DOI 10.17480/psk.2017.61.5.274
증숙삼류 생약의 인삼사포닌 성분 비교
김민영* · 이재범* · 양병욱** · 박종대** · 고성권*,#
세명대학교 한방식품영양학부, *(주)고려인삼연구
(Received September 8, 2017; Revised October 26, 2017; Accepted October 26, 2017)
The Comparison of Ginseng Saponin Composition and Contents in Steaming Ginseng Radix
Min Young Kim*, Jae Bum Lee*, Byung Wook Yang**, Jong Dae Park**, and Sung Kwon Ko*,#
*Department of Oriental Medical Food & nutrition, Semyung University, Jecheon 27136, Republic of Korea
**Korean Ginseng Research Co. Ltd, Yangpyeong 12513, Republic of Korea
Abstract — This study was conducted to provide basic information on ginseng saponin of steaming ginseng radices. In order to achieve the proposed objective ginsenoside compositions of steaming ginseng radices extract with 70% ethyl alco- hol were examined by means of HPLC. The contents of BG(Black ginseng, 4.541%) and BFG(Black fine ginseng, 12.221%) were 2.8-3.3 times higher than those of RG(Red ginseng, 1.597%) and RFG(Red fine ginseng, 3.678%) in the content of total saponin. The contents of ginsenoside Rg3, the main prosapogenin component of Red ginseng, BG(Black ginseng, 1.595%) and BFG(Black fine ginseng, 5.879%) were 19.7-49.8 times higher than RG(Red ginseng, 0.032%) and RFG(Red fine gin- seng, 0.299%), respectively. And also, the content of ginsenoside Rg5 and Rk1, the main prosapogenin component of Black ginseng, BG(Black ginseng, 1.602%) and BFG(Black fine ginseng, 4.133%) were found to be 42.2-50.0 times higher than that of RG(Red ginseng, 0.032%) and RFG(Red fine ginseng, 0.098%).
Keywords Steaming ginseng, HPLC, Prosapogenin, Red ginseng, Black ginseng, ginsenoside Rg3
인삼(Panax ginseng C.A. Meyer)은 4,500여년 전부터 염제 신 농에 의해 전승되어 왔던 동양에서 가장 오래된 약물학서인 신 농본초경에 인삼은 독이 없으며(無毒), 오장을 보하고(補五臟), 정 신을 안정시키며(安精神), 영혼을 바르게 하고(定魂魄), 가슴 두근 거림을 멈추게 하며(止驚悸), 눈을 밝게 하고(明目), 지혜롭게 하 며(益智), 오래 먹으면(久服), 몸이 가벼워지고(輕身) 장수(延年)한 다고 기록되어 있다.1)인삼의 생리활성은 체계적인 약리학적 접 근으로 심혈관계,2)면역계,3)신경계4)에 대한 효능과 해독작용,5) 항암작용6)그리고 항당뇨작용7)등이 보고되었다.
인삼의 주요한 생리활성물질은 인삼사포닌(ginsenosides), 폴 리아세칠렌(polyacetylene), 다당체(polysaccharide), 인삼단백질, 페놀성 물질 등이 알려져 있다.8-14)그 중에서 인삼사포닌은 Shibata
등9-13)의 연구에 의해서 그 화학구조가 명확히 확인되었고, 항당
뇨 활성7)을 비롯하여 항암작용, 항산화작용, 동맥경화 및 고혈압 의 예방, 간 기능 촉진 및 숙취제거효과, 항 피로 및 항 스트레 스 작용, 노화방지 작용, 두뇌활동 촉진작용, 항염작용, 항알레르 기작용, 단백질합성능력의 촉진 등이 보고되었다.8)
특히, 수삼을 한번 쪄서 건조한 홍삼은 열에 의해서 생성되는 홍삼 특유 성분인 ginsenoside Rg2, Rg3, Rh1, Rh2등이 암예방작 용, 암세포성장 억제작용,15,16)혈압강하 작용,17)뇌신경세포 보호 작용,18)항혈전작용,19)항산화작용15)이 있다고 하여 홍삼만의 특·장 점으로 주목받고 있다.
또한, 홍삼 특유 성분은 인삼사포닌 배당체가 열에 의해서 가 수 분해 되어 생성되는 프로사포게닌(prosapogenin) 형태의 인 공물인데, 최근에 열이나 압력과 같은 물리적인 방법20)과 효소
#
Corresponding Author Sung Kwon Ko
Department of Oriental Medical Food & nutrition, Semyung University, Jecheon 27136, Republic of Korea
Tel.: 043-649-1433 Fax.: 043-649-1759 E-mail: [email protected]
김민영, 이재범은 공동 1저자로서 본 논문에 동일하게 기여하였음.
Short Report
종설를 이용한 생화학적인 방법21,22)에 의해서 인삼 프로사포게닌 고 농도 함유 제제가 개발되고 있고, 그 활성성분으로 ginsenoside Rg5, Rg6, Rk1, Rk3, Rh4, F1, F4등의 프로사포게닌 성분이 주목 받고 있다.
최근, 흑삼이라고 하는 새로운 본삼류가 출시되고 있는데, 홍 삼은 한 번 찐데 비하여 흑삼은 아홉 번 쪄서 아홉 번 건조(구증 구폭, 九蒸九曝)한 것이다. 이와 같은 흑삼에 대한 성분 연구로 는 한 등23)이 흑삼의 추출 용매별 인삼사포닌 함량을 보고하였 으나, 프로사포게닌 성분으로 ginsenoside Rg2, Rg3, Rh1, Rh2 등 한정된 성분에 대해서만 검토하였다. 또한, 이 등24)은 홍삼과 흑 삼의 증숙조건에 따른 인삼사포닌 변화를 확인하였으며, 조 등25) 은 흑삼과 홍삼의 본삼(주근)의 인삼사포닌을 비교 검토하였다.
하지만, 증숙삼류 생약[홍삼(홍삼 본삼-주근), 홍미삼(홍삼 미삼- 잔뿌리), 흑삼(흑삼 본삼-주근), 흑미삼(흑삼 미삼-잔뿌리)]에 대 한 인삼사포닌의 비교연구는 아직 체계적으로 진행되고 있지 않 은 점에 착안하여 증숙삼류 생약의 인삼사포닌 함량을 비교 검 토함으로써, 증숙삼류 생약의 인삼사포닌에 대한 기초기반 정보 를 제공하고자 한다.
실험 방법
실험재료
6년근 홍삼과 홍미삼은 2015년 8월에 금산인삼사(대표: 김상 수)로부터 구입하였고, 6년근 흑삼과 흑미삼은 (주)한국고려인삼 (대표: 문병두)에서 구입하여 사용하였다. 표본은 세명대학교 한 방식품영양학부 한방식품신소재연구실에 보관하고 있다.
증숙삼류 생약 엑스의 조제
증숙삼류 생약(홍삼, 홍미삼, 흑삼, 흑미삼) 각각 10 g 씩에 70%
Ethyl alcohol(EtOH)를 각각 200 ml 씩 넣고, 각각 70oC에서 2 시간씩 4회 환류 추출하였고, 여과후 여액을 70oC에서 감압 농 축하여 엑스를 얻었다.
조사포닌 조제
검체(sample) 각 2 g 씩을 취하여 증류수에 현탁하여 분액깔
때기에 넣고, 디에칠에테르(diethylether) 250 ml로 3회 처리하여 지용성 물질을 제거한 후, 수가용부에 수포화 n-butanol 250 ml 로 3회 처리하여 얻은 n-BuOH 층을 합하여 감압농축 하였다. 이 때 모든 조작은 정량적으로 하였다. 감압농축물의 함량(n-BuOH 엑스/70% Ethyl alcohol 엑스 × 100)을 조 사포닌(crude saponin) 양으로 하였다.26)
HPLC 분석
위에서 얻은 엑스를 고 등26)의 조건을 응용하여 HPLC 분석 을 실시하고, 상법에 따라 표준품과 직접 비교하여 인삼사포닌 의 함량 및 조성을 검토하였고, 각 시료당 3회 반복 실험하여 결 과의 재현성을 확인하여 분석하였다. 표준품은 Chromadex(U.S.A.) 와 Ambo(Korea)로부터 구입한 순도 99% 이상의 ginsenoside (ginsenoside Rb1, Rb2, Rc, Rd, Re, Rf, Rg1, Rg2, 20S-Rg3, 20R-Rg3, 20E-Rg5, 20Z-Rg5, Rg6, Rh1, Rh2, Rh4, Rk1, Rk3, F1, F4)를 사용하였다.
사용한 HPLC 장치는 Waters 1525 binary HPLC system (Waters, Milford, MA, U.S.A.)이며, 컬럼은 Eurospher 100-5 C18 (3× 250 mm; Knauer, Born, Germany)을 사용하였다. 이동상은 acetonitrile(HPLC grade; Sigma-Aldrich Chem Co., U.S.A.)과 HPLC용 증류수(HPLC급, B&J, U.S.A.)이며, acetonitrile의 비율을 17%에서 30%(55분), 40%(80분) 그리고 60%(135분)로 순차적 으로 늘려주고 마지막으로 다시 17%로 조절하였다. 전개온도는 실온, 유속은 분당 0.8 ml, 크로마토그램은 UV 디텍터[UV/Vis Waters 2487 Dual λ Absorbance Detector(Waters, Milford, MA, U.S.A.]를 이용하여 203 nm에서 검출하였다.
실험 결과 및 고찰
증숙삼류 생약(홍삼, 홍미삼, 흑삼, 흑미삼)을 대상으로 개별 ginsenoside의 함량 분포를 조사·비교함으로서 증숙삼류 생약의 인삼 사포닌 함유패턴을 검토하여 증숙삼류 생약의 인삼사포닌 성분 변화에 대한 기초정보를 제공하고자 한다. 본 연구에서 분 석한 인삼 사포닌은 Fig. 2에서 보는바와 같이 ginsenoside Rb1, Rb2, Rc, Rd, Re, Rf, Rg1, Rg2, Rg3, Rg5, Rg6, Rh1, Rh2,
Fig. 1 − Figure of steaming ginseng radices (Panax ginseng Meyer). A : Red ginseng, B : Red fine ginseng, C : Black ginseng, D : Black fine
ginseng.
Rh4, Rk1, Rk3, F1 그리고 F4 이었으며, 이들은 Fig. 3과 같이 HPLC를 통하여 표품과 직접 비교·확인하고 함량을 계산하였다.
증숙삼류 생약의 70% Ethyl alcohol 엑스의 추출 수율은 Table 1에서 보는바와 같이 흑미삼(BFG)이 52.2%로서 가장 높은 함량 을 나타내었으며, 그다음으로 홍미삼(RFG, 49.7%), 흑삼(BG, 41.4%), 홍삼(RG, 19.1%)의 순이었다. 70% Ethyl alcohol 엑스 의 수포화 n-butanol 분획인 조사포닌 함량은 홍삼(RG)이 47.3%
로서 가장 높은 함량을 나타내었으며, 그다음으로 홍미삼(RFG, 32.0%), 흑미삼(BFG, 31.6%), 흑삼(BG, 27.6%)의 순이었다.
인삼 사포닌의 함량 분포는 Table 2에서 보는바와 같이 총사 포닌(total saponin)은 분석한 ginsenoside 함량의 총 합계로서, 흑미삼(BFG)이 12.221%로서 가장 높은 함량을 나타내었으며, 그다음으로 흑삼(BG, 4.541%), 홍미삼(RFG, 3.678%), 홍삼(RG, 1.597%)의 순이었다. 이와 같은 결과는 흑미삼(BFG)의 총사포 닌이 흑삼(BG)에 비하여 약 2.7배 높은 함량을 나타내었고, 홍미 삼(RFG)의 총사포닌이 홍삼(RG)에 비하여 약 2.3배 높은 함량을 나타내었다. 따라서, 총사포닌에 있어서 증숙 미삼류 생약(흑미삼, 홍미삼)이 증숙 본삼류 생약(흑삼, 홍삼)보다 높은 함량을 나타내 는 것을 확인할 수 있었고, 또한, 흑삼류 생약(흑삼, 흑미삼)이 홍
삼류 생약(홍삼, 홍미삼)보다 높은 함량을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
프로토파낙사디올 그룹(protopanaxadiol group, ginsenoside Rb1, Rb2, Rc, Rd, Rg3, Rg5, Rh2, Rk1) 성분과 프로토파낙사 트리올 그룹(protopanaxatriol group, ginsenoside Re, Rf, Rg1, Rg2, Rg6, Rh1, Rk3, F1, F4) 성분의 비율(PD/PT)에 있어서도 흑미삼(BFG)이 5.870로서 가장 높은 비율을 나타내었으며, 그다 음으로 흑삼(BG, 3.232), 홍삼(RG, 1.996), 홍미삼(RFG, 1.370) 의 순이었다. 이와 같은 결과로부터 흑삼류 생약(흑삼, 흑미삼)이 홍삼류 생약(홍삼, 홍미삼)보다 높은 비율을 나타내는 것을 확인 할 수 있었고, 결과적으로 증숙 횟수가 증가될수록 중추신경 억 제작용27)이 알려진 프로토파낙사디올 그룹(protopanaxadiol group) 성분 비율이 높아지는 것으로 사료되며, 흑삼류 생약이 홍삼류 생약보다 진정적인 생리활성을 나타낼 것으로 예측된다.
이와 같은 결과는 2005년 조 등25)이 보고한 흑삼과 홍삼의 인삼 사포닌 연구에서 흑삼은 protopanaxadiol group이 높은 함유율 을 나타낸다고 보고하여서, 본 연구에서와 같은 경향을 보여주었다.
또한, 열에 의하여 생성되는 인공물 즉 홍삼 특유성분으로서, 암예방작용, 암세포성장 억제작용,15,16)혈압강하 작용,17)뇌신경
Fig. 2 − The chemical structure of ginsenosides.
세포 보호작용,18)항혈전작용,19)항산화작용15)을 나타낸다고 알 려진 ginsenoside Rg3의 함량에 있어서는 흑미삼(BFG)이 5.879%로서 가장 높은 함량을 나타내었으며, 그다음으로 흑삼 (BG, 1.595%), 홍미삼(RFG, 0.299%), 홍삼(RG, 0.032%)의 순 이었다. 이와 같은 결과는 흑미삼(BFG)의 ginsenoside Rg3의 함 량이 홍미삼(RFG)에 비하여 약 20배 높은 함량을 나타내었고, 흑삼(BG)의 ginsenoside Rg3의 함량이 홍삼(RG)에 비하여 약
50배 높은 함량을 나타내었다.
항염작용,28) 뇌인지개선작용,29) 유방암 개선작용,30) 신장독성 개선작용,31)을 나타내는 ginsenoside Rg5와 항종양작용, 혈소판 응집 억제작용을 나타내는 ginsenoside Rk1의 총합에 있어서도 흑미삼(BFG)이 4.133%로서 가장 높은 함량을 나타내었으며, 그다 음으로 흑삼(BG, 1.602%), 홍미삼(RFG, 0.098%), 홍삼(RG, 0.032%)의 순이었다. 이와 같은 결과는 흑미삼(BFG)의 ginsenoside
Fig. 3 − HPLC profiles of ginsenosides detected from steaming ginseng radices. A : Red ginseng, B : Red fine ginseng, C : Black ginseng, D : Black
fine ginseng, E : mixed standard.
Rg5, Rk1의 함량이 홍미삼(RFG)에 비하여 약 42배 높은 함량을 나타내었고, 흑삼(BG)의 ginsenoside Rg5, Rk1의 함량이 홍삼 (RG)에 비하여 약 50배 높은 함량을 나타내었다.
한편, 현행 건강기능식품 공전에 홍삼의 지표물질로 되어 있 는 인삼 사포닌 배당체 성분인 ginsenoside Rb1 과 Rg1 의 함 량에 있어서는 ginsenoside Rb1의 경우는 홍미삼(RFG)이 1.173%로서 가장 높은 함량을 나타내었으며, 그다음으로 홍삼
(RG, 0.675%), 흑삼(BG, 0.128%), 흑미삼(BFG, 0.112%)의 순 이었다. 또한, ginsenoside Rg1의 경우에는 홍미삼(RFG)이 0.277%로서 가장 높은 함량을 나타내었으며, 그다음으로 홍삼 (RG, 0.272%), 흑삼(BG, 0.015%), 흑미삼(BFG, 미검출)의 순이 었다. 따라서, 인삼 프로사포게닌 고농도 함유 기능성 강화 제품 개발에 있어서는 흑미삼을 중심으로 한 흑삼류 생약을 이용한 기 능성제품 개발에 기대가 모아지고 있다.
결 론
증숙삼류 생약을 대상으로 ginsenoside의 함량 분포를 조사·비 교한 결과, 총사포닌 함량, ginsenoside Rg3, Rg5, Rk1의 함량 에 있어서 모두 흑미삼이 가장 높은 함량을 나타내므로서, 인삼 프로사포게닌 고농도 함유 기능성 강화 제품 개발에 있어서는 흑 미삼을 중심으로 한 흑삼류 생약을 이용한 기능성제품 개발에 기 대가 모아지고 있다.
Table I − Crude saponin and extract yield of steaming ginseng radices (%,w/w)
Samples Extract yield Crude saponin
RG
a)19.1 47.3
RFG
b)49.7 32.0
BG
c)41.4 27.6
BFG
d)52.2 31.6
a) : Red ginseng, b) : Red fine ginseng, c) : Black ginseng, d) : Black fine ginseng
Table II − The composition and contents of ginseng saponin in steaming ginseng radices (w/w %)
Ginsenosides Steaming ginseng radices
RG
e)RFG
f)BG
g)BFG
h)Rb
10.675±0.002 1.173±0.039 0.128±0.009 0.112±0.001
Rb
20.080±0.001 0.379±0.007 0.046±0.003 0.075±0.000
Rc 0.187±0.001 - 0.049±0.001 0.063±0.001
Rd 0.058±0.000 0.177±0.007 0.048±0.002 0.142±0.001
Re 0.122±0.001 0.421±0.013 0.014±0.000 -
Rf 0.060±0.000 0.088±0.004 0.059±0.002 0.063±0.000
Rg
10.272±0.001 0.277±0.010 0.015±0.000 -
Rg
20.014±0.000 0.039±0.002 0.052±0.007 0.131±0.002
Rg3(R) 0.013±0.000 0.115±0.004 0.147±0.013 0.515±0.002
Rg3(S) 0.019±0.000 0.184±0.019 1.448±0.001 5.364±0.017
Rg5(E) 0.020±0.000 0.081±0.003 1.337±0.005 3.321±0.005
Rk1+Rg5(Z) 0.012±0.000 0.017±0.001 0.265±0.000 0.812±0.001
Rg6 - - 0.240±0.005 0.612±0.005
Rh1 0.018±0.000 0.660±0.019 0.065±0.001 0.128±0.001
Rh2 - - - 0.038±0.001
Rh4 0.021±0.001 0.016±0.001 0.238±0.002 0.219±0.012
Rk3 0.012±0.001 0.016±0.001 0.236±0.003 0.265±0.013
F1 - 0.010±0.001 - -
F4 0.014±0.000 0.025±0.002 0.154±0.008 0.361±0.011
Total ginsenosides
a)1.597 3.678 4.541 12.221
Diol/Triol
b)1.996 1.370 3.232 5.870
Rg3
c)0.032 0.299 1.595 5.879
Rg5+Rk1
d)0.032 0.098 1.602 4.133
a) : Sum of individual ginsenosides content, b) : Rb1+Rb2+Rc+Rd+Rg3+Rg5+Rk1 / Re+Rf+Rg1+Rg2+Rg6+Rh1+Rh4+Rk3+F1+F4, c)
: Rg3(R)+Rg3(S), d) : Rg5(E)+Rg5(Z)+Rk1, e) : Red ginseng, f) : Red fine ginseng, g) : Black ginseng, h) : Black fine ginseng, Values
represent the mean±S.D. (n=3)
감사의 말씀
본 연구는 농림축산식품부 수출전략기술개발사업(No. 316014- 03)의 지원에 의해 이루어진 것임
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