超臨界水이용추출공정 우리가한약을먹을때는물에중탕를하여고채약재로부터유효성분을추출하여그물을마시게된다. 차를마실때에도차속에있는유효성분을뜨거운물에녹여마시지그잎을그대로먹지않는다. 한가지더예를들어보자. 보신탕이나염소등과같은것은고온고압의압력솥에오랫동안중탕하여대개그즙이나액체를먹는다. 즉고온의물은좋은추출용매로서오래전부터우리생활깊숙이자리를잡고있다. 물은환경친화적인용매이며가격이저렴하기때문에최근들어서용매로서의활용이더욱더관심을받고있다. 지난 AIChE (American Institute of Chemical Engineers) 의제7차식품공학회의에서 University of Arkansas, Department of Chemical Engineering 교수인 Ed C. Clausen (eclause@engr.uark.edu) 와 Department of Biological & Agricultural Engineering의교수인 Danielle Julie Carrier (carrier@comp.uark.edu) 은초임계수를추출용매로이용하는기술을발표하였다. Ed C. Clausen Danielle Julie Carrier 이들은물은화합물들을추출하는데 상대적으로여러단계를필요로하지 않으며저렴하고덜유해하다는점에서산업용매만큼효율적이라고발표했다. 물은특정한온도와압력조건에서유기용매와같이움직인다. 클라우센과캐리어는
북아메리카나멕시코등지에서자라는엉겅퀴 (milk thistle: Silybum marianum L. Gaertn.) 씨로부터간질환치료제로쓰이는 flavinolignans (taxifolin, silychristine, silydianine 그리고 silybinin가함유된물질 ) 을추출하는고온 / 액상수추출법 (hot/liquid water extraction) 을공동개발했다. Flower of the Milk Thistle plant 엉겅퀴 (milk thistle) 는학명이 Silybum marianum이며, 원래남유럽과북아프리카가원산지이나이후에아메리카대륙에도정착, 현재는대부분관상용또는약용으로재배하고있다. 우리나라에서는엉겅퀴라고불린다. 전설에의하면엉겅퀴의잎에대리석모양이생긴것은성모마리아가떨어뜨린젖에의해서생겨난것이라고하며, 종명인 marianum도그러한전설과관련이있다. 학명인 silybum은 ' 장식용술 ' 이란의미를갖는그리스어 silybon에서유래한다. 이명칭은 1세기경에살았던그리스의근대서양의학에까지도많은영향을끼친의사이자약학자인 Dioskurides가엉겅퀴를닮은식물을지칭한데서생긴명칭이다. 옛날부터엉겅퀴는젖을먹이는어머니들이젖이잘나오도록하기위해서엉겅퀴차를마시게함으로써잘알려진식물이다. 영어이름인 milk thistle이그러한사실을암시하고있다. thistle은 " 살짝찌르다 " 라는의미를갖는고대게르만어에서유래한다. 독일의자연치료사인라데마커라는사람이엉겅퀴가간과담낭의질환및황달등에뛰어난약효가있음을발견하였고그이후로약초로더욱유명해지기시작했다.
엉겅퀴는국화과에속하는여러해살이풀이다. 우리나라산이나들에자생한다. 6월에서 8월사이에자주색또는적색의둥근모양의꽃을피우고, 10월에열매가익는다. 꽃의크기는 4-5cm이고줄기의끝에서핀다. 씨의길이는 7mm 정도이고흰색의깃털이나있다. 잎전체는길쭉한데잎줄기를중심으로작은잎이새날개모양으로 6~7쌍갈라진다. 잎의양면에는흰색털이무수히있고, 가장자리에거친톱니와날카로운가시가나있다. 줄기는곧고골이나있으며, 원뿌리가땅속깊이내려가므로어지간한가뭄에도끄떡없다. 이런모습이엉겅퀴를억세고강인하게보이게한다. 다자라면키가 50~100cm에이른다. 엉겅퀴의종류는큰엉겅퀴 지느러미엉겅퀴 초엉겅퀴 가시엉겅퀴 흰가시엉겅퀴 바늘엉겅퀴등전세계적으로 2만종이있다. 그중인가근처에자생하는큰엉겅퀴와지느러미엉겅퀴가효능이뛰어나민간약재로주로쓰인다. 지방에따라서는엉겅퀴를대계 호계 자계 산수방 항강구 항가새 가시나물 마자초등으로부르기도한다. 엉겅퀴추출물 (Milk thistle extracts) 은 70-80% 의 silymarin가함유되어있다. 엉겅퀴는 2000년이상사용되어온약재로써중세에는간염의치료등에사용되었다는기록이있다. 특히유럽에서는엉겅퀴를 hepatitis ( 바이러스성간염 ), 알콜에의한간의손상치료및회복, 버섯중독등의치료에사용하여왔다. milk thistle seed
그림 1 에나타난것처럼온도가올라감에따라물의유전상수는감소한다. 250 의물은유전상수 27 을갖는데이는상온의메탄올또는에탄올의유전상수 와 유사하다. 따라서 250 의고온 / 액상의물은알코올로추출하는화합물들을 추출해낸다. 클라우센은 " 추출실험결과로부터상대적으로낮은온도에서는보다 극성이높은 flavinolignans 이추출되고높은온도에서는보다극성이낮은 flavinolignans 이추출된다 " 고설명했다. Temperature 1.0 o F 77 o C 25 100 Normal Liquic Boiling point 212 400 Critical Temperature 600 800 1000 200 300 400 500 600 Near Critical Liquid Super Critical Liquid Dense Gas(Superheated SCW) 0.5 Density(g/cm 3 ) 80 40 Dielectric Constant 100 50 Hydrocarbon Solubility(WT%) 20 10 Inorganic Solubility(WT%) 그림 1. 250 atm 에서온도의변화에따른물의물성
University of Arkansas의과학자들은유기용매나물을사용해얻을수있는농도가서로비슷하지만물은유기용제에비해환경에악영향을주지않기때문에폐기문제에있어서장점을지닌다. 다만고온에서화합물의분해가능성에대해서도연구하고있다. 추출온도가 100 이상이되면물을액상으로유지시키기위해서는압력을증가시켜야한다. 즉 180 의경우에는 10기압, 212 는 20기압, 234 의경우 30기압, 250 의경우에는 40기압, 264 의경우에는 50기압이필요하다. Danielle Julie Carrier 교수는식품첨가제로서밀크디슬에함유된 flavinolignans의항암특성을추출하고평가했으며, 이러한의약활성물질을식물로 부터안전하게추출할수있는가를연구하고있다. 엉겅퀴추출물 (Milk Thistle Extract) 은현재 95% Acetone 수용액을사용하여 solvent extraction 을하고있으 며건조후에는추출물은연한노란색의파우더로생산된다. 엉겅퀴는간질환과산후부종치료에탁월한효과가있는민간약이다. 지금은그가치를아는사람이드물지만예전부터우리민가에서황달에걸려얼굴이누렇게뜬사람이생기면, 동네노인이산에나가엉겅퀴를채취하여삶은물을먹여나아주곤하였다. 또한간경화로복수가차오르거나, 산후부종으로얼굴과팔다리가붓는사람도엉겅퀴삶은물을먹고복수와부기가낫곤하였다. 이런엉겅퀴를이용한민간요법은서양에서도전해내려오고있는데, 독일의자연치료사인라데마커라는사람은경험적으로입증된엉겅퀴의효능에주목하여 " 엉겅퀴가간과담낭의질환및황달등에뛰어난약효가있다 " 발표한바있다. 그이후로엉겅퀴는전세계적으로간질환치료에효능이있는약초로서더욱유명해지기시작했다. 간질환치료에효능을보이는엉겅퀴의성분은씨에서축출된실리마린 (silymarin) 이다. 이성분은간세포의신진대사를증가시키고간세포를독성의손상으로부터보호하는효과가탁월한데, 지금까지세계의제약회사들이간을보호하는많은약을만들어냈지만실리마린의효과에비견할만한것은만들어내지못했었다. 엉겅퀴의맛이쓰고성질은서늘하다. 대개간장경과심장경에작용한다. 체내에서의작용은양혈지혈 ( 凉血止血 ) 과어혈소종 ( 瘀血消腫 ) 작용을하는것으로밝혀져있다. < 본초강목 > 은 " 큰엉겅퀴는어혈을흩어버리고, 작은엉겅퀴는혈통 ( 血
痛 ) 을다스린다 " 라고하였다. 또 < 동의학사전 > 엔 " 열을내리고출혈을멈추며어혈을삭이고부스럼을낫게한다. 약리실험결과혈액응고촉진작용, 혈압강하작용, 해열작용등이밝혀졌다 " 라고소개하였다. 결국엉겅퀴의찬성미가간장과심장에들어가청열효능을발휘하여간열을내려간질환을치료하는효능을나타내는것이라할수있다.