KR20110115919A

KR20110115919A - 무릇으로부터 얻은 항균 활성을 나타내는 화합물 및 이를 포함하는 항균 조성물

Info

Publication number: KR20110115919A
Application number: KR1020100035527A
Authority: KR
Inventors: 이향범; 이상명
Original assignee: 전남대학교산학협력단
Priority date: 2010-04-16
Filing date: 2010-04-16
Publication date: 2011-10-24
Also published as: KR101211669B1

Abstract

본 발명은 무릇(Scilla scilloides)으로부터 추출되고, 항균 활성을 나타내는 실라실로사이드 화합물 및, 상기 화합물을 포함하는 항균 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 실라실로사이드계 화합물 및 이를 포함하는 항균제 조성물은 아스퍼질러스 속(Aspergillus spp.), 콜레토트리쿰 속(Colletotrichum spp.), 피리큘라리아 속(Pyricularia spp.), 푸사리움 속 (Fusarium spp.) 또는 칸디다 속(Candida sp.) 진균을 비롯한 다양한 미생물에 대하여 우수항 항균 효과를 나타내며, 천연물인 무릇으로부터 추출된 것이므로 부작용의 염려가 적어, 상기 진균 등에 의하여 나타나는 질병 및 식물병의 치료 및 예방에 널리 사용될 수 있을 것이다.

Description

무릇으로부터 얻은 항균 활성을 나타내는 화합물 및 이를 포함하는 항균 조성물{Antimicrobial compounds from Scilla scilloides and composition containing thereof}

본 발명은 무릇(Scilla scilloides)으로부터 추출되고, 항균 활성을 나타내는 실라실로사이드(scillascilloside)계 화합물 및, 상기 화합물을 포함하는 항균 조성물에 관한 것이다.

한국 자생식물 종의 하나인 무릇(Scilla scilloides)은 한방명으로 면조아라고 불리워지고 있으며, 디기타리스와 같은 강심작용이 있다고 알려져 있다. 무릇 근경 알콜추출물의 수용액은 두꺼비의 적출 심장에 대하여 현저한 강심작용이 있으며 심장의 수축력이 증가하고 심근의 인장도는 높아지고 취후에는 수축기에 정지하였으나 심박수에서 확실한 영향은 없는 것으로 보고되었다. 잎의 추출액 작용은 근보다도 강하며 마취된 개에서 현저한 이뇨작용이 보고되어지고 있다.

특히 무릇은 민간에서 식용으로 사용되어진 바 있으며 그의 인체에 대한 독성은 보고 된 바가 없다.

한편, 한국공개특허 제1999-48808호에는 음건한 무릇 지하부를 세절하여 물과 메탄올의 혼합용액으로 추출하고 농축한 다음, 그 농축액을 헵탄으로 탈지한 후에 디에틸 에테르 및/또는 에틸 아세테이트로 순차적으로 세척하고 분획하여 얻어진 무릇 추출물이 항산화활성을 나타내는 것을 개시한 바 있다.

그러나 무릇 추출물의 항균 활성과 관련하여서는 아직까지 어떠한 연구 결과도 나타나있지 아니한 실정이다.

본 발명자들은 무릇으로부터 추출한 실라실로사이드계 화합물이 특정 미생물에 대하여 항균 활성을 가진다는 점을 발견함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서 본 발명은 항균 활성을 나타내는 상기 실라실로사이드계 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 상기 실라실로사이드계 화합물을 포함하는 항균제 조성물을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명은, 하기 화학식 1로 표시되며, 항균 활성을 나타내는 화합물을 특징으로 한다.

상기 화학식 1에서 R₁은 H 또는 OH, R₂는 H 또는 OCOCH₃, R₃는 람노피라노실(rhamnopynosyl) 또는 아라비노퓨라노실(arabinofuranosyl), R₄는 글루코피라노실(glucopyranosyl) 또는 글루코피라노실(glucopyranosyl) - 갈락토피라노실(galactopyranosyl) - 글루코피라노실(glucopyranosyl)이다.

또한, 본 발명은 상기 화합물을 포함하는 항균제 조성물을 그 특징으로 한다.

본 발명의 유코스테롤 올리고사카라이드 화합물 및 이를 포함하는 항균제 조성물은 아스퍼질러스 속(Aspergillus spp.), 콜레토트리쿰 속(Colletotrichum spp.), 피리큘라리아 속(Pyricularia spp.), 푸사리움 속 (Fusarium spp.) 또는 칸디다 속(Candida sp.) 진균을 비롯한 다양한 미생물에 대하여 우수한 항균 효과를 나타내며, 천연물인 무릇으로부터 추출된 것이므로 부작용의 염려가 적어, 상기 진균 등에 의하여 나타나는 동물질병, 식물병 등의 치료 및 예방에 널리 사용될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실라실로사이드 화합물(E-2, E-3)이 아스퍼질러스 플라버스(좌)와 클로렐라 레귤라리스(우)에 대하여 배지상에서 억제 활성을 나타내는 것을 확인한 사진이다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되고 항균 활성을 나타내는 화합물을 특징으로 한다.

[화학식 1]

상기 화학식 1에서 R₁은 H 또는 OH, R₂는 H 또는 CH₃COO, R₃는 람노피라노실(rhamnopynosyl) 또는 아라비노퓨라노실(arabinofuranosyl), R₄는 글루코피라노실(glucopyranosyl) 또는 글루코피라노실(glucopyranosyl) - 갈락토피라노실(galactopyranosyl) - 글루코피라노실(glucopyranosyl)이다.

또한, 더욱 바람직하게는 상기 화학식 1의 화합물 중에서,

R₁은 H, R₂는 H, R₃는 α-L-람노피라노실 및 R₄는 β-D-글루코피라노실인 화합물; R₁은 OH, R₂는 H, R₃는 α-L-아라비노퓨라노실 및 R₄는 β-D-글루코피라노실인 화합물; R₁은 H, R₂는 CH₃COO, R₃는 α-L-람노피라노실 및 R₄는 β-D-글루코피라노실인 화합물; 및 R₁은 H, R₂는 H, R₃는 α-L-람노피라노실 및 R₄는 β-D-글루코피라노실 - ³β-D-갈락토피라노실 - ³β-D-글루코피라노실인 화합물로 이루어진 군에서 선택된 화합물을 특징으로 한다.

상기 화합물은 무릇으로부터 유래된 것일 수 있고, 알코올, 에테르, 케톤 등의 유기용매에 의한 추출, 컬럼크로마토그래피 방법과 같은 식물체 성분의 분리 추출에 이용되는 공지의 방법을 적절하게 조합하여 얻을 수 있으며, 당 분야에서 일반적으로 적용되는 공지기술 범주 내에서 이의 변경도 가능하다. 또한, 조 추출물은 필요에 따라 여러 번 반복 수행하여 정제할 수도 있다.

본 발명에서 사용되는 크로마토그래피에는 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(silica gel column chromatography), LH-20 칼럼 크로마토그래피, 박층 크로마토그래피(TLC; thin layer chromatography) 및 고성능 액체 크로마토그래피(high performance liquid chromatography) 등이 적용될 수 있다.

본 발명의 화합물은 다양한 병원성 미생물 대하여 항균 효과를 가지며, 특히 아스퍼질러스 속(Aspergillus sp.), 콜레토트리쿰 속(Colletotrichum spp.), 피리큘라리아 속(Pyricularia spp.), 푸사리움 속 (Fusarium spp.) 또는 칸디다 속(Candida sp.) 진균에 대하여 우수한 항균 효과를 나타내며, 또한 클로렐라 속(Chlorella sp.) 과 같은 조류에 대하여도 살조 효과를 가진다.

또한 본 발명은 무릇을 C₁ ~ C₆ 의 알코올로 추출하여 항균 활성을 나타내는 무릇 추출물을 권리범위로 포함하며, 이때 상기 알코올은 메탄올 또는 에탄올을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 상기 무릇 추출물을 포함하는 항균제 조성물을 권리범위로 포함한다.

본 발명의 항균제 조성물은 상기 화학식 1로 표시되는 유코스테롤 올리고사카라이드 화합물을 단독으로 또는 유코스테롤 올리고사카라이드 화합물 0.001 내지 99 중량%와 사용 목적에 따라 적절히 선택된 첨가제를 함유할 수 있다. 본 발명은 이들 첨가제의 선택 사용 및 함량에 대해 특별히 제한을 두지 않으며, 당업계 종사하는 전문가 수준에서 사용방법 및 제형에 따라 적절히 조절이 가능하다. 즉, 본 발명의 첨가제는 통상의 항균제에 포함되는 물질 예를 들면, 부형제 또는 희석제일 수 있으며, 그 예로는 식염수, 완충용액, 덱스트로스, 이소파라핀, 물, 글리세롤, 에탄올이 사용될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 결코 아니다.

항균제의 제형은 사용방법 및 용도에 따라 적절히 조절할 수 있으며, 예컨대 액제, 현탁제, 과립제, 방향수제, 산제, 시럽제, 에어로졸제, 엑스제, 연고제, 유도엑스제, 유제, 전제, 점안제, 주사제, 주정제, 캅셀제, 크림제, 환제일 수 있다.

본 발명의 항균제 조성물은 인체 병원성 및 식물병원성 진균 등의 생성 및 성장을 억제하기 위한 용도로, 세정제, 약제, 식품첨가제, 방향제, 화장제 및 생물제제로 사용 가능하다. 세정제로 사용하는 경우 분무제, 세척제, 샴푸, 린스, 비누 등으로 제조 가능하며, 이때 항균 조성물은 0.01 내지 50 중량%로 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 약제로 사용하는 경우 소독제, 치료제, 예방제 등으로 사용 가능하며, 이때 항균 조성물의 투여량은 1일 1 내지 1000 mg일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 식품 첨가제로 사용하는 경우, 항균 조성물은 식품의 종류 및 사용방법에 따라 적절히 조절하는 것이 좋으며, 그 일례로 식품 중량에 대해 0.0001 내지 10 중량%로 사용할 수 있다. 방향제로 사용하는 경우, 휘발성 물질을 더욱 포함할 수 있으며, 항균제 조성물은 0.0001 내지 90 중량%로 사용할 수 있다. 화장제로 사용하는 경우, 항균제 조성물은 0.0001 내지 30 중량%로 포함될 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자하나, 이는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 : 실라실로사이드계 화합물의 분리 및 정제

무릇의 구근을 채취하여 건조시키고, 상기 건조된 무릇의 구근 2.5 kg을 잘게 부순 후 메탄올 5 L에 7일간 침지하여 실온에서 3회 반복 추출하였다. 상기 추출 과정을 통하여 얻은 메탄올 추출물을 물 1L에 현탁시키고, 에틸 아세테이트 1L로 2회, 수포화 n-부탄올 1L로 3회에 거쳐 용매 분획하였다. 상기 n-부탄올 분획 10g은 메탄올을 용출 버퍼로 한 Sephadex LH 20(3.0 ㅧ 70 cm, 210g)에서 겔 여과하여 20개의 분획(Fr.1 ~ Fr. 20)을 각각 100 ml씩 얻었다. 상기 분획 중 3번 ~ 5번 분획 6g으로부터 용출 버퍼로 메탄올 수용액(75%, 1.5 ml/min, det. at 210 nm)을 YMC-Pak ODS-AQ 컬럼(300 ㅧ 10 mm I.D., 120A)에 흘려주어 예비(preparative)-HPLC를 실시하여 15개의 하위 분획(Fr.1' ~ Fr. 15')을 각각 50ml 씩 얻었다. 상기 하위 분획을 다시 75% 메탄올 수용액을 흘려주면서 예비(preparative)-HPLC를 거치면 실시하였으며, 상기 Fr.5' 과 Fr.6' 으로부터 화합물 1(100mg)을 얻었으며, Fr.8'로부터 화합물 2(18 mg), Fr.10', 11'로부터 화합물 3(12mg), Fr. 11'로부터 화합물 4(14mg)를 얻었다.

실시예 2 : 추출된 화합물의 특성 및 구조 분석

상기 화합물 1 ~ 4의 특성을 분석하기 위하여 녹는점(Electrothermal instrument, Dubuque, IA, USA), 광학 회전력(DIP-370, Digital Polarimeter, JASCO)을 측정하였으며, UV 스펙트라(Milton Roy 3000 spectrometer, Ivyland, PA, USA)를 측정하였다. 또한, 화합물의 구조를 분석하기 위하여 ESI 질량분석기(JMS 700 mass spectrometer, JEOL, Tokyo, Japan)로 분자량을 측정하였다.

(1) 실라실로사이드 E-1(화합물 1)

형상 : 흰색 무정형 파우더

녹는점 : 221-223℃

[α]_D ²⁵: -57.1°(c0.08, MeOH)

MW : 1222

ESI-MS m/z: 1245.6 [M+Na]⁺, 1221.7 [M-H]^-

(2) 실라실로사이드 E-2(화합물 2)

형상 : 흰색 무정형 파우더

녹는점 : 210-216℃

[α]_D ²⁵: -38.1°(c0.08, MeOH)

MW : 1224

ESI-MS m/z: 1247.7 [M+Na]⁺, 1223.7 [M-H]^-

(3) 실라실로사이드 E-3(화합물 3)

형상 : 흰색 무정형 파우더

녹는점 : 218-221℃

[α]_D ²⁵: -51.9°(c0.08, MeOH)

MW : 1220

ESI-MS m/z: 1303.6 [M+Na]⁺, 1219.6 [M-H]^-

(4) 실라실로사이드 G-1(화합물 4)

형상 : 흰색 무정형 파우더

녹는점 : 240-245℃

[α]_D ²⁵: -46.8°(c0.08, MeOH)

MW : 1547

ESI-MS m/z: 1570.2 [M+Na]⁺, 1546.2 [M-H]^-

상기 실라실로사이드 형태의 화합물 1 ~ 4는 하기 화학식 1의 구조를 가진다(표 1).

[화학식 1]

	R₁	R₂	R₃	R₄
화합물 1	H	H	rha	glc
화합물 2	OH	H	ara	glc
화합물 3	H	OAc	rha	glc
화합물 4	H	H	rha	glc-³gal-³glc
rha: α-L-rhamnopyranosyl, ara: α-L-arabinofuranosyl, glc: β-D-glucopyranosyl, gal: β-D-galactopyranosyl.

실시예 3 : 화합물 1 ~ 4의 항균활성 측정

상기 추출된 화합물 1 ~ 4의 항균 활성을 측정하기 위하여 바실러스 섭틸리스(Bacillus subtilis KCTC 1914), 에스케리키아 콜리(Escherichia coli KCTC 1924), 살모넬라 티피무리움(Salmonella typhimurium KCTC 1926), 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus KCTC 1916, KCTC 1928), 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans DSM 6178), 아스퍼질러스 플라버스(Aspergillus flavus EML-AF01), 클로렐라 레귤라리스(Chlorella regularis EML-CR02) 및 칸디다 알비칸스(Candida albicans KCTC 1940) 를 대상으로 페이퍼 디스크(paper disc)법을 통한 항균 활성 측정을 수행하였다.

상기 바실러스 섭틸리스와 스타필로코커스 아우레우스는 pH 7.0의 뉴트리언트 한천(Nutrient agar) 배지(펩톤 5 g/l, 미트 추출물 3 g/l, 한천 15 g/l)에서 배양되었고, 칸디다 알비칸스는 YMPG 한천 배지(효모 추출물 3 g/l, 맥아 추출물 3 g/l, 콩 추출물 5 g/l, 글루코스 10 g/l, 한천 15 g/l)에서 배양되었고, 아스퍼질러스 풀라부스는 감자한천 배지 (감자추출물 200 ml/l, 덱스트로스 20 g/l, 한천 15 g/l)에서 배양되었다. 또한, 클로렐라 레귤라리스는 Arnon's A5 배지(KH₂PO₄ 1 g/l, MgSO₄·7H₂0 1 g/l, FeSO₄·7H₂0 0.005 g/l, 효모 추출물 5 g/l, 글루코스 20 g/l, 한천 20 g/l)에서 배양되었다.

상기 추출된 화합물 1 ~ 4를 메탄올에 녹인 후 250㎍씩 페이퍼 디스크(Whatman NO.1, 8mm diameter)에 점적한 후, 상기 균주가 200 ㎕ 도말된 한천 플레이트 위에 올려놓고 24시간 동안 완전히 건조하였다. 이후, 저해 구역(inhibitory zone)의 크기를 측정하여 항균 활성을 확인하였으며, 그 결과를 하기 표 2 및 도 1에 나타내었다.

균주	저해 구역의 크기(Inhibition zone, mm)
균주	화합물 1	화합물 2	화합물 3	화합물 4
Escherichia coli KCTC 1924	-	-	S	-
Salmonella typhimurium KCTC 1926	-	-	-	-
Staphylococcus aureus KCTC 1916	-	-	-	-
Staphylococcus aureus KCTC 1928	-	-	-	-
Bacillus subtilis KCTC 1914	-	-	-	-
Chlorella regularis EML-CR02	12	11	14	13
Aspergillus flavus EML-AF01	21	16	22	15
Candida albicans KCTC 1940	15	11	16	10
- : 활성 없음, S : 약한 활성

또한 탄저병원균(Colletotrichum acutatum EML-CA1), 시들음병원균 (Fusarium oxysporum EML-WIL1), 도열병원균 (Pyricularia oryzae EML-PO1)과 같은 식물병원균에 대하여 대치배양법으로 억제활성을 조사하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

균주	추출물의 대치배양 효과
탄저병원균(Colletotrichum acutatum EML-CA1)	++
시들음병원균(Fusarium oxysporum EML-WIL1)	++
도열병원균 (Pyricularia oryzae EML-PO1)	+++
+++ : 활성 매우 강, ++ : 활성 강, - : 활성 무

상기 실험을 통하여 실라실로사이드 화합물 1 ~ 4가 아스퍼질서스를 비롯한 진균류(fungal species)와 조류(alga)에 대하여 우수한 항균 활성을 나타내는 것을 확인할 수 있었으며, 특히 화합물 3이 가장 우수한 항진균 효과를 나타내는 것을 확인하였다. 그러나 상기 화합물은 그람 양성, 음성 세균에 대하여는 항균활성을 나타내지 아니하였다.

Claims

하기 화학식 1로 표시되며, 항균 활성을 나타내는 화합물 :
[화학식 1]

상기 화학식 1에서 R₁은 H 또는 OH, R₂는 H 또는 CH₃COO, R₃는 람노피라노실(rhamnopynosyl) 또는 아라비노퓨라노실(arabinofuranosyl), R₄는 글루코피라노실(glucopyranosyl) 또는 글루코피라노실(glucopyranosyl) - 갈락토피라노실(galactopyranosyl) - 글루코피라노실(glucopyranosyl)이다.
제 1 항에 있어서,
R₁은 H, R₂는 H, R₃는 α-L-람노피라노실 및 R₄는 β-D-글루코피라노실인 화합물;
R₁은 OH, R₂는 H, R₃는 α-L-아라비노퓨라노실 및 R₄는 β-D-글루코피라노실인 화합물;
R₁은 H, R₂는 CH₃COO, R₃는 α-L-람노피라노실 및 R₄는 β-D-글루코피라노실인 화합물; 및
R₁은 H, R₂는 H, R₃는 α-L-람노피라노실 및 R₄는 β-D-글루코피라노실 - ³β-D-갈락토피라노실 - ³β-D-글루코피라노실인 화합물로 이루어진 군에서 선택된 화합물.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 화합물은 무릇(Scilla scilloide)으로부터 유래된 것임을 특징으로 하는 화합물.
제 3 항에 있어서, 상기 화합물은 무릇의 C₁ ~ C₆ 알코올 추출물로부터 분리된 것임을 특징으로 하는 화합물.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 화합물은 아스퍼질러스 속(Aspergillus spp.), 콜레토트리쿰 속(Colletotrichum spp.), 피리큘라리아 속(Pyricularia sp.), 푸사리움 속 (Fusarium spp.) 또는 칸디다 속(Candida sp.) 진균에 대하여 항균 활성을 가지는 것을 특징으로 하는 화합물.
무릇을 C₁ ~ C₆ 알코올로 추출하여 항균 활성을 나타내는 것을 특징으로 하는 무릇 추출물.
제 1 항의 화합물 또는 제 6 항의 추출물을 유효성분으로 포함하는 것을 특징으로 하는 항균제 조성물.
제 7 항에 있어서, 상기 조성물은 아스퍼질러스 속(Aspergillus sp.), 콜레토트리쿰 속(Colletotrichum spp.), 피리큘라리아 속(Pyricularia spp.), 푸사리움 속 (Fusarium spp.) 또는 칸디다 속(Candida sp.) 진균에 대하여 항균 활성을 가지는 것을 특징으로 하는 항균제 조성물.