[논문자료]초임계 유체 추출을 이용한 마카(Lepidium meyenii Walp.) 추출 공정 최적화 및 추출물의 지구력 증진 효과

출처: 픽사베이

 

초임계 유체 추출을 이용한 마카(Lepidium meyenii Walp.) 추출 공정 최적화 및 추출물의 지구력 증진 효과

 

마카(Maca, Lepidium meyenii Walp.)는 십자화과에 속하는 페루 고산지대의 특화작물로 영양식품 및 강장식물로 애용되어 왔으며, 2차 대사산물 성분에 대한 연구와 주로 불임 개선 및 성기능 강화와 관련된 생리 활성 연구가 이루어져 왔다. 여러 효능 연구들은 일반 건조 분말과 용매 추출물에 대한 것이 대부분으로 마카의 고유 성분으로 알려진 마카마이드(macamides) 성분을 포함한 추출물에 대한 연구는 거의 없었다. 본 연구에서는 마카마이드를 함유하도록 추출 공정의 최적화 조건을 도출하고, 그 추출물의 지구력 증진(endurance capacity) 효과에 대해 연구하였다. 마카의 추출은 목표 물질로 선정한 마카마이드의 특성을 고려하여 식품 원료 제조에 사용 가능한 이산화탄소 초임계 유체 추출(supercritical fluid extraction) 공정을 적용하였고, 마카 초임계 추출물로부터 2종의 마카마이드를 분리 후 GC/MS와 1H-NMR과 13C-NMR 분석을 통해 N-benzylhexadecanamide (C23H39NO)와 N-benzyl-5-oxo-6E,8E-octadecadienamide (C25H37NO2)를 확인하였다. 초임계 이산화탄소 유체 추출을 이용한 공정 조건 도출을 위해 추출 압력, 추출 온도, 그리고 용매량 3가지 요인으로 23 완전요인 실험 설계법을 진행하였고, 추출 압력과 추출 온도가 주효과 요인임을 확인하였다. 1차 실험 결과를 바탕으로 반응표면분석법(RSM, response surface methodology) 실험을 통해 생산 수율과 마카마이드 회수율에 대한 최적화 조건(38.6℃, 100 bar)을 도출하였다. 최적화 조건에서 제조한 마카 초임계 추출물의 마카마이드 함량과 일반성분, 지방산, 아미노산, 식물성스테롤(phytosterol) 함량을 분석하여 표준화 하였고, 본 마카 초임계 추출물의 지구력 증진 효과에 대한 기능성 평가 검증을 위해 체중부하 강제수영(weight-loaded forced swimming test) 모델을 이용하여 실험 진행하였다. 마카 초임계 추출물 0-1,000 mg/kg 범위로 3주간 투여한 1차 유효 용량 평가에서 30, 100 mg/kg 투여군에서 용량 의존적인 수영시간 증가를 확인하였고, 이때 100 mg/kg 투여군은 약 40% 수영시간의 증가를 나타내었다. 선정된 용량에서의 본 실험에서도 100 mg/kg 투여군에서 3주 후 수영시간이 유의적으로 증가하였으며, 이에 혈액 및 간과 근육 조직에서의 에너지대사, 피로물질, 그리고 항산화 관련 지표들을 분석하였다. 마카 초임계 추출물을 투여시 수영시간이 유의적으로 증가하였음에도 에너지 급원과 혈청 젖산의 농도는 변화 없이 유지되었으며, 혈액의 lactate dehydrogenase (LDH)와 근육의 thiobarbituric acid reactive substance (TBARS)는 감소하였고, 근육의 citrate syntase (CS)와 간과 근육의 글루타치온(glutathione, GSH)은 증가하였다. 본 연구 결과로 볼 때 마카마이드를 함유한 마카 초임계 추출물의 지구력 증진 효과는 근육 조직에서의 항산화 기작을 통한 세포 손상 억제 효과와 근육 세포의 산화능력 증진과 관련이 있는 것을 알 수 있었다. 마카 초임계 추출물은 기존의 건조 분말이나 용매 추출물의 유효 섭취량과 대비하여 현저히 낮은 농도에서도 효과가 나타났기에 건강식품에의 활용도 측면에서 가치가 있으며, 추후 지구력 증진 기능성 소재로의 적용이 확대될 것으로 생각된다.

 

출처: https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchArticle.do?cn=DIKO0013144529

 

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