Subcritical Water Extraction (SWE) of Gallic acid, Ellagic acid and Eugenol from Clove (Syzygium aromaticum)

Abstract

향신료는 flavoring 그리고 coloring agents으로 쓰일 뿐만 아니라 항산화, 항미생물 효과를 지니고 있어서 식품 보존제나 medical plants로 오랫동안 사용되었다. 향신료들 사이에서 정향은 phenolic acids, eugenol, acetyl eugenol, tannin 등이 다량 함유되어 있으며 정향유나 추출물의 항산화, 항균, 항바이러스, 항염증 등 다양한 생리적 작용이 보고되어 있어 많은 주목을 받고 있다. 아임계수는 끓는점 100°C와 임계온도 374°C 사이에 압력을 가해서 액체상태를 유지하고 있는 물이다. 물은 온도와 압력이 증가함에 따라 상대유전율이 감소하기 때문에 페놀화합물과 같은 낮은 극성을 가진 화합물 추출에 용이하게 되며, 유기용매를 사용하지 않기 때문에 친환경적이다. 따라서 본 연구에서는 아임계수를 이용하여 정향으로부터 gallic acid, ellagic acid, eugenol을 추출하였으며 물과 에탄올을 이용한 전통적인 추출과의 비교를 통해 추출 효율을 확인하였다. 분쇄한 정향을 이용했을 때, 분쇄하지 않은 정향을 이용했을 때보다 모든 추출 방법 및 조건에서 더 수율이 높아짐을 확인하였다. 아임계수를 이용해 gallic acid, ellagic acid, eugenol을 최대로 추출하는 것을 만족하는 조건은 분쇄한 정향을 이용하여 160°C – 20 분에서 추출했을 때이며, 해당 조건에서 각 물질의 양은 각각 15.52 ± 0.33, 189.58 ± 0.82, 40.67 ± 1.80 mg/g clove이었다. 아임계수 추출 온도가 증가할수록 물의 상대유전율 감소로 인한 페놀성 물질의 용해도가 증가하고, tannin의 가수분해로 gallic acid와 ellagic acid가 증가하였지만, 최적조건 이상의 높은 온도에서는 파괴되어 수율이 감소하였다. 전통적인 물, 에탄올 추출물과 아임계수 추출물의 비교 결과 gallic acid와 ellagic acid는 아임계수 추출이 전통적인 추출보다 유의적으로 높은 함량을 가졌다. Eugenol의 경우 아임계수 추출은 전통적인 에탄올 추출보다 낮은 함량을 가졌지만, 전통적인 물 추출에 비해서는 유의적으로 높았다. 아임계수 추출의 경우 추출 시간이 20 분 내외로 매우 짧기 때문에 이 결과를 통해 아임계수 추출을 이용한 정향으로부터 gallic acid, ellagic acid 및 eugenol의 추출 효과가 입증되었다. 본 연구는 아임계수 추출법이 정향에 함유되어 있는 gallic acid, ellagic acid 및 eugenol 추출에 효과적임을 확인하였고, 이를 통해 정향을 소재로 하는 고부가가치 기능성 소재 개발에 아임계수 추출의 응용 가능성을 보여준다. ;Clove (Syzygium aromaticum) is one of the most widely used spices and has been shown to have anti-inflammation and antibacterial activity. These pharmacological activities are due to abundant phenolic compounds such as gallic acid, ellagic acid and eugenol in the clove. Subcritical water extraction (SWE) is an eco-friendly extraction method because it does not use organic solvent and has high extraction efficiency in a short time. Experiments were performed with a Dionex Accelerated Solvent Extractor (ASE, Model 350) at various extraction temperatures (110-190°C) and time (5-20 min). Gallic acid, ellagic acid and eugenol contents of the extracts were quantitatively analyzed by a high-performance liquid chromatography. The contents of gallic acid, ellagic acid and eugenol in extracts of SWE were compared with those of conventional extraction using water and ethanol as a solvent. The extraction condition of SWE to achieve the maximum yield of the three phenolic compounds was 160°C - 20 min, and the contents of gallic acid, ellagic acid and eugenol were 15.52 ± 0.33, 189.58 ± 0.82 and 40.67 ± 1.80 mg/g clove, respectively. The contents of gallic acid and ellagic acid in extracts of SWE were higher than those of conventional extraction. The yield of eugenol was the highest in conventional ethanol extraction. However, SWE had higher time-efficiency than conventional extraction. Therefore, SWE is a fast and efficient method for extracting gallic acid, ellagic acid and eugenol from clove.