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The Change of Ginsenoside Composition in Notoginseng Root(Panax notoginseng) Extract by the Microwave and Vinegar Process
The Change of Ginsenoside Composition in Notoginseng Root(Panax notoginseng) Extract by the Microwave and Vinegar Process
Korean Journal of Pharmacognosy. 2014. Dec, 45(4): 320-325
Copyright © 2014, The Korean Society of Pharmacognosy
  • Received : October 26, 2014
  • Accepted : December 09, 2014
  • Published : December 31, 2014
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About the Authors
희경 조
순현 조
성권 고
skko@semyung.ac.kr

Abstract
The purpose of this study is to develop a new preparation process of Notoginseng root( Panax notoginseng ) extracts having high concentrations of ginsenoside Rg 3 , Rg 5 , Rk 1 and Rh 4 , a special component of Red and Black ginseng( Panax ginseng ). Chemical transformation from ginseng saponin to prosapogenin was analyzed by the HPLC. Extracts of Notoginseng root was processed under several treatment conditions including microwave and vinegar(about 14% acidity) treatments. Results of those treatments showed that the quantity of ginsenoside Rg 3 increased by over 7.6% at 15 minutes of pH 2~4 vinegar and microwave treatments. The results of processing with MPN-15 indicate that the microwave and vinegar(about 14% acidity) processed Notoginseng root extracts that had gone through 15-minute treatments were found to contain the largest amount of ginsenoside Rg 3 (7.639%), Rg 5 (6.061%), Rk 1 (1.516%) and Rh 4 (1.599). It is thought that such results provide basic information in preparing Notoginseng root extracts with functionality enhanced.
Keywords
재료 및 방법
실험재료 −본 연구에 사용한 삼칠삼( Panax notoginseng )은 중국 운남성 곤명에서 2008년 7월 14일에 3년근 삼칠삼을 구입하였고, 생약감별은 경희대학교 약학대학 육창수 명예교수가 확인하였으며, 제품표본은 세명대학교 한방식품연구실에 보관하고 있다( Fig. 1 ).
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Notoginseng root.
추출물의 조제 − 삼칠삼 500 g에 에틸 알콜 2,500 ml를 가하여 2시간씩 4회 반복 환류 추출 후 여과하여 감압 농축하여 에틸 알콜 추출물(PN)을 얻었다.
삼칠삼 초단파 및 식초 처리 제제(MPN-Microwave and Vinegar Processed Notoginseng Root) 조제 −얻은 에틸 알콜 추출물 1 g에 2배 식초[(주)오뚜기, 2배 양조식초, pH 2.30, 산도 13-14%] 200 ml를 가하여 발진주파수 2,450 MHz, 정격 고주파 출력 700W 규격의 전자레인지(삼성전자, RE-C20DB, 한국)에 넣고, 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15 그리고 20 분씩 초단파 처리를 각각 1회씩 시행하고 감압농축하여 MPN1, MPN2, MPN3, MPN4, MPN5, MPN10, MPN15 그리고 MPN20 초단파 및 식초 처리 제제를 얻었다( Table I )
Contents of crude saponins in microwave and vinegar processed Notoginseng root(Panax notoginseng) extracts
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*PN: Notoginseng root MPN-1: Notoginseng root extract processed with microwave and vinegar for 1 minute MPN-2: Notoginseng root extract processed with microwave and vinegar for 2 minutes MPN-3: Notoginseng root extract processed with microwave and vinegar for 3 minutes MPN-4: Notoginseng root extract processed with microwave and vinegar for 4 minutes MPN-5: Notoginseng root extract processed with microwave and vinegar for 5 minutes MPN-10: Notoginseng root extract processed with microwave and vinegar for 10 minutes MPN-15: Notoginseng root extract processed with microwave and vinegar for 15 minutes MPN-20: Notoginseng root extract processed with microwave and vinegar for 20 minutes
조 사포닌(Crude Saponin) 조제 13) −초단파 처리 제제 각 2 g에 디에틸에테르(diethylether) 50 ml를 가하여 1시간씩 3회 초음파 세정기(고도기업, 4020P, 한국)로 추출한 후, 원심분리 하여 상등액을 제거한다. 얻은 잔사에 수포화 부탄올(butanol) 50 ml를 가하여 2시간씩 3회 추출하고, 원심분리 하여 상등 액을 취하여 여과하고, 감압 농축을 하여 조사포닌(조사포닌량, Table I )을 얻는다.
HPLC-ginsenoside의 분석 −조 사포닌 조제에서 얻은 엑기스를 고 등 14) 의 조건을 응용하여 HPLC를 실시하고, 상법에 따라 표준품(standard)과 직접 비교하여 인삼 사포닌의 함량 및 조성을 각 시료 당 3회 반복 실험하여 결과의 재현성을 확인하여 분석하였다. 표준품은 Chromadex(U.S.A.)와 엠보연구소(한국)로부터 구입한 순도 99% 이상의 진세노사이드를 사용하였다.
사용한 HPLC 장치는 Waters 1525 binary HPLC system (Waters, 미국)이며, 컬럼은 Eurospher 100-5 C18(250×3mm)을 사용하였다. 이동상은 acetonitrile(HPLC급, Sigma, 미국)과 HPLC용 증류수이며, acetonitrile의 비율을 17%(0 min)에서 30%(25 min), 40%(55 min), 60%(85 min) 그리고 100%(100 min)로 순차적으로 늘려주고 마지막으로 다시 17%로 조절하였다. 전개 온도는 실온, 유속은 분당 0.8 ml, 크로마토그램은 uv/vis Waters 2487 Dual λ Absorbance Detector(Waters, 미국) 검출기를 이용하여 203 nm에서 검출하였다.
결과 및 고찰
본 연구에서는 삼칠삼 에탄올 추출물에 식초를 가하여 초단파 처리 가공한 것을 대상으로 개별 ginsenoside의 함량분포를 조사·비교함으로써 사포닌함유패턴을 중심으로 하는 차이점을 검토하여 ginsenoside Rg 3 , Rg 5 , Rk 1 등의 홍삼 특유 희소 활성 prosapogenin을 고농도로 함유하는 제제를 개발하고 이의 이화학적인 기초정보를 제공하고자 한다.
분석한 인삼 사포닌은 ginsenoside Rb 1 , Rb 2 , Rc, Rd, Re, Rf, Rg 1 , Rg 2 , Rg 3 , Rg 5 , Rg 6 , Rh 1 , Rh 4 , Rk 1 , Rk 3 , F 1 , F 4 이었으며 이들은 Fig. 2 와 같이 HPLC를 통하여 표준품과 직접 비교·확인하고 평균을 통계 처리하여 계산하였다. 중국 삼칠삼 주 생산 및 유통지인 운남성 곤명에서 saponin 함량이 가장 높은 것으로 보고 10) 된 3년근 삼칠삼을 구입하였으며, 에틸 알콜 추출물을 대상으로 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15 그리고 20 분씩 초단파 및 식초 처리를 각각 1회씩 시행하였고( Table I ), 얻은 조성물의 saponin 함량을 3회 반복 비교 분석하여 재현성을 확인하였다.
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Transformation of protopanaxadiol saponin glycosides to prosapogenin.1)
삼칠삼 초단파 식초 처리 제제에서는 Table I 에서와 같이 조 사포닌의 양이 MPN-2가 50.64%이었으며 MPN-10이 51.90%이었으며, MPN-15는 48.76%로서 초단파와 식초 10분 처리 삼칠삼 제제의 조 사포닌 함량이 높게 측정되었다.
각 ginsenoside의 총합인 총 사포닌(total saponin) 함량에 있어서는 Table II 에서 보는 바와 같이 MPN-15가 20.127% 이었으며 MPN-10은 15.583%이었으며, MPN-2는 15.179%로서 초단파와 식초 15분 처리 삼칠삼 제제의 총 사포닌이 높은 함량을 보여주었다.
The ginsenoside composition of the Notoginseng root extracts processed with microwave and vinegar over time
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a)ginsenoside Rg2+Rg3+Rg5+Rh4+Rk1+Rk3+F4, b)Sum of individual ginsenoside contents, Values represent the mean±S.E. (n=3)
열(heat)이나 산(acid)에 의해서 가수분해( Fig. 2 , 3 ) 되어 생성되는 인삼 prosapogenin 성분은 표준품(Chromadex 사, Ambo 연구소)으로 확인하였으며, 천연에 존재하는 인삼사포닌보다 체내의 흡수력이 좋아서 약리효능이 강화되는 것으로 알려져 있다. 1) 이와 같은 prosapogenin(ginsenoside Rg 2 , Rg 3 , Rg 5 , Rg 6 , Rh 1 , Rh 4 , Rk 1 , Rk 3 , F 1 , F 4 )의 총량에 있어서는 MPN-15가 17.859%로서 가장 높은 함량을 나타내었으며, MPN-10(13.451%), MPN-4(11.820%)의 순으로 높은 함량을 나타내었다.
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Transformation of protopanaxatriol saponin glycosides to prosapogenin.1)
특히, 홍삼 증숙건조시 생성되는 홍삼특유성분으로 항암작용, 15) 혈압강하작용, 16) 항산화작용 17) 등이 보고된 ginsenoside Rg 3 의 경우, 홍삼에 0.331% 함유되었다고 조 14) 등이 보고하였으나, MPN-15가 7.639%로서 가장 높은 함량을 나타내었으며, MPN-10(6.029%), MPN-4(5.905%)의 순으로 높은 함량을 나타내었다.
또 다른 열 가수분해물로서 기억력 증진효과, 18) 항염작용, 19) 만성 피부염 개선작용, 20) 항암작용, 21) 혈소판 응집억제작용 22) 등이 보고된 ginsenoside Rg 5 의 함량은 홍삼에 0.089%, 흑삼에 0.281% 함유되었다고 조 14) 등이 보고하였으나, MPN-15가 6.061%로서 가장 높은 함량을 나타내었으며, MPN-10(4.324%), MPN-4(3.477%)의 순으로 높은 함량을 나타내었다. 또한, 혈소판 응집억제작용, 22) 항암작용 23) 등이 보고된 ginsenoside Rk 1 의 경우, 홍삼에 0.022%, 흑삼에 0.068% 함유되었다고 조 14) 등이 보고하였으나, MPN-15가 1.516%로서 가장 높은 함량을 나타내었으며, MPN-10(1.098%), MPN-20(0.893%)의 순으로 높은 함량을 나타내었다. 반면에 삼칠삼 엑스(PN)에는 prosapogenin 성분(ginsenoside Rg 3 , Rg 5 , Rk 1 , Rk 3 , Rh 4 , F 4 )이 함유되어 있지 않았다.
한편, 홍삼의 희소 성분인 ginsenoside Rh 4 에 있어서는 홍삼에 0.007%, 흑삼에 0.024% 함유되었다고 조 14) 등이 보고 하였으나, MPN-15가 1,599%로서 가장 높은 함량을 나타내었으며, MPN-10(1.140%), MPN-4(0.859%)의 순으로 높은 함량을 나타내었으며, 수삼, 백삼 등에 존재하는 인삼사포닌 성분인 ginsenoside Rc에 있어서도 MPN-4가 2.497%로 서 가장 높은 함량을 나타내었으며, MPN-15(2.270%), MPN-3(2.136%)의 순으로 높은 함량을 나타내었다. MPN-4의 함량은 삼칠삼 엑스(PN, 0.803%)에 비하여 3.1배 높은 함량을 보여주었다. 이와 같은 결과로부터 초단파 식초 처리 삼칠삼 제제는 ginsenoside Rg 3 , Rg 5 , Rk 1 , Rh 4 , Rc 고농도 함유 기능성 강화 제제의 개발이 가능함을 확인할 수 있었다.
결 론
본 연구에서는 삼칠삼 에탄올 추출물에 식초를 가하여 초단파 처리 가공한 것을 대상으로 ginsenoside Rg 3 , Rg 5 , Rk 1 , Rh 4 등의 홍삼 특유 희소 활성 prosapogenin을 고농도로 함유하는 제제를 개발하고자 한다. 홍삼 특유 성분인 ginsenoside Rg 3 의 경우, MPN-15가 7.639%로서 가장 높은 함량을 나타내었으며, MPN-10(6.029%), MPN-4(5.905%)의 순으로 높은 함량을 나타내었다. 또한, ginsenoside Rg 5 의 함량은 MPN-15가 6.061%로서 가장 높은 함량을 나타내었으며, MPN-10(4.324%), MPN-4(3.477%)의 순으로 높은 함량을 나타내었다. ginsenoside Rk 1 의 경우, MPN-15가 1.516%로서 가장 높은 함량을 나타내었으며, MPN-10(1.098%), MPN-20(0.893%)의 순으로 높은 함량을 나타내었다. ginsenoside Rh 4 에 있어서는 MPN-15가 1,599%로서 가장 높은 함량을 나타내었으며, MPN-10(1.140%), MPN-4(0.859%)의 순으로 높은 함량을 나타내었다. 따라서, 삼칠삼 에탄올 추출물에 식초를 가하여 15분 초단파 처리한 조성물이 가장 높은 홍삼 특유 희소 활성성분(ginsenoside Rg 3 , Rg 5 , Rk 1 , Rh 4 )을 고농도로 함유한다는 것을 확인할 수 있었다.
Acknowledgements
“이 논문은 2013학년도 세명대학교 교내학술연구비 지원에 의해 수행된 연구임”.
References
고 성권 , 임 병옥 (2009) 고려인삼의 과학 약업신문사 서울 118 -
Wakabayashi C. , Hasegawa H. , Murata J. , Saiki I. (1997) In vivo antimetastatic action of ginseng protopanaxadiol saponins is based on their intestinal bacterial metabolites after oral administration. Oncol. Res. 98 411 - 417
Xie J. T. , Aung H. H. , Wang C. Z. , Mehendale S. R. , McEntee Eryn. , Wicks Sheila. , Li Jing. , Yuan C. Su. (2006) Effects ofPanax notoginseng, ginsenoside Rb1, and notoginsenoside R1on proliferation of human breast carcinoma MCF-7 cells. Orient Pharm. Exp. Med. 6 286 - 292    DOI : 10.3742/OPEM.2006.6.4.286
Robbie Y. K. , Chan W. F. , Chen A. D. , Dean G. , Man S. W. (2002) Estrogen-Like Activity of Ginsenoside Rg1Derived fromPanax notoginseng. J. Clin. Endocrinol. Metabo. 87 3691 - 3695    DOI : 10.1210/jcem.87.8.8717
Park S. K. , Ju S. T. , Ban C. K. , Moon J. Y. , Park S. D. , Park W. H. (2006) Inhibitory Effect ofPanax notoginsengon Nitric Oxide Synthase, Cyclo-oxygenase-2 and Neutrophil Functions. Kor. J. Ori. Med. Physiol. Pathol. 20 1295 - 1302
Shin J. C. , Moon J. Y. , Park W. H. (2006) Inhibitory effect ofPanax notoginsengand emodin on LPS-induced iNOS, COX-2 and prostaglandin E2. Kor. J. Ori. Med. Physiol. Pathol. 20 724 - 729
Park Y. K. , Jung H. W. (2006) Original Articles :Panax notoginsenginhibits LPS-induced pro-inflammatory mediators in microglia. Kor. J. Herbology 21 93 - 101
Choi K. J. , Kim M. W. , Lee J. S. (1982) Comparative studies on the Chemical Components in Ginseng. The ginsenosides and the free sugars content of various ginseng plants. Korean J. Ginseng Sci. 6 138 - 142
Bai C. , Chai X. , Gao X. , Li P. , Tu P. (2009) HPLC-CAD in optimization of saponins extraction from Radix et Rhizoma Notoginseng. Zhongguo Zhong Yao Za Zhi 34 677 - 680
Lee S. A. , Liu T. , Jo H. K. , Im B. O. , Cho S. H. , Whang W. K. , Ko S. K. (2010) The Comparison of Ginsenoside Composition Contents in Notoginseng Radix (Sanchi) on Various Parts and Ages. Kor. J. Pharmacogn. 41 319 - 322
Kim S. J. , Kim J. D. , Ko S. K. (2013) The change of ginsenoside composition in ginseng leaf and stem extract by the microwave and vinegar process. Kor. J. Pharmacogn. 44 149 - 153
Kim S. J. , Kim J. D. , Ko S. K. (2013) Changes in ginsenoside composition of ginseng berry extracts after a microwave and vinegar process. J. Ginseng Res. 37 269 - 272    DOI : 10.5142/jgr.2013.37.269
Shibata S. , Tanaka T. , Ando T. , Sado M. , Tsushima S. , Ohsawa T. (1966) Chemial studies on oriental plant drugs. (XIV) Prtopanaxadiol, a genuine sapogenin of ginseng saponins. Chem. Pharm. Bull. 14 595 - 600    DOI : 10.1248/cpb.14.595
Jo H. K. , Sung M. C. , Ko S. K. (2012) The comparison of ginseng prosapogenin composition and contents in Red and Black ginseng. Kor. J. Pharmacogn. 42 361 - 365
Keum Y. S. , Han S. S. , Chun K. S. , Park K. K. , Park J. H. , Lee S. K. , Surh Y. J. (2003) Inhibitory effects of the ginsenoside Rg3on phorbol ester-induced cyclooxygenase-2 expression, NF-kappaB activation and tumor promotion. Mutat. Res. 523 75 - 85    DOI : 10.1016/S0027-5107(02)00323-8
Kim N. D. , Kang S. Y. , Park J. H. , Schini-Kerth V. B. (1999) Ginsenoside Rg3mediates endothelium-dependent relaxation in response to ginsenosides in rat aorta: role of K+ channels. Eur. J. Pharmacol. 367 41 - 49    DOI : 10.1016/S0014-2999(98)00898-X
Keum Y. S. , Park K. K. , Lee J. M. , Chun K. S. , Park J. H. , Lee S. K. , Kwon H. , Surh Y. J. (2000) Antioxidant and anti-tumor promoting activities of the methanol extract of heat-processed ginseng. Cancer Lett. 150 41 - 48    DOI : 10.1016/S0304-3835(99)00369-9
Chu S. , Gu J. , Feng L. , Liu J. , Zhang M. , Jia X. , Liu M. , Yao D. (2014) Ginsenoside Rg5improves cognitive dysfunction and beta-amyloid deposition in STZ-induced memory impaired rats via attenuating neuroinflammatory responses. Int. Immunopharmacol. 19 317 - 326    DOI : 10.1016/j.intimp.2014.01.018
Lee Y. Y. , Park J. S. , Jung J. S. , Kim D. H. , Kim H. S. (2013) Anti-Inflammatory Effect of Ginsenoside Rg5in Lipopolysaccharide-Stimulated BV2 Microglial Cells. Int. J. Mol. Sci. 14 9820 - 9833    DOI : 10.3390/ijms14059820
Shin Y. W. , Bae E. A. , Kim D. H. (2006) Inhibitory effect of ginsenoside Rg5and its metabolite ginsenoside Rh3 in an oxazolone-induced mouse chronic dermatitis model. Arch.. Pharm.. Res. 29 685 - 690    DOI : 10.1007/BF02968253
Lee K. Y. , Lee Y. H. , Kim S. I. , Park J. H. , Lee S. K. (1997) Ginsenoside-Rg5suppresses cyclin E-dependent protein kinase activity via up-regulating p21Cip/WAF1 and down-regulating cyclin E in SK-HEP-1 cells. Anticancer Res. 17 1067 - 1072
Lee J. G. , Lee Y. Y. , Kim S. Y. , Pyo J. S. , Yun-Choi H. S. , Park J. H. (2009) Platelet antiaggregating activity of ginsenosides isolated from processed ginseng. Pharmazie 64 602 - 604
Kim J. S. , Joo E. J. , Chun J. , Ha Y. W. , Lee J. H. , Han Y. , Kim Y. S. (2012) Induction of apoptosis by ginsenoside Rk1in SK-MEL-2-human melanoma. Arch.. Pharm.. Res. 35 717 - 722    DOI : 10.1007/s12272-012-0416-0