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ISSN : 1229-3571(Print)
ISSN : 2287-819X(Online)
Korean Journal of Organic Agricultue Vol.26 No.3 pp.477-488
DOI : https://doi.org/10.11625/KJOA.2018.26.3.477

Antioxidant Activity of Major Cultivars Prunus mume in Korea

Ho-Jin Seo**, Sun-Hee Yim**, Jang-Hoon Song***
Corresponding author, 농촌진흥청 국립원예특작과학원 배연구소(bird0423@korea.kr)
20180604 20180809 20180813

Abstract


This study examined the total phenolic and flavonoid compounds, and the antioxi dant activity of major cultivars of Prunus mume in Korea. The total phenolic content ranged from 64.13 to 93.43 mg · 100 g-1, with the content in ‘Osuku’ being higher than that in the other cultivars; a difference in the content among cultivars was observed. The total flavonoid content was 6.16~18.57 mg·100 g-1, showing a significant difference, with the highest content being noted in ‘Gojirou’. The DPPH radical scavenging activity was measured and was relatively high for Nanko, Kamakami, Natsuka, Dana, and Osuku cultivars. When ABTS radical scavenging activity was measured, all the cultivars showed a scavenging activity over 80%, with the scavenging activity of ‘Osuku’ being the highest. With respect to nitrite scavenging ability, all cultivars exhibited a high scavenging activity of over 50%, with the highest activity observed for ‘Nanko’ (76.03%), ‘Gojirou’ (70.56%), and ‘Yourou’ (70.32%). Based on the study results, it is considered that Prunus mume can be a useful resource because of various substances with functional physiological activities.



국내 주요 재배 매실 품종의 항산화 활성*

서 호진**, 임 순희**, 송 장훈***
**농촌진흥청 국립원예특작과학원 배연구소

초록


    Rural Development Administration
    PJ0116972018

    Ⅰ. 서 론

    최근 들어서 기후변화와 환경오염, 화학물질, 자외선, 스트레스 등으로 인하여 좋지 않은 활성산소(reactive oxygen species, ROS)가 사람의 몸속에 과잉생산이 되어 산화작용을 일으 키고 있다. 활성산소는 불안정한 상태로 세포에 손상을 일으키는 모든 산소를 의미하는데 신체 내에서 발생하는 슈퍼옥사이드 이온(superoxide ion O2-), 과산화수소(hydrogen peroxide H2O2), 수산화 라디칼(hydroxyl radical ․ OH), 일중항산소(singlet oxygen 1O2) 등이 대표적인 활성산소들이다(Atmani et al., 2009). 이렇게 생성된 활성산소는 신체 내 단백질 분해, DNA 합성 억제, 세포막 파괴 등 유해한 작용을 일으키고, 생리적 기능을 저하시켜 각종 질병과 노화의 원인이 되고 있다(Bagchi et al., 2000). 이에 따라 사람들은 신체 내 활성산소를 조절 하기 위하여 항산화제를 섭취하고 있다. 최근 탁월한 항산화 효능을 가진 butylated hydroxyanisole (BHA) 및 butylated hydroxytoluene (BTT), propyl gallate (PG)와 같은 인공합성 항 산화제가 많이 이용되고 있으나 섭취 시 간 손상 및 암을 일으키는 부작용 등이 보고되어 안정성에 대한 논란이 야기 되어, 소비자의 거부감이 계속하여 증가하고 있다(Choi, 2009; Nho et al., 2009). 그리하여 최근에는 식용 식물체로부터 천연 항산화물질을 분리하여 이용 하려는 연구가 많이 이루어지고 있다(Lehua et al., 2014).

    매실(Prunus mume Siebold et Zucc.)의 원산지는 중국의 사천성과 호북성의 산간지로 알 려져 있으며, 장미과에 속하는 핵과류로 주로 대만, 일본, 중국, 한국 등에서 재배되고 있다 (Chuda et al., 1999). 매실은 예로부터 소화불량이나 기침에 효과가 있다고 하였으며, 무기 질, 유기산 당분, 칼슘 등의 다양한 영양소가 들어있는 과실로 알려져 있다(Kang et al., 1999). 뿐만 아니라, 매실은 Rutin이라는 천연물질을 다량 함유하고 있어 혈관계 질환 치료, 모세혈관 강화, 항염증성 등에 효과가 있다는 보고가 있으며(Han et al., 2001), 남고 품종의 과즙추출물에서 합성천연항산화제인 BHT와 ascorbic acid와 유사한 항산화성을 나타낸다는 연구가 되어있다(Hwang et al., 2004). 또한 매실 추출물은 강한 항균활성과 인체 내에서 발 생하는 활성산소종을 소거함으로써 DNA산화를 방지한다고 보고하였다(Seo et al., 2008; Park et al., 2012).

    이와 같이 최근 매실의 기능에 관한 연구는 활발히 이루어지고 있지만 대부분 소수 품종 만을 대상으로 한 기능성 분석 연구결과만 보고되고 있다. 이에 본 연구는 국내에서 재배 되고 있는 여러 매실 품종을 대상으로 총 페놀, 플라보노이드 함량 및 항산화 활성을 확인 하여 천연 항산화 소재로써의 가치 여부를 평가하고자 수행하였다.

    Ⅱ. 재료 및 방법

    1. 식물재료

    2013년 국립원예특작과학원 배연구소에서 재배된 국내 주요 재배품종인 고성, 단아, 화 양실, 소매, 남고, 장속, 앵숙, 임주, 백가하, 동지매 양로 등 총 11품종을 대상으로 적숙기인 만개 후 80일에 과실을 채취하여 사용하였다. 시료는 채취 후 종자를 제거 후 과육을 동결 건조(FD8512, Iishin, Korea)하였으며, 건조된 시료를 분쇄기(FM-681C, Hanil Electric., Korea) 로 분말화하여 밀봉 후 냉동 보관하면서 사용하였다. 총 페놀 함량, 총 플라보노이드 함량, DPPH, ABTS 라디칼 소거능, 아질산염 소거능 측정 실험을 위해서 동결건조 시료에 80% 에탄올을 가하여 혼합한 후 냉각기가 부착된 환류냉각추출기(R-114, Buchi Labortechnik, Switzerland)에서 항온수조를 60℃로 조절한 다음 6시간 동안 추출하였다. 추출액은 여과지 (Watman No.4, Maidstone, England)를 사용하여 감압여과(V-500, Buchi Labortechnik, Switzerland) 하여 사용하였다.

    2. 총 페놀 함량 분석

    매실 과실의 총 페놀 함량은 100배로 희석한 각 추출물 0.1 mL와 2% Na2CO3 2 mL를 혼 합하여 3분 동안 실온에서 반응시킨 후, 1N의 Folin-Ciocalteu’s phenol reagent (F9252, Sigma, USA)를 0.1 mL 첨가하여 혼합하였다. 혼합물은 빛을 차단한 상태로 실온에서 30분간 반응 시켰으며, 725 nm에서 흡광도(JP/U-3900, Hitachi, Japan)를 측정하였다. 표준물질로는 tannic acid (T0200, Sigma, USA) 표준액을 사용하여 작성한 표준곡선의 흡광도 값과 비교하여 계 산하였다.

    3. 총 플라보노이드 함량 분석

    매실 과실의 총 플라보노이드 함량은 200배로 희석한 각 추출물 0.2 mL에 diethylene glycol (H26456, Sigma, USA) 2 mL, 1N NaOH 0.2 mL를 첨가하여 혼합한 후, 37℃의 항온수 조(VS-190CS, Vision Sci., Korea)에서 1시간 반응시킨 후 415 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로는 quercetin 표준액을 이용하여 작성한 표준곡선의 흡광도 값과 비교하여 함량 을 구하였다.

    4. ABTS 라디칼 소거활성

    ABTS 라디칼 소거활성 측정은 Re 등(1999)의 방법에 따라 측정하였다. 7 mM ABTS (2,2'- azino-bis-3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)와 140 mM potassium persulfate를 혼합하여 어 두운 곳에 16시간 동안 방치하여 라디칼을 형성시킨 후, 이를 무수 에탄올과 1:88의 비율로 섞어 734 nm에서 대조구의 흡광도 값이 0.70±0.05가 되도록 조절한 ABTS 용액을 사용하였 다. 메탄올에 20 mg/mL-1의 농도로 맞춘 시료용액 50 μl와 ABTS 용액 1 mL를 30초 동안 섞 은 후 2.5분간 배양하여 734 nm에서 흡광도를 측정하였다. 대조군은 Trolox를 사용하여 추 출물의 ABTS 라디칼 소거활성은 다음의 식과 같이 백분율로 나타내었다.(1)

    ABTS 라디칼 소거능(%) = [1 - (실험구의 흡광도/대조구의 흡광도)] × 100
    (1)

    5. DPPH 라디칼 소거능

    DPPH (1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl, Sigma-Aldrich)를 이용한 라디칼 소거활성은 Brand- Williams 등(1995)의 방법을 변형하여 측정하였다. 1 mg/mL-1 농도로 제조한 시료 0.25 mL 와 0.15 mM DPPH 용액 1 mL를 혼합시킨 후 30분 후 분광광도계(JP/U-3900, Japan) 사용하 여 517 nm에서 흡광도를 측정하였다. 대조구로는 시료대신 80% ethanol을 이용하여 동일한 방법으로 실험하였다. 전자공여능력은 시료 첨가구와 대조구의 흡광도를 이용하여 다음의 식과 같이 백분율로 나타내었다.(2)

    DPPH 라디칼 소거능(%) = [1 - (실험구의 흡광도/대조구의 흡광도)] × 100
    (2)

    6. 아질산염 소거능 측정

    아질산염 소거능(nitrite-scavenging ability, NSA)은 Gray and Dugan (1975)의 방법에 따라 측정 하였다. 1 mM NaNO2 용액 0.1 mL에 시료를 농도 별로 첨가한 뒤 0.1N HCl를 이용하 여 pH 1.2가 되도록 조절 한 후 10 mL로 조정하였다. 용액을 1시간 동안 37℃에서 반응시 킨 후 1 mL 취하여 2% acetic acid 5 mL와 Griess 시약 0.4 mL를 첨가하여 잘 혼합한 후 혼 합액을 15분간 실온에 반응시킨 후 분광광도계(JP/U-3900, Japan)를 사용해서 520 nm에서 흡광도를 측정한 후 남아있는 아질산량을 구하였다. 대조구는 Griess 시약대신 동일한 양의 증류수를 가하여 위와 동일한 방법으로 측정하였다. 아질산 염 소거능은 다음과 같은 계산 식으로 계산하였다.

    Eq6.gif아질산염 소거능(%)=[1 - (실험구의 흡광도/대조구의 흡광도)] × 100
    (3)

    7. 통계처리

    모든 실험 결과는 3회 이상 반복 측정하여 평균값으로 나타내었다. 평균간 유의차 검증 을 위한 통계분석은 SAS (SAS Institute Inc, Cary, NC, USA)프로그램을 이용하여 Duncan's multiple range test (DMRT, P<0.05)를 실시하여 처리간 유의성을 검정하였다.

    Ⅲ. 결과 및 고찰

    1. 총 페놀 함량 및 총 플라보노이드 함량

    식물체의 2차 대사산물 중 하나인 페놀화합물은 다양한 구조를 가지며, 분자 내 phenolic hydroxyl (OH)기가 단백질 등과 결합하여 항암, 항균, 항바이러스, 면역증강 작용, 콜레스테 롤 감소 등의 다양한 생리 활성 기능을 나타내는 것으로 알려져 있다(Chu et al., 2000; Kim et al., 2009).

    매실 품종별 과실의 총 페놀화합물과 플라보노이드의 함량을 측정한 결과는 Table 1과 같았다. 매실의 총 페놀 함량은 64.13-93.43 mg ․ 100g-1으로 품종 간 함량에 차이가 있었다. 이 중 ‘앵숙’(93.43 mg ․ 100g-1)과 국내 육성 품종인 ‘단아’(87.02 mg ․ 100g-1)에서 총 페놀함 량이 비교적 높게 나타났으며, ‘남고’(64.13 mg ․ 100g-1)에서 가장 낮은 함량을 보였다. Seo, (2007)는 생육시기에 따라 매실의 품종별 총 폴리페놀 함량을 조사한 결과 적숙기 과실에 서는 유의적인 차이가 없었다고 보고하였는데, 반면에 Quast 등(2013)은 브라질에서 재배되 고 있는 매실의 품종별 총 폴리페놀 함량을 조사한 결과 유의적으로 차이가 나타났다고 보 고하였다. 이러한 경향은 품종 개체간의 성숙도의 차이, 기후 및 재배 방법 등에 의한 차이 로 생각된다.

    플라보노이드는 페놀에 포함되는 물질로서 식물체의 과실, 잎, 줄기 등에 포함되어 있는 물질로, 인체 내 활성산소를 제거하여 노화를 방지하고 항암효과를 나타내어 최근 들어 식 품, 의약품 등에 많이 사용되고 있다(Urquiaga and Leighton, 2000). 대부분의 식물체에서 페 놀함량이 플라보노이드 함량보다 높게 나타난다고 보고하고 있는데(Joo, 2013; Yim et al., 2016) 이는 페놀이 플라보노이드를 포함하기 때문으로 해당 식물체에 플라보노이드계 페놀 함량 보다 비플라보노이드계 페놀의 함량이 높기 때문이라고 하였는데(Kim et al., 2012) 본 연구에서도 플라보노이드 함량이 페놀 함량보다 낮은 결과를 나타내었다. 품종 별로 총 플 라보노이드 함량을 측정한 결과 6.16-18.57 mg ․ 100g-1으로 총 페놀과 같이 품종 간에 유의 적인 함량 차이를 보였다. 이 중 ‘고성’(18.57 mg ․ 100g-1)이 가장 높은 함량을 보였고, ‘단 아’(6.16 mg ․ 100g-1)에서 가장 낮은 함량을 보였다. 이러한 결과는 ‘임주’, ‘남고’, ‘소양매’에 서 폴라보노이드 함량이 차이가 있었다는 Jang 등(2016)의 보고와 유사한 결과를 보였다. 본 연구 결과 매실 과실에 페놀 함량과 폴라보노이드 함량이 많이 함유되어 있는 것으로 나타나 매실 과실을 유용한 자원으로 이용할 수 있을 것으로 생각된다.

    2. ABTS 라디칼 소거활성

    ABTS 라디칼 소거활성법은 ABTS와 potassium persulfate의 반응으로 ABTS+ 자유 라디칼 이 생성된 후 추출물 내의 항산화 물질에 의해 ABTS+가 제거되어 라디칼의 짙은 청록색이 탈색되는 원리를 이용한 측정 방법이다(Re et al., 1999).

    ABTS 라디칼 소거활성 측정 결과 품종별로 유의적인 차이는 있었으나 모든 품종에서 80% 이상으로 전체적으로 높은 소거할성을 보였다. 이 중 ‘앵숙’(87.78%)이 가장 높은 소거 활성을 보였으며, ‘소매’(86.25%) 및 ‘임주’(86.20%)에서 다른 품종에 비해 낮은 소거활성을 보였다(Table 2). ABTS 라디칼 소거활성이 DPPH 라디칼 소거활성 보다 높은 소거활성을 보였는데, 이들의 소거활성의 차이는 라디칼의 차이 즉, 자유라디칼과 양이온 라디칼의 기질 에 따라 작용하는 페놀화합물의 종류가 달라지기 때문에 나타나는 결과로 판단된다(Rice- Evans et al., 1996). Yim 등(2016)은 배나무 품종별 항산화 활성을 조사한 결과 총 페놀 함 량이 높게 나타나는 경우 상대적으로 다른 소거활성보다 ABTS+ 소거활성에도 영향을 미 쳐 높게 나타난다고 보고 하였는데, 이는 본 실험에서의 결과와도 일치하는 경향을 보였다. Kwon 등(2013)은 전처리 방법에 따른 복숭아 경봉 품종의 ABTS 라디칼 소거활성을 측정 한 결과 품종에 따라 55.99~66.30%의 활성이 나타났다고 보고하였으며, Bang 등(2015)은 재 배지역에 따른 사과의 부위별 ABTS 라디칼 소거활성을 조사한 결과 과피 부분에서 가장 높은 소거능력을 보였다고 보고 하였는데 가장 높은 지역이 79.80%로 매실의 소거활성 보 다 낮은 활성을 보였다. 이로서 매실은 다른 과실류와 비교하여 과실과 비교하여 우수한 황산화 활성을 확인할 수 있었다.

    3. DPPH 라디칼 소거능

    DPPH는 자유라디칼을 갖는 화합물질로서 항산화 활성을 가진 물질을 만나면 짙은 보라 색의 DPPH의 라디칼이 소거되어 색이 탈색되는 것을 이용하여 항산화 활성을 검증하는데 이용되고 있다. DPPH 소거 활성이 클수록 산화 방지 효과가 크다고 알려져 있다(Adom et al., 2003). DPPH 라디칼 소거능은 페놀류와 플라보노이드 등 생리활성 성분에 의한 항산화 작용으로 추출물의 DPPH 라디칼 소거에 의한 전자공여능이 페놀류나 플라보노이드 물질 에 기인하여 항산화 활성을 나타난 것으로 보고하고 있다(Kang et al., 1996).

    매실 품종 별 DPPH 라디칼 소거활성을 측정한 결과 ‘남고’, ‘회향실’, ‘장속’, ‘단아’, ‘앵 숙’에서 모두 50% 이상 비교적 강하게 나타났으며, ‘고성’, ‘백가하’에서 유의적으로 낮은 소거 활성을 나타냈다(Fig. 1). Seo 등(2008)의 연구에서는 순천지역에서 매실 나무를 대상 으로 DPPH 라디칼 소거 활성을 측정한 결과 ‘백가하’, ‘남고’, ‘천매’, ‘앵숙’ 순으로 강하게 나타났다고 하였으나 유의적인 차이는 없었다고 하였다. 그러나 본 연구에서는 ‘남고’가 ‘백가하’보다 유의적으로 더 높은 소거 활성을 보였다. 이는 재배지역과 방법에 따른 차이 로 생각되는데, Bang 등(2015)은 사과 후지 품종을 대상으로 산지별 항산화 활성을 비교 한 결과 지역별로 DPPH 함량이 다르게 측정되었다는 보고와 유사하였다.

    4. 아질산염 소거능 측정

    아질산염은 식품첨가물로서 햄, 소시지 등 가공육에서 주로 사용되고 있으며, 육질을 유 지하고, 부패를 방지하며, 보존기간을 늘려주는 역할을 하는 식품업계에는 꼭 필요한 식품 첨가물로 알려져 있다. 그러나 아질산염을 일정농도 이상 섭취하게 되면 혈액중의 헤모글 로빈의 기능을 저하시키고, 단백질 식품 등에 존재하는 2급, 3급 아민류와 결합하여 발암물 질인 니트로사민을 생성 하는 등 인체에 부정적인 영향을 미친다는 많은 연구 결과가 보고 되고 있다(Chung et al., 2002).

    발암물질인 니트로사민 생성의 원인물질인 아질산염 소거능력 결과는 Fig. 2와 같이 ‘남 고’(76.03%), ‘고성’(70.56%), ‘양로’(70.32%)가 비교적 높은 소거 활성을 보였으며, ‘소매’ (55.60%), ‘앵숙’(51.70%), ‘백가하’(54.38%)가 다른 품종과 비교하여 유의적으로 낮은 소거 활성을 나타내었다. 그러나 모든 품종에서 50% 이상의 높은 소거능력을 가지고 있는 것으 로 확인 되었다. 아질산염 소거능이 있다고 알려진 배나무의 품종 별 과피, 과심, 과육의 소 거능을 살펴본 연구에서 모든 품종에서 본 연구에서보다 낮은 50% 미만의 소거능을 나타 냈다(Choi et al., 2013). 또한 항암 효과가 있다고 알려진 대나무 추출물의 아질산염 소거능 은 43.02%를 나타내었다(Lim et al., 2004). 이로 보아 본 실험에서 사용한 매실의 아질산염 소거능력은 배와 대나무보다 높은 수준의 소거활성을 보인 것으로 생각된다.

    Ⅳ. 적 요

    본 연구에서는 국내 주요재배 매실 품종의 총 페놀, 플라보노이드 함량과 항산화 효과를 확인하고자 하였다. 총 페놀 함량은 64.13-93.43 mg ․ 100g-1으로 품종 간 함량에 차이가 있었 다. 이 중 ‘앵숙’과 ‘단아’의 함량이 비교적 높게 나타났다. 또한 총 플라보노이드 함량을 측정한 결과 6.16-18.57 mg ․ 100g-1으로 총 페놀과 같이 품종 간에 유의적인 함량 차이를 보 였다. 이 중 ‘고성’에서 가장 높은 함량을 보였다. DPPH 라디칼 소거활성을 측정한 결과 ‘남고’, ‘회향실’, ‘장속’, ‘단아’, ‘앵숙’에서 모두 50% 이상 비교적 강하게 나타났다. ABTS 라디칼 소거활성 측정 결과 모든 품종에서 80% 이상으로 전체적으로 높은 소거할성을 보 였다. 이 중 ‘앵숙’이 가장 높은 소거활성을 보였다. 아질산염 소거 능력은 모든 품종에서 50% 이상의 높은 소거능력을 가지고 있는 것으로 확인 되었는데 이중 ‘남고’(76.03%), ‘고 성’(70.56%), ‘양로’(70.32%)에서 70% 이상으로 비교적 높은 소거 활성을 보였다.

    Figure

    KJOA-26-477_F1.gif

    DPPH radical scavenging activity of 80% EtOH extracts from Prunus mume cultivars. The data are expressed as mean±standard deviations (n=3). Values with different superscript within the same column are significantly different (p<0.05).

    KJOA-26-477_F2.gif

    Nitrite scavenging ability of 80% EtOH extracts Prunus mume cultivars. The data are expressed as mean±standard deviations (n=3). Values with different superscript within the same column are significantly different (p<0.05).

    Table

    Content of total phenolics and flavonoids of 80% EtOH extracts from Prunus mume cultivars

    ABTS radical scavenging activity of 80% EtOH extracts from Prunus mume cultivars

    Reference

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