본 연구에서는 순환형 감압건조 및 초고압 추출공정을 이용하여 전통적인 기존 추출공정과 비교함으로써 복합 추출공정에 의한 감귤의 항산화 활성 증진을 확인하고자 연구를 수행하였다. 건조공정을 거친 후 초고압 처리 추출물의 수율이 20.41~28.19%로 높은 추출 수율을 나타내어 건조전 열수추출공정(17.21%)과 비교하여 약 1.6배의 높은 추출수율을 나타내었다. 순환형 감압건조와 초고압 공정을 병행하였을 시 총 폴리페놀과 플라보노이드 함량이 순환형 감압건조공정을 거치지 않은 것보다 다소 증가되는 것으로 보아 활성성분의 용출이 증진된 것으로 보인다. DPPH radical 소거 활성은 15분 초고압 처리한 추출물이 48.21%로 높은 활성을 나타내었다. 전처리 공정에 따른 감귤 시료의 주사전자현미경(SEM)을 통해 순환형 감압건조 후 초고압 추출이 감귤 내부 조직까지 영향을 주어 세포벽이 깨어지면서 조직 및 구조가 변화한 것으로 판단되며, 이를 통해 수율 및 활성 성분의 용출 증가가 이루어 진 것으로 사료된다. 따라서, 감귤의 건조 및 초고압 추출공정의 최적화를 통한 활성물질의 추출 극대화를 통해 추출수율을 향상시킬 것으로 판단된다.
본 연구에서는 순환형 감압건조 및 초고압 추출공정을 이용하여 전통적인 기존 추출공정과 비교함으로써 복합 추출공정에 의한 감귤의 항산화 활성 증진을 확인하고자 연구를 수행하였다. 건조공정을 거친 후 초고압 처리 추출물의 수율이 20.41~28.19%로 높은 추출 수율을 나타내어 건조전 열수추출공정(17.21%)과 비교하여 약 1.6배의 높은 추출수율을 나타내었다. 순환형 감압건조와 초고압 공정을 병행하였을 시 총 폴리페놀과 플라보노이드 함량이 순환형 감압건조공정을 거치지 않은 것보다 다소 증가되는 것으로 보아 활성성분의 용출이 증진된 것으로 보인다. DPPH radical 소거 활성은 15분 초고압 처리한 추출물이 48.21%로 높은 활성을 나타내었다. 전처리 공정에 따른 감귤 시료의 주사전자현미경(SEM)을 통해 순환형 감압건조 후 초고압 추출이 감귤 내부 조직까지 영향을 주어 세포벽이 깨어지면서 조직 및 구조가 변화한 것으로 판단되며, 이를 통해 수율 및 활성 성분의 용출 증가가 이루어 진 것으로 사료된다. 따라서, 감귤의 건조 및 초고압 추출공정의 최적화를 통한 활성물질의 추출 극대화를 통해 추출수율을 향상시킬 것으로 판단된다.
We developed a method for improving the antioxidant activities of Citrus extracts through cyclic low pressure drying(CLPD) and a high hydrostatic pressure extraction (HPE) process. Citrus fruits were prepared for water extraction at $60^{\circ}C$ and 300 MPa for 5 min (high hydrostatic pr...
We developed a method for improving the antioxidant activities of Citrus extracts through cyclic low pressure drying(CLPD) and a high hydrostatic pressure extraction (HPE) process. Citrus fruits were prepared for water extraction at $60^{\circ}C$ and 300 MPa for 5 min (high hydrostatic pressure extraction, HPE5) and 15 min (high hydrostatic pressure extraction, HPE15) after cyclic low pressure drying method. Extraction yields obtained by cyclic low pressure drying and high hydrostatic pressure extraction process were 20.41, 23.47, and 28.19%, respectively. Total polyphenol contents were increased by combined process. Generally, CLPD and HPE resulted in higher yields than the conventional extraction process. Further, HPE15 showed 48.21% DPPH radical scavenging activity (EDA, %) at $1,000{\mu}g/mL$. In general, antioxidant activities of Citrus increased by CLPD and HPE. Therfore, CLPD and HPE of Citrus resulted in higher antioxidant activity than conventional water extraction.
We developed a method for improving the antioxidant activities of Citrus extracts through cyclic low pressure drying(CLPD) and a high hydrostatic pressure extraction (HPE) process. Citrus fruits were prepared for water extraction at $60^{\circ}C$ and 300 MPa for 5 min (high hydrostatic pressure extraction, HPE5) and 15 min (high hydrostatic pressure extraction, HPE15) after cyclic low pressure drying method. Extraction yields obtained by cyclic low pressure drying and high hydrostatic pressure extraction process were 20.41, 23.47, and 28.19%, respectively. Total polyphenol contents were increased by combined process. Generally, CLPD and HPE resulted in higher yields than the conventional extraction process. Further, HPE15 showed 48.21% DPPH radical scavenging activity (EDA, %) at $1,000{\mu}g/mL$. In general, antioxidant activities of Citrus increased by CLPD and HPE. Therfore, CLPD and HPE of Citrus resulted in higher antioxidant activity than conventional water extraction.
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문제 정의
그것은 초고압 하에서 세포막이 파괴(Bennett PB et al 1998) 되어 세포 안으로 용매의 침투가 가능하여 보다 많은 성분이 세포 밖으로 쉽게 용출되어 나오기 때문으로 추정하고 있다. 따라서 이러한 소재의 기존 추출공정의 단점을 극복하고 활성성분의 효과적인 용출을 가능하게하기 위해 본 연구에서는 순환형 감압건조 및 초고압 공정을 통해 감귤의 추출수율 및 활성성분의 용출을 최대화하여 감귤 추출물의 품질특성에 적용하고자 본 연구를 수행하였다.
본 연구에서는 순환형 감압 건조 및 초고압 추출공정을 이용하여 전통적인 기존 추출공정과 비교함으로써 복합 추출공정에 의한 감귤의 항산화 활성 증진을 확인하고자 연구를 수행하였다. 추출 수율 결과를 통해 순환형 감압 건조 후 초고압 처리 추출물의 수율이 23.
제안 방법
용액을 각 1 mL씩 차례로 가한 다음 실온에서 1시간 정치한 후 spectrophotometer(UV 1600 PC, Shimadzu, Tokyo, Japan)를 이용하여 700 nm에서 흡광도를 측정하였다. Caffeic acid(Sigma Co., USA)를 0 ～ 100 ug/mL의 농도로 제조하여 시료와 동일한 방법으로 분석하여 얻은 표준 검량선으로부터 시료 추출물의 총 페놀 함량을 산출하였다.
본 연구의 건조 방법인 순환형 감압건조는 감압건조장치(O'jeju Agro Food Tech Holdings, Inc., Korea)이용해 진행하였으며, 건조 기압은 800 hPa, 건조온도는 50±1℃에서 건조를 진행하였다.
초고압 공정을 거친 후 세포조직의 형태학적 변화를 관찰하기 위해 저진공주사현미경(Low Vacuum-Scanning Electron, × 400)은 일본의 Hitachi Science systems의 S-3500N으로 촬영하여 감귤의 표면을 관찰하였다(He XL et al 2010).
초고압 추출은 건조감귤 50 g을 비닐 팩에 약 2배의 증류수를 함께 넣어 공기가 들어가지 않도록 잘 밀봉한 후, 초고압 추출 장치(Ilshin autoclave, Daejeon, Korea)를 이용하여 300 MPa의 압력을 5분, 15분으로 추출 조건을 다르게 하여 실행하였다. 초고압 추출이 끝난 시료를 각각 수직 환류 냉각기에 부착된 추출 flask에 시료 중량에 대하여 각각 10배의 증류수를 추출용매로 사용하여 60℃에서 24시간 추출하였다.
초고압 추출은 건조감귤 50 g을 비닐 팩에 약 2배의 증류수를 함께 넣어 공기가 들어가지 않도록 잘 밀봉한 후, 초고압 추출 장치(Ilshin autoclave, Daejeon, Korea)를 이용하여 300 MPa의 압력을 5분, 15분으로 추출 조건을 다르게 하여 실행하였다. 초고압 추출이 끝난 시료를 각각 수직 환류 냉각기에 부착된 추출 flask에 시료 중량에 대하여 각각 10배의 증류수를 추출용매로 사용하여 60℃에서 24시간 추출하였다. 대조군으로는 건조감귤 50 g을 초고압 추출과정은 제외하고 나머지는 같은 조건으로 추출하였다.
추출공정에 따른 감귤 시료의 조직을 주사전자현미경(SEM)을 통해 관찰하여 [Fig. 2]에 나타내었다. 결과를 통해 순환형 감압건조 후 60℃ 추출 시료의 조직(A)이 아직 크게 남아 있는 반면 순환형 감압건조 후 초고압을 5분(B), 15분(C) 처리한 시료는 작은 절편으로 조각나 있음을 확인할 수 있다.
추출물의 전자공여작용(electron donating abilities, EDA)은 각각의 추출물에 대한 DPPH (α,α-diphenyl-picrylhydrazyl)의 전자공여효과로 각 시료의 환원력을 측정하였다.
대상 데이터
Hesperidin 표준품 Hesperidin(Tokyo Chemical Co, Japan) 은 0.05 ∼0.3 mg/mL로 조제하여 standard curve를 작성한 후 표준액으로 사용하였다.
본 실험에 사용된 감귤은 농업회사법인 ㈜오’제주에서 제공받아 시료로 사용하였다.
본 실험에서 사용한 고성능 액체크로마토 그래피(HPLC)는 Waters 1525 binary HPLC pump(Waters, Milford, MA, USA), Waters 2487 dual λ absorbance detector(Waters, Milford, MA, USA), Waters 717plus autosampler(Waters, Milford, MA, USA)를 사용하였다.
본 실험에서 사용한 고성능 액체크로마토 그래피(HPLC)는 Waters 1525 binary HPLC pump(Waters, Milford, MA, USA), Waters 2487 dual λ absorbance detector(Waters, Milford, MA, USA), Waters 717plus autosampler(Waters, Milford, MA, USA)를 사용하였다. 실험에 이용된 모든 시약은 HPLC급 용매를 사용하였다. Hesperidin 표준품 Hesperidin(Tokyo Chemical Co, Japan) 은 0.
대조군으로는 건조감귤 50 g을 초고압 추출과정은 제외하고 나머지는 같은 조건으로 추출하였다. 얻어진 각각의 추출물들을 여과하여 농축(CCA-1100, Eyela, Tokyo, Japan)을 하였고, 동결건조(PVTFA 10AT, ILSIN, Korea)를 한 후에 실험에 사용하였다(Kim CH et al 2008).
데이터처리
모든 실험은 3회 이상 반복 측정하였으며, 그 결과는 SPSS 14.0(Statistical Package for Social Siences, SPSS Inc., Chicago, IL, USA) software를 이용하여 평균과 표준편차로 나타내 비교하였고, 평균값의 통계적 유의성은 p<0.05 수준에서 검증하였다.
이론/모형
총 폴리페놀 함량은 Folin-Denis법(Gutfinger T 1981)에 따라 추출물 1 mL에 Folin- Ciocalteau 시약 및 10% Na2CO3용액을 각 1 mL씩 차례로 가한 다음 실온에서 1시간 정치한 후 spectrophotometer(UV 1600 PC, Shimadzu, Tokyo, Japan)를 이용하여 700 nm에서 흡광도를 측정하였다. Caffeic acid(Sigma Co.
성능/효과
2]에 나타내었다. 결과를 통해 순환형 감압건조 후 60℃ 추출 시료의 조직(A)이 아직 크게 남아 있는 반면 순환형 감압건조 후 초고압을 5분(B), 15분(C) 처리한 시료는 작은 절편으로 조각나 있음을 확인할 수 있다. 이러한 결과는 초고압 추출이 감귤 내부 조직까지 영향을 주어 세포벽이 깨어지면서 조직 및 구조가 변화한 것으로 이를 통해 수율 및 활성성분의 용출 증가가 이루어진 연구결과와 유사한 결과를 나타내었다(Park SJ et al 2014).
이러한 결과는 초고압 추출이 감귤 내부 조직까지 영향을 주어 세포벽이 깨어지면서 조직 및 구조가 변화한 것으로 이를 통해 수율 및 활성 성분의 용출 증가가 이루어진 것으로 사료된다. 따라서, 감귤의 건조및 초고압 추출공정의 최적화를 통한 활성물질의 추출 극대화를 통해 추출수율을 향상시킬 것으로 판단된다.
2]에 나타내었다. 결과를 통해 순환형 감압건조 후 60℃ 추출 시료의 조직(A)이 아직 크게 남아 있는 반면 순환형 감압건조 후 초고압을 5분(B), 15분(C) 처리한 시료는 작은 절편으로 조각나 있음을 확인할 수 있다. 이러한 결과는 초고압 추출이 감귤 내부 조직까지 영향을 주어 세포벽이 깨어지면서 조직 및 구조가 변화한 것으로 이를 통해 수율 및 활성성분의 용출 증가가 이루어진 연구결과와 유사한 결과를 나타내었다(Park SJ et al 2014).
항산화 활성도는 시료농도에 의존적으로 시료의 농도가 증가함에 따라 증가하였고, 일반 열수 추출물 보다는 초고압 열수 추출물의 항산화도가 높게 측정되었다. 항산화 활성은 갈변을 일으키는 페놀성 화합물의 항산화 작용에 의한 것으로 추측되며(Ling J et al 2008), 이러한 결과는 순환형 감압 건조 및 초고압 추출공정을 통해 감귤 세포 및 조직의 파괴로 인한 활성물질의 용출이 증가되었으며, 초고압 처리가 활성물질의 변성 및 파괴에 효과적으로 기여하는 것으로 사료된다.
19%로 높은 추출 수율을 나타내었다. 총 폴리페놀 함량의 경우 10.7～20.19 mg/g의 범위를 보이면서 순환형 감압 건조와 초고압공정을 처리하였을 때 높은 결과를 나타내었다. 항산화 활성도는 시료농도에 의존적으로 시료의 농도가 증가함에 따라 증가하였고, 일반 열수 추출물보다는 순환형 감압 건조 및 초고압 병행 열수 추출물의 항산화도가 높게 측정 되었다.
본 연구에서는 순환형 감압 건조 및 초고압 추출공정을 이용하여 전통적인 기존 추출공정과 비교함으로써 복합 추출공정에 의한 감귤의 항산화 활성 증진을 확인하고자 연구를 수행하였다. 추출 수율 결과를 통해 순환형 감압 건조 후 초고압 처리 추출물의 수율이 23.47과 28.19%로 높은 추출 수율을 나타내었다. 총 폴리페놀 함량의 경우 10.
[Table 2]는 제조 공정에 따른 수율은 3회 추출하여 그 평균값을 나타내었다. 추출 수율 결과를 통해 순환형 감압건조 후 초고압 처리 추출물의 수율이 23.47과 28.19%로 높은 추출 수율을 나타내었으며, 이는 초고압 5분, 15분 처리추출물이 일반 열수 추출에 비해 각각 1.8배와 1.9배까지 증가하였다고 보고된 내용(Kim CH et al 2007)과 유사한 결과로서 순환형 감압 건조 및 초고압 공정을 통해 감귤의 수율이 증가하는 결과를 확인할 수 있었다. 또한, 이와 비슷한 연구결과로 저온 고압공정이 일반열수 추출 공정의 8.
또한, 인체 내에서 활성 라디칼에 의한 노화를 억제하는 척도로도 이용할 수 있다 (Que F et al 2006). 항산화 활성도는 시료농도에 의존적으로 시료의 농도가 증가함에 따라 증가하였고, 일반 열수 추출물 보다는 초고압 열수 추출물의 항산화도가 높게 측정되었다. 항산화 활성은 갈변을 일으키는 페놀성 화합물의 항산화 작용에 의한 것으로 추측되며(Ling J et al 2008), 이러한 결과는 순환형 감압 건조 및 초고압 추출공정을 통해 감귤 세포 및 조직의 파괴로 인한 활성물질의 용출이 증가되었으며, 초고압 처리가 활성물질의 변성 및 파괴에 효과적으로 기여하는 것으로 사료된다.
19 mg/g의 범위를 보이면서 순환형 감압 건조와 초고압공정을 처리하였을 때 높은 결과를 나타내었다. 항산화 활성도는 시료농도에 의존적으로 시료의 농도가 증가함에 따라 증가하였고, 일반 열수 추출물보다는 순환형 감압 건조 및 초고압 병행 열수 추출물의 항산화도가 높게 측정 되었다. 이러한 결과는 순환형 감압 건조 및 초고압 추출공정을 통해 감귤 세포 및 조직의 파괴로 인한 활성 물질의 용출이 증가되었으며, 초고압 처리가 활성물질의 변성 및 파괴에 효과적으로 기여하는 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
감귤에 함유된 기능성 성분과 그 효능은?
감귤류에는 다양한 flavonoids가 존재하며 현재까지 약 60여종 이상의 구조가 밝혀져 있고, 주로 hesperidin, neohesperidin 및 naringin에 대한 연구가 많이 진행되었다(Rhyu MR et al 2002; Eun JB et al 1996). 감귤의 식품학적 가치를 보면 비타민, 식이섬유, 유기산 및 유리당 공급원으로서 중요하며, 기능성 성분으로는 플라보노이드 성분이 함유되어 감기 저항성, 항암 및 동맥경화 예방 등의 약용으로도 가치가 높다(Chung SK et al 2000). 농산물 개방화에 따른 세계 각국의 과실의 수입증가를 고려할 때 품질향상이 이루어져야하며, 생식용 감귤의 소비에 한계가 있을 것으로 판단된다(Rhee CO et al 1979).
열풍 건조의 단점은?
종래 알려진 건조 기술로는 열풍 건조 및 동결 건조, 감압 건조 기술이 알려져 있다. 열풍 건조는 건조의 온도를 60℃ 이상의 발생된 열을 송풍기를 통하여 열풍으로 건조를 하는 기술로 낮은 비용에 비하여 높은 온도에서 건조가 진행되기 때문에 복원성이 낮으며 영양 및 색상의 변화가 심하다는 단점이 있다(Choi YB 2010). 동결 건조 기술은 열풍건조와 반대로 -35℃ 이하의 낮은 온도로 동결 시킨 후 건조기 내부를 진공 상태로 만들어 수분을 승화시키는 방법으로 복원성이 좋으며 영양 및 색상의 변화가 적다.
식품 가공에서 초고압 처리의 원리는 무엇인가?
초고압 처리는 최근 식품에서 주목받고 있는 가공기술 분야로서 식품의 보존성, 물성, 기능성을 향상시켜준다. 100～1000 MPa의 압력을 이용하여 압력매체로 물이나 오일의 압력을 순간적으로 균일하게 전달시키는 원리이다. 식품가공에서 열처리와 압력처리는 모두 소화성을 향상시키는데, 열처리는 화학변화가 많이 일어나는데 반하여 압력 처리는 화학적으로 큰 변화를 일으키지 않는 장점이 있다(Kim CH et al 2007).
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