KR20030019760A - 천연 항산화물질 케르세틴의 사이클로덱스트린의 분자캡슐화 기능을 활용한 고 순도 분리법 - Google Patents

천연 항산화물질 케르세틴의 사이클로덱스트린의 분자캡슐화 기능을 활용한 고 순도 분리법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 양파, 사과, 포도, 케일, 브로콜리 등의 농산물에 다량 함유되어 있는 천연 항산화물질인 케르세틴(Quercetin)을 선택적으로 고 순도로 분리하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 특징은 베타-사이클로덱스트린 또는 각 종 사이클로덱스트린 유도체의 분자 캡슐화 기능을 활용하여 양파, 사과, 포도, 케일, 브로콜리 등과 이들의 가공 부산물에 함유된 폴리페놀계 천연 항산화물질 중의 하나인 케르세틴을 선택적으로 포접하여 고 순도의 케르세틴을 얻는데 있다. 분리에 쓰인 사이클로덱스트린은 기존의 항산화물질 추출에 쓰이는 헥산, 에탄올, 메탄올, 프로판올, 2-프로판올 및 아세톤 등의 유기용매법에 비하여 분리공정을 단순화할 수 있을 뿐만 아니라 고순도의 케르세틴을 얻을 수 있는 장점을 갖고 있다.

Description

천연 항산화물질 케르세틴의 사이클로덱스트린의 분자 캡슐화 기능을 활용한 고 순도 분리법 {Separtion of the natural antioxidant quercetin using the molecular encapsulation capability of cyclodextrin}
본 발명은 양파, 사과, 포도, 케일, 브로콜리 등과 이들의 가공 부산물에 함유된 천연 항산화물질인 케르세틴(Quercetin)을 기능성 생물소재인 베타-사이클로덱스트린(β-Cyclodextrin)과 사이클로덱스트린 유도체들의 분자 캡슐화 기능을 이용하여 고 순도로 분리하는 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 제1단계로 양파, 사과, 포도, 케일, 브로콜리 등과 이들의 가공 부산물을 세척하고 분쇄하여 열수 또는 적정농도의 에탄올과 같은 저급 알콜용액에 현탁한 후, 제2단계로 폴리페놀계 천연 항산화물질인 케르세틴에 대한 선택적인 포접능이 가장 우수한 베타-사이클로덱스트린 또는 그 유도체를 첨가하여 선택적으로 포접체를 형성하게 함으로써 고 순도의 케르세틴을 얻는 방법에 관한 것이다.
식품의 산화는 주로 식품의 지질성분의 산화와 그 결과 생성된 산화 생성물에 의하여 식품의 영양분, 향기, 조직 등의 변화를 초래하여 결국 식품의 품질을 저하시키는 현상을 일컫는다. 지질성분의 산화에 있어서 가장 중요한 반응은 자유 라디칼 중합 반응(free radical chain reaction)으로 진행되며 진행단계에 따라 개시(initiation), 전파(propagation), 종결(termination) 단계로 구분할 수 있다. 식품 산화의 주요 기작을 살펴보면 개시 및 전파단계에서는 라디칼과 과산화물의 형성 및 축척 단계로서 주로 반응초기에 생성된 유리 라디칼이 연쇄적으로 산화되어 1차적으로 과산화물이 생성되고 전파단계에서 2차적으로 유지의 과산화물이 더욱 산화, 분해, 그리고 중합되어 카보닐화합물이 생성된다. 연쇄 반응의 마지막인종결단계에서는 각종 유리 라디칼이 서로 결합하여 안정한 중합체를 형성함으로써 종결된다.
유지의 산화방지책의 한 방법으로 산화과정 초기에 생성된 유리 라디칼을 제거 또는 불활성화시킴으로써 유지의 산화를 억제하고, 동시에 유지제품의 품질을 저하시키는 과산화물과 카보닐화합물의 생성을 방지할 수 있다. 이러한 목적으로 개발된 것이 항산화물질이다. 항산화물질은 그 종류와 구조가 다양하므로 항산화물질의 작용을 한가지 반응 기작으로 설명하기는 어려움이 있다. 그러나 그 기본 원리는 보다 안정한 라디칼을 형성함으로써 전파 또는 연쇄 반응을 차단하거나 억제하는 것이다. 지금까지는 tert-butylhydroxytoluene (BHT), tert-butyl hydroxyanisol(BHA)등과 같은 합성 항산화물질이 주로 이용되고 있으나, 독성과 안정성의 문제 때문에 최근에는 알파-토코페롤, 비타민 씨, 카로테노이드류, 후라보노이드류, 탄닌 등과 같은 천연 항산화물질 및 SOD(superoxide dismutase)와 같은 항산화 효소 등도 점차 이용되고 있다.
이러한 천연 항산화물질 중 폴리페놀류인 케르세틴은 후라보노이드의 일종으로 식물계 특히 양파, 아스파라거스, 케일, 사과, 브로콜리, 포도, 적포도주 등에 약 30∼500 mg/kg의 수준으로 다량 함유되어 있으며, 플라보놀의 5,7,3',4'-테트라히드록시 유도체로서 그 조성식은 C15H10O7이며, 황색의 결정이고, 그 용융점이 316∼317℃이며 그 구조식을도 1에 나타내었다(도 1참조). 그리고 항산화 활성은 매우 강하여 같은 수의 히드록실기를 갖는 후라보노이드인 카테킨보다 항산화 활성이4배 가량 높다. 케르세틴은 화학 구조상 큰 공명구조를 가지고 있고, 산화 방지 작용, 비타민 P작용, 자외선 흡수 작용 등을 가지고 있으므로 음식물, 의약품, 화장품 등에 그 응용이 기대되고 있다 (Foti, M., Piattelli, M., and Ruberto, G. 1996. J. Agric. Food Chem. 44, 497-501, Wang, H., Cao, G. and Prior, L.P. 1996.. J. Agric. Food Chem. 44, 701-705). 또한 최근에는 에임즈 테스트(Ames test)에서 돌연변이 유발물질로 여겨졌던 케르세틴과 그 외 후라보노이드류가 몇몇 동물실험에서는 종양세포의 발달을 억제하는 항암활성(anticarcinogenic activity)을 갖는 것으로 보고되고 있다(Alegria, B. C. 1992, Food Technol.46, 65-68). 또한 암의 침투와 전이(metastasis)를 막아주며(Marc, E.B. and Eric, A.B. 1994. Food Technol. 48, 121-124), 혈액 내로 흡수 시 항 산화제로 작용하여 저밀도 지질의 산화(LDL-oxidation)를 억제하거나, 산화질소 라디칼(nitiric oxide radical, ·NO)등에 작용하여 관상동맥질환(coronary artery disease), 동맥경화(atherosclerosis)와 같은 심혈관 및 심장질환의 발병을 예방하거나 지연시키는 작용을 하는 것으로 알려져 있다(Mangiapane, H., Thormson, J., Salter, A., Brown, S., Bell, G.D. and White, D.E. 1992. Pharmacol. 43, 445-450).
일반적으로 케르세틴을 포함한 후라보노이드류는 후라보노이드가 함유되어 있는 식물들을 수성 유기용매를 사용하여 용이하게 추출할 수 있다. 수성 유기용매로서는 예컨대 에탄올, 메탄올, 헥산, 프로판올, 2-프로판올 및 아세톤을 들 수 있다(한국특허 특 1999-014205, 최흥식, 황정희. 1997. 식품과학과 산업. 30(3). 18-30). 그러나 이러한 방법은 추출에 이용되는 유기용매의 종류에 따라 추출된 항산화물질의 안정성에 영향을 줄 수 있으며, 각종 유기용매에 의해서 항산화물질 뿐만 아니라 다른 색소 등과 같은 이물질의 추출로 케르세틴의 순도가 떨어지는 단점이 있다. 그리고 고 순도로 분리하기 위해서는 여러 단계의 추출과정을 거치는 다단계 유기용매 추출법과 크로마토그래피법이 현재 이용되고 있으나 복잡한 공정으로 인해 많은 비용이 소요될 뿐만 아니라 재현성에 문제가 있는 등 상용화에 어려움이 있다(U.S. Patent 6238673, 한국특허 10-0228885). 또한 케르세틴이 식품, 화장품 및 의약품 등으로 활용범위가 확대되고 있는 실정에서 유기용매에 의한 추출은 적절하지 못한 방법으로 사료된다. 따라서 케르세틴의 추출에 유기용매를 사용하지 않고 간단한 공정으로 케르세틴을 고 순도로 분리하는 방법의 개발은 항산화물질의 산업적 활용도 등을 확대시킬 수 있는 장점을 제공할 것으로 사료된다.
기능성 생물신소재인 사이클로덱스트린은 6-8개의 포도당이 환상형의 도우넛 형태로 이루어져 있어 분자 내 공동은 소수성이며 분자외부에는 친수성인 특성을 갖고있다. 따라서 사이클로덱스트린은 분자 내 소수성 공동에 불안정한 각종 소수성 화합물을 포접하여 분자캡슐을 형성함으로써 포접된 화합물을 안정화시키는 기능을 가지고 있어 의약품, 식품 등에서 여러 분야에서 활용되고 있다. 특히 지방산, 지용성 비타민류, 휘발성 물질, 후라보노이드 등 각종 소수성 화합물의 포접에 대한 연구가 보고되고 있다. 이러한 연구들은 후라보노이드에 대한 사이클로덱스트린의 포접능을 이용하여 특정물질만을 포접하여 분리할 수 있는 가능성을 제시하고 있다. 이러한 사이클로덱스트린을 이용한 선택적인 분리방법의 개발은 유기용매를 사용하지 않음으로써 화장품 및 식품소재로서의 활용이 용이할 것으로 예상된다.사이클로덱스트린에 의한 추출법은 여러 가지 예에서 응용되고 있는데 특 2000-0042127에서는 사이클로덱스트린을 이용하여 비타민 C와 파이토스핑고신을 함유하는 피부보호화장료 조성물을 안정화시키는 방법을 제시하면서 이들을 포함하는 가자 과실을 2-하이드록시프로필레이티드-베타-사이클로덱스트린을 이용하여 추출 및 안정화 시켰다. 이러한 점을 착안하여 본 발명에서는 양파, 사과, 포도, 케일, 브로콜리 등과 이들의 가공 부산물들로부터 케르세틴을 분리함에 있어 기존의 유기용매 대신 사이클로덱스트린의 포접능을 활용하여 케르세틴을 고 순도로 분리함으로써 본 발명을 완성하였다. 즉 기존의 항산화물질을 추출하기 위하여 여러 단계의 유기용매 추출과정을 거치는 것이 아니라 양파, 사과, 포도, 케일, 브로콜리 등과 이들의 가공 부산물을 물 또는 적정 농도의 에탄올과 같은 저급 알콜용액에 현탁한 현탁액에 사이클로덱스트린을 첨가하여 특정 천연 항산화물질과 선택적으로 포접체를 형성시켜 분리함으로써, 유기용매 추출 시에 여러 종류의 관련 물질들과 원치 않는 불순물들이 같이 회수됨으로써 고 순도로 분리하기 위해서는 여러 단계의 분리공정을 거쳐야 하는 번거로움과 다량의 유기용매 사용에 의한 안전 문제와 환경친화적이지 못한 점등 상용화에 요소들을 완화하거나 해결할 수 있을 것으로 기대된다.
본 발명의 목적은 각종 농산물 또는 가공 부산물에 다량 함유되어 있는 천연 항 산화물질인 케르세틴을 고순도로 분리하는데 있어 다 단계 유기용매법이나 크로마토그래피법으로 분리하는 대신 기능성 생물소재인 사이클로덱스트린을 활용함으로써 기존의 분리공정에 비해 단순하고 효율성 높은 분리공정을 개발함으로써 고 순도의 케르세틴을 손쉽게 얻고자 함에 있다.
도 1은 케르세틴의 화학구조식을 나타내었고
도 2은 포도껍질 및 포도씨중의 케르세틴의 베타-사이클로덱스트린을 이용한 추출과정을 나타낸 도표이며,
도 3은 포도껍질 및 포도씨중의 케르세틴을 베타-사이클로덱스트린을 이용하여 추출한 경우와 에탄올을 이용하여 추출한 경우의 항산화능을 비교한 도표이고,
도 4은 베타-사이클로덱스트린 첨가량의 영향을 5∼30 %(중량/부피)로 변화 첨가하여 농도별 항산화능을 나타낸 도표이다,
도 5는포도씨 및 포도껍질로부터 베타-사이클로덱스트린으로 추출하였을 경우의 추출물의 조성(5a)과 에탄올로 추출한 경우의 조성(5b)을 표준물질인 케르세틴(5c)과 고압액체크로마토그래피(High performance liquid chromatography, HPLC)로 분석하여 추출물의 순도를 비교한 도표이다.
도 6은 양파, 케일, 사과 등으로부터 에탄올 및 베타-사이클로덱스트린으로 추출하였을 때의 항산화능과 케르세틴의 농도를 비교한 도표이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 고 순도로 케르세틴을 추출하기 위해 양파, 사과, 포도, 케일, 브로콜리 등과 이들의 가공 부산물을 열수 또는 적정 농도의 에탄올과 같은 저급 알콜용액에 현탁한 현탁액에 적당량의 사이클로덱스트린을 첨가하여 단순 교반, 가열, 또는 초음파처리 등의 과정을 통하여 천연 항산화물질을 선택적으로 포접하여 추출하는 방법을 제공함에 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
상기 제조 방법에서 가장 중요한 특징은 농산물 및 이들의 가공 부산물로부터 천연 항산화물질인 케르세틴을 추출하는데 있어서 유기용매를 이용하는 것이 아니라 분자캡슐화 기능을 가진 생물소재인 사이클로덱스트린을 활용한다는 점이다. 구체적으로, 상기 제조 방법은 사이클로덱스트린을 이용하여 케르세틴-을 선택적으로 추출하는 방법으로서, 하기와 같은 단계를 포함하며 이를도 2에 나타내었다:
1) 양파, 사과, 포도, 케일, 브로콜리 등과 이들의 가공 부산물들을 분쇄시켜 분말 또는 페이스트(Paste) 형태로 만드는 단계;
2) 위에서 만들어진 분말 또는 페이스트를 적당량의 열수 또는 10∼80% 농도의 에탄올 또는 메탄올 용액에 현탁시킨 후 여기에 베타-사이클로덱스트린을 5∼30%(중량/부피)의 농도로 첨가하여 18 내지 24시간 동안 강하게 교반시켜 포접복합체(inclusion complex)를 만드는 단계;
3) 상기 교반시킨 혼합물을 4℃의 저온 냉장고에 방치시켜 포접복합체를 가라앉히는 단계;
4) 여과 또는 원심분리하여 포접복합체를 분리한 후 이에 저급 에탄올을 첨가하여 포접되어 있는 케르세틴을 역추출하는 단계를 거쳐 고 순도의 케르세틴을 분리하게 된다.
상기 사용된 베타-사이클로덱스트린은 생물소재인 사이클로덱스트린의 한 종류이며, 사이클로덱스트린은 포도당이 6개에서 8개로 연결된 도우넛 모양으로 각각의 개수에 따라 알파-, 베타-, 그리고 감마-사이클로덱스트린으로 나눌 수 있다. 이외에도 이러한 사이클로덱스트린의 난용성 및 불안정성 등 여러 가지 단점을 보완하기 위해 여러 가지 작용기를 치환하거나 부가시킨 사이클로덱스트린 유도체(derivative cyclodextrin), 사이클로덱스트린에 포도당을 1∼수 개를 부가시킨 분지형 사이클로덱스트린(branched cyclodextrin), 그리고 사이클로덱스트린 수개를 결합시켜 중합체로 만든 사이클로덱스트린 중합체(cyclodextrin polymer) 등이 있다. 본 발명에서는 일 실시예에서는 베타-사이클로덱스트린을 이용하여 항산화물질을 추출하였을 때 케르세틴을 분리하는데 효과적인 결과를 나타내었다. (도 5a, 도 5b 및 도 5c참조)
단계 1)에서 사용되는 사이클로덱스트린으로는 상기실험에서 사용된 베타-사이클로덱스트린 이외에도 위에서 설명한 알파-, 감마-사이클로덱스트린, 각 종 사이클로덱스트린 유도체, 분지형 사이클로덱스트린, 그리고 사이클로덱스트린 중합체 등 관련 물질 모두 사용될 수 있으며 필요에 따라 다양하게 변형하여 사용될 수있다. 본 발명의 실시 예에서는 포도 또는 포도껍질 및 포도씨의 추출물에서 후라보노이드 형태의 폴리페놀계 천연 항산화물질인 케르세틴을 분리하는데 베타-사이클로덱스트린을 사용하였으나 이것이 본 발명의 제조 방법을 한정하기 위해 사용된 것은 아니다.
마찬가지로, 단계 1)에서는 케르세틴 함량이 높은 양파, 케일, 사과 , 포도, 브로콜리 등 농산물 및 이들 가공 부산물들의 종류는 본 발명의 실시자에 의해 다양하게 변형될 수 있으며, 또한 단계 2)에서는 농산물 또는 농산가공 부산물들 중의 케르세틴과 사이클로덱스트린과의 선택적으로 포접하여 불용성의 포접체를 형성하는 과정으로, 사이클로덱스트린의 첨가량, 포접체 형성 및 분리방법 또한 본 발명의 실시자에 의해 다양하게 변형될 수 있을 것이다. 베타-사이클로덱스트린의 첨가량은 전체 반응액의 5 % 내지 30 %인 것이 바람직하며, 사이클로덱스트린과 케르세틴의 포접방법은 단순히 교반하는 것 이외에도 혼합된 용액의 온도를 올리는 방법, 또는 초음파 처리를 통해 제조될 수 있다. 또한 필요에 따라서 상기 방법 등을 혼용하는 것이 효과적일 수도 있다. 따라서, 포접체를 형성하기 위한 방법으로는 실시예에서 사용된 단순 교반법에 한정되는 것은 아니다.
단계 3)에서는 불용성의 케르세틴-사이클로덱스트린 포접복합체를 용액과 분리·회수하게 되며 이를 위해서는 원심분리 또는 여과와 같은 방법들이 활용될 수 있을 것이다. 단계 4)에서는 회수한 포접복합체로부터 에탄올을 이용하여 케르세틴을 추출하게 되는 데 여기에는 에탄올 이외에 메탄올, 아세톤, 프로판올 같은 다른 수성 유기용매의 사용도 가능하다. 그리고 필요에 따라 회수한 케르세틴-사이클로덱스트린 포접복합체를 그대로 건조하여 분말형의 항 산화제로도 이용할 수도 있다. 이 경우 고온 및 기타 열악한 특수 환경에서도 항산화능을 유지하는 안정성이 우수할 것으로 기대된다.
본 발명의 제조 방법의 특징은 앞서 말한 데로 케르세틴의 추출에 수성 유기 용매인 에탄올, 메탄올, 프로판올, 2-프로판올 및 아세톤다이클로로메탄 등을 사용하여 다단계로 추출하거나 크로마토그래피법과 혼용하여 고순도로 분리하는 것이 아니라 사이클로덱스트린을 이용하여 선택적으로 포접체를 형성하여 단일 추출과정을 거쳐 고순도로 분리하는데 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
〈실시예 1〉유기용매를 이용한 추출물과 사이클로덱스트린을 이용한 추출물의 항산화능 비교
먼저 사이클로덱스트린을 이용한 추출은 포도껍질 및 포도씨 등을 건조시킨 후 이를 분쇄시켜 분말형태로 만들고 이를 50 g을 100 mL의 70% 농도의 에탄올 용액에 현탁시킨 후, 여기에 베타-사이클로덱스트린을 10 %(중량/부피) 농도로 첨가하여 18 내지 24시간 동안 250 rpm으로 교반시켜 포접 복합체를 형성시켰다. 그 뒤 상기 혼합물을 4 ℃의 저온 냉장고에 방치시켜 포접 복합체를 침전시켰다. 7,000 rpm에서 10분간 원심분리하여 포접복합체를 분리한 후 이를 동결건조 시키거나 또는 자연 건조시켜 항산화물질의 포접복합체를 제조하였다. 이후 위에서 얻어진 포접복합체를 100 mL의 에탄올을 첨가하여 역추출하였다.
그리고 이와 비교를 위하여 유기용매에 의한 추출은 동일 양의 분말형태의 포도껍질 및 포도씨를 70 %의 에탄올에서 12시간 동안 교반시킨 후 이를 7,000 rpm에서 10분간 원심분리하여 상등액을 회수하여 제조하였다.
각 시료의 항산화능은 자유 라디칼 제거능 측정법을 이용하여 측정하였다. 각 시료의 항산화능은 각지의 추출물을 잘 섞어준 뒤 이 중 20 ㎕를 채취한 후 여기에 0.125 mM 1,1-디페닐-2-피크릴하이드라질(1,1-Diphenyl-2-Picrylhydrazyl)용액 2 mL을 첨가한다. 이를 냉암 장소에 30분간 둔 후 반응액을 분광광도계 515 nm에서 흡광도를 읽어 관찰한다. 항산화능은 넣어준 1,1-디페닐-2-피크릴하이드라질의 자유 라디칼의 감소량을 비교하여 계산하였다.
도 3은 포도껍질 및 포도씨중의 케르세틴을 베타-사이클로덱스트린을 이용하여 추출한 경우와 에탄올을 이용하여 추출한 경우의 항산화능을 비교한 것이다.
도 3에 나타났듯이 베타-사이클로덱스트린를 이용한 포도껍질 및 포도씨 추출물은 18.5 %의 항산화능을 보였다. 반면 에탄올에 의한 추출물은 46.8 %의 항산화능을 나타내었다. 에탄올로 추출할 때보다 베타-사이클로덱스트린으로 분리할 때의 항산화능이 약 1/3 수준으로 나왔는데 이는 베타-사이클로덱스트린을 이용하여 천연 항산화물질을 추출할 경우 베타-사이클로덱스트린에 특이적으로 포접이 잘되는 폴리페놀계 항산화물질만 선택적으로 포접이 되기 때문으로 추정할 수 있다. 반면 에탄올, 메탄올, 프로판올, 2-프로판올 및 아세톤에탄올 등으로 천연 항 산화물질을 추출할 경우 유기용매에 녹을 수 있는 모든 물질은 추출이 되므로 여러 가지항 산화물질이 섞여 있을 가능성이 많을 것으로 사료되며, 또한 포도껍질의 색소성분 등 항산화능과 무관한 여러 물질이 혼합되어 있는 단점이 있다.
〈실시예 2〉포접 조건의 최적화: 베타-사이클로덱스트린의 적정 첨가량 결정
실시예 1과 같은 방법으로 50 g의 포도껍질 및 포도씨 분말을 100 mL의 70% 에탄올 용액에 첨가한 후, 각기 5, 10, 15, 20 그리고 30 %(중량/부피) 농도로 베타-사이클로덱스트린를 첨가하여 각기 위와 같은 조건과 방법으로 포접복합체를 제조하였다. 그리고 상기와 같은 방법으로 각각의 항산화능을 측정하여도 4에 도시하였다.
도 4에서 볼 수 있듯이 베타-사이클로덱스트린의 첨가량이 5 %일 경우 6,2%, 10 %일 경우 10.4 %, 15 %일 경우 18.5 %, 20 %의 경우에는 16.3 %, 그리고 30 %의 경우에는 14.3 %의 항산화능을 나타내었다. 베타-사이클로덱스트린의 첨가량이 15%일 경우까지는 항산화능이 증가하다가 이 후에는 다소 감소하는 경향을 보였다. 따라서 베타-사이클로덱스트린의 적정 첨가량은 15 %의 전후로 판단된다.
〈실시예 3〉고압액체크로마토그램에 의한 유기용매에 의한 포도껍질 및 포도씨의 추출물과 베타-사이클로덱스트린에 의한 추출물의 성분 비교
포도씨 및 포도껍질로부터 베타-사이클로덱스트린으로 추출하였을 경우의 추출물의 조성(5a)과 에탄올로 추출한 경우의 조성(5b)을 표준물질인 케르세틴(5c)과 고압액체크로마토그래피(High performance liquid chromatography, HPLC)로 분석하여 추출물의 순도를 비교하였다.
베타-사이클로덱스트린으로 추출하였을 경우도 5a에서 관찰할 수 있듯이 미량의 갈릭산과 케르세틴만 선택적으로 분리됨을 알 수 있다. 그러나도 5b에서 보듯이 에탄올로 추출하였을 때 케르세틴 이외에도 갈릭산(Gallic acid), 카테킨 유도체, 프로시아니딘 유도체 등 여러 물질이 혼합되어 있는 것을 관찰할 수 있다. 이는 베타-사이클로덱스트린으로 분리할 경우 여러 가지 항산화물질이 존재하는 포도껍질 및 포도씨의 추출물로부터 케르세틴의 선택적인 분리가 가능한 것을 나타낸다. 베타-사이클로덱스트린으로 추출된 케르세틴의 양은 0.18 g/L, 에탄올로 추출된 케르세틴의 양은 0.49 g/L였다. 이는 베타-사이클로덱스트린으로 추출했을 때 에탄올로 추출했을 때 보다 그 양이 약 1/3로 위 실시예 1의 항산화능이 베타-사이클로덱스트린으로 추출하였을 때 에탄올로 추출했을 때보다 약 1/3 감소한 결과와 일치한다고 볼 수 있다. 그리고 미량의 갈릭산이 추출되었으나 이는 에탄올로 추출하였을 때의 약 7-8 %에 해당하는 양으로 분리된 케르세틴의 순도는 최소 90%이상임을 알 수 있었다.
〈실시예 4〉여러 가지 농산물로부터 유기용매와 베타-사이클로덱스트린에 의한 케르세틴의 분리 효율 비교
앞서 실시한 포도가공 부산물 이외에도 다른 농산물로부터의 베타-사이클로덱스트린을 이용한 케르세틴의 선택적인 분리 효율을 살펴보았다.도 6은 양파, 케일, 사과 등으로부터 에탄올 및 베타-사이클로덱스트린으로 추출하였을 때의 항산화능과 케르세틴의 함량을 비교한 것이다. 유기용매 사용시 각각의 시료 10 g에 70 % 에탄올 100 mL을 첨가하여 실시예 1에서와 같은 방법으로 추출하였다. 베타-사이클로덱스트린을 이용하여 케르세틴을 분리한 경우에는 10 g의 분쇄한 시료를 시료의 종류에 따라 30∼70 % 에탄올 용액에 현탁하고 베타-사이클로덱스트린을 15∼30 % (중량/부피)농도로 첨가하여 실시예 1과 동일한 방법으로 포접체를 형성한 후 에탄올로 역추출하여 분리하였다.도 6에서와 같이 항산화능은 에탄올로 추출하였을 때 베타-사이클로덱스트린을 사용하였을 때 보다 높은 항산화능을 보였으며 이는 위의 포도를 이용했을 때와 같이 케르세틴 이외에도 다른 항산화물질의 영향 때문으로 사료된다. 또한 이를 고압액체크로마토그램으로 케르세틴의 함량을 분석한 결과 에탄올 추출시 0.50∼0.58 g/L, 베타-사이클로덱스트린의 경우 0.17∼0.21 g/L 정도로 케르세틴이 얻을 수 있었으며, 다른 후라보이드들은 미량 검출되어 뿐으로 얻어진 케르세틴은 에탄올 추출법에 비해 매우 순도가 높아 거의 90% 이상의 순도를 보였다.
이러한 결과를 종합할 때 베타-사이클로덱스트린을 이용할 경우 케르세틴과 선택적으로 포접함으로써 여러 농산물에 함유된 케르세틴을 효과적으로 분리할 수 있음을 알 수 있었다. 따라서 사이클로덱스트린의 분자 캡슐화 기능을 이용한 케르세틴의 고순도 분리법은 여러 농산물에 적용될 수 있는 방법으로 판단된다.
본 발명이 제공하는 사이클로덱스트린을 이용한 폴리 페놀계 천연 항산화물질의 추출법을 이용하면, 기존의 유기용매를 이용한 추출법에 비하여 유기용매에 의한 항산화물질 이외의 색소와 같은 불순물의 추출이 감소될 수 있을 뿐만 아니라, 사이클로덱스트린의 특이적 포접능에 의한 폴리 페놀계 천연 항산화물질인 케르세틴을 선택적으로 추출할 수 있는 장점을 지니고 있다. 또한 추출하는 공정이 단순하기 때문에 분리정제의 비용이 기존의 방법에 비해 절감될 것이며 항산화물질이 식품, 화장품 소재, 의약품 등에 활용되는 점을 감안할 때 유기용매 사용을 지양하는 것이 꼭 필요하다고 생각되며, 사이클로덱스트린을 이용한 천연 항산화물질의 선택적 분리는 이러한 단점을 보완할 수 있을 것으로 기대된다.

Claims (3)

  1. 농산물 또는 그 가공부산물로부터 천연 항산화물질인 케르세틴을 선택적으로 고순도로 분리하는 방법에 있어서, 양파, 사과, 포도, 케일, 브로콜리 등과 이들의 가공 부산물을 분쇄하여 열수 또는 적정 농도의 에탄올, 메탄올과 같은 저급 알콜용액에 현탁하고 적당량의 사이클로덱스트린 또는 그 유도체를 첨가하여 케르세틴과 선택적으로 포접시켜 회수한 후, 에탄올로 재추출 함으로써 천연 항산화물질 케르세틴의 사이클로덱스트린의 분자 캡슐화 기능을 활용한 고순도 분리법
  2. 제 1항에 있어서, 농산물 또는 그 가공부산물에 함유된 케르세틴의 선택적 분리에 베타-사이클로덱스트린 및 그 유도체, 알파-, 감마-사이클로덱스트린과 그 유도체, 그리고 사이클로덱스트린 중합체 등을 1∼30% (중량/부피) 농도로 첨가하고 교반, 가열 또는 초음파처리 등의 방법으로 케르세틴과 불용성의 포접체를 형성하여 추출하는 것을 특징으로 하는 천연 항산화물질 케르세틴의 사이클로덱스트린의 분자 캡슐화 기능을 활용한 고순도 분리법
  3. 제 1항에 있어서, 농산물 또는 그 가공부산물을 현탁하는 용매로 열수 또는 10∼80 %(부피/부피) 농도의 에탄올 또는 메탄올과 같은 저급 알콜용액을 사용하는 것을 특징으로 하는 천연 항산화물질 케르세틴의 사이클로덱스트린의 분자 캡슐화 기능을 활용한 고순도 분리법
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