먹거리 인삼파일 허상선 교수.

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1 먹거리 인삼파일 허상선 교수

2 인삼 성분 및 효능 – 성 분 Saponin and ginsenoside
알코올에 잘녹는 용혈작용을 나타내는 화합물의 총칭. ○ 사포닌 성분은 주로 식물에 광범위하게 분포되어 있으나(약 750여종의 식물에 함유), 일부 해양동물인 해삼, 불가사리 등에도 함유 ○ 인삼 사포닌은 약성이 온화하고 독성이 없을 뿐만 아니라 용혈작용이 거의 없으며 타 식물에서 발견되는 사포닌과 화학구조의 차이 로 인해 타 식물계 사포닌과 구별하기 위해서 인삼(ginseng) 배당체(glycoside)란 의미로 "ginsenoside"라고 칭함 ○ 화학 구조적에 따라 크게 Protopanaxadiol(PD), Protopanaxatriol(PT), Oleanolic acid 등 3가지 group로 분류하며 식물계에 존재 하는 대부분의 사포닌은 oleanane계이고 인삼사포닌은 타 식물계에 거의 존재하지 않는 dammarane 계열의 triterpenoid 사포닌 임. ○ 인삼사포닌 화학구조는 당부분"sugar"(glycone)과 비당부분"nonsugar"(aglycone 또는 genin이라고도 함)으로 구성되어 있으며 특히 사포닌의 비당부분(aglycone)의 골격 구조에 따라 담마란(dammarane)계와 올레아난(oleanane)계의 2가지로 크게 분류 Fig. The ginseng saponins have a protopanaxadiol and protopanaxatriol structure. The panaxadiol and panaxatriol are artifacts of the hydrogenation of the actual structures

3 인삼 성분 및 효능 – Ginsenoside 종류
○ 인삼사포닌(ginsenoside) 은 주로 비당부분에 따라 4환성(環性)의 담마린계 사포닌과 5환성의 올레아난계 사포닌으로 대별. ○ 담마란계 사포닌은 다시 비당부분에 붙어 있는 수산기(-OH)의 수에 따라 C-3, 12번 위치에 2개인 경우 protopanaxadiol 계 사포닌(PPD), C-3, 6, 12 위치에 3 개인 경우 protopanaxatriol계 사포닌(PPT)으로 분류하며, 비당 부위에 glucose, xylose, arabinose, rhamnose 등의 당이 결합하여 인삼배당체 즉, ginsenoside를 구성 ○ 인삼부위별 사포닌 함량은  사포닌 성분이 식물 생리학적으로 보면 2차 대사산물로서 토양과 접하는 뿌리 외층에 주로 존재 하고 있는데 이것은 인삼자체를 보호하기 위한 것으로 추정되는 일종의 phytoalexin(외부로부터 미생물 등의 침입을 막아주는 일종의 방어 물질) 유사작용 물질로 추정 ○ 인삼의 부위별 사포닌 성분은 인삼근 중 뇌두, 주근, 지근, 세근 등 부위별 조(粗)사포닌 함량은 세근 약13%, 뇌두 11%, 지근 6.5%, 주근(동체) 4% 정도로 세근과 뇌두부위에 가장 많이 함유되어 있음. 특히 세근 부위에 사포닌 함량이 높은 것은 이 부위에는 사포닌 함량 분포가 많은 피층부분이 상대적으로 많기 때문인 것으로 추정

4 인삼 성분 및 효능 – Ginsenoside 종류
Protopanaxadiol계 Ginsenoside ○  담마란계 사포닌인 비당부분(aglycone) 의 C-3, 12번 위치에 –OH 기가 2이며 C-3, 20번 위치에 glucose, xylose, arabinose, rhamnose 등의 당이 결합된 인삼배당체( 총 19종) Saponin R1 R2 Ra1 Glc-glc glc-Ara-Xyl Ra2 Glc-Glc Glc-Ara-Xyl Rb1 Glc2-Glc Glc6-Glc Rb2 Glc6-Ara(p) Rc Glc6-Ara(f) Rd -Glc mRb1 Glc2-Glc6-Ma mRb2 mRc Fig. The ginseng saponins of protopanaxadiol Glc, glucose; Ma, malonyl; Ara(p), arabinose in pyranose form, Ara(f), arabinose in furanose form.

5 인삼 성분 및 효능 – Ginsenoside 종류
Protopanaxatriol계 Ginsenoside ○  담마란계 사포닌인 비당부분(aglycone) 의 C-3, 6, 12번 위치에 –OH 기가 3개 이며 C-6, 20번 위치에 glucose, xylose, arabinose, rhamnose 등의 당이 결합된 인삼배당체( 총 10종) Saponin R1 R2 Re -Glc2-Rha -Glc Rf -Glc2-Glc -H glc-Rc Rg1 Rg2 Rh1 NG-R1 -Glc2-Xyl Glc, glucose; Ma, malonyl; Ara(p), arabinose in pyranose form, Ara(f), arabinose in furanose form. Fig. The ginseng saponins of protopanaxatriol

6 중추신경억제작용, DNA-RNA 촉진작용 등
인삼 성분 및 효능 – 효능 구 분 종 류 효 능 및 약 리 작 용 비 고 Protopanaxadiol Ginsenoside Rb1 중추신경억제작용, 진정 및 진통, 해열작용등 Rg3, Rh로 전환(홍삼고유사포닌) Rb2 중추신경억제작용, 항당뇨작용 등 Rc 중추신경억제작용, 혈정단백질합성촉진 등 Rd 부신피질자극호르몬 분비 촉진작용 등 Protopanaxatriol Re 중추신경억제작용, DNA-RNA 촉진작용 등 Rf 뇌신경세포와 관련한 진통작용 Rg1 중추신경흥분작용, 항피로작용, 기억합습능 홍삼의 주요 사포닌 Rg2 혈소판응집억제작용 등

7 인삼 성분 및 효능 – 효능 Panaxa 속 사포닌 종류 Rb1/Rg1 함량비교 고려인삼 미국삼 전칠삼 Red ginseng
인삼 성분 및 효능 – 효능 Panaxa 속 사포닌 종류 고려인삼 미국삼 전칠삼 Red ginseng White ginseng Total saponin 30 22 13 15 Protopanaxadiol 19 14 8 6 10 7 4 9 Rb1/Rg1 함량비교 고려인삼 미국삼 전칠삼 Tanaka 1.33(0.40/0.30) 8.00(1.60/0.20) 0.91(5.20/5.70) Morita 1.33(0.4/0.3) 9.0(1.8/0.2) 0.94(5.27/5.70) J. M. Betz 0.89(0.203/0.229) 4.77(0.797/0.167)

8 발효홍삼 Saponin 인체흡수 -. 일반 인삼 사포닌 흡수율이 5% 내외이며 체내에서 최대 19%-1.4% 에 불과한 실정임. -. 한국인 의 약 25%는 사포닌 성분을 흡수하지 못하는 것으로 알려져 있음 Intestinal bacteria Protopanaxadiol-type and Protopanaxatriol-type nsenosides (Rb1, Rb2, Rc, Rg1, Re) HO OH H -O Glc Metabolite 1 13 Metabolite 4

9 발효홍삼 – 사포닌 인체흡수 -. 인삼 섭취시 위에서 위산에 의해 일부 인삼사포닌 중 일부당이 제거되며 소장으로 이동
-. 소장에서는 일반 영양성분과는 달리 인삼사포닌을 흡수할 수 있는 수용체(receptor)가 없어 흡수되지 않고 체외로 배출 -. 대장에서 장내세균에 의해 인삼사포닌이 대사시 되고 대사된 대사체가 흡수되어 간으로 흡수, 혈액을 통해 전달하는 것으로 추정

10 발효홍삼 - 대사체 특성 Biodegradarion with M.O metabolite compounds
발효홍삼 - 대사체 특성 -. 사포닌대사체(Metabolites of saponins)는 인삼에 함유된 일반 인삼사포닌(ginsenosides; G-Rb1, Rb2, Rc etc.) 이 분해된 이차대사 물질로서 체내 흡수와 신체 생리활성이 뛰어난 일종의 특이사포닌 군을 지칭 -. 일반 사포닌의 경우 체내에서 낮은 체내 흡수율을 보임(5%) : Rb1: 최대 1.4% Rg1: 최대 19.0% -. 미생물에 의해 흡수 (흡수율: 90% 이상)가 용이하고 기능성을 갖는 compound K(M1) 과 M3 대사체 생성 O H C 2 R b 1 c F ) o m p u n d K ( I - 9 g 3 h Saponin Biodegradarion with M.O metabolite compounds

11 발효홍삼 – 대사체(Compound K) 특성
-. 인삼 자체에는 존재하지 않는 대표적 인삼사포닌 대사체의 일종으로 IH-901, 인삼사포닌(ginsenoside) M1이라고도 함 -. compound K는 프로토파낙사다이올(Protopanaxadiol) 계열의 사포닌인 Rb1의 3번째 두분자의 glucose가 다 떨어져나가서 알코올만이 남아있으며, 20번 탄소에는 포도당(glucose) 하나만이 남아있는 구조 -. 모든 당이 떨어지지 않고 20번 탄소에 하나만이 남아있기 때문에 사람이 섭취한 후 장내세균에 의해서는 잘 만들어지지만 장이 아닌 외부 환경에서는 쉽게 만들 수 없음. -. 현재까지 알려진 compound K의 효능은 크게 8종류로 나눌 수 있다. 지금까지 발표된compound K의 효능은 항염 작용 독성 물질에 대한 간장 보호 피부 보호 신경퇴행성 질환(알츠하이머병 등) 예방 종양 증식 억제 항산화 작용 간 섬유종 치료 작용 항알레르기 작용 등이 알려져 있음.  

12 발효홍삼 - 대사체 인체흡수 경로

13 발효홍삼 - 대사체 특성 -. Rb1을 경구 투여시, 대사체 M1이 혈중에서 점점 증가하여, 경구투여한지 8시간 후에 혈중최고
발효홍삼 - 대사체 특성 -. Rb1을 경구 투여시, 대사체 M1이 혈중에서 점점 증가하여, 경구투여한지 8시간 후에 혈중최고 농도를 나타내었으나 대사되지 않은 Rb1은 혈중에서 검출되지 않음. -. M1을 경구 투여시 투여 2시간 후 최고혈중농도를 나타내며, 그 이후엔 급속히 감소 0  Hours after oral administration : M1 : Rb1 Rb1 administration M1 administration M1 level in the serum Rb1 or M1 Institute of Natural Medicine, University of Toyama, The 21st Century COE Program Ikuo SAIKI, Director & Professor

14 발효홍삼 - 제조방법 1. 균주에 의한 발효 (일반 발효홍삼) 3 물리적 변형: 열에 의한 당 가수분해(선삼, 흑삼)
-. 효모나 장내세균의 일종인 유산균을 동정하여 인삼액에 넣고 발효시키는 방법 -. 가장 일반적으로 발효홍삼을 제조하는 방법이나 혐기발효를 해야 하며 coumpound k 만을 생성하기가 어려원 효율성(생산수율)이 떨어는 단점이 있음. 2 화학적 변형 : 산, 염기에 의한 당 가수분해 –. 산을 첨가하여 수소이온지수(pH)를 떨어뜨려 일부 글리코시딕 결합을 절단하는 방법 -. 공정이 단순하나 선택적인 반응을 원할 때에는 적절하치 않음 -. 단점 : 선택성과 효율성(생산수율)이 떨어지며 유해 화학물 혼입 개연성 상존 3 물리적 변형: 열에 의한 당 가수분해(선삼, 흑삼) -. 열과 압력을 가하여 글리코시딕 결합을 분해시키는 방법으로 가장 간단하고 비용도 적게 들지만 선택적으로 반응을 원할 때에는 적합하지 않음 -. 단점 : 선택성과 효율성(생산수율)이 떨어지며 벤조피렌 등의 유해물질 생성 위험 상존 4. 효소처리에 의한 당 가수분해 -. 글리코시데이제(glycosidase)로 분해시키는 방법으로 원하는 인삼사포닌으로 바꿀 수 있는 것을 선택해야 하며 효소는 자신이 최적으로 반응 시킬 수 있는 조건으로 이 정해져 있으므로 일정 조건으로 제조 -. 단점 : 효소의 단가가 높으며 효소활성 조건의 조절이 까다로움

15 Thank You !