Monitoring and Optimization of Roasting Conditions of Lime (Citrus aurantifolia) Peel for Flavonoid Recovery and Anticancer Activity

Abstract

감귤류 껍질 부산물은 생리활성 화합물인 플라보노이드를 다량 함유한 우수한 원료이다. 그러나 대부분이 활용되지 못하고 폐기되어 환경 오염의 원인으로 지목되고 있다. 몇몇 연구에서 이러한 부산물의 생리활성 플라보노이드의 회수율을 높여 산업적 활용도를 높이기 위해 다양한 추출방법과 전처리 방법이 시도되었다. 그 중 로스팅은 감귤류 부산물에서 플라보노이드 회수율을 높이고 강한 생리활성을 나타내게하는 효율적인 전처리 공정이었다. 하지만 아직까지 주요 시트러스류 중 하나인 라임 (Citrus aurantifolia) 껍질 부산물에 로스팅을 적용하여 산업적 활용도를 높이기 위한 연구는 시도되지 않았다. 이 연구에서 본인은 반응 표면 분석법 (Response surface methodology)을 이용하여 로스팅 처리 시간과 온도가 라임 껍질 부산물의 플라보노이드 회수 및 항암효능에 미치는 영향을 이해하고, 강한 항암효능을 가지는 라임 껍질 부산물을 만들기 위한 최적의 조건을 찾는 것을 목적으로 하였다. 반응표면 분석을 위한 독립변수로 로스팅 온도 (X1, °C)와 로스팅 시간 (X2, min)을 선택하엿으며, 종속변수로 폐암세포(A549) 억제능 (Y1, %), 총 플라보노이드 함량 (Y2, NG mg/g), vicenin-2 (Y3), eriocitrin (Y4), hesperidin (Y5) 함량 (mg/g)을 선정하였다. 로스팅 온도 와 시간이 증가함에 따라 TFC 또한 증가하였다. 반면 각 단일 플라보노이드의 함량은 약 150°C, 15분 정도의 약한 로스팅 처리시 회수율이 증가하였으나, 그 이상의 강한 로스팅에 의해 flavone, flavanone의 배당체 결합이 분해되어 회수율이 감소하였다. 항암효능 또한 약 150°C, 15 min의 로스팅 처리에서는 증가하였으나 그 이상 처리하였을 때 효능이 감소하는 경향을 보였다. 효능 물질을 확인하기 위한 상관관계 분석에서는 TFC는 결정계수 R2 = 0.25으로 상관관계가 없었으나 vicenin-2 와 hesperidin은 항암활성과 각각 결정계수값 R2 = 0.87, R2 = 0.93으로 라임 껍질 부산물에서 효능을 나타내는 물질임을 확인했다. 항암효능이 뛰어난 라임 껍질 부산물을 제조하기 위한 최적의 로스팅 조건은 120℃, 30분이었으며, 이는 vicenin-2 (Y3) 와 hesperidin (Y5)의 회수율을 최대로 하는 조건과 유사하였다. TFC가 최대인 조건은 220℃, 30분으로 로스팅 처리시 총 플라보노이드 함량이 아닌 효능 또는 효능 물질의 함량을 높이는 최적의 로스팅 조건을 찾는 것이 중요함을 확인하였다. 로스팅 처리 전 라임 껍질 부산물 추출물의 폐암세포 억제능은 23.8%이었으며 최적 조건에서 볶은 후 27.5%로 유의하게 증가함을 확인하였다. 이러한 결과는 로스팅 온도와 시간의 조절을 통해 플라보노이드 회수율을 높이고 항암 효능이 뛰어난 라임 껍질 부산물을 제조할 수 있음을 시사한다.