반응표면분석법을 이용한 차가버섯(Inonotus obliquus)의 생리 활성 물질 추출 조건 탐색

Abstract

차가버섯(Inonotus obliquus)은 자작나무에 기생하여 자라나는 버섯으로 시베리아를 포함한 북위 45-50도 지방에 분포되어 있다. 주로 민간요법으로 약용되어 왔으며 면역력 강화, 항산화 및 항종양 효과와 같은 여러 기능성이 보고되어있다. 차가버섯 내의 항산화효과는 다양한 페놀성분들에서 기인하며, β-1,3-glucan과 betulinic acid와 같은 항종양효과를 가진 물질이 보고되어있다. 그러나 차가버섯의 음용 형태는 열수 추출이 대부분이기 때문에 물에 녹는 물질들만 추출, 유통되고 있으며 다양한 조건을 이용한 생리활성물질들의 추출 및 활용에 대한 연구는 부족한 상태이다. 또한 생리활성물질의 추출을 최적화할 수 있는 조건에 대한 연구는 찾아보기 어렵다. 이에 본 연구에서는 8 가지의 반응변수(추출 수율, 총 폴리페놀 함량, ABTS, ORAC, 총 glucan, β-glucan, β-1,3-glucan 함량 및 betulinic acid)의 추출을 최적화할 수 있는 인자 수준을 설정하기 위하여 반응표면분석법을 이용하여 실험을 진행하였다. 실험은 에탄올 농도, 추출 온도 및 추출 시간의 세가지 인자를 사용하여 중심합성계획법으로 설계되었다. 실험 결과 설계된 실험조건 내에서 수율의 최적추출조건은 50% 에탄올용액, 88.7℃, 14.5시간이었으며, 총 폴리페놀은 9.2% 에탄올 용액, 92.7℃ 및 14.5시간에서 최적으로 추출되었다. ABTS는 50.8% 에탄올 용액, 92.7℃ 및 14.5시간, ORAC은 9.2% 에탄올 용액, 92.7℃ 및 1.5시간, 그리고 β-1,3-glucan은 90.8% 에탄올 용액, 92.7℃ 및 1.5시간일 때 각각 최적으로 추출되었다. 위의 5가지 반응변수는 유의적인 2차 다항식을 성립하였고 이를 통한 반응표면을 예측할 수 있었다. 그러나 총 glucan과 β-glucan은 추출 자체는 이루어졌으나 설정된 실험조건에 따른 추출량의 차이가 없어 최적화를 위한 유의적인 반응표면모델을 얻을 수 없었다. 또한 betulinic acid는 설정한 실험 조건 내에서 검출되지 않아 반응표면모델을 얻을 수 없었다. 반응표면 그래프와 등고선도를 이용하여 각 모델의 경향을 확인 하였을 때, β-1,3-glucan의 경우 최저점의 존재를 확인하였으나, 나머지 모델의 경우 최대점이나 최저점은 실험조건 내에서 확인할 수 없었으며 추출온도와 추출시간이 증가할 때 반응값 또한 증가하는 경향을 확인하였다. 각 모델의 정확도에 대한 검증은 예상된 최적 추출 조건에 따른 예측값과 예상 최적추출조건의 실제 실험값과의 비교를 통해 확인하였다. 비교 결과 예측값과 실험값의 최소 상대오차는 수율(0.4%)에서 나타났으며 최대 상대오차를 보인 반응변수는 ORAC(12.5%)이었다. 또한 생리활성물질인 총 폴리페놀과 β-1,3-glucan의 최적추출조건은 90.8% 에탄올 용액, 92.7℃ 및 14.5시간의 조건으로 예측되었고, 5가지 반응변수 모두의 최적추출조건은 81.4% 에탄올 용액, 92.7℃, 14.5시간으로 예측되었다.