Development of eco-friendly ethanol pretreatment process reducing by-products in agar process, and activity of the process by-products on sleep-promoting

Abstract

해조류 가공 산업에서 많은 연구자들이 해조류 가공 부산물을 활용하거나 저감화 하기 위해 친환경적인 공정 연구에 대한 관심도가 매우 높습니다. 대표적인 해조류 가공 제품인 한천은 주로 우뭇가사리나 꼬시래기를 사용하여 제조하며, 생산 과정 중 알칼리 전처리 및 여과 단계에서 상당한 양의 알칼리성 폐수 및 고형 부산물이 발생됩니다. 이러한 실정에 따라, 본 연구의 주요 목표는 우뭇가사리를 이용한 한천 가공 산업에서 발생하는 부산물을 효과적으로 감소시키고 고부가가치화를 통한 친환경적인 한천 제조 공정을 확립하기 위해 기존의 알칼리 전처리 방법을 에탄올 전처리 방법으로 수정하여 에탄올 전처리가 한천의 품질 특성에 미치는 영향을 조사하고, 수정된 공정에서 발생된 부산물들의 건강기능식품적 가치를 조사했습니다. 에탄올 전처리 한천의 물리화학적 및 광학적 특성을 상업용 식품 등급 한천과 비교했을 때 겔 강도, 점도, 열 안정성은 매우 유사한 특성을 나타냈고, 저장성, 이수현상, 황산염 함량, 탄수화물 함량은 상당히 개선되었지만, 3,6-anhydro-L-galactose 함량, 아가로오스/아가로펙틴의 비율 및 회분 함량은 순도 및 정제 최적화 연구를 통해 충분히 개선이 가능합니다. 광학적 특성에서 에탄올 전처리 한천의 백색도 및 투명도는 상업용 한천에 못 미치지만, 알칼리 전처리 한천에 비해서 상당히 개선된 것으로 나타났습니다. 이러한 연구 결과를 기반으로 에탄올 전처리 공정은 친환경적인 식품 등급 한천의 생산을 위해 산업에서 충분히 적용될 수 있습니다. 에탄올 전처리 공정 부산물의 건강기능식품적 가치를 평가하기 위해 알칼리 전처리 공정 부산물과 함께 에탄올 추출물을 제조한 후, 활성성분을 탐색하기 위해 추가 용매 분획을 수행했습니다. 에탄올 전처리 부산물인 E1 및 E1-ethyl acetate fraction (E1-EA)의 총 폴리페놀 함량(TPC)은 각각 38.5 ± 3.9 및 38.1 ± 1.5 mg PGE/g extract or fraction으로 다른 샘플들과 비교했을 때 가장 높은 수준이었습니다. 또한, E1 1000 mg/kg 및 E1-EA 200 mg/kg은 수면 유도제인 doxepin hydrochloride 30 mg/kg과 매우 유사한 수면 효능을 나타내어 홍조류의 수면 유도 활성에 대한 사실을 최초로 발견했습니다. 게다가, 모든 부산물 추출물 및 E1 용매 분획물의 TPC와 수면시간의 상관관계(R2 = 0.9168)가 매우 높아 우뭇가사리의 수면 유도 효과는 에틸아세테이트에 용해된 특정 페놀 화합물의 함량에 기인한다는 사실을 확인했습니다. 우리의 연구 결과에 따라, 에탄올 전처리 공정은 전통적인 알칼리 전처리 공정에서 다량 발생되는 알칼리 폐수의 저감화와 동시에 생리활성기능이 우수한 기능성 소재를 생산할 수 있는 이점이 있습니다. 결론적으로, 식품 등급의 한천 추출 공정에서 에탄올 전처리 방법은 한천의 품질에 영향을 미치지 않으며, 동시에 약물과 유사한 효능을 갖는 건강기능식품적 가치가 우수한 천연 소재로 개발할 수 있는 유망한 공정이라는 것을 시사합니다.