미선나무 잎의 무기성분 및 지표성분 분석

Abstract

본 연구는 국내 유일 자생 식물인 미선나무의 무기성분, flavonoid 성분 및 지표성분분석법 개발을 위하여 무기성분 분석 시 ICP-OES 및 ICP-MS, 비휘발성 유기성분 분석 시 HPLC-PDA를 이용하였다. 미선나무의 다량 및 미량원소 분석을 위한 전처리 기기로 top wave microwave system을 이용하였으며, 다량원소 8종, 미량원소 14건, 독성원소 3건을 기반으로 데이터를 산출하였다. 분석법의 정확성을 확인하기 위하여 Spinach leaves(NIST-1570a)를 분석하여 분석법의 신뢰성을 확보하였다. 미선나무의 다량원소 분석결과 Ca 및 K의 함량은 551.456, 348.173 mg/kg로 높은 함량이 확인되었으며, 미량원소 분석결과 Mn 및 Ba의 함량이 164.379, 11.505 ug/kg로 미량원소 중 높은 함량을 차지하였다. 또한, 미선나무의 독성원소 4종에 대한 결과 값은 모두 안전한 수준으로 검출되었다. 비휘발성 성분분석을 위하여 UV-spctrophotometer를 이용한 총 폴리페놀과 총 플라보노이드분석을 실시하였으며, 50% methanol, 50% ethanol, 100% methanol 및 100% ethanol 용매별 추출물을 분석하였다. 분석결과 50% ethanol 추출물에서 74.192±0.693 mg GAE/g로 가장 높은 함량을 총 폴리페놀 결과 100% ethanol 추출물에서 57.280±2.152 mg RE/g의 함량을 확인하였다. 또한, HPLC-PDA기기를 사용하여 soxhlet장치를 이용한 비극성, 중간극성, 극성용매를 순차적 추출하였다. 이후 screening test 용매로 이용하였으며, 미선나무의 ethyl acetate, methanol 추출물에서 공통으로 unknown peak을 확인하였다. 참고문헌과 선행연구 결과 unknown peak를 verbascoside로 추정하였으며, 표준품을 구매하여 UV spectrum과 retention time 비교 후 같은 물질임을 확인하였다. 미선나무의 flavonoid 함량을 분석하기 위하여 rutin hydrate, quercetin-3-glucoside를 분석하였다. 다양한 추출용매와 순차적 추출, 환류 추출, 초음파 추출을 통하여 미선나무의 flavonoid 성분 및 지표성분을 분석하였다. Flavonoid 분석결과 최적의 추출방법인 50% ethanol를 이용한 환류 추출 시 rutin hydrate 11.511 mg/g, quercetin-3-glucoside 2.939 mg/g로 확인되었다. 미선나무의 지표성분 분석 시 100% ethanol 용매를 사용할 시 methanol 추출보다 높은 verbascoside 함량을 확인할 수 있었으며, 상온의 온도조건보다 60℃조건의 초음파 추출에서 효율이 증대하였다. 최적의 추출조건으로 분석 시 verbascoside의 함량은 470.022 mg/100 mL이었으며, 정량 분석결과 82.958±0.703으로 확인할 수 있었다. 또한, 분석법의 신뢰도 확보를 위한 유효성 검증을 실시하였으며 모두 우수한 결과를 보였다. 본 연구는 국내 유일 자생식물인 미선나무의 다량 및 미량 원소 데이터 구축 및 flavonoid 성분 및 지표성분인 verbascoside의 HPLC 분석법을 개발하였으며, 2019년 식품원료로 지정된 미선나무 추출물을 이용한 건강기능식품 및 식품에 포괄적으로 사용할 수 있는 과학적 근거자료로 활용될 수 있을 것이다.| Abeliophyllum distichum Nakai(A. distichum Nakai) is the only native plant in South Korea. It mainly protects the body from chemical or physical stimulate. This study was conducted on A. distichum Nakai and their macro, trace and toxic element concentration, total polyphenol compound, total flavonoid, flavonoid and indicator compound were determined by modern instrument techniques, such as ICP-OES, ICP-MS, UV-spctroptometer and HPLC. First part, the powder sample of A. distichum Nakai was digested by microwave combustion system and macro elements(Ca, Fe K, Mg, Na, P, S and Zn) were analyzed by Inductively coupled plasma-optical emission spectrometry(ICP-OES) and trace and toxic elements(Li, Be, V, Cr, Co, Mn, Ni, Cu, Ga, Se, Rb, Ag, Cs, Ba, Pb, As and Cd) were determined by Inductively coupled plasma-mass spectrometer(ICP-MS). The following analysis methods have been validated by the analyzed reference material(NIST-1570a) for sensitivity, linearity, precision and spikings to achieve satisfactory results in all cases. Among the macro elements, the Ca(551.45±5.599 mg/kg) and K(348.17±4.384 mg/kg) were the highest amount compare to other determined macro elements. In addition, among the trace elements, Mn(164.37±6.507 μg/kg) and Ba(11.50±0.203 μg/kg) were the highest. The levels of toxic elements, including Pb, As and Cd were counted very low amount compare to recommended WHO guideline and therefore did not found to pose any threat to consumers. Second part, the total polyphenol compound and flavonoid analysis of A. distichum Nakai using UV-spctrophotometer showed 74.192 mg GAE/g in 50% ethanol solvent, and the total flavonoid content was the hight 57.280 mg RE/g in 100% ethanol. In addition, high performance liquid chromatography(HPLC) were used for the quantification of flavonoid and indictor compounds. Different polar solvent(methanol and ethanol) and extraction procedure(soxhlet, reflux, and ultrasonication) were applied to select the highest amount of major phenol and flavonoid compounds in Abeliophyllum distichum Nakai. Whereas, 50% ethanol with reflux extraction was showed the highest amount of rutin hydrate(11.511±1.143 mg/g) and quercetin-3-glucoside(2.939±0.244 mg/g) in Abeliophyllum distichum Nakai. In the analysis of the Abeliophyllum distichum Nakai indicator compound, the ultrasonication extract using 50% ethanol, was confirmed to be 407.02 mg/100 mL. In conclusion, this study has the potential to be utilized in the food industry by identifying the physicochemical components using the extract of Abeliophyllum distichum Nakai.