KR20000062140A

KR20000062140A - 효소(酵素)로 인삼 사포닌 당기(糖基)를 변화시켜서 종류의 토양물을 이용한 곡식으로 만든 면류

Info

Publication number: KR20000062140A
Application number: KR1019990045180A
Authority: KR
Inventors: 김봉섭
Original assignee: 김봉섭; 문양환
Priority date: 1999-03-17
Filing date: 1999-10-14
Publication date: 2000-10-25
Also published as: CN1105781C; CN1229086A; KR100329259B1

Abstract

본 발명은 사포닌(saponin) 글루코사이드(glucoside)효소로 인삼 사포닌의 당기(糖基, 당사슬)를 가수분해(hydrolysis)하여 희소한 항암(抗癌)사포닌을 제조하고자 한다.

일반적인 섬유소효소(cellulase)와 헤미섬유소요소(Hemi-cellulase)는 다당체 당기(多糖體糖基)를 가수분해 할 수 있으나, 사포닌당기(糖基)를 분해하기는 어렵다. 그 이유는 사포닌은 비당체(非糖體) 아글리콘(aglycon)기(基)를 가지고 있기 때문에 특별한 사포닌효소 만이 사포닌당기(糖基)를 분해 할 수 있다. 본 발명에서 사포닌효소, 예를 들면 사포닌 β-글루코시다제(β-glucosidase)로 protopan axdiol type의 사포닌당기(糖基)를 분해하여서 고 항암 사포닌 Rh2를 얻을 수 있다. 수율(收率)은 40∼80%이다. 또한 α-라무노시다제(α-Rhamnosidase)로 인삼 사포닌 Rg2 당기(糖基)를 분해하여서 Rh1 사포닌을 제조(또한 Re 사포닌을 가수분해하여서 Rg1을 제조)할 수 있고 수율(收率)은 40∼80%이다. 또한 사포닌효소로 혼합 인삼 사포닌을 반응시켜서, 항암 사포닌 Rh2, Rh1의 함량이 높은 혼합 사포닌을 제조할 수 있다. 또는 인삼에 사포닌 효소균을 배양하여 항암사포닌 Rh2, Rh1의 함량이 높은 인삼분말과 인삼편(片) 및 기타 제품을 만들 수 있다.

Description

효소(酵素)로 인삼 사포닌 당기(糖基)를 변화시켜서 희소한 인삼 사포닌을 제조하는 방법{manufacture method for ginseng saponin}

본 발명은 효소(酵素)로 인삼 사포닌 당기(糖基)를 변화시켜서 생리 활성이 높은 희소한 인삼 사포닌을 제조하는 방법에 관한 것이다.

인삼은 식물 Araliaceae과의 인삼(Panax)속(屬)이다. 4가지 종류와 기타 여러가지 변종이 있다. 예를 들면 인삼(人蔘, Panax Ginseng), 서양삼(西洋蔘, Panax Quenquefolinus), 전칠(田七, 三七)삼(蔘, Panax Notoginseng), 죽절삼(竹節蔘 P. Japonicus)등과 이들의 다른 변종들이 있다. 인삼은 널리 알려진 보약이며 인삼의 주요 유효성분은 사포닌이다. 인삼 중의 사포닌 함량 예를 들면 6년산 인삼 중의 사포닌 함량은 4∼6%이다. 이미 발견된 인삼 사포닌의 종류는 34가지다; 인삼사포닌은 사포닌아글리콘(aglycon)의 구조에 따라서 세가지로 분류될 수 있다: Protopanaxdiol-type Gisenosides, Protopanaxtriol-type Gisenosides, 그리고 올리브 산류(酸類) 사포닌(Oleanolic acid-type Ginsenosides)이다. 인삼뿌리에서의 Protopanaxdiol-type 사포닌 함량은 50∼60%로 제일 많고, 그 다음은 Protopanaxtriol-type 사포닌이 30∼35%를 차지하고 있고, 올리브 산류(酸類) 사포닌은 미량을 차지하고 있다(1).

인삼뿌리 중 50∼60%를 차지하는 Protopanaxdiol-type 사포닌: Ra1, Ra2, Ra3, Rb1, Rb2, Rb3, Rc, Rd, Rg3 등 사포닌을 항암 사포닌 Rh2와 비교하면 당기(糖基)는 틀리기만 사포닌아글리콘은 같다. 인삼 중 Rb, Rc과 Rd 등의 함량은 높다. Rg3 사포닌은 Rb류(類), Rc, Rd 사포닌을 유기산(有機酸) 분해 방법으로 얻을 수 있다(2). 그러나 항암사포닌 Rh2는 백삼(白蔘) 중에서 존재하지 않으며, 홍삼(紅蔘)에서의 함량은 1/100,000이며, 산삼 중에는 4/100,000이다. Rh2 사포닌 아글리콘의 제3탄소상에는 β-포도당기(葡萄糖基)가 있다. 그래서 인삼 중 함량이 높은 Ra류(類), Rb류(類), Rc, Rd 와 Rg3 등을 효소법으로 당기(糖基)를 부분적으로 분해하여서 항암성이 높고 가치가 높은 사포닌 Rh2을 제조할 수 있다. 동일한 방법으로 Protopanaxtriol-type 사포닌 Re, Rf, Rg1과 Rg2 등 사포닌을 당기수해(糖基水解, hydrolysis)법으로 Rh1 사포닌을 제조할 수 있다.

그러나 일반적인 섬유소(纖維素)효소(cellulase)와 반섬유소(半纖維素) 효소(Henri-cellulase) (예를 들면 섬유소 β-글루코시다제, 섬유소 α-라무노시다제)는 인삼 사포닌 당기(糖基)를 수해하기 어렵다. 그 이유는 섬유소와 달리 사포닌당기(糖基)에는 비당기(非糖基)아글리콘이 있기 때문에 특정한 사포닌 효소만이 사포닌당기(糖基)를 수해하여 희소한 사포닌을 제조할 수 있다.

본 발명은 사포닌 글루코사이드효소로 인삼 중에 함량이 높은 사포닌의 당기(糖基)를 수해(水解)하여 희소한 사포닌을 제조하는 것이다.

사포닌당기(糖基)를 수해할 수 있는 β-글루코시다제, α-라무노시다제 등 사포닌효소를 선택하여서 인삼속(人蔘屬)의 모든 종류의 인삼 사포닌을 수해 (水解) 처리하여서 사포닌 분자의 당기(糖基)를 부분적으로 수해(水解)하여 새로운 희소한 사포닌을 만든다.

사포닌 효소는 미생물(微生物); 세균(細菌, bacterium), 곰팡이균(菌, mould), 효모산(酵母菌 yeast, saccharomycete), 담자균(擔子菌) 등에서 발효법으로 얻을 수 있고; 또한 식물선인삼(植物鮮人蔘), 맥아(麥芽), 맥부(, 밀기울) 중에서 추출될 수 있다.

사포닌 β-글루코시다제로 Protopanaxdiol-type 사포닌을 수해하여 희소한 사포닌 Rh2를 제조할 수 있다.

사포닌 α-라무노시다제로 Protopanaxtriol-type 인삼사포닌 Re를 가수 분해하여 Rg1를 제조하고, Rg2를 가수 분해하여서 Rh1를 제조한다.

사포닌 효소로 인삼혼합사포닌을 처리하여서 희소한 사포닌 Rh2, Rh1 함량이 높은 혼합사포닌을 얻을 수 있다. 사포닌 효소균(菌)을 직접 인삼분말과 인삼조각에 배양하여서 희소한 사포닌 함량이 높은 인삼분말, 인삼조각 및 기타 제품을 얻을 수 있도록 한 것으로 실시(實施)한 예를 들어서 상세히 설명하면 다음과 같다.

- 실 시 예 1 -

3%의 옥수수가루, 1% 인삼추출물과 0.01% Mgso₄가 포함되어 있는 배양기(培養基, culturemedium)에 고온호양균(, Bacillus sp. JF)(1)을 60℃하에서 30-40시간을 통풍 배양하고 원심분리기로 균체를 제거하여 50∼80%의 에틸알콜(ethyl alcohol)용액으로 효소단백(酵素蛋白)을 침전시킨 다음 단백질을 수집하여서 냉동식으로 건조시키면 사포닌 효소가 된다.

1g 상기의 사포닌 효소를 140㎖ 생리식염수에 혼합시키고 3g 인삼사포닌 Rg3, 20㎖ 초산(醋酸; 0.2M, Ph 5.0)과 40㎖ 에틸알콜액을 고르게 혼합시킨다. 이 두가지 혼합액을 혼합시킨 후 60℃ 하에서 휘저어 섞어서 12시간 정도 반응을 시킨다. 반응 후 800㎖의 에틸 알콜을 넣고 여과하여 단백침전물을 얻는다. 과량의 에틸 알콜로 침전물을 씻는다. 여과액은 감압(減壓)하에서 증발하여 건조시킨다. 그러면 Rh2사포닌 함량이 50∼85%되는 사포닌 1.5∼2g을 얻을 수 있다.

- 실 시 예 2 -

선(鮮)인삼을 15목(目)이 되게 분쇄시킨 후 3배의 초산나트륨(0.02M, PH5∼6)용액을 넣는다. 40℃하에서 휘저어 섞어서 1∼3시간을 축출한다. 그후 여과하여 불순물을 제거, 상청액(上淸液)에 에틸 알콜(ethyl alcohlo)을 넣어서 효소단백(酵素蛋白)을 침전시킨 다음 단백질을 수집하여서 냉동 건조시키면 사포닌 효소가 된다. 상기 실시예1 방법으로 이렇게 제조된 사포닌 효소로 인삼 사포닌 Rg3를 처리하면 Rh2사포닌을 얻을 수 있다.

- 실 시 예 3 -

3% 맥부()와 1% 임삼분말이 포함되어 있는 배양기(培養基, culture medium)에 국균(麴菌, 수룩균)을 넣어서 28∼30℃에서 60∼80시간 통풍배양을 하여서 원심분리기로 균체를 제거하고 50∼80%의 에틸알콜용액으로 효소단백(酵素蛋白)을 침전시킨 다음 단백질을 수집하여서 1/10발효액 체적(體積)의 초산나트륨용액 (0.02M, PH5.0)에 녹이고 원심분리법으로 불순물을 제거하면 바로 효소액을 얻을 수 있다.

3g의 Rd인삼사포닌을 100㎖ 초산용액(0.02M, PH5.0)에 용해시킨 후 50㎖의 상기 효소액을 넣는다 40℃하에서 6∼24시간을 반응시키면 F2사포닌이 된다. 그다음 1/3체적이 되는 부따놀(Buthanol)을 넣고 사포닌을 3번 추출하여 감압(減壓)하에서 증발하여 건조시킨다. 유기산(有機酸)(2)이 F2사포닌분자의 제20탄소의 당기 (糖基)를 수해시켜서 Rh2로 변화시킨다. 이를 실리카겔 콜럼(silicagel column) (3)분리법으로 분리하면 0.5∼1.4g의 Rh2 순(純)사포닌을 제조할 수 있다. 같은 방법으로 Protopanaxdiol-type Rb1 과 Rc 인삼사포닌으로부터 Rh2 순(純)사포닌을 제조할 수 있다.

- 실 시 예 4 -

국균배양액(麴菌培養液)의 균체(菌體)를 제거한 후 에틸 알콜을 넣어서 50∼80% 정도까지 되게 한다. 효소단백(酵素蛋白)을 침전시킨 다음 단백질을 수집하여서 초산(醋酸)나트륨용액(0.02M, PH5.0에 용해시킨다. DEAE-Cullulose 이자교환수지염제도세탈법(離子交換樹脂鹽梯度洗脫法, 이온수지법)(4)으로 α-라무노시다제를 분리시켜서 동결건조(凍結乾燥)시킨다.

10g의 Protopanaxtriol-type 인삼사포닌 Re를 200㎖ 초산(醋酸)나트륨용액 (0.02M, PH5.0)에 용해시킨 후 α-라무노시다제를 넣어서 40℃하에서 12시간 동안 반응시킨다. 그 후 100℃하에서 30분 동안 가열시킨 후 여과하여 단백질 침전물을 분리하고 대공수지(大孔樹脂, Macroporous Resin) AB-8에 흡착시킨 후 500㎖ 70% 에틸 알콜로 세척한 후 감압(減壓) 하에서 증발 건조하면 4∼5.5g의 Rg1 사포닌이 얻어진다. 동일한 방법으로 10g Rg2 사포닌을 처리하면 Rh1사포닌 4∼6g이 얻어 진다.

- 실 시 예 5 -

실시예1의 Bacillus sp. JF균 효소 0.3∼1g과 혼합사포닌 10g을 200㎖ 초산(醋酸)나트륨용액(0.02M, PH5.0)에 용해시킨 후 40℃하에서 12시간 반응시키고 고효액상색보분석(高效液相色譜分析, 고효과액체크로파또그라피)(HPLC)(5)로 검사한 결과 80%이상의 사포닌이 최저 한개의 당기(糖基)를 잃으며 희소한 항암 사포닌 Rhl, Rh2사포닌 함량의 몇 백배 제고 된다. 반응액을 가열시켜서 효소단백(酵素蛋白)을 제거한 후 200g 대공수지(大孔樹脂) AB-8에 흡착시킨 후 500㎖ 90% 에틸알콜로 세척, 그 다음 감압하여 증발 건조하면 6∼7g 되는 사포닌 함량이 높은 혼합 사포닌을 얻을 수 있다.

- 실 시 예 6 -

국균(麴菌)을 수분함량이 50∼150%가 되는 인삼조각 혹은 분말에 접종(接種)시키고 28∼38℃ 하에서 2∼3일을 배양시키고 건조시키면 사포닌 함량이 높은 인삼을 얻을 수 있다. 고효액상색보분석(高效液相色譜分析, HPLC)로 검사한 결과 40∼80%의 사포닌이 최저 한걔의 당기(糖基)를 잃게 되어 희소한 항암사포닌 Rh1, Rh2 함량이 몇 백배 제고 된다.

이와 같은 본발명의 사포닌은 식품, 화장품, 의약에 사용될수 있는 효과가 있다.

Claims

효소법으로 인삼사포닌 당기(糖基)를 변화시켜서 희소한 인삼 사포닌을 제조하는 방법은 다음과 같은 특성이 있다. β-글루코시다제, α-라무노시다제 등 사포닌 효소로 인삼속(人蔘屬)의 모든 종류에 인삼사포닌을 수해(水解)처리하면 사포닌 분자의 당기(糖基)는 부분적으로 수해(水解)되어서 새로운 희소한 사포닌이 됨을 특징으로 하는 효소로 인삼 사포닌 당기를 변화시켜서 희소한 인삼 사포닌을 제조하는 방법.
제1항에 있어서, 사포닌 효소는 미생물(微生物). 세균(細菌, bacterium), 곰팡이균(菌(mould), 효모균(酵母菌 yeast, saccharomycete) 담자균(擔子菌, P. japonicus)등으로 발효법을 통해서 만들 수 있고; 또한 식물선인삼(植物鮮人蔘), 맥아(麥芽), 맥부() 중에서 추출할 수 있는 효소로 인삼 사포닌 당기를 변화시켜서 희소한 인삼 사포닌을 제조하는 방법.
제1항에 있어서, 사포닌 β-글루코시다제로 Protopanadiol-type 사포닌을 수해(水解)하여 희소한 사포닌 Rh2를 제조할 수 있는 효소로 인삼 사포닌 당기를 변화시켜서 희소한 인삼 사포닌을 제조하는 방법.
제1항에 있어서, 사포닌 α-라무노시다제로 Protopanatriol-type 인삼사포닌 Re를 가수분해하여 Rg1를 제조하고, Rg2를 가수 분해하여서 Rh1을 제조하는 효소로 인삼 사포닌 당기를 변화시켜서 희소한 인삼 사포닌을 제조하는 방법.
제1항에 있어서, 사포닌 효소로 인삼 혼합 사포닌을 처리하여서 희소한 사포닌 Rh2, Rh1 함량이 높은 혼합사포닌을 얻을 수 있는 효소로 인삼 사포닌 당기를 변화시켜서 희소한 인삼 사포닌을 제조하는 방법.
제1항에 있어서 사포닌 효소균(菌)을 직접 인삼 분말과 인삼 조각에 배양하여서 희소한 사포닌 함량이 높은 인삼 분말, 인삼편 및 기타 제품을 얻을 수 있는 효소로 인삼 사포닌 당기를 변화시켜서 희소한 인삼 사포닌을 제조하는 방법.