여주 생리활성 화합물의 초음파 추출
- 여주(비터 애플, 비터 고드, 비터 스쿼시, 발삼 페어라고도 함)는 항산화제, 플라보노이드, 피토스테롤, 사포닌 등 건강에 유익한 화합물이 풍부한 과일입니다.
- 초음파 처리는 식물 원료에서 생리활성 물질의 추출을 강화하는 것으로 잘 알려져 있습니다.
- 초음파 추출은 여주에서 고품질 추출물을 얻을 수 있게 하며, 수율 향상과 빠르고 간단한 공정이 장점입니다.
여주의 생리활성 화합물
여주(Momordica charantia L.)는 항산화제, 피토스테롤, 배당체, 사포닌, 알칼로이드, 트리테르펜 등 다양한 식물화학 화합물이 풍부한 열대 과일입니다. 여주는 생리활성 물질 함량이 높아 약용 식물이자 슈퍼푸드로 높이 평가됩니다. 특히 과육, 씨앗, 잎 등 식물의 모든 부위에 존재하는 사포닌은 혈당 강하 효과를 나타내므로 천연 항당뇨제로 사용됩니다.
탁월한 추출 기술로 잘 알려진 초음파 추출은 사포닌, 플라보노이드, 폴리페놀, 다당류, 테르페노이드, 탄닌, 알칼로이드 등 생리활성 식물 성분의 방출을 촉진합니다.
여주의 초음파 추출
초음파 처리는 식물 원료의 추출 공정을 강화하는 것으로 알려진 검증된 기술입니다. 강력한 초음파는 세포를 파쇄하고 물질 전달을 증가시켜 생리활성 화합물의 방출을 촉진합니다. 초음파는 여주의 식물 성분 추출뿐만 아니라 커피, 사프란, 대마, 나한과, 아유르베다 약초, 약용 버섯 및 그 밖의 많은 식물에서 추출물을 생산하는 데에도 성공적으로 사용됩니다.
사례 연구
초음파 추출은 M. charantia 열매에서 카란틴을 빠르고 효율적으로 추출하는 방법으로 입증되었습니다. 초음파 처리는 메탄올–물(80:20, v/v) 혼합물에서 46°C, 고형물 대 용매 비율 1:26, w/v로 수행되었으며, 여주 분말에서 카란틴 수율이 3 mg/g을 초과하는 수준으로 증가했습니다. 초음파 처리 프로토콜은 속슬렛 방법에 비해 카란틴 추출 효율이 2.74배 높았습니다. (Ahamad et. 2015)
- 더 높은 수율
- 높은 품질
- 빠른 추출
- 온화한 비열 공정
- 물 또는 용매
- 간단하고 안전한 작동
용매 선택
초음파 추출을 이용하면 물, 알코올, 에탄올, 메탄올 또는 에탄올–물 혼합물 등 다양한 용매를 선택할 수 있습니다. 이러한 용매는 이미 시험을 통해 여주에서 페놀성 화합물을 분리하는 데 효과적인 것으로 확인되었습니다. 초음파 처리는 용매를 사용하지 않는 물 추출(예: 유기농 추출물 제조)에 활용하거나 원하는 용매와 함께 사용할 수 있습니다.
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고성능 초음파 추출기
Hielscher의 초음파 장비는 식물 원료에서 활성 화합물을 분리하는 데 널리 사용됩니다. 모든 공정 용량에 대응하는 초음파 추출기를 공급하는 Hielscher는 고객의 요구 사항에 가장 적합한 초음파 프로세서를 추천할 수 있습니다. 분석 및 타당성 시험을 위한 소형 휴대용 실험실 시스템부터 파일럿 플랜트용 초음파 장치와 완전한 산업 규모의 초음파 반응기에 이르기까지, Hielscher 제품군은 고객의 추출 공정에 이상적인 구성을 제공합니다. 공정에 따라 초음파 추출을 배치 방식 또는 연속 흐름 방식으로 수행할 수 있습니다. 소노트로드, 부스터 혼, 플로우 셀, 반응기 등 다양한 부속품을 사용하여 공정 목표에 이상적으로 맞는 초음파 시스템을 구성할 수 있습니다.
Hielscher의 초음파 프로세서는 정밀하게 제어할 수 있으며, 공정 데이터는 당사 디지털 초음파 시스템에 내장된 SD 카드에 자동으로 기록됩니다. 공정 매개변수의 신뢰성 있는 제어는 일관되게 높은 제품 품질을 보장하고 공정 표준화를 가능하게 합니다.
Hielscher 초음파 장비의 견고성은 높은 부하와 까다로운 환경에서도 24/7 작동을 가능하게 합니다. 쉽고 안전한 작동과 적은 유지보수 요구 덕분에 Hielscher 초음파 시스템은 생산 현장에서 믿고 사용할 수 있는 주력 장비입니다.
아래 표는 당사 초음파 장치의 대략적인 처리 용량을 보여줍니다:
| 배치 용량 | 유량 | 권장 장치 |
|---|---|---|
| 0.5–1.5mL | n.a. | VialTweeter |
| 1–500mL | 10–200mL/min | UP100H |
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1–20L | 0.2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | 더 높은 유량 | 클러스터로 구성한 UIP16000 |
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문헌 / 참고 자료
- Ahamad, Javed; Amin, Saima; Mir, Showkat R. (2015): Optimization of ultrasound-assisted extraction of charantin from Momordica charantia fruits using response surface methodology. J Pharm Bioallied Sci. 2015 Oct-Dec; 7(4): 304–307.
- Santana de Oliveira M., Almeida da Costa W., Figueiredo Bezerra F.W., Araújo M.E., Costa Ferreira G., Nunes de Carvalho Junior R. (2018): Phytochemical profile and biological activities of Momordica charantia L. (Cucurbitaceae): A review. African Journal of Biotechnology Vol. 17(27), pp. 829-846, 4 July, 2018.
- Sutanto, H.; Himawan, E.; Kusumocahyo, S.P. (2015): Ultrasound assisted extraction of bitter gourd fruit (Momordica charantia) and vacuum evaporation to concentrate the extract. ISAC 2015.
- Thakre, A.; Deore, V.; Gaiwad, S.; Kawade, S. (2014): Extraction of Phytochemical Components from the Fruit of Momordica Charantia and Evaluation of its Antimicrobial Activity.
알아두면 좋은 사실
여주
여주(Momordica charantia L., 박과; 일반적으로 비터 고드, 비터 멜론, 비터 애플, 비터 고드, 비터 스쿼시, 발삼 페어라고도 함)는 아시아와 아프리카에서 발견되는 과일로, 다양한 건강상의 이점으로 높이 평가됩니다. 여주는 항암, 항균, 항염 및 항당뇨 특성과 관련이 있는 것으로 알려져 있습니다. 여주 열매의 약용 가치는 항산화제로 작용하는 페놀성 물질의 높은 함량과 관련이 있습니다. 여주는 당뇨병 환자를 위한 식물성 약제로 자주 사용되며, 혈당을 낮추는 유익한 효과는 생리활성 성분인 카란틴과 관련이 있습니다. 카란틴은 두 가지 스테로이드성 사포닌의 1:1 혼합물로, 그 성분은 β-시토스테릴 글루코사이드(C35H60O6)와 5,25-스티그마스테릴 글루코사이드(C35H58O6)입니다.
또한 Momordica charantia 열매는 폴리페놀이 매우 풍부합니다. 여주의 페놀성 물질 대부분은 하이드록실기로 인해 친수성 화합물이며, 갈산, 겐티스산, 카테킨, 클로로겐산, 에피카테킨, 바닐린산, 프로토카테쿠산, p-쿠마르산, o-쿠마르산, t-신남산 등이 이에 해당합니다. 풍부한 폴리페놀 덕분에 여주 추출물은 자유 라디칼 소거에 매우 효과적인 강력한 항산화 보충제가 됩니다.
여주의 과육, 가종피 및 씨앗에는 페놀성 물질과 플라보노이드가 다량 함유되어 있어 식물 유래 의약품 제조를 위한 좋은 원료가 됩니다.
초음파 추출은 어떻게 작동하나요?
초음파 보조 추출(UAE)은 액체 또는 슬러리에 고강도 초음파를 전달하는 원리를 기반으로 합니다. 초음파는 고압 / 저압 주기를 교대로 발생시켜 캐비테이션을 생성합니다. 초음파 또는 음향 캐비테이션 현상은 국소적으로 극단적인 압력, 온도 및 전단력 조건이 형성되는 것이 특징입니다. 붕괴하는 캐비테이션 기포 부근에서는 최대 5000K의 매우 높은 온도, 1000기압의 압력, 1010 K/s를 초과하는 가열–냉각 속도, 최대 280m/s 속도의 액체 제트가 발생하며, 이는 캐비테이션 영역에서 매우 높은 전단력과 난류로 나타납니다. 이러한 요인(압력, 열, 전단 및 난류)의 조합은 세포를 파괴하고(세포 용해) 추출 공정 중 물질 전달을 가속하여 식물에서 식물 성분을 고액 추출하는 데 도움을 줍니다. 초음파 추출 기술은 식물에서 플라보노이드, 다당류, 알칼로이드, 피토스테롤, 폴리페놀 및 색소를 추출하는 데 널리 적용됩니다.


