강황에서 커큐민을 추출하고 분리하는 방법은?

강황은 Curcuma longa L. (과 Zingiberaceae) 식물의 말린 리좀이다.성질이 따뜻하며, 톡 쏘는 맛과 쓴맛이 있다.비장과 간 통로로 들어가 정혈을 분해하고 혈액 순환을 촉진하며, 통로의 차단을 풀고 통증을 완화시키는 기능을 한다 [1].강황에는 커큐미노이드, 에센셜 오일, 플라보노이드, 당, 알칼로이드, 유기산 및 기타 화합물이 풍부하며,이 중 커큐미노이드는 약리학적으로 주요 활성 성분이다 [2].그들은 항 종양, 항 염증, 항 산화, 항 섬유화 및 혈중 지질을 낮추는 등의 다양한 약리 학적 효과가 있습니다 [3-4].커큐민 (커)은 강황에 함유된 지용성 폴리페놀성 화합물이다.그것은 상온에서 주황색의 결정 분말이며 맛이 약간 쓰고 물에 녹지 않지만 에탄올, 디메틸 설폭사이드, 프로필렌 글리콜, 빙하 아세트산 및 알칼리 용액에 용해됩니다 [5-6].빛과 열에 불안정하며 독성이 미미하다 [7].제약, 건강, 식품, 화장품 및 보건품 산업에 널리 사용되며 귀중한 개발 및 이용 가치를 가지고 있습니다.

1 커큐민 추출 및 분리 준비

1. 1 추출

Curcumin은 색소입니다디케톤 구조를 가지고 있으며, 모핵은 디페닐헵탄으로, 커큐미노이드의 약 70%를 차지하는 강황의 주요 활성 성분이다 [8].커큐민을 추출하는 일반적인 방법에는 유기용매 추출, 산-염기 추출, 효소 추출, 초임계 CO2 액 추출, 살리실레이트 나트륨 추출, 플래시 추출 등이 있다 [9].그러나 커큐민의 화학적 반응성과 빛과 열에 의한 불안정성 때문에 커큐민 추출법의 최적화는 강황으로부터 커큐민을 추출하고 분리하는데 중요한 부분이다.

산호우송 외 10명]은 반응표면방법론을 이용한 침지법과 초음파보조추출법에 의한 강황으로부터의 커큐민 추출율을 비교하였다.그 결과 초음파 추출법은 추출온도 48 °C, 물질-액비 1:30, 에탄올 농도 75%에서 2.716 mg/g의 가장 좋은 추출율을 나타내었다.이는 초음파추출이 마태에 비해 추출률이 높고 용매를 적게 소모하며 조작이 간단함을 보여준다.

마밍잔과 천웨이 [11]는 강황에서 커큐민을 추출하기 위해 초음파보조이온액체추출법을 사용하였고, 역상 고성능 액체크로마토그래피를 통해 커큐민 함량을 확인하였다.실험결과 커큐민의 평균 회수율은 98.31%로 나타나이 방법은 조작이 간단하고 친환경적이며 오염되지 않을 뿐만 아니라 추출효율이 높고 재현성이 우수함을 알 수 있었다.

가속용매추출 (Accelerated solvent extract, ASE)은 밀폐용기 내의 온도 (50-200 °C)와 압력 (6.89-20.7 MPa)의 상승조건에서 고체 및 반고체 행렬로부터 분석물을 추출하는 새로운 추출기술이다.시간이 절약되고 용매소모가 적으며 추출효율이 높고 다양한 방식으로 조작할 수 있으며 공정자동화 및 기타 장점이 있다.야다등 [12]은 추출용매로 에탄올, 에틸아세테이트, 아세톤을 사용하여 ASE 기술을 이용하여 강황으로부터 커큐민을 추출하였다.그 결과 아세톤으로 추출한 커큐민의 순도가 가장 높아 46.2%에 달했다.이는 효율적이고 시간을 절약하는 ASE 기술의 장점과 일맥상통한다.

현대 과학기술의 급속한 발전으로 커큐민 추출법은 더 이상 전통적인 유기용매 추출법에만 국한되지 않게 되었다.커큐민은 화학적으로 불안정하고 산-염기 방법으로 추출한 커큐민의 불순물 제거 과정이 번거롭기 때문에, 산-염기 추출 방법은 더 이상 커큐민을 추출하는 가장 좋은 방법이 아니다.효소추출은 산-염기 추출법을 기본으로 하며 셀룰라아제, 펙티나아제 등을 첨가하면 추출속도가 빨라지고 추출시간이 단축된다.그러나 효소법은 온화한 조건을 요구하기 때문에 공정의 pH를 정확하게 조절하여 최상의 추출율을 얻기는 어렵다.현재 초음파 추출은 강황에서 커큐민을 추출하는 주된 방법이다.조작이 쉽고 효율이 높다는 장점이 있지만 대규모 추출에는 적합하지 않다.가속 용매 추출은 소규모 추출에만 적합한 초음파 추출의 한계를 더 잘 개선할 수 있다.그러나이 방법은 고온 조건에서 수행되어야 하기 때문에 고온 조건에서 커큐민의 구조가 쉽게 파괴된다.따라서 대규모 생산을 위한 효율적이고 경제적인 추출기술의 개발이 커큐민의 개발 및 이용에 있어서 일차적인 과제이다.

1.2분리 및 준비

에 의해 얻은 원유 커큐민추출하는 강 황유기 용매와 함께 당, 스테롤, 지방산과 같은 불순물이 많이 포함되어 순도를 낮추고 후속 생산과 사용에 영향을 미칩니다.따라서 원유 커큐민을 더욱 분리하고 정제해야 한다.전통적인 분리 및 정제 방법으로는 유기용매 추출, 산-염기 강수, 활성탄 흡착 컬럼 크로마토그래피, 폴리아미드 흡착, 재결정, 대성 수지 흡착 등이 있다.

최근 화합물의 분리 및 정제에 분자 각인 기술, S-8 수지 분리 기술 및 기타 크로마토그래피 기술이 널리 사용됨에 따라 커큐민 분리 및 정제 방법 선택을 위한 토대가 마련되었습니다.천링둥 [13]은 자성 교반과 기계 교반 조건에서 커큐민의 수율을 비교한 결과, 자성 교반기의 수율이 기계 교반기보다 높은 것을 발견하였다.분당 10 °C의 속도로 온도를 낮추고 자성 저어주고 종자 결정을 첨가하여 냉각 결정화를 통해 커큐민을 정제하였으며 그 결과 커큐민의 순도는 1회 결정화 후 93.5%, 3회 결정화 후 최대 99.8%에 도달하였다.이는 천천히 냉각하고 종자 결정을 첨가하는 것이 결정의 순도를 상당히 향상시킬 수 있음을 보여준다.

저우페이페이 등 [14]은 일련의 실험을 통해 S-8 수지로 정제 후 커큐미노이드 화합물의 순도를 25.28% 높일 수 있음을 발견해 S-8 수지가 커큐미노이드 화합물의 예비 정제에 사용될 수 있음을 나타냈다.Wang 등 15)은 분자 각인 된 고분자 막의 curcumin, demethoxycurcumin, bisdemethoxycurcumin에 대한 선택적 인식 능력을 조사한 결과, 각인 된 막이 demethoxycurcumin과 bisdemethoxycurcumin에 대한 선택도가 현저히 높은 것으로 나타났다.이는 커큐민이 분자 각인 된 고분자 멤브레인이 커큐민을 효과적으로 분리 및 농축할 수 있으며, 효율적이고 친환경적이며 저비용임을 나타냅니다.

2 약리학적 효과

2. 1 Antitumor

커큐민은 강황에서 항암 효과를 발휘하는 중요한 활성 성분이다.연구에 따르면, 커큐민의 항암 메커니즘은 다음과 같은 3가지 측면을 포함한다:(1) 종양 세포 증식을 억제하고 사멸을 유도;(2) 종양세포의 이동과 침입을 억제하는것;(3) 종양세포의 혈관신생을 억제하며 항암효과를 얻는 기타 방법.

첸Jiaquan 등 16명은 난소암 세포인 SKOV3의 증식 및 세포 이동에 미치는 농도 경도에 따른 curcumin의 영향을 연구하였고, ELISA에 의한 curcum에서처리 후 난소암 세포 배양액의 MMP-9 함량을 측정하였다.그 결과, curcumin은 시간 및 농심 의존적으로 난소암 세포에 대한 억제를 보였다.난소암세포의 증식 및 이동에 대한 curcumin의 억제 효과는 암세포의 apoptosis 유도 및 MMP-9발현 억제와 관련이 있을 것으로 추측된다.유방암 세포의 증식, 이동 및 침습에 대한 커큐민의 억제 효과는 miR-7641의 하향 조절 및 PTPN14발현 촉진과 관련이 있을 수 있다고 보고되었다 [17].

Tang 등 (18)은 HepG2세포에서 추출한 nude mouse에서 HCC 정토성 종양에서 curcumin과 astragalus polysaccharide의 혼합 중재를 실험적으로 연구하였다.그 결과 중재 후 종양조직은 분지가 적은 혈관이 드문드문 있고 혈관벽이 온전한 규칙적인 모양이며 혈관내피세포가 촘촘하게 배열되어 있으며 종양조직 혈관은 정상화되는 경향을 보였다.이는 커큐민이 혈관 생성을 억제할 뿐만 아니라 종양 혈관의 정상화를 유도하고 종양 혈관의 형태학적 구조를 개선한다는 것을 나타낸다.게다가, 커의 활성화를 억제 하여 또한 종양 성장을 억제 할 수 있 한 NF-celecoxib와 К B와 결합 하여 STAT3하 며, 그렇게 함 으로써 anti-tumor 활동 [19]를 달성하는 것이다.

2. 2 항 염증

염증은 주로 화학 작용제에 의한 화상, 감염, 부식 등 [20]생물학적 또는 화학적 요인에 의해 유발되는 자극 정도가 다르기 때문에 발생한다.Sordllo과 헬 슨 [21]는 커의 활동을 억제 할 수 있 다는 것을 보여주 겁 interleukin-1, 질리 혔, 그리고 종양 괴 요인-α, 세포의 석방을 차단 염증 성 요인, 항 염증 효과를 달성하 려는 것이다.Bao Cai-cai et알다.[22]은 생쥐에서 실험적인 자가면역성 뇌척수염 (EAE)에 대한 커큐민의 항염증 효과를 관찰했다.결과에 함유 신경의 기능을 완화 할 수 있 다는 것을 보여주 피해의 과정을 EAE, down-regulate 주변 기기 및 중앙 염증 성 EAE의 반응 과정에서, 그리고 up-regulate의 표현 Atg-5와 LC3-Ⅱ과 중앙 신경 세포의 autophagy 수준에 중앙 신경 시스템의 진압군 효과를 달성 하기는 커에 염증 성 EAE 과정에 반응이 있었다.

Qian 등 [23]은 일련의 새로운 curcumin dicarbonyl 유사체 (DACS)를 준비하고 항염증 특성을 평가하였다.예비 결과 대부분의 화합물의 생산을 효과적으로 억제 할 수 있 다는 것을 보여주 LPS-induced종양 괴 사 인자 (TNF)-α 및 혔 (IL-6), 그렇게 함 으로써 염증 반응을 억제의 발생 합니다.또한, 커큐민은 비정상적인 혈액 류행을 개선하고 염증 인자의 발현을 억제함으로써 류마티스 관절염을 가진 쥐에게도 항염증 효과를 얻을 수 있다 [24].

2. 3 Anti-fibrosis

Curcumin또한 다양한 경로를 통해 항 폐 섬유증, 항 간 섬유증, 항 심장 섬유증 및 항 신장 섬유증 효과를 발휘할 수 있으며 [25] 임상 치료에 널리 사용된다.커큐민은 미토콘드리아로부터 세포사멸 유도인자의 분비를 촉진함으로써 폐섬유모세포의 세포사멸을 유도하여 [26] 항 폐섬유증의 효과를 얻을 수 있다는 것이 보고되었다.한강 등 (27)은 커큐민 고체분산제가 생쥐 혈청 내 알라닌아미노전달효소 (ALT)와 아스파트산아미노전달효소 (AST)의 활성을 효과적으로 억제하고, 사염화탄소로 인한 생쥐의 급성 간 손상을 효과적으로 감소시키며, 간 손상의 정도를 개선하며, 상당한 간 보호 효과가 있음을 발견하였다.또한 커큐민은 iNOS 발현을 감소시켜 커큐민 &을 얻을 수 있다#39;s의 셀레늄으로 인한 간 및 신장 독성에 대한 보호 효과 [28]를 발휘함으로써 간 손상이 간 섬유화 [29] 쪽으로 더 진행되는 것을 방지한다.

또한 커큐민은 심근경색 [30] 후 콜라겐 분해와 합성의 균형을 맞추어 항심근섬유증 효과를 발휘할 수 있다.또한, 커큐민은 신장관 상피세포에 양방향 효과를 나타낸다.함유 할 수 있는 인간 신장 강관 상피 세포의 확산을 크게 촉진 (HKC)와 유지 농도 범위에 있는 개체의 3.125-25.000 μ mol/L.그것은 TGF에 저항 할 수 있다-β 1-induced 변환의 HKC 스핀들 세포, 상피 TGF의 표현을 억제-β 1과 유형에나는 콜라 겐 세포,하고 골 형성의 표현을 촉진하는 단백질 (BMP-7), 신장 섬유 증을 방지 효과적으로하는 데;하지만, 높은 농도의 함유 (수 μ mol/L) 억제 한 영향을 HKC 확산 [31]다.

혈중 지질 저하 2.4

이상지질혈증은 관상동맥 심장질환의 주요 위험인자이다.연구에 따르면 커큐민은 혈장 총 콜레스테롤 (TC), 중성지방 (TG), 저밀도 지단백 콜레스테롤 (LDL-C) 수치를 크게 감소시키고, 고밀도 지단백 콜레스테롤 (HDL-C) 수치를 증가시키는 것으로 나타났다 [32].curcumin은 콜레스테롤을 낮추는 효과가 현저하며, 그 작용기전은 body&를 억제하는 것과 관련이 있을 것으로 보고되었다#39;의 콜레스테롤 흡수 및 촉진 몸 ', s의 콜레스테롤 저하 [33].샤오빙두 [34]의 연구에 따르면 커큐민 &의 메커니즘#39;s hypolipidemic 효과는 간phthalyl coenzyme A reductase의 활성을 상승시키고 지방산 대사를 향상시키는 것과 관련이 있다.

2. 5 Cardioprotection

많은 심혈관 질환 연구에서 커큐민이 상당한 항심근 손상 효과가 있는 것으로 나타났다.리우는 etal다. [35]는 커 상당히 심근 손상을 향상시 킬 수 있 다는 것을 발견에 의해 유도 관상동맥 microembolism (CME), 메커니즘이과 관련이 있을 수 있 사멸 심근 세포의 억제와의 발생 심근 염 TLR4에 의해 중재/88 MyD/NF-К B 신호 경로이다.마룽젠 등 (36)은 생쥐의 맹장을 결찰하고 천공하여 패혈증 모델을 확립하고 패혈증 생쥐에서 curcumin 전처리에 따른 심장 보호 효과를 조사하였다.그 결과 커큐민 전처리가 SIRT1 신호전달 경로를 활성화함으로써 심근 조직의 산화스트레스 손상 및 세포사멸을 억제하여 패혈증으로 인한 심근 손상을 개선할 수 있음을 알 수 있었다.이는 커큐민이 SIRT1 신호경로를 활성화시켜 산화스트레스 손상과 세포사멸을 억제함으로써 심장을 보호할 수 있음을 보여준다.

야오보화와 장웨이홍 [37]은 동물 실험을 통해 커큐민 후처리가 heme oxygenase 1 (HO-1)의 활성과 발현을 현저히 상향 조절하고, 심근 허혈/재관류 (I/R) 손상 후 심근 산화 스트레스 손상을 현저히 억제할 수 있음을 발견했다.curcumin이 항산화 효과를 통해 I/R을 완화할 수 있으며, 작용기전이 HO-1단백질의 활성 및 발현을 상향시키는 것과 관련이 있을 수 있음을 나타낸다.또한, 커큐민은 전신적 염증 반응을 억제하고, 산화 스트레스 반응을 감소시키며, Ca2+ 수치를 낮침으로써 기계적 외상으로 인한 심장 기능 장애를 효과적으로 개선할 수도 있다 [38].

2. 6 다른

현대 약리학적 연구에 따르면 커큐민은 앞서 언급한 항종양, 항염증, 항산화, 항섬유화, 심장 보호, 지질 저하 효과 외에도 항산화, 항불안, 신경 보호, 간 보호, 장내 균형 불균형 개선 등의 다양한 약리학적 효과가 있음이 밝혀졌다 [39-46].

응용연구 3

커큐민은 많은 질병을 예방하고 치료할뿐만아니라 식품첨가물, 보건품, 화장품 등 업종에서도 발전전망이 밝다 [47~49].커큐민은 무독성, 무해한 친환경 천연 식품 방부제로 항균, 항산화, 기타 보존 효과 [50] 가 있다.Wang Yixin 등 51은 curcumin과 piperine의 혼합 제균 효과를 연구하였고, 그 결과 curcumin-piperine 비율이 40:1일 때 제균 영역이 가장 크고, 최소억제농도 (MIC) 가 감소되었으며, 제균 pH 범위가 더 넓어졌고, 보존 시간이 상당히 연장되었다.이는 커큐민이 천연식품방부제임을 나타낸다.

4 요약 및 전망

커큐민의 낮은 안정성과 낮은 극성은 생물학적 이용성을 현저히 떨어뜨려 새로운 복용 형태의 커큐민을 개발하는 것이 큰 과제이다.따라서 현대 기술을 이용한 커큐민의 생체이용성과 안정성 향상에 대한 연구가 학계의 화두로 떠오르고 있다.인공위장관액에서 curcumin self-nanoemulsion (Cur-SNEDDS)을 분산시킨 후 생성된 침전물의 curcumin 함량은 curcumin 원료의 약 95% 이며, 화학 구조를 변화시키지 않고 결정 형태가 변화되어 curcumin이 주로 수소 결합을 기반으로 한 분자 간 힘으로 분산계에서 발생하여 curcumin의 체외 방출 및 장 흡수가 현저히 향상된다고 보고되었다 [52].

이밖에 나노기술, 캡슐화, 마이크로캡슐, 리포솜, 표적제형 등 현대제약기술도 화합물의 안정성을 대폭 강화하고 약물의 생물리용성을 향상시킬수 있다.고체 자가 나노 유화 약물 전달 시스템 (S-SNEDDS)은 또한 커큐민의 경구 생체 이용성을 효과적으로 향상시키고 쥐의 신경성 통증 예방을 가속화할 수 있다는 것이 문헌에서 보고되었다 [53].원난천 등 54명은 커큐민 이량체 지속 방출 나노입자를 제조하고 다양한 약제 대 고분자 질량비 및 기타 인자가 나노입자의 특성에 미치는 영향을 연구하였다.그 결과 커큐민 유전체 지속성 나노입자는 커큐민의 안정성을 높여주는 약물 적재 효율이 매우 높을 뿐만 아니라 약물 지속성의 효과를 얻을 수 있어 새로운 커큐민 투여 형태 연구에 과학적 근거를 제공하는 것으로 나타났다.

마이크로캡슐로 캡슐화된 커큐민 나노입자는 안정성이 우수할 뿐만 아니라,보다 쉽게 흡수되고 이용되며, 효과적으로 착색되어 커큐민 제형 개발에 과학적 근거를 제공한다 [55].Cai Meihong과 류 Xiangdong [56]는 커 루 론와 결합 한 다는 것을 발견 acid-modified ethanol-based liposomes을 효과적으로 해소 할 수 있, 면역 체계를 규제하는를 통해 건선의 표현을 규제하는 NF-κ B 메신저 rna, 면역 글 IgA 그리고 IgG, 그리고 IL-2과 lesional에서 IL-4 조직의 내용이다.또한 입자 크기가 작고 안정성이 우수하며 미토콘드리아 표적이 우수하고"리소somal escape"기능이 우수한 커큐민 TPP-PEG-PCL 나노미셀은 종양 세포에 대한 약물의 pro-apoptotic 효과를 크게 향상시키고 [57] 커큐민의 생체 이용성을 크게 향상시킬 수 있다는 연구 결과가 나왔다.

현재 다양한 신기술이 커큐민의 안정성 및 생체이용성에 미치는 영향에 대한 많은 보고가 있지만, 강황의 복잡한 화학적 조성으로 인해 기존의 추출 및 분리 방법으로는 빛과 열에 노출되었을 때 불안정한 커큐민의 특성을 충족하기 어렵다.따라서 커큐민의 특수한 화학적 특성을 충족시키는 추출 및 분리 기술을 연구 개발하여 대량 생산에 적용하는 것이 시급하다.커큐민의 체내 흡수 및 이용 과정은 복잡하며, 생체 이용률에 영향을 미치는 요인들이 많다.대부분의 연구는 체외실험에 국한되어 있어 새로운 조제기술과 결합하여 커큐민의 체내 흡수 및 활용 메커니즘에 대한 연구가 더 이루어져야 할 것이다.

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