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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 식품에 많이 이용되고 있는 감초를 다양한 고온고압처리 조건으로 처리할 때 폴리페놀 물질 및 항산화 활성의 변화를 구명하고 항산화활성이 증가된 감초 가공품을 만들기 위한 기초자료를 제공하고자 한다.
제안 방법
- 각 조건에서 얻어진 추출물의 총수율은 3회 추출한 추출물을하나의 수기로 모은 후, 회전진공농축기(Rotavapor R-114, Buchi Labortechnik, Flawil, Switzerland)를 이용하여 40°C에서 용매를 완전히 제거한 후 수기의 무게를 측정하여 원료 시료에 대한 건 물량(%)으로 나타내었다.
- 제작된 고온 고압 처리 장치(Jisco, Masan, Korea)로 열처리 하였다. 각각의 조건에서 처리된 시료 100g을 에틸아세테이트와 에탄올을 이용하여 시료에 5배량의 용매를 가하고 1시간 동안 초음파 추출법으로 3회 추출하였으며, 추출이 끝난 후 advantec 5C(Toyo Roshi Kaisha, Ltd. Kotobuki, Japan) 여과지를 사용하여 여과한 후 농죽하여 100mL로 정용하여 시료로 사용하였다.
- 감초추출물을 제조하기 위해 처리온도(110-150。<2), 처리시간(1- 5 hr) 및 수분첨가량(10-50%)을 변화시켜가며 처리하였으며, 중심합성 계획법 (central composite design: CCD)에 의하여 Table 1 과같이 16개 실험구간으로 설정하였다. 각각의 설정된 조건하에서 10 kg/cm2 이상의 압력에서도 견딜 수 있도록 고안 .
- 흡광도를 측정할 때 셀에 분주되는 각 시료에 의한 흡광도의 차이는 ethanol만의 흡광도를 측정하여 보정해 주었고, 이때 전자공여 능은 시료 첨가구와 비첨가구의 흡광도 차이를 백분율(%)로 구하였으며, 추출물의 EDA(%)값을 50% 감소시키는 IC50 구하였다. 모든 실험은 3회 반복 측정하였다.
- 전자공여능(Electron donating ability, EDA)은 Blois(21)의 방법을 변형하여 측정하였다. 즉, 시료 0.
- 각각의 설정된 조건하에서 10 kg/cm2 이상의 압력에서도 견딜 수 있도록 고안 . 제작된 고온 고압 처리 장치(Jisco, Masan, Korea)로 열처리 하였다. 각각의 조건에서 처리된 시료 100g을 에틸아세테이트와 에탄올을 이용하여 시료에 5배량의 용매를 가하고 1시간 동안 초음파 추출법으로 3회 추출하였으며, 추출이 끝난 후 advantec 5C(Toyo Roshi Kaisha, Ltd.
- 변형하여 측정하였다. 즉, 시료 0.2 mL에 2x10-4 M DPPH(Sigma Chemical Co. Chicago, Illinois, USA) 용액 (99.9% etha-nol에 용해) 0.8 mL를 가한 후, Vxtex mixer로 10초간 진탕하고 30분 후에 분광광도계 (Beckman Coulter, DU-650, Anaheim, Cali fornia, USA)를 이용하여 525 nm에서 홉광도를 측정하였다. 흡광도를 측정할 때 셀에 분주되는 각 시료에 의한 흡광도의 차이는 ethanol만의 흡광도를 측정하여 보정해 주었고, 이때 전자공여 능은 시료 첨가구와 비첨가구의 흡광도 차이를 백분율(%)로 구하였으며, 추출물의 EDA(%)값을 50% 감소시키는 IC50 구하였다.
- 8 mL를 가한 후, Vxtex mixer로 10초간 진탕하고 30분 후에 분광광도계 (Beckman Coulter, DU-650, Anaheim, Cali fornia, USA)를 이용하여 525 nm에서 홉광도를 측정하였다. 흡광도를 측정할 때 셀에 분주되는 각 시료에 의한 흡광도의 차이는 ethanol만의 흡광도를 측정하여 보정해 주었고, 이때 전자공여 능은 시료 첨가구와 비첨가구의 흡광도 차이를 백분율(%)로 구하였으며, 추출물의 EDA(%)값을 50% 감소시키는 IC50 구하였다. 모든 실험은 3회 반복 측정하였다.
대상 데이터
- 2%였다. 감초는 제분기(SPM-140, Samsungpmc, Daegu, Korea)를 이용하여 마쇄한 후 밀봉하여 41이 냉장고에 저장하면서 시료로 사용하였다.
- 본 실험에 사용된 감초는 시중에서 유통되는 중국산 제품으로 (주)화림제약의 제품을 구입하여 사용하였으며, 구입 당시 감초는 건조되어 절단된 상태로 수분함량은 3.2%였다. 감초는 제분기(SPM-140, Samsungpmc, Daegu, Korea)를 이용하여 마쇄한 후 밀봉하여 41이 냉장고에 저장하면서 시료로 사용하였다.
- Na^CO, 용액을 가한 30분 후 반응액의 흡광도 값을 750nm에서 측정하였다. 표준물질로 tannicacid(Sigma Chemical Co. Missouri, Chicago, Illinois, USA)를 사용하였다. 검량선을 작성한 후 총 폴리페놀 함량은 시료 g 중의mg tannic acid로 나타내었다.
데이터처리
- 실험결과의 통계분석은 SAS(statistical analysis system) program을 이용하여 추출변수가 추출물의 수율 및 성분의 변화에 미치는 영향을 반응표면분석법 (response surface methodology, RSM)으로 분석하였다.
이론/모형
- 총 항산화력은 ABTS" cation decolorization assay방법(20)에 의하여 측정하였다. 2, 2'-Azino-bis-(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS, Sigma Chemical Co.
- Dewanto 등(20)의 방법에 따라 Folin-Ciocalteu reagent가 주줄물의 폴리페놀성 화합물에 의해 환원된 결과 몰리브덴 청색으로 발색 하는 것을 원리로 분석 하였다. 각 추출물 100μL에 2% N&CO3 용액 2mL를 가한 후 3분간 방치하여 50% Folin-Ciocal teu reagent 100 pL를 가하였다.
성능/효과
- ABTS cation decolorization assay방법에 의한 총해 AEAC (ascorbic acid equivalent antioxidant activity)를 측정한 결과 Table 2와 Fig. 4와 같이 거의 모든 처리구에서 무처리구보다 AEAC값이 증가한 경향을 나타내었다. 열처리 감초의 에틸아세테이트 추출물의 경우 120°C, 2시간 및 가수량 40%로 처리한 처리구에서 2, 112.
- 3과 같다. 대조구로 사용한 BHT의 IC50값은 0.14 g/L이었으며, 140°C 로 열처리한 후 에틸아세테이트 추출하였을 때 0.32-0.64 g/L로 비교적 높은 항산화효과가 있는 것으로 나타났으며, 130℃(2의 처리 구에서도 0.46g/L로 무처리구의 0.57g/L에 비해 항산화 활성이 우수한 것으로 나타났다. 에탄올 추출물의 경우 모든 처리 구에서 에틸아세테이트 추출물보다 높은 값을 나타내었으며, 무처리구와비교하였을 때 14℃와 150℃로 열처리한 처리구에서 무처리구의 1.
- 60mg AA eq 보다 증가하였다. 또한 150°C, 3시간 및 가수량 30%로 처리한 처리구에서도 1, 786.23 mg AA eq로 무처리구 보다 많이 증가한 것으로 나타났다. 이는 폴리페놀 화합물의 증가나 항산화 활성의 증가 등과 같이 고온고압처리로 인하여 감초의 구성성분의 변화로 ABTS'+에 의한 AEAC값이 증가하는 것으로 볼 수 있을 것이다 (18).
- 1과 같다. 무처리구에서 에틸아세테이트와 에탄올 추출물의 추출수율은 각각 3.74 및 14.60%이었지만 열처리 조건별로 각각 2.96-9.48% 및 15.50-32.90% 범위로 열처리구가 높은 추출수율을 나타내었다. 에틸아세테이트 추출물의 경우 130°C, 5시간 및 가수량 30%로 처리한 처리구와 140°C, 2시간 및 가수량 20%로 처리한 처리구에서 각각 8.
- 특히 140℃와 150℃의 고온으로 처리한 처리구에서 높은 함량을 보였으며, 에틸아세테이트 추출물보다는 에탄올 추출물이 더 많은 함량을 나타내었는데, 이는 폴리페놀 화합물을 에탄올이 에틸아세테이트보다 잘 용출해 내기 때문으로 생각된다. 에탄올 추출물에 대한 결과를 살펴보면 150°C, 3시간 및 가수량 30% 처리구와 140°C, 4시간 및 가수량 40% 처리 구의 총폴리페놀 함량은 각각 1, 391.51 및 1, 260.35 mg/100g으로 무처 리구의 692.23 mg/100 g 보다 많은 함량을 나타내 었다. 이와 같이 총 폴리페놀 함량이 증가한 것은 조직과 결합되어 있던 폴리페놀 성분이 고온고압처리로 인하여 조직과의 결합이 파괴되어 추출이 잘 이루어졌기 때문으로 생각되며, 정확한 변화는 향후 더 많은 연구가 필요할 것으로 생각된다.
- 57g/L에 비해 항산화 활성이 우수한 것으로 나타났다. 에탄올 추출물의 경우 모든 처리 구에서 에틸아세테이트 추출물보다 높은 값을 나타내었으며, 무처리구와비교하였을 때 14℃와 150℃로 열처리한 처리구에서 무처리구의 1.59 g/L 보다 낮은 값인 0.97-1.32 g/L범위를 나타내었다. 이상의 결과를 종합해 보면 감초를 열처리를 할 경우 항산화 효과를 내는 화합물들이 무처리에 비하여 많이 생성된 것으로 생각된다.
- 35로 가수량이 온도나 시간보다 더 많은 영향을 주는 것으로 나타났다(Table 3). 에탄올 추출물의 경우는 함량은 온도, 시간 및 가수량에 의하여 유의적으로 영향을받는 것으로 나타났으며0< 0.001), F 값은 각각 25.23, 9.61 및 16.09로 온도가 가장 큰 영향을 미치고 그 다음으로는 가수량, 시간 순이었다. AEAC값(Y)에 대한 온도(X) 시간(>&) 및 가수량 (X3) 간의 관계를 반응표면분석을 실시한 결과 다음과 같은 관계가 있었다.
- 86으로 열처리 온도가 시간이나 가수량보다 더 많은 영향을 주는 것으로 나타났다(Table 3). 에탄올 추출물의 경우도 에틸아세테이트 추출물과 마찬가지로 온도, 시간 및 가수량에 의하여 유의적으로 영향을 받는 것으로 나타났으며0< 0.001), 이들의 영향을 나타내는 F 값은 각각 13.18, 5.80 및 7.84로 온도가 가장 많은 영향을 미치며 그 다음으로는가수량, 시간 순으로 나타났다. 항산화활성(IC50, Y)에 대한 온도 (X), 시간(>&) 및 가수량(X) 간의 관계를 반응표면분석을 실시한 결과 다음과 같은 관계가 있었다.
- 17로 온도가 가장 많은 영향을 미치며, 다음으로는 가수량 및 시간 순으로 나타났다. 에탄올 추출물의 총폴리페놀 함량 역시 온도와 가수량에 의하여 유의적으로 영향을 받는 것으로 나타났고0<0.001) 시간에 대해서는 유의성이 없었으며, 처리온도와 가수량의 F 값은 각각 44.28 및'41.39로 온도가 가수량보다 더 많은 영향을 주는 것으로 나타났다(Table 3). 폴리페놀 함량(Y)에 대한 온도(XJ, 시간(%) 및가수량(X)) 간의 관계를 반응표면분석을 실시한 결과 다음과 같은 관계가 있었다.
- 86으로 열처리온도가 가수량보다 더 많은 영향을 주는 것으로 나타났다. 에탄올 추출물의 추출수율은 가수량에 의하여 유의적으로 영향을 받는 것으로 나타났고0<0.001) 처리온도와 처리 시간의 효과에 대해서는 유의성이 없는 것으로 나타났다(Table 3). 추출수율(Y)에 대한 온도(X), 시간(X。) 및 가수량(X) 간의 관계를 반응표면분석을 실시한 결과 다음과 같은 관계가 있었다.
- 90% 범위로 열처리구가 높은 추출수율을 나타내었다. 에틸아세테이트 추출물의 경우 130°C, 5시간 및 가수량 30%로 처리한 처리구와 140°C, 2시간 및 가수량 20%로 처리한 처리구에서 각각 8.14%와 9.48%로 추출 수율이 증가하였으며, 에탄올 추출물의 경우 120℃로 처리한 처리 구에서 21.50-32.90%로 다른 처리구에 비해 높게 나타났다. 이러한 현상은 열처리로 인하여 불용성 성분들이 가용성화 되었기 때문으로 생각된다.
- 열처리 감초의 에틸아세테이트 추출물의 AEAC값은 처리온도(p<0.01), 시간0<0.001) 및 가수량0<0.001)에 의하여 유의적으로 영향을 받는 것으로 나타났으며, 이들의 영향을 나타내는 F 값은 각각 5.23, 20.91 및 48.35로 가수량이 온도나 시간보다 더 많은 영향을 주는 것으로 나타났다(Table 3). 에탄올 추출물의 경우는 함량은 온도, 시간 및 가수량에 의하여 유의적으로 영향을받는 것으로 나타났으며0< 0.
- 4와 같이 거의 모든 처리구에서 무처리구보다 AEAC값이 증가한 경향을 나타내었다. 열처리 감초의 에틸아세테이트 추출물의 경우 120°C, 2시간 및 가수량 40%로 처리한 처리구에서 2, 112.61 mg AA eq로 무처리구의 1, 920.27 mg AA eq 보다 증가하였으며, 140l, C, 2시간 및 가수량 20과 40% 처리구에서도 각각 2, 038.92, 2, 036.53 mg AA eq으로 무처리구보다 총항산화력이 증가하였다. 130°C, 3시간 및 가수량 50%와 140°C, 4시간 및 가수량 40%의 처리구에서도 무처리구에 비해 증가하였다.
- 열처리 감초의 에틸아세테이트 추출물의 총폴리페놀 함량은 처리온도, 시간 및 가수량에 의하여 유의적으로 영향을 받는 것으로 나타났으며0<0.001), 처리온도, 시간 및 가수량에 대한 효과를 나타내는 F 값은 각각 23.02, 7.80 및 12.17로 온도가 가장 많은 영향을 미치며, 다음으로는 가수량 및 시간 순으로 나타났다. 에탄올 추출물의 총폴리페놀 함량 역시 온도와 가수량에 의하여 유의적으로 영향을 받는 것으로 나타났고0<0.
- 열처리 감초의 에틸아세테이트 추출물의 추출수율은 열처리 온도와 가수량에 의하여 유의적으로 영향을 받는 것으로 나타났고 (p<0.001) 처리시간에 대해서는 영향이 작은 것으로 나타났다. 열처리온도와 가수량의 영향을 나타내는 F 값은 각각 23.
- 열처리 감초의 에틸아세테이트 추출물의 항산화활성(ICQ은 처리온도(P<0.001)와 시간(P<0.001)및 가수량(P<o0.01)에 의해 유 의적으로 영향을 받는 것으로 나타났으며, 이들의 영향을 나타내는 F 값은 각각 100.93, 6.92 및 3.86으로 열처리 온도가 시간이나 가수량보다 더 많은 영향을 주는 것으로 나타났다(Table 3). 에탄올 추출물의 경우도 에틸아세테이트 추출물과 마찬가지로 온도, 시간 및 가수량에 의하여 유의적으로 영향을 받는 것으로 나타났으며0< 0.
- 001) 처리시간에 대해서는 영향이 작은 것으로 나타났다. 열처리온도와 가수량의 영향을 나타내는 F 값은 각각 23.32 및 6.86으로 열처리온도가 가수량보다 더 많은 영향을 주는 것으로 나타났다. 에탄올 추출물의 추출수율은 가수량에 의하여 유의적으로 영향을 받는 것으로 나타났고0<0.
- 32 g/L범위를 나타내었다. 이상의 결과를 종합해 보면 감초를 열처리를 할 경우 항산화 효과를 내는 화합물들이 무처리에 비하여 많이 생성된 것으로 생각된다. 또한 Choi 등(18)과 Turkmen 등(19)의 연구에서 식물체에 열처리를 할 경우 결합형의 폴리페놀 성분이 유리형으로 되어 활성이 증가한다고 보고한 것과 같이 감초를 열처리할 경우 유리형의 폴리페놀 화합물의 증가하여 항산화 효과가 증가하였을 것으로 생각되며, 열처리로 인해 조직과 강하게 결합되어 있던 감초의 유효성분이 유리형으로 전환되어 항산화 효과가 증가되었을 것으로 생각된다.
- 이러한 현상은 열처리로 인하여 불용성 성분들이 가용성화 되었기 때문으로 생각된다. 처리시간과 가수량은 처리온도에 비해 영향이 작게 나타났으며, 에틸아세테이트 추출물보다 에탄올 추출물의 수율이 더 높게 나타났는데, 이는 당이나 색소 등 여러 가지 에탄올 가용성 성분들이 많이 용출되었기 때문이라 생각된다.
- 총폴리페놀 화합물 함량의 변화를 분석한 결과는 Table 2와 Fig. 2에서 보는 바와 같이 열처리 후 추출물의 총 폴리페놀 함량은 무처리구보다 높았다. 특히 140℃와 150℃의 고온으로 처리한 처리구에서 높은 함량을 보였으며, 에틸아세테이트 추출물보다는 에탄올 추출물이 더 많은 함량을 나타내었는데, 이는 폴리페놀 화합물을 에탄올이 에틸아세테이트보다 잘 용출해 내기 때문으로 생각된다.
후속연구
- 또한 Choi 등(18)과 Turkmen 등(19)의 연구에서 식물체에 열처리를 할 경우 결합형의 폴리페놀 성분이 유리형으로 되어 활성이 증가한다고 보고한 것과 같이 감초를 열처리할 경우 유리형의 폴리페놀 화합물의 증가하여 항산화 효과가 증가하였을 것으로 생각되며, 열처리로 인해 조직과 강하게 결합되어 있던 감초의 유효성분이 유리형으로 전환되어 항산화 효과가 증가되었을 것으로 생각된다. 이는 구성성분의 변화 및 성분의 동정, 각각의 성분의 효능 등의 연구가 차후 필요할 것으로 생각된다.
- 23 mg/100 g 보다 많은 함량을 나타내 었다. 이와 같이 총 폴리페놀 함량이 증가한 것은 조직과 결합되어 있던 폴리페놀 성분이 고온고압처리로 인하여 조직과의 결합이 파괴되어 추출이 잘 이루어졌기 때문으로 생각되며, 정확한 변화는 향후 더 많은 연구가 필요할 것으로 생각된다. 또한 감초에는 고분자의 페놀성 화합물이 다량 존재하는데(10) 고온고압처리로 인하여 고분자의 페놀성 화합물이 파괴되어 저분자의 페놀성 화합물로 전환되어 총폴리페놀 함량이 증가한 것으로 생각된다(18, 19).
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