KR20210074526A - 초임계 추출을 이용하여 감차수국으로부터 필로둘신의 고효율 추출 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 초임계 추출을 이용한 감차수국으로부터 필로둘신의 추출 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 감차수국을 냉풍 건조한 후 상기 감차수국 건조물을 0.2 ㎜ 내지 2 ㎜의 입자 크기로 분쇄한 다음 40 내지 50℃의 온도 및 150 내지 350 bar의 압력 하에서, 특히 0.5 ㎜의 입자 크기, 40 ℃의 온도 및 150 bar의 압력 하에서 초임계 이산화탄소로 초임계 추출함으로써 감차수국으로부터 필로둘신을 고효율로 추출하는 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 초임계 추출 (supercritical extraction)을 이용하여 감차수국 (Hydrangea serrata Seringe var. thumbergii Sugimoto)으로부터 필로둘신 (phyllodulcin)의 고효율 추출 방법에 관한 것이다.
감차수국 (Hydrangea serrata Seringe var. thumbergii Sugimoto)은 우리나라에 16속 36종 (ex, 산수국, 꽃산수국, 탐라수국, 긴잎산수국, 털수국, 뜰수국, 고려수국, 풀수국 등)이 분포되어 있으나 일반 식용으로 사용되는 것은 감차수국 하나뿐이다. 이는 범의귀과 (Saxifragaceae)의 30년생 낙엽 저목이며, 일반적으로 감차 또는 수국차로 알려져 있다. 우리나라에서는 수국차라는 이름보다 원래 고유명인 감차 (甘茶) 또는 감차수국 (甘茶繡球)이 더 정확한 명칭이다. 이는 석가모니가 탄생할 때 하늘에서 단비가 내렸고 그것을 맞고 자란 나무가 감차, 감차수국, 감로수차라고하여 고려시대부터 4월 초파일이면 이것을 달게 끓여 부처상을 깨끗이 씻었습니다 (감차에는 비당성 당질뿐만 아니라 천연방부력이 있어 부처상의 부폐를 방지하기 위하여 사용되었음). 이에 비하여 수국 (水菊, 繡球) 또는 수국차 (水菊茶, 繡球茶)는 중국에서 전래된 이름이며 그 또한 수국 (水菊) 인지 수구 (繡球) 인지 일정하지가 않다. 따라서 감차 (甘茶) 또는 감차수국 (甘茶繡球)이 옳은 표현이라 할 것이다.
또한, 감로차 또는 이슬차는 감차수국 (같은 식물인 수국차) 잎으로 만든 차 (tea)의 이름이다. 간혹 감로차 또는 이슬차를 수국 (Hydrangea macrophylla SERIN. var. otaksa Makino) 잎으로 만든 차 (tea)로 오해 하는 경우가 있으나, 수국 (Hydrangea macrophylla SERIN. var. otaksa Makino)과 감차수국 (수국차; Hydrangea serrata Seringe var. thumbergii Sugimoto)는 학명이 다를뿐더러, 수국은 전문의의 일정한 처방 없이 함부로 음용해서는 안 되는 독 (毒)이 있는 식물이다. 이는 한방에서 학질, 해열제로 소량 처방되는 한 (寒)하고 독성 (毒性)이 있어 잘못 복용하면 설사 등을 유발한다. 따라서 이를 정확히 구별하여 사용해야 할 것이다.
감차수국에는 설탕의 1000배의 당도가 있으나 당분은 전혀 함유되어 있지 않은 비당성 (非糖性) 단맛이 난다. 또한, 학계연구에 의하면 감차수국은 지방산제거 (다이어트), 고지혈증, 당뇨 등에 효과가 탁월한 것으로 보고되고 있다.
감차수국에는 필로둘신 (phyllodulcin), 이소필로둘신 (isophyllodulcin), 툰베르기놀 (thunberginol) A, B, C, E, F 등이 함유되어 있는 것으로 보고되어 있다. 감차수국의 단맛을 내는 주요 성분은 필로둘신과 이소필로둘신인데, 설탕과 비교하여 400 내지 800배의 감미도를 갖는 것으로 알려져 있다. 다만, 이들은 생잎 자체에서는 배당체인 8-β-글루코시드의 형태로 존재하기 때문에, 단맛이 없다가, 건조 및 분쇄 등의 과정을 거치면서 효소작용에 의한 분해로 단맛을 내는 것으로 알려져 있다.
한편, 필로둘신 (phyllodulcin)은 비당성분이기 때문에, 비만이나 당뇨 등 설탕의 섭취 제한이 필요한 사람에게 감미를 즐기면서도 건강을 지킬 수 있게 해 주는 당 대체재이다. 하지만, 아직까지 감차수국으로부터 필로둘신을 효과적으로 추출 및 분리·정제하고자 하는 연구는 미미한 실정이다.
또한, 종래 감차수국 잎의 유효성분의 추출은 대부분 열수추출법이나 용매추출법을 통해 수행되어 왔다. 이와 같이 이루어진 종래 추출방법은 분리하는 과정에서 잔존 폐기물과 유기용매가 잔류하는 문제점이 있고 향과 유효성분이 파괴되고 추출수율이 낮다는 단점이 있다.
이에 본 발명자는 초임계 추출을 이용하여 감차수국으로부터 필로둘신을 고효율로 추출하는 방법을 최적화하여 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은, 초임계 추출을 이용하여 감차수국으로부터 필로둘신의 고효율 추출 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 감차수국 잎을 냉풍 건조하는 단계 (단계 1); 상기 감차수국 잎 건조물을 0.2 내지 2 ㎜의 입자 크기로 분쇄하는 단계 (단계 2); 및 상기 감차수국 잎 분쇄물을 40 내지 50 ℃의 온도 및 150 내지 250 bar의 압력 하에서 초임계 이산화탄소로 초임계 추출하는 단계 (단계 3)를 포함하는, 감차수국 잎으로부터 필로둘신의 추출 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, “본 발명의 감차수국 잎으로부터 필로둘신의 추출 방법”은 단계 3 이후에 추출물을 농축하는 단계 (단계 4)를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, “본 발명의 감차수국 잎으로부터 필로둘신의 추출 방법”은 단계 4 이후에 농축물로부터 필로둘신을 정제하는 단계 (단계 5)를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, “단계 2의 분쇄”는 0.2 내지 1 ㎜의 크기로 분쇄하는 것을 특징으로 할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, “단계 3의 초임계 추출”은 40 ℃의 온도 및 150 bar의 압력 하에서 수행하는 것을 특징으로 할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, “단계 3의 초임계 추출”은 보조용매로서 에탄올을 추가로 사용하여 수행하는 것을 특징으로 할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, “단계 1”은 20 내지 30℃에서 수행하는 것을 특징으로 할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, “단계 1”은 1 내지 5일 동안 수행하는 것을 특징으로 할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명은 상기의 방법으로 추출된 필로둘신 추출물을 포함하는 당뇨병 예방 및 개선용 건강기능식품조성물을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, “정제”는, 상기 필로둘신 추출물을 이온교환수지를 통과시키는 단계; 상기 이온교환수지를 통과한 용리액을 역상 흡착 카트리지 (reverse-phase sorbent cartridge)를 통과시키는 단계; 및 상기 카트리지를 통과한 용리액을 HPLC를 통과시키는 단계;를 포함하는 과정에 의해 수행하는 것을 특징으로 할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, “이온교환수지”는, 레진으로 'Amberliteⓡ200C Na' 및 'AmberliteⓡIRA-67'을 사용한 이온교환수지이고, 상기 “HPLC”는, 'ODS-AP'을 컬럼으로 사용하는 '리사이클링 프렙. HPLC'인 것을 특징으로 할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, “역상 흡착 카트리지 (reverse-phase sorbent cartridge)”는, 'Waters Oasis HLB 20cc (1g) LP extraction cartridge'인 것을 특징으로 할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명은 상기의 방법으로 수득된 필로둘신을 포함하는 당뇨병 예방 및 개선용 건강기능식품 조성물을 제공한다.
본 발명은 감차수국 잎을 냉풍 건조한 후 상기 감차수국 잎 건조물을 0.2 ㎜ 내지 2 ㎜의 입자 크기로 분쇄한 다음 40 내지 50 ℃의 온도 및 150 내지 350 bar의 압력 하에서, 특히 0.5 ㎜의 입자 크기, 40 ℃의 온도 및 150 bar의 압력 하에서 초임계 이산화탄소로 초임계 추출함으로써 감차수국 잎으로부터 필로둘산을 고효율로 추출할 수 있고, 본 방법으로 인해 추출된 필로둘신은 감미료로 건강기능식품에 사용될 수 있다.
도 1은 감차수국 잎으로부터 필로둘신을 추출하기 위한 공정 흐름도이다.
도 2는 압력 조건에 따른 감차수국 잎의 초임계 추출수율 변화를 나타낸 도이다.
도 3은 압력 조건에 따른 초임계 추출물내에 함유되어 있는 필로둘신의 함량 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4는 '리사이클링 프렙. HPLC'를 이용해 필로둘신을 정제한 것을 나타낸 도이다.
도 2는 압력 조건에 따른 감차수국 잎의 초임계 추출수율 변화를 나타낸 도이다.
도 3은 압력 조건에 따른 초임계 추출물내에 함유되어 있는 필로둘신의 함량 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4는 '리사이클링 프렙. HPLC'를 이용해 필로둘신을 정제한 것을 나타낸 도이다.
본 발명은 감차수국 잎을 냉풍 건조하는 단계 (단계 1); 상기 감차수국 잎 건조물을 0.2 내지 2 ㎜의 입자 크기로 분쇄하는 단계 (단계 2); 및 상기 감차수국 잎 분쇄물을 40 내지 50 ℃의 온도 및 150 내지 250 bar의 압력 하에서 초임계 이산화탄소로 초임계 추출하는 단계 (단계 3)를 포함하는, 감차수국 잎으로부터 필로둘신의 추출 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 본 발명의 감차수국 잎으로부터 필로둘신의 추출 방법은 단계 3 이후에 추출물을 농축하는 단계 (단계 4)를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 본 발명의 감차수국 잎으로부터 필로둘신의 추출 방법은 단계 4 이후에 농축물로부터 필로둘신을 정제하는 단계 (단계 5)를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 단계 2의 분쇄는 0.2 내지 1 ㎜의 크기로 분쇄하는 것을 특징으로 할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 단계 3의 초임계 추출은 40 ℃의 온도 및 150 bar의 압력 하에서 수행하는 것을 특징으로 할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 단계 3의 초임계 추출은 보조용매로서 에탄올을 추가로 사용하여 수행하는 것을 특징으로 할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 단계 1은 20 내지 30℃에서 수행하는 것을 특징으로 할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 단계 1은 1 내지 5일 동안 수행하는 것을 특징으로 할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명은 상기의 방법으로 추출된 필로둘신 추출물을 포함하는 당뇨병 예방 및 개선용 건강기능식품조성물을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 정제는, 상기 필로둘신 추출물을 이온교환수지를 통과시키는 단계; 상기 이온교환수지를 통과한 용리액을 역상 흡착 카트리지 (reverse-phase sorbent cartridge)를 통과시키는 단계; 및 상기 카트리지를 통과한 용리액을 HPLC를 통과시키는 단계;를 포함하는 과정에 의해 수행하는 것을 특징으로 할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 이온교환수지는, 레진으로 'Amberliteⓡ200C Na' 및 'AmberliteⓡIRA-67'을 사용한 이온교환수지이고, 상기 “HPLC”는, 'ODS-AP'을 컬럼으로 사용하는 '리사이클링 프렙. HPLC'인 것을 특징으로 할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 역상 흡착 카트리지 (reverse-phase sorbent cartridge)는, 'Waters Oasis HLB 20cc (1g) LP extraction cartridge'인 것을 특징으로 할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
마지막으로, 본 발명은 상기의 방법으로 수득된 필로둘신을 포함하는 당뇨병 예방 및 개선용 건강기능식품 조성물을 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구현예로 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 다만, 하기 구현 예는 본 발명에 대한 예시로 제시되는 것으로, 당업자에게 주지 저명한 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 수 있고, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않는다. 본 발명은 후술하는 특허 청구범위의 기재 및 그로부터 해석되는 균등 범주 내에서 다양한 변형 및 응용이 가능하다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어 (terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서 전체에 걸쳐, 특정 물질의 농도를 나타내기 위하여 사용되는 '%'는 별도의 언급이 없는 경우, 고체/고체는 (w/w) %, 고체/액체는 (w/v) %, 그리고 액체/액체는 (v/v) %이다.
일 측면에서, 본 발명은 감차수국 잎을 냉풍 건조하는 단계 (단계 1); 상기 감차수국 잎 건조물을 0.2 내지 2 ㎜의 입자 크기로 분쇄하는 단계 (단계 2); 및 상기 감차수국 잎 분쇄물을 40 내지 50 ℃의 온도 및 150 내지 250 bar의 압력 하에서 초임계 이산화탄소로 초임계 추출하는 단계 (단계 3)를 포함하는, 감차수국 잎으로부터 필로둘신의 추출 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 추출물은 당업계에 공지된 추출 및 분리방법을 사용하여 천연으로부터 추출 및 분리하여 수득한 것을 사용할 수 있으며, 본 발명에서 정의된 “추출물”은 적절한 용매를 이용하여 감차수국으로부터 추출한 것이며, 예를 들어, 조추출물, 극성용매 가용 추출물 또는 비극성용매 가용 추출물을 모두 포함한다. 상기 감차수국으로부터 추출물을 추출하기 위한 적절한 용매로는 약학적으로 허용되는 유기용매라면 어느 것을 사용해도 무방하며, 물 또는 유기용매를 사용할 수 있으며, 이에 제한되지는 않으나, 예를 들어, 정제수, 메탄올 (methanol), 에탄올 (ethanol), 프로판올 (propanol), 이소프로판올 (isopropanol), 부탄올 (butanol) 등을 포함하는 탄소수 1 내지 4의 알코올, 아세톤 (acetone), 에테르 (ether), 벤젠 (benzene), 클로로포름 (chloroform), 에틸아세테이트 (ethyl acetate), 메틸렌클로라이드 (methylene chloride), 헥산 (hexane) 및 시클로헥산 (cyclohexane) 등의 각종 용매를 단독으로 혹은 혼합하여 사용할 수 있다. 추출 방법으로는 열수추출법, 냉침추출법, 환류냉각추출법, 용매추출법, 수증기증류법, 초음파추출법, 용출법, 압착법 등의 방법 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다. 또한, 목적하는 추출물은 추가로 통상의 분획 공정을 수행할 수도 있으며, 통상의 정제 방법을 이용하여 정제될 수도 있다.
본 발명의 추출물의 제조방법에는 제한이 없으며, 공지되어 있는 어떠한 방법도 이용될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 조성물에 포함되는 추출물은 상기한 열수 추출 또는 용매 추출법으로 추출된 1차 추출물을, 감압 증류 및 동결 건조 또는 분무 건조 등과 같은 추가적인 과정에 의해 분말상태로 제조할 수 있다. 또한 상기 1차 추출물을 실리카겔 컬럼 크로마토그래피 (silica gel column chromatography), 박층 크로마토그래피 (thin layer chromatography), 고성능 액체 크로마토그래피 (high performance liquid chromatography) 등과 같은 다양한 크로마토그래피를 이용하여 추가로 정제된 분획을 얻을 수도 있다. 따라서 본 발명에 있어서 추출물은 추출, 분획 또는 정제의 각 단계에서 얻어지는 모든 추출액, 분리된 화합물, 분획 및 정제물, 그들의 희석액, 농축액 또는 건조물을 모두 포함하는 개념이다.
일 측면에서, 본 발명에서는 추출된 필로둘신을 최적으로 분리·정제할 수 있는 조건을 탐색하여 보았다. 본 발명에서는 이온교환수지, 역상 흡착 카트리지 (reverse-phase sorbent cartridge), HPLC (바람직하게 '리사이클링 프렙. HPLC')를 단계적으로 적용하여, 색소 및 불순물을 효과적으로 제거하고자 하였다.
이온교환수지를 이용하여 분리·정제를 수행한 결과, 색소체 및 불순물이 효과적으로 제거되었고, 필로둘신의 회수율은 약 90% 정도로 나타났다. 이는 스케일- 업(scale-up)을 한 경우에서도 유사하게 유지되었다.
본 발명에서는 상기 이온교환수지 적용 이후, 잔존 색소 및 불순물을 더 제거하고자 역상 흡착 카트리지 (reverse-phase sorbent cartridge)를 사용하여 2차 정제를 수행하였다. 그 결과, 색소가 효율적으로 제거되고, 81%의 회수율을 보임을 확인할 수 있었다.
본 발명에서는 상기 역상 흡착 카트리지 (reverse-phase sorbent cartridge) 적용 후, 순수한 필로둘신을 정제하여 수득하고자, HPLC (바람직하게 Recycling Prep. HPLC)를 적용하였다. 이를 사용하여 정제한 결과, 최종 순도 99.2%의 필로둘신을 생산할 수 있었다.
일 측면에서, 본 발명은 감차수국 잎을 냉풍 건조하는 단계 (단계 1); 상기 감차수국 잎 건조물을 0.2 내지 2 ㎜의 입자 크기로 분쇄하는 단계 (단계 2); 및 상기 감차수국 잎 분쇄물을 40 내지 50 ℃의 온도 및 150 내지 250 bar의 압력 하에서 초임계 이산화탄소로 초임계 추출하는 단계 (단계 3)를 포함하는, 감차수국 잎으로부터 필로둘신의 추출 방법으로 수득된 필로둘신을 포함하는 당뇨병 예방 및 개선용 건강기능식품 조성물을 제공한다.
본 발명의 “건강기능성식품 조성물”은 유효성분인 감차수국 잎으로부터 필로둘신의 추출 방법으로 수득된 필로둘신을 함유하는 것 외에 통상의 식품 조성물과 같이 여러 가지 향미제 또는 천연 탄수화물 등을 추가 성분으로서 함유할 수 있다.
상술한 천연 탄수화물의 예는 모노사카라이드, 예를 들어, 포도당, 과당 등; 디사카라이드, 예를 들어 말토스, 슈크로스 등; 및 폴리사카라이드, 예를 들어 덱스트린, 시클로덱스트린 등과 같은 통상적인 당, 및 자일리톨,소르비톨, 에리트리톨 등의 당알콜이다. 상술한 향미제는 천연 향미제 (타우마틴), 스테비아 추출물 (예를 들어 레바우디오시드 A, 글리시르히진 등) 및 합성 향미제 (사카린, 아스파르탐 등)를 유리하게 사용할 수 있다. 본 발명의 식품 조성물은 상기 약학적 조성물과 동일한 방식으로 제제화되어 기능성 식품으로 이용하거나, 각종 식품에 첨가할 수 있다. 본 발명의 조성물을 첨가할 수 있는 식품으로는 예를 들어, 음료류, 육류, 초코렛, 식품류, 과자류, 피자, 라면, 기타 면류, 껌류, 사탕류, 아이스크림류, 알코올 음료류, 비타민 복합제 및 건강보조식품류 등이 있다.
또한 상기 식품 조성물은 유효성분인 추출물 외에 여러 가지 영양제, 비타민, 광물 (전해질), 합성 풍미제 및 천연 풍미제 등의 풍미제, 착색제 및 중진제 (치즈, 초콜릿 등), 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알콜, 탄산음료에 사용되는 탄산화제 등을 함유할 수 있다. 그밖에 본 발명의 식품 조성물은 천연 과일 쥬스 및 과일 쥬스 음료 및 야채 음료의 제조를 위한 과육을 함유할 수 있다.
본 발명의 건강기능성식품 조성물은, 정제,캅셀, 분말, 과립, 액상, 환 등의 형태로 제조 및 가공될 수 있다. 본 발명에서 건강기능성식품 조성물이라 함은 건강기능식품에 관한 법률 제6727호에 따른 인체에 유용한 기능성을 가진 원료나 성분을 사용하여 제조 및 가공한 식품을 말하며, 인체의 구조 및 기능에 대하여 영양소를 조절하거나 생리학적 작용 등과 같은 보건용도에 유용한 효과를 얻을 목적으로 섭취하는 것을 의미한다. 본 발명의 건강기능성식품은 통상의 식품 첨가물을 포함할 수 있으며, 식품 첨가물로서의 적합 여부는 다른 규정이 없는 한, 식품의약품안전청에 승인된 식품 첨가물 공전의 총칙 및 일반시험법 등에 따라 해당 품목에 관한 규격 및 기준에 의하여 판정한다. 상기 '식품 첨가물 공전'에 수재된 품목으로는 예를 들어, 케톤류, 글리신, 구연산칼슘, 니코틴산, 계피산 등의 화학적 합성물; 감색소, 감초추출물, 결정셀룰로오스, 고량색소, 구아검 등의 천연첨가물; L-글루타민산나트륨 제제, 면류첨가알칼리제, 보존료 제제, 타르색소제제 등의 혼합제제류 등을 들 수 있다. 예를 들어, 정제 형태의 건강 기능성 식품은 본 발명의 유효성분을 부형제, 결합제, 붕해제 및 다른 첨가제와 혼합한 혼합물을 통상의 방법으로 과립화한 다음, 활택제 등을 넣어 압축성형하거나, 상기 혼합물을 직접 압축 성형할 수 있다. 또한 상기 정제 형태의 건강 기능성 식품은 필요에 따라 교미제 등을 함유할 수도 있다. 캅셀 형태의 건강 기능성 식품 중 경질 캅셀제는 통상의 경질 캅셀에 본 발명의 유효성분을 부형제 등의 첨가제와 혼합한 혼합물을 충진하여 제조할 수 있으며, 연질 캅셀제는 본 발명의 유효성분을 부형제 등의 첨가제와 혼합한 혼합물을 젤라틴과 같은 캅셀기제에 충진하여 제조할 수 있다. 상기 연질 캅셀제는 필요에 따라 글리세린 또는 소르비톨 등의 가소제, 착색제, 보존제 등을 함유할 수 있다. 환 형태의 건강 기능성 식품은 본 발명의 유효성분과 부형제, 결합제, 붕해제 등을 혼합한 혼합물을 기존에 공지된 방법으로 성형하여 조제할 수 있으며, 필요에 따라 백당이나 다른 제피제로 제피할 수 있으며, 또는 전분, 탈크와 같은 물질로 표면을 코팅할 수도 있다. 과립 형태의 건강 기능성 식품은 본 발명의 유효성분의 부형제, 결합제, 붕해제 등을 혼합한 혼합물을 기존에 공지된 방법으로 입상으로 제조할 수 있으며, 필요에 따라 착향제, 교미제 등을 함유할 수 있다.
이하, 본 발명의 내용을 하기 실시예 및 실험예를 통해 더욱 상세히 설명하고자 한다. 다만, 본 발명의 권리범위가 하기 실시예 및 실험예에만 한정되는 것은 아니고, 그와 등가의 기술적 사상의 변형까지를 포함한다.
실시예 1 감차수국 잎 초임계 추출
감차수국 잎을 30℃에서 3일 동안 냉풍 건조한 후 분쇄기를 이용하여 0.5 mm의 입자 크기로 미분쇄함으로써 전처리하였다.
하기 표 1과 같이 초임계 추출 조건으로 온도를 40 ℃로 조절하고, 상기 온도 조건에서 압력을 150, 250 및 350bar로 조절하여 각 추출 조건에서 초임계 추출 장치 (ISA-SCFE-0050-0100-080-re, 일신오토클레이브, 한국)를 이용하여 상기 전처리된 감차수국 잎 분말을 85 g (150 bar의 경우) 또는 90 g (250 및 350 bar의 경우)의 양으로 주입하고 각 시료 당 90 분 동안 초임계 추출을 실시하였다. 초임계 추출 시 유량은 분당 75 ml로 하였으며 보조용매로서 에탄올을 분당 3 ml로 함께 주입하였다.
| 실시예 번호 | 온도 (℃) | 압력 (bar) | 입자사이즈 (mm) |
| 1-1 | 40 | 150 | 0.5 |
| 1-2 | 40 | 250 | 0.5 |
| 1-3 | 40 | 350 | 0.5 |
실시예 2 압력 조건에 따른 감차수국 잎의 초임계 추출수율 조사
상기 실시예 1-1 내지 1-3에서 얻어진 감차수국 잎의 초임계 추출물의 추출수율을 조사하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
| 실시예 번호 | 추출수율 (%) |
| 실시예 1-1 | 0.652 |
| 실시예 1-2 | 0.8 |
| 실시예 1-3 | 0.936 |
상기 표 2 및 도 2에서 확인할 수 있듯이, 초임계 추출물의 추출 수율은 압력에 따라서 0.5~1% 정도 추출이 되며, 압력이 높을 때 추출 효율이 높음을 알 수 있다. 이는 추출압력이 높을수록 추출되는 물질이 많다는 것을 의미한다.
실시예 3 감차수국 잎의 초임계 추출물 성분 조사
상기 실시예 1-1 내지 1-3의 감차수국 잎의 초임계 추출물에 대하여 HPLC 분석을 수행함으로써 성분을 조사하였다.
HPLC 분석은 주입 부피를 0.5 μL로 하고, Shim-pack VP-ODS (250L×4.6) 컬럼을 구비한 UFLC (Prominece UFLCXR, Shimadzu, Japan)를 이용하여 측정하였으며, 이동상으로서 12 부피%의 30 mM 인산 (Junsei, Japan)과 88 부피%의 메탄올 (J.T. Baker, USA)의 혼합용매를 사용하여 등용매 용리시켰다. 이때 유속은 0.5 mL/min(30 mM 인산: 0.06 mL/min, 메탄올: 0.44 mL/min)으로 하였으며 총 30분 동안 용출시켰다. 오븐의 온도는 40 ℃로 하였으며, 검출기로서 PDA (SPD-M20A, UV: 210nm, Shimadzu Corp, Japan)를 사용하여 용출된 물질을 검출하였다.
비교를 위하여, 감차수국 잎의 열수추출물을 대조구로 설정하였다. 감차수국 잎의 열수추출물은 감차수국 잎을 30℃에서 3일 동안 냉풍 건조한 후 분쇄기를 이용하여 0.5 mm의 입자 크기로 미분쇄한 다음, 100 ℃의 열수를 이용하여 90 분동안 추출하여 얻었다. 상기와 같이 얻은 감차수국 잎의 열수추출물에 대하여 상기 초임계 추출물과 동일한 방식으로 HPLC 분석을 수행하였다.
상기 각 감차수국 잎의 초임계 추출물과 열수추출물에 대한 HPLC 분석 결과를 하기 표 3 및 도 3에 나타내었다.
| 구분 | 필로둘신 농도 (ppm) |
| 대조구 (열수추출) | 5.57 |
| 실시예 1-1 (40℃, 150 bar) | 28.14 |
| 실시예 1-2 (40℃, 250 bar) | 23.14 |
| 실시예 1-3 (40℃, 350 bar) | 17.20 |
상기 표 3 및 도 3을 통해, 본 발명의 초임계 추출의 경우 감차수국 잎의 기능성 성분인 필로둘신이 모두 다량 추출된데 반해, 열수추출의 경우 감차수국 잎의 기능성 성분인 필로둘산의 추출량이 초임계 추출에 비해 현저히 낮음을 알 수 있었다.
또한, 초임계 추출의 경우 감차수국 잎의 기능성 성분인 필로둘산에 대한 추출 효율은 250 bar 이하의 압력, 특히 150 bar의 압력에서 상당히 높아지는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통해, 감차수국 잎에서 얻을 수 있는 기능성 성분인 필로둘산은 낮은 압력에서 즉, 250 bar 이하의 압력, 특히 150 bar의 압력에서 초임계 추출하는 것이 바람직함을 확인할 수 있었다.
즉, 상기 표 2 및 도 2의 결과는 추출물질에 대한 추출효율은 압력에 따라 증가하지만 상기 표 3 및 도 3의 결과에서 확인할 수 있듯이 활성 물질인 필로둘산은 낮은 압력에서 높게 나온다는 점을 보여주었다.
실시예 4 정제방법에 따른 필로둘신 함량 및 순도 변화 측정
추출물 내의 다량의 색소체 및 불순물을 효율적으로 제거하기 위해 다양한 정제방법을 사용하였다.
4.1 이온교환수지 (ion exchange resin) Amberlite
ⓡ
200C Na
+
및 Amberlite
ⓡ
IRA-67 을 통한 색소체 및 불순물 제거
활성화된 Amberliteⓡ200C Na+ 및 AmberliteⓡIRA-67을 동량으로 넣어 교반하고, 오픈컬럼 (open column)에 레진을 패킹하였다. 이동상 (mobile phase)을 메탄올 (methanol)로 바꿔주기 위해, 레진의 2배에 해당하는 메탄올을 오픈컬럼에 흘려주고, 혼합 레진과 동량의 추출액을 로딩하였다. 유속 (Flow rate)은 3 SV space velocity로 하고, 부하한 추출액 양의 3배에 해당하는 메탄올을 더 흘려 레진 내에 잔존하는 필로둘신을 수세하여 모았다. 실험결과, 표 4에서와 같이 이온교환수지를 사용하였을 때, 효율적으로 색소체 및 불순물을 제거할 수 있었으며, 회수된 필로둘신의 회수율은 약 90%이었다.
| 컬럼 크기 (cm2) |
주입 (Injection, mL) |
레진 (mL) |
세척 메탄올 (Washing MeOH, mL) |
최종 부피 (mL) |
회수율 (%) |
| 2 × 45 | 60 | 60 | 180 | 225 | 88.48 |
| 5 × 50 | 300 | 300 | 1000 | 1400 | 88.56 |
| 5 × 50 | 600 | 500 | 1500 | 2300 | 92.58 |
4.2 이온교환수지 (ion exchange resin) Amberlite
ⓡ
200C Na
+
및 TRILITE
ⓡ
AW90를 통한 색소체 및 불순물 제거
본 실험에서는 상기와 다르게 레진으로 Amberliteⓡ200C Na+ (강산 양이온) 및 TRILITEⓡAW90 (약염기 음이온)을 혼합 사용하였고, 기타 실험 방법은 상기의 방법을 동일하게 사용하였다. 실험결과, 색소체 제거능력이 Amberliteⓡ200C Na+및 AmberliteⓡIRA-67을 사용했을 때보다 열등하게 나타났고, 회수율은 38.29%로 낮게 나타났다.
실시예 5 카트리지 사용에 따른 필로둘신 함량 및 순도 변화 측정
상기의 이온교환 후, 잔존 색소 및 불순물을 제거하기 위해 카트리지 정제를 수행하여 보았다. 이온교환수지를 통과한 용리액을 10배 농축한 후, 0.45 mm 시린지 필터 (syringe filter)로 여과하고, 20 mL 50% 아세토니트릴(acetonitrile)로 포화시킨 'Waters Oasis HLB 20cc (1g) LP extraction cartridge'에 로딩하였다. 60 mL의 50% 아세토니트릴로 필로둘신을 용리하고, 80 mL의 100% 아세토니트릴로 카트리지에 남은 필로둘신을 씻어내었다. 이 과정을 1회 반복하고 농축한 후 침전물을 100% 메탄올에 녹였다. 실험 결과, 색소가 효율적으로 제거됨을 확인할 수 있었고, 회수율은 81%를 나타내었다.
실시예 6 '리사이클링 프렙. HPLC (Recycling Prep. HPLC)' 적용에 따른 필로둘신 함량 및 순도 변화 측정
순수한 필로둘신을 정제하고자, 상기 실시예 5의 카트리지 정제 후, '리사이클링 프렙. HPLC'를 사용한 정제를 더 수행하였다. 실험방법은 하기와 같았다.
6.1 '리사이클링 프렙. HPLC (recycling prep HPLC)'의 조건
기기로는 LC9104 (JAI Co., Japan)를 사용하였고, ODS-AP (20 × 500 mm) + ODS-AP (20 × 500 mm, JAI Co., Japan)의 2개의 컬럼을 연달아 연결하여 사용하였다. 용리제 (Eluent)로는 50%(v/v) 아세토니트릴 수용액을 사용하였으며, 6 mL/min 유속(Flow rate), 265 nm UV, 4 mL (32 mL의 조샘플에 상응) 주입 부피 (injection volume)를 사용 하였다. 리사이클 챔버 (Recycle number)로는 1 time 및 255 min의 총 분석시간을 거쳤다.
6.2 수행 과정
(1) 컬럼을 50% 아세토니트릴 수용액으로 평형화 (Equilibrate) 시키고, 컬럼에 4 mL의 샘플을 주입하였다 (외부 주입기 사용). (2) 91분부터 180분까지의 분획 회수한 후, 리사이클 (컬럼에 재주입)시켰다. (3) 분획 수집기 (fraction collector)를 이용하여 수국 산 (hydrangea acid) 피크 및 필로둘신 피크를 수집하였다. 각 피크는 도 4에 나타내었다. (4) 'analytical HPLC'를 사용하여 각각의 피크를 확인하였다. (5) 진공 하에서 로타리 증발기를 이용하여 각각의 분획으로부터 용리제를 제거하였다 (수조 온도 = 55 ℃). (6) 100 mL의 에탄올을 첨가하고, '잔존하는 아세토니트릴을 제거하기 위해 사용한 단계 (5)'의 방법을 동일하게 이용하여 에탄올을 제거하였다. (7) 그 후, 단계 (1) ~ 단계 (6)을 2번 반복하였다. (8) 정제된 화합물을 현탁시키기 위하여 100 mL의 물을 첨가하고 잘 섞어 준 뒤, 정제된 화합물을 포함하는 현탁액을 동결건조하여 필로둘신 정제물을 수득하였다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들을 중심으로 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 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (12)
- 하기 단계를 포함하는, 감차수국 잎으로부터 필로둘신의 추출 방법:
감차수국 잎을 냉풍 건조하는 단계 (단계 1);
상기 감차수국 잎 건조물을 0.2 내지 2 ㎜의 입자 크기로 분쇄하는 단계 (단계 2); 및
상기 감차수국 잎 분쇄물을 40 내지 50 ℃의 온도 및 150 내지 250 bar의 압력 하에서 초임계 이산화탄소로 초임계 추출하는 단계 (단계 3). - 제1항에 있어서,
상기 단계 3 이후에 추출물을 농축하는 단계 (단계 4)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 감차수국 잎으로부터 필로둘신의 추출 방법. - 제1항에 있어서,
상기 단계 4 이후에 농축물로부터 필로둘신을 정제하는 단계 (단계 5)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 감차수국 잎으로부터 필로둘신의 추출 방법. - 제1항에 있어서,
상기 단계 2의 분쇄는 0.2 내지 1 ㎜의 크기로 분쇄하는, 감차수국 잎으로부터 필로둘신의 추출 방법. - 제1항에 있어서,
상기 단계 3의 초임계 추출은 40 ℃의 온도 및 150 bar의 압력 하에서 수행하는, 감차수국 잎으로부터 필로둘신의 추출 방법. - 제1항에 있어서,
상기 단계 3의 초임계 추출은 보조용매로서 에탄올을 추가로 사용하여 수행하는, 감차수국 잎으로부터 필로둘신의 추출 방법. - 제1항에 있어서,
상기 단계 1은 20 내지 30℃에서 수행하는, 감차수국 잎으로부터 필로둘신의 추출 방법. - 제1항에 있어서,
상기 단계 1은 1 내지 5일 동안 수행하는, 감차수국 잎으로부터 필로둘신의 추출 방법. - 제3항에 있어서,
상기 정제는, 상기 필로둘신 추출물을 이온교환수지를 통과시키는 단계; 상기 이온교환수지를 통과한 용리액을 역상 흡착 카트리지 (reverse-phase sorbent cartridge)를 통과시키는 단계; 및 상기 카트리지를 통과한 용리액을 HPLC를 통과시키는 단계;를 포함하는 과정에 의해 수행하는 것을 특징으로 하는, 감차수국 잎으로부터 필로둘신의 추출 방법. - 제9항에 있어서,
상기 이온교환수지는, 레진으로 Amberliteⓡ200C Na+ 및 AmberliteⓡIRA-67을 사용한 이온교환수지이고, 상기 HPLC는, ODS-AP을 컬럼으로 사용하는 리사이클링 프렙. HPLC인 것을 특징으로 하는, 감차수국 잎으로부터 필로둘신의 추출 방법. - 제9항에 있어서,
상기 역상 흡착 카트리지는, Waters Oasis HLB 20cc (1g) LP extraction cartridge인 것을 특징으로 하는, 감차수국 잎으로부터 필로둘신의 추출 방법. - 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 방법으로 추출된 필로둘신 추출물을 포함하는 당뇨병 예방 및 개선용 건강기능식품 조성물.
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| KR1020190165286A KR20210074526A (ko) | 2019-12-12 | 2019-12-12 | 초임계 추출을 이용하여 감차수국으로부터 필로둘신의 고효율 추출 방법 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190165286A KR20210074526A (ko) | 2019-12-12 | 2019-12-12 | 초임계 추출을 이용하여 감차수국으로부터 필로둘신의 고효율 추출 방법 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| WO2023078551A1 (en) * | 2021-11-04 | 2023-05-11 | Symrise Ag | High purity phyllodulcin extract |
| WO2023153545A1 (ko) * | 2022-02-10 | 2023-08-17 | (주)영운글로벌 | 감차수국에서 당성분 추출 방법 |
-
2019
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| KR20230120771A (ko) | 2022-02-10 | 2023-08-17 | (주)영운글로벌 | 감차수국에서 당성분 추출 방법 |
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