한국산 귤로부터 유용 성분의 추출 및 정제

정 용 안, 최 대 기*, 노 경 호

인하대학교 화학공학과, 환경·복원연구센터*

Extraction and Purification of Useful Compounds from Korean orange

Yong An Jung, Dai Ki Choi*, Kyung Ho Row

Dept. of Chem. Eng., Inha Univ.,

Environment Remediation Research Center, KIST*

서 론

천연 식물의 잎이나 열매를 구성하기 위해서는 여러 가지 필수적인 성분들이 필요하다. 이러한 성분들 중에는 각종 질병의 예방과 치료에 있어서 그 효과가 탁월한 것이 많기 때문에 지난 수십 년간 이에 대한 많은 연구가 이루어졌다. 따라서 천연 식물에 포함이 되어 있는 유용 성분들을 추출하여 새로운 의약품으로 개발하고 이를 상품화하기 위해서 많은 연구가 진행 중에 있다[1]. 특히 d-limonene은 식물을 구성하는 필수적인 성분으로 monoterpene으로 부터 자연적으로 생성되며 귤이나 오렌지 등의 감귤류에 풍부하다. 레몬과 같은 향기가 있기 때문에 화장품 혹은 향수산업에 사용되고 있는 고부가가치 monoterpene으로 전환이 가능하기 때문에 상업적으로 중요한 물질이다[2,3]. 최근에는 CFC 113, 1,1,1 TCE의 기존 세정제들이 규제물질로 지정이 되어 유망한 대체 세정제로서 많이 사용되고 있다. 감귤류를 구성하고 있는 성분들에는 d-limonene뿐만 아니라 다른 여러 가지가 있으며 이 중에는 의학적으로 사용이 기대가 되고 있는 유용 성분들이 많이 포함되어 있다. 이들 물질들은 유방암, 대장암, 췌장암, 폐암 등의 치료에 있어서 항암효과가 뛰어난 것으로 연구 보고되고 있다[4,5]. 그러나 이러한 성분들이 질병치료를 위해 인체에 사용되기 위해서는 까다로운 임상시험을 통과하여 승인을 받아야 하기 때문에 고순도의 물질로 만드는 기술이 매우 중요하다. 이러한 고순도 분리·정제 기술은 대부분을 수입에 의존하고 있기 때문에 고순도 분리기술의 개발은 국내 항암제 시장을 활성화시킬 수 있을 뿐만 아니라 의약 및 제약산업의 실질적 성장을 가져 올 것이기 때문에 다양한 적용범위에 대해서 많은 연구가 이루어져야 할 것이다.

본 연구에서는 한국산 귤 추출물로부터 얻은 시료를 이용하여 의학적으로 이용이 가능한 고부가가치의 유용성분들을 추출 및 분석하고 액체크로마토그래피를 이용하여 이러한 성분들을 분리·정제할 수 있는 공정을 확립하고자 하는 것이 본 연구의 목적이다.

실 험

1. 추출

귤껍질을 물로 잘 닦은 후 60∼65℃로 유지되고 있는 오븐에서 건조시켰다. 잘 건조된 귤껍질을 powder로 만들었다. 귤껍질 powder 5g에 용매 100□를 넣고 40∼45℃로 유지되고 있는 교반기에서 3시간 이상 교반하여 추출을 하였다. 시료의 전처리단계로 추출액을 물과 클로로포름을 일정 비율로 혼합하여 30분간 교반하고 분별 깔대기로 층분리를 시켰다. 층분리가 이루어진 클로로포름층과 물층을 각각 분리하였다. 물층의 용액을 C18 충전물이 충진되어 있는 유리컬럼을 통과시켜 rotary evaporator (LABO-THERM SW 200, Resona Technics Co.)를 사용하여 농축하였다.

2. GC 분석

본 실험에 사용된 표준시료 물질인 limonene은 Aldrich에서 구입하였으며, 대정화금의 공업용 용매인 메탄올과 클로로포름을 사용하였고 물은 2차 증류수를 사용하였다. 분석에 사용된 GC기기는 Hewlett Packard Series Ⅱ를 사용하여 용매 추출한 시료를 injection volume 1□, N2의 flow rate 0.8□/min, injector 온도 250℃, detector 온도 300℃, split ratio 50:1, 오븐 온도는 50℃에서 80℃까지 10℃/min, 80℃에서 250℃까지 5℃/min의 승온 온도 program으로 분석을 하였다. Data acquisition system은 HP 3365 Series Ⅱ Chemstation (Version. A. 03. 34)을 사용하였다.

3. HPLC

HPLC는 Waters사의 600E 펌프 (multisolvent delivery system), 486 UV-visible tunable wavelength absorbance, U6K 주입기 (2□ sample loop)를 사용하였다. 데이터 저장 시스템은 CHROMATE (v.3.0, Interface Eng.)를 사용하였다. 본 실험에서는 분석용 column과 C18 충전물을 실험실에서 충진한 column을 사용하였으며 시료 주입량은 10□이고 유속은 1□/min으로 고정하고 일정용매법으로 실험을 하였다. UV wavelength는 205nm에서 고정하였다. 이동상으로는 물, 메탄올, 아세토나이트릴을 사용하였다.

결과 및 고찰

국내산 귤로부터 여러 가지 유용 성분들을 추출 및 정제하기 위하여 추출단계, 전처리단계, 농축단계 및 액체크로마토그래피를 이용한 분리·정제단계의 과정을 거쳤다. Figure 1은 추출단계에서 메탄올을 사용하여 추출한 시료를 injection volume 1□, carrier gas인 N2의 flow rate 0.8□/min, injector 온도 250℃, detector 온도 300℃, split ratio 1:50, 오븐 온도는 50℃에서 80℃까지 10℃/min, 80에서 250까지 5℃/min의 승온 온도 program으로 HP-5 (Crosslinked 5% PH ME Siloxane, 30m×0.32mm) capillary column에서 GC로 분석한 크로마토그램이다. 추출한 시료 중에는 d-limonene이 많은 부분을 이루고 있지만 그밖에 다른 성분들도 다수 포함되어 있다. 이 중에는 불필요한 성분이 많이 포함이 되어 있기 때문에 시료의 전처리 단계로 클로로포름과 물을 일정 비율로 혼합하여 층 분리를 하였다. 물층과 클로로포름층으로 각각 분리하였을 때 d-limonene은 클로로포름층에 있었으며 그 밖에 다른 불필요한 성분들도 이 두 층으로 제거할 수 있었다. 층분리 후 얻어진 시료 중에는 유용 성분들의 양이 아주 작기 때문에 이러한 성분들을 농축하기 위해서 C18 충전물이 충진되어 있는 유리컬럼(2.5×15cm)을 순수한 메탄올을 사용하여 통과시킨 추출액을 회전식 증발기를 사용하여 농축하였다. Figure 2는 귤껍질로부터 추출한 추출액을 전처리단계와 유리컬럼의 농축단계를 거쳐 얻어진 시료를 액체 크로마토그래피에서 유용 성분을 분리한 크로마토그램이다. 시료의 주입량을 10, 50, 100□로 증가시켰을 때 각각의 주입량에서의 peak의 모양과 유용 성분의 양의 증가되는 정도를 측정하였다. 크로마토그램에서 볼 수 있듯이 시료의 주입량을 증가시킴에 따라 유용성분의 양도 선형적으로 증가했다. 또한 많은 불필요한 성분들을 전처리 단계에서 효과적으로 분리해 낼 수가 있었다.

알 림

본 연구는 교육부 유전공학연구(과제번호: GE97-259)의 지원에 의한 것이며 이에 감사를 드립니다.

참고문헌

1. 노 경 호, 정 용 안, □천연식물에 포함된 유용 성분의 의학적 이용 (Ⅰ)□, 정밀     화학, 통권 47호, 신년호, 16 (1998)

2. Hae C. C. and Patrick Oriel: J. Food Sci., 59, 660 (1994).

3. S. M. Njoroge, H. Ukeda, and M. Sawamura: J. Agric. Food Chem., 44,        550 (1996).

4. J. D. Haag, M. N. Gould: Cancer Chemother. Pharmacol., 34, 477 (1994).

5. Zhibin Ren, M. N. Gould: Cancer Letters, 76, 185 (1994)

Fig. 1. Chromatogram of the extract by methanol on a HP-5

(30m×0.32mm I.D.) capillary column.

Fig. 2. Isocratic HPLC separation of Korean orange peel extracts.