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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 쇠비름의 유용성분의 최적추출조건을 설정함으로써 추출공정에 있어서 효율성을 높이고자 했으며, 이에 따른 시료에 대한 추출 시간, 추출 온도, 용매의 농도에 따른 유용성분을 반응표면분석법으로 살펴보고자 하였다.
제안 방법
- Sample과 Blank(본 실험에서는 Methanol용액을 이용하였다) 200 µL 각각에 DPPH용액 800 µL 씩 넣은 후 vortex 한 뒤에 30분 동안 암실에 보관해둔 후UV/Vis spectrophotometer 520 nm에서 흡광도를 측정하였다.
- Total flavonoid 측정은 sample 70 µL에 50%EtOH 430 µL와 5% NaNO2 50 µL를 넣은후 실온에서1시간 방치한 뒤 10% Al(NO3)3·9H20 50 µL를 넣고6분간 더 실온에 방치한 다음 1N NaOH 500 µL를넣고 UV/Vis spectrophotometer 510 nm에서 흡광도를 측정하였다(Baker et al., 2009).
- 반응표면분석법(response surface methodology, RSM)을 통해 환류추출을 이용한 두릅의 최적 추출조건을 확립하였고, 예비실험의 결과를 중심으로 중심합성계획(central composite design)을 실시하였다.추출공정의 독립변수(Xn)는 에탄올 농도(X1)와 추출온도(X2), 추출 시간(X3)에 대한 실험 범위를 선정하여 5단계로 나누었으며 Table 1에 나타내었다.
- 쇠비름내의 여러 가지 기능성 유용성분을 효율적으로 추출하기 위해서, 반응표면분석법(RSM)을 이용하여 유용 성분 용매 추출 조건을 최적화하였다. 쇠비름을 에탄올에 추출하여 반응표면 분석법으로 모니터링하여 최적 용매 조건을 설정하였다.
- 쇠비름내의 여러 가지 기능성 유용성분을 효율적으로 추출하기 위해서, 반응표면분석법(RSM)을 이용하여 유용 성분 용매 추출 조건을 최적화하였다. 쇠비름을 에탄올에 추출하여 반응표면 분석법으로 모니터링하여 최적 용매 조건을 설정하였다. 중심합성계획법에 따라 에탄올 농도 (X1), 추출 온도 (X2), 추출 시간(X3)를 요인변수로 설정하고 총 페놀 함량(Y1), 총 플라보노이드 함량(Y2), 전자공여능(Y3), 갈색도(Y4)을종속 변수로 하였다.
- 여기서 표준물질로 Gallic acid (Sigma-Aldrich Chemical Co. USA)를 농도별로 2000, 1500, 1000, 500µL를 조제하여 standard curve를 작성한 후 정량분석하였다.
- , 2009). 이때의 흡광도를 측정하여 표준곡선으로부터 시료 중의 총 flavonoid 함량을 산출하였다.
- 일정비로 희석한 sample과 blank 100 µL 각각에Folin-Ciocalteu's reagant (Sigma-Aldrich Chemical Co., U.S.A) 50 µL 와 2% Na₂CO₃300 µL을 넣어실온에서 15분간 방치한 후 1 mL의 증류수를 가하여UV-visible spectrophotometer (TU-1800 Human Crop Co., Korea)를 이용하여 725 nm에서 흡광도를 측정하였다.
- 쇠비름을 에탄올에 추출하여 반응표면 분석법으로 모니터링하여 최적 용매 조건을 설정하였다. 중심합성계획법에 따라 에탄올 농도 (X1), 추출 온도 (X2), 추출 시간(X3)를 요인변수로 설정하고 총 페놀 함량(Y1), 총 플라보노이드 함량(Y2), 전자공여능(Y3), 갈색도(Y4)을종속 변수로 하였다. 쇠비름의 추출 조건에 따라 총페놀 함량 측정결과, 총 페놀함량은 추출온도와 추출시간에 영향을 덜 받았고 에탄올 농도에는 영향을받았고, 에탄올 농도는 46.
- 추출 시간과 에탄올 농도, 추출 온도를 추출 조건으로 하여 이로부터 추출 조건 최적화를 위해 추출물의 특성인 total phenolics(Y1), total flavonoid(Y2), electron donating ability(Y3), brown color(Y4)의 contour map을 superimposing하여 Fig. 3에 나타낸 바와 같이 최적 추출조건 범위를 예측하였다. 추출공정의 최적 추출 조건은 Table 5에서와 같이 에탄올농도 70.
- 반응표면분석법(response surface methodology, RSM)을 통해 환류추출을 이용한 두릅의 최적 추출조건을 확립하였고, 예비실험의 결과를 중심으로 중심합성계획(central composite design)을 실시하였다.추출공정의 독립변수(Xn)는 에탄올 농도(X1)와 추출온도(X2), 추출 시간(X3)에 대한 실험 범위를 선정하여 5단계로 나누었으며 Table 1에 나타내었다. 총 페놀함량, 전자공여능, 총 플라보노이드 함량, 갈색도 함량으로 3회 반복 측정하여 각각 회귀분석을 실시하였다.
- 추출특성의 모니터링과 최적조건범위 예측은 각변수의 contour map을 이용하여 분석하였다.
대상 데이터
- 본 실험에서 사용한 쇠비름은 경북 부계면 가호리에서 재배 후 열풍건조 시킨것을 2010년 5월에 구입하였으며, 이 건조 쇠비름을 분쇄하여 분말화한 후 표준망체(40 mesh)를 통과한 분말을 냉동 보관하면서 실험에 사용하였다.
데이터처리
- 총 페놀함량, 전자공여능, 총 플라보노이드 함량, 갈색도 함량으로 3회 반복 측정하여 각각 회귀분석을 실시하였다. SAS (statistical analysis system, Version 9.1) program을 이용하여 회귀분석에 의한 최적조건을 예측하였으며 회귀분석 결과 임계점이 최대점 혹은 최소점이 아니고 안장점일 경우에는 능선분석을 통하여 최적점을 구하였다. 회귀식은 다음과 같다.
- 추출공정의 독립변수(Xn)는 에탄올 농도(X1)와 추출온도(X2), 추출 시간(X3)에 대한 실험 범위를 선정하여 5단계로 나누었으며 Table 1에 나타내었다. 총 페놀함량, 전자공여능, 총 플라보노이드 함량, 갈색도 함량으로 3회 반복 측정하여 각각 회귀분석을 실시하였다. SAS (statistical analysis system, Version 9.
이론/모형
- 각 추출물의 총 페놀 함량 측정은 Folin-Denis법(Amerine and Ough, 1980)에 따라 비색정량 하였다.일정비로 희석한 sample과 blank 100 µL 각각에Folin-Ciocalteu's reagant (Sigma-Aldrich Chemical Co.
- , 1996). 전자공여능(Electron donating ability, EDA)은 DPPH 용액을 이용한 DPPH 라디칼 소거법으로 측정 하였다. DPPH(1,1-diphenyl-2-picryl hydrazyl)는 항산화능을 가진 물질의 전자공여능에 의해서 환원되는데, 환원되면서 탈색되는 정도에 따라 그 물질의 항산화능을 측정할 수 있다.
성능/효과
- Table. 3에서는 반응표면 분석의 결과로 예측된 정상점이 최소값임을 알 수 있었으며 또한Table 3에 나타난 바에 같이 에탄올 농도는 97.75%, 추출온도는 65.88℃, 추출시간은 2.93hr에서 최대값이 0.80 O.D.로 나타났다.
- 67 mg/mL로 나타났다. 각 추출조건에 따라 갈색도(browning color)를 측정한 결과,갈색도는 추출시간에는 거의 영향을 받지 않았고, 에탄올 농도와 추출온도에 영향을 받았다. 에탄올 농도97.
- 3hr로 예측되었다. 각 추출조건에 따른 전자공여능(EDA)을측정한 결과 에탄올 농도에 가장 영향을 많이 받았고,에탄올 농도 52.95%, 추출온도 52.33℃, 추출시간4.64hr에서 최대값 74.67 mg/mL로 나타났다. 각 추출조건에 따라 갈색도(browning color)를 측정한 결과,갈색도는 추출시간에는 거의 영향을 받지 않았고, 에탄올 농도와 추출온도에 영향을 받았다.
- 17 mg/mL 로 나타났다. 각각의 추출조건에 따른 추출물들의 총 플라보노이드 함량 변화는 추출시간에 따라 영향을 받았으며, 에탄올 농도는 96.62%, 추출온도 61.87℃, 추출시간 3.70hr에서 최대값이 58.28 mg/mL로 나타났다. 쇠비름 추출물의 최적 추출조건을 contour map을superimposing하여 예측한 결과, 최적 추출조건은 에탄올농도 70.
- 9638로 나타났다. 갈색도는 추출시간에는 거의 영향을 받지 않았고, 에탄올 농도와 추출온도에 영향을 받았다. Table.
- 추출온도가 고정되었을때에탄올 농도가 높아질수록 전자공여능도 증가하였으며 추출시간이 고정되었을때는 에탄올 농도가 높아질수록 전자공여능은 증가하다가 감소하였다. 반응표면 분석 결과 예측된 정상점은 안장점으로 Table 3에 나타난 바와 같이 에탄올 농도 52.95%, 추출온도52.33℃, 추출 시간 4.64hr에서 최대값 74.67%로 나타났다. 전자공여능은 에탄올 농도 50% 부근에서 추출시 가장 높게 나타났는데 이는 total phenolics 함량의 추출특성과 유사한 경향을 보였다.
- 28 mg/mL로 나타났다. 쇠비름 추출물의 최적 추출조건을 contour map을superimposing하여 예측한 결과, 최적 추출조건은 에탄올농도 70.3%, 추출온도 62.1℃,추출시간 3.3hr로 예측되었다. 각 추출조건에 따른 전자공여능(EDA)을측정한 결과 에탄올 농도에 가장 영향을 많이 받았고,에탄올 농도 52.
- 중심합성계획법에 따라 에탄올 농도 (X1), 추출 온도 (X2), 추출 시간(X3)를 요인변수로 설정하고 총 페놀 함량(Y1), 총 플라보노이드 함량(Y2), 전자공여능(Y3), 갈색도(Y4)을종속 변수로 하였다. 쇠비름의 추출 조건에 따라 총페놀 함량 측정결과, 총 페놀함량은 추출온도와 추출시간에 영향을 덜 받았고 에탄올 농도에는 영향을받았고, 에탄올 농도는 46.23%, 추출온도는 92.36℃,추출시간은 2.49hr에서 최대값인 32.17 mg/mL 로 나타났다. 각각의 추출조건에 따른 추출물들의 총 플라보노이드 함량 변화는 추출시간에 따라 영향을 받았으며, 에탄올 농도는 96.
- 9715로 나타났다. 총 플라보노이드 함량은 Fig. 2에서 나타난 것과 같이 추출시간에 영향을 받았으며 반응표면 분석의 결과에 의해 예측된 정상점은 Table 3에 나타난 바와 같이 안장점이고 에탄올 농도96.62%, 추출온도 61.87℃, 추출시간 3.70hr에서 최대값이 58.28 mg/mL로 나타났다.
- 2(A)에 나타난 것과 같이 추출온도와 추출시간에 영향을 덜 받았고 에탄올 농도에는 영향을 받았다. 추출온도가 고정되었을때 추출농도가 증가할수록 total phenolics 함량이 증가하는 경향을 보였으며 추출시간이 고정되었을 때 농도가 증가할수록 total phenolics 함량은 증가하다 감소하는 경향을 보였다. 반응표면 분석으로 예측된 정점은 최대점으로 Table 3에 나타난 바와 같이 에탄올농도는 46.
- 각 추출조건에 따른 전자공여능은 에탄올 농도에 가장 영향을 많이 받았다. 추출온도가 고정되었을때에탄올 농도가 높아질수록 전자공여능도 증가하였으며 추출시간이 고정되었을때는 에탄올 농도가 높아질수록 전자공여능은 증가하다가 감소하였다. 반응표면 분석 결과 예측된 정상점은 안장점으로 Table 3에 나타난 바와 같이 에탄올 농도 52.
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