폴리페놀 함량과 항산화력에 따른 로즈마리의 최적 추출조건 확립 Optimal Extraction Conditions to Produce Rosemary Extracts with Higher Phenolic Content and Antioxidant Activity원문보기
본 연구에서는 로즈마리의 항산화 물질을 최대로 추출할 수 있는 최적의 추출 조건을 확립하였다. 열수 추출의 경우에는 $90^{\circ}C$, 30분 추출할 경우 항산화력($IC_{50}$ 값이 4.49 g DM/L)과 총 페놀함량(28.30 mg GAE/g DM)이 다른 온도와 시간보다 높은 수치를 나타내었다. 에탄올 추출의 경우에는 50%에탄올, $70^{\circ}C$, 10분의 경우가 항산화력($IC_{50}$ 값이 2.60 g DM/L), 총 페놀함량(40.28 mg GAE/g DM)이 다른 농도와 온도, 시간보다 높은 결과를 나타내었다 메탄올 추출 결과는 75% 메탄올, $60^{\circ}C$, 30분의 경우가 항산화력($IC_{50}$ 값이 2.31 g DM/L), 총 페놀함량(57.22 GAE/g DM)이 다른 농도와 온도, 시간보다 높은 수치를 나타내었다.
본 연구에서는 로즈마리의 항산화 물질을 최대로 추출할 수 있는 최적의 추출 조건을 확립하였다. 열수 추출의 경우에는 $90^{\circ}C$, 30분 추출할 경우 항산화력($IC_{50}$ 값이 4.49 g DM/L)과 총 페놀함량(28.30 mg GAE/g DM)이 다른 온도와 시간보다 높은 수치를 나타내었다. 에탄올 추출의 경우에는 50%에탄올, $70^{\circ}C$, 10분의 경우가 항산화력($IC_{50}$ 값이 2.60 g DM/L), 총 페놀함량(40.28 mg GAE/g DM)이 다른 농도와 온도, 시간보다 높은 결과를 나타내었다 메탄올 추출 결과는 75% 메탄올, $60^{\circ}C$, 30분의 경우가 항산화력($IC_{50}$ 값이 2.31 g DM/L), 총 페놀함량(57.22 GAE/g DM)이 다른 농도와 온도, 시간보다 높은 수치를 나타내었다.
We evaluated the effects of temperature, time, solvent type, and solvent concentration on the phenolic content and antioxidant activity of rosemary extracts. The antioxidant capacity of rosemary extracts was demonstrated by their ability to scavenge stable free radicals, and the phenolic content of ...
We evaluated the effects of temperature, time, solvent type, and solvent concentration on the phenolic content and antioxidant activity of rosemary extracts. The antioxidant capacity of rosemary extracts was demonstrated by their ability to scavenge stable free radicals, and the phenolic content of the extracts was determined using the Folin Ciocalteu method. The highest values were obtained by water-based extraction at $90^{\circ}C$ for 30 min, a 75% methanol solution at $60^{\circ}C$ for 30 min, and a 50% ethanol solution at $70^{\circ}C$ for 10 min. The aqueous solution of 75% methanol, extraction temperature of $60^{\circ}C$, and extraction time of 30 min were the most efficient parameters for the extraction of polyphenols from dry rosemary.
We evaluated the effects of temperature, time, solvent type, and solvent concentration on the phenolic content and antioxidant activity of rosemary extracts. The antioxidant capacity of rosemary extracts was demonstrated by their ability to scavenge stable free radicals, and the phenolic content of the extracts was determined using the Folin Ciocalteu method. The highest values were obtained by water-based extraction at $90^{\circ}C$ for 30 min, a 75% methanol solution at $60^{\circ}C$ for 30 min, and a 50% ethanol solution at $70^{\circ}C$ for 10 min. The aqueous solution of 75% methanol, extraction temperature of $60^{\circ}C$, and extraction time of 30 min were the most efficient parameters for the extraction of polyphenols from dry rosemary.
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문제 정의
본 연구에서는 로즈마리의 항산화 물질을 최대로 추출할 수 있는 최적의 추출 조건을 확립하였다. 총 폴리페놀 함량을 고려한 항산화력을 비교한 결과 메탄올 75%, 60℃, 30분 추출이 로즈마리의 최적 추출 조건으로 결정되었다.
제안 방법
온도가 증가함에 따라 항산화력과 총 폴리페놀 함량이 증가하였으나, 30분 이후에는 큰 변화를 보이지 않았다. Fig. 1과 2의 실험 결과를 바탕으로 30, 60, 90℃에서 30분간 추출한 로즈마리 열수추출물을 농도별로 희석한 후 항산화력을 측정하였다(Fig. 3). 로즈마리 열수추출물은 농도의존적인 항산화성을 보였으며, 같은 희석비율에서는 추출온도가 높을수록 높은 항산화력을 나타내었다.
각각의 용매별로 항산화성이 높았던 추출방법간의 비교실험을 진행하였다. 열수 추출(90℃, 30분), 에탄올 추출(50%, 70℃, 10분), 메탄올 추출(75%, 60℃, 30분)의 추출 조건으로 추출 용매별항산화력을 비교하였다(Fig.
건조된 로즈마리의 유효 성분을 추출하고자 conical tube에 건조 로즈마리 2 g과 추출 용매 40 mL을 넣고 여러 추출 조건에 따라 shaking water bath (KMC-1205SW1, Vision, Daejeon, Korea)에서 추출하였으며, 로즈 마리 추출액은 filter paper (Advantec 5A, 150 mm)를 이용하여 여과하였다. 각각의 추출조건은 Table 1과 같으며 로즈마리 여과액은 추출 용매로 10배 희석한 후 항산화력과 총 폴리페놀 함량을 측정하였다.
건조 로즈마리 2 g과 추출용매 40 mL을 넣고 추출한 로즈마리 추출액을 추출용매를 사용하여 10, 20, 25, 40, 50배로 추가로 희석한 후 항산화력을 측정하고, X축에는 로즈마리 추출 시료의 농도를 Y축에는 free radical 소거활성을 백분율로 표시하여 상관관계식을 얻었다. 전자공여효과 50%(Y값)에 상응하는 추출시료의 농도(X값)를 구하고 로즈마리의 건조무게(g DM/L)로 환산하여 항산화력을 비교하였다.
로즈마리를 강제순환 건조기(OF-22GW, Jeiotech, Daejeon, Korea)에 넣고 40℃에서 24 시간 건조한 후 mixer (HANIL Food Mixer, Hanil, Gangneung, Korea)로 분쇄하고 이물질을 제거하였다. 건조된 로즈마리의 유효 성분을 추출하고자 conical tube에 건조 로즈마리 2 g과 추출 용매 40 mL을 넣고 여러 추출 조건에 따라 shaking water bath (KMC-1205SW1, Vision, Daejeon, Korea)에서 추출하였으며, 로즈 마리 추출액은 filter paper (Advantec 5A, 150 mm)를 이용하여 여과하였다. 각각의 추출조건은 Table 1과 같으며 로즈마리 여과액은 추출 용매로 10배 희석한 후 항산화력과 총 폴리페놀 함량을 측정하였다.
29 g DM/L)보다 낮았으며 이는 항산화력이 높음을 의미한다. 메탄올 농도 50% 추출의 경우 총 폴리페놀 함량이 52.20 mg GAE/g DM이고 메탄올 농도 75% 추출의 경우에는 총 폴리페놀 함량이 57.22 mg GAE/g DM이므로, 메탄올 75%, 60℃, 30분의 추출조건을 로즈마리의 메탄올 최적의 추출 조건으로 결정하였다.
로즈마리의 추출조건에 영향을 주는 주요인자는 용매의 종류와 농도, 추출시간 및 추출 온도이며, 이들은 추출 수율을 얻거나 경제성을 검토하는데 있어 매우 중요하기 때문에 최적화 조건을 확립할 필요성이 있다. 본 연구에서는 건조 로즈마리를 사용하여 추출용매(water, ethanol, methanol)의 종류와 농도, 추출시간과 추출온도를 달리하여 추출 실험을 실시하였고, 이들의 항산화력과 총 폴리페놀 함량의 측정을 통하여 로즈마리의 최적 추출조건을 확립하였다.
그 후 20% Na2CO3 2 mL를 첨가하고 이 혼합액을 교반한 뒤 실온에서 1시간 동안 발색시킨 후 UV spectrophotometer (UV-1700)를 사용하여 765 nm에서 흡광도를 측정하였다. 시료의 총 폴리페놀의 함량은 0-500 ppm 농도의 gallic acid 표준곡선으로 계산하였다. 표준 곡선식은 y=0.
실험 결과를 바탕으로 에탄올 농도(25, 50, 75, 100%)에 따라 70℃, 10분에서 로즈마리를 추출한 후 농도별로 희석하여 각각의 항산화력을 측정하였다(Table 2). 에탄올 농도 50%와 75% 추출의 경우 IC50 값이 각각 2.
에탄올 농도 50% 와 75% 추출의 경우 IC50 값이 비슷했지만 총 폴리페놀 함량은 차이를 보였다. 에탄올 농도 50% 추출의 경우 총 폴리페놀 함량이 40.28 mg GAE/g DM이고 에탄올 농도 75% 추출의 경우에는 총 폴리페놀의 함량이 35.91 mg GAE/g DM이기 때문에, 에탄올 50%, 70℃, 10분의 추출조건을 로즈마리의 에탄올 최적 추출 조건으로 결정하였다.
각각의 용매별로 항산화성이 높았던 추출방법간의 비교실험을 진행하였다. 열수 추출(90℃, 30분), 에탄올 추출(50%, 70℃, 10분), 메탄올 추출(75%, 60℃, 30분)의 추출 조건으로 추출 용매별항산화력을 비교하였다(Fig. 8). 메탄올 추출의 경우 IC50 값이 2.
또한 에탄올 추출과 유사하게 다른 추출농도보다 메탄올 50%와 75%가 높은 항산화력과 총 폴리페놀 함량을 나타내었다. 위의 실험 결과를 바탕으로 메탄올 농도(25, 50, 75, 100%)에 따라 60℃에서 30분간 추출한 로즈마리 추출물을 농도별로 희석하여 각각의 항산화력을 측정하였다 (Table 2). 메탄올 농도 50%와 75% 추출의 경우, IC50 값이 각각 2.
일반적으로 추출온도가 높고 추출시간이 길어질수록 수율이 증가하지만(20), 경제성을 고려하여 추출조건을 결정하여야 한다. 이것으로 열수 추출의 최적 추출 조건을 90℃, 30분으로 결정하였다.
건조 로즈마리 2 g과 추출용매 40 mL을 넣고 추출한 로즈마리 추출액을 추출용매를 사용하여 10, 20, 25, 40, 50배로 추가로 희석한 후 항산화력을 측정하고, X축에는 로즈마리 추출 시료의 농도를 Y축에는 free radical 소거활성을 백분율로 표시하여 상관관계식을 얻었다. 전자공여효과 50%(Y값)에 상응하는 추출시료의 농도(X값)를 구하고 로즈마리의 건조무게(g DM/L)로 환산하여 항산화력을 비교하였다. IC50 값이 낮을수록 높은 항산화력을 나타낸다.
대상 데이터
Antioxidant activities of rosemary ethanol extracts with various times at different temperature. Samples were extracted with 25% (A), 50% (B), 75% (C), 100% (D) ethanol.
Antioxidant activities of rosemary methanol extracts with various times at different temperature. Samples were extracted with 25% (A), 50% (B), 75% (C), 100% (D) methanol.
경기도 포천시 광릉생명과학연구소에서 재배된 로즈마리(Rosmarinus officinalis L.)를 연구에 사용하였다. 로즈마리를 강제순환 건조기(OF-22GW, Jeiotech, Daejeon, Korea)에 넣고 40℃에서 24 시간 건조한 후 mixer (HANIL Food Mixer, Hanil, Gangneung, Korea)로 분쇄하고 이물질을 제거하였다.
데이터처리
모든 실험은 3회 반복으로 실시하였으며 결과는 평균에 대한 표준편차로 나타내었다. 유의성 검정은 SPSS 12.
유의성 검정은 SPSS 12.0 (SPSS Inc., Chicago, IL, USA) 통계 프로그램을 이용하여 분산분석(ANOVA test)을 실시하고 Duncan의 다중검정(Duncan’s multiple range test) 을 통해 95% 신뢰 수준에서 나타내었다.
이론/모형
로즈마리 추출물의 총 폴리페놀 함량은 Folin Denis 방법으로 측정하였다(19). 추출한 로즈마리 샘플시료 0.
성능/효과
2)IC50 values indicate the concentration of the sample leading to 50% reduction of DPPH radical.
6과 7에 나타내었다. 다른 추출의 경우와 마찬가지로 모든 추출농도에서 온도가 증가할수록 항산력과 총 폴리페놀 함량이 증가하였지만, 추출시간 30분 이후에는 큰 변화를 보이지 않았다. 또한 에탄올 추출과 유사하게 다른 추출농도보다 메탄올 50%와 75%가 높은 항산화력과 총 폴리페놀 함량을 나타내었다.
9). 따라서 추출 용매에 따른 항산화력 및 총 폴리페놀 함량을 비교해보면 메탄올 75%, 60℃, 30분 추출이 본 실험에서는 로즈마리의 최적 추출 조건으로 사료된다. Choi 등(24)은 오가피를 이용하여 용매별(증류수, 에탄올, 메탄올, 50% 에탄올 및 50% 메탄올) 지표성분(eleutheroside E)의 추출률을 비교했을 때 50% 메탄올을 추출 최적 조건으로 결정하였고, Perez 등(25)은 로즈마리의 열수추출보다 에탄올과 메탄올 추출의 경우에 높은 항산화력을 보이며 총 폴리페놀의 함량이 높다고 보고하였으며 이는 본 실험결과와 일치한다.
모든 추출농도에서 온도가 증가할수록 항산화력과 총 폴리페놀 함량이 증가하였지만, 추출시간 10분 이후에는 큰 변화를 보이지 않았다. 또한 다른 추출농도보다 에탄올 50, 75%가 높은 항산화력과 총 폴리페놀 함량을 나타내었다. Choi 등(21)은 포도잎을 80% 에탄올로 추출한 경우 열수추출보다 총 페놀 및 항산화력이 높다고 보고하였고, Lee 등(22)은 산수유를 용매별로 추출한 경우 30%에탄올>60%에탄올>물>90%에탄올의 순으로 페놀 함량이 높다고 보고하였으며 Min 등(23)은 대추잎 에탄올 추출의 최적 조건을 에탄올 농도 45%로 결정하였다.
다른 추출의 경우와 마찬가지로 모든 추출농도에서 온도가 증가할수록 항산력과 총 폴리페놀 함량이 증가하였지만, 추출시간 30분 이후에는 큰 변화를 보이지 않았다. 또한 에탄올 추출과 유사하게 다른 추출농도보다 메탄올 50%와 75%가 높은 항산화력과 총 폴리페놀 함량을 나타내었다. 위의 실험 결과를 바탕으로 메탄올 농도(25, 50, 75, 100%)에 따라 60℃에서 30분간 추출한 로즈마리 추출물을 농도별로 희석하여 각각의 항산화력을 측정하였다 (Table 2).
3). 로즈마리 열수추출물은 농도의존적인 항산화성을 보였으며, 같은 희석비율에서는 추출온도가 높을수록 높은 항산화력을 나타내었다. 90℃에서 30 분간 추출한 경우에 IC50 값(4.
4와 5에 나타내었다. 모든 추출농도에서 온도가 증가할수록 항산화력과 총 폴리페놀 함량이 증가하였지만, 추출시간 10분 이후에는 큰 변화를 보이지 않았다. 또한 다른 추출농도보다 에탄올 50, 75%가 높은 항산화력과 총 폴리페놀 함량을 나타내었다.
30 mg GAE/g DM)이 다른 온도와 시간보다 높은 수치를 나타내었다. 에탄올 추출의 경우에는 50% 에탄올, 70℃, 10분의 경우가 항산화력(IC50 값이 2.60 g DM/L), 총 페놀함량(40.28 mg GAE/g DM)이 다른 농도와 온도, 시간보다 높은 결과를 나타내었다 메탄올 추출 결과는 75% 메탄올, 60℃, 30분의 경우가 항산화력(IC50 값이 2.31 g DM/L), 총 페놀함량(57.22 GAE/g DM)이 다른 농도와 온도, 시간보다 높은 수치를 나타내었다.
본 연구에서는 로즈마리의 항산화 물질을 최대로 추출할 수 있는 최적의 추출 조건을 확립하였다. 총 폴리페놀 함량을 고려한 항산화력을 비교한 결과 메탄올 75%, 60℃, 30분 추출이 로즈마리의 최적 추출 조건으로 결정되었다. 본 연구는 로즈마리 허브 만을 대상으로 연구를 진행하였기 때문에 향후 다른 허브 추출물과의 항산화력 비교 검증이 필요하다고 사료된다.
49 g DM/L)의 IC50 값보다 낮았으며, 이는 높은 항산화력을 의미한다. 총 폴리페놀 함량의 실험에서도 다른 추출 조건보다 메탄올 추출이 높은 폴리페놀 함량을 가지는 것으로 나타났다(Fig. 9). 따라서 추출 용매에 따른 항산화력 및 총 폴리페놀 함량을 비교해보면 메탄올 75%, 60℃, 30분 추출이 본 실험에서는 로즈마리의 최적 추출 조건으로 사료된다.
후속연구
총 폴리페놀 함량을 고려한 항산화력을 비교한 결과 메탄올 75%, 60℃, 30분 추출이 로즈마리의 최적 추출 조건으로 결정되었다. 본 연구는 로즈마리 허브 만을 대상으로 연구를 진행하였기 때문에 향후 다른 허브 추출물과의 항산화력 비교 검증이 필요하다고 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
허브 식물에 함유되어 있는 주요 성분은 무엇인가?
허브 식물에 함유되어 있는 주요 성분들은 탄수화물, 단백질, 지방, 무기질(칼륨, 칼슘), 비타민 등과 특수 성분인 사포닌, 탄닌, 알카로이드, 정유, 배당체, 테르펜과 수지, 펙틴 등이 알려져 있다(4). 허브는 천연 항산화제로서 폴리페놀 성분을 다량 함유하고 있으며 다양한 항산화 활성이 보고되고 있다(5-8).
물 이외에 허브 항산화물 추출에 사용되는 용매는 무엇이 있는가?
허브의 항산화 물질은 용매를 통해 추출되며, 용매에 대한 용해도는 용매의 극성에 따라 다르다. 물 이외에 사용하는 용매로는 hexane, ether, chloroform, benzene, ethanol, methanol 등이 있지만 공정과 식품의 안정성을 고려하여 선택하여야 한다.
건조허브는 생 허브에 비해 어떤 이점이 있는가?
parsley, chive, chervil 등의 허브가 샐러드나 스프 등에 신선한 형태(fresh herb)로 첨가되는 것처럼 많은 허브가 가공되지 않은 채 이용되고 있지만, 신선한 허브는 저장성과 향을 오래 보존할 수 없기 때문에 허브를 건조하여 사용하기도 한다. 건조허브(dry herb) 는 생 허브에 비해 품질적으로 안정하고 수송이 편리하며 보존성도 우수하기 때문에 대량으로 저장이 가능한 이점이 있으며, 오랜 시간 끓여 우려내는 음식이나 허브티, 술 등에 폭넓게 이용 되고 있다. 건조허브는 알코올, 물 등의 용매로 추출한 허브추출 액의 형태로 사탕이나 차, 음료, 술 등과 같이 향미를 중시한 식품들에 첨가되고 있다(1-3).
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