KR20160079484A - 식물유래 천연물질 대량 정제 장치 및 이를 이용한 식물유래 천연물질 대량 정제 방법 - Google Patents
식물유래 천연물질 대량 정제 장치 및 이를 이용한 식물유래 천연물질 대량 정제 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 식물유래 천연물질 대량 정제 장치 및 이를 이용한 식물유래 천연물질 대량 정제 방법에 관한 것으로서, 추출기, 필터 순환용 저장탱크, 무수주정 탱크, 레진 칼럼, 농축기, 고속역류크로마토그래피 및 고성능액체크로마트그래피를 통한 각각의 단위 공정들을 하나의 연속 공정으로 묶어 대상 식물로부터 목적 유효성분들을 좀더 빠르고 간편하게 분취해낼 수 있도록 함으로써 식물유래 천연물질들의 대량 생산이 가능하여 생산 원가를 획기적으로 줄이고 국내?외에서 가격 경쟁력을 확보할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.
Description
본 발명은 식물유래 천연물질의 대량 정제 장치 및 그 정제 방법에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 사포닌과 같은 식물유래 천연물질을 대량으로 정제할 수 있도록 하는 식물유래 천연물질의 대량 정제 장치 및 그 정제 방법에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 식물유래 유용 천연물질의 경우, 그 종류에 따라 추출 및 정제 방법이 달라지며, 특정 성분을 고순도 (99% 이상)로 대량 정제 시, 추출과 정제에 아주 많은 단계를 거쳐야만 가능하다.
일례로, 식물유래의 사포닌의 경우 에탄올이나 메탄올로 추출한 다음 불순물을 제거하고 여러 가지 유기용매를 사용하여야 분획을 얻을 수 있으며, 수용성의 경우 물로 추출 후 앞서 이야기한 다양한 유기용매를 이용하여 분획을 얻을 수 있다. 이때 사용되는 유기 용매로써는 메탄올, 염산, 에테르, 및 에틸아세테이트 등이 사용된다.
이처럼, 종래 알려진 식물유래 유용 천연물질 정제 방법들의 경우 정제 과정 및 장치의 구성이 매우 복잡해질 뿐만 아니라 산업화 수준의 특정 천연물질을 고순도로 다량 분취하기가 어려운 문제점을 갖는다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 사포닌과 같은 식물유래 천연물질을 대량으로 정제할 수 있도록 하는 식물유래 천연물질의 대량 정제 장치 및 그 정제 방법을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 식물유래 천연물질의 대량 정제 장치는, 대상 식물로부터 정제수를 이용해 유효성분을 추출하는 추출기; 상기 추출기로부터 필터를 통해 걸러져 이송된 유효성분 추출수를 담아 저장하는 순환용 저장탱크; 상기 순환용 저장탱크에 저장된 상기 유효성분 추출수를 반복 순환시켜 상기 유효성분 추출수에 포함된 유효성분들을 수납된 흡착수지들에 흡착시키는 레진 칼럼; 상기 레진 칼럼의 흡착수지들에 흡착된 유효성분들을 용해시켜, 흡착시키고 남은 잔여물들을 배출한 후 정제수로 세척된 상기 순환용 저장탱크 내에 순환 저장하도록 무수주정을 공급하는 무수주정 탱크; 상기 레진 칼럼으로부터 무수주정에 의해 용출되어 상기 순환용 저장탱크 내에 저장된 유효성분 용출액을 농축시켜 분리된 무수주정은 무수주정 탱크로 회수하고, 남은 유효성분 농축액을 정제수로 희석시킨 상태로 세척된 상기 순환용 저장 탱크로 보내도록 하는 농축기; 상기 순환용 저장 탱크에 저장된 유효성분 희석액에 포함된 유효성분들 중에서 목적 유효성분을 분취하는 유효성분분취기; 및 상기 유효성분분취기를 통해 분취된 상기 목적 유효성분을 동결 건조하는 동결 건조기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 유효성분분취기는 상기 순환용 저장 탱크로부터 이송된 상기 유효성분 희석액 중에 포함된 유효성분들을 기설정된 유효성분군을 선별하여 분획하는 고속역류크로마토그래피; 및 상기 고속역류크로마토그래피를 통해 분획된 상기 유효성분군 중에서 목적 유효성분을 분취하는 고효율액체크로마토그래피;를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 흡착수지는 앰버라이트 XAD 레진, 다우엑스 레진, 수페라이트 DAX 레진, 다이아이온HP-20 레진(Diaion HP-20 resin) 또는 이온교환수지로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 식물유래 천연물질 대량 정제 장치를 이용한 식물유래 천연물질 대량 정제 방법은, 상기 추출기에 대상 식물을 놓고 정제수를 이용해 추출하는 유효성분 추출단계; 상기 추출기에서 추출된 유효성분 추출수를 상기 순환용 저장 탱크로 이송시켜 저장하는 과정에서 유효성분 추출수에 포함된 부유물들을 상기 필터로 걸러주는 필터링 단계; 상기 순환용 저장 탱크에 이송 저장된 유효성분 추출수를 상기 레진 칼럼으로 반복 순환시켜 상기 유효성분 추출수에 포함된 유효성분들을 상기 레진 칼럼에 수납된 흡착수지들에 흡착시키는 유효성분 흡착단계; 상기 순환용 저장 탱크 내에 남겨진 잔여 추출수를 분리 배출한 후, 정제수를 이용해 상기 순환용 저장 탱크를 세척하는 1차 탱크 세척단계; 상기 무수주정 탱크로부터 공급된 무수주정을 이용해 상기 레진 칼럼의 흡착수지들에 흡착된 유효성분들을 용해시켜 1차 세척된 상기 순환용 저장 탱크로 반복 순환시켜 저장하는 유효성분 용출단계; 상기 순환용 저장 탱크에 저장된 유효성분 용출액을 상기 농축기로 이송시켜 무수주정을 분리해 상기 무수주정 탱크로 회수되도록 농축하는 농축단계; 상기 순환용 저장 탱크 내부에서 상기 무수주정이 포함된 잔류 유효성분 용출액을 정제수를 이용해 세척해 내는 2차 탱크 세척단계; 상기 농축기에서 상기 무수주정이 분리된 상기 유효성분 농축액을 정제수로 희석시켜 2차 세척된 상기 순환용 저장 탱크에 담아 저장하는 농축액 희석단계; 상기 유효성분분취기를 통해 상기 순환용 저장 탱크로부터 이송된 상기 유효성분 희석액에 포함된 유효성분들 중에서 목적 유효성분을 선별하여 분취하는 유효성분 분취단계; 및 상기 유효성분분취기를 통해 분취된 목적 유효성분을 동결 건조시키는 동결 건조단계;를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 유효성분 분취단계는 상기 고속역류크로마토그래피를 통해 상기 순환용 저장 탱크로부터 이송된 유효성분 희석액중에 포함된 유효성분들을 기설정된 유효성분군을 분획하는 1차 유효성분 분취단계; 및 상기 고효율액체크로마토그래피를 통해 상기 고속역류크로마토그래피를 통해 1차 분획된 상기 유효성분군 중에서 목적 유효성분을 분취하는 2차 유효성분 분취단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 추출단계에서는 상기 대상 식물의 크기에 따라 기설정된 크기로 절단된 절편 상태로 추출하도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 추출기를 통해 추출된 상기 유효성분 추출수를 상기 농축기로 순환 공급하여 농축된 상태로 상기 순환용 저장 탱크에 이송되도록 하는 세미 농축단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 목적 유효성분은 인삼 또는 홍삼을 대상 식물로 하여 얻어지는 진세노사이드(Ginsenoside)-Rb1, -Rb2, -Rc, -Rd, -Re, -20-glc-Rf, -Rg1, -Rg2, Rg3, -Rh1, 20(S)-Rh2, 20(S)-Rh2, -F1, F2 F3, -F6a, -F6bc, -M7cd, -hc, La, -F4(=h4)들 중에서 선택된 적어도 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
상기한 본 발명의 식물유래 천연물질 대량 정제 장치 및 이를 이용한 식물유래 천연물질 대량 정제 방법에 따르면, 추출기, 필터, 순환용 저장탱크, 무수주정 탱크, 레진 칼럼, 농축기, 고속역류크로마토그래피 및 고성능액체크로마트그래피를 통한 각각의 단위 공정들을 하나의 연속 공정으로 묶어 대상 식물로부터 목적 유효성분들을 좀더 빠르고 간편하게 분취해낼 수 있도록 함으로써 식물유래 천연물질들의 대량 생산이 가능하여 생산 원가를 획기적으로 줄이고 국내?외에서 가격 경쟁력을 확보할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 식물유래 천연물질의 대량 정제 장치의 개략도이다.
도 2는 도 1의 식물유래 천연물질의 대량 정제 장치를 이용한 식물유래 천연물질 대량 정제 과정을 도시한 순서도이다.
도 2는 도 1의 식물유래 천연물질의 대량 정제 장치를 이용한 식물유래 천연물질 대량 정제 과정을 도시한 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 식물유래 천연물질의 대량 정제 장치의 개략도이다.
도 1을 참조하여 설명하면, 본 실시예의 식물유래 천연물질의 대량 정제 장치는 추출기(10), 필터(20), 순환용 저장탱크(30), 레진 칼럼(40), 무수주정 탱크(50), 농축기(60), 유효성분분취기(70) 및 동결 건조기(80)를 포함하여 구성된다.
추출기(10)는 대상 식물로부터 정제수를 이용해 유효성분들을 추출해 내도록 구성된다.
필터(20)는 추출기(10)에서 추출된 유효성분 추출수를 공기압을 이용해 순환용 저장탱크(30)로 이송시키도록 추출기(10)와 순환용 저장탱크(30) 사이를 연결하는 제1 연결배관(11) 상에 설치되어, 상기 추출기(10)에서 추출된 유효성분 추출수를 상기 순환용 저장탱크(30)로 이송시켜 저장하는 과정에서 인삼 또는 홍삼으로부터 박리된 부유물들을 걸러 배출시키도록 한다.
레진 칼럼(40)은 상기 순환용 저장탱크(30)에 저장된 상기 유효성분 추출수를 반복 순환시켜 상기 유효성분 추출수에 포함된 유효성분들을 수납된 흡착수지들에 흡착시켜 분리하도록 한다.
여기서, 순환용 저장탱크(30)에 저장된 유효성분 추출수는 레진 칼럼(40)을 연결하는 제2 연결배관(31)및 제3 연결배관(35)을 통해 순환용 저장탱크(30)에 저장된 유효성분 추출수가 레진 칼럼(40)을 기설정된 횟수만큼 반복 순환하면서 유효성분 추출수에 포함된 유효성분들이 흡착수지들에 모두 흡착될 수 있도록 한다.
여기서, 흡착수지는 대상 식물의 목적 유효성분에 따라 앰버라이트 XAD 레진, 다우엑스 레진, 수페라이트 DAX 레진, 다이아이온HP-20 레진(Diaion HP-20 resin) 또는 이온교환수지로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
한편, 레진 칼럼(40)의 흡착수지들을 이용해 유효성분들을 흡착시키고 순환용 저장탱크(30) 내부에서 남겨지는 잔여 성분들은 순환용 저장탱크(30)에 구비된 드레인 배관을 통해 외부로 분리 배출시키도록 한다. 그리고 순환용 저장탱크(30) 후속 공정을 위해 정제수를 이용해 1차 세척한다.
무수주정 탱크(50)는 함수 알코올이 95% 이상인 에틸알코올로 이루어지는 무수 주정을 담아 저장하며, 레진 칼럼(40)을 연결하는 제4 연결배관(51)을 통해 공급된 레진 칼럼(40)으로 무수주정을 공급하여 레진 칼럼(40)의 흡착수지들에 흡착된 유효성분들을 용해시켜 1차 세척된 순환용 저장탱크(30) 내에 순환 저장하도록 한다.
여기서, 무수주정을 이용해 레진 칼럼(40) 내의 흡착수지들에 흡착된 유효성분들을 용해시킨 유효성분 용출액은 공기압을 이용해 순환 저장탱크를 연결하는 제5 연결배관(41)을 통해 순환용 저장탱크(30)로 이송 저장된 후, 다시 순환용 저장탱크(30)와 레진 칼럼(40)을 연결하는 제2 연결배관(31)및 제5 연결배관(41)을 통해 레진 칼럼(40)으로 기설정된 회수만큼 반복 순환하면서 레진 칼럼(40) 내의 흡착수지들에 흡착된 유효성분들을 모두 용출시키도록 한다.
한편, 순환용 저장탱크(30)에 저장된 유효성분 용출액은 농축기(60)를 연결하는 제6 연결배관(61)을 통해 농축기(60)로 이송되고, 순환용 저장탱크(30) 내부에 무수주정이 포함된 잔류 유효성분 용출액은 정제수를 이용해 2차 세척한다.
농축기(60)는 순환용 저장탱크(30)로부터 이송되어 저장된 유효성분 용출액을 농축시켜 유효성분 용출액으로부터 분리된 무수주정은 무수주정 탱크(50)를 연결하는 제7 연결배관(65)을 통해 무수주정 탱크(50)로 회수하고, 남은 유효성분 농축액을 정제수로 헹구어 희석시킨 상태로 순환용 저장탱크(30)를 연결하는 제8 연결배관(66)을 통해 2차 세척된 순환용 저장탱크(30)로 보낸다.
유효성분분취기(70)는 순환용 저장탱크(30)를 연결하는 제9 연결배관(76)을 통해 순환용 저장탱크(30)로부터 이송 공급되는 유효성분 희석액에 포함된 유효성분들 중에서 목적 유효성분을 분취해내도록 한다.
여기서, 상기한 유효성분분취기(70)는 고속역류크로마토그래피(71)(HSCCC; High Speed Counter Current chromatography) 및 고효율액상크로마토그래피(HPLC; High Performance Liquid Chromatography)를 포함하여 구성될 수 있다.
고속역류크로마토그래피(71)는 상기 순환용 저장탱크(30)로부터 이송된 상기 유효성분 희석액 중에 포함된 유효성분들을 기설정된 유효성분군을 선별하여 분획하고, 고효율액체크로마토그래피(75)는 상기 고속역류크로마토그래피(71)를 통해 분획된 상기 유효성분군 중에서 목적 유효성분을 선별하여 분취해내도록 한다
한편, 고효율액체크로마토그래피(75)는 목적 유효성분의 대량 정제가 가능하도록 연속적으로 재사용이 가능하게 구성되는 것이 바람직하다.
그리고, 동결 건조기(80)는 유효성분분취기(70)를 구성하는 고속역류크로마토그래피(71) 및 고효율액체크로마토그래피(75)와 함께 제9 연결배관(76) 상에 순차적으로 설치되어, 고속역류크로마토그래피(71) 및 고효율액체크로마토그래피(75)에 의해 분취된 목적 유효성분을 동결 건조시키도록 한다.
이처럼, 본 실시예의 식물유래 천연물질 대량 정제 장치(1)에 따르면, 추출기(10), 필터(20) 순환용 저장탱크(30), 무수주정 탱크(50), 레진 칼럼(40), 농축기(60), 고속역류크로마토그래피(71) 및 고성능액체크로마트그래피(75)들을 통한 각각의 단위 공정들을 하나의 연속 공정으로 묶어 대상 식물로부터 목적 유효성분들을 좀더 빠르고 간편하게 분취해낼 수 있도록 함으로써 식물유래 천연물질들의 대량 생산이 가능하여 생산 원가를 획기적으로 줄이고 국내?외에서 가격 경쟁력을 확보할 수 있는 효과를 가지게 된다.
이하, 상기한 식물유래 천연물질 대량 정제 장치(1)를 이용한 식물유래 천연물질 대량 정제 과정을 첨부한 도 2를 참조하여 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.
한편, 본 실시에서는 인삼 또는 홍삼을 대상 식물로 하여 인삼 또는 홍삼에 포함된 진세노사이드(Ginsenoside)-Rb1, -Rb2, -Rc, -Rd, -Re, -20-glc-Rf, -Rg1, -Rg2, Rg3, -Rh1, 20(S)-Rh2, 20(S)-Rh2, -F1, F2 F3, -F6a, -F6bc, -M7cd, -hc, La, -F4(=h4)들 중에서도 특히 항암 효과가 뛰어난 것으로 알려진 단일 사포닌 Rg3를 목적 유효성분으로 분취하여 대량 정제하는 과정을 예시한다.
그러나, 본 발명이 이에 반드시 한정되는 것은 아니며 단일 사포닌 Rg3 이외에도 인삼 또는 홍삼을 대상 식물로 하여 이들에 포함된 진세노사이드(Ginsenoside)-Rb1, -Rb2, -Rc, -Rd, -Re, -20-glc-Rf, -Rg1, -Rg2, -Rh1, 20(S)-Rh2, 20(S)-Rh2, -F1, F2 F3, -F6a, -F6bc, -M7cd, -hc, La, -F4(=h4)들 중에서 적어도 어느 하나를 목적 유효성분으로 선정하여 대량으로 정제할 수 있음은 당연하다.
또한, 대상 식물 역시 인삼 또는 홍삼을 포함하여 사포닌이 함유된 다양한 종류의 근채류뿐만 아니라, 대상 식물들을 정제해 내기 위한 식물유래 천연물질의 목적 유효성분 종류에 따라 좀더 다양한 종류의 식물들로 확대 적용할 수 있음은 당연하다.
도 2는 도 1의 식물유래 천연물질의 대량 정제 장치를 이용한 식물유래 천연물질 대량 정제 과정을 도시한 순서도이다.
도 2를 참조하여 설명하면, 상기한 식물유래 천연물질의 대량 정제 장치(1)를 이용해 대상 식물을 인삼 또는 홍삼으로 하여 이로부터 순도가 99% 이상인 단일 사포닌의 Rg3의 목적 유효성분을 분취하여 대량으로 정제해내는 과정은 추출단계(ST10), 필터링 단계(ST20), 유효성분 흡착단계(ST30), 1차 탱크 세척단계(ST35), 유효성분 용출단계(ST40), 농축단계(ST50), 2차 탱크 세척단계(ST55), 농축액 희석단계(ST60), 유효성분 분취단계(ST70)및 동결 건조단계(ST80)를 포함하여 이루어진다.
먼저, 추출단계(ST10)에서는 추출기(10) 내에 정제수와 함께 대상 식물인 인삼 또는 홍삼을 넣고 대략 70℃ 내지 85℃ 범위 내로 기설정된 기간 동안 가열하여, 인삼 또는 홍삼으로부터 유효성분인 사포닌을 추출하게 된다. 상기한 추출 과정을 3 내지 5회를 반복하여 대상 식물인 인삼 또는 홍삼으로부터 사포인 유효성분들이 모두 추출될 수 있도록 한다.
추출기(10)를 통해 유효성분들을 추출하기 위한 대상 식물들은 선행하는 세척 및 선별 과정을 거친 후, 크기에 따라 유효성분들의 추출이 좀더 용이하게 이루어질 수 있도록 기설정된 크기로 절단된 절편 상태로 상기한 추출과정을 거치게 된다.
한편, 상기 추출기(10)를 통해 추출된 상기 유효성분 추출수를 농축기(60)로 순환 공급하여 2 내지 3회의 세미 농축단계(ST15)를 더 거칠 수 있다.
본 실시예에서 상기한 추출 단계에서는 100% 정제수만을 사용하여 추출하는 것을 예시하나, 경우에 따라 주정을 사용하여 대상 식물로부터 유효성분을 추출할 수도 있다. 이때, 농축기(60)를 통해 상기한 세미 농축단계(15)를 거쳐 상기 유효성분 추출수에 포함된 주정을 분리해 내도록 함으로써 후속되는 유효성분 흡착단계(ST30)에서 레진 칼럼(40)을 통해 유효성분을 흡착 분리시 잔류 주정에 의해 유효성분 흡착 과정이 원활하게 이루어지지 못하게 되는 것을 방지할 수 있다.
필터링 단계(ST20)에서는 전술한 제1 연결배관(11)을 통해 추출기(10)에서 추출된 유효성분 추출수를 순환용 저장탱크(30)로 공기압을 이용해 이송시켜 저장하는 과정에서 인삼이나 홍삼으로부터 박리된 부유물들을 1㎛ 내지 10㎛ 범위의 체눈을 가지는 필터(20)를 이용해 걸러내 분리 배출할 수 있도록 한다.
유효성분 흡착단계(ST30)에서는 순환용 저장탱크(30)에 이송 저장된 유효성분 추출수를 공기압을 이용해 레진 칼럼(40)으로 대략 10회 정도를 반복 순환시켜 유효성분 추출수에 포함된 사포닌 유효성분들을 레진 칼럼(40)에 수납된 흡착수지들에 모두 흡착시켜 분리해 내도록 한다.
1차 탱크 세척 단계에서는 레진 칼럼(40)을 통해 사포닌 유효성분들을 흡착시키고 상기 순환용 저장탱크(30) 내에 남겨진 잔여 추출수는 드레인 배관(37)을 분리 배출시킨 후, 후속 공정을 위해 정제수를 이용해 상기 순환용 저장탱크(30) 내부를 세척하도록 한다.
유효성분 용출단계(ST40)에서는 상기 무수주정 탱크(50)로부터 공급된 무수주정을 이용해 상기 레진 칼럼(40)의 흡착수지들에 흡착된 유효성분들을 용해시켜 1차 세척된 상기 순환용 저장탱크(30)로 공기압을 이용해 반복 순환시켜 저장하도록 한다.
이처럼, 무수주정 탱크(50)로부터 공급된 무수주정을 레진 칼럼(40) 내부로 흘러 보내 순환시켜 줌으로써, 무수주정에 의해 레진 칼럼(40)의 흡착수지들에 흡착되었던 사포닌 유효성분들이 흡착수지와의 연결이 끊어지고 용해되어 순환용 저장탱크(30) 내에 모이게 되며, 순환용 저장탱크(30) 내에 있는 무수주정을 다시 레진 칼럼(40)에 대략 10회 정도 반복 순환시켜 사포닌 유효성분 용출 수율을 최대한 높일 수 있도록 한다.
농축단계(ST50)에서는, 상기 순환용 저장탱크(30)에 저장된 유효성분 용출액을 상기 농축기(60)로 이송시켜 저장한 후, 상기한 세미 농축단계(ST15)와 마찬가지로 대략 무수주정을 분리해 상기 무수주정 탱크(50)로 회수하도록 농축하는 70℃ 내지 85℃ 범위 내로 기설정된 기간 동안 가열하여 3 내지 5회 정도를 농축시켜줌으로써 유효성분 용출액 중에 포함된 무수주정을 분리해 내도록 한다. 한편, 농축단계(ST50)에서 분리된 무수주정은 다시 상기 무수주정 탱크(50)로 회수되도록 한다.
2차 탱크 세척단계(ST55)에서는 상기 순환용 저장탱크(30) 내부에서 상기 무수주정이 포함된 잔류 유효성분 용출액을 정제수를 이용해 세척해 내도록 한다.
농축액 희석단계(ST60)에서는 상기 농축기(60)에서 상기 무수주정이 분리된 유효성분 농축액을 정제수로 희석시켜 2차 세척된 상기 순환용 저장탱크(30)에 담아 저장하도록 한다.
한편, 순환용 저장탱크(30) 내에서 저장된 유효 성분 희석액 중에서 비수용성 유효성분들은 상기한 드레인 배관을 통해 따로 분리하여 회수하게 된다.
유효성분 분취단계(ST70)에서는 상기 유효성분분취기(70)를 통해 상기 순환용 저장탱크(30)로부터 이송된 상기 유효성분 희석액에 포함된 유효성분들 중에서 목적 유효성분을 선별하여 분취하도록 한다.
상기한 유효성분 분취단계(ST70)는 상기 고속역류크로마토그래피(71)를 이용한 1차 유효성분 분취단계(ST71)및 상기 고효율액체크로마토그래피(75)를 이용한 2차 유효성분 분취단계(ST75)로 이루어진다.
먼저, 1차 유효성분 분취단계(ST71)에서는 고속역류크로마토그래피(71)를 통해 사포닌 유효성분마다 가지는 분자량의 차이에 의해 이온 결합되는 결속력의 차이에 따라 발생하는 흐름속도 차이를 이용하여 순환용 저장탱크(30)로부터 이송된 유효성분 희석액 중에 포함된 유효성분들을 기설정된 유효성분군들 즉, 사포닌류과 비사포닌류로 1차 선별하여 분획하도록 한다.
그리고, 2차 유효성분 분취단계(ST75)에서는 고효율액체크로마토그래피(75)를 통해 고속역류크로마토그래피(71)에서 1차 분획된 순도 75%의 단일 사포닌 유효성분군 즉, 진세노사이드(Ginsenoside)-Rb1, -Rb2, -Rc, -Rd, -Re, -20-glc-Rf, -Rg1, -Rg2, -Rh1, 20(S)-Rh2, 20(S)-Rh2, -F1, F2 F3, -F6a, -F6bc, -M7cd, -hc, La, -F4(=h4) 중에서 디텍터(Detector) 또는 콜렉터(Collector)를 통해 목적 유효성분인 Rg3을 선별해 내는 2차 분취 과정을 통해 순도 99%의 목적 유효성분인 단일 사포닌 Rg3 성분만을 얻을 수 있도록 한다.
동결 건조단계(ST80)에서는 상기 유효성분분취기(70)를 통해 분취된 목적 유효성분을 동결 건조기(80)를 통해 동결 건조시켜, 동결 건조된 상태로 장기 저장 및 포장되어 판매가 이루어질 수 있도록 한다.
상기한 본 발명의 식물유래 천연물질 대량 정제 장치를 이용한 식물유래 천연물질 대량 정제 방법을 통해 식물 유래의 사포닌으로부터 건강식품이나 의약품 개발을 목적으로 순도가 높은 특정 사포닌을 값싸게 대량으로 생산할 수 있는 효과를 갖는다.
특히, 인삼 유래의 천연물질인 단일 사포닌 Rg3의 경우 중국에서 항암제로 허가를 받아 시판되고 있으며, 여러 나라에서 동시에 항암제 및 항암보조제 허가를 받기 위한 임상이 진행되는 점을 감안할 때 전세계적으로 급격히 증가되는 수요량에 적절히 대응할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10: 추출기 11: 제1 연결배관
20: 필터 30: 순환용 저장탱크
31: 제2 연결배관 35: 제3 연결배관
37: 드레인 배관 40: 레진 칼럼
41: 제5 연결배관 50: 무수주정 탱크
51: 제4 연결배관 60: 농축기
61: 제6 연결배관 65: 제7 연결배관
66: 제8 연결배관 70: 유효성분분취기
71: 고속역류크로마토그래피 75: 고효율액체크로마토그래피
76: 제9 연결배관 80: 동결 건조기
20: 필터 30: 순환용 저장탱크
31: 제2 연결배관 35: 제3 연결배관
37: 드레인 배관 40: 레진 칼럼
41: 제5 연결배관 50: 무수주정 탱크
51: 제4 연결배관 60: 농축기
61: 제6 연결배관 65: 제7 연결배관
66: 제8 연결배관 70: 유효성분분취기
71: 고속역류크로마토그래피 75: 고효율액체크로마토그래피
76: 제9 연결배관 80: 동결 건조기
Claims (8)
- 대상 식물로부터 정제수를 이용해 유효성분을 추출하는 추출기;
상기 추출기로부터 필터를 통해 걸러져 이송된 유효성분 추출수를 담아 저장하는 순환용 저장탱크;
상기 순환용 저장탱크에 저장된 상기 유효성분 추출수를 반복 순환시켜 상기 유효성분 추출수에 포함된 유효성분들을 수납된 흡착수지들에 흡착시키는 레진 칼럼;
상기 레진 칼럼의 흡착수지들에 흡착된 유효성분들을 용해시켜, 흡착시키고 남은 잔여물들을 배출한 후 정제수로 세척된 상기 순환용 저장탱크 내에 순환 저장하도록 무수주정을 공급하는 무수주정 탱크;
상기 레진 칼럼으로부터 무수주정에 의해 용출되어 상기 순환용 저장탱크 내에 저장된 유효성분 용출액을 농축시켜 분리된 무수주정은 무수주정 탱크로 회수하고, 남은 유효성분 농축액을 정제수로 희석시킨 상태로 세척된 상기 순환용 저장 탱크로 보내도록 하는 농축기;
상기 순환용 저장 탱크에 저장된 유효성분 희석액에 포함된 유효성분들 중에서 목적 유효성분을 분취하는 유효성분분취기; 및
상기 유효성분분취기를 통해 분취된 상기 목적 유효성분을 동결 건조하는 동결 건조기;를 포함하는 식물유래 천연물질 대량 정제 장치.
- 제1항에서,
상기 유효성분분취기는,
상기 순환용 저장 탱크로부터 이송된 상기 유효성분 희석액 중에 포함된 유효성분들을 기설정된 유효성분군을 선별하여 분획하는 고속역류크로마토그래피; 및
상기 고속역류크로마토그래피를 통해 분획된 상기 유효성분군 중에서 목적 유효성분을 분취하는 고효율액체크로마토그래피;를 포함하는 식물유래 천연물질 대량 정제 장치.
- 제1항에서,
상기 흡착수지는,
흡착수지는 앰버라이트 XAD 레진, 다우엑스 레진, 수페라이트 DAX 레진, 다이아이온HP-20 레진(Diaion HP-20 resin) 또는 이온교환수지로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지는 식물유래 천연물질 대량 정제 장치.
- 제2항의 식물유래 천연물질 대량 정제 장치를 이용한 식물유래 천연물질 대량 정제 방법에 있어서,
상기 추출기에 대상 식물을 놓고 정제수를 이용해 추출하는 유효성분 추출단계;
상기 추출기에서 추출된 유효성분 추출수를 상기 순환용 저장 탱크로 이송시켜 저장하는 과정에서 유효성분 추출수에 포함된 부유물들을 상기 필터로 걸러주는 필터링단계;
상기 순환용 저장 탱크에 이송 저장된 유효성분 추출수를 상기 레진 칼럼으로 반복 순환시켜 상기 유효성분 추출수에 포함된 유효성분들을 상기 레진 칼럼에 수납된 흡착수지들에 흡착시키는 유효성분 흡착단계;
상기 순환용 저장 탱크 내에 남겨진 잔여 추출수를 분리 배출한 후, 정제수를 이용해 상기 순환용 저장 탱크를 세척하는 1차 탱크 세척단계;
상기 무수주정 탱크로부터 공급된 무수주정을 이용해 상기 레진 칼럼의 흡착수지들에 흡착된 유효성분들을 용해시켜 1차 세척된 상기 순환용 저장 탱크로 반복 순환시켜 저장하는 유효성분 용출단계;
상기 순환용 저장 탱크에 저장된 유효성분 용출액을 상기 농축기로 이송시켜 무수주정을 분리해 상기 무수주정 탱크로 회수하도록 농축하는 농축단계;
상기 순환용 저장 탱크 내부에서 상기 무수주정이 포함된 잔류 유효성분 용출액을 정제수를 이용해 세척해 내는 2차 탱크 세척단계;
상기 농축기에서 상기 무수주정이 분리된 상기 유효성분 농축액을 정제수로 희석시켜 2차 세척된 상기 순환용 저장 탱크에 담아 저장하는 농축액 희석단계;
상기 유효성분분취기를 통해 상기 순환용 저장 탱크로부터 이송된 상기 유효성분 희석액에 포함된 유효성분들 중에서 목적 유효성분을 선별하여 분취하는 유효성분 분취단계; 및
상기 유효성분분취기를 통해 분취된 목적 유효성분을 동결 건조시키는 동결 건조단계;를 포함하는 식물유래 천연물질 대량 정제 방법.
- 제4항에서,
상기 유효성분 분취단계는,
상기 고속역류크로마토그래피를 통해 상기 순환용 저장 탱크로부터 이송된 유효성분 희석액중에 포함된 유효성분들을 기설정된 유효성분군을 분획하는 1차 유효성분 분취단계; 및
상기 고효율액체크로마토그래피를 통해 상기 고속역류크로마토그래피를 통해 1차 분획된 상기 유효성분군 중에서 목적 유효성분을 분취하는 2차 유효성분 분취단계;를 포함하는 식물유래 천연물질 대량 정제 방법.
- 제4항에서,
상기 추출단계에서는,
상기 대상 식물의 크기에 따라 기설정된 크기로 절단된 절편 상태로 추출하는 식물유래 천연물질 대량 정제 방법.
- 제4항에서,
상기 추출기를 통해 추출된 상기 유효성분 추출수를 상기 농축기로 순환 공급하여 농축된 상태로 상기 순환용 저장 탱크에 이송되도록 하는 세미 농축단계;를 더 포함하는 식물유래 천연물질 대량 정제 방법.
- 제4항에서,
상기 목적 유효성분은,
인삼 또는 홍삼을 대상 식물로 하여 얻어지는 진세노사이드(Ginsenoside)-Rb1, -Rb2, -Rc, -Rd, -Re, -20-glc-Rf, -Rg1, -Rg2, Rg3, -Rh1, 20(S)-Rh2, 20(S)-Rh2, -F1, F2 F3, -F6a, -F6bc, -M7cd, -hc, La, -F4(=h4)들 중에서 선택된 적어도 하나 이상으로 이루어지는 식물유래 천연물질 대량 정제 방법.
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2014
- 2014-12-26 KR KR1020140190896A patent/KR101773581B1/ko active IP Right Grant
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