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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 다양한 생리활성 성분들을 함유하고 있으며, 그 효능 또한 다양하여 식품소재로서의 응용이 기대되는 옻나무를 식품 또는 식품소재로 활용할 수 있는 기초 자료로 제공하고자 추출 온도 및 시간에 따른 옻나무 추출물의 주요 페놀화합물 함량을 비교하여 효율적인 추출조건을 제시하고자 하였다.
제안 방법
- 20 kg/cm2 이상의 압력에서도 견딜 수 있도록 고안･제작된 식품열처리 장치(Jisico, Seoul, Korea)에 시료가 담긴 내부용기를 넣고 물이 채워진 외부용기로부터 전달된 열에너지를 이용하여 80, 100, 120, 140 및 160°C에서 1, 3 및 5시간 동안 추출하였다.
- 건조물을 85% MeOH에 용해시킨 후 0.2 μm syringe filter(Millipore, Billerica, MA, USA)로 여과하여 이를 HPLC 분석시료로 사용하였다.
- 검출기는 UV 260과 280 nm로 하고 유속은 0.3 mL/min, 시료 주입량은 3 μL로 분석하였다.
- 대조구는 초음파 추출기(Ultrasonic bath, SD-350H,Seong Dong, Seoul, Korea)를 이용하여 25°C, 40 kHz,872 W에서 1시간 추출하였으며, 추출액을 감압여과(Whatman No. 4, Maidstone, UK) 한 후 증류수로 정용하여 gallic acid, protocatechuic acid, fustin, fisetin, sulfuretin 및 butein 함량 분석 시료로 사용하였다.
- 옻나무 부위별 추출물의 fustin, fisetin, sulfuretin 및 butein 함량은 추출물을 0.2 μm syringe filter(Millipore)로 여과하여 분석시료로 사용하였다.
- 이때 칼럼은 ACQUITYUPLC® BEH C18 column(Waters)을 사용하였으며, 이동상은 0.1% acetic acid가 포함된 water(A)와 methanol(B)을 초기 95:5(%, v/v)에서 0.8분에 80:20, 3.0분에 40:60, 4.0분에 20:80, 4.2분에 95:5, 5.0분에 95:5로 설정하였으며, 검출기는 UV 280과 360 nm로 하고 유속은 0.3 mL/min, 시료 주입량은 3 μL로 하여 분석하였다.
- 추출 온도와 시간에 따른 옻나무의 주요 페놀화합물의 함량을 부위별로 분석하고 이들의 효율적인 추출조건을 확립하였다. 옻나무 추출물의 gallic acid 함량은 추출 온도가 증가함에 따라 증가하여 수피의 160°C, 5시간 처리구에서 385.
- 추출조건에 따른 옻나무 부위별 추출물의 gallic acid와 protocatechuic acid 함량은 추출물 10 mL에 ethyl acetate를 첨가하여 혼합한 후 ethyl acetate 층을 분리 추출하였다. 이 과정을 2회 반복하여 ethyl acetate 층을 회수하고, 여기에 무수 황산나트륨을 넣은 여과지를 사용하여 탈수 여과 및 감압 농축하여 용매를 완전히 제거하였다.
- 3 mL/min, 시료 주입량은 3 μL로 분석하였다. 표준물질로 gallic acid와 protocatechuic acid를 Sigma사(St. Louis, MO,USA)로부터 구매한 후 검량선을 작성하여 함량을 분석하였다.
- 3 mL/min, 시료 주입량은 3 μL로 하여 분석하였다. 표준물질은 Sigma 사로부터 구매한 후 검량선을 작성하여 함량을 분석하였다.
대상 데이터
- 본 연구에 사용된 옻나무는 충북 옥천군에서 유통되는 우루시올이 제거된 옻나무 수피(bark)와 목질부(xylem)를 구입한 후 20 mesh로 분쇄하여 실험재료로 사용하였다. 추출조건에 따른 시료의 페놀화합물 함량을 분석하기 위하여 옻나무의 부위별 시료를 중량 대비 20배의 증류수(w/v)를 첨가한 후 내열성 내부용기에 담아 준비하였다.
데이터처리
- Different letters (a-d) in the same row indicate a significant difference (P<0.05) by Duncan's multiple range test.
- Different letters (a-e) in the same row indicate a significant difference (P<0.05) by Duncan's multiple range test.
- Different letters (a-f) in the same row indicate a significant difference (P<0.05) by Duncan's multiple range test.
- 모든 실험의 각 항목은 3회 반복 실시하여 측정한 평균(mean)과 표준편차(SD)를 산출하고, 각 실험군 간 평균치의 통계적 유의성은 SPSS 통계프로그램(Statistical Package for the Social Science, Ver. 12.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 P<0.05 수준으로 Duncan's multiple range test로 검증하였다.
- 05 수준으로 Duncan's multiple range test로 검증하였다. 실험 결과에 대한 시료 처리 간의 차이 유무를 통계분석은 SAS(statistical analysis system) program을 활용해 one-way ANOVA(analysis of variance) 검증을 통하여 분석하였다.
성능/효과
- 3시간 및 5시간 추출한 옻나무 추출물 또한 추출 온도가 증가함에 따라 증가하여 추출 온도 140°C에서 각각 42.57 및 53.44 mg%의가장 높은 함량을 보였고 추출 온도 160°C에서는 감소하였다.
- 3시간 및 5시간 추출한 옻나무 추출물은 추출 온도가 증가함에 따라 gallic acid 함량이 유의적으로 증가하여 160°C에서 각각 380.22 및 385.33 mg%의 가장 높은 함량을 나타내었다.
- 3시간 및 5시간 추출한 옻나무 추출물은 추출 온도가 증가함에 따라 gallic acid 함량이 유의적으로 증가하였으며 추출 온도 160°C에서 312.51 및 274.98 mg%로 높게 나타났다.
- 3시간 및 5시간 추출한 옻나무 추출물은 추출 온도가 증가함에 따라 유의적으로 증가하여 추출 온도 120°C에서 각각 7.74 및 7.75 mg%의 가장 높은 함량을 나타내었으며 140°C 이상의 고온에서는 함량이 감소하여 160°C에서는 검출되지 않았다.
- 3시간 및 5시간 추출한 옻나무 추출물은 추출 온도가 증가함에 따라 증가하여 추출 온도 120°C에서 각각 3.02 mg%와 3.08 mg%까지 증가하였지만 이후 감소하여 추출 온도 160°C의 처리구에서는 검출되지 않았다.
- 목질부 추출물의 경우 1시간 동안 추출한 옻나무 추출물은 추출 온도가 증가함에 따라 유의적으로 증가하였고 추출온도 140°C에서 52.22 mg%로 가장 높은 함량을 보였으며,3시간 및 5시간 추출한 옻나무 추출물 역시 추출 온도가 증가함에 따라 유의적으로 증가하여 추출 온도 160°C에서 각각 96.24 및 97.19 mg%의 가장 높은 함량을 나타내었다.
- 목질부 추출물의 경우 1시간 동안 추출한 옻나무 추출물은 추출 온도가 증가함에 따라 증가하여 추출 온도 120°C에서 3.15mg%로 가장 높은 함량을 보였으나 140°C 이상의 고온에서는 감소하였다.
- 목질부 추출물의 경우 1시간 및 3시간 동안 추출한 옻나무 추출물은 추출 온도가 증가함에 따라 유의적으로 증가하여 추출 온도 160°C에서 각각 13.06 및 16.40 mg%의 가장 높은 함량을 나타내었으며, 5시간 추출한 옻나무 추출물은 추출 온도 140°C에서 16.07 mg%로 나타났다.
- 목질부 추출물의 경우에도 1시간 동안 추출한 옻나무 추출물은 추출 온도가 증가함에 따라 유의적으로 증가하여 추출 온도 140°C 및 160°C의 처리구에서 0.35 mg%의 함량을 나타내었고 추출 시간 3시간 및 5시간 처리구에서는 160°C의 처리구에서 각각 1.17 및 1.44 mg% 의 함량을 나타내었다.
- 목질부 추출물의 경우에도 추출 온도 100°C에서 각각 185.23, 206.97 및 205.27 mg%의 가장 높은 fustin 함량을 나타내었으며, 120°C 이상의 추출 온도에서는 감소하는 경향을 나타내었고 추출 온도 160°C의 처리구에서는 97.07, 85.63 및 35.90 mg%까지 감소하였다.
- 001)는 작게 나타났다. 부위별 옻나무 추출물의 protocatechuic acid 함량은 온도가 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다(Table 2). 이상의 결과로부터 protocatechuic acid 추출을 위한 최적 추출조건은 120°C, 1시간으로 판단된다.
- 수피 추출물의 경우 1시간 동안 추출한 옻나무 추출물은 추출 온도가 높아짐에 따라 유의적으로 증가하여 추출 온도 160°C에서 5.78 mg%의 가장 높은 함량을 나타내었고, 3시간 및 5시간 동안 추출한 옻나무추출물 또한 추출 온도가 증가함에 따라 함량이 증가하여 140°C에서 각각 6.63 및 8.79 mg%의 높은 함량이 측정되었으나 160°C에서 감소하는 경향을 나타내었다.
- 수피 추출물의 경우 1시간 동안 추출한 옻나무 추출물은 추출 온도가 증가함에 따라 유의적으로 증가하여 추출 온도 160°C에서 0.62 mg%의 함량을 나타내었으며 3시간 및 5시간 추출한 옻나무 추출물 또한 추출온도에 따른 유의적인 함량 증가를 보여 각각 1.25 및 1.49mg%로 나타났다.
- 수피 추출물의 경우 1시간 동안 추출한 옻나무 추출물은 추출 온도가 증가함에 따라 증가하여 추출 온도 120°C에서 9.25 mg%의 가장 높은 protocatechuic acid 함량을 나타내었으나 140°C 이상의 고온에서는 유의적으로 감소하였다.
- 수피 추출물의 경우 추출 온도가 증가함에 따라 유의적으로 증가하여 추출 온도 100°C에서 각각 53.67, 54.03 및 53.20 mg%로 가장 높은 함량을 보였으나 120°C 이상에서 추출한 옻나무 추출물은 함량이 감소하여 추출 온도 160°C에서 8.27, 7.13 및 2.47 mg%로 가장 낮은 함량을 나타내었다.
- 옻나무 추출물의 gallic acid 함량은 추출 온도가 증가함에 따라 증가하여 수피의 160°C, 5시간 처리구에서 385.33mg%로 가장 높았다.
- 통계분석 결과 옻나무의 주요 페놀화합물 추출에 영향을 미치는 요인은 추출 온도가 가장 큰 것으로 나타났다. 유효성분, 추출 수율, 경제성 등을 감안할 때 옻나무 부위별 효율적인 추출조건은 추출 온도 140℃와 추출 시간 3시간이었다.
- 이상의 결과로부터 butein 추출을 위한 최적 추출조건은 160°C, 5시간으로 판단된다.
- 이상의 결과로부터 fisetin 추출을 위한 최적 추출조건은 140°C, 5시간으로 판단된다.
- 이상의 결과로부터 fustin 추출을 위한 최적 추출조건은 100°C, 3시간으로 판단된다.
- 이상의 결과로부터 gallic acid 추출을 위한 최적 추출조건은 160°C, 3시간으로 판단된다.
- 이상의 결과로부터 protocatechuic acid 추출을 위한 최적 추출조건은 120°C, 1시간으로 판단된다.
- 이상의 결과로부터 sulfuretin 추출을 위한 최적 추출조건은 140°C, 5시간으로 판단된다.
- 08 mg%까지 증가하였지만 이후 감소하여 추출 온도 160°C의 처리구에서는 검출되지 않았다. 이상의 결과로부터 고온 추출 시 protocatechuic acid의 열분해 또는 불용화로 인하여 추출액 중으로의 이행이 감소되고(17), 추출 시간이 길어질수록 탄화 등 열에 의한 변성으로 감소된 것으로 판단된다(18). Protocatechuic acid(3,4-dihydroxybenzoic acid, C7H6O4, PCA)는 식물에 널리 분포하는 페놀화합물의 한 종류로 항산화와 항염증 활성으로 인하여 많은 연구자들의 관심의 대상이었고, 식용으로 많이 섭취하는 열매에 풍부히 함유되어 있으며 가열처리 시 함량증가가 보고되었다(19).
- 추출 시간에 따른 수피 추출물의 gallic acid 함량은 대조구에서는 추출 시간 3시간에서 가장 높은 함량을 나타내었으나 5시간 동안 추출한 처리구에서는 감소하는 경향을 나타내었으며 추출 온도 80°C 이상의 처리 구의 경우 처리 시간이 증가함에 따라 증가하는 경향을 나타내었다.
- 추출 온도와 시간이 옻나무 부위별 추출물의 butein 함량에 미치는 영향을 분석한 결과 수피 추출물의 경우 온도(F값 129.48, P<0.001)가 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 시간(F값 414.00, P<0.001)은 영향을 주지만 온도와 시간의 상호작용효과(F값 4.37, P<0.05)는 영향이 없는 것으로 나타났다.
- 추출 온도와 시간이 옻나무 부위별 추출물의 fisetin 함량에 미치는 영향을 분석한 결과 수피 추출물의 경우 온도(F값 951.36, P<0.001)가 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 시간(F값 584.38, P<0.001), 온도와 시간의 상호작용 효과(F값 33.30, P<0.001)는 작게 나타났다.
- 추출 온도와 시간이 옻나무 부위별 추출물의 fustin 함량에 미치는 영향을 분석한 결과 수피 추출물의 경우 온도(F값 1,206.50, P<0.001)가 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 시간(F값 26.65, P<0.001), 온도와 시간의 상호작용효과(F값 12.78, P<0.001)는 미미한 것으로 나타났다.
- 추출 온도와 시간이 옻나무 부위별 추출물의 gallic acid 함량에 미치는 영향을 분석한 결과 수피 추출물의 경우 온도(F값 80.31, P<0.001)가 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 그 다음으로 시간(F값 41.83, P<0.001), 온도와 시간의 상호작용효과(F값 4.64, P<0.001)로 나타났다.
- 추출 온도와 시간이 옻나무 부위별 추출물의 protocatechuic acid 함량에 미치는 영향을 분석한 결과 수피 추출물의 경우 온도(F값 227.27, P<0.001)가 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 시간(F값 89.43, P<0.001), 온도와 시간의 상호작용효과(F값 8.18, P<0.001)는 작게 나타났다.
- 추출 온도와 시간이 옻나무 부위별 추출물의 sulfuretin 함량에 미치는 영향을 분석한 결과 수피 추출물의 경우 온도(F값 1,132.98, P<0.001)가 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 시간(F값 793.65, P<0.001), 온도와 시간의 상호작용효과(F값 20.85, P<0.001)는 작게 나타났다.
- 49 mg%로 가장 높았다. 통계분석 결과 옻나무의 주요 페놀화합물 추출에 영향을 미치는 요인은 추출 온도가 가장 큰 것으로 나타났다. 유효성분, 추출 수율, 경제성 등을 감안할 때 옻나무 부위별 효율적인 추출조건은 추출 온도 140℃와 추출 시간 3시간이었다.
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