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HPLC-PDA를 이용한 정향(Eugenia caryophyllata) 중의 eugenol 분석법 확립 및 검증
윤형준·윤소미·이명헌*·손성완 국립수의과학검역원
(게재승인: 2008년 1월 30일)
Determination of eugenol in Eugenia caryophyllata by high-performance liquid chromatography with photodiode array
detection and method validation
Hyeong-Jun Yun, So-Mi Yun, Myoung-Heon Lee*, Seong-Wan Son National Veterinary Research and Quarantine Service, Anyang 430-824, Korea
(Accepted: January 30, 2008)
Abstract : A method for the quantification of eugenol in the medicinal herb Clove was developed and validated. For preparation of sample solutions clove was dried at 60
oC for 2h and ground by mixer and extracted with 95% ethanol for shaking extraction. The elutes were analyzed by HPLC system included a reversed phase column, a isocratic mobile phase of 60% methanol and PDA detector set at 280 nm.
Calibration graphs were linear with very good correlation coefficients (
r2> 0.9999) from 0.0125 ~ 1
µg/ml.
The limit of detection per sample injection (20
µl) was 0.81 ng/
µl and limit of quantification was 2.47 ng/
µ
l. The method showed good intra-day precision (%RSD 0.08 ~ 0.27%) and inter-day precision (%RSD 0.32 ~ 1.19%).
Keywords : clove, eugenol, HPLC, validation
서 론
정향
(Syzygium aromaticum, Eugenia caryophyllata)
은 정향나무의꽃봉오리로열대각지에서재배되는상록교목으로 짧은막대기모양이고전체의길이는
1 cm ~ 2
cm
이다.
윗부분은꽃으로둘러싸여구형을이루고아래부분은약간납작한둥근기둥모양의꽃받침층으로 이루어져있다
.
정향은가장널리알려지고사용되어지 는향신료중에하나로서양에서는 일반적으로향신료 와방부제로사용한반면에동양에서는정향또는정향 의추출물이약으로도사용되어져왔다[14, 26].
최근논문에서정향은항당뇨병
[21],
항염증(
항산화활성에기인한
) [20, 24],
혈관확장효과[4],
마취효과[3, 9],
항균성
[17, 25],
항진균[6],
진드기구제제[11]
등의다양한약리적활성을가지고있다고밝혀졌다
.
민간에서 는소화불량,
급만성위장염,
구토,
설사등의복부질환,
암
,
콜레라,
기침,
혼수,
심장병,
딸꾹질,
치통등에사용한다
.
강한향을가진정향기름은정향의꽃봉오리 또는 잎으로만든가루에서증기증류법으로얻을수있다
.
정향기름의 주요 구성성분은
eugenol(2-methoxy-4-(2- propenyl)-phenol), eugenol acetate,
β-caryophyllene
으로 효과를나타내는정확한성분이무엇인지는밝혀지지않았다
.
그러나최근eugenol
에의한다양한약리활성작용이연구되어지고있다
[18].
또다른주요구성성분중하나인β
-caryophyllene
은최근연구에서국소마취활*Corresponding author: Myoung-Heon Lee
National Veterinary Research and Quarantine Service, Anyang 430-824, Korea [Tel: +82-31-467-1848, Fax: +82-31-467-1795, E-mail: [email protected]]
위치와기후상태
,
토양의특성에따라추출물의구성성분에큰차이가있다
.
특히eugenol
과같은oil
성분을 식물에서추출하여분석하는경우지리학적요인,
기후 조건등에따라원료성분자체에서의차이가매우크게 나타난다.
그러므로신뢰할수있는제품생산을위해서 는원료단계에서부터의품질관리가매우중요한데이 를위해서는신뢰성있는분석방법이매우절실한실 정이다.
정향품질평가와관련하여eugenol
에대한연구 가활발히진행되고있으나주로박층크로마토그래피,
가스크로마토그래피 등을이용한방법으로 식물에서
eugenol
성분을추출하기위해sodium dodecyl sulfate
를 이용한전처리를거치는등추출방법이복잡하여분석 까지 장시간이 소요되었으며, micella electrokinetic capillary chromatography
등의일반화되지않은장비를이용한연구들로매
batch
마다분석을시행해야하는동물용의약품품질관리기술로의적용에는제한적이었다
.
이에본연구에서는정향의지표성분인
eugenol
의최적추출방법확립과
HPLC
이용한 정향의빠르고간단한분석방법설정및확립된분석방법의유효성검증을시 행하고자한다
.
실험재료 및 방법
실험재료
실험에사용한정향은서울
,
대구,
영천의시장에서 판매되고있는것을사용하였다.
모든약재는실험실에 서적정상태(
어두운곳, 25 o C)
에서보관하였다.
각약재의
1 kg
을상업용분쇄기로 분쇄한다음850
µm
채로 거른후사용하였다.
시약 및 기기
측정에사용한
HPLC
는Agilent HPLC system model
HP-1100(Agilent, USA)
을사용하였으며정향의추출에사용한교반기는
shaking incubator(TITEK, Japan)
을사표준액의 조제
eugenol
표준품100
µl
를 정확히 취하고100 ml volumetric flask
에넣고HPLC
급methanol
을눈금까지맞춰
1.0
µg/ml stock solution
을만들어냉장보관하였다.
준비된
stock solution
을methanol
로 희석하여0.0125, 0.025, 0.05, 0.1, 0.5, 1
µg/ml
로단계적으로희석하여검량용표준용액을조제하였다
.
각각의표준용액20
µl
를
HPLC
로분석하여chromatogram
의면적을구하고이 들의면적과표준용액의농도를변수로한검량선을작 성하였다.
최적추출조건선정 및 시료준비
최적추출조건선정을위하여여러가지실험적요 소에변화를 주었다
.
추출용매는 증류수, acetonitrile, methanol, ethanol, acetone
그리고dichloromethane
을사용하였다
.
최대추출효율시간을정하기위해시간을1, 2, 3, 4
그리고5
시간으로변화를주었다.
분쇄한 시료(3 g)
를각각의용매10 ml
에넣고각각의시간동안50 o C
에서 교반하여 추출하였다
.
추출하는 동안 온도는shaking incubator(TITEK, Japan)
에의해일정하게유지되었다
.
교반하여얻은추출물은0.45
µm syringe filter(28 mm; Gelman, USA)
로필터한후10 ml volumetric flask
에넣은후각각의용매로
10 ml
이되도록채웠다.
그후추출한각각의시료
500
µl
를취하여10 ml volumetric flask
에넣은후HPLC
급메탄올로눈금까지채웠다.
이 렇게만든시료를0.2
µm syringe filter(13 mm; Gelman, USA)
로여과하여각각의시료를20
µl
씩HPLC
에주입 하여분석하였다.
HPLC 분석 조건
최적분석 조건확립을위해
XTerra RP18(4.6
×250 mm; 5
µm; Waters, USA)
등총5
종의칼럼을테스트하여분리도및해상도가가장우수한
XTerra RP18(4.6
×250 mm; 5
µm; Waters, USA)
칼럼을선정하였고이동상으로는물
/methanol(40/60,v/v)
을사용하였으며검출기 는최대흡수파장인UV 280 nm,
이동상의속도는0.8 ml/
min,
분석시간은15
분이었다.
시스템 적합성
Eugenol 0.5
µg/ml
농도를 사용하여시스템 적합성parameter(plate count, N, symmetry factor, S, tailing factor, Tf, selectivity, R)
는daily system
수행으로평가하였다.
확립된 기기분석의 유효성 검증
분석방법의특이성
,
정밀도,
직선성,
정확도를검증하였다
.
직선성을평가하기위해1
µg/ml
의농도로만들어 놓은 표준품stock solution
을methanol
에 희석하여0.0125, 0.025, 0.05, 0.1, 0.5, 1
µg/ml 6
단계로희석하여3
반복하여직선성을확인하였다. Eugenol
의정밀도를 결정하기위해0.25, 0.5, 1
µg/ml
농도로inter-day
와intra- day assay
를실행하였다.
정확도(%bias)
는계산값(C nom )
과측정값
(C obs )
를통하여다음과같이 계산하였다. : bias(%)=[(C obs
−C nom )/(C nom )]
×100.
상대표준편차(%RSD)
는
C obs
로부터다음과같이계산하였다. : %RSD = [
표준편차
(SD)/C obs ]
×100. HPLC
를사용한eugenol
의검출한 계(LOD)
와정량한계(LOQ)
는ICH guideline [8]
의해결 정하였다.
결 과
최적추출용매 설정
최적추출용매를선정하기 위해물
, acetonitrile, 95%
ethanol, acetone, methanol, dichloromethane
등다양한용매를사용하였다
.
시료3 g
에각각의용매10 ml
을넣어서
50 o C, 2
시간동안교반하였다.
추출한샘플은0.45
µm syringe filter(28 mm; Gelman, USA)
로여과하여methanol
을사용하여적절한농도로희석후
HPLC
시스템에주입하였다
.
그결과methanol
과95% ethanol
에서높은추 출효율을보였다(Fig. 1).
이에95% ethanol
과methanol
을사용하여추출시간을결정하였다
.
최적추출시간 선정
methanol
과95% ethanol
에서최적추출시간을선정하 기위해두가지용매를사용하여1~5
시간동안추출을하였다
.
그결과95%
에탄올은2
시간추출시최대추출효율을보였고메탄올의경우
4
시간정도추출해야유사한정도의효율을얻을수있었다
(Fig. 2).
추출시간을고려한추출효율을반영한결과
95%
에탄올이가장적합하였다
(Fig. 3).
Fig. 1. Comparison of various solvents for eugenol extraction from clove.
Fig. 2. Effect of time on the amount of eugenol extracted
from clove.
확립된기기분석법에대해 시스템적합성
parameter (plate count, N, symmetry factor, S, tailing factor, Tf, selectivity, R)
를검증한결과모두국제기준에적합한것 으로나타났다(Table 1).
Fig. 4. HPLC profile of clove extract according to the various stationary phase.
Fig. 3. Sample preparation scheme (modification of San Myint
et al.(1995)'s procedure; [16]).
Fig. 5. HPLC chromatogram of the eugenol standard at 1 µg/ml (A) and the clove extract (B).
확립된 기기분석법의 유효성 검증
확립된분석조건에서표준품의농도
0.0125~1
µg/ml
농도로
6
개구간에서표준곡선을확인한결과우수한직 선성(
r2 > 0.9999)
을나타내었다(Fig. 6).
샘플의검출한계와정량한계는각각
0.81 ng/
µl
와2.47 ng/
µl
으로매우낮은농도까지분석이가능 하였다
(Table 2). intra-day
와inter-day assay
를통하여분석방법의정밀도를확인한결과
1.19%
이하 였다(Table 3).
시료에 표준품을Low (0.075
µg/ml), Middle(0.15
µg/ml), High(0.3
µg/ml) 3
개농도로
spike
하여회수율을확인한결과평균103.7%
의우수한회수율을나타내었으며평균
%RSD
값도0.52%
로매우우수하였다
(Table 4).
고 찰
이연구의목적은정향에서
eugenol
의최적추출방법과분석법을확립하고검증하는데있다
.
그동안GC
를 이용한정향의추출법과분석법만이확립되어있어서 정향의품질관리에있어제한적이었던바,
본연구에서는
HPLC
를이용한정향중의eugenol
의최적추출조건과최적기기분석조건을확립하고확립된분석방법에대한 유효성을검증하였다
.
1.
정향중의eugenol
의최적추출용매는95%
에탄올이었고
2
시간정도추출시가장우수한추출효율을나타내었다
.
2. HPLC
를이용한정향중의eugenol
의최적기기분석조건은
XTerra RP18(4.6
×250 mm; 5
µm; Waters, USA)
칼럼을이용
,
이동상은60%
메탄올,
검출파장은UV 280 nm
에서가장우수한분리능및해상도를나타내었다.
3.
확립된기기분석법에대해시스템적합성parameter
를조사한결과
Plate count 5,164, Symmetry factor 1.1, Tailing factor 0.63, Resolution 4.43
으로 국제기준인Table 2. Limit of detection (LOD) and limit of quantification (LOQ) of eugenol in Clove
†Compound LOD (ng/µl)
*LOQ (ng/µl)
*Eugenol 0.81 2.47
*
LOD : 3.3
×(SD of the response / slope of the calibration curve).
LOQ : 10
×(SD of the response / slope of the calibration curve).
†
Cited from ICH guideline [8].
Table 1. System suitability parameters and recommended reference
System Factor Results Reference (CDER
*guideline)
Column XTerra RP18
−Plate count (
N) 5,164 > 2,000 Symmetry factor (S) 1.1 < 2 Tailing factor (Tf) 0.63 < 2
Resolution (R) 4.43 > 2
*
CDER : Center for Drug Evaluation & Research (FDA)
Table 4. Recovery of eugenol at the three calibration ranges Compound Low level
SD
a(RSD), % Mid level
SD
a(RSD), % High level
SD
a(RSD), % Recovery (%)
mean SD
bRSD
b, % Eugenol 104.5
±1.13 (1.08) 103.8
±0.59 (0.57) 102.8
±1.66 (1.62) 103.7
±0.54 0.52
a
n = 6,
bn = 18.
Table 3. Precision of developed HPLC method QC sample
(ng/µl) Intra-day studies (n = 6) Inter-day studies (n = 30)
Measured amount (ng/µl) RSD (%) Measured amount (ng/µl) RSD (%)
250 249
±0.20 0.08 251
±1.85 0.73
500 503
±1.36 0.27 495
±5.93 1.19
1000 998
±1.23 0.12 1001
±3.21 0.32
Fig. 6. Calibration curve for eugenol standards (
r2> 0.9999).
고신뢰성 있는품질평가기법을제공할 것으로 사료 된다
.
결 론
정향의주요구성성분인
eugenol
에대한간단하고빠른
HPLC
분석법을 확립하고 이를 국제기준(ICH
guidelines [8])
에맞춰검증함으로써신뢰성있는분석법을확립하였다