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문제 정의
- 이러한 추세에 맞춰 각종 농산물의 기능성에 대한 연구와 아울러 이들을 이용한 각종 기능성 식품의 개발이 활발히 진행되고 있다. 따라서 본 보고에서는 현재 우리나라에서 전통적으로 많이 애용되어 오고 있고, 생산되고 있는 과일 중 많은 양을 차지하고 있는 배가 함유하고 있는 기능성 물질들을 알아보고 이들의 기능성, 즉 생리활성에 대하여 고찰해보고자 한다.
- 배에 많이 함유되어 있는 폴리페놀 및 펙틴과 같은 성분은 혈중 콜레스테롤의 저하와 같은 심혈관계 질환에 영향을 미치거나 항당뇨의 효과 등 사람들의 건강에 유익한 작용을하는 것으로 알려져 있다. 따라서, 배의 기능성 성분인 이들 폴리페놀과 펙틴의 기능성에 관한 연구 보고를 조사하여 보았다.
- 우리나라 주요 과일 중 하나인 배가 함유하고 있는 기능성물질들을 알아보기 위해 품종별 부위별에 따라 그 기능성 물질들을 알아보고 이들의 기능성인 생리활성에 대하여 조사하였다. 총 페놀성 물질의 함량은 배의 품종 및 부위에 따라 그 함량이 서로 달랐다.
제안 방법
- 이는 배의 성숙과실보다 미숙한 과실, 그리고 과육에 비하여 과피에 기능성 성분을 좀더 많이 함유하고 있다. Lee와 Eun은이들을 이를 추출하여 이용하고자 용매추출에 대한 특허(16)를 출원하였으며 SFE(supercritical fluid extraction; 초임계유체추출)를 이용해 효율적으로 추출을 시도하였다 (10). 앞으로 이들과 같은 여러 가지 방법들을 통해 효율적으로 대량 생산이 될 경우 기능성 식품이나 화장품 소재 개발로서의 활용이 가능하리라 생각된다.
성능/효과
- 05). Hemicellulose와 cellulose는 세 품종 모두 배의 성숙정도에 따라 유의적으로 감소하였으며 uronic acid는 증가하는 것으로 조사 되었다(Table 4). 이와같은 식이섬유의 성분조성 변화는 과실의 생장과 함께 과피 중의 불용성 및 가용성 식이섬유의 차이에 따라 나타난 것으로 판단되며 과실의 식이섬유는 가용성 식이섬유의 비율이 높고 또한 생물활성과 관련된 성분으로 곡류나 다른 식이섬유원에 비하여 좋은 품질을 갖고 있다고 판단된다.
- 배 과육의 식이섬유 함량(Table 3) 또한 과피와 거의 비슷한 변화를 나타내었는데 불용성 식이섬유는 생장과정중 계속 감소하였고 가용성 식이섬유는 감소하다가 증가하는 추세를 보였으며 총 식이섬유의 함량도 감소하다가 수확시기가 가까워지면서 점차 증가하는 경향을 나타내었다. 결과적으로 배 과실의 생장에 따라 불용성 식이섬유는 감소하였고 가용성 식이섬유는 증가하였으며 수확시기에 이르러 과피에는 불용성 식이섬유의 함량이 더 많지만 과육에는 불용성 보다 가용성 식이섬유가 더 많았다.
- 과피의 페놀성 물질의 함량은 과육에 비하여 현저하게 많았고 그 차이가 가장 큰 품종은 신고였다. 과피 중의 arbutin 함량은 품종간에 유의적인 차이를 나타내어 신고의 함량이 가장 많이 조사되었고, 페놀물질을 검출 정량한 결과 과피 및 과육에서 arbutin, chlorogenic acid, epicatechin이 주요한 물질임을 알 수 있었다.
- 초기 추황 과피의 주요한 페놀물질은 arbutin, chlorogenic acid와 epicatechin이 검출 되었고 과육에서는 다른 두 품종에서와 달리 epicatechin이 미량으로만 검출되었다. 과피의 epicatechin 함량은 전반적으로 생장 중에 지속적으로 감소하였고 과육의 chlorogenic acid는 다른 품종과는 달리 증가-감소-증가의 변화를 나타내었다.
- 또한, 배 추출물이 당뇨를 유발시킨 쥐의 glucose 함량을 조절한다고 보고하였으며, 배에서 추출한 폴리페놀 화합물 및 펙틴의 생리활성에 관한 연구로, Kim 과 Na(22)는 배에서 추출한 phenolic compound 화합물에 대하여 streptozotocin(STZ)을 투여하여 고혈당을 유발시킨 생쥐에 미치는 영향을 밝히고자, 생쥐의 혈당, 혈중 creatinine, blood urea nitrogen(BUN)의 변화에 대하여 연구하였다. 대조군의 혈당 농도는 4 주부터 높게 나타났으며, phenolic compound 화합물을 하루 15 mg 섭취한 실험군의 혈당은 대조군에 비하여 유의성(p＜0.05) 있게 감소하였으며, 특히 phenolic compound 화합물을 하루 90 mg 섭취한 실험군에서는 4주부터 감소하기 시작하여 6주까지 유의성(p＜0.05)있게 감소하였다(Table 6). 이와 같이 감소하는 경향은 배의 phenolic compound가 췌장섬에 작용하여 인슐린 분비에 관여하였음을 암시 한다고 하였다.
- 또한 이들 각각의 성분함량은 과피와 과육에서 유의적인 차이를 보여 총페놀성물질의 함량과 마찬가지로 과육에 비하여 과피에 더 많은 량을 함유하고 있음을 나타내었다. 배 과실의 생장 초기에 많이 함유되어 있는 알부틴은 hydroquionoe과 유사한 구조를 가지고 있으며 멜라닌 억제의 유사 효능을 가지고 있어 피부의 미백효과를 나타 낸다.
- 05)있게 감소하였다. 또한 일간 혈장 renin 변화에 있어서 배 펙틴 15mg 섭취한 실험군에서 유의한 감소를 나타내었다. 배에서 추출된 pectin은 고혈압 유발 흰쥐의 혈압 변화, 혈장 renin 변화를 억제하는데 유의적인 효과가 있었다.
- 이에 관하여 Zhang 등(20)은 배의 품종별 생육단계에 따른 포도당 흡수 지연 효과에 대하여 연구하였다. 모든 실험군에서 포도당 흡수 지연효과가 있는 것으로 나타났으며, 시간이 경과함에 따라 포도당 흡수 지연 지수에는 다소 변화가 있지만 신고 품종의 유과의 펙틴이 23.99%로 가장 낮았고 그 외의 펙틴은 거의 약 30% 혹은 그 이상으로 비교적 높은 효과를 보였다(Table 5). Gum과 같은 점성 다당류는 젤 매트릭스를 형성하여 포도당 등을 젤 매트릭스에 가두고 장내에서의 혼합과 확산을 늦추는 것으로 포도당 등의 흡수를 늦추는 작용을 한다.
- 배 과육의 식이섬유 함량(Table 3) 또한 과피와 거의 비슷한 변화를 나타내었는데 불용성 식이섬유는 생장과정중 계속 감소하였고 가용성 식이섬유는 감소하다가 증가하는 추세를 보였으며 총 식이섬유의 함량도 감소하다가 수확시기가 가까워지면서 점차 증가하는 경향을 나타내었다. 결과적으로 배 과실의 생장에 따라 불용성 식이섬유는 감소하였고 가용성 식이섬유는 증가하였으며 수확시기에 이르러 과피에는 불용성 식이섬유의 함량이 더 많지만 과육에는 불용성 보다 가용성 식이섬유가 더 많았다.
- 또한 일간 혈장 renin 변화에 있어서 배 펙틴 15mg 섭취한 실험군에서 유의한 감소를 나타내었다. 배에서 추출된 pectin은 고혈압 유발 흰쥐의 혈압 변화, 혈장 renin 변화를 억제하는데 유의적인 효과가 있었다. 배의 phenolic compound는 혈압과 관련하여 발현되는 rCBF, MAP, Cardiac contractile force에서 대조구와 비교하여 유의적으로 효과가 있는 것으로 조사되었다.
- 배에서 추출한 phenolic compound 화합물이 고혈당 생쥐의 혈당, 혈중 creatinine, blood urea nitrogen(BUN) 의 변화는 90mg 섭취한 실험군에서 4주부터 감소하기 시작하여 6주까지 유의성(p＜0.05)있게 감소하였다. 또한 일간 혈장 renin 변화에 있어서 배 펙틴 15mg 섭취한 실험군에서 유의한 감소를 나타내었다.
- 배에서 추출된 pectin은 고혈압 유발 흰쥐의 혈압 변화, 혈장 renin 변화를 억제하는데 유의적인 효과가 있었다. 배의 phenolic compound는 혈압과 관련하여 발현되는 rCBF, MAP, Cardiac contractile force에서 대조구와 비교하여 유의적으로 효과가 있는 것으로 조사되었다. 이상의 결과에서 알 수 있듯이 배에 함유되어 있는 주요 기능성물질은 식이섬유와 페놀성 물질인데 식이섬유의 하나인 pectin과페놀성 물질들이 in vitro 실험이나 in vivo 실험에서 혈압 저하나 및 혈당 저하에 영향을 미치는 것으로 나타났다.
- 이들의 함량변화는 총페놀성물질의 함량변화와 일치한 결과를 나타내었다. 생장 초기 신고 과피, 과육에서도 arbutin, chlorogenic acid, epicatechin이 주요한 물질로 검출되었고 그 외 과피에서는 catechin과 caffeic acid가 미량으로 검출되었으며 과육에서는 caffeic acid가 미량으로 검출되었다(Table 2). 과피에서 arbutin과 chlorogenic acid는 생장과정 중 감소하다가 총페놀성물질의 함량이 급격히 증가하는 시기에 증가를 했다가 다시 감소하였다.
- 배의 과피에서 수확시기별 식이섬유 함량 변화를 조사한 것은 Table 3과 같았다. 세 품종 모두 과피의 불용성 식이섬유 함량은 배의 생장 기간에 따라 급격히 감소하였으나 이에 반하여 가용성 식이섬유의 함량은 여러 단계의 변화를 나타내었다. 수확시기에 따른 풍수의 가용성 식이섬유는 감소-증가-감소-증가의 변화를 보였고 신고와 추황의 가용성 식이섬유는 증가-감소-증가의 변화를 나타내었다.
- 세 품종 모두 과피의 불용성 식이섬유 함량은 배의 생장 기간에 따라 급격히 감소하였으나 이에 반하여 가용성 식이섬유의 함량은 여러 단계의 변화를 나타내었다. 수확시기에 따른 풍수의 가용성 식이섬유는 감소-증가-감소-증가의 변화를 보였고 신고와 추황의 가용성 식이섬유는 증가-감소-증가의 변화를 나타내었다.
- 배에도 과실 중 많은 식이섬유가 있는데 특히 어린 과실에 많이 존재하기 때문에 어린 과실이 성장 시 떨어지져 사용하지 못할 경우 이들을 식이섬유 원으로 이용 가능성을 조사하기 위해 Zhang 등(17)은 배의 품종별, 수확시기별에 따른 식이섬유 변화를 조사하여 보고한적이 있다. 이들 보고에서 조사한 세 품종 모두에서 생장기간이 길어질수록 총 식이섬유 함량은 감소하였다. 배의 과피에서 수확시기별 식이섬유 함량 변화를 조사한 것은 Table 3과 같았다.
- 배의 phenolic compound는 혈압과 관련하여 발현되는 rCBF, MAP, Cardiac contractile force에서 대조구와 비교하여 유의적으로 효과가 있는 것으로 조사되었다. 이상의 결과에서 알 수 있듯이 배에 함유되어 있는 주요 기능성물질은 식이섬유와 페놀성 물질인데 식이섬유의 하나인 pectin과페놀성 물질들이 in vitro 실험이나 in vivo 실험에서 혈압 저하나 및 혈당 저하에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서, 배가 혈압이나 혈당의 이상으로 발생되는 질병들의 억제에 영향을 미쳐 배의 섭취가 혈압과 혈당에 관계되는 질병의 예방에 효과가 있을 것이라는 것을 확실히 확인하기 위해서는 이들을 이용한 임상 실험이 행하여 져서 입증되어야 하며, 이를 통해 우리 전통적으로 섭취 해온 과일 중 하나인 배의 소비 촉진에 기여하여 배 재배 농가에 도움이 되기를 기대해 본다.
- 일간 혈압변화에서 대조군에 비하여 pectin 5 mg/kg 투여한 실험군의 15일째에 유의한 감소를 보였고 19일째에 한계적으로 유의한 감소를 나타내었으며, pectin 10 mg/kg 투여한 실험군의 15일째에 유의적인 감소를 나타내었으며, pectin 15 mg/kg 투여한 실험군의 모든 기간 동안 감소의 경향을 보였으나 유의성은 나타내지 않았다(p<0.05).
- 또한, 배에서 추출된 pectin의 고혈압 억제 효과에 대하여 2K1C 유발된 고혈압 흰쥐의 일간 혈압 변화, 혈장 renin 대하여 조사한 결과(25), 혈압변화에서 대조군에 비하여 pear pectin 5 mg/kg 실험군은 모든 기간 동안 유의성을 나타내지 않았으며, pear pectin 10 mg/kg 실험군의 8일째와 15일째에 유의한 감소를 나타내었으며, pear pectin 15 mg/kg 실험군은 15일째에 유의한 감소를 나타내었다. 혈장 renin 변화에 있어서 대조군에 비하여 apple pectin이 투여된 군에서는 모두 유의한 변화가 없었으며, pear pectin이 투여된 10 mg/kg 실험군에서 한계적으로 유의한 감소를 나타내었다(Fig 3).
후속연구
- 결론적으로, 배에서 추출된 phonolic compound는 혈장 renin과 혈압에 영향을 미치어 혈압 강화조절에 효과가 있으며 혈압의 상승과 함께 혈류의 증가에 대하여 배 추출 pectin이 효과적이어서 이를 이용한 건강 보조 식품의 이용이 가능하리라 생각된다.
- Gum과 같은 점성 다당류는 젤 매트릭스를 형성하여 포도당 등을 젤 매트릭스에 가두고 장내에서의 혼합과 확산을 늦추는 것으로 포도당 등의 흡수를 늦추는 작용을 한다. 따라서 배 과육에서 추출한 펙틴은 in vitro 실험에서 초기 비교적 높은 포도당 흡수 지연 효과를 나타내어 기능성식품 개발 등에 좋은 수용성 식이섬유로 이용될 것으로 생각된다.
- 이상의 결과에서 알 수 있듯이 배에 함유되어 있는 주요 기능성물질은 식이섬유와 페놀성 물질인데 식이섬유의 하나인 pectin과페놀성 물질들이 in vitro 실험이나 in vivo 실험에서 혈압 저하나 및 혈당 저하에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서, 배가 혈압이나 혈당의 이상으로 발생되는 질병들의 억제에 영향을 미쳐 배의 섭취가 혈압과 혈당에 관계되는 질병의 예방에 효과가 있을 것이라는 것을 확실히 확인하기 위해서는 이들을 이용한 임상 실험이 행하여 져서 입증되어야 하며, 이를 통해 우리 전통적으로 섭취 해온 과일 중 하나인 배의 소비 촉진에 기여하여 배 재배 농가에 도움이 되기를 기대해 본다.
- Lee와 Eun은이들을 이를 추출하여 이용하고자 용매추출에 대한 특허(16)를 출원하였으며 SFE(supercritical fluid extraction; 초임계유체추출)를 이용해 효율적으로 추출을 시도하였다 (10). 앞으로 이들과 같은 여러 가지 방법들을 통해 효율적으로 대량 생산이 될 경우 기능성 식품이나 화장품 소재 개발로서의 활용이 가능하리라 생각된다.
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