[국내논문]Potable handheld gas chromatograph(PHGC)를 이용한 인삼속(Panax species) 식물들의 향기패턴 분석 Analysis of Aroma Pattern of Panax Species by Potable Handheld Gas Chromatograph원문보기
분말상태의 인삼속 식물들의 품종 및 원산지를 판별하기 위하여 SAW 센서가 내장된 PHGC를 이용하여 향기 패턴을 분석하였다. 한국 백삼을 1로 기준할 때 전체적인 Rt에 대한 frequency pattern의 면적비는 화기삼 $0.248{\sim}0.871$, 전칠삼 $0.030{\sim}0.674$, 중국산 백삼 $0.005{\sim}0.212$ 범위로 나타났다. 분명한 차이를 나타내는 몇 개의 특정 향기성분의 면적비를 보면 $Rt_{20.02}$에서 한국산 백삼 1일 때, 중국산 백삼 0.212, 화기삼 0.343, 전칠삼 0.065이었다. 또한 $Rt_{21.70}$과$Rt_{24.90}$에서 검출되는 향기성분의 면적비도 품종간의 차이가 뚜렷하였다. 한국산 백삼과 중국산 백삼에서 검출된 Rt_26.15 향기성분의 면적비는 각각 1과 0.185로 나타나 원산지간의 차이도 분명히 나타났다. $Rt_{26.15}$의 향기성분은 화기삼과 전칠삼에서는 검출되지 않았다. Frequency pattern, derivative pattern을 Vapor $print^{TM}$을 사용하여 도형화하여 비교한 결과 한국 백삼(Korean Panax ginseng C.A. Meyer), 화기삼(미국삼, 서양삼, Panax quinquefolium L.), 전칠삼(Panax notoginseng F.H. Chen), 중국산 백삼(Chinese Panax ginseng)은 서로 다른 패턴을 보여주어 품종간의 차이는 물론 원산지의 차이도 뚜렷하게 나타났다.
분말상태의 인삼속 식물들의 품종 및 원산지를 판별하기 위하여 SAW 센서가 내장된 PHGC를 이용하여 향기 패턴을 분석하였다. 한국 백삼을 1로 기준할 때 전체적인 Rt에 대한 frequency pattern의 면적비는 화기삼 $0.248{\sim}0.871$, 전칠삼 $0.030{\sim}0.674$, 중국산 백삼 $0.005{\sim}0.212$ 범위로 나타났다. 분명한 차이를 나타내는 몇 개의 특정 향기성분의 면적비를 보면 $Rt_{20.02}$에서 한국산 백삼 1일 때, 중국산 백삼 0.212, 화기삼 0.343, 전칠삼 0.065이었다. 또한 $Rt_{21.70}$과$Rt_{24.90}$에서 검출되는 향기성분의 면적비도 품종간의 차이가 뚜렷하였다. 한국산 백삼과 중국산 백삼에서 검출된 Rt_26.15 향기성분의 면적비는 각각 1과 0.185로 나타나 원산지간의 차이도 분명히 나타났다. $Rt_{26.15}$의 향기성분은 화기삼과 전칠삼에서는 검출되지 않았다. Frequency pattern, derivative pattern을 Vapor $print^{TM}$을 사용하여 도형화하여 비교한 결과 한국 백삼(Korean Panax ginseng C.A. Meyer), 화기삼(미국삼, 서양삼, Panax quinquefolium L.), 전칠삼(Panax notoginseng F.H. Chen), 중국산 백삼(Chinese Panax ginseng)은 서로 다른 패턴을 보여주어 품종간의 차이는 물론 원산지의 차이도 뚜렷하게 나타났다.
This study was performed to analyze aroma pattern of Panax species (Korean Panax ginseng C.A. Meyer, Chinese Panax ginseng C.A. Meyer, Panax quinquefolium L, and Panax notoginseng F.H. Chen) by the PHGC (potable handheld gas chromatograph). Ratios of several peak areas in chromatogram of derivative ...
This study was performed to analyze aroma pattern of Panax species (Korean Panax ginseng C.A. Meyer, Chinese Panax ginseng C.A. Meyer, Panax quinquefolium L, and Panax notoginseng F.H. Chen) by the PHGC (potable handheld gas chromatograph). Ratios of several peak areas in chromatogram of derivative parrtern were as follows. If ratio of Korean Panax ginseng was 1, Panax notoginseng was $0.030{\sim}0.674$, Chinese Panax ginseng was $0.005{\sim}0.212$ and panax quinquefolium was $0.241{\sim}0.871$. Ratios of peak area at $Rt_{20.02}$ were that if Korean panax ginseng was 1, Chinese Panax ginseng was 0.212, Panax quinquefolium was 0.343 and Panax notoginseng was 0.065. Ratios also of peak area at $Rt_{21.70}\;and\;Rt_{24.90}$ showed clear difference among aroma patterns of Panax specie cultivars. Flavor component at $Rt_{26.15}$ was not detected in Panax quinquefolium and Panax notoginseng but in Korean Panax ginseng and Chinese Panax ginseng. Ratios of peak area at $Rt_{26.15}$ were that if Korean Panax ginseng was 1, Chinese Panax ginseng was 0.185. And so habitat of Panax species cultivars was discriminated. Cultivar and habitat of dried panax species was remarkably distinguised by the chromatogram of frequency pattern, derivative pattern and visual pattern using olfactory images known as Vapor $print^{TM}$.
This study was performed to analyze aroma pattern of Panax species (Korean Panax ginseng C.A. Meyer, Chinese Panax ginseng C.A. Meyer, Panax quinquefolium L, and Panax notoginseng F.H. Chen) by the PHGC (potable handheld gas chromatograph). Ratios of several peak areas in chromatogram of derivative parrtern were as follows. If ratio of Korean Panax ginseng was 1, Panax notoginseng was $0.030{\sim}0.674$, Chinese Panax ginseng was $0.005{\sim}0.212$ and panax quinquefolium was $0.241{\sim}0.871$. Ratios of peak area at $Rt_{20.02}$ were that if Korean panax ginseng was 1, Chinese Panax ginseng was 0.212, Panax quinquefolium was 0.343 and Panax notoginseng was 0.065. Ratios also of peak area at $Rt_{21.70}\;and\;Rt_{24.90}$ showed clear difference among aroma patterns of Panax specie cultivars. Flavor component at $Rt_{26.15}$ was not detected in Panax quinquefolium and Panax notoginseng but in Korean Panax ginseng and Chinese Panax ginseng. Ratios of peak area at $Rt_{26.15}$ were that if Korean Panax ginseng was 1, Chinese Panax ginseng was 0.185. And so habitat of Panax species cultivars was discriminated. Cultivar and habitat of dried panax species was remarkably distinguised by the chromatogram of frequency pattern, derivative pattern and visual pattern using olfactory images known as Vapor $print^{TM}$.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
따라서 PHGC는 미량의성분까지도 검출 할 수 있어 마약류나 폭탄류 검색에 이용되고 있으며(23,24), 미국에서는 다이옥신의 분석에 공인 분석기기 (25)로도 활용이 되고 있으나 식품분야에의 응용은 아직 미미한 상태이다. 따라서 본 연구에서는 분말 상태의 한국 백삼, 화기삼, 중국 백삼, 전칠삼 등 인삼속 식물들의 향기패턴을 PHGC로 분석하여 원형이 파괴된 분말상태에서도 품종 및 원산지 구분이 가능한지 알아보고자 하였다.
제안 방법
분말상태의 인삼속 식물들의 품종 및 원산지를 판별하기위하여 SAW 센서가 내장된 PHGC를 이용하여 향기 패턴을분석하였다. 한국 백삼을 1로 기준할 때 전체적인 Rt에 대한 frequency pattern의 면적비는 화기삼 0.
인삼들의 향기패턴 측정에 사용된 PHGC(z-NOSE M 4100,Electronic Sensor Technology, Newbury park, CA, USA)는GC 시스템에 검출기로 SAW센서가 장착된 것이다. 이 시스템의 구성은 Fig. 1과 같고 모든 실험은 습도와 상온의 온도가 일정하게 유지되는 밀폐된 공간에서 실시하였다. PHGC 의 이동상 가스는 He(99.
분석 조건은펌프에 의해 흡입되어진 휘발성 물질의 유로를 결정하는 밸브의 온도는 110℃, GC injection port의 온도는 130℃, col umn 온도는 30~120℃(2까지 3℃/sec 속도로 상승 시켰으며, SAW 센서의 온도는 30℃이었다. 향기 분석을 위한 시료는 60 mesh를 통과한 분말 3g을 40mL vial(Supelco, Bellefonte, PA, US A) 에 담고 teflon으로 코팅되어진 septa(PTFE/silicone septa, Supelco)로 밀봉하여 분석하였다. PHGC에 내장된 펌프를 통한 휘발성 물질의 흡입시간은 10초, 컬럼을 통과하는시간(Rt: retention time)은 35초였으며 한 개의 시료 분석 후 column의 세척시간은 20초로 하였다.
향기 분석을 위한 시료는 60 mesh를 통과한 분말 3g을 40mL vial(Supelco, Bellefonte, PA, US A) 에 담고 teflon으로 코팅되어진 septa(PTFE/silicone septa, Supelco)로 밀봉하여 분석하였다. PHGC에 내장된 펌프를 통한 휘발성 물질의 흡입시간은 10초, 컬럼을 통과하는시간(Rt: retention time)은 35초였으며 한 개의 시료 분석 후 column의 세척시간은 20초로 하였다.
Table 1의 결과는 인삼 품종간의 향기패턴을 conducting polymer 센서를 사용하여 비교했을 때 전칠삼이 휘발성 물질에 대한 센서의 강도(intensity)가 가장 낮은 품종으로 나타난 이(19) 등의 연구 결과와도 일치하는 경향을 나타내었다. 한편 전체 Rt에서의 진동수 값(frequency pattern)을 나타낸 Fig. 2와 같은 크로마토그램을 360°로 도형화(이미지화)하여 Fig. 3과 같은 시료 각각의 고유한 vapor print로 나타내어 PHGC에서 검출된 모든 향기성분들의 패턴을 비교해 보았다. Fig.
대상 데이터
본 실험에 사용한 인삼속 식물은 한국 인삼연초연구원으로부터 공급된 것이며, 건조된 상태의 한국산 백삼(Korean Panax ginseng C.A. Meyer), 화기삼(미국삼, 서양삼, Panax quinquefolium L.), 전칠삼(Rmax notoginseng F.H. Chen), 중국산 백삼(Chinese Panax ginseng C.A. Meyer)은 분석 직전에 60 mesh의 입자크기로 분쇄하여 사용되었다.
1과 같고 모든 실험은 습도와 상온의 온도가 일정하게 유지되는 밀폐된 공간에서 실시하였다. PHGC 의 이동상 가스는 He(99.9995%), column은 DB-5 capillaiy (Supelco, Bellefonte, PA, USA)> 사용하였다. 분석 조건은펌프에 의해 흡입되어진 휘발성 물질의 유로를 결정하는 밸브의 온도는 110℃, GC injection port의 온도는 130℃, col umn 온도는 30~120℃(2까지 3℃/sec 속도로 상승 시켰으며, SAW 센서의 온도는 30℃이었다.
본 실험에 사용된 PHGC는 시료의 휘발성 물질들이 SAW 센서에 흡착하면 일정하게 진동하고 있던 센서는 휘발성 물질의 흡착과 동시에 진동수의 변화(frequency shift)를 일으키고 이를 시간(Rt: retention time)에 따라 크로마토그램으로 보여준다. 크로마토그램은 진동수의 변화를 frequency pattern이나 derivative pattern으로 나타내준다.
성능/효과
02에서 검출되는 휘발성 향기성분의 양이 한국 백삼에서 가장많고, 전칠삼에서 가장 적다는 것을 의미한다. 전체 Rt 동안검출되는 휘발성향기성분의 총 면적에서도 한국백삼의 면적이 가장 크고, 화기삼, 중국산 백삼, 전칠삼의 순서로 나타났다. 또한 Rt21.
전체 Rt 동안검출되는 휘발성향기성분의 총 면적에서도 한국백삼의 면적이 가장 크고, 화기삼, 중국산 백삼, 전칠삼의 순서로 나타났다. 또한 Rt21.70, Rt24.90의 향기성분에서도 품종에 따라 향기성분의 면적비가 모두 다르게 나타나 품종간의 차이를 뚜렷하게 보여주었다. 특히 Rt26.
90의 향기성분에서도 품종에 따라 향기성분의 면적비가 모두 다르게 나타나 품종간의 차이를 뚜렷하게 보여주었다. 특히 Rt26.15의 향기 성분은 화기삼과 전칠삼에서는 검출되지 않았고 한국산과 중국산 백삼에서만 검출되었으나, 그 면적이 1과 0.185로 큰 차이를 나타내어 품종이 같은 백삼의 원산지 판별까지도 가능함을 시사해주었다. Table 1의 결과는 인삼 품종간의 향기패턴을 conducting polymer 센서를 사용하여 비교했을 때 전칠삼이 휘발성 물질에 대한 센서의 강도(intensity)가 가장 낮은 품종으로 나타난 이(19) 등의 연구 결과와도 일치하는 경향을 나타내었다.
3과 같은 시료 각각의 고유한 vapor print로 나타내어 PHGC에서 검출된 모든 향기성분들의 패턴을 비교해 보았다. Fig. 3에서 보면 한국산 백삼, 중국산 백삼, 화기삼, 전칠삼 등 품종 및 원산지에 따라 시각적으로 뚜렷하게 서로 다른 패턴을 나타내어 품종간의 향기 패턴이 확실히 구분됨을알 수 있었다. 구체적으로 Rt 17.
3에서 보면 한국산 백삼, 중국산 백삼, 화기삼, 전칠삼 등 품종 및 원산지에 따라 시각적으로 뚜렷하게 서로 다른 패턴을 나타내어 품종간의 향기 패턴이 확실히 구분됨을알 수 있었다. 구체적으로 Rt 17.5~24.5 사이의 전체적인 피크 면적을 보면 화기삼과 한국산 백삼의 경우는 큰 면적을차지하는 향기 성분이 검출되었지만 전칠삼과 중국산 백삼은 큰 면적을 차지하는 향이 검출되지 않았다. 그 중에서도중국 전칠삼의 향기 성분이 가장 적게 검출되었고, 한국산백삼이 다양한 향기 성분이 검출되었을 뿐 아니라 면적도 가장 커서 향기성분의 양도 가장 많은 것으로 나타났다.
5 사이의 전체적인 피크 면적을 보면 화기삼과 한국산 백삼의 경우는 큰 면적을차지하는 향기 성분이 검출되었지만 전칠삼과 중국산 백삼은 큰 면적을 차지하는 향이 검출되지 않았다. 그 중에서도중국 전칠삼의 향기 성분이 가장 적게 검출되었고, 한국산백삼이 다양한 향기 성분이 검출되었을 뿐 아니라 면적도 가장 커서 향기성분의 양도 가장 많은 것으로 나타났다. 또한품종이 동일한 백삼의 경우 중국산은 Rt17.
그 중에서도중국 전칠삼의 향기 성분이 가장 적게 검출되었고, 한국산백삼이 다양한 향기 성분이 검출되었을 뿐 아니라 면적도 가장 커서 향기성분의 양도 가장 많은 것으로 나타났다. 또한품종이 동일한 백삼의 경우 중국산은 Rt17.50-24.50의 면적이 한국산에 비해 아주 작았으며 한국산은 상대적으로 크게 나타나 원산지에 따른 향기 패턴의 차이도 분명한 것으로 나타났다.
3과 4의 결과는 PHGCS. 즉정된 frequency pattern이나 derivative pattern 모두 시료들 사이의 향기패턴의 차이를 시각적으로 명확하게 보여주어 인삼속 식물들의 품종 및 원산지 판별이 가능함을 보여주었다.
212 범위로 나타났다. 분명한 차이를 나타내는 몇 개의 특정 향기성분의 면적비를 보면 Rt20.02에서 한국산 백삼 1일 때, 중국산 백삼 0.212, 화기삼 0.343, 전칠삼 0.065이었다. 또한 Rt21.
065이었다. 또한 Rt21.70과 Rt24.90에서 검출되는 향기성분의 면적비도 품종간의 차이가 뚜렷하였다. 한국산 백삼과 중국산 백삼에서 검출된 Rt26.
90에서 검출되는 향기성분의 면적비도 품종간의 차이가 뚜렷하였다. 한국산 백삼과 중국산 백삼에서 검출된 Rt26.15향기성분의 면적비는 각각 1과 0.185로 나타나 원산지간의 차이도 분명히나타났다. Rt26.
15 의 향기성분은 화기삼과 전칠삼에서는 검출되지 않았다. Frequency pattern, derivative pattern을 Vapor print™을 사용하여 도형화하여 비교한 결과 한국 백삼(Korean Panax ginseng C.A. Meyer), 화기삼(미국삼, 서양삼, Panax quinquefolium L.), 전칠삼(Rmax notoginseng F.H. Chen), 중국산 백삼(Chinese Panax ginseng)은 서로 다른 패턴을 보여주어 품종간의 차이는 물론 원산지의 차이도 뚜렷하게 나타났다.
후속연구
또한 원형이 파괴된 1차 가공품 형태로 수입되어 품종이나 원산지가 둔갑되는 경우도 매우 많다. 이런 위험성을 내포한수입 농산물의 분별이 시급한 상황이지만 손쉽고 간단하게분석 할 수 있는 장비가 부족한 시점에서 PHGC는 수입 농산물의 도입으로 야기되는 많은 문제점들을 해결 할 수 있을 것으로 기대된다.
참고문헌 (26)
Garrigues, S.S. On panaguilon, a new vegetable substance. Ann. Chem. Pharmacol. 90: 231-235 (1854)
Shibata, S., Fujita, M., Itokawa, H., Tanaka, O. and Ishiji, T. Studies on constituents of Japanese and Chinese crude drugs. XI. Panaxadiol, a sapogenin of sinseng roots (1). Chem. Pharm. Bull. 11: 759-764 (1963)
Jeon, B.S., Yang, J.W., Park, C.K., Ko, S.R., Horino, T., Son, J.R. and Park, W.J. Composition of mineral components of ginseng on age and cultivated area. J. Korean Soc. Food Nur. 22: 592-595 (1993)
Kim, E.H., Choi, K.J., Ko, H.J. and Oh, S.C. Distribution and composition of dietary fiber in various parts of ginseng root. J. Ginseng Res. 22: 289-293 (1998)
Chung, Y.Y., Lee, M.G., Chun, C.M. and Jo, J.S. Comparison of growth and morphological characteristics among the Korean ginseng, the American ginseng and the Bamboo ginseng. J. Ginseng Res. 22: 147-153 (1998)
Korea Ginseng and Tobacco Research Institute. Comparison of morphology and quality of various Panax species. pp. 100-110. In: Korean Ginseng. Korea Ginseng and Tobacco Research Institute, Chun-II, Korea (1994)
Hong, H.K., Park, H.S., Yun, D.H., Sin, H.W., Kwon. C.H. and Lee, K.C. Technical trend of electronic nose system. J. Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers. 8: 509-516 (1995)
Lee, B.Y. Application of electronic nose for aroma analysis of persimmon vinegar concentrates. Korean J. Food Sci. Technol. 31: 314-321 (1991)
Lee, B.Y. and Yang, Y.M. Analysis of aroma patterns of Nagaimo, Ichoimo and Tsukuneimo by the Electronic nose. Korean J. Food Sci. Techol. 33: 24-27 (2001)
Noh, B.S., Ko, J.W. and Kim, S.J. Application of electronic nose in discrimination of the habitat for special agncultural products, Korean J. Food Sci. Technol. 30: 1051-1057 (1998)
Noh, B.S., Yang, Y.M., Lee., T.S., Hong, H.K., Kwon, C.H. and Sung, Y.K. Prediction of fermentation time of Korean style soybean paste by using the portable electronic nose. Korean J. Food Sci. Techol. 30: 356-362 (1998)
Llobet, E., Hines, E.I., Gardner, J.W. and Franco, S. Non-destructive banana ripeness determination using a neural network-based electronic nose. Meas. Sci. Technol. 10: 538-548 (1999)
Yang, Y.M., Han, K.Y. and Noh, B.S. Analysis of lipid oxidation of soybean oil using the portable electronic nose. Food Sci. Biotechnol. 9: 146-150 (1998)
Lee, B.Y., Yuk, J.S. and OH, S.R. Aroma pattern analysis of various extracts of Agastache rugosa O. Kuntz by Electronic nose. Korean J. Food Sci. Technol. 32: 9-16 (2000)
Lee, B.Y., Yang, Y.M. and Han, C.K. Analysis of aroma pattern of Gastrodiae Rhizoma by drying conditions. Korean J. Food Sci. Technol. 34: 13-17 (2002)
Lee, J.H., Choi, H.S., Chunf, M.S. and Lee, M.S. Volatile falvor components and free radical scavenging activity of Cnidium officinale (in Korean). Kor. J. Food Sci. Technol. 34: 330-338 (2002)
Kim, J.H. and Noh, B.S. Detection of irradiation treatment for red peppers by an electronic nose using conducting polymer sensors. Food Sci. Biotechnol. 8: 207-209 (1999)
Han, K.Y., Kim,H.H. and Noh, B.S. Identification of the volatile compounds of irradiated meat by using the electronic nose. Food Sci. Biotechnol. 10: 668-672 (2001)
Staples, E.J., Matsuda, T., Viswanthan, s. Real time environmental screening of air, water and soil matrices using a novel field portable GC/SAW system, Environmental Strategies for the 21st Century, Asia Pacific Conference, 8-10 April, Sigapore (1998)
Staples, E.J The electronic nose-a new enforcement tool. ONDCP international technology symposium, Washington, DC, USA (1999)
Staples, E.J Dioxin/Furan detection and analysis using a SAW based electronic nose. Proceeding of the 1998 IEEE International Ultrasonic symposium. Oct. Sendai, Japan (1998)
http://www.estcal.com
이 논문을 인용한 문헌
저자의 다른 논문 :
활용도 분석정보
상세보기
다운로드
내보내기
활용도 Top5 논문
해당 논문의 주제분야에서 활용도가 높은 상위 5개 콘텐츠를 보여줍니다. 더보기 버튼을 클릭하시면 더 많은 관련자료를 살펴볼 수 있습니다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.