본 연구에서는 최근 고소득 작물로 급부상 하면서 전국적으로 생산되고 있는 국내산 아로니아의 생육환경 및 품질평가를 통해 국내 아로니아 재배 적합성과 품질의 우수성을 조사해 보았다. 국내 각 지역에서 생산된 5종의 아로니아와 폴란드산 아로니아 추출물의 총당 함량, 산도, 폴리페놀 함량, 안토시아닌 함량 및 항산화 활성을 측정해 보았다. 그 결과 총당 함량, 총산도, 안토시아닌 함량 및 조성은 국내산과 폴란드산이 유사한 것을 알 수 있었다. 안토시아닌은 아로니아의 중요한 기능성 성분으로 국내산 5종과 폴란드산 모두 cyanidin-3-galactoside가 주성분이고 함량은 65.5~69.1% 사이로 유사하였다. 국내 C 지역에서 생산된 아로니아는 폴란드산에 비해 1.2배 높은 폴리페놀 함량을 가지고 있으며, 폴란드산 아로니아의 DPPH 라디칼의 50% 소거활성이 $167.6{\pm}0.3{\mu}g/mL$ 인데 비해 국내 C 지역의 아로니아는 $134.7{\pm}1.9{\mu}g/mL$로 낮은 농도에서 활성이 높게 나타났다. 또한 ferric reducing antioxidant power assay를 이용한 항산화 활성 측정에서도 폴란드산보다 국내 C 지역의 아로니아가 높은 항산화 활성을 보였다. 폴란드산보다 우수한 품질을 가지고 있는 국내 C 지역의 재배환경은 조사대상 중 가장 일조량이 많았으며, 심토 pH 6.5, 토양의 유기물 함량이 가장 높았다. 따라서 국내산 아로니아는 폴란드산과 품질이 유사하거나 조금 더 우수한 것을 알 수 있었으며, 재배 시 일조량 확보 및 토양의 적정 산도 유지를 통해 보다 고품질의 아로니아 생산이 가능할 것으로 예측되었다. 따라서 향후 고도 기술을 통한 국내산 아로니아의 고부가가치 제품 생산 시 우수한 기능성 식품 소재로 활용될 것으로 생각된다.
본 연구에서는 최근 고소득 작물로 급부상 하면서 전국적으로 생산되고 있는 국내산 아로니아의 생육환경 및 품질평가를 통해 국내 아로니아 재배 적합성과 품질의 우수성을 조사해 보았다. 국내 각 지역에서 생산된 5종의 아로니아와 폴란드산 아로니아 추출물의 총당 함량, 산도, 폴리페놀 함량, 안토시아닌 함량 및 항산화 활성을 측정해 보았다. 그 결과 총당 함량, 총산도, 안토시아닌 함량 및 조성은 국내산과 폴란드산이 유사한 것을 알 수 있었다. 안토시아닌은 아로니아의 중요한 기능성 성분으로 국내산 5종과 폴란드산 모두 cyanidin-3-galactoside가 주성분이고 함량은 65.5~69.1% 사이로 유사하였다. 국내 C 지역에서 생산된 아로니아는 폴란드산에 비해 1.2배 높은 폴리페놀 함량을 가지고 있으며, 폴란드산 아로니아의 DPPH 라디칼의 50% 소거활성이 $167.6{\pm}0.3{\mu}g/mL$ 인데 비해 국내 C 지역의 아로니아는 $134.7{\pm}1.9{\mu}g/mL$로 낮은 농도에서 활성이 높게 나타났다. 또한 ferric reducing antioxidant power assay를 이용한 항산화 활성 측정에서도 폴란드산보다 국내 C 지역의 아로니아가 높은 항산화 활성을 보였다. 폴란드산보다 우수한 품질을 가지고 있는 국내 C 지역의 재배환경은 조사대상 중 가장 일조량이 많았으며, 심토 pH 6.5, 토양의 유기물 함량이 가장 높았다. 따라서 국내산 아로니아는 폴란드산과 품질이 유사하거나 조금 더 우수한 것을 알 수 있었으며, 재배 시 일조량 확보 및 토양의 적정 산도 유지를 통해 보다 고품질의 아로니아 생산이 가능할 것으로 예측되었다. 따라서 향후 고도 기술을 통한 국내산 아로니아의 고부가가치 제품 생산 시 우수한 기능성 식품 소재로 활용될 것으로 생각된다.
In this study, we examined the effects of cultivation adaptability and product quality of aronia (fruit of Aronia melanocarpa) cultivated in various domestic regions. Extracts of aronia cultivated in various domestic regions and Poland were measured for their total sugar contents, acidities, total p...
In this study, we examined the effects of cultivation adaptability and product quality of aronia (fruit of Aronia melanocarpa) cultivated in various domestic regions. Extracts of aronia cultivated in various domestic regions and Poland were measured for their total sugar contents, acidities, total polyphenol contents, anthocyanin contents, and antioxidant activities using 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) and ferric reducing antioxidant power (FRAP) assays. Our results showed that aronia extracts from the two countries had similar sugar contents, acidities, and anthocyanin contents. Anthocyanin is an important functional component of Aronia melanocarpa. Extracts of aronia from the two countries contained cyanidin-3-galactoside (65.5~69.1%) as the major anthocyanin compound. Aronia cultivated in C region showed higher polyphenol content (121.5%) than Poland aronia and we measured of antioxidant activities by DPPH ($IC_{50}$) and FRAP assay. Aronia cultivated in C region showed the highest antioxidant activity and polyphenol contents. Cultivation conditions of C region had sufficient sunshine and soil with pH of 6.5. From the above results, Korean aronia had similar activities with Poland aronia, which suggests that it can be a new potential development source and high technological foods.
In this study, we examined the effects of cultivation adaptability and product quality of aronia (fruit of Aronia melanocarpa) cultivated in various domestic regions. Extracts of aronia cultivated in various domestic regions and Poland were measured for their total sugar contents, acidities, total polyphenol contents, anthocyanin contents, and antioxidant activities using 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) and ferric reducing antioxidant power (FRAP) assays. Our results showed that aronia extracts from the two countries had similar sugar contents, acidities, and anthocyanin contents. Anthocyanin is an important functional component of Aronia melanocarpa. Extracts of aronia from the two countries contained cyanidin-3-galactoside (65.5~69.1%) as the major anthocyanin compound. Aronia cultivated in C region showed higher polyphenol content (121.5%) than Poland aronia and we measured of antioxidant activities by DPPH ($IC_{50}$) and FRAP assay. Aronia cultivated in C region showed the highest antioxidant activity and polyphenol contents. Cultivation conditions of C region had sufficient sunshine and soil with pH of 6.5. From the above results, Korean aronia had similar activities with Poland aronia, which suggests that it can be a new potential development source and high technological foods.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 최근 고소득 작물로 급부상하면서 전국적으로 생산되고 있는 국내산 아로니아의 생육환경 및 품질평가를 통해 아로니아 재배의 국내 적합성과 고품질의 아로니아를 생산하기 위한 최적 재배조건 확립을 위한 기초 연구 자료를 제공하고자 수행하였다. 또한 전 세계적으로 가장 많이 유통되는 폴란드산과의 비교를 통해 국내산 아로니아의 품질 우수성을 확인하고자 한다.
따라서 본 연구에서는 최근 고소득 작물로 급부상하면서 전국적으로 생산되고 있는 국내산 아로니아의 생육환경 및 품질평가를 통해 아로니아 재배의 국내 적합성과 고품질의 아로니아를 생산하기 위한 최적 재배조건 확립을 위한 기초 연구 자료를 제공하고자 수행하였다. 또한 전 세계적으로 가장 많이 유통되는 폴란드산과의 비교를 통해 국내산 아로니아의 품질 우수성을 확인하고자 한다.
제안 방법
FRAP는 Benzi와 Strain(18)에 의한 방법을 일부 변형하여 측정하였다. 300 mM sodium acetate buffer와 10 mM 2,4,6-tripyridyl)-s-triazine, 20 mM iron(Ⅲ) chloride hexahydrate를 각각 10:1:1로 섞어 FRAP reagent를 준비한다.
HPLC 분석은 HPLC 시스템(Thermo Scientific Dionex Ultimate 3000-1 RSLC), 칼럼(Acclaim RSLC 120 C18, 2.2 μm(3.0×100 mm)), DAD 검출기(520 nm)를 이용하였다.
국내 5개 지역에서 생산된 아로니아와 폴란드에서 생산된 아로니아 열수 추출물의 총당 함량과 산도를 측정하였다. 그 결과(Table 1) 총당 함량(mg/g)은 국내 E(589.
국내산 아로니아의 생산지별 재배환경은 생산지의 정확한 주소를 확인하여 하절기(6~8월)의 5년간 평균온도, 동절기(11~2월)의 5년간 평균온도, 5년간 최저온도, 평균 일조량(1981~2010년), 최근 5년간 강우량은 기상청 데이터(www.kma.go.kr)를 활용하여 분석하였으며, 각 지역별 토양의 산도 및 유기물 함량은 토양환경 정보 시스템인 흙토람(www.soil.rda.go.kr)을 활용하여 분석하였다.
5mL를 넣어 잘 섞어주었다. 그 후 pH 측정기를 이용하여 pH 8.3이 될 때까지 적정한 후 들어간 0.1 N NaOH의 용량을 확인하여 아래의 공식에 의하여 계산하였다.
시료를 1 mg/mL로 녹여 serial dilution 한 시료액 100 μL와 0.4 μM DPPH 용액 100 μL를 혼합하여 37°C에서 암 상태로 30분 반응 후 517 nm에서 흡광도를 측정하였다.
5:44(v/v)를 사용하였다. 이동상 B용액의 농도를 0~12분까지 9%로 유지하고 12~25분까지 9~ 35%로 서서히 증가시켰으며, 25~30분까지 50%, 30~35분까지 9% 농도로 유지하고 0.475 mL/min으로 이동시키면서 분석하였다.
총당 함량은 D-glucose를 표준물질로 하여 phenol sul-furic acid법(13)으로 측정하였다. 즉 증류수에 녹인 시료 용액 0.5 mL에 5% phenol 0.5 mL를 가한 다음 sulfuric acid 2.5 mL를 가하여 실온에서 30분간 반응시킨 후 490 nm에서 흡광도를 측정하여 검량선으로부터 구해진 glucose의 비율로 총당 함량을 계산하였다.
총 폴리페놀 함량 분석은 Folin-Denis법(15)을 일부 변형하여 이용하였다(16). 시료를 1 mg/mL 농도로 용해시킨 후 시료액 50 μL와 Folin-Ciocalteu's phenol reagent 25 μL를 혼합하여 실온에서 5분간 반응시켰다.
현재 국내에서 아로니아 재배가 급격히 증가하고 있으며(36), 국내산 아로니아의 재배 적합성 및 품질 우수성 확인을 확인하기 위하여 전 세계 시장의 80% 이상을 차지하는 폴란드산 아로니아와 비교해 보았다. 그 결과 국내에서 생산된 아로니아는 폴란드산과 유사하거나 조금 더 우수한 것으 로 생각된다.
대상 데이터
국내산 아로니아는 2014년 국내 5개 도에서 각각 수확된 바이킹(Viking) 품종을 구입하여 동결건조 한 후 425 μm mesh size를 통해 일정한 크기의 분말을 사용하였다.
0×100 mm)), DAD 검출기(520 nm)를 이용하였다. 이동상 A는 10% formic acid, B는 formic acid : acetonitrile : methanol : D.W=10:22.5:22.5:44(v/v)를 사용하였다. 이동상 B용액의 농도를 0~12분까지 9%로 유지하고 12~25분까지 9~ 35%로 서서히 증가시켰으며, 25~30분까지 50%, 30~35분까지 9% 농도로 유지하고 0.
폴란드산 아로니아는 동결건조 되어 국내에 직수입된 제품 (GreenField Pawel Gucajtis Sebastian Haftaiuk s.c.)을 구입하여 425 μm mesh size를 통해 일정한 크기의 분말을 사용하였다.
FRAP reagent 180 μL와 아로니아 생과 추출물 1 mg/mL의 농도로 희석한 시료 6 μL를 혼합한 후 실온에서 5분 동안 반응시켜 593 nm에서 측정하였다. 표준물질로 FeSO4･7H2O(iron(Ⅱ) sulfate heptahydrate)를 사용하였다.
데이터처리
모든 측정 결과는 3반복으로 실험하여 평균과 표준편차로 나타내었으며, 실험군 간의 차이는 SAS package(Statistical Analysis Program, version 9.4, SAS Institute, Cary, NC, USA)를 사용하여 Duncan's multiple range test로 비교하여 나타내었다.
이론/모형
산도 측정은 Lee 등(14)의 방법에 따라 끓여서 식힌 증류수 500 mL에 0.5 g의 시료를 가하여 페놀프탈레인 시약 0.5mL를 넣어 잘 섞어주었다. 그 후 pH 측정기를 이용하여 pH 8.
산지별 아로니아의 생과 추출물 시료의 DPPH 라디칼 소거능 측정 방법(17)을 이용하여 항산화 활성을 측정하였다. 시료를 1 mg/mL로 녹여 serial dilution 한 시료액 100 μL와 0.
안토시아닌 화합물 측정 HPLC법으로 분석을 실시하였다. 시료를 10 mg/mL로 D.
총당 함량은 D-glucose를 표준물질로 하여 phenol sul-furic acid법(13)으로 측정하였다. 즉 증류수에 녹인 시료 용액 0.
성능/효과
2)FRAP (ferric reducing antioxidant power) value is expressed as Fe2+ μM concentration, obtained from a FeSO4 solution having an antioxidant capacity equivalent.
69일 때 좋은 품질의 열매를 얻는다고 보고하였다. 5개의 국내 시료 중 C 지역의 토양 산도는 6.5로 토양의 산도가 아로니아 품질에 매우 중요한 인자이며, 질소원과 탄소원 또한 고품질의 아로니아 생산에 매우 중요한 인자일 것으로 생각된다.
DPPH 라디칼의 SC50(scavenging concentration 50%, μg/mL)를 이용하여 항산화 활성을 측정한 결과 C(134.7±1.9 μg/mL)>D> B> A> E> 폴란드산(167.6±0.3 μg/mL)으로 국내에서 생산된 아로니아 모두 폴란드산보다 높은 항산화 활성을 나타내었다.
8)으로 C와 D 산지가 높은 FRAP 활성을 보였으며 국내산지 모두 폴란드산보다 높은 FRAP 활성을 보이는 것을 확인할 수 있었다(Table 3). DPPH와 FRAP를 이용하여 아로니아 추출물의 항산화 활성을 측정한 결과 C와 D 산지의 아로니아 추출물이 높은 항산화 활성을 가지고 있었다. 이 두 지역에서 생산된 아로니아는 타 지역에 비해 높은 폴리페놀 함량을 가지고 있었다.
FRAP(mg/100 g) assay 결과도 DPPH 라디칼 소거능과 마찬가지로 C(107.7±3.5)> D> A> B> E> 폴란드산(93.2±1.8)으로 C와 D 산지가 높은 FRAP 활성을 보였으며 국내산지 모두 폴란드산보다 높은 FRAP 활성을 보이는 것을 확인할 수 있었다(Table 3).
1) 순으로 높게 나타났다. 각 산지의 색도를 측정해 본 결과 안토시아닌 함량이 높게 측정된 시료에서 진한 색을 가지는 것으로 사료된다.
국내산지 C와 D에서 생산된 아로니아는 폴리페놀 함량이 높은 것을 확인할 수 있었다. 폴리페놀은 아로니아가 가지고 있는 항산화 작용, 면역증진 및 암 예방 효능 등을 나타내는 기능성 물질이다(6-8).
1% 사이임을 알 수 있었다. 국내산지별 안토시아닌 함량을 측정한 결과 국내산지 B와 D를 제 외하고는 모두 폴란드산보다 높은 안토시아닌 함량을 보였다. 아로니아 생과 중 총 안토시아닌 함량은 357~1,790 mg/100 g으로 보고되었으며(31), 국내산 아로니아 5종의 열수 추출물의 안토시아닌 함량은 생과 100 g당 65.
그 결과(Table 1) 총당 함량(mg/g)은 국내 E(589.8±2.7)> 폴란드산(566.7±0.8)> D> A> B(459.1±1.9) 순으로 높았으며, 산도(%) 측정 결과는 D(9.3±0.1)> 폴란드산(8.2± 0.3)> A(7.5±0.1)로 국내 D 산지가 높은 산도를 나타냈다.
그 결과 국내에서 생산된 아로니아는 폴란드산과 유사하거나 조금 더 우수한 것으 로 생각된다. 동일 품종일지라도 일조량이 풍부하고, 심토의 산도가 pH 6.5인 지역에서 생산된 아로니아는 타 지역보다 폴리페놀 함량이 풍부하여 더욱 우수한 품질을 가지고 있는 것을 예측할 수 있었다.
아직까지 아로니아의 재배환경에 따른 안토시아닌 함량 차이에 대한 연구보고는 거의 없지만 국내산 아로니아와 폴란드산 아로니아의 안토시안 함량은 수확시기와 재배환경 모두 영향을 주는 것으로 판단된다. 또한 국내산 아로니아와 폴란드산 아로니아의 안토시아닌 함량은 유사하거나 일부 상회하는 것을 알 수 있었다.
본 연구를 통해 아로니아는 국내의 기후 조건에 적합한 작목임을 알 수 있었으며, 묘목 간 적정 재식거리 유지를 통한 일조량 확보 및 토양의 적정 산도를 유지할 경우 폴란드산보다 우수한 품질의 아로니아를 생산할 수 있을 것으로 예측되었다. 따라서 향후 국내산 아로니아의 경쟁력 확보를 위한 고품질 아로니아 생산과 최적 재배환경 구축이 필요할 것으로 생각된다.
8mg으로 Denev 등(31)의 연구에서 나타났다. 본 연구에서는 기존 보고보다 안토시아닌 함량이 낮게 나타났으며, 이 결과는 추출용매, 추출 시간 등에 의한 차이로 추측된다.
산지별 아로니아의 안토시아닌 함량(mg/g) 분석 결과(Table 4) A(44.4±1.4)> E> C, 폴란드산(36.1±0.4)> B(32.5±0.6) 순으로 나타났으며, 안토시아닌 조성을 확인해 본 결과 모든 시료에서 cyanidin-3-galactoside가 주성분으로 함량은 65.5~69.1% 사이임을 알 수 있었다.
아로니아의 총 폴리페놀 함량(mg GAE/g)을 측정해 본 결과(Fig. 1) C(86.5±0.5)> D(84.3±0.7)> A, B> E(78.3± 0.4)> 폴란드산(71.2±0.9) 순으로 높게 측정되었다.
1)로 국내 D 산지가 높은 산도를 나타냈다. 아로니아의 총당 함량 및 산도에 영향을 미치는 재배환경, 수확 시기, 수확 후 저장 기간 등에 대한 기존 분석 결과가 없으나 폴란드산보다 높은 총당 함량을 가지는 국내산 아로니아는 E, 산도는 D에서 생산된 아로니아가 폴란드산보다 높게 측정되었다.
아로니아의 최적 품질 생산을 위하여 국내 5개 지역의 재배환경을 비교해 본 결과(Table 5) C와 D는 국내 5개 산지 중 일조량이 많았으며, 심토 pH 6.5, 토양의 유기물 함량이 타 지역보다 많았다. Djuric 등(35)은 아로니아의 재배토양의 pH가 낮을 경우 질소의 흡수를 방해해 결과적으로는 아로니아 열매의 품질이 낮아지며, pH 6.
후속연구
아로니아의 풍부한 안토시아닌 함량으로 이미 아로니아는 식품의 색을 보완하는 식품 보조제 및 다양한 식품재료로 활용되고 있다(19). 따라서 국내에서 생산되는 아로니아를 천연식용 색소로 활용하기 위한 기초적인 연구가 필요할 것으로 생각된다.
본 연구를 통해 아로니아는 국내의 기후 조건에 적합한 작목임을 알 수 있었으며, 묘목 간 적정 재식거리 유지를 통한 일조량 확보 및 토양의 적정 산도를 유지할 경우 폴란드산보다 우수한 품질의 아로니아를 생산할 수 있을 것으로 예측되었다. 따라서 향후 국내산 아로니아의 경쟁력 확보를 위한 고품질 아로니아 생산과 최적 재배환경 구축이 필요할 것으로 생각된다. 또한 고부가가치 제품개발의 다양한 가공 방법에 대한 연구가 추가적으로 진행될 필요성이 있으며 이를 통해 역수출할 수 있는 고소득 작물이라고 보인다.
따라서 향후 국내산 아로니아의 경쟁력 확보를 위한 고품질 아로니아 생산과 최적 재배환경 구축이 필요할 것으로 생각된다. 또한 고부가가치 제품개발의 다양한 가공 방법에 대한 연구가 추가적으로 진행될 필요성이 있으며 이를 통해 역수출할 수 있는 고소득 작물이라고 보인다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
아로니아는 열매의 색에 따라 어떻게 불리는가?
아로니아(Aronia melanocarpa)는 장미과에 속하는 다년생 낙엽관목으로 북아메리카가 원산지인 베리류로(3), 열매 의 색에 따라 black chokeberry(Aronia melanocarpa), red chokeberry(Aronia arbutifolia) 및 purple chokeberry (Aronia prunifolia)로 나누어지며 이 중 초크베리라고도 불리는 Aronia melanocarpa가 전통적으로 식용이나 약용으 로 사용되어 왔다(4). 아로니아는 20세기에 들어오면서 소비에트 연방이나 동유럽 국가에서 식품 소재뿐만이 아니라 고혈압이나 심혈관계 질환을 예방하는 소재로 사용되고 있다(5).
아로니아는 무엇인가?
아로니아(Aronia melanocarpa)는 장미과에 속하는 다년생 낙엽관목으로 북아메리카가 원산지인 베리류로(3), 열매 의 색에 따라 black chokeberry(Aronia melanocarpa), red chokeberry(Aronia arbutifolia) 및 purple chokeberry (Aronia prunifolia)로 나누어지며 이 중 초크베리라고도 불리는 Aronia melanocarpa가 전통적으로 식용이나 약용으 로 사용되어 왔다(4). 아로니아는 20세기에 들어오면서 소비에트 연방이나 동유럽 국가에서 식품 소재뿐만이 아니라 고혈압이나 심혈관계 질환을 예방하는 소재로 사용되고 있다(5).
Aronia melanocarpa의 생리활성 물질은 무엇이고 어떤 효과를 갖는가?
아로니아는 20세기에 들어오면서 소비에트 연방이나 동유럽 국가에서 식품 소재뿐만이 아니라 고혈압이나 심혈관계 질환을 예방하는 소재로 사용되고 있다(5). 폴리페놀 화합물, 플라보노이드, 안토시아닌 등의 생리활성 물질이 풍부한 아로니아는 항산화 작용, 면역증진 및 암 예방 등에 효과가 있다고 보고되고 있다(6-8). 아로니아는 짙은 자줏빛을 띠고 있는데 이것은 아로니아가 다른 베리류에 비해 높은 안토시아닌 색소를 가지고 있기 때문이 (6).
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