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생강껍질을 이용한 생리활성성분의 아임계수 추출 조건 최적화
남화현,강혜지,권미리,고민정,고민정,정명수 한국산업식품공학회 2017 학술대회 및 심포지엄 Vol.2017 No.04
생강은 오랫동안 음식과 약초로 사용되어 왔다. 생강의 주요 생리활성성분으로 gingerol과 shogaol 등이 있으며 이들은 항산화와 항염 등에 효과가 있다고 알려져 있다. 하지만 생강과육에 대한 연구는 많이 진행되고 있는 것에 반해 껍질에 대한 연구는 전무한 실정이다. 아임계수 추출은 압력을 조절하여 끓는점과 임계점 사이에서 물을 액체상태로 유지시켜 추출하는 방법으로 gingerol과 shogaol 같은 비극성 화합물을 유기용매를 사용하지 않고 추출하는데 효율적인 추출방법이다. 본 연구의 목적은 아임계수를 이용하여 생강껍질에서 생강의 주요 생리활성성분인 6-gingerol과 6-shogaol의 최대 수율을 나타내는 최적 추출 조건을 찾는 것이다. 추출은 다양한 추출 시간(5-20분) 및 온도(110-190°C)에서 Dionex Accelerated Solvent Extractor (ASE, Model 350)를 사용하여 수행하였다. 6-gingerol과 6-shogaol은 HPLC (high performance liquid chromatography)를 이용하여 분석하였으며 항산화능은 FRAP분석법에 의해 평가되었다. 6-gingerol 함량은 110°C에서 추출 시간에 따라 증가하였지만, 130°C와 150°C에서는 증가하다 시간이 길어질수록 감소했다. 이후 온도에서는 시간에 따라 함량이 감소하여 130°C에서 10분간 추출했을 때 6-gingerol이 가장 많이 함유된 추출물을 얻을 수 있었다. 6-shogaol은 110°C에서 검출되지 않았고 130°C 이상의 온도에서 검출되기 시작했다. 6-shogaol은 130°C부터 170°C까지 추출온도와 시간이 증가할수록 함량이 증가하는 경향을 보였다. 190°C에서는 15분까지 추출시간에 따라 증가하다 20분동안 추출 시 6-shogaol의 함량이 줄어 190°C에서 15분간 추출했을 시 가장 높은 수율을 보였고 이는 메탄올을 이용하여 60°C에서 2시간동안 추출한 추출물보다 높은 수율이었다. 이는 gingerol이 열에 의해 shogaol로 전환되는 성질이 있고 온도가 증가하며 6-shogaol의 추출이 이루어지다가 열에 많이 노출될 경우 6-shogaol이 다른 형태로 분해되기 때문으로 보인다. 항산화능 역시 6-shogaol의 함량과 유사한 경향을 보였으며 추출온도와 시간이 증가할수록 증가하는 경향을 보였다. 따라서 생강껍질을 190°C의 아임계수를 이용하여 15분간 추출할 경우 6-shogaol의 수율을 최대로 하여 항산화능이 높은 추출물을 얻을 수 있었다. 본 연구를 통해 오직 물만을 이용한 아임계수 추출을 이용해 생강의 부산물로 버려지던 생강껍질의 활용가능성을 확인하였다.
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아임계수 추출에서 6-gingerol의 6-shogaol 전환을 위한 생강 건조 조건 최적화
고민정,남화현,정명수 한국식품과학회 2019 한국식품과학회지 Vol.51 No.5
6-gingerol can be converted to 6-shogaol, one of the predominant active compounds found in ginger, via processing such as drying and extraction. Subcritical water extraction is the environmentally friendly method of extraction of bioactive compounds using only purified water as a solvent. This study investigated subcritical water extraction (190oC, 15 min) of 6-gingerol, and 6-shogaol from dried ginger (Zingiber officinale) including drying conditions such as temperature (room temperature, 60, 80oC, and freeze drying) and time duration for drying (1-4 h). The amount of 6- gingerol was found to be reduced, and that of 6-shogaol was found to be increased depending upon the water content of dried ginger. Upon oven-drying ginger at 60oC for 2 h, the maximum yields of 6-gingerol (0.18±0.02 mg/g fresh weight), and 6-shogaol (0.47±0.02 mg/g fresh weight) were obtained upon subcritical water extraction.
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아임계수 추출 기술을 이용한 당귀 추출물의 유효성분 및 산화방지 평가
고민정(Min-Jung Ko),이정현(Jeong-Hyun Lee),남화현(Hwa-Hyun Nam),정명수(Myong-Soo Chung) 한국식품과학회 2017 한국식품과학회지 Vol.49 No.1
아임계수 추출 기술을 이용하여 참당귀로부터 데쿠신, 노다케닌을 추출하고 HPLC, HPLC-ESI/MS를 이용하여 추출조건에 따른 유효성분을 정성 및 정량적으로 비교 분석하였다. 추출결과, 데쿠신과 노다케닌의 추출함량은 아임계수 추출법과 비교하여 열수 추출 방법을 이용하는 것이 약간 많거나 유사하였지만, 추출시간은 아임계수 추출법이 5-10분 이내로 매우 빠르게 추출할 수 있는 장점이 있다. 그리고 총 페놀함량, 총 플라보노이드 함량은 아임계수 추출법이 우수하게 많이 추출됨을 확인 할 수 있었고, DPPH, ABTS 라디칼 소거능을 이용한 산화방지 효과도 아임계수 추출법이 우수하였다. 특히, 아임계수 추출 조건인 추출 온도와 추출 시간이 증가할수록 총 페놀함량 및 총 플라보노이드 함량, 그리고 산화방지 효과 또한 점차적으로 증가하는 경향을 나타내었고 높은 상관관계를 보였다. 이는 오직 물만을 사용하여 유효성분을 추출하는 친환경적이며 안전하고 독성이 없는 아임계수 추출의 잠재성과 우수성을 확인한 결과이며, 다양한 한약재뿐만 아니라 다른 식품 추출 산업에 응용하여 사용될 수 있을 것이다. Subcritical water extraction can be used to selectively extraction compounds by varying the temperaturedependent dielectric constant of water. This study investigated subcritical water extraction of decursin and nodakenin yields from Angelica gigas Nakai (AN) quantitatively and qualitatively by HPLC, and HPLC-ESI/MS. Total phenolics, total flavonoid contents, and antioxidant activity were determined by DPPH and ABTS radical scavenging activity, including the effects of varying the extraction conditions of temperature (110-200℃) and time (1-20 min) under high pressure (10 MPa). By subcritical water extraction under operating conditions of 120-130℃, the maximum yields of decursin (6.64±0.42% in the dried material) and nodakenin (3.71±0.28% in the dried material) were obtained. From 190-200℃ the maximum yields of total phenolics (75.97±1.64 mg gallic acid equivalent/g AN), flavonoids (8.56±1.10 mg quercetin equivalent/g AN), DPPH (63.07±1.71%), and ABTS (72.32±2.82%) were obtained.
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