[논문]반응표면 분석법을 이용한 치아씨 항산화 활성 추출의 최적화 조건

한기영; 최진영

doi:10.9799/ksfan.2016.29.2.228

반응표면 분석법을 이용한 치아씨 항산화 활성 추출의 최적화 조건
Optimization for Chia Seed Antioxidative Activity of Solvent Extraction Using the Response Surface Methodology 원문보기

한국식품영양학회지 = The Korean journal of food and nutrition, v.29 no.2, 2016년, pp.228 - 236

한기영 (서울여자대학교 식품공학과) , 최진영 (신한대학교 식품조리과학부)

초록
AI-Helper

본 연구에서는 치아씨의 항산화 활성을 증가시키기 위하여 추출용매 종류와 용매농도, 추출시간과 추출온도를 달리하여 총 폴리페놀 함량과 DPPH 라디칼 소거능을 측정한 후 반응표면분석을 이용하여 최적조건을 수립하였다. 치아씨 추출조건은 에탄올과 메탄올용매 모두에서 추출용매 60%, 추출시간 130분과 추출온도 $20^{\circ}C$에서 총 폴리페놀 871.00mg%($R^2=0.9507$), 557.70mg%($R^2=0.9784$)로 가장 함량이 많았고, DPPH 라디칼 소거능은 72.14%($R^2=0.9675$), 52.79%($R^2=0.9524$)의 항산화력을 보였다. 용매종류에서는 에탄올 추출용매가 메탄올 추출용매보다 같은 조건에서는 월등히 높은 항산화력을 보여 에탄올이 치아씨 추출용매로 더 우수한 용매로 선정되었다. 또한 반응표면분석 결과, 용매추출 조건에서는 에탄올 용매에서는 용매추출 시간이나 온도보다는 용매농도에 가장 큰 영향을 받았고, 메탄올 추출조건에서는 용매추출 시간에서 가장 큰 영향력을 주었다. 반응표면분석 후 용매 농도, 시간과 온도의 최적 추출조건의 범위는 에탄올 추출조건은 에탄올농도 63%, 추출시간 100분과 추출온도 $18^{\circ}C$가 최적조건이고, 메탄올 추출조건에서는 추출농도 65%, 추출시간 120분과 추출온도 $16^{\circ}C$를 보였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study was to determine the optimum conditions of solvent extraction type and solvent concentration (60, 70, 80%, v/v), extraction time (30, 80, 130 mins) and extraction temperature (10, 15, $20^{\circ}C$) in order to increase the antioxidant activity of the chia seed. The total polyphenol content and DPPH radical scavenging activity was measured by using response surface methodology (RSM) to establish the optimal conditions. Using ethanol and methanol extractions at extraction concentrations of 60%, and time and temperature of 130 mins and $20^{\circ}C$, the maximum total polyphenol content was 871.00 mg% ($R^2=0.9507$) and 557.70 mg% ($R^2=0.9784$) for ethanol and methanol extraction respectively. Using the same extraction conditions, the maximum level of DPPH radical scavenging activity was 72.14% ($R^2=0.9675$) and 52.79% ($R^2=0.9524$) for ethanol and methanol extraction respectively. The results indicate that ethanol extracts showed a higher antioxidant activity than methanol extracts. The ethanol extraction conditions of response surface analysis (RSA) were affected more by ethanol concentration than by extraction time or temperature. In contrast, the methanol extraction conditions of response surface analysis (RSA) were affected more by extraction time. Based on the RSM, the optimum ethanol extraction conditions were the following: extraction concentration, 63%: time, 100 mins: and temperature, $18^{\circ}C$. The optimum methanol extraction conditions were the following: extraction concentration, 65%; time, 120 mins; and temperature, $16^{\circ}C$.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

이처럼 치아씨에 대한 항산화 활성의 연구는 미비한 실정이고, 용매의 종류에 따른 항산화 활성의 최적 추출조건에 대한 연구도 없는 실정이다. 따라서 본 연구는 치아씨 항산화 활성을 규명하기 위하여 추출용매의 종류나 농도, 시간, 온도를 달리하여 항산화 활성 실험을 수행하였고, 반응표면분석을 통하여 추출조건의 최적조건을 구하고자 하였다.

제안 방법

추출물의 항산화 활성을 측정하기 위하여 처리조건별로 DPPH(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl)에 의한 전자공여능(electron donating ability, EDA)은 Blois MS(1958)의 방법을 변형하여 측정하였다. 즉, 1×10^-4 M DPPH(Sigma-Aldrich) 용액(99.

대상 데이터

본 연구의 실험 재료인 치아씨(chia seed)는 온라인 쇼핑몰에서 구입하였으며, 2014년에 파라과이에서 생산된 것을 구입하여 가정용 분쇄기(Hanil HMF-600, Korea)로 분쇄 후, 20 mesh체를 통과시켜 실험에 사용하였다.

데이터처리

각 추출조건별 3회 이상 반복 실험한 결과에 대하여 SAS (statistical analysis system, Version 9.1) 프로그램을 이용하여 반응표면분석(response surface methodology, RSM)으로 실시하였다. 각 실험군에 대한 유의차 검정은 분산분석을 한 후 p<0.

이론/모형

총 폴리페놀 함량은 Folin-Denis법에 따라 Folin-Ciocalteu’s phenol reagent가 각 시료의 페놀성 화합물에 의해 환원된 결과, 몰리브덴 청색으로 발색하는 것을 원리로 분석하였다 (Hong 등 1995). 각 처리조건별 치아씨 추출시료 80 μL에 2% sodium carbonate 용액 100 μL를 가한 후 5분간 방치한 후 50% Folin-Ciocalteu reagent(Sigma-Aldrich, St.

성능/효과

54℃로 나타났으며, DPPH에서도 총 페놀의 최적조건과 같이 추출용매 농도와 시간은 메탄올에서 높게 나타났으며, 추출온도는 에탄올이 더 높게 나타났다. 결과적으로 에탄올 추출조건은 에탄올 농도 63%, 추출시간 100분과 추출온도 18℃가 최적조건이었고, 메탄올 추출조건에서는 추출농도 65%, 추출시간 120분과 추출온도 16℃를 보였다.
05). 따라서 메탄올 추출조건에서는 메탄올추출 농도보다는 130분 추출 시간과 20℃ 추출온도에서 가장 많은 총 폴리페놀 함량을 보여, 추출시간과 온도가 더 큰 영향을 미친 것으로 보였다. 에탄올과 메탄올의 추출조건에 따른 총 폴리페놀의 함량을 비교한 결과에서는 60%, 130분과 20℃에서 총 폴리페놀 함량이 최대값을 보인 추출조건에서는 에탄올이 메탄올보다 300 mg%이상의 함량 차이를 보였으며, 이는 용매의 휘발성과도 차이를 보인다고 생각된다.
이는 메탄올 추출 조건에서는 추출온도가 10℃에서는 추출 시간이 길어질수록 전자공여능 활성이 높아지나, 반면에 추출온도 20℃에서는 추출시간이 길어질수록 전자공여능의 활성이 80% 메탄올 농도보다는 60%와 70% 메탄올 추출조건에서 전자공여능 활성이 높게 나타남을 보였다. 따라서 메탄올 추출조건은 농도보다는 온도에 영향을 더 많이 받는 것을 알 수 있었다. 결과적으로 메탄올을 추출용매로 사용할 경우에는 추출온도 조건을 낮게 조정하는 것이 더 이상적인 추출 방법인 것으로 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	치아씨란?	치아씨(Salvia hispanica L.)는 ‘chia’라 불리며, 차조기과 (Lamiaceae)의 민트 속에 1년생 식물로(Cha KY 2011), 치아씨 100 g에 식이섬유 39 g, 단백질 14 g, 지방 31 g, 기타 등으로 이루어져 식이섬유가 많이 함유되어 있고(USDA 2010), 치아씨의 지방은 종실무게의 25~38%를 차지하며, 몸에 좋은 불포화지방산인 α-linolenic acid가 많이 함유되어 있다고 한다(Ayerza JR 1995). 이와 같이 고농도의 불포화지방산을 가지고 있는 치아씨는 천연 지질의 산화 방지제로 연구되기 시작하였고(Taga 등 1984), 치아씨의 미정제 추출물에서 확인된 주요 화합물로는 quercetin과 kaempferol이 있으며, caffeic acid와 chlorogenic acid는 저농도로 존재하였다고 한다(Reyes-Caudillo 등 2008).
	치아씨의 항산화 활성과 관련된 치아씨 미정제 추출물 유래 화합물은?	)는 ‘chia’라 불리며, 차조기과 (Lamiaceae)의 민트 속에 1년생 식물로(Cha KY 2011), 치아씨 100 g에 식이섬유 39 g, 단백질 14 g, 지방 31 g, 기타 등으로 이루어져 식이섬유가 많이 함유되어 있고(USDA 2010), 치아씨의 지방은 종실무게의 25~38%를 차지하며, 몸에 좋은 불포화지방산인 α-linolenic acid가 많이 함유되어 있다고 한다(Ayerza JR 1995). 이와 같이 고농도의 불포화지방산을 가지고 있는 치아씨는 천연 지질의 산화 방지제로 연구되기 시작하였고(Taga 등 1984), 치아씨의 미정제 추출물에서 확인된 주요 화합물로는 quercetin과 kaempferol이 있으며, caffeic acid와 chlorogenic acid는 저농도로 존재하였다고 한다(Reyes-Caudillo 등 2008). 치아씨는 항산화 잠재력을 가지고 있어 혈압을 내리는 작용을 하기 때문에 인간의 식이 요법에서 중요한 요소가 될 수 있다고 보았으며(Orona-Tamayo 등 2015), 식이섬유 함량이 높아 변비예방 및 치료에 효과를 보일 수 있어 치아씨 분말을 첨가한 식빵으로도 개발되어졌다(Lee SB 2013).
	치아씨에 많이 함유된 불포화지방산은?	치아씨(Salvia hispanica L.)는 ‘chia’라 불리며, 차조기과 (Lamiaceae)의 민트 속에 1년생 식물로(Cha KY 2011), 치아씨 100 g에 식이섬유 39 g, 단백질 14 g, 지방 31 g, 기타 등으로 이루어져 식이섬유가 많이 함유되어 있고(USDA 2010), 치아씨의 지방은 종실무게의 25~38%를 차지하며, 몸에 좋은 불포화지방산인 α-linolenic acid가 많이 함유되어 있다고 한다(Ayerza JR 1995). 이와 같이 고농도의 불포화지방산을 가지고 있는 치아씨는 천연 지질의 산화 방지제로 연구되기 시작하였고(Taga 등 1984), 치아씨의 미정제 추출물에서 확인된 주요 화합물로는 quercetin과 kaempferol이 있으며, caffeic acid와 chlorogenic acid는 저농도로 존재하였다고 한다(Reyes-Caudillo 등 2008).

참고문헌 (35)

Ayerza JR. 1995. Oil content and fatty acid composition of chia (Salvia hispanica L.) from five northwestern locations in Argentina. J Am Oil Chem Soc 72:1079-1081

상세보기
Blois MS 1958. Antioxidant determinations by the use of a stable free radical. Nature 181:1199-1200

상세보기
Borneo R, Aguirre A, Leon AE. 2010. Chia (Salvia hispanica L) gel can be used as egg or oil replacer in cake formulations. J American Dietetic Association 110:946-949

상세보기
Campos BE, Ruivo TD, Scapim MRS, Madrona GS, Bergamasco RC. 2016. Optimization of the mucilage extraction process from chia seeds and application in ice cream as a stabilizer and emulsifier. Food Sci Technol 65:874-883
Cha KY. 2011. Effects of linseeds and chiaseeds dietary feeding on the quality characteristics and functionality of milk. MS Degree, Kangwon Univ. Korea
Cho YH, Chun SS, Kwon HJ, Kim JH, Yoon SJ, Lee KY. 2005. Comparison of physiological activities between hot-water and ethanol extracts of Bokbunja (Rubus coreanum F.). J Korean Soc Food Sci Nutr 34:790-796

원문보기 상세보기
Choi IW, Choi SY, Nam BR, Kim YS, Choi HD. 2008. Contents of polyphenols and limonoids in citron (Citrus junos Sieb. ex Tanaka) seed extracts and their antioxidant properties. Food Sci Biotechnol 17:373-378

원문보기 상세보기
Choi JM, Kim KY, Lee SH, Ahn JB. 2011. Functional properties of water extracts from different parts of Acanthopanax sessiliflorus. Food Eng Prog 15:130-135
Choi MA, Park NY, Woo SM, Jeong YJ. 2003. Optimization of extractions from Hericium erinaceus by response surface methodology. Korean J Food Sci Technol 35:777-782
Dicka M, Costaa TMH, Gomaac A, Subiradec M, Riosa AO, Floresa SH. 2015. Edible film production from chia seed mucilage: Effect of glycerol concentration on its physicochemical and mechanical properties. Carbohydrate Polymers 130:198-205

상세보기
Handa CL, Lima FS, Guelfi MFG, Georgetti SR, Ida EL. 2016. Multi-response optimisation of the extraction solvent system for phenolics and antioxidant activities from fermented soy flour using a simplex-centroid design. Food Chem 197:175-184

상세보기
Hong JI, Kweon MH, Ra KS, Sung HC, Yang HC. 1995. Free radical scavening activities and inhibittory effects on xanthine oxidase by ethanol extract from Capsella bursa-pastoris. Agri Chem Biotechnol 38:590-595
Ixtaina VY, Martinez ML, Spotorno V, Mateo CM, Maestri DM, Diehl BWK, Nolasco SM, Tomas MC. 2011. Characterization of chia seed oils obtained by pressing and solvent extraction. J Food Composition Anal 24:166-174

상세보기
Kang KC, Park JH, Back SB, Jhin HS, Rhee KS. 1992. Optimization of beverage preperation from Schizandra chinensis Baillon by response surface methodology. Korean J Food Sci Technol 24:74-81
Kim JY, Maeng YS, Lee KY, Lee ST. 1996. Antioxidant activity of soybean extracts by mixed solvents ethanol-water and methanol-water. Korean J Soc Food Sci 12:493-498
Kim MH, Kang WW, Lee NH, Kweon DJ, Choi UK. 2007. Antioxidant activities of extract with water and ethanol of Perilla frutescens var. acuta kudo leaf. J Korean Soc Appl Biol Chem 50:327-333
Kim SI, Sim KH, Ju SY, Han YS. 2009. A study on antioxidative and hypoglycemic activities of Omija (Schizandra chinensis Baillon) extract under variable extract conditions. Korean J Food & Nutr 22:41-47
Kim SJ, Kweon DH, Lee JH. 2006. Investigation of antioxidative activity and stability of ethanol extracts of licorice root (Glycyrrhiza glabra). Korean J Food Sci Technol 38:584-588
Kim SM, Cho YS, Sung SK. 2001. The antioxidant ability and nitrite scavenging ability of plant extracts. Korean J Food Sci Technol 33:626-632
Koh JH, Hwang MO, Moon JS, Hwang SY, Son JY. 2005. Antioxidative and antimicrobial activities of pomegranate seed extracts. Korean J Food Cookery Sci 21:171-179
Lee CY, Kim KM, Son HS. 2013. Optimal extraction conditions to produce rosemary extracts with higher phenolic content and antioxidant activity. Korean J Food Sci Technol 45:501-507

원문보기 상세보기
Lee MH, Lee JE. 2015. Antioxidant and antimicrobial properties of various solvent extracts from Robus idaeus. Korean J Food Nutr 28:774-781

원문보기 상세보기
Lee SB. 2013. Quality characteristics if bread added on chia seed powder. Kor J Human Ecology 22:723-736

원문보기 상세보기
Lee SG, Oh SC, Jang JS. 2015. Antioxidant activities of Citrus unshiu extracts obtained from different solvents. Korean J Food Nutr 28:458-464

원문보기 상세보기
Lee YJ, Ahn MS, Oh WT. 1998. A study on the catechins contents and antioxidative effect of various solvent extracts of green, oolong and black tea. J Food Hyg Safety 13:370-376
Lin KY, Daniel JR. 1994. Structure of chia seed polysaccharide exudates. Carbohydrate Polymers 23:13-18

상세보기
Mokrani A, Madani K. 2016. Effect of solvent, time and temperature on the extraction of phenolic compounds and antioxidant capacity of peach (Prunus persica L.) fruit. Separation Purification Technol 162:68-76

상세보기
Munoz LA, Cobos A, Diaz O, Aguilera JM. 2012. Chia seeds: microstructure, mucilage extraction and hydration. J Food Eng 108:216-224

상세보기
Nam SM, Kang IJ, Shin MH. 2015. Anti-diabetic and anti-oxidative activities of extracts from Crataegus pinnatifida. J East Asian Soc Dietary Life 25:270-277

원문보기 상세보기
Orona-Tamayo D, Valverde ME, Nieto-Rendon B, Paredes-Lopez O. 2015. Inhibitory activity of chia (Salvia hispanica L.) protein fractions against angiotensin I-converting enzyme and antioxidant capacity. Lebens Wissen 64:236-242

상세보기
Reyes-Caudillo E, Tecante A, Valdivia-Lopez MA. 2008. Dietary fibre content and antioxidant activity of phenolic compounds present in Mexican chia (Salvia hispanica L.) seeds. Food Chem 107:656-663

상세보기
Singleton VL, Rossi Jr JA. 1965. Colorimetry of total phenolics with phosphomolybdic-phosphotungstic acid reagents. Am J Enol Vitic 16:144-158
Taga MS, Miller EE, Pratt DE. 1984. Chia seeds as a source of natural lipid antioxidants. J Am Oil Chem Soc 61:928-931

상세보기
Timilsena YP, Adhikari R, Kasapis S, Adhikari B. 2016. Molecular and functional characteristics of purified gum from Australian chia seeds. Carbohydrate Polymers 136:128-136

상세보기
USDA (Unite States Department of Agriculture) SR21 Nutrient Data. 2010. Nutrition facts for dried chia seeds one ounce

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증