서 론
재료 및 방법
폴리페놀 함량 분석
플라보노이드 함량 분석
카로티노이드 함량 분석
안토시아닌 함량 분석
DPPH free radical scavenging activity 측정
방향성 성분 함량 비교
결과 및 고찰
폴리페놀 및 플라보노이드 함량
카로티노이드함량과 안토시아닌함량
DPPH free radical scavenging activity
방향성 성분 함량 비교
요 약
서 론
어린 잎 채소는 맛, 영양, 색감이 우수하고 간편식으로 이용하기 용이하여 생산과 소비가 증가하고 있다(Fallove et al., 2009). 산채는 재배되지 않고 산지에서 자생하는 식물 또는 채취되는 식물을 말한다. 우리나라 산채는 320여종이 자생하고 있으며(Cho 2000), 식품학적으로 가치가 있는 산채는 90여종에 이르며 이중 재배가 이루어지고 있는 산채류는 37종에 달한다(An, 2009). 산채는 수익성이 좋아 산간지역 주민의 소득 기여도가 높으며(Kim, 2008), 산채류의 영양적인 효능은 일반적인 재배 작물에 비하여 비타민이나 무기질이 많이 함유되어있다(Kim et al., 1986; Im, 2009). 산채의 맛과 영양 그리고 생리활성은 소비자의 요구를 충족 할 수 있어 산채를 활용한 기능성 탐색 및 식품개발이 활발히 진행되고 있다(Kim et al., 2011). 그러나 맛이나 향이 너무 강한 산채는 생채로 직접 사용하기 어려워 주로 가공 하여 사용하고 있다(Han et al., 2010). 기존 산채는 쌈, 생채, 나물 등으로 이용방식이 단순하여 새로운 재배 방식이 요구되는데 이러한 문제를 해결하고자 산채의 어린잎 채소로의 연구가 수행되었다(Noh and Kim, 2013). 잎의 휘발성 물질은 산채 향기의 품질을 결정하는 주요한 요인 중 하나이며, 종간에도 차이를 보이는데, 이러한 식물간의 향기성분의 차이는 동일 식물이라도 재배지의 환경 따라 다르게 나타나기도 한다(Lee et al., 2008). 또한 동일 품종의 경우에도 지역에 따라 재배지 특성, 재배 방법에 따라 차이를 나타낸다(Baek et al., 2014a, 2014b). 산채류에 관한 연구를 보면, 향기품질이 구매에 큰 영향을 미침에도 불구하고 주로 재배나 추출물에 대한 기능성 물질 분석에 집중되어 있으며 고유의 방향성 연구는거의 이루어지지 않고 있다(Han et al., 2010).
본 연구에서는 산채 어린잎으로 개발 가능한 왕고들빼기 선향(Lactuca indica var. laciniata H. ‘Seonyang’), 왕고들빼기 고담(Lactuca indica var. laciniata H. ‘Godam’), 큰다닥냉이(Lepidium sativum L.), 비름(Lactuca indica var. laciniata H.), 곤드레(Cirsium setidens L.), 곤달비(Ligularia stenocephala L.)의 6개 어린잎 산채를 대상으로 기능성 성분 함량과 방향성 성분을 알아보고자 수행되었다.
재료 및 방법
국내 어린잎 산채 생산 가능한 산채류 작물의 기능성 및 방향성을 분석하기 위하여 왕고들빼기 선향, 왕고들빼기 고담, 큰다닥냉이, 비름, 곤드레, 곤달비 6개 어린잎 산채를 대상으로 폴리페놀함량, 플라보노이드 함량, 카로틴 함량, 안토시아닌 함량, DPPH free radical scavenging activity를 측정하여 기능성 성분을 분석하였으며, 방향성 향기 분석을 위하여 가스크래마토그래피 분석을 수행하였다.
폴리페놀 함량 분석
총폴리페놀함량 분석은 Folin-Denis 법으로 비색 정량하였다(Kwon et al., 2015). 생체 1 g을 메탄올 10 mL에 침지시켜 저온냉장조건에서 12시간 동안 추출하여 이를 여과하여 최초 시료로 사용하였다. 메탄올 추출물은 Dimethylsulfoxide에 녹인후 1 mL를 취하여 1차 증류수를 가하여 10 mL로 만든 후 Folin-Cioalteu’s phenol regent 1 mL 를 첨가하여 3분간 실온에 방치하였다. 이 후 1 mL를 취하여 Na2CO3 포화용액 0.2 mL를 가한 후 증류수를 첨가하여 2 mL를 만들어 실온에서 1시간 방치하였다. 함량분석은 Spectrophotometer 725 nm에서 흡광도를 측정하여 총 폴리페놀 함량으로 하였으며 측정단위로 tannic acid를 표준품으로 표준곡선을 작성하여 TAE (Tannic acid Equivalent)/g을 사용하였다.
플라보노이드 함량 분석
총 플라보노이드 함량은 폴리페놀 분석에서 사용된 메탄올 추출물을 동일하게 사용하였으며, Dimethylsulfoxide에 녹인후 0.5 mL를 취하여 에탄올 10% 1.5 mL, ammonium nitrate 용액 0.1 mL, 1 M potassium acetate 0.1 mL, 증류수 2.8 mL을 가하여 교반 한 후 40분간 실온에서 정치 시켰다. 이후 spectrophotometer 415 nm에서 흡광도를 측정하였으며, 표준품으로 quercetin을 이용하여 측정단위로 QE (Quercetin Equivalents)/g을 사용하였다(Kwon et al., 2015).
카로티노이드 함량 분석
총 카로티노이드 함량 분석은 생체 5 g 에 MgCO3 0.1 g을 첨가하고, n-hexane acetone (6:4) 홉합용매를 10 mL 가하여 유발에 마쇄한 후 30분간 교반하였다. 혼합용매는 필터링하여 분획깔대기에 모아 증류수로 세척하여 acetone을 제거한 후 상층액을 acetone 9 mL 가 들어 있는 100 mL 정용 플라스크에 혼합하고 n-hexane으로 정용하였다. 정용된 혼합액은 spectrophotometer 450 nm에서 흡광도를 측정하였으며 B-carotene을 표준품으로 mg%로 나타내였다(Kim et al., 2005).
안토시아닌 함량 분석
총 안토시아닌 함량 분석은 생체 1 g을 메탄올 10 mL를 가하여 마쇄한 후 10,000 rpm에서 20분간 원심 분리한 상징액을 분석용 시료로 하였다. 상징액 100 µL 에 900 µL의 KCl buffer (pH1.0, 50 mM) 와 sodium acetate buffer (pH4.5, 50 mM)를 각각 혼합하여 spectophotometer 520 nm 와 700 nm에서 흡광도를 측정하였다(Choi, 2010). 총 안토시아닌 함량은 아래의 식 (1)에 의하여 구했다.
|
$$A = (A520 – A700) pH1.0 - (A520 – A700) pH4.5 Anthocyanin g/mL = (A x MW x 1000 / ε) · 희석배수 (ε = 30,175, MWcyanidin-3,5-diglucoside = 611)$$ | (1) |
DPPH free radical scavenging activity 측정
DPPH 법은 가장 광범위하게 사용되는 항상화 활성 측정법의 하나로 메탄올 폴리페놀분석에 사용된 메탄올 추출물을 동일하게 사용하였다. 본 실험에서는 Kang and Saltveit (2002)의 방법을 응용하여 적용하였다. 메탄올 추출물을 최종농도가 10, 50, 100 µg/mL의 농도가 되도록 조제한 다음 100 µL 씩 분주하여 200 µM DPPH 100 µL를 첨가하였다. 그리고 비첨가군에는 추출물 대신에 80% 메탈올 100 µL 를 첨가하여 대조군으로 사용하였다. 두 군은 첨가 직후 교반을 실시하였으며 spectrophotometer 540 nm에서 흡광도를 측정하 DPPH 환원에 의한 흡광도를 조사하였다. EDA(%)는 추출물의 비첨가군 흡광도에서 추출물의 흡광도를 뺀 값을 추출물 비첨가군의 흡광도로 나누고 이 값에 100을 곱하여 나타내었다.
방향성 성분 함량 비교
방향성 성분을 분석하기 위하여 분석 샘플은 생체 5 g을 취하여 저온 냉동고에 보관하여 사용하였다.
방향성 성분 분석을 위하여 생체 5 g을 추출용매인 10 mL의 ether에 침지하여 1분간 소니케이터에 담구어 추출하였다. 침출된 ether 용매는 필터링 하였으며 내부 수분제거를 위해 Sodium nitrate anhydrous를 사용하여 12시간이상 냉장보관한 이후 필터링하여 분석 재료로 사용하였다.
주요 방향성 성분은 α-pinene, β-phelleandrene, β-pinene, limonene, camphene, linalool, caryophyllene의 7종의 방향성 성분을 표준 불질로 하여 표준 함량을 상호 비교분석하였다.
정유성분의 분석은 Gas Chromatography를 사용하였으며 HP 5890 series II를 이용하였다. GC 분석 조건은 inlet temp. 250°C, 컬럼은 WAX10 (30 m × 0.25 mm × 0.25 µM)을 사용하였으며, 오븐온도는 80°C에서 시작하여 250°C 까지 1분에 5°C 씩 승온하였고 180°C에서 5분 그리고 250°C에서 5분간 정치하였다. 이동상 가스는 초고순도 헬륨 가스를 사용하였고 이동상의 속도는 1 mL/min으로 조절하였다(Baek et al., 2016). 정성분석을 위하여 7종의 방향성 성분을 동일한 조건에서 사전 측정 후 샘플을 측정하고 각각의 샘플에 각각의 성분을 일정량 투여하여 정확한 동정이 되도록 하였다.
결과 및 고찰
폴리페놀 및 플라보노이드 함량
총 폴리페놀 함량은 곤드레에서 가장 높은 함량(64.44 mg TAE/g)을 나타내었으며 참비름에서 가장 낮은 함량 (14.60 mg TAE/g)을 나타내었다(Table 1).
Table 1. Total polyphenol and flavonoid concentration in several wild baby vegetables
총 플라보노이드 함량은 곤달비에서 13.70 mg QE/g의 함량을 나타내었으며 왕고들빼기 선향에서 가장 낮은 5.03 mg QE/g을 나타내었다(Table 1).
작물별로 비교하면 곤드레와 곤달비는 폴리페놀 함량과 플라보노이드 함량에서 우수한 결과를 나타내었으며 고담이 그 다음 순위를 차지하고 있다. 왕고들빼기 선향, 큰다닥냉이, 비름은 왕고들빼기 고담, 곤드레, 곤달비에 비하여 상대적으로 낮은 함량을 나타내었다. 플라보노이드 함량에서도 폴리페놀 함량과 유사한 결과를 얻었는데, 왕고들빼기 선향, 큰다닥냉이, 비름은 큰 차이를 나타내지 않았고 왕고들빼기 고담, 곤드레, 곤달비는 2배 이상의 높은 함량을 나타내었다(Table 1).
Lee et al. (2005)은 산채류 7종(물엉겅퀴, 쇠무릅, 울릉미역취, 섬고사리, 서덜취, 눈개승마, 쇠비름)의 총 폴리페놀성 함량이 16.74－130.20 µg/mg으로 다양하게 나타나는 것으로 보고하였으며, Lee et al. (2010)은 큰수리취와 국화수리취의 총 폴리페놀과 총 플라보노이드 함량이 각각 74.7－77.4 mg/g, 34.7－35.4 mg/g이라고 보고하였다.
Kim et al. (2012)은 자생식물 26 종의 총 폴리페놀 함량을 비교한 결과 비수리가 228.9 mg/g으로 높았고 비쑥(228.5 mg/g), 양파(187.67 mg/g) 순으로 높은 값을 나타내었으며, 총 플라보노이드 함량에서도 비수리가 90.15 mg/g, 비쑥(77.65 mg/g), 귀리(71.60 mg/g) 순으로 보고하였으며, 왕고들빼기 재배종의 항산화 활성을 보고한 Kim et al. (2012)의 결과에서 총 폴리페놀 및 총 플라보노이드 함량이 잎에서 각각 42.08 mg/g, 23.09 mg/g으로 보고하였는데, 본 연구에서 어린잎은 상대적으로 매우 낮은 함량을 나타내었다.
폴리페놀의 함량은 총 항산화 활성과 관계를 가지며 일반적으로 폴리페놀의 함량이 증가하는 경우 항산화 활성도 증가하는 경향을 나타낸다. 따라서 폴리페놀 함량이 우수한 곤드레와 곤달비를 1차적으로 우수한 기능성을 가지는 종류로 판단하였다. 뿐만 아니라 대표적인 항산화 성분 이면서 상업적으로 가치를 가지는 플라보노이드 함량에서도 곤드레와 곤달비는 우수한 특성을 나타내어 본 연구결과 가장 높은 기능성을 가진 종류로 판단되었다.
카로티노이드함량과 안토시아닌함량
카로티노이드 함량과 안토시아닌 함량은 선발된 6종의 자생 산채 및 방향성 식물에서 큰 차이를 나타내지 않았다. 카노티노이드 함량은 1.40－1.92 mg% 로 유의적이 차이를 나타내지 않았고 안토시아닌 함량에서도 2.23－4.31 mg/100g fresh wt.로 유의적이 차이를 나타내지 않았다(Table 2).
Table 2. Total carotinoid and anthocynin concentration in several wild baby vegetables
카로티노이드와 안토시아닌은 황색 또는 적색을 나타내는 식물 색소로서 일반적으로 생육과정이나 식물의 종류 또는 품종에 따라 다른 함량을 나타낸다. 그러나 본 연구에서는 실험한 6종류의 식물에서 유사한 결과를 나타내었는데 이는 어린 상태의 식물에서 함량 변화가 크게 나타나지 않고 또한 식물 자체가 카로티노이드와 안토시아닌과 같은 황색 또는 적색의 색소체 생성이 많지 않은 것으로 판단된다.
DPPH free radical scavenging activity
DPPH radical법은 DPPH의 환원 정도를 기준으로 측정물질의 환원력과 항산화력을 측정하는 방법이며, hydrazyl의 질소원자가 불안정한 상태로 쉽게 수소원자를 받아들이는 성질을 가지고 있어 항산화성 물질과 반응하여 항산화능의 정도를 측정할 수 있는 방법 중 하나이다(Choi et al., 2013).
Kim et al. (2012)은 왕고들빼기 추출물에 대한 DPPH radical 소거능은 추출물 농도가 높아질수록 증가하는 경향을 보였고 잎의 경우 추출물 농도가 300 µg/mL일 경우 DPPH radical 소거능이 약 78%로 보고하였다.
본 실험에서 DPPH free radical scavenging activity를 이용한 전자공여능 측정결과 6종류의 자생 산채 및 방향성 식물에서 농도별로 활성이 증가하는 결과를 얻었다(Table 3). DPPH radical 은 총폴리페놀 함량과 매우 유사한 결과를 얻었는데 특히 100 µM/mL 처리구에서 총폴리페놀 함량의 변화와 가까운 결과를 나타내었다.
Table 3. DPPH free radical scavenging activity in several wild baby vegetables
Choi et al. (2013)은 민들레 5종의 에탄올 추출물 200 µg/mL 농도에서 품종에 상관없이 40% 이상의 DPPH radical 소거능을 보였다고 보고하였으며, Lee et al. (2010)은 큰수리취와 국화수리취가 물 추출 1 mg/mL 농도에서 각각 42.6%, 44.5%,에탄올 추출물은 각각 73.1%, 73.4%로 두 종의 수리취 모두 에탄올 추출물에서 우수한 활성을 보인 것으로 보고하였다.
곤드레와 곤달비는 총폴리페놀함량 및 플라보노이드 함량과 더불어 가장 우수한 결과를 나타내어 기능성 물질 탐색 결과 가장 우수한 어린잎 산채로 가능성을 나타내었다고 판단되었다.
방향성 성분 함량 비교
GC 분석의 결과 용매를 제거한 총 피크의 수는 왕고들빼기 선향이 297개, 왕고들빼기 고담 259개, 큰다닥냉이 264개, 비름 234개, 곤드레 279개, 그리고 곤달비는 283개의 피크가 관찰되었다(Table 4).
Table 4. Concentrations of voletile components of α-pinene, β-phelleandrene, β-pinene, limonene, camphene, linalool, and caryophyllene in several wild baby vegetables
그러나 초기 방향성에 관계가 있는 주요 성분인 α-pinene, β-phelleandrene, β-pinene, limonene, camphene, linalool, caryophyllene의 7종의 피크면적(%)을 비교 동정한 결과 왕고들빼기 선향은 전체의 9.6% 수준, 큰다닥냉이는 11.8% 수준, 비름은 11.7% 수준, 왕고들빼기 고담은 17.0% 수준, 곤드레는 17.0%수준, 그리고 곤달비는 23.9% 수준을 나타내었다. 왕고들빼기 선향과 큰다닥냉이는 사용된 7가지 방향성 성분이 모두 동정되었으나, 비름은 α-pinene 과 β-pinene이 나타나지 않았으며, 고담에서는 α-pinene 이 측정되지 않았으며, 곤드레와 곤달비에서는 camphene 과 linalool 이 동정되지 않았다(Table 4).
각각의 어린잎 산채의 7가지 방향성 성분의 비율은 왕고들빼기 선향에서 β-pinene이 가장 높은 함량을 나타내었으며, β-phelleandrene 이 가장 낮은 함량을 나타내었다. 큰다닥냉이에서는 caryophyllene 이 가장 높은 함량을 나타내었고 β-phelleandrene 이 가장 낮은 함량을 나타내었다. 비름은 caryophyllene 에서 가장 높은 함량을 나타내었고, β-phelleandrene 에서 가장 낮은 함량을 나타내었다. 왕고들빼기 고담은 β-pinene 에서 가장 낮은 함량을 나타내었다. 곤드레는 caryophyllene 에서 가장 높은 함량을 나타내었고, limonene 에서 가장 낮은 함량을 나타내었다. 곤달비에서는 caryophyllene 가 가장 높은 함량을 나타내었고, β-phelleandrene 가 가장 낮은 함량을 나타내었다(Table 4).
왕고들빼기 선향을 제외한 5 종류의 어린잎 산채에서 caryophyllene 이 가장 높은 함량을 나타내었는데 이것은 국내 자생 식물이 약용식물에서 풍기는 무거운 향을 가지는 것으로 판단된다. 또한 α-pinene, β-phelleandrene, β-pinene, limonene과 같은 서양 허브에서 주로 나타나는 레몬향가 같은 sweet 계열의 향기가 매우 적어 우리나라용 어린잎 산채에 적합한 것으로 판단되었다.
요 약
본 연구는 산채 어린잎으로 개발 가능한 왕고들빼기 선향(Lactuca indica var. laciniata H. ‘Seonyang’), 왕고들빼기 고담(Lactuca indica var. laciniata H. ‘Godam’), 큰다닥냉이(Lepidium sativum L.), 비름(Lactuca indica var. laciniata H.), 곤드레(Cirsium setidens L.), 곤달비(Ligularia stenocephala L.)의 6개 어린잎 산채를 대상으로 기능성 성분 함량과 방향성 성분을 알아보고자 수행되었다.
총페놀 함량, 플라보노이드 함량, 총카로티노이드 함량, 안토시아닌 함량 분석의 결과 곤드레와 곤달비에서 가장 우수한 결과를 나타내었다. 그러나 DPPH scavenging activity에서 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 방향성 성분을 분석 비교한 결과 6개 종류의 어린잎 산채 대상 식물에서 총 234개－297개의 피크가 관찰되었다. 일반적으로 방향성 성분은 GC 분석시 빠른 시간에 추출되는 가벼운 분자량을 가지는 성분이 주를 이루는데(α-pinene, β-phelleandrene, β-pinene, limonene, camphene, linalool의 5종), 본 연구의 결과 어린잎 산채 대상 식물에서는 caryophyllene 과 같은 비교적 분자량이 큰 물질이 다량으로 측정되었다. 따라서 이러한 결과는 본 연구에서 선발된 어린잎 산채가 우리나라의 선호하는 식습관 또는 방향성 특징에 부합하는 것으로 판단되었다. 특히 곤드레와 곤달비는 전체의 10%에 이르는 caryophyllene 함량을 나타내어 방향성 성분으로 판단하는 우수한 작물로 판단되었다.
