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문제 정의
- 능이버섯뿐 아니라 여러가지 버섯종류의 화학성분은 광범위하게 연구되어 왔으나 버섯의 풍미에 중요한 영향을 미치는 휘발성 향기성분에 관한 연구로는 양송이(7,8), 송이(9) 느타리(10) 표고(11), 털목이(12) 버섯 등에 대한 보고가 있을 뿐이다. 따라서 본 연구에서는 능이버섯의 휘발성 향기성분을 조사하여 기초자료로 활용하기 위해 simultaneous distillation and extrac- tion(SDE), supercritical fliud extraction(SFE), headspace등 주출방법을 달리하여 GC 와 GC/MS, GC/olfactometry 중 AEDA(aroma extract dilution analysis)법으로 향기성분과 특성을 조사하였다.
제안 방법
- Lickens and Nickerson type simultaneous steam distilla- tion-extraction(SDE)(13) 장치를 사용하여 상압하에서 추출하였다. 시료 150 g과 증류수 600 mL를 1 L 증류용 플라스크에 넣고, 50 mL diethyl ether를 추출용 플라스크에 넣은 후 3시간 동안 추출하였다.
- 시료는 추출기에 넣은 후 추출온도를 40℃로 고정시키고, 추출압력은 250kg/cm2로 유지시켰으며, 이산화탄소는 2mL/min의 유속으로 공급시켰다. 정유성분의 수율을 높이기 위하여 collectoroll diethyl ether를 넣어 포집하였으며, 생물 15 g을 추출 vessel에 넣어 5시간 동안 추출하였다.
- 향기성분의 동정은 GC-MS를 이용하였으며, 함량은 GC의 peak area의 상대적인 비로 나타내었다. GCMS결과와 GC/sniffing test 화합물의 상호관계는 sigma aidrich 사로부터 구입한 n-alkane류(CfMR에서 얻은 retention index를 비교하여 구하였다.
- 조건은 GC조건과 동일하게 하였다. SDE와 SFE로 추출한 향을 1 mL로 농축한 다음 diethyl ether로 3배수씩 단계적으로 희석하면서 아무런 냄새가 감지되지 않을 때까지 sniffing test를 진행하였고, headspace에서는 단계적으로 취하는 시료량을 1/3씩 줄여 나가면서 아무 냄새도 감지되지 않게 될 때까지 행하였다. 이때 어떤 향기성분의 냄새가 마지막으로 감지된 희석배수를 그 향기성분의 flavor dilution(FD) factor라고 하며, 각각의 방법으로 추출한 향을 일정 배수로 희석하고 각각의 희석된 향을 sniffing하여 감지된 모든 향기 성분은 FD factor로 나타내었다(15).
대상 데이터
- 본 실험에 사용된 능이버섯은 1999년 9월 하순부터 10월 초순사이에 월악산에서 채취한 것으로, -70℃ freezer에서 냉동 보관하였다.
- Jasco사의 고압추출 장치를 사용하였다. 추출장치는 이산화탄소 주입부(Model 880-81 B.
- Jasco사의 고압추출 장치를 사용하였다. 추출장치는 이산화탄소 주입부(Model 880-81 B.P.R), 가압부(Model PU-98O), 추출기 (Model: CO-965 column)로 구성되었으며, 최대압력은 350kg/cm2, 추출용기는 10mL를 사용하였으며 고압에 잘 견딜 수 있는 재질을 사용하였다. 이산화탄소는 고순도 싸이폰가스를 사용하였다.
- R), 가압부(Model PU-98O), 추출기 (Model: CO-965 column)로 구성되었으며, 최대압력은 350kg/cm2, 추출용기는 10mL를 사용하였으며 고압에 잘 견딜 수 있는 재질을 사용하였다. 이산화탄소는 고순도 싸이폰가스를 사용하였다. 시료는 추출기에 넣은 후 추출온도를 40℃로 고정시키고, 추출압력은 250kg/cm2로 유지시켰으며, 이산화탄소는 2mL/min의 유속으로 공급시켰다.
- 시료는 생물 시료 5 g을 세절한 후 headspace autosampler (Varian Genesis Headspace)를 사용하였다. Plate temperature 는 80℃로 하였고, sample equilibrium time은 30 min, mix ing time은 1 min, loop size 1 mL, loop equilibrium time은 0.
- 검출기는 flame ionization detector를 사용하였고 주입구의 온도는 230℃, 검출기의 온도는 250℃로 하였다. GC-MS는 Hewlett Packard 사의 GCD G1800B를 사용하였으며 컬럼은 HP-FFAP(30m×0.25 mm), 오븐온도는 5CTC에서 5분간 유지한 후 분당 3℃로 280℃까지 상승시켰다. Carrier gas는 질소를 사용하였고, 화합물의 동정은 GC-MS로 얻은 mass spectrum을 Wiley 275L Data base로 검색하여 동정하였다.
- GC는 Varian star 3400 CX를 이용하였으며 컬럼은 Restek- Stabilwax DA(30 mX 0.53 mm)를 사용하였고, 오븐온도는 50℃ 에서 5분간 유지한 후 분당 3℃로 220℃까지 상승시켰으며 이 온도에서 20분간 유지하였다. 검출기는 flame ionization detector를 사용하였고 주입구의 온도는 230℃, 검출기의 온도는 250℃로 하였다.
이론/모형
- GC/olfactometiy방법 중 AEDA법(14)을 이용하였고, 모든 분석 조건은 GC조건과 동일하게 하였다. SDE와 SFE로 추출한 향을 1 mL로 농축한 다음 diethyl ether로 3배수씩 단계적으로 희석하면서 아무런 냄새가 감지되지 않을 때까지 sniffing test를 진행하였고, headspace에서는 단계적으로 취하는 시료량을 1/3씩 줄여 나가면서 아무 냄새도 감지되지 않게 될 때까지 행하였다.
성능/효과
- 향기성분의 함량을 Table 1에 나타내었다. SDE로 추출하고 GC/MS를 이용하여 정성한 결과 능이버섯의 향기성분은 33개이며 관능기별로 보면 산 6개, 알콜류 6개, 알칸류 7개, 케톤류 5개, 알데하이드류 2개, 기타 7개로 나타났다. 확인된성분 중 주성분은 저비점의 알콜류와 산류, 알칸류 및 케톤류이며 이 중 l-octen-3-ol(24.
- SDE로 추출하고 GC/MS를 이용하여 정성한 결과 능이버섯의 향기성분은 33개이며 관능기별로 보면 산 6개, 알콜류 6개, 알칸류 7개, 케톤류 5개, 알데하이드류 2개, 기타 7개로 나타났다. 확인된성분 중 주성분은 저비점의 알콜류와 산류, 알칸류 및 케톤류이며 이 중 l-octen-3-ol(24.84%), l-octen-3-one(16.85%), benzeneacetaldehyde(8.63%), 3 -octanone(7.72%), 1-octanol (4.89%), 2-octen-l-ol(2.83%), 3-octanol(2.51%) 등이 높은 면적비를 나타내었다. 능이버섯의 향기성분 중 함량이 높게 나타난 l-octen-3-ol은 능이버섯 뿐 아니라 다른 식용버섯에서도 많이 함유되어 있는 것으로 보고되었다(16).
- 능이버섯의 향기성분 중 함량이 높게 나타난 l-octen-3-ol은 능이버섯 뿐 아니라 다른 식용버섯에서도 많이 함유되어 있는 것으로 보고되었다(16). 또한 일반 식용버섯의 주요 휘발성 향기성분으로 알려져 있는 C8 화합물들은 능이버섯에서도 주요 휘발성 성분인 것으로 확인되었다. SDE 추출물에서 정성된 화합물 중 furfural 및 furfuryl alcohol은 향기성분 추출과정에서 갈변반응에 의해 생성된 것으로 추정되며, butylated hydroxy toluene(BHT)은 미량 검출되었으나 용매로 사용된 diethyl ether에서 혼입된 것으로 사료되어 향기성분에는 포함시키지 않았다(5).
- SDE 추출물에서 정성된 화합물 중 furfural 및 furfuryl alcohol은 향기성분 추출과정에서 갈변반응에 의해 생성된 것으로 추정되며, butylated hydroxy toluene(BHT)은 미량 검출되었으나 용매로 사용된 diethyl ether에서 혼입된 것으로 사료되어 향기성분에는 포함시키지 않았다(5). SFE 추출하여 GC/ MS로 정성한 결과 능이버섯의 향기성분은 26개의 화합물로 나타났으며, 정성된 화합물 중 산은 12개, 알콜류는 7개, 케톤류는 3개, 기타 4개로 나타났다. 이 중 특히 높은 면적비를 차지하고 있는 성분은 benzeneacetic acid(17.
- 같다. AEDA 방법에서 FD factor가 큰 화합물은 향기특성이 강하다는 것을 나타내며 3가지 추출물에서 공통으로 FD factor가 큰 화합물은 RI 1479, 1481, I486일 때로 생능이버섯내를 나타내는 unknown 화합물이었다. 그 외에 생버섯내를 나타내는 l-octen-3-one(RI 1296), l-octen-3-ol(RI 1442), 풀내를 나타내는 l-octanol(RI 1525) 등에서 화합물에서 향기특성이 강하게 나타났다.
- 또한 GC/MS에 의해 정성된 화합물 중에 낮은 증기압으로 인해 GC/olfactometry 결과에 나타나지 않는 화합물도 있다(21). Fig 3을 보면 능이버섯의 향기활성이 강한 성분은 주로 GC 전반부에 나타났으며, 특히 RI 1476일 때와 1481일 때 향기 활성이 크게 나타났다. 이는 SDE 추출물의 AEDA 결과와 유사하며, 이 성분들을 비롯하여 FD factor가 큰 화합물 즉, 활성이 강한 향기성분은 대부분 GC/MS로 동정되지 않았다.
- Fig 3을 보면 능이버섯의 향기활성이 강한 성분은 주로 GC 전반부에 나타났으며, 특히 RI 1476일 때와 1481일 때 향기 활성이 크게 나타났다. 이는 SDE 추출물의 AEDA 결과와 유사하며, 이 성분들을 비롯하여 FD factor가 큰 화합물 즉, 활성이 강한 향기성분은 대부분 GC/MS로 동정되지 않았다. Fig.
- 이는 같은 FD factor라도 SFE 추출물과 SDE 추출물에서 감지된 향보다 더 강하게 나타났다. 이상의 결과에서 처럼 추출방법에 따라 향의 profile은 각각 다르게 나타났으나, 생능이버섯내를 나타내는 RI(1486)는 3가지 추출방법 모두에서 높게 나타나는 특징을 보였다. 능이버섯의 독특한 향기특성은 C8 화합물들을비롯하여 GC/MS로 정성된 여러 성분들과 AEDA 법으로 확인된 미량 성분들이 상호 작용하여 나타내어지는 것으로 생각된다.
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