아임계수 추출에 의한 홍삼 추출물의 진세노사이드 조성 및 이화학적 특성 연구

Abstract

아임계수 추출법은 순수한 물을 용매로 사용하여 안전하고 친환경적이며 열수, 유기 용매 등을 사용한 기존 추출 방법을 대체하여 식물로부터 유용 성분 추출에 높은 선택성을 가지며 수율 향상, 추출 시간 단축 등의 효과적이고 경제적인 추출 방법으로 이용될 수 있다. 또한 홍삼은 사포닌 등 다양한 유용 성분을 함유하고 있으며 항암, 면역 기능 강화, 항피로 효과 등 약리 효능이 밝혀져 우수한 기능성 소재로 이용되고 있다. 본 연구에서는 홍삼의 신규 추출 방법으로 아임계수 추출(Subcritical Water Extraction; SWE)을 적용하여 홍삼 추출물의 이화학적 특성 및 주요 약리 성분인 진세노사이드의 추출 특성을 조사하여 최적 추출 조건을 결정하고자 하였으며 열수, 에탄올 및 메탄올을 사용한 기존 추출법과 진세노사이드 조성 및 추출 수율을 비교하였다. 홍삼의 아임계수 추출은 아임계 추출 장치(ASE 350, DIONEX, USA)를 사용하여 고압(>90 bar) 하에서 추출 온도(105-150℃)와 추출 시간(5-20분)을 변수로 16 조건으로 수행하였다. 홍삼 추출물의 이화학적 특성으로 조사된 당도, 고형분, 색차 및 탁도는 추출 온도가 높아지고 추출 시간이 길어짐에 따라 증가하였고 pH는 감소하였다. 조 사포닌 농도와 TLC 및 HPLC 분석에 의한 총 진세노사이드 농도는 120℃의 20분에서 최대로 측정되어 일반적인 열수 추출(80℃/8시간) 대비 효과적이었으며 이후 추출 온도가 상승하고 추출 시간이 길어짐에 따라 감소하였다. 한편 저극성 진세노사이드는 150℃의 15분에서 최대 농도였으며 특히 Rg3와 Rh1은 열수, 에탄올 및 메탄올 등을 사용한 기존의 환류 냉각 추출 방법(80℃/8시간)과 비교하여 Rg3는 3.5-5배, Rh1은 2-2.5배의 높은 농도로 나타나 아임계수 추출법이 홍삼으로부터 저극성 진세노사이드의 선택적 추출 및 전환에 효과적인 방법임을 확인하였다.;Subcritical water is one of the safest and eco-friendly solvents. Applications of subcritical water include the selective extraction of a particular saponin from red ginseng by replacing hot water or ethanol and methanol. In this study, the physicochemical properties of red ginseng extracts and the chemical composition of ginsenosides were investigated to determine the optimum subcritical water extraction conditions from red ginseng. The two variable parameters in this experiment include extraction temperature (105-150℃) and time (5-20 min) under high pressure (> 90 bar). The °Brix, a solid content, color difference and the turbidity of the red ginseng extract was seen to increase with a longer extraction time and higher temperature, while the pH is decreased. During a qualitative and quantitative analysis of ginsenosides using TLC/HPLC, it was found that the maximum concentration of ginsenoside among the red ginseng extract was obtained at 120℃, and 20 min. This result supports the finding that subcritical water extraction is a more effective method compared to conventional method using hot water. Also, the maximum concentration of ginsenoside Rg3 and Rh1 was obtained at 150℃, and 15 min. Concentrations of Rg3 and Rh1 were respectively 3.5 to 5 times and 2 to 2.5 times higher than those of conventional extraction methods using hot water, ethanol, and methanol. The subcritical water extraction method is an alternative and more effective technique in red ginseng extraction. Not only is effective this method at shortening the extraction time compared to hot water extraction but also improves the extraction efficiency of the active extract ingredient. Particularly, this is effective method in selective extraction of less polar ginsenosides such as Rg3, which is a well known strong anti-cancer effects. Due to the benefits of the above, the subcritical water extraction technique were confirmed the industrial applicability and feasibility as the alternative extraction methods of red ginseng.