Objectives : The aim of this study was to investigate the anti-oxidant and anti-aging effect of the seed of Camellia japonica L. extracted by supercritical CO2. Methods : The cell viability was performed by MTT assay. Nitric oxide (NO) production was performed by NO assay. The anti-oxidant effect was performed by beta-carotene bleaching assay and the intracellular proteome was analyzed expression of each 15 proteins by 2-D electrophoresis. Results : Fatty acid analysis of extract from Camellia japonica L. has shown oleic acid was 84%. And the antioxidant effect was about 186% compared with alpha-tocoperol(0.1%) by beta carotene bleaching assay. In 2D PAGE analysis, fifteen protein changes in five mechanisms which was collagen synthesis pathway, MMPs, ECM-cell interaction, cytokine, antioxidant enzymes were analyzed. Conclusions : On this study extract from seed of Camellia japonica L. by supercritical extraction could be used as a antioxidant and antiaging substance for the skin.
Curcumin의 추출효율은 에탄을 추출방법이 가장 높았고, 항산화효과는 에탄올, 초임계, 열수 추출물 순으로 나타났다. Ames의 mutagenicity test를 실시한 결과 각각의 추출물은 돌연변이원이 없는 것으로 확인되었고, TA98에 직접변이원 2-NF 처리시 초임계 추출물의 저해율이 20.1%로 에탄올과 열수 추출물에 비하여 가장 높은 항돌연변이 효과를 나타냈다. 또한 간접 변이원 2-acetamidofluorene($10\;{\mu}L/plate$; Sigma Co.; 2-AF)에 대한 항돌연변이 효과를 알아본 결과 2-AF로 유도된 TA98은 초임계 추출물을 0.1 mL/plate로 처리시 항돌연변이의 효과는 12.2%였으며, 알코올 추출물과 열수 추출물의 경우는 항돌연변이 효과가 나타나지 않았다. Nitrite의 분해능의 경우에 있어서도 에탄올 및 열수 추출물에 비하여 초임계 추출물이 높은 분해율을 나타냈으며 pH 1.2에서 가장 높은 분해율을 보였다. 이와 같이 초임계를 이용해 추출한 curcumin은 항산화효과, nitrite 분해능, 항돌연변이효과 등에 대한 생리활성 기능을 보였으며, 기존의 에탄올이나 열수 추출법에 비하여 유사하거나 더 높은 생리활성 효과가 나타나기도 했다.
SFE법을 이용하여 딸기의 휘발성 향기성분을 추출하기 위한 시료의 적정 전처리 및 SFE 작동조건을 검토하였으며, SDE법 및 SE법 등의 추출방법과 휘발성 향기성분 조성을 비교하였다. 딸기 생시료, 동결건조시료, 그리고 생시료에 celite를 30, 70%를 혼합하여 제조한 시료를 이용하여 SFE 처리후 향기성분을 분석한 결과, 생시료에 celite를 70% 첨가하는 방법이 향기성분을 추출하는데 가장 효과적인 것으로 나타났다. 온도(40, $55^{\circ}C$)와 압력(3,000, 6,000 psi)을 달리하여 SFE 처리한 결과, 3000 psi, $55^{\circ}C$ 조건에서 alcohol류와 acid류의 추출효율이 증가하였으며, $\gamma$-dodecalactone의 함량도 3배 정도 높은 수준으로 나타났다. SDE법, SFE법 및 SE법 등의 추출방법별 딸기의 휘발성 향기성분을 분석한 결과, SFE법은 SDE법에 비해 추출한 휘발성 향기성분의 종류는 적지만 추출량이 비슷하면서 열분해 및 열변성이 발생하지 않아 딸기 고유의 향기에 가까운 향기패턴을 나타내었으며, 기호적으로 우수한 acid류가 다량 함유된 향기성분을 추출하기에 적합한 것으로 나타났다.
Supercritical fluid extraction (SFE) technique was applied to extract cytotoxic substances from five medicinal plants including Angelica gigas, Angelica acutiloba, Aralia cordata, Spirodela polyrhiza, Bupleurum falcatum, and Acanthopanax sessiliflorus. The cytotoxicities against P388, A549, and HL-60 cell lines were determined for the supercritical carbon dioxide extracts of five plant materials employed and were compared with those of the conventional organic solvent extracts such as n-hexane, $CHCl_{3}$, and MeOH to evaluate the SFE as an alternative method to conventional organic solvent extraction. In most cases, the SFE extracts of plant materials showed enhanced cytotoxicities when compared with those of other organic solvent extracts. In addition, the optimum temperature and pressure of SFE for extraction of the cytotoxic substances were largely affected by both the plant species and the cell lines tested. These results suggested that SFE could be an alternative to the conventional organic solvent method for the selective extraction of cytotoxic compounds from plants.
The catalytic oxidation of volatile organic compounds (VOCs), which were benzene and toluene, was studied in the supercritical carbon dioxide($SC-CO_2$) media. In $SC-CO_2$ media, the deep oxidation conversion of VOCs was increased with the temperature and pressure. The deep oxidation conversion in SC -$CO_2$ media is better than that in air media at same pressure condition. This can be explained by the solubility of VOCs in $SC-CO_2$. The many intermediates produced by the partial oxidation of VOCs were detected from off-line samples. The intermediates were Identified as benzene, toluene, benzaldehyde, phenol, naphthalene, 1,1`-biphenyl, benzoic acid, 3-methylphenol, 1,1'-(1,2-ethanediyl)bis- benzene, 1,1'-(1,2-ethene- diyl)bis-benzene, anthracene, and so on. The amount of intermediates was decreased as the molar radio of oxygen to carbon dioxide was decreased. When the molar ratio of oxygen to carbon dioxide was 1 : 16, the deep conversion was kept constant. Thus, the catalytic oxidation process in $SC-CO_2$ media can be combined on-line with supercritical fluid extraction of environmental matrices and supercritical regeneration of used adsorbent. Thus, the nontoxic $SC-CO_2$ media process was suggested as the new VOCs control technology.
초임계 이산화탄소 및 보조용매를 사용하여 미역분말로부터 지방질의 추출특성을 조사하였다. 지방질의 추출속도는 미역입자가 작을수록, 압력이 높을수록, 온도가 낮을수록, 유량이 많을수록 증가하였으나, 지방질의 추출수율은 주어진 조건에서 거의 일정하였다. 본 연구의 실험범위에서 최적조건은 미역입자 300um, 초임계 이산화탄소의 온도 313K, 압력 13.8MPa 및 유량 30L/min이었고, 이 때 추출수율은 $1.45wt\%$이었다 동일농도의 보조용매를 사용한 경우 에탄을은 메탄올과 헥산보다 더 좋은 추출수율을 나타내었으며, 에탄올을 보조용매로 첨가한 경우는 이산화탄소만을 사용한 경우보다 2.21배의 추출수율의 상승효과가 있었다. 물질전달 매개변수 $k_fa$값은 초임계 이산화탄소만을 사용한 경우에 체류시간 또는 지방질의 평균농도가 감소함에 따라 증가하였으나, 에탄올을 보조용매로 사용한 경우는 반대 결과가 되었다.
본 연구에서는 압력(100 bar, 250 bar, 500 bar)과 온도($35^{\circ}C$, $50^{\circ}C$, $60^{\circ}C$)조건을 달리 하여 초임계 유체 추출한 생강 oleoresin의 각 추출조건에 대한 수율, 색도, 향기성분 및 유용성분을 살펴보았다. 초임계 유체 추출한 생강 oleoresin의 수율은 추출압력이 증가할수록 그리고 추출온도가 높을수록 추출수율이 높게 나타났고, 가장 높은 추출 수율을 보인 조건은 500 bar $65^{\circ}C$ 조건에서 추출한 추출물로 수율이 8.96%로 나타났다. 생강 oleoresin의 색도를 측정한 결과 추출압력이 높을수록 전반적인 색도(${\Delta}E$)값이 감소하였고, 추출압력 100 bar 조건의 경우에는 추출온도가 높을수록 전반적인 색도(${\Delta}E$)값이 증가하는 경향을 보였다. 초임계 유체 추출한 생강 oleoresin 중의 6-gingerol, 8-gingerol, 10-gingerol, 6-shogaol 및 curcumin을 분석한 결과 동일 압력 조건에서는 추출온도가 높을수록 유용성분이 다소 감소하는 경향을 나타냈고 추출압력이 높을수록 유용성분의 함량이 높은 경향을 나타내었다. 생강 oleoresin 중의 향기성분을 분석한 결과 주요 성분으로 zingiberene, ${\beta}$-sesquiphellandre, ${\beta}$-phellandrene, ${\alpha}{\gamma}$-curcumene, 2,3-butanediol 및 ${\beta}$-bisabolene 등이 검출되었고, 각 추출조건에 따라 향기성분 함량의 차이를 나타내었다.
본 연구에서는 미강의 산업적 이용 증대 및 고부가가치 소재개발을 목적으로 항산화 활성을 증가시킬 수 있는 추출 방법을 개발하기 위하여 용매 추출법, 검화 추출법 및 초임계 유체 추출법을 이용하여 제조한 미강 생리활성물질 농축물의 항산화 활성을 비교하였다. 항산화 활성은 ABTS 및 DPPH 라디칼 제거능, 환원력, 지질과산화 억제능을 이용하여 측정하였다. ABTS 및 DPPH 라디칼 제거능, 환원력 모두 unsaponifiable matter(USM)가 각각 671.7 mg TEAC/g, 330.7 mg TEAC/g 및 $A_{700}=1.14$로 가장 높은 활성을 나타내었다. 지질과산화 억제능은 USM 및 supercritical fluid extract(SFE)가 각각 68.7% 및 75.4%로 methanol extract(ME)의 47.8%보다 우수한 활성을 나타내었다. 따라서 검화 추출법으로 제조한 USM은 SFE 및 ME보다 상대적으로 우수한 항산화 활성을 가지며 미강을 기능성 소재로 개발하기 위한 추출 방법으로 활용 가능할 것으로 생각된다. 또한, 미강 생리활성물질 농축물은 기능성 증진을 위한 다양한 식품 소재로의 활용 가능성이 있을 것으로 생각된다.
초임계 유체 추출법에 의해 감초의 triterpenoid saponin(glycyrrhizin)을 추출하기 위해 50 MPa, $60^{\circ}C$와 3mL/min의 조건에서 보조용매와 soaking의 효과를 알아보았다. 순수한 초임계 이산화탄소만을 이용하여 추출한 결과 감초의 glycyrrhizin은 거의 추출되지 않았다. 99.9% methanol, ethanol과 isopropanol을 보조용매로 초임계 이산화탄소에 첨가하여 추출한 경우, 추출수율의 상승에는 큰 영향을 미치지 아니하였다. 시료를 물로 soaking하여 90% methanol을 보조용매로 사용하여 초임계 이산화탄소에 의해 추출한 경우, soaking 용매의 사용량이 증가할수록 추출수율은 증가하였고, 최고 21.68mg/g(회수율 53.25%)의 수율을 보여주었다. 한편 시료의 soaking 없이 70% methanol을 보조용매로 사용하였을 때는 유기용매추출법에 의한 수율보다 더 높은 수율을 나타내었고, 시료를 물로 soaking하여 70% ethanol을 보조용매로 초임계 이산화탄소에 첨가하여 추출하였을 때, 추출수율과 추출속도는 상승하였고, 시료의 90%(w/w)에 해당하는 물로 시료를 soaking한 경우 70% methanol을 보조용매로 사용하였을 때와 거의 동일한 추출수율을 얻을 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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