초음파추출 공정을 이용한 아가위나무 열매의 항산화 활성 증진 Enhancement of Antioxidant Activities of Crataegus pinnatifida Bunge Fruit by Ultrasonification Extraction Processes원문보기
본 연구에서는 아가위나무 열매를 초음파 공정과 기존의 추출 공정을 비교하여 항산화 증진효과에 대해 연구하였다. 초음파 공정이 기존의 추출공정과 비교해 추출수율이 높게 나타났으며 이는 많은 유용활성 성분이 용출된 것으로 생각된다. 또한, 총 페놀 함량에서는 상온교반추출물보다 초음파 공정을 거친 추출물이 약 2배 정도의 함량 증가를 보였으며, 총 플라보노이드에서도 함량의 증가를 확인하였다. 이러한 결과를 바탕으로 초음파 고정을 이용해 활성물질들의 파괴없이 초음파의 높은 에너지로 인하여 더 많은 활성물질들을 추출하여 효능의 증대가 이루어질 것으로 생각된다. 따라서 실제적인 천연물 추출공정에서도 유용성분의 초음파추출은 많은 실험을 통하여 확인해야 할 것이며, frequency(kHz)와 intensity(Watt)의 조절, 시간(min)과 온도($^{\circ}C$) 그리고 시료의 형태에 따라 추출효율 및 유용성분의 영향은 다양한 변수에 의하여 편차가 클 것으로 생각된다. 따라서 본 연구에서 수행된 아가위나무 열매의 추출가공 연구는 식품 및 소재 개발 시 기초자료로 이용될 수 있으며 기능성 소재 연구에 충분한 가치가 있다고 판단된다.
본 연구에서는 아가위나무 열매를 초음파 공정과 기존의 추출 공정을 비교하여 항산화 증진효과에 대해 연구하였다. 초음파 공정이 기존의 추출공정과 비교해 추출수율이 높게 나타났으며 이는 많은 유용활성 성분이 용출된 것으로 생각된다. 또한, 총 페놀 함량에서는 상온교반추출물보다 초음파 공정을 거친 추출물이 약 2배 정도의 함량 증가를 보였으며, 총 플라보노이드에서도 함량의 증가를 확인하였다. 이러한 결과를 바탕으로 초음파 고정을 이용해 활성물질들의 파괴없이 초음파의 높은 에너지로 인하여 더 많은 활성물질들을 추출하여 효능의 증대가 이루어질 것으로 생각된다. 따라서 실제적인 천연물 추출공정에서도 유용성분의 초음파추출은 많은 실험을 통하여 확인해야 할 것이며, frequency(kHz)와 intensity(Watt)의 조절, 시간(min)과 온도($^{\circ}C$) 그리고 시료의 형태에 따라 추출효율 및 유용성분의 영향은 다양한 변수에 의하여 편차가 클 것으로 생각된다. 따라서 본 연구에서 수행된 아가위나무 열매의 추출가공 연구는 식품 및 소재 개발 시 기초자료로 이용될 수 있으며 기능성 소재 연구에 충분한 가치가 있다고 판단된다.
This study was performed to investigate enhancement of antioxidant activities of Crataegus pinnatifida Bunge fruit by different extraction processes. Extracts were SE (stirrer extraction; 70% ethanol extract at $25^{\circ}C$, control), RE (reflux extraction at $60^{\circ}C$), a...
This study was performed to investigate enhancement of antioxidant activities of Crataegus pinnatifida Bunge fruit by different extraction processes. Extracts were SE (stirrer extraction; 70% ethanol extract at $25^{\circ}C$, control), RE (reflux extraction at $60^{\circ}C$), and USE (ultrasonification for 3 h at $60^{\circ}C$ with 70% ethanol), respectively. Compared to SE, total phenolic and flavonoid contents in USE increased to 104.03% and 302.4%, respectively. USE showed the highest activity at 1.0 mg/mL concentration for 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl radical scavenging activity. Our results suggest that extracts from the ultrasonification process have relatively high antioxidative activities, and that fruit of Crataegus pinnatifida Bunge could be considered as a candidate functional antioxidant agents. These results would be useful for chemical and biological studies on natural plants and its products.
This study was performed to investigate enhancement of antioxidant activities of Crataegus pinnatifida Bunge fruit by different extraction processes. Extracts were SE (stirrer extraction; 70% ethanol extract at $25^{\circ}C$, control), RE (reflux extraction at $60^{\circ}C$), and USE (ultrasonification for 3 h at $60^{\circ}C$ with 70% ethanol), respectively. Compared to SE, total phenolic and flavonoid contents in USE increased to 104.03% and 302.4%, respectively. USE showed the highest activity at 1.0 mg/mL concentration for 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl radical scavenging activity. Our results suggest that extracts from the ultrasonification process have relatively high antioxidative activities, and that fruit of Crataegus pinnatifida Bunge could be considered as a candidate functional antioxidant agents. These results would be useful for chemical and biological studies on natural plants and its products.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 아가위나무 열매의 기능성 식품소재로서 활용 가능성과 유용성분을 보다 많이 확보할 수 있는 효율적인 추출방법을 구명하기 위하여 추출방법에 따른 추출물의 항산화 활성을 비교 검토하였다.
본 연구에서는 아가위나무 열매를 초음파 공정과 기존의 추출 공정을 비교하여 항산화 증진효과에 대해 연구하였다. 초음파 공정이 기존의 추출공정과 비교해 추출수율이 높게 나타났으며 이는 많은 유용활성 성분이 용출된 것으로 생각된다.
제안 방법
아가위나무 열매의 추출은 시료 100 g에 15배의 70% 에탄올을 가한 후 상온교반추출(SE, stirrer extraction)은 25±2°C의 실온에서 교반기(Hanbak Scientific Co., Bucheon, Korea)를 이용하여 150 rpm으로 24시간, 3회 반복 추출하였고, 환류냉각추출(RE, reflux extraction)은 냉각관을 부착하여 60°C의 항온수조에서 3시간, 3회 반복 추출하였다. 초음파추출(USE, ultrasonification extraction)은시료를 넣은 유리병을 초음파 추출기(AUG-R3-900, ASIAULTRASONIC, Gyeonggi, Korea)를 이용하여 120 kHz의 조건으로 6시간, 3회 반복 추출하였다.
, Bucheon, Korea)를 이용하여 150 rpm으로 24시간, 3회 반복 추출하였고, 환류냉각추출(RE, reflux extraction)은 냉각관을 부착하여 60°C의 항온수조에서 3시간, 3회 반복 추출하였다. 초음파추출(USE, ultrasonification extraction)은시료를 넣은 유리병을 초음파 추출기(AUG-R3-900, ASIAULTRASONIC, Gyeonggi, Korea)를 이용하여 120 kHz의 조건으로 6시간, 3회 반복 추출하였다. 얻어진 각각의 추출물은 감압여과펌프(KNF Laboport Pressure Pump, ColeParmer, Vernon Hills, IL, USA)와 Whatman사(Piscataway, NJ, USA)의 20~25 μm 여과지를 이용하여 여과한 후, 여과한 추출물들을 감압회전농축기(Rotary Vacuum Evaporator N-N series, EYELA, Rikakikai Co.
대상 데이터
강원도 춘천에서 채취한 아가위 열매(Crataegi fructus) 중 외관이 건전한 것을 선별하여 세척한 후 불순물을 제거하고 동결건조(PVTFA 10AT, ILSIN, Suwon, Korea) 하였으며, 건조한 시료는 분쇄기(IKA M20, IKA, Staufen, Germany)를 이용하여 20~30 mesh로 조분쇄 한 후 -20°C에서 보관하면서 추출물 제조에 사용하였다.
데이터처리
Values with different letters (a-c) within a row are significantly different by Duncan’s multiple range test (P<0.05).
통계적 분석은 Micro Office Excel 2010(Microsoft Inc.,Redmond, WA, USA) t-test를 이용하여 분석하였으며 항산화 활성 효과 결과값의 통계처리는 SAS version 9.2(SAS Institute Inc., Cary, NC, USA)를 이용하여 분석하였다. 유의성 분석은 ANOVA 검정을 실시하였으며 Duncan의 다중범위 검정법(Duncan’s multiple range test)으로 유의성은 P<0.
이론/모형
총 폴리페놀 함량은 Folin-Denis(20) 방법에 따라 실험하였다. 시료 1 mL에 0.
총 플라보노이드 함량은 Abdel-Hameed의 방법(21)에 따라 시료 1 mL에 5% sodium nitrite 0.15 mL를 가하여 25°C에서 6분간 방치한 후 10% aluminium chloride 0.3mL를 가하여 25°C에서 5분간 방치하였다. 다음 1 N NaOH1 mL를 가하고 교반한 후 510 nm에서 흡광도를 측정하였으며, rutin hydrate(Sigma-Aldrich Co.
성능/효과
1은 아가위나무 열매의 추출공정별 수율을 나타낸 것이다. 모든 추출조건에서 초음파 추출물이 18.8%로 가장 높은 수율을 나타내었으며, 일반 추출물이 7.6%로 가장 낮은 수율을 나타내었다. 기존의 열수 추출물에 비해 초음파추출물의 수율이 높게 나타나는 것은 초음파 조사 시 형성된 공동현상(cavitation)에 의한 높은 압력으로 세포 내부조직이 파괴되어 추출물의 이동거리가 짧아지고 확산이 용이하게 일어나기 때문이다.
이 실험에서 사용되는 DPPH는 항산화 활성을 측정하기 위한 기질로 사용되며, 페놀, 플라보노이드와 같은 페놀성 물질에 대한 항산화 작용의 지표로 알려져 있다(30). 아가위나무 열매의 추출 공정별 추출물의 DPPH 소거능은 USE 10, 50, 100, 500, 1,000 μg/mL의 농도에서 각각 14.20,21.24, 29.61, 65.21, 88.91%로 확인되어 USE가 가장 높게 나타났다(Fig. 2).
Kim과 Lee(26)가 연구한 추출방법을 달리한 달맞이꽃 추출물의 항산화 및 항균 활성 연구 결과 상온교반추출보다 초음파추출의 방법이 추출효율 및 폴리페놀, 플라보노이드 등 유효성분이 더 높게 나타나는 결과를 나타내었다. 이상의 결과를 통해 초음파추출 공정이 아가위나무 열매 추출수율 증가에 기여하였음을 확인할 수 있었으며, 또한 초음파추출공정을 통한 추출물에 더욱 많은 유효성분이 함유되어 추출물의 생리활성에도 영향을 끼칠 것으로 생각된다.
후속연구
따라서 실제적인 천연물 추출공정에서도 유용성분의 초음파추출은 많은 실험을 통하여 확인해야 할 것이며, frequency(kHz)와 intensity(Watt)의 조절, 시간(min)과 온도(°C) 그리고 시료의 형태에 따라 추출효율 및 유용성분의 영향은 다양한 변수에 의하여 편차가 클 것으로 생각된다. 따라서 본 연구에서 수행된 아가위나무 열매의 추출가공 연구는 식품 및 소재 개발 시 기초자료로 이용될 수 있으며 기능성 소재 연구에 충분한 가치가 있다고 판단된다.
이러한 결과를 바탕으로 초음파 고정을 이용해 활성물질들의 파괴 없이 초음파의 높은 에너지로 인하여 더 많은 활성물질들을 추출하여 효능의 증대가 이루어질 것으로 생각된다. 따라서 실제적인 천연물 추출공정에서도 유용성분의 초음파추출은 많은 실험을 통하여 확인해야 할 것이며, frequency(kHz)와 intensity(Watt)의 조절, 시간(min)과 온도(°C) 그리고 시료의 형태에 따라 추출효율 및 유용성분의 영향은 다양한 변수에 의하여 편차가 클 것으로 생각된다. 따라서 본 연구에서 수행된 아가위나무 열매의 추출가공 연구는 식품 및 소재 개발 시 기초자료로 이용될 수 있으며 기능성 소재 연구에 충분한 가치가 있다고 판단된다.
2). 식용 및 한약재로 상용하는 아가위나무 열매는 우수한 전자공여 활성을 나타내므로 향후 천연항산화제 소재 개발에 유용하게 사용될 것으로 생각된다.
또한, 총 페놀 함량에서는 상온교반추출물보다 초음파공정을 거친 추출물이 약 2배 정도의 함량 증가를 보였으며,총 플라보노이드에서도 함량의 증가를 확인하였다. 이러한 결과를 바탕으로 초음파 고정을 이용해 활성물질들의 파괴 없이 초음파의 높은 에너지로 인하여 더 많은 활성물질들을 추출하여 효능의 증대가 이루어질 것으로 생각된다. 따라서 실제적인 천연물 추출공정에서도 유용성분의 초음파추출은 많은 실험을 통하여 확인해야 할 것이며, frequency(kHz)와 intensity(Watt)의 조절, 시간(min)과 온도(°C) 그리고 시료의 형태에 따라 추출효율 및 유용성분의 영향은 다양한 변수에 의하여 편차가 클 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
체내 활성산소는 어떤 질병을 유발하는가?
체내 활성산소는 생체조직을 공격하여 정상 세포를 손상시키며, 피부노화, 고지혈증, 동맥경화, 당뇨 등 다양한 질병을 유발하게 하므로 이를 방지하기 위한 항산화제에 대한 연구가 이루어지고 있다(11). 따라서 산화적 손상을 줄일 수 있는 항산화계의 강화는 체내 자유 라디칼과 지질 과산화물의 증가로 인해 발생되는 합병증 발생 예방에 매우 중요하다(12).
아가위는 무엇인가?
아가위(Crataegi fructus)는 우리나라 각지의 산야와 계곡에서 자생하는 산사나무(Crataegus pinnatifida Bunge) 및 동속 근연식물의 성숙한 과실로 장미과(Rosaceae)에 속하며, 성분으로는 citric acid, crataegolic acid, succinic acid, chlorogenic acid 등의 유기산과 quercetin, quercitrin, epicatechin, rutin 등의 flavonoids 화합물을 함유하고 비타민과 카로틴이 풍부하다(1). 특유의 향긋한 냄새와 단맛 및 신맛을 가지고 있으며 건위, 소화, 수렴, 진통, 살균,살충에 효능이 뛰어나고 숙취에도 좋은 효과가 있으며, triglyceride 대사(2) 능력을 좋게 하고, low density lipoprotein(LDL) 대사(3)를 향상시키는 등 지질대사 개선에 뛰어난 효능이 있다고 알려져 있다.
아가위는 어떤 맛을 가지고 있는가?
아가위(Crataegi fructus)는 우리나라 각지의 산야와 계곡에서 자생하는 산사나무(Crataegus pinnatifida Bunge) 및 동속 근연식물의 성숙한 과실로 장미과(Rosaceae)에 속하며, 성분으로는 citric acid, crataegolic acid, succinic acid, chlorogenic acid 등의 유기산과 quercetin, quercitrin, epicatechin, rutin 등의 flavonoids 화합물을 함유하고 비타민과 카로틴이 풍부하다(1). 특유의 향긋한 냄새와 단맛 및 신맛을 가지고 있으며 건위, 소화, 수렴, 진통, 살균,살충에 효능이 뛰어나고 숙취에도 좋은 효과가 있으며, triglyceride 대사(2) 능력을 좋게 하고, low density lipoprotein(LDL) 대사(3)를 향상시키는 등 지질대사 개선에 뛰어난 효능이 있다고 알려져 있다. 또한, scopolamine으로 유도시킨 동물모델에서 기억능력 개선 및 인지능 향상(4), 항산화 효과(5), 혈압저하 효과(6), α-amylase와 α-glucosidase 억제 효과(7) 등이 보고되었다.
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