카스카라 사그라다 껍질에서 분리한 안트라퀴논 유도체 성분 연구 = Study on Anthraquinone derivatives isolated from the barks of Rhamnus purshiana

국문 초록 (Abstract)

카스카라 사그라다 (Rhamnus purshiana de Candolle)는 북미 태평양 북서부 지역에 자생하는 갈매나무과 식물로, 높이 5–10 m 정도의 큰 관목 또는 소교목 형태로 자란다. 카스카라 사그라다 (R. purshiana)의 껍질에는 안트라퀴논 배당체(anthraquinone glycosides)가 풍부하게 함유되어 있으며, 이러한 성분은 대장의 연동운동 (colonic motility)을 변화시키고 흡수 및 분비 작용 (colonic absorption and secretion)을 조절하여 오래전부터 북미 원주민의 전통 완하제로 사용되어왔다.
안트라퀴논 배당체는 체중 감량을 돕는 기능성 식품 원료로 사용되기도 하지만, 고농도로 섭취할 경우 심각한 위장 장애를 유발할 수 있어 안전성이 충분히 확보되지 않았다. 이에 따라 우리나라에서는 카스카라 사그라다를 식품 원료로 사용하는 것이 법적으로 금지되어 있으며, 식품의약품안전처 (MFDS)는 이 성분을 엄격히 규제하고 있다. 그럼에도 불구하고 최근 수입되는 일부 기능성 식품에서 이러한 금지 식물 추출물이 검출되고 있어 불법 식물 소재의 존재 여부를 과학적으로 검증할 수 있는 분석법 확립의 필요성이 증가하고 있다.
본 연구에서는 카스카라 사그라다 건조물을 메탄올로 추출하여 분리를 진행하였고, 표준물질로 활용 가능한 지표 화합물을 확보하기 n-BuOH 분획물을 단계적으로 분리 · 정제하여 총 9종의 화합물을 분리하였다. 이들 성분은 안트라퀴논으로, 향후 불법 식품 모니터링을 위한 지표 화합물로 활용 가능한 4종이 포함되어 있다. 분광학 및 이화학적 분석 데이터를 종합하여 각각의 화합물을 cascaroside A (1), cascaroside B (2), cascaroside C (3), cascaroside D (4), emodin-8-glucoside (5), emodin (6), chrysophanol (7), physcion (8)로 구조동정하였다.
총 추출물과 각 용매별 분획물 및 하위 분획물 (CS1B7, CS1B5)의 항산화 활성을 평가하기 위해 DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능 분석을 실시한 결과, EtOAc 분획물 (CS1E)이 두 분석 모두에서 가장 높은 활성을 나타냈다.
본 연구는 카스카라 사그라다 껍질의 대표적 대사산물을 체계적으로 분리·확인하고, 분획 특성 및 항산화 활성을 종합적으로 비교한 자료로서, 향후 불법 기능성 식품 내 카스카라 사그라다 검출을 위한 분석법 및 지표 화합물 설정에 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Cascara sagrada (Rhamnus purshiana de Candolle) is a shrub or small tree of the Rhamnaceae family, native to the northwestern regions of the Pacific coast of North America, typically growing to a height of 5–10 meters. The bark of R. purshiana contains abundant anthraquinone glycosides, which have long been used by Native Americans as traditional laxatives due to their ability to modulate colonic motility as well as intestinal absorption and secretion. Although anthraquinone glycosides are sometimes utilized as functional food ingredients for weight reduction, excessive intake can cause severe gastrointestinal disturbances, raising concerns regarding their safety. Consequently, the use of cascara sagrada as a food ingredient is legally prohibited in Korea, and the Ministry of Food and Drug Safety (MFDS) strictly regulates its presence. Nevertheless, the detection of this banned plant extract in some imported functional foods has increased the need for establishing analytical methods capable of scientifically verifying illegal plant-derived materials.
In this study, the dried bark of cascara sagrada was extracted with methanol and subjected to stepwise separation of the n-BuOH fraction to obtain marker compounds suitable for use as reference standards. A total of nine compounds were isolated, all belonging to the anthraquinone class, including four compounds that may serve as marker constituents for future monitoring of illegal dietary supplements. Comprehensive analysis of spectroscopic and physicochemical data enabled structural elucidation of the isolated compounds as cascaroside A (1), cascaroside B (2), cascaroside C (3), cascaroside D (4), emodin-8-glucoside (5), emodin (6), chrysophanol (7), and physcion (8).
To evaluate anti-oxidant activity, DPPH and ABTS radical scavenging assays were performed on the total extract, solvent fractions, and sub-fractions (CS1B7, CS1B5). Among all tested samples, the EtOAc fraction (CS1E) exhibited the highest radical scavenging capacity in both assays.
Overall, this study provides a systematic characterization of major metabolites in cascara sagrada bark, along with comparative evaluation of the fraction characteristics and antioxidant activities. These findings may serve as foundational data for establishing analytical methods and selecting marker compounds for detecting cascara sagrada in illegal functional foods products.

목차 (Table of Contents)

• 초록 ⅰ
• 목차 ⅲ
• List of Abbreviations ⅵ
• List of Figures ⅷ
• List of Schemes iⅹ
• List of Tables x
• Ⅰ. 서 론 1
• Ⅱ. 실험 재료 및 방법 4
• 1. 실험 재료 4
• 1.1. 식물 재료 4
• 1.2. 용매 및 기타시약 4
• 1.3. 기기 및 장비 4
• 2. 실험 방법 7
• 2.1. 추출 및 분획 7
• 2.2. 카스카라 사그라다 껍질의 n-BuOH 분획물로부터 화합물 분리 8
• 2.2.1. 화합물 1의 분리 10
• 2.2.2. 화합물 2의 분리 11
• 2.2.3. 화합물 3의 분리 12
• 2.2.4. 화합물 4의 분리 14
• 2.2.5. 화합물 5의 분리 15
• 2.2.6. 화합물 6의 분리 16
• 2.2.7. 화합물 7의 분리 17
• 2.2.8. 화합물 8의 분리 18
• 3. 카스카라 사그라다 껍질 화합물의 항산화 활성 확인 22
• 3.1 총 폴리페놀 함량 분석 22
• 3.2 DPPH radical 소거능 분석 23
• 3.3 ABTS radical 소거능 분석 24
• Ⅲ. 결과 및 고찰 25
• 1. 카스카라 사그라다 껍질에서 분리한 화합물의 구조동정 25
• 1.1. 화합물 1의 구조 분석 25
• 1.2. 화합물 2의 구조 분석 28
• 1.3. 화합물 3의 구조 분석 32
• 1.4. 화합물 4의 구조 분석 36
• 1.5. 화합물 5의 구조 분석 40
• 1.6. 화합물 6의 구조 분석 44
• 1.7. 화합물 7의 구조 분석 46
• 1.8. 화합물 8의 구조 분석 48
• 2. 카스카라 사그라다 껍질 분획물의 항산화 활성 50
• Ⅳ. 결 론 53
• Ⅴ. 참 고 문 헌 55
• Abstract 57