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문제 정의
- 이러한 천연물향료는 담배 및 식품향료로서 용도에 따라 다양하게 이용하고 있다. 천연향료로 서 개발 가능성이 높은 식물군으로는 꿀풀과식물을 들 수 있으며, 여기에는 방향^물로 알려진 배초향, 박하, 향유 등이 속해있고 이들 중 본 실험에서는 향유속 식물인 향유와 꽂향유에 대하여 알아보고자 하였다.
제안 방법
- Absolute : 시료 건중 200 g을 3 L 삼각 플라스 크에 넣고 추출용매로 n-hexane 2 L를 가한 후 실온에서 5일간 추출하였다. 추출용액을 거름종이 (2호, Whatman, England)로 거른 다음 30°C에서 회전감압 농축장치를 이용하여 농축하였다.
- Essential oil : 정유성분을 추출하기 위하여 분쇄 된 시료 건중 100 g을 3 L 플라스크에 넣고 증류 수 2 L를 가한 다음 Schultz et aL(1977)의 방법에 따라 개량된 SDE(Likens-Nikerson type simul taneous steam distillation and extraction)장치를 사용하여 5시간 동안 증류 추출하였다. 추출용매로는 n-pentane : diethylether 혼합용액(1:1, v/v) 100 mL를 사용하였다.
- 따라서 본 연구는 천연향료로 서 향유와 꽂향유를 추출방법별로 essential oil, absolute 및 oleoresin으로 구분하여 추출한 다음 각각의 성분들을 분리 . 동정하고 비교하였다.
- 동정하고 비교한 예는 국내에 서 찾아볼 수 없다. 따라서 본 연구는 천연향료로 서 향유와 꽂향유를 추출방법별로 essential oil, absolute 및 oleoresin으로 구분하여 추출한 다음 각각의 성분들을 분리 . 동정하고 비교하였다.
- 32 ㎛ film thickness, J&W, USA)이었고, 분석조건은 GC의 조건과 동일하였으며, ion source temperature-fe- 230°C, ionization voltage는 70 eV의 조건에서 분 석하였다. 성분동정은 GC/MS 분석에서 얻어진 mass spectrum을 Wiley 275, NIDS library와의 spectrum 일치로 확인하여 동정하였다.
- 추출된 시료를 gas chromatography(GC)와 gas chromatography-mass spectrometry(GC/MS)를 이용하여 분석하였다. GC는 FID가 부착된 HP-5890 series II (Hewlett Packard, USA)를 사용하였으며, column^ supelcowax fused silica capillary(60 m x 0.
- 28%이였다. 향유와 꽃향 유의 essential oil을 GC로 분석하고, GC/MS를 이 용하여 구한 total ion chromatogram(TIC)을 Fig. 1에 나타내었다. 향유와 꽃향유에서 34개 및 27개 성분이 각각 동정되었다.
대상 데이터
- 본 실험에서 사용한 향유(Elsholtzia ciliata)와 꽂 향유(Elsholtzia splendens)는 청주 소재 한약건재 상에서 구입하였다. 품질이 양호한 것을 육안으로 선별하여 분쇄기로 미세하게 분쇄하고, 100 mesh 체로 거른 다음 80 °C oven에서 48시간 건조시킨 후 수분함량을 측정하여 추출 시료로 사용하였다.
- Essential oil : 정유성분을 추출하기 위하여 분쇄 된 시료 건중 100 g을 3 L 플라스크에 넣고 증류 수 2 L를 가한 다음 Schultz et aL(1977)의 방법에 따라 개량된 SDE(Likens-Nikerson type simul taneous steam distillation and extraction)장치를 사용하여 5시간 동안 증류 추출하였다. 추출용매로는 n-pentane : diethylether 혼합용액(1:1, v/v) 100 mL를 사용하였다. 추출 후 얻은 용매층을 무 수황산나트륨으로 탈수시킨 다음 30°C에서 회전감 압 농축장치 (EYELA, Japan)를 이용하여 감압농축 한 후 N2 gas로 완전 농축하고 분석용 시료로 사 용하였다.
- 본 실험에서 사용한 향유(Elsholtzia ciliata)와 꽂 향유(Elsholtzia splendens)는 청주 소재 한약건재 상에서 구입하였다. 품질이 양호한 것을 육안으로 선별하여 분쇄기로 미세하게 분쇄하고, 100 mesh 체로 거른 다음 80 °C oven에서 48시간 건조시킨 후 수분함량을 측정하여 추출 시료로 사용하였다.
이론/모형
- 5 mL/min으로 하고 시 료는 1 uL를 주입하였고 split ratio는 100:1로 하 였다. 화합물 동정에 사용한 GC/MS는 HP 5970 mass selective detector(Hewlett Packard, USA)가 부착된 I IP-5890 series U (Hewlett Packard, USA)를 이용하였으며 electron impact ionization (El) 방법을 통해 시료를 이온화시켰다. GC/MS에 사용한 column은 Innowax fused silica capillary column(60 m x 0.
성능/효과
- Elsholtzia ketone은 향유와 꽃향유에서 비슷한 비 율로 존재하고 있었으며, rosefuran은 향유의 정유 성분에서만 높은 비율로 함유되어 있었지만 꽃향유 에서는 확인되지 않았다. Alcohol 류 화합물인 eugenol과 지방산이면서 waxy, sweet한 향 특성을 나타내는 palmitic acid는 향유보다 꽃향유에서 높 은 비율로 존재하고 있었다. 향유에서는 rosefuran 이외에 3-octanol, a-thujone, l-octen-3-ol, bicyclohepta-2-ene, geraniol과 bicyclogemacrene이 동정되었으나 꽃향유에서는 동정되지 않았으며, camphor^ 꽃향유에서만 동정되었다.
- 78% 씩 존재하는 것으로 확인되었고, 지방산인 palmitic acid와 ethyl linoleolate는 향유에서보다 꽂향유 에서 많은 양이 존재하였고, ethyl linoleolate는 향유와 꽃향유의 모두에서 가장 많이 함유되어 있 었다. Ester류 화합물이면서 sweet, smoothing 향 특성을 가진 ethyl palmitate 그리고 sweet, nutty, waxy, flue-cured note 향 특성을 가진 ethyl linoleate는 꽃향유에서 보다 향유에서 더 많은 비율로 함유되어 있었다.
- 73%씩 함유되어 있었다. Hydrocarbone류 화합물인 heptadecane과 유기산인 hexanoic acid는 향유에서만 각각 3.59%와 0.78% 씩 존재하는 것으로 확인되었고, 지방산인 palmitic acid와 ethyl linoleolate는 향유에서보다 꽂향유 에서 많은 양이 존재하였고, ethyl linoleolate는 향유와 꽃향유의 모두에서 가장 많이 함유되어 있 었다. Ester류 화합물이면서 sweet, smoothing 향 특성을 가진 ethyl palmitate 그리고 sweet, nutty, waxy, flue-cured note 향 특성을 가진 ethyl linoleate는 꽃향유에서 보다 향유에서 더 많은 비율로 함유되어 있었다.
- 47%를 함유하고 있었다. Oleoresin의 추출수율은 향유와 꽃향유에서 각각 15.24%와 9.95%이었으며, 공통적으로 ethyl linoleolate가 주요 성분으로 향유와 꽃향유에서 각 각 18.62%, 22.15%로 가장 많이 함유되어 있었다. 향유와 꽂향유의 정유성분을 분석한 결과 향유와 꽃향유의 향기성분에는 ketone류 화합물이 다량 함 유되어 있는 것을 확인할 수 있었으며, 또한 담배 및 식품향료에 이용 가능한 오렌지와 레몬 향 특성 을 지닌 linalool과 limonene 등과 함께 sweet, rose-like, flaral 향 특성을 지낸 naginata ketone과, flesh, citrus, mint 등의 향 특성을 지닌 a -humulene, trans -caryophyllene, germacrene d 또한 함유되어 있었다.
- SDE 장치로 추출한 향유와 꽃향유 essential oil의 수율은 각각 0.34%, 0.28%이였다. 향유와 꽃향 유의 essential oil을 GC로 분석하고, GC/MS를 이 용하여 구한 total ion chromatogram(TIC)을 Fig.
- 꽂향유의 정유성분도 ketone 화합물인 2- cyclohexene-l-one(26.81%)'^ 가장 많이 함유하고 있었으며, 이아loltzia ketone( 13.46%), naginate ketone(5.3%), acetophenone(2.4%) 같은 케톤화합 물이 마찬가지로 상대적으로 높은 비율을 차지하고 있었다. Limonene(l.
- 3%)이 주요 정유성분으로 확인되었다. 또한 추출방법을 달리하여 얻어진 향유와 꽃향유의 absolute 추출수 율은 각각 11.33%, 12.45%이었으며, 주요성분은 linoleic acid가 향유에 12.07%, 꽃향유에 12.38% 함유되어 있었으며, palmitic acid는 향유와 꽃향유 에서 각각 10.46%와 9.47%를 함유하고 있었다. Oleoresin의 추출수율은 향유와 꽃향유에서 각각 15.
- 향유에서는 aldehyde 류 화합물인 2- butenal이 미량으로 존재하는 것이 확인되었으며, 미량의 2-pentenal과 2, 4-heptadienal은 향유와 꽃 향유에서 모두 확인되었으나 향유에서 그 비율이 높았다. 또한 향유와 꽃향유의 정유성분에서도 확 인된 limonene, linalool, fnms-caryophyllene 과 germacrene d가 absolute에서도 미량으로 존재하는 것이 확인되었다. 향유의 정유성분에 많이 함유 된 rosefuran은 향유와 꽃향유의 absolute에서는 전혀 검출되지 않았으며, absolute에서는 정유성분 에서 보다 유기산과 ester, 그리고 aldehyde류 화합 물이 많이 동정되었다.
- 천연향료의 개발 가능성을 조사하기 위하여 향유 와 꽃향유의 정유성분을 분석한 결과 향유와 꽃향 유의 추출수율은 각각 0.34%, 0.28%이었다. 향유 의 주요 정유성분으로는 naginata ketone(29.
- 28%이었다. 향유 의 주요 정유성분으로는 naginata ketone(29.4%), elsholtzia ketone(14.4%), rosefuran(11.8%) 등이 있었고, 꽃향유에서는 2-cyclohexene-l-one(26.81%), elsholtzia ketone( 13.46%), naginata ketone(5.3%)이 주요 정유성분으로 확인되었다. 또한 추출방법을 달리하여 얻어진 향유와 꽃향유의 absolute 추출수 율은 각각 11.
- 49% 존재하여 꽃향유에서 상대적으로 많았으나, 정유성분에서도 존재하는 2- cyclohexen- 1-one 및 2-pentadecanone과 같은 ketone류 화합물은 꽂향유보다 향유에 더 많이 존 재하였다. 향유에서는 aldehyde 류 화합물인 2- butenal이 미량으로 존재하는 것이 확인되었으며, 미량의 2-pentenal과 2, 4-heptadienal은 향유와 꽃 향유에서 모두 확인되었으나 향유에서 그 비율이 높았다. 또한 향유와 꽃향유의 정유성분에서도 확 인된 limonene, linalool, fnms-caryophyllene 과 germacrene d가 absolute에서도 미량으로 존재하는 것이 확인되었다.
- 15%로 가장 많이 함유되어 있었다. 향유와 꽂향유의 정유성분을 분석한 결과 향유와 꽃향유의 향기성분에는 ketone류 화합물이 다량 함 유되어 있는 것을 확인할 수 있었으며, 또한 담배 및 식품향료에 이용 가능한 오렌지와 레몬 향 특성 을 지닌 linalool과 limonene 등과 함께 sweet, rose-like, flaral 향 특성을 지낸 naginata ketone과, flesh, citrus, mint 등의 향 특성을 지닌 a -humulene, trans -caryophyllene, germacrene d 또한 함유되어 있었다. 이러한 향 특성을 지닌 성 분들을 함유한 향유와 꽂향유는 담배향료 및 식품 향료로서 개발할 가능성이 있다고 판단된다.
- 향유와 꽃향유에서 추출한 oleoresin의 수율은 각각 15.24%와 9.95%이었으며, GC/MS를 사용하 여 구한 total ion 아iromatogram(TIC)은 Fig. 3에 나타내었다, 향유와 꽃향유의 oleoresin에서 각각 약 30개의 성분이 분리되었으며, 이 중 향유에서는 8개의 성분이 동정되었고, 꽂향유에서는 6개의 성분이 동정되었다.
- 향유와 꽂향유의 absolute를 GC/MS로 분석한 결과를 Table 2에 나타내었다. 향유와 꽃향유의 absolute에서 가장 많이 함유되어 있는 성분은 지 방산 화합물이면서 waxy, hardness한 향 특성을 갖는 linoleic acid이었으며, 향유에서 12.07%, 꽃향 유에서는 12.38%이었다. 그리고 waxy, sweet, body한 향 특성을 갖는 지방산인 palmitic acid가 향유와 꽃향유에서 각각 10.
- 향유와 꽂향유의 essential oil에서 GC/MS에 의 해 동정한 성분들을 Table 1에 나타내었다. 향유의 essential oil을 분석한 결과 ketone류 화합물이면 서 sweet, roseTike의 floral 향 특성을 나타내는 naginata ketone(29.4%) 과 elsholtzia ketone[3- methyl-l-(3-methyl-2-f uranyl)-1-butanone] (14.4%)이 가장 많이 함유되어 있었으며, sweet, pungent, cherry-hey 향 특성을 나타내는 aceto- phenone(3.8%), 2-cyclohexen-1 -one(3.8%)-^ 같은 케톤 화합물의 비율이 상대적으로 높았다. Monoterpene류 화합물이면서 powerful balsamic- sweet note의 향 특징이 있는 rosefuran도 11.
- 또한 향유와 꽃향유의 정유성분에서도 확 인된 limonene, linalool, fnms-caryophyllene 과 germacrene d가 absolute에서도 미량으로 존재하는 것이 확인되었다. 향유의 정유성분에 많이 함유 된 rosefuran은 향유와 꽃향유의 absolute에서는 전혀 검출되지 않았으며, absolute에서는 정유성분 에서 보다 유기산과 ester, 그리고 aldehyde류 화합 물이 많이 동정되었다. 이는 홍 등(2002)이 보고 한 바와 같이 aldehyde류 화합물은 absolute에 많이 존재한다는 결과와 유사하였다.
후속연구
- 향유와 꽂향유의 정유성분을 분석한 결과 향유와 꽃향유의 향기성분에는 ketone류 화합물이 다량 함 유되어 있는 것을 확인할 수 있었으며, 또한 담배 및 식품향료에 이용 가능한 오렌지와 레몬 향 특성 을 지닌 linalool과 limonene 등과 함께 sweet, rose-like, flaral 향 특성을 지낸 naginata ketone과, flesh, citrus, mint 등의 향 특성을 지닌 a -humulene, trans -caryophyllene, germacrene d 또한 함유되어 있었다. 이러한 향 특성을 지닌 성 분들을 함유한 향유와 꽂향유는 담배향료 및 식품 향료로서 개발할 가능성이 있다고 판단된다.
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