KR20190141433A - Ginsenosides and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

Ginsenoside and a manufacturing method thereof are provided. The manufacturing method of ginsenoside includes a step of inducing a hydrothermal reaction of a ginsenoside-containing material, wherein carbon dioxide may be provided to the hydrothermal reaction. The ginsenoside may be manufactured by the method. It is also possible to manufacture ginsenoside in high yields with a short reaction time.

Description

진세노사이드 및 그 제조 방법{GINSENOSIDES AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}Ginsenosides and its manufacturing method {GINSENOSIDES AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 진세노사이드 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to ginsenosides and a method of making the same.

인삼은 면역 시스템 조절과 같은 생체 활성 때문에 약용 식물로 널리 사용되고 있다. 상기 생체 활성은 진세노사이드라 불리는 화합물군에 의한 것으로 상기 진세노사이드는 생체 활성이 보다 높은 변환 진세노사이드로 전환될 수 있다. 상기 변환 진세노사이드의 수율을 높이기 위해 여러 방법들이 개발되었고, 가장 전형적인 것이 증숙 공정이다.Ginseng is widely used as a medicinal plant because of its biological activity such as immune system regulation. The bioactivity is caused by a group of compounds called ginsenosides, and the ginsenosides can be converted into converted ginsenosides having higher bioactivity. Several methods have been developed to increase the yield of the converted ginsenosides, the most typical of which is the steaming process.

상기 증숙 공정에 의해 상기 변환 진세노사이드 수율 및 그에 따른 항암 효과가 향상됨에도 불구하고, 상기 공정은 불균일 조건에서 작동되어 반응 시간이 길고 수율이 제한되는 등의 단점을 가진다.Although the conversion ginsenoside yield and thus anticancer effect are improved by the steaming process, the process is operated under heterogeneous conditions, so that the reaction time is long and the yield is limited.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 생산성이 높은 진세노사이드의 제조 방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a method for producing high productivity ginsenosides.

본 발명은 상기 진세노사이드 제조 방법에 의해 생체 활성 효과가 높은 진세노사이드를 제공한다.The present invention provides a ginsenoside having a high bioactivity effect by the ginsenoside production method.

본 발명의 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 명확해 질 것이다.Other objects of the present invention will become apparent from the following detailed description and the accompanying drawings.

본 발명의 실시예들에 따른 진세노사이드 제조 방법은 진세노사이드 함유 물질을 수열 반응시키는 단계를 포함하고, 상기 수열 반응에 이산화탄소가 제공될 수 있다.Ginsenoside manufacturing method according to embodiments of the present invention includes the step of hydrothermally reacting the ginsenoside containing material, carbon dioxide may be provided to the hydrothermal reaction.

상기 이산화탄소로부터 생성된 탄산이 상기 수열 반응의 촉매로 작용할 수 있다.Carbonic acid produced from the carbon dioxide may act as a catalyst of the hydrothermal reaction.

상기 수열 반응은 아임계수 또는 초임계수를 이용하여 수행될 수 있다.The hydrothermal reaction may be performed using subcritical water or supercritical water.

상기 진세노사이드 함유 물질은 인삼으로부터 추출된 인삼 추출물을 포함할 수 있다.The ginsenoside-containing material may include ginseng extract extracted from ginseng.

상기 수열 반응 전에 상기 인삼 추출물을 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다.It may further comprise the step of preparing the ginseng extract before the hydrothermal reaction.

상기 인삼 추출물 제조 단계는 상기 인삼을 건조시키는 단계, 상기 건조된 인삼을 가루로 분쇄시키는 단계, 및 상기 가루에서 상기 인삼 추출물을 추출하는 단계를 포함할 수 있다.The ginseng extract manufacturing step may include the step of drying the ginseng, grinding the dried ginseng into a powder, and extracting the ginseng extract from the powder.

상기 인삼 추출물은 휘발성 용매를 사용하여 추출될 수 있다.The ginseng extract may be extracted using a volatile solvent.

본 발명의 실시예들에 따른 진세노사이드는 상기 제조 방법에 따라 제조될 수 있다.Ginsenosides according to embodiments of the present invention may be prepared according to the above production method.

상기 진세노사이드는 순수(intact) 진세노사이드가 탈당화 또는 탈수화 중 하나 이상의 과정을 통해 변환된 진세노사이드를 포함할 수 있다.The ginsenoside may include ginsenosides in which intact ginsenosides are converted through at least one of deglycosylation or dehydration.

상기 변환 진세노사이드는 (S)-Rg3, (R)-Rg3, Rk1, 및 Rg5 중 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.The converted ginsenosides may comprise one or more of (S) -Rg3, (R) -Rg3, Rk1, and Rg5.

본 발명의 실시예들에 따르면 짧은 반응 시간에 높은 수율로 진세노사이드를 제조할 수 있다. 상기 제조 방법에 따라 항암 효과가 큰 진세노사이드를 제조할 수 있다. 또, 수열 반응에 이산화탄소를 도입함으로써 이산화탄소를 도입하지 않은 경우보다, 탈당 및 탈수화된 변환 진세노사이드(Rk1, Rg5)의 분해 반응의 속도 상수는 작게 줄이면서 이들의 생성 속도 상수는 높일 수 있다. 이에 의해, 변환 사포닌의 수율이 더욱 높아질 수 있다. 진세노사이드 제조 방법에서 진세노사이드 함유 물질은 인삼 추출물뿐만 아니라 인삼 파우더 등 다양한 형태의 물질이 사용될 수 있다. 또, 진세노사이드의 생산성이 향상될 수 있다.According to embodiments of the present invention, ginsenosides can be prepared in high yield in a short reaction time. Ginsenosides having a large anticancer effect can be prepared according to the above production method. In addition, by introducing carbon dioxide into the hydrothermal reaction, the rate constants of the decomposition reaction of desugar and dehydrated converted ginsenosides (Rk1, Rg5) can be reduced while increasing their production rate constants. . As a result, the yield of converted saponins can be further increased. In the ginsenoside manufacturing method, ginsenoside-containing materials may be used in various forms such as ginseng extract as well as ginseng powder. In addition, the productivity of ginsenosides can be improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인삼 추출물 제조 단계 및 수열 반응 단계와 기존의 증숙 공정의 개략도이다.
도 2는 진세노사이드의 구조를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소의 용해도를 온도에 따라 계산한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공정별 샘플의 크로마토그램을 나타낸다.
도 5는 도 4의 실시예에 따른 공정별 샘플의 수율을 비교한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 변환 진세노사이드의 온도에 따른 수율을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공정별 진세노사이드의 수율을 나타낸다.
도 8은 도 7의 실시예에 따른 이산화탄소가 첨가된 수열 공정 및 증숙 공정의 특성을 비교한 것이다.
도 9는 수열 공정 및 이산화탄소가 첨가된 수열 공정에서 순수 진세노사이드의 분해를 보여주는 아레니우스 도표이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 공정별 항증식성 효과를 나타낸다.
1 is a schematic diagram of the ginseng extract preparation step and hydrothermal reaction step and the conventional steaming process according to an embodiment of the present invention.
2 shows the structure of ginsenosides.
3 is a calculation of the solubility of carbon dioxide according to an embodiment of the present invention according to the temperature.
Figure 4 shows a chromatogram of the sample for each process according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 compares yields of samples according to processes according to the example of FIG. 4. FIG.
Figure 6 shows the yield according to the temperature of the converted ginsenosides according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 shows the yield of ginsenosides by process according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 compares the characteristics of a hydrothermal process and a steaming process to which carbon dioxide is added according to the embodiment of FIG. 7.
FIG. 9 is an Arenius plot showing the decomposition of pure ginsenosides in the hydrothermal process and hydrothermal process with the addition of carbon dioxide.
10 shows the antiproliferative effect of each process according to an embodiment of the present invention.

이하, 실시예들을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 본 발명의 목적, 특징, 장점은 이하의 실시예들을 통해 쉽게 이해될 것이다. 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 따라서, 이하의 실시예들에 의하여 본 발명이 제한되어서는 안 된다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples. The objects, features and advantages of the present invention will be readily understood through the following examples. The invention is not limited to the embodiments described herein, but may be embodied in other forms. The embodiments introduced herein are provided so that the disclosure may be made thorough and complete, and the spirit of the present invention may be sufficiently delivered to those skilled in the art. Therefore, the present invention should not be limited by the following examples.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 요소들(elements)을 기술하기 위해서 사용되었지만, 상기 요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이러한 용어들은 단지 상기 요소들을 서로 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. Although terms such as first and second are used herein to describe various elements, the elements should not be limited by such terms. These terms are only used to distinguish the elements from one another.

본 명세서에서 사용된 용어인 "인삼"은 좁은 의미의 인삼뿐만 아니라 홍삼, 수삼 등을 포함할 수 있으며, 본 발명은 인삼뿐만 아니라 진세노사이드를 포함하는 식물이나 농작물 등에도 적용될 수 있으며, 본원발명이 인삼에 한정되어서는 안된다.As used herein, the term "ginseng" may include not only ginseng in a narrow sense, but also red ginseng, ginseng, etc. The present invention may be applied to plants or crops including ginsenosides as well as ginseng, and the present invention. It should not be limited to this ginseng.

본 발명의 실시예들에 따른 진세노사이드 제조 방법은 진세노사이드 함유 물질을 수열 반응시키는 단계를 포함할 수 있고 상기 수열 반응에 이산화탄소가 제공될 수 있다. Ginsenoside manufacturing method according to embodiments of the present invention may include the step of hydrothermally reacting the ginsenoside containing material and carbon dioxide may be provided to the hydrothermal reaction.

상기 수열 반응은 고온의 물, 특히 고온, 고압의 물 존재하에서 이루어지는 반응으로, 상기 고온의 물은 높은 이온 형성 상수 및 낮은 유전 상수 때문에 가수 분해에 좋은 반응 매개체가 될 수 있다. 상기 수열 반응에 제공된 이산화탄소는 물에 녹아 탄산을 생성할 수 있다. 상기 이산화탄소의 용해도는 압력에 따라 증가할 수 있고, 그로 인해 생성된 높은 농도의 탄산은 촉매로 작용할 수 있다. 상기 이산화탄소가 제공된 수열 반응에서 상기 탄산은 염산 및 황산과 같은 다른 유기산에 비해 친환경적인 촉매이고, 상기 탄산은 감압에 의해 점차적으로 제거될 수 있기 때문에, 추가적으로 알칼리로 중화하는 과정이 필요하지 않다는 장점이 있다.The hydrothermal reaction is a reaction in the presence of hot water, especially high temperature and high pressure water, the hot water may be a good reaction medium for hydrolysis due to the high ion formation constant and low dielectric constant. Carbon dioxide provided in the hydrothermal reaction may be dissolved in water to produce carbonic acid. The solubility of the carbon dioxide can increase with pressure, and the resulting high concentration of carbonic acid can act as a catalyst. In the hydrothermal reaction provided with carbon dioxide, the carbonic acid is an environmentally friendly catalyst compared to other organic acids such as hydrochloric acid and sulfuric acid, and since the carbonic acid can be gradually removed by reduced pressure, there is no need to further neutralize with alkali. have.

상기 수열 반응은 아임계수 또는 초임계수를 이용하여 수행될 수 있다. 상기 수열 반응에 이용되는 물의 임계 온도는 374℃, 임계 압력은 22.1MPa로, 상기 아임계수는 상기 임계 온도 이상 및 상기 임계 압력 이하의 고온 중압 증기(제1 아임계수) 또는 상기 임계 온도 이하 및 포화 수증기압 이상의 중온 중압 액체(제2 아임계수)를 포함할 수 있다. 상기 초임계수는 상기 임계 온도 이상 및 상기 임계 압력 이상의 고온 고압의 짙은 수증기로 나타날 수 있다. The hydrothermal reaction may be performed using subcritical water or supercritical water. The critical temperature of the water used for the hydrothermal reaction is 374 ° C., the critical pressure is 22.1 MPa, and the subcritical water is a high temperature medium pressure steam (first subcritical water) above the critical temperature and below the critical pressure or below the critical temperature and saturated It may comprise a medium temperature medium pressure liquid (second subcritical water) of at least the water vapor pressure. The supercritical water may appear as a high temperature and high pressure deep steam above the critical temperature and above the critical pressure.

400 내지 650℃, 10 내지 30MPa의 상기 초임계수 및 상기 제1 아임계수는 액체와 기체의 두 성격을 모두 포함할 수 있다. 예를 들어, 밀도는 실내 온도의 액체 상태의 물(1g/cm3)의 0.03~0.4배 정도로, 100℃, 0.1MPa의 수증기에 비해 수십~ 수백배 크다. 점성율은 기체 수준으로 낮으며, 자기 확산 계수는 액체와 기체 중간 정도이다. 즉, 상기 초임계수와 상기 제1 아임계수는 기체 분자와 같은 정도의 큰 운동 에너지를 가지고 액체의 1/10 정도의 밀도를 가진 활성이 큰 유체이다.The supercritical water and the first subcritical water of 400 to 650 ° C. and 10 to 30 MPa may include both liquid and gaseous properties. For example, the density is about 0.03 to 0.4 times that of liquid water (1 g / cm 3 ) at room temperature, and is several tens to several hundred times larger than water vapor at 100 ° C. and 0.1 MPa. Viscosity is low at the gas level, and the self diffusion coefficient is between liquid and gas. That is, the supercritical water and the first subcritical water are highly active fluids having the same kinetic energy as gas molecules and having a density of about 1/10 of the liquid.

100 내지 350℃, 0.1 내지 25MPa의 상기 제2 아임계수는 고온 고압의 액체로 큰 가수 분해 능력을 가질 수 있다. 상기 초임계수 및 상기 아임계수는 온도 및 압력을 제어함으로써 밀도와 용해도 등의 거시적인 물성에서 유체 분자의 용매화 구조 등 미시적인 물성 구조까지 제어할 수 있다.The second subcritical water at 100 to 350 ° C. and 0.1 to 25 MPa may have a large hydrolysis capacity as a liquid at high temperature and high pressure. The supercritical water and the subcritical water can control microscopic physical properties such as solvation structures of fluid molecules from macroscopic properties such as density and solubility by controlling temperature and pressure.

상기 진세노사이드 함유 물질은 인삼으로부터 추출된 인삼 추출물을 포함할 수 있다. 상기 인삼은 상기 진세노사이드를 함유하는 대표적인 물질로, 수삼, 건삼, 홍삼 등을 포함할 수 있다. 상기 수삼은 4 내지 6년 재배한 인삼으로 가공되지 않은 자연 그대로의 인삼이고, 상기 건삼은 상기 수삼을 건조한 것이며, 상기 홍삼은 상기 수삼을 증기에 쪄서 건조시킨 담황갈색 또는 담적갈색의 인삼이다. The ginsenoside-containing material may include ginseng extract extracted from ginseng. The ginseng is a representative material containing the ginsenoside, may include ginseng, dried ginseng, red ginseng. The ginseng is natural ginseng unprocessed with ginseng grown for 4 to 6 years, the dry ginseng is dried ginseng, and the red ginseng is light yellow brown or light red brown ginseng dried by steaming the ginseng in steam.

상기 진세노사이드 제조 방법은 상기 수열 반응 전에 상기 인삼 추출물을 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다.The ginsenoside manufacturing method may further include preparing the ginseng extract before the hydrothermal reaction.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인삼 추출물 제조 단계 및 수열 반응 단계와 기존의 증숙 공정의 개략도이다.1 is a schematic diagram of the ginseng extract preparation step and hydrothermal reaction step and the conventional steaming process according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 상기 인삼 추출물 제조 단계는 상기 인삼을 건조시키는 단계, 상기 건조된 인삼을 가루로 분쇄시키는 단계, 및 상기 가루에서 상기 인삼 추출물을 추출하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 추출물 제조 단계는 오른쪽의 기존의 증숙 공정과 달리, 상기 인삼을 증기를 이용하여 찌는 단계(steaming process)없이 수행될 수 있다.Referring to Figure 1, the ginseng extract manufacturing step may include the step of drying the ginseng, grinding the dried ginseng into a powder, and extracting the ginseng extract from the powder. In addition, the extract preparation step may be performed without steaming the ginseng using steam, unlike the existing steaming process on the right.

상기 인삼의 건조 단계는 40℃ 내지 60℃, 상세하게는 50℃에서 건조를 수행할 수 있다. 상기 건조된 인삼은 분쇄 단계에서 분쇄되어 30 내지 50, 상세하게는 40 메쉬(mesh) 체를 통해 걸러질 수 있다. 상기 인삼 추출물은 상기 분쇄된 가루로부터 휘발성 용매, 예를 들어 에탄올 등을 사용하여 추출될 수 있다. 상기 추출을 위해 상기 휘발성 용매를 사용하여 고체 속의 비휘발성 성분을 추출하는 속슬렛법 등이 사용될 수 있다. 상기 추출물은 회전증발기로 초기 부피의 2/3 이상이 증발되어 에탄올과 같은 휘발성 용매가 제거된 후에 물로 희석되어 수용액 상태가 될 수 있고, 상기 상태로 상기 수열 반응 단계가 수행될 수 있다. The drying step of the ginseng may be carried out at 40 ℃ to 60 ℃, specifically, 50 ℃. The dried ginseng may be ground in a milling step and filtered through 30 to 50, specifically 40 mesh sieves. The ginseng extract may be extracted from the ground powder using a volatile solvent, for example, ethanol. For the extraction, a soxhlet method for extracting a nonvolatile component in a solid using the volatile solvent may be used. The extract may be diluted with water after the evaporation of more than two-thirds of the initial volume of the rotary evaporator to remove a volatile solvent such as ethanol, and the hydrothermal reaction step may be performed.

본 발명의 실시예들에 따른 진세노사이드는 상기 진세노사이드의 제조 방법에 따라 제조될 수 있다. 상기 진세노사이드는 면역 시스템 조절 및 항암 효과와 같은 생체 활성을 가지는 것으로 밝혀진 약용 작물인 인삼에서 발견되는 주요 화합물이다. Ginsenosides according to embodiments of the present invention may be prepared according to the method for preparing ginsenosides. The ginsenoside is a major compound found in ginseng, a medicinal crop that has been found to have bioactivity such as immune system regulation and anticancer effects.

도 2는 진세노사이드의 구조를 나타낸다. 2 shows the structure of ginsenosides.

도 2를 참조하면, 상기 진세노사이드는 순수(intact) 진세노사이드 및 변환된 진세노사이드를 포함할 수 있다. Rb1, Rc, Rb2, 및 Rd와 같은 상기 순수 진세노사이드는 가공되지 않은 인삼에 존재할 수 있고, 당 부분이 부착된 형태에 의해 구별될 수 있다. 상기 순수 진세노사이드는 탈당화(deglycosylation) 및/또는 탈수화(dehydration)를 통해 (S)-Rg3, (R)-Rg3, Rk1, 및 Rg5의 변환 진세노사이드로 전환될 수 있다. Referring to FIG. 2, the ginsenosides may include intact ginsenosides and converted ginsenosides. The pure ginsenosides such as Rb1, Rc, Rb2, and Rd can be present in raw ginseng and can be distinguished by the form to which the sugar moiety is attached. The pure ginsenosides can be converted to converted ginsenosides of (S) -Rg3, (R) -Rg3, Rk1, and Rg5 through deglycosylation and / or dehydration.

상기 (S)-Rg3는 상기 순수 진세노사이드와 비교하여 인간 위암 세포의 성장을 상당히 저하시키고, 상기 (R)-Rg3는 종양에서 새로운 혈관 형성을 예방하는 높은 혈관형성억제(항혈관형성) 효과를 가진다. 게다가, 상기 Rk1은 텔로머라제 활성의 저하 및 세포 사멸의 도입을 통해 인간 간세포 암종(HepG2) 세포에 대해 항종양 활성을 보여주고, 상기 Rg5는 유방암 세포의 사멸을 효과적으로 유도할 수 있다. 상기 진세노사이드 제조방법에 의해 상기와 같은 생체 활성 효과가 높은 변환 진세노사이드가 제조될 수 있다.The (S) -Rg3 significantly lowers the growth of human gastric cancer cells compared to the pure ginsenoside, and the (R) -Rg3 has a high angiogenesis inhibitory (antiangiogenic) effect that prevents new blood vessel formation in tumors. Has In addition, Rk1 shows antitumor activity against human hepatocellular carcinoma (HepG2) cells through a decrease in telomerase activity and introduction of cell death, and Rg5 can effectively induce the death of breast cancer cells. By using the ginsenoside manufacturing method, a conversion ginsenoside having a high bioactivity effect can be prepared.

[실시예]EXAMPLE

[작물 재료 제조]Crop Material Manufacturing

경동 시장(한국, 서울)에서 구입한 4년생 인삼을 씻어, 조각으로 잘게 잘랐다. 상기 인삼 조각은 50℃ 오븐에서 3일 동안 건조되었다. 상기 건조된 인삼을 갈아서, 40 메쉬 체를 통해 걸렀다. 이렇게 만들어진 인삼 가루는 영하 4℃에 저장되었다. 10g의 인삼 가루로부터 화합물을 추출하기 위해, 50% 에탄올(삼전, 한국) 300mL를 이용하여 8시간 동안 속슬렛(Soxhlet) 추출이 수행되었다. 추출물은 상기 에탄올을 제거하기 위해 회전 증발기를 이용하여 상기 추출물 초기 부피의 30%보다 적게 농축되었다. 상기 추출물은 고체 함량 4%의 최종 농도가 될 때까지 물로 희석되었고, 후속 공정 단계에서 반응물로 사용되었다.Four-year-old ginseng purchased at Gyeongdong Market (Seoul, Korea) was washed and chopped into pieces. The ginseng flakes were dried for 3 days in a 50 ℃ oven. The dried ginseng was ground and filtered through a 40 mesh sieve. The ginseng powder thus produced was stored at minus 4 ° C. In order to extract the compound from 10 g of ginseng powder, Soxhlet extraction was performed for 8 hours using 300 mL of 50% ethanol (Samjeon, Korea). The extract was concentrated to less than 30% of the initial volume of the extract using a rotary evaporator to remove the ethanol. The extract was diluted with water until a final concentration of 4% solids content was used as reactant in subsequent process steps.

[ 이산화탄소가 첨가된 수열 반응(CO[Hydrothermal reaction with added carbon dioxide (CO 22 -assisted hydrothermal reaction)]-assisted hydrothermal reaction]]

인삼 추출물의 이산화탄소가 첨가된 수열 반응은 SUS 라인, 밸브 및 압력 게이지가 갖춰진 배치 반응기를 이용하여 오일 베스에서 수행되었다. 상기 인삼 추출물이 상기 반응기에 첨가된 후, 액화된 이산화탄소가 상기 SUS 라인을 통해 상기 반응기로 주입되었다. 반응은 각각 100℃, 120℃, 및 140℃에서 0.5시간 내지 48시간, 15분 내지 6시간 및 8분 내지 90분 동안 수행되었다. 반응 압력은 모든 반응에 대해 20MPa이었다. The hydrothermal reaction with added carbon dioxide of ginseng extract was carried out in an oil bath using a batch reactor equipped with a SUS line, a valve and a pressure gauge. After the ginseng extract was added to the reactor, liquefied carbon dioxide was injected into the reactor through the SUS line. The reaction was carried out at 100 ° C., 120 ° C., and 140 ° C. for 0.5 hours to 48 hours, 15 minutes to 6 hours and 8 minutes to 90 minutes, respectively. The reaction pressure was 20 MPa for all reactions.

이산화탄소 첨가의 효과를 조사하기 위해, 질소가 첨가된 수열 반응(N2-assisted hydrothermal reaction)이 수행되었다. 상기 질소가 첨가된 수열 반응에서, 가스를 반응기 내로 주입하기 위해 고압가스 조절기(ChiyodaSeiki Co., LTD., Kobe, Japan)가 이용되었다. 상기 이산화탄소가 첨가된 수열 반응 및 상기 질소가 첨가된 수열 반응 모두 100℃, 10MPa에서 1시간 동안 수행되었다.To investigate the effect of carbon dioxide addition, a nitrogen-added hydrothermal reaction (N 2 -assisted hydrothermal reaction) was performed. In the nitrogen-containing hydrothermal reaction, a high pressure gas regulator (Chiyoda Seiki Co., LTD., Kobe, Japan) was used to inject gas into the reactor. The hydrothermal reaction to which the carbon dioxide was added and the hydrothermal reaction to which the nitrogen was added were performed at 100 ° C. and 10 MPa for 1 hour.

[대조군(Control group) 제조][Control group manufacture]

순수 진세노사이드(intact ginsenoside) 전환을 위한 방법으로 조금 수정된 증숙(Steaming) 공정이 홍삼 및 선삼의 제조 방법으로 수행되었다. 갓 잘려진 인삼이 50℃ 오븐에서 3일 동안 건조되었다. 상기 건조된 인삼은 각각 홍삼 및 선삼으로 만들어지기 위해 각 샘플이 100℃ 및 120℃에서 증숙되었고, 그 후 두 샘플 모두 다시 50℃ 오븐에서 3일 동안 건조되었다. 건조 후, 만들어진 홍삼 및 선삼은 갈아서 40 메쉬 체를 통해 걸러졌다. 이렇게 만들어진 가루는 앞서 설명한대로 추출, 농축 및 희석되었다.As a method for pure ginsenoside conversion, a slightly modified steaming process was performed by the method of preparing red ginseng and ginseng. Freshly cut ginseng was dried in a 50 ° C. oven for 3 days. The dried ginseng was steamed at 100 ° C. and 120 ° C. to be made of red ginseng and ginseng, respectively, and then both samples were again dried in a 50 ° C. oven for 3 days. After drying, the resulting red and ginseng were ground and filtered through a 40 mesh sieve. The powder thus produced was extracted, concentrated and diluted as described previously.

[고성능액체크로마토그래피(HPLC) 분석방법][High Performance Liquid Chromatography (HPLC) Analysis Method]

정량분석을 위해, 표준 진세노사이드 Rg1, Re, Rf, Rb1, Rc, Rb2, Rd, 및 (S)-Rg3가 크로마덱스(ChromaDex, Irvine, CA, USA)로부터 얻어졌다. Rk1 및 Rg5는 엠보 기관(Ambo, 대전, 한국)에서 구매되었고, (R)-Rg3는 시그마-알드리치(St. Louis, MO, USA)에서 구매되었다. 각 진세노사이드의 수율을 계산하기 위해, 에이질런트 컬럼(Agilent Zorbax SB-Aq column, 150×4.6mm, 50μm; Santa Clara, CA, USA)을 이용하여 고성능액체크로마토그래피(HPLC) 분석이 수행되었다. 상기 고성능액체크로마토그래피용 수(J.T. Baker, Center Valley, PA, USA) 및 상기 고성능액체크로마토그래피용 아세토나이트릴(acetonitrile, 삼전, 서울, 한국)이 용리제로 사용되었다. 화합물은 25℃에서 다음의 프로토콜에 따라 상기 물(A) 및 상기 아세토나이트릴(B)의 선형 구배를 이용하여 분리되었다 : 0 내지 6분(18 내지 23% B), 6 내지 48.5분(23 내지 40% B), 48.5 내지 58분(40% B), 58 내지 60분(40 내지 100% B), 60 내지 70분(100% B), 70 내지 71분(100 내지 18% B), 71 내지 75분(18% B), 및 추가된 5분(18% B). 유속은 1.0 mL/min이고 주입 용량은 20μL 였다. 상기 화합물은 203nm에서 검출되었다. 샘플은 상기 고성능액체크로마토그래피 분석 수행 전, 0.2μm 시린지 필터(syringe filters, Advantec, Tokyo, Japan)를 통해 여과되었다. 상기 진세노사이드 수율은 다음 방정식(1)에 의해 계산되었다.For quantitative analysis, standard ginsenosides Rg1, Re, Rf, Rb1, Rc, Rb2, Rd, and (S) -Rg3 were obtained from Chromadex (ChromaDex, Irvine, CA, USA). Rk1 and Rg5 were purchased from an embo engine (Ambo, Daejeon, Korea), and (R) -Rg3 was purchased from Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA). To calculate yield of each ginsenoside, high performance liquid chromatography (HPLC) analysis was performed using an Agilent Zorbax SB-Aq column, 150 × 4.6 mm, 50 μm; Santa Clara, CA, USA. It became. Water for the high performance liquid chromatography (J.T. Baker, Center Valley, PA, USA) and acetonitrile for the high performance liquid chromatography (acetonitrile, Samjeon, Seoul, Korea) were used as the eluent. Compounds were separated at 25 ° C. using a linear gradient of water (A) and acetonitrile (B) according to the following protocol: 0-6 minutes (18-23% B), 6-48.5 minutes (23 To 40% B), 48.5 to 58 minutes (40% B), 58 to 60 minutes (40 to 100% B), 60 to 70 minutes (100% B), 70 to 71 minutes (100 to 18% B), 71 to 75 minutes (18% B), and 5 minutes (18% B) added. The flow rate was 1.0 mL / min and the injection volume was 20 μL. The compound was detected at 203 nm. Samples were filtered through 0.2 μm syringe filters (Advantec, Tokyo, Japan) before performing the high performance liquid chromatography analysis. The ginsenoside yield was calculated by the following equation (1).

수율 = 진세노사이드 중량(mg)/인삼 건조 중량(g) (1)Yield = ginsenoside weight (mg) / ginseng dry weight (g) (One)

[세포 배양][Cell Culture]

인간 골수 유래 중간엽 줄기 세포(Human bone marrow-derived mesenchymal stem cells, MSCs)는 론자(Lonza, Allendale, NJ, USA)에서 구입되었다. 섬유 육종 세포주 HT1080s 및 유방암 세포주 MDA-MB-231s는 한국 세포주 은행(서울, 한국)에서 얻어졌다. 상기 세포들은 5%의 이산화탄소가 있는 37℃의 습윤한 대기에서 10%(v/v) 소태아혈청(fetal bovine serum, FBS, Gibco-BRL) 및 1%(v/v) 페니실린 - 스트렙토마이신(penicillin-streptomycin, PS; Gibco-BRL)이 보충된 고포도당 둘베코의 수정된 이글 배지(Dulbecco's modified Engle's Medium, DMEM; Gibco- BRL, Carlsbad, MD, USA)에서 성장되었다. 상기 세포들은 유리 접시 위에 3×103 세포/ cm2로 도말되었다.Human bone marrow-derived mesenchymal stem cells (MSCs) were purchased from Lonza, Allendale, NJ, USA. Fibrosarcoma cell line HT1080s and breast cancer cell line MDA-MB-231s were obtained from the Korea Cell Line Bank (Seoul, Korea). The cells were treated with 10% (v / v) fetal bovine serum (FBS, Gibco-BRL) and 1% (v / v) penicillin-streptomycin in a humid atmosphere at 37 ° C. with 5% carbon dioxide. Growing in high glucose Dulbecco's modified Eagle's medium (Dulbecco's modified Engle's Medium, DMEM; Gibco-BRL, Carlsbad, MD, USA) supplemented with penicillin-streptomycin, PS; Gibco-BRL. The cells were plated at 3 × 10 3 cells / cm 2 on a glass dish.

[세포 생존력 및 증식][Cell Viability and Proliferation]

세포 카운팅 키트-8 분석(CCK-8, Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA)은 프로토콜에 따라 생존 세포의 수(n=3 per groups)를 결정하기 위해 수행되었다. 세포는 48시간 동안, 0μg/mL, 1μg/mL, 5μg/mL, 및 10μg/mL의 가공된 인삼으로 처리되었다. 세포 성장은 세포 생존수를 이용하여 아무 처리되지 않은 대조군과 비교되었다. qRTPCR(Quantitative Real-Time PCR)은 세포 사멸의 지표로서, 48시간 동안 10μg/mL로 처리된 세포에서 카스파제-3(caspase-3)의 발현 레벨을 결정하기 위해 수행되었다.Cell counting kit-8 assay (CCK-8, Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) was performed to determine the number of viable cells (n = 3 per groups) according to the protocol. Cells were treated with 0 μg / mL, 1 μg / mL, 5 μg / mL, and 10 μg / mL of processed ginseng for 48 hours. Cell growth was compared to no untreated control using cell viability. Quantitative Real-Time PCR (qRTPCR) was performed to determine the expression level of caspase-3 in cells treated with 10 μg / mL for 48 hours as an indicator of cell death.

[결과][result]

[수열 반응에서 이산화탄소 첨가의 효과][Effect of Carbon Dioxide Addition on Hydrothermal Reaction]

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소의 용해도를 온도에 따라 계산한 것이다. 3 is a calculation of the solubility of carbon dioxide according to an embodiment of the present invention according to the temperature.

수열 반응에서 이산화탄소가 반응기에 첨가될 때, 다음 식(2)에 따라 탄산이 된다.When carbon dioxide is added to the reactor in hydrothermal reaction, it becomes carbonic acid according to the following equation (2).

CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ H+ + HCO3 - ↔ 2H+ + CO3 2- (2)CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 - ↔ 2H + + CO 3 2- (2)

상기 탄산은 주위 온도 및 압력에서 약산이다. 상기 압력이 증가함에 따라 상기 이산화탄소의 용해도가 증가하기 때문에, pH는 감소하고 상기 이산화탄소는 강산 촉매로 작용할 수 있다. The carbonic acid is a weak acid at ambient temperature and pressure. Since the solubility of the carbon dioxide increases as the pressure increases, the pH decreases and the carbon dioxide can act as a strong acid catalyst.

도 3을 참조하면, 빨간색 선은 100℃, 파란색 선은 120℃, 및 검은색 선은 140℃의 반응 온도에서 계산된 물에서의 상기 이산화탄소의 용해도를 나타내고, 상기 압력의 증가에 따라 상기 용해도가 증가하는 것이 관찰되었다. 20MPa에서의 반응 동안 용해도는 1molCO2/kg(물) 이상으로 대기압 및 실내 온도에서의 용해도 약 0.03 molCO2/kg(물)보다 33배 이상 더 높았다. 더욱이 이산화탄소가 첨가된 수열 반응은 크로스오버 압력 후 20MPa에서 수행되었기 때문에, 상기 이산화탄소 용해도는 온도 상승에 따라 증가했다. 즉, 반응 전환이 상기 온도 및 상기 이산화탄소 용해도 모두에 기초하여 증가했다.Referring to FIG. 3, the red line represents the solubility of the carbon dioxide in water calculated at a reaction temperature of 100 ° C., the blue line is 120 ° C., and the black line is 140 ° C., and the solubility is increased with increasing pressure. An increase was observed. During the reaction at 20MPa solubility is higher than 33 times greater than the solubility of about 0.03 molCO 2 / kg (water) at atmospheric pressure and room temperature with 1molCO 2 / kg (water) or more. Moreover, the carbon dioxide solubility increased with temperature rise because the hydrothermal reaction with the addition of carbon dioxide was carried out at 20 MPa after the crossover pressure. That is, reaction conversion increased based on both the temperature and the carbon dioxide solubility.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공정별 샘플의 크로마토그램을 나타내고, 도 5는 도 4의 실시예에 따른 공정별 샘플의 수율을 비교한 것이다.Figure 4 shows a chromatogram of the sample for each process according to an embodiment of the present invention, Figure 5 compares the yield of the sample for each process according to the embodiment of FIG.

이산화탄소 첨가의 영향을 확인하기 위해, 이산화탄소 및 질소를 이용하여 수열 반응이 수행되었다. 상기 반응은 100℃, 10MPa에서 1시간 동안 수행되었고, 물/가스 중량 비는 4였다. 또한, 상기 수열 반응은 단지 물만 포함된 반응에서 압력이 영향을 미치는지 여부를 결정하기 위해 포화 증기압(0.1MPa)에서 수행되었다.In order to confirm the effect of carbon dioxide addition, hydrothermal reactions were carried out using carbon dioxide and nitrogen. The reaction was carried out at 100 ° C., 10 MPa for 1 hour, and the water / gas weight ratio was 4. In addition, the hydrothermal reaction was carried out at saturated vapor pressure (0.1 MPa) to determine whether the pressure is affected in a reaction involving only water.

도 4를 참조하면, (a)는 가공되지 않은 샘플의 크로마토그램, (b), (c), (d)는 각각 100℃, 0.1MPa에서 1시간 동안 수열 처리된 샘플, 질소를 이용하여 수열 처리된 샘플, 이산화탄소를 이용하여 수열 처리된 샘플의 크로마토그램으로, 각 크로마토그램의 피크는 진세노사이드를 나타낸다. 상기 피크는 (1)진세노사이드 Rg1, (2)Re, (3)Rf, (4)Rb1, (5)Rc, (6)Rb2, (7)Rd, (8)(S)-Rg3, (9)(R)-Rg3, (10)Rk1, (11)Rg5를 나타낸다.Referring to Figure 4, (a) is a chromatogram of the raw sample, (b), (c), (d) is a hydrothermal sample using hydrothermal samples, nitrogen for 1 hour at 100 ℃, 0.1MPa respectively Chromatograms of treated samples, hydrothermally treated samples using carbon dioxide, the peaks of each chromatogram represent ginsenosides. The peak is (1) ginsenoside Rg1, (2) Re, (3) Rf, (4) Rb1, (5) Rc, (6) Rb2, (7) Rd, (8) (S) -Rg3, (9) (R) -Rg3, (10) Rk1, and (11) Rg5.

상기 원 샘플(raw sample)의 크로마토그램에서 검출 초기에 나타난 피크의 면적은 수열 반응 공정 후에 감소되었으나, 반면에 검출 후기에 나타난 피크의 면적은 크게 증가했다. 이것은 수열 반응 동안 상기 (1) 내지 상기 (7)에 해당되는 순수 진세노사이드가 상기 (8) 내지 상기 (11)에 해당되는 변환된 진세노사이드(transformed ginsenosides)로 전환되었음을 보여준다. 상기 순수 진세노사이드의 탈당화(deglycosylation) 및/또는 탈수화(dehydration)를 통해 상기 변환 진세노사이드가 생성되기 때문에, 상기 변환 진세노사이드는 상기 순수 진세노사이드보다 극성이 덜하다. 따라서, 상기 변환 진세노사이드는 상대적으로 느리게 녹아서 분리된다. The area of the peak at the beginning of detection in the chromatogram of the raw sample was reduced after the hydrothermal reaction process, while the area of the peak at the late detection was increased significantly. This shows that during the hydrothermal reaction, the pure ginsenosides corresponding to (1) to (7) were converted to transformed ginsenosides corresponding to (8) to (11). Since the converted ginsenosides are generated through deglycosylation and / or dehydration of the pure ginsenosides, the converted ginsenosides are less polar than the pure ginsenosides. Thus, the converted ginsenosides dissolve relatively slowly and separate.

또한, 이산화탄소 및 질소의 이용을 비교하면, 상기 변환 진세노사이드의 피크 면적이 이산화탄소 조건에서 더 크게 나타났다. In addition, comparing the use of carbon dioxide and nitrogen, the peak area of the converted ginsenosides was greater under carbon dioxide conditions.

도 5를 참조하면, 빗금 막대는 100℃, 0.1MPa에서 1시간 동안 수열 처리된 샘플, 노란색 막대는 100℃, 10MPa에서 1시간 동안 질소를 이용한 수열 처리된 샘플, 녹색 막대는 100℃, 10MPa에서 1시간 동안 이산화탄소를 이용한 수열 처리된 샘플의 관찰된 수율이다. 상기 이산화탄소가 첨가된 반응의 (S)-Rg3, (R)-Rg3, Rk1, 및 Rg5의 수율은 상기 질소가 첨가된 반응에서의 수율보다 거의 2배 이상 높은 것으로 나타났다. 이는 이산화탄소가 산 촉매로 변형되었음을 의미한다. 대조적으로, 0.1MPa에서 수행된 아무것도 첨가되지 않은 수열 반응과 10MPa의 질소가 첨가된 수열 반응에서 변환 진세노사이드 수율은 비슷하게 나타났다.Referring to Figure 5, the hatched bar is a hydrothermal sample for 1 hour at 100 ℃, 0.1MPa, yellow bar is a hydrothermal sample with nitrogen for 1 hour at 100 ℃, 10MPa, green bar at 100 ℃, 10MPa The observed yield of hydrothermally treated samples with carbon dioxide for 1 hour. The yields of (S) -Rg3, (R) -Rg3, Rk1, and Rg5 of the carbon dioxide-added reaction were found to be almost two times higher than those in the nitrogen-added reaction. This means that carbon dioxide has been transformed into an acid catalyst. In contrast, the conversion ginsenoside yields were similar in the hydrothermal reaction with nothing added at 0.1 MPa and the hydrothermal reaction with nitrogen added at 10 MPa.

상기 실시예에 따른 반응 중, 아무것도 첨가되지 않은 수열 반응에서는 압력의 효과가 거의 없었다. 374℃의 임계 온도와 비교하여 100℃ 내지 140℃의 낮은 온도에서 상기 반응을 수행하였기 때문에, 압력이 20MPa까지 증가했을때도 유전 상수 및 이온 생성 상수 등의 물의 성질이 크게 변하지 않았는데, 이는 압력의 영향이 작은 것을 나타낸다.In the reaction according to the above embodiment, there was little effect of pressure in the hydrothermal reaction in which nothing was added. Since the reaction was carried out at a low temperature of 100 ° C to 140 ° C as compared to the critical temperature of 374 ° C, even when the pressure increased to 20MPa, the properties of water such as dielectric constant and ion generation constant did not change significantly. This is a small thing.

[이산화탄소가 첨가된 수열 반응에서 변환 진세노사이드의 수율][Yield of Converted Ginsenosides in Hydrothermal Reaction Added Carbon Dioxide]

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 변환 진세노사이드의 온도에 따른 수율을 나타낸다. Figure 6 shows the yield according to the temperature of the converted ginsenosides according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, A 내지 C는 각각 100℃, 120℃, 및 140℃의 온도와 20MPa의 압력에서 이산화탄소가 첨가된 수열 반응에 의한 (S)-Rg3, (R)-Rg3, Rk1, 및 Rg5의 변환 진세노사이드의 수율을, D 내지 F는 각각 100℃, 120℃, 및 140℃의 온도와 0.1MPa의 압력에서 아무것도 첨가되지 않은 수열 반응에 의한 상기 변환 진세노사이드의 수율을 보여준다. 상기 (S)-Rg3는 빨간색 원형, 상기 (R)-Rg3는 흰색 원형, 상기 Rk1은 녹색 삼각형, 및 상기 Rg5는 파란색 사각형으로 각각의 수율을 나타냈다.Referring to Figure 6, A to C are (S) -Rg3, (R) -Rg3, Rk1, and by a hydrothermal reaction to which carbon dioxide is added at a temperature of 100 ℃, 120 ℃, 140 ℃ and a pressure of 20MPa, respectively, and Yields of the converted ginsenosides of Rg 5, D to F, show the yields of the converted ginsenosides by hydrothermal reaction with nothing added at temperatures of 100 ° C., 120 ° C., and 140 ° C. and pressures of 0.1 MPa, respectively. The (S) -Rg3 is a red circle, the (R) -Rg3 is a white circle, the Rk1 is a green triangle, and the Rg5 is a blue rectangle.

100℃의 상기 그래프 A의 경우, 상기 이산화탄소가 첨가된 수열 반응은 각각 0.5, 1, 3, 5, 9, 17, 24, 및 48시간을 반응 시간으로 하여 수행되었다. 상기 반응에 의해 상기 (S)-Rg3는 5시간에서 6.02 mg/g dw(dw = 건조중량), 상기 (R)-Rg3는 1시간에서 4.62 mg/g dw, 상기 Rk1은 9시간에서 4.15 mg/g dw, 및 상기 Rg5는 24시간에서 8.85 mg/g dw의 상기 변환 진세노사이드 각각의 최대 수율이 나타났다.In the case of Graph A at 100 ° C., the hydrothermal reaction to which carbon dioxide was added was performed using 0.5, 1, 3, 5, 9, 17, 24, and 48 hours as reaction time, respectively. By the reaction, (S) -Rg3 is 6.02 mg / g dw (dw = dry weight) at 5 hours, (R) -Rg3 is 4.62 mg / g dw in 1 hour, and Rk1 is 4.15 mg in 9 hours / g dw, and Rg5 showed a maximum yield of each of the converted ginsenosides of 8.85 mg / g dw at 24 hours.

120℃의 상기 그래프 B의 경우, 상기 이산화탄소가 첨가된 수열 반응은 각각 0.25, 0.5, 1.5, 3, 4.5, 및 6시간을 반응 시간으로 하여 수행되었다. 상기 0.25 시간 및 0.5시간 동안 반응된 샘플은 각각 5.87 mg/g dw 및 5.31 mg/g dw의 상기 (R)-Rg3 및 상기 (S)-Rg3의 최대 수율을 나타냈다. 상기 Rk1은 3시간에서 4.37 mg/g dw 및 상기 Rg5는 4.5 시간에서 9.98 mg/g dw의 최대 수율을 나타냈다.In the case of Graph B at 120 ° C., the hydrothermal reaction to which carbon dioxide was added was performed using 0.25, 0.5, 1.5, 3, 4.5, and 6 hours as reaction time, respectively. Samples reacted for 0.25 and 0.5 hours showed a maximum yield of (R) -Rg3 and (S) -Rg3 of 5.87 mg / g dw and 5.31 mg / g dw, respectively. The Rk1 showed a maximum yield of 4.37 mg / g dw at 3 hours and the Rg5 at 9.98 mg / g dw at 4.5 hours.

140℃의 상기 그래프 C의 경우, 상기 이산화탄소가 첨가된 수열 반응은 각각 8, 10, 15, 30, 60, 및 90분을 반응 시간으로 하여 수행되었다. 상기 (S)-Rg3 및 (R)-Rg3는 10분에서 각각 5.07 mg/g dw 및 6.40 mg/g dw의 최대 수율을 얻은 반면, 상기 Rk1 및 상기 Rg5는 50분에서 각각 5.33 mg/g dw 및 11.7 mg/g dw의 최대 수율이 관찰되었다. 상기 Rk1 및 상기 Rg5는 (S, R)-Rg3으로부터 E1 제거 반응에 의해 생산되었다. 자이체프의 법칙(Zaitsev’s rule)에 따르면, E1 제거 반응의 주요 생성물은 고도로 치환된 알켄이었고, 따라서 Rg5의 수율은 Rk1의 수율보다 더 높았다.In the case of Graph C at 140 ° C., the hydrothermal reaction to which carbon dioxide was added was performed using 8, 10, 15, 30, 60, and 90 minutes as reaction time, respectively. The (S) -Rg3 and (R) -Rg3 obtained a maximum yield of 5.07 mg / g dw and 6.40 mg / g dw at 10 minutes, respectively, while the Rk1 and Rg5 were 5.33 mg / g dw at 50 minutes respectively. And a maximum yield of 11.7 mg / g dw was observed. The Rk1 and Rg5 were produced by E1 removal reaction from (S, R) -Rg3. According to Zaitsev's rule, the main product of the E1 removal reaction was a highly substituted alkenes, so the yield of Rg5 was higher than that of Rk1.

상기 온도가 20℃씩 증가함에 따라, 상기 (S)-Rg3의 최대 수율은 6.02 mg/g dw, 5.31 mg/g dw, 5.07 mg/g dw로 감소했고, 반면에 상기 (R)-Rg3의 최대 수율은 4.62 mg/g dw, 5.87 mg/g dw, 6.40 mg/g dw로, 상기 Rk1의 최대 수율은 4.15 mg/g dw, 4.37 mg/g dw, 5.33 mg/g dw로, 상기 Rg5의 최대 수율은 8.85 mg/g dw, 9.98 mg/g dw, 11.7 mg/g dw로 증가했다. 이러한 결과는 상기 D 내지 F의 이산화탄소가 첨가되지 않은 수열 반응에서도 나타났다. As the temperature was increased by 20 ° C., the maximum yield of (S) -Rg3 decreased to 6.02 mg / g dw, 5.31 mg / g dw, 5.07 mg / g dw, whereas of (R) -Rg3 The maximum yield is 4.62 mg / g dw, 5.87 mg / g dw, 6.40 mg / g dw, and the maximum yield of Rk1 is 4.15 mg / g dw, 4.37 mg / g dw, 5.33 mg / g dw, of Rg5 Maximum yield increased to 8.85 mg / g dw, 9.98 mg / g dw, 11.7 mg / g dw. This result also appeared in the hydrothermal reaction to which the carbon dioxide of D to F was not added.

반응 온도가 증가할 때, 변환 진세노사이드의 생성 및 분해 속도는 모두 증가했고, 상기 변환 진세노사이드의 최대 수율은 상기 두 속도로부터 결정될 수 있다. 상기 (S)-Rg3의 경우, 온도 증가에 따른 분해 속도의 증가가 생성 속도의 증가보다 커서, 그로 인해 최대 수율이 더 낮게 나타났다. 이와 대조적으로, 상기 (R)-Rg3, 상기 Rk1, 및 상기 Rg5의 최대 수율은 반응 온도 증가와 함께 증가하는 것으로 나타났는데, 이는 생성 속도의 증가가 분해 속도의 증가보다 컸기 때문이다. 특히, 100℃ 및 120℃에서 상기 (R)-Rg3의 수율은 상기 (S)-Rg3의 수율보다 더 낮았지만, 140℃에서는 상기 (S)-Rg3의 수율 보다 높게 나타났다. 이는 반응 온도 증가에 따라 상기 (R)-Rg3의 생성 속도가 분해 속도에 비해 상당히 크게 증가했기 때문이다. 그러므로 이 공정에서 상대적으로 낮은 온도는 상기 (S)-Rg3의 수율 증가에 유리한 반면, 높은 온도는 상기 (R)-Rg3, 상기 Rk1 및 상기 Rg5의 최대 수율에 더 유리하다.When the reaction temperature increased, the rate of production and decomposition of the converted ginsenosides both increased, and the maximum yield of the converted ginsenosides can be determined from the two rates. In the case of (S) -Rg3, the increase in decomposition rate with increasing temperature is greater than the increase in production rate, thereby lowering the maximum yield. In contrast, the maximum yields of (R) -Rg3, Rk1, and Rg5 appeared to increase with increasing reaction temperature, because the increase in production rate was greater than the increase in decomposition rate. In particular, the yield of (R) -Rg3 at 100 ° C and 120 ° C was lower than the yield of (S) -Rg3, but at 140 ° C it was higher than the yield of (S) -Rg3. This is because the rate of formation of (R) -Rg3 increased significantly compared to the rate of decomposition as the reaction temperature increased. Therefore, relatively low temperatures in this process are advantageous for increasing the yield of (S) -Rg3, while higher temperatures are more advantageous for the maximum yields of (R) -Rg3, the Rk1 and the Rg5.

이산화탄소가 첨가되지 않은 일반 수열 공정과 비교하여, 이산화탄소가 첨가된 수열 공정은 비슷한 수율의 진세노사이드를 얻기 위해 필요한 시간이 굉장히 감소했다. 예를 들어, 100℃의 상기 일반 수열 공정에서 (S)-Rg3, Rk1, 및 Rg5의 최대 수율은 12시간에서 관찰된 반면, 상기 이산화탄소가 첨가된 수열 공정은 2시간 내에 동일 수율을 달성했다. Compared to the normal hydrothermal process without the addition of carbon dioxide, the hydrothermal process with the added carbon dioxide greatly reduced the time required to obtain a similar yield of ginsenosides. For example, the maximum yields of (S) -Rg3, Rk1, and Rg5 in the general hydrothermal process at 100 ° C. were observed at 12 hours, while the carbon dioxide-added hydrothermal process achieved the same yield in 2 hours.

동일한 반응 온도에서 모든 변환 진세노사이드의 최대 수율은 이산화탄소의 도입과 함께 증가했다. 더 상세하게는, 상기 (S)-Rg3의 최대 수율은 100℃에서 약 0.35 mg/g 증가했고, 상기 (R)-Rg3, 상기 Rk1, 및 상기 Rg5의 최대 수율은 140℃에서 각각 약 0.59, 1.17, 및 3.58 mg/g 증가했다. 상기 Rk1 및 상기 Rg5 수율의 증가는 (S,R)-Rg3 수율의 증가보다 더 크게 나타났다.At the same reaction temperature the maximum yield of all converted ginsenosides increased with the introduction of carbon dioxide. More specifically, the maximum yield of (S) -Rg3 increased about 0.35 mg / g at 100 ° C, and the maximum yield of (R) -Rg3, Rk1, and Rg5 was about 0.59 at 140 ° C, respectively. 1.17, and 3.58 mg / g increased. The increase in Rk1 and Rg5 yields was greater than the increase in (S, R) -Rg3 yield.

각 변환 진세노사이드의 생성 및 분해 속도는 산 촉매인 탄산에 의해 가속되었다. 상기 변환 진세노사이드 중에서, Rk1 및 Rg5의 생성 속도는 특히 굉장히 증가하는 것으로 나타났다. 게다가, 모든 온도에서 이산화탄소가 첨가된 수열 반응은 오직 물만을 이용한 수열 반응하에서 반응 시간이 연장되더라도 획득되지 않았던 수율을 달성했다. 예를 들어, 이산화탄소가 첨가되지 않은 140℃의 수열 반응에서 Rg5 수율은 75분 후에 8.03 mg/g의 최고 값에 도달했고, 그 후 상기 수율은 반응 시간의 증가에 따라 감소했다. 그러나, 이산화탄소가 첨가된 수열 반응에서의 Rg5의 수율은 단 8분 후에 8.03 mg/g보다 더 높아졌다. 따라서, (S)-Rg3, (R)-Rg3, Rk1, 및 Rg5의 더 높은 수율은 상기 이산화탄소가 첨가된 수열 반응 내에서 획득되었다.The rate of production and decomposition of each converted ginsenoside was accelerated by the acid catalyst, carbonic acid. Among the converted ginsenosides, the rate of production of Rk1 and Rg5 was found to be particularly increased. In addition, the hydrothermal reaction with the addition of carbon dioxide at all temperatures achieved yields that were not obtained even with extended reaction times under hydrothermal reactions using only water. For example, in a hydrothermal reaction at 140 ° C. without carbon dioxide, the Rg5 yield reached a peak value of 8.03 mg / g after 75 minutes, after which the yield decreased with increasing reaction time. However, the yield of Rg5 in the hydrothermal reaction with carbon dioxide added was higher than 8.03 mg / g after only 8 minutes. Thus, higher yields of (S) -Rg3, (R) -Rg3, Rk1, and Rg5 were obtained in the hydrothermal reaction to which the carbon dioxide was added.

[이산화탄소가 첨가된 수열 공정 및 증숙 공정에서 얻어진 진세노사이드의 수율 비교][Comparison of Yield of Ginsenosides from Hydrothermal and Steaming Processes with Carbon Dioxide]

기존의 증숙 공정과의 비교를 위해 홍삼 및 선삼을 포함하는 대조군은 100℃ 및 120℃에서 3시간 동안 건조된 인삼을 증숙하여 준비되었다. 그리고나서, 100℃ 및 120℃에서 3시간 동안 이산화탄소와 함께 수열 처리된 샘플과 비교되었다. 이 공정들과 별개로, 수열 반응에서 이산화탄소의 도입의 효과를 조사하기 위해, 이산화탄소가 첨가되지 않은 수열 공정 또한 동일 반응 온도 및 시간에서 수행되었다.For comparison with the existing steaming process, a control group comprising red ginseng and ginseng was prepared by steaming dried ginseng at 100 ° C. and 120 ° C. for 3 hours. It was then compared to a hydrothermally treated sample with carbon dioxide at 100 ° C. and 120 ° C. for 3 hours. Apart from these processes, to investigate the effect of the introduction of carbon dioxide in the hydrothermal reaction, a hydrothermal process without addition of carbon dioxide was also performed at the same reaction temperature and time.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공정별 진세노사이드의 수율을 나타낸다.Figure 7 shows the yield of ginsenosides by process according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, A는 100℃에서 증숙 공정, 수열 공정, 및 이산화탄소가 첨가된 수열 공정의 공정별 수율을 비교하여 나타낸 것이고 B는 120℃에서 상기 공정별 수율을 비교하여 나타냈다. 흰색 막대는 상기 증숙 공정을 통해 얻은 수율, 빗금친 막대는 상기 수열 공정을 통해 얻은 수율 및 녹색 막대는 상기 이산화탄소가 첨가된 수열 공정을 통해 얻은 수율로, 대체적으로 변환된 진세노사이드의 수율은 상기 이산화탄소가 첨가된 수열 반응 후에 가장 높았고 상기 증숙 공정 후에 가장 낮았다.Referring to FIG. 7, A is a comparison of the process yields of a steaming process, a hydrothermal process, and a hydrothermal process to which carbon dioxide is added at 100 ° C., and B is a comparison of the yields of each process at 120 ° C. The white bar is the yield obtained through the steaming process, the hatched bar is the yield obtained through the hydrothermal process and the green bar is the yield obtained through the hydrothermal process to which the carbon dioxide is added, and the yield of the converted ginsenoside is generally Carbon dioxide was highest after the hydrothermal reaction added and lowest after the steaming process.

다만, 120℃에서 (S,R)-Rg3의 수율의 경우, 이산화탄소가 첨가된 수열 공정이 아무것도 첨가되지 않은 일반 수열 공정 동안 달성한 수율보다 낮았다. 상기 이산화탄소가 첨가된 수열 공정은 탄산으로 인한 빠른 반응 속도 때문에, 상기 (S,R)-Rg3의 수율이 30분에 최대화되고 감소했다. 대조적으로, 상기 일반 수열 공정은 상기 (S,R)-Rg3의 최대 수율이 2시간에서 나타났다. However, for the yield of (S, R) -Rg 3 at 120 ° C., the hydrothermal process with carbon dioxide added was lower than the yield achieved during the normal hydrothermal process with no addition. The hydrothermal process to which the carbon dioxide was added maximized and decreased the yield of (S, R) -Rg 3 in 30 minutes because of the fast reaction rate due to carbonic acid. In contrast, the general hydrothermal process showed a maximum yield of (S, R) -Rg3 at 2 hours.

100℃에서의 상기 증숙 공정과 상기 이산화탄소가 첨가된 수열 공정을 비교하면, (S)-Rg3, (R)-Rg3, Rk1, 및 Rg5의 수율은 각각 홍삼으로부터 달성된 수율보다 14.3, 9.07, 9.83, 및 9.27배 높았다.Comparing the steaming process at 100 ° C. with the hydrothermal process to which the carbon dioxide was added, the yields of (S) -Rg3, (R) -Rg3, Rk1, and Rg5 are 14.3, 9.07, 9.83, respectively, than those obtained from red ginseng. , And 9.27 times higher.

120℃에서 진세노사이드의 수율은 선삼으로부터 달성된 수율과 비교하여 1.91, 1.47, 2.03, 및 2.20 배로 증가했다. 동일 반응 온도 및 지속 시간에서 수행되는 반응에도 불구하고, 수율이 이렇게 극적으로 증가하는 데에는 두가지 이유가 있다. 첫째, 이산화탄소가 첨가된 수열 공정은 균일한 조건인 반면, 증숙 공정은 불균일 조건이다. 균일 반응에서 반응물은 동일한 상에 있으나, 불균일 반응에서는 반응물이 다른 상에 있다. 상기 균일 반응 조건은 상기 불균일 반응 조건과 비교하여 반응 속도, 물질 전달 속도 및 열 전달 속도가 더 빠르게 증가한다.The yield of ginsenosides at 120 ° C. increased by 1.91, 1.47, 2.03, and 2.20 times compared to the yield achieved from sun ginseng. Despite the reactions carried out at the same reaction temperature and duration, there are two reasons for this dramatic increase in yield. First, the hydrothermal process to which carbon dioxide is added is a uniform condition, while the steaming process is a nonuniform condition. In homogeneous reactions the reactants are in the same phase, but in heterogeneous reactions the reactants are in different phases. The homogeneous reaction conditions increase the reaction rate, mass transfer rate and heat transfer rate faster than the heterogeneous reaction conditions.

도 8은 도 7의 실시예에 따른 이산화탄소가 첨가된 수열 공정 및 증숙 공정의 특성을 비교한 것이다.FIG. 8 compares the characteristics of a hydrothermal process and a steaming process to which carbon dioxide is added according to the embodiment of FIG. 7.

도 8을 참조하면, A는 이산화탄소가 첨가된 수열 공정, B는 증숙 공정으로 녹색 육각형의 순수 진세노사이드, 파란색 원의 물 및 노란색 삼각형의 이산화탄소의 분포가 나타나있다.Referring to FIG. 8, A is a hydrothermal process to which carbon dioxide is added, and B is a steaming process to show the distribution of pure hexagonal ginsenosides of green hexagons, water of blue circles, and carbon dioxide of yellow triangles.

변환 진세노사이드는 순수 진세노사이드의 가수분해 반응의 한 형태인 탈당화를 통해 획득될 수 있다. 그러므로, 반응물은 상기 순수 진세노사이드와 물이다. 이산화탄소가 첨가된 수열 공정에서는 100℃, 120℃, 및 140℃ 온도와 20 MPa의 압력의 초임계 이산화탄소 층 및 고온의 수층의 두 층이 존재할 수 있다. 상기 수 층에서, 상기 순수 진세노사이드 및 상기 물 그 자체는 수용성 인삼 추출물이 반응 매질이기 때문에 동일 상에서 함께 존재할 수 있다. 그러므로, 상기 이산화탄소가 첨가된 수열 공정은 균일한 조건이 된다. 대조적으로 상기 순수 진세노사이드는 고체 인삼에서 존재하고, 반면에 상기 물은 상기 증숙 공정 동안 증기 상태로 존재하여 불균일 조건을 나타낸다. 따라서, 상기 균일 조건은 짧은 반응 시간 내 높은 수율로 이끄는 상기 수열 공정의 장점이 될 수 있다.Transform ginsenosides can be obtained through deglycosylation, which is a form of hydrolysis of pure ginsenosides. Therefore, the reactants are the pure ginsenosides and water. In the hydrothermal process to which carbon dioxide is added, there may be two layers, a supercritical carbon dioxide layer at a temperature of 100 ° C., 120 ° C., and 140 ° C. and a pressure of 20 MPa, and a hot water layer. In the aqueous layer, the pure ginsenoside and the water itself may be present together in the same phase because the water soluble ginseng extract is the reaction medium. Therefore, the hydrothermal process to which the carbon dioxide is added becomes a uniform condition. In contrast, the pure ginsenosides are present in solid ginseng, while the water is present in the vapor state during the steaming process, indicating heterogeneous conditions. Thus, the homogeneous conditions can be an advantage of the hydrothermal process leading to high yields within a short reaction time.

두번째, 이산화탄소가 첨가된 수열 공정에서 탄산의 인시츄(in-situ) 형성에 의해 산 촉매가 첨가되었다. 용해된 이산화탄소의 양은 높은 압력 때문에 증가되었고, 이는 물에서 양성자(H+)의 높은 농도로 인해 강산을 형성할 수 있다. 상기 산 촉매의 효과를 정량적으로 측정하기 위해, 상기 순수 진세노사이드의 분해 속도 상수는 수열 및 이산화탄소가 첨가된 수열 공정으로부터 계산되었다.Second, an acid catalyst was added by in-situ formation of carbonic acid in a hydrothermal process to which carbon dioxide was added. The amount of dissolved carbon dioxide has increased due to the high pressure, which can form strong acids due to the high concentration of protons (H +) in water. In order to quantitatively measure the effect of the acid catalyst, the decomposition rate constants of the pure ginsenosides were calculated from hydrothermal and hydrothermal processes with the addition of carbon dioxide.

상기 순수 진세노사이드 중에서, Rb1, Rc, Rb2, 및 Rd는 (S)-Rg3, (R)-Rg3, Rk1, 및 Rg5로 변환될 수 있다. 따라서, 상기 분해 속도 상수는 상기 4개의 순수 진세노사이드의 농도의 합을 이용하여 결정되었고, 상기 순수 진세노사이드의 분해 반응이 1차 반응으로 가정되었다. 획득한 반응 속도 상수는 표 1에 나타나있다.Among the pure ginsenosides, Rb1, Rc, Rb2, and Rd can be converted to (S) -Rg3, (R) -Rg3, Rk1, and Rg5. Thus, the decomposition rate constant was determined using the sum of the concentrations of the four pure ginsenosides, and the decomposition reaction of the pure ginsenosides was assumed to be a first order reaction. The reaction rate constants obtained are shown in Table 1.

T(℃)T (℃) k in H2O(s-1)k in H 2 O (s -1 ) k in H2O/CO2(s-1)k in H 2 O / CO 2 (s -1 ) 100100 0.0000700.000070 0.0002590.000259 120120 0.0004880.000488 0.0019670.001967 140140 0.0026660.002666 0.0053000.005300

도 9는 수열 공정 및 이산화탄소가 첨가된 수열 공정에서 순수 진세노사이드의 분해를 보여주는 아레니우스 도표이다.FIG. 9 is an Arenius plot showing the decomposition of pure ginsenosides in the hydrothermal process and hydrothermal process with the addition of carbon dioxide.

도 9를 참조하면, 원형으로 표시된 수열 공정과 녹색 삼각형으로 표시된 이산화탄소가 첨가된 수열 공정의 겉보기 활성화 에너지를 결정하기 위해, 상기 아레니우스 도표가 생성되었다. 상기 이산화탄소가 첨가된 수열 공정의 기울기의 크기(11692, R2=0.9726)는 상기 수열 공정의 기울기(14032, R2=0.9999)보다 작았다. 결과적으로, 상기 수열 공정에 이산화탄소가 도입됨으로써 겉보기 활성화 에너지가 16.7% 낮아져 반응속도가 더 빨라진다.Referring to FIG. 9, the Arennius diagram was generated to determine the apparent activation energy of the hydrothermal process indicated by the circle and the carbon dioxide-added hydrothermal process indicated by the green triangle. The magnitude of the slope (11692, R 2 = 0.9726) of the hydrothermal process to which carbon dioxide was added was smaller than the slope (14032, R 2 = 0.99999) of the hydrothermal process. As a result, the introduction of carbon dioxide into the hydrothermal process lowers the apparent activation energy by 16.7%, resulting in faster reaction rates.

[항암 활성][Anticancer activity]

인삼의 항암 활성은 주로 변환 진세노사이드에 의해 기인된다. 통제 조건에서 획득된 수율과 변환 진세노사이드의 수율을 비교하면, 100℃보다 120℃에서 더 높은 수율을 얻었다. 따라서 120℃에서 3시간 동안 세가지 다른 방법, 즉 증숙 처리된 인삼, 이산화탄소 첨가 없이 수열 처리된 인삼, 및 이산화탄소가 첨가된 수열 처리된 인삼의 항암 활성도를 비교하였다. 세포 성장 억제 영향은 샘플의 항암 활성을 결정하기 위해 인간 골수 유래 중간엽줄기세포(MSCs), HT1080s, 및 MDA-MB-231s에서 평가되었다.The anticancer activity of ginseng is mainly due to the conversion ginsenosides. Comparing the yield obtained under controlled conditions with the yield of converted ginsenosides, higher yields were obtained at 120 ° C. than at 100 ° C. Therefore, the anticancer activity of three different methods, steamed ginseng, hydrothermally treated ginseng without carbon dioxide addition, and hydrothermally treated ginseng added carbon dioxide, was compared for 3 hours at 120 ° C. Cell growth inhibition effects were evaluated in human bone marrow derived mesenchymal stem cells (MSCs), HT1080s, and MDA-MB-231s to determine the anticancer activity of the samples.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 공정별 항증식성 효과를 나타낸다.10 shows the antiproliferative effect of each process according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, A는 중간엽 줄기 세포에서, B는 HT1080s에서, C는 MDAMB-231s에서 원형의 증숙공정으로 얻은 인삼 추출물, 빨간 삼각형의 이산화탄소 첨가 없이 수열공정으로 얻은 인삼 추출물, 파란 사각형의 이산화탄소가 첨가된 수열공정으로 얻은 인삼 추출물을 처리했을 때, 아무 인삼 추출물로도 처리되지 않은 세포에 대한 상대적 세포 성장률이 비교되었다.Referring to Figure 10, A in mesenchymal stem cells, B in HT1080s, C in MDAMB-231s ginseng extract obtained by the circular steaming process, ginseng extract obtained by hydrothermal process without addition of red triangle carbon dioxide, blue square When the ginseng extract obtained by the hydrothermal process to which carbon dioxide was added was treated, the relative cell growth rate for the cells that were not treated with any ginseng extract was compared.

정상 간질 세포로 간주되는 상기 중간엽 줄기세포의 성장은 모든 농도에서 어느 샘플에서도 억제되지 않아, 처리된 인삼은 정상 세포주에 대해 세포독성이 없음을 나타낸다. 다른 한편으로, 상기 샘플은 암 세포주에 대해 세포독성이 있는 것으로 나타났다. 상기 HT 1080 세포는 5μg/mL까지 성장의 유의한 변화가 관찰되지 않았지만, 상기 샘플의 10μg/mL로 처리된 세포는 상기 HT 1080의 성장 억제를 유발했다.The growth of the mesenchymal stem cells, considered normal stromal cells, was not inhibited in any sample at all concentrations, indicating that treated ginseng was not cytotoxic to normal cell lines. On the other hand, the sample has been shown to be cytotoxic to cancer cell lines. No significant change in growth was observed in the HT 1080 cells up to 5 μg / mL, but cells treated with 10 μg / mL of the sample induced growth inhibition of the HT 1080.

억제율(percent inhibition)은 이산화탄소가 첨가된 수열 처리된 인삼(CHPG)(상대적 세포 성장률 67.9%) > 증숙 처리된 인삼(SG)(80.2%) > 수열 처리된 인삼(HPG)(90.1%) 순으로 나타났다. 세 가지 샘플 중에서, 상기 이산화탄소가 첨가된 수열 처리된 인삼은 변환 진세노사이드의 가장 높은 수율을 포함하고 가장 높은 항증식성 효과를 보여주었다. 그러나, 상기 증숙 처리된 인삼과 상기 수열 처리된 인삼을 비교하면, 상기 증숙 처리된 인삼은 상기 수열 처리된 인삼보다 상기 변환 진세노사이드의 수율이 더 낮음에도 불구하고, 항증식성 효과는 더 높게 나타났다. 그러므로, 상기 변환 진세노사이드뿐만 아니라 다른 성분이 HT1080 세포의 성장 억제와 관련되었을 수 있다.Percent inhibition is followed by hydrothermally treated ginseng (CHPG) with relative carbon growth (67.9%)> steamed ginseng (SG) (80.2%)> hydrotreated ginseng (HPG) (90.1%). appear. Of the three samples, the hydrothermally treated ginseng added with carbon dioxide contained the highest yield of converted ginsenosides and showed the highest antiproliferative effect. However, when comparing the steamed ginseng and the hydrothermal ginseng, the steamed ginseng has a higher anti-proliferative effect even though the yield of the converted ginsenoside is lower than that of the hydrothermal ginseng. appear. Therefore, other components as well as the transforming ginsenosides may be involved in the inhibition of growth of HT1080 cells.

MDA-MB-231s의 경우, 수열 처리된 인삼은 5 ㎍/mL까지 항증식성 효과를 보여주지 않은 반면, 동일 농도에서 이산화탄소가 첨가된 수열 처리된 인삼(93.9%)은 및 증숙 처리된 인삼(91.3%)은 약간의 효과를 가지는 것으로 나타났다. 10 ㎍/mL에서 성장 억제율은 이산화탄소가 첨가된 수열 처리된 인삼(59.2%) > 수열 처리된 인삼(83.4%) > 증숙 처리된 인삼(86.4%) 순서로 나타났다. 상기 항증식성 효과는 암세포주 모두에서 농도 의존적으로 증가했고, 상기 이산화탄소가 첨가된 수열 처리된 인삼의 억제 효과가 가장 높았다For MDA-MB-231s, hydrothermal ginseng showed no antiproliferative effect up to 5 μg / mL, whereas hydrothermally treated ginseng (93.9%) with carbon dioxide at the same concentration and steamed ginseng ( 91.3%) had a slight effect. Growth inhibition at 10 μg / mL was in the order of hydrothermally treated ginseng (59.2%)> hydrotreated ginseng (83.4%)> steamed ginseng (86.4%). The antiproliferative effect was increased in a concentration-dependent manner in all cancer cell lines, the highest inhibitory effect of the hydrothermally treated ginseng added with carbon dioxide

이산화탄소가 첨가된 수열 공정은 변환 진세노사이드의 수율을 특히 강화하기 때문에, 종래의 다른 기술과 비교하여 적은 양의 샘플만으로도 더 높은 항증식성 효과를 획득할 수 있다. MDA-MB-231 세포에 2시간 증숙된 인삼 추출물을 사용하면 100μg/mL에서 20%까지 세포 증식을 억제할 수 있고, 증숙된 인삼(notoginseng) 추출물로 SW-480 세포(인간 대장암 세포)를 50μg/mL의 농도로 처리하면 약 25%까지 세포 성장을 억제할 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예들에 따르면, 이산화탄소가 첨가된 수열 처리된 인삼은 더 낮은 농도의 상기 샘플(10μg/mL)을 이용하여, HT 1080 및 MDA-MB-231 세포에서 각각 32.1% 및 40.8%로 세포 성장을 더 크게 억제할 수 있다.Since the hydrothermal process with the addition of carbon dioxide specifically enhances the yield of converted ginsenosides, higher antiproliferative effects can be obtained with only a small amount of sample compared to other conventional techniques. Using ginseng extract steamed in MDA-MB-231 cells for 2 hours can inhibit cell proliferation from 100 μg / mL to 20%. SW-480 cells (human colon cancer cells) can be suppressed with steamed ginseng (notoginseng) extract. Treatment at a concentration of 50 μg / mL can inhibit cell growth by up to about 25%. However, according to embodiments of the present invention, hydrothermally treated ginseng added with carbon dioxide, using lower concentrations of the sample (10 μg / mL), was 32.1% and 40.8 in HT 1080 and MDA-MB-231 cells, respectively. % Can further inhibit cell growth.

또한, 도 10의 D와 E는 상기 공정별 처리된 인삼에 대해 각각 HT 1080과 MDA-MB-231의 카스파제-3의 유전자 발현 정도를 나타낸다. 처리된 인삼이 나타내는 항증식성 효과가 세포사멸 때문인지에 대해 결정하기 위해 세포 사멸의 척도인, 카스파제-3(caspase-3)의 유전자 발현이 48시간 동안 10 μg/mL의 샘플로 처리된 세포에 대해 평가되었다. In addition, D and E of Figure 10 shows the degree of gene expression of caspase-3 of HT 1080 and MDA-MB-231 for the ginseng treated by the process, respectively. To determine whether the antiproliferative effect of treated ginseng is due to apoptosis, gene expression of caspase-3, a measure of cell death, was treated with a sample of 10 μg / mL for 48 hours. The cells were evaluated.

도 10의 D와 E에서 흰색 막대는 증숙 처리된 인삼을 나타내고, 빗금 막대는 이산화탄소 첨가 없이 수열 처리된 인삼을 나타내며, 녹색 막대는 이산화탄소가 첨가된 수열 처리된 인삼을 나타낸다.In FIG. 10 D and E, white bars represent steamed ginseng, hatched bars represent hydrothermal ginseng without carbon dioxide addition, and green bars represent hydrothermally treated ginseng added carbon dioxide.

HT 1080 세포의 경우, 증숙 처리된 인삼, 수열 처리된 인삼, 및 이산화탄소가 첨가된 수열 처리된 인삼을 이용한 카스파제-3의 상대적 유전 발현은 각각 1.46, 0.93, 및 1.40이었다. 더 낮은 억제 효과를 가진 상기 수열 처리된 인삼 또한 상기 이산화탄소가 첨가된 수열 처리된 인삼 및 증숙 처리된 인삼 조건과 비교하여 상기 카스파제-3의 유전자 발현이 더 낮게 나타났다. For HT 1080 cells, the relative genetic expression of caspase-3 with steamed ginseng, hydrotreated ginseng, and hydrotreated ginseng added with carbon dioxide was 1.46, 0.93, and 1.40, respectively. The hydrothermally treated ginseng with lower inhibitory effect also showed lower gene expression of the caspase-3 compared to the hydrothermally treated ginseng and steamed ginseng conditions to which the carbon dioxide was added.

MDA-MB-231 세포의 경우, 카스파제-3의 유전자 발현 레벨이 증숙 처리된 인삼, 수열 처리된 인삼, 및 이산화탄소가 첨가된 수열 처리된 인삼에서 각각 1.53, 1.65, 및 1.79이었다. 상기 카스파제-3의 발현은 이산화탄소가 첨가된 수열 처리된 인삼에 대해 가장 높고, 상기 수열 처리된 인삼은 상기 증숙 처리된 인삼보다 높은 것으로 보였다. 이 결과는 샘플의 항증식성 효과에 연관된다. 상기 카스파제-3의 유전자 발현 레벨이 전반적으로 1보다 크기 때문에, 상기 처리된 인삼의 암세포 성장 억제 효과는 세포사멸의 유도에 기인되었을 수 있다.For MDA-MB-231 cells, the gene expression levels of caspase-3 were 1.53, 1.65, and 1.79 in steamed ginseng, hydrotreated ginseng, and hydrotreated ginseng added carbon dioxide, respectively. The expression of caspase-3 was highest for hydrothermally treated ginseng added carbon dioxide, and the hydrothermally treated ginseng appeared higher than the steamed ginseng. This result is related to the antiproliferative effect of the sample. Since the gene expression level of caspase-3 is generally greater than 1, the cancer cell growth inhibitory effect of the treated ginseng may be due to the induction of apoptosis.

이제까지 본 발명에 대한 구체적인 실시예들을 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, specific embodiments of the present invention have been described. Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.

Claims (10)

진세노사이드 함유 물질을 수열 반응시키는 단계를 포함하고,
상기 수열 반응에 이산화탄소가 제공되는 것을 특징으로 하는 진세노사이드 제조 방법.
Hydrothermally reacting the ginsenoside containing material,
Ginsenoside production method characterized in that the carbon dioxide is provided to the hydrothermal reaction.
제 1 항에 있어서,
상기 이산화탄소로부터 생성된 탄산이 상기 수열 반응의 촉매로 작용하는 것을 특징으로 하는 진세노사이드 제조 방법.
The method of claim 1,
The carbonic acid produced from the carbon dioxide acts as a catalyst of the hydrothermal reaction.
제 1 항에 있어서,
상기 수열 반응은 아임계수 또는 초임계수를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 진세노사이드 제조 방법.
The method of claim 1,
The hydrothermal reaction is ginsenoside production method characterized in that it is carried out using subcritical water or supercritical water.
제 1 항에 있어서,
상기 진세노사이드 함유 물질은 인삼으로부터 추출된 인삼 추출물을 포함하는 것을 특징으로 하는 진세노사이드 제조 방법.
The method of claim 1,
The ginsenoside-containing material comprises ginseng extract extracted from ginseng.
제 4 항에 있어서,
상기 수열 반응 전에 상기 인삼 추출물을 제조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진세노사이드 제조 방법.
The method of claim 4, wherein
Ginsenoside production method comprising the step of preparing the ginseng extract before the hydrothermal reaction.
제 5 항에 있어서,
상기 인삼 추출물 제조 단계는,
상기 인삼을 건조시키는 단계,
상기 건조된 인삼을 가루로 분쇄시키는 단계, 및
상기 가루에서 상기 인삼 추출물을 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 진세노사이드 제조 방법.
The method of claim 5,
The ginseng extract manufacturing step,
Drying the ginseng,
Grinding the dried ginseng into powder, and
Ginsenoside manufacturing method comprising the step of extracting the ginseng extract from the powder.
제 6 항에 있어서,
상기 인삼 추출물은 휘발성 용매를 사용하여 추출되는 것을 특징으로 하는 진세노사이드 제조 방법.
The method of claim 6,
The ginseng extract is ginsenoside manufacturing method characterized in that the extraction using a volatile solvent.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 제조방법에 따라 제조되는 진세노사이드Ginsenosides prepared according to the method of any one of claims 1 to 7. 제 8 항에 있어서,
상기 진세노사이드는 순수(intact) 진세노사이드가 탈당화 또는 탈수화 중 하나 이상의 과정을 통해 변환된 진세노사이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 진세노사이드.
The method of claim 8,
The ginsenosides ginsenosides, characterized in that the ginsenosides are obtained by converting intact ginsenosides through at least one of deglycosylation or dehydration.
제 9 항에 있어서,
상기 변환 진세노사이드는 (S)-Rg3, (R)-Rg3, Rk1, 및 Rg5 중 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 진세노사이드.
The method of claim 9,
The converted ginsenosides include one or more of (S) -Rg3, (R) -Rg3, Rk1, and Rg5.
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