카마이드의 함량을 획기적으로 높임으로써 항암효과, 진통효과, 성기능 강화효과를 가진 추출물을 제공하여 식품 또는 의약품으로서 대중의 건강증진에 기여하며 제품화되어 기업의 이윤을 창출할 수 있다.
Claims (8)
- 마카 추출물을 제조하기 위하여, 추출공정 및 당 제거공정으로 구성되는 것을 특징으로 하는 추출방법으로서,1) 추출공정으로 마카분말에 에탄올 농도 65~75%(v/v)의 발효주정을 무게대비 5~10배수 가하고, 60~70℃에서 1~6시간 동안 추출하고, 여과하여 추출액을 얻고 이를 진공농축 및 건조하여 추출물 분말을 얻고,2) 당 제거공정으로서 추출공정에서 얻어진 추출물 분말에 에탄올 농도 95%(v/v)의 발효주정을 추출물 무게 대비 5~10배수 가하고, 30~60℃에서 1~6시간 동안 추출하고, 여기에 수분흡수제를 가하여 물을 제거하여 추출액의 용매 중의 에탄올 농도를 99%(v/v)이상이 되게 한 다음, 방치하여 침전되는 당류를 여과하여 제거하고, 얻어진 추출액을 진공농축하고 건조하여 당류가 제거된 마카추출물 분말을 얻는 것,으로 구성되는 것을 특징으로 하는 마카추출물의 제조방법.
- 상기 청구항 1의 방법에 의하여 얻어진 마카추출물로서 알카마이드의 함량이 0.9%(w/w)이상인 것을 특징으로 하는 조성물.
- 상기 청구항 2에서 알카마이드가 n-benzyloctadecatrienamide, n-benzyloctadecadienamide, n-benzylhexadecanamide, n-benzyloctadecenamide로 구 성되는 것을 특징으로 하는 조성물.
- 상기 청구항 2의 추출물을 주성분으로 함유하는 진통용 조성물.
- 상기 청구항 2의 추출물을 주성분으로 함유하는 항암용 조성물.
- 상기 청구항 2의 추출물을 주성분으로 함유하는 정자수 증가용 조성물.
- 상기 청구항 2의 추출물을 주성분으로 함유하는 정자의 활동성 증가용 조성물.
- 상기 청구항 1에서 수분흡수제로서 제올라이트, 황산마그네슘으로 구성되는 것을 특징으로하는 제조방법.
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|---|---|---|---|---|
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