The Change of Ginsenoside Composition in Notoginseng Root(Panax notoginseng) Extract by the Microwave and Vinegar Process

초단파 및 식초 처리에 의한 삼칠삼 추출물의 인삼 사포닌 성분 변화

Abstract

The purpose of this study is to develop a new preparation process of Notoginseng root(Panax notoginseng) extracts having high concentrations of ginsenoside $Rg_3$, $Rg_5$, $Rk_1$ and $Rh_4$, a special component of Red and Black ginseng(Panax ginseng). Chemical transformation from ginseng saponin to prosapogenin was analyzed by the HPLC. Extracts of Notoginseng root was processed under several treatment conditions including microwave and vinegar(about 14% acidity) treatments. Results of those treatments showed that the quantity of ginsenoside $Rg_3$ increased by over 7.6% at 15 minutes of pH 2~4 vinegar and microwave treatments. The results of processing with MPN-15 indicate that the microwave and vinegar(about 14% acidity) processed Notoginseng root extracts that had gone through 15-minute treatments were found to contain the largest amount of ginsenoside $Rg_3$(7.639%), $Rg_5$(6.061%), $Rk_1$(1.516%) and $Rh_4$(1.599). It is thought that such results provide basic information in preparing Notoginseng root extracts with functionality enhanced.

재료 및 방법

실험재료 −본 연구에 사용한 삼칠삼(Panax notoginseng)은 중국 운남성 곤명에서 2008년 7월 14일에 3년근 삼칠삼을 구입하였고, 생약감별은 경희대학교 약학대학 육창수 명예교수가 확인하였으며, 제품표본은 세명대학교 한방식품연구실에 보관하고 있다(Fig. 1).

Fig. 1.Notoginseng root.

추출물의 조제 − 삼칠삼 500 g에 에틸 알콜 2,500 ml를 가하여 2시간씩 4회 반복 환류 추출 후 여과하여 감압 농축하여 에틸 알콜 추출물(PN)을 얻었다.

삼칠삼 초단파 및 식초 처리 제제(MPN-Microwave and Vinegar Processed Notoginseng Root) 조제 −얻은 에틸 알콜 추출물 1 g에 2배 식초[(주)오뚜기, 2배 양조식초, pH 2.30, 산도 13-14%] 200 ml를 가하여 발진주파수 2,450 MHz, 정격 고주파 출력 700W 규격의 전자레인지(삼성전자, RE-C20DB, 한국)에 넣고, 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15 그리고 20 분씩 초단파 처리를 각각 1회씩 시행하고 감압농축하여 MPN1, MPN2, MPN3, MPN4, MPN5, MPN10, MPN15 그리고 MPN20 초단파 및 식초 처리 제제를 얻었다(Table I)

Table I.*PN: Notoginseng root MPN-1: Notoginseng root extract processed with microwave and vinegar for 1 minute MPN-2: Notoginseng root extract processed with microwave and vinegar for 2 minutes MPN-3: Notoginseng root extract processed with microwave and vinegar for 3 minutes MPN-4: Notoginseng root extract processed with microwave and vinegar for 4 minutes MPN-5: Notoginseng root extract processed with microwave and vinegar for 5 minutes MPN-10: Notoginseng root extract processed with microwave and vinegar for 10 minutes MPN-15: Notoginseng root extract processed with microwave and vinegar for 15 minutes MPN-20: Notoginseng root extract processed with microwave and vinegar for 20 minutes

조 사포닌(Crude Saponin) 조제13)−초단파 처리 제제 각 2 g에 디에틸에테르(diethylether) 50 ml를 가하여 1시간씩 3회 초음파 세정기(고도기업, 4020P, 한국)로 추출한 후, 원심분리 하여 상등액을 제거한다. 얻은 잔사에 수포화 부탄올(butanol) 50 ml를 가하여 2시간씩 3회 추출하고, 원심분리 하여 상등 액을 취하여 여과하고, 감압 농축을 하여 조사포닌(조사포닌량, Table I)을 얻는다.

HPLC-ginsenoside의 분석 −조 사포닌 조제에서 얻은 엑기스를 고 등14)의 조건을 응용하여 HPLC를 실시하고, 상법에 따라 표준품(standard)과 직접 비교하여 인삼 사포닌의 함량 및 조성을 각 시료 당 3회 반복 실험하여 결과의 재현성을 확인하여 분석하였다. 표준품은 Chromadex(U.S.A.)와 엠보연구소(한국)로부터 구입한 순도 99% 이상의 진세노사이드를 사용하였다.

사용한 HPLC 장치는 Waters 1525 binary HPLC system (Waters, 미국)이며, 컬럼은 Eurospher 100-5 C18(250×3mm)을 사용하였다. 이동상은 acetonitrile(HPLC급, Sigma, 미국)과 HPLC용 증류수이며, acetonitrile의 비율을 17%(0 min)에서 30%(25 min), 40%(55 min), 60%(85 min) 그리고 100%(100 min)로 순차적으로 늘려주고 마지막으로 다시 17%로 조절하였다. 전개 온도는 실온, 유속은 분당 0.8 ml, 크로마토그램은 uv/vis Waters 2487 Dual λ Absorbance Detector(Waters, 미국) 검출기를 이용하여 203 nm에서 검출하였다.

 

결과 및 고찰

본 연구에서는 삼칠삼 에탄올 추출물에 식초를 가하여 초단파 처리 가공한 것을 대상으로 개별 ginsenoside의 함량분포를 조사·비교함으로써 사포닌함유패턴을 중심으로 하는 차이점을 검토하여 ginsenoside Rg3, Rg5, Rk1 등의 홍삼 특유 희소 활성 prosapogenin을 고농도로 함유하는 제제를 개발하고 이의 이화학적인 기초정보를 제공하고자 한다.

분석한 인삼 사포닌은 ginsenoside Rb1, Rb2, Rc, Rd, Re, Rf, Rg1, Rg2, Rg3, Rg5, Rg6, Rh1, Rh4, Rk1, Rk3, F1, F4이었으며 이들은 Fig. 2와 같이 HPLC를 통하여 표준품과 직접 비교·확인하고 평균을 통계 처리하여 계산하였다. 중국 삼칠삼 주 생산 및 유통지인 운남성 곤명에서 saponin 함량이 가장 높은 것으로 보고10)된 3년근 삼칠삼을 구입하였으며, 에틸 알콜 추출물을 대상으로 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15 그리고 20 분씩 초단파 및 식초 처리를 각각 1회씩 시행하였고(Table I), 얻은 조성물의 saponin 함량을 3회 반복 비교 분석하여 재현성을 확인하였다.

Fig. 2.Transformation of protopanaxadiol saponin glycosides to prosapogenin.1)

삼칠삼 초단파 식초 처리 제제에서는 Table I에서와 같이 조 사포닌의 양이 MPN-2가 50.64%이었으며 MPN-10이 51.90%이었으며, MPN-15는 48.76%로서 초단파와 식초 10분 처리 삼칠삼 제제의 조 사포닌 함량이 높게 측정되었다.

각 ginsenoside의 총합인 총 사포닌(total saponin) 함량에 있어서는 Table II에서 보는 바와 같이 MPN-15가 20.127% 이었으며 MPN-10은 15.583%이었으며, MPN-2는 15.179%로서 초단파와 식초 15분 처리 삼칠삼 제제의 총 사포닌이 높은 함량을 보여주었다.

Table II.a)ginsenoside Rg2+Rg3+Rg5+Rh4+Rk1+Rk3+F4, b)Sum of individual ginsenoside contents, Values represent the mean±S.E. (n=3)

열(heat)이나 산(acid)에 의해서 가수분해(Fig. 2, 3) 되어 생성되는 인삼 prosapogenin 성분은 표준품(Chromadex 사, Ambo 연구소)으로 확인하였으며, 천연에 존재하는 인삼사포닌보다 체내의 흡수력이 좋아서 약리효능이 강화되는 것으로 알려져 있다.1) 이와 같은 prosapogenin(ginsenoside Rg2, Rg3, Rg5, Rg6, Rh1, Rh4, Rk1, Rk3, F1, F4)의 총량에 있어서는 MPN-15가 17.859%로서 가장 높은 함량을 나타내었으며, MPN-10(13.451%), MPN-4(11.820%)의 순으로 높은 함량을 나타내었다.

Fig. 3.Transformation of protopanaxatriol saponin glycosides to prosapogenin.1)

특히, 홍삼 증숙건조시 생성되는 홍삼특유성분으로 항암작용,15) 혈압강하작용,16) 항산화작용17) 등이 보고된 ginsenoside Rg3의 경우, 홍삼에 0.331% 함유되었다고 조14) 등이 보고하였으나, MPN-15가 7.639%로서 가장 높은 함량을 나타내었으며, MPN-10(6.029%), MPN-4(5.905%)의 순으로 높은 함량을 나타내었다.

또 다른 열 가수분해물로서 기억력 증진효과,18) 항염작용,19) 만성 피부염 개선작용,20) 항암작용,21) 혈소판 응집억제작용22) 등이 보고된 ginsenoside Rg5의 함량은 홍삼에 0.089%, 흑삼에 0.281% 함유되었다고 조14) 등이 보고하였으나, MPN-15가 6.061%로서 가장 높은 함량을 나타내었으며, MPN-10(4.324%), MPN-4(3.477%)의 순으로 높은 함량을 나타내었다. 또한, 혈소판 응집억제작용,22) 항암작용23) 등이 보고된 ginsenoside Rk1의 경우, 홍삼에 0.022%, 흑삼에 0.068% 함유되었다고 조14) 등이 보고하였으나, MPN-15가 1.516%로서 가장 높은 함량을 나타내었으며, MPN-10(1.098%), MPN-20(0.893%)의 순으로 높은 함량을 나타내었다. 반면에 삼칠삼 엑스(PN)에는 prosapogenin 성분(ginsenoside Rg3, Rg5, Rk1, Rk3, Rh4, F4)이 함유되어 있지 않았다.

한편, 홍삼의 희소 성분인 ginsenoside Rh4에 있어서는 홍삼에 0.007%, 흑삼에 0.024% 함유되었다고 조14) 등이 보고 하였으나, MPN-15가 1,599%로서 가장 높은 함량을 나타내었으며, MPN-10(1.140%), MPN-4(0.859%)의 순으로 높은 함량을 나타내었으며, 수삼, 백삼 등에 존재하는 인삼사포닌 성분인 ginsenoside Rc에 있어서도 MPN-4가 2.497%로 서 가장 높은 함량을 나타내었으며, MPN-15(2.270%), MPN-3(2.136%)의 순으로 높은 함량을 나타내었다. MPN-4의 함량은 삼칠삼 엑스(PN, 0.803%)에 비하여 3.1배 높은 함량을 보여주었다. 이와 같은 결과로부터 초단파 식초 처리 삼칠삼 제제는 ginsenoside Rg3, Rg5, Rk1, Rh4, Rc 고농도 함유 기능성 강화 제제의 개발이 가능함을 확인할 수 있었다.

 

결 론

본 연구에서는 삼칠삼 에탄올 추출물에 식초를 가하여 초단파 처리 가공한 것을 대상으로 ginsenoside Rg3, Rg5, Rk1, Rh4 등의 홍삼 특유 희소 활성 prosapogenin을 고농도로 함유하는 제제를 개발하고자 한다. 홍삼 특유 성분인 ginsenoside Rg3의 경우, MPN-15가 7.639%로서 가장 높은 함량을 나타내었으며, MPN-10(6.029%), MPN-4(5.905%)의 순으로 높은 함량을 나타내었다. 또한, ginsenoside Rg5의 함량은 MPN-15가 6.061%로서 가장 높은 함량을 나타내었으며, MPN-10(4.324%), MPN-4(3.477%)의 순으로 높은 함량을 나타내었다. ginsenoside Rk1의 경우, MPN-15가 1.516%로서 가장 높은 함량을 나타내었으며, MPN-10(1.098%), MPN-20(0.893%)의 순으로 높은 함량을 나타내었다. ginsenoside Rh4에 있어서는 MPN-15가 1,599%로서 가장 높은 함량을 나타내었으며, MPN-10(1.140%), MPN-4(0.859%)의 순으로 높은 함량을 나타내었다. 따라서, 삼칠삼 에탄올 추출물에 식초를 가하여 15분 초단파 처리한 조성물이 가장 높은 홍삼 특유 희소 활성성분(ginsenoside Rg3, Rg5, Rk1, Rh4)을 고농도로 함유한다는 것을 확인할 수 있었다.