보고서 정보
주관연구기관 |
제주대학교 Cheju National University |
연구책임자 |
임상빈
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2003-05 |
과제시작연도 |
2002 |
주관부처 |
과학기술부 |
사업 관리 기관 |
한국과학재단 Korea Science and Engineering Foundtion |
등록번호 |
TRKO200900070340 |
과제고유번호 |
1350017066 |
사업명 |
목적기초연구사업 |
DB 구축일자 |
2013-04-18
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키워드 |
감귤 착즙박.카로테노이드.초임계유체 추출.베타-카로텐.베타-크립토잔틴.Citrus unshiu press cake.carotenoids.supercritical carbon dioxide.$\beta$-carotene.$\beta$-cryptoxanthin.response surface methodology.
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초록
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초임계 이산화탄소를 이용하여 감귤주스 가공공정에서 부산물로 대량 발생되는 감귤 착즙박으로부터 $\beta$-cryptoxanthin을 포함한 carotenoids를 추출?분리?농축하는데 있어서 초임계유체 추출조건을 최적화한 후, 이를 근거로 감귤과피에서 유용성분의 계통적인 분리 system으로, 단일 공정에서 단계별로 각각의 성분을 분리?농축하는 combined high separation system을 확립하는데 그 목적이 있다. 감귤 과육이나 과피에는 carotenoids, flavonoids, limonin, d-limonen
초임계 이산화탄소를 이용하여 감귤주스 가공공정에서 부산물로 대량 발생되는 감귤 착즙박으로부터 $\beta$-cryptoxanthin을 포함한 carotenoids를 추출?분리?농축하는데 있어서 초임계유체 추출조건을 최적화한 후, 이를 근거로 감귤과피에서 유용성분의 계통적인 분리 system으로, 단일 공정에서 단계별로 각각의 성분을 분리?농축하는 combined high separation system을 확립하는데 그 목적이 있다. 감귤 과육이나 과피에는 carotenoids, flavonoids, limonin, d-limonene, 향기성분, 식이섬유 등이 많이 함유되어 있으므로 자원으로서 가치가 매우 높다. 감귤류의 과피와 과육의 색소는 $\beta$-cryptoxanthin, $\beta$-carotene, zeaxanthin 등에 의한 것인데, 특히 $\beta$-cryptoxanthin이 주종을 이루고 있다. $\beta$-cryptoxanthin은 $\beta$-carotene에 비하여 5배 이상의 항암효과가 있는 물질로 알려져 있는데, 탄저린 계통의 온주밀감에는 미국산 오렌지에 비하여 $\beta$-cryptoxanthin이 28배 이상 함유되어 있다. 감귤 비상품과가 년간 약 15만톤이 생산되며, 감귤주스 생산공정으로부터 감귤 착즙박이 년간 4만여톤이 발생되는데, 전혀 활용되지 못하고 폐기되고 있는 실정이다. 따라서 감귤 부산물을 활용하여 부가가치가 높은 기능성물질을 생산하는 연구가 시급히 수행되어져야 한다. 이를 위하여 본 연구에서는 초임계 이산화탄소를 이용하여 감귤 착즙박으로부터 $\beta$-cryptoxanthin을 포함한 carotenoids를 추출?분리?농축하는데 있어서, 각 추출조건에서 얻은 추출물에서의 $\beta$-cryptoxanthin, $\beta$-carotene, lutein, zeaxanthin, total carotenoids, 오일 함량의 분석을 통하여, 시료 전처리 방법, 추출압력, 추출온도, 추출시간, 이산화탄소 유속, 보조용매 종류와 농도 등 추출조건을 최적화한다. 감귤 착즙박의 추출물에는 $\beta$-cryptoxanthin을 위시하여 carotenoids가 다량 함유되 어 있으므로, 감귤주스에 첨가하면 $\beta$-cryptoxanthin이 강화된 프레미엄 주스를 제 조할 수 있으며, 여타 가공식품에 첨가하여 카로테노이드 강화식품을 제조할 수 있 다. 감귤 착즙박 5만톤으로부터 약 15.5톤의 carotenoids를 생산할 수 있으며, 그 가 격은 약 62억원에 이를 것으로 추산하고 있다. $\beta$-cryptoxanthin이 강화된 프레미엄 주스는 일반 감귤주스에 비하여 그 가격이 훨씬 높을 것이며, 국민 건강에 미치는 영향은 대단히 클 것이다. 본 연구수행 과정을 통하여 석사 2명이 배출될 수 있을 것이다.
Abstract
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Carotenoids focused on $\beta$-cryptoxanthin was extracted by supercritical carbon dioxide(SC-CO2) from Citrus unshiu press cake and the processing conditions were optimized through the response surface methodology(RSM). Based on the results, combined systematic separation system was developed for e
Carotenoids focused on $\beta$-cryptoxanthin was extracted by supercritical carbon dioxide(SC-CO2) from Citrus unshiu press cake and the processing conditions were optimized through the response surface methodology(RSM). Based on the results, combined systematic separation system was developed for each valuable substances of C. unshiu press cake, step by step in a single process. 1) C. unshiu press cake was dehydrated by hot air drying, freeze drying and ethanol, and then the content of $\beta$-cryptoxanthin and total carotenoids were measured. 2) The extraction yields were measured with different extraction temperature(46∼74℃) and pressure(16.4∼45.7 MPa) through RSM. 3) The extraction yields were measured with different flow rate of carbon dioxide(1.0∼ 2.5 mL/min), extraction time(10∼50 min), and type(ethanol, iso-propanol, acetone, ethylacetate, tetrahydrofuran) and concentration(5∼20%) of cosolvent. 4) The major parameters, such as the extraction pressure(17.2∼44.8 MPa), the extraction time(10∼50 min), concentration(5∼20%) of cosolvent were optimized through RSM. Most of the carotenoids including $\beta$-cryptoxanthin were remained in the press cake after expression of Citrus fruits. The residual percent of $\beta$-cryptoxanthin were 81.3% for ethanol dehydration, 42.1% for hot air drying, and 55.5% for freeze drying. At lower extraction pressure, the extraction yields of total carotenoids and $\beta$ -cryptoxanthin decreased, while at higher pressure, they increased as the increase of the extraction temperature. The extraction pressure had significantly higher effects on the extraction yields than the extraction temperature. Effects of pressure were maximized by increasing temperature. The flow rate of carbon dioxide played a minor role in the extraction yields. The extraction yields increased as the increase of the extraction time. The ethanol and isopropanol as the cosolvents to the SC-CO2 showed greater effects in increasing the extraction yields, while tetrahydrofuran showed the greatest effect on the extraction yields. The extraction yields increased greatly as the increase of the concentration of ethanol as the cosolvent. The extraction yields of total carotenoids and $\beta$ -cryptoxanthin were 38.0% and 73.0%, respectively with the addition of 20% ethanol as the cosolvent at 60℃ and 31.0 MPa, and 1.5 and 1.7 times higher compared with no addition of cosolvent. RSM was used to investigate the effects of the major operating parameters such as the pressure of SC-CO2, the dynamic extraction time and concentration of ethanol added as the modifier to the CO2. Experimental data were correlated well with the processing parameters(p<0.01), resulting in models with high coefficients of determination for total carotenoids and $\beta$-cryptoxanthin(R2 = 0.9789 and 0.9796, respectively). The optimal processing conditions were: extraction pressure 33.4 and 37.3 MPa, extraction time 39.6 and 41.0 min, ethanol concentration 18.6 and 17.0% for total carotenoids and $\beta$-cryptoxanthin, respectively. Optimal values predicted by RSM were 61.1 and 95.8% ppm for total carotenoids and $\beta$-cryptoxanthin, respectively. Almost all of $\beta$ -cryptoxanthin were recovered from the press cake, and it was 1.6 times higher than total carotenoids. The extraction pressure, extraction time and concentration of cosolvent, and the interactions of three factors significantly affected the extraction yields of $\beta$-cryptoxanthin. The extraction yield of total carotenoids increased and then reached asymptotically with the increase of the extraction pressure. It increased proportionally as the extraction time and the concentration of cosolvent.
목차 Contents
- Ⅰ. 연구계획 요약문...3
- 1. 국문요약문...3
- Ⅱ. 연구결과 요약문...4
- 1. 국문요약문...4
- 2. 영문요약문...6
- Ⅲ. 연구내용...6
- 1. 서론...6
- 2. 연구방법 및 이론...6
- 3. 결과 및 고찰...9
- 4. 결론...19
- 5. 인용문헌...19
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