KR102563978B1

KR102563978B1 - 귀리로부터 대량의 페놀화합물과 플라보노이드의 추출방법

Info

Publication number: KR102563978B1
Application number: KR1020200166217A
Authority: KR
Inventors: 박재남
Original assignee: 학교법인 송원대학교
Priority date: 2020-12-02
Filing date: 2020-12-02
Publication date: 2023-08-03
Also published as: KR20220077364A

Abstract

본 발명은 귀리에 함유되어 있는 페놀화합물와 플라보노이드를 대량으로 추출시켜 주기 위한 방법에 관한 것으로, 동결건조된 귀리를 분쇄하여 분말로 형성한 후, 30~60분동안 1 ~ 3KGy로 방사선을 조사하고, 추출용매로서 65 ~ 75농도%의 메탄올을 사용하여 추출하는 것을 특징으로 한다.

Description

귀리로부터 대량의 페놀화합물과 플라보노이드의 추출방법{Extracting method of phenol compounds and flavonoid from oat sprouts}

본 발명은 귀리로부터 대량의 페놀화합물과 플라보노이드를 추출할 수 있도록 하는 추출방법에 관한 것이다.

폴리페놀 화합물(polyphenolic compound)은 식물 내에 가장 많이 존재하는 물질 중의 하나로 일반적으로 식물들의 2차 대사 작용에 의한 산물로 생성되며, 주로 당(glycoside)에 부착된 형태로 존재하나 경우에 따라 아글리콘(aglycone) 형태로도 존재한다.

최근 폴리페놀 화합물이 주목받고 있는 이유는 생체내에서 산화를 방지하는 기능, 즉, 항산화 기능뿐만 아니라 항돌연변이, 항암 및 항염증 활성 등을 가지고 있어 건강 유지와 질병 예방 등에 기여할 것으로 기대되기 때문이다. 또한, 폴리페놀 화합물은 콜레스테롤이 소화관으로 흡수되는 것을 막아주기 때문에 혈중 콜레스테롤의 수치를 낮게 해주는 기능도 한다.

플라보노이드는 폴리페놀 화합물 중에서 가장 큰 그룹으로, 과일과 채소 등에서 담황색 또는 노란색을 띠는 색소 화합물이며, '비타민 P' 라고도 불리고 있다.

플라보노이드는 신체 내에서 항바이러스, 항히스타민, 항산화, 모세혈관 투과 억제, 혈압 강하, 살충, 간세포 보호, 혈당 강하 등의 작용을 하며, 특이한 부작용이 없는 것으로 보고되었다. 또한, 암 발생의 위험을 줄이고 모든 질병의 원인이 되는 생체내 산화 작용을 억제한다는 사실이 알려지면서 플라보노이드 물질의 개발 및 활용에 관한 관심이 지속적으로 커져가고 있다.

위에서 언급한 다양한 효과를 이용하기 위해 폴리페놀 화합물이나 플라보노이드를 보리 등의 천연식물로부터 추출하는 시도가 꾸준히 이루어지고 있는 실정이다.

종래, 천연식물로부터 폴리페놀 화합물과 플라보노이드를 추출함에 있어 단순히 용매를 이용하여 추출하는 방식임에 따라 천연식물로부터 추출되는 페놀화합물과 플라보노이드의 함량이 많지 않았다.

또한, 천연식물 중에서도 귀리에 함유되어 있는 폴리페놀 화합물과 플라보노이드를 추출하는 기술에 대해서는 아직까지 알려진 바가 없었다.

공개특허공보 제10-2011-0085758호(2011.07.27., 새싹보리 유래 폴리페놀계 화합물을 함유하는 추출물 및 이의 제조방법) 공개특허공보 제10-2014-0006274호(2014.01.16., 새싹땅콩으로부터 최적 레스베라트롤 추출 방법)

본 발명자는 귀리에 함유되어 있는 페놀화합물과 플라보노이드의 함량을 측정하여 추출하는 방법을 예의 연구한 결과, 동결건조한 귀리분말에 방사선의 조사유무와 추출용매로 사용되는 메탄올의 농도에 따라 추출되는 페놀화합물과 플라보노이드의 함량이 변화되는 것을 확인하고 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명은 최적의 방사선량으로 조사함은 물론 최적 농도의 메탄올을 투입하여 추출하도록 함으로써 페놀화합물와 플라보노이드를 최대량으로 추출할 수 있도록 하는 귀리에 함유된 페놀화합물과 플라보노이드의 추출방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기의 과제를 해결하기 위한 해결수단은, 동결건조된 귀리를 분쇄하여 분말로 형성한 후, 30~60분동안 1 ~ 3KGy로 방사선을 조사하고, 추출용매로서 65 ~ 75농도%의 메탄올을 사용하여 폐놀화합물과 플라보노이드를 추출하되, 최대치의 페놀화합물과 플라보노이드를 추출하기 위해, 귀리분말에 각기 다른 방사선량을 조사하여 각 귀리분말의 추출액에 함유된 페놀화합물과 플라보노이드의 함량을 추출하여 서로 비교하여 함량을 확인하는 함량 확인단계; 상기 단계를 거쳐 가장 많은 량이 함유된 추출액을 선별하고, 해당 추출액의 귀리분말에 조사된 방사선량을 확인하는 방사선량 확인단계;를 거쳐 최적의 방사선량을 결정하며, 귀리분말에 조사하는 최적의 방사선량으로 3KGy로 조사되도록 하고, 상기 함량 확인단계에서 페놀화합물은 추출액을 원심분리하여 취한 상등액 0.5 ~ 1.5㎖에 플론시약(Folin-ciocalteau reagent) 0.1㎖를 혼합한 후, 탄산나트륨(Na₂CO₃) 0.2㎖와 증류수 2㎖를 혼합하여 실온에서 1시간 방치한 다음 원심분리하여 취한 상등액의 흡광도를 측정하여 확인하고, 상기 함량 확인단계에서 플라보노이드는 추출액을 원심분리하여 취한 상등액 0.5 ~ 1.5㎖에 90~98% 에탄올 1~2㎖를 첨가한 후, 5~15% 질화알루미늄(aluminium nitrate) 0.1㎖과 1M 아세트산칼륨(potassium acetate) 0.1㎖와 증류수 2.8㎖를 혼합하여 상온에서 20~40분간 방치한 다음 흡광도를 측정하여 확인하는 것을 특징으로 한다.

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본 발명의 귀리로부터 페놀화합물과 플라보노이드의 추출방법은, 귀리분말에 조사되는 방사선량을 변경시켜 주면서 추출되는 페놀화합물과 플라보노이드의 함량을 비교하여 확인함으로써 최적의 방사선량을 결정하여 추출물의 수득율 향상을 도모할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 방사선 조사유무 및 방사선량에 따른 귀리에 함유되어 있는 페놀화합물의 함량을 보인 그래프,
도 2는 본 발명에 따른 방사선 조사유무 및 방사선량에 따른 귀리에 함유되어 있는 플라보노이드의 함량을 보인 그래프,
도 3은 본 발명에 따른 방사선 조사유무 및 방사선량에 따른 귀리에 함유되어 있는 항산화물질의 활성량을 보인 그래프.
도 4는 본 발명에 따른 메탄올의 농도에 따른 새싹귀리분말에 함유된 페놀화합물의 추출량 그래프,
도 5는 본 발명에 따른 메탄올의 농도에 따른 새싹귀리분말에 함유된 플라보노이드의 추출량 그래프.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 귀리로부터 대량의 페놀화합물과 플라보노이드의 추출방법을 상세히 설명하기로 한다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 귀리로부터 대량의 페놀화합물과 플라보노이드의 추출방법은 동결건조된 귀리분말에 방사선을 조사함으로써 페놀화합물과 플라보노이드를 대량으로 추출할 수 있게 된다.

구체적으로, 귀리를 동결전조하거나 시중에 동결건조된 귀리를 구매하여 분쇄하여 분말화한다. 물론 동결건조된 귀리분말을 구매하여 사용할 수도 있다.

귀리분말에 방사선을 조사하는데, 동일한 량으로 조사하는 것이 아닌 1 ~ 3KGy로 대략 30~60분동안 방사선을 조사한다.

방사선량이 1KGy 미만이면 조사되량이 너무 적어 효과가 미미하고, 방사선량이 3KGy를 초과하면 너무 과다하게 조사되어 귀리분말이 방사능을 갖게 될 위험이 있다.

귀리분말에 방사선을 조사한 후에는 추출용매로서 메탄올을 사용하여 추출하게 되는데, 추출시에는 10kHz 내지 50kHz에서 10W 내지 300W의 세기로 100 ~140분 동안 초음파 처리과정을 거쳐 추출한다.

초음파 처리를 통해, 귀리분말의 효과적인 세포벽 파괴로 본 발명에서 추출하고자 하는 활성물질인 페놀화합물과 플라보노이드의 용출을 보다 더 증진시켜 줄 수 있다.

메탄올을 이용한 추출방법은 초음파 처리 후 원심분리기(Beckman, USA, CA)를 이용하여 3 ~ 5℃의 온도에서 1000~1200RPM으로 7 ~ 15분 동안 각각 원심분리한 다음 상등액을 취하고, 이렇게 취한 상등액을 기준 시료용액으로 사용하게 된다.

이때, 추출용매로 사용되는 상기 메탄올은 농도에 따라 추출액에 함유된 페놀화합물과 플라보노이드의 함량에 차이가 발생하게 된다.

메탄올의 농도에 따라 귀리분말(새싹귀리 분말)의 추출물에 함유된 페놀화합물의 함량과 플라보노이드의 함량은 각각 도 4와 도 5에 도시되어 있다. 도 4 및 도 5의 페놀화합물의 함량과 플라보노이드의 함량 수치는 g중의 mg gallic acid equivalents(GAE)로 나타내었다.

도 4와 도 5를 보면 귀리분말에 함유되어 있는 페놀화합물과 플라보노이드의 추출량은 메탄올의 농도가 진할수록 추출되는 양이 증가되는 것으로 나타났다. 65농도% 이하의 농도를 갖는 메탄올은 페놀화합물과 플라보노이드의 추출량이 많지 않고, 75농도% 이상의 농도를 갖는 메탄올은 오히려 추출량이 적으며, 비용이 증가됨에 따라 경제적이지 못하다.

따라서, 본 발명에 사용되는 메탄올은 65 ~ 75농도%의 메탄올을 사용하여 페놀화합물과 플라보노이드를 추출하도록 함이 바람직하다.

한편, 귀리분말로부터 최대치의 페놀화합물과 플라보노이드를 추출하기 위해서, 최적의 방사선량으로 조사하도록 함이 바람직하다.

최적의 방사선량을 결정하기 위해, 함량 확인단계와 방사선량 확인단계를 거치게 된다.

함량 확인단계에서는 각기 다른 량으로 조사된 귀리분말 추출액을 후술되는 방법으로 이용하여 페놀화합물과 플라보노이드의 함량을 확인하고, 서로 비교하게 된다.

더 구체적으로 페놀화합물의 함량은 추출액을 원심분리하여 취한 상등액 0.5 ~ 1.5㎖에 플론시약(Folin-ciocalteau reagent) 0.1㎖를 혼합하여 실온에 약 2시간 정도 방치한 후, 탄산나트륨(Na₂CO₃) 0.2㎖와 증류수 2㎖를 혼합하여 실온 암조건에서 1시간 방치한 다음 원심분리하여 상등액을 취하고, 750nm에서 분광광도계(UV spectrophotometer)로 흡광도 측정을 통해 정량하여 확인하게 된다.

정량을 위한 검량선은 갈산(Gallic acid (Sigma G7384)) 1mg을 70% 메탄올 1㎖에 용해시켜 2, 4, 6, 8, 10 ug/㎖가 되도록 조제한 후 상기 상등액과 같은 방법으로 처리하여 750 nm에서 흡광도를 측정하여 작성하였다.

도 1에는 동결건조한 귀리분말과 1KGy와 3KGy로 방사선을 조사한 귀리분말에서 추출한 추출액에 함유된 총 페놀화합물의 함량 그래프가 도시되어 있다.

그래프에 도시된 바와 같이, 방사선을 조사하지 않은 귀리분말에 비해 방사선을 조사한 귀리분말에서 추출한 페놀화합물의 함량이 많았으며, 방사선을 조사한 귀리분말중에서도 1KGy보다는 3KGy로 조사한 귀리분말의 페놀화합물 함량이 증가하였음을 확인할 수 있다.

그리고 방사선량 확인단계는 함량 확인단계를 거쳐 가장 많은 량이 함유된 추출액을 선별하고, 해당 추출액의 귀리분말에 조사된 방사선량을 확인하게 되고, 이를 통해 최적의 방사선량을 결정하게 되는 것이다.

구체적으로, 플라보노이드는 추출액을 원심분리하여 취한 상등액 0.5 ~ 1.5㎖에 90~98% 에탄올 1~2㎖를 첨가한 후, 5~15% 질화알루미늄(aluminium nitrate) 0.1㎖과 1M 아세트산칼륨(potassium acetate) 0.1㎖와 증류수 2.8㎖를 혼합하여 상온에서 20~40분간 방치한 다음 415nm에서 분광광도계(UV spectrophotometer)로 흡광도 측정을 통해 정량하여 확인하게 된다.

정량을 위한 검량선은 루틴(Rutin (PHL 89270)) 1mg을 70% 메탄올 1㎖에 용해시켜 5, 20, 40, 80 ug/㎖가 되도록 조제한 후, 상기 상등액과 같은 방법으로 처리하여 415 nm에서 흡광도를 측정하여 작성하였다.

도 2에는 동결건조한 귀리분말과 1KGy와 3KGy로 방사선을 조사한 귀리분말에서 추출한 추출액에 함유된 총 플라보노이드의 함량 그래프가 도시되어 있다.

그래프에 도시된 바와 같이, 방사선을 조사하지 않은 귀리분말에 비해 방사선을 조사한 귀리분말에서 추출한 플라보노이드의 함량이 많았으며, 방사선을 조사한 귀리분말중에서도 1KGy보다는 3KGy로 조사한 귀리분말의 플라보노이드의 함량이 증가하였음을 확인할 수 있다.

한편, 본 발명에서는 동결전조한 귀리분말과 방사선을 조사한 귀리분말에 함유된 항산화물질의 활성량을 측정하였으며, 그 결과가 도 3에 도시되어 있다.

실시예로서, 동결건조한 귀리분말과 1KGy, 3KGy로 방사선 조사한 귀리분말 2g에 추출용매로서 70% 메탄올 10㎖를 투입하여 25℃에서 24시간 추출한 후 30분 동안 8,000 ×g에서 원심분리기(Beckman, USA, CA)를 이용하여 고형분을 제거하였다. 원심분리된 상등액만을 모아 0.45um syringe filter하여 실험에 사용하였다. 이 중 50㎕에 0.1M Tris-HCL (pH 7.4) 450㎕을 가한 후 0.3mM DPPH (α,α‘β-picrylhydrazyl) solution in Methanol을 500㎕ 가하여 혼합(voltex mixer 혼합) 한 뒤 20분간 암조건에서 반응시킨 후에 517nm에서 분광광도계(UV spectrophotpmeter)로 흡광도를 측정한 후 다음 식에 의해 계산하여 백분율로 나타내었으며, 갈산(Gallic acid (Sigma G7384))를 표준물질로 이용하였다.

그래프에 도시된 바와 같이, 방사선을 조사하지 않은 귀리분말에 비해 방사선을 조사한 귀리분말에서 추출한 항산화물질의 활성량이 높고, 방사선을 조사한 귀리분말중에서도 1KGy보다는 3KGy로 조사한 귀리분말의 항산화물질의 활성량이 더 증가하였음을 확인할 수 있다.

없음

Claims

동결건조된 귀리를 분쇄하여 분말로 형성한 후, 30~60분동안 1 ~ 3KGy로 방사선을 조사하고, 추출용매로서 65 ~ 75농도%의 메탄올을 사용하여 폐놀화합물과 플라보노이드를 추출하되,
최대치의 페놀화합물과 플라보노이드를 추출하기 위해, 귀리분말에 각기 다른 방사선량을 조사하여 각 귀리분말의 추출액에 함유된 페놀화합물과 플라보노이드의 함량을 추출하여 서로 비교하여 함량을 확인하는 함량 확인단계;
상기 단계를 거쳐 가장 많은 량이 함유된 추출액을 선별하고, 해당 추출액의 귀리분말에 조사된 방사선량을 확인하는 방사선량 확인단계;를 거쳐 최적의 방사선량을 결정하며,
귀리분말에 조사하는 최적의 방사선량으로 3KGy로 조사되도록 하고,
상기 함량 확인단계에서 페놀화합물은 추출액을 원심분리하여 취한 상등액 0.5 ~ 1.5㎖에 플론시약(Folin-ciocalteau reagent) 0.1㎖를 혼합한 후, 탄산나트륨(Na₂CO₃) 0.2㎖와 증류수 2㎖를 혼합하여 실온에서 1시간 방치한 다음 원심분리하여 취한 상등액의 흡광도를 측정하여 확인하고,
상기 함량 확인단계에서 플라보노이드는 추출액을 원심분리하여 취한 상등액 0.5 ~ 1.5㎖에 90~98% 에탄올 1~2㎖를 첨가한 후, 5~15% 질화알루미늄(aluminium nitrate) 0.1㎖과 1M 아세트산칼륨(potassium acetate) 0.1㎖와 증류수 2.8㎖를 혼합하여 상온에서 20~40분간 방치한 다음 흡광도를 측정하여 확인하는 것을 특징으로 하는 귀리로부터 대량의 페놀화합물과 플라보노이드의 추출방법.
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