[논문]반응표면분석을 이용한 오가자, 오디, 복분자 및 녹차의 항산화 활성 추출 최적화

이지혜; 김양; 이수용; 유상호

doi:10.9721/kjfst.2014.46.4.410

반응표면분석을 이용한 오가자, 오디, 복분자 및 녹차의 항산화 활성 추출 최적화
Conditions for Obtaining Optimum Polyphenol Contents and Antioxidant Activities of Korean Berry and Green Tea Extracts 원문보기

한국식품과학회지 = Korean journal of food science and technology, v.46 no.4, 2014년, pp.410 - 417

이지혜 (세종대학교 식품공학과, BK21+사업단, 탄수화물소재연구소) , 김양 (세종대학교 식품공학과, BK21+사업단, 탄수화물소재연구소) , 이수용 (세종대학교 식품공학과, BK21+사업단, 탄수화물소재연구소) , 유상호 (세종대학교 식품공학과, BK21+사업단, 탄수화물소재연구소)

초록
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오가자, 오디, 복분자 및 녹차로부터 폴리페놀 및 라디칼 소거능의 고효율 추출을 위한 추출조건을 반응표면분석법을 사용하여 최적화하였다. 중심합성계획에 따라 추출공정 조작변수인 에탄올 농도 및 추출온도를 독립변수로, 총 폴리페놀 함량, DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능을 종속변수로 설정하여 이들의 종속변수의 값을 최대로 하는 공통의 조건을 최적조건으로 선정하였다. 추출물의 총 폴리페놀 함량과 라디칼 소거능에 미치는 용매의 에탄올 농도 및 온도는 유의적이었으며, 오가자 및 녹차의 모든 종속변수에 대한 반응표면모형은 유의적이었고, 오디의 라디칼 소거능에 대한 반응표면모형 또한 유의적이었다. 오디의 총 폴리페놀 함량 및 복분자의 총 폴리페놀 함량과 라디칼 소거능에 대한 반응표면모형은 적합하지 않았으며, 추출온도에 의한 일차적인 영향을 받는 것으로 나타났다. 최적조건에서 제조한 추출액의 총폴리페놀 함량 및 라디칼 소거능의 예측값과 실측값은 매우 유사한 값을 나타내어 본 연구에서 확립한 회귀식이 신뢰할 수 있음을 알 수 있었고, 최적추출액은 이전 보고에 비해 증진된 총폴리페놀 함량 및 라디칼 소거능을 나타내었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Berries and green tea are underutilized in the food industry despite their great potential as a functional food ingredients. The purpose of this study was to determine the extraction conditions under which total phenolic contents and antioxidant activities of berry and green tea extracts are maximized. Extracts produced using 0-80% ethanol and temperatures ranging from $5-65^{\circ}C$ were evaluated for total phenolic content (TP), as well as for DPPH and ABTS radical-scavenging activities by using response surface methodology. Both ethanol and temperature had significant effects (p<0.05). Ogaja extract produced at $67^{\circ}C$ by using 33% ethanol yielded maximum TP, ABTS, and DPPH values of 23.74 mg GAE/g, 19.77, and 25.04 mg VCE/g, respectively. Optimum conditions for mulberry and raspberry extraction were found to be $65^{\circ}C$ by using 69% and 40% ethanol, respectively. Mulberry and raspberry extracts had TP, DPPH, and ABTS values of 20.74 mg GAE/g, 23.55, and 35.44 mg VCE/g, and 26.08 mg GAE/g, 39.93, and 55.60 mg VCE/g, respectively. Green tea extraction at $57^{\circ}C$ by using 43% ethanol was found to be optimal, yielding TP, ABTS, and DPPH values of 101.15 mg GAE/g, 171.38, and 177.56 mg VCE/g, respectively.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

더욱이 식물체의 에탄올 추출물은 항산화활성, xanthine oxidase 저해활성, 전자공여작용, 아질산염 소거작용 등 높은 생리활성을 보이는 것으로 보고되어 있으므로(9,22), 에탄올을 이용한 용매추출은 과실류 및 녹차 항산화 물질의 고효율 추출에 효과적일 것으로 사료된다. 따라서, 본 연구에서는 anthocyanin이 풍부한 이들 베리류 및 국내산 녹차를 식품가공에 활용하기 위한 기초자료로서 항산화 성분의 고효율 추출을 위한 최적 추출조건을 확립하고자 하였으며, 이를 위해 용매 중 에탄올 농도 및 추출온도에 따른 폴리페놀의 추출특성과 항산화 기능성을 반응표면분석으로 탐색하였다.

제안 방법

)로 734nm에서 흡광도를 측정하였다. ABTS 라디칼 소거능은 L-ascorbic acid 상당량으로 표준검량선 y=7514x+0.249 (R² =0.999)을 이용하여 계산하였고, 3반복 측정하였다.
반응표면분석(Response surface methodology, RSM) 계획에 따라 추출용매의 에탄올 함량(X₁) 및 추출온도(X₂)를 요인으로 하여 2요인 5수준 중심합성반응표면계획에 따라 추출액을 제조하였다(Table 1). 추출액은 분쇄한 시료 10 g (dry basis)을 200 mL의 추출 용매로 항온수조에서 1시간 동안 추출하여 제조하였다.
오가자, 오디, 복분자 및 녹차로부터 폴리페놀 및 라디칼 소거능의 고효율 추출을 위한 추출조건을 반응표면분석법을 사용하여 최적화하였다. 중심합성계획에 따라 추출공정 조작변수인 에탄올 농도 및 추출온도를 독립변수로, 총 폴리페놀 함량, DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능을 종속변수로 설정하여 이들의 종속변수의 값을 최대로 하는 공통의 조건을 최적조건으로 선정하였다.
오가자, 오디, 복분자 및 녹차의 에탄올 추출의 최적 조건 확립을 위해, 총 폴리페놀 함량, DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능 대한 superimposed contour plot을 이용하여 중복되는 범위에서 최적 추출조건을 확립하였다. 각 소재의 최적추출조건 및 조건 하에서 제조된 추출액의 총 폴리페놀 함량, DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능의 예측값과 실측값은 Table 5에 나타내었다.
조건 별 추출물의 최적 추출조건 예측은 측정변수에 대한 반응표면을 이용하여 총 폴리페놀 함량, DPPH 및 ABTS 라디칼소거능에 대한 contour plot을 superimposing하여 중복되는 범위에서 최적추출조건을 확립하였다. 또한, 예측된 범위에서 최적점을 선정한 후 회귀식에 대입하여 최적값을 예측하고 실제 실험값과 비교하였다.
오가자, 오디, 복분자 및 녹차로부터 폴리페놀 및 라디칼 소거능의 고효율 추출을 위한 추출조건을 반응표면분석법을 사용하여 최적화하였다. 중심합성계획에 따라 추출공정 조작변수인 에탄올 농도 및 추출온도를 독립변수로, 총 폴리페놀 함량, DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능을 종속변수로 설정하여 이들의 종속변수의 값을 최대로 하는 공통의 조건을 최적조건으로 선정하였다. 추출물의 총 폴리페놀 함량과 라디칼 소거능에 미치는 용매의 에탄올 농도 및 온도는 유의적이었으며, 오가자 및 녹차의 모든 종속변수에 대한 반응표면모형은 유의적이었고, 오디의 라디칼 소거능에 대한 반응표면모형 또한 유의적이었다.
, Fullerton, CA, USA)로 750 nm에서 흡광도를 측정하였다. 총 폴리페놀 함량은 3회 반복 측정하였으며, gallic acid 상당량(GAE)으로 표준검량선 y=11.18x+0.015 (R² =0.998)을 이용하여 계산하였다.
추출 후 4℃에서 10분간 4400×g로 원심분리(Himac CR21G, Hitachi Koki Co., Ltd., Tokyo, Japan) 후 상등액을 Whatman No. 1 filter paper를 이용하여 감압여과하였으며, 2회 반복 추출하여 각 추출액의 총 폴리페놀 함량, DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능을 조사하였다.
폴리페놀 추출물의 DPPH 라디칼 소거능은 Kim 등(23)의 방법을 수정하여 측정하였다. 에탄올에 녹인 0.
희석한 추출액 100 µL에 ABTS 용액 3 mL를 첨가하여 6분간 30℃ 암실에서 반응 후 UV/Vis spectrophotometer (Beckman coulter, Inc.)로 734nm에서 흡광도를 측정하였다.

대상 데이터

복분자(Rubus coreanus Miquel)와 오디(Morus bombycis var. rubricaulis UYEKI)는 2012년 산으로 전라북도 고창군 선운산 농협에서 구입하였으며, 오가자(fruit of Acanthopanax sessiliflorus)와 녹차(Camella sinensis L.)는 2011년에 각각 강원도 정선 및 전라남도 보성군에서 재배된 것을 건조물 형태로 구입하였다. 추출에 이용된 99.
)로 517 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질은 L-ascorbic acid를 이용하였고 표준검량선 y=3872x-0.347 (R²=0.999)를 사용하여 계산하였다.

데이터처리

조건 별 추출물의 최적 추출조건 예측은 측정변수에 대한 반응표면을 이용하여 총 폴리페놀 함량, DPPH 및 ABTS 라디칼소거능에 대한 contour plot을 superimposing하여 중복되는 범위에서 최적추출조건을 확립하였다. 또한, 예측된 범위에서 최적점을 선정한 후 회귀식에 대입하여 최적값을 예측하고 실제 실험값과 비교하였다.
반응표면분석, two-way ANOVA, Tukey’s multiple range test, 및 Pearson’s conelation coeficient는 SAS software (Version 12.0, SAS institute Inc., Cary, NC, USA)를 이용하여 수행하였다.

이론/모형

ABTS 라디칼 소거능은 Re 등(24)의 방법을 이용하여 측정하였다. ABTS를 2.
총 폴리페놀 함량은 Folin-Ciocalteu’s method로 Kim 등(5)의 방법을 이용하여 측정하였다.

성능/효과

4종류 소재 각각의 12개 추출액의 총 폴리페놀 함량, DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능은 측정값으로부터 얻어진 반응표면분석 결과 회귀와 잔차의 분산분석(ANOVA) 결과 R2 값이 4종류 소재의 총 폴리페놀 함량, DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능 모두 90% 이상으로 유의성(p<0.05)이 인정되었다(Table 2).
ABTS 라디칼 소거능 예측모형은 모든 계수가 유의적으로 나타나(p<0.01), 용매의 에탄올 농도, 추출온도 및 이 들의 상호작용이 유의적인 영향이 있음을 알 수 있었다(Table 3).
ABTS 라디칼 소거능 예측모형은 용매의 에탄올 농도, 추출온도의 일차항 및 에탄올 농도의 이차항이 유의적으로 나타났으며(p<0.05)(Table 3), 에탄올 농도의 이차항 계수는 음의 값을 나타내어 ABTS 라디칼 소거능은 실험 범위 내에서 증가하다가 감소하는 이차적 변화를 보임을 알 수 있다(Fig. 1).
42 mg VCE/g으로 나타났다(Table 5). ABTS 라디칼 소거능은 에탄올 농도 58.13%, 온도 42.90℃에서 추출 시 최대 171.42 mg VCE/g으로 나타났다(Table 5). 총 폴리페놀 함량, DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능의 상관분석 결과 세 변수가 r=0.
58 mg VCE/g으로 나타났다. ABTS 라디칼 소거능은 에탄올 농도 64.61%, 온도 69.81℃에서 추출 시 최대 27.87 mg VCE/g으로 예측되었다(Table 5). Lee 등(26)은 80℃에서 3시간 추출한 오디 추출물 중 에탄올에 비해 열수 추출물에서 더 많은 총 폴리페놀 함량을 보고한 반면, DPPH 라디칼 소거능은 열수보다 에탄올 추출물에서 더 높게 나타난 것으로 보고하였다.
28 mg GAE/g으로 예측되었다. DPPH 라디칼 소거능은 에탄올 농도 38.92%, 온도 73.12℃에서 추출 시 최대 19.96 mg VCE/g으로 나타났으며, ABTS 라디칼 소거능은 에탄올 농도 32.89%, 온도 67.03℃에서 추출 시 최대 27.87 mg VCE/g으로 예측되었다. Choi와 Ahn(9)은 오가자 생과의 50% 메탄올 추출물로 부터 0.
DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능의 회귀분석 결과는 일차적 및 이차적 영향 모두 95%의 신뢰수준 이상으로 유의하고, 전체 회귀모델의 R2 값은 각각 94.42, 91.50 및 92.31%로 p<0.05 수준에서 유의성이 인정되었다(Table 2).
각각 6개의 회귀모형계수 및 반응표면을 얻었으며(Table 3), 적합성결여 검정(lack of fit)은 오가자와 녹차에 있어서는 p>0.05로 유의성이 기각되어 반응표면모형이 이들의 총 폴리페놀 함량, DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능의 변화를 설명하는데 적합하였다.
결론적으로, 본 연구에 의해 확립된 최적추출조건에서 제조된 베리류의 추출액은 이전 보고에 비해 매우 증진된 총 폴리페놀 함량을 나타내어, 이들 소재로부터 기능성분 추출을 극대화하는 최적조건으로 적합하다고 여겨졌다. 또한, 항산화 활성은 기준물질의 차이 및 항산화 활성 측정법의 차이로 이전 연구와의 직접 비교가 불가능한 경우도 있었으나, 총 폴리페놀 함량과 항산화 활성은 높은 양의 상관관계를 지니므로(33,34), 추출액의 높은 항산화 활성의 예측이 가능하다.
그러나, 오디의 총 폴리페놀 함량 및 복분자의 세 측정변수 모두에서 경우 적합성 결여 검증이 유의적으로 나타났다(p<0.05)(Table 2).
녹차 추출액의 총 폴리페놀 함량, DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능의 회귀분석 결과 일차적, 이차적 영향 모두 99.9%의 신뢰수준 이상으로 유의하고, 전체 회귀모델의 R2 값이 각각 99.91, 99.96 및 99.76%로 p<0.001 수준에서 유의성이 인정되었다(Table 2).
녹차 추출액의 DPPH 라디칼 소거능은 에탄올 농도 56.69%, 추출온도 43.36℃ 에서 추출 시 최대 171.42 mg VCE/g으로 나타났다(Table 5).
최적 조건에서 제조된 추출액의 총 폴리페놀 함량, DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능은 예측값과 매우 유사하게 나타났다. 녹차의 총 폴리페놀 함량, DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능은 매우 유사한 영역에서 최적점을 나타내었으며, 따라서 에탄올 농도 57%, 온도 43℃를 녹차 항산화 활성 추출의 최적점으로 확립하였다. 오가자의 경우 총 폴리페놀 함량, DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능은 에탄올 농도 27-38%, 온도 55-73℃의 범위에서 나타났으며, 등고선도의 superimposing에 의해 각 범위의 중앙이며 ABTS의 최적점인 33%, 온도 67℃를 최적점으로 선정하였다.
따라서, ANOVA 결과 추출온도는 세 변수 모두에 유의적인 영향을 나타내었으나(p<0.01) 에탄올 농도는 ABTS 라디칼 소거능에만 유의 적인 영향을 나타내어 복분자의 항산화 활성 추출에는 에탄올 농도보다는 추출온도가 더 큰 영향이 있음을 알 수 있다(Table 4).
05 수준에서 유의성을 나타내었다(Table 2). 따라서, 추출액의 총 폴리페놀 함량은 온도에 따른 일차적인 영향을 받으며, 계수가 양의 값을 나타내어 추출 용매의 온도가 증가함에 따라 추출액의 총 폴리페놀 함량이 증가하는 것을 알 수 있다. 오디 DPPH 라디칼 소거능 예측모형의 계수는 상수 및 에탄올 농도와 추출온도 각각의 일차항이 유의적으로 나타났으며, 이들 일차항의 계수는 모두 양의 값으로 에탄올 농도 및 추출온도가 증가함에 따라 오디의 DPPH 라디칼 소거능이 증가함을 알 수 있다.
1 mg GAE/g의 총 폴리페놀 함량을 보고 하여 본 연구결과에서 나타난 값과 유사하였다. 또한 ABTS 라디칼 소거능은 각각 260.3 및 76.3 mg VCE/g을 보고하여 본 연구결과와 중복되는 범위의 결과를 나타내었다.
01), 용매의 에탄올 농도, 추출온도 및 이 들의 상호작용이 유의적인 영향이 있음을 알 수 있었다(Table 3). 또한, 에탄올 농도 및 온도의 이차항 계수가 모두 음의 값을 나타내어 ABTS 라디칼 소거능 역시 실험 범위 내에서 증가하다가 감소하는 이차적 변화를 보임을 알 수 있다(Fig. 1). 오가자 추출 액의 에탄올 농도 및 온도는 세 가지 변수 모두에 99.
또한, 총 폴리페놀 함량, DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능의 예측 모형의 모든 계수가 유의한 것으로 나타나(p<0.01), 용매의 에탄올 농도, 추출온도 및 이들의 상호작용이 추출액의 총 폴리페놀 함량과 라디칼 소거능에 유의적인 영향을 나타내었다(Table 3).
추출 온도는 오디 추출액의 세 가지 변수 모두에 99% 신뢰수준으로 영향을 미쳤으며, 에탄올 농도는 DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능에 유의한 효과를 나타내었다(Table 4). 반응표면분석 결과로부터 DPPH 라디칼 소거능은 에탄올 농도 74.04%, 온도 62.27℃에서 추출 시 최대 23.58 mg VCE/g으로 나타났다. ABTS 라디칼 소거능은 에탄올 농도 64.
반응표면분석 결과로부터 총 폴리페놀 함량은 에탄올 농도 59.95%, 추출온도 43.50°C에서 추출 시 최대 값 101.25 mg GAE/g에 달할 것으로 예측되었다.
복분자 에탄올 추출액의 총 폴리페놀 함량 회귀분석 결과는 일차적 영향만이 유의적으로 나타났다(p<0.001).
75 mg GAE/g은 대략 이의 10배에 해당하여 품종 간의 차이를 감안하더라도 매우 높은 수준으로 여겨진다. 복분자의 경우는 추출온도에 의한 일차적인 영향이 나타남에 따라 실험영역의 최고 온도인 65℃를 최적 추출온도로 결정하였고, superimposed contour plot에서 총 폴리페놀 함량 및 라디칼 소거능의 최고값이 공통적으로 나타난 에탄올 40%를 최적 농도로 확립하였다. 복분자의 총 폴리페놀 함량은 국내산 완숙과(Rubus coreanus Miq.
복분자의 경우는 추출온도에 의한 일차적인 영향이 나타남에 따라 실험영역의 최고 온도인 65℃를 최적 추출온도로 결정하였고, superimposed contour plot에서 총 폴리페놀 함량 및 라디칼 소거능의 최고값이 공통적으로 나타난 에탄올 40%를 최적 농도로 확립하였다. 복분자의 총 폴리페놀 함량은 국내산 완숙과(Rubus coreanus Miq.)의 분말로부터 9.66 mg GAE/g으로 보고된 바 있으며(8), 본 연구결과의 27.57 mg GAE/g 총 페놀함량은 이에 비해 현저히 높음을 알 수 있다. 한편, Chen 등(33)은 15종의 raspberry의 0.
Lee 등(26)은 80℃에서 3시간 추출한 오디 추출물 중 에탄올에 비해 열수 추출물에서 더 많은 총 폴리페놀 함량을 보고한 반면, DPPH 라디칼 소거능은 열수보다 에탄올 추출물에서 더 높게 나타난 것으로 보고하였다. 본 연구결과에서 나타난 에탄올 농도의 총 폴리페놀 함량에 대한 비유의성 및 총 폴리페놀 함량, DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능의 최적 조건이 완전히 일치하지 않는 원인도 이와 유사한 경향으로 이해할 수 있을 것이다. 또한, 오디의 총 폴리페놀 함량에 대한 추출온도에 의한 일차적인 영향은 머루 및 감귤의 진피의 유용성분 추출 시 에탄올 농도보다는 추출온도의 영향이 크게 나타난 결과와도 유사하였다(27,28).
1). 분산분석 결과, 에탄올 농도 및 추출온도는 세 변수 모두에 99.9% 신뢰수준으로 영향을 미쳤다(Table 4). 반응표면분석 결과로부터 총 폴리페놀 함량은 에탄올 농도 59.
01), 용매의 에탄올 농도, 추출온도 및 이들의 상호작용이 추출액의 총 폴리페놀 함량과 라디칼 소거능에 유의적인 영향을 나타내었다(Table 3). 에탄올 농도 및 추출온도 이차항 계수는 음의 값으로 에탄올의 농도 및 추출온도의 실험 범위 내에서 세 측정변수 모두가 증가하다 감소하는 이차적 변화를 보였다(Fig. 1). 분산분석 결과, 에탄올 농도 및 추출온도는 세 변수 모두에 99.
1). 오가자 DPPH 라디칼 소거능 예측모형의 계수 중에서는 상수 및 에탄올 농도의 일차항 및 이차항만이 유의적으로 나타나 오가자의 DPPH 라디칼 소거능은 추출온도에 의한 영향보다는 에탄올 농도의 영향이 큼을 알 수 있으며, 에탄올 농도 이차항의 계수가 음수로 나타나 실험영역 내에서 증가하다가 감소하는 경향을 나타내었다. ABTS 라디칼 소거능 예측모형은 모든 계수가 유의적으로 나타나(p<0.
1). 오가자 추출 액의 에탄올 농도 및 온도는 세 가지 변수 모두에 99.9% 신뢰수준으로 영향을 미쳤으며(Table 4), 반응표면분석 결과로부터 총 폴리페놀 함량은 에탄올 농도 27.19%, 온도 55.20℃에서 추출 시 최대값 24.28 mg GAE/g으로 예측되었다. DPPH 라디칼 소거능은 에탄올 농도 38.
오가자 추출액의 총 폴리페놀 함량, DPPH 및 ABTS 라디칼소거능의 회귀분석 결과 일차적(linear), 이차적(quadratic) 영향이 모두 99.9%의 신뢰수준 이상으로 유의하였고, 전체 회귀모형의 R2 값이 각각 99.52, 97.58 및 99.91%로 p<0.001 수준에서 유의성이 인정되었다(Table 2).
오가자, 오디, 복분자 및 녹차의 총 폴리페놀 함량, DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능은 추출용매의 에탄올 함량 및 추출 온도에 따라 유의적인 차이를 나타내었다(p<0.001).
녹차의 총 폴리페놀 함량, DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능은 매우 유사한 영역에서 최적점을 나타내었으며, 따라서 에탄올 농도 57%, 온도 43℃를 녹차 항산화 활성 추출의 최적점으로 확립하였다. 오가자의 경우 총 폴리페놀 함량, DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능은 에탄올 농도 27-38%, 온도 55-73℃의 범위에서 나타났으며, 등고선도의 superimposing에 의해 각 범위의 중앙이며 ABTS의 최적점인 33%, 온도 67℃를 최적점으로 선정하였다. Choi와 Ahn 등(9)은 오가자 생과의 50% 메탄올 추출물로부터 0.
따라서, 추출액의 총 폴리페놀 함량은 온도에 따른 일차적인 영향을 받으며, 계수가 양의 값을 나타내어 추출 용매의 온도가 증가함에 따라 추출액의 총 폴리페놀 함량이 증가하는 것을 알 수 있다. 오디 DPPH 라디칼 소거능 예측모형의 계수는 상수 및 에탄올 농도와 추출온도 각각의 일차항이 유의적으로 나타났으며, 이들 일차항의 계수는 모두 양의 값으로 에탄올 농도 및 추출온도가 증가함에 따라 오디의 DPPH 라디칼 소거능이 증가함을 알 수 있다. ABTS 라디칼 소거능 예측모형은 용매의 에탄올 농도, 추출온도의 일차항 및 에탄올 농도의 이차항이 유의적으로 나타났으며(p<0.
오디 추출액의 총 폴리페놀 함량, DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능의 회귀분석 결과 일차적, 이차적 영향 모두 95%의 신뢰수준 이상으로 유의하고, 전체 회귀모델의 R2 값이 각각 95.73, 97.69 및 95.91%로 p<0.001 수준에서 유의성이 인정되었다(Table 2).
28 mg GAE/g은 매우 높은 폴리페놀 함량임을 알 수 있다. 오디의 경우 반응표면분석 결과로부터 DPPH 라디칼 소거능은 에탄올 농도 74.04%, 온도 62.27℃에서, ABTS 라디칼 소거능은 에탄올 농도 64.61%, 온도 69.81℃에서 각각 나타나 에탄올 농도의 중간점인 69%와 실험영역 온도의 최고점인 65℃로 최적점을 선정하였다. Yu 등(32)은 오디(Morus atropurpurea Roxb.
추출물의 총 폴리페놀 함량과 라디칼 소거능에 미치는 용매의 에탄올 농도 및 온도는 유의적이었으며, 오가자 및 녹차의 모든 종속변수에 대한 반응표면모형은 유의적이었고, 오디의 라디칼 소거능에 대한 반응표면모형 또한 유의적이었다. 오디의 총 폴리페놀 함량 및 복분자의 총 폴리페놀 함량과 라디칼 소거능에 대한 반응표면모형은 적합하지 않았으며, 추출온도에 의한 일차적인 영향을 받는 것으로 나타났다. 최적조건에서 제조한 추출액의 총 폴리페놀 함량 및 라디칼 소거능의 예측값과 실측값은 매우 유사한 값을 나타내어 본 연구에서 확립한 회귀식이 신뢰할 수 있음을 알 수 있었고, 최적추출액은 이전 보고에 비해 증진된 총 폴리페놀 함량 및 라디칼 소거능을 나타내었다.
5 mg GAE/g 총 폴리페놀 함량을 보고하였으며, Kim 등(5)은 물과 메탄올 추출물에서 각각 1384 및 785 mg GAE/100 g 을 보고하였다. 이와 비교하여 볼 때 본 연구에서 건과를 사용하여 얻은 최대값 24.28 mg GAE/g은 매우 높음을 알 수 있다. 한편, 오가자의 70% 에탄올 추출물에서 순수 분리된 3,5-dihydroxycinnamic acid와 protocatechuic acid은 각각 2.
5 mg GAE/g 총 폴리페놀 함량을 보고하였으며, Kim 등(5)은 물과 메탄올 추출물에서 각각 1384 및 785 mg GAE/100 g을 보고하였다. 이와 비교하여 볼 때 본 연구에서 오가자 건과를 사용하여 얻은 최대값 24.28 mg GAE/g은 매우 높은 폴리페놀 함량임을 알 수 있다. 오디의 경우 반응표면분석 결과로부터 DPPH 라디칼 소거능은 에탄올 농도 74.
회귀에 대한 ANOVA에서는 4종의 추출 소재, 각각의 총 폴리페놀 함량, DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능에 따라 다른 양상을 보이나, 오가자와 녹차의 경우 세 가지 지표 모두에서 공통적으로 선형적, 이차적 영향이 유의적으로 나타났으며, 이들의 ABTS 라디칼 소거능의 경우 상호작용도 유의적으로 나타났다(Table 2). 전반적으로, 복분자와 오디의 총 폴리페놀 함량 및 복분자의 DPPH 라디칼 소거능 이외에는 에탄올 농도 및 추출온도가 모두 유의적으로 나타났으며, 복분자와 오디의 경우는 에탄올 농도에 비해 온도의 효과가 더 크게 나타났다. 이는 사과와 감귤류의 용매 추출 시간이 짧은 경우, 추출 온도로 인한 폴리페놀류의 용해도가 증가하지만, 높은 온도에 의한 열분해가 일어나므로 추출온도는 추출효율에 큰 영향을 주지 않았다 는 이전의 연구 결과와는 상이한 경향을 나타내었다(25).
총 폴리페놀 예측 모형의 계수는 상수 및 추출온도 일차항의 계수만이 유의한 것으로 나타났고(p<0.01), 반응표면 예측모형의 적합성 결여를 나타내는 lack of fit의 확률값은 0.027로 α=0.05 수준에서 유의성을 나타내었다(Table 2).
총 폴리페놀 함량 예측 모형의 계수는 용매의 에탄올 농도와 추출온도 상호작용을 제외한 모든 계수가 유의한 것으로 나타나(p<0.01), 이들 요인에 의해 추출액의 총 폴리페놀 함량에 유의적인 영향이 있음을 알 수 있었다(Table 3).
총 폴리페놀 함량, DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능의 상관분석 결과 세 변수가 r=0.996 이상의 매우 높은 양의 상관관계를 나타내었으며(p<0.01, data not shown), 따라서 매우 유사한 영역에서 세 변 수의 최적점이 나타났다.
01), 이들 요인에 의해 추출액의 총 폴리페놀 함량에 유의적인 영향이 있음을 알 수 있었다(Table 3). 총 폴리페놀 함량에 대해 에탄올 농도 및 추출 온도의 이차항 계수는 모두 음의 값을 나타내어 총 폴리페놀 함량은 실험 범위 내에서 증가하다가 감소하는 이차적 변화를 보임을 알 수 있다(Fig. 1). 오가자 DPPH 라디칼 소거능 예측모형의 계수 중에서는 상수 및 에탄올 농도의 일차항 및 이차항만이 유의적으로 나타나 오가자의 DPPH 라디칼 소거능은 추출온도에 의한 영향보다는 에탄올 농도의 영향이 큼을 알 수 있으며, 에탄올 농도 이차항의 계수가 음수로 나타나 실험영역 내에서 증가하다가 감소하는 경향을 나타내었다.
각 소재의 최적추출조건 및 조건 하에서 제조된 추출액의 총 폴리페놀 함량, DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능의 예측값과 실측값은 Table 5에 나타내었다. 최적 조건에서 제조된 추출액의 총 폴리페놀 함량, DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능은 예측값과 매우 유사하게 나타났다. 녹차의 총 폴리페놀 함량, DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능은 매우 유사한 영역에서 최적점을 나타내었으며, 따라서 에탄올 농도 57%, 온도 43℃를 녹차 항산화 활성 추출의 최적점으로 확립하였다.
오디의 총 폴리페놀 함량 및 복분자의 총 폴리페놀 함량과 라디칼 소거능에 대한 반응표면모형은 적합하지 않았으며, 추출온도에 의한 일차적인 영향을 받는 것으로 나타났다. 최적조건에서 제조한 추출액의 총 폴리페놀 함량 및 라디칼 소거능의 예측값과 실측값은 매우 유사한 값을 나타내어 본 연구에서 확립한 회귀식이 신뢰할 수 있음을 알 수 있었고, 최적추출액은 이전 보고에 비해 증진된 총 폴리페놀 함량 및 라디칼 소거능을 나타내었다.
각 소재에 대해 추출 온도와 용매의 영향은 서로 다르며, 이는 존재하는 폴리페놀이 상이하여 폴리페놀의 분자 크기나 형태에 따라 용해도가 다르고, 추출된 폴리페놀에 따라 라디칼 소거능도 상이할 것으로 판단된다(22). 추출 소재에 따라서는 녹차가 세 종류의 과실보다 매우 높은 총 폴리페놀 함량 및 라디칼 소거능을 나타내었으며, 과실류는 유사한 총 폴리페놀 함량을 나타내었으나 DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능은 복분자 추출액에서 상대적으로 높은 값을 나타내었다.
1). 추출 온도는 오디 추출액의 세 가지 변수 모두에 99% 신뢰수준으로 영향을 미쳤으며, 에탄올 농도는 DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능에 유의한 효과를 나타내었다(Table 4). 반응표면분석 결과로부터 DPPH 라디칼 소거능은 에탄올 농도 74.
중심합성계획에 따라 추출공정 조작변수인 에탄올 농도 및 추출온도를 독립변수로, 총 폴리페놀 함량, DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능을 종속변수로 설정하여 이들의 종속변수의 값을 최대로 하는 공통의 조건을 최적조건으로 선정하였다. 추출물의 총 폴리페놀 함량과 라디칼 소거능에 미치는 용매의 에탄올 농도 및 온도는 유의적이었으며, 오가자 및 녹차의 모든 종속변수에 대한 반응표면모형은 유의적이었고, 오디의 라디칼 소거능에 대한 반응표면모형 또한 유의적이었다. 오디의 총 폴리페놀 함량 및 복분자의 총 폴리페놀 함량과 라디칼 소거능에 대한 반응표면모형은 적합하지 않았으며, 추출온도에 의한 일차적인 영향을 받는 것으로 나타났다.
05 수준에서 유의성이 인정되었다(Table 2). 회귀계수의 유의성을 살펴보면, 총 폴리페놀 함량의 모형은 상수, 에탄올 농도와 추출온도 각각의 일차항이 유의적이었고, DPPH와 ABTS 라디칼 소거능에 대해서는 상수, 각각의 일차항 그리고 에탄올의 이차항 계수가 유의적으로 나타났다. 그러나 세 변수에 대해 모두 반응표면의 적합결여검정 결과가 유의적으로 나타났는데(p<0.
05)(Table 2). 회귀에 대한 ANOVA에서는 4종의 추출 소재, 각각의 총 폴리페놀 함량, DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능에 따라 다른 양상을 보이나, 오가자와 녹차의 경우 세 가지 지표 모두에서 공통적으로 선형적, 이차적 영향이 유의적으로 나타났으며, 이들의 ABTS 라디칼 소거능의 경우 상호작용도 유의적으로 나타났다(Table 2). 전반적으로, 복분자와 오디의 총 폴리페놀 함량 및 복분자의 DPPH 라디칼 소거능 이외에는 에탄올 농도 및 추출온도가 모두 유의적으로 나타났으며, 복분자와 오디의 경우는 에탄올 농도에 비해 온도의 효과가 더 크게 나타났다.

후속연구

또한, 항산화 활성은 기준물질의 차이 및 항산화 활성 측정법의 차이로 이전 연구와의 직접 비교가 불가능한 경우도 있었으나, 총 폴리페놀 함량과 항산화 활성은 높은 양의 상관관계를 지니므로(33,34), 추출액의 높은 항산화 활성의 예측이 가능하다. 따라서, 본 연구에서 확립된 최적 추출물을 기능성 물질로 고부가가치 식품 가공에 적용한다면 현재 제한적으로 사용되고 있는 국내산 베리류 및 녹차의 활용 증진에 기여할 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	anthocyanin은 어떤 색소인가?	이러한 항산화 기능성 물질 중 천연색소의 다양한 생리활성 효과가 다수 보고됨에 따라 붉은색 과일에 함유되어 있는 색소에 대한 관심이 집중되고 있다. 천연색소 가운데 anthocyanin은 3번 탄소에 당이 결합되어 있는 polyphenol 화합물인 flavonoid에 속하는 천연색소로서, 꽃, 과일 및 야채 등에 널리 분포한다. 최근에 오가자, 오디, 복분자 등의 베리류는 이와 같은 항산화 활성이 밝혀지면서 생산이 증가하고 있으나 식품 가공에의 활용은 미미하다.
	복분자의 생리활성 성분에는 어떤 종류가 있는가?	)는 전국으로 확산 재배되고 있으며, anthocyanin 색소의 기능성이 알려져 과즙 등의 형태로 식품에 첨가하여 건강식품을 개발하는데 관심이 집중되고 있다(13). 복분자의 생리활성 성분은 sanguiin H-4, sanguiin H-6 및 gallic acid 등으로 항산화, 항염증, 아질산염소거능 및 superoxide dismutase 유사활성 등의 효과가 보고되었으며(14-18), 이는 품종, 재배지, 성숙도 및 추출방법에 따라 다른 것으로 보고되고 있다. 이들 베리류는 기술한 바와 같은 우수한 기능성과 천연 색소로서의 잠재적 활용가능성이 뛰어난 식품소재이나 크기가 작고 수분함량이 높아 수확작업 및 취급이 불편하여 잼, 젤리, 주스 및 술 등의 가공식품 재료로 이용되거나 천연 염료제로 의료 및 화장품 산업에 소량 이용되어 왔을 뿐 그 이용이 극히 제한적인 상황이다.
	식물에서 폴리페놀류 등의 기능성 물질을 추출할 때, 용매추출은 어떤 장점을 갖는 방법인가?	식물에서 폴리페놀류 등의 기능성 물질 추출 시 열수추출이 주로 사용되고 있으나, 추출시간을 단축 및 추출효율 증가를 위해 유기용매를 이용한 추출 또한 시도되고 있다(20). 용매추출은 식물체로 흡수 시 식물체 조직 손상에 의한 유용물질 침출, 불용성 물질의 가용화, 세포 외부로의 확산 등의 장점으로 열수추출보다 높은 추출 효율을 나타내는 것으로 알려져 있다(21). 더욱이 식물체의 에탄올 추출물은 항산화활성, xanthine oxidase 저해활성, 전자공여작용, 아질산염 소거작용 등 높은 생리활성을 보이는 것으로 보고되어 있으므로(9,22), 에탄올을 이용한 용매추출은 과실류 및 녹차 항산화 물질의 고효율 추출에 효과적일 것으로 사료된다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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