Characterization of Dried Red Pepper (Capsicum annuum) Oil Extracted by Supercritical Carbon Dioxide

Abstract

고추 (Capsicum annuum) 는 식생활에서 가장 많이 사용되는 조미 채소류로서 양념류, 김치류, 고추장 등의 가공뿐만 아니라 고춧가루로 만들어져 식품첨가용 향신료로 사용되고 있으며, 한국의 고춧가루 소비량은 국민 일인당 연간 2.0～2.5 kg에 이른다. 이는 주요 고추 소비국인 헝가리 200 g, 미국 50 g, 일본 20 g과 비교하여 평균 40～100배로 높아 한국이 세계에서 가장 많은 고추를 소비하고 있다. 일반적으로 고추는 수분함량이 많아 수확 후 건조, 분쇄하여 사용되며, 홍고추의 경우 수확 후 태양건조와 열풍건조 또는 이 두가지 방법을 병행한 방법으로 수분함량 15% 정도로 건조하여 저장 유통되고 있다. 고추의 주요 성분인 capsaicin, capsanthin, capaorubin, vitamin, 유기산 중에서 capsaicin이 매운맛을 나타내는 주성분인 것으로 알려져 있다. Capsaicin의 효능에 대한 연구로 체액성면역 증진과 암유전자 발현 조절작용 및 항성인병 작용, 에너지 대사율 증진, 살균작용, 3T3-L1 cells에서 세포자살 유도와 지방생성억제 등의 효과가 있음이 보고되었고, 이로 인하여 고추는 화장품, 의약품 및 기능성 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. 본 연구에서는 친환경 공정인 초임계 이산화탄소 (SC-CO2) 추출법과 hexane을 이용한 유기용매 추출법을 이용하여 상품성 있는 고추와 상품성 없는 고추로부터 오일을 추출 하였으며, 추출 조건이 capsaicin 함량 및 지방산 조성, 항산화 및 항균 효과에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 하였다. SC-CO2 추출은 SFE/SFC system (JASCO, Japan)을 이용하여 온도를 40℃로 고정하고, 압력조건은 150-300 bar에서 시행하였으며, 이산화탄소 유량은 2 mL/min로서 총 60분 동안 일정하게 흐르게 하였다. 추출 오일의 capsaicin 함량은 HPLC를 사용하여 측정하였으며, 측정 결과를 바탕으로 최적 추출 압력을 200 bar로 설정하였으며, 실험실 수준의 초임계 이산화탄소 추출 장치로 더 많은 양을 추출하여 항산화 및 항균 활성을 측정하였다. 오일의 지방산 분석에는 gas chromatography (GC)를 이용하였고, 특히 linoleic acid 함량이 상품성 있는 고추 오일에서 상품성 없는 고추 오일에 비하여 높게 나타났으며, SC-CO2 추출 오일에서 hexane 추출 오일에 비하여 높게 나타났다. 산화 안정성 및 항산화 효과를 측정한 실험에서도 상품성 있는 고추 오일이 상품성 없는 고추 오일에 비하여 대체적으로 효과가 뛰어 났으며, 항균활성을 측정한 결과 또한 상품성 있는 고추 오일에서 효과가 가장 뛰어남을 확인할 수 있었다. 대부분의 실험에서 상품성 없는 고추 오일보다는 상품성 있는 고추 오일이, hexane 추출 오일보다는 SC-CO2 추출 오일이 항산화 및 항균 활성 효과가 높게 나타났으며, 상품성 좋은 고추의 SC-CO2 추출 오일이 가장 항산화 및 항균 활성 효과가 높은 것으로 나타났다. 이와 같은 결과를 통하여 고추로부터 기능성 오일을 추출함에 있어 hexane 추출 등과 같은 기존 재래식 유기용매 추출 공정에 비하여 SC-CO2 추출법을 사용하는 것이 더 바람직하다는 것을 알 수 있었으며, 항산화 및 항균활성을 나타내는 고추 추출 오일의 화장품, 의약품 및 기능성 식품 소재로서 응용에 도움이 될 것으로 기대된다.