Roasting Conditions for Optimization of Citri Unshii Pericarpium Antioxidant Activity Using Response Surface Methodology

반응표면분석을 이용한 진피의 항산화 활성 최적화를 위한 로스팅 조건 확립

This study was conducted to establish roasting conditions for optimization of Citri Unshii Pericarpium antioxidant activity using response surface methodology (RSM). A central composite design was applied to investigate the effects of two independent variables, namely roasting temperature ($40{\sim}100^{\circ}C$; $X_1$) and roasting time ($5{\sim}15min$; $X_2$), on responses such as electron donating ability ($Y_1$), total phenolic content ($Y_2$), total flavonoid content ($Y_3$), and hydroxyl radical scavenging activity ($Y_4$). The maximum electron donating ability was 72.38% at a roasting temperature of $71.12^{\circ}C$ and roasting time of 9.39 min. The maximum total phenolic content was 10.76 mg tannic acid equivalents/g at a roasting temperature of $69.71^{\circ}C$ and roasting time of 8.39 min. The maximum total flavonoid content was 105.99 mg quercetin equivalents/100 g at $72.54^{\circ}C$ and 8.64 min. The maximum hydroxyl radical scavenging activity was 60.33% at $68.97^{\circ}C$ and 9.84 min. Based on the superimposition of three dimensional RSM with respect to electron donating ability, total phenolic content, total flavonoid content, and hydroxyl radical scavenging activity under various conditions, optimum conditions were established as follows: roasting temperature of $70.90^{\circ}C$ and roasting time of 9.03 min.

본 연구는 진피의 항산화 성분 및 항산화 활성에 대한 최적 로스팅 조건을 설정하기 위하여 로스팅 온도($40{\sim}100^{\circ}C$, $X_1$)와 로스팅 시간($5{\sim}15min$, $X_2$)을 독립변수로 하고, 중심 합성계획(CCD) 실험 범위 설정에 따른 13가지 조건으로 로스팅 된 진피의 열수 추출물에 대한 전자공여능, 총페놀 함량, 총플라보노이드 함량 및 hydroxyl radical 소거능을 측정하였다. 전자공여능은 $71.12^{\circ}C$에서 9.39분 로스팅 하였을 때 최적점이 72.38%로 예측되었으며, 총페놀 함량은 $69.71^{\circ}C$에서 8.39분 로스팅 하였을 때 최대 10.76 mg TA/g, 총플라보노이드 함량은 $72.54^{\circ}C$에서 8.64분 로스팅하였을 때 최대 105.99 mg QE/100 g, hydroxyl radical 소거능은 $68.97^{\circ}C$에서 9.84분 로스팅 하였을 때 최대 60.33%로 예측되었다. 이상의 결과를 바탕으로 진피의 항산화 활성 및 유효성분 증가를 위한 최적 로스팅 조건은 $70.90^{\circ}C$, 9.03분으로 분석되었으며, 이 조건에서 예측된 각각의 값과 실제 측정값을 비교하였을 때 95% 신뢰구간 내에서 재연성이 확인되었다. 이상의 결과로 로스팅 된 진피의 열수 추출물의 천연물 유래 기능성 식품소재 및 식품으로서 활용 가능성을 확인하였으며, 추후 연구를 통해 유효 물질의 분리 정제 및 구조분석이 필요하다고 사료된다.