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문제 정의
- 본 연구에서는 새로운 주형분자로 케르세틴을 사용하여 케르세틴 분자각인 고분자를 합성하여 고정상 추출에 적용함으로써 녹차에서부터 카페인과 카테킨 화합물의 분리효과를 관찰하였으며, 분자각인 고분자의 선택성을 고찰하였다. 카테킨 화합물과 구조가 유사한 케르세틴을 주형분자로 한 분자각인 고분자를 흡착제로 이용하여 고정상 추출에 적용함으로써 녹차로부터 카테킨화합물의 분리 메카니즘에 대하여 연구하였다.
- 3이다. 케르세틴은 +C와 EGC와 유사한 화학적 구조식을 가지고 있으며 본 연구에서는 이러한 유사한 구조식을 가진 분자들에 대한 분자각인 고분자의 선택성을 관찰하였다. Fig.
제안 방법
- 케르세틴 화합물을 주형분자로 사용하여 분자각인 고분자를 합성 및 제조하였다. 고정상 추출의 카트리지에 충진하여 녹차로부터 카페인과 카테킨 화합물을 분리하였다. 분리가 되지 않던 카테킨 화합물이 고 정상 추출을 거친 후 분리되어 추출되었다.
- 녹차에서 카페인과 카테킨 화합물의 분리효과를 고 정상 추출과 분석용 크로마토그래피를 이용하여 측정하였다. 용기에 잘 분쇄된 시료 5 g을 물로 추출하고 정량분석을 위해 각 시료의 농도를 0.
- 97이상이었다. 본 실험에서는 실험의 재현성과 정확성을 위해서 3번의 반복실험을 거쳐 오차범위를 측정하였으며 또한 오차는 10%미만이었다.
- 본 연구에서는 새로운 주형분자로 케르세틴을 사용하여 케르세틴 분자각인 고분자를 합성하여 고정상 추출에 적용함으로써 녹차에서부터 카페인과 카테킨 화합물의 분리효과를 관찰하였으며, 분자각인 고분자의 선택성을 고찰하였다. 카테킨 화합물과 구조가 유사한 케르세틴을 주형분자로 한 분자각인 고분자를 흡착제로 이용하여 고정상 추출에 적용함으로써 녹차로부터 카테킨화합물의 분리 메카니즘에 대하여 연구하였다.
- 녹차에서 카페인과 카테킨 화합물의 분리효과를 고 정상 추출과 분석용 크로마토그래피를 이용하여 측정하였다. 용기에 잘 분쇄된 시료 5 g을 물로 추출하고 정량분석을 위해 각 시료의 농도를 0.2 mg/ml로고정하고 5 μl에서 20 μl로 주입부피를 변화시켜 얻은 피크의 면적과 주입된 양을 통해 검량선을 구하였다. 카페인과 세 가지 카테킨 화합물의 검량선을 Table 1에서 나타내었다.
- 고정상 추출에서 로딩, 세척 및 용출 단계로 사용된 용매는 각각 물, 메탄올과 methanol:acetic acid=90:10(voL%) 용액이었다. 이상의 용액을 차례로 1 ml씩 고정상에 충진된 분자각인 고분자를 통과시킨 후 분석용 크로마토그래피를 이용하여 분리 특성을 고찰하였다.
- 카테킨 화합물과 유사한 구조를 가진 케르세틴의 작용이라고 볼 수 있다. 케르세틴 분 자각인 고분자를 합성함으로써 고분자 내에 케르세틴과 같은 구조를 가진 공극을 형성하며 이러한 공극이 카테킨 화합물의 분리효과를 향상 시켰다. 선택성과 특이성을 가진 이러한 공극은 케르세틴 구조에 대하여 영향을 줄뿐만 아니라 구조가 유사한 카테킨 화합물의 체류시간에도 영향을 줄 수 있다.
- 케르세틴 화합물을 주형분자로 사용하여 분자각인 고분자를 합성 및 제조하였다. 고정상 추출의 카트리지에 충진하여 녹차로부터 카페인과 카테킨 화합물을 분리하였다.
대상 데이터
- )에서 AIBN(2,2'-Azobis(isobutyronitrile)) Junsei Chemical Co. Ltd(Japm)에서 EGDMA(ethylene glycol dimethacrylate)는 Fluka(Buchs, Switzerland)에서, 아세트산(analytical grade)은 동양 화학공업(Incheon Korea)에서 구입하였다. 이상의 시약들은 전처리 없이 바로 사용하였다.
- 2를 사용하였다. UV 검출기는 2487 UV dual channel detector(Waters, Milford, MA, U.S.A.)를 사용하였다. Methanol:water = 40:60(vol.
- Ltd(Ansan, Korea)에서 구입하였다. 녹차는 보성산 녹차로서 시장에서 구입하였으며 증류수는 감압 펌프(Division of Millipore, Waters, U.S.A.)와 필터(HA-0.45 m, Division of Millipore, Waters, U.S.A.)를 이용하여 여과한 후 사용하였다.
- ), Rheodyne injector(20 μl sample loop)가 사용되었다. 데이터 저장 시스템은 HP Vectra 500 PC에 설치된 Millennium 3.2를 사용하였다. UV 검출기는 2487 UV dual channel detector(Waters, Milford, MA, U.
- 12 g의 AIBN을, 이상의 고체성분들을 용해할 수 있는 porogen과 함께 넣었다. 본 연구에서는 porogen으로 아세토나이트릴 9 ml와 메탄올 5 ml를 함께 사용하였다. 혼합용액을 초음파 분쇄기에 10분 동안 넣어 균일하게 혼합시킨 다음 헬륨가스를 사용 하여 산소를 제거하는 과정을 10분 동안 진행하였다.
- 분석용 크로마토그래피를 이용하여 녹차에서 카테킨 화합물을 분리하는 경우에는 아세트산과 같은 첨가제를 이동상에 첨가함으로써 분리의 목적에 도달 할 수 있지만, 본문에서와 같이, 단순히 물과 메탄올을 사용하는 경우에는 분리를 할 수 없었다. 본문에서 사용한 이동상으로는 물:메탄올 = 60:40(voL%)이였다. Fig.
성능/효과
- 55 μg/g 더 많았다. +C 성분이 용출단계에서는 총 추출양의 44%정도가 추출됨으로써 케르세틴 분자각인 고분자가 구조가 유사한+C에 대하여 총 추출양의 절반보다 약간 적은 양을 흡착하였다는 것을 알 수 있다. 구조가 완전히 같지 않은 것이 원인이 될 수도 있고, 분자각인 고분자의 합성과정에 특이성 공극에 대한 합성 및 제조가 미숙하여 생긴 것일 수도 있다.
- 메탄올을 사용한 단계에서 용출되는 EGCG와 녹차 물 추출물 단계에서는 용출되지 않고 메탄올을 사용한 단계에서 용출되는 EGC는 케르세틴 분자각인 고분자와 일정한 흡착관계를 가지거나 혹은 공극에 머무르고 있었다는 것을 알 수 있다. +C는 녹차 물 추출물 단계에서 용출되지 않았지만 메탄올을 사용한 단계와 메탄올/아세트산을 사용한 단계에서 용출되는 것을 보면 케르세틴 분자각인 고분자가 형성한 공극과 수소결합과 같은 비교적 강한 비공유결합을 형성하였다는 것을 알 수 있었다. -C 혹은 EGC와 같은 성분을 주형분자로 사용하여 분자각인 고분자를 합성하여 테킨 화합물의 분리에 대한 영향을 고찰할 필요가 있다.
- 그러므로 여러 가지 이동상을 사용할 수 있고 광범위한 조건하에서 실험을 진행할 수 있고 또한 오랜 시간동안 보관할 수 있다.7-9 분자각인 고분자를 100회 이상 사용한 후에도 분자 인식능력이 떨어지지 않았으며 8개월 보관한 후에도 성능이 변하지 않았다.10 분자각인 고분자의 단점으로는 주형분자의 선택이 어려우며 분자각인 고분자를 컬럼에 충진하였을 때 컬럼의 효율이 낮은 것이다.
- 3에서는 분석용 크로마토그래피를 이용하여 녹차에서 카페인과 카테킨 화합물을 추출한 크로마토그램을 나타내었다. Fig. 3에서 보는바와 같이, 녹차 추출물을 고정상 추출의 카트라지를 거치지 않고 분석용 컬럼으로 분석한 결과, 카페인만 확인 할 수 있고, 다른 성분들은 분리가 되지 않는다는 것을 알 수 있다. 분석용 크로마토그래피를 이용하여 녹차에서 카테킨 화합물을 분리하는 경우에는 아세트산과 같은 첨가제를 이동상에 첨가함으로써 분리의 목적에 도달 할 수 있지만, 본문에서와 같이, 단순히 물과 메탄올을 사용하는 경우에는 분리를 할 수 없었다.
- 선택성과 특이성을 가진 이러한 공극은 케르세틴 구조에 대하여 영향을 줄뿐만 아니라 구조가 유사한 카테킨 화합물의 체류시간에도 영향을 줄 수 있다. 고정상 추출의 용출단계를 거친 후의 크로마토그램을 보면 녹차에 많이 함유되어 있는 카페인을 검출할 수 있을 뿐만 아니라, 케르세틴과 제일 유사한 구조를 가진 -C 성분도 검출 할 수 있었다. 분자각인 고분자의 선택성을 살펴보면, 여러 카테킨 화합물 중에서 +C에 대하여 제일 높은 선택성을 가진다는 것을 알 수 있다.
- 고정상 카트리지에 충진된 흡착제에 의하여 분리할 수 없었던 카테킨 화합물들이 분리되어 나타났다. 녹차의 물 추출물을 카트리지에 통과시킴으로 하여 카페 인과 EGCG가 검출되었으며 메탄올을 통과시킨 후에는 EGC, +G 카페 인과 EGCG를 검출할 수 있었다. 카테킨 화합물과 유사한 구조를 가진 케르세틴의 작용이라고 볼 수 있다.
- 63 μg/g이었다. 또한, EGCG는 녹차물 추출물 단계와 메탄올을 사용한 단계에서 각각 399.92와 111.28 μg/g이 추출되었으며 메탄올/아세트산 단계에서는 검출되지 않았다. 이와 같은 현상으로볼 때, 케르세틴 화합물을 주형분자로 한 분자각인 고분자에서, 공극에 대한 카테킨 화합물의 선택성은 큰 순서로부터 쓰면, +C>EGCG>EGC이다.
- EGCG는 녹차의 물 추출물이 카트리지를 통과한 후와 메탄올로의 세척단계에서 추출되고 EGC는 메탄올로의 세척단계에서 추출되며 +C는 메탄올로의 세척단계와 메탄올/아세트산을 사용한 용출단계에서 추출되었다. 카페인 화합물은 고정상 추출의 세 단계에서 모두 검출 되었으며 총 양은 882.86 μg/g으로써 카테킨 화합물보다 더 많이 녹차에 함유되어 있다는 것을 알 수 있다. 분자각인 고분자의 특이성과 선택성을 고려하여 천연물에서 특정한 성분을 추출하여 여러 가지 영역에 적용할 수있을 것이다.
후속연구
- 86 μg/g으로써 카테킨 화합물보다 더 많이 녹차에 함유되어 있다는 것을 알 수 있다. 분자각인 고분자의 특이성과 선택성을 고려하여 천연물에서 특정한 성분을 추출하여 여러 가지 영역에 적용할 수있을 것이다.
- -C 혹은 EGC와 같은 성분을 주형분자로 사용하여 분자각인 고분자를 합성하여 테킨 화합물의 분리에 대한 영향을 고찰할 필요가 있다. 이러한 원리를 생산에 적용함으로써 분자각인 고분자를 이용하여 특정된 성분을 흡착시켜 여러 가지 영역에 적용시킬 수 있을 것이다.
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