한국산 귤로부터  유용 성분의 추출

정 용 안·강 지 훈·정 성 택·노 경 호

인하대학교, 화학공학과

Extraction of Useful Compounds from Korean Tangerine

Yong An Jung·Ji Hoon Kang

Sung Taik Chung·Kyung Ho Row

Dept. of Chem. Eng. Inha University, Inchon 402-751, Korea

서 론

산업의 발달에 따른 대기 및 수질오염으로 인해 각종 난치성 질병들이 늘어나고 생활수준의 향상과 기호의 다양화가 이루어짐으로써 건강에 대한 관심이 증대되고 있기 때문에 이러한 각종 불치병들을 치료하기 위한 연구가 광범위하게 진행되어 왔다. 식물의 잎 혹은 열매를 구성하기 위해서는 여러 가지 필수적인 성분들이 필요하다. 이러한 성분(oil)들은 향기를 갖고 있기 때문에 인간 생활에 있어서 광범위하게 사용되어 왔으며 성분들의 품질, 신선도의 향상, 이 물질들의 독특한 성질을 상업적으로 이용하기 위한 연구가 폭 넓게 진행되어 왔다. 그러나 불포화된 여러 성분들이 많이 포함되어 있고 휘발성이 있는 화학적 물질들로 혼합되어 있기 때문에 성분들은 일반적으로 불안정하고 보관하는 조건과 시간 그리고 장소에 따라 그 성질이 변화되는 경향이 있다. 성분들의 질이 떨어지게 되는 중요한 이유는 공기중의 산화에 의한 것이고 보관중의 열, 빛, 습도에 노출되거나 촉매의 영향에 의해서 중합과 재배열이 일어나기 때문이다[1].

Limonene은 식물을 구성하는 필수적인 성분으로서 monoterpene으로 부터 자연적으로 생성되며 특히 귤이나 오렌지등의 감귤류에 풍부하다. 레몬과 같은 향기가 있기 때문에 음료, 과자, 제약, 화장품, 향수 산업에 걸쳐 광범위하게 사용되었다. 또한 최근에는 CFC 113, 1,1,1 TCE의 기존 세정제들이 규제물질로 지정이 되어 유망한 대체 세정제로서 많이 사용되고 있다. 광학 이성질체에는 d, l이 있다. d체는 등피유, 레몬유, 베르가모트유, 회향유 등에 있으며, l체는 송엽유, 박하유 등에 많이 들어 있다. 또한 최근의 연구에서는 d-limonene이 항암제로서의 효능이 있다고 밝혀졌다. 감귤류를 구성하고 있는 성분들에는 limonene뿐만 아니라 다른 여러 가지가 있으며 이 중에는 의학적으로 사용이 기대가 되고 있는 유용 성분들이 많이 포함 되어 있기 때문에 이들 물질을 추출하는 연구가 많이 진행되고 있다[2].

본 연구에서는 가정 혹은 식품가공 공장등에서 페자원화 되고 있는 한국산 귤을 사용하여 여러 가지 유용한 성분들의 포함여부를 분석하고 가장 수율이 높은 용매 추출공정 및 전처리공정을 확립하여 이들 성분들을 추출하고자 하는 것이 본 연구의 목적이다.

실 험

1. 추출 및 농축

국내에서 재배된 귤껍질을 맑은 물로 잘 닦은 후 60∼65℃로 유지되고 있는 오븐에서 건조(4시간 이상)시켰다. 잘 건조된 귤껍질을 powder로 만들었다. 귤껍질 powder 5g에 용매 100□를 넣고 40∼45℃로 유지되고 있는 교반기에서 3시간 이상 교반하여 추출을 하였다. 추출이 끝난 추출액을 물과 클로로포름을 일정 비율로 혼합하여 30분간 교반하고 분별 깔대기로 층분리를 시켰다. 층분리가 이루어진 클로로포름층과 물층을 각각 분리한 후 각 층의 용액을 rotary evaporator (LABO-THERM SW 200, Resona Technics Co.)를 사용하여 농축하였다.

2. 분석

본 실험에 사용된 표준시료 물질인 limonene은 Aldrich에서 구입하였으며, 대정화금주식회사의 공업용 용매인 메탄올, 아세톤, 에탄올, 클로로포름, 메틸렌클로라이드, 헥산, 1-프로판올, IPA를 사용하여 귤껍질로부터 유용 성분을 추출하였으며 층분리에 사용된 물은 증류수를 사용하였다. 분석에 사용된 GC기기는 HEWLETT PACKARD SERIES Ⅱ를 사용하여 용매 추출한 시료를 injection volume 1□, N2의 flow rate 1□/min, injector 250℃, detector 300℃, split ratio 50:1, 오븐 온도는 50℃에서 250℃까지 10℃/min의 속도의 승온 온도 program으로 분석을 하였다. Data acquisition system은 HP 3365 Series Ⅱ CHEMSTATION (Version. A. 03. 34)를 사용하였다.

결과 및 고찰

귤껍질에 들어 있는 유용 성분의 추출 수율이 가장 우수한 용매를 선정하기 위하여 여러 가지 용매에 대해서 추출 실험을 하였다. Table 1은 각 용매에 대한  limonene의 용해도를 측정한 결과를 나타내고 있다. 메탄올, 메틸렌클로라이드, 아세톤에서 limonene의 용해도가 우수하게 나타났다. Figure 1은 Table 1에서 메탄올로 추출한 시료를 injection volume 1□, carrier gas인 N2의 flow rate 1□/min, injector 250℃, detector 300℃, split ratio 1:50, 오븐 온도는 50℃에서 250℃까지 10℃/min의 승온 온도 program으로 HP-5 (Crosslinked 5% PH ME Siloxane, 30m×0.32mm) capillary column에서 GC로 분석한 크로마토그램으로서  limonene이 추출한 시료의 많은 부분을 이루고 있음을 알 수 있다. 용매를 사용하여 귤껍질에서 추출한 시료 중에는 많은 성분들이 포함이 되어 있다. 그 중에는 불필요한 성분들도 다수 포함이 되어 있기 때문에 추출한 시료의 전처리 단계로 클로로포름과 물을 일정 비율로 혼합하여 층 분리를 하였으며 각 층에 대해서 GC분석을 하였다. Figure 2는 물층을 분석한 크로마토그램이다. 층 분리를 하기 전인 용매 추출 시료를 분석한 Figure 1과 비교했을 때 limonene을 비롯한 많은 성분들이 제거되었다. Figure 3은 Fig. 2와 동일한 조건에서 클로로포름층을 분석한 크로마토그램이다. 물층에는 거의 존재하지 않았던 limonene과 물에 녹지 않는 일부 극성을 지닌 성분들이 클로로포름층으로 분리되어 왔다. 따라서 시료의 전처리 단계로 층분리를 함으로써 필요로 하는 성분들을 효과적으로 분리해 낼 수가 있었다.

Table 1. Solubility of limonene with different solvents.

No.	Solvent	Limonene (Peak Area)	No. of Peaks (time: 0 ∼ 30min)
1	Hexane	88419	14
2	MeOH (상 온)	57817	50
3	MeOH (40∼45℃로 가열)	335622	59
4	EtOH	15520	27
5	IPA	80639	28
6	1-propanol	24792	11
7	Chloroform	222916	24
8	Acetone	352255	51
9	Methylene chloride	829965	13
10	TCE	267506	21

알 림

본 연구는 교육부 유전공학연구(과제번호: GE97-259)의 지원에 의한 것이며 이에 감사를 드립니다.

참고문헌

1. Robert D. Carter and Santiago M. Barros, J. Food Sci. 53, 165-167 (1988)

2. Mark A. Morse, Amy L. Toburen, Cancer Letters 104, 211-217 (1996)

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Fig. 1. Chromatography of extracts of

Korean tangerine on HP-5 caoillary

column before partition.

Fig. 2. Chromatography of extracts of

Korean tangerine in water on HP-5

caoillary column after partition.

Fig. 2. Chromatography of extracts of

Korean tangerine in chloroform on

HP-5 caoillary column after partition.