Content of 6-Gingerol in Zingiberis Rhizoma by Roasting

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48(3) : 226∼ 231 (2017)

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수치에 따른 건강 중 6-Gingerol의 함량 비교

서창섭¹·김정훈^1,2·신현규¹·김병수³*

1한국한의학연구원 K-herb연구단, ²부산대학교 한의학전문대학원, ³대전대학교 한의과대학

Content of 6-Gingerol in Zingiberis Rhizoma by Roasting

Chang-Seob Seo¹, Jung-Hoon Kim^1,2, Hyeun-Kyoo Shin¹ and Byoung-Soo Kim³*

1Herbal Medicine Formulation Research Group, Korea Institute of Oriental Medicine, 1672 Yuseongdae-ro, Yuseong-gu, Daejeon 34054, Korea

2Division of Pharmacology, School of Korean Medicine, Pusan National University. Yangsan, Gyeongnam 50612, Korea

3Department of Physiology, College of Korean Medicine, Daejeon University, 62 Daehak-ro, Dong-gu, Daejeon 34520, Korea

Abstract − Zingiberis Rhizoma (ZR, Zingiberaceae) is one of the foods for a long time and contains various biological activities including anti-cancer, anti-inflammatory, anti-oxidant, and anti-platelet activities. The present study was to compare the amount of 6-gingerol in the 70% ethanol extracts of non-processed ZR and processed ZR by roasting using a high-performance liquid chromatography equipped with photodiode array detector. The 6-gingerol was separated on a Gemini C₁₈ analytical col- umn (5µm, 4.6×250 mm) using two mobile phase consisting of distilled water and acetonitrile. The flow rate was 1.0 mL/min and injection volume was 10µL. In non-processed ZR sample, the amount of the 6-gingerol was 0.43% and the amount of the marker compound in processed ZR samples by roasting were 0.16-0.55%.

Keywords − 6-Gingerol, Zingiberis Rhizoma, Roasting

예로부터 생약의 독성이나 부작용 등을 감소시키거나 특 정 약효의 증강 및 보관 기간의 편리성을 위해 한의학 이론 에 따라 수치(修治)하여 사용되어 왔다.¹⁾ 건강(乾薑) 역시 경맥(經脈)을 따뜻하게 하여 지혈(止血)하는 온경지혈(溫經止血)과 속을 따뜻하게 하여 설사를 멈추게 하는 온중지사 (溫中止瀉)의 목적으로 불에 볶아서 사용하였다. 건강 (Zingiberis Rhizoma; ZR)은 생강과(Zingiberaceae)에 속하 는 생강(生薑, Zingiber officinale Roscoe)의 뿌리줄기를 말 린 것으로,²⁾ 비위(脾胃)의 양(陽)이 허(虛)하고 음(陰)이 성 한 것에 쓰는 온법(溫法)의 하나인 온중거한(溫中祛寒)의 효 능과 가슴과 배가 차고 아픈 것을 치료하는 심복냉통(心腹冷痛), 구토와 설사를 치료하는데 사용되어져 왔다.³⁾ 이러 한 건강의 성분으로는 6-, 8-, 10- 및 12-gingerol과 4-, 6- 및 8-shogaol 등의 phenol 계열의 성분, zingiberene과 camphene 등과 같은 정유 성분 등이 보고되었다.⁴⁾이들 성분들 중 주 요 성분인 gingerol과 shogaol은 항암, 항산화, 진통, 해열, 항염증, 항당뇨, 항비만, 항균, 항알러지, 간보호 및 항혈관

신행 효능 등 매우 다양한 생리활성이 보고되었다.⁵⁾따라서 본 연구자들은 온경지혈(溫經止血)⁶⁾과 온중지사(溫中止瀉)⁶⁾ 작용의 증강을 위해 수치하여 사용하는 건강 중 대한민국 약전에 지표 물질로 수록되어 있는 6-gingerol²⁾에 대하여 수 치 전 · 후 함량 분석을 비롯한 이화학적 분석의 실시 및 비 교를 통해 건강의 수치에 대한 기초자료를 제공하고자 본 연구를 수행하였다.

재료 및 방법

실험재료 − 본 연구에 사용된 건강은 (주)광명당제약의 내 몸에닿(Ulsan, Korea)에서 규격품을 구입하여 동국대학교와 대전대학교 한의과대학 본초학전공 이제현 교수(Gyeongju, Korea)와 서영배 교수(Daejeon, Korea)로부터 식품의약품안 전평가원 한약재 관능검사 지침⁷⁾에 따라 기원, 성상, 이물, 건조 및 포장상태 등을 종합적으로 감정 후 사용하였다. 건 강 표본(2012-RISZR)은 한국한의학연구원 K-herb연구단에 보관하였다.

표준품 및 시약 − 6-Gingerol은 Wako Pure Chemical Industries(Osaka, Japan)로부터 98.0% 이상의 표준품을 구입

*교신저자(E-mail):[email protected] (Tel): +82-42-280-2616

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하여 사용하였다. 본 시험의 추출과 분석에 사용된 메탄올, 아세토나이트릴 및 물 등의 용매는 모두 HPLC급으로 J.T.

Baker(Phillipsburg, NJ, USA)로부터 구입하여 사용하였다.

기기 − 건강의 지표 성분인 6-gingerol의 함량 비교를 위 해 LC-20AT 펌프, DGU-20A₃온라인 탈기장치, CTO-20A 칼럼오븐, SIL-20AC 자동시료주입장치 및 SPD-M20A 광 다이오드어래이 검출기로 구성된 Prominence LC-20A 시리 즈 HPLC 시스템(Shimadzu, Kyoto, Japan)과 측정된 데이 터의 변환 및 처리는 LC solution software(Version 1.24, SP1)를 사용하였다. 회화로는 Thermolyne 48000 furnace (Barnstead, Dubuque, IA, USA), 건조기는 OF-22G(JeioTech, Daejeon, Korea), 초음파추출기는 Branson 8510E-DTH (Branson Ultrasonic Co., Danbury, CT, USA) 및 시료의 수 치는 CBR-101A(GeneCafe, Ansan, Korea) 로스터기를 각 각 사용하였다.

건강 수치 − 건강 규격품을 구입하여 서로 다른 온도(160, 180 및 200ôC)와 시간(5, 10, 15 및 20분)에 따라 수치 하였 다. 수치를 진행하기 전 로스터기를 해당 온도까지 올려 예 비 가열을 실시한 후 다음과 같이 각각의 온도와 시간에 따 라 수치를 진행하였다; 수치하지 않은 원생약(Zingiberis Rhizoma; ZR1), 160ôC-5분(ZR2), 160ôC-10분(ZR3), 160ôC- 15분(ZR4), 160ôC-20분(ZR5), 180ôC-5분(ZR6), 180ôC-10분 (ZR7), 180ôC-15분(ZR8), 180ôC-20분(ZR9), 200ôC-5분 (ZR10), 200ôC-10분(ZR11), 200ôC-15분(ZR12) 및 200ôC- 20분(ZR13). 위와 같이 각각 수치를 실시한 시료는 실온에 서 냉각 후 polyethylene:polypropylene(1:1) bag으로 포장하 여 냉장 보관하면서 실험에 사용하였다.

관능검사 − 건강의 수치에 있어 최적의 온도와 시간을 설 정하기 위하여 청초법으로 수치한 시료에 대하여 본초학 교 재⁸⁾를 바탕으로 본초학 전공자인 동국대학교 한의과대학 본 초학교실의 이제현 교수와 대전대학교 한의과대학 본초학 교실의 서영배 교수 2인에 의해 시간과 온도에 따라 수치 된 거강의 관능검사를 실시하였다.

건조감량, 회분 및 산불용성회분 − 대한민국약전 9개정의 일반시헙법 중 생약시험법⁹⁾에 따라 시험한 후 건조감량, 회 분 및 산불용성회분을 계산하였다.

벤조피렌시험 − 본 시험에서 건강을 고온에서 수치 할 경 우 발생될 수 있는 발암성 물질인 벤조피렌에 대하여 건강 원생약(ZR1)과 수치 시료(180^oC-15분; ZR8, 180^oC-20분;

ZR9, 200^oC-15분; ZR12 및 200^oC-20분; ZR13)한 시료에 대하여 각각 약 10.0 g을 정밀하게 달아 식품의약품안전처 고시¹⁰⁾와 식품의 기준 및 규격 고시¹¹⁾에 따라 시료에 함유 되어 있는 벤조피렌의 농도를 액체크로마토그래프법으로 측 정하였다.

HPLC 분석조건 − 수치 전 · 후 건강의 주요 성분인 6- gingerol의 함량 분석은 펌프, 온라인 탈기장치, 칼럼오븐,

자동시료주입장치 및 광다이오드어래이 검출기가 장착된 Prominence LC-20A시리즈 HPLC(Shimadzu Co., Tokyo, Japan)를 이용하였다. 주요 성분인 6-gingerol은 40^oC에서 Phenomenex Gemini C18(5µm, 4.6×250 mm, Torrance, CA, USA) 역상칼럼을 이용하여 280 nm에서 분리 및 검출 하였다. 이동상은 물(A)과 아세토나이트릴(B)을 이용하여 0-3분(50% B), 3-15분(50-80% B), 15-20분(80% B), 20-25 분(80-50% B) 및 25-30분(50% B)의 기울기용리로 흘려주 었다. 유속은 분당 1.0 mL로 흘려주었으며, 주입량은 10 µL 였다.

표준액 및 검액 조제 − 건강 중 6-gingerol의 함량 분석을 위한 표준액과 검액은 대한민국약전 9개정의 건강 정량법 에 따라 조제하였다.²⁾ 즉, 표준액은 6-gingerol 표준품 약 10 mg을 정밀하게 달아 메탄올을 넣어 정확하게 100 mL로 하 였으며, 검액은 건강 및 건강초 분말 약 2.0 g을 각각 정밀 하게 달아 메탄올 60 mL를 넣고 2시간 환류추출 한 다음 여과하였다. 잔류물에 메탄올 30 mL를 넣어 상기와 같이 추 출한 후 여액을 모두 합하여 메탄올을 넣어 정확하게 100 mL로 하였다. 검액과 표준액은 모두 분석 전에 0.2 µm syringe filter (Pall Life Sciences, Ann Arbor, MI, USA)로 여과한 후 HPLC에 주입하였다. 6-Gingerol의 함량은 다음 의 계산식에 의해 계산되었다.

6-Gingerol의 양(mg)=6-gingerol 표준품의 양(mg)×A_T/A_S A_T: 검액의 피크면적

A_S: 표준액의 피크면적

결과 및 고찰

건강 수치 − 일반적으로 지혈 작용을 증가시키기 위해 수 치하여 사용해 온 건강에 대하여 적절한 수치 방법을 설정 하고자 시중 유통 규격품을 구입하여 시간(5, 10, 15 및 20 분)과 온도(160, 180 및 200^oC)에 따라 수치를 실시하였다.

유통 건강과 청초법에 의해 수치된 건강은 Fig. 2와 같다.

관능검사 − 예로부터 건강은 포강( 薑)을 만들어 사용하 거나 지혈을 목적으로 할 때 초흑(炒黑) 또는 초탄(炒炭)하 여 사용되어져 왔다.⁶⁾표면과 내부의 색상이 고르게 변하고 건강 특유의 냄새가 변하며 표면이 타지 않는 것을 기준으 로 수치를 실시한 후 관능검사를 실시하였다. 그 결과 Fig. 1. Chemical structure of the marker compound, 6-gingerol in Zingiberis Rhizoma.

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Fig. 2. A macroscopic picture of non-processed Zingiberis Rhizoma (A) and the processed Zingiberis Rhizoma produced by ‘plain stir-baking’ with various times and temperatures (B).

Table I. The results of loss on drying, ash, and acid-insoluble ash for the Zingiberis Rhizoma and its processed products (n=3) Sample Loss on drying (%) Ash (%) Acid-insoluble ash (%)

Mean (%) SD RSD (%) Mean (%) SD RSD (%) Mean (%) SD×10⁻¹ RSD (%)

KP None ≤8.0% (None-processed) None

ZR1 9.81 0.05 0.51 6.79 0.03 0.44 0.50 0.06 1.13

ZR2 5.59 0.11 1.91 6.53 0.05 0.74 0.59 0.15 2.49

ZR3 3.97 0.09 2.31 7.56 0.07 0.89 1.59 0.39 2.44

ZR4 3.88 0.07 1.84 6.79 0.04 0.61 1.06 0.15 1.45

ZR5 2.25 0.05 2.13 7.30 0.05 0.62 0.99 0.18 1.79

ZR6 4.05 0.11 2.76 7.61 0.04 0.52 1.10 0.10 0.89

ZR7 1.68 0.00 0.29 6.48 0.12 1.78 0.40 0.05 1.27

ZR8 8.18 0.24 2.89 7.34 0.12 1.67 0.47 0.23 4.83

ZR9 6.25 0.02 0.31 7.34 0.09 1.18 0.66 0.07 1.05

ZR10 6.19 0.12 1.94 7.46 0.06 0.75 0.89 0.23 2.58

ZR11 4.50 0.11 2.51 7.73 0.13 1.64 0.64 0.03 0.47

ZR12 6.46 0.07 1.07 7.15 0.18 2.56 0.61 0.18 2.90

ZR13 7.19 0.06 0.87 7.40 0.06 0.75 1.26 0.16 1.27

ZR1, Non-processed Zingiberis Rhizoma; ZR2, 160

^o

C-5 min; ZR3, 160

^o

C-10 min; ZR4, 160

^o

C-15 min; ZR5, 160

^o

C-20 min; ZR6,

180

^o

C-5 min; ZR7, 180

^o

C-10 min; ZR8, 180

^o

C-15 min; ZR9, 180

^o

C-20 min; ZR10, 200

^o

C-5 min; ZR11, 200

^o

C-10 min; ZR12,

200

^o

C-15 min; ZR13, 200

^o

C-20 min

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ZR9(200ôC-10분), ZR10(200ôC-15분), ZR11(220ôC-5분) 및 ZR12(220ôC-10분)에서 수치 할 때 건강의 수치 기준에 적 절한 것으로 나타났다.

건조감량 − 대한민국약전 9개정의 생약시험법⁹⁾에 따라 건 조감량 시험을 실시한 결과 건강은 9.81±0.05%(n=3)로 나 왔으며, 시간과 온도에 따라 수치된 건강은 1.69-8.18%(n=

3)로 나타났다(Table I).

회분 − 대한민국약전 9개정에 따르면 건강의 회분 기준치 는 8.0% 이하로 규정되어 있다.²⁾ 이를 기준으로 수치 하지 않은 원 생약의 건강은 6.79±0.03%(n=3)의 회분 함량을 보 였으며, 이는 대한민국약전 기준치에 적합하였다. 또한 수 치된 건강의 회분 시험 결과 6.48-7.73%(n=3)의 값을 나타 내었다(Table I).

산불용성회분 − 대한민국약전 생약시험법⁹⁾에 따라 건강 의 산불용성회분 시험 결과 0.50±0.006%(n=3)로 나왔으며, 수치된 건강은 0.40-4.59%(n=3)로 나타났다(Table I).

벤조피렌 − 발암물질로 알려져 있는 벤조피렌의 양을 측 정하고자 식품의약품안전처 고시¹⁰⁾와 식품의 기준 및 규격 고시¹¹⁾에 따라 시험하였다. 시료 중 수치하지 않은 건강 (ZR1)와 고온에서 수치된 건강 시료 중 ZR8(180ôC-15분), ZR9(180ôC-20분), ZR12(200ôC-15분) 및 ZR13(200ôC-20분) 등 5개의 시료를 선정하여 벤조피렌 시험을 실시한 결과 0.0, 0.5, 1.6, 0.1 및 0.0 µg/kg으로 각각 나타났다. 건강에 대한 벤조피렌의 허용 기준치는 규정되어 있지 않지만 지 황과 숙지황의 경우 5.0 µg/kg 이하로 규정하고 있다.¹⁰⁾이 와 비교하였을 경우 수치 전 · 후 건강에서 검출되는 벤조

Fig. 3. TLC chromatogram of reference standards and Zingibris Rhizoma. S: 6-gingerol, 1: Zingibris Rhizoma, 2: 160^oC-5 min, 3:

160ôC-10 min, 4: 160ôC-15 min, 5: 160ôC-20 min, 6: 180ôC-5 min, 7: 180ôC-10 min, 8: 180ôC-15 min, 9: 180ôC-20 min 10: 200ôC- 5 min, 11: 200ôC-10 min, 12: 200ôC-15 min, 13: 200ôC-20 min.

Fig. 4. Typical HPLC chromatograms of a reference standard compound, 6-gingerol, (A), 70% ethanol extract of non-processed Zingiberis Rhizoma (B), and 70% ethanol extract of processed Zingiberis Rhizoma (C) at 280 nm.

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피렌의 양과 이에 대한 영향은 미비한 것으로 사료된다.

정량 − HPLC를 이용하여 건강 및 수치된 건강의 주요 성 분인 6-gingerol의 함량을 분석한 결과 약 9.2분에 주요 성 분인 6-gingerol의 성분이 검출되었다(Fig. 4). 또한 Fig. 5와 같이 수치 전과 후의 시료에 대하여 성분 프로파일링을 실 시하였다. 대한민국약전 9개정에 건강은 6-gingerol이 0.4%

이상 함유 되어 있어야 한다고 제시되어 있다. 이와 같이 대 한민국약전을 기준으로 건강의 6-gingerol에 대하여 시간과 온도에 따라 수치 할 경우 성분의 변화를 HPLC로 측정하 였다. 대한민국약전의 함량 계산법에 따라 함량을 계산할 경우 건강 및 수치된 건강에서 6-gingerol이 0.16-0.55%로 검출되었다(Table II). 수치 전 시료에서는 0.43%로 대한민 국약전기준에 적합 하였으나 포제를 200ôC-20분까지 진행 할 경우 그 함량은 0.16%로 약 2.7배 정도 감소하는 경향 을 나타내었으며, 이는 대한민국약전 기준치에 미치지 못하 는 함량이다. 함량 분석 결과 수치를 실시한 시료 중 ZR2(160ôC, 5분), ZR3(160ôC, 10분) 및 ZR6(180ôC, 5분) 등 3종의 시료만이 0.55, 0.46 및 0.50%로 대한민국약전 기 준치인 0.4%이상 6-gingerol을 함유하고 있는 것으로 나타 났으며 이외의 시료에서는 수치를 할 경우 모두 대한민국 약전 기준치보다 낮은 성분 함량을 보였다(Table II). 또한 같은 온도에서 수치를 할 경우 시간이 길어질수록 6-gingerol

Fig. 5. HPLC profiles of Zingiberis Rhizoma and its processed products at wavelength 280 nm. ZR1 (1), ZR2 (2), ZR3 (3), ZR4 (4), ZR5 (5), ZR6 (6), ZR7 (7), ZR8 (8), ZR9 (9), MCR10 (10), ZR11 (11), ZR12 (12), ZR13 (13), ZR14 (14), ZR15 (15), and ZR16 (16).

Table II. Amount (%) of the marker compound, 6-gingerol, in Zingiberis Rhizoma and its processed products (n=3)

Sample Content (%)

Mean SD×10⁻¹ RSD (%) KP ≥0.4% (None-processed)

ZR1 0.43 0.02 0.47

ZR2 0.55 0.04 0.65

ZR3 0.46 0.04 0.79

ZR4 0.33 0.02 0.47

ZR5 0.20 0.02 1.16

ZR6 0.50 0.11 2.13

ZR7 0.31 0.02 0.51

ZR8 0.26 0.01 0.43

ZR9 0.29 0.04 1.51

ZR10 0.35 0.05 1.57

ZR11 0.29 0.04 1.35

ZR12 0.20 0.02 1.21

ZR13 0.16 0.02 0.99

ZR1, Non-processed Zingiberis Rhizoma; ZR2, 160

^o

C-5 min;

ZR3, 160

^o

C-10 min; ZR4, 160

^o

C-15 min; ZR5, 160

^o

C-20 min;

ZR6, 180

^o

C-5 min; ZR7, 180

^o

C-10 min; ZR8, 180

^o

C-15 min;

ZR9, 180

^o

C-20 min; ZR10, 200

^o

C-5 min; ZR11, 200

^o

C-10 min;

ZR12, 200

^o

C-15 min; ZR13, 200

^o

C-20 min

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Vol. 48, No. 3, 2017 231

의 함량은 감소하는 것으로 나타났다.

결 론

대한민국약전에 수록되어 있는 건강에 대하여 시간(5, 10, 15 및 20분)과 온도(160, 180 및 200ôC)에 따라 청초법으로 수치를 실시하고 수치 전과 후의 주요 성분인 6-gingerol의 함량을 비교하였다. 그 결과 수치 전에 비해 ZR2(160ôC, 5 분), ZR3(160ôC, 10분) 및 ZR6(180ôC, 5분)에서 대한민국 약전 기준치인 0.4% 이상보다 높은 0.55, 0.46 및 0.50%로 각각 검출되었다.

사 사

본 연구는 2012년도 지식경제부의 지역연고산업육성사업 (R0001989) 중 우수 한약재 유통을 위한 공동브랜드 육성 사업(D12030)과 한국한의학연구원의 한약처방의 과학적 근 거기반 구축 사업(K17251) 지원을 받아 수행됨.

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2012.

(2017. 6. 27 접수; 2017. 8. 21 심사; 2017. 9. 14 게재확정)