KR101870248B1 - 커큐마 잔소리자 추출물 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 커큐마 잔소리자(Curcuma xanthorrhiza Roxb.) 추출물의 제조방법에 관한 것으로, 커큐마 잔소리자를 초임계 추출하여 잔소리졸을 유효성분으로 하는 추출물을 얻는 단계; 상기 초임계 추출 잔사를 주정 추출 또는 초임계 추출하여 커큐민을 유효성분으로 하는 추출물을 얻는 단계; 상기 주정 추출 또는 초임계 추출 잔사를 효소 처리하여 평균 분자량 33,000 Da인 면역다당을 얻는 단계; 상기 효소처리 잔사에서 불용성 식이섬유를 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 커큐마 잔소리자 추출물의 제조방법, 이러한 제조방법에 의해 얻어진 잔소리졸, 커큐민, 면역다당, 불용성 식이섬유를 포함하는 추출물, 이러한 추출물을 유효성분으로 포함하는 일반식품, 건강기능성식품, 화장품, 약학 등의 조성물을 제공한다. 본 발명에 따른 커큐마 잔소리자 추출법은 다양한 추출법을 단계적으로 적용하여 한가지 원료로부터 다양한 종류의 천연 추출물을 수득할 수 있어 천연물을 이용한 추출물 제조에 매우 유용하게 사용될 수 있다.

Description

커큐마 잔소리자 추출물 제조방법{A METHOD FOR PREPARING EXTRACT OF CURCUMA XANTHORRHIZA ROXB.}
본 발명은 커큐마 잔소리자(Curcuma xanthorrhiza Roxb.) 추출물 제조방법에 관한 것으로, 커큐마 잔소리자(Curcuma xanthorrhiza Roxb.)로부터 다양한 기능성 추출물들을 수득할 수 있는 방법에 관한 것이다.
커큐마 잔소리자(Curcuma xanthorrhiza Roxb.)는 생강과(Zingiberaceae) 식물로서 일반적으로 현지명으로 테무라윅(temulawak) 또는 자바니즈 투메릭(Javanese turmeric)으로 알려진 인도네시아의 전통 약용식물로 주성분으로 알투메논(artumenone), 알파-커큐멘(α-curcumene), 베타-커큐멘(β-curcumene), 큐제레논(curzerenone), 게르마크론(germacrone), 베타-세스퀴펠란드렌(β-sesquiphellandrene), 알파-투메논(α-turmeone), 잔소리졸(xanthorrhizol) 등의 테르페노이드(terpenoid) 계열 화합물과 7 내지 30%의 에센셜 오일(essential oil), 30 내지 40%의 탄수화물(carbohydrate) 그리고 0.02 내지 2.0%의 방향성 색소인 커큐미노이드(curcuminoid) 등을 포함하고 있다(Am. J. Chin. Med. 23: 243-254, 1995).
종래의 일반적인 추출법을 예로 들면, 대한민국 공개특허 제2002-0048848호에 개시된 바와 같이 단순 열수추출법을 적용하여 추출 대상을 온수에 용출시키거나, 대한민국 등록특허 제10-0847806호에 개시된 바와 같이 특정 압력을 유지한 상태에서 추출 후 냉각하는 방법 등이 알려져 있다.
저온의 조건에서 추출하는 경우에는 고온 또는 장시간 방치해야 추출할 수 있는 성분을 효율적으로 추출하지 못한다는 문제점이 있고, 이에 따라 공정의 효율성이 저하되는 경제적인 문제가 동반될 수 있다.
이처럼 기존의 추출 공정은 별개의 단일 공정을 적용함으로써 수율 및 기능이 한정되므로 원료의 효율적인 활용에 한계가 있다.
본 발명의 목적은 커큐마 잔소리자(Curcuma xanthorrhiza Roxb.) 추출물 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은
1) 커큐마 잔소리자(Curcuma xanthorrhiza Roxb.)를 초임계 추출 처리하여 1차 추출물을 제조하는 단계;
2) 상기 1차 추출물을 주정 추출 또는 초임계 추출 처리하여 2차 추출물을 제조하는 단계;
3) 상기 2차 추출물을 효소 처리하여 3차 추출물을 제조하는 단계; 및
4) 불용성 식이섬유를 포함하는 잔사를 수득하는 단계를 포함하는 것인 커큐마 잔소리자 추출물 제조방법을 제공한다.
일구현예에 따르면, 상기 1) 단계 및 2) 단계의 초임계 추출은 초임계 유체로서 이산화탄소 또는 펜탄을 사용하고, 150 내지 400 bar, 30 내지 100℃ 및 5 내지 240분 동안 처리하여 잔소리졸을 유효성분으로 추출하는 것일 수 있다.
또한, 상기 2) 단계의 초임계 추출은 보조용매로서 주정을 사용하여 커큐민을 유효성분으로 추출하는 것일 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 주정 추출은 주정을 사용하고, 40 내지 120℃, 0.5 내지 10시간 처리하여 커큐민을 유효성분으로 추출하는 것일 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 효소 처리 조건은 섬유소 분해효소 및 펙틴 분해효소로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 효소를 사용하고, 30 내지 90℃, 0.5 내지 5시간 처리한 후 전분분해효소를 사용하여 잔존하는 전분을 분해한 후 한외여과 처리하는 것일 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 섬유소 분해효소 및 펙틴 분해효소는 셀룰라아제(cellulas), 헤미셀룰라아제(hemicellulose) 및 펙티나아제(pectinase)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 복합효소이고, 상기 전분 분해효소는 알파-아밀라아제(α-amylase) 를 포함할 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 한외여과는 분자량 cut-off 기준이 500 내지 10,000인 멤브레인을 사용할 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 커큐마 잔소리자(Curcuma xanthorrhiza Roxb.) 추출물은 잔소리졸, 커큐민 및 면역다당을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기한 바와 같은 방법에 따라 제조되는 커큐마 잔소리자(Curcuma xanthorrhiza Roxb.) 추출물을 제공할 수 있다.
기타 본 발명의 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 커큐마 잔소리자(Curcuma xanthorrhiza Roxb.) 추출물 제조방법에 따르면, 추출법을 단계적으로 적용함으로써 커큐마 잔소리자(Curcuma xanthorrhiza Roxb.)로부터 다양한 종류의 천연 추출물을 수득할 수 있다.
도 1은 커큐마 잔소리자(Curcuma xanthorrhiza Roxb.) 추출물의 제조방법에 관한 공정 예시도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 구현예에 커큐마 잔소리자 추출물 제조방법에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 커큐마 잔소리자(Curcuma xanthorrhiza Roxb.) 추출물 제조방법은
1) 커큐마 잔소리자(Curcuma xanthorrhiza Roxb.)를 초임계 추출 처리하여 1차 추출물을 제조하는 단계;
2) 상기 1차 추출물을 주정 추출 또는 초임계 추출 처리하여 2차 추출물을 제조하는 단계;
3) 상기 2차 추출물을 효소 처리하여 3차 추출물을 제조하는 단계; 및
4) 불용성 식이섬유를 포함하는 잔사를 수득하는 단계를 포함하는 것이다.
초임계 추출법은 초임계 유체를 사용하여 추출하는 방법으로, 초임계 유체는 임계온도 및 경계압력을 초과하는 상태의 유체를 의미하며, 예를 들어, 물, 탄소수 1 내지 6의 유기용매 및 아임계 또는 초임계 유체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 용매를 사용하여 추출한 추출물일 수 있다. 구체적으로 상기 용매는 물, 에탄올, 아이소프로필알콜, 메탄올, 아세톤, 에틸아세테이트, 부탄올, 헥산으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다. 초임계유체로서는 이산화탄소, 펜탄 등을 사용할 수 있으며, 예를 들어, 이산화탄소를 사용하여 실온 부근에서 진행되므로 식품이나 의약품에 안전하게 적용할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 150 내지 400 bar의 압력을 적용할 수 있으며, 압력이 지나치게 낮거나 높을 경우에는 유효 성분의 추출이 미비할 수 있다. 또한, 온도는 30 내지 100℃, 예를 들어 40 내지 60℃, 시간은 5 내지 240분, 예를 들어 60 내지 240분으로 처리하여 커큐마 잔소리자(Curcuma xanthorrhiza Roxb.) 중 잔소리졸을 유효성분으로 추출할 수 있다. 또한, 상기 2) 단계의 초임계 추출법에서 보조용매로서 주정을 1 내지 12 mL/min으로 5 내지 120 min 동안, 예를 들어 3 내지 10 mL/min으로 30 내지 120 min 동안 흘려줌으로써 커큐민을 유효성분으로 추출할 수 있다.
주정 추출법은 고온에서 주정을 넣어 추출대상의 유효물질을 용출시키는 방법이다.
일구현예에 따르면, 주정 추출 조건으로 40 내지 120℃, 예를 들어 50 내지 100℃ 온도 및 0.5 내지 10시간, 예를 들어 1 내지 5시간 처리하여 커큐마 잔소리자(Curcuma xanthorrhiza Roxb.) 중 커큐민(curcumin)에 대한 유효성분을 추출할 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 효소 처리는 섬유소 분해효소, 펙틴 분해효소 및 이들의 조합으로부터 선택되는 것을 포함할 수 있다. 또한, 상기 효소처리 공정은 30 내지 90 ℃, 예를 들어 50 내지 70 ℃ 및 0.5 내지 5 시간, 예를 들어 0.5 내지 3 시간 처리한 후 전분 분해효소를 처리하여 잔존하는 전분을 분해한 후 한외여과하여 유효성분을 추출할 수 있다. 구체적으로, 상기 섬유소 분해효소 및 펙틴 분해효소는 셀룰라아제, 헤미셀룰라아제 및 펙티나아제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 복합효소일 수 있으며, 상기 전분 분해효소는 알파-아밀라아제(α-amylase)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 한외여과는 분자량 cut-off 기준이 500 내지 10,000인 멤브레인을 사용하는 것일 수 있다.
일구현에에 따르면, 본 발명은 용매 추출법, 초음파 추출법 등을 처리하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 일반적인 추출법이라면 특별한 제한 없이 더 포함할 수 있다. 용매 추출법은 1종 이상의 유기용매를 사용하여 추출대상을 용해시켜 유효성분을 추출하는 것으로 추출 용매로는 예를 들어, 물, 알코올, 에테르, 석유에테르, 벤젠, 아세트산에틸, 클로로포름 등을 사용할 수 있다. 초음파 추출법은 추출용매를 깊이 침투시켜 열에 약한 유효성분을 저온 조건에서 추출할 수 있다.
본 발명에 따르면, 잔소리졸(xanthorrhizol), 커큐민(curcumin), 면역다당 등을 포함하는 커큐마 잔소리자(Curcuma xanthorrhiza Roxb.) 추출물을 제공할 수 있다. 면역다당은 면역 활성을 증대시키는 다당을 의미할 수 있으며, 구체적으로 대식세포 등의 기능을 조절할 수 있는 다당을 의미할 수 있고, 예를 들어 아라비노오즈, 갈락토오즈, 만노오즈, 람노오즈, 자일로즈를 구성 단당류로 가지는 평균 분자량 33,000 Da의 다당류 등을 포함할 수 있다.
일구현예에 따르면,
1) 커큐마 잔소리자(Curcuma xanthorrhiza Roxb.)를 초임계 추출 처리하여 1차 추출물을 제조하는 단계;
2) 상기 1차 추출물을 주정 추출 또는 초임계 추출 처리하여 2차 추출물을 제조하는 단계;
3) 상기 2차 추출물을 효소 처리하여 3차 추출물을 제조하는 단계; 및
4) 불용성 식이섬유를 포함하는 잔사를 수득하는 단계를 순차적으로 진행함으로써 커큐마 잔소리자(Curcuma xanthorrhiza Roxb.) 추출물을 제공할 수 있으며, 각 단계는 당업자에 의해 적절하게 반복될 수 있다.
일구현예에 따르면, 초임계 추출 처리, 주정 추출 처리, 효소 처리 단계를 순차적으로 진행할 수 있으며, 이로 인하여 한가지 원료로부터 각기 다른 주요 성분을 함유하는 각각의 기능성 소재를 수득할 수 있고, 일예로 초임계 추출물은 잔소리졸(xanthorrhizol)을 주요성분으로 한 구강건강, 항당뇨, 항암, 항염증, 뇌신경질환, 체지방 감소, 주름개선 소재로 활용할 수 있고, 주정 및 초임계 추출물은 커큐민(curcumin)을 주요성분으로 한 숙취, 골질환, 뇌질환 소재로서 활용할 수 있으며, 효소 처리물은 면역 다당류를 주요성분으로 한 면역, 숙취 소재로 활용할 수 있고, 그 수율 또한 단일 공정에 비해 증가하는 효과가 있다.
상기와 같이 순차적인 단계적 공정은 커큐마 잔소리자(Curcuma xanthorrhiza Roxb.) 뿐만 아니라 다양한 천연물에 적용할 수 있으며, 한 가지 원료로부터 다양한 활성 성분을 추출할 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
실시예 : 커큐마 잔소리자(Curcuma xanthorrhiza Roxb.) 추출물 제조
실시예 1: 초임계 추출
열풍 건조하여 마쇄한 커큐마 잔소리자(Curcuma xanthorrhiza Roxb.) 200 g을 100% CO2로 50℃, 400 bar의 압력 조건에서 초임계 이산화탄소 추출장치를 사용하여 240분 동안 추출하여, 16 g의 추출물을 수득하였다.
실시예 2-1: 주정 추출
상기 실시예 1의 추출 잔사 180 g에 10배수(1800 mL)의 주정을 넣고, 환류냉각 장치를 부착한 히팅 맨틀을 이용하여 80℃에서 3시간 동안 가열하여 추출하고 이를 여과한 후 농축, 건조하여 11 g의 추출물을 수득하였다.
실시예 2-2: 초임계 추출
상기 실시예 1의 추출 잔사 180 g에 보조용매로 주정을 6 mL/min 유량으로 1시간 동안 투입하고, 100% CO2로 50℃, 400 bar의 압력 조건에서 120분간 초임계 추출하고 이를 여과한 후 농축, 건조하여 3.1 g의 추출물을 수득하였다.
실시예 3: 효소 처리
상기 실시예 2-1의 추출 잔사 160 g에 10배수(1600 mL)의 정제수를 넣고, 셀룰라아제(cellullase), 헤미셀룰라아제(hemicellulose), 펙티나아제(pectinase)의 3종 복합효소를 0.2% 가한 후 효소의 반응조건에 따라 pH 6~7, 온도 60℃에서 1시간 교반하였다. 상기 시료를 90℃에서 10분간 가열하여 효소를 불활성화한 다음 6,500 rpm에서 15분간 원심분리하여 다당류가 함유된 상등액을 획득하였다. 상기에서 얻어진 효소 처리물에 포함되어 있는 전분을 가수분해하기 위해 알파-아밀라아제(α-amylase)를 처리한 후 상기 여액을 molecular weight cut off(MWCO)가 1,000 Da인 막(membrane)을 이용하여 한외여과(thin channel ultrafiltration system, Amicon TFC-10; Amicon Co., USA)하였다. 한외 여과 후 분자량 1,000 Da 이상의 용액을 모아 동결건조함으로서 가용성 자바강황 다당류 40.8 g을 수득하였다.
실시예 4: 불용성 식이섬유 분리
상기 실시예 3의 추출 잔사 94 g에 대하여 에탄올을 가한 후 침전시킨 후 원심분리하여 불용성 식이섬유를 함유하는 48 g의 잔사를 분리 획득하였다.
실험예: 유효성분 분리
각 실시예에 따른 시료에 대하여 실리카젤 컬럼 크로마토그래피법을 이용하여 헥산과 에틸아세테이트 혼합용매로 분리한 후 아세틸레이션과 디아세틸레이션 과정을 거쳐 순수 단일 물질로 분리 정제하였다. 각각의 유효성분을 포함하는 물질의 분자량을 EI-MS에 의해 측정하고, 1H-NMR 스펙트럼과 13C-NMR 스펙트럼(400 MHz, CDCl3) 및 IR에 의해 작용기를 확인함으로써 구조를 분석하였다.
또한, 추출 수율은 각각의 추출물을 동결건조한 후 무게를 측정하여 분석하였고, 각각의 유효 성분 함량은 잔소리졸의 경우 시료를 methanol로 calibration 농도 범위 내에 오도록 희석한 후 0.45μm membrane filter (pore size 0.45 μm, Advantec MFS, Japan)로 여과하여 HPLC (YL 9100 HPLC system)로 분석하였다. 분석 column은 Waters sunfire C18 column (5μm, 4.6 × 450 mm, Waters Co), mobile phase는 80% methanol (JTbaker Co, Phillipsburg, USA)을 사용하였고 flow rate는 1.0 mL/min, injection volume은 20 μL, detector는 UV로 280 nm에서 측정하였다. 커큐민의 경우 시료를 methanol로 calibration 농도 범위 내에 오도록 희석한 후 0.45μm membrane filter (pore size 0.45 μm, Advantec MFS, Japan)로 여과하여 HPLC (YL 9100 HPLC system)로 분석하였다. 분석 column은 Waters sunfire C18 column (5μm, 4.6 × 450 mm, Waters Co), mobile phase는 acetonitrile (JTbaker Co, Phillipsburg, USA)과 2% acetic acid를 40:60 비율로 혼합하여 사용하였고 flow rate는 1.0 mL/min, injection volume은 20 μL, detector는 UV로 425 nm에서 측정하였다. 면역다당은 MW 1,000 이하를 한외여과로 cut off한 후 MW 1,000 Da 이상의 용액을 모아 동결건조한 후 무게를 측정하여 분석하였으며, 각각의 성분의 분석 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2-1 실시예 2-2 실시예 3 실시예 4
추출 수율 (%) 7~9 5.1 1.71 25.5 51.1
잔소리졸 (%) 33 - - - -
커큐민 (%) 0.3 22.6 9.65 - -
면역다당 (%) - - - 31.3 -
식이섬유 (%) - - - - 100
상기 결과에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 커큐마 잔소리자 추출물 제조방법에 따르면 커큐마 잔소리자(Curcuma xanthorrhiza Roxb.)로부터 여러가지 유효성분을 효율적으로 추출할 수 있음을 확인할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 또한, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (8)

1) 커큐마 잔소리자(Curcuma xanthorrhiza Roxb.)를 이산화탄소 또는 펜탄을 사용하여 150 내지 400 bar의 압력 및 30 내지 100℃의 온도에서 5 내지 240분 동안 초임계 추출 처리하여, 잔소리졸을 포함하는 1차 추출물을 제조하는 단계;
2) 상기 1차 추출물의 추출 잔사를 40 내지 120℃의 온도에서 0.5 내지 10시간 동안 주정 추출 처리하여, 커큐민을 포함하는 2차 추출물을 제조하는 단계;
3) 상기 2차 추출물의 추출 잔사를 셀룰라아제, 헤미셀룰라아제 및 펙티나아제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 효소를 사용하여 30 내지 90℃의 온도에서 0.5 내지 5시간 동안 효소 처리한 후, 알파-아밀라아제를 포함하는 전분 분해효소로 전분을 가수분해한 후 한외여과하여, 다당류를 포함하는 3차 추출물을 제조하는 단계; 및
4) 불용성 식이섬유를 포함하는 잔사를 수득하는 단계를 포함하는 것인 커큐마 잔소리자 추출물의 제조방법.
1) 커큐마 잔소리자(Curcuma xanthorrhiza Roxb.)를 이산화탄소 또는 펜탄을 사용하여 150 내지 400 bar의 압력 및 30 내지 100℃의 온도에서 5 내지 240분 동안 초임계 추출 처리하여, 잔소리졸을 포함하는 1차 추출물을 제조하는 단계;
2) 상기 1차 추출물의 추출 잔사를 이산화탄소 또는 펜탄을 사용하여 150 내지 400 bar의 압력 및 30 내지 100℃의 온도에서 5 내지 240분 동안 초임계 추출 처리하되, 주정을 1 내지 12 mL/min으로 5 내지 120분 동안 가하여, 커큐민을 포함하는 2차 추출물을 제조하는 단계;
3) 상기 2차 추출물의 추출 잔사를 셀룰라아제, 헤미셀룰라아제 및 펙티나아제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 효소를 사용하여 30 내지 90℃의 온도에서 0.5 내지 5시간 동안 효소 처리한 후, 알파-아밀라아제를 포함하는 전분 분해효소로 전분을 가수분해한 후 한외여과하여, 다당류를 포함하는 3차 추출물을 제조하는 단계; 및
4) 불용성 식이섬유를 포함하는 잔사를 수득하는 단계를 포함하는 것인 커큐마 잔소리자 추출물의 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 1) 단계의 초임계 추출은 40 내지 60℃의 온도에서 처리되는 것인, 커큐마 잔소리자 추출물의 제조방법.
제2항에 있어서, 상기 2) 단계의 주정은 3 내지 10 ml/min으로 30 내지 120분 동안 가하는 것인, 커큐마 잔소리자 추출물의 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 3) 단계의 한외여과는 분자량 컷오프(cut-off) 기준이 500 내지 10,000인 멤브레인을 사용하는 것인, 커큐마 잔소리자 추출물의 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 3) 단계의 다당류는 아라비노오즈, 갈락토오즈, 만노오즈, 람노오즈 및 자일로즈로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 구성 단당류로 가지는 평균 분자량 33,000 Da의 다당류인 것인, 커큐마 잔소리자 추출물의 제조방법.

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