반응표면분석을 이용한 송이버섯 열수추출조건의 최적화

Optimization of Hot Water Extraction Conditions for Tricholoma matsutake by Response Surface Methodology

송이버섯의 최적 추출조건 예측을 위해 추출온도(60, 70, 80, 90, $100^{\circ}C$), 추출시간(1, 2, 3, 4, 5 hr) 및 시료에 대한 용매비(10, 20, 30, 40, 50 mL/g)를 독립변수로 하여 중심합성계획에 따라 16구간의 열수추출조건을 설정하였다. 각 추출물에 대한 이화학적 특성으로 가용성 고형분 함량, 총 페놀성 화합물 함량, 전자공여능, 아질산염 소거능 및 환원당함량을 조사하였다. 각 특성에 대하여 SAS program을 이용하여 회귀분석 후 최적 추출조건의 예측과 반응표면에 의한 추출특성을 모니터링하였다. 가용성 고형분 함량, 전자공여능 및 아질산염 소거능은 시료에 대한 용매비에 영향을 많이 받고 있는 것으로 나타났으며, 총 페놀성 화합물 및 환원당함량은 추출온도 및 시료에 대한 용매비의 영향을 모두 많이 받고 있는 것으로 나타났다. 송이버섯의 효율적인 추출을 위하여 열수에서 추출특성을 분석한 결과 가용성 고형분 함량의 최적 추출조건은 추출온도 $83.48^{\circ}C$, 추출시간 3.44 hr 및 시료에 대한 용매비는 42.83 mL/g이었으며, 총 페놀성 화합물 함량에 대한 최적추출조건은 추출온도 $78.85^{\circ}C$, 추출시간 3.33 hr 및 시료에 대한 용매비는 34.84 mL/g이었다. 전자공여능에 대한 최적조건은 추출온도 $91.00^{\circ}C$, 추출시간 1.62 hr 및 시료에 대한 용매비는 39.42 mL/g 등으로 각각 나타났다. 각 변수에 대한 회귀식을 도출하여 송이버섯의 이 화학적 특성에 대한 최적추출조건을 중첩(superimposing) 한 결과 추출조건의 범위는 추출온도 $70{\sim}90^{\circ}C$, 추출시간 2~4 hr, 시료에 대한 용매비 30~50 mL/g으로 각각 예측되었다.

This study was performed to establish optimum extraction condition of Tricholoma matsutake. A central composite design was applied to investigate the effects of independent variables, extraction temperature ($X_1$), extraction time ($X_2$) and water per sample ($X_3$) on dependent variables such as soluble solids contents ($Y_1$), total phenolics contents ($Y_2$), reducing sugar contents ($Y_3$), electron donating ability ($Y_4$) and nitrite scavenging ability ($Y_5$). The optimum extraction conditions were predicted and monitored by response surface methodology using SAS program based regression analysis. Soluble solids content, electron donating ability and nitrite scavenging ability were highly affected by water per sample. However, the contents of total phenolics and reducing sugar were affected by water per sample and extraction temperature as well. The optimum extraction conditions for soluble solids were 34.84 mL/g (water/sample) at $78.85^{\circ}C$, for 3.33 hr. In contrast, the optimum extraction conditions of electron donating ability were temperature of $91.00^{\circ}C$, time of 1.62 hr and water per sample of 39.42 mL/g. Taken together, the optimum ranges for hot water extraction of Tricholoma matsutake were $70{\sim}90^{\circ}C$, 2~4 hr and 30~50 mL/g.