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KR101239400B1 - 높은 플라보노이드 함량을 가지는 옻나무 추출물과 그 추출방법 - Google Patents

높은 플라보노이드 함량을 가지는 옻나무 추출물과 그 추출방법 Download PDF

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KR101239400B1
KR101239400B1 KR1020100113820A KR20100113820A KR101239400B1 KR 101239400 B1 KR101239400 B1 KR 101239400B1 KR 1020100113820 A KR1020100113820 A KR 1020100113820A KR 20100113820 A KR20100113820 A KR 20100113820A KR 101239400 B1 KR101239400 B1 KR 101239400B1
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재단법인충북테크노파크
청산화학(주)
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Abstract

본 발명은 플라노보이드 함량이 높은 옻나무 추출물을 얻기 위한 열수추출 조건에 대한 것이다. 보다 상세하게는
옻나무를 열수추출한 추출물에 있어서,
a) 옻나무 100 중량부를 기준으로 상기 옻나무에 대하여 900 내지 2900 중량부의 정제수를 첨가하여 혼합하는 제 1 공정;
b) 상기 제 1 공정을 통한 옻나무와 정제수의 혼합물을 115 내지 125℃ 온도 및 1 내지 1.5kg/cm2의 압력 조건 하에서 12 내지 18 시간 동안 열수추출하는 제 2 공정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라보노이드 함량이 높은 옻나무 추출물과 그 추출물 제조방법에 대한 것이다.
아울러, 상기 제 2 공정을 통한 열수추출물을 11 내지 20°Bx로 농축하는 제3공정과 상기 옻나무 추출물의 플라보노이드 함량이 2000 내지 4000㎍/㎖가 되도록 농축량을 조정하는 제 4공정을 더 포함하여 플라보노이드를 기준으로 함량 제시로 이를 활용한 제품의 안정적인 품질 등을 제공한다.

Description

높은 플라보노이드 함량을 가지는 옻나무 추출물과 그 추출방법{extraction from lacquer tree contains high flavonoid content and extraction process}
본 발명은 플라노보이드 함량이 높은 옻나무 추출물에 관한 것이다. 보다 상세하게는 옻나무 추출방법을 체계적으로 확립하여 플라노보이드를 최대로 함유하는 추출공정의 공정 수치를 제시함으로서 상기 높은 플라노보이드를 함량을 가지는 옻나무 추출물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
옻나무(Rhus verniciflua 또는 Rhus vernicifera)는 옻나무과 (Anacardiaceae)에 속하는 낙엽교목으로서 중앙아시아 고원지대 및 히말라야 지방이 원산지이며, 현재 전 세계적으로 열대지방을 중심으로 한 아열대 지방과 온대지방에 널리 분포하고 있다. 이는 국내 뿐 아니라 일본 및 중국, 동남아시아 등의 지역에서 주로 칠액을 얻기 위해 재배되고 있는데, 옻나무의수액을 옻(칠액)이라고 하며, 한방에서는 예로부터 건칠이 어혈을 없애고, 혈액순환을 촉진시키며, 구충, 복통, 위산 과다, 진해, 폐결핵, 통경, 변비, 당뇨, 학질, 등에 효과가 있다고 알려져 있으며 최근에는 항암효과에 대해서도 보고되고 있다(Namba, T., Colored Illustrations of Wakan Yaku. P215, Hoikusha Publishing Co. Ltd., Osaka, 1980). 특히 우리나라에서는 몸 보신용 또는 약용으로 옻나무를 옻닭, 옻오리 등에 이용하여 왔다. 또 다르게는 옻의 수액은 내구성의 특성이 있어 천연도료 등으로 이용되었고, 내약품성이 있어 비행기, 선박 및 해저 광케이블 등에 사용되는 특수 외장 도료로서 활용될 수 있다.
옻의 주성분은 우루시올(urushiol)이지만, 최근들어 생화학적 유효성분으로 옻에 함유된 플라보노이드계 물질이 주목받고 있다. 플라보노이드란, 식품에 널리 분포하는 황색 계통의 색소로, 페닐기 2개가 C3사슬을 매개하여 결합한 탄소골격구조로 되어 있다. 산성에서는 안전하여 색이 더욱 선명해지지만, 강한 알칼리에서는 그 구조가 변하여 짙은 황색이나 갈색으로 변하며, 항균·항암·항바이러스·항알레르기 및 항염증 활성이 있고, 생체 내 산화작용을 억제한다. 그리스어로 황색을 의미하는 플라부스(flavus)에서 유래된 말로, 플라본(flavone)을 기본 구조로 갖는 식물색소를 일컫는다. 비타민 P(투과성 비타민) 또는 비타민 C2(비타민 C의 상승제)라고도 한다. 동물에는 비교적 적고 식물의 잎·꽃·뿌리·열매·줄기 등에 많이 들어 있다. 특히 건조된 녹차잎의 경우 플라보노이드가 녹차잎 무게의 30% 정도 함유되어 있는 것으로 알려져 있다. 이는 항균·항암·항바이러스·항알레르기 및 항염증 활성을 지니며, 독성은 거의 나타나지 않는 것으로 보고되고 있다. 또한 모든 질병의 원인이 되는 생체 내 산화작용을 억제한다는 사실이 알려지면서 최근 플라보노이드계(系) 물질의 개발 및 활용에 관한 관심이 지속적으로 커지고 있다. 특히, 옻의 생화학적 성분인 우루시올과 플라보노이드에는 면역기능, 항균기능, 항산화기능, 함염기능이 있다는 학술적 논거가 있어 왔다.
옻 나무 추출액에 대한 종래의 기술을 보면, 옻나무 추출물의 옻 독 제거방법(출원번호: KR 10-1999-0056704), 옻음료의 제조방법(출원번호: KR 10-2000-0033271), 독성이 제거된 옻나무 추출물의 추출방법(출원번호: KR 10-2000-0055559), 옻 추출물과 한방 약재를 이용한 기능성 음료 및 그 제조방법(출원번호: KR 10-2001-0029280), 무독화 옻 추출물의 제조방법 및 그 추출물의 용도(출원번호: KR 10-2008-0071302), 옻나무 추출물의 제조방법(출원번호: KR 10-2004-0053411), 옻나무 추출물의 제조방법(출원번호: KR 10-2004-0071944), 무독화 옻 추출물의 제조 방법 및 그 추출물의 용도(출원번호: KR 10-2005-0101181) 등으로서 이는 우리나라와 일본, 중국에 자생하는 옻나무에 함유된 알레르기 유발물질인 우루시올을 제거한 형태의 추출물을 얻기 위한 기술이었으며, 플라보노이드의 함량을 최대화 하기 위한 추출방법은 종래 기술에서 찾아볼 수 없었다.
또한, 종래의 옻나무 추출방법을 크게 나누어 보면, 열수추출법, 효소추출법, 발효추출법 등 다양한 방법으로 시행되고 있는 실정이었는데, 이러한 추출방법에서 일정한 품질기준이 없고, 단순한 Brix 기준으로 판단을 하기 때문에 옻나무 추출물의 효능을 일정하게 유지하기 상당히 곤란하며, 특히 옻나무에서 기능성 생물소재 및 관련제품의 활성물질인 플라보노이드의 농도가 최적인 추출방법이 없는 실정었다.
이에 본 발명은 옻나무에서 플라보노이드(Flavonoid) 함량이 높은 추출효율이 우수한 추출방법에 관한 것으로 기능성 생물소재 및 관련제품으로 적용할 수 있는 옻 추출물과 그 추출방법에 관한 것이다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 열추출법을 기초로 하여 옻나무 추출조건을 체계적으로 확립하고, 플라보노이드(Flavonoid)의 최대 추출조건의 범위를 밝혀 플라보노이드 함량이 높은 옻 추출방법을 제공하고 나아가 상기 최적의 조건 범위 하에서 추출한 옻추출물을 통하여 옻나무의 효능을 높여 기능성 생물소재 및 관련제품에 활용할 수 추출방법을 제공하는데 그 목적을 가진다.
상기 목적을 달성하기 위하여 종래의 열수추출방법에 있어서 플라보노이드 함량이 최대가 되는 임계조건을 찾기 위하여 추출조건을 체계화하였다. 구체적으로 보면 옻나무를 잘게 분쇄하고, 여기에 열수를 가하여 옻추출물을 추출하고, 각 조건하에서 플라보노이드 함량을 정량분석하여 그 함량이 최대가 되는 조건을 찾아 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서. 본 발명은
열수추출을 통한 제조하는 옻나무 추출물에 있어서,
a) 옻나무 100 중량부를 기준으로 상기 옻나무에 대하여 900 내지 2900 중량부의 정제수를 첨가하여 혼합하는 제 1 공정;
b) 상기 제 1 공정을 통한 옻나무와 정제수의 혼합물을 115 내지 125℃ 온도 및 1 내지 1.5kg/cm2의 압력 조건 하에서 12 내지 18 시간 동안 열수추출하는 제 2 공정;
c) 상기 제 2 공정을 통한 열수추출물을 11 내지 20°Bx로 농축하는 제3공정;
d) 상기 옻나무 추출물의 플라보노이드 함량이 2000 내지 4000㎍/㎖가 되도록 농축량을 조정하는 제 4공정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라보노이드 함량이 높은 옻나무 추출물과 그 제조방법에 대한 것을 특징으로 한다.
보다 상세히 설명하면, 건조된 옻나무를 잘게 분쇄한 옻나무 절편 또는 옻나무 분말을 이용하여 상기 옻나무 절편 또는 옻나무 분말에 대하여 정제수를 5.6 내지 32 배 중량만큼 첨가하고, 115 내지 125℃의 온도 및 1 내지 1.5kg/cm2의 압력을 유지하면서 12시간 내지 18시간 동안 열수추출 하여 옻나무 추출물을 얻고, 이 때 상기 압력은 대기압(1 atm = 1.03323)보다 높은 압력을 가하는 경우 밀폐시킨 압력 반응기를 사용할 수 있다.
또한 상기 열수추출물을 Brix를 기준으로 11 내지 20°Bx로 농축하는 단계를 거쳐 최종적인 플라보노이드 함량이 높은 것을 특징으로 하는 옻나무 추출물을 제공하는데, 이 때 일반적인 열농축법을 사용하여 농축할 수도 있으며, 보다 바람직하게는 감압증발농축을 사용할 수 있으며, 경우에 따라서는 멤브레인 분리막 농축법을 사용할 수도 있다.
상기 농축된 옻나무 추출물은 2000 내지 4000㎍/㎖의 플라보노이드 함량을 가지는데, 필요한 경우 LC/MS에 의하여 정량 분석하여 확인할 수 있다. 이는 추출물에 대한 일정한 기준을 제시하여 추출물의 효능을 일정하게 유지시킬 수 있도록 한다.
상기 플라보노이드 함량이 높은 옻나무 추출물은 옻나무 추출조건을 체계적으로 확립하고, 특히 옻나무에서 필요한 플라보노이드를 최대로 수득할 수 있는바, 상기의 추출조건 없이 경험칙에 의하여 수행되던 열수추출방식 보다 옻나무에서 필요한 플라보노이드 추출에 우수한 효율을 가진다. 아울러 실제 공정에 있어서도 상당량의 원료저감효과 및 공정의 간소화 내지 체계화가 이루어지는 바 뛰어난 경제성을 가지게 된다.
또한, 상기 추출물은 플라보노이드를 이용한 기능성 생물소재나 기타 관련제품에 적용할 수 있어서 그 적용의 폭이 넓은데 이는 최근 플라보노이드를 이용한 관련 산업에 있어서 종래의 옻나무에서 추출물의 경우 Brix 농도 기준에 의할 뿐으로 명확한 기준제시가 없어 효능의 균일성 유지곤란의 문제가 있어 왔다. 1Brix란 포도쥬스 100g에 들어있는 1g의 당을 말하는 데, 가용성 고형물의 농도를 측정하는데도 널리 이용된다. 그러나 추출물 안의 플라보노이드 함량이 이러한 Brix 농도와 반드시 비례하는 것은 아니어서 일정한 품질 유지에 어려움이 따르고 있었다.
따라서 이러한 문제를 제거하기 위하여 플라보노이드 함량을 기준으로 한 추출물의 농도 기준을 제시하여 플라보노이드를 활용하는 관련 산업에 있어서도 보다 안정성 있고 일정한 기준의 품질을 유지케 할 수 있다.
도 1은 온도 및 압력 조건 변화에 따른 추출물의 플라보노이드 함량에 대한 정량분석 결과를 그래프로 나타낸 것이다.
도 2는 시료 A 내지 K 추출물과 열수추출시간 조건 변동 하에서의 플라보노이드 함량에 대한 정량분석 결과를 그래프로 나타낸 것이다.
도 3은 시료 A 내지 K 추출물을 24시간에서 열수추출한 추출물의 플라보노이드 함량에 대한 정량분석 결과를 그래프로 나타낸 것이다.
이하 본 발명을 실시하기 위하여 보다 발명의 내용을 상세하게 설명한다. 이하에서는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기의 실시예는 본 발명의 실시를 위한 예시에 해당할 뿐, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
상기 정량분석의 전제로서 옻에서 플라보노이드의 유효성분을 열수에서 효과적으로 추출하기 위한 최적 추출조건을 설정하기 위하여 추출온도(95, 105, 115, 125, 135, 145℃) 및 압력(0.7, 1.0, 1,3, 1,5 ,1.8, 2kg/cm2)에서 추출시간(6, 12, 18, 24, 30, 36, 42, 48, 54, 60hr) 및 중량을 기준으로 한 시료에 대한 용매비(1 : 6, 1 : 9, 1 : 11.5, 1 : 15.5, 1 : 20, 1 : 24, 1 : 29, 1 : 35, 1 : 40, 1 : 44, 1 : 49)로서 각 조건을 독립변수로 하여 상기 추출조건 하에서 추출물의 플라보노이드계 화합물의 함량을 분석하였다.
우선, 플라보노이드 함량의 정량분석은 HPLC 분석을 하였는데, 표준품 중에서 Kaempferol은 Fluka사 제품을, 그 외의 표준품은 Sigma사 제품을 사용하였다. 각 용액을 분광광도계(CECIL, England)로 스캐닝하여 흡광도가 높은 파장을 선택하였다.
HPLC에 이용되는 이동상은 메탄올/아세트산(1000/5, v/v), 증류수/아세트산(1000/5, v/v)을 사용하였으며, 정량은 integrator에 의해 계산된 시료의 peak 면적을 표준품과 비교하여 결정하였다. 옻 추출물 시료를 HPLC로 분석할 때 Rouseff와 Perfetti의 방법을 변형시켜 메탄올/아세트산(1000/5, v/v), 증류수/아세트산(1000/5, v/v)에 대해 5분에서 60분까지 선형 기울기 분석방법을 이용하였다. 플라보노이드 분석시의 HPLC의 운용조건은 표 1과 같다.
플라보노이드 분석을 위한 HPLC 분석 조건
Instrument Water Associates HPLC system
Column μ-Bondapak C-18(3.9mm I.D. ×300mm L., 10㎛)
Detector wave length 280㎚
Flow rate 1.0 ㎖/min
Injection volume 10 ㎕
Calibration curve range 0.5 ~ 25 ㎕/㎖
Sample injector 10 ㎕
Column temp room temp
[ 실시예 1]
플라보노이드 최대 함량 추출을 위한 온도·압력 조건 실험
플라보노이드의 최대 함량 추출을 위한 열수추출조건에 있어서, 온도와 압력의 적정 조건을 확인하기 위하여 시료 F(옻나무 : 정제수 = 1 : 24), 시료 K(옻나무 : 정제수 = 1 : 49)에 대하여 상기 온도 및 압력 조건에 변화를 가하여 플라보노이드 함량을 측정하였다.
옻으로부터 최대 함량의 플라보노이드 추출물을 얻기 위한 상기의 각 조건에서 추출한 플라보노이드 함량(㎍/㎖)은 하기의 표 2와 같다.
온도 및 압력 조건 변화에 따른 추출물의 플라보노이드 함량 분석
온도(℃)/
압력(㎏/㎠)
95 105 115 125 135 145
F K F K F K F K F K F K
0.7 89 41 77 44 - - - -
1.0 124 69 183 99 188 104 182 104 162 100 178 81
1.3 133 74 188 103 190 105 190 105 169 99 171 98
1.5 131 77 185 98 189 104 188 100 170 101 170 100
1.8 122 74 183 88 177 104 184 99 170 100 169 97
2.0 129 78 180 90 180 100 183 99 170 103 166 104
상기의 표 2를 그래프로 나타낸 도 1에서 볼 때, 온도는 115 내지 125℃로서, 압력은 1 내지 1.5 kg/cm2에서 플라보노이드 최대함량의 추출조건이 형성됨을 확인 할 수 있었다. 따라서, 이하의 실험에서는 상기 온도와 압력조건을 기준으로 다른 조건을 변화시켜 가면서 최적의 조건을 확인하도록 하였다.
[ 실시예 2]
플라보노이드 최대 함량 추출을 위한 옻나무와 정제수 중량 비율 실험
온도는 115 내지 125℃, 압력은 1 내지 1.5 kg/cm2하에서 옻 나무에 대한 요매로서 정제수의 비율을 달리하여 최대 함량의 플라보노이드 추출을 위하여 적정한 비율을 확인하기 위하여 하기 표 2에서 나타나는 바와 같이 중량을 기준으로 한 시료에 대한 용매비로서 시료A(1 : 6), 시료B(1 : 9), 시료C(1 : 11.5), 시료D(1 : 15.5), 시료E(1 : 20), 시료F(1 : 24), 시료G(1 : 29), 시료H(1 : 35), 시표I(1 : 40), 시료J(1 : 44), 시료K(1 : 49)를 각 추출시간을 조절하면서 추출된 추출물의 플라보노이드 함량을 정량분석하였다. 또한, 열수추출방식과 비교를 위하여 중량을 기준으로 한 시료에 대한 용매비로서 비교예 X(1 : 24), Y(1 : 15.5)를 효소분해추출물로 대조군으로 하여 제조하였다.
상기 시료 A 내지 K에 대한 플라보노이드 함량의 정량분석 및 효소분해추출물인 대조군 X, Y의 플라보노이드 함량의 정량분석을 통하여, 기본적으로 열수추출방식과 효소분해추출방식의 플라보노이드 함량이 높은 추출물을 얻기 위한 목적 하에서의 효율성을 판단하고, 플라노보이드 함량이 가장 높은 추출물을 얻기 위한 열수추출 반응시간 및 특히, 옻나무와 정제수 간 중량비율을 본 실험을 통하여 확인하고자 하였다.
실험 결과는 아래의 표 3과 같다.
시료 A 내지 K 추출물에 대한 열수추출시간 조건 변화에 따른 플라보노이드 함량과 효소분해추출물에 대한 플라보노이드 함량의 정량분석 결과
시료 대조군
HR A B C D E F G H I J K X Y
6 71 110 113 129 135 148 106 102 89 88 81








12 79 128 134 164 169 171 124 116 107 105 105
18 80 130 145 170 170 188 133 109 103 104 101
24 83 142 149 175 181 190 134 111 100 99 102
30 88 139 149 175 183 191 143 104 103 104 104
36 84 146 150 177 182 188 130 101 102 102 103
42 84 144 143 172 180 186 141 99 106 104 99
48 85 145 143 170 171 187 134 103 100 99 98
54 80 144 144 172 176 180 105 101 98 95 91
60 81 140 137 164 169 180 104 98 99 87 88
효소농도(w%)
0.5 70 84
1.0 77 90
<비고>
* 열수추출조건
- 115 내지 125℃
- 1 내지 1.5 kg/cm2

* 효소분해추출조건
- 효소: Cellulase
- 50 내지 60℃
- 실활조건: 95℃/10min
상기 표 3과 상기 표를 나타낸 그래프로서 도 2를 참고하여 보면, 우선 비교예로서 대조군 X, Y의 효소분해방법 보다 열수추출법이 총 플라보노이드 함량이 월등히 높은 추출물을 수득할 수 있는 것으로 확인되었다.
특히, 시료에 따른 구분으로서 옻 나무 100 중량부에 대하여 900 내지 2900 중량부의 정제수 혼합에서 플라보노이드 함량이 타 조성비 보다 월등히 함량이 높았으며, 열수추출시간에 있어서도 12 내지 48시간이 플라보노이드 함량을 높일 수 있는 가장 효율적인 시간인 것, 보다 구체적으로는 24시간 경과시에 가장 추출 효율이 높은 것으로 확인되었다.
A 내지 K의 각 시료에 대한 24시간 동안 지속한 열수추출물의 플라보노이드 함량의 비교에 있어서 도 3을 참고하여 볼 때, B 내지 G 시료의 함량 구간이 임계적 의의를 나타내는 것으로 확인되었으며, 24시간 이외의 12 내지 48의 효율적인 열수추출시간 안에서도 상기 옻 나무 100 중량부에 대하여 900 내지 2900 중량부의 정제수 혼합에서 탁월한 플라보이드 함량을 나타내는 것으로 확인되었다.
따라서, 상기 실시예를 토대로 열수추출법에 있어서 플라보노이드 함량이 높은 추출조건을 확인하였다.

Claims (4)

  1. 옻나무를 열수추출한 추출물에 있어서,
    a) 옻나무 100 중량부를 기준으로 상기 옻나무에 대하여 900 내지 2900 중량부의 정제수를 첨가하여 혼합하는 제 1 공정;
    b) 상기 제 1 공정을 통한 옻나무와 정제수의 혼합물을 115 내지 125℃ 온도 및 1 내지 1.5kg/cm2의 압력 조건 하에서 12 내지 18 시간 동안 열수추출하는 제 2 공정;을 포함하는 것인
    플라보노이드 함량이 높은 옻나무 추출물 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 b)의 제 2 공정 이후에,
    c) 상기 제 2 공정을 통한 열수추출물을 11 내지 20°Bx로 농축하는 제3공정;을 더 포함하는 것인
    플라보노이드 함량이 높은 옻나무 추출물 제조방법.
  3. 삭제
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 c)의 제 3 공정 이후에,
    d) 상기 옻나무 추출물의 플라보노이드 함량이 2000 내지 4000㎍/㎖가 되도록 농축량을 조정하는 제 4공정을 더 포함하는 것인
    플라보노이드 함량이 높은 옻나무 추출물 제조방법.




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KR20040043255A (ko) * 2002-11-18 2004-05-24 학교법인 상지학원 옻나무로부터 분리된 추출물 및 플라보노이드 화합물들을함유한 간질환 치료제
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