크랜베리에서 프로안토시아니딘을 추출하는 방법은?

크랜베리 (Vacciniummacrocarponn), also known 로lingonberries, are herbaceous plants 에서이family Ericaceae. They are widely cultivated 에서parts 의North America, 그리고there are many wild cran열매에서China's 대 칭안산.헤이룽장성 푸위안의 약 3,000~4,000 hm2 면적에 재배된다.크랜베리는 비타민 C함량이 높고 약효가 있는 것으로 알려져 있다 [1].연구에 따르면 크랜베리의 프로안토시아니딘은 산화 방지, 활성산소 제거 등의 기능을 가지고 있으며, 식품, 화장품, 의약품 및 기타 분야에 널리 사용되고 있다 [1-2].

프로안토시아니딘 (PC)은 서로 다른 양의 카테킨 또는 에피카테킨이 결합하여 형성된 폴리페놀성 화합물이다.식물에서 흔히 발견되며 [2] 식물 줄기에서 발견되는 천연 항산화 물질이다.축약탄닌 (condensed tannin) 이라고도 한다.21세기에 들어 생물의약과 영양학의 발전과 더불어 프로안토시아니딘의 연구와 응용이보다 폭넓은 주목을 받고있다.2021년 12월 7일, 중국 연구팀은 특정 포도 씨앗에서 프로안토시아니딘 C1을 추출했는데, 프로안토시아니딘 C1은 senescent 세포를 효과적으로 제거할 수 있다 [3].

국내외 연구자들은 크랜베리에 함유된 안토시아닌이 요로 감염 예방, 구강 세균 억제, 항종양 및 산화 방지 등의 기능을 가지고 있으며 광범위한 응용 전망이 있다는 것을 발견했다 [4].본 논문은 크랜베리 프로안토시아니딘의 추출 및 정제과정과 기능을 고찰하여 추후 크랜베리 프로안토시아니딘의 개발 및 활용에 이론적 근거를 제시하였다.

크랜베리 프로안토시아니딘의 추출기술 1

크랜베리 프로안토시아니딘에 대한 연구가 깊어지면서 크랜베리 프로안토시아니딘의 추출 방법이 점점 많아지고 있다.현재 국내외에서 주로 사용되는 추출 방법은 에탄올 추출, 반류 추출, 초음파 보조 추출이다.

1.1에탄올 추출

The ethanol extracti에method is 한comm에method for extracting active ingredients 에서plants. Ethanol is used as 한organic solvent to dissolve the active ingredients 에서the plant in ethanol, 그리고the desired ingredients are obtained 에 의해evaporating the ethanol. Ke Chunlin et알다.[5] used the ethanol extraction method to 추출크 랜 베리proanthocyanidins그리고measured their antioxidant 활동in an in 체외antioxidant experiment. The experiment found that the optimal extraction conditions for 크 랜 베리proanthocyanidins were an ethanol concentration 의65%, a material-to-liquid ratio 의1:15 (g/mL), an extraction time 의30 min, 그리고an extraction temperature 의70 °C.It was also found that the 크 랜 베리proanthocyanidinextract had good superoxide anion scavenging 그리고줄이는abilities. The ethanol extraction method is simple to operate 그리고low-cost, but it also has some limitations.

예를 들어 에탄올은 일부 활성 성분에 대해 용해도가 제한되어 있어 추출 효과에 영향을 줄 수 있으며 일부 활성 성분이 불활성화 또는 분해될 수 있다.

1.2 반류 추출

반류추출은 원하는 물질을 분리하기 위해 물질과 용매의 동시적이지만 반대로 이동하는 원리를 이용하는 일반적인 추출 및 분리 기술이다.대향류 추출은 기존 방법에 비해 재료 처리가 간단하고 용매를 절약할 수 있으며 추출 효율이 높고 비용이 저렴하여 산업 생산에 적합한 장점이 있다.지은진 [6]은 크랜베리로부터 프로안토시아니딘 추출물을 제조하는 방법을 공개하였는데, 크랜베리 열매를 채취하여 분쇄한 후 pH 1.0~3.0, 질량분율 65%~85%의 에탄올 용액을 첨가하고,이 혼합물을 30~60 °C에서 4~6시간 동안 반웅시켜 추출하고, 여과하고, 여과액을 모으고 농축하여 크랜베리로부터 프로안토시아니딘 추출물을 얻는다.특허받은이 대향류 추출법은 크랜베리의 프로안토시아니딘 성분을보다 완벽하게 추출할 수 있다.

1.3 유기용매 탈지 및 추출법

Organic solvents can dissolve lipids in plants, 그리고the lipids in the plant extract are removed by evaporation. During degreasing, the organic solvent comes into contact with the oil on the surface 의the material 을 통해diffusion, dissolving the oil in the solvent. The solvent 그리고dissolved oil are then removed from the surface 의the material by washing or volatilization to achieve the purpose 의degreasing. Organic solvent degreasing 그리고extraction has the advantages 의fast degreasing speed 그리고little or no corrosion 의the substrate, but also has some disadvantages, such as incomplete degreasing, flammable, explosive and toxic solvents, which require special attention to safety during use; solvents are volatile and may cause environmental pollution. Shi Tong et알다.[7] placed cranberries in an extraction solution containing 70% acetone, 30% methanol, and 0.1 g/100 mL citric acid, and added a fat-soluble organic solvent, petroleum ether, for degreasing. a 크 랜 베리 추출was obtained. The volume ratio of the cranberry extract to the fat-soluble organic solvent was 1:1–1:3. This extraction process can significantly increase the extraction rate of proanthocyanidins.

초음파 보조 추출법 1.4

초음파 보조 추출법은 추출률이 높고 조작이 간단한 특징을 가지고 있다.여기에 유기용매를 첨가하면 추출률은 더욱 높아진다.프로안토시아니딘을 추출하는 동안 초음파는 강한 기계적 진동과 열 에너지를 생성한다.이러한 진동은 크랜베리 조직에 작용하여 입자 변위, 충돌 및 파단을 일으킬 수 있으며, 이에 따라 크랜베리 조직의 표면적을 증가시키고;열 에너지의 생산은 온도를 증가시키며, 이는 프로안토시아니딘의 용해도와 확산 속도를 변화시키는데 도움을 주고 용매에서의 분해와 추출을 촉진시킨다.용매와 크랜베리 프로안토시아니딘 사이의 접촉면적을 늘리면 프로안토시아니딘의 분해와 방출에 이롭다 [8].

Qian Yuling et9)는 크랜베리 프로안토시아니딘을 추출하기 위해 초음파보조추출법을 사용하였다.추출을 초음파로 40분 동안 70 °C의 온도, 물질 대 액체의 비율 1:20, 에탄올 부피 분율 50%에서 수행하였을 때 프로안토시아니딘의 수율이 가장 높아 11.65%에 달했다.왕카이인 [10]은 초음파와 용매추출을 병행하여 프로안토시아니딘을 추출하였다.최적화 및 검증 결과, 최적 공정 조건은 에탄올 농도 70%, 물질-액비 1:20 (g/mL), 초음파 파워 180 W, 초음파 온도 75 °C, 초음파 시간 50분으로 결정되었으며, 프로안토시아니딘 추출율은 2.0278%로 확인되었다.

2. 크랜베리 프로안토시아니딘의 정제 및 분리

크랜베리에서 추출한 프로안토시아니딘은 다양한 불순물을 함유하고 있어 정제할 필요가 있다.크랜베리 프로안토시아니딘의 주요 정제방법에는 대성 수지법, 막 분리 및 여과법, 겔 크로마토그래피법 등이 있다.

2.1대 성 수지 방법

Macroporous resin은 큰 세공 구조를 가진 유기 고분자 공중합체입니다.다공성 3차원 구조로 인해 선택성과 흡착 특성을 갖는 합성 흡착제의 일종이다.대성 수지법은 흡착량이 크고 용출률이 높은 특성을 가지고 있으며, 대부분 산업 폐수 처리, 비타민 정제, 화학 제품 탈색 공정 등에 사용된다.He 신화 등은 HPD600 macroporous resin column을 이용하여 크랜베리 잔류물로부터 프로안토시아니딘을 정제하고 분리하였다.최적의 공정은 컬럼에 수지 500 mL를 적재하고, 시료 용액은 10 mg/mL,용출 유량은 2.0 BV/h 였으며, 용출된 용출물을 75% 에탄올 600 mL에 해결한 후 채취 및 농축하여 건조하였다.크랜베리 pomace 프로안토시아니딘을 정제하고 분리하는 과정은 ≥95%의 순도로 크랜베리 프로안토시아니딘을 정제하는데 사용될 수 있으며 크랜베리 프로안토시아니딘의 수율은 1.5%입니다.

막분리와 여과 2.2

막 분리 및 여과는 상온 및 저압에서 수행할 수 있으며, 고효율 및 에너지 절약이 특징이다.막분리는 동적인 교차흐름과정으로 거대분자들이 막에 의해 차단되면서 정제와 분리가 이루어진다.크랜베리 주스의 pH 2.54에서 프로안토시아니딘과 안토시아닌은 항상 음극 방향으로 이동하기 때문에 양전하를 띤다.막 여과 시스템의 구성 2를 사용할 때 프로안토시아니딘과 안토시아닌은 훨씬 더 강하게 이동한다.농축된 크랜베리 주스는 무처리 주스보다 더 진한 맛을 냅니다.막여과 시스템으로 처리한 크랜베리 주스의 프로안토시아니딘과 안토시아닌의 총 질량분획은 각각 34.8%, 52.9% 증가하였다.또한 막분리 및 여과에 의해 농축된 크랜베리 주스의 항산화능은 18% 증가하였다.막분리와 여과는 크랜베리 주스 [12]의 페놀성 물질을 농축하는데 사용될 수 있다.

2.3 겔 크로마토그래피

겔 크로마토그래피는 1960년대 초에 개발된 정제 및 분리 방법이다.이는 분리를 달성하기 위해 크기가 다른 분자에 대한 다공성 겔 물질의 배제 효과에 기초한다.Elizra [13]는 Sephadex LH-20 겔 크로마토그래피 컬럼을 이용하여 메탄올을 이용한 경사 용출로 포도 씨로부터 프로안토시아니딘을 분리, 정제하였다.극성이 다른 유기용매로 추출되었습니다.에틸아세테이트 추출물의 항산화 및 비효소적 당화 억제효과가 가장 강했다.대식성 수지를 이용하여 분리한 성분들 중 30% 에탄올 용출액의 항산화 활성과 비효소적 당화 억제효과가 다른 분리한 성분들보다 높았다.겔 크로마토그래피를 이용하여 크랜베리로부터 프로안토시아니딘을 추출할 수도 있으나, 이는 적은 빈도로 보고되고 있다.

크랜베리 프로안토시아니딘의 3가지 기능

크랜베리는 많은 이로운 기능을 가지고 있습니다인간의 몸을 위해.페놀성 화합물은 크랜베리 추출물에서 분리되어 연구되었으며, 크랜베리 프로안토시아니딘은 항균, 유착 방지, 산화 방지 및 항염증 특성을 가지고 있는 것으로 추론된다 [14-15].

3. 항균

연구에 따르면 크랜베리 프로안토시아니딘은 P-fimbriated Escherichia coli의 요로 상피 유착을 억제하여 [16] 요로 감염을 예방할 수 있다.왕 등 (Wang etal.)은 MEDLINE, 엠베이스 (EMBASE)와 통제된 시험의 코크란 중앙등록부 (Cochrane Central Register)를 체계적으로 검색한 결과 크랜베리가 전통적으로 요로 감염을 예방하기 위해 사용되었다는 사실을 발견했다.바바르 등 [18]은 요로 감염 재발 병력이 있는 여성 145명을 모집해 대상자들에게 표준화된 크랜베리 프로안토시아니딘의 고용량 또는 저용량의 대조구를 24주 동안 섭취하도록 무작위로 배정했다.

그 결과 프로안토시아니딘을 다량 투여할 경우 연간 감염자가 5명 이하인 여성에서 증상성 요로감염 재발 예방 효과가 있을 것으로 나타났다.현재 임상 증거에 따르면 크랜베리를 섭취하면 세균이 요로 상피세포에 부착하는 것을 막아 요로 감염 관련 증상을 감소시킬 수 있다;또한 세균의 침습에 대한 면역반응인 염증성 폭포반응을 억제하여 요로감염 관련 증상을 감소시킬 수 있다 [19].

프로안토시아니딘과 플라반-3 올과 같은 식물에서 발견되는 독성이 없고 매우 효과적인 천연 성분은 치주염에 항염증 효과를 줄 수 있다 [20-21].포르피로모나스 치은발리스 (Porphyromonas gingivalis)에 의한 치은하 조직의 식민화는 치주염 발생의 핵심적인 첫 단계이다.연구에 따르면 크랜베리 프로안토시아니딘은 포르피로모나스 진기발리스를 죽이거나 성장 또는 번식을 억제할 수는 없지만, 치은 생체 세포의 형성을 강하게 억제하여 박테리아가 잇몸을 식민화하는 능력을 감소시킬 수 있다고 한다.제라늄 뿌리 추출물에서 프로안토시아니딘을 분리하여 전체 추출물과 비교하였다.그 결과 크랜베리 프로안토시아니딘은 뿌리 추출물보다 항산화 능력이 강하고 독특한 항균 효과를 나타내는 것으로 나타났다 [22].연구자들은 포도 씨에서 프로안토시아니딘을 추출했고 [23] 쥐에서 내독소 (대장균)에 의해 유도된 실험용 치주염에 프로안토시아니딘이 상당한 치료 효과가 있음을 증명했다.

3. 2 항암

연구에 따르면 크랜베리는 세포 내 산화 및 염증 과정을 억제해 암 발생 위험을 줄이는 화학 예방제로 사용될 수 있다.또한 세포 증식과 혈관 생성을 억제하고, 세포 사멸을 유도하며, 종양 세포의 침범 및 전이 능력을 감소시킬 수 있기 때문에 잠재적인 항암 활성을 가지고 있다 [24].Zulfiqar 등 [25]은 프로안토시아니딘이 치료제로 사용될 수 있음을 보여주었다.크랜베리 프로안토시아니딘은 상당한 항암작용이 있으며, 크랜베리에서 프로안토시아니딘을 추가로 추출하면 병용 또는 단일 투여를 통해 난소암을 치료할 수 있다.

3. 3 노화 방지

영양은 노화에 중요한 역할을 한다.따라서 식이요법뿐만 아니라 영양소 흡수 및 대사가 노화 관련 질환에 영향을 미치는 중요한 요인이다.약물과 영양소의 상호작용, 노화 관련 질병, 사회경제적 요인 등의 요인으로 인해 노인의 영양 필요량은 젊은이들과는 다르다 [26].연구자들은 한형의 프로안토시아니닌 (PACs)이 풍부한 크랜베리 농축액 (CBC)이 노화 방지 및 산화 환원 상태 조절 효과가 있는지 조사하고, 이를 b 형의 PACs 가 풍부한 포도씨 추출물 (GSE)의 효과와 비교하여 이러한 연구 결과는 잘 알려진 b 형 PAC-rich GSE에 비해 한형 PAC-rich CBC 가 노화 방지 및 산화 환원 상태 조절에 상당한 가능성이 있다는 획기적인 생체 내 증거를 제공한다 [27].

심혈관 질환의 예방법 3.4

현대 사회에서 혈관 건강은 매우 중요하며, 혈관 문제를 치료하기 위한 약물 사용은 혈압 문제의 치료에 일상적인 접근이다.연구자들은 비만 중년을 대상으로 실험을 진행했고, 크랜베리 주스 [28]를 이용한 식품 기반 중재를 통해 신종 심혈관 질환 위험 인자를 수정할 수 있음을 증명했다.Thim6teo 등 [29]은 크랜베리 제품이 다른 심혈관 위험 표지자를 고려하는 일차적 중재에 기반해 유착 분자, 호모시스테인, 동맥 강도와 같은 심혈관 위험 및 증상의 여러 지표를 크게 개선할 수 있다는 사실을 발견했다.

폴리페놀은 산화에 대한 저밀도 지단백의 저항성을 증가시키고, 혈소판 응집을 억제하고, 혈압을 낮추고, 다른 항 혈전 및 항 염증 기전을 통해 심혈관 질환의 위험을 줄일 수 있다는 연구 결과가 증가하고 있습니다 [30-31].이러한 연구들이 대부분 in vitro 연구와 동물 모델에서 비롯되었지만, 연구는 이러한 피토케미컬이 생물학적으로 이용 가능하고 생물학적으로 활성적이라는 것을 보여주고 있다.특히 염증, 인슐린 저항성, 혈관 반응성 및 혈관 리모델링 [32]과 같은 임상적으로 의미 있는 변수들, 심혈관 질환 위험 인자에 미치는 영향을 더 잘 이해하기 위해 크랜베리 폴리페놀의 생체 이용성과 대사, 크랜베리 복용량과 사용 기간 간의 관계에 대한 더 많은 연구가 필요하다.

3. 5 항 산화

연구에 따르면 프로안토시아니딘은 20배나 된다antioxidant power of vitamin E and 50 times that of vitamin C. Proanthocyanidins help protect the body from sun damage, improve eyesight, increase the flexibility of body tissues such as joints, arteries and the heart, and improve blood circulation by strengthening capillaries, arteries and veins [33].

세포 모델에서 ARPE-19세포에 450 nm 파장의 청색광을 10 h 동안 조사하였고, MTT assay (reparative effect)를 이용하여 세포 생존성 또는 증식율을 평가하였다.그 연구는cranberry 주스extract treated with different doses (5–50 μg/mL) containing cranberry juice proanthocyanidins may exhibit better free radical scavenging activity, thereby effectively protecting ARPE-19 cells and hindering the progression of AMD. 크 랜 베리juice has an 효과on 인간망막pigment epithelial cells exposed to blue light, and ARPE-19 cells mimic age-related macular degeneration [34].

4 전망

연구진은 크랜베리에 함유된 프로안토시아니딘의 추출 및 정제 방법의 장단점과 최적의 추출 비율을 분석해 크랜베리에 함유된 프로안토시아니딘 추출률을 향상시켰다.다음 단계는 추출 및 정제과정에 대한 연구를 강화하고, 항균 및 항기능성 특성 측면에서 크랜베리에 함유되어 있는 프로안토시아니딘에 대한 기능성 연구를 수행하여 지속적으로 그 기능을 개발하여 크랜베리 주스 및 각종 비주 식품에 적용하여 산업의 발전을 도모하고자 한다.

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