녹차씨 전처리와 추출 조건에 따른 녹차씨 추출물의 추출 수율 및 항효모 활성 Extraction Yield and Anti-Yeast Activity of Extract from Green Tea Seeds by Pretreatment and Extraction Conditions원문보기
항효모 활성이 우수한 녹차씨로부터 천연 보존소재를 개발하기 위하여 추출 원료를 최적화하기 위한 녹차씨의 전처리 방법을 평가하였다. 과피 유무에 따른 녹차씨의 추출 결과 추출물의 항효모 활성은 같았으며, 추출 수율은 과피를 제거한 속씨에서 근소하게 높은 것으로 나타났다. 건조에 따른 녹차씨의 수분 함량은 항효모 활성에는 영향을 주지 않았으나 추출 수율은 7.3% 수분 함량에서 가장 높게 나타났다. 분쇄 공정에 따른 녹차씨 추출물의 항효모 활성은 같았으나, 원료의 입도가 작은 믹서 분쇄 원료에서 추출 수율이 더 높게 나타났다. 녹차씨 오일을 추출한 부산물인 탈지 녹차씨를 추출하여 보존소재 원료로써 활용 가능성을 평가한 결과 항효모 활성은 녹차씨 추출물과 같았으며, 탈지 방법에 따라 수율은 다르게 나타나 헥산 추출 탈지 녹차씨보다 압착 탈지 녹차씨의 추출 수율이 더 높게 나타났다. 녹차씨의 전처리 방법 평가에 따라 천연 보존소재를 추출하기 위한 원료로서 과피가 포함된 녹차씨를 수분 함량 7.3%로 건조한 후 롤밀 분쇄하여 착유기로 오일을 추출한 탈지 녹차씨를 제조하였다. 탈지 녹차씨를 추출 용매에 따라 추출한 후 수율 및 항효모 활성을 조사한 결과 경제성이 높은 추출 용매는 물이 적합하였다. 추출 온도 및 시간에 따른 탈지 녹차씨의 추출결과 $90^{\circ}C$ 추출에서는 항효모 활성이 다소 불안정한 것으로 나타났다. 추출 수율과 항효모 활성의 안정성을 고려하여 물을 용매로 하였을 때 $50^{\circ}C$, 4시간 추출 조건이 적합할 것으로 생각된다.
항효모 활성이 우수한 녹차씨로부터 천연 보존소재를 개발하기 위하여 추출 원료를 최적화하기 위한 녹차씨의 전처리 방법을 평가하였다. 과피 유무에 따른 녹차씨의 추출 결과 추출물의 항효모 활성은 같았으며, 추출 수율은 과피를 제거한 속씨에서 근소하게 높은 것으로 나타났다. 건조에 따른 녹차씨의 수분 함량은 항효모 활성에는 영향을 주지 않았으나 추출 수율은 7.3% 수분 함량에서 가장 높게 나타났다. 분쇄 공정에 따른 녹차씨 추출물의 항효모 활성은 같았으나, 원료의 입도가 작은 믹서 분쇄 원료에서 추출 수율이 더 높게 나타났다. 녹차씨 오일을 추출한 부산물인 탈지 녹차씨를 추출하여 보존소재 원료로써 활용 가능성을 평가한 결과 항효모 활성은 녹차씨 추출물과 같았으며, 탈지 방법에 따라 수율은 다르게 나타나 헥산 추출 탈지 녹차씨보다 압착 탈지 녹차씨의 추출 수율이 더 높게 나타났다. 녹차씨의 전처리 방법 평가에 따라 천연 보존소재를 추출하기 위한 원료로서 과피가 포함된 녹차씨를 수분 함량 7.3%로 건조한 후 롤밀 분쇄하여 착유기로 오일을 추출한 탈지 녹차씨를 제조하였다. 탈지 녹차씨를 추출 용매에 따라 추출한 후 수율 및 항효모 활성을 조사한 결과 경제성이 높은 추출 용매는 물이 적합하였다. 추출 온도 및 시간에 따른 탈지 녹차씨의 추출결과 $90^{\circ}C$ 추출에서는 항효모 활성이 다소 불안정한 것으로 나타났다. 추출 수율과 항효모 활성의 안정성을 고려하여 물을 용매로 하였을 때 $50^{\circ}C$, 4시간 추출 조건이 적합할 것으로 생각된다.
Green tea (Camellia sinensis) seed extract (GTSE) was prepared under various pretreatment conditions and used to investigate its extraction yield and anti-yeast activity. Anti-yeast activity of GTSE from seeds with or without the coats was the same, whereas the extraction yield was slightly higher i...
Green tea (Camellia sinensis) seed extract (GTSE) was prepared under various pretreatment conditions and used to investigate its extraction yield and anti-yeast activity. Anti-yeast activity of GTSE from seeds with or without the coats was the same, whereas the extraction yield was slightly higher in extract from seeds without the coat. Anti-yeast activity of GTSE from seeds with different water contents or particle sizes was the same, whereas the extraction yield was highest in extract from seeds with 7.3% moisture or a smaller particle size. Anti-yeast activity of defatted green tea seed extract (DGTSE) was the same as that of GTSE. Extraction yield was higher in DGTSE from defatted seeds by the oil press machine compared to hexane extraction. Defatted green tea seed (DGTS), a by-product from the oil extraction process, is a good natural source of anti-yeast preservative. The extraction yield and anti-yeast activity of DGTSE were investigated using various extraction solvents, temperatures, and times. The results show that water was an economic extraction solvent, and anti-yeast activity of DGTSE was unstable at $90^{\circ}C$. These results suggest that water, extraction temperature of $50^{\circ}C$, and extraction time of 4 h were the most efficient for extraction of anti-yeast compounds from DGTS.
Green tea (Camellia sinensis) seed extract (GTSE) was prepared under various pretreatment conditions and used to investigate its extraction yield and anti-yeast activity. Anti-yeast activity of GTSE from seeds with or without the coats was the same, whereas the extraction yield was slightly higher in extract from seeds without the coat. Anti-yeast activity of GTSE from seeds with different water contents or particle sizes was the same, whereas the extraction yield was highest in extract from seeds with 7.3% moisture or a smaller particle size. Anti-yeast activity of defatted green tea seed extract (DGTSE) was the same as that of GTSE. Extraction yield was higher in DGTSE from defatted seeds by the oil press machine compared to hexane extraction. Defatted green tea seed (DGTS), a by-product from the oil extraction process, is a good natural source of anti-yeast preservative. The extraction yield and anti-yeast activity of DGTSE were investigated using various extraction solvents, temperatures, and times. The results show that water was an economic extraction solvent, and anti-yeast activity of DGTSE was unstable at $90^{\circ}C$. These results suggest that water, extraction temperature of $50^{\circ}C$, and extraction time of 4 h were the most efficient for extraction of anti-yeast compounds from DGTS.
본 연구에서는 활용이 미비한 녹차씨로부터 항효모 활성 천연보존제를 개발하기 위하여 산업적 공정에 기초한 원료 전처리 조건을 평가하였다. 또한, 수율과 항효모 활성이 우수한 추출 조건을 평가하여 산업적 추출 공정을 위한 기초자료를 제시하고자 하였다.
본 연구에서는 활용이 미비한 녹차씨로부터 항효모 활성 천연보존제를 개발하기 위하여 산업적 공정에 기초한 원료 전처리 조건을 평가하였다. 또한, 수율과 항효모 활성이 우수한 추출 조건을 평가하여 산업적 추출 공정을 위한 기초자료를 제시하고자 하였다.
제안 방법
녹차씨를 과피 유무, 수분 함량, 분쇄 공정, 탈지 방법에 따라 전처리한 후 추출 수율 및 항효모 활성을 평가하였다. 과피 유무에 따른 원료는 과피가 포함된 녹차씨와 과피가 제거된 녹차씨 및 과피를 각각 분리하여 준비하였다.
현재까지 녹차씨 추출물 또는 부분정제 분획의 항효모 활성에 대한 소수의 연구보고는 있으나(22,26), 항효모 활성 물질을 최적으로 추출하기 위한 추출 조건에 관한 연구 보고는 없다. 본 연구에서는 탈지 녹차씨를 원료로 하여 항효모 활성과 추출 수율이 최적으로 구현되는 추출 조건을 평가하고자 하였다. ;
추출 용매 조건을 선정하기 위하여 탈지 녹차씨 50 g에 물과 25%, 50%, 75%, 100%로 농도를 달리한 에탄올, 그리고 메탄올을 15배수로 첨가하여 실온에서 16시간 추출하였다. 추출 용매를 선정한 후 추출 온도 및 추출 시간을 평가하기 위하여 탈지 녹차씨를 50℃, 70℃, 90℃에서 각각 2시간, 4시간, 6시간을 추출하였다. 추출액은 여과 후 동결 건조하여 위의 방법으로 추출 수율과 효모에 대한 최소생육저해농도를 측정하였다.
대상 데이터
실험에 사용된 녹차씨는 경남 하동군에서 2015년 11월에 채취된 것을 건조하지 않은 상태로 (주)청인(Suncheon, Korea)에서 구입하여 -20℃ 냉동고에 보관하면서 실험에 사용하였다.
항효모 활성 평가에 사용된 균주는 Candida albicans ATCC 11006과 Pichia membranifaciens ATCC 22687로 생물자원센터(Jeongeup, Korea)에서 분양받아 사용하였다. 배지는 YM broth(yeast mold broth, Becton, Dickinson and Company, Sparks, MD, USA)를 사용하였다.
데이터처리
본 실험은 독립적으로 3회 반복 시행하여 실험 결과를 SPSS 프로그램(Statistical Package for Social Science, version 17, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 각 실험군 간 평균과 표준편차를 계산하였다. 처리 간의 차이유무를 일원배치 분산분석(one-way ANOVA)을 한 후 유의성 검정은 P<0.
, Chicago, IL, USA)을 이용하여 각 실험군 간 평균과 표준편차를 계산하였다. 처리 간의 차이유무를 일원배치 분산분석(one-way ANOVA)을 한 후 유의성 검정은 P<0.05 수준에서 Duncan's multiple range test를 이용하여 시행하였다.
이론/모형
녹차씨 또는 탈지 녹차씨 추출물의 효모에 대한 최소생육 억제농도(MIC, minimum inhibitory concentration)는 액체배지 희석법을 이용하였다. 96-well plate에 YM broth를 100 μL씩 분주한 후 추출물 100 μL를 최대 5,000 μg/mL에서 최저 농도 39 μg/mL까지 2배씩 연속적으로 희석하였다.
성능/효과
membranifaciens에 대한 억제 효과는 50℃와 70℃ 모든 추출 시간에서 MIC가 313 μg/mL로 동일하게 나타났으나, 90℃ 모든 추출 시간에서 MIC가 625 μg/mL로 조사되어 활성이 2배 감소하는 것으로 나타났다. 2종의 효모에 대한 항효모 활성 평가 결과 고온에서 탈지 녹차씨를 추출할 경우 항효모 활성이 저하되면서 불안정한 결과를 보이므로 추출 온도는 70℃ 이하의 온도가 적절하며, 추출 수율과 항효모 활성의 안정성을 고려하여 50℃에서 4시간 추출하는 조건이 항효모 천연소재 개발에 적합할 것으로 생각된다. Yoon 등(22)의 연구에서 녹차씨 물 추출물을 이용하여 항균 활성에 대한 열 안정성을 조사한 결과 C.
neoformans에 대하여 두 추출물 모두 19 mm의 같은 생육저해환을 나타내어 항효모 활성의 차이는 크지 않은 것으로 나타났다. 본 연구에서도 50% 및 75% 에탄올 추출물의 항효모 활성이 물 추출물에 비해 2배가 높으나 산업적 공정을 고려하여 용매 비용과 추출 수율을 적용하였을 때 경제성이 우수한 조건은 물을 용매로 하는 것이 적절할 것으로 판단된다.
그러나 산업화를 위한 대량의 원료 준비에서 녹차씨로부터 과피를 제거하는 공정은 물리적 파쇄와 속씨 선별작업이 동반되므로 상당한 경제적 비용이 발생하게 된다. 속씨와 전체 씨추출물의 항효모 활성은 같으며 추출 수율에서만 약간의 차이가 나타나므로 과피의 제거 없이 전체 씨를 원료로 활용하는 것이 효율적일 것으로 생각된다.
후속연구
121℃에서 15분 열처리 후에도 잔존 항균 활성은 78~85%를 유지하여 열에 비교적 안정하다고 보고하였으나, 천연 보존소재 개발을 위한 추출공정 및 보존소재로서 첨가되는 식품 가공 공정에서 고온의 장시간 처리는 보존 활성을 저하할 가능성이 있다. 향후 녹차씨의 항효모 활성 물질에 대한 분리･동정 실험을 통하여 물질의 구조와 고온에서의 활성 감소에 대한 상관관계를 규명하는 것이 필요하다.
본 연구에서는 식품 및 기능성 소재로서 우수한 자원이지만 잎에 비해 활용과 연구가 미비한 녹차씨를 항효모 활성천연 소재로 개발하기 위하여 원료 전처리 및 추출 최적화에 대한 연구결과를 제시하였다. 후속 실험을 통하여 녹차씨 유래 항효모 물질의 특성 및 실제 식품 모델에서 보존소재로서의 적용 실험결과를 보고할 예정이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
식품 부패 효모의 주요 균주는?
식품에서 부패를 유발하는 미생물 중 효모는 주스, 샐러드드레싱, 간장, 와인, 우유, 치즈, 잼, 음료, 육가공식품 등 많은 종류의 식품에서 부패를 일으키는 것으로 알려져 있다(1,2). 식품 부패 효모로는 Candida, Pichia, Rhodotorula, Torulopsis, Saccharomyces, Zygosaccharomyces, Hansenula, Trichosporon 속이 주요 균주로 알려져 있다(3). 이들 효모는 당발효를 통한 알코올 생성, 알코올 발효를 통한 산막 형성, 발효를 통한 CO2 가스 생성에 의한 용기의 파손, 이취 생성 등 식품의 품질 손상을 유발한다(4).
식품 부패 효모가 발생시키는 식품 품질 손상은?
식품 부패 효모로는 Candida, Pichia, Rhodotorula, Torulopsis, Saccharomyces, Zygosaccharomyces, Hansenula, Trichosporon 속이 주요 균주로 알려져 있다(3). 이들 효모는 당발효를 통한 알코올 생성, 알코올 발효를 통한 산막 형성, 발효를 통한 CO2 가스 생성에 의한 용기의 파손, 이취 생성 등 식품의 품질 손상을 유발한다(4). 현재 효모에 의한 식품의 부패는 식품산업에서 상당한 경제적 손실을 초래하고 있다(5,6).
가공식품에서 식품보존을 위한 방법에는 어떤 것들이 있는가?
가공식품에서 식품보존을 위한 방법으로는 냉장, 냉동, 건조, 가열살균, MA(modified atmosphere) 저장 등 물리적 방법과 보존제를 첨가하는 화학적 방법이 있다. 물리적처리는 식품 질의 저하 및 영양적 손실을 초래할 수 있으며, 화학보존제를 사용하는 방법은 오래전부터 안전성에 대한 문제가 사회적 관심사로 대두하여 왔다.
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