Korean Society for Biotechnology and Bioengineering Journal 33(4): 227-236 (2018)http://dx.doi.org/10.7841/ksbbj.2018.33.4.227 ISSN 1225-7117 / eISSN 2288-8268
์ด์๊ณ ์ด์ฐํํ์ ์ถ์ถ์ ์ด์ฉํ ๊ฐ๊ทค๊ป์ง๋ก๋ถํฐ ์ ์ ์ถ์ถ ๋ฐ ์ฑ๋ถ
๋ถ์
์กฐ์ํ*, ๋ง๋ฅด์ ์ฃ ๋๋จ ํ๋ค์ฃ, ๋ฐ์ข ๋ฒ, ์ง์ฑํ, ๋ ธ์ข ํธ, ๊นํํจ
Extraction and Characterization of Essential Oil of Korean Orange
Peel Obtained from Supercritical CO2 Extraction
Wantaek Jo*, Marcel Jonathan Hidajat, Jongbeom Park, Sunghwa Ji, Jongho Noh, and Hyeonhyo Kim
Received: 26 July 2018 / Revised: 2 October 2018 / Accepted: 2 November 2018
ยฉ 2018 The Korean Society for Biotechnology and Bioengineering
Abstract: This research focuses on the extraction yield and
composition of essential oil obtained from Korean orange
peel waste by using supercritical CO2 extraction method. Var-
ious parameters were observed, such as temperature, pres-
sure, particle size, and co-solvent participation. The result
showed that the extraction yield increased at high pressure,
low temperature, and small particle size. The high pressure
increased CO2 density which leads to high solvating power
while low temperature increased the solubility of terpenes and
small particle size enables the CO2 molecules to spread
widely and penetrate deeply on the orange peel, reducing its
mass transfer resistance. Gas chromatography (GC) was con-
ducted to observe the compounds inside the essential oil and
the result showed that terpenes (monoterpenes and sesquiter-
penes) and other compounds (alcohol, esters, ketones) were
present. Limonene, as the main compound in the essential oil,
was mostly extracted at 40oC and 100โ200 bar, with the yield
ranges from 0.7โ1.0% (w/w). Ethanol was used as co-solvent
and proven to increase the yield of essential oil by 1.4 times.
Keywords: essential oil, korean orange peel, supercritical CO2
extraction, solvating power, mass transfer resistance
1. INTRODUCTION
๊ฐ๊ทค์ ์ดํฅ๊ณผ์ ์ํ๋ ์๋ฌผ๋ก ์ฐ๋ฆฌ๋๋ผ ๊ณผ์ ์์ฐ๋์
20%๋ฅผ ์ฐจ์งํ๋ฉฐ ์ฐ๋ฆฌ๋๋ผ์์ ์์ฐ๋๊ณ ์๋น๋๋ ๊ณผ์ผ๋ก
2017๋ 44๋ง ํค์ด ์์ฐ๋์๋ค [1]. ๊ณผ๊ฑฐ์๋ ์๊ณผ๋ก ๋๋ถ๋ถ
์๋น๋์์ง๋ง ์ํ์ฐ์ ๋ฐ ๊ฐ๊ณต์ฐ์ ์ด ๋ฐ์ ํ๋ฉฐ ํ์ฌ๋ ์
๋ฃ ๋ฐ ์ฃผ์ค ๋ฑ์ ๊ฐ๊ณต์ ํ์ผ๋ก ์๋น๊ฐ ์ฆ๊ฐํ๋ฉฐ ๊ฐ๊ทค ๊ฐ๊ณต์
์ํ ๋ถ์ฐ๋ฌผ๋ก ๊ฐ๊ทค ๊ป์ง์ ๋ฐ์์ด ๋ง์์ง๊ณ ์๋ค [2]. ๊ฐ๊ทค
๊ป์ง์ ํจ๋ฅ์ผ๋ก๋ ํญ ์๋ ๋ฅด๊ธฐ ํจ๊ณผ, ๋ฉด์ญ๋ ฅ์ฆ๋, ํญ์ํจ๊ณผ,
์ง์ ํจ๊ณผ ๋ฑ์ด ์์ผ๋ฉฐ [3,4] ํ๋ฐฉ์์๋ ์ค๋๋ ๊ฐ๊ทค ๊ป์ง์ธ
์งํผ๋ฅผ ์ฝ์ฌ๋ก ์ฌ์ฉํ๋ค [5]. ๊ฐ๊ทค๊ป์ง์ ์ด์ฉํ ๋ฐฉ๋ฒ์๋ ๊ป
์ง์ ์ง์ ์ฌ์ฉํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ๊ณผ ๊ป์ง ๋ด ์ ์ (essential oil)๋ฅผ ์ถ
์ถํ์ฌ ์ฌ์ฉํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ด ์๋ค. ๊ฐ๊ทค ์ ์ ๋ ์๋ฃ, ์์ด์คํฌ๋ฆผ,
์ผ์ดํฌ, ๋ฐฉํฅ์ , ํ์ฅํ ๋ฑ์ ํฅ (aroma) ๋ฐ ๋ง (flavor)์ ์ํด
์ฌ์ฉ๋๊ณ ์๋ค [6,7]. ๋ ๋ค๋ฅธ ์ฌ์ฉ ๋ถ์ผ๋ ๊ฐ๊ทค ์ ์ ๊ฐ ๊ฐ์ง
๊ณ ์๋ ์ด๊ท ํน์ฑ์ ์ด์ฉํ๋ ๊ฒ์ด๋ค. ๊ฐ๊ทค ์ ์ ์ ์๋ ๋ฆฌ
๋ชจ๋จ (d-limonene)์ ์๋์ ์ฌ์ฉํ์ฌ๋ ์ด๊ท ํจ๊ณผ๊ฐ ๋ฐ์ด๋
๋น๋, ์ดํธ, ์๊ธฐ์ธ์ฒ์ ๋ฑ์ ์ธ์ ์ , ํญ๊ท ์ , ๋ฐฉ์ทจ์ , ์ฒ์ฐ ์ด
์ถฉ์ ๋ก ์ฌ์ฉ๋๋ค [8]. ์ต๊ทผ ์ฐ๊ตฌ์์๋ d-๋ฆฌ๋ชจ๋จ์ด ํญ์ ํจ๊ณผ
๊ฐ ์๋ค๊ณ ๋ฐํ์ ธ ๊ด๋ จ ๋ถ์ผ์์ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ํ๋ฐํ ์ด๋ฃจ์ด ์ง๊ณ
์๋ค [9,10]. ์ด๋ฌํ d-๋ฆฌ๋ชจ๋จ์ ๊ฒฝ์ ์ ์ผ๋ก ์ป๊ธฐ ์ํด์๋ ๊ทค
๊ป์ง๊ณผ ๊ฐ์ ์ฒ์ฐ ๋ถ์ฐ๋ฌผ๋ก๋ถํฐ ๋ถ๋ฆฌํ๊ณ , ๋์ถ์ํค๋ ์ฐ๊ตฌ
๊ฐ ํ์ํ๋ค.
์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก ์๋ฌผ์์ ์ ์ ๋ฅผ ๋ถ๋ฆฌํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ์๋ ์์ฆ๊ธฐ ์ฆ
๋ฅ๋ฒ, ์ง์ ์ฆ๋ฅ๋ฒ, ์์ฐฉ๋ฒ, ๋์นจ๋ฒ, ์ ๊ธฐ์ฉ์ ๋ฒ ๋ฑ์ด ์๋ค [11-
13]. ๊ธฐ์กด์ ์ฆ๋ฅ ์ถ์ถ๋ฒ๊ณผ ์ฉ๋งค ์ถ์ถ๋ฒ์ ์ด์ ๊ฐํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ
์ผ๋ก ์ ์ ์ ํฌํจ๋์ด ์๋ ํ๋ฐ์ฑ์ด ํฐ ๋ฌผ์ง์ ์ํฅ์ ์ฃผ๋ฉฐ
(์ฃผ) ์ผ์ ์คํ ํด๋ ์ด๋ธ ๊ธฐ์ ์ฐ๊ตฌ์R&D Department, Ilshin Autoclave Co. Ltd., Daejeon 305510, KoreaTel: +82-42-602-8052, Fax: +82-42-931-6103e-mail: [email protected]
Research Paper
228 Korean Society for Biotechnology and Bioengineering Journal 33(4): 227-236 (2018)
์ถ์ถ ํ ์ ์ ์ ์ฉ๋งค๋ฅผ ๋ถ๋ฆฌํ๋ ๊ณผ์ ์์ ์ ํจ์ฑ๋ถ์ด ํ๋ฐ
๋์ด ์ถ์ถ๋๊ณผ ์ ํจ์ฑ๋ถ์ด ์ค์ด๋๋ ๋จ์ ์ด ์๋ค. ๋ํ ๋ถ๋ฆฌ
ํ๋ ๊ณผ์ ์์ ๋ฐ์๋๋ ํ๊ธฐ๋ฌผ๊ณผ ์ ๊ธฐ์ฉ๋งค๊ฐ ์๋ฅํ๋ ๋ฌธ
์ ์ ์ด ์๊ณ ์ค์ผ ํฅ๊ณผ ์ ํจ์ฑ๋ถ์ด ํ๊ดด๋๋ ๋จ์ ์ด ์๋ค. ์ด
๋ฌํ ๊ธฐ์กด ๋ฐฉ๋ฒ์ ๋ฌธ์ ์ ๋ค์ ๊ทน๋ณต์ ์ํ ํ๊ฒฝ ์นํ์ ์ธ ๋
์ฒด๊ธฐ์ ๋ก์ ์ด์๊ณ ์ ์ฒด ์ถ์ถ (supercritical carbon dioxide,
SCCO2)๊ธฐ์ ์ ๋ํ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ํ๋ฐํ ์งํ๋๊ณ ์๋ค [14-16].
์ด์๊ณ ์ ์ฒด (supercritical fluid)๋ ์๊ณ์ ์ด์์ ์จ๋์ ์
๋ ฅ์์์ ๋ฌผ์ง ์ํ๋ฅผ ๋งํ๋ฉฐ ์กํ์ ๊ธฐ์ฒด๋ฅผ ๊ตฌ๋ถํ ์ ์๋
์์ ์ ์ ์ฒด๋ฅผ ๊ฐ๋ฆฌํจ๋ค. ์ด์๊ณ ์ ์ฒด์ ๋ฐ๋๋ ์ก์ฒด์ ๊ฐ๊น
์ง๋ง, ์ ์ฑ๋๋ ๋ฎ์ ๊ธฐ์ฒด์ ๊ฐ๊น์ด ์ฑ์ง์ ๊ฐ์ง๋ค. ์ด์๊ณ
์ ์ฒด์ ๋์ ๋ฐ๋์ ๋ฎ์ ์ ์ฑ๊ณผ ์ก์ฒด๋ณด๋ค ํฐ ํ์ฐ๋ฅ๋ ฅ์ด ์
๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ด์๊ณ ์ ์ฒด ์ถ์ถ๋ฒ์ ์ผ๋ฐ์ ์ธ ์ฉ๋งค์ถ์ถ๋ฒ๊ณผ ๋น
๊ตํ์ ๋ ์์ฉ๋ฐฉ๋ฒ์ด ๋ค์ํ๊ณ ํจ์จ์ ์ผ๋ก ์ถ์ถ์ด ๊ฐ๋ฅํ
๋ค๊ณ ํ ์ ์๋ค. ์ผ๋ฐ์ ์ธ ์ด์๊ณ ์ ์ฒด ์ถ์ถ์ ์ฌ์ฉ๋๋ ์
์ฒด์ธ ์ด์ฐํํ์์ ๊ฒฝ์ฐ ๋ถํ์ฑ, ๋ฌด๋ฏธ, ๋ฌด์ทจ, ๋ฌดํดํ๋ฉฐ ์ค์จ
๋ถ๊ทผ์์ ์กฐ์ํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ํ์ด๋ ์์ฝํ์๋ ์์ ํ๊ฒ
์ฌ์ฉํ ์ ์๋ค. ์ถ์ถ ์ ์ค์ํ๊ฒ ์์ฉํ๋ ์ฉํด๋ ฅ์ ๊ทธ ๋ฐ
๋์ ๊ฐํ๊ฒ ์์กดํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ด์๊ณ ์ ์ฒด ์ถ์ถ ์ ์ด์ฐํํ
์์ ์จ๋๋ ์๋ ฅ์ ๋ณํ์ํค๋ ๊ฒ์ผ๋ก์ ๋ชฉ์ ์ ์ ํฉํ ์ถ
์ถ์กฐ๊ฑด์ ์ป์ ์ ์๋ค.
์ด์ ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ๊ฐ๊ทค ๊ฐ๊ณต์์ ๋ฐ์๋๋ ๋ถ์ฐ๋ฌผ์ธ ๊ป
์ง์ ์ด์๊ณ ์ด์ฐํํ์์ ์ถ์ถ ์กฐ๊ฑด์ ๋ณํ์์ผ ์ ์ ๋ฅผ ์ถ
์ถํ๊ณ , ์ถ์ถ๋ฐฉ๋ฒ์ ๋ฐ๋ฅธ ์ถ์ถ๋ ์ ์ ์ ์ฑ๋ถ์ GC ๋ถ์์
ํตํด ์์๋ณด์๋ค.
2. MATERIALS AND METHOD
2.1. ์ฌ๋ฃ
๋ณธ ์คํ์ ์ฌ์ฉํ ๊ทค ๊ป์ง์ 2017๋ 12์์ (์ฃผ)์ฅ๋ช ์ํ์
์ ๊ฑด์กฐ ์ํ์ ๊ทค ๊ป์ง์ ๊ตฌ์ ํ์ฌ ์ฌ์ฉํ์๋ค. ๊ทค ๊ป์ง์
๋ถ์ํ ํ ๋ฉ์ฌ๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ 1~4 mm, 0.1~1 mm๋ก ๋ถ๊ทนํ์
๋ค. ์๋ฃ๋ ์คํ ์ 50oC์์ 12 ์๊ฐ ๊ฑด์กฐ ํ ์คํ์ ์ฌ์ฉํ
์๋ค. ์ด์๊ณ ์ด์ฐํํ์ ์คํ์๋ ์๋ 99.99%์ธ ์ด์ฐํํ
์๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์๋ค. ๋ณด์กฐ์ฉ๋งค๋ก ์ฌ์ฉํ ์ํ์ฌ์ ๋์ ํ๊ธ(์ฃผ)
์์ ์๋ 99.9%๋ฅผ ๊ตฌ๋งคํ์ฌ ์ฌ์ฉํ์๋ค.
2.2. ์ด์๊ณ ์ด์ฐํํ์ ์ถ์ถ
์ด์๊ณ ์ด์ฐํํ์ ์ถ์ถ์ ์ถ์ถ์กฐ ์ฉ๋์ด 1 L์ธ ์คํ์ค ๊ท๋ชจ
์ ์ด์๊ณ ์ถ์ถ์ฅ์น (SCD-EXT-1, (์ฃผ)์ผ์ ์คํ ํด๋ ์ด๋ธ, ๋
์ , ๋ํ๋ฏผ๊ตญ)๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์๊ณ , ์ถ์ถ ์จ๋ (35~50oC)์ ์ถ์ถ์
๋ ฅ (100~300 bar)์ด ๊ทค๊ป์ง ์ ์ ์ ์ถ์ถ ์์จ๊ณผ ๋ฆฌ๋ชจ๋จ ํจ๋
์ ๋ฏธ์น๋ ์ํฅ์ ์์๋ณด์๋ค. ๋ณธ ์คํ์ ์ฌ์ฉํ ์ด์๊ณ ์ถ์ถ
์ฅ์น์ ๊ณต์ ๋๋ฅผ Fig. 1์ ๋ํ๋ด์๋ค. ์ด์๊ณ ์ด์ฐํํ์ ์ถ
์ถ ์คํ์ ์ถ์ถ์กฐ์ ๋ถ๋ฆฌ์กฐ๋ฅผ ์ ๊ธฐ๋ณด์ผ๋ฌ์ ๋ฌผ๋ก ์์ดํ ํ
์ถ์ถ์กฐ์ ๋ถ๋ฆฌ์กฐ๊ฐ ์คํ ์จ๋๊ฐ ๋๋ฉด ์ถ์ถ์กฐ์ ๋ถ๊ทน๋ ๊ทค๊ป
์ง 200 gr์ ์ฅ์ ์ํจ๋ค. ์น ๋ฌ๋ฅผ ํต๊ณผํ ์ก์ฒด ์ด์ฐํํ์๋
๊ณ ์ ํํ๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ์ถ์ถ์กฐ๋ก ์ ์ ์์ผฐ๊ณ , BPR (back pre-
ssure regulator)๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ์ถ์ถ์กฐ์ ๋ถ๋ฆฌ์กฐ์ ๋ชฉํ์๋ ฅ์ผ๋ก
์ ์ดํ์๋ค. ์ถ์ถ์กฐ์์ ์ด์๊ณ ์ด์ฐํํ์์ ์ถ์ถ๋ ์ ์
๋ ๋ถ๋ฆฌ์กฐ์์ ์ด์ฐํํ์ ๊ฐ์ค์ ๋ถ๋ฆฌ๋์ด ๋จ๊ณ ์ด์ฐํํ
์ ๊ฐ์ค๋ ํ๋จ์ ์ ์ฅํฑํฌ๋ก ๋ชจ์ธ๋ค. ์ ์ฅํฑํฌ์ ๋ชจ์ธ ์ด์ฐ
Fig. 1. Scheme of supercritical CO2 apparatus.
์ด์๊ณ ์ด์ฐํํ์ ์ถ์ถ์ ์ด์ฉํ ๊ฐ๊ทค๊ป์ง๋ก๋ถํฐ ์ ์ ์ถ์ถ ๋ฐ ์ฑ๋ถ ๋ถ์ 229
ํํ์์ ์๋ ฅ์ด 50 bar๊ฐ ๋๋ฉด ์ ์ฅํฑํฌ์ ์๋ ์ด์ฐํํ์
๋ฅผ ์ฌ์ฌ์ฉํ์๋ค. ๋ณด์กฐ ์ฉ๋งค ์ฌ์ฉ์ ๋ฐ๋ฅธ ์ถ์ถ ํน์ฑ์ ์์๋ณด
๊ธฐ ์ํด ์๋ฆฐ์ง ํํ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์๊ณ , ๋ณด์กฐ ์ฉ๋งค๋ฅผ 1 mL/min์
์๋๋ก ๊ณต๊ธํ์๋ค.
์ถ์ถ ์์จ์ ์์๋ณด๊ธฐ ์ํด ๊ณ์ฐ๋ฐฉ๋ฒ์ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ๋ค:
(1)
2.3. GC-TOF MS ๋ถ์
์ ์ ๋ถ์์ Agilent 7890N GC์ Pegasus High Throughput
(HT) time of flight (TOF)-mass spectrometry (MS)์ ์ด์ฉํ์
๋ค (Leco, MI, USA). GC ๋ถ์์๋ Rxi-5Sil-MS (Restek) ์นผ๋ผ
(30 m ร 0.25 mm ร 0.25 ฮผm)์ ์ฌ์ฉํ์๋ค. ์ค๋ธ์ ์จ๋๋ 40oC์์ 2๋ถ ๋์ ์ ์ง์ํจ ํ 300oC๊น์ง 10oC/min์ ์๋๋ก
์น์จ์์ผฐ๊ณ 5๋ถ ๋์ ์ ์งํ์๋ค. ์ด๋์ ๊ธฐ์ฒด๋ ํฌ๋ฅจ ๊ธฐ์ฒด๋ฅผ
์ฌ์ฉํ์๊ณ 1 mL/min ์๋๋ก ํ๋ ค ๋ณด๋๋ค. Injection chamber
์ transfer line์ ์จ๋๋ ๊ฐ๊ฐ 280oC์ 260oC๋ก ์ ์งํ์๋ค.
์ธก์ ํ ์ ์๋ ์ง๋ ๋ฒ์๋ 35~650 m/z๋ก ์ค์ ํ์๋ค. ์๋ฃ
๋ 1uL์ Methylene chloride (DCM)์ ์ฉํด๋ ์ ์ ๋ฅผ (๋๋
= 10,000 ppm) 10:1 ๋น์จ๋ก ํฌ์ํ์ฌ GC์ ์ฃผ์ ํ์๋ค.
3. RESULTS AND DISCUSSION
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ๊ทค ๊ฐ๊ณต ํ ๋ฐ์๋๋ ๋ถ์ฐ๋ฌผ์ธ ๊ป์ง์์ ์ ์ฉ
์ฑ๋ถ์ธ ์ ์ ๋ฅผ ์ถ์ถํ๊ธฐ ์ํด ์ด์๊ณ ์ด์ฐํํ์ ์ถ์ถ ๊ณต์
์ ์ด์ฉํ์๋ค. ์ด์๊ณ ์ด์ฐํํ์ ์ถ์ถ ๊ณต์ ์ ์ต์ ์กฐ๊ฑด์
์์๋ณด๊ธฐ ์ํด ์ถ์ถ ์๋ ฅ, ์จ๋ ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ์๋ฃ์ ์ํฌ๊ธฐ์ ๋ฐ๋ฅธ
์ ์ ์ ์ถ์ถ ๋ณํ๋ฅผ ์์ ๋ณด์๊ณ ์ถ์ถ๋ ์ ์ ์ ํฌํจ๋ ์ฑ๋ถ
์ ์์๋ณด๊ธฐ ์ํด GC ๋ถ์์ ํ์๋ค.
3.1. ์ด์๊ณ ์ ์ฒด์ ์๋ ฅ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ์ ์ ์ถ์ถ์ ๋ฏธ์น๋
์ํฅ
์ด์๊ณ ์ด์ฐํํ์ ์ถ์ถ ์๋ ฅ์ ๋ฐ๋ฅธ ์ ์ ์ถ์ถ ์์จ์ ์์
๋ณด๊ธฐ ์ํด 1~4 mm๋ก ๋ถ๊ทนํ ๊ทค ๊ป์ง ๋ถ๋ง 200 gr์ ์ถ์ถ์กฐ์
๋ฃ๊ณ ์ถ์ถ ์จ๋ 50oC์์ 100, 200, 300 bar๋ก ์ถ์ถ ์๋ ฅ์ ๋ณ
ํ์์ผ ์คํ์ ์ํํ์๋ค. ์ถ์ถ ์๋ ฅ์ ๋ฐ๋ฅธ ์ถ์ถ ์์จ์ ๋ณ
ํ๋ฅผ Fig. 2(a)์ ๋ํ๋ด์๋ค. ์ถ์ถ ์๋ ฅ์ด ๋์์๋ก ์ถ์ถ ์
์จ์ ์ฆ๊ฐํ์ฌ ์ต์ข ์ ์ ์ ์ถ์ถ ์์จ์ 100 bar์์ 0.15%
(w/w), 200 bar์์ 0.47% (w/w) ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ 300 bar์์ 0.49%
(w/w)๋ก ์ฆ๊ฐํ์๋ค. ์ด๋ ์ด์ฐํํ์์ ์๋ ฅ์ด ๋์์ง์๋ก
๋ฐ๋๊ฐ ์ฆ๊ฐ๋๋ฉฐ ์ถ์ถ์ด ์๋์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ด๋ค. ์ ์ ์ถ์ถ๋์
๊ณต์ ์ด๊ธฐ์ ๊ฐ์ฅ ๋ง์๊ณ ์๊ฐ์ด ์ง๋ ์๋ก ๊ฐ์ํ์์ผ๋ฉฐ ์ถ
์ถ ์๋ ฅ 100 bar์ 200 bar๋ 3๋ฐฐ ์ด์์ ์ฐจ์ด๊ฐ ๋ฌ๊ณ , 200 bar
์ 300 bar์์๋ ํฐ ์ฐจ์ด๊ฐ ์์๋ค. Fig. 2(b)๋ ์ด์๊ณ ์ด์ฐ
ํํ์์ ์ถ์ถ ์จ๋ 50oC์์ ์๋ ฅ์ ๋ณํ ๋ฐ๋ผ ์ถ์ถ๋ ๋ฌผ์ง
์ ์ฑ๋ถ์ GC๋ก ๋ถ์ํ์ฌ ๋ํ๋ด์๋ค. ๋ชจ๋ ์๋ ฅ ์กฐ๊ฑด์์
๋น์ทํ ์ฑ๋ถ์ด ํ์ธ๋์๊ณ , ํํ ์์, ์์ฝ์ฌ ๋ฐ ์ผํค์ ๊ฐ
๊ฐ 20 area%๋ก ์ ์ผ ๋ง์ด ๊ฒ์ถ๋์๋ค. Table S1์ ์ฃผ์ ์ฑ๋ถ
์ ๋ณด๋ฉด ํํ์์ ์ฑ๋ถ ์ค์๋ Hentriacontane (C31)๊ณผ dotria-
contane (C32)์ด ์์ฝ์ฌ ์ฑ๋ถ์๋ Campesterol, Stigmasterol ๋ฐ
Sitosterol์ด ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ์ผํค ์ฑ๋ถ์ pentamethoxyflavone, hexa-
methoxyflavone, ๋ฐ heptamethoxyflavone์ด ๊ฐ์ฅ ๋ง์ด ํฌํจ๋
์ด ์๋ ๊ฒ์ผ๋ก ํ์ธ ๋์๋ค. ํํ์์, ์์ฝ์ฌ ๋ฐ ์ผํค์ ๊ทค
ํํผ ์์ค (epicuticular wax)์ ๋ง์ด ํฌํจ๋์ด ์์ผ๋ฉฐ [17-20],
์์ฝ์ฌ ์ฑ๋ถ์ ํ์ก์ ์ฝ๋ ์คํ ๋กค ๊ฐ์ ํจ๋ฅ์ด ์๊ณ ์ผํค ์ฑ
๋ถ์ ์ฐํ๋ฐฉ์ง ๋ฐ ํญ์ผ์ฆ ํจ๊ณผ๋ฅผ ์๋ ๊ฒ์ผ๋ก ์๋ ค์ ธ ์๋ค
[21-24]. ์ด ์ฑ๋ถ๋ค์ ๊ทน์ฑ ๋ฌผ์ง๋ค๋ก ์ด์๊ณ ์ด์ฐํํ์ ์๋ ฅ
์ด ๋์์ง์๋ก CO2 ๋ฐ๋๊ฐ 0.39 g/mL์์ 0.87 g/mL๋ก ์ฆ๊ฐ
๋๋ฉฐ CO2 ์ฉํด๋ ฅ์ด ์ฆ๊ฐํ์ฌ ์ถ์ถ์ด ์๋์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ด๋ค [25,
26]. ๊ทค๊ป์ง ์ ์ ์ ์ฃผ์ํ ์ฑ๋ถ์ธ terpene์ ์ด์ํ๋ ์ ๋ ๊ฐ
์์ ๋ฐ๋ผ 2๊ฐ์ธ monoterpene๊ณผ 3๊ฐ์ธ sesquiterpene์ผ๋ก ๋
๋๋ฉฐ [27], ์ํ์ด๋ ํฅ๋ฃ ๋ถ์ผ์ ๋ง์ด ์ฌ์ฉ๋๋ฉฐ ์๋ฌผ๊ณผ ๊ณผ์ผ
extraction yield % w/w( )( )
mass of extracted essential oil
mass of dry orange peel---------------------------------------------------------------------------------------- 100%ร=
Fig. 2. Effect of supercritical CO2 pressure on the extraction of orange peel essential oil: (a) effect on yield and (b) effect on composition.
230 Korean Society for Biotechnology and Bioengineering Journal 33(4): 227-236 (2018)
์ ์ถ์ถํ ๋ ๋ง์ด ์ถ์ถ๋๋ ๊ฒ์ผ๋ก ์๋ ค์ ธ ์์ง๋ง, ๋ถ์ ๊ฒฐ
๊ณผ์์์ฒ๋ผ ์ด ์กฐ๊ฑด์์๋ ์ต๋ 3 area%๋ก ๋ฎ๊ฒ ํ์ธ๋์๋ค.
3.2. ์ด์๊ณ ์ ์ฒด์ ์๋ฃ ์ ์ํฌ๊ธฐ์ ์ถ์ถ ์จ๋์ ๋ฐ๋ฅธ ์
์ ์ถ์ถ์ ๋ฏธ์น๋ ์ํฅ
์ด์๊ณ ์ด์ฐํํ์ ์ถ์ถ์์ ์๋ฃ์ ์ํฌ๊ธฐ ๋ฐ ์ถ์ถ ์จ๋๊ฐ
์ถ์ถ ์์จ์ ๋ฏธ์น๋ ์ํฅ์ ์์๋ณด์๋ค. Fig. 3์ ๊ทค ๊ป์ง ์
์ ํฌ๊ธฐ๊ฐ 1~4 mm์ 0.1~1 mm์ธ ์๋ฃ์ ์ด์ฐํํ์ ์๋น๋
์ ๋ฐ๋ฅธ ์ ์ ์ ์ถ์ถ ์์จ ๋ณํ์ ์ฑ๋ถ ๋ถ์ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ํ๋ด์
๋ค. ์คํ์ ์ถ์ถ ์จ๋ 50oC, ์ถ์ถ ์๋ ฅ 300 bar๋ก ๋์ผํ๊ณ , ๊ทค
๊ป์ง ์ ์ ํฌ๊ธฐ๋ฅผ 1~4 mm์ 0.1~1 mm์ธ ์๋ฃ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์๋ค.
Fig. 3(a)์ฒ๋ผ ์ด์ฐํํ์ ์๋น๋์ ๋ฐ๋ฅธ ์ ์ ์ ์ถ์ถ ์์จ์
ํ์ธํด๋ณธ ๊ฒฐ๊ณผ, ์ ์ํฌ๊ธฐ๊ฐ 0.1~1 mm์ธ ์๋ฃ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ ๊ฒฝ์ฐ
์ด๊ธฐ ์ถ์ถ ์์จ์ด 0.6% (w/w)๋ก 1~4 mm์์ ์ถ์ถํ ์ ์ ์
์จ 0.3% (w/w)๋ณด๋ค ๋์๊ณ , ์ต์ข ์ถ์ถ ์์จ์ 0.1~1 mm์์
0.9% (w/w)๋ก 1-4 mm์ 0.5% (w/w)๋ณด๋ค ์ฝ 2๋ฐฐ์ ์ฐจ์ด๊ฐ ๋
ํ๋ฌ๋ค. ์ด๋ ๊ทค ๊ป์ง์ ์๋ฃ ์ ์ ํฌ๊ธฐ๊ฐ ์์์๋ก ์ ์ ์
์ถ์ถ๋์ด ์ฆ๊ฐ๋จ์ ํ์ธํ์๋ค.
Fig. 3(b)์ ์ ์ ์ฑ๋ถ ๋ถ์ ๊ฒฐ๊ณผ, ์ ์ํฌ๊ธฐ๊ฐ 0.1~1 mm์ธ
์๋ฃ์์ sesquiterpenes ์ฑ๋ถ์ด 26.5 area%๋ก ํฌ๊ฒ ์ฆ๊ฐ๋์
Table 1. Composition of major compounds in the essential oil obtained at different pressure at 50oC and 1-4 mm size
Compounds Retention time (min:sec)
Area%
Pressure effect (50oC, 1-4mm size)
100 bar 200 bar 300 bar
Long-chain Hydrocarbons
Eicosane, 2-methyl- 22:50.3 0.527 - -
Heneicosane 23:09.3 1.63 0.48 -
Dotriacontane 24:46.8 2.361 3.571 3.424
Pentatriacontane (CAS) 26:16.8 - - -
Hentriacontane 26:17.3 4.494 7.993 7.141
Squalene 27:06.6 2.904 2.482 2.039
Heptacosane 27:41.7 6.922 1.796 1.524
Hexatriacontane 29:05.4 - - -
17-Pentatriacontene 29:10.6 - 0.65 -
Alcohols
Campesterol 30:29.5 1.701 2.63 2.18
Stigmasterol 30:45.1 2.155 3.215 2.77
ฮฑ-Sitosterol 31:26.9 12.762 16.943 14.77
Ketones
Bicyclo[4.3.0]nonan-2-one, 8-isopropylidene- 27:34.6 4.923 4.225 3.508
Androstan-7-one, 3-(acetyloxy)-, (3ฮฑ,5ฮฒ)- 29:07.1 4.471 0.363 0.283
4',5,6,7,8-Pentamethoxyflavone 29:53.3 3.081 2.758 2.14
3,5,6,7,8,3',4'-Heptamethoxyflavone 31:27.5 6.171 5.183 4.802
3',4',5,6,7,8-Hexamethoxyflavone 31:43.8 3.767 3.075 2.761
Fig. 3. Effect of orange peel particle size on the extraction of orange peel essential oil: (a) effect on yield and (b) effect on composition.
์ด์๊ณ ์ด์ฐํํ์ ์ถ์ถ์ ์ด์ฉํ ๊ฐ๊ทค๊ป์ง๋ก๋ถํฐ ์ ์ ์ถ์ถ ๋ฐ ์ฑ๋ถ ๋ถ์ 231
๊ณ , acid ์ฑ๋ถ์ด ํ์ธ๋์๋ค. ์ด๋ ์๋ฃ ์ ์ ํฌ๊ธฐ๊ฐ ์ถ์ถ ์
์จ๋ฟ ์๋๋ผ ์ถ์ถ ์ฑ๋ถ์๋ ์ํฅ์ ๋ฏธ์นจ์ ํ์ธ ํ ์ ์๋ค.
์๋ฃ์ ์ ์ ํฌ๊ธฐ๊ฐ ์์์๋ก ์ด์๊ณ ์ ์ฒด๊ฐ ๊ทค ๊ป์ง์ ํ๋ฉด
๋ฟ ์๋๋ผ ๋ด๋ถ๊น์ง ๊น์์ด ์นจํฌ๋ ์ ์๊ณ , ์ ์ ์ฌ์ด๋ก ์ด
์๊ณ ์ ์ฒด๊ฐ ์ฝ๊ฒ ํ์ฐ์ด ๋๊ธฐ ๋๋ฌธ์ด๋ค. ์ด๋ ๊ทค ๊ป์ง์ ์
์๊ฐ ์์ ์๋ก ์ ์ ์ ์ถ์ถ๋์ ์ฆ๊ฐ์ํฌ ๋ฟ ์๋๋ผ ์ ์ ์ฑ
๋ถ ์ค terpenes ์ฑ๋ถ์ ๋ณด๋ค ๋ง์ด ์ถ์ถํ ์ ์๋ค๋ Mira ๋ฑ
[28]์ ์ฐ๊ตฌ๊ฒฐ๊ณผ์ ๊ทค ๊ป์ง ๋ด ์ ์ ์ ์ฐ์ด ์กด์ฌํ๋ ๊ฒ์ ๊ด
์ฐฐํ Kamaliroosta ๋ฑ [29]์ ์ฐ๊ตฌ๊ฒฐ๊ณผ์ ์ผ์นํ๋ค. ์ถ์ถ๋์ด
์ง ์ ์ ์์ terpenes ์ฑ๋ถ ์ค monoterpenes์ ํจ๋์ ์๋ฃ ์
์์ ์ํฅ ์์ด ๋ ๊ฒฝ์ฐ ๋น์ทํ์์ง๋ง sesquiterpenes์ ์๋ฃ
์ ์๊ฐ ์์ ๋ ํฌ๊ฒ ์ฆ๊ฐํ์๋ค. ์ด๋ ์ ์๊ฐ ์์์๋ก ses-
quiterpenes์ ์ถ์ถ์ด ์ฉ์ดํจ์ ํ์ธํ์๊ณ , Reverchon ๋ฑ
[30]์ ์ฐ๊ตฌ์์์ฒ๋ผ limonene์ด ํฌํจ๋์ด ์๋ monoterpe-
nes์ ๋ฎ์ ์ด์๊ณ ์ด์ฐํํ์ ๋ฐ๋์์ (๋ฎ์ ์๋ ฅ ๋ฐ ์จ๋)
์ถ์ถ๋์ด ๋๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ถ์ถ ์จ๋์ ์๋ ฅ์ด ๋์ ์กฐ๊ฑด์์๋
์ถ์ถ๋์ด ๋ฎ๊ฒ ๋ํ๋ฌ๋ค.
์ด์๊ณ ์ด์ฐํํ์ ์ถ์ถ์์ ์ถ์ถ ์จ๋์ ์ํฅ์ ์์๋ณด๊ธฐ
์ํด 1~4 mm์ธ ๊ทค ๊ป์ง ์ ์๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์ฌ ์ถ์ถ์๋ ฅ 300 bar์
์ ์ถ์ถ ์จ๋์ ๋ฐ๋ฅธ ์ถ์ถ ์์จ๊ณผ ์ถ์ถ ์ฑ๋ถ์ ๋ณํ๋ฅผ ๋น๊ตํ
์๋ค. ์ถ์ถ ์จ๋์ ๋ฐ๋ฅธ ์ถ์ถ ์์จ์ ๋ณํ๋ Fig. 4(a)์์์ฒ
๋ผ ํฐ ๋ณํ๊ฐ ์๋ค. ํ์ง๋ง Fig. 4(b)์ ์ฑ๋ถ ๋ถ์ ๊ฒฐ๊ณผ ์ถ์ถํ
์ฑ๋ถ์ ์ถ์ถ ์จ๋ 50oC์ 40oC์์ ํ์ฐํ ๋ค๋ฅด๊ฒ ๋ํ๋ฌ๋ค.
์ถ์ถ ์จ๋๊ฐ 40oC์ธ ๊ฒฝ์ฐ terpene์ธ monoterpenes์ sesquiter-
penes ์ฑ๋ถ์ 60area%๋ก ์ถ์ถ์จ๋ 50oC์ 10 area%๋ณด๋ค ํฌ๊ฒ
์ฆ๊ฐํ์๋ค. Table S2์ ์ถ์ถ ์จ๋๋ณ ์ถ์ถ ์ฑ๋ถ์ ๋ณด๋ฉด mono-
terpenes ์ฑ๋ถ์์๋ Limonene์ด 25.9area%๋ก ๊ฐ์ฅ ๋ง๊ณ , Ses-
quiterpenes์ ์ฃผ์ ์ฑ๋ถ์ ฮฒ-Elemene (11.7 area%), Humulene
(2.0 area%), Germacrene D (3.6 area%), ฮฑ-Muurolene (3.8 area
%), ฮฑ-Farnesene (5.4 area%), ฮด-Cadinene (2.1 area%)์ด๋ค. ๋ฎ
์ ์ถ์ถ ์จ๋์์ Terpenes์ธ monoterpenes์ sesquiterpenes
์ ์ถ์ถ ์์จ์ด ๋์ ์ด์ ๋ ๋์ผํ ์ด์๊ณ ์ด์ฐํํ์ ์ถ์ถ
์กฐ๊ฑด์์ ์ถ์ถ ์จ๋ 40oC์์ terpenes์ ์ฉํด๋๊ฐ ๋์ ์ด
์ฑ๋ถ๋ค์ด ์ด์๊ณ ์ด์ฐํํ์์ ์ ์ฉํด๋๊ธฐ ๋๋ฌธ์ด๋ค. ์ด๋
Berna ๋ฑ [31]์ ์ด์๊ณ ์ด์ฐํํ์์์ ์ถ์ถ ์จ๋ ๋ฐ ์๋ ฅ์
๋ฐ๋ฅธ limonene์ ์ฉํด๋ ๋ณํ์ ๋ํ ์ฐ๊ตฌ์์ 80 bar ์ดํ์
์๋ ฅ์์๋ ์จ๋๊ฐ ๋์์๋ก limonene์ ์ฉํด๋๊ฐ ์ฆ๊ฐ๋๊ณ ,
80 bar ์ด์์ ์๋ ฅ์์๋ ์จ๋๊ฐ ๋์์ง์๋ก limonene์ ์ฉ
ํด๋๊ฐ ๊ฐ์๋๋ค๊ณ ๋ณด๊ณ ํ์์ผ๋ฉฐ, ๋ณธ ์คํ์ ๊ฒฐ๊ณผ์ ์ ์ฌํจ
์ ์ ์ ์๋ค. ์ด๋ monoterpenes ์ฑ๋ถ์ธ limonene์ด ์ด์ฐํ
ํ์์ ์๊ณ์ ๊ทผ์ฒ์์ ์ถ์ถ์ด ์๋จ์ ์ ์ ์๋ค. ๋ณธ ์คํ
๊ฒฐ๊ณผ, ์ ์ํฌ๊ธฐ๊ฐ ์์์๋ก ํ๋ฉด์ ์ด ์ฆ๊ฐํ์ฌ ์ด์๊ณ ์ด์ฐ
ํํ์๊ฐ ์ ์๋ด๋ถ๋ก ํ์ฐ ๋ฐ ์นจํฌ๊ฐ ์ฉ์ดํ์ฌ ๋ฐ์์ฑ์ด ์ข
์์ ธ ์ถ์ถ์์จ์ด ์ฆ๊ฐ๋จ์ ํ์ธํ ์ ์์๊ณ , ์ถ์ถ ์จ๋์ ๋ฐ
๋ผ ์ฑ๋ถ๋ค์ ์ฉํด๋์ ์ฐจ์ด๊ฐ ์์ผ๋ฉฐ ํนํ ์ด์ฐํํ์์ ์
๊ณ์ (72.9 bar, 31oC) ๋ถ๊ทผ์์ terpenes์ ์ถ์ถ ์์จ์ด ์ฆ๊ฐ
๋จ์ ํ์ธํ์๋ค.
3.3. ์ด์๊ณ ์ ์ฒด์ ์ต์ ํ ์กฐ๊ฑด์ ๋ฐ๋ฅธ ์ ์ ์ถ์ถ์ ๋ฏธ์น
๋ ์ํฅ
๊ทค ๊ป์ง์ ์ด์ฉํ ์ด์๊ณ ์ด์ฐํํ์ ์ถ์ถ์ ์ต์ ํ ์กฐ๊ฑด์
์์๋ณด๊ธฐ ์ํด ์ถ์ถ ์์จ์ด ๋์ ์๋ฃ ์ ์ ํฌ๊ธฐ์ ์ถ์ถ ์จ๋
์กฐ๊ฑด์์ ์ถ์ถ ์๋ ฅ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ์ถ์ถ ์์จ๊ณผ ์ถ์ถ ์ฑ๋ถ์ ์
์๋ณด์๋ค. Fig. 5(a)๋ ์ถ์ถ ์์จ์ด ๋์๋ ์ถ์ถ ์จ๋ 40oC, ์
๋ฃ ์ ์ ํฌ๊ธฐ 0.1~1 mm์ ์กฐ๊ฑด์์ ์ถ์ถ ์๋ ฅ์ ๋ฌ๋ฆฌํ์ฌ ์ถ
์ถ ์์จ์ ๋ํ๋ด๊ณ ์๋ค. ์ถ์ถ ์์จ์ ์๋ ฅ์ด 100 bar < 300
bar < 200 bar ์์๋ก ๋์๊ณ , 200 bar์์ 1% (w/w)๋ก ๊ฐ์ฅ
๋์๋ค. Fig. 2a์ ์คํ ๊ฒฐ๊ณผ์ ๋น๊ตํด๋ณด๋ฉด ์ถ์ถ ์๋ ฅ์ด 200
bar์ 300 bar์ธ ๊ฒฝ์ฐ๋ ์ถ์ถ ์์จ์ด ์ฝ 2๋ฐฐ ๋๊ณ , ์ถ์ถ ์๋ ฅ
100 bar์์๋ ์ถ์ถ ์์จ์ด 0.15% (w/w)์์ 0.76% (w/w)๋ก
5๋ฐฐ ์ฆ๊ฐํ์๋ค. Fig. 3์ ์๋ฃ ์ ์ ํฌ๊ธฐ 1~4 mm, ์ถ์ถ ์๋ ฅ
300 bar, ์ถ์ถ ์จ๋ 40oC์ ์คํ ๊ฒฐ๊ณผ์ ๋น๊ตํ๋ฉด ์ถ์ถ ์์จ์
0.89% (w/w)๋ก 1.7 ๋ฐฐ ์ฆ๊ฐํจ์ ํ์ธํ์๋ค. ์ด๋ ์ด์๊ณ ์ด
์ฐํํ์ ์ถ์ถ์กฐ๊ฑด์์ ์ด์ฐํํ์ ๋ฐ๋์ ์ํฅ์ด ์๋ ์จ
Fig. 4. Effect of extraction temperature on orange peel essential oil: (a) effect on yield and (b) effect on composition.
232 Korean Society for Biotechnology and Bioengineering Journal 33(4): 227-236 (2018)
๋์ ์๋ ฅ๋ณด๋ค ์ด์๊ณ ์ด์ฐํ ํ์์ ์ ์ด๊ณผ ํ์ฐ์ ์ํฅ์ด
์๋ ์ ์ ํฌ๊ธฐ๊ฐ ์ถ์ถ ์์จ์ ๋ ์ํฅ์ด ์์์ ํ์ธํ ์
์์๋ค.
Fig. 5(b)์ ์ถ์ถ๋ ์ ์ ์ ์ฑ๋ถ ๋ถ์ ๊ฒฐ๊ณผ, ๋ค๋ฅธ ์ฑ๋ถ๋ค์
๋นํด terpenes์ธ monoterpenes์ sesquiterpenes ์ฑ๋ถ์ด ๋๊ฒ
๊ฒ์ถ๋์๊ณ ์ถ์ถ ์๋ ฅ์ ๋ฐ๋ผ ๋ ์ฑ๋ถ์ ํจ๋ ๋ณํ๋ ์๋ก ์
๋ฐ๋๊ฒ ๋ํ๋ฌ๋ค. monoterpenes์ ์ด์ฐํํ์ ์๊ณ์ ๋ถ๊ทผ์
์ ์ฉํด๋๊ฐ ๋๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ๋ฎ์ ์๋ ฅ์ธ 100 bar์์ ์ถ์ถ ์์จ
์ด ๊ฐ์ฅ ๋์๊ณ , sesquiterpenes ์ฑ๋ถ์ ์ด์ฐํํ์ ๋ฐ๋๊ฐ ๋
์์๋ก ์ฉํด๋ ฅ์ด ๋์์ง๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์๋ ฅ 300 bar์์ ์ถ์ถ ์
์จ์ด ๋๊ฒ ๋ํ๋ฌ๋ค [30,31]. ์ถ์ถ ์๋ ฅ 300 bar์์๋ ์ด์ฐํ
ํ์์ ๋ฐ๋๊ฐ ๋์์ง๋ฉฐ sesquiterpenes ์ฑ๋ถ๋ฟ๋ง ์๋๋ผ ๋ค
๋ฅธ ์ฑ๋ถ์ ์ถ์ถ ์์จ๋ ์ฆ๊ฐ๋๋ฉฐ ์๋์ ์ผ๋ก terpenes ์ฑ๋ถ์
์ ํ์ฑ์ด ๋ฎ์์ง ๊ฒ์ ํ์ธํ์๋ค [32]. Terpenes๊ณผ sesquiter-
penes ์ฑ๋ถ๋ค์ด Table S3์ ํ์ธํ ์ ์๋ค.
์ถ์ถ ์์จ์ด ์ด์ฐํํ์ ๋ฐ๋๊ฐ ๋ฎ์ 200 bar์์ ๊ฐ์ฅ ๋์
์ด์ ๋ฅผ ํ์ธํ๊ธฐ ์ํด monoterpenes์ sesquiterpenes ์ฑ๋ถ ํจ
๋์ area๋ก ๋น๊ตํ์ฌ Table S4์ ๋ํ๋ด์๋ค. ๋น๊ต ๊ฒฐ๊ณผ, ์ถ
์ถ ์๋ ฅ 200 bar์ ๋นํด 300 bar์ ์ฑ๋ถ ํจ๋์ด ๋ชจ๋ ์ ๊ฒ ํ
์ธ๋์๊ณ , Fig. 6์ GC Chromatogram์์๋ ํ์ธํ ์ ์๋ค.
Table 2. Composition of terpenes in essential oil extracted at different temperature
Compounds Retention time (min:sec)
Area%
Temperature Effect (300 bar, 1-4 mm size)
50oC 40oC
Monoterpenes
o-Cymene 08:13.7 - 0.55
Limonene 08:20.0 1.474 25.905
ฮณ-Terpinene 08:48.5 - 0.947
Sesquiterpenes
ฮด-elemene 12:57.5 - 1.137
ฮฑ-Copaene 13:32.5 - 0.934
Bicyclosesquiphellandrene 13:41.6 - 0.796
ฮฒ-elemene 13:42.1 3.072 11.656
Caryophyllene 14:08.5 - 1.129
Humulene 14:36.3 0.418 2.043
Germacrene D 14:55.3 0.468 3.642
ฮฑ-selinene 15:02.1 2.387 -
Valencene 15:03.4 - 0.687
ฮฑ-Muurolene 15:06.1 - 3.773
ฮฑ-Farnesene 15:06.7 - 5.427
germacrene A 15:15.4 - 1.096
ฮด-Cadinene 15:20.6 1.273 2.090
ฮณ-Elemene 15:53.4 - 0.481
Fig. 5. Effect of supercritical CO2 extraction pressure at optimized condition on orange peel essential oil: (a) effect on yield and (b) effect
on essential oil composition.
์ด์๊ณ ์ด์ฐํํ์ ์ถ์ถ์ ์ด์ฉํ ๊ฐ๊ทค๊ป์ง๋ก๋ถํฐ ์ ์ ์ถ์ถ ๋ฐ ์ฑ๋ถ ๋ถ์ 233
3.4. ๋ณด์กฐ์ฉ๋งค ์ฒจ๊ฐ์ ๋ฐ๋ฅธ ์ ์ ์ถ์ถ์ ๋ฏธ์น๋ ์ํฅ
์ด์๊ณ์ด์ฐํํ์ ์ถ์ถ ๊ณต์ ์์ ๋ณด์กฐ์ฉ๋งค์ ์ฌ์ฉ์ ์ถ์ถ
์์จ์ ๋์ด๊ณ ๊ทน์ฑ์ธ ์ฑ๋ถ์ ์ถ์ถํ๊ธฐ ์ํด ์์ฃผ ์ฌ์ฉ๋๋ค.
์ด๋ ์ด์๊ณ ์ด์ฐํํ์์ ์ผ๋ถ ์ฑ๋ถ๋ค์ด ์ ํ์ ์ธ ์ฉํด๋
๋ฅผ ๊ฐ์ง๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ๋ณด์กฐ์ฉ๋งค๋ฅผ ์ถ๊ฐ๋ก ์ฌ์ฉํ๋ค. ์ด์๊ณ ์ด์ฐ
ํํ์์ ๋ณด์กฐ์ฉ๋งค๋ฅผ ์ฒจ๊ฐ ํ ๊ฒฝ์ฐ ์ถ์ถ ํจ์จ์ ๋ฏธ์น๋ ์ํฅ
์ ์์๋ณด๊ธฐ ์ํ์ฌ ์ํ์ฌ์ ๋ณด์กฐ์ฉ๋งค๋ก ์ฒจ๊ฐํ์ฌ ์ถ์ถ์ค
ํ์ ํ์๋ค. ์คํ์ 0.1~1 mm์ธ ๊ทค ๊ป์ง์ ์ถ์ถ์กฐ์ ๋ฃ๊ณ
์ด์๊ณ ์ด์ฐํํ์ ์ถ์ถ ์จ๋ 40oC, ์ถ์ถ ์๋ ฅ 300 bar์์
๋ณด์กฐ์ฉ๋งค์ธ ์ํ์ฌ์ 1 mL/min์ ์๋๋ก ์ฅ์ ์์ผ ์คํํ์
๋ค. ์ด์๊ณ ์ด์ฐํํ์ ์ถ์ถ์์ ๋ณด์กฐ์ฉ๋งค์ ์ฒจ๊ฐ์ ๋ฐ๋ฅธ ์
์ ์ ์ถ์ถ์์จ ๋ณํ๋ฅผ Fig. 7(a)์ ๋ํ๋ด์๋ค. ์ด์๊ณ ์ด์ฐํ
ํ์๋ง์ ์ฌ์ฉํ ๋๋ณด๋ค ๋ณด์กฐ ์ฉ๋งค์ธ ์ํ์ฌ์ ์ฒจ๊ฐํ ๊ฒฝ์ฐ
์ด๊ธฐ ์ถ์ถ ์์จ์ด ๋์์ผ๋ฉฐ ์ต์ข ์ถ์ถ ์์จ๋ 1.27% (w/w)๋ก
1.4๋ฐฐ ์ฆ๊ฐํ์๋ค. ์ด๋ ๋น๊ทน์ฑ์ธ ์ด์๊ณ ์ด์ฐํํ์์ ๊ทน์ฑ
์ธ ์ํ์ฌ์ ๋ณด์กฐ ์ฉ๋งค๋ก ์ฌ์ฉํ์ฌ ์ถ์ถ๋ฌผ์ ๋ํ ์ฉํด๋๊ฐ
์ฆ๊ฐํ์ฌ ์ถ์ถ ์์จ์ด ์ฆ๊ฐํ ๊ฒ์ผ๋ก ์ฌ๋ฃ๋๋ค.
Fig. 7(b)๋ ๋ณด์กฐ์ฉ๋งค๋ก ์ํ์ฌ์ ์ฒจ๊ฐํ ๊ฒฝ์ฐ ์ถ์ถ๋๋ ์ฑ
๋ถ์ ๋ํ๋ด์๋๋ฐ ์ถ์ถ๋ ์ฑ๋ถ์๋ ๊ฑฐ์ ๋ณํ๊ฐ ์์๋ค. ์ด
๋ ๋ณด์กฐ์ฉ๋งค๋ก ์ํ์ฌ์ ์ฒจ๊ฐํ๋ฉด ๊ทน์ฑ ์ฑ๋ถ์ ์ถ์ถํ ๋ฟ๋ง
์๋๋ผ ๋น๊ทน์ฑ ํํฉ๋ฌผ์ธ ๋ค๋ฅธ ์ฑ๋ถ๋ (์: monoterpenes, ses-
quiterpenes) ์ถ์ถ๋๋ ๊ฒ์ ํ์ธํ ์ ์์๋ค. ์ด๋ monoter-
penes์ sesquiterpenes์ฑ๋ถ์ ์๋ ๋น๊ทน์ฑ ํํฉ๋ฌผ์ด์ง๋ง ์
ํ์ฌ์์ ์ ์ฉํดํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ด๋ค.
Table 3. Composition of terpenes in essential oil obtained at different pressure at optimized condition
Compounds Retention time (min:sec)
Area%
Pressure effect (40oC, 0.1-1mm size)
100 bar 200 bar 300 bar
Monoterpenes
ฮฒ-pinene 07:25.4 0.109 - -
ฮฑ-Myrcene 07:37.0 0.404 0.286 -
ฮฑ-Pinene 08:18.2 4.628 - -
ฮฑ-Thujene 08:19.7 1.978 - -
Limonene 08:20.0 50.893 51.649 9.559
ฮณ-Terpinene 08:48.5 4.595 2.69 -
ฮฑ-Phellandrene 08:50.0 - - 0.488
Sesquiterpenes
ฮด-elemene 12:57.5 0.639 0.977 2.41
ฮฑ-Copaene 13:32.5 0.308 0.491 1.037
Bicyclosesquiphellandrene 13:41.6 0.436 - -
ฮฒ-cubebene 13:41.8 - 0.528 -
ฮฒ-elemene 13:42.1 3.54 6.531 14.358
Caryophyllene 14:08.5 0.386 0.523 1.203
Humulene 14:36.3 0.632 1.098 2.305
Germacrene D 14:55.3 1.289 2.444 4.916
ฮฑ-selinene 15:02.1 0.254 0.384 0.473
4,5-di-epi-aristolochene 15:06.2 - 2.284 -
ฮฑ-ylangene 15:06.5 - - 1.122
ฮฑ-Farnesene 15:06.7 3.426 5.36 12.636
ฮด-Cadinene 15:20.6 0.625 1.23 2.189
ฮณ-Elemene 15:53.4 0.218 0.309 -
Germacrene B 15:53.7 - - 0.633
Table 4. GC-TOF/MS area of selected terpenes in the essential oil
CompoundsArea
100 bar 200 bar 300 bar
Monoterpenes Limonene 1.76E+09 2.01E+09 1.32E+08
ฮณ-Terpinene 1.59E+08 1.05E+08 -
Sesquiterpenes ฮด-Elemene 22123211 38056572 33274250
ฮฒ-Elemene 1.23E+08 2.54E+08 1.98E+08
Caryophyllene 13375487 20387588 16615155
Humulene 21913275 42780777 31826064
Germacrene-D 44670236 95216786 67887499
ฮฑ-Farnesene 1.19E+08 2.09E+08 1.75E+08
ฮด-Amorphene 21644755 47897641 30229374
234 Korean Society for Biotechnology and Bioengineering Journal 33(4): 227-236 (2018)
Fig. 6. GC-TOF/MS chromatogram of essential oil obtained at various pressure at optimized condition (40oC, 0.1~1 mm particle size).
์ด์๊ณ ์ด์ฐํํ์ ์ถ์ถ์ ์ด์ฉํ ๊ฐ๊ทค๊ป์ง๋ก๋ถํฐ ์ ์ ์ถ์ถ ๋ฐ ์ฑ๋ถ ๋ถ์ 235
4. CONCLUSION
์ด์๊ณ ์ด์ฐํํ์๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ๊ทค ๊ฐ๊ณต ํ ๋ฐ์๋๋ ๋ถ์ฐ๋ฌผ
์ธ ๊ป์ง์์ ์ฒญ์ ํ ์ ์ ๋ฅผ ์์ฐํ๊ธฐ ์ํ ๊ธฐ์ด ์ฐ๊ตฌ๋ฅผ ์ํ
ํ์๋ค. ์ด์๊ณ ์ด์ฐํํ์์ ์๋ ฅ๊ณผ ์จ๋ ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ์๋ฃ ์ ์
ํฌ๊ธฐ๋ฅผ ๋ณํ์์ผ ์ ์ ์ ์ถ์ถ ์์จ๊ณผ ์ ์ ์ ํจ์ ๋ ์ฑ๋ถ์
์์๋ณด์๋ค. ์๋ฃ ์ ์ ํฌ๊ธฐ๊ฐ ์์์๋ก ๋นํ๋ฉด์ ์ด ์ฆ๊ฐํ
๊ณ ์ด์ฐํํ์์ ๋ด๋ถ ์นจํฌ ๋ฐ ๋ฐ์์ฑ์ด ์ฉ์ด ํ์ฌ ์ถ์ถ ์
์จ์ด ์ฆ๊ฐํ์๊ณ , ์ด์ฐํํ์์ ๋ฐ๋๊ฐ ๋์ ์ถ์ถ ์จ๋ ๋ฐ
์๋ ฅ์์ ์ถ์ถ ์์จ์ด ์ฆ๊ฐํ์๋ค. ์ถ์ถ๋ ์ ์ ์ ์ฑ๋ถ ๋ถ์
๊ฒฐ๊ณผ, ๋์ ์ถ์ถ ์๋ ฅ ๋ฐ ์จ๋ ์กฐ๊ฑด์์ ์ถ์ถ ์์จ์ ๋์์ง
๋ง monoterpenes์ sesquiterpenes ์ฑ๋ถ๋ค์ ์ถ์ถ๋์ง ์์๊ณ ,
์ด์ฐํํ์์ ์๊ณ์ ๋ถ๊ทผ์์ terpenes์ ์ถ์ถ ๋น์ค์ด ์ฆ๊ฐ
๋จ์ ํ์ธํ์๋ค. ๋ณด์กฐ์ฉ๋งค๋ก ์ํ์ฌ์ ์ถ๊ฐํ ๊ฒฝ์ฐ ์ฉํด๋
๊ฐ ์ฆ๊ฐํ์ฌ ์ถ์ถ ์์จ์ ์ฆ๊ฐํ์์ง๋ง ์ถ์ถ ์ฑ๋ถ์๋ ํฐ ๋ณ
ํ๊ฐ ์์์ ํ์ธํ์๋ค.
ACKNOWLEDGEMENTS
๊ทค๊ป์ง ์ ์ ์ ์ฑ๋ถ ๋ถ์์ ์ํด ์ธก์ ์ฅ๋น์ธ GC-TOF-MS๋ฅผ
์ฌ์ฉํ ์ ์๊ฒ ๋์์ ์ฃผ์ ์ฑ๊ท ๊ด๋ํ๊ต์ ๊น์ฌํ ๊ต์๋
๊ป ๊ฐ์ฌ๋๋ฆฝ๋๋ค.
REFERENCES
1. Korea Rural Economic Institute, Issue of November, 2017, Agirc-
ulture look of Citrus. https://aglook.krei.re.kr/jsp/pc/front/observe/
monthlyReport.jsp. (2017).
2. Hegazy, A. and M. Ibrahium (2012) Antioxidant activities of orange
peel extracts. World Appl. Sci. J. 18: 684-688.
3. Kim, D. K., K. T. Lee, J. S. Eun, O. P. Zee, J. P. Lim, et al. (1999)
Anti-allergic components from the peels of Citrus unshiu. Arch.
Pharmacal Res. 22: 642-645.
4. Lee, H.-T., E.-K. Seo, S.-J. Chung, and C.-K. Shim (2005) Proki-
netic activity of an aqueous extract from dried immature fruit of
Poncirus trifoliata (L.) raf. J. Ethnopharmacol. 102: 131-136.
5. Yang, G., J. Lee, E.-D. Jung, I. Ham, and H.-Y. Choi (2008) Lipid
lowering activity of Citri unshii pericarpium in hyperlipemic rats.
Immunopharmacol. Immunotoxicol. 30: 783-791.
6. Ferhat, M. A., B. Y. Meklati, J. Smadja, and F. Chemat (2006) An
improved microwave clevenger apparatus for distillation of essen-
tial oils from orange peel. J. Chromatogr. 1112: 121-126.
7. Hosni, K., N. Zahed, R. Chrif, I. Abid, W. Medfei, et al. (2010)
Composition of peel essential oils from four selected Tunisian Cit-
rus species: Evidence for the genotypic influence. Food Chem.
123: 1098-1104.
8. Lu, H.-Y., Y. Shen, X. Sun, H. Zhu, and X.-J. Liu (2013) Washing
effects of limonene on pesticide residues in green peppers. J. Sci.
Food Agric. 93: 2917-2921.
9. Huang, Y.-S. and S.-C. Ho (2010) Polymethoxy flavones are respon-
sible for the anti-inflammatory activity of citrus fruit peel. Food
Chem. 119: 868-873.
10. Erukainure, O. L., J. A. Ajiboye, F. F. Davis, and K. Obabire, and
A. Muhammad (2012) Effect of orange (Citrus sinensis) peel oil on
lipid peroxidation, catalase activity and hepatic biomarker levels in
blood plasma of normo rats. J. Biomed. Pharm. Res. 67: e113.
DOI:10.3989/gya.0373151
11. Bozan, B. and F. Temelli (2003) Extraction of poppy seed oil using
supercritical CO2. J. Food Sci. 68: 422-426.
12. Salgฤฑn, U., O. Dรถker, and A. รalฤฑmlฤฑ (2006) Extraction of sunflo-
wer oil with supercritical CO2: Experiments and modeling. Jour-
nal of Supercritical Fluids 38: 326-331.
13. Mercer, P. and R. E. Armenta (2011) Developments in oil extraction
from microalgae. Eur. J. Lipid Sci. Technol. 113: 539-547.
14. Han, X., L. Cheng, R. Zhang, and J. Bi (2009) Extraction of saf-
Fig. 7. Effect of ethanol addition on essential oil extraction from orange peel: (a) effect on yield, (b) effect on essential oil composition.
236 Korean Society for Biotechnology and Bioengineering Journal 33(4): 227-236 (2018)
flower seed oil by supercritical CO2. J. Food Eng. 92: 370-376.
15. Macรญas-Sรกnchez, M. D., C. M. Serrano, M. R. Rodrรญguez, and E.
Martรญnez de la Ossa (2009) Kinetics of the supercritical fluid ext-
raction of carotenoids from microalgae with CO2 and ethanol as co-
solvent. Chem. Eng. J. 150: 104-113.
16. Ryu, J.-H., M.-R. Park, and G.-B. Lim (2011) Supercritical carbon
dioxide extraction of oil from Chlorella vulgaris. KSBB J. 26: 453-
458.
17. Nordby, H. E. and S. Nagy (1977) Hydrocarbons from epicuticu-
lar waxes of citrus peels. Phytochemistry 16: 1393-1397.
18. Manthey, J. A. (2006) Fourier transform infrared spectroscopic
analysis of the polymethoxylated flavone content of orange oil res-
idues. J. Agric. Food Chem. 54: 3215-3218.
19. Reverchon, E., P. Russo, and A. Stassi (1993) Solubilities of solid
octacosane and triacontane in supercritical carbon dioxide. J. Chem.
Eng. Data. 38: 458-460.
20. Sala, J. M. (2000) Content, chemical composition and morphology
of epicuticular wax of fortune mandarin fruits in relation to peel
pitting. J. Sci. Food Agric. 80: 1887-1894.
21. Anagnostopoulou, M. A., P. Kefalas, E. Kokkalou, A. N. Assimo-
poulou, and V. P. Papageorgiou (2005) Analysis of antioxidant com-
pounds in sweet orange peel by HPLC-diode array detection-elec-
trospray ionization mass spectrometry. Biomed. Chromatogr. 19:
138-148.
22. Chen, X.-M., A. R. Tait, and D. D. Kitts (2017) Flavonoid compo-
sition of orange peel and its association with antioxidant and anti-
inflammatory activities. Food Chem. 218: 15-21.
23. Tatum, J. H. and R. E. Berry (1972) Six new flavonoids from cit-
rus. Phytochemistry 11: 2283-2288.
24. Kritchevsky, D. and S. C. Chen (2005) Phytosterols - Health bene-
fits and potential concerns: A review. Nutr. Res. 25: 413-428.
25. Kennedy, G. C. (1954) Pressure-volume-temperature relations in
CO2 at elevated temperatures and pressures. Am. J. Sci. 252: 225-
241.
26. Wong J. M. and K. P. Johnston (1986) Solubilization of biomole-
cules in carbon dioxide based supercritical fluids. Biotechnol. Prog.
2: 29-39.
27. Chizzola, R. (2013) Regular monoterpenes and sesquiterpenes (ess-
ential oils). pp. 2973-3008. In: K. G. Ramawat, and J.-M. Mรฉrillon
(eds.). Natural products: Phytochemistry, botany and metabolism
of alkaloids, phenolics and terpenes. Springer, Berlin.
28. Mira, B., M. Blasco, A. Berna, and S. Subirats (1999) Supercritical
CO2 extraction of essential oil from orange peel. Effect of opera-
tion conditions on the extract composition1presented at 4th Italian
conference on supercritical fluids and their applications. J. Super-
crit. Fluids 14: 95-104.
29. Kamaliroosta, L., M. Zolfaghari, S. Shafiee, K. Larijani, and M.
Zojaji (2016) Chemical identifications of citrus peels essential oils.
J. Food Biosci. Technol. 6: 69-76.
30. Reverchon, E. (1997) Supercritical fluid extraction and fraction-
ation of essential oils and related products. J. Supercrit. Fluids 10:
1-37.
31. Berna, A., A. Chรกfer and J. B. Montรณn (2000) Solubilities of essen-
tial oil components of orange in supercritical carbon dioxide. J.
Chem. Eng. Data. 45: 724-727.
32. Pourmortazavi, S. M., and S. S. Hajimirsadeghi (2007) Supercriti-
cal fluid extraction in plant essential and volatile oil analysis. J.
Chromatogr. 1163: 2-24.