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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 퉁퉁마디의 이용성 증진을 위한 소재화를 목적으로 유용성분에 관한 에탄올 최적 추출조건을 설정하고자 하였으며, 이를 위해서 용매에 대한 시료비, 추출온도, 에탄올 농도에 따른 퉁퉁마디의 추출특성을 반응표면분석법을 이용하여 특성을 예측함으로써 다양한 제품 개발을 위한 기초자료를 확립하고자 하였다.
제안 방법
- 각 추출물의 총 페놀성 화합물의 함량은 Folin-Denis의 방법(28)을 변형하여 실시하였다. 즉 시료 100 μL에 증류수 900 μL를 첨가하고 여기에 0.
- 추출조건별 퉁퉁마디 추출물의 최적 추출조건 예측은 당도, 수율, 전자공여작용, 총 폴리페놀 화합물 함량에 대한 반응표면을 superimposing하였을 때 중복되는 부분의 범위에서 예측하였다. 또한 예측된 임의의 점을 설정하여 회귀 식에 대입한 후 그 예측된 최적값에 대하여 검증하였다.
- 추출조건에 대한 실험계획으로 독립변수는 용매에 대한 시료비(X1), 추출온도 (X2), 에탄올 농도(X3)를 -2, -1, 0, 1, 2의 5단계로 부호화하여 중심합성계획(25)에 따라 Table 1과 같이 18개 실험구로 설정하였고, 반응표면분석을 위해 SAS(statistical analysis system)(26)를 사용하였다. 또한 추출공정에서 독립변수에 의해 영향을 받는 종속변수(Yn)는 색도(Y1-Y3), 당도(Y4), 염도(Y5), 수율(Y6), 전자공여작용(Y7), 총 폴리페놀 화합물함량(Y8)으로 하였으며, 이를 3회 반복 측정하여 그 평균값을 회귀분석에 사용하였다.
- 본 실험은 퉁퉁마디의 에탄올 추출조건에 따른 당도, 수율, 전자공여작용 및 총 페놀화합물 함량에 대해 반응표면 분석법을 이용하여 추출조건을 최적화하였다. 중심합성계획에 따라 용매에 대한 시료비(1～9 g/100 mL), 추출온도 (35～95℃) 및 에탄올 농도(0～100%)를 달리하였을 때 반응 표면 회귀식의 R2는 당도, 수율, 전자공여작용 및 총 페놀화합물 함량에서 각각 0.
- 즉 시료 100 μL에 증류수 900 μL를 첨가하고 여기에 0.2 N Folin-Ciocalteu's phenol 시약 2 mL를 가하여 상온에서 3분간 방치시킨 다음 1% sodium carbonate 용액 1 mL를 가하여 혼합한 후 진탕하여 1시간 실온에서 방치하여 분광광도계를 사용하여 760 nm 에서 흡광도를 측정하였다.
- 즉, 추출물 0.2 mL에 99.9% methanol로 용해한 1×10-4 M DPPH용액 3 mL를 가한후 10초간 진탕한 다음 10분간 실온에 방치하여 반응시킨후, 분광광도계(UV-1700, Shimadzu Co., Japan)를 사용하여 525 nm에서 흡광도를 측정하였다.
- 추출물의 전자공여작용(electron donating ability, EDA) 은 Kang 등(27)의 방법을 변형하여 각각의 추출물에 대한 DPPH(1, 1-diphenyl-2-picrylhydrazyl)의 전자공여효과로 각 추출물에 의한 환원력을 측정하였다. 즉, 추출물 0.
- 추출조건별 퉁퉁마디 추출물의 최적 추출조건 예측은 당도, 수율, 전자공여작용, 총 폴리페놀 화합물 함량에 대한 반응표면을 superimposing하였을 때 중복되는 부분의 범위에서 예측하였다. 또한 예측된 임의의 점을 설정하여 회귀 식에 대입한 후 그 예측된 최적값에 대하여 검증하였다.
- 추출조건에 따른 퉁퉁마디 에탄올 추출 특성과 추출조건의 최적화를 위해 반응표면분석법(response surface methodology, RSM)(24)을 사용하였다. 추출조건에 대한 실험계획으로 독립변수는 용매에 대한 시료비(X1), 추출온도 (X2), 에탄올 농도(X3)를 -2, -1, 0, 1, 2의 5단계로 부호화하여 중심합성계획(25)에 따라 Table 1과 같이 18개 실험구로 설정하였고, 반응표면분석을 위해 SAS(statistical analysis system)(26)를 사용하였다. 또한 추출공정에서 독립변수에 의해 영향을 받는 종속변수(Yn)는 색도(Y1-Y3), 당도(Y4), 염도(Y5), 수율(Y6), 전자공여작용(Y7), 총 폴리페놀 화합물함량(Y8)으로 하였으며, 이를 3회 반복 측정하여 그 평균값을 회귀분석에 사용하였다.
- 퉁퉁마디의 에탄올 추출조건을 설정하기 위하여 조건별 추출물의 당도, 수율, 전자공여작용 및 총 페놀화합물 함량에 대한 반응표면을 superimposing하여 중복되는 부분으로 최적 추출조건 범위를 예측하였다. 그 결과 추출범위로서 Table 5에서와 같이 용매에 대한 시료비 3.
- 2 N Folin-Ciocalteu's phenol 시약 2 mL를 가하여 상온에서 3분간 방치시킨 다음 1% sodium carbonate 용액 1 mL를 가하여 혼합한 후 진탕하여 1시간 실온에서 방치하여 분광광도계를 사용하여 760 nm 에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로는 tannic acid를 이용하여 시료와 동일하게 처리하고 표준곡선을 작성하여 함량을 계산하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용된 퉁퉁마디는 2007년 7월 전남 영광군 염산면에서 채취하여 수도수로 갯벌과 이물질 그리고 뿌리를 제거하고 증류수로 헹구어 진공동결건조기(FDU-2100, EYELA, Tokyo, Japan)를 이용하여 건조하였다. 진공동결 건조한 퉁퉁마디는 0.
- 본 실험에 사용된 퉁퉁마디는 2007년 7월 전남 영광군 염산면에서 채취하여 수도수로 갯벌과 이물질 그리고 뿌리를 제거하고 증류수로 헹구어 진공동결건조기(FDU-2100, EYELA, Tokyo, Japan)를 이용하여 건조하였다. 진공동결 건조한 퉁퉁마디는 0.5 mm이하로 분쇄하여 0.2 mm PE film에 밀봉하여 -20℃로 냉동보관하면서 시료로 사용하였다.
이론/모형
- 시료의 일반성분 함량분석은 AOAC방법(23)에 따라 수분은 105℃ 상압가열건조법, 회분은 550℃ 직접회화법, 조 단백질은 자동질소증류장치(KJELTEC 2200 SYSTEM, Foss, Sweden)를 이용한 Kjeldahl법, 조지방은 자동지방추출장치(SOXTEC AVANTI 2055 SYSTEM, Foss, Sweden)를 이용한 Soxhlet 추출법을 사용하였다. 탄수화물은 시료의 총 중량에서 수분, 단백질, 지방 그리고 회분 함량을 제외한 함량으로 표시하였다.
- 추출조건에 따른 퉁퉁마디 에탄올 추출 특성과 추출조건의 최적화를 위해 반응표면분석법(response surface methodology, RSM)(24)을 사용하였다. 추출조건에 대한 실험계획으로 독립변수는 용매에 대한 시료비(X1), 추출온도 (X2), 에탄올 농도(X3)를 -2, -1, 0, 1, 2의 5단계로 부호화하여 중심합성계획(25)에 따라 Table 1과 같이 18개 실험구로 설정하였고, 반응표면분석을 위해 SAS(statistical analysis system)(26)를 사용하였다.
성능/효과
- 퉁퉁마디의 에탄올 추출조건을 설정하기 위하여 조건별 추출물의 당도, 수율, 전자공여작용 및 총 페놀화합물 함량에 대한 반응표면을 superimposing하여 중복되는 부분으로 최적 추출조건 범위를 예측하였다. 그 결과 추출범위로서 Table 5에서와 같이 용매에 대한 시료비 3.38～5.33 g/100 mL, 추출온도 55.87～76.96℃, 에탄올 농도 25～67.31%로나타났으며, Table 6에서와 같이 이 범위내의 임의의 조건즉, 용매에 대한 시료비 5 g/100 mL, 추출온도 65℃, 에탄올 농도 60%에서 추출물의 당도 6.36 ˚Brix, 염도 5.08%, 수율 35.40%, 전자공여작용 61.24% 및 총 페놀성 화합물 917.22 mg/100 g으로 예측되었으며, 실제 실험을 통해 얻어진 값과 매우 유사한 값을 얻었다.
- 15 mg/100 g의 값을 나타내었다. 또한 추출조건에 대한 영향은 Table 4에서와 같이 용매에 대한 시료비에 많은 영향을 받고 있는 것으로 나타났으며, 에탄올 농도에 의해서도 영향을 받는 것으로 나타났으나 추출온도에 대해서는 미비한 것을 알 수 있었다.
- 3에 나타내었다. 색도의 변화에 대한 추출조건의 영향은 Table 4에서와 같이 L값과 a값은 에탄올 농도에 가장 큰영향을 받았으며, b값은 용매에 대한 시료비와 에탄올 농도의 영향이 큰 것으로 나타났으며 추출온도에 대한 영향은 다소 적은 것으로 나타났다.
- 6에 나타내었다. 수율에 대한 추출조건의 영향은 Table 4에서와 같이 에탄올 농도와 용매에 대한 시료비에 큰 영향을 받고 있었으며, 추출온도에 대한 영향은 다소 적은 것으로 나타났다. Park 등(30)과 Lim 등(31)이 보고한 산국이나 양파 추출물의 가용성 고형분 함량이 에탄올 농도에 의해 영향을 많이 받고 있다는 보고와 유사한 경향을 나타내었다.
- 8에 나타내었다. 예측된 정상 점은 최대점으로 이 때의 추출조건은 용매에 대한 시료비 8.60 g/100 mL, 추출온도 64.19℃, 에탄올 농도 71.74%로 1140.15 mg/100 g의 값을 나타내었다. 또한 추출조건에 대한 영향은 Table 4에서와 같이 용매에 대한 시료비에 많은 영향을 받고 있는 것으로 나타났으며, 에탄올 농도에 의해서도 영향을 받는 것으로 나타났으나 추출온도에 대해서는 미비한 것을 알 수 있었다.
- 8370이고 5%이내의 유의수준에서 유의성이 인정되었다. 예측된 정상점은 안장점으로 능선분석을 실시 하여 본 결과, 수율의 최대값은 45.43%이었고, 이 때의 추출 조건은 용매에 대한 시료비 1.10 g/100 mL, 추출온도 63.67℃, 에탄올 농도 39.24%였다(Table 3). 각각의 추출조건에 따른 수율에 대한 반응표면분석 결과 얻어진 반응표면은 Fig.
- 31%로 나타났다. 최적 추출조건 범위내의 임의의 조건인 용매에 대한 시료비 5 g/100 mL, 추출온도 65℃ 및 에탄올 농도 60%를 회귀식에 대입하여 얻은 예측값은 당도 6.36 ˚Brix, 염도 5.08%, 수율 35.40%, 전자공여작용 61.24% 및 총 페놀성 화합물 917.22 mg/100 g으로 예측되었으며, 실제 실험을 통해 얻어진 값은 당도 6.50 ˚Brix, 염도 5.10%, 수율 33.84%, 전자공여작용 63.23%및 총 페놀성 화합물 921.42 mg/100 g으로 매우 유사하게 나타났다.
- 01)로 나타났다. 추출조건별 당도, 수율, 전자공여작용 및 총 페놀화합물 함량에 대한 반응표면을 superimposing하여 얻은 최적 추출조건 범위는 용매에 대한 시료비 3.38～5.33 g/100 mL, 추출온도 55.87～76.96℃, 에탄올 농도 25～67.31%로 나타났다. 최적 추출조건 범위내의 임의의 조건인 용매에 대한 시료비 5 g/100 mL, 추출온도 65℃ 및 에탄올 농도 60%를 회귀식에 대입하여 얻은 예측값은 당도 6.
- 10%로 가장 높은 값을 나타내었다. 추출조건에 대한 영향은 에탄올 농도에 가장 크게 영향을 받고 있으며, 용매에 대한 시료비의 영향도 다소 나타났으나 추출온도의 영향은 적은 것으로 나타났다. Song 등(10)은 녹색 함초와 빨간 함초의 열수 추출물과 25% 에탄올 추출물의 DPPH 라디칼 소거 활성을 비교한 결과 녹색 함초와 빨간 함초 모두 25% 에탄올 추출물이 열수 추출물보다 항산화활성이 더 높게 나타났으며 농도의존적인 증가경향을 나타났다고 보고한 것처럼 열수 추출물보다 에탄올 추출물이 항산화활성이 우수한 것으로 나타났다.
- 14%였다. 추출조건에 따른 염도에 대한 추출특성은 당도와 비슷한 경향을 보였고, Table 4에서와 같이 에탄올 농도에 의한 영향이 큰 것으로 나타났으며, 염도의 최대 값을 나타내는 추출조건을 벗어날수록 염도는 감소하는 것으로 나타났다.
- 46의 최대값을 나타내었으며(Table 3), 이러한 최대값을 나타내는 조건을 벗어날수록 당도는 감소하는 것으로 나타났다. 추출조건에 의한 당도는 에탄올 농도에 의해 크게 영향을 받고 있는 것으로 나타났다(Table 4).
- 4에 나타내었다. 추출조건에 있어 용매에 대한 시료비 7.04 g/100 mL, 추출온도 89.01℃, 에탄올 농도 34.29%에서 8.46의 최대값을 나타내었으며(Table 3), 이러한 최대값을 나타내는 조건을 벗어날수록 당도는 감소하는 것으로 나타났다. 추출조건에 의한 당도는 에탄올 농도에 의해 크게 영향을 받고 있는 것으로 나타났다(Table 4).
- 9037로 1%이 내의 유의수준에서 유의성이 인정되었다. 퉁퉁마디 추출물의 전자공여작용은 Table 3과 같이 용매에 대한 시료비 5.56 g/100 mL, 추출온도 68.61℃, 에탄올 농도 99.14%일때 86.10%로 가장 높은 값을 나타내었다. 추출조건에 대한 영향은 에탄올 농도에 가장 크게 영향을 받고 있으며, 용매에 대한 시료비의 영향도 다소 나타났으나 추출온도의 영향은 적은 것으로 나타났다.
- 4%로 나타났다. 퉁퉁마디의 전형적인 특징으로 염분과 미네랄을 다량 함유하고 있어 조회분 함량이 높게 나타났으며, 탄수화물 함량도 높은 분포를 보였다. Han과 Kim(13)이 보고한 결과와는 약간의 차이를 보이나 지역별, 채취시기에 따른 차이로 보인다.
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