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문제 정의
- 또 광선에도 민감하여 색의 변화가 일어나는 경우도 많다[11]. 따라서 본 연구에서는 멍게 껍질로부터 추출한 색소성분의 안정성에 대한 실험을 통하여 천연색소로서의 활용가능성 평가와 화장품 응용에 대하여 검토하였다.
- 본 연구에서는 멍게 껍질 추출물을 이용하여 색소안정성 실험을 통해 천연색소로서의 활용가능성을 평가하였다. pH에 따른 흡광도 변화는 pH 3.
제안 방법
- 본 실험에서 사용한 멍게 껍질은 2017년 3월 대전 유성구 노은동 농수산물 시장에서 제공 받아 융과 껍질을 분리하여 정제수로 세척 후 동결건조하여 사용하였다. 색소 안정성 실험에 사용된 색차의 차이는 KONICA MINOLTA(Sakai Osaka, Japan)의 색차계 CM-700d으로 측정하여 CM-S100w의 소프트웨어를 이용하여 Hunter 값으로 측정하였고 시험을 위한 모든 흡광도 측정은 Molecular Devices (Sunnyvale, CA, USA)사의 ELISA reader를 사용하였다. pH조절을 위한 완충용액 제조에 사용한 시약으로 DC Chemical(seoul, Korea)에서 citric acid는 DUKSAN(iansa, Korea)에서 sodium phosphate를 구입하여 사용하였다.
- 색소 안정성에 대한 pH의 영향을 알아보기 위하여 DMSO로 희석 시킨 멍게 껍질 색소 추출물을 macllvaine 완충용액(0.1M citric acid + 0.2M Na2HPO4)을 이용해 pH 3.0, 4.0, 5.0, 6.0 및 7.0으로 조절하여 10.0% 시료를 제조하고 25℃에서 빛을 차단한 상태에서 보관하며 24시간 간격으로 7일 동안 micro plate reader를 이용하여 450㎚에서 흡광도를 측정하였다.
- 0ppm 첨가하여 시료를 제조하였다. 제조한 시료들은 암막조건에서 24시간 간격으로 7일간 450nm에서 microplate reader를 이용하여 측정하였다.
- 멍게껍질의 색소 추출은 용매추출법으로 추출하여 본 연구에 사용하였다. 카로티노이드를 추출하기 위해 diethyl ether, acetone를 이용해 왔으나 추출 후 잔류 독성이 있기 때문에 ethanol이 추출에 적합한 용매라는 보고와 60℃에서 열처리를 병행하여 추출하는 방법이 가장 효율적이라는 연구[12] 를 참고하여 동결 건조한 멍게껍질을 100 % 에탄올을 추출용매로 하여 60℃에서 24시간 동안 추출하였으며 추출물은 100 ㎛ filter paper(Advantec No.6, 110 ㎜ diameter)로 감압여과한 후, 농축기(EYELA, N-1000)를 이용하여 50℃의 조건으로 농축하였다.
- 항산화제에 의한 멍게 색소의 안정성을 평가하기 위하여 DMSO로 희석시킨 멍게 껍질 추출물을 pH 7.0의 macllvaine 완충용액을 이용해 10.0% 시료를 제조하고 α-tocopherol, ascorbic acid, lipoic acid, glutathione을 1000.0ppm 첨가하여 시료를 제조하였다.
대상 데이터
- 색소 안정성 실험에 사용된 색차의 차이는 KONICA MINOLTA(Sakai Osaka, Japan)의 색차계 CM-700d으로 측정하여 CM-S100w의 소프트웨어를 이용하여 Hunter 값으로 측정하였고 시험을 위한 모든 흡광도 측정은 Molecular Devices (Sunnyvale, CA, USA)사의 ELISA reader를 사용하였다. pH조절을 위한 완충용액 제조에 사용한 시약으로 DC Chemical(seoul, Korea)에서 citric acid는 DUKSAN(iansa, Korea)에서 sodium phosphate를 구입하여 사용하였다. 시료의 일정농도를 희석하기 위해 dimethyl sulfoxide는 DUKSAN에서 구입하여 사용하였다.
- 색의 변화는 색차계를 이용하여 Hunter의 L(lightness)값, ±a(redness/greenness)값 및 ±b(yellowness/blueness)값을 3회 반복 측정해서 그 평균값으로 나타내었다. 기기는 L=(99.28), a=(-0.14), b=(-0.16)인 표준 백색판(standard white plate)으로 보정하여 사용하였다.
- 멍게 껍질의 동결건조를 진행하기 위해 대전테크노파크에서 동결건조기 PVTFD 10R (ilShinBioBase, Korea)를 이용하여 진행하였다. 멍게 껍질을 –45℃ 에서 600분 동안 동결 건조시켜 1차적으로 수분을 제거하였고 –25℃에서 600분 동안 동결 건조시켜 2차적으로 수분을 제거하였다.
- 본 실험에서 사용한 멍게 껍질은 2017년 3월 대전 유성구 노은동 농수산물 시장에서 제공 받아 융과 껍질을 분리하여 정제수로 세척 후 동결건조하여 사용하였다. 색소 안정성 실험에 사용된 색차의 차이는 KONICA MINOLTA(Sakai Osaka, Japan)의 색차계 CM-700d으로 측정하여 CM-S100w의 소프트웨어를 이용하여 Hunter 값으로 측정하였고 시험을 위한 모든 흡광도 측정은 Molecular Devices (Sunnyvale, CA, USA)사의 ELISA reader를 사용하였다.
- pH조절을 위한 완충용액 제조에 사용한 시약으로 DC Chemical(seoul, Korea)에서 citric acid는 DUKSAN(iansa, Korea)에서 sodium phosphate를 구입하여 사용하였다. 시료의 일정농도를 희석하기 위해 dimethyl sulfoxide는 DUKSAN에서 구입하여 사용하였다.
이론/모형
- 멍게껍질의 색소 추출은 용매추출법으로 추출하여 본 연구에 사용하였다. 카로티노이드를 추출하기 위해 diethyl ether, acetone를 이용해 왔으나 추출 후 잔류 독성이 있기 때문에 ethanol이 추출에 적합한 용매라는 보고와 60℃에서 열처리를 병행하여 추출하는 방법이 가장 효율적이라는 연구[12] 를 참고하여 동결 건조한 멍게껍질을 100 % 에탄올을 추출용매로 하여 60℃에서 24시간 동안 추출하였으며 추출물은 100 ㎛ filter paper(Advantec No.
성능/효과
- 7% 의 감소율을 보여 α-tocopherol 첨가군의 경우 멍게 껍질 색소의 산화를 억제하여 변색 방지 효과가 뛰어난 것으로 나타났다. ascorbic acid 첨가군의 경우 오히려 대조군보다 색소 안정성이 크게 저해하는 것으로 나타났으며 그 다음으로 lipoic acid 첨가군이 색소 안정성 저해를 나타내었다.
- 2% 감소하여 경과기간이 길어질수록 급격한 흡광도의 감소가 나타났다. pH 4.0에서 pH 7.0 사이에는 다소 완만한 흡광도를 감소를 나타내었으나 구간 간에 큰 차이는 없었으며 그 중 pH 7.0은 7일차에도 흡광도가 1일차 1.0에서 0.689로 31.1% 감소하여 가장 낮은 감소율을 나타내었다.
- 본 연구에서는 멍게 껍질 추출물을 이용하여 색소안정성 실험을 통해 천연색소로서의 활용가능성을 평가하였다. pH에 따른 흡광도 변화는 pH 3.0의 감소율이 높았고 시간경과에 따라 흡광도가 점차 감소하는 것을 볼 수 있었으나 pH 7.0에서 흡광도의 감소율이 가장 낮게 나타났으며 색도값 측정결과 pH가 산성인 3.0에 가까워 질수록 시간의 경과에 따라 흡광도가 큰 감소를 나타내었고 a값이 감소하는 경향을 보여 색이 노랗게 변하는 현상을 확인할 수 있었다. pH가 7.
- 멍게 껍질 추출물에서 추출한 색소를 5가지 pH 3.0∼7.0에서의 최대 흡수파장을 조사한 결과, pH 3.0에서 463 nm, pH 4.0일 때 464 nm, pH 5.0일 때 464 nm, pH 6.0일 때 463 nm, pH 7.0일 때 463 nm로 나타났다(Fig. 1).
- 일주일 간 450 nm에서 pH별 멍게 껍질 색소에 대한 안정성을 관찰한 결과(Fig. 2), pH가 3.0에서 7.0으로 높아질수록 흡광도의 감소가 완만하였다. pH 3.
- 항산화제 α-tocopherol 첨가군의 경우 흡광도가 1.066에서 7일 후에 1.006, ascorbic acid 첨가군의 경우 0.822에서 0.294로 감소하였으며 lipoic acid 첨가군의 경우 0.868에서 0.512, glutathione 첨가군의 경우 1.016에서 0.769로 각각 6.0, 52.8, 35.6, 24.7% 의 감소율을 보여 α-tocopherol 첨가군의 경우 멍게 껍질 색소의 산화를 억제하여 변색 방지 효과가 뛰어난 것으로 나타났다.
- 항산화제별 멍게 껍질 색소의 안정성을 평가한 결과 α-tocopherol과 glutathione에서 산화방지제와 함께 사용하는 것이 색소안정성을 증가시키고 유지할 수 있을 가능성이 높을 것으로 판단되었으며 ascorbic acid의 흡광도와 색도값이 경과기간이 길어짐에 따라 감소가 증가하여 안정성이 낮게 나타났다.
후속연구
- 그러나, 카로티노이드는 분자내에 공액 이중결합을 가지고 있어[16] 산소, 온도, 금속 등의 영향을 받아 쉽게 자동산화 되고 선행연구에 따르면 쥬스에 포함된 카로티노이드가 일광조건에 저장에 따라 파괴가 증가하여 색의 변화현상이 생기는 경우가 있으며 카로티노이드는 일광에 약하며 산화가 촉진되어 안정성에 크게 영향을 준다고 보고하였고[17] 감귤의 카로티노이드의 열에 대한 안정성 실험에서 40℃ 이상의 온도에서 변색이 일어난다고 알려져 있다[18]. 이와 같이 천연색소의 빛, 열, 산화 및 금속 등에 의한 안정성의 향상을 위한 문제점을 보완하고 안정성을 확보하기 위하여 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
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