Optimization of Different Extraction Methods Using Response Surface Methodology for Bioactive Components from Cinnamon Powder : 반응표면분석을 이용한 계피 유효성분의 추출방법 별 최적화원문보기
계피는 녹나무과(Lauraceae)의 줄기껍질로서 그대로 혹은 주피를 조금 제거한 것을 말하며, 특유한 향과 함께 달고 매운 맛을 지니고 있다. 계피의 유효지표성분은 cinnamic acid와 cinnamaldehyde이며 건위작용, 혈압조절, 항산화작용, 항균작용등의 효능을 지니고 있다. 본 연구에서는 계피의 유효성분을 효과적으로 추출하기 위해 중심합성계획법과 ...
계피는 녹나무과(Lauraceae)의 줄기껍질로서 그대로 혹은 주피를 조금 제거한 것을 말하며, 특유한 향과 함께 달고 매운 맛을 지니고 있다. 계피의 유효지표성분은 cinnamic acid와 cinnamaldehyde이며 건위작용, 혈압조절, 항산화작용, 항균작용등의 효능을 지니고 있다. 본 연구에서는 계피의 유효성분을 효과적으로 추출하기 위해 중심합성계획법과 반응표면분석법을 이용하였으며, 마이크로파(microwave-assisted extraction, MAE), 초음파(ultrasonic-assisted extraction, UAE), 환류냉각(reflux extraction, RE) 추출방법에 대하여 각각 추출조건을 최적화하였다. 그리고 현행 대한약전외 한약(생약) 규격집 추출법(conventional extraction, CE)으로 추출한 추출물과 최적화된 3가지 추출방법 별 추출물의 특성을 비교 분석하고, 동시에 각 추출방법의 에너지 소비량과 CO2 발생량을 산출 비교하였다. 각 추출방법의 최적 추출조건은 마이크로파 추출의 경우 에탄올농도 55-63%, 마이크로파 에너지 135-160 W, 추출시간 3.2-3.6 min으로 예측되었다. 초음파 추출의 경우는 에탄올 농도 52-58%와 추출시간 26-40 min으로 예측되었으며, 환류냉각 추출의 경우는 에탄올 농도 59-67%, 추출온도 69-86℃, 추출시간 0.8-3.7 h으로 예측되었다. 이상의 실험을 통해 계피의 유효성분 추출에서는 에탄올 농도가 가장 큰 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 현행 대한약전외 한약(생약) 규격집 추출법(CE)과 최적화된 추출법(마이크로파, 초음파, 환류냉각)의 추출물 특성을 비교한 결과, 현행 추출법(CE)은 모든 항목에서 가장 낮은 결과를 나타내었다. 총수율, cinnamic acid & cinnamaldehyde 함량에서 RE, MAE, UAE, CE의 순으로 높은 결과가 나타났고, 총 페놀 함량에서 RE과 MAE가 서로 유의적 차이를 보이지 않았으며 가장 높은 값을 나타내었다. 그리고 CE가 가장 낮은 값을 나타내었다. DPPH 라디칼 소거활성은 MAE, UAE, RE, CE 순으로 결과가 높은 것으로 나타났으나 RE와 UAE의 유의적 차이는 보이지 않았다. ABTS 라디칼 소거활성은 RE, UAE, MAE, CE 순으로 높은 수치가 확인되었고 UAE와 MAE 간의 유의적 차이는 발견되지 않았다. 전자코향미패턴 분석 결과 제 1, 2 주성분 분석을 통해 추출법에 따른 향미 패턴을 구분할 수 있었다. 에너지 소비량과 이산화탄소 발생량은 MAE에서 가장 낮은 값을 보였으며 시간당 cinnamic acid, cinnamaldehyde 추출량은 MAE가 가장 높은 것으로 확인하였다. 본 연구를 통해 RE가 유효성분 추출량이 가장 높은 것으로 확인되었으나, MAE는 RE와 향미패턴이 유사하며 시간당 유효성분 추출량이 월등히 높은 점과 추출시간이 짧고 에너지소비량 및 이산화탄소 배출량이 극히 적은 점을 고려할 때, MAE가 가장 친환경적이고 효율적인 추출법으로 판단되었다.
계피는 녹나무과(Lauraceae)의 줄기껍질로서 그대로 혹은 주피를 조금 제거한 것을 말하며, 특유한 향과 함께 달고 매운 맛을 지니고 있다. 계피의 유효지표성분은 cinnamic acid와 cinnamaldehyde이며 건위작용, 혈압조절, 항산화작용, 항균작용등의 효능을 지니고 있다. 본 연구에서는 계피의 유효성분을 효과적으로 추출하기 위해 중심합성계획법과 반응표면분석법을 이용하였으며, 마이크로파(microwave-assisted extraction, MAE), 초음파(ultrasonic-assisted extraction, UAE), 환류냉각(reflux extraction, RE) 추출방법에 대하여 각각 추출조건을 최적화하였다. 그리고 현행 대한약전외 한약(생약) 규격집 추출법(conventional extraction, CE)으로 추출한 추출물과 최적화된 3가지 추출방법 별 추출물의 특성을 비교 분석하고, 동시에 각 추출방법의 에너지 소비량과 CO2 발생량을 산출 비교하였다. 각 추출방법의 최적 추출조건은 마이크로파 추출의 경우 에탄올농도 55-63%, 마이크로파 에너지 135-160 W, 추출시간 3.2-3.6 min으로 예측되었다. 초음파 추출의 경우는 에탄올 농도 52-58%와 추출시간 26-40 min으로 예측되었으며, 환류냉각 추출의 경우는 에탄올 농도 59-67%, 추출온도 69-86℃, 추출시간 0.8-3.7 h으로 예측되었다. 이상의 실험을 통해 계피의 유효성분 추출에서는 에탄올 농도가 가장 큰 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 현행 대한약전외 한약(생약) 규격집 추출법(CE)과 최적화된 추출법(마이크로파, 초음파, 환류냉각)의 추출물 특성을 비교한 결과, 현행 추출법(CE)은 모든 항목에서 가장 낮은 결과를 나타내었다. 총수율, cinnamic acid & cinnamaldehyde 함량에서 RE, MAE, UAE, CE의 순으로 높은 결과가 나타났고, 총 페놀 함량에서 RE과 MAE가 서로 유의적 차이를 보이지 않았으며 가장 높은 값을 나타내었다. 그리고 CE가 가장 낮은 값을 나타내었다. DPPH 라디칼 소거활성은 MAE, UAE, RE, CE 순으로 결과가 높은 것으로 나타났으나 RE와 UAE의 유의적 차이는 보이지 않았다. ABTS 라디칼 소거활성은 RE, UAE, MAE, CE 순으로 높은 수치가 확인되었고 UAE와 MAE 간의 유의적 차이는 발견되지 않았다. 전자코 향미 패턴 분석 결과 제 1, 2 주성분 분석을 통해 추출법에 따른 향미 패턴을 구분할 수 있었다. 에너지 소비량과 이산화탄소 발생량은 MAE에서 가장 낮은 값을 보였으며 시간당 cinnamic acid, cinnamaldehyde 추출량은 MAE가 가장 높은 것으로 확인하였다. 본 연구를 통해 RE가 유효성분 추출량이 가장 높은 것으로 확인되었으나, MAE는 RE와 향미패턴이 유사하며 시간당 유효성분 추출량이 월등히 높은 점과 추출시간이 짧고 에너지소비량 및 이산화탄소 배출량이 극히 적은 점을 고려할 때, MAE가 가장 친환경적이고 효율적인 추출법으로 판단되었다.
주제어
#optimization response surface methodology cinnamon powder bioactive component CO2 emissions
학위논문 정보
저자
이현규
학위수여기관
경북대학교 대학원
학위구분
국내석사
학과
식품공학부 식품생물공학전공
발행연도
2016
총페이지
ii, 53 p.
키워드
optimization response surface methodology cinnamon powder bioactive component CO2 emissions
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