전통적인 향기치료제로 쓰여 온 회향, 유향 그리고 노간주를 사용하여 최근 신기술로 평가되고 있는 초임계 유체추출법을 통해 생체 조절기능을 지닌 기능성 정유 성분을 추출하였다. 기존의 SDE 추출법과 비교하여 추출수율 측면에서 비교적 높은 결과를 얻어내어 정유 추출시 장차 SDE 추출법을 대체할 신기술로 평가되었다. 추출용매를 사용해야 하는 SDE 추출법과는 달리 무색, 무취인 $CO_2$를 이용하여 정유 성분을 분리하는 초임계 추출법은 인체에 무해한 정유 성분을 얻을 수 있다는 것이 가장 큰 장점이라 사료되며, 분리된 정유 물질에 대해 성분 분석 결과 대부분이 휘발성 알코올 계열에 물질임을 확인할 수 있었다. 정유 성분들에 대한 생리활성 실험결과 항암, 항 돌연변이 그리고 신경활성이 아주 높은 것으로 나타나 aroma-theraphy로서의 가능성을 제시하였다고 사료된다. 나아가 이 정유성분에 대한 in vivo 실험을 통해 기초 의약품으로서 연구가 수행되어진다면 전통적인 치료제로서 사용된 천연물에 대한 현대적 가치부여가 가능하다고 생각된다.
본 연구의 목적은 분말 사출성형 공정에서 초임계유체를 이용하여 사출성형체로부터 결합제를 효율적으로 제거하는 것이다. 두께 1~2 mm 정도의 얇은 성형체의 경우는 기존의 초임계 추출공정을 이용하여 초기부터 온도, 압력이 높은 조건에서도 아무런 결함 없이 단시간 내에 결합제를 제거할 수 있지만, 시편이 두꺼워질수록 초기에 균열이 발생하기 때문에 일정 공정조건에서는 한계가 있다. 따라서 초기에는 낮은 공정조건에서 시작하여 단계별로 온도와 압력을 상승시키는 초임계 가변 조건 탈지공정을 연구하였다. 두께 1~4 mm의 세라믹 사출성형체 시편을 사용하여 여러 가지 초임계 조건에서 탈지실험을 수행하여 두꺼운 세라믹 사출성형체에 균열이 생기지 않으면서 가장 추출수율이 높은 가변조건 공정의 초기조건을 설정하였다. 이렇게 설정한 초기조건을 시작으로 직경 10 mm, 두께 4 mm의 두꺼운 세라믹 사출성형체 시편을 온도 333.15~343.15 K, 압력 12~27 MPa, $CO_2$ 유량 0.5~1.0 L/min 범위에서 단계별로 상승시켜 최종적으로는 5시간동안 95% 이상의 파라핀 왁스 결합제를 제거할 수 있었다.
지방산의 분리방법중 증류나 추출 등의 전통적인 방법을 대체할 수 있는 공정으로 초임계유체 크로마토그래피 분리법을 추천할 수 있다. 그러나 지방산을 구성하는 탄소수나 불포화도는 초임계유체내에서 확산특성을 달리 하지만 이들의 정랑적인 데이터가 부족하여 초임계유체 크로마토그래피법을 공정화하는데 큰 어려움이 있다. 본 연구에서는 불포화도를 달리하는 지방산들의 초임계 이산화탄소내 확산계수를 CPB법(capillary peak-broadening method)을 기초로 온도 (308.15~328.15K)와 압력(13~17MPa)을 변수로 하여 실험적으로 측정하였다. 이성분계 확산계수는 일정한 온도에서 압력이 증가함에 따라 감소하며 일정한 압력에서 온도가 증가함에 따라 증가하였다. 일정한 밀도에서 온도에 따른 확산계수의 영향은 크지 않으며, 밀도와 점도가 증가함에 따라 확산계수는 감소하였다. 또한 Wilke-Chang식과 Funazukuri의 실험식, Matthews-Akgerman식을 초임계 이산화탄소에서의 이성분계 확산계수에 대한 상관식으로의 이용가능성을 확인한 결과 다른 상관관계식에 비해 RHS(rough hard sphere)에 기초한 자유부피모델인 Matthews-Akgerman식이 잘 일치하는 상관식인 것으로 확인되었다.
Kawar Lal Dabodhia;Brijesh Tripathi;Narendra Pal Lamba;Manmohan Singh Chauhan;Rohit Bhatia;Vivek Mishra
Mass Spectrometry Letters
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제15권1호
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pp.40-48
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2024
Capacity of the analytical/quantitative evaluation techniques to satisfy both qualitative and quantitative considerations for effective extraction of marigold oleoresins/xanthophylls and their potential as anti-mycotic and antioxidant activity was assessed. Accelerated solvent extraction (ASE), Soxhlet extraction (SE), Supercritical fluid extraction (SCFE), Cold extraction (CE), and ultrasonically assisted extraction (USE) techniques were evaluated for extraction of oleoresin/xanthophyll content from Tagetes erecta (Var. Pusa Narangi Genda) with respect to solvent consumption, extraction time, reproducibility, and yield. Followed by the antifungal and antioxidant activity evaluation. The overall yield of Tagetes oleoresin was higher in ASE (64.5 g/kg) followed by SE (57.3 g/kg), USE (50.7 g/kg), SCFE (45.3 g/kg) and CE (31.6 g/kg). The lutein esters represented more than 80% of the constituents. Further, xanthophyll/ lutein content in oleoresin was found to be quite higher in HPLC (r2 = 0.996) analysis than in the AOAC recommended UV spectrophotometer analysis. The oleoresin exhibited moderate antioxidant activity (DPPH assay) and antifungal activity against three phytopathogenic fungi. Based on the various parameters, the reproducibility of ASE was better (0.3-8.0%) than that of SE (0.5-12.9%), SCFE (0.2-9.4%), USE (0.3-12.4%) and CE (0.8-15.3%). ASE with (RSD 1.6%) is preferred being faster, reproducible, uses less solvent, robust and automation allows sequential extraction of the sample in less time.
유지방을 초임계 이산화탄소로 추출한 후 흡착제를 통과시켜 콜레스테롤이 제거되고, 지방산 조성이 다른 유지방 분획들을 얻기 위하여, 콜레스테롤 흡착능이 있는 것으로 알려진 몇 가지 흡착제를 선택하여, 추출온도 $40^{\circ}C$, 추출압력 276, 345 bar에서 3 또는 4시간 동안 추출하면서 흡착제의 종류별, 입자크기별, 비율별로 추출시간에 따른 유지방의 수율, 콜레스테롤 함량, 지방산 조성을 측정하였다. 흡착제로서 ${\beta}-cyclodextrin,\;talc,\;celite,\;florisil$ 중에서 florisil이 유지방으로부터 콜레스테롤 제거율이 가장 높았다. Florisil의 입자크기별로 콜레스테롤 제거율은 30/60 mesh가 가장 높았으며, 그 다음 100/200, 60/100 mesh순이었다. 유지방에 대하여 흡착제의 비율이 높으면 콜레스테롤 제거율은 높은 반면, 지방의 수율은 감소하였는데, 유지방의 수율을 높이면서 콜레스테롤 제거율을 높이기 위해서는 유지방과 흡착제의 비율은 20:10이 적당하였다. 추출분획물의 지방산 조성을 측정한 결과 저급 지방산들은 초기 추출물 분획들에 농축되었고, 고급 지방산들은 추출잔류물 분획에 농축되었다. 이상의 결과로부터 초임계유체 추출 및 흡착법은 유지방으로부터 콜레스테롤을 제거하는 동시에 저급지방산, 불포화지방산, 버터향, 색소가 농축된 분획 등을 얻을 수 있었다.
동결 건조된 미역 가공 부산물로부터 색소 및 지방산의 추출 및 조건은 시료 30g, 압력 $10.3\~17.2MPa$, 유량 15mL/min와 온도 $30\~45^{\circ}C$에서 추출 실험을 실시하였다. 지방산의 경우 초임계 처리하지 않은 것에 비해 불포화 지방산의 함량이 높게 나타났고, 온도 $40^{\circ}C$의 조건에서 보조용매 (entrainer)로 에탄올을 첨가하여 압력의 변화에 따른 회수율을 실험한 결과 12.4MPa에서 최대 $92\%$의 회수율을 보였다. 그리고 압력이 증가하면서 초임계 이산화탄소에 대한 용질의 용해도가 감소하는 retrograde 현상이 나타났다 시료입자의 크기를 $500\~1,000{\mu}\;m$와 12.4MPa에서 온도의 변화를 주어 실험한 결과 입자의 크기 $500{\mu}m$가 $1000{\mu}m$에 비해 색소의 추출량이 1.8배정도 많았다 최적 조건 (압력 12.4MPa,온도 $35^{\circ}C$, 입자크기 $500{\mu}m$)에서 추출시간에 따른 chlorophyll a 함량을 비교한 결과 에탄올을 각각 3mL/min, 5mL/min 첨가하였을 때 모두 20분까지 함량이 증가한 후 감소하였으며, 최적 추출시간은 30분까지로 판단되었다. 유기용매 추출과 초임계 추출을 비교한 결과 유기용매로 48시간 추출시 chlorophyll a 함량이 150mg/L였지만 초임계로 1시간 추출시 최대 172mg/L로 약 $20\%$ 증가하였다.
전통발효 식품으로부터 젖산균을 분리하고, ${\beta}$-glucosidase, ${\beta}$-glucuronidase, ${\beta}$-xylosidase, ${\beta}$-galactosidase, ${\beta}$-arabinofuranosidase, ${\beta}$-arabinosidase, ${\beta}$-arabinopyranosidase 등 생물전환과 관련된 유용 효소활성을 조사하였다. 효소활성 평가를 통하여 선발된 9점의 젖산균 발효에 의한 epigallocatechin-3-gallate(EGCG), epigallocatechin(EGC), epicatechin gallate(ECG), 및 epicatechin(EC)의 함량 변화를 조사하였다. 배추 김치에서 분리된 Leuconostoc mesenteroides MBE1424로 명명된 균주는 발효에 의하여 카테킨 중 EGC의 함량을 약 60% 증가시켰으며, 배양온도 $40^{\circ}C$에서 가장 우수한 비성장속도를 나타내어 기존에 보고된 균주보다 상대적으로 내열성이 우수한 것으로 판단되었다. Leuconostoc mesenteroides 균주는 녹차 추출물의 생물전환에 필요한 유용한 효소계를 보유하고 있는 것으로 추정되었다.
4$0^{\circ}C$, 110 bar 조건에서 초임계 추출장치를 이용하여 추출한 목초액을 GC/MS로 분석한 결과 타르, 탄화취 등의 유해 성분이 제거되었다. 이 정제 목초액을 천연보존제로써 간장 및 된장에 첨가하여 보존성을 관찰한 결과, 간장의 경우 정제 목초액의 첨가 농도가 증가할수록 첨가하지 않은 것에 비해 총균수가 적었으며, 간장 내에 있는 미생물이 어느 진도 성장에 저해를 받은 것으로 나타나 보존성 및 품질향상효과를 기대할 수 있었다. 된장의 경우 정제 목초액을 첨가한 것이 첨가하지 않은 것에 비해 대체로 총균수가 적어 보존효과가 있는 것으로 나타났으며, 된장의 색도를 측정한 결과 정제 목초액을 첨가한 것은 첨가하지 않은 것과 비교하여 명도(L$^{*}$ )와 황색도(b$^{*}$ )는 증가하였고, 적색도(a$^{*}$ )는 낮아 된장의 갈변이 첨가하지 않은 것에 비해 느리게 진행됨을 알 수 있었다. 따라서 초임계 기술로 추출한 목초액은 간장 및 된장의 저장성 향상을 위한 첨가물로써 매우 효과적인 것으로 사료된다.
Surface-active substances in defatted rapeseed cake were obtained using a supercritical fluid extraction method. Then, it was purified by removing sinapine in the extract through a series of steps using a mixed solvent: diethyl ether and ethyl acetate (1:1, v/v). Emulsifying properties of purified surface-active substances were investigated, including fat globule size, zeta potentials and creaming stability and its antioxidant activity in emulsion systems were also studied by peroxide value and $^1H$-NMR spectrum. It was found that fat globules in emulsions with purified surface-active substances were much smaller than ones with the unpurified. In addition, as pH of the emulsion lowered and with increasing NaCl concentration in the emulsion, they were observed to increase, which led to worse creaming stability. These properties were reflected in changes of zeta potentials of emulsions. The oxidative stability was better in emulsions with purified surface-active substances than ones with Tween 20 or commercial lecithin, possibly resulted from the existence of sinapic acid in the extract. It was concluded that purified surface-active substances from defatted rapeseed cake could be simultaneously used as emulsifier and antioxidant agent in emulsion system.
본 연구에서는 기능성 화장품 소재 개발을 위하여 비파엽 추출물을 제조하고 효소 및 세포 활성평가를 진행하였다. 활성평가는 tyrosinase 측정법을 이용한 미백 효능, NO 측정법을 이용한 항염 효능에 대한 활성등을 분석하였다. 미백 효능 관련 tyrosinase 활성 저해는 10% 농도의 비파엽 초임계 추출물에서 미약한 활성을 나타내었다. 항염 효능 관련 NO 활성 저해 분석 결과, 초임계 추출물, 에탄올 환류 추출물, 열수 추출물의 순서로 NO 억제 활성을 나타내었다. MTT assay를 실시한 결과, 70% 에탄올 환류 추출물 5% 처리를 제외하고는 모든 농도에서 세포독성이 관찰되지 않았다. 미백 효능 관련 멜라닌 생성 저해는 5% 처리 농도에서 30%, 70% 에탄올 환류 추출물이 강하게 멜라닌 생성을 억제하는 결과를 보였다. 이상의 연구결과들로부터 비파엽 추출물 제조를 통한 우수한 항염 효능 및 미백 효능 관련 활성을 나타내는 추출조건을 도출하였으며, 향후 기능성 화장품 소재 개발을 위한 기초 연구용 자료로서의 역할을 제시할 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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