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문제 정의
- 본 연구는 유자 과즙 제조 시 부산물로 생기는 유자 박의 효율적인 활용을 위해 펙틴물질을 추줄하여 그 수율을 측정하였고, 추출된 펙틴의 특성을 조사하였다. 추출용매로서 무기산은 HCl 을, 그리고 유기산은 citrate와 tartrate를 사용하였다.
- 본 연구는 유자 착즙액을 추출한 후 버려지는 유자 박으로부터 유용물질을 분리하여 그 물질을 이용하고자 하는 연구의 일환으로서 여러가지 분리조건에 의하여 펙틴 물질을 추출하여 수율을 분석하고, 추출된 펙틴의 특성을 조사하여 보고하고자 한다.
제안 방법
- 측정되는 당 함량은 포도당을 이용하여 표준 곡선을 작성한 후 포도당에 상당하는 양으로 계산하였다. 1회 세척액 속에 존재하는 당의 함량은 2.2~3.5 mg/mL의 농도였고, 3회 세척 시에는 0.2~0.4 mg/mL의 농도로 당이 존재하였으며, 6회 이상 세척하였을 때 0.2 mg/mL 이하의 농도로 더 이상 당 함량은 감소하지 않았기 때문에 펙틴 제조 시 세척과정을 6회로 정하고 이후 펙틴 분리 실험에 적용하였다.
- 펙틴은 산처리 방법을 이용하여 추출하였다. 건조된 분말 시료에 각각의 유기산(citrate, tartrate)과 무기산(HCl)을 0.01, 0.05, 0.1 및 0.5 N의 농도를 1 : 10, 1 : 20, 1 : 30, 1: 40의 비율로 넣고 90℃에서 45분간 추출한 다음 55℃에서 15분간 냉각하였다. 추출된 용액을 원심분리하여 상등액을 취한 후 상등액의 2배에 해당하는 95%ethanol을 넣어 침전시켰다.
- 펙틴 속에 잔존하는 당의 제거는 대부분 펙틴 제조 시의 세척과정에서 이루어지기 때문에 세척단계별로 유리당의 함량을 분석하여 최저 수준의 당 함량에 도달하는 세 척 단계를 설정하였다. 산 추출액에 2배 부피의 95% ethanol을 넣어 침전시켜서 얻은 펙틴에 같은 부피의 95%, 65% ethanol로 침전물을 세척하며, 세척액 속에 잔존하는 당의 함량을 Molisch 반응으로 측정값은 Fig. 1과 같다. 측정되는 당 함량은 포도당을 이용하여 표준 곡선을 작성한 후 포도당에 상당하는 양으로 계산하였다.
- 1과 같다. 측정되는 당 함량은 포도당을 이용하여 표준 곡선을 작성한 후 포도당에 상당하는 양으로 계산하였다. 1회 세척액 속에 존재하는 당의 함량은 2.
- 펙틴은 사용 용도가 잼이나 젤리 등의 응고제 이외에도 식이섬유의 형태로 사용량이 증가하기 때문에 펙틴 속에 잔존하는 유리 당은 펙틴을 겔화제가 아닌 기능성 식품으로 사용하고자 할 경우에는 될 수 있는 한 최소 농도로 존재하는 것이 바람직하다. 펙틴 속에 잔존하는 당의 제거는 대부분 펙틴 제조 시의 세척과정에서 이루어지기 때문에 세척단계별로 유리당의 함량을 분석하여 최저 수준의 당 함량에 도달하는 세 척 단계를 설정하였다. 산 추출액에 2배 부피의 95% ethanol을 넣어 침전시켜서 얻은 펙틴에 같은 부피의 95%, 65% ethanol로 침전물을 세척하며, 세척액 속에 잔존하는 당의 함량을 Molisch 반응으로 측정값은 Fig.
- 펙틴을 1 M methanolic-HCl에 녹여 80℃에서 16시간 가수분해시킨 후, gas -chromatography (J & W Scientific DB1 fused-silica capillary column, Agilent Technologies, USA)로 분석하였다. 이때 내부표준물질로 myo-inositol(20 μg)을 사용하였다.
대상 데이터
- 유자로부터 펙틴을 추출하기 위한 용매로는 HCKMerck. Co., Germany), citrate (Junsei Chem. Co., Japan), tartrate(Junsei Chem. Co., Japan) 등의 일반 시약을 구입하여 사용하였다.
- 착즙액을 생산하는 두원농협 (고흥군)에서 수거한 유자 박을 -20℃ 냉동고에 저장하면서 실험재료로 사용하였다. 유자 박을 60℃에서 열풍 건조하여 50 mesh로 분쇄한 후 -4℃에서 저장하면서 분석용 시료로 사용하였다.
- 본 연구는 유자 과즙 제조 시 부산물로 생기는 유자 박의 효율적인 활용을 위해 펙틴물질을 추줄하여 그 수율을 측정하였고, 추출된 펙틴의 특성을 조사하였다. 추출용매로서 무기산은 HCl 을, 그리고 유기산은 citrate와 tartrate를 사용하였다. 각각의 용매에 대하여 추출비율을 달리하여 펙틴을 추출한 결과 1: 20이 가장 좋은 비율(건조 유자 박 :용매, w/v)로 나타났으며, 사용한 추출용액의 최적 농도는 무기산인 경우는 0.
- 20분 후에 520 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질은 0.001—0.010% galacturonic acid(Sigma, Co., USA)를 사용하였다.
이론/모형
- 이를 다시 원심분리하여 침전물만 얻은 후 당을 제거하기 위하여 2배에 해당하는 95% ethanol을 넣어 1회 세척하고 2배에 해당하는 65% ethanol을 넣어 5회 세척하였다. 세척하는 과정에서 펙틴 중에 남아있는 당 함량을 Molisch 반응(18)을 이용하여 분석하였다. 상등액 0.
- 조회분 함량 측정은 AOAC방법 (19) 에 따라 550℃ 회 화로에서 항량이 될 때까지 무게를 측정하였다. 각각의 펙틴의 색도 측정(20)은 색차계 (Color difference meter, CR-300, Minolta Co.
- , Japan)를 사용하여 L, a, b 값을 3회 반복하여 측정한 후 평균값으로 나타내었다. 펙틴의 intrinsic viscosity는 Cannon-Fenske capillary viscometer를 이용하였으며 일정량의 펙틴을 증류수에 넣고 상온에서 24시간 동안 교반 하면서 녹인 후, 펙틴 용액을 각각 10 mL씩 Cannon-Fenske capil- lary viscometer에 넣고 25±0.1℃에서 점도를 측정하였다(21). Specific viscosity( #)와 intrinsic viscosity([# ])는 각각 다음 식을 이용하여 결정하였다.
- 펙틴의 methoxyl 함량은 0.001 — 0.010% methanol을 표준물질로 사용하여 추출된 galacturonic acid 내의 carboxyl기 의 에스테르화 정도를 Klavons & Bennett 법 (23) 을 이용하여 측정하였다. 추출 펙틴 3 mg을 증류수 5 mL에 녹인 후 1.
- 펙틴의 순도는 추출펙틴의 galacturonic acid를 m-hy- droxydiphenyl법 (22) 으로 측정하여 측정된 galacturonic acid 양을 시료 양에 대한 백분율로 나타내었다. 0.
성능/효과
- 60%을 보이고 있으며 유기산(citrate, tartrate)으로 추출한 펙틴은 상대적으로 높았다. Tartrate로 추출하였을 경우는 12.12%의 가장 높은 회 분 함량을 보였고 citrate로 추출한 펙틴은 6.79% 회분 함량을 보이고 있어 무기산보다는 유기산으로 펙틴을 추출하였을 경우 상대적으로 높은 회 분함량을 함유하는 펙틴이 추줄되었다. Shi 등(20)은 유기산인 sodium hexametaphos- phate(SHMP) 이용하여 해바라기 종자로부터 추출한 펙틴의 조회분 함량이 4~6% 내외였다고 보고하고 있다.
- 추출용매로서 무기산은 HCl 을, 그리고 유기산은 citrate와 tartrate를 사용하였다. 각각의 용매에 대하여 추출비율을 달리하여 펙틴을 추출한 결과 1: 20이 가장 좋은 비율(건조 유자 박 :용매, w/v)로 나타났으며, 사용한 추출용액의 최적 농도는 무기산인 경우는 0.05 N, 유기산인 경우는 0.1 N이었다. 펙틴 추출 과정에서 펙틴에 잔존하는 당을 제거하기 위해 95% ethanol로 1차 펙틴 을 침전시킨 후, 65% ethanol로 6회 세척하였다.
- 추출된 펙틴의 색도를 측정한 결과는 Table 3과 같다. 밝기를 나타내는 L 값은 추출된 모든 펙틴이 유사한 값을 보이고 있으나 a와 b 값의 경우는 무기산(HCl)으로 추출한 펙틴의 경우가 유기산 (citrate, tartratQ으로 추출한 보다 높은 값을 보여주었고, 관능적으로도 무기산(HCl)으로 추출한 펙틴 보 다는 유기산(citrate, tartrate)으로 추출한 펙틴이 더 밝은색을 나타내었다.
- 94~263의 범위였다. 분리한 펙틴의 당 조성은 무기산으로 추출된 펙틴(4.2~4.7%)이 유기산으로 추줄된 펙틴(15~19%)에 비하여 arabinosee]- 적은 함량을 나타내었고, rhamnose, xylose, glucuronic acid, galacturonic acid, galactose 그리고 glucose의 당 함량은 추출된 세 종류의 펙틴에서 큰 차이를 보이지 않았다.
- 여러가지 산처리 조건을 달리하면서 펙틴을 추출한 결과는 Table 1과 같다. 추출 용매의 비율을 1 : 10, 1 : 20, 1 : 30, 1: 40으로 추출했을 때 추출 용매의 비율이 증가할수록 추출되는 펙틴의 수율도 증가하는 경향을 보여주고 있으나 1: 20 이상의 추출 비율인 경우에는 추출 및 추출 후의 펙틴 침전 그리고 세척과정에서 요구되는 ethanol의 양을 고려했을 때 비경제적인 공정으로 판단되어 1: 20의 비율이 가장 적당한 추출 용매 비율로 판단되었다. 펙틴 추출에 사용한 산은 무기산으로는 HCl, 유기산으로는 citrate와 tartrate였는데 각각의 농도에 대한 펙틴의 추출 수율을 분석해보면 1: 20의 추출 비율인 경우, HCl은 0.
- 2와 Table4에 나타내었다. 추출된 펙틴의 농도를 각각 다르게 하여 Cannon-Fenske capillary viscometer를 이용하여 측정하여 얻어진 intrinsic viscosity의 값은 citrate와 tartrate로 추출한 펙틴은 각각 2.58, 2.63이었고, HCl로 추출한 펙틴은 0.94의 값을 보여주었다. Lee 등(25)이 사과 박에서 산을 이용하여 추출한 펙틴의 intrinsic viscosity는 L56이며, 효소에 의해 추출되어진 펙틴의 경우는 0.
- 추출 용매의 비율을 1 : 10, 1 : 20, 1 : 30, 1: 40으로 추출했을 때 추출 용매의 비율이 증가할수록 추출되는 펙틴의 수율도 증가하는 경향을 보여주고 있으나 1: 20 이상의 추출 비율인 경우에는 추출 및 추출 후의 펙틴 침전 그리고 세척과정에서 요구되는 ethanol의 양을 고려했을 때 비경제적인 공정으로 판단되어 1: 20의 비율이 가장 적당한 추출 용매 비율로 판단되었다. 펙틴 추출에 사용한 산은 무기산으로는 HCl, 유기산으로는 citrate와 tartrate였는데 각각의 농도에 대한 펙틴의 추출 수율을 분석해보면 1: 20의 추출 비율인 경우, HCl은 0.05 N이 가장 높은 추출 수율을 보였으나 두 유기산은 모두 0.1 N의 농도에서 가장 높은 추출 수율을 나타내었다. 동일한 농도로 추출 수율을 비교해보면 0.
후속연구
- 본 연구에서 추출된 펙틴도 일반적인 젤리 응고제로서의 특성뿐 아니라 새로운 기능성을 부여하기 위한 연구가 지속적으로 진행되어야 할 것이다.
- 추출된 어진 모든 펙틴은 rhamnose 함량이 4% 정도였다. 이 Thamnose는 펙틴의 생리활성 기능과 매우 밀접한 관계를 가지고 있으며, 최근 들어 Thamnogalacturonari 에 대한 연구가 활발히 진행되고 있기 때문에 본 연구에서 분리된 펙틴도 향후 생리활성 기능을 탐색하는 물질로의 연구가 필요하다고 할 수 있다(29).
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