[논문]반응표면분석법을 이용한 타타리메밀싹에서 플라보노이드 추출 최적화

신지영; 최이슬; 황진우; 양준호; 이윤형; 김소이; 차은지; 양지영

doi:10.5352/jls.2020.30.12.1101

반응표면분석법을 이용한 타타리메밀싹에서 플라보노이드 추출 최적화
Optimization of the Conditions of Flavonoid Extraction From Tartary Buckwheat Sprout Using Response Surface Methodology 원문보기

생명과학회지 = Journal of life science, v.30 no.12, 2020년, pp.1101 - 1108

신지영 (부경대학교 식품공학과) , 최이슬 (부경대학교 식품공학과) , 황진우 (부경대학교 식품공학과) , 양준호 (부경대학교 식품공학과) , 이윤형 (부경대학교 식품공학과) , 김소이 (부경대학교 식품공학과) , 차은지 (부경대학교 식품공학과) , 양지영 (부경대학교 식품공학과)

초록
AI-Helper

타타리메밀은 rutin, quercetin, kaempferol, myricetin 등의 플라보노이드를 함유하고 있는 곡물이다. 또한, 이러한 생리활성 물질은 곡물을 발아시키고 싹으로 재배하였을 경우 증가하는 경향을 가지게 된다. 이에 본 연구에서는 반응표면분석법을 활용하여 재배한 타타리메밀싹으로부터 생리활성 물질인 플라보노이드, rutin, quercetin, myricetin의 추출 함량이 최대로 되는 최적추출조건을 도출하였다. Box-Behnken design에 따라 함량에 영향을 끼칠 수 있는 독립변수로 추출온도(X1, 50~70℃), 추출시간(X2, 5~9 hr), 에탄올의 농도(X3, 60~90%)를 설정하였고, 종속변수로는 rutin, quercetin, myricetin 각각의 함량을 사용하였다. 각각의 함량에 대한 모델식의 R2은 0.95 이상으로 유의성을 가져 적합하다고 판단되었다. 적합성 결여 test에서의 p-value가 모두 0.1 이상을 나타내어 유의성이 기각되었고, 이는 모델이 추출조건을 잘 설명할 수 있음을 나타내었다. 최적화된 추출 방법은 추출온도 51.03℃에서 6.62시간 동안 69.16%의 에탄올을 이용하여 추출하는 것이었다. 최적 조건에서의 예측된 rutin, quercetin, myricetin의 함량은 각각 808.467, 193.296, 37.361 ㎍/ml이었다. 예상된 모델을 검증하기 위하여 최적화된 추출조건을 이용하여 10회 추출을 진행한 결과, rutin, quercetin, myricetin 함량이 각각 802.84±8.49 ㎍/ml, 193.76±2.80 ㎍/ml, 34.84±0.43 ㎍/ml으로 측정되었다 rutin과 quercetin는 예측치와 실험치가 유의적 차이를 보이지 않았지만, myricetin의 경우에는 예상된 값에 조금 미치지 못하는 값이 측정되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Tartary buckwheat is a grain with many flavonoids, such as rutin, quercetin, kaempferol, and myricetin. This study aimed to optimize extraction conditions to maximize the rutin, quercetin, and myricetin contents of tartary buckwheat sprout extracts using response surface methodology. A BoxBehnken design containing 15 experiments was employed to evaluate the effects of extraction conditions, such as temperature (X1, 50~70℃), extraction time (X2, 5~9 hr), and ethanol concentration (X3, 60~90%). The coefficients of determination (R2) for all the dependent variables (extraction temperature, extraction time, and extraction ethanol concentration) were determined to be over 0.95, indicating significance. The p-value of the model in lack of fit was over 0.1 than means, indicating that the model was well predicted. The optimal extraction conditions for rutin, quercetin, and myricetin contents were obtained at X1 = 51.03, X2 = 6.62, and X3 = 69.16, respectively. Under these optimal conditions, the predicted rutin, quercetin, and myricetin contents were 808.467 ㎍/ml, 193.296 ㎍/ml, and 37.360 ㎍/ml, respectively. For the validation of the model, ten experiments were performed and the experimental rutin and quercetin contents were measured at 802.84±8.49 ㎍/ml, 193.76±2.80 ㎍/ml, and 34.84±0.43 ㎍/ml, respectively. The experimental rutin and quercetin contents were similar to the predicted contents, but the experimental myricetin content was lower than predicted.

주제어

표/그림 (7)

표 Table 1. Box-Behnken design and responses of dependent variables for optimization of extraction conditions considering 3 in-dependent variables
그림 Fig. 1. Response surface plots for the effects of time, temperature and ethanol concentration on rutin content of extract. A, time-temper-ature; B, ethanol concentration-temperature; C, Ethanol concentration-time
표 Table 2. ANOVA for response surface quadratic model: regression model of relationship between response variables and rutin
그림 Fig. 2 Response surface plots for the effects of time, temperature and ethanol concentration on quercetin content of extract. A, time-temperature; B, ethanol concentration-temperature; C, Ethanol concentration-time
표 Table 3. ANOVA for response surface quadratic model: regression model of relationship between response variables and quercetin
그림 Fig. 3 Response surface plots for the effects of time, temperature and ethanol concentration on myricetin content of extract. A, time-temperature; B, ethanol concentration-temperature; C, Ethanol concentration-time
표 Table 4. ANOVA for response surface quadratic model : regression model of relationship between response variables and myricetin

AI 본문요약
AI-Helper

데이터처리

분산분석(ANOVA)을 통해서 모델의 통계적 유의성, 적합성, 결여 및 회귀계수를 결정하였다. 모든 실험은 3회 반복되었으며, p-value가 0.

참고문헌 (23)

Aguirre, L., Arias, N., Macarulla, M. T., Gracia, A. and Portillo, M. P. 2011. Beneficial effects of quercetin on obesity and diabetes. Open Nutraceuticals J. 4, 189-198.
Boots, A. W., Li, H., Schins, R. P., Duffin, R., Heemskerk, J. W., Bast, A. and Haenen, G. R. 2007. The quercetin paradox. Toxicol. Appl. Pharmacol. 222, 89-96.

상세보기
Carocho, M. and Ferreira, I. C. 2013. A review on antioxidants, prooxidants and related controversy: natural and synthetic compounds, screening and analysis methodologies and future perspectives. Food Chem. Toxicol. 51, 15-25.

상세보기
Chua, L. S. 2013. A review on plant-based rutin extraction methods and its pharmacological activities. J. Ethnopharmacol. 150, 805-817.

상세보기
Chobot, V. and Hadacek, F. 2011. Exploration of pro-oxidant and antioxidant activities of the flavonoid myricetin. Redox. Report 16, 242-247.

상세보기
Davis, J. M., Murphy, E. A. and Carmichael, M. D. 2009. Effects of the dietary flavonoid quercetin upon performance and health. Curr. Sports Med. Rep. 8, 206-213.

상세보기
Davis, J. M., Zhao, Z., Stock, H. S., Mehl, K. A., Buggy, J. and Hand, G. A. 2003. Central nervous system effects of caffeine and adenosine on fatigue. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 208, 399-404.
Fabjan, N., Rode, J., Kosir, I. J., Wang, Z., Zhang, Z. and Kreft, I. 2003. Tartary Buckwheat (Fagopyrum tatarium Gaertn.) as a source of dietary rutin and quercetin. J. Argric. Food Chem. 51, 6452-6455.

상세보기
Harwood, M., Danielewska-Nikiel, B., Borzelleca, J. F., Flamm, G. W., Williams, G. M. and Lines, T. C. 2007. A critical review of the data related to the safety of quercetin and lack of evidence of in vivo toxicity, including lack of genotoxic/carcinogenic properties. Food Chem. Toxicol. 45, 2179-2205.

상세보기
Heo, H. J., Lee, H. N., Kim, Y. H., Jeong, H. S. and Lee, J. S. 2019. Optimization of ultrasound-assisted extraction of antioxidant compounds from onion peels using response surface methodology. J. Kor. Soc. Food Sci. Nutr. 48, 441-446.

상세보기
Jang, M., Asnin, L., Nile, S. H., Keum, Y. S., Kim, H. Y. and Park, S. W. 2013. Ultrasound assisted extraction of quercetin from onion solid wastes. Int. J. Food Sci. Technol. 48, 246-252.

상세보기
Kang, N. J. 2015. Rutin suppresses neoplastic cell transformation by inhibiting ERK and JNK signaling pathways. J. Kor. Soc. Food Sci. Nutr. 28, 579-585.
Kang, J. A., Yoon, S. H., Rho, J. K., Choi, D. S., Jang, B. S. and Park, S. H. 2015. Radioprotective effect of post-treatment with rutin on γ-irradiation-induced cellular damage in mice. Kor. J. Food Sci. Technol. 47, 388-393.

원문보기 상세보기
Kim, S. J., Zaidul, I. S. M., Suzuki, T., Mukasa, Y., Hashimoto, N., Takigawa, S., Noda, T., Matsuura-Endo, C. and Yamauchi, H. 2008. Comparison of phenolic compositions between common and tartary buckwheat (Fagopyrum) sprouts. Food Chem. 110, 814-820.

상세보기
Kwon, T. B. 1994. Change in rutin and fatty acids buckwheat during germination. Kor. J. Food Nutr. 7, 124-127.
Kraujalis, P., Venskutonis, P. R., Ibanez, E. and Herrero, M. 2015. Optimization of rutin isolation from Amaranthus paniculatus leaves by high pressure extraction and fractionation techniques. J. Supercrit. Fluids 104, 234-242.

상세보기
Kreft, I., Fabjan, N. and Yasumoto, K. 2006. Rutin content in buckwheat (Fagopyrum esculentum Moench) food materials and products. Food Chem. 98, 508-512.

상세보기
Liu, C. L., Chen, Y. S., Yang, J. H. and Chiang, B. H. 2008. Antioxidant activity of tartary (Fagopyrum tataricum (L.) Gaertn.) and common (Fagopyrum esculentum Moench) buckwheat sprouts. J. Agric. Food Chem. 56, 173-178.

상세보기
Mukhtar, H., Das, M., Khan, W. A., Wang, Z. Y., Bik, D. P. and Bickers, D. R. 1988. Exceptional activity of tannic acid among naturally occurring plant phenols in protecting against 7,12-dimethylbenz(a)anthracene-, benzo(a)-pyrene-, 3-methylcholanthrene-, and N-methyl-N-nitrosourea-induced skin tumorigenesis in mice. Cancer Res. 48, 2361-2365.
Ong, K. C. and Khoo, H. E. 1997. Biological effects of myricetin. Gen. Pharmacol.: The Vascular System. 29, 121-126.

상세보기
Przybylski, R., Lee, Y. C. and Eskin, N. A. M. 1998. Antioxidant and radical scavenging activities of buckwheat seed components. J. Am. Oil Chem. Soc. 75, 1595.

상세보기
Utesch, D., Feige, K., Dasenbrock, J., Broschard, T. H., Harwood, M., Danielewska-Nikiel, B. and Lines, T. C. 2008. Evaluation of the potential in vivo genotoxicity of quercetin. Mutat. Res. 654, 38-44.

상세보기
Zhang, Z. L., Zhou, M. L., Tang, Y., Li, F. L., Tang, Y. X., Shao, J. R., Xue, W. T. and Wu, Y. M. 2012. Bioactive compounds in functional buckwheat food. Food Res. Int. 49, 389-395.

상세보기

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