Study on Antioxidant and Antimicrobial Activity of Oil Extracted from Brown Seaweed (Laminaria japonica) Added Wheat Germ using Supercritical Carbon Dioxide

Abstract

우리나라는 매년 60만톤 이상의 다양한 종류의 해조류가 생산되며 그 생산량은 전 세계 4위를 달할 만큼 해조류 양식 및 이용 산업이 매우 발달해 있다. 다시마 (Laminaria japonica) 는 갈조식물군 중 다시마과에 속하며 수용성 식이섬유인 알긴산이 풍부하여 혈중 콜레스테롤 수치를 저하시키는 효과가 있고, 카드뮴과 같은 유해 중금속을 방출하는 작용을 한다. 또한 산성 다당류인 푸코이단이 풍부하게 함유되어 있어 항혈액응고 작용과 항암효과 등 다양한 생리작용을 한다. 밀배아는 밀가루 제조시 순수한 배아만을 분리하여 얻어지는 부산물로 밀에 10% 정도 함유되어 있다. 밀배아에는 천연 항산화제 역할을 하는 토코페롤, 잔토필, 카로텐으로 구성된 카로티노이드 색소 등이 많이 함유되어 있다. 특히 밀배아 오일에는 토코페롤 함량이 많기 때문에 건강식품으로도 그 가치가 있으며, 불포화지방산 및 필수지방산의 함량이 매우 높아 의약품, 화장품 및 건강기능성 식품 소재로서 높은 가치를 지닌다. 이산화탄소는 낮은 임계점과 무독성, 그리고 용매의 사용량이 적고 부식성이 없어 친환경적이기 때문에 가장 널리 이용되는 초임계 유체이며 기존의 추출법이 가지는 어려움을 해결할 수 있는 새로운 혁신기술로서 주목 받고 있다. 다시마는 밀배아와 비교하였을 때, 낮은 지질 함량으로 인해 영양적 에너지가 적음에도 불구하고, 지질이 높음 수준의 필수 불포화 지방산을 함유하고 있어 그 가치가 높다. 따라서 다시마에 밀배아를 첨가하여 다양한 지방산 조성 및 폴리페놀, 토코페롤, 푸코잔틴을 함유하는 새로운 오일을 만들어서 항산화 및 항균 효과에 어떤 영향을 미치는지 알아보고자 하였다. 다시마와 밀배아 샘플은 두 가지 형태로 혼합되었다. 첫 번째 방법은 파우더 형태의 다시마와 밀배아를 혼합한 뒤 SC-C02 및 hexane을 이용하여 혼합물의 오일을 추출 하는 것이고, 두 번째 방법은 SC-C02 및 hexane을 이용하여 각각 추출한 다시마 및 밀배아 오일을 일정한 비율로 섞는 방법으로, 추출된 오일의 항산화 및 항균특성에 대하여 연구하였다. 초임계 이산화탄소를 이용하여 다시마, 밀배아, 첨가 비율을 달리한 다시마와 밀배아 혼합물로부터 오일의 추출은 온도는 40 ℃로 고정하였으며 압력조건은 300-400 bar에서 시행하였으며, 이산화탄소 유량은 54.55 g/min로서 총 추출 시간인 1시간 동안 지속적으로 흐르게 하였다. 오일의 지방산 분석을 위해 gas chromatography (GC)를 이용하였고, 다시마와 밀배아를 혼합한 경우에 단일 물질보다 다양한 조성의 지방산을 얻을 수 있었으며, 불포화지방산의 함량 또한 높게 나타났다. 특히 palmitic acid, oleic acid, linoleic acid 함량이 높게 나타났으며, Arachidonic acid 및 eicosapentaenoic acid도 동정되었다. 총 페놀, 푸코잔틴 및 토코페롤 함량에 있어서 파우더 형태로 혼합하여 추출한 오일보다 각각 추출한 오일을 혼합하였을 때 함량이 높게 나타났으며, 특히 α-토코페롤의 경우 함량이 상당히 증가하였음을 확인할 수 있었다. 산화 안정성 및 항산화 효과를 측정한 실험에서도 각각 추출한 오일을 혼합한 경우에 대체적으로 효과가 뛰어 났다. 항균활성을 측정한 결과 또한 각각 추출한 밀배아 오일보다 다시마 오일의 함량을 높여 혼합한 경우에 효과가 가장 뛰어남을 확인할 수 있었다. 대부부의 실험에서 해조류 및 밀배아를 각각 추출한 뒤, 밀배아 오일 함량보다 다시마 오일 함량을 높게 하였을 떄 항산화 및 항균 활성 효과가 가장 높게 나타났다.