[논문]추출 방법과 조건에 따른 소나무 지엽 추출효율 변화

김동성; 김형민; 성용주; 강석구; 강호양; 이준우; 김세빈; 박관수

doi:10.7584/ktappi.2016.48.1.093

Abstract ▼ AI-Helper

The extraction efficiency depending on the extracting methods and the conditions of extraction was investigated. The common steam extraction was compared to the distillation extraction method. The effects of the samples size and the extraction time on the extract yield were also investigated by usin...

The extraction efficiency depending on the extracting methods and the conditions of extraction was investigated. The common steam extraction was compared to the distillation extraction method. The effects of the samples size and the extraction time on the extract yield were also investigated by using UV-Vis spectrophotometer. One of the functional components of pine needle extract as the natural phenol base components were detected by the UV-VIS at around 235 nm wavelength range. The absorbance intensity at around 235 nm wavelength of the pine needle extract was used as the indicator of the extraction efficiency in this experiment. The distillation extraction showed the higher extract yield than the steam extraction. The grinding treatment of pine needles also resulted in the better extract performance, but the severe grinding showed a little decrease in the extract yield especially in case of the distillation extraction method. More than half of the extract was collected at the first stage of the extraction, that was the first 15 minutes in the total 60 minutes extraction.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

이처럼 다양한 식물체로부터 향기성분 및 기능성 추출물의 성분에 대한 다양한 연구 결과가 보고되었으나, 소나무 잎의 향 성분 및 기능성 추출을 위한 추출공정방식의 차이에 따른 추출 효율성에 대한 기초 연구는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 소나무 잎의 기능성 유효 추출 성분의 추출 공정 효율 특성을 파악하고 이를 통한 고효율 추출 공정의 개발을 위해 솔잎의 크기, 추출공정방식의 차이 및 시간에 따른 구간별 기능성 추출물의 추출특성 등 추출효율 증대를 위한 기반연구를 실시하였다.

제안 방법

다양한 기능성추출물을 포함하고 있는 솔잎으로부터 기능성추출물의 추출효율 증대 방안을 모색하기 위하여 추출방법과 추출조건에 의한 추출효율변화를 각 추출액의 UV 흡광도 변화를 통해 비교평가 하였다. 시료에 스팀을 적용하여 추출하는 스팀추출방식과 시료를 침지시켜 가열하여 추출하는 증류추출 방법을 비교한 결과 증류추출에서 유효 성분의 추출효율이 높게 나타났는데 이는 증류 추출 시에 스팀 추출에 비해 수분의 내부 침투에 따른 유효성분의 용출이 용이하기 때문인 것으로 판단되었다.

대상 데이터

본 연구에서는 대전 내에서 자생하는 소나무에서 잎을 직접 채취하여 사용하였다. 채집한 솔잎을 약 24시간 동안 항온항습조건에서 기건 시킨 후 생잎을 분말화한 후 10~30 mesh, 30~60 mesh의 크기로 분급한 후 생잎, 10~30 mesh 분급분, 30~60 mesh 분급분 3가지로 나누어 추출효율성 평가를 실시하였다.

데이터처리

각 추출조건에서 추출된 추출물의 추출효율을 간접 적으로 평가하기 위해 SCINCO사의 UV-Vis spectrophotometer(S-3100, Wavelength Range : 190~ 1000 nm)를 이용하여 추출액을 특성을 평가하였다. 소나무 잎 추출액의 경우 UV 흡광도 측정 시 220~280 nm에서 최대 흡수 파장을 가지며 이 부분에서 나타나는 UV 흡광은 대체로 천연 페놀류에 의한 것으로서,¹⁴⁾ 이 성분은 다양한 침엽수의 주요 기능성 추출물 중 주요 성분으로 본 연구에서는 전체 UV spectrometer 평가 및 약 230~240 nm의 피크(peak) 정도를 통해 추출액의 추출효율을 평가하였다.

성능/효과

시료에 스팀을 적용하여 추출하는 스팀추출방식과 시료를 침지시켜 가열하여 추출하는 증류추출 방법을 비교한 결과 증류추출에서 유효 성분의 추출효율이 높게 나타났는데 이는 증류 추출 시에 스팀 추출에 비해 수분의 내부 침투에 따른 유효성분의 용출이 용이하기 때문인 것으로 판단되었다. 솔잎의 크기별 추출효율을 비교한 결과 분쇄된 시료에서 추출효율이 높게 나타났으며 증류추출의 경우에는 10~30 mesh 크기분의 추출 시에 가장 높은 추출 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 두 가지 추출방법 에서 모두 유효성분의 추출은 추출초기단계에서 집중적으로 이루어지는 것을 단계별 추출액의 특성비교를 통해 확인할 수 있었다.
다양한 기능성추출물을 포함하고 있는 솔잎으로부터 기능성추출물의 추출효율 증대 방안을 모색하기 위하여 추출방법과 추출조건에 의한 추출효율변화를 각 추출액의 UV 흡광도 변화를 통해 비교평가 하였다. 시료에 스팀을 적용하여 추출하는 스팀추출방식과 시료를 침지시켜 가열하여 추출하는 증류추출 방법을 비교한 결과 증류추출에서 유효 성분의 추출효율이 높게 나타났는데 이는 증류 추출 시에 스팀 추출에 비해 수분의 내부 침투에 따른 유효성분의 용출이 용이하기 때문인 것으로 판단되었다. 솔잎의 크기별 추출효율을 비교한 결과 분쇄된 시료에서 추출효율이 높게 나타났으며 증류추출의 경우에는 10~30 mesh 크기분의 추출 시에 가장 높은 추출 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
4에 나타내었다. 실제 솔잎의 스팀 추출에서 초기에 추출되어 나오는 15 분까지의 추출액에서 가장 높은 흡광도값을 나타내는 것을 알 수 있는데 이를 통해 실제 기능성추출이 초기단계에서 급격히 발생하고 그 이후에는 감소하는 경향을 타나내는 것을 확인할 수 있었다.

후속연구

두 가지 추출방법 에서 모두 유효성분의 추출은 추출초기단계에서 집중적으로 이루어지는 것을 단계별 추출액의 특성비교를 통해 확인할 수 있었다. 향후 이러한 추출방식과 조건에 의한 추출효율 평가결과들을 토대로 솔잎과 같은 침엽수 잎추출공정의 효율성 증대방안을 모색해볼 수 있을 것으로 판단되었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	테르펜(terpenes) 성분의 특징은 무엇인가?	소나무 잎 추출물은 다양한 용도로 활용되고 있는 고부가가치 기능성물질로서, 실제 추출을 통해 얻어지는 소나무 잎 정유(essential oil)는 α-pinene, β-pinene, camphene, bomeol, phellandrene이 포함되어 있고, 이밖에도 폴리페놀 및 플라보노이드 류(quercetin, kaempferol), 비타민 등의 많은 종류의 기능성 유기화합물을 포함하고 있는 것으로 알려져 있다. 1) 대표적인 추출성분인 테르펜(terpenes) 성분 등은 곰팡이 및 세균 등의 성장저해 향균능력을 가지고 있는 것으로 보고된바 있으며, 폴리페놀의 항산화제는 혈중콜레스테롤을 낮추는 효능이 있는 것으로 알려져 있기 때문에 건강기능성식품, 창상치료제, 기능성벽지 및 세제, 천연방향제, 천연염색제 등 다양한 용도로 활용되고 있다. 2,3)
	소나무 잎 추출물에는 어떤 성분이 포함되어 있는가?	최근 건강에 대한 관심의 증대에 따라 천연물 유래 기능성물질에 대한 수요가 지속적으로 증대되면서 국내 침엽수의 대표 수종 중 하나인 소나무 잎 등의 침엽수 잎의 기능성 추출성분 활용과 수요가 더욱 커지고 있다. 소나무 잎 추출물은 다양한 용도로 활용되고 있는 고부가가치 기능성물질로서, 실제 추출을 통해 얻어지는 소나무 잎 정유(essential oil)는 α-pinene, β-pinene, camphene, bomeol, phellandrene이 포함되어 있고, 이밖에도 폴리페놀 및 플라보노이드 류(quercetin, kaempferol), 비타민 등의 많은 종류의 기능성 유기화합물을 포함하고 있는 것으로 알려져 있다. 1) 대표적인 추출성분인 테르펜(terpenes) 성분 등은 곰팡이 및 세균 등의 성장저해 향균능력을 가지고 있는 것으로 보고된바 있으며, 폴리페놀의 항산화제는 혈중콜레스테롤을 낮추는 효능이 있는 것으로 알려져 있기 때문에 건강기능성식품, 창상치료제, 기능성벽지 및 세제, 천연방향제, 천연염색제 등 다양한 용도로 활용되고 있다.
	다양한 기능성 추출물을 추출하기 위한 방법에서 대상물질의 특성을 고려하여 추출방법과 공정을 적절히 적용하여야 하는 이유는 무엇인가?	식물체에 포함되어 있는 다양한 기능성 추출물을 추출하기 위한 방법으로는 현재 크게 물리적, 화학적, 효소적 방법 등이 적용되고 있는데 실질적으로 직접 증기를 적용하는 추출법, 증기 증류법, 유기용매 추출법, 초임계 유체 추출법, 기계적 압착을 통한 방법, 마이크로웨이브 적용 추출법, 효소 추출법 등 다양한 추출 방법이 사용되고 있다. 4) 대표적인 유효성분 추출법으로는 유기용매 추출법을 들 수 있는데, 유기용매 추출 시 유기 용매에 잔류에 따른 품질저하 및 장시간 추출에 따른 성분파괴 등이 문제가 될 수 있고, 초임계 유출법을 이용한 추출 시에는 초기 설치비용이 높고, 추출공정운용 시고에너지 필요에 따른 비용증가가 큰 단점으로 대두될 수 있다. 5,6) 압착 추출법은 정유함량이 많은 물질을 채취 하는 데에 효과적인 방법으로 활용되고 있으나, 채취 후불순물이 많아 추가 정제공정이 발생하게 되는 단점이 있어 7) , 기능성 추출물의 효과적인 추출을 위해서는 목표로 하는 물질과 대상물질의 특성을 고려하여 추출방법과 공정을 적절히 적용하여야 한다. 7)

참고문헌 (14)

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