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문제 정의
- 포도는 품종에 따라 다양한 종류의 안토시아닌을 함유하며 이에 따라 흑색, 적색, 황색 등 품종 고유의 과피색이 나타난다. 본 연구에서는 포도의 안토시아닌을 식품 첨가용 천연 색소로 활용하기 위한 기초 자료를 확보할 목적으로 흑색과 적색의 포도 품종을 대상으로 안토시아닌의 종류와 함량을 분석하고 추출된 안토시아닌의 pH에 따른 품종별 색 발현의 차이를 조사하였다.
제안 방법
- 5 KV, desolvation gas (N2) = 500 L/h, desolvation temp. = 250 C, cone voltage = 70V), m/z 150-1,000의 범위에서 MS scan mode(scan speed = 5,000 Da/sec)로 mass spectrum을 분석하였다.
- 과피 1 g에 10 mL의 추출 용매(메탄올/초산 = 98.2, v/v)를 가하고 Ultra-Turrax homogenizer (IKA, Sweden)를 이용하여 분쇄한 후 20,000 × g에서 20분간 원심분리하여 얻은 상징액을 총 안토시아닌 분석용 시료로 하였다.
- 5 mL/min을 유지하였다. 분리된 안토시아닌은 PDA (model 2998, Waters, USA)를 이용하여 520 nm에서 검출하는 동시에 mass spectrometer (model 3100, Waters, USA)를 이용하여 각 안토시아닌 피크에 대하여 mass spectrum을 분석하였다. Mass spectrometer 분석시, 시료는 electrospray positive (ES+) 방식으로 이온화하였으며 (capillary voltage = 3.
- 분쇄액을 나일론 천으로 압착 여과한 후 20,000 × g로 20분간 원심분리하여 상징액을 취하였으며, 이를 rotary evaporator를 이용하여 농축함으로써 안토시아닌 농축액을 조제하였다.
- 식용 주정을 이용하여 포도 과피에서 안토시아닌을 추출하여 농축액을 조제한 후 여러 pH 조건에서 품종에 따른 안토시아닌 색소의 색 발현의 차이를 조사하였다. 이 때 컴벨어얼리, 거봉, 머스캇베일리에이, 노스레드 등 각 품종별 안토시아닌의 양은 1 mg으로 고정하였으며, 1 mg의 안토시아닌을 함유하는 각 품종별 농축액의 부피는 각각 72, 166, 92, 1354 μL였다.
- 안토시아닌 농축액의 총 안토시아닌 함량을 분석한 후 0.5 mg의 안토시아닌을 함유하도록 희석한 품종별 농축액을 5 mL의 pH 2.5-9.0의 sodium phosphate buffer와 혼합한 후 pH에 따른 색 발현의 차이를 조사하였다.
- 안토시아닌 분석용 시료 100 μL에 900 μL의 KCI buffer (pH 1.0, 50 mM) 또는 sodium acetate buffer (pH 4.5, 50 mM)를 혼합한 후 520 nm와 700 nm에서 흡광도를 측정하였으며 총 안토시아닌의 함량은 다음 공식을 이용하여 구하였다 (9).
- 6 mm, 5 μ particle size, Waters, Milford, USA)을 장착한 HPLC (model 2695, Waters, USA)에 주입하여 solvent gradient 방법으로 안토시아닌을 분리하였다. 용리 용매의 혼합 비율은 초기 2분간 물 (A), 10% (v/v) formic acid (B), 메탄올(C)을 70:5:25(A/B/C)로 유지한 후 50분간에 걸쳐 15:5:80 (A/B/C)으로 변화하였다. 용매의 유속은 0.
- 조제한 안토시아닌 농축액의 총 안토시아닌 함량이 0.1 mg/mL가 되도록 70% 메탄올 용액으로 희석한 후, 10 μL를 autosampler를 이용하여 X-Bridge C-18 column (15 cm × 4.6 mm, 5 μ particle size, Waters, Milford, USA)을 장착한 HPLC (model 2695, Waters, USA)에 주입하여 solvent gradient 방법으로 안토시아닌을 분리하였다.
- 흑색계(캠벨어얼리, 거봉, 머스캇베일리에이)와 적색계(노스레드)의 4종류의 포도 품종에 대하여 안토시아닌의 조성을 분석하고 과피에서 추출한 안토시아닌 색소의 색 발현을 조사하였다. 조사한 4종류의 품종에서 모두 12종류의 안토시아닌을 확인할 수 있었으며 흑색계 품종에서 특히 머스캇베일리에이 품종은 안토시아닌 조성이 가장 단양한 반면 적색계의 노스레드는 안토시아닌 조성이 비교적 단순하였다.
대상 데이터
- 경북 영천의 시설재배 농가에서 8월 하순 적숙기에 수확한 캠벨어얼리(Campbell Early), 거봉(Kyoho), 머스캇베일리에이(Muscat Bailey A)(이상 흑색계)와 노스레드(North Red) (적색계) 품종을 실험에 이용하였다. 안토시아닌의 분석을 위한 시료는 수확 당일 과피로부터 추출하였다.
성능/효과
- 결론적으로, 본 연구에서는 포도 과피에서 추출한 안토시아닌은 0.01-0.02% (w/v)의 낮은 농도에서도 적색, 청색, 자색, 흑색 등의 다양한 색을 발현하는 것을 확인할 수 있었으며, 식품의 종류에 따른 pH의 차이와 요구되는 색상을 고려하여 적절한 품종을 선택할 경우 포도에서 추출한 안토시아닌은 식품 첨가용 천연 색소로 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 이 때, 거봉 또는 머스칵베일리에이는 적색 또는 자색의 색 발현에 적합하였으나 청색을 발현하지 못하였으며 청색의 색 발현에는 캠벨어어리가 적합하였다.
- 4). 또한 총 안토시아닌 함량을 비교하여 보면, 적색계 품종에 비하여 흑색계 품종의 안토시아닌 함량이 크게 높았으며 특히 캠벨어얼리 품종의 안토시아닌 함량이 높은 것으로 나타났다. 한편, 흑색계 포도에서 머스캇베일리에이와 거봉은 총 안토시아닌 함량은 상대적으로 낮으나 chromatogram 상의 안토시아닌의 종류는 오히려 캠벨어얼리보다 다양한 것으로 나타났다(Fig.
- 02% (w/v)의 낮은 농도에서도 적색, 청색, 자색, 흑색 등의 다양한 색을 발현하는 것을 확인할 수 있었으며, 식품의 종류에 따른 pH의 차이와 요구되는 색상을 고려하여 적절한 품종을 선택할 경우 포도에서 추출한 안토시아닌은 식품 첨가용 천연 색소로 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 이 때, 거봉 또는 머스칵베일리에이는 적색 또는 자색의 색 발현에 적합하였으나 청색을 발현하지 못하였으며 청색의 색 발현에는 캠벨어어리가 적합하였다. 그러나 적색계 품종(노스레드)은 색의 발현이 낮아 색소 추출에는 적합하지 않은 품종으로 생각된다.
- 일반적으로 6종의 안토시아니딘(Fig.1)이 과실류에 폭넓게 존재하는 것으로 알려져 있으나(1), 본 연구에서 포도에서는 이 중 pelargonidin을 제외한 5종의 아노시아니딘을 확인할 수 있었으며 이들 안토시아니딘은 모두 포도당과 배당체를 이루고 있었다. 안토시아니딘 중 cyanidin과 peonidin은 주황색-적색의 색을 내는 반면, delphinidin, malvidin, petunidin 등은 청색-적색의 색을 나타내는 것으로 알려져 있다(11).
- 흑색계(캠벨어얼리, 거봉, 머스캇베일리에이)와 적색계(노스레드)의 4종류의 포도 품종에 대하여 안토시아닌의 조성을 분석하고 과피에서 추출한 안토시아닌 색소의 색 발현을 조사하였다. 조사한 4종류의 품종에서 모두 12종류의 안토시아닌을 확인할 수 있었으며 흑색계 품종에서 특히 머스캇베일리에이 품종은 안토시아닌 조성이 가장 단양한 반면 적색계의 노스레드는 안토시아닌 조성이 비교적 단순하였다. 포도 과피에서 안토시아닌 농축액을 조제한 후 품종별 색 발현의 차이를 조사한 결과, 낮은 pH 조건에서는 모든 품종에서 적색이 나타난 반면 중성 이상의 pH 조건에서는 품종에 따라 청색, 자색, 갈색 ,흑색 등의 다양한 색이 발현되었다.
- 캠벨어얼리, 거봉, 머스캇베일리에이, 노스레드 등 4종의 포도 품종에 대하여 안토시아닌을 HPLC를 이용하여 분석한 결과 chromatogram에 총 15개의 피크가 나타났으며(Fig. 2), mass spectrum 분석을 통하여 이 중 12개의 피크 성분에 대하여 동정이 가능하였다(Fig. 3, Table 1). Fig.
- 조사한 4종류의 품종에서 모두 12종류의 안토시아닌을 확인할 수 있었으며 흑색계 품종에서 특히 머스캇베일리에이 품종은 안토시아닌 조성이 가장 단양한 반면 적색계의 노스레드는 안토시아닌 조성이 비교적 단순하였다. 포도 과피에서 안토시아닌 농축액을 조제한 후 품종별 색 발현의 차이를 조사한 결과, 낮은 pH 조건에서는 모든 품종에서 적색이 나타난 반면 중성 이상의 pH 조건에서는 품종에 따라 청색, 자색, 갈색 ,흑색 등의 다양한 색이 발현되었다. 품종에 따른 이러한 색 발현의 차이는 안토시아닌 색소을 구성하는 안토시아니딘의 품종별 조성과 함량의 차이와 관련이 있을 것으로 추측된다.
- 안토시아니딘 중 cyanidin과 peonidin은 주황색-적색의 색을 내는 반면, delphinidin, malvidin, petunidin 등은 청색-적색의 색을 나타내는 것으로 알려져 있다(11). 품종별 안토시아니딘의 종류를 보면, 적색계 품종인 노스레드에서는 상대적으로 청색 계열 안토시아니딘의 종류가 흑색계 품종에 비하여 적은 것으로 나타났다 (Table 2, Fig. 4). 또한 총 안토시아닌 함량을 비교하여 보면, 적색계 품종에 비하여 흑색계 품종의 안토시아닌 함량이 크게 높았으며 특히 캠벨어얼리 품종의 안토시아닌 함량이 높은 것으로 나타났다.
- 또한 총 안토시아닌 함량을 비교하여 보면, 적색계 품종에 비하여 흑색계 품종의 안토시아닌 함량이 크게 높았으며 특히 캠벨어얼리 품종의 안토시아닌 함량이 높은 것으로 나타났다. 한편, 흑색계 포도에서 머스캇베일리에이와 거봉은 총 안토시아닌 함량은 상대적으로 낮으나 chromatogram 상의 안토시아닌의 종류는 오히려 캠벨어얼리보다 다양한 것으로 나타났다(Fig. 4).
- 그러나 흑색계 품종과 달리 적색계의 노스레드 품종에서는 높은 pH 조건에서 청색의 색 발현 없이 갈색으로 변색되는 경향을 보였으며, 이는 청색계열 안토시아니딘의 함량이 낮은 것(Table 2)과 관련이 있을 것으로 생각된다. 한편, 흑색계 품종에서 malvidin의 함량이 높은 거봉과 머스캇베일리에이에서는 높은 pH에서 자색 내지 흑생의 발현이 두드러진 반면 delphinidin의 함량이 높은 캠벨어얼리 품종에서는 청색을 거쳐 흑색으로 변화하는 경향을 보였으며, 이에 따라, malvidin과 delphinidin은 각각 자색과 청색의 색 발현과 관련이 있을 것으로 추측된다.
후속연구
- 품종에 따른 이러한 색 발현의 차이는 안토시아닌 색소을 구성하는 안토시아니딘의 품종별 조성과 함량의 차이와 관련이 있을 것으로 추측된다. 포도에서 추출한 안토시아닌 색소는 낮은 농도에서도 선명하고 다양한 색을 발현하므로 식품 첨가용 천연 색소로 활용이 가능할 것으로 생각된다.
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