배 미성숙과의 활용성 향상 연구: 발효물의 생리활성 평가 및 Arbutin 대량정제법 확립 Study on Availibility of Immature Pear Fruits: Bioactivity of Fermented Product and Large-scale Purification of Arbutin원문보기
본 연구그룹의 선행연구를 통하여 배 및 배 미성숙과(Pyrus pyrifolia)에 함유된 약 50여종 이상의 화합물들이 밝혀졌다. 또한 배 미성숙과의 품종 및 성장시기별 주요 화합물들의 함량을 검토한 바, 개화 후 20일경의 배 미성숙과에 주요 함유성분인 arubitn 및 chlorogenic acid가 배 성숙과에 비해 그 함량이 품종에 따라 20~156배, 39~87배에 달하는 것을 확인하였다. 이처럼 배 미성숙과에 유용성분이 다종ㆍ다량 함유되어있음에도 불구하고 배 미성숙과는 적과시 대부분이 버려지고 있으며, 아직까지 그 활용성을 제시하지 못하고 있는 실정이다. 이에, 본 연구에서는 배 미성숙과의 활용성 향상을 위한 첫 번째 방안으로 배 미성숙과를 대상으로 대표적인 식품의 발효 균주로써 stater로 주로 사용되는 9종의 미생물(...
본 연구그룹의 선행연구를 통하여 배 및 배 미성숙과(Pyrus pyrifolia)에 함유된 약 50여종 이상의 화합물들이 밝혀졌다. 또한 배 미성숙과의 품종 및 성장시기별 주요 화합물들의 함량을 검토한 바, 개화 후 20일경의 배 미성숙과에 주요 함유성분인 arubitn 및 chlorogenic acid가 배 성숙과에 비해 그 함량이 품종에 따라 20~156배, 39~87배에 달하는 것을 확인하였다. 이처럼 배 미성숙과에 유용성분이 다종ㆍ다량 함유되어있음에도 불구하고 배 미성숙과는 적과시 대부분이 버려지고 있으며, 아직까지 그 활용성을 제시하지 못하고 있는 실정이다. 이에, 본 연구에서는 배 미성숙과의 활용성 향상을 위한 첫 번째 방안으로 배 미성숙과를 대상으로 대표적인 식품의 발효 균주로써 stater로 주로 사용되는 9종의 미생물(Aspergillus oryzae, Aspergillus niger, Bacillus subtilis, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus fermentum, Lactobacillussakei, Leuconostoc citreum, Leuconostoc inhae 및 Leuconostoc mensenteroides)을 이용하여 배 미성숙과의 발효물을 조제하였다. 발효에 사용된 세균 및 곰팡이균 중 배 미성숙과 발효물의 항산화 활성이 가장 높았던 두 균주인 Leu. mensenteroides 및 Asp. oryzae를 선별하였다. 이어, 선별된 미생물로 발효물을 조제하여 그 추출물을 대상으로 다양한 생리활성 평가를 행하였다. 각각의 배 미성숙과 발효물의 MeOH 추출물을 대상으로 DPPH, ABTS+, superoxide anion 및 hydroxyl radicals의 scavenging 효과를 확인하고, tyrosinase 저해 활성, 쥐 혈장에서의 cholesteryl ester hydroperoxide (CE-OOH)의 생성 억제능을 평가하였다. 대부분의 항산화활성 평가에서 Leu. mensenteroides의 균주로 발효한 그룹이 가장 높은 radical-scavenging 활성 및 항산화 활성을 나타냈다. 본 결과로부터 배 미성숙과를 Leu. mensenteroides로 발효시킴으로써 배 미성숙과의 항산화 활성을 향상시킬 수 있었으며, 미활용되었던 배 미성숙과의 활용방안이 제시되었다고 판단되었다. 배 미성숙과의 또 다른 활용방안으로, 배 미성숙과에 다량 함유된 arbutin을 정제하여 화장품원료로 활용할 수 있는 실질적인 방법을 확립하고자 하였다. 선행연구에 의해 arbutin이 배 미성숙과에 다량 함유되어있음은 이미 확인된 바 있으며, arbutin의 small scale에서의 정제법 또한 본 연구실에서 확립한 바 있다. 그러나 기존의 arbutin 정제법은 대량정제시 시간 및 경제적 측면에서 어려움이 있다고 판단하여, 기존의 정제방법을 개선하여 실용화가 가능한 대량정제법을 확립하였다. 배 미성숙과 신선중량 100 kg을 대상으로 유기용매 대신 열수추출을 행하여 4320 g/120 L의 추출물을 얻었다. 이어, 추출물의 일부(720 g/20 L)를 대상으로 농축을 행하지 않고 바로 Diaion HP-20 column chromatography (H2O/EtOH, step-wise, 20 × 120 cm)에 충진시켜 정제를 행하였다. 본 방법을 이용하여 최종적으로 배 미성숙과 신선중량 16 kg으로부터 44.2 g (수율 0.2%)의 천연 arbutin powder를 정제하였다. 이후, 추가적으로 prep-ODS HPLC를 이용하여 정제된 고순도 천연 arbutin이 첨가된 화장품을 제조하였으며, 저장온도 및 저장기간별 arbutin의 안정성을 평가하였다. 그 결과, arbutin이 산화되어 생성되는 hydroquinone이 전혀 검출되지 않음이 확인되었다. 본 결과로부터, 화장품에 첨가한 arbutin의 및 안정성이 확인되어 배 미성숙과에 함유된 arbutin의 미백 화장품 소재로써의 활용가능성이 시사되었다.
본 연구그룹의 선행연구를 통하여 배 및 배 미성숙과(Pyrus pyrifolia)에 함유된 약 50여종 이상의 화합물들이 밝혀졌다. 또한 배 미성숙과의 품종 및 성장시기별 주요 화합물들의 함량을 검토한 바, 개화 후 20일경의 배 미성숙과에 주요 함유성분인 arubitn 및 chlorogenic acid가 배 성숙과에 비해 그 함량이 품종에 따라 20~156배, 39~87배에 달하는 것을 확인하였다. 이처럼 배 미성숙과에 유용성분이 다종ㆍ다량 함유되어있음에도 불구하고 배 미성숙과는 적과시 대부분이 버려지고 있으며, 아직까지 그 활용성을 제시하지 못하고 있는 실정이다. 이에, 본 연구에서는 배 미성숙과의 활용성 향상을 위한 첫 번째 방안으로 배 미성숙과를 대상으로 대표적인 식품의 발효 균주로써 stater로 주로 사용되는 9종의 미생물(Aspergillus oryzae, Aspergillus niger, Bacillus subtilis, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus fermentum, Lactobacillus sakei, Leuconostoc citreum, Leuconostoc inhae 및 Leuconostoc mensenteroides)을 이용하여 배 미성숙과의 발효물을 조제하였다. 발효에 사용된 세균 및 곰팡이균 중 배 미성숙과 발효물의 항산화 활성이 가장 높았던 두 균주인 Leu. mensenteroides 및 Asp. oryzae를 선별하였다. 이어, 선별된 미생물로 발효물을 조제하여 그 추출물을 대상으로 다양한 생리활성 평가를 행하였다. 각각의 배 미성숙과 발효물의 MeOH 추출물을 대상으로 DPPH, ABTS+, superoxide anion 및 hydroxyl radicals의 scavenging 효과를 확인하고, tyrosinase 저해 활성, 쥐 혈장에서의 cholesteryl ester hydroperoxide (CE-OOH)의 생성 억제능을 평가하였다. 대부분의 항산화활성 평가에서 Leu. mensenteroides의 균주로 발효한 그룹이 가장 높은 radical-scavenging 활성 및 항산화 활성을 나타냈다. 본 결과로부터 배 미성숙과를 Leu. mensenteroides로 발효시킴으로써 배 미성숙과의 항산화 활성을 향상시킬 수 있었으며, 미활용되었던 배 미성숙과의 활용방안이 제시되었다고 판단되었다. 배 미성숙과의 또 다른 활용방안으로, 배 미성숙과에 다량 함유된 arbutin을 정제하여 화장품원료로 활용할 수 있는 실질적인 방법을 확립하고자 하였다. 선행연구에 의해 arbutin이 배 미성숙과에 다량 함유되어있음은 이미 확인된 바 있으며, arbutin의 small scale에서의 정제법 또한 본 연구실에서 확립한 바 있다. 그러나 기존의 arbutin 정제법은 대량정제시 시간 및 경제적 측면에서 어려움이 있다고 판단하여, 기존의 정제방법을 개선하여 실용화가 가능한 대량정제법을 확립하였다. 배 미성숙과 신선중량 100 kg을 대상으로 유기용매 대신 열수추출을 행하여 4320 g/120 L의 추출물을 얻었다. 이어, 추출물의 일부(720 g/20 L)를 대상으로 농축을 행하지 않고 바로 Diaion HP-20 column chromatography (H2O/EtOH, step-wise, 20 × 120 cm)에 충진시켜 정제를 행하였다. 본 방법을 이용하여 최종적으로 배 미성숙과 신선중량 16 kg으로부터 44.2 g (수율 0.2%)의 천연 arbutin powder를 정제하였다. 이후, 추가적으로 prep-ODS HPLC를 이용하여 정제된 고순도 천연 arbutin이 첨가된 화장품을 제조하였으며, 저장온도 및 저장기간별 arbutin의 안정성을 평가하였다. 그 결과, arbutin이 산화되어 생성되는 hydroquinone이 전혀 검출되지 않음이 확인되었다. 본 결과로부터, 화장품에 첨가한 arbutin의 및 안정성이 확인되어 배 미성숙과에 함유된 arbutin의 미백 화장품 소재로써의 활용가능성이 시사되었다.
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