KR940003940B1

KR940003940B1 - 해당초에서 김네므산염 농축물을 추출하는 방법과 그 추출장치

Info

Publication number: KR940003940B1
Application number: KR1019890009482A
Authority: KR
Inventors: 황병룡; 최승용
Original assignee: 동국제약 주식회사; 강재헌
Priority date: 1989-07-04
Filing date: 1989-07-04
Publication date: 1994-05-09
Also published as: EP0406516A1; KR910002458A

Abstract

내용 없음.

Description

해당초에서 김네므산염 농축물을 추출하는 방법과 그 추출장치

제1도는 본 발명에 따른 김네므산염 농축물의 추출장치를 나타낸 개념도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 추출컬럼 2 : 압력조절용밸브

3, 3' : 열교환기 4 : 제1용매추출장치

5 : 제2용매추출장치 6 : 완충액저장조

7 : 가압펌프 8 : 질소주입관

9 : 농축기 10 : 여과기

11 : 플레이트

본 발명은 해당초에서 김네므산염 농축물을 추출하는 방법과 그 추출장치에 관한것이다.

아프리카, 인도 및 중국에 걸친 열대, 아열대지방에 널리 분포되어 있는 해당초(Gymnema Sylvestre)는 그 어원이 "당을 파괴시키는"이라는 의미를 지닌 인도어로서, "GUR-MA"로 잘 알려져 있고, 그 추출물은 옛부터 위장병, 당뇨병과 기침의 치료에 효과가 있으며, 단맛을 잠정적으로 파괴시키는 독특한 특성을 가지고 있을뿐만 아니라, 항균작용과 혈당치를 크게 감소시킨다고 알려져 왔다(Arogya-J, Health Sci.,Ⅶ. 38. 1981).

그래서, 해당초엽을 약간 씹은 후에는 설탕, 소디움삭카린, 소디움싸이클란델레이트와 같은 단물질에 대한 맛감지 능력이 수시간동안 억제되며, 이때 단맛의 차를 마시면 설탕의 단맛은 감지되지 않고 차의 향기만을 즐길 수 있게 된다.

해당초잎이 이와같은 특성을 나타내는 것은 그 주성분인 김네므산(Gymnemic acid)의 작용으로 인한 것인데, 김네므산은 트리테르펜계의 아글리콘과 글루콘산 1개가 결합된 사포닌으로서, 포도당에 대하여 우수한 장관흡수 억제작용이 있는 것으로 알려져 있어서 혈당치를 낮추기 위한 치료목적으로 사용되어 왔다.

이에 본 발명에서는 해당초엽으로부터 김네므산을 함유하는 농축물을 추출해내기 위하여 김네므산의 화학적 물리적 특성을 연구해온 결과, 김네므산은 산 혹은 알카리성 조건에서는 쉽게 가수분해되므로서 특유의 해당작용이 상실된다는 사실을 알아내고, 완충조건하에서 추출농축하는 새로운 방법을 개발하므로서 본 발명에 이르게 된 것이다.

본 발명의 목적은 해당초엽으로부터 김네므산과 동일한 활성도를 나타내는 김네므산염 농축물을 효과적으로 분리해내는 방법 및 그 추출장치를 제공하는데 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 해당초엽으로부터 김네므산염 농축물을 추출하는데 있어서, 가. 건조된 해당초엽을 120℃로 가온된 질소기체로 멸균시키고, 나. 60℃의 온도로 가온된 pH 7의 인산알카리염 완충액으로 해당초엽을 추출한 다음, 다. 물보다 가벼운 유기용매를 사용하여 지방성분을 제거하고, 라. 물보다 무거운 유기용매를 사용하여 엽록소 성분을 제거하는 것을 특징으로 하는 김네므산염 농축물의 추출방법인 것이다.

또한, 본 발명은 추출컬럼(1)을 중심으로 하여, 압력조절용밸브(2), 열교환기(3), 제1용매추출장치(4) 및 제2용매추출장치(5), 그리고 완충액저장조(6)와 가압펌프(7)가 순서대로 순환 연결되어 있고, 상기 추출컬럼(1)에는 열교환기(3')가 부설된 질소주입관(8)이 연결되어 있으며, 상기 제2용매추출장치(5)와 완충액저장조(6) 사이에는 농축기(9)가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 김네므산 농축물의 추출장치인 것이다.

이때 상기 추출컬럼(1)에는 층층이 플레이크(11)가 설치되어 있다.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 추출분리하고자 하는 김네므산은 다음 구조식(Ⅰ)으로 표시되는 것으로서 그 치환기 R₁,R₂및 R₃에 따라 다음 4가지로 구성되어 있다.

상기 구조식(Ⅰ)에서 R₁, R₂, R₃는 각각 티그로일(Tigroyl),2-메칠부티로일 및 아세칠기이거나 수소이고, R₁, R₂, R₃에 따라서 김네므산(A)(B)(C)(D)로 명명한다.

이러한 김네므산은 산성 혹은 알카리성 조건하에서 쉽게 가수분해되어 특유의 해당작용을 상실하게 된다.

즉, 상기 구조식(Ⅰ)의 김네므산을 산가수분해하면 곧바로 다음 구조식(Ⅲ)의 김네마게닌(Gymnemagenin)과 구조식(Ⅳ)과의 글루쿠론산이 생긴다.

한편, 상기 구조식(Ⅰ)의 김네므산을 알카리가수분해하면 일단 다음 구조식(Ⅱ)의 프로사포닌(Prosaponin)이 되었다가 이 프로사포닌을 다시 산가수분해하면 김네마게닌과 글루쿠론산이 되는 것이다.

이상의 반응을 도시하면 다음과 같다.

상기 구조식(II)에서, R₁,R₂는 수소이고, R₃는 수소 또는 알카리금속이다.

상기 구조식(Ⅲ)(Ⅳ)에서 R₁,R₂,R₃는 수소이다.

그런데, 상기 구조식(Ⅰ)의 김네므산은 R₁과 R₂가 모두 아실화되어 있을때, 즉 김네므산(A)와 (B)는 0.5몰이 슈크로스 0.4몰을 해당하는 작용이 있으며, R₁과 R₂중 어느 한쪽만 아실화되어 있는 김네므산(C)와 (D)는 1몰이 슈크로스 0.4몰을 해당하는 작용이 있다.

즉, 아실기의 수가 감소하면 해당효과가 감소하고 아실기 수가 증가할수록 해당효과가 증가하는 것이다.

따라서 만약 김네므산의 추출농축과정에서 김네므산이 가수분해되어 구조식(Ⅱ)의 프로사포닌(Prosaponin)이나 구조식(Ⅲ)의 김네마게닌(Gymnemagenin)이 생성되면 이들은 아실기를 가지고 있지 않으므로 전혀 해당작용을 나타내지 않게 된다.

그래서, 본 발명에서는 pH가 7인 인산알카리염 완충액을 사용하므로서 김네므산이 가수분해를 일으키지 않은 상태에서 김네므산을 추출 분리해내는 것이다.

첨부한 도면 제1도는 본 발명에 따라 김네므산염 농축물을 추출분리해내는데 사용되는 추출장치를 나타낸 것으로서, 상기 도면에 의거하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 추출컬럼(1)의 플레이트(11)에다 해당초건엽을 압축하여 층층이 채우고, 열교환기(3')를 통하여 120℃로 가열된 질소가스를 추출컬럼(1)의 하부에서 상부로 약 5분동안 통과시키므로서 해당초건엽 중에 존재하는 각종 미생물을 살균시킨다.

이어서 질소주입구(8)로 냉각질소를 약 5분동안 통과시켜 해당초건엽을 냉각시키고, 인산카리염 완충액저장조(6)에서 미리 60℃의 온도로 가온시킨 pH7의 인산카리염 완충액을 가압펌프(7)를 통하여 추출컬럼(1)에 역류시킨다.

이때 압력조절용밸브(2)를 조정하여 완충액이 추출컬럼(1)의 하부에서 상부까지 도달하는데 약 30분이 소요되도록 한다.

추출컬럼(1)을 통과한 추출물은 열교환기(3)를 거쳐 제1용매추출장치(4)에서 추출물속에 존재하는 지방분을 제거시키고, 여기서 분리된 수요액층(4')만 제2용매추출장치(5)를 통과시켜 엽록소 성분을 제거시킨후에 분리된 수용액층(5')만 다시 인산카리염 완충액저장조(6)로 이송시킨다.

인산카리염 완충액저장조(6)에서 다시 60℃의 온도로 가온된 추출물은 같은 과정을 순환하여 18시간 정도 반복작동시킨다.

본 발명에서 상기 제1용매추출장치(4)에 사용되는 유기용매(4")는 일반적으로 물보다 가볍고, 지방성분의 추출효과가 좋은 탄화수소계열의 용매로서, 바람직하기로는 N-핵산,헵탄, 석유에테르 등을 사용하는 것이 좋고, 한편 제2용매추출장치(5)에서 사용하는 유기용매(5")로는 일반적으로 물보다 무겁고 식물체의 엽록소 추출효과가 좋은 할로겐화 탄화수소계열로서 바람직하기로는 클로로포름, 이염화에탄, 사염화탄소등을 사용하면 기대한 효과를 얻을 수가 있다.

상술한 방법으로 얻어진 해당초염 추출물은 매우 순수한 김네므산 포타슘염을 포함하는 농축물로서 김네므산 포타슘염은 김네므산과 동일한 활성도를 갖기때문에 의약품 제조에 매우 적합한 것이다.

본 발명에 따라 얻어진 김네므산염 농축물은 물에 녹여 10% 염산을 사용하여 pH2로 조정하고 이를 에틸아세테이트와 아세톤의 1:1 혼합용매 중에서 재결정하므로서 정제할 수 있다.

이하, 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

[실시예1]

음지에서 잘 건조하여 세분한 해당초(Gymnema Sylvestre) 520g을 추출컬럼(1)의 플레이트(Plate)에 잘 압착하여 삽입하고, 여기에다 질소가스를 열교환기(3')를 통하여 120℃의 온도로 상승시켜 추출컬럼(1)의 하부에서 상부로 5분간 통과시킨다.

다시 열교환기(3')의 온도를 낮추어서 질소가스의 온도가 20℃가 되도록 하여 다시 5분간 추출컬럼(1)의 하부에서 상부로 통과시켜 가열된 컬럼 및 건조엽의 온도를 낮춘다음, pH7의 인산카리염 완축액저장조(6)의 온도를 60℃로 조정하여 가압펌프(7)를 통하여 추출컬럼(1)의 하부에서 상부로 흐르도록 한다.

이때, 압력조절용밸브(2)를 잘 조정하여 완충액이 추출컬럼(1) 전체를 통과하는데 30분이 소요되도록 한다.

여기를 통과한 인산카리염 완충액은 열교환기(3)를 통과시켜 20℃로 냉각하고, N-헵탄과 에틸아세테이트가 1:1 부피혼합비로 함유된(8ℓ)제 1용매추출장치(4)를 통과시키고 하층에 분리된 물은 다시 사염화탄소와 이소프로판올이 부피비로 2:1로 혼합된 제2용매추출장치(5)를 통과시켜 상층에 분리된 물만 인산카리염 완충액저장조(6)로 이송한다.

여기서 다시 60℃로 가온되어 상기 조작을 18시간 반복시킨다. 인산카리염 완충액이 추출컬럼(1)을 총36회 통과하면 거의 모든 유효성분은 추출된다. 여기서 마지막 36회째 통과하는 인산카리염 완충액은 여과기(10)를 통과하여 농축기(9)로 이송하고 자켓의 온도를 95℃로 유지하면서 교반농축한다.

농축은 대부분의 수분이 증발하면 끝내고 굳기전에 포장용기에 이송하여 보관한다. 전체 농축물의 무게는 120g이다.

제1용매추출장치(4)의 유기용매는 감압증류하여 전량 회수하여 다음번 추출에 사용하고 잔사는 굳기전에 이송하여 포장용기에 따로 보관한다. 이 잔사의 무게는 7.3g이다.

제2용매추출장치(5)의 유기용매는 감압조건하에서 전량 회수하여 다음번 추출에 사용하고 잔사는 굳기전에 이송하여 포장용기에 따로 보관한다. 이 잔사의 무게는 6.8g이다.

용매추출장치(4)와 (5)의 용매회수 후의 잔사는 대부분 지방분이거나 엽록소이고 수용액의 농축물은 주로 김네므산 포타슘염이거나 약물의 제제에 저합한 유효성분이다.

[실시예2]

건조세분한 해당초엽 550g을 추출컬럼(1)의 플레이트에 압착하여 채워넣고, 열교환기(3)를 통과하여 120℃로 상승시킨 질소가스를 추출컬럼(1)의 하부에서 상부로 통과시켜 약 5분간 뜨거운 질소가스와 해당초의 건엽이 접촉토록하여 오염된 병원미생물을 살균시킨 후, 다시 열교환기(3)의 온도를 실온까지 낮추어 냉각된 질소기체를 통과시켜 추출컬럼(1)의 건엽이 냉각되도록 한다.

이어서, pH 7의 인산카리염 완충액저장조(6)에서 미러 60℃로 가온시킨 완충용액을 추출컬럼(1)의 하부에서 가압펌프(7)를 이용하여 강제 이송시키고, 압력조절용밸브(2)를 잘 조정하여 인산카리염 완충액이 추출컬럼(1)을 전부 통과하는데 30분이 소요되도록 한다.

추출컬럼(1)을 통과한 인산카리염 추출액은 열교환기(3)에서 20℃로 냉각되고 냉각된 추출액은 8ℓ의 N-헥산이 들어있는 제1용매추출장치(4)에 분사시켜 추출액에 포함된 지방분을 헥산층에 녹여내고 하층에서 분리된 인산카리염 추출액은 다시 제2용매추출장치(5)의 8ℓ의 클로로포름 중에 하부에서 분사유출시켜 엽록소 물질을 용해시킨 후 상층에 분리된 인산카리염 추출액은 자연 이송되어 인산카리염 완충액저장조(6)로 옮겨진다.

여기서 다시 60℃로 가열된 인산카리염 완충액은 상기조작을 반복한다. 이와같이 총 18시간 추출조작을 계속한 후 마지막으로 추출컬럼(1)을 통과하는 인산염 완충액추출액은 농축기(9)에 옮겨 강한 선풍하에서 통상의 대기압 조건에서 완전히 농축한다.

농축액을 클로로포름-아세틱애씨드-메타놀(5:1:1 부피비)의 전개용매에서 전개하여 발색시키면 Rf치가 0.62, 0.49, 0.43, 0.35, 0.31, 0.29, 0.17, 0.14, 0.10의 9개인 스포트가 나타난다.

이 농축물은 김네므산의 포타슘염이 주성분이고 이것을 10% 물에 녹여 염산으로 pH 2로 조정하여 김네므산을 석출시켜 10℃에서 30분 교반시키고 여과하여 건조하면 조김네므산 22g을 얻는다.

얻어진 조김네므산을 에칠아세테이트와 아세톤(1:1 혼합용매) 100ml에서 3회 재결정하여 흰색 미세결정 15g을 얻고 이것의 융점은 199-201℃이고, 부틸포메이트-메칠에칠케톤-포름산-물(5:3:1:1 부피비)의 전개용매에서 전개하여 2개의 스포트(Rf:0.45,0.38)가 발색된다. 이는 김네므산의 순수결정임이 확인되었다.

Claims

다음공정을 연속적으로 반복하므로서 해당초엽으로부터 김네므산염 농축물을 추출해내는 방법.

가. 건조된 해당초엽을 120℃로 가온된 질소기체로 멸균시키는 공정

나. 60℃의 온도로 가온된 pH 7의 인산알카리염 완충액으로 해당초엽을 추출하는 공정

다. 물보다 가벼운 유기용매를 사용하여 지방성분을 제거해내는 공정

라. 물보다 무거운 유기용매를 사용하여 엽록소 성분을 제거해내는 공정
제1항에 있어서, (다)공정의 유기용매로는 N-헥산, 헵탄 또는 석유에테르를 사용함을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, (라)공정의유기 용매로는 클로로포름, 이염화에탄 또는 사염화탄소를 사용함을 특징으로 하는 방법.

제1항에서 얻어진 김네므산염 농축물을 물에 녹여 10% 염산을 사용하여 pH 2로 조정하고, 이를 에틸아세테이트와 아세톤의 1:1 혼합용매 중에서 재결정하는 것을 특징으로 하는 김네므산염의 정제방법.

추출컬럼(1)을 중심으로 하여 압력조절용밸브(2)와 열교환기(3), 제1용매추출장치(4) 및 제2용매추출장치(5), 그리고 완충액저장조(6)와 가압펌프(7)가 순서대로 순환연결되어 있고, 상기 추출컬럼(1)에는 열교환기(3')가 부설된 질소주입관(8)이 연결되어 있으며, 상기 제2용매추출장치(5)와 완충액저장조(6) 사이에는 농축기(9)가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 김네므산염 농축물의 추출장치.

제5항에 있어서, 추출컬럼(1)에는 층층이 플레이크(11)가 설치되어 있는 것을 특징으로하는 장치.