본 연구에서는 저온추출 뿐만 아니라 효소처리를 이용하여 생과형 블루베리 과일음료생산을 위한 최적의 방법을 확립하고자 하였다. 생리학적 기능성물질 추출 시 열에 의한 영양손실을 막기 위해 저온을 사용하였다. 또한 다양한 효소처리를 이용하여 혼탁 방지 및 추출수율 향상을 위한 최적의 추출조건을 확립하고자 하였다. 블루베리를 cellulase, pectinase 및 cellulase:pectinase(1:1) 혼합 효소와 효소 처리량, 추출온도, 추출시간, 추출 교반속도 등을 고려한 다양한 조건으로 추출하였을 때, 가장 우수한 추출 조건을 조사하였다. cellulase로 처리할 경우, 추출률이 85.72-86.55%, pectinase 처리구는 87.06-87.93%, cellulase:pectinase(1:1) 혼합 처리할 경우, 86.84-88.14%의 추출률을 나타냈다. 추출 온도는 $45^{\circ}C$에서 $87.91{\pm}0.05%$, 3시간 추출 하였을 경우 $87.88{\pm}0.10%$, 교반속도는 90 rpm에서 가장 높은 추출결과를 보였다. 블루베리 추출액의 당도 및 pH는 추출 조건에 관계없이 모든 처리구에서 통계학적으로 유사한 결과를 보였으나, 총 폴리페놀 함량은 pectinase 처리구에서 18.62 mg/g으로 가장 높은 값을 나타냈다. 유리당 함량은 모든 시료에서 과당과 포도당 두 가지 당류만 검출되었으며 cellulase 효소 0.10%를 처리한 블루베리 추출액의 유리당 함량이 포도당 0.51%, 과당 0.49%로 가장 높았으나 다른 처리구와 유의적인 차이는 없었다. 블루베리를 이용하여 생과일형 음료 제조를 위한 최적 조건은 cellulase: pectinase(1:1) 혼합효소 0.1%를 첨가하여 $45^{\circ}C$ 온도에서 90 rpm의 교반속도로 조사되었다.
노니 부정근 유효성분의 효율적인 추출조건을 규명하고자 용매 종류, 물과 메탄올의 비율(물, 20, 40, 60, 80, 100%), 추출시간 및 추출방법을 달리하여 실험을 진행하였다. 안트라퀴논, 페놀성 화합물 및 플라보노이드의 용매별 추출한 결과 1시간 동안 초음파 추출 시 60-80% 메탄올에서 효과적이었으며, 환류냉각 추출기로 2시간 추출 시 80% 메탄올에서 효과적이었다. 노니 부정근의 유효성분에 대한 추출방법 및 시간에 따른 추출효율을 비교하기 위하여 교반추출, 환류냉각추출, 초음파추출, 균질기추출, 초고압추출, 침지추출을 실시하였다. 페놀성 화합물은 초음파추출에서 가장 높은 함량을 보였으며 안트라퀴논과 플라보노이드 함량은 환류냉각추출에서 가장 높게 나타났다.
초음파처리가 십자화과 채소의 sulforaphane 함량 분석에 미치는 영향을 GC/MS를 이용하여 검토하였다. 무, 알타리무, 순무, 양배추, 브로콜리를 각각 dichloromethane을 추출용매로 하여 초음파처리 후 용매 추출 및 질소 농축을 하고, m/z 72, 160, 55, 114을 선택이온측정법(selective ion monitoring, SIM)을 이용하여 분석하였다. 각 채소류의 sulforaphane 함량은 브로콜리가 149.0 ppm으로 가장 많았으며, 양배추(67.9 ppm), 무(35.4 ppm)의 순으로 높았다. Sulforaphane 추출율은 진탕교반(shaking)만 할 경우보다 초음파처리(sonication)후 진탕교반(shaking)을 할 경우 2.7배 높은 것으로 나타났다. 따라서 초음파추출공정이 sulforaphane의 추출효율 향상에 유효한 방법으로 판단된다.
식물세포인 Lithospermum erythrorhizon을 교반 반응기와 calcium alghinate에 고정화된 상태로 충전층 반응기에서 n-hexadecane으로 동시 추출하면서 shikonin을 생산하여 각각의 생산성을 비교하였다. 교반 반응기에서 shikonin의 비생산과 부피생산성은 각각 1.5mg shikonin/g cell과 400$\mu g$ shikonin/(L.day)였고 충전층 반응기에서는 가각 2.0mg shikonin/g cell과 2857 $\mu g$ shikonin/(L.day)였으며 이는 각각 교반 반응기에 비하여 1.3, 7.1배 높은 것이다. 충전층 반응기에서 shikonin의 생산성이 높은 것은 calcium alginate 입자에 세포가 고농도고 축적되어 단위 반응기 부피당 세로의 부하 능력이 높고 또한 세포가 서로 접촉하기가 쉽고 고정화 입자내의 환경이 세포가 분화하기에 좋은 조건을 형성하기 때문인 것으로 사료된다.
수돗물에서 geosmin과 2-MIB에 의한 곰팡이와 흙냄새는 소비자들에 대한 수돗물불신의 주된 요인이다. 따라서 geosmin과 2-MIB의 조기 검출 및 분석방법은 이취미 문제를 예방하는데 있어서 중요한 부분이다. 본 연구에서는 교반막대 추출법 (SBSE)과 GC/MS를 이용하여 geosmin과 2-MIB의 분석방법에 대하여 살펴보았다. 용매를 사용하지 않고 시료를 추출하는 SBSE 방법을 최적화하여 수중의 geosmin과 2-MIB를 분석하는데 적용하였다. 실험 결과 SBSE 방법은 간단하고 신속한 분석이 가능하여 소량(10~20 mL)의 시료를 사용하여 한 번에 많은 시료를 동시에 분석할 수 있었다. 그리고 SBSE 방법은 높은 회수율과 재현성을 보였다. 검출한계는 1~2 ng/L 이었으며 정량한계는 3~6 ng/L 이었다. 무엇보다도 SBSE는 수중의 geosmin과 2-MIB를 분석하는 데에 매우 신뢰성이 있고 실용적인 방법이라고 판단된다.
돼지감자 잎의 활용 및 생리활성을 증가시킬 수 있는 적정 추출방법을 알아보고자 환류냉각, 상온교반, 가압가열 및 저온고압 추출법을 이용하여 추출한 돼지감자 잎 추출물의 생리활성을 비교하였다. 추출수율은 가압가열추출, 환류냉각추출, 상온교반추출, 저온고압추출 순으로 높은 수율을 나타내었다. 폴리페놀 함량은 상온교반추출 및 환류냉각추출의 경우 대등한 함량을 나타낸 반면 가압가열추출 및 저온고압추출에서는 유의적으로 높은 함량을 나타내었으며, 플라보노이드 함량은 가압가열추출 및 저온고압추출에서 높은 함량을 나타내었다. Proanthocyanidin 함량에서는 저온고압추출에서 가장 높은 함량이 검출된 반면 가압가열추출에서는 상온교반 및 환류냉각추출에 비해 낮은 함량을 나타내었다. 항산화 활성에서는 모든 추출물이 농도가 증가함에 따라 활성은 비례적으로 증가하였다. 가압가열추출 및 저온고압추출에서 유의적으로 높은 활성을 나타내었으며, ${\alpha}$-glucosidase, xanthine oxidase 및 angiotensin I-converting enzyme 저해활성에서는 저온고압추출물에서 우수한 활성을 나타내었다. 이러한 결과를 종합해 볼 때 가압가열 및 저온고압추출물이 소재 활용가치가 높을 것으로 사료되며 천연 항산화제 및 기능성 증진을 위한 소재로 이용 가능할 것으로 판단된다.
유자씨 추출물의 항산화성분 및 항산화활성에 대한 최적 추출조건을 선정하기 위하여 추출온도($30{\sim}70^{\circ}C;\;X_1$), 추출시간($1{\sim}5$시간; $X_2$) 및 교반속도($200{\sim}600rpm;\;X_3$)를 독립 변수로 추출된 추출물의 추출수율, 총 polyphenol 함량, DPPH radical 소거활성 및 아질산염소거활성을 측정하였다. 추출수율의 최적조건은 추출온도, 추출시간 및 교반속도 각각 $50.23^{\circ}C$, 3.03시간, 400.06 rpm으로 최대 20.23%로 예측 되었으며, 총 폴리페놀 함량의 최적조건은 $49.88^{\circ}C$, 2.72시간 및 400.39 rpm으로 최대 4.37 mg/g으로 예측되었다. DPPH radical 소거활성은 각각 $50.28^{\circ}C$, 3.42시간 및 399.96 rpm으로 최대 49.69%로 예측되었으며, 아질산염소거활성은 추출온도, 추출시간 및 교반속도 각각 $49.19^{\circ}C$, 0.68시간 및 602.95 rpm으로 최대 47.79%로 예측되었다. 이상의 결과를 바탕으로 유자씨 추출물의 항산화활성을 위한 최적 조건은 추출온도, 추출시간 및 교반속도가 각각 $50^{\circ}C$, 3시간, 400 rpm로 결정하였으며, 이 조건에서 추출물을 제조하여 추출 수율, 총 폴리페놀 함량, DPPH radical 소거활성 및 아질산 염소거활성을 측정한 결과 각각 20.31%, 4.22 mg/g, 49.54% 및 44.30%로 나타났다.
(O/W)/O 에멀젼형 액막을 이용하여 비점이 비슷한 벤젠-싸이클로헥산 혼합물을 분리하였다. 액막 제조 조건이 선택도, 회수율 및 에멀젼 액적의 크기에 주는 영향을 고찰하였으며, 다단 맥동 추출탑을 이용한 연속 추출 실험을 통하여 비정상상태와 정상상태에서의 추출거동을 검토하였다. 추출실험결과 유화 교반 속도 4000rpm, Tween 80 농도 0.4%, 내유상에 대한 막상의 부피비 0.75, 연속상에 대한 분산상의 부피비 0.5, 투과시간10 분에서 선택도 및 벤젠의 회수율이 가장 좋았다. 에멀젼 액적의 크기 분포 측정 결과, 교반속도가 커질수록 또는 분산상의 microdrop holdup이 작을수록 분산상 액적의 평균크기가 작았으며, 분산상 microdrop holdup의 영향을 고려한 modified Calabrese의 식을 적용한 결과 turbulence damping constant의 값은 2.28이었다. 연속 추출 실험 결과 탑내 교반속도 300 rpm, 맥동 횟수 2 times/sec, 연속상 유속 30ml/min, 에멀젼상 유속 12.0ml/min에서 가장 좋은 추출 효과를 얻을 수 있었다.
인간뇨의 마트린 알칼로이드의 결정을 위한 민감한 정량적 방법은 HPLC에 결합된 중공섬유 액상 미세추출을 기반으로 개발되었다. pH를 포함하여 HF-LPME 효율의 다양한 인자의 영향과 공급 용액의 이온세기, 수용체용액의 pH, 교반율 그리고 추출시간이 조사되었다. 최상의 HF-LPME 조건은 다음과 같다: 1-octanol이 중공섬유의 기공안에 주입된다, 중공섬유의 루멘에 pH 1.50의 100 mmol/L of $H_3PO_4$ 수용체 용액을 주입한다, 1 mol/L NaOH는 공급 용액의 pH, 600 rpm의 교반속도와 60분의 추출시간을 조정하여 사용된다. LPME의 방법은 실제의 소변 샘플에서 마트린과 소포카르핌의 분석에 성공적으로 적용되었다.
유자씨의 limonin 및 nomilin에 대한 최적 추출조건을 선정하기 위하여 추출온도($30-70^{\circ}C$; $X_1$), 추출시간(1-5 hr; $X_2$) 및 교반속도(200-600 rpm; $X_3$)를 독립변수로 중심합성계획법에 따라 실험설계한 각각의 추출조건에서 limonin 및 nomilin 함량을 측정하였다. Limonin 및 nomilin 추출 조건의 최적화를 위하여 추출용매는 ethanol, 추출용매의 양은 20배 그리고 추출용매 농도는 60%로 선정하였다. Limonin 및 nomilin 추출에 미치는 추출조건의 영향은 추출온도가 가장 컸으며(p<0.01) 그 다음으로는 추출시간으로 나타났다. 반응표면분석결과 최적 추출조건은 limonin에서는 추출온도, 추출시간 및 교반속도가 각각 $49.7^{\circ}C$, 3.3 hr 및 400.6 rpm으로 나타났으며, 이때의 추출량은 353.9 mg/100 g이었다. Nomilin은 각각 $50.3^{\circ}C$, 3.5 hr 및 399.9 rpm이었으며, 추출량은 214.5 mg/100 g이었다. 동일조건에서의 실험값은 limonin 및 nomilin이 가각 338.8 및 219.5 mg/100 g으로 예측값과 실험값이 유사하여 최적화할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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