본 연구는 감귤박의 생리기능성을 탐색하고자 통과 감귤박과, 과피를 제거한 과육 감귤박을 열수와 에탄올로 각각 추출하여 일반성분 및 항산화 활성을 측정하였다. 감귤박의 일반성분을 측정한 결과, 열량과 탄수화물은 통과 감귤박이 더 높았으며 수분은 과육 감귤박이 더 높은 것으로 나타났다. 총 폴리페놀 함량은 추출 용매에 따른 차이는 없었으나, 과피를 포함하고 있는 통과 감귤박이 더 높은 함량을 나타냈다. ESR을 이용한 DPPH 라디칼 소거능과 alkyl 라디칼 소거능 측정 결과, 과육보다는 통과 감귤박의 활성이 더 높았으며, 열수추출물보다는 에탄올추출물이 활성이 높게 측정되었다. Liquid chromatography를 이용한 플라보노이드 함량 분석 결과, naringin은 통과 에탄올추출물에서만 검출되었으며, 또한 nobiletin과 tangeretin의 함량이 통과 에탄올추출물에서 높게 나타났다. GC 분석 결과를 토대로 감귤박 추출물의 항산화 활성은 플라보노이드뿐만 아니라 HMF와 maltol에 기인할 수 있음을 나타냈다. 따라서 과피를 포함하고 있는 통과 감귤박은 기능성 식품을 개발하는 데에 있어서 높은 활용 가치가 있는 것으로 사료된다.
본 연구는 감귤박의 생리기능성을 탐색하고자 통과 감귤박과, 과피를 제거한 과육 감귤박을 열수와 에탄올로 각각 추출하여 일반성분 및 항산화 활성을 측정하였다. 감귤박의 일반성분을 측정한 결과, 열량과 탄수화물은 통과 감귤박이 더 높았으며 수분은 과육 감귤박이 더 높은 것으로 나타났다. 총 폴리페놀 함량은 추출 용매에 따른 차이는 없었으나, 과피를 포함하고 있는 통과 감귤박이 더 높은 함량을 나타냈다. ESR을 이용한 DPPH 라디칼 소거능과 alkyl 라디칼 소거능 측정 결과, 과육보다는 통과 감귤박의 활성이 더 높았으며, 열수추출물보다는 에탄올추출물이 활성이 높게 측정되었다. Liquid chromatography를 이용한 플라보노이드 함량 분석 결과, naringin은 통과 에탄올추출물에서만 검출되었으며, 또한 nobiletin과 tangeretin의 함량이 통과 에탄올추출물에서 높게 나타났다. GC 분석 결과를 토대로 감귤박 추출물의 항산화 활성은 플라보노이드뿐만 아니라 HMF와 maltol에 기인할 수 있음을 나타냈다. 따라서 과피를 포함하고 있는 통과 감귤박은 기능성 식품을 개발하는 데에 있어서 높은 활용 가치가 있는 것으로 사료된다.
The objective of this study was to evaluate the effect of extraction methods on the antioxidant activity of Citrus unshiu pomace. For this purpose, two kinds of citrus pomace (CP)s, whole fruit CP and pulp CP, were used for preparing the extracts with hot water or 70% ethanol. It is well-known fact ...
The objective of this study was to evaluate the effect of extraction methods on the antioxidant activity of Citrus unshiu pomace. For this purpose, two kinds of citrus pomace (CP)s, whole fruit CP and pulp CP, were used for preparing the extracts with hot water or 70% ethanol. It is well-known fact that whole fruit CP has more calories and carbohydrates, although moisture content is higher in pulp CP. Further, whole fruit CP extracts have higher levels of total phenolic contents compared to CP extracts. In addition, DPPH and alkyl radical scavenging activities were also higher in whole fruit CP, especially in ethanolic extracts. Our results based on liquid chromatography-mass spectrometer showed that 70% ethanolic extract of whole fruit CP has the maximum levels of nobiletin and tangeretin contents. The levels of naringin, which is known as an antioxidant flavonoid, was determined only in the 70% ethanolic extract of whole fruit CP. This result, however, is consistent with the observed DPPH and alkyl radical scavenging activities. We had also performed a gas chromatography analysis that showed all the four extracts contained the compound hydroxymethyl furfural. Significantly, this compound has been reported to have antioxidant activity. Taken together, findings of this study indicate that ethanolic extraction of whole fruit CP is a good source of antioxidant compounds and hence the same could be utilized as an important method to obtain such beneficial compounds on an industrial scale.
The objective of this study was to evaluate the effect of extraction methods on the antioxidant activity of Citrus unshiu pomace. For this purpose, two kinds of citrus pomace (CP)s, whole fruit CP and pulp CP, were used for preparing the extracts with hot water or 70% ethanol. It is well-known fact that whole fruit CP has more calories and carbohydrates, although moisture content is higher in pulp CP. Further, whole fruit CP extracts have higher levels of total phenolic contents compared to CP extracts. In addition, DPPH and alkyl radical scavenging activities were also higher in whole fruit CP, especially in ethanolic extracts. Our results based on liquid chromatography-mass spectrometer showed that 70% ethanolic extract of whole fruit CP has the maximum levels of nobiletin and tangeretin contents. The levels of naringin, which is known as an antioxidant flavonoid, was determined only in the 70% ethanolic extract of whole fruit CP. This result, however, is consistent with the observed DPPH and alkyl radical scavenging activities. We had also performed a gas chromatography analysis that showed all the four extracts contained the compound hydroxymethyl furfural. Significantly, this compound has been reported to have antioxidant activity. Taken together, findings of this study indicate that ethanolic extraction of whole fruit CP is a good source of antioxidant compounds and hence the same could be utilized as an important method to obtain such beneficial compounds on an industrial scale.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 감귤류의 가공공정 중에 발생하는 감귤박의 효과적인 이용 방안을 제시하기 위하여 통과 또는 과육 감귤박을 각각 열수와 에탄올 추출법을 적용함으로써 추출방법에 따른 감귤박의 항산화 활성 및 영양 성분들의 함량을 비교 분석하였다.
제안 방법
감귤박 추출물의 추출 방법별 항산화 활성은 DPPH 라디칼 소거능과 alkyl 라디칼 소거능을 측정함으로써 비교하였다. DPPH는 보라색의 비교적 안정한 자유 라디칼로 cysteine, glutathione과 같은 함유황아미노산과 ascorbic acid, aromatic amine 등에 의해 환원되며, 다양한 천연물의 항산화 물질을 검색하는데 일반적으로 많이 이용되고 있다.
본 연구는 감귤박의 생리기능성을 탐색하고자 통과 감귤박과, 과피를 제거한 과육 감귤박을 열수와 에탄올로 각각 추출하여 일반성분 및 항산화 활성을 측정하였다. 감귤박의 일반성분을 측정한 결과, 열량과 탄수화물은 통과 감귤박이 더 높았으며 수분은 과육 감귤박이 더 높은 것으로 나타났다.
대상 데이터
본 실험에 사용된 감귤박은 제주도 제주시 삼양동에 소재한 e제주영농조합법인 농장에서 친환경 농법으로 재배, 수확한 감귤(Citrus unshiu)을 세척한 후 통과 그대로 착즙하거나 혹은 과피를 제거한 후 과육만을 착즙 후 회수하였다. 회수한 과육 또는 통과 감귤박을 동결건조 시킨 후 -70°C에 저장하면서 사용하였다.
각각의 추출물들을 필터한 후 감압농축기를 사용하여 농축시키고 동결건조를 통해 분말 상태로 만들어 실험에 사용하였다. 실험에 사용된 감귤박 추출물은 4 종류이며, 과육감귤박 열수추출물 PHW(pulp pomace extracted with hot water), 과육감귤박 70% 에탄올추출물 PEtOH(pulp pomace extracted with 70% EtOH), 통과감귤박 열수추출물 WHW(whole fruit pomace extracted with hot water), 그리고 통과감귤박 70% 에탄올추출물 WEtOH(whole fruit pomace extracted with hot water 70% EtOH)이다.
이론/모형
3×105, temperature 297 K였다. Alkyl 라디칼 소거능은 Hiramoto 등(15)의 방법에 따라 측정하였다. 20 μL의 phophate buffered saline(PBS), 40 mM 2,2'-azobis(2-methylpropionamidine)dihydrochloride(AAPH), 40 mM alpha-(4-pyridyl-1-oxide)-N-tert-butylnitrone(4-POBN)과 농도별 시료를 차례로 첨가하여 37°C 항온 수조에서 30분간 반응시킨 다음 capillary tube로 옮겨 ESR spectometer로 측정하였다.
DPPH 라디칼소거능은 Nanjo 등(14)의 방법에 따라 elcetron spin resonance(ESR)를 이용하여 측정하였다. 에탄올에 용해시킨 60 μM DPPH 30 μL와 농도별로 준비한 시료 30 μL를 섞은 후 10초간 강하게 교반하여 2분 동안 실온에서 반응시킨 후에 capillary tube로 옮겨 ESR spectrometer(Jeol Co.
일반성분은 AOAC(Association of Official Analytical Chemists)법(11) 및 식품공전(12)에 준하여 3회 반복하여 평균값으로 측정하였다. 수분은 105°C 상압건조법, 조회분은 건식회화법, 조지방은 에테르 추출법, 조단백질은 Kjeldahl법으로 측정하였다.
일반성분은 AOAC(Association of Official Analytical Chemists)법(11) 및 식품공전(12)에 준하여 3회 반복하여 평균값으로 측정하였다. 수분은 105°C 상압건조법, 조회분은 건식회화법, 조지방은 에테르 추출법, 조단백질은 Kjeldahl법으로 측정하였다.
성능/효과
플라보노이드는 식물에 의해 합성된 폴리페놀계 화합물 중 하나이며, 자유 라디칼 소거에 의한 항산화 효능을 지니는 화합물이다. Hesperedin, naringenin, hesperetin은 모두 항산화능이 잘 알려져 있는 플라보노이드이며(16), 이 중 hesperetin은 4 종류의 감귤박에 상당량 함유된 것으로 나타났으며, 각 추출물의 기본적인 항산화효능은 hesperedin에 기인한 것으로 사료된다. 전반적으로 통과 감귤박의 항산화능이 과육 감귤박의 항산화 효능보다 더 우수한 이유로는 통과 감귤박의 hesperetin 함량이 과육 감귤박보다 2배 정도 높다는 점을 들 수 있다.
Alkyl 라디칼은 AAPH에 의해 발생하며, hydrocarbon reaction에서 초기 반응 생성물로 형성된다고 알려져 있다. 감귤박 추출물들에 대한 alkyl 라디칼 소거능을 측정한 결과, 2,000 μg/mL의 농도에서 과육 열수추출물 17.67%, 과육 에탄올추출물 22.68%였으며, 통과 열수추출물 44.09%, 통과 에탄올추출물 61.71%로 DPPH와 마찬가지로 통과 감귤박이 과육 감귤박보다 소거능 활성이 더 우수했다(Fig. 3).
DPPH는 보라색의 비교적 안정한 자유 라디칼로 cysteine, glutathione과 같은 함유황아미노산과 ascorbic acid, aromatic amine 등에 의해 환원되며, 다양한 천연물의 항산화 물질을 검색하는데 일반적으로 많이 이용되고 있다. 감귤박 추출물의 DPPH 라디칼 소거능은 1,000 μg/mL의 농도에서 과육 열수추출물 23.42%, 과육 에탄올추출물 41.87%, 통과 열수추출물 48.54%, 그리고 통과 에탄올추출물 72.51%로 나타났다(Fig. 2).
1에 나타내었다. 감귤박의 총 폴리페놀 함량은 과육 열수추출물이 1.06 mg GAE/g, 과육 에탄올추출물이 0.96 mg GAE/g으로 나타났으며 통과 열수추출물은 2.06 mg GAE/g, 통과 에탄올추출물은 2.09 mg GAE/g으로 추출 용매에 따른 차이는 없으나, 통과 감귤박이 과육 감귤박보다 폴리페놀 함량이 더 높은 것으로 나타났다. 이는 감귤의 과피가 과육에 비해 폴리페놀이 더 많이 함유하고 있다는 것을 의미하며, 총 폴리페놀을 추출하는데에 용매의 영향은 크게 작용하지 않는 것으로 여겨진다.
동결건조 된 통과(W) 또는 과육(P) 감귤박의 일반성분분석을 실시한 결과, 열량과 탄수화물은 통과 감귤박이 360.50 kcal/100 g, 82.80 g/100 g으로 과육 감귤박의 열량 331.47 kcal/100 g과 탄수화물 74.87 g/100 g보다 높게 나타났으며, 수분은 과육 감귤박이 15.43%로 나타나 8.33%의 통과 감귤박보다 약 두 배 정도 더 높게 측정되었다(Table 1).
HMF 다음으로 함량이 높게 나타난 maltol 또한 항산화 활성을 지닌 물질로 알려져 있는데, 커피와 인삼에 maltol이 함유되어 있으며(26,27), in vivo 실험에서 gallic acid보다 더 높은 항산화 효과를 나타내는 것으로 보고된 바 있다(27). 따라서 감귤박 추출물이 폴리페놀뿐만 아니라 HMF와 maltol 등에 의해서도 항산화 활성을 나타내는 것으로 판단된다.
또한 추출 용매에 따른 효과는 에탄올추출물이 열수추출물보다 더 높은 것으로 나타났다. 따라서 과피를 포함하고 있는 통과 감귤박의 활용도가 더 높은 것으로 판단되며, 항산화 활성과 관련하여 용매를 사용함에 있어서 열수추출법보다는 에탄올을 이용한 추출법이 더 유용할 것으로 판단된다.
전반적으로 통과 감귤박의 항산화능이 과육 감귤박의 항산화 효능보다 더 우수한 이유로는 통과 감귤박의 hesperetin 함량이 과육 감귤박보다 2배 정도 높다는 점을 들 수 있다. 통과 감귤박 추출물 중에서도 에탄올추출물의 항산화능이 열수 추출물의 항산화능보다 높게 나타난 것은 naringin에 기인한 것으로 사료된다. Naringin은 항산화, 항 돌연변이 활성(17,18)과 streptozotocin으로 유도된 고혈당 쥐의 혈당량과 H2O2, TBARS level을 낮추고, 항산화 효소들의 활성을 높이는 것으로 보고된 바 있는데(19), 통과 에탄올추출물에서만 검출되었다.
24 μg/g 함유된 것으로 나타났으며 과육 감귤박에서는 검출되지 않았다. 통과 감귤박 추출물 중에서도 특히 에탄올추출물이 열수추출물보다 3배 이상 함량이 높게 나타났다. 이러한 결과들을 종합해보면 통과 에탄올추출물이 항산화 효능뿐만 아니라 항암 또는 항균 활성 또한 높을 것으로 기대된다.
후속연구
통과 감귤박 추출물 중에서도 특히 에탄올추출물이 열수추출물보다 3배 이상 함량이 높게 나타났다. 이러한 결과들을 종합해보면 통과 에탄올추출물이 항산화 효능뿐만 아니라 항암 또는 항균 활성 또한 높을 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
항산화 물질 검색을 위해 일반적으로 많이 이용되는 DPPH 라디칼은 무엇에 의해 환원되는가?
감귤박 추출물의 추출 방법별 항산화 활성은 DPPH 라디칼 소거능과 alkyl 라디칼 소거능을 측정함으로써 비교하였다. DPPH는 보라색의 비교적 안정한 자유 라디칼로 cysteine, glutathione과 같은 함유황아미노산과 ascorbic acid, aromatic amine 등에 의해 환원되며, 다양한 천연물의 항산화 물질을 검색하는데 일반적으로 많이 이용되고 있다. 감귤박 추출물의 DPPH 라디칼 소거능은 1,000 μg/mL의 농도에서 과육 열수추출물 23.
감귤류 유래 주요 flavonoid 화합물은 무엇인가?
감귤류의 가공공정 중에 과일의 50%에 해당하는 부산물이 생기는데, 이 부산물 내에는 다양한 생리활성 성분들이 함유되어 있다. 감귤의 성분 중 중요한 기능성 성분인 플라보노이드는 항산화, 항암, 항염증 등의 기능을 가지고 있으며(2,3), 감귤류 유래 주요 flavonoid 화합물로는 naringin, hesperidin, naringenin, hesperetin, nobiletin 그리고 tangeretin 등이 있다(4,5). 감귤박에도 이러한 flavonoid류가 많이 함유되어 있어 항산화 작용이 있다고 보고되었으며(6), pinene, linalool 등의 휘발성 물질이 함유되어 있어 항균작용이 있다고 보고된 바 있다(7,8).
통과 감귤박 추출물의 플라보노이드 성분 검사 결과, 에탄올추출물이 열수 추출물의 항산화능보다 높게 나타난 것은 무엇에 기인한 것인가?
전반적으로 통과 감귤박의 항산화능이 과육 감귤박의 항산화 효능보다 더 우수한 이유로는 통과 감귤박의 hesperetin 함량이 과육 감귤박보다 2배 정도 높다는 점을 들 수 있다. 통과 감귤박 추출물 중에서도 에탄올추출물의 항산화능이 열수 추출물의 항산화능보다 높게 나타난 것은 naringin에 기인한 것으로 사료된다. Naringin은 항산화, 항 돌연변이 활성(17,18)과 streptozotocin으로 유도된 고혈당 쥐의 혈당량과 H2O2, TBARS level을 낮추고, 항산화 효소들의 활성을 높이는 것으로 보고된 바 있는데(19), 통과 에탄올추출물에서만 검출되었다.
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