Establishment of hot water extraction conditions for optimization of fermented Smilax china L. using response surface methodology

In this study, we investigated the contents of total polyphenol (TP), total flavonoid, and absorbance at 475 nm ($OD_{475}$) which may produced in solid-fermented leaf of Smilax china L. by Aspergillus oryzae as a new functional components with reddish brown color, contents of water soluble substance (WSS), electron donating ability (EDA), Hunter $L^*$, $a^*$, $b^*$ values, sensory overall acceptability (OA) and also, the inhibitory activities (XOI and AOI) against partial purified xanthine oxidase (XO) and aldehyde oxidase (AO) from rabbit liver which were well known to relate the gout, and alcoholic liver disease, respectively in order to optimize water extraction using response surface methodology (RSM). All the $R^2$ values of the second-order polymonials ranged from 0.85 to 0.98, except for the EDA (0.69) and the XOI (0.78). However, the activities of the EDA and XOI were relatively high in the lower concentration of the fermented Smilax china L. leaf. The effects on the water extraction were highest in the concentration, among the dependent variables, and showed significant differences at the 1% level in the TP, TF and WSS contents and the $a^*$, $b^*$ and $OD_{475}$ values, but the OA showed significant differences at the 5% level. The optimal values of AOI, which was the most important functionality in the Smilax china L. that was predicted via RSM, were 59.48% at the 2.19% concentration, a $90.02^{\circ}C$ extraction temperature and a 4.03 minute extraction time ($R^2$: 0.93, p<0.007). The ranges of all the dependent variables of the optimal water extraction were 1.6~1.8% for the concentration, $83{\sim}93^{\circ}C$ for the temperature and 3.4~4.4 minutes for the extraction time; and the optimal water extraction conditions were a 1.7% concentration, an $88^{\circ}C$ extraction temperature and a 3.9-min extraction time.

반응표면분석에 의한 발효 청미래덩굴(Smilax china L.) 잎 열수 추출조건의 최적화

본 연구는A oryzae 발효시킨 청미래덩굴잎의 차로서의 최적 물 추출조건을 확립하기 위하여 농도, 추출온도 및 추출시간을 독립변수로 하고, 종속변수로는 항 통풍 및 항 알코올성 복부비만과 같은 청미래덩굴 본래의 기능성과 관련하여 total polyphenol(TP) 및 total flavonoid(TF) 함량, 발효에 의하여 생성되는 색상물질의 함량($OD_{475}$), xanthine oxidase 및 aldehyde oxidase 저해활성(XOI 및 AOI)을 측정함과 동시에 차로서의 품질과 관련이 있는 색상, 수용성 고형물의 양, 전자공여능(EDA) 및 종합적인 기호도(OA)를 반응표면분석법(response surface methodology)을 통하여 예측하였다. 반응표면에 대한 이차다중회귀방정식의 결정계수($R^2$)는 EDA(0.69), XOI(0.78)을 제외하고는 모든 종속변수들이 0.85~0.98범위로 높은 적합도를 나타내었다. 그러나 EDA와 XOI의 활성은 저 농도에서도 비교적 높은 활성을 나타내었다. 결정계수가 0.8이상으로 나타난 종속변수에 대하여 반응표면분석을 행한 결과 모든 변수들에서 다 같이 농도가 추출에 가장 큰 영향을 미쳤으며 TP, $a^*$ 및 $b^*$값, $OD_{475}$, WSS 및 AOI는 1%수준에서 유의성을 나타내었고, OA는 5%수준에서 유의성을 나타내었다. 추출온도의 경우는 $a^*$ 및 $b^*$, $OD_{475}$, WSS의 함량이 5%수준에서 유의성을 나타내었다. 청미래덩굴잎의 기능성과 관련하여 가장 중요한 요소의 하나인 AOI는 농도 2.19%, 추출온도 $90.02^{\circ}C$, 추출시간 4.03 min이 최적 조건으로 나타났으며 이때의 AOI 값은 59.48% ($R^2$: 0.93, p<0.007) 이었다. 통풍과 음주에 의한 복부비만과 관련이 있는 XO와 AO의 저해활성을 뒷받침하는 TP 및 TF 함량, $OD_{475}$ 그리고 차의 품질과 관련된 색상 및 종합적인 기호도 등 모든 종속변수를 만족시킬 수 있는 최적 물 추출조건의 범위는 농도 1.6~1.8%, 추출온도 $83{\sim}93^{\circ}C$, 추출시간 3.4~4.4 min이었으며 최적조건은 농도 1.7%, 추출온도 $88^{\circ}C$, 추출시간 3.9 min 이었다.