Optimization of Solvent Extraction Process on the Functional Components from Portulaca oleracea Using a Response Surface Methodology

쇠비름의 유용성분 환류추출공정의 최적화

Various functional and useful components in Portulaca oleracea were extracted with ethanol and the optimum solvent conditions were set by monitoring of response surface methodology(RSM). A central composite design for optimization was applied to investigate the effects of the three independent variables of extraction temperature, ethanol concentration, and extraction time, on dependent variables including total phenolics, electron-donating ability, brown clolor and total flavonoids of Portulaca oleracea. The content of total phenol was essentially unaffected by extraction time or extraction temperature, but it was highly influenced by ethanol concentration. The maximum total phenol content was 31.70mg/mL obtained at 45.84% of ethanol concentration, $79.66^{\circ}C$, and after 2.67hr of extraction. Electron-donating ability (EDA) was affected by ethanol concentration and the maximum EDA was 74.67mg/mL at 52.95% ethanol concentration, $52.33^{\circ}C$ and 4.84hr of extration time. The browning color was rarely affected by extraction time but, it was highly influenced by ethanol concentration and extraction temperature. The maximum extent of browning color was obtained at 97.75% of ethanol concentraion, $65.88^{\circ}C$ and 2.93hr of extraction time. The content of total flavonoid was significantly influenced by extraction time, and the maximum total flavonoid level was 58.28mg/mL obtained at 96.62% ethanol concentration, $61.87^{\circ}C$ after 3.70hr of extraction. As a result, The optimal conditions for effective extraction were predicted as follows, 70.3% of ethanol concentration, $62.1^{\circ}C$ of extraction temperature and 3.3hr of extraction time.

쇠비름내의 여러 가지 기능성 유용성분을 효율적으로 추출하기 위해서, 반응표면분석법(RSM)을 이용하여 유용 성분 용매 추출 조건을 최적화하였다. 쇠비름을 에탄올에 추출하여 반응표면 분석법으로 모니터링하여 최적 용매 조건을 설정하였다. 중심합성계획법에 따라 에탄올 농도 ($X_1$), 추출 온도 ($X_2$), 추출 시간 ($X_3$)를 요인변수로 설정하고 총 페놀 함량($Y_1$), 총 플라보노이드 함량($Y_2$), 전자공여능($Y_3$), 갈색도($Y_4$)을 종속 변수로 하였다. 쇠비름의 추출 조건에 따라 총 페놀 함량 측정결과, 총 페놀함량은 추출온도와 추출시간에 영향을 덜 받았고 에탄올 농도에는 영향을 받았고, 에탄올 농도는 46.23%, 추출온도는 $92.36^{\circ}C$, 추출시간은 2.49hr에서 최대값인 32.17mg/mL로 나타났다. 각각의 추출조건에 따른 추출물들의 총 플라 보노이드 함량 변화는 추출시간에 따라 영향을 받았으며, 에탄올 농도는 96.62%, 추출온도 $61.87^{\circ}C$, 추출시간 3.70hr에서 최대값이 58.28mg/mL로 나타났다. 쇠비름 추출물의 최적 추출조건을 contour map을 superimposing하여 예측한 결과, 최적 추출조건은 에탄올농도 70.3%, 추출온도 $62.1^{\circ}C$, 추출시간 3.3hr로 예측되었다. 각 추출조건에 따른 전자공여능(EDA)을 측정한 결과 에탄올 농도에 가장 영향을 많이 받았고, 에탄올 농도 52.95%, 추출온도 $52.33^{\circ}C$, 추출시간 4.64hr에서 최대값 74.67mg/mL로 나타났다. 각 추출조건에 따라 갈색도(browning color)를 측정한 결과, 갈색도는 추출시간에는 거의 영향을 받지 않았고, 에탄올 농도와 추출온도에 영향을 받았다. 에탄올 농도 97.75%, 추출온도는 $65.88^{\circ}C$, 추출시간은 2.93hr에서 최대값이 0.80 OD로 나타났다.