효소의 최적화

Jun 19, 2023

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 12872(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

Zanthoxylum limonella 에센셜 오일은 잠재적인 항균 활성을 갖고 있으며 식품 향료 및 전통 허브로서 상당한 관심을 받고 있습니다. 본 연구에서는 Z. limonella 에센셜 오일을 추출하기 위해 효소분해-전처리-마이크로파 보조 추출(EP-MAE) 방법을 사용했습니다. Plackett-Burman 설계(PBD) 및 Box-Behnken 설계(BBD) 모델을 사용한 반응 표면 방법론(RSM)을 사용하여 EP-MAE 방법의 조건을 최적화했습니다. Z. limonella 에센셜 오일 추출을 위한 최적 값을 결정하기 위해 물 대 식물 비율, 효소량, 배양 온도, 배양 시간, 진탕 속도, 마이크로파 시간, 마이크로파 전력 등 7가지 변수를 선택했습니다. 그 결과, 물 대 식물 비율, 효소량, 마이크로파 시간, 전력 등 4가지 변수가 PBD와 BBD 실험 모두에서 Z. limonella 에센셜 오일의 생산량과 휘발성 화합물에 영향을 미치는 중요한 변수로 평가되었습니다. EP-MAE의 최적 조건은 물 대 식물 비율(11.16mL/g), 효소량(0.68%), 마이크로파 시간(36.73분), 전력(1665W)으로 얻어졌다. Z. limonella 에센셜 오일 조성과 EP-MAE의 수율을 MAE 및 수증류에서 추출한 것과 비교했습니다. EP-MAE 방법의 최적 추출 조건은 각각 MAE(7.26 ± 0.04 mg/g) 및 수증류(7.04 ± 0.03 mg/g)에 비해 에센셜 오일 수율(7.89 ± 0.08 mg/g)이 크게 향상되었습니다. . 리모넨, β-피넨, α-펠란드렌의 유사한 주요 화합물을 포함하는 51개의 휘발성 성분이 이 방법에서 확인되었으며, 각각 34.59~35.78%, 19.91~22.67%, 8.47~8.75% 범위의 비율을 나타냈습니다. 그러나 EP-MAE 방법을 사용하면 매우 높은 함량의 화합물이 검출되었습니다. 이 연구는 MAE 및 수증류에 비해 방향족 식물의 에센셜 오일에 대한 보다 강력한 추출 방법으로 적용될 수 있는 EP-MAE의 중요성을 보여줍니다.

에센셜 오일은 방향족 냄새가 나는 복잡한 성분을 함유한 점성 액체입니다. 그들은 고대부터 지금까지 식품 산업뿐만 아니라 의약품 및 자연 요법의 다양한 응용 분야에서 광범위하게 사용되어 왔습니다1,2. 또한 화학 및 합성 약물을 대체하여 식량 안보를 위한 항균제 및 항산화제로도 적용되었습니다1,2. 일반적으로 에센셜 오일은 조작이 간편하고 비용이 저렴하기 때문에 주로 수증류법으로 추출됩니다. 그러나 이 기술은 시간과 에너지를 모두 소비합니다. 또한 이 방법은 종종 낮은 수율과 열에 민감한 구성 요소를 포함한 분해 생성물의 생성을 초래합니다3. 에센셜 오일의 높은 수요로 인해 수확량 개선에 대한 관심이 커지고 있습니다. 에센셜 오일을 추출하기 위해 새로운 비용 효율적이고 환경 친화적인 기술의 개발이 권장됩니다. 전자레인지 보조 추출(MAE)은 에센셜 오일을 추출하는 새롭고 효율적인 방법으로 추출 시간을 크게 줄이고 에센셜 오일 생산량을 향상시킵니다4.

MAE 기술은 유기 용매를 사용하지 않고 에센셜 오일을 추출하는 친환경적이고 효율적인 기술로 널리 알려져 있습니다5,6. MAE 기술을 통한 에센셜 오일 추출은 극초단파 방사선이 극성 화합물 및 물과 상호 작용하여 식물 세포 내 온도와 압력이 상승하는 것과 직접적으로 연관되어 있습니다6,7. 에센셜 오일은 방향성 식물에서 쉽고 빠르게 분산되어 시간과 에너지 소비를 줄여줍니다7. 이 방법을 사용하면 에센셜 오일 생산량과 휘발성 화합물 함량도 향상됩니다. 더욱이, 효소분해 전처리(EP)는 고효율, 저렴한 효소 농축 비용, 간단한 방법 및 친화적인 환경에 따라 MAE와 같은 추출 기술과 인터페이스하여 방향족 식물의 에센셜 오일 생산량을 향상시키는 것으로 알려져 있습니다8,9. 이 접근법에서는 식물 세포의 세포배엽을 파괴하고 세포 내 성분을 쉽게 방출하기 위해 다양한 가수분해 효소가 사용됩니다8,9. 따라서, 마이크로파 조사와 결합된 효소분해 전처리의 대체 방법을 사용하는 것이 관심을 끌었고 에센셜 오일 추출이 빠르게 증가했습니다8,10.