Studies on Essential Oil from Humulus lupulus L. by Supercritical Carbon Dioxide Extraction

Abstract

허브의 한 종류인 Humulus lupulus L.는 홉스라는 이름으로 더 많이 불려진다. 일반적으로 홉스는 양조산업에서만 이용되어지는 것으로 알려져 있지만 예부터 불면증, 두통을 치료하는 민간요법의 약재로 사용되어져 왔다. 최근에는 홉스의 몇 가지 활성물질들이 식물성 에스트로겐 및 항암제로서의 사용 가능성이 밝혀지면서 많은 관심을 받고 있고, 다양한 연구 또한 진행되고 있다. 전통적으로 홉스의 정유 성분 추출은 수증기 증류법과 유기용매 추출법이 사용되어져 왔다. 그러나 이러한 방법들은 추출과정 중 전달되는 고열에 의해 정유성분이 열 변성을 일으키거나 쉽게 파괴되는 단점을 가진다. 이렇듯 기존의 추출법이 가지는 단점을 보완하고자 도입된 방법이 초임계 유체를 이용한 추출법(SFE)이다. SFE는 완만한 추출조건을 사용하기 때문에 천연물이 가지는 특성을 거의 파괴하지 않고 보다 질 좋은 정유를 추출할 수 있다. 본 논문에서는 SFE의 매개변수인 추출 압력, 온도, modifier, cold trap의 사용 유무에 따라서 정유 성분 추출에 미치는 영향 및 정유성분의 추출에 있어서 분획추출과 일반적인 SFE 사이의 차이점을 규명하였다. 또한 각각 다른 추출조건에서 추출된 정유의 지방산 조성을 GC를 이용하여 분석하였고, 각 조건에 따라 추출된 정유의 항균 활성과 항산화 활성을 실험하였다. 초임계 이산화탄소를 이용하여 홉스로부터 정유성분을 추출하는 경우, 최적의 추출조건은 가장 많은 양의 정유가 추출된 온도 50℃, 압력 250 bar 조건인 것으로 나타났다. 정유 추출 시, cold trap의 존재 유무가 향기성분의 포집능력에 미치는 영향을 조사한 실험에서는 cold trap이 존재하는 조건에서 대부분의 향기성분들이 더 많이 포집되는 것으로 나타났으며, 분획추출에 있어서는 추출 온도가 상승할수록 포집되는 향기성분의 양이 증가하는 경향을 보였다. 또한 보조용매를 첨가하여 정유를 추출하는 경우 용해력이 강화되는 것을 알 수 있었으며, 정유의 추출방법에 따른 향기성분의 차이점을 규명하기위해 수증기 증류법, 유기용매 추출법, 초임계 유체 추출법을 이용해서 추출한 각각의 정유를 비교한 결과, 초임계 유체 추출법을 이용해서 추출한 정유에 가장 많은 향기성분이 포집되는 것을 알 수 있었다. 추출한 홉스 오일의 지방산 조성을 분석한 실험에서는 추출 조건에 따른 특이적인 변화를 찾을 수 없었으며 지방산의 90% 이상을 C17:0이 차지하고 있는 것으로 밝혀졌다. 홉스 정유의 항균 실험에서는 특이적으로 그람 양성균에 대해서만 항균성을 나타냈고 30℃, 100 bar 조건과 40℃, 100 bar 조건에서 추출한 정유가 Bacillus cereus에 대해서 가장 강한 항균성을 보였다. 항산화 능력을 알아보는 실험에서는 추출 조건과 상관없이 모든 홉스 정유가 잠재적으로 항산화 능력을 가지고 있는 것으로 밝혀졌으며, DPPH 라디칼 소거 능력을 알아보는 실험에서는 30℃, 100 bar 조건에서 추출한 홉스 정유가 39.53 ± 2.77 μg/mL로 가장 강력한 DPPH 라디칼 소거 능력을 보였다.