녹차로부터 카테킨 화합물의 추출 (Ⅰ)

강 지 훈·정 성 택·노 경 호

인하대학교, 화학공학과

Extraction of Catechin Compounds from Green Tea (Ⅰ)

Ji Hoon Kang·Sung Taik Chung·Kyung Ho Row

Dept. of Chem. Eng. Inha University, Inchon 402-751, Korea

서론

최근 건강에 관심을 갖는 인구의 증가와 기호의 다양화에 힘입어 녹차류의 수요가 점차 확대되어 가고 있다. 특히 이들의 함유 성분이 성인병의 예방과 치료에 대하여 유용성이 점차 밝혀지면서, 각 성분에 대한 새로운 활성연구가 활발히 진행되고 있다. 녹차는 다른 식품에 비하여 특징적으로 볼 수 있는 성분은 아미노산으로는 theanine 등이 있으며[1], 또 polyphenol류가 다량 함유되어 있어 일반식물과는 달리 여러 가지 생리활성과 관련되는 것으로 알려져 있다.  Polyphenol류 중에서 카테킨 화합물은 주로 (-)epigallocatechin gallate(EGCG) 및  (-)epigallocatechin(EGC), (-)epicatechin gallate(ECG), (-)epicatechin(EC), (+)catechin(C) 등이 있다.

녹차의 생리 활성 물질인 카테킨 화합물은 추출 및 정제과정이 복잡하고 수율이 낮고 가격이 비싸다는 단점이 있어 그 성분과 생체내에서의 작용에 관련된 연구는 미비하였다. 그러나, 1980년대 이후 녹차 카테킨 화합물의 다양한 연구 결과가 보고되어 있고, 최근에는 특히 십이지장암, 결장암, 피부암, 위암, 폐암 및 유방암, 간암, 대장암 억제 효과와 식도암, 방광암, 전립선암 예방 효과 등 많은 항암작용과 치매 예방, 에이즈 바이러스 억제 및 전자파 방어효과 등이 보고되고 있어 녹차의 효능에 대한 연구개발이 활발히 진행되고 있다.

Goto 등은 녹차를 Acetonitrile-water(1:1,v/v)로 추출하여 Develosil ODS-HG column에 이동상으로 water-acetonitrile-85% phosphoric acid(95.45 : 4.5 : 0.05, v/v), water-acetonitrile-85% phosphoric acid(49.95 : 50.0 : 0.05, v/v), 유속 1□/min의 조건에서 HPLC 분석을 하였고[2], Okushio 등은 Capcell-pak C-18 AG  column을 사용하여 acetonitrile-ethylacetate-0.05% phosphoric acid aqeuous solution(12 : 2 : 86)의 이동상과 1□/min의 유속으로 UV 280nm에서 분석을 하였다[3].

국내에서는 80℃의 열수로 녹차를 추출하여 농축하고 ethyl acetate로 분배한 후 Cosmosil 5C18 column에 20% methanol과 80% acetonitrile을 각각 이동상으로 UV 254nm에서 HPLC로 분리하였고[4], 녹차를 85℃로 유지하면서 수침하여 추출하고, Lichrosorb RP-18 column에 25% THF-1% phosphate를 이동상으로 UV 280nm에서 분석하여 카테킨 화합물의 카드뮴 제거 작용에 관한 연구를 하였다[5]. 이와 같이, 카테킨 화합물의 추출, 분배, HPLC 분리와 효능에 관한 연구가 국외 및 국내에서 많이 진행되고 있다. 본 연구의 목적은 녹차에 많이 함유되어 있는 유용성분인 카테킨 화합물을 추출하기 위해 용매의 종류와 조건을 결정하고 HPLC를 사용하여 이들 물질을 분리하는 것이다.

실험

1. 실험재료 및 기기

본 실험에 사용된 녹차는 전라남도 보성에서 1997년에 재배된 네물차(9∼10월)를 구입하여 사용하였으며, 표준시료 물질인 (±)-Catechin, (-)-Epicatechin(EC), (-)-Epigallocatechin Gallate(EGCG)는 Janssen Chimica와 SIGMA에서 구입하였으며, Methanol, Ethanol, IPA는 ACS Grade를 국내에서 구입하였고, Water는 2차 증류한 증류수를 사용하였다.

추출한 시료를 농축하기 위해 회전식 증발기(LABO-THERM SW 200, Resona Technics Co.)를 사용하였으며, HPLC는 Alltech사의 426 HPLC 펌프, 486 검지기(M 7200 Absorbance Detector, 영인과학), Rheodyne 주입기(2□ sample loop)를 사용하였고, 데이터 저장 시스템(data acquisition system)은 Autochrowin(v.1.42, 영인과학)이고 PC에 설치하여 사용하였다.

2. 추출 및 분석

국내에서 재배된 녹차 5g에 용매 150□를 넣고 온도변화를 주면서 교반기에서 300rpm으로 4시간 이상 교반하여 추출을 하였다. 추출이 끝난 추출액은 10분동안 원심분리(4000rpm)한 후, filter하여 rotary evaporator를 사용하여 60℃이하에서 농축하였다.

분석은 HPLC를 이용하였고, Column은 PFP column(250×4.60□, 5□)과 C18 column(250×4.60□, 15□)을 사용하였다. PFP column은 mobile phase로 Water/MeOH=70/30(vol.%), flow rate 0.5□/min, detector UV 280nm, injection volume 10□로 Methanol, Ethanol, IPA로 추출한 추출액을 분석하였고, C18 column은 Water/MeOH=75/25(vol.%), flow rate 1□/min에서 사용하였다.

결과 및 고찰

녹차에 함유되어 있는 카테킨 화합물을 추출하기 위하여 용매에 대해서 온도를 변화하면서 추출실험을 하였다. Table 1은 PFP column에서 각 용매에 대한 카테킨 화합물의 양을 측정한 결과이다. 에탄올은 30℃일 때 가장 우수하였고, 메탄올과 IPA는 온도가 증가할수록 카테킨 화합물이 많이 포함되었다. Table 1에 의하면 가장 좋은 추출조건은 메탄올 50℃였다.

Table 1. Amount of Catechin and EGCG+EC with solvent and temperature

Solvent	Temperature	Catechin (peak area)	EGCG+EC (peak area)
MeOH	18℃	22410	4753
	30℃	60710	30731
	50℃	84013	87580
EtOH	18℃	3541	377
	30℃	6806	733
	50℃	4704	594
IPA	18℃	3211	×
	30℃	4278	303
	50℃	7136	657

PFP column인 경우 카테킨 화합물을 사용하여 분석한 결과가 Figure 1에 나타나있다. 이동상의 조성은 Water/MeOH=70/30(vol.%)이었다.

Table 2는 C18 column에서 물에 대해서 온도를 변화하면서 추출을 하였을 때, 카테킨 화합물의 양을 측정한 결과이다. 50℃까지는 물의 온도가 증가함에 따라 카테킨 화합물의 양이 증가함을 알 수 있다. 그러나, 70℃와 90℃에서는 Catechin과 EGCG+EC의 peak가 중첩되어 분리가 잘 안되어서 물에 의한 가장 좋은 추출 조건은 50℃로 하였다.

Table 2. Amount of Catechin and EGCG+EC with water and temperature

Temperature	Catechin (peak area)	EGCG+EC (peak area)
18℃	3049	11370
30℃	3554	14098
50℃	3556	20457
70℃	3771	19505
90℃	3689	20895

C18 column에서 Catechin과 EC의 standard를 사용하여 sample size를 증가시켰다. 10, 20, 50, 100, 200□로 injection volumn을 증가하였는데 50□까지는 분리가 잘 되었으나, 100□와 200□에서는 Catechin과 EC가 중첩되어 분리가 잘 안되었다.

Figure 2는 보성산 녹차를 50℃의 물에서 추출하였을 때의 HPLC 분석 결과이다. 이동상의 조성은 Water/MeOH=75/25(vol.%)이고 유량은 1.0□/min이었다. Catechin과 EGCG+EC가 분리되었다.

알림

본 연구는 과학재단(핵심전문, 1998)의 연구비 지원에 의하여 고순도 분리 연구실에서 수행되었으며, 이에 감사드립니다.

참고문헌

1. Sagesaka, Y., Kakuda, T. and Kawamura, K. : Proceedings of the              International Symposium on Tea Science(Japan), 362(1991).

2. Goto, T., Yoshida, Y., Kiso, M. and Nagashima, H. : Journal of                 Chromatography A, 749, 295(1996).

3. Okushio, K., Matsumoto, N., Kohri, T., Suzuki, M., Nanjo F. and Hara, Y. :     Biol. Pharm. Bull., 19(2), 326(1996).

4. 이정희, 이용문, 문동철 : Journal of the Korean Society of Analytical            Sciences, 5(3), 333(1992)

5. 김미지, 이순재 : 한국영양식량학회지, 23(5), 784(1994)

Fig. 1 Analysis of Catechin compounds by PFP column

(Water/MeOH=70/30(vol.%), 0.5□/min,

20□ injection volumn)

Fig. 2 Preparative separation of Catechin compounds from Green Tea       (Water/MeOH=75/25(vol.%), 1.0□/min, 10□ injection volumn)