[논문]초임계 이산화탄소를 이용만 우렁쉥이 껍질로부터 <tex>${\\beta}$</tex>-carotene 추출

강인숙; 윤현석; 박지연; 전병수

초임계 이산화탄소를 이용만 우렁쉥이 껍질로부터 ${\\beta}$-carotene 추출
Extraction of ${\\beta}$-carotene from Ascidian Tunic [Halocynthia roretzi] using Supercritical Carbon Dioxide and Co-solvent 원문보기

한국생물공학회지 = Korean journal of biotechnology and bioengineering, v.21 no.3, 2006년, pp.194 - 198

강인숙 (부경대학교 식품생명공학부 수산식품연구소) , 윤현석 (부경대학교 식품생명공학부 수산식품연구소) , 박지연 (부경대학교 식품생명공학부 수산식품연구소) , 전병수 (부경대학교 식품생명공학부 수산식품연구소)

초록
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본 연구는 초임계 이산화탄소와 에탄올 보조용매를 사용하여 천연물질에 존재하는 기능성 물질을 효율적으로 분리하여 식품 및 의약산업에 이용할 수 있는 천연 기능성 소재를 제공할 수 있는 가능성을 보여 주었다. 초임계 이산화탄소와 보조용매 에탄올 3 mL/min를 사용하여 멍게로부터 ${\beta}$-carotene을 추출하기 위한 최적의 조건은 $35^{\circ}C$, 350 bar이었으며, 추출물질을 흡착하는 흡착칼럼으로부터 ${\beta}$-carotene을 회수하기 위한 rinse 용매는 methanol이 우수한 결과를 나타내었다. 따라서 초임계 이산화탄소를 사용한 멍게 껍질로부터 ${\beta}$-carotene 추출 공정이 상업화될 경우 기존의 재래식 유기용매 추출법에서 회수한 것에 비해 잔존 유기용매가 없고 환경 친화적 공정으로 식품, 의악품 산업 등의 고품질 원료 소재로 이용될 수 있을 것으로 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Dried raw Ascidians(Halocynthia roretzi) shells harvested from fish farms in southern coast area in Korea were used to extract ${\beta}$-carotene using supercritical carbon dioxide($SCO_2$) and with ethanol as a co-solvent at the range of temperatures and pressures, from 25 to $65^{\circ}C$ and 100 to 350 bar respectively. The size of the dried Ascidians shells was around $850{\mu}m$. The system used this study was a semi-batch flow type high pressure unit. The efficiency of ${\beta}$-carotene extraction using $SCO_2$ with and without co-solvent, ethanol, influenced to pressure and temperature changes. The highest solubility of ${\beta}$-carotene in $SCO_2$ was 1.35 mg/g for ${\beta}$-carotene at $35^{\circ}C$ and 350 bar. With addition of 2(v/v%) ethanol the recovery of ${\beta}$-carotene was 93%. As a result of using n-hexane and methanol for rinse, at $35^{\circ}C$ and 350 bar the amount of ${\beta}$-carotene by methanol rinse was 5 times higher than that of n-hexane rinse.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 초임계 이산화탄소와 보조 용매 에탄올을 사용하여 우렁쉥이껍질로부터 卩-carotene을 추출하기 위한 압력, 온도 변화에 따른 (5-carotene 추출 최적 조건을 확립하여 산업적 응용의 기초자료를 제공하고자 한다.
본 연구는 초임계 이산화탄소와 에탄올 보조용매를 사용하여천연물질에 존재하는 기능성 물질을 효율적으로 분리하여 식품및 의약산업에 이용할 수 있는 천연 기능성 소재를 제공할 수있는 가능성을 보여 주었다. 초임계 이산화탄소와 보조용매 에탄올 3 mL/min를 사용하여 멍게로부터 6-carotene을 추출하기위한 최적의 조건은 35°C, 350 bar이었으며, 추출물질을 흡착하는 흡착칼럼으로부터 jJ-carotene을 회수하기 위한 rinse 용매는 methanol이 우수한 결과를 나타내었다.

제안 방법

시료 5 g을 ethanol 50 mg] 용해시켜 4시간 교반 후 여과하여 4(TC에서 회전진공농축기 (A-3S, EYELA, Japan)로 농축한두], 사이클로헥산 31.1 mL 첨가하여 농축액의 1%를 10배 희석하여 457 nm 에서 측정하였으며 표준곡선과 비교하여 하였다.
초임계 유체의 경우, 매우 강한 비극성의 성질을 나타내는 용매 특성이 있으므로 약간의 극성을 띠는 보조용매를 사용한다. 하지만, 본 실험에서는 P -carotene이 비극성이므로 위에서 언급한 저해요인을 보완해주기 위해 Fig. 10, 11에서와 같이 각각의 온도에 따라 압력의 변화를 150-350 bar로 하여 초임계 이산화탄소로 lOrnin 동안 추출한 후 n-hexane과 methanol로 rinse한 것을 나타내었다. 35°C, 350 bar에서 methanol로 rinse한 것이 5배가량 높은 추출효율을 보여 극성용매에서 더 추출효율이 좋다는 것을 알 수 있었다.

대상 데이터

우렁쉥이 (Halocynthia roretzi)는 부산 자갈치 시장에서구입해 수세한 후 동결 건조시켜 850 0m로 분쇄한 뒤 냉암소에 저장하였다. 그 외 분석에 사용된 시약은 모두 1급시약을 사용하였다.
그 외 분석에 사용된 시약은 모두 1급시약을 사용하였다. 이산화탄소는 식품등급 (99.9%)을 사용하였고, 에탄올, 노르말헥산, 메탄올, 사이클로헥산은 특급시약으로 사용하였다.
초임계 이산화탄소 추출장치는 HP 7680T SFX (Fig. 1)를사용하였으며, 8개의 반응기에 시료 10 mg을 충진시켜 온도 25〜65'C, 압력 150〜350 bar 범위에서 실험을 수행하였다. 초임계 이산화탄소를 추출용매로 하여 1 mL/min의 일정 한 유량 추출기로 유입시 켰고, 보조용매인 2 v/v% 에탄올을 주입시켜 1。분 동안 추출하였다.

이론/모형

일반성분의 분석은 A.O.A.C. method에 의해 분석하였고, P-carotene 검량선은 ^-carotene standard (Type I, trans, crystalline synthetic, purity 95%) sigma chemical (USA)를 사용하여 475 nm (HP UVICON 933 series, USA)에서 측정하였다.

성능/효과

2, 3, 4는 각각 압력이 일정하고, 초임계 이산화탄소로 10 min간 추출하였을 때 온도의변화에 따라 추출된 회수율을 나타내었다. 35°C, 350 bar, 온도에서 회수율 94%로 가장 높은 회수율을 나타냈었다. 보조용매 ethanol 3 mL/min를 사용할 때는 사용 전보다 90% 이상의 높은 추출을 나타내고 있다.
10, 11에서와 같이 각각의 온도에 따라 압력의 변화를 150-350 bar로 하여 초임계 이산화탄소로 lOrnin 동안 추출한 후 n-hexane과 methanol로 rinse한 것을 나타내었다. 35°C, 350 bar에서 methanol로 rinse한 것이 5배가량 높은 추출효율을 보여 극성용매에서 더 추출효율이 좋다는 것을 알 수 있었다.
가능성을 보여 주었다. 초임계 이산화탄소와 보조용매 에탄올 3 mL/min를 사용하여 멍게로부터 6-carotene을 추출하기위한 최적의 조건은 35°C, 350 bar이었으며, 추출물질을 흡착하는 흡착칼럼으로부터 jJ-carotene을 회수하기 위한 rinse 용매는 methanol이 우수한 결과를 나타내었다. 따라서 초임계 이산화탄소를 사용한 멍게 껍질로부터 P-carotene 추출 공정이 상업화될경우 기존의 재래식 유기용매 추출법에서 회수한 것에 비해 잔존 유기용매가 없고 환경 친화적 공정으로 식품, 의약품 산업등의 고품질 원료 소재로 이용될 수 있을 것으로 사료된다.
후 멍게의 일반성분 결과는 Table 1에 나타내었다. 추출 전, 후의 변화는 거의 비슷하며 회분의 양이약40% 가량 늘어난 반면, 지질은 거의 추출되지 나타나지않았다.

후속연구

초임계 이산화탄소와 보조용매 에탄올 3 mL/min를 사용하여 멍게로부터 6-carotene을 추출하기위한 최적의 조건은 35°C, 350 bar이었으며, 추출물질을 흡착하는 흡착칼럼으로부터 jJ-carotene을 회수하기 위한 rinse 용매는 methanol이 우수한 결과를 나타내었다. 따라서 초임계 이산화탄소를 사용한 멍게 껍질로부터 P-carotene 추출 공정이 상업화될경우 기존의 재래식 유기용매 추출법에서 회수한 것에 비해 잔존 유기용매가 없고 환경 친화적 공정으로 식품, 의약품 산업등의 고품질 원료 소재로 이용될 수 있을 것으로 사료된다.
이것은 초임계이산화탄소가 비극성 물질만을 선택적으로 이끌어 내는반면 ethanol을 첨가함으로써 극성물질까지 이끌어 내기 때문이다(27, 28). 뿐만 아니라 소량이라면 인체에 무해한 ethanol을 보조용매로 사용한 추출은 추출량을 증가시킬 뿐만 아니라 추출시간 또한 단축시킬 수 있으므로 보다 효율적으로 사용될 수 있음을 보여주고 있다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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