식용 봄꽃(개나리꽃, 진달래꽃, 목련꽃, 벚꽃) 추출물의 항산화성분과 항산화활성 검색

 

식용 봄꽃(개나리꽃, 진달래꽃, 목련꽃, 벚꽃) 추출물의 항산화성분과 항산화활성 검색 

- 18 한국식품과학회지제 46 권제 1 호 (2014)

 

식용 봄꽃(개나리꽃, 진달래꽃, 목련꽃, 벚꽃) 추출물의 항산화성분과 항산화활성 검색.pdf

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식용 봄꽃(개나리꽃, 진달래꽃, 목련꽃, 벚꽃) 추출물의 항산화성분과 항산화활성 검색

김수민·김도연·박혜리·서지혜·염보민·진유정·표영희*

성신여자대학교 식품영양학과

Screening the Antioxidant Components and Antioxidant Activitiy of

Extracts Derived from Five Varieties of Edible Spring Flowers

Su-Min Kim, Do-Yeon Kim, Hye-Ri Park, Ji-Hye Seo, Bo-Min Yeom, Yoo-Jung Jin, and Young-Hee Pyo*

Department of Food and Nutrition, Sungshin Women's University

Abstract This study was designed to investigate the in vitro antioxidant potentials and the antioxidant components of

80% ethanolic extracts prepared from five edible spring flowers. The contents of total phenols (14.1-18.9 mg gallic acid

equivalents/g of dry weight; DW), flavonoids (0.3-4.9 mg catechin equivalents), total carotenoids (1.9-578.1 µg β-carotene

equivalents), and proanthocyanidins (2.8-23.5 mg catechin equivalents), were determined by spectrophotometry. In addition,

the content of ascorbic acid (0.71-1.31 mg) was determined using HPLC with UV detection. All varieties of the flower

examined showed antioxidant potential (1.2-46.1 mM Trolox equivalents/g DW), which was measured by the radical

scavenging activity and the reducing power. Of the five flowers analyzed, Prunus avium L. showed the highest antioxidant

activity. A strong correlation was found between the ascorbic acid (r2=0.75), flavonoids (r2=0.71), and total phenolic

content (r2=0.64) and the antioxidant parameters, suggesting that these components are likely significant contributors to the

antioxidant capacity of the five spring flowers.

Keywords: spring flowers, antioxidant potentials, antioxidant components

서 론

최근 천연물 의약품 및 기능성식품에 관한 시장이 확대됨에 따라 천연 소재에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다(1). 기능성 소재물질에 관한 탐색 연구는 주로 민간요법이나 한방에서 이미 효능이 검증된 소재를 활용하고 있으며, 식이가 가능하고 부작용이 적은 천연물을 대상으로 다양한 형태의 건강기능성 식품과 의약품들이 개발되는 추세이다(2).

활성산소와 유리 라디컬은 세포를 노화시키고 동맥경화나 당뇨병, 암, 염증질환 등의 원인으로 알려지며(3) 유전자의 핵산

DNA에도 손상을 준다(4). 따라서 활성산소를 제거하는 능력인 항산화능을 갖춘 소재에 대한 관심은 날로 증가하고 있다. 이들 소재에 함유된 주요 생리활성의 천연 항산화제 성분은 비타민 E, C, 카로티노이드뿐만 아니라 플라보노이드와 페놀산 등의 폴리페놀 성분 등이 주요 성분으로 확인되어 왔다(2,5,6).

천연 항산화제의 대부분은 식물기원의 페놀성 항산화성 화합물로서 나무, 줄기, 잎, 열매, 뿌리, 꽃, 씨앗 등의 모든 부분에 존재하며, 이들 성분은 유리 라디컬의 생성을 지연시키거나 활성을 저해하는 항산화물질로 작용한다(2,6,7). 그 중에서도 꽃잎은 높은 항산화활성을 갖는 플라보노이드 화합물을 다량 포함하고 있어 천연 항산화제로서의 많은 잠재력을 지닌 것으로 알려진다(7).

특히 봄에 개화하는 식물 중 개나리꽃(8), 진달래꽃(9), 벚꽃(10), 목련꽃(11,12) 등은 식용이 가능하며 특유의 생리적 약효성 때문에 일찍이 한방에서는 꽃잎 차의 소재로 널리 활용하였으며 최근에는 이들 꽃잎의 천연 식품 소재화에 대한 가능성을 제시하는 연구도 발표되어 왔다.

 

두견화로 불리는 진달래(Rhododendron mucronulatum Turcz.)는 진달래과의 낙엽관목으로, 색이 곱고 모양이 아름다워 이른 봄에 화전을 만들어 먹거나 술이나 차로 이용되어 왔으며 한방에서는 해수, 기관지염, 감기로 인한 두통에 효과가 있으며 이뇨작용이 알려져 왔다(9).

개나리(Forsythia koreana Nakai)는 물푸레나무과(Oleaceae)의 낙엽성 소교목으로, 열매로 조제한 연교는 항균작용과 항염증 및 혈압강하 작용 등이 알려져 있으나(8) 개나리꽃에 대한 연구는 상대적으로 미미한 실정이다.

벚나무 속에 속하는 벚나무(Prunus Avium L.)는 낙엽고목으로, 예로부터 꽃은 소금물에 침지 건조하여 차로 이용되었으며 위장과 폐 기능 향상은 물론 항균, 항산화, 항염증 등에 관한 효능이 알려져 있다(10).

한편, 우리나라의 목련과(Magnoliaceae) 식물은 백목련, 자목련 등의 약 15종이 분포하며 예로부터 한방에서 목련과 줄기껍질은 흉복부의 팽만감 해소 및 급만성 복통 치료의 약재로 널리 사용되어 왔다(11,12). 특히 백목련(Magnolia denudata)의 꽃봉오리는 자목련(Magnolia liliflora) 등의 꽃봉오리와 함께 거풍, 통규의 효능이 있어 두통, 코막힘, 축농증, 치통 등의 치료에 사용되었으며(12), 이들의 활성성분으로 lignan 계열과 flavonoid, alkaloid, terꠓpenoid 계열의 화합물이 보고되어 왔다(8,13).

이처럼 봄꽃 식물에 대한 새로운 기능성 소재로서의 개별적인 연구의 사례는 눈에 띄지만, 이들을 체계적으로 연구하여 비교 평가한 결과는 발견되지 않는다.

 

본 연구에서는 우리나라의 봄철에 가장 흔히 볼 수 있는 대표적인 식용봄꽃인 개나리꽃, 진달래꽃, 벚꽃, 목련꽃(백목련, 자목련) 등의 꽃잎을 대상으로 이들 시료간의 항산화 활성성분과 항산화 활성을 비교 평가하여, 천연 항산화제 및 기능성 식용소재로서 개발 가능성을 검토하였다.

 

재료및방법

실험재료

본 연구에 사용한 꽃은 서울시 미아동에 위치한 성신여대 운정 캠퍼스 내의 야산에서 채취한 것(2013년 3월 중순-4월 하순)으로 진달래꽃, 개나리꽃, 벚꽃, 목련꽃(백목련, 자목련) 등의 꽃잎만을 모아 세척 후 물기를 제가하여 동결 건조한(Modulyodꠓ115, Thermo Electron Co., Waltham, MA, USA) 다음, 마쇄하여1 mm 체에 통과시켜 냉동보관하며 실험에 사용하였다.

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결과및고찰

총 페놀, 플라보노이드, 비타민 C, 총 카로틴, proanthocyanidins함량 식물체에는 특수한 색깔과 고유의 맛을 주는 페놀성 화합식용봄꽃(개나리꽃, 진달래꽃, 목련꽃, 벚꽃) 추출물의항산화성분과항산화활성검색 15물이 존재하며(1,2), 페놀성 화합물에 존재하는 phenolic hydroxyl(OH) 기는 단백질 등과 결합하는 성질을 가지며 항산화, 항암 및항균 효과 등의 생리활성을 나타낸다(1-5).

다섯 가지 꽃잎 추출물의 총 폴리페놀 함량은 Table 1에서와 같이 gallic acid 등량값으로 표시할 때, 건조시료 g 당 14.1-18.9 mg으로 측정되었으며,자목련을 제외한 나머지 시료 간 총 폴리페놀 함량의 유의적 차이(p>0.05)는 나타나지 않았다. 개나리가 18.9 mg으로 가장 높았으며 자목련은 14.1 mg으로 가장 낮았으나(p<0.05) 백목련과 벚꽃은 개나리와 비슷한 함량을 나타내었다.

천연 소재에 함유된 폴리페놀 함량은 Folin-Ciocalteu 시약을 이용하는 방법 및 절차등 여러 요인에 따라서 측정치간의 결과가 다르게 나타날 수 있다(14).

이들 꽃잎 추출물의 총 폴리페놀 함량은 Cho 등(22)이 보고한 진달래꽃 에탄올 추출물의 30.6 mg과 Heo와 Wang(23)의 민

들레 지상부 메탄올 추출물의 48.2 mg 보다 적은 함량으로 비교되나, 이들 data는 추출물(extracts) g 속에 함유된 양을 제시한 것이므로 오히려 본 실험의 시료 분말 g에 함유된 함량이 최소한 2배 이상 더 높게 함유된 것을 알 수 있다.

따라서 이른 봄에 흔히 볼 수 있는 5 종의 봄꽃의 꽃잎에는 높은 수준의 총 폴리페놀 함량이 함유된 것으로 나타났다.

플라보노이드는 가장 중요한 페놀류의 화합물로 diphenylpropanes(C6-C3-C6)의 기본 골격 구조를 갖는 것이 특징이다(24). 이들 화합물은 유리기를 소거하거나 유리기의 연쇄반응을 종결시키는 강력한 항산화능의 기전을 통해 심혈관계 질환과 암발생의 위험을감소하는 작용 등이 보고되었다(15,25).

5종의 봄꽃 추출물에 함유된 플라보노이드의 함량은 카테킨 등량값(mg CE/g DW)으로표시할 때, 건조시료 g 당 0.3-4.9 mg의 농도로 분포되었다(Table1). 총 플라보노이드 함량이 가장 높은 시료는 4.9 mg의 벚꽃이었으며 개나리(3.1 mg), 백목련(2.1 mg), 진달래(1.7 mg) 순으로 나타났다. 그러나 Nho 등(26)은 목련꽃 에탄올 추출물(extracts) 중, 에틸아세테이트 분획물에서 가장 높은 356.1 mg을 보고하여 꽃잎의 총 플라보노이드 함량은 용매별 분획물에 따라 그 결과가크게 달라지는 것을 알 수 있다.

예상과는 달리 자목련의 플라보노이드 함량은 총 페놀 함량에서처럼 모든 시료 중 가장 낮은(0.3 mg) 농도로 나타나 벚꽃 보다 16배, 백목련 보다 7배나 적게 함유되었다. 이 같은 결과는 Lee(11)와 Jo(12) 등이 보고한 바와 같이, 백목련이 자목련 보다 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량이 더 높았다는 그들의 연구결과와 유사한 경향을 보여 주었다.

유기체 내의 대표적인 항산화물질인 비타민 C는 비타민 E와 함께 유리된 라디컬을 효과적으로 소거하는 물질로서(27), 꽃잎건조시료 중량 당 비타민 C의 농도는 0.71-1.31 mg으로 나타났다. Table 1에서와 같이 벚꽃 시료는 가장 높은 함량(1.31 mg)으로 분석되었으나, 목련꽃은 백목련과 자목련 모두 본 실험조건에서는 검출되지 않았다. Shang 등(13)에 따르면 꽃잎의 대표적인생리활성 성분은 lignan과 sesquiterpenes 및 alkaloid라 하였으나,비타민 C의 농도는 밝혀지지 않았다. 일반적으로 비타민 C의 함량은 과일의 껍질 부위에 높게 분포하므로 벚꽃에 함유된 비타민 C 함량의 수준을 평가하면, 오렌지 껍질의 2.21 mg과 골든키위 껍질의 1.94 mg에 비해 낮았으나, 자두(0.43 mg)나 포도껍질(0.15 mg)보다는 3배에서 8배 더 높은 수준으로 비교되어(16) 벚꽃의 비타민 C 함유량이 비교적 높은 수준인 것을 알 수 있었다.

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요 약

우리나라의 대표적인 식용 봄꽃 중 개나리꽃, 진달래꽃, 벚꽃, 목련꽃(백목련, 자목련) 등의 80% 에탄올 추출물에 함유된 항산화 활성성분과 항산화활성을 측정한 결과는 다음과 같다.

5종의 봄꽃 시료의 건물 중량(g of dry weight)에 함유된 생리활성 성분 중 총 페놀함량은 gallic acid 등량값으로 14.1-18.9 mg이며, 총 플라보노이드 함량은 catechin 등량값으로 0.3-4.9 mg으로 나타났다.

또한 비타민 C의 함량은 0.71-1.31 mg이었으며, 총 카로티노이드 함량은 베타카로틴 등량값으로 1.9-578.1 µg으로 나타났으며 프로안토시아니딘의 함량은 카테킨의 등량값으로 2.8-23.5 mg으로 측정되었다. DPPH와 ABTS 라디컬 소거능 및 FRAP 분석의 환원력에 의한 시료의 항산화활성은 건물시료 중량 당 trolox 등량값으로 1.2-46.1 mM로 나타났다(p<0.05). 이들 항산화활성에 상관도(r2)가 가장 높은 생리활성 성분은 비타민 C, 플라보노이드, 총폴리페놀 함량의 순으로 나타나 이들 성분이 항산화활성의 주요인자로 확인되었다. 본 실험에 사용된 5종의 봄꽃 시료 중 항산화활성 성분이 다양하면서 동시에 항산화능이 가장 탁월한 시료는 벚꽃으로 나타났으며(p<0.05), 이들의 항산화활성은 시료 농도(1-1000 mg)에 비례하는 것으로(p<0.05) 나타나, 천연 항산화제및 기능성 식이소재로서의 잠재적 활용 가능성이 가장 높은 꽃으로 평가되었다.

18 한국식품과학회지제 46 권제 1 호 (2014)

감사의글

본 연구는 성신여자대학교 학술연구조성비 지원에 의하여 연구되었으므로 감사드립니다.

References

1. Katsube T, Tabata H, Ohta Y, Yamasaki Y, Anuurad E, Yamane

Y. Screening for antioxidant activity in edible plant products. J.

Agr. Food Chem. 52: 2391-2396 (2004)

2. Wang Q, Kuang H, Su Yang, Sun Y, Feng J, Guo R, Chan K.

Naturally derived anti-inflammatory compounds from Chinese

medicinal plants. J. Ethnopharmacol. 146: 9-39 (2013)

3. Willcox JK, Ash SL, Catignani GL. Antioxidants and prevention

of chronic disease. Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 44: 275-295 (2004)

4. Benzie IFF. Evolution of antioxidant defense mechanisms. Eur. J.

Nutr. 39: 53-61 (2000)

5. Zhang L, Ravipati AS, Koyyalamudi SR, Jeong SC, Reddy N,

Smith PT, Bartlett J, Shanmugam K, Münch G, Wu MJ. Antioxiꠓdant and anti-inflammatory activities of selected medicinal plants

containing phenolic and flavonoid compounds. J. Agr. Food

Chem. 59: 12361-12367 (2011)

6. Pyo YH, Lee TC, Logendra L, Rogen RT. Antioxidant activity

and phenolic compounds of Swiss chard extracts. Food Chem.

85: 19-26 (2004)

7. Elzaawely AA, Xuan TD, Koyama H, Tawata S. Antioxidant

activity and contents of essential oil and phenolic compounds in

flowers and seeds of A. zerumbet (Pers.). Food Chem. 104: 1648-

1653 (2007)

8. Lim HL, Lee JG, Lee SH, Kim YS, Kim HP. Anti-inflammatory

activity of phylligenin, a lignan from the fruits of Forsythia koreꠓana, and its cellular mechanism of action. J. Ethnopharmacol.

118: 113-117 (2008)

9. Cho YJ, Ju IS, Chun SS, An BJ, Kim JH, Kim MU, Kwon OJ.

Screening of biological activities of extracts from Rhododendron

mucronulatum Turcz. flowers. J. Korean Soc. Food Sci. Nutr. 37:

276-281 (2008)

10. Ballistreri G, Continella A, Gentile A, Amenta M, Fabroni S,

Rapisarda P. Fruit quality and bioactive compounds relevant to

human health of sweet cherry (Prunus avium L.) cultivars grown

in Italy. Food Chem. 140: 630-638 (2013)

11. Lee JY, Ko SH, Mun SJ, You JH, Kim SW. Investigation of forꠓest therapeutic function according to the antioxidant activity and

total phenolics in Magnoliaceae flower. J. Korean Inst. Forest

Recr. 17: 81-86 (2013)

12. Jo YH, Seo GU, Yuk HG, Lee SC. Antioxidant and tyrosinase

inhibitory activities of methanol extracts from Magnolia denudata

and Magnolia denudata var. purpurascens flowers. Food Res. Int.

47: 197-200 (2012)

13. Shang SZ, Kong LM, Yang LP, Jiang J, Huang J, Zhang HB, Shi

YM, Zhao W, Li HL, Luo HR, Li Y, Xiao WL, Sun HD. Bioacꠓtive phenolic and terpenoids from Manglietia insignis. Fitoterapia.

84: 58-63 (2013)

14. Singleton VL, Rossi JAJ. Colorimetry of total phenolics with

phosphomolybdic-phosphotungstic acid reagents. Am. J. Enol.

Viticult. 16: 144-158 (1965)

15. Jia Z, Tang M, Wu J. The determination of flavonoid contents in

mulberry and their scavenging effects on superoxide radicals.

Food Chem. 64: 555-559 (1999)

16. Lee MY, Yoo MS, Whang YJ, Jin YJ, Hong MH, Pyo YH. Vitaꠓmin C, total polyphenol, flavonoid contents and antioxidant

capacity of several fruit peels. Korean J. Food Sci. Technol. 44:

540-544 (2012)

17. Lee HS, Castle WS, Coates GA. High performance liquid chroꠓmatography for the characterization of carotenoids in the new

sweet orange (Earlygold) grown in Florida, USA. J. Chromatogr.

A. 913: 371-377 (2001)

18. Mitsunaga T, Doi T, Kondo Y, Abe I. Color development of

proanthocyanidins in vanillin-hydrochloric acid reaction. J. Wood

Sci. 44: 125-130 (1998)

19. Brand-Williams W, Cuvelier ME, Berset C. Use of a free radical

method to evaluate antioxidant activity. Food Sci. Technol. 28:

25-30 (1995)

20. Re R, Pellegrini N, Proteggente A, Pannala A, Yang M, RiceꠓEvans C. Antioxidant activity applying an improved ABTS radiꠓcal cation decolorization assay. Free Radical Bio. Med. 26: 1231-

1237 (1999)

21. Benzie IF, Strain JJ. The ferric reducing ability of plasma (FRAP)

as a measure of “antioxidant power”: The FRAP assay. Anal.

Biochem. 239: 70-76 (1996)

22. Cho YJ, Ju IS, Chun SS, An BJ, Kim JH, Kim MU, Kwon OJ.

Screening of biological activities of extracts from Rhododendron

mucronulatum Turcz. flowers. J. Korean Soc. Food Sci. Nutr. 37:

276-281 (2008)

23. Heo SI, Wang MH. Antioxidant activity and cytotoxicity effect of

extracts from Taraxacum mongolicum H. Kor. J. Pharmacogn. 39:

255-259 (2008)

24. Rice-Evans CA, Miller NJ, Paganga G. Structure-antioxidant

activity relationships of flavonoids and phenolic acid. Free Radiꠓcal Biol. Med. 20: 933-956 (1996)

25. Hertog MGL, Hollman PCH, Katan MB. Content of potentially

anticarcinogenic flavonoids of 28 vegetables and 9 fruits comꠓmonly consumed in the Netherlands. J. Agr. Food Chem. 40:

2379-2383 (1992).

26. Nho JW, Hwang IG, Joung EM, Kim HY, Chang SJ, Jeong HS.

Biological activities of Magnolia denudata Desr. flower extracts.

J. Korean Soc. Food Sci. Nutr. 38: 1478-1484 (2009)

27. Byers T, Perry G. Dietary carotenes, vitamin C, and vitamin E as

protective antioxidants in human cancers. Annu. Rev. Nutr. 12:

139-159 (1992)

28. Ozhogina OA, Kasaikina OT. β-Carotene as an interceptor of free

radicals. Free Radical Biol. Med. 19: 575-581 (1995)

29. Carando S, Teissedre PL, Pascual-Martinez L, Cabanis JC. Levels

of flavan-3-ols in French wines. J. Agr. Food Chem. 47: 4161-

4166 (1999)

30. Fan J, Ding X, Gu W. Radical-scavenging proanthocyanidins

from sea buckthorn seed. Food Chem. 102: 168-177 (2007)

31. Jung SH, Jo WA, Son JH, Choi EY, Park CI, Lee IC, An BJ,

Son AR, Kim SK, Kim YS, Lee JT. A study on the application

of cosmetic materials and the physiological activities of Forsythia

koreana Nakai. Kor. J. Herbology. 20: 61-68 (2005