Extraction of Bioactive Compounds from Gelidium amansii Using Subcritical Water

Abstract

In Asia, Gelidium amansii has been traditionally used to produce agar and has applications in the healthcare and skincare industries. In this study, G. amansii subcritical water extracts (GAEs) were obtained at various temperatures (120°C–240°C, 30°C intervals) with other process parameters kept constant (30 min, 30 bar, 10 g: 300 mL). The contents of reducing sugar, total protein, and total phenolics of GAEs ranged from 18.86 ± 0.92 to 82.25 ± 1.58 mg glucose, 7.74 ± 0.04 to 51.79 ± 0.02 mg BSA, and 16.54 ± 0.30 to 88.95 ± 0.69 mg PGE per gram of dried extract, respectively. As the temperature increased, the contents raised as well. The gel strength and molecular weight of the GAEs decreased with increase in reaction temperature. Antioxidant activities reached the highest level at 210°C or 240°C. Angiotensin-I-converting- enzyme inhibition activity was strongest at 82.64% ± 0.04% of GAE obtained at 210°C. α- Glucosidase inhibition activity peaked at 87.78% ± 3.23% of GAE obtained at 210°C, with no significant difference with 83.37% ± 6.23% at 240°C. Antibacterial activity showed concentration-dependent effects in the extracts at 180°C, 210°C, and 240°C. Tyrosinase inhibition was detected for all three extracts, peaking at 68.38% ± 4.35% (210°C). In conclusion, subcritical water treatment is an effective method to process G. amansii, modifying its physicochemical features and enhancing its bioactivities. This approach facilitates the integrated utilization of both agar and non-agar parts, highlighting the potential of red seaweed for applications in functional foods and cosmetic products.|아시아 지역에서 우뭇가사리(Gelidium amansii)는 전통적으로 한천 생산에 이용되어 왔으며, 건강관리와 피부관리 산업에서 응용되고 있다. 본 연구에서는 아임계수 처리법을 이용하여 G. amansii 추출물들(GAEs)을 120 ℃에서 240 ℃까지 30 ℃ 간격으로 다양한 온도 조건에서 추출하였다. 반응 시간(30분), 초기 압력(30 bar), 시료와 용매의 비율(10 g: 300 mL) 등 다른 공정 조건은 고정되었다. GAEs의 환원당, 총 단백질, 총 페놀 함량은 각각 18.86 ± 0.92에서 82.25 ± 1.58 mg glucose, 7.74 ± 0.04에서 51.79 ± 0.02 mg BSA, 그리고 16.54 ± 0.30에서 88.95 ± 0.69 mg PGE/ g of dried extract의 범위로 측정되었으며, 온도가 증가함에 따라 증가하는 경향을 보였다. 추출물의 겔 강도와 분자량 역시 반응 온도 상승에 따라 감소하였다. 항산화 활성은 210 ℃와 240 ℃에서 가장 높은 수준에 도달하였다. ACE 저해 활성은 210 ℃에서 얻어진 GAE에서 82.64% ± 0.04%로 가장 강력하게 나타났다. α-글루코시데이즈 저해 활성은 210 ℃에서 얻어진 GAE에서 87.78% ± 3.23%로 최고치를 기록하였으며, 240 ℃에서 얻어진 GAE의 활성(83.37% ± 6.23%)과 유의미한 차이는 없었다. 항균 활성은 180 ℃, 210 ℃, 240 ℃에서 얻어진 추출물에서 농도 의존적인 효과를 보였다. 티로시네이스 저해 활성은 세 조건(180 ℃, 210 ℃, 240 ℃) 에서만 검출되었으며, 210 ℃에서 얻어진 GAE에서 68.38% ± 4.35%로 가장 높은 활성을 보였다. 결론적으로, 아임계수 처리는 G. amansii를 효과적으로 처리할 수 있는 방법이며, 물리화학적 특성을 개질하고 생리활성을 증진시키는 데 유효하다. 이 접근법은 한천 및 비한천 성분의 통합적 활용을 가능하게 하며, 홍조류를 기능성 식품과 화장품 산업에 적용될 잠재력을 보여주었다.