40(1) : 18 24 (2009)
18
생약복합제 GCSB-5의 품질 표준화를 위한 흑두 및 두충의 함량 분석
이은희·차배천
*
상지대학교보건과학대학 제약공학과
Quantitative Analysis of Glycine Semen Nigra and Eucommiae Cortex for Standardization of GCSB-5 Preparation
Eun Hee Lee and Bae Cheon Cha*
Department of Pharmaceutical Engineering, College of Health Sciences, Sangji University, Wonju, 220-702, Korea
Abstract −
GCSB-5 preparation is a purified extract from a mixture six herbal medicines (Acanthopanacis Cortex, Achyranthis Radix, Saposhnikoviae Radix, Cibotii Rhizoma, Glycine Semen Nigra, Eucommiae Cortex) that have been widely used in tra- ditional medicine to treat various bone disorders. This study was carried out to obtain the HPLC analysis method that can be used to establish quantitative analysis of Glycine Semen Nigra and Eucommiae Cortex for standardization of GCSB-5 prep- aration. HPLC analysis methods for the simultaneous determination of genistin (Glycine Semen Nigra) and geniposide (Eucom- miae Cortex) were established for the quality control of herbal medicinal raw material and preparation. And validation of HPLC analysis methods were conformed for verification of HPLC methods by check to specificity, linearity, intra-day precision, inter- day precision and accuracy following ICH guideline. As the result of quantitative analysis, the contents of genistin and geni- poside in the raw material of GCSB-5 preparation were 0.0426-0.0427 mg/g and 0.431-0.432 mg/g. And GCSB-5 preparation contained genistin of 0.0202-0.0203 mg/capsule and geniposide of 0.211-0.212 mg/capsule, respectively.
Key words −
HPLC analysis methods, quantitative analysis, a medicinal crude drug, GCSB-5, genistin, geniposide, validation
최근건강에대한관심의증대로생약및생약제제의수 요가증가되고있다
.
이들생약및생약제제들의특징은다양한종류의성분들을함유하고있고
,
동시에자연에서생산되는천연물로부터가공되어진약재이기때문에그들의 재배산지등에따른기원에따라품질에상당한차이가있 다
.
따라서다양한질병의예방및치료를위해개발되어지고있는생약및생약제제들이우수한약효를발현하기위 해서는생약의순도나품질이확보된생약및한약재가사 용되어져야한다
.
그러나최근국내생약시장에유통되는생약대부분이기원이불분명한중국으로부터수입되고있 음에따라품질규격화가이루어지지않은경우가많다
.
이러한문제점을해결하기위해서는생약의지표성분에의 한함량기준및이화학적규격에관한정확한품질관리가 필요하다
.
이에최근에는생약및생약제제에대한품질평가방법의하나로서지표성분에의한이화학적분석방법 에의해생약의품질을평가하여궁극적으로는생약복합제
와같은생약제제의품질을균일화하려는노력이계속되고 있다
.
1-5)따라서본연구에서는예로부터골다공증
,
관절염,
디스크등의각종골질환치료제로널리사용되어오고있는추 나약물
(
양근탕,
청파전등자생한방병원고유처방)
을바탕으로 한 오가피
(Acanthopanacis Cortex, Acanthopanax sessiliflorum Seeman),
우슬(Achyranthis Radix, Achyranthes bidentata Blume),
방풍(Saposhnikoviae Radix, Saposhnikovia divaricata Schiskin),
구척(Cibotii Rhizoma, Cibotium barometz J. Smith),
흑두(Glycine Semen Nigra, Glycine max Merrill)
및두충(Eucommiae Cortex, Eucommia ulmoides Oliver)
으로구성되어관절염,
소염,
항경련및골세포퇴행감소치료제의천연물신약으로개발중인생약복합제
GCSB-
5
6)의유효성과안전성확립을위한품질규격화를위해,
전보7)에이어기준및시험방법연구의하나로이화학적규 격연구와함께각각생약의약효성분이나특이성분을지 표물질로한정확한정량분석법등을연구하고자하였다
.
이를위해생약복합제
GCSB-5
의6
종생약중기준및시*교신저자(E-mail):[email protected] (Tel):033-730-055
4
험방법의기준에따른최소
2
종이상의생약규격설정을위해기존의연구논문을통하여지표성분이밝혀진
4
종생약중흑두는
genistin,
8,9) 두충은geniposide
10)에대하여설정된지표성분의
HPLC
조건을검토하여정량분석법을확립하고자하였다
.
또한정량분석법의검증을위해서는ICH
가이드라인에11) 따라 특이성(specificity),
직선성(linearity),
정확도(accuracy),
정밀도(precision)
등을고려한validation
을수행하였다.
동시에확립된정량분석법을이용하여생약복합제
GCSB-5
의원료와제품에있어서genistin
과
geniposide
의지표성분의함량을측정하여생약복합제의품질표준화를확립하였음으로이를보고하고자한다
. 재료 및 방법
실험 재료 −본실험에사용한
2
종의생약인흑두(Glycine Semen Nigra),
두충(Eucommiae Cortex)
과6
종생약(
오가피
2.143 g,
우슬2.143 g,
방풍2.143 g,
구척1.429 g,
흑두1.429 g
및두충0.714 g
의비율)
을혼합하여열수추출한후
,
여액을UF
막을사용하여단계적으로여과하여분자량10000
이하인분획을얻고이분획물을저온농축한분말인생약복합제
GCSB-5
의원료및1
캡슐(350 mg)
당생약복합제
GCSB-5
원료300 mg,
부형제인이산화규소48.5 mg,
활택제로서스테아린산마그네슘
1.5 mg
으로혼합후제조된생약복합제
GCSB-5
는한풍제약(
한국,
전주)
으로부터제공받아사용하였다
.
기기 및 시약 −실험에사용된
HPLC
는Varian Prostar Workstation System (USA)
을 사용하였으며, column
은Shiseido (Japan)
사의Capcell Pak C
18(4.6×150 mm, 5
µm, UG 80)
과Thermo (USA)
사의ODS Hypersil (4.6×250 mm, 5
µm)
을사용하였다.
표준품인genistin
은Sigma (USA)
사제품을
geniposide
는Cogon Bio-tech (China)
사제품을사용하였다
. HPLC
용매인acetonitrile
과MeOH
은HPLC
용인J.
T. Baker
사제품을사용하였고,
증류수는3
차증류수를여과하여사용하였으며
,
그외에시료추출을위한용매는특급시약을사용하였다
.
이화학적 분석
건조 감량 −시료
2 g
을취하여105
oC
에서5
시간건조하여데시케이터에서방냉한후그무게를달았다
.
다시이것을
105
oC
에서건조하여1
시간마다무게를측정하여항량이될때의감량을건조감량
(%)
으로하였다.
12)회분 함량 −미리도가니를
500~550
oC
에서1
시간이상강열하여데시케이터에서방냉한후그무게를달았다
.
시료
2 g
을취하여앞의도가니에넣어그무게를측정한후회화로에넣어서서히온도를올리면서
500~550
oC
에서4
시간이상강열하여탄화물이남지않을때까지회화하여
데시케이터에서방냉한다음그무게를측정하여회분량
(%)
으로하였다
.
12)산불용성 회분 −회분에묽은염산
25 ml
를넣고5
분간약한열로끓여불용물을정량용여과지로여과한후잔류 물을열탕으로잘씻어여과지와함께건조하였다
.
회분항과같은방법으로
3
시간강열하여데시케이터에서방냉한후그무게를달아산불용성회분량
(%)
으로하였다.
얻은값이규정하는값보다클경우에는항량이될때까지강열 하였다
.
12)묽은 에탄올 엑스 함량 −시료약
2.3 g
을취하여적당한플라스크에넣고묽은에탄올
70 ml
를넣어때때로흔들어섞어
5
시간침출하였다.
다시16~20
시간방치한다음여과하였다
.
플라스크및잔류물은여액이100 ml
로될때까지묽은에탄올로씻은다음여액
50 ml
를수욕에서증발건조하고
105
oC
에서4
시간건조하여데시케이터에서식힌다음그무게를달고
2
를곱하여묽은에탄올엑스의양으로하였다
.
건조감량에서얻은값에서건조물로환산한검체량에대한엑스함량
(%)
을산출하였다.
12)HPLC 분석을 위한 표준액의 제조 −각각의 표준품을
MeOH
이나50% MeOH
에녹여농도를0.5 mg/ml
로만들었다
.
이용액을단계적으로희석하여농도가각각5, 10, 20, 50, 100
µg/ml
가되도록시료를만들고, 15
초간vortexing
한후
0.45
µm membrane filter
로여과하여사용하였다.
검액 제조
원생약의 검액 제조−흑두및두충
300 g
을각각추출용기에넣고
H
2O 700 ml
를첨가하고수욕상에서3
시간2
회환류추출한후
,
여과하여여액을농축하여흑두H
2O ext. (21.59 g)
및두충H
2O ext. (20.63 g)
를얻었다.
검체는각각의
H
2O ext. 0.3 g
을50% MeOH 10 ml
로녹이고, 15
초간
vortexing
한후0.45
µm membrane filter
로여과하여검액으로하였다
.
생약복합제 GCSB-5 원료의 검액 제조 −한풍제약으로 부터제공받은생약복합제
GCSB-5
원료0.3 g
을50% MeOH 10 ml
로녹이고, 15
초간vortexing
한후0.45
µm membrane filter
로여과하여검액으로하였다.
생약복합제 GCSB-5의 검액 제조 −한풍제약으로부터 제공받은생약복합제
GCSB-5
의캡슐내용물0.3 g
을취하여
50% MeOH 10ml
로 녹이고, 15
초 간vortexing
한 후0.45
µm membrane filter
로여과하여검액으로하였다.
HPLC 분석
흑두의 분석 조건 −흑두는지표물질을
genistin
으로선정하여
, Fukutake
등8)과Kim
등9) 및Lee
등13)의HPLC
분석방법을기초로하여분석조건을검토하였다
.
칼럼은Capcell Pak C
18(4.6×250 mm, 5
µm, Shiseido)
를사용하였고
,
칼럼온도는40
oC,
검출기는UV 254 nm,
이동상으로는1%
초산이첨가된50% acetonitrile
과1%
초산이첨가된물을사용하여
gradient profile
로실시하였고,
유속은1 ml/min
을사용하여실험하였다
.
두충의 분석 조건 −두충은지표물질을
geniposide
로하여
,
알려진HPLC
분석방법10,14,15)을기본으로하여분석조건을 검토하였다
.
칼럼은ODS Hypersil (4.6×250 mm, 5
µm, Thermo)
를사용하였고,
칼럼온도는40
oC,
검출기는UV 254 nm,
이동상으로10% acetonitrile
과30% acetonitrile
을사용하여
gradient profile
로하였고,
유속은1 ml/min
를사용하여실험하였다
.
분석 방법의 검증(validation)
특이성(Specificity) −
HPLC
분석법의신뢰도와재현성을 검증하기 위해서
ICH (International Conference on Harmonization)
가이드라인11)에의한분석법validation
을수행하였다
.
그중특이성은불순물,
분해산물,
기질물질과같이예상할수없는구성성분의존재하에서분석물질을 확실하게분석하는능력으로
,
다른물질과의간섭없이성분이분리되는것에의해특이성을확인하였다
.
직선성(Linearity) −각표준액에대하여확립된
HPLC
조건에의하여
5
개의농도(5, 10, 20, 50, 100
µg/ml)
별로피크면적비를구하여표준품농도
(X
축)
와피크면적비(Y
축
)
에대한검량선을작성하였고,
검량선으로부터직선성의상관계수를구하여확인하였다
.
정밀성(Precision) −일정농도의표준액을일간및일내 변동을알아보기위해설정한
5
가지농도를하루에5
개씩3
일간반복하여측정한결과를피크면적비의변이계수(%)
로검토하였다
.
정확성(Accuracy) −표준액
3
개농도를각3
회주입하여얻은결과를검량선에대입하여얻은결과와참값의오차 정도
(
회수율, %)
로서정확성을평가하였다.
회수율
(Recovery, %) = × 100
생약복합제 GCSB-5의 원료와 제품에 함유된 지표 성 분의 정량 및 이행률 −생약복합제
GCSB-5
의원료와제품에대한품질규격화를확립하기위하여생약복합제
GCSB-
5
의원료와제품에대하여확립된HPLC
조건에의해표준액및검액을각각
lot
별로3
회씩분석한후,
검량선에대비하여각각의함량을산출하였다
.
동시에원생약의함량으로부터계산된
GCSB-5
원료중의지표성분의함량이론치와분석결과얻어진지표성분의실측치로부터원생약으로
부터
GCSB-5
원료로이행되어진지표성분의이행률을계산하였다
.
결과 및 고찰
오가피
,
우슬,
방풍,
구척,
흑두및두충의6
종생약으로혼합하여관절염
,
소염,
항경련및골세포퇴행감소치료를위한천연물신약으로개발되어지고있는생약복합제
GCSB-
5
의품질규격화를위한기준및시험방법연구의하나로원생약의이화학적분석과함께
, 6
가지생약중에서흑두와두충의지표성분의
HPLC
분석법연구와원료및제품에있어서의 함량 분석 연구를 수행하였다
.
흑두는 콩과(Leguminosae)
에속한1
년생큰콩( Glycine max Merrill)
의검은종자로서난원형또는구형으로검거나얼룩이있고 광택이있다
.
맛은달고성질은차갑다.
한방에서의임상적응용은부종
,
현훈,
자한등에사용하며,
민간약으로는중금속해독제로쓰여왔다
.
16,17)또한중약대사전의기록에의하면흑두는황달
,
부종에효능이있다고보고되어져있다.
18)흑두의성분에대해서는단백질
,
지방,
전분,
칼슘,
인,
철및vitamin A, B
등이함유되어있으며,
이소플라본의함량이높은데 이소플라본은
3
가지 유도체genistein, daidzein, glycitein
과이들의9
가지유도체daidzin, genistin, glycitin
등당이붙어있는배당체의형태이다
.
19) 두충은두충나무( Eucommia ulmoides Oliver)
의수피를지칭하는두충나무과(Eucommiaceae)
에속하는생약이다.
우리나라의중남부에서재배되나중국이원산지이며중국남부에서대량재배 되고 있다
.
두충의효능은강장,
요통,
관절염,
진통,
이뇨등이알려져있으며
,
20)진통효과가보고되어져있다.
21) 성분에관한연구로는
aucubin, ajugoside, eucommiol, geniposide
등의
iridoid
유도체와medioresinol di-O-
β-D-glucopyranoside
등의
lignan
배당체가주성분으로보고되어져있다.
22)이들흑두및두충의원생약과생약복합제
GCSB-5
의원료및제측정농도 이론농도
Gradient profile Time
(min) Flow (ml/min)
Mobile phase A (1% acetic acid in
50% acetonitrile) B (1% acetic acid in water)
0:00 1.0 30 70
30:00 1.0 30 70
Gradient profile Time
(min) Flow (ml/min)
Mobile phase A (10%
acetonitrile) B (30%
acetonitrile)
0:00 1.0 90 10
10:00 1.0 40 60
15:00 1.0 90 10
30:00 1.0 90 10
품에있어서이화학적분석과
HPLC
분석법및함량분석결과는다음과같다
.
이화학적 분석
건조 감량 −흑두와두충의건조감량을
3
회반복시험하여평균치를
Table I
에제시하였다.
생약규격집에수재되어있지않은흑두는
8.14%
로10%
이하를나타내었고,
두충은평균
4.88%
로서생약규격집기준인10%
이하를보였다.
회분 함량 −흑두와두충의회분함량을
3
회반복시험하여평균치를
Table I
에나타내었다.
흑두와두충은각각평균
4.86%
와6.35%
로서생약규격집기준인5%, 8%
이하를나타내었다
.
산불용성 회분 −흑두와두충의산불용성회분을
3
회반복시험하여평균치를제시하였다
. Table I
에서와같이 생약규격집에수재되어있지않은흑두는
0.15%
로1%
이하를나타내었고
,
두충은평균2.91%
로서생약규격집기준인6%
이하를보였다.
묽은 에탄올 엑스 함량 −흑두와두충의묽은에탄올엑 스함량을
3
회반복시험하여평균치를Table I
에제시하였다
.
생약규격집에수재되어있지않은흑두는평균17.28%
로
10%
이상을나타내었고,
두충은각각평균12.08%
로서생약규격집기준인
9%
이상을나타내었다.
Genistin의 분석 및 원생약 흑두의 함량 기준 −흑두의
지표성분인
genistin
을검액및표준액에서분석하는새로운조건을개발하기위하여기존의보고되어진분석법8,9,13) 을기초로하여분석조건을검토한결과
, Fukutake
등8)의방법에서다른성분들과겹치던피크를
14
분대로이동시켜생약복합제
GCSB-5
의원료및제품에서다른피크의간섭없이흑두의지표성분인
genistin
이분리되는우수한분석법으로판단되었다
.
또한원생약흑두의함량기준설정을위해한풍제약에서제공한수종의산지별흑두에대하여각 원료당
3 lot
그리고1 lot
당의3
회씩분석한후평균과표준편차를구하고
,
각원료의평균치를이용하여원료전체의평균과표준편차를구하는
genistin
함량분석을실시한결과평균이
0.168±0.021 mg/g
으로Fukutake
등8)이제시한함량인
0.200 mg/g
보다는약간낮은함량을보였다.
이에원료의원활한수급과안정적인함량확보를위해원생약
흑두의함량기준은가장낮은함량의평균치인
0.147 mg/g
이상으로설정하였다
.
Geniposide의 분석 및 원생약 두충의 함량 기준 −표준
액및검액의분석을위하여기존의알려진분석법10,14,15)을
참조하여두충의지표성분인
geniposide
의분석조건을검토한결과
Son
등10)의방법에서6
분대로겹쳐나오던피크를이동상과비율을바꾸어
8
분대로옮겨분리함으로서,
생약복합제
GCSB-5
의원료및제품에서두충의지표성분인geniposide
가다른함유생약의성분피크들과양호하게분리되는우수한분석법을확립하였다
.
또한 원생약두충의함량기준설정을위해한풍제약에서제공한수종의산지 별두충의
geniposide
함량을Son
등10)이이미실시한두충함량모니터링실험과동일한방법으로실시한결과평균 이
3.33±0.68 mg/g
으로Son
등10)이 제시한 함량 기준인2.10±1.20 mg/g
보다는약간높은함량을보였다.
이에원료의원활한수급과안정적인함량확보를위해원생약두충
의함량기준은가장낮은함량의평균치인
3.25 mg/g
이상으로설정하였다
.
분석법의 검증(Validation)
특이성 − 확립된
HPLC
조건으로분석한흑두의지표물질
,
생약복합제GCSB-5
의 원료GCSB-5-R
과 제품인GCSB-5
의크로마토그램은Fig. 1
과같다. Genistin
의피크유지시간은
14.0
분대이고,
원료와제품에서도14.0
분대로genistin
이기타다른생약성분들과명확히분리되었고다른물질과의간섭이없음이확인되었다
.
두충에대해서도확립된
HPLC
조건으로 분석한 지표 물질,
생약복합제GCSB-5
의원료인GCSB- 5-R
과제품인GCSB-5
의크로마토그램은
Fig. 2
와같다. Geniposide
의피크유지시간은8.7
분대이고
,
원료와제품에서도8.7
분대로geniposide
가기타다른생약의성분들과약간의간섭이확인되었으나지표성 분의함량을구할수있을만큼명확히분리됨을확인하였다
.
직선성 − 흑두의지표물질인
genistin
을5, 10, 20, 50, 100
µg/ml
의농도별로제조하고확립된HPLC
조건으로분석을실시하여
x
축은농도, y
축은피크면적으로하여검량선을작성한결과
, Table II
에나타낸것과같이직선성(R
2)
이
0.9997
인상관관계를나타내었다.
또한두충에있어서도Table I.
Contents of loss on drying, residue on ignition, residue on acid insoluble ignition and 50% ethanol extract of each medicinal plants
Sample Loss on drying (%) Residue on ignition
(%) Residue on acid
insoluble ignition (%) 50% Ethanol extracts (%)
Glycine Semen Nigra 8.14±0.18 4.86±0.06 0.15±0.03 17.28±0.82
Eucommiae Cortex 4.88±0.05 6.35±0.13 2.91±0.09 12.08±0.56
number of samples, n=3
지표물질인
geniposide
를5, 10, 20, 50, 100
µg/ml
의농도별로제조하여확립된
HPLC
분석조건으로분석하여x
축은농도
, y
축을피크면적으로하여검량선을작성한결과,
Table II
에제시한것과같이직선성(R
2)
이0.9996
인상관관계를나타내어직선성이인정되었다
.
정밀성 −일내정밀도로서흑두의지표물질인
genistin
의5, 10, 20, 50, 100
µg/ml
농도의표준액을5
회측정하여피크의면적을구하고
,
이로부터구한일내정밀도는Table III
에나타낸것과같이
0.08-0.56%
로양호한값을나타내었다
.
두충에있어서도지표물질인geniposide
의5, 10, 20, 50, 100
µg/ml
농도로제조한표준액을5
회측정하여피크의면적으로부터구한일내정밀도는
0.14-0.63%
로양호하였으며그값을
Table III
에나타내었다.
또한
Table III
에나타낸것과같이일간정밀도에있어서는일내정밀도를측정한동일한농도의표준액을
1
일1
회
3
일간반복측정하여농도에따른피크의면적을구하여이로부터구한흑두
genistin
의일간정밀도는0.03-0.44%
로양호하였으며
,
두충geniposide
의일간정밀도도0.05- 0.23%
로양호한값을보여주고있다.
정확성 −흑두의지표물질인
genistin
의5, 20, 100
µg/ml
Fig. 1.
HPLC chromatogram of genistin(a), GCSB-5-R(b) and GCSB-5(c).
Fig. 2.
HPLC chromatogram of geniposide(a), GCSB-5-R(b) and GCSB-5(c).
Table II.
Calibration curve equations, LOD and LOQ of genistin and geniposide standard
Sample Equation R
2LOD
(µg/ml) LOQ (µg/ml) Genistin y = 64754x + 24951 0.9997 0.14 0.41 Geniposide y = 7193.5x + 5267 0.9996 0.08 0.24 LOD: 3.3× (SD of the response/ slope of the calibration curve) LOQ: 10 × (SD of the response / slope of the calibration curve)
Table III.
Precision and accuracy for the determination of genistin and geniposide
Sample concentration
(
µg/ml)
Precision CV(%)
aAccuracy(%) Intra-day
(n=5) Inter-day (n=5) Genistin
5 0.10 0.02 95.00
10 0.56 0.44
20 0.18 0.12 99.85
50 0.09 0.04
100 0.08 0.03 99.39
Geniposide
5 0.63 0.18 93.80
10 0.25 0.14
20 0.31 0.23 99.80
50 0.22 0.13
100 0.14 0.05 99.70
a