Changes in Antioxidant Activity and Permeability Associated with Ginger Drying, Grinding and Extraction Processes

Abstract

In this study, characteristics of samples with different drying, grinding and extraction methods of ginger were compared. When the physicochemical properties were compared, the cryogenic ground maintained the chromaticity of the raw material and preserved minerals such as β-carotene, Ca, Fe, Na, Vitamin B2. The shape and size of the particles were measured in terms of particle characteristics. The shape of the particles of the cryogenic ground were uniform, while the ambient ground showed a rod-shaped nonuniform. The average particle size of the cryogenic ground was 31μm and the size of the ambient ground was 118 μm. The ginger extracts extracted from microwave at 90℃ for 10 minutes contained antioxidative activities of 2.15 times in total phenol content, 2.72 times in total flavonoid content when compared to hot water extraction at 60℃ for 30 minutes. Also, extract showed 3.61 times in 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH∙) scavenging, 1.36 times in 2,2′-azino-bis (3-ethylbenzthiazoline sulphonate) (ABTS+) radical scavenging activity when compared to hot water extraction at 60℃ for 30 minutes. The quantitative analysis of ambient extract at 90℃ for 10minutes showed that extract contained 67.6 of 6-gingerol and 10.2 of 6-shogaol. The cryogenic extract contained 92.4 of 6-gingerol and 10.9 of 6-shogaol. When the same concentration of extract was used, TEC extracted at 80℃ for 10minutes was the most permeated with 15.2 of 6-gingerol and 2.0 of 6-shogaol.;본 연구의 목적은 생강의 건조, 분쇄 및 추출 방법에 따른 항산화도와 투과도를 비교하는 것이다. Ginger (Zigiber officinale Rosc.)는 기능적 가치와 생리적 효과가 있는 향신료로 페놀화합물인 6-gingerol과 6-shogaol 성분을 비롯한 다양한 성분이 항산화 작용에 기여한다고 알려져 있다. 동결분쇄 기술은 현대의 향신료 산업에서 많이 이용되고 있는 기술이다. 액체 질소를 사용하여 낮은 온도에서 시료를 분쇄하여 향료의 색, 맛, 감각 특성에 최소한의 영향을 미친다. 본 연구에서는 일반건조 공정을 거친 일반분쇄물과 동결건조 공정을 거친 동결분쇄물의 색도, 입형, 입도 등의 물리화학적 분석을 하였다. 동결분쇄한 시료는 비타민, 미네랄 성분과 색도를 유지하였다. 동결분쇄 시료의 입자 형태는 균일하고 작은 입자로 평균 입자 크기는 31μm였고 일반분쇄물의 크기는 118μm이었다. 생강의 항산화능을 높이기 위해 열수추출과 마이크로파 보조 추출법을 다양한 시간과 온도에서 추출하였다. 추출물의 항산화능은 총 페놀화합물, 총 플라보노이드, DPPH, ABTS 분석에 의해 측정되었다. 마이크로파 보조 추출법으로 90℃에서 10분간 추출한 생강 추출물은 60℃에서 30분간 추출한 열수추출물과 비교하여 총 페놀 함량이 2.15배, 총 플라보노이드 함량이 2.71배 함유하고 있었다. 또한, DPPH 라디칼 소거능은 3.61배, ABTS 라디칼 소거능은 1.36배이었다. 최적조건은 90℃, 10분이었고 총 페놀화합물, 총 플라보노이드, ABTS는 비례하였다. 마이크로파 보조 추출과정에서 80℃에서 90℃로 온도가 증가할 경우 항산화능이 급격하게 증가하였다. 변화가 일어난 원인을 분석하기 위해 추출물의 제타포텐셜, 동적광산란 측정한 결과, 입자가 구조적으로 파괴되면서 작은 입자들이 많이 생성되었고 입자의 표면적이 넓어지면서 항산화 성분이 많이 추출된 것으로 생각된다. 생강 추출물의 6-gingerol과 6-shogaol 성분을 정량화하기 위해 고성능 액체 크로마토그래피 (UPLC-MS)로 분석하였다. 80℃에서 90℃로 온도가 중가함에 따라 6-gingerol, 6-shogaol 성분이 증가하였고 이는 항산화능이 증가하는데 영향이 미쳤다고 추측된다. 체내에서 투과율을 분석하기 위해 같은 농도의 시료를 평행 인공막 투과(PAMPA)를 분석하였고 80℃, 10분 추출한 시료에서 6-gingerol은 15.2, 6-shogaol 성분은 2.0으로 가장 높게 투과되었다. 본 연구를 통해 생강에 적절한 가공을 가했을 때 항산화능과 투과율이 증진됨을 확인하였다. 추후 가공 과정에 따라 형성되는 화합물에 대한 규명과 체내에서의 활성에 대한 깊은 연구가 필요하다고 생각된다.