로스팅 공정에 의해 향상된 우슬 뿌리 추출물의 항산화 및 미백 효과
Roasting-Induced Enhancement of Antioxidant and Whitening Effects in Achyranthes bidentata Root Extracts
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초록
목적: 본 연구는 로스팅 공정이 우슬(Achyranthes bidentata) 뿌리 추출물의 항산화 및 미백 활성에 미치는 영향을 탐구하고, 추출물의 화학적 변화를 파악하고자 하였다. 방법: 우슬 뿌리를 150℃와 200℃에서 각각 10, 20, 30 min 동안 로스팅한 후 열수 추출을 수행하였다. 항산화 활성(DPPH 및 ABTS 라디칼 소거), 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량, 타이로시나제 저해 활성을 평가하였으며, UV-Vis, FT-IR, HPLC-UV를 통해 화학적 변화를 분석하였다. 결과: 로스팅에 의해 DPPH 및 ABTS 라디칼 소거 활성이 유의하게 증가하였으며, 200℃에서 30 min 처리 시 각각 13.54 mg AAE/g 및 16.18 mg AAE/g으로 최대 항산화 활성을 보였다. 총 폴리페놀과 플라보노이드 함량은 각각 1.35 mg GAE/g에서 4.89 mg GAE/g, 0.054 mg QE/g에서 1.276 mg QE/g으로 크게 증가하였다. 로스팅 전에는 거의 없었던 타이로시나제 저해 활성도 로스팅 후 크게 증가하였으며, 200℃에서 30 min 처리 시 가장 높은 저해 활성을 나타냈다. 상관관계 및 주성분 분석 결과, 로스팅 조건과 항산화 및 미백 활성 간에 강한 양의 상관관계가 확인되었다. 또한, UV-Vis 분광분석을 통해 폴리페놀 및 멜라노이딘과 관련된 흡광 피크가 증가하였고, FT-IR 및 HPLC-UV 분석에서 로스팅에 의해 새로운 화합물이 형성된 것을 확인하였다. 결론: 본 연구의 결과는 로스팅 공정이 우슬 뿌리 추출물의 항산화 및 미백 활성을 향상시키는 데 기여함을 입증하며, 향후 우슬 뿌리와 같은 천연물 소재의 생리활성 강화를 위한 로스팅 공정의 최적화 연구에 중요한 기초자료를 제공한다.
Abstract
Purpose: To explore the effects of roasting on the antioxidant and whitening activities of Achyranthes bidentata root extracts, targeting the changes in bioactive compounds. Methods: A. bidentata roots were roasted at 150°C and 200°C for 10, 20, and 30 min, followed by hot water extraction. The antioxidant activities (DPPH and ABTS radical scavenging), total polyphenol and flavonoid contents, and tyrosinase inhibition activities were evaluated. Chemical changes were assessed using UV-Vis, FT-IR, and HPLC-UV spectroscopy. Results: Roasting significantly enhanced the DPPH and ABTS radical scavenging activities, with the highest antioxidant activity recorded at 200°C for 30 min (13.54 and 16.18 mg AAE/g, respectively). The total polyphenol and flavonoid contents also increased markedly, from 1.35 mg GAE/g to 4.89 mg GAE/g and from 0.054 mg QE/g to 1.276 mg QE/g, respectively. Tyrosinase inhibition, initially negligible in unroasted extracts, showed a substantial increase after roasting, with the highest inhibition observed at 200°C for 30 minutes. Correlation and principal component analyses revealed strong positive relationships between the roasting conditions and bioactive compound levels. Additionally, UV-Vis spectroscopy identified increased absorption peaks related to polyphenols and melanoidin, whereas FT-IR and HPLC-UV fingerprint analyses confirmed significant chemical changes and formation of new compounds due to roasting. Conclusion: The study results demonstrated that the roasting process contributes to enhancing the antioxidant and whitening activities of A. bidentata root extracts, providing valuable foundational data for future studies on optimizing the roasting process to strengthen the bioactivity of natural materials, such as the A. bidentata roots.