Study on Antioxidant Activity of Wheat Bran Oil Extracted by Supercritical Carbon Dioxide

Abstract

밀배아는 제분 과정에서 얻어지는 부산물로 순수한 배아만을 분리하여 얻어진다. 현재 대부분의 밀배아는 저렴한 사료로 이용되고 있어 밀배아의 활용도는 극히 낮은 실정이다. 그러나 밀배아에는 천연항산화제의 역할을 하는 비타민 E와 xanthophylls, carotene으로 구성된 carotenoids 색소 등이 많이 함유되어 있고, tocopherol과 phenolic류 등의 천연기능성 물질들이 많이 함유되어 있어, 식물유의 산패를 억제하기 위해 이용되기도 한다. 이러한 항산화 물질은 인체내에 활성산소를 제거해 주는 역할을 하여 각종 질병으로부터 예방해준다. 또한 밀배아유에는 불포화지방산 및 필수지방산의 함량이 매우 높고 이러한 필수지방산은 인체 내 세포를 건강하게 유지시키고, 신체기관에서 많은 생리적 기능을 담당하고 있어 건강을 위해 필수적인 영양소이다. 이러한 밀배아는 의약품과 화장품, 건강기능성 식품 소재로서 높은 가치를 지닌다. 이산화탄소는 낮은 임계점과 무독성, 그리고 용매의 사용량이 적고 부식성이 없이 친환경적이기 때문에 가장 널리 이용되는 초임계 유체이다. 또한 분획 및 분리 등의 선택성이 뛰어나서 고순도의 제품을 얻을 수 있고, 높은 용해력과 높은 확산 계수등의 특징으로 인해 기존의 추출법이 가지는 어려움을 해결할 수 있는 새로운 혁신기술로서 주목받고 있다. 본 논문에서는 초임계 이산화탄소를 이용하여 밀배아를 추출하였고, 추출된 밀배아유에서 천연기능성 물질들을 추출하였고 그 기능성에 대하여 연구하였다. 그리고 기존의 추출법인 유기용매법으로 추출한 오일과 초임계 이산화탄소 추출 오일의 기능성 물질 함량 및 기능성을 비교, 분석하였다. 초임계 이산화탄소를 이용하여 밀배아로부터 오일을 추출한 조건은 압력 10, 15, 20, 25, 30MPa, 온도 40, 50, 60℃로 정하였고 실험을 시행하였다. 추출 수율을 토대로 분석한 결과, 30MPa, 60℃가 최적 추출 조건임을 알 수 있었다. 그리고 GC를 이용하여 분석한 결과, 불포화지방산인 linoleic acid의 함량이 매우 높았다. 그리고 Total phenolic content (TPC)와 Tocopherol의 함량을 분석한 결과, 30MPa, 60℃에서 최대 함량을 보였다. Tocopherol류 같은 경우, α-Tocopherol의 함량이 모든 조건에서 높게 나타나는 경향을 보였다. 또한 총 carotenoid 함량을 UV로 분석한 결과, 30MPa, 60℃에서 37.5mg/kg으로 가장 높은 결과값을 보였다. 이는 30MPa, 60℃, 즉 온도와 압력이 증가할수록 밀도가 증가하여 이산화탄소의 침투력이 좋아지고 용해력이 강화되는 것을 알 수 있다. 추출한 밀배아유로부터 천연 항산화물질을 분석하였고, 이러한 항산화물질이 가지는 기능성물질을 입증하기 위해 항산화성 실험을 하였다. 초임계 유체 추출법과 유기용매법으로 추출한 오일의 산가, 과산화물가를 측정한 결과, 유기용매법으로 추출한 오일보다 초임계 유체 추출법으로 추출한 오일의 산가와 과산화물가가 낮았으며, 상온에서 저장하여, 일정 기간동안 측정한 결과, 초임계 유체 추출법으로 추출한 오일이 산가와 과산화물가의 증가 속도가 유기용매법으로 추출한 오일보다 느린 것을 확인할 수 있었다. 또한 Racimat test를 통해 induction period, 즉 유도기간을 측정한 결과, 초임계 유체 추출 오일이 유기용매 추출 오일보다 더 길었다. 그리고 DPPH 라디칼 소거능력을 측정한 결과, 밀배아유는 전반적으로 높은 소거능력을 보였고 특히, 30MPa, 60℃에서 94.3%의 값으로 가장 강력한 DPPH 라디칼 소거능력을 가지는 것을 확인할 수 있었다. 이는 밀배아유에 있는 TPC, tocopherol, carotenoid 및 phytochemical의 함량에 따른 것으로 사료되어지며, 추출 조건에 따라 이러한 항산화물질의 함량이 항산화성에도 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다.