[학위논문]MAHD (Microwave-Assisted Hydrodistillation)추출법과 전통적 수증기증류법(conventional hydrodistillati[o]n)에 따른 초피나무 열매의 향기성분 비교 연구 Comparative studies of aroma-active compounds from the fruit of Zanthoxylum piperitum DC. using microwave-assisted hydrodistillation and conventional hydrodistillation원문보기
Abstract in Korean MAHD (Microwave-assisted hydrodistillation)추출법과 전통적 수증기증류법(Conventional Hydrodistillatin)에 따른 초피나무 열매의 향기성분 비교 연구 최 영주 생명분자유전공학과 바이오향료공학전공 고려대학교 생명환경과학대원
국내에 자생하는 방향성 특산물 중 하나인 초피나무는 운향과(...
Abstract in Korean MAHD (Microwave-assisted hydrodistillation)추출법과 전통적 수증기증류법(Conventional Hydrodistillatin)에 따른 초피나무 열매의 향기성분 비교 연구 최 영주 생명분자유전공학과 바이오향료공학전공 고려대학교 생명환경과학대원
국내에 자생하는 방향성 특산물 중 하나인 초피나무는 운향과(Rutaceae), 산초나무과에 속하는 낙엽관목이다. 예로부터 천연향신료와 민간약재로 사용되어온 초피나무는 항산화, 항균성, 항혈전성 등 다양한 생리 활성이 보고되며 활발히 연구되고 있다. 이러한 연구와 더불어 상업적 활용을 위한 실질적인 연구도 필요한 시점이다. 따라서 초피나무 열매에서 추출법과 추출부위를 달리한 4가지 essential oil을 실험 군으로 하여 각각의 성분과 향기적 특성을 비교분석하였다. 추출법은 MAHD (Microwave-assisted hydistillation)와 전통적 추출법인 HD (Hydrodistillation) 방식으로 분류를 하였으며 추출부위는 초피나무 열매의 순수 과피 부위와 과피와 종자를 포함한 열매 전체 부위로 분류 하였다. MAHD 는 기존의 전통적인 물 추출물법과 유사하지만 가열방식이 microwave power에 의해 이루어진다는 차이점이 있다. 짧은 시간에 시료 식물내부를 가열하여 세포벽을 파괴하기 때문에 단시간에 추출이 가능하며 용매의 사용량이 적을 뿐만 아니라 수득율 또한 높다는 장점을 가지고 있다. 이렇게 분류한 4가지 essential oil 은 각각 Z-P-MAHD, Z-P-HD, Z-PS-MAHD, Z-PS-HD Z : Zantoxylum piperitum D.C. / P : peel / S : seed / MAHD : Microwave-assisted hydistillation / HD : Hydrodistillation 이라 명칭하고 실험을 진행하였다. 수득률은 essential oil의 상업적 이용에 있어서 매우 중요한 부분이다. 본 실험에 사용된 초피나무열매의 4가지 essential oil의 수득률은 Z-P-MAHD가 3.385%, Z-PS-MAHD 2.67%, Z-P-HD 2.44%, Z-PS-HD 2.204%로 확인되었으며 이는 상업적으로 유통되는 대부분의 essential oil들에 비해 높은 수득률을 보여주는 것이다. functional group 별 향기 성분 분석의 결과는 4가지 실험 군 모두 monoterpene, aldehyse, ester 순으로 높은 함량을 보여주었으며 이는 각각 실험군의 상위함량 5가지 성분을 비교 분석한 결과와 직접적인 연관성을 나타내었다. 상위함량 5가지 성분은 beta-Phellandrene, d-Limonene, Citronellal, Myrcene, Geranyl acetate 등의 순이었다. essential oil의 향료로서의 특징과 품질을 결정하는데 있어 중요한 요소인 oxygenated compounds의 구성을 비교 분석한 결과 Z-P-MAHD가 31.202%, Z-P-HD 13.493%, Z-PS-MAHD 24.682%, Z-PS-HD 11.969%로 확인됨으로써 oxygenated compounds 함유 측면에서는 MAHD 추출방법이 효율적임을 알 수 있었다. 초피나무 열매에서 추출한 4가지 essential oil의 관능적 특성을 알아보기 위하여 일차적으로 herbal, green, terpenic, citrus, minty, phenolic, spicy, floral, fruity, balsamic, fatty, waxy, earthy, woody 등 14개 type으로 나누어 분석하였으며 비교분석이 용이하도록 성분 type의 유사도와 함량 등을 고려하여 minty, citrus, spicy, floral & sweet, refresh, base 등 6가지 종류로 재분석 하였다. minty와 citrus type은 Z-PS-HD, Z-PS-MAHD 순으로 높게 나타났으며 이를 통해 minty와 citrus 향조는 과피와 종자를 포함한 경우가 순수 과피 essential oil 보다 높게 확인되었다. 추출법에 있어서도 차이를 보였으며 HD 추출법이 MAHD 추출법보다 citrus, minty 향조가 높음을 알 수 있었다. floral & sweet type은 확연하게 과피에서 많이 추출되었으며 MAHD추출법이 floral & Sweet type 향조를 높여주는 효과가 있음을 확인하였다. spicy type은 Z-P-HD가 가장 높은 함량을 보였고 다음이 Z-PS-HD로 확인됨으로써 HD 추출법이 효율적임을 알 수 있었다. 본 실험에서 Z-P-HD essential oil에서만 발견된 10가지 성분이 확인되었으며 alpha-cis-bergamotene, alpha-Guaiene, Aromadendrene, Beyerene, Spathulenol, Farnesyl acetate, alpha-Cadinol, beta-Eudesmol, Farnesol, Phytol 등이 이에 해당한다. 이중 Spathulenol를 제외하고는 선행논문에서 언급되지 않은 성분이었으며 대부분 woody와 earthy의 특징을 나타내고 Farnesol, Phytol은 floral한 특징을 가지고 있다. 이러한 성분들이 효율적으로 추출된다면 초피나무열매 essential oil의 향조가 훨씬 다채로워지고 활용가치 역시 높아지리라 추정되었다. 그 외에도 Z-P-MAHD에서만 발견된 성분은 Isopulegol acetate 였으며 HD 추출방식에서만 발견된 성분은 balsamic type의 bornyl acetate였다. 초피나무 열매 essential oil의 상업적 활용을 위해 높은 수득률, 다양하고 풍부한 생리 활성 성분, 관능적으로 매력적인 향 등을 추출할 수 있는 이상적인 방법으로서 수득률이 높고 oxygenated compounds 성분의 추출이 용이한 MAHD 추출법을 제안하며 다만 다양하고 풍부한 생리활성 성분의 추출을 위해 파워를 달리 적용하거나 추출 시간 등의 조정을 통한 향후 연구가 진행되어야 함을 밝힌다.
Abstract in Korean MAHD (Microwave-assisted hydrodistillation)추출법과 전통적 수증기증류법(Conventional Hydrodistillatin)에 따른 초피나무 열매의 향기성분 비교 연구 최 영주 생명분자유전공학과 바이오향료공학전공 고려대학교 생명환경과학대원
국내에 자생하는 방향성 특산물 중 하나인 초피나무는 운향과(Rutaceae), 산초나무과에 속하는 낙엽관목이다. 예로부터 천연향신료와 민간약재로 사용되어온 초피나무는 항산화, 항균성, 항혈전성 등 다양한 생리 활성이 보고되며 활발히 연구되고 있다. 이러한 연구와 더불어 상업적 활용을 위한 실질적인 연구도 필요한 시점이다. 따라서 초피나무 열매에서 추출법과 추출부위를 달리한 4가지 essential oil을 실험 군으로 하여 각각의 성분과 향기적 특성을 비교분석하였다. 추출법은 MAHD (Microwave-assisted hydistillation)와 전통적 추출법인 HD (Hydrodistillation) 방식으로 분류를 하였으며 추출부위는 초피나무 열매의 순수 과피 부위와 과피와 종자를 포함한 열매 전체 부위로 분류 하였다. MAHD 는 기존의 전통적인 물 추출물법과 유사하지만 가열방식이 microwave power에 의해 이루어진다는 차이점이 있다. 짧은 시간에 시료 식물내부를 가열하여 세포벽을 파괴하기 때문에 단시간에 추출이 가능하며 용매의 사용량이 적을 뿐만 아니라 수득율 또한 높다는 장점을 가지고 있다. 이렇게 분류한 4가지 essential oil 은 각각 Z-P-MAHD, Z-P-HD, Z-PS-MAHD, Z-PS-HD Z : Zantoxylum piperitum D.C. / P : peel / S : seed / MAHD : Microwave-assisted hydistillation / HD : Hydrodistillation 이라 명칭하고 실험을 진행하였다. 수득률은 essential oil의 상업적 이용에 있어서 매우 중요한 부분이다. 본 실험에 사용된 초피나무열매의 4가지 essential oil의 수득률은 Z-P-MAHD가 3.385%, Z-PS-MAHD 2.67%, Z-P-HD 2.44%, Z-PS-HD 2.204%로 확인되었으며 이는 상업적으로 유통되는 대부분의 essential oil들에 비해 높은 수득률을 보여주는 것이다. functional group 별 향기 성분 분석의 결과는 4가지 실험 군 모두 monoterpene, aldehyse, ester 순으로 높은 함량을 보여주었으며 이는 각각 실험군의 상위함량 5가지 성분을 비교 분석한 결과와 직접적인 연관성을 나타내었다. 상위함량 5가지 성분은 beta-Phellandrene, d-Limonene, Citronellal, Myrcene, Geranyl acetate 등의 순이었다. essential oil의 향료로서의 특징과 품질을 결정하는데 있어 중요한 요소인 oxygenated compounds의 구성을 비교 분석한 결과 Z-P-MAHD가 31.202%, Z-P-HD 13.493%, Z-PS-MAHD 24.682%, Z-PS-HD 11.969%로 확인됨으로써 oxygenated compounds 함유 측면에서는 MAHD 추출방법이 효율적임을 알 수 있었다. 초피나무 열매에서 추출한 4가지 essential oil의 관능적 특성을 알아보기 위하여 일차적으로 herbal, green, terpenic, citrus, minty, phenolic, spicy, floral, fruity, balsamic, fatty, waxy, earthy, woody 등 14개 type으로 나누어 분석하였으며 비교분석이 용이하도록 성분 type의 유사도와 함량 등을 고려하여 minty, citrus, spicy, floral & sweet, refresh, base 등 6가지 종류로 재분석 하였다. minty와 citrus type은 Z-PS-HD, Z-PS-MAHD 순으로 높게 나타났으며 이를 통해 minty와 citrus 향조는 과피와 종자를 포함한 경우가 순수 과피 essential oil 보다 높게 확인되었다. 추출법에 있어서도 차이를 보였으며 HD 추출법이 MAHD 추출법보다 citrus, minty 향조가 높음을 알 수 있었다. floral & sweet type은 확연하게 과피에서 많이 추출되었으며 MAHD추출법이 floral & Sweet type 향조를 높여주는 효과가 있음을 확인하였다. spicy type은 Z-P-HD가 가장 높은 함량을 보였고 다음이 Z-PS-HD로 확인됨으로써 HD 추출법이 효율적임을 알 수 있었다. 본 실험에서 Z-P-HD essential oil에서만 발견된 10가지 성분이 확인되었으며 alpha-cis-bergamotene, alpha-Guaiene, Aromadendrene, Beyerene, Spathulenol, Farnesyl acetate, alpha-Cadinol, beta-Eudesmol, Farnesol, Phytol 등이 이에 해당한다. 이중 Spathulenol를 제외하고는 선행논문에서 언급되지 않은 성분이었으며 대부분 woody와 earthy의 특징을 나타내고 Farnesol, Phytol은 floral한 특징을 가지고 있다. 이러한 성분들이 효율적으로 추출된다면 초피나무열매 essential oil의 향조가 훨씬 다채로워지고 활용가치 역시 높아지리라 추정되었다. 그 외에도 Z-P-MAHD에서만 발견된 성분은 Isopulegol acetate 였으며 HD 추출방식에서만 발견된 성분은 balsamic type의 bornyl acetate였다. 초피나무 열매 essential oil의 상업적 활용을 위해 높은 수득률, 다양하고 풍부한 생리 활성 성분, 관능적으로 매력적인 향 등을 추출할 수 있는 이상적인 방법으로서 수득률이 높고 oxygenated compounds 성분의 추출이 용이한 MAHD 추출법을 제안하며 다만 다양하고 풍부한 생리활성 성분의 추출을 위해 파워를 달리 적용하거나 추출 시간 등의 조정을 통한 향후 연구가 진행되어야 함을 밝힌다.
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