이 프로토콜은 페놀 화합물 및 천연 항산화제를 추출하기 위한 폴리올 기반 마이크로파 보조 추출 방법의 활용에 대해 자세히 설명하며, 즉시 사용 가능한 추출물 개발에 대한 실용적이고 환경적으로 지속 가능한 접근 방식을 나타냅니다.
방법 논문
이 프로토콜은 페놀 화합물 및 천연 항산화제를 추출하기 위한 폴리올 기반 마이크로파 보조 추출 방법의 활용에 대해 자세히 설명하며, 즉시 사용 가능한 추출물 개발에 대한 실용적이고 환경적으로 지속 가능한 접근 방식을 나타냅니다.
식물 재료에서 생체 활성 화합물을 추출하기 위한 녹색 용매로 폴리올을 사용하는 것은 식물 생체 활성 화학 물질에 대한 안전성 및 불활성 거동으로 인해 주목을 받고 있습니다. 이 연구는 글리세린, 프로필렌 글리콜(PG), 부틸렌 글리콜(BG), 메틸프로판디올(MPD), 이소펜틸디올(IPD), 펜틸렌 글리콜, 1,2-헥산디올 및 헥실렌 글리콜(HG)과 같은 폴리올 기반 용매와 함께 마이크로파 보조 추출(MAE) 방법을 사용하여 커피 실버스킨에서 페놀 화합물 및 천연 항산화제의 지속 가능한 추출을 탐구합니다. 총 페놀 함량(TPC), 총 플라보노이드 함량(TFC) 및 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl 라디칼 소거 분석(DPPH), 2,2′-azino-bis(-3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid) 라디칼 소거 분석(ABTS) 및 철 환원 항산화력 분석(FRAP)과 같은 항산화 활성과 같은 매개변수를 포함하여 MAE의 생체 활성 화합물에 미치는 영향에 중점을 두고 기존 및 비전통적 용매 추출에 대한 비교 분석을 수행했습니다. TPC는 수성-1,2-헥산디올 추출(52.0 ± 3.0mg GAE/g 샘플), TFC와 수용성-1,2-헥산디올 추출(20.0 ± 1.7mg QE/g 샘플), DPPH와 수성-HG 추출(13.6 ± 0.3mg TE/g 샘플), ABTS와 수성 펜틸렌 글리콜 추출(8.2 ± 0.1mg TE/g 샘플) 및 FRAP와 수성-HG 추출(21.1 ± 1.3mg Fe(II) E/g 샘플)에서 가장 높은 값이 관찰되었습니다. 이 연구는 천연 식물 성분을 통해 친환경 추출 기술을 발전시키고, 유해 화학 물질 사용을 최소화하는 동시에 시간과 에너지 소비를 줄임으로써 지속 가능성을 촉진하는 것을 목표로 하며, 화장품에 적용할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.
오늘날 뷰티 산업에서 환경 인식에 대한 세계적인 추세가 나타나고 있으며, 이로 인해 제조업체는 지속 가능한 대안을 사용하여 식물 성분을 추출하기 위한 녹색 기술에 집중하고 있습니다1. 일반적으로 에탄올, 메탄올 및 헥산과 같은 전통적인 용매는 식물 페놀 성분과 천연 산화 방지제를 추출하는 데 사용됩니다2. 그럼에도 불구하고, 식물 추출물 내에 용매 잔류물의 존재는 인체 건강에 잠재적인 위험을 초래하며, 특히 화장품에 의도된 적용과 관련하여 피부 및 눈 자극을 유발합니다3. 결과적으로, 추출물에서 이러한 용매 잔류물을 제거하는 것은 어려운 일이며, 이는 시간, 에너지 및 인적 자원에 상당한 투자를 요구하는 과정입니다4. 최근에는 과가열수, 이온성 액체, 심층 공융 용매, 바이오 유래 용매가 녹색 용매 추출을 위한 유망한 접근법으로 부상하고있다 5. 그러나 이들의 사용은 여전히 수성 기반 공정에서 제품 분리로 인해 제한됩니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 바로 사용할 수 있는 추출물의 개발이 실행 가능한 솔루션으로 떠오르고있습니다 6.
폴리올은 양호한 극성과 환경으로부터 수분을 유지하는 능력 때문에 화장품 제형에서 습윤제로 자주 사용됩니다7. 또한 글리세린, 프로필렌 글리콜, 부틸렌 글리콜, 메틸프로판디올, 이소펜틸디올, 펜틸렌 글리콜, 1,2-헥산디올 및 헥실렌 글리콜과 같은 폴리올을 식물 추출에 사용할 수 있습니다. 그들은 식물 추출에 사용하기 위해 무독성, 생분해성, 환경 친화적, 비 반응성 및 안전한 용매로 간주됩니다8. 또한, 폴리올은 높은 끓는점과 극성으로 인해 마이크로파 보조 추출(MAE) 중에 발생하는 열을 견딜 수 있습니다9. 이러한 폴리올은 일반적으로 미국 식품의약국(FDA)에서 안전한(GRAS) 화학 물질로 인정됩니다. 에탄올 또는 메탄올과 같은 기존 용매와 달리, 잠재적으로 유해한 영향으로 인해 추출물에서 엄격한 제거가 필요할 수 있는 폴리올은 용매 제거 공정과 관련된 에너지, 시간 및 비용을 최소화하는 이점을 제공합니다10. 이는 추출 공정을 간소화할 뿐만 아니라 추출 방법의 전반적인 효율성과 지속 가능성을 향상시킵니다. 이전 연구에서는 프로필렌 글리콜 및 부틸렌 글리콜과 같은 폴리올을 Camellia sinensis 꽃10 및 커피 펄프11에서 생체 활성 화합물을 추출하는 용매로 사용했으며, 이는 식물 추출 공정에서 지속 가능한 대체 용매로서의 역할에 대한 상당한 잠재력을 보여주었습니다. 따라서 폴리올-물 용매 시스템의 지속적인 개발 및 최적화는 녹색 화학 및 지속 가능한 산업 관행에서 상당한 발전의 잠재력을 가지고 있습니다.
일반적으로 식물에서 발견되는 생체 활성 화합물은 2차 대사 산물로 합성됩니다. 이들 화합물은 테르펜 및 테르페노이드, 알칼로이드 및 페놀 화합물12의 세 가지 주요 그룹으로 분류할 수 있다. 식물에서 특정 생체 활성 화합물을 분리하기 위해 다양한 조건에서 다양한 추출 방법이 사용됩니다. 식물 재료로부터의 생체 활성 화합물은 통상적인 또는 비전통적인 기술을 사용하여 추출할 수 있습니다. 전통적인 방법에는 침용, 환류 추출 및 수소 증류가 포함되는 반면, 비전통적인 방법에는 초음파 보조 추출, 효소 보조 추출, 마이크로파 보조 추출(MAE), 펄스 전기장 보조 추출, 초임계 유체 추출 및 가압 액체 추출로 구성됩니다13. 이러한 비전통적인 방법은 보다 안전한 용매 및 보조제를 사용함으로써 안전성을 향상시키고, 에너지 효율을 개선하며, 생체 활성 성분의 분해를 방지하고, 환경 오염을 줄이도록 설계되었다14.
또한 MAE는 식물에서 생체 활성 화합물을 추출하기 위한 정교한 녹색 기술 중 하나입니다. 기존의 추출 절차는 상당한 양의 시간, 에너지 및 고온을 필요로 하며, 이는 시간이 지남에 따라 열에 민감한 생체 활성 화합물을 저하시킬 수 있습니다13. 기존의 열 추출과 달리 MAE는 시료 내에서 국부적인 가열을 생성하고, 세포 구조를 파괴하고, 질량 전달을 향상시켜 화합물 추출의 효율성을 높임으로써 생체 활성 화합물의 추출을 용이하게 합니다. 열은 마이크로파에 의해 식물 세포 내부에서 전달되며, 마이크로파는 식물 구성 요소 내의 물 분자에서 작동합니다13. 또한, MAE는 활성 화합물의 추출 및 분리를 개선하고, 제품 수율을 높이고, 추출 효율성을 향상시키고, 화학 물질을 더 적게 요구하고, 시간과 에너지를 절약하는 동시에 생체 활성 화합물의 파괴를 방지하기 위해 발전했습니다15.
이 연구는 다양한 유형의 폴리올을 용매로 사용하여 MAE(Microwave-Assisted Extraction)를 통해 식물 페놀 화합물 및 천연 항산화제를 추출하는 데 중점을 둡니다. 폴리올 기반 MAE 추출물의 총 페놀 함량(TPC), 총 플라보노이드 함량(TFC) 및 항산화 활성(DPPH, ABTS 및 FRAP)을 측정합니다. 또한 폴리올 기반 MAE는 물 및 에탄올과 같은 기존 용매를 사용하여 MAE와 비교됩니다. 이 연구는 화장품 산업의 잠재적 응용 분야를 위해 유해 화학 물질에 대한 의존도를 줄이고 가공 시간을 단축하며 원료 생산에서 에너지 소비를 최소화함으로써 지속 가능성을 촉진함으로써 환경적으로 지속 가능한 천연 성분 추출 기술 개발에 기여할 것으로 기대됩니다.
이 연구에 사용된 시약 및 장비의 세부 사항은 재료 표에 나열되어 있습니다.
1. 실험적 준비
2. 추출 과정
3. 페놀 화합물의 측정
4. 항산화 활성의 결정
5. 통계 분석
총 페놀 함량, 총 플라보노이드 함량, DPPH, FRAP 및 ABTS 항산화 분석에 대한 폴리올 용매 및 기존 용매의 효과
용매 극성은 식물에서 생체 활성 물질의 추출 효율을 향상시키기 위해 표적 활성 분자의 극성과 호환되어야 합니다22. MAE 커피 실버스킨 추출물의 생체 활성 화합물 및 항산화 활성에 미치는 영향을 평가하기 위해 다양한 용매(물, 에탄올, 글리세린, 프로필렌 글리콜, 부틸렌 글리콜, 메틸프로판디올, 이소펜틸디올, 펜틸렌 글리콜, 1,2-헥산디올 및 헥실렌 글리콜)를 사용하여 실험을 수행했습니다.
폴리올 용매와 기존 용매가 총 페놀 함량에 미치는 영향
서로 다른 용매를 가진 각 추출물의 총 페놀 함량을 분석했습니다. 가장 높은 페놀 함량은 수성 -1,2-헥산디올이 있는 샘플(52.0 ± 3.0 mg GAE/g 샘플)에서 수득된 반면, 가장 낮은 TPC는 물 추출 샘플(31.4 ± 4.3 mg GAE/g 샘플)에서 나타났으며, 이러한 값은 다른 모든 조건의 값과 유의하게 달랐습니다. 펜틸렌 수용성 글리콜이 포함된 시료는 두 번째로 높은 TPC 값을 수출했으며, 수성 부틸렌 글리콜, 메틸프로판디올 및 기타 용매 시스템이 포함된 시료가 그 뒤를 이었습니다(그림 11A). 기존 용매(물 및 수성 에탄올 시스템)를 사용한 샘플과 폴리올 기반 용매를 사용한 샘플을 비교할 때 TPC 값의 상당한 차이를 관찰할 수 있습니다(p < 0.05).
폴리올, 용매 및 기존 용매가 총 플라보노이드 함량에 미치는 영향
서로 다른 용매를 가진 각 추출물의 총 플라보노이드 함량을 분석했습니다. 가장 높은 플라보노이드 함량은 수성-1,2-헥산디올(20.0 ± 1.7mg QE/g 샘플)이 있는 샘플에서 생성되었으며, 이는 다른 모든 추출물의 샘플과 상당한 차이를 보여주었습니다. 수성-이소펜티디올을 사용한 샘플은 가장 낮은 TFC 값(8.8 ± 0.7 mg QE/g 샘플)을 나타냈으며, 이는 수성-메틸 프로판디올 및 수성-에탄올 추출물과 크게 다르지 않았습니다. 또한, 두 번째로 높은 TFC 값은 수성 펜틸렌 글리콜이 있는 샘플에서 발견되었으며, 수성 헥실렌 글리콜, 수성 프로필렌 글리콜, 수성 부틸렌 글리콜 및 수성 글리세린이 그 뒤를 이었습니다(그림 11B).
폴리올 용매와 기존 용매가 항산화 분석에 미치는 영향
폴리올 및 기존 용매를 사용한 추출물의 항산화 활성은 DPPH, ABTS 및 FRAP 분석을 사용하여 평가했습니다. DPPH 분석에서 가장 높은 값은 수성 헥실렌 글리콜이 있는 샘플(13.6 ± 0.3 mg TE/g 샘플)에서 측정되었고 가장 낮은 값은 수성 에탄올이 있는 샘플(4.5 ± 0.2 mg GAE/g 샘플)에서 측정되었으며, 이러한 값은 다른 추출물과 유의하게 달랐습니다(p < 0.05). 두 번째로 높은 DPPH 값은 수성 -1,2-헥산디올이 있는 샘플에서 관찰되었으며, 수성 펜틸렌 글리콜, 수성 메틸 프로판디올 및 기타 용매 시스템이 그 뒤를 이었습니다(그림 11C).
가장 높은 ABTS 값은 수성 펜틸렌 글리콜이 있는 샘플(8.2 ± 0.1 mg TE/g 샘플)에서 측정되었고 가장 낮은 값은 물을 사용한 샘플(5.6 ± 0.04 mg GAE/g 샘플)에서 측정되었으며, 이 값은 다른 추출물과 유의하게 달랐습니다(p < 0.05). 두 번째로 높은 ABTS 값은 수성 부틸렌 글리콜 및 수성 1,2-헥산디올에서 검출되었으며, 그 다음은 수성 글리세린, 수성 메틸 프로판디올 및 기타 용매 시스템이 있는 샘플이었습니다(그림 11D).
가장 높은 FRAP 값은 수성 헥실렌 글리콜이 있는 샘플(21.1 ± 1.3 mg Fe(II) E/g 샘플에서 관찰되었으며 가장 낮은 값은 물 추출(11.5 ± 0.2 Fe(II) E/g 샘플)에서 관찰되었으며, 이러한 값은 나머지 용매에 대해 유의하게 다릅니다(p < 0.05). 또한, 두 번째로 높은 FRAP 값은 수성 펜틸렌 글리콜이 있는 샘플에서 발견되었으며, 그 다음은 수성 부틸렌 글리콜, 수성 글리세린 및 기타 용매 시스템이 그 뒤를 이었습니다(그림 11E).
샘플의 항산화 활성을 기존 용매(물 및 수성 에탄올)와 비교할 때, 폴리올을 함유한 샘플은 모든 항산화 분석(DPPH, ABTS 및 FRAP)에서 훨씬 더 높은 항산화 활성을 나타냈습니다(p < 0.05).

그림 1: 실험 용기 및 MAE 챔버에서의 반응. (A) 샘플과 용매를 추출하기 전에 테프론 용기의 흰색 층간 용기에 첨가합니다. (B) 각 용기는 추출을 시작하기 전에 마이크로파 챔버 내부에 배치됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 2: 반응 용기를 닫기 위한 특수 도구. 테프론 용기에 샘플과 용매를 첨가한 후 뚜껑을 용기 상단에 적용하고 용기 홀더에 놓고 도구를 사용하여 단단히 고정합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 3: 추출 방법. (A) 방법 섹션을 입력하여 생성된 추출 방법. (B) SK eT 액세서리는 MAE 공정에 적용됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 4: 교반 속도 및 도어 잠금 기능 설정. (A) 각 용기 내부의 마그네틱 교반기 막대는 교반 속도를 선택하여 활성화할 수 있습니다. (B) 도어 잠금 기능은 온도를 제한하여 추출 후 챔버를 열 수 있습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 5: 추출 조건 설정. (A) 표 아이콘을 입력하고 시간, 온도, 마이크로파 전력과 같은 추출 조건을 설정합니다. (B) 교반기 버튼을 열고 송풍기 속도를 선택합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 6: 냉각 시간 설정. MAE 챔버의 내부 온도를 낮추기 위해 냉각 시간을 적용합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 7: 추출 프로세스 시작 (A) 추출을 위해 생성된 Method를 저장합니다. (B) 재생 아이콘을 클릭하여 추출 프로세스를 시작합니다. (C) 추출을 시작할 용기의 수를 선택합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 8: MAE를 사용하여 추출한 후 최종 추출물의 사진. 원심분리 후 상층액을 얻는 단계. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 9: 추출물의 TPC, TFC, DPPH 소기 활성, ABTS 소기 활동 및 FRAP 분석을 측정하기 위한 96개의 웰 플레이트. (A) 2.5-75 μg/mL 농도 및 샘플 추출물로부터 갈산 표준판에 대한 TPC를 측정합니다. (B) 2.5-50 μg/mL 농도에서 퀘르세틴 표준판에 대한 TFC를 측정하고 시료 추출물을 측정하기 위한 TFC 분석. (C) 0.25-12.5 μg/mL 농도에서 Trolox 표준 플레이트와 샘플 추출물의 DPPH 소기 활성 검출 플레이트에 대한 DPPH 소기 활성을 측정합니다. (D) 0.25-5 μg/mL의 농도에서 Trolox 표준 플레이트와 시료 추출물의 ABTS 소기 활성 검출 플레이트에 대한 ABTS 소기 활성을 측정합니다. (E) 0.25-10 μg/mL 농도에서 FeSO4 표준 플레이트에 대한 FRAP 분석 및 샘플 추출물의 FRAP 분석 검출 플레이트를 결정합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 10: TPC, TFC, DPPH 소기 활성, ABTS 소기 활동 및 FRAP 분석에 대한 표준 검량선 . (A) A765에서 갈산 표준물질의 농도와 흡광도로 표시된 TPC를 결정하기 위한 표준 곡선. (B) A510에서 퀘르세틴 표준물질의 농도와 흡광도로 표시된 TFC를 결정하기 위한 표준 곡선. (C) DPPH 소거 활성을 결정하기 위한 표준 곡선으로, Trolox 표준 농도 및 % 억제로 표시됩니다. (D) ABTS 소거 활성을 결정하기 위한 표준 곡선으로, Trolox 표준물질의 농도 및 % 억제로 표시됩니다. (E) A593에서 황산제일철 표준물질의 농도와 흡광도로 표시된 FRAP 분석을 측정하기 위한 표준 곡선. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 11: 커피 실버스킨의 MAE에서 TPC, TFC, DPPH 소기 활성, ABTS 소기 활성 및 FRAP 분석에 대한 용매 유형의 효과. (A) 총 페놀 함량에 대한 용매 유형의 영향. (B) 총 플라보노이드 함량에 대한 용매 유형의 영향. (C) DPPH 소기 활성에 대한 용매 유형의 영향. (D) ABTS 소기 활성에 대한 용매 유형의 영향. (E) FRAP 분석에 대한 용매 유형의 영향. 값은 평균 ± SD(n = 3)로 표시됩니다. 위 첨자가 다른 값은 통계적으로 유의한 차이를 나타냅니다(p < 0.05). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
표 1: Gallic acid 표준 곡선 준비. 96웰 플레이트에서 2.5-75μg/mL의 표준 농도 범위를 준비합니다. B = 블랭크, 1-7 = 96웰 플레이트의 웰 수. 이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
표 2: 갈산 표준물질의 최종 농도 계산. 2.5-75 μg/mL의 표준 농도 범위를 준비합니다. 그에 따라 갈산의 최종 농도(μg/mL)가 계산됩니다. 최종 농도(μg/mL) = (초기 농도(mg/mL) × 초기 부피(μL) / 최종 부피(μL)) ×(1000μg/1mg). 이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
표 3: 퀘르세틴 표준 곡선 준비. 96웰 플레이트에서 2.5-50μg/mL의 표준 농도 범위를 준비합니다. B = 블랭크, 1-7 = 96웰 플레이트의 웰 수. 이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
표 4: 퀘르세틴 표준물질에 대한 최종 농도 계산표. 2.5-50 μg/mL의 표준 농도 범위를 준비합니다. 그에 따라 퀘르세틴의 최종 농도(μg/mL)가 계산됩니다. 최종 농도(μg/mL) = (초기 농도(mg/mL) × 초기 부피(μL) / 최종 부피(μL)) ×(1000μg/1mg). 이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
표 5: 0.25-12.5 μg/mL 농도 범위의 Trolox 표준 곡선 준비. 96웰 플레이트에서 0.25-12.5μg/mL의 표준 농도 범위를 준비합니다. B = 블랭크, C = 컨트롤, 1-7 = 96웰 플레이트의 웰 수. 이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
표 6: DPPH 분석을 위한 Trolox 표준물질의 최종 농도 계산. Trolox의 최종 농도(μg/mL)를 포함하여 0.25-12.5μg/mL의 표준 농도 범위를 준비합니다. 최종 농도(μg/mL) = (초기 농도(mg/mL) × 초기 부피(μL) / 최종 부피(μL)) ×(1000μg/1mg). 이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
표 7: 0.25-5 μg/mL 농도 범위의 Trolox 표준 곡선 준비. 96웰 플레이트에서 0.25-5μg/mL의 스톡 표준 농도 범위를 준비합니다. B = 블랭크, C = 컨트롤, 1-7 = 96웰 플레이트의 웰 수. 이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
표 8: ABTS 분석을 위한 Trolox 표준물질의 최종 농도 계산. Trolox의 최종 농도(μg/mL)를 포함하여 0.25-5μg/mL의 표준 농도 범위를 준비합니다. 최종 농도(μg/mL) = (초기 농도(mg/mL) × 초기 부피(μL) / 최종 부피(μL)) ×(1000μg/1mg). 이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
표 9: FeSO4 표준물질에 대한 최종 농도 계산표. FeSO4의 최종 농도(μg/mL)를 포함하여 2.5-100μg/mL의 표준 농도 범위의 준비를 준비합니다. 최종 농도(μg/mL) = (초기 농도(mg/mL) × 초기 부피(μL) / 최종 부피(μL)) ×(1000μg/1mg). 이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
표 10: FeSO4 표준 곡선 준비. 96웰 플레이트에서 0.25-10μg/mL의 표준 농도 범위를 준비합니다. B = 비어 있음. 이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
플랜트 구성 요소의 식물 화학적 함량, 추출 시간, 온도, 마이크로파 전력, 고액 비율 및 용매 농도와 같은 다양한 요인이 MAE의 성공적인 구현에 중요한 역할을 합니다13. 식물은 일반적으로 식물 화학 물질의 다양한 프로필을 나타냅니다. 따라서 항산화제와 페놀 화합물이 풍부한 천연 식물을 선택하는 것이 필수적입니다23. 또한, 뚜렷한 생체 활성 성분은 사용된 용매에 따라 다양한 극성을 나타냅니다. 마찬가지로, 용매는 서로 다른 극성을 나타냅니다. 용매의 극성이 원료로부터 생리활성 화합물 추출의 효능을 결정하는 데 중요한 역할을 한다는 점을 감안할 때, 용매의 극성이 표적 생리활성 분자(24)의 극성과 일치해야 합니다.
이 연구에서는 MAE를 사용하여 커피 실버스킨에서 폴리페놀과 항산화제를 추출하기 위해 다양한 폴리올을 활용했습니다. 폴리페놀은 주로 극성이며, 극성이 높은 용매는 일반적으로 페놀 화합물의 수율을 향상시킵니다25. 물과 에탄올을 사용한 샘플과 비교했을 때, 다른 폴리올을 사용한 샘플은 TPC, TFC 및 DPPH, ABTS 및 FRAP와 같은 항산화 분석을 포함한 모든 측정 반응에서 더 높은 효율성을 보여주었습니다. 이전 연구는 수성 폴리올 혼합물이 수성 에탄올 혼합물 9,10,11에 비해 생체 활성 화합물의 추출 수율을 향상시킬 수 있다는 발견을 뒷받침합니다. 다른 폴리올을 비교할 때 특정 수성 폴리올 시스템을 가진 샘플은 가장 높은 값을 생성하지 못했습니다. 그러나 수성 1,2-헥산디올이 포함된 샘플이 TPC 및 TFC 분석에서 가장 높은 값을 산출했다는 점은 흥미롭습니다. 한편, 수성 헥실렌 글리콜을 가진 것들은 DPPH 및 FRAP 분석에서 가장 높은 값을 나타냈고, 수성 펜틸렌 글리콜 추출물은 ABTS 분석에서 가장 높은 값을 나타냈다. 수성 폴리올 시스템 내에서 TPC, TFC, DPPH, ABTS 및 FRAP와 같은 다양한 분석에서 얻은 값의 변화는 사용된 폴리올의 고유한 특성을 포함하여 여러 요인에 기인할 수 있습니다. 폴리올은 점도, 극성 및 끓는점의 차이를 나타내어 식물 재료에서 생체 활성 화합물을 추출하는 효능에 직접적인 영향을 미칩니다26. 한 가지 잠재적인 설명은 "like는 like를 용해한다"의 원리에 기인할 수 있으며, 여기서 특정 용매 시스템은 특정 생체 활성 화합물(27)의 질량 전달을 용이하게 하는 데 가장 적합하다. 이는 표적 생체 활성 화합물의 극성과 일치하는 극성을 가진 용매를 선택하는 것의 중요성을 강조합니다.
또 다른 가능한 이유는 용매에 존재하는 수산기(-OH)의 수의 차이가 페놀 화합물(28)의 수율에 상당한 영향을 미친다는 사실일 수 있다. 이러한 폴리올 중 글리세린만 3개의 -OH 그룹을 포함하고 본 연구에서 나머지 폴리올은 2개의 -OH 그룹을 포함합니다. -OH 그룹의 수가 많은 용매는29개 미만의 용매에 비해 더 높은 점도를 나타내는 경향이 있습니다. 점도가 높아지면 추출 과정에서 활성 화합물의 효율적인 전달을 방해하여 전체 수율을 감소시킬 수 있습니다. 또한, 극성과 밀접하게 연결된 용매의 유전 상수는 극성 또는 비극성 용질을 용해시키는 능력을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다. 유전 상수가 높은 용매는 극성 용질을 용해하는 데 더 능숙하고, 더 낮은 용매는 비극성 용질에 더 적합하다30. 폴리올 중 글리세린은 41.14의 비교적 높은 유전 상수를 나타내는 반면, 헥실렌 글리콜, 펜틸렌 글리콜 및 1,2-헥산디올은 각각 25.86, 17.31 및 15.45의 낮은 유전 상수를 보여줍니다31,32. 이 연구의 결과는 샘플 내의 생체 활성 화합물이 저극성 성분을 포함할 수 있음을 시사합니다.
용매의 선택 및 조성을 최적화하여 추출 효율을 향상시킬 수 있으며, 가장 적합한 용매 시스템을 식별하기 위해 추가 실험이 필요할 수 있습니다. 이 연구는 잠재력을 보이지만 폴리올을 사용한 마이크로파 보조 추출에만 초점을 맞추고 추출 기간, 온도, 용매 농도, 고액 비율 및 추출력을 포함한 다른 변수에 대한 제한된 평가로 인해 한계가 있습니다. 또한, 다양한 유전 상수로 인해 폴리올이 어떻게 기능하여 극성 또는 비극성 용질의 용해도에 직접적인 영향을 미치는지 이해하기 위해 기계론적 연구가 필요합니다. 폴리올 간의 유전 상수의 차이는 생체 활성 화합물을 추출할 때 폴리올의 특정 메커니즘을 조사하는 것의 중요성을 강조합니다. 이러한 연구는 용매-용질 상호 작용에 대한 귀중한 통찰력을 제공하여 효율적인 추출 공정을 위한 용매 시스템의 최적화 및 선택에 도움이 될 것입니다.
MAE 프로세스와 관련하여 몇 가지 제한 사항이 있습니다. MAE는 급속 가열을 제공할 수 있지만, 정밀한 온도 제어는 어려울 수 있으며, 잠재적으로 과열 및 열에 민감한 화합물의 분해로 이어질 수 있다(33). 그러나 그래디언트 및 추출 온도에 대한 마이크로파 전력 설정은 추출 중 온도 저하를 방지하기 위해 동일한 마이크로파 전력으로 설정할 수 있습니다. 또한 MAE는 열에 민감한 플랜트 구성 요소에 대한 제한이 있습니다. 그러나 고급 Ethos X MAE 기술은 유전체 가열(dielectric heating)34을 사용하여 더 짧은 시간 동안 효과적인 가열을 지원함으로써 성능 저하 위험을 최소화할 수 있습니다. MAE 챔버의 각 용기에는 고유한 제한된 최대 고체 및 액체 용량이 있습니다. 이 제한에 대한 고체-액체 비율은 또한 추출물(11)의 농도에 큰 영향을 미칠 수 있다. 용매와 용질 사이의 용해는 교반기 바를 사용하여 촉진될 수 있으며, 잠재적으로 효과적인 추출과 더 높은 수율로 이어질 수 있다35. 또한, 추출물 내에서 추출된 페놀 및 플라보노이드 화합물은 액체 크로마토그래피 삼중 사중극자 질량 분석법(LC-QQQ) 및 액체 크로마토그래피 사중극자 비행 시간 질량 분석법(LC-QTOF)과 같은 추가 분석을 통해 검증하여 특정 생체 활성 화합물의 존재 및 각각의 양을 확인할 수 있습니다36.
MAE를 통해 수성 폴리올을 사용하여 커피 실버스킨에서 폴리페놀 및 항산화제를 추출한 결과, 물 및 수성 에탄올 추출물에 비해 높은 효율을 보였습니다. CS 추출물의 폴리올 기반 MAE에서 파생된 결과를 기반으로 수성 헥실렌 글리콜, 수성-1,2-헥산디올 및 수성 펜틸렌 글리콜 시스템을 사용하면 생체 활성 화합물의 추출 수율과 항산화 능력이 크게 향상되는 것으로 관찰되었습니다. 더욱이, 이러한 발견은 후속 조사 분석을 위해 이러한 추출된 화합물을 활용할 수 있는 잠재력을 강조합니다. MAE를 통해 식물 재료에서 생체 활성 화합물을 추출하기 위한 녹색 용매로 폴리올을 활용하면 환경적 이점과 생체 활성 화합물 수율 향상을 약속하며, 화장품 응용 분야에 사용할 수 있는 지속 가능한 접근 방식을 제공합니다.
저자는 밝힐 것이 없습니다.
이 연구는 Mae Fah Luang University의 자금 지원을 받았습니다. 저자들은 커피 실버스킨 샘플 획득과 관련하여 연구자와 지역 농부들 간의 연결을 촉진한 Mae Fah Luang University의 Tea and Coffee Institute에 감사를 표하고 싶습니다.
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 1,2-Hexanediol | Chanjao 장수 Co., 주식 회사 | ||
| 2,2 -Azino-bis 3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid diammonium salt (ABTS) | Sigma | A1888 | |
| 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) | Sigma | D9132 | |
| 2,4,6-Tri(2-pyridyl)-s-triazine (TPTZ) | Sigma | 93285 | |
| 2-Digital balance | Ohaus | Pioneer | |
| 4-Digital balance | Denver | SI-234 | |
| 6-하이드록시-2,5,7,8 테트라메틸크로만 -2-카르복실산(트롤록스) | 시그마 | 238813 | |
| 96웰 플레이트 | SPL 생명 과학 | ||
| 절대 에탄올 | RCI Labscan | 64175 | |
| 아세트산 | RCI Labscan | 64197 | |
| 염화알루미늄 | 로바 케미 | 898 | |
| 자동 피펫 | Labnet | Biopett | |
| 부틸렌 글리콜 | Chanjao Longevity Co., Ltd. | ||
| Ethos X 고급 마이크로파 추출 | Milestone Srl, Sorisole, Italy | ||
| 산철 | : Ajex, Finechem | 3850 | |
| Folin-Ciocalteu의 시약 | Loba Chemie | 3870 | |
| Freezer SF | Sanyo | C697(GYN) | |
| Gallic acid | Sigma | 398225 | |
| Grinder | Ou 하드웨어 제품 유한 공사 | ||
| 헥실 렌 글리콜 | Chanjao 장수 유한 공사 | ||
| 염산 (37 %) | RCI Labscan | AR1107 | |
| 철 (III) 염화 | Loba Chemie | 3820 | |
| Isopentyldiol | Chanjao Longevity Co., Ltd. | ||
| 메탄올 | RCI Labscan | 67561 | |
| 메틸프로판디올 | 공급자:Chanjao Longevity Co., Ltd. | ||
| 펜틸렌 글리콜 | Chanjao Longevity Co., Ltd. | ||
| 과황산 칼 | Loba Chemie | 5420 | |
| 프로필렌 글리콜 | Chanjao Longevity Co., Ltd. | ||
| 케르세틴 | 시그마 | Q4951 | |
| 냉장 원심분리기 | Hettich | ||
| 아세트산나트륨 | 로바 케미 | 5758 | |
| 탄산나트륨 | 로바 케미 | 5810 | |
| 수산화나트륨 | RCI Labscan | AR1325 | |
| 아질산나트륨 | 로바 케미 | 5954 | |
| SPECTROstar 나노 마이크로플레이트 리더 | BMG- LABTECH | ||
| SPSS 소프트웨어 | IBM SPSS 통계 20 | ||
| 트레이 건조기 | 프랑스 Etuves | XUE343 |
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