헛개나무와 관련된 궁금한 사항은 헛개전문 농장에 문의하세요...

<제 목 > : 국내산 수목의 추출성분

<글 쓴 이 > : 이학주(임업연구원 임산공학부)

<자료출처> : 산림지/ 2003.07

수목의 추출성분은 고대로부터 향료, 염료, 농약, 의약품 등 우리 생활속에 유용한 자원이었다. 18세기 말부터 시작된 추출성분에 대한 연구는 최근 건강에 관심이 커지면서 활발히 진행되고 있다. 국내산 수목에서 얻어진 추출성분 일부를 소개한다.

산림자원에서 유래하는 수목의 추출성분은 고대로부터 향료, 염료, 농약, 도료, 의약품 및 공업원료 등으로 이용해 온 만큼 우리 생활의 여러 면에서 밀접한 관계를 맺어온 유용한 자원 중의 하나이다. 추출성분은 목재를 구성하고 있는 주요 성분인 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌 이외의 성분으로 알콜 등의 유기용제나 물에 의해서 추출되는 저분자의 물질을 말한다.
일반적으로 목재내에 들어 있는 추출성분의 양은 대개 미량이나, 특수재에서는 30%에 이르는 것도 있다. 또 지금까지 발견된 추출성분은 수십만 종에 이르며, 어떤 한 수종이 모든 종류의 추출성분을 함유하고 있는 것이 아니라 추출성분의 함유량과 성분 조성은 수종에 따라서 현저한 차이가 있다.
어떤 과(科)나 속(屬)에 속하는 수목에 특정 추출성분이 많이 들어 있기도 하고, 또 어떤 유연관계에 있는 수종들은 그 성분이 비슷한 경우가 많다. 이들의 추출성분은 이용의 관점에서 보면 잠재량이 풍부할 뿐만 아니라 재생산이 가능한 특징을 갖고 있다.
추출성분을 크게 나누어 보면, 정유를 포함하는 테르펜류를 비롯하여 플라보노이드·탄닌·리그난 등을 포함하는 페놀류, 알카로이드, 염기성 물질, 탄수화물 및 무기염류 등으로 나눌 수 있다. 최근에는 수목을 대상으로 한 추출성분이 갖는 여러 기능 중 특히 약리·기능성 생리활성 물질에 관한 연구가 많이 진행되고 있다.

추출성분 연구의 시작

식물 또는 동물 체내에서 천연물의 분리가 시도된 것은 18세기 말부터이며, 스웨덴의 약사 셸레(Scheele)가 포도에서 포도산을 분리한 것을 시작으로 레몬에서 레몬산, 사과에서 사과산, 그리고 요(尿)에서 요산(尿酸) 등을 분리한 것이 천연물 화학 연구의 시초라 볼 수 있다.
19세기에 접어들어 독일의 스레튀너(Sre-turner)에 의해 아편에서 몰핀이 분리된 이래 많은 화합물이 분리되고 그 화학구조가 밝혀졌다. 20세기 초 소련의 식물학자 미하일 츠베트(Mikhail Tswett)에 의해 칼럼 크로마토그라피법이 개발되면서 미량의 유사물질 분리가 용이하게 되어 많은 활성물질이 발견됨으로써 천연물의 중요성이 인식되었다.
그리고 제2차 세계대전 후 각종 크로마토그라피법이 개발되고, 적외선분광 광도계(IR)를 비롯하여, 자외선분광 광도계(UV), 핵자기공명 측정기(NMR), 질량분석기(MS) 등의 기기분석 장치가 연구에 도입됨으로써 복잡한 구조의 화합물들이 비교적 용이하게 해석되면서부터 연구가 급속히 진전되어 현재에 이르고 있다.

■ 추출 및 분리·정제
수목에서 유효성분을 추출하는 것은 원료의 종류에 따라 여러 가지 방법이 있다. 우선 일반적으로 많이 사용하는 유기용매 추출법은 재료를 그늘에 말린 후 물이나 알콜 등의 유기용매를 이용하여 실온에서 침적시켜 추출하는 방법이다.
이 방법은 용매의 종류에 따라 다르나 왁스류, 페놀류, 알콜류 등 비교적 극성이 높은 화합물들이 많이 추출된다. 그 외에 휘발성 물질만을 추출하는데 사용되는 수증기증류법, 최근에는 많은 물질에 대해 우수한 용해력을 갖는 점을 이용한 초임계유체 추출법(낮은 온도, 높은 압력 조건에서 추출) 등이 이용된다. 이 방법은 특정 성분만을 추출할 수 있으므로 커피의 카페인, 호프의 추출, 동식물유, 천연 향료 및 약효 성분의 추출에 이용되나 비용이 많이 든다는 단점을 갖고 있다.
이러한 추출액(농축액) 중에서는 용매에 잘 녹지 않는 물질에서부터 쉽게 결정화되어 침전되어 나오는 것이 있다. 이와 같은 물질은 여과에 의해 얻을 수 있으나 대다수의 화합물들을 분리·정제하는 일은 그리 쉽지가 않다. 우선 조추출물을 용매의 분배율을 이용하여 4~5개의 물질군으로 나눈 후 이들 분획물로부터 성분 분리를 시작한다.
물질 분리는 화합물의 물리·화학적 성질에 따라 차이가 있으나, 일반적으로 액체 상태의 시료에 압력을 가하여 분리하는 액체(LC) 및 고속 액체로마토그라피(HPLC) 등의 방법을 이용하여 분리·정제하여 최종적으로 순수한 물질을 얻게 된다.

■ 활성물질의 화학구조 구명
수목에서 얻어진 활성물질의 화학구조를 결정하는 데에는 적정한 화학반응에 의해 분해시켜 이미 알려진 물질로 유도하거나, 여러 가지 유도체를 만들어 분자 조성의 변화와 성질의 변화를 보아 화학구조를 추정할 수 있다. 또한 구조를 추정함에 있어서 그 화합물의 원료가 되는 식물이나 같은 과, 속의 식물에서 이미 발견되어진 유사화합물을 조사하거나, 나타나는 색으로 판단하는 정색반응을 행함으로써 화합물의 종류, 기본 골격, 관능기의 정도 등을 예측할 수 있다.
최근에는 하나의 순수한 물질임을 확인한 후, 이 화합물에 대하여 질량분석기에 의해서 분자량을 알아내고, 핵자기공명 등의 기기분석 결과에 의해 유추되는 탄소와 수소의 갯수나 종류, 치환기의 위치 등을 파악하고, 그 외 여러 분석기기의 결과를 종합하여 화학구조를 밝힌다. 이러한 구조를 알아내는 것은 추출성분의 이용 측면에서 매우 중요한 것으로 여겨지고 있다.

추출성분의 이용분야

■ 기능성 식품의 원료
최근 건강에 대한 관심이 커지면서 건강식품에 대한 수요 또한 급증하고 있다. 건강식품이란 식품과 의약품의 중간 단계로 질병을 예방하거나 치료할 수 있는 효과를 지닌 것으로 소재면에서 보면 식품이고 효과면에서는 약이 되는 것을 의미한다. 수목에 들어 있는 추출성분은 양이 적을 뿐만 아니라 성분을 분리하고 추출하는 과정이 매우 어렵다.
또한 이러한 추출성분에서 의약품으로 개발되기까지는 많은 비용과 시간이 소요된다. 이러한 관점에서 건강식품의 개발은 단기간에 성과를 볼 수 있는 것이다. 헛개나무의 추출성분이 간 기능 회복에, 오리나무의 추출물을 이용한 숙취제거용 음료, 그리고 자작나무에서 추출한 자일리톨 성분이 충치예방에 도움을 준다고 알려져 있는 것이 하나의 좋은 예일 것이다.

■ 의약품 개발의 원료
수목의 추출성분 중 약리활성을 가진 물질을 발견하여 이를 의약품 원료로도 많이 이용하고 있다. 현재 의약품으로 사용되는 추출성분으로서 버드나무 껍질에서 추출한 살리신이라는 물질은 해열·진통작용이 있어 합성 약품인 아스피린을 만드는 원료 물질이고, 은행나무 추출성분 중 항산화작용을 나타내는 물질은 뇌졸증으로 인한 뇌 손상을 줄여 주거나 막아 줌은 물론 기억력을 높여 주는 데도 유용한 물질인 것으로 잘 알려져 있다.
또한 대부분의 식물체에서 추출되는 아데노신은 심장 박동과 정상적인 수면을 관리하는데 중요한 역할을 하며, 알츠하이머병과 루게릭병을 치료하는데 효험이 있는 것으로 나타나 최근 들어 활발한 연구가 진행되고 있다.