[논문]더덕 사포닌인 lancemasides의 최적 추출 방법 구명

이민주; 남주희; 엄인석; 강창근; 노일래

doi:10.9721/kjfst.2019.51.2.103

더덕 사포닌인 lancemasides의 최적 추출 방법 구명
Determination the optimum extraction method for saponin lancemasides in Codonopsis lanceolata 원문보기

한국식품과학회지 = Korean journal of food science and technology, v.51 no.2, 2019년, pp.103 - 108

이민주 (경상대학교 농학과) , 남주희 (경상대학교 농학과) , 엄인석 (경상대학교 농학과) , 강창근 (경상대학교 수의학과) , 노일래 (경상대학교 농학과)

초록
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본 연구는 더덕 사포닌의 최적 추출 방법을 구명하기 위해 수행되었다. 추출 방법에 따른 lancemasides 함량을 조사하기 위해 환류 추출(MeOH, BuOH), 열수 추출(Hot water), 초음파 추출(ultrasonic bath (40 kHz; continuous irradiation, interval irradiation), ultrasonicator (20 kHz))을 실시하였다. 그 결과, 총 lancemasides함량은 ultrasonic bath (MeOH; continuous irradiation) 추출에서 가장 높았고, ultrasonic bath (water; continuous irradiation) 추출>ultrasonic bath (MeOH; interval irradiation) 추출>ultrasonicator 추출>열수 추출>메탄올 환류 추출>부탄올 환류 추출 순으로 높았다. 따라서 더덕 사포닌의 최적 추출 방법은 MeOH을 이용한 초음파(ultrasonic bath, 40 kHz) 추출이었고, 추출 전 시료 건조 방법은 동결건조보다 음건으로 건조하는 것이 lancemasides 추출에 더 효과적이었다. 또한 초음파 추출 시 추출 시간은 2시간, 추출 온도는 $64^{\circ}C$에서 추출 하는 것이 효과적임을 확인할 수 있었다. 따라서 초음파(ultrasonic bath)추출은 기존에 주로 이용하던 환류 추출 및 분획을 실시했을 때 보다 많은 양의 사포닌(lancemasides)을 추출할 수 있었다. 그리고 추출 시간과 온도와 같은 추출 조건에 따라 aster saponin Hb가 lancemaside류로 성분 변화가 일어나는 것을 확인하였다. 특히 추출 온도가 증가함에 따라 aster saponin의 함량이 줄어들고, lancemaside A의 함량이 증가하는 것으로 보아 추출 온도가 사포닌 성분 변화에 영향을 주는 것으로 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study was conducted to select the optimal extraction method of codonopsis lanceolata saponin. To investigate the lancemasides content depending on each extraction method, various extractions were performed: reflux (methanol and butanol), hot water, as well as ultrasonic bath (40 kHz; continuous irradiation/interval irradiation) and ultrasonicator (20 kHz) extractions. From the result, the overall lancemasides content were the highest in ultrasonic bath (MeOH; continuous irradiation) extraction, followed by ultrasonic bath (water; continuous irradiation)>ultrasonic bath (MeOH; interval irradiation)>ultrasonicator (MeOH)>hot water>MeOH reflux>BuOH reflux extractions in that order. Sample drying method prior to ultrasonic bath extraction was more effective shade drying than freeze drying. Effective duration and temperature of extraction was 2 hr at $64^{\circ}C$. And ingredient change diverted from aster saponin Hb to lancemasides was identified by extraction condition such as extraction time and temperature.

주제어

표/그림 (7)

$Table 1. Lancemasides content in MeOH reflex extracts of Codonopsis lanceolata according to fraction layer$ 표 Table 1. Lancemasides content in MeOH reflex extracts of Codonopsis lanceolata according to fraction layer
표 Table 2. Lancemasides content in Codonopsis lanceolata according to extraction method
표 Table 3. Lancemasides content in ultrasonicator (20 kHz) extracts according to extraction times and pulse
그림 Fig. 1. Comparison of lancemasides content in ultrasonic bath (40 kHz) extracts according to extraction times.
그림 Fig. 2. Comparison of lancemasides content in ultrasonic bath (40 kHz) extracts according to extraction temperature.
표 Table 4. Lancemasides content according to sample dry method before ultrasonic bath (40 kHz) extracts in Codonopsis lanceolata
그림 Fig. 3. Schematic diagram of the proposed fragmentation of aster saponin Hb (m/z 925) and lanceamside A (m/z 1,189) in the native ion mode.

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구는 더덕의 사포닌 추출에 이용되어 왔던 추출 방법들을 상호 비교하여 더덕의 주요 사포닌인 lancemasides의 최적 추출 방법을 구명하고자 수행하였다.

제안 방법

초음파(ultrasonic bath)의 최적 추출 방법 구명을 위해 시료를 건조하는 방법에 따라 더덕을 세절하고 동결건조와 음건(상온에서 건조)하여 선발된 초음파 추출 방법에 준하여 추출을 실시하였다. 최적 추출 시간 및 온도 구명을 위해 1-4시간 동안 한 시간 간격으로 추출 시간 실험을 실시하였고, 추출 온도는 34, 44, 54, 64, 70℃에서 추출을 실시하였다.

대상 데이터

거창에서 수확한 2년생 더덕 10 kg을 수세하고 음건한 후 분쇄하여 40 mesh 채로 거른 후 처리당 더덕 분말 10 g을 1반복으로 3반복하여 각 용매를 분말의 10배가 되도록 하여 추출하였다.

데이터처리

연구의 실험 데이터는 처리당 3반복으로 측정하였고, 수집된 데이터는 SPSS (SPSS version 21, SPSS Inc., Chicago, IL, USA) 프로그램을 이용하여 일원배치 분산분석(one way ANOVA)을 실시한 후, Duncan’s multiple range test (DMRT)을 통해 5% 수준에서 통계학적 유의성을 검정하였다.

성능/효과

Ultrasonic bath추출 시 추출 시간에 따른 lancemasides 함량을 분석한 결과 모든 lancemasides 성분들이 1, 2시간이 3, 4시간 보다 더 높은 함량을 보였다. 1시간과 2시간의 lancemasides 함량은 통계적으로 유의한 차이가 없었으나 2시간이 다소 높은 경향이었다(Fig.
따라서 더덕의 사포닌인 lancemasides를 효율적으로 추출하기 위해 환류 추출(MeOH, BuOH), 열수 추출(hot water), 초음파 추출(ultrasonicator (20 kHz), ultrasonic bath (40 kHz; continuous irradiation, interval irradiation)) 등 추출 방법에 관한 실험을 수행하였다. 그 결과 총 lancemasides 함량은 ultrasonic bath (MeOH; continuous irradiation)>ultrasonic bath (water; continuous irradiation)>ultrasonic bath (MeOH; interval irradiation)>ultrasonicator(MeOH)>열수 추출>MeOH 환류 추출>BuOH 환류 추출 순으로 높았고, 메탄올 환류 추출과 부탄올 환류 추출은 다른 추출 방법에 비해 그 함량이 매우 낮았다. 특히 MeOH 환류 추출은 환류 추출 후 분획 과정을 거친 것(Table 1)과 비교해 보았을 때도 lancemasides의 함량이 매우 낮음을 확인할 수 있었다(Table 2.
). 따라서 ultrasonic bath (40 kHz)와 ultrasonicator (20 kHz)을 이용한 초음파 추출이 열수 추출, 환류 추출(MeOH, BuOH)과 분획 추출보다 lancemasides 함량이 높다는 것을 확인할 수 있었다. 기존 연구에서 많이 사용하였던 환류 추출 시 3회 추출이나 1회 추출은 예비 실험 결과 큰 차이가 없어 1회 환류 추출 후 water 층과 초음파 추출을 비교해 보았을 때 초음파 추출(ultrasoic bath)에서 약 2.

후속연구

Lee와 Um(2008)에 따르면 초음파 주파수가 낮을수록 회절과 정재파가 강하고 입자가속도가 작은 특징이 있어 천연물을 추출하는데 일반적으로 20-90 kHz를 사용한다고 하였으나 Lee 등(2012)은 시료 조직에 따라 파장의 침투력이 추출 효과를 결정짓는 중요한 변수라고 하여 시료 조직에 따라 최적 주파수가 달라질 수 있음을 보고하였다. Wu 등(2001)은 인삼의 ginsenoside 추출 시 초음파 주파수는 ultrasonicator (20 kHz)와 ultrasonic bath (40 kHz) 중 ultrasonic bath에서 우수하였고 추출 시간은 1-2시간이 적절하다고 하여 본 실험결과와 유사한 결과를 나타내었으나 초음파 주파수와 사포닌 함량 추출 간에는 좀 더 많은 연구가 필요할 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	더덕이란?	더덕(Codonopsis lanceolata Trautv.)은 다년생 초본의 덩굴성 식물로 초롱꽃과에 속한다. 더덕은 일반적으로 우리나라 전 지역에서 재배가 가능하고 우리나라 뿐만 아니라 중국, 일본, 등지에 분포되어 있다.
	더덕이 갖는 성분과 효과는?	더덕은 전통적으로 진해, 거담, 두통에 효과가 있는 것으로 알려져 있고(Kim과 Chung, 1975), 최근에는 현대인들의 주요 관심인 사포닌, 플라보노이드, 페놀과 같이 노화를 예방하는 항산화성분을 포함하고 있다(Chae와 Jung, 2013; Jin과 Wang, 2013; Kim 등, 2004). 더덕의 사포닌 성분 중 lancemaside A는 비만예방(Choi 등, 2013; Han 등, 1998), 대장염 완화(Joh 등, 2010; Kim 등, 2014b), 기억력 및 불면증 개선(Jung 등, 2012), 항 염증 (Joh와 Kim, 2010)등에도 효과가 있는 것으로 보고되고 있어 소비자들의 관심이 증가하는 추세이다.
	더덕의 사포닌을 추출하는 방법은?	더덕 사포닌(lancemasides)의 추출은 건조, 추출, 농축, 분획, 동결건조 등의 여러 과정을 거쳐 얻어지는데 건조, 추출, 분획 과정에 있어서 연구자마다 다소 차이가 있다. 건조는 열풍 건조나 음건을 주로하고, 추출은 메탄올를 용매로 한 환류 추출(Kim 등, 2008), 진탕 추출(Han 등, 1998), 초음파 추출(Choi 등, 2006; Kim 등, 2014a), 초고압 추출(Park 등, 2010), 열수 추출(Lee, 2002; Park 등, 2009; Wang 등, 2011) 등 다양한 추출 방법이 이용되고 있다. 추출 시 용매는 유기 용매인 메탄올, 부탄올, 에탄올 등을 주로 사용하는데, Ichikawa 등(2009)이 메탄올의 농도에 따른 추출 수율을 실험 한 결과 70%로 추출 했을 때 가장 많은 사포닌을 얻었으며, Kim 등(2008)이 추출 용매에 따른 실험을 실시한 결과 에탄올, 메탄올에서 많은 사포닌을 추출했다고 보고되고 있으나 경제적 효율 등을 고려하면 메탄올이 적절한 것으로 알려지고 있다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

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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].

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