[논문]재배지역에 따른 농산물의 phytochemical 함량

나환식; 김진영; 윤설희; 박학재; 최경철; 양수인; 이지헌; 조정용

doi:10.11002/kjfp.2013.20.4.451

재배지역에 따른 농산물의 phytochemical 함량
Phytochemical contents of agricultural products cultivated by region 원문보기

한국식품저장유통학회지 = Korean journal of food preservation, v.20 no.4, 2013년, pp.451 - 458

나환식 (전라남도 보건환경연구원 식품약품분석과) , 김진영 (전라남도 보건환경연구원 식품약품분석과) , 윤설희 (전라남도 보건환경연구원 식품약품분석과) , 박학재 (전라남도 보건환경연구원 식품약품분석과) , 최경철 (전라남도 보건환경연구원 식품약품분석과) , 양수인 (전라남도 보건환경연구원 식품약품분석과) , 이지헌 (전라남도 보건환경연구원 식품약품분석과) , 조정용 (전남대학교 식품공학과 및 기능성식품연구센터)

초록
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최근 건강 증진을 위해 소비가 증가하고 있는 농산물을 대상으로 phytochemical 성분을 정량하고, 다양한 phytochemical 성분을 동시에 분석하는 방법에 대해 조사하였다. Lycopene, ${\alpha}$, ${\beta}$-carotene, cryptoxanthin과 lutein을 대상으로 동시분석을 실시한 결과 회수율은 각각 lycopene $120.7{\pm}4.1%$, lutein $89.1{\pm}3.5%$, ${\alpha}$-carotene $91.2{\pm}2.9%$, ${\beta}$-carotene $99.1{\pm}4.4%$, cryptoxanthin $100.0{\pm}5.3%$로 나타나 향후 다양한 phytochemical 성분을 동시에 분석하는데 유효하 방법이 될 것으로 판단된다. 농산물을 대상으로 4종의 phytochemical(${\beta}$-carotene, lycopene, lutein 및 cryptoxanthin)을 분석한 결과, lutein은 시금치>참다래>토마토>블루베리>메론 순이었으며 시료별 분석 결과 시금치(나주, 신안산), 참다래(해남, 보성산)와 블루베리(담양산)가 타 시료에 비해 lutein 함량이 더 높은 결과를 보였다. Lycopene은 토마토와 시금치에서 검출되었으며, 분석 시료 중 흑 토마토($56.66{\pm}7.48mg/kg$)와 장성 토마토($50.28{\pm}5.42mg/kg$)의 lycopene 함량이 가장 높았다. ${\beta}$-carotene의 경우 시금치와 토마토 시료에 가장 많이 함유되어 있었으며 특히, 나주 시금치($65.03{\pm}4.83mg/kg$)와 신안 시금치($37.67{\pm}5.49mg/kg$)에 다량 함유되어 있었다. Quercetin 분석 결과 블루베리에서 가장 높게 검출되어 담양산 블루베리가 $1,054.06{\pm}80.54mg/100g$으로 수입산($986.57{\pm}67.85mg/100g$) 보다 높았으며, kaempferol의 경우도 비슷한 경향을 보였다. 총 폴리페놀의 경우 블루베리(213.60~229.96 mg/100 g)가 가장 높은 결과를 보였고, 시금치(112.50~141.67 mg/100 g), 참다래(46.49~70.44 mg/100 g) 에서도 높게 검출되었다. 총 플라보노이드 함량을 분석한 결과 블루베리, 시금치 시료에서 타 시료에 비해 함량이 높게 검출되었으며, 비타민 C 함량은 참다래(39.45~86.79 mg/100 g), 한라봉(38.65~50.96 mg/100 g), 토마토(5.90~15.97 mg/100 g), 블루베리 순으로 나타났고, 블루베리에서 총 안토시아닌 함량을 측정한 결과 담양산 블루베리>수입산 블루베리 순으로 나타났다. 이상의 결과로 보아 유통 중인 농산물에 다양한 phytochemical 성분이 존재하는 것으로 확인되었으며, 이는 재배지역, 품종, 숙성 정도 등에 따라 조금씩 차이가 나는 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this research is to distinguish the quantitative determination of phytochemicals in various agricultural products and to optimize an HPLC method for the determination of lycopene, lutein, ${\alpha}$-carotene, ${\beta}$-carotene, and cryptoxanthin. Among the different conditions studied, the most suitable ones for our samples were the extraction with hexane/acetone/ethanol (50:25:25, v/v/v), dissolution of the dry extract in tetrahydrofuran/acetonitrile/methanol (15:30:55, v/v/v), injection on a $C_{18}$ column with methanol/acetonitrile (90:10, v/v) + triethylamine $9{\mu}M$ as mobile phase, and ${\lambda}_{detection}$=475 nm. The mean percent recovery for the HPLC method were $120.7{\pm}4.1%$ (lycopene), $89.2{\pm}3.5%$ (lutein), $91.2{\pm}2.9%$ (${\alpha}$-carotene), $99.1{\pm}4.4%$ (${\beta}$-carotene), and $100.0{\pm}5.3%$ (cryptoxanthin). The contents of lutein in the agricultural products were spinach, kiwi, tomato, blueberry, melon, respectively. However, the lycopene contents were the highest in the Black tomato ($56.66{\pm}7.48mg/kg$) and Jangseong tomato ($50.28{\pm}5.42mg/kg$). The concentration of ${\beta}$-carotene in all of the agricultural products ranged from 0.07 mg/kg to 65.03 mg/kg. The quercetin content of the agricultural products increased in the order of blueberry (986.57~1,054.06 mg/100 g), kiwi (44.96~55.09 mg/100 g), hallabong (31.92~35.60 mg/100 g), and tomato (26.38~34.94 mg/100 g). The highest kaempferol content was found in the blueberry (47.79~76.15 mg/100 g) with results in all of the tested samples varying between 6.54~48.11 mg/100 g. The total polyphenol contents of the various agricultural products increased in the blueberry (213.60~229.96 mg/100 g), spinach (112.50~141.67 mg/100 g) and kiwi (46.49~70.44 mg/100 g). The total flavonoid content was the highest in both blueberry and spinach. Vitamin C content was detected in kiwi > hallabong > tomato > blueberry, respectively. The total anthocyanin contents (TAC) was detected in the Damyang blueberry and the imported blueberry.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 재배 지역이 다른 다양한 농산물(시금치, 메론, 한라봉, 블루베리, 참다래, 토마토)을 대상으로 phytochemical 성분을 정량하고, phytochemical 성분 5종(lycopene, lutein, α-, β-carotene 및 cryptoxanthin)을 동시에 분석하는 방법에 대해 조사하였다.
최근 건강 증진을 위해 소비가 증가하고 있는 농산물을 대상으로 phytochemical 성분을 정량하고, 다양한 phytochemical 성분을 동시에 분석하는 방법에 대해 조사하였다. Lycopene, α, β-carotene, cryptoxanthin과 lutein을 대상으로 동시분석을 실시한 결과 회수율은 각각 lycopene 120.

가설 설정

2)Means with the same letter are not significantly different (p<0.05).

제안 방법

5종의 phytochemical 성분(lycopene, cryptoxanthin, α, β-carotene 및 lutein)을 동시에 분석하기 위하여 Olives Barba 등의 방법을 응용하여 분석하였다(17).
5종의 phytochemical 성분(lycopene, cryptoxanthin, α, β-carotene 및 lutein)의 효율 및 신뢰성 검증을 위해 회수율 시험을 수행하였다.
분석조건은 Capcellpak C18 column(5 μm, 4.6×250 mm, Shiseido, Tokyo, Japan)을 이용, column 온도를 30℃로 유지하면서 Diode Array Detector(Perkin elmer, USA) 254 nm에서 분석하였다.
분석조건은 Capcellpak C18 column(5 μm, 4.6×250 mm, Shiseido, Tokyo, Japan)을 이용하여 1.0 mL/min의 유속으로 column 온도를 30℃로 유지하면서 UVD(Shimadzu LC-20A, Kyoto, Japan) 375 nm에서 분석을 실시하였다.
시료 2∼5 g 정도를 취하여 추출용매 hexane/acetone/ethanol(50:25:25) 100 mL를 첨가하고 빛을 차단하여 혼합, 혼합물을 30분간 magnetic stirrer를 이용하여 교반한 후 원심분리하고 섬유층이 무색이 될 때까지 반복 시행하였다.
5종의 phytochemical 성분(lycopene, cryptoxanthin, α, β-carotene 및 lutein)의 효율 및 신뢰성 검증을 위해 회수율 시험을 수행하였다. 시료(melon)에 lycopene 등 5종의 표준 용액을 각각 첨가한 후 분석 크로마토그램으로부터 머무름 시간을 비교하고, 피크에 대한 평균면적을 구하여 검량선을 작성하여 시료 중 phytochemical 함량을 구하여 회수율을 시험한 결과는 Table 1과 같다. 5종의 성분에 대한 회수율은 각각 lycopene 120.
총 폴리페놀 함량은 Folin-Denis법(20)을 응용하여 각 추출액 0.4 mL에 10% Folin-Ciocalteu's 시액(Junsei Chemical Co., Ltd., Tokyo, Japan) 0.8 mL를 넣고 3분간 정치 후, 10% Na2CO3 용액 1.6 mL를 첨가하여 암소에서 1시간 방치한 후 725 nm(UV/VIS Spectrophotometer, Lamda 25, Perkin elmer, USA)에서 흡광도를 측정하였다.
총 플라보노이드 분석은 위의 추출액 0.5 mL를 취하여 10% aluminium nitrate 0.1 mL와 1 M potassium acetate 0.1 mL를 첨가하고 80% methanol 4.3 mL에 혼합하여 실온(25℃)에서 40분 방치한 후 415 nm(UV/VIS Spectrophotometer, Lamda 25, Perkin elmer, USA)에서 흡광도를 측정하여 총 플라보노이드 함량을 측정하였으며 표준품은 quercetin을 이용하였다(21).
추출액 일정량을 취하여 0.45 μm membrane filter를 이용하여 여과한 후 HPLC(Shimadzu LC-20A, Kyoto, Japan)를 이용하여 분석하였다.
추출액에 15 mL 증류수를 가하고 혼합한 후 상층액을 취한 후, 추출액 10 mL를 감압ㆍ농축하여 건조 후 tetrahydrofuran / acetonitrile / methanol(15:30:55) 용액으로 녹이고 0.45 μm membrane filter로 여과 후 시험용액으로 하여 HPLC(Shimadzu LC-20A, Kyoto, Japan)로 분석하였으며, 분석조건은 Unison UK C18 column(3 μm, 4.6×150 mm, Imtakt, Philadelphia, USA)을 이용하여 0.9 mL/min의 유속으로 column 온도를 30℃로 유지하면서 UVD 475 nm에서 분석을 실시하였다.

대상 데이터

본 연구에 사용된 농산물은 토마토(장성, 사천, 부산, 광주), 참다래(보성, 해남, 제주, 수입산), 한라봉(나주, 제주), 시금치(신안, 나주, 경기), 메론(곡성, 나주, 수입산), 블루베리(담양, 수입산) 등 6종의 농산물을 농산물 공판장 및 마트를 이용하여 구입, 시료로 사용하였다. 시료별 구입 시기는 토마토(장성, 사천, 부산, 광주) 3∼4월, 참다래(보성, 해남, 제주)는 12∼1월에 수입산은 6월에 구입하였다.
시료 일정량에 1:3(w/v)의 비율로 100% methanol을 가하여 80℃에서 3시간 동안 환류 2회 반복 추출한 후 정용하여 폴리페놀 및 플라보노이드 분석용 시료로 사용하였다. 총 폴리페놀 함량은 Folin-Denis법(20)을 응용하여 각 추출액 0.
시료별 구입 시기는 토마토(장성, 사천, 부산, 광주) 3∼4월, 참다래(보성, 해남, 제주)는 12∼1월에 수입산은 6월에 구입하였다.
이동상은 0.05 M KH2PO4 / acetonitrile (75:25)을 사용하였고 유속은 1.0 mL/min으로 하였으며, 주입량은 10 μL이었다.
이동상은 triethylamine 9 μM이 함유된 methanol : acetonitrile(90:10 v/v)으로 용출하는 조건을 이용하였다.
한라봉(나주, 제주)과 시금치(신안, 나주, 경기)는 1∼2월에 구입하였으며, 메론은 7월(곡성, 수입산)과 1월(나주산 겨울 메론), 블루베리(담양, 수입산)는 6월에 구입하여 시료로 사용하였다.

데이터처리

각 실험은 3회 반복하여 얻은 결과를 평균과 표준편차로 나타내었으며, 그 결과는 SAS package로 통계처리 하였으며, 시료간의 유의검증은 Duncan's multiple range test로 검증하였다.

이론/모형

Quercetin과 kaempferol을 분석하기 위한 시료의 전처리는 Gudej 등의 방법(18)에 따라 실시하였다. 시료 일정량을 취하여 25% HCl 15 mL와 methanol 50 mL를 가하여 60℃에서 2시간 동안 환류 추출하고 methanol을 이용하여 100 mL로 정용하였다.
총 안토시아닌 함량은 pH differential method(23)를 이용하여 과즙 0.4 mL에 pH 1.0 potassium chloride buffer(0.025 M)와 pH 4.5 sodium acetate buffer(0.4 M) 각각 3.6 mL를 첨가하여 반응시키고, blank로 증류수를 이용하여 510 nm 와 700 nm에서 각각 흡광도를 측정하여 흡광도(A)를 구하고 아래식에 의하여 총 안토시아닌 함량을 측정하였다.

성능/효과

5종의 성분에 대한 회수율은 각각 lycopene 120.7±4.1%, cryptoxanthin 100.0±5.3%, α-carotene 91.2±2.9%, β-carotene 99.1±4.4%, lutein 89.1±3.5%으로 만족할만한 수준으로 평가되었다.
Lycopene, α, β-carotene, cryptoxanthin과 lutein을 대상으로 동시분석을 실시한 결과 회수율은 각각 lycopene 120.7±4.1%, lutein 89.1±3.5%, α-carotene 91.2±2.9%, β-carotene 99.1±4.4%, cryptoxanthin 100.0±5.3%로 나타나 향후 다양한 phytochemical 성분을 동시에 분석하는데 유효하 방법이 될 것으로 판단된다.
Lycopene은 토마토와 시금치 시료에서 검출되었으며, 토마토의 경우 흑 토마토(56.66±7.48 mg/kg)와 장성 토마토(50.28±5.42 mg/kg)가 타 시료에 비해 높았으며, 시금치의 lycopene 함량은 2.54±0.75∼4.15±0.83 mg/kg으로 시료 간 비슷한 수준으로 검출되었다.
Lycopene은 토마토와 시금치에서 검출되었으며, 분석 시료 중 흑 토마토(56.66±7.48 mg/kg)와 장성 토마토(50.28±5.42 mg/kg)의 lycopene 함량이 가장 높았다.
Quercetin 분석 결과 블루베리에서 가장 높게 검출되어 담양산 블루베리가 1,054.06±80.54 mg/100 g으로 수입산(986.57±67.85 mg/100 g) 보다 높았으며, kaempferol의 경우도 비슷한 경향을 보였다.
농산물을 대상으로 4종의 phytochemical(β-carotene, lycopene, lutein 및 cryptoxanthin)을 분석한 결과, lutein은 시금치>참다래>토마토>블루베리>메론 순이었으며 시료별 분석 결과 시금치(나주, 신안산), 참다래(해남, 보성산)와 블루베리(담양산)가 타 시료에 비해 lutein 함량이 더 높은 결과를 보였다.
농산물의 비타민 C 함량을 분석한 결과 참다래(39.45∼86.79 mg/100 g), 한라봉(38.65∼50.96 mg/100 g), 토마토(5.90∼15.97 mg/100 g), 블루베리 순으로 나타났다(Table 5).
또한 7종의 채소류 중 lutein을 함량을 분석한 결과(25), 깻잎, 취, 쑥, 상치, 시금치에서 10,000 μg/100 g 이상으로 검출되어 높은 함량을 보인 것으로 나타났다.
49 mg/100 g)에서도 높게 분석되었다. 또한 토마토와 메론도 폴리페놀이 풍부하게 함유된 것으로 나타났다.
메론은 곡성산이 38.35±0.4 mg/100 g로 가장 높았으며, 겨울철 비닐하우스에서 수확한 나주 메론이 19.28±3.64 mg/100 g, 수입산이 1.66±0.05 mg/100 g 순으로 결과를 보였으며, 시금치의 경우 시료 간 큰 차이를 보이지 않았다.
분석결과 담양산 블루베리가 4.97±0.19 mg/100 mL로 수입산의 3.00±0.16 mg/100 mL 보다 높게 검출되었다.
시료별 분석 결과 블루베리는 담양산보다 수입산이 높았으며, 시금치는 16.176±1.97∼18.75±3.10 mg/100 g으로 큰 차이를 보이지 않았다.
시료별 분석 결과 블루베리는 담양산이 213.60±7.72 mg/100 g으로 수입산(229.96±6.87 mg/100 g)과 비슷한 결과를 보였으며, 참다래는 수입산(70.44±3.19 mg/100 g)과 보성산(62.72±3.91 mg/100 g)이 타 시료에 비해 높은 결과를 보였으며, 한라봉의 경우 제주산이 나주산에 비해 조금 높은 결과를 보였으나 큰 차이는 없는 것으로 나타났다.
시료별 분석 결과 블루베리의 경우 나주산이 1,054.1±80.5 mg/100 g으로 수입산(986.6±67.9 mg/100 g) 보다 높았으며, 참다래의 경우 수입산, 보성, 해남, 제주산 순으로 나타났으나 시료 간 큰 차이는 보이지 않았다.
시료별 분석 결과 시금치의 경우 나주(530.73±39.73 mg/kg), 신안(302.07±21.61 mg/kg), 경기(268.21±19.45 mg/kg) 순이었으며, 참다래는 해남>보성>제주>수입산 순으로 나타났다.
시료별 분석 결과는 시금치의 경우 β-carotene 함량은 나주산(65.03±4.83 mg/kg) > 신안산(37.67±5.49 mg/kg) > 경기도산(27.09±3.68 mg/kg) 순으로 나주산이 가장 높은 결과를 보였고, 토마토의 경우 흑 토마토(15.67±3.72 mg/kg)가 가장 높았으며 장성, 사천, 부산 토마토 순으로 나타났다.
97 mg/100 g), 블루베리 순으로 나타났고, 블루베리에서 총 안토시아닌 함량을 측정한 결과 담양산 블루베리>수입산 블루베리 순으로 나타났다. 이상의 결과로 보아 유통 중인 농산물에 다양한 phytochemical 성분이 존재하는 것으로 확인되었으며, 이는 재배지역, 품종, 숙성 정도 등에 따라 조금씩 차이가 나는 것으로 판단된다.
총 폴리페놀의 경우 6종류의 농산물 중 블루베리(213.60∼229.96 mg/100 g)가 가장 높은 결과를 나타냈고, 시금치(112.50∼141.67 mg/100 g), 참다래(46.49∼70.44 mg/100 g), 한라봉(52.37∼60.49 mg/100 g)에서도 높게 분석되었다.
총 폴리페놀의 경우 블루베리(213.60∼229.96 mg/100 g)가 가장 높은 결과를 보였고, 시금치(112.50∼141.67 mg/100 g), 참다래(46.49∼70.44 mg/100 g) 에서도 높게 검출되었다.
총 플라보노이드 함량을 분석한 결과 블루베리, 시금치 시료에서 타 시료에 비해 함량이 높게 검출되었으며, 비타민 C 함량은 참다래(39.45∼86.79 mg/100 g), 한라봉(38.65∼50.96 mg/100 g), 토마토(5.90∼15.97 mg/100 g), 블루베리 순으로 나타났고, 블루베리에서 총 안토시아닌 함량을 측정한 결과 담양산 블루베리>수입산 블루베리 순으로 나타났다.
총 플라보노이드 함량을 분석한 결과 블루베리, 시금치에서 타 시료에 비해 함량이 높게 검출되었으며 나머지 시료에서도 고루 분포되어 폴리페놀 함량과 비슷한 결과를 보였다. 시료별 분석 결과 블루베리는 담양산보다 수입산이 높았으며, 시금치는 16.
토마토의 lutein 함량은 흑토마토>사천>장성>부산 토마토 순으로 나타났고, 블루베리는 담양산(7.97±1.87 mg/kg)이 수입산(2.35±0.92 mg/kg)보다 높은 결과를 보였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	식물의 입장에서 Phytochemical란?	Phytochemical은 식물의 입장에서 외부 환경으로부터 자신을 보호하는 일종의 방어물질로서 필수 영양소는 아니지만 비타민, 무기질과 함께 미량영양소로 분류되어 제 7의 영양소(the seventh nutrient)로 부르기도 한다(1). 그동안 다양한 역학 연구결과 과일과 채소 등이 암과 같은 성인병을 예방하는 효과가 잇는 것으로 보고됨에 따라 식품의 기능성에 대한 관심이 집중되어 왔으며 주된 활성 성분으로 phytochemical이 제안되어 왔다.
	식품성분에 영향을 미치는 환경적 인자는?	그동안 다양한 역학 연구결과 과일과 채소 등이 암과 같은 성인병을 예방하는 효과가 잇는 것으로 보고됨에 따라 식품의 기능성에 대한 관심이 집중되어 왔으며 주된 활성 성분으로 phytochemical이 제안되어 왔다. 한편 phytochemical과 같은 생리활성 물질은 유전적인 요인뿐만 아니라 환경적인 요인에 의해 원료 중 함량이 결정되는데 식품성분에 영향을 미치는 환경적 인자로는 숙성도, 품종 등 생물학적 요인과 온도, pH, 수분활성도, 가공, 포장, 압력 등 물리적 요인에 의해서도 달라진다고 한다(2).
	Phytochemical의 효과는?	최근 성인병 예방과 관련된 phytochemical의 연구결과를 바탕으로 많은 연구가 이루어져 왔으며, 항암효과(3-5), 심혈관 질환 예방(6,7), 면역 증진(8,9), 항 미생물 및 항바이러스 효과(10-12), 노화지연 등의 효과(13,14)가 있는 등 건강 증진 효과와 관련하여 작용 기작이나 구조 활성 관계를 중심으로 연구가 주로 수행되어 왔으며, 최근 HPLC와 GC/MS를 이용한 약용식물의 phytochemical 분석(15), 국내 소비되는 식물류의 carotenoid 등 식물생리활성 물질 분석에 관한 연구(16) 등이 수행되고 있으나, 농산물에 대한 다양한 phytochemical 함량 조사, 지역에 따른 성분 변화 등에 관한 연구는 아직 미흡하여 단편적으로 보고되고 있는 실정이다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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