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문제 정의
- 이와 같이 방풍나물에 대한 연구발표는 성분 및 생리활성에 관한 연구가 대부분이고 향기성분은 건조한 뿌리의 성분에 대해서만 연구가 이루어져 있으며(13), 최근에는 방풍을 약재가 아닌 나물로 섭취하는 경향이 많으므로 방풍의 부위에 따른 독특한 향취를 연구할 필요성이 있다. 그러므로 본 연구에서는 방풍나물을 산지에서 직접 구매하여 채취시기별, 방풍나물의 부위별로 향기성분을 분석하여 방풍나물을 여러 가지 산업에 이용하기 위한 기초 자료를 제공하고자 하였다.
제안 방법
- 4종의 SPME resin[polydimethylsiloxane(PDMS)/ divinylbenzene(65 μm), carboxen/ polydimethylsiloxane(75 μm), polydimethylsiloxane(100 μm), divinylbenzene/ carboxen/ PDMS(50/30 μm)]을 사용하여 방풍시료에 대해 분석을 실시하고 가장 많은 휘발성분을 포집하는 carboxen/ polydimethylsiloxane(75 μm) resin을 선정하여 방풍의 휘발성분 분석용 resin으로 사용하였다.
- Heating mantle을 이용하여 시료 vial을 가온하여 60°C에 도달할 때 SPME resin-needle을 vial의 headspace에 20분 동안 노출시켜 휘발성 물질을 포집하고 gas chromatography mass spectrometer(GC/MS)의 분석 시료로 사용하였다.
- , Milwaukee, MN, USA)를 이용하여 시료와 동일 조건에서 결정하였다. 모든 시료는 3회 반복하여 휘발성 물질을 분석하였다.
- 방풍의 향기성분을 분석하기 전에 적합한 SPME(solidphase microextraction) resin(Supelco, Bellefonte, PA, USA) 선택을 위한 실험을 하였다. 4종의 SPME resin[polydimethylsiloxane(PDMS)/ divinylbenzene(65 μm), carboxen/ polydimethylsiloxane(75 μm), polydimethylsiloxane(100 μm), divinylbenzene/ carboxen/ PDMS(50/30 μm)]을 사용하여 방풍시료에 대해 분석을 실시하고 가장 많은 휘발성분을 포집하는 carboxen/ polydimethylsiloxane(75 μm) resin을 선정하여 방풍의 휘발성분 분석용 resin으로 사용하였다.
- 전남 여수시 금오도에서 재배된 방풍나물을 3월과 7월에 수집하여 잎, 줄기, 뿌리로 나누어 휘발성 향기성분을 SPME법으로 추출하여 GC/MS로 분석하였다. 3월에 수확된 방풍의 잎은 72종, 줄기는 75종, 뿌리는 63종이 동정되었고, 7월에 수확된 방풍의 잎은 78종, 줄기는 73종, 뿌리는 69종이 동정되었다.
- MS 분석조건은 capillary direct interface 온도가 220°C, ion source 온도는 220°C, mass range는 40∼350 m/z, electron multiplier voltage는 1,000 V, MS ionization voltage는 70 eV 그리고 scan rate는 1/sec로 하였다. 향기성분의 확인은 휘발성분의 지체시간(retention indices, RI)(14)과 표준물질의 지체시간이 일치하거나 휘발물질의 mass spectra와 Wiley 8 mass spectral database(Shimadzu Co.)의 mass spectra를 비교하여 물질을 확인하였다. RI는 C6-C24(n-Paraffins, Sigma-Aldrich Co.
대상 데이터
- 방풍의 잎, 줄기, 뿌리는 전남 여수시 남면 우학리의 한 농가에서 친환경으로 재배하고 있는 방풍나물을 3월과 7월에 각각 구매한 후 잎, 줄기, 뿌리를 잘게 잘라 40 mL vial에 정확하게 2 g씩 취하여 -85°C에 동결시킨 후 실험에 사용하였다.
- 휘발성분 포집은 방풍 조직을 부위별(잎, 줄기, 뿌리)로 잘게 자른 후 40 mL vial(Supelco)에 약 2 g을 넣고 -85°C에 동결시킨 후 분석용 시료로 사용하였다.
데이터처리
- 휘발물질의 양은 반복 실험한 측정값을 평균치로 나타내었으며, 유의성 검증은 SPSS(Statistical Package for Social Sciences, SPSS Inc., Chicago, IL, USA) software package(version 19)를 사용하여 P<0.05 수준에서 Duncan's multiple range test로 유의성을 검증하였다(15).
성능/효과
- 3월과 7월의 줄기와 뿌리 모두 β-elemene이 가장 높게 나타났으며, 줄기의 두 번째의 주요 성분으로 3월에는 germacrene D, (E)-caryophyllene 순으로 높았고, 7월에는 α-copaene, (E)-caryophyllene 순으로 나타났다.
- Hydrocarbon 류는 잎, 줄기, 뿌리 세 부위에서 공통으로 나타난 주성분이 hexane이었고 부위에 따라 양적인 차이가 있었으며, 그 외 수확시기에 관계없이 세 부위에서 모두 검출된 성분은 3-methyl pentane, undecane으로 나타났다. Hydrocarbon 류는 모두 5∼9종 확인되었는데 hydrocarbon은 많은 양이 함유되어 있을지라도 향미에 대한 영향은 미미하다고 알려져 있다(34).
- Monoterpene 류는 총 20종으로 잎 15종, 줄기 16종, 뿌리 15종이 검출되었으며, 3월과 7월 모두 세 부위에서 가장 높게 나타난 성분은 β-pinene으로 잎이 가장 높았고 다음으로 줄기, 뿌리 순이었다.
- 방풍의 주요 휘발성 향기성분은 다른 화합물에 비해 monoterpene 류가 상대적으로 비율이 높았고 3월의 잎과 줄기는 β-pinene, α-pinene, β-myrcene 순으로 높게 나타났으며, 뿌리는 β-pinene, β-myrcene, β-phellandrene 순으로 높게 나타났다.
- 뿌리의 주된 성분은 역시 β-pinene이었으나 잎과 줄기에 비해 유의적으로 낮았고(P<0.05), β-phellandrene 성분은 잎과 줄기에 없는 성분이나 뿌리에 많은 양이 함유되어 있었으며, α-phellandrene 성분은 잎과 줄기에 비해 뿌리에 유의적으로(P<0.05) 높게 나타났음을 알 수 있었다.
- 이를 종류별로 분류하면 alcohols(1∼7종),aldehydes(7∼15종), esters(1∼4종), hydrocarbons(5∼9종), ketones(1∼2종), monoterpenes(13∼16종), monoterpenealcohols(1∼5종), monoterpene aldejydes(2∼4종), monoterpene esters(1∼4종), monoterpene ketones(1∼2종), sesquiterpenes(16∼24종), 기타 화합물(2∼3종)로 구성되었다.
- 전체적으로 3월의 잎에는 β-pinene> α-pinene> β-myrcene> hexanal> dl-limonene> p-cymene> (E)-caryophyllene> (E)-2-hexenal 순으로 높게 나타났고, 줄기는 β-pinene> α-pinene> p-cymene> β-myrcene> dllimonene>β-elemene> germacrene D> hexanal 순이었다.
- Table 2는 방풍의 수확시기별, 부위별로 전체 화합물의 종류별로 확인된 휘발성분 수를 종합 정리한 결과를 나타내었다. 전체적으로 화합물의 수는 7월에 수확된 잎에 가장 많았으며, 다음으로 3월에 수확된 줄기, 7월에 수확된 줄기 순으로 나타났다. 3월에 수확된 방풍의 잎에는 sesquiterpene 류가 가장 많았고 다음으로 aldehydes 류와 monoterpenes 류가 동일하게 나타났으며, 줄기와 뿌리에는 sesquiterpene 류, monoterpenes 류, aldehydes 류 순으로 나타났다.
- Aldehyde 류의 경우 3월과 7월 모두 잎의 주성분은 (E)-2-hexenal, hexanal, 3-methylbutanal이었으며, 3월에는 hexanal, (E)-2-hexenal 순으로 높았고 7월에는 (E)-2-hexenal, hexanal 순으로 나타났다. 줄기는 hexanal이 가장 높았고, 뿌리에서는 대부분의 aldehyde 류가 잎과 줄기 p에 비해 비교적 낮게 나타났다. Chung 등(13)은 방풍의 건조 뿌리를 수증기 증류하여 얻은 essential oil의 휘발성분을 분석한 연구에서 heptanal이 가장 많이 검출되었으나 SPME로 휘발성 성분을 포집한 본 연구에서는 hexanal이 가장 높은 뿌리의 휘발성분이었다.
- 확인된 ester 류의 휘발성 물질을 살펴보면 ethyl acetate는 잎, 줄기, 뿌리에서 모두 검출되었으며 3월에는 잎에서, 7월에는 뿌리에서 높게 나타났다. Ethyl acetate는 과일 및 꽃잎 등에서 빈도가 높게 검출이 되는 물질로 휘발성이 높아 최소감지농도가 낮으며, fruity, pineapple, sweet, pleasant 등의 향미 특성을 갖는다(32).
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