서 론
곰취(Ligularia fischeri)는 산지의 나무숲 밑이나 비옥 한 초생지 및 산골짜기의 음습한 계곡부에 자생하는 국 화과의 다년생 초본으로 왕곰취 또는 큰곰취라고도하며 높이 1-2m이고 근경은 굵고 중기 위쪽에 잔털이 있으며 (KNA, 2014), 근생엽은 가장자리에 규칙적인 톱니를 갖 는 신장상 심장형 모양을, 경생엽은 아랫부분 잎은 근생 엽에 유사하나 엽병이 짧고 밑부분이 넓어져서 엽초처럼 되는 형태학적인 특성을 갖는다(Yeon 등, 2012).
산채는 우리 민족과 오랜 역사를 함께하는 먹거리로 그간 식용으로만 활용되어 산업적 소재로서의 활용도가 낮았으나, 최근 소비자들에게 건강식품으로 인식되면서 농가의 새로운 소득 작목으로 부상되고 있다(Lee와 Go, 2012). 국내 자생 식용 가능식물 480여종 중 식품학적으 로 가치가 있는 산채는 약 90여 종에 이르며 이중 재배 가 이루어지고 있는 산채는 37종에 달한다(An, 2009). 산채는 수익성이 목재보다 높아 산간 지역 주민의 소득 기여도가 높으며(Kim, 2008), 다양한 기능성 생리활성물 질을 함유하고 있어 이를 활용한 화장품, 기능성 식품, 그리고 천연 의약품 개발 연구가 활발하게 이루어지고 있다(An, 2009; Im, 2009). 식용 산채의 품질을 결정하 는 중요한 인자로는 맛과 향을 들 수 있는데, 향이 너무 강한 산채는 생채로 직접 이용하기에 적합하지 않기 때 문에 주로 가공하여 식용하고 있다(Han 등, 2010). 잎의 휘발성 물질은 산채 향기의 품질을 결정하는 주요한 요 인 중 하나이며, 종간에도 차이를 보이는데, 이러한 식 물간의 향기성분의 차이는 동일 식물이라도 재배지의 환 경 따라 다르게 나타나기도 한다(Lee 등, 2008). 또한 동일 품종의 경우에도 지역에 따라 재배지 특성, 재배 방법에 따라 차이를 나타낸다(Baek 등, 2014a, 2014b). 산채류에 관한 연구를 보면, 향기품질이 구매에 큰 영향 을 미침에도 불구하고 주로 재배나 추출물에 대한 기능 성 물질 분석에 집중되어 있으며 고유의 방향성 연구는 거의 이루어지지 않고 있다(Han 등, 2010). 곰취의 향기 품질에 대한 연구는 곰취와 한대리 곰취간의 향기 성분 의 단순비교가 이루어졌으나(Han 등, 2010; Yeon 등, 2012), 본 연구에서 사용한 적곰취, 달곰 등과 같은 여 러 품종과의 비교 연구는 없었다.
적곰취는 엽병의 색이 붉고, 강한 향을 가지며, 달곰은 신규 등록된 곰취 품종으로 기존 곰취 특유의 향과 쓴 맛이 일반 곰취보다 적게 느껴진다. 따라서 본 연구는 이들 두 품종과 기존 재배종 곰취 간의 총페놀함량, DPPH 활성, 비타민 C 함량과 향기 성분을 비교하여 신 품종 육성을 위한 기초자료를 얻기 위하여 수행되었다.
재료 및 방법
본 실험에 사용한 재료는 환경 변화에 의한 향기 성분 의 변화를 최소화하기 위하여, 강원도 화천 간동면 방천 리 일대(N 38.06, E 127.85)에서 생산한 곰취(Ligularia fischeri)와 적곰취(red type)와 신품종 달곰(dalgom)을 자 생지와 유사한 산지에서 생산물의 향기가 균일하며, 형태 및 크기가 균일하고 우수한 것을 수집하여 분석하였다.
수집된 재료는 냉장 박스에 포장하여 실험실로 가져와 정량 후 극저온냉동고(-80°C freezer)에 저장한 다음, 분 석에 사용하였다.
총페놀 함량은 Folin-Ciocalteu reagent (Singleton 과 Rossi, 1965)를 이용하여 725nm에서 흡광도를 측정하였고, gallic acid를 표준물질로 하여 상대값으로 나타내었다. 항 산화활성은 Kang 과 Saltveit(2002)의 방법으로 DPPH 활 성을 측정하였다. 비타민 C는 분석용 컬럼 ZORBAX Eclipse XDB-C18(4.6cm × 250mm, 5μm, Agilent, USA), 검출기는 Tunable Absorbance detector(Waters486, Waters, USA)를 장착한 HPLC로 측정하였다(Kim 등, 2011).
휘발성 향기성분의 분석은 추출 효율을 높이기 위하여 연속수증기증류법과 용매추출법이 결합된 Nikerson 과 Likens (1966)의 방법으로 생체 100g을 4L 의 증류수로 가열하여 2시간동안 추출하였으며, 추출용매는 diethyl ether(J.T.Baker, Mexico, 99.9%)를 사용하였다. 추출 후 sodium nitrate anhydrous를 이용하여 12 시간 이상 냉장 보관하며 잔류하는 수분을 제거한 다음, rotary evaporator (Eyela, Japan)로 감압 농축하여 정유성분을 분석하였다.
정유 성분 분석은 GC/MSD(gas chromatography/mass selective detector)를 이용하여 Agilent GC 7890A와 동 사의 5975 MSD (mass selective detector)를 이용하여 정성, 정량 분석하였다. 이 때 GC 주입구의 온도는 250°C, 컬럼은 HP-5ms(30 × 0.25mm, 0.25μm)를 사용하 였고, 오븐온도는 80°C에서 시작하여 250°C까지 1분에 5°C씩 승온하였고 180°C에서 5분간 그리고 250°C에서 5분간 정치하였다. 이동상 가스는 초고순도 Helium 가스 로 1mL/min 으로 조절하였다. 분석된 향기 성분의 질량 분석결과는 NIST Mass spectral library version 2.0 (2005)의 mass spectral data와 mass spectral search program을 통해 비교 분석하였다.
모든 실험은 5반복으로 진행하였으며 통계분석은 Microsoft Excel 2007 program을 이용하여 평균값으로 나타내었고, 유의성 검정은 SPSS 21(IBM, U.S.)를 이용 하여 던컨 다중검정을 하였다.
결과 및 고찰
곰취의 재배종과 신품종인 적곰취(red type)와 달곰 (dalgom)의 향기성분 및 내적 품질을 비교하기 위하여 총페놀 함량과 DPPH 활성, 비타민 C 함량을 측정하였 다(Table 1). 총 페놀 함량은 달곰, 적곰취, 재배종 순으 로 신품종이 재배종보다 높게 나타났다.
Table 1.
Total phenolic contents, DPPH activities, vitamin C contents, and essential oil contents of cultivated, red varierty, and dalgom of Ligularia fischeri.
| Gom-chwi | Red type | Dalgom | |
|---|---|---|---|
| Total phenolic contents (mg/100g fresh wt.) | 137.293bz | 158.407ab | 180.823a |
| DPPH activity (%) | 74.455b | 75.593b | 86.268a |
| Vitamin C contents (mg/100g fresh wt.) | 1.169b | 1.285b | 1.814a |
| Essential oil contents (% of 100g fresh wt.) | 0.060c | 0.163b | 0.290a |
DPPH 활성은 재배종 74%, 적곰취 75%, 그리고 달곰 86% 수준으로 달곰에서 12% 정도 높은 활성을 보였다 (Table 1). Suh 등(2014)은 곰취 품종간 서로 다른 항산 화 활성을나타낸다고 보고하였으며, 본연구의 결과도 같 은 결과를 나타내었다.
비타민 C 함량도 달곰에서 1.82mg으로 적곰취와 재배 종보다 약간 높았으나, Park(1983)은 상추(6-18mg)나 토 마토(20mg) 보다는 매우 낮은 수준으로, 잎의 생장에 따 른 비타민 C의 희석효과를 가져올 수 있다고 보고한바 본 연구에 사용된 재료는 최적 수확기를 지난 시점에 수 확되어 이용되었기 때문에 재배지 환경 및 수확기와 관 련된 보다 면밀한 추가 연구가 필요하다고 사료되었다.
기존 재배종과 적곰취는 내적 품질 중 DPPH 활성정 도, 비타민 함량에서 유사한 수준을 보였으며 총페놀 함 량도 적곰취에서 유의성이 없는 수준으로 약간 높게 나 타나 매우 유사한 내적 품질을 가졌음이 알 수 있었으 며, 이에 반해 달곰의 경우 다른 두 가지보다 모두 우수 한 내적 품질 특성을 나타내었다.
향기 성분은 정유(essential oil)를 추출하여 상호 비교 하였다. 정유의 함량은 재배종에서 0.060%, 적곰취에서 0.163%, 그리고 달곰에서 0.290%의 수율을 나타내었다 (Table 1). 이러한 정유의 함량은 일반적으로 방향성 식 물의 정유 함량과 유사한데, Lee 등(1994)은 배초향의 정유 함량이 부위에 따라 전혀 존재 하지 않거나 잎과 꽃에서 0.2-0.3% 내외로 존재 한다고 하였으며, Suh와 Park (1999)는 바실의 정유 함량이 무기염의 농도와 품 종에 따라 서로 다르다고 보고 하였는데, 본 연구 결과 역시 재배종과 적곰취간에 60% 이상에 가까운 농도차를 보여 정유 함량을 통해 품종간 구분이 가능 할 것으로 나타났다.
GC/MSD에 의한 정유 성분 분석은 정유 성분을 보다 명확히 분석하여 소비자가 원하는 적절한 품종을 선택하 기 위하여 수행되었다. Fig. 1은 GC/MSD 의 크래마토 그램을 나타내었는데 본 그림에서 재배종과 적곰취 그리 고 달곰의 주요 물질 함량에 상당한 차이가 있음을 알 수 있었다. 초기 주요 휘발성 물질의 함량은 재배종과 적곰취가 유사한 패턴을 나타내었으며, 16분에서 22분대 에서는 세가지에서 모두 유사한 경향을 나타내었고, 이 후 세가지 모두 매우 다른 양상을 보였다. 따라서 정유 성분의 특이적인 크레마토그램을 통해 품종을 특정 할 수 있을 것을 판단되었다.
Table 2에서는 GC/MSD를 통해 정성된 방향성 물질을 나타내었다. 동정된 주요 방향성 물질은 재배종의 경우 43종이 분석되었으며, 적곰취의 경우 44종이 분석되었고, 달곰의 경우 31종이 분석되었다. Yeon 등(2012)은 곰취 의 주요 방향성 성분이 총 19종임을 동정 하였고 한대 리 곰취에서는 25종을 동정 하였는데 본 연구에서는 이 보다 다양한 물질이 추출되었다. 이것은 추출방법에 따 른 차이로 steam distillation/extraction 방법과 본 실험의 추출방법간의 차이로 판단된다. 검출된 총 피크의 수는 200개 수준이였다. 전체 정유 함량 중 동정된 물질이 차 지하는 비율은 재배종이 78.991%, 적곰취가 83.754%, 그리고 달곰이 83.347%를 나타내었다. 재배종 곰취의 5% 내외의 함량은 가지는 주요 물질은 limonene, humulen, caryophyllene, isocaryophyllene, a-cubebene, naphthalenone, 3,7-cyclodecadien, 2[3]naphthalenone, 그리고 1[3]naphthalenone 으로 나타났다. 적곰취는 a-pinene, β-pinene, 3- carene, limonene, caryophyllene, isocaryophyllene, acubebene, 그리고, 2[3]naphthalenone 으로 나타났다. 달곰 은 b-pinene, caryophyllene, isocaryophyllene, azulene, 그리 고 amino-methyl-dimethoxyquinoline 이 5% 이상의 주요 물질로 나타났다. 재배종의 caryophyllene 과 isocaryophyllene 함량이 13%수준으로 가장 높음 함량을 나타냈으나 Han 등(2010) 과 Yeon 등(2012)은 limonene 이 가장 높 은 함량을 보인다고 하였다. 본 연구의 limonene 함량은 재배종은 5.727% 그리고 적곰취는 6.888%를 나타내어 높은 함량을 나타냈으나 가장 높은 수준은 아니었다. 이 것은 정유 수율부분에서와 유사하게 추출방법 또는 수확 기에 차이가 정유 함량 또는 조성에 영향을 미친 것으 로 판단되었다. 달곰은 0.299%를 나타내어 주요 방향 성분의 조성 차이가 있음을 나타냈다. 적곰취 역시 caryophyllene 과 isocaryophyllene 이 19% 수준으로 가 장 높은 함량을 나타내었다. Caryophyllene 은 식물 정 유에 있어 매우 일반적인 물질로 식물계에 상당량이 존 재하고 있으며 정향 과 black pepper 등의 주요 성분이 고 향수 조제에 주로 이용된다(Corey 등, 1964). 달곰에 서는 amino-methyl-dimthoxyquinoline 이 23.845% 로 가장 높음 함량을 나타냈는데 N 함유 화합물은 다른 두 가지에서는 나타나지 않았다. 이러한 특징은 Yeon 등 (2012)의 곰취와 한대리 곰취의 조성별 비교에서 같게 나타났는데 일반곰취에서는 N 함유 화합물이 나타나지 않았으나, 한대리 곰취에서는 나타났다. 따라서 N 화합 물의 유무는 형태적 특징이 매우 유사한 재배종 곰취와 달곰을 구별할 수 있는 지표가 되리라 판단된다. 달곰의 caryophyllene 과 isocaryphyllene 함량은 27% 수준으로 다른 두가지에 비하여 두배 정도의 차이를 보이며 높은 함량을 보였다. 일반적으로 식물체의 주요 방향성 물질 인 a-pinene, β-pinene, β-phellandrene, a-phellandrene, 3-carene, 그리고 limonene 의 6종의 방향성 물질 함량 을 비교하면 재배종의 6가지 물질의 총합은 10.828% 이 고, 적곰취는 27.203%, 달곰은 8.224%를 나타내어 (Fig. 2), 경험적으로 재배종에 비하여 향기가 강했던 적곰취 가 가장 높은 함량을 나타내었고, 반대로 향기가 약하였 던 달곰의 함량이 가장 낮게 나타났다. 적곰취는 분자량 이 작고 강한 휘발성을 가지는 a, β-pinene 함량이 가장 높은 9.023% 와 7.846%를 나타냈다. 달곰은 다른 두종 에 비해 ß-pinene 함량이 높았으나(4.231%) 전체적으로 낮은 함량을 나타냈다. 이러한 결과는 적곰취의 경우 특 징적인 붉은색과 더불어 강한 향취를 가진다고 판단되어 보다 곰취 특유의 향취를 즐기고자 하는 소비자에게 최 적의 신선채로의 가치를 가지고, 달곰은 신선 곰취를 즐 기고자 하나 강한 향 때문에 꺼려졌던 소비자에서 곰취 를 즐길 수 있게 해줄 수 있다고 사료 된다.Table 2
Fig. 2.
Major six volatile compounds of gom-chwi, red type, and dalgom of Ligularia fischeri. by GC/MSD analysis.
Table 2.
Constituents of volatile compounds in gom-chwi, red type and dalgom of Ligularia fischeri by GC/MSD analysis.
| % of identified constituents | ||||
|---|---|---|---|---|
| Gom-chwi Red type Dalgom | ||||
| 1 | a-pinene | 1.333 | 9.023 | 1.998 |
| 2 | β-pinene | 1.102 | 7.846 | 4.231 |
| 3 | β-phellandrene | 2.306 | 2.242 | 2.600 |
| 4 | 3-carene | 1.951 | 6.481 | 0.740 |
| 5 | a-phyllandrene | 1.292 | -z | - |
| 6 | Limonene | 5.727 | 6.888 | 0.299 |
| 7 | Cyclohexane-methyl | - | 1.885 | 0.150 |
| 8 | Terpinolen | - | 2.431 | 0.582 |
| 9 | Terpineol | 0.921 | 2.523 | 0.602 |
| 10 | Elemene | 2.586 | 2.283 | 2.019 |
| 11 | Copaene | 2.142 | 2.076 | 0.103 |
| 12 | Humulen | 5.708 | 3.100 | 1.866 |
| 13 | Caryophyllene | 8.874 | 12.119 | 11.301 |
| 14 | Isocaryophyllene | 4.284 | 7.694 | 16.303 |
| 15 | a-cubebene | 8.176 | 9.450 | 3.871 |
| 16 | Azulene | 5.227 | 3.851 | 12.375 |
| 17 | Cubenol | 2.456 | 2.898 | 2.030 |
| 18 | Caryophyllene oxide | 1.716 | 1.861 | 3.489 |
| 19 | Muurolol | 2.127 | 2.634 | 2.450 |
| 20 | a-cadinol | 2.350 | 2.770 | 2.750 |
| 21 | Ledene oxide | - | 0.826 | 0.216 |
| 22 | Naphthalenone | 5.987 | - | - |
| 23 | Calarenepoxide | - | 0.811 | - |
| 24 | Aromadendrene oxide | - | - | 1.416 |
| 25 | Logipinocarveol | - | - | 0.220 |
| 26 | Lanceol | - | - | 0.140 |
| 27 | Dimethyloxybenzopyran | - | 0.385 | |
| 28 | Isopropenyl naphthalenol | - | 0.585 | - |
| 29 | Peroxy murolan | - | - | 0.254 |
| 30 | Acetic acid | - | - | 0.302 |
| 31 | 3,7-cyclodecadien | 10.730 | 0.338 | - |
| 32 | 1-chloro-7-heptadecene | - | 0.208 | - |
| 33 | Peroxy murolan | - | 0.135 | - |
| 34 | Cyclopropa benzofuran | - | 0.139 | - |
| 35 | Peroxy-murolandiene | - | 0.099 | - |
| 36 | Longipinocarvone | 1.293 | - | - |
| 37 | 2[3H] Naphthalene | 6.650 | - | - |
| 38 | 1[3H]naphthalenone | - | 0.164 | - |
| 39 | Tetramethyl hexadecenol | - | 0.442 | - |
| 40 | Trimethyl pentaclecanone | - | 0.078 | - |
| 41 | Amino-methyl-dimethoxyquinoline | - | - | 23.845 |
| 42 | 1-heptatriacotanol | - | 0.110 | - |
| 43 | Dimethyloctane | 0.057 | - | - |
| 44 | Phthaic acid | - | 0.042 | - |
| 45 | Peroxymurolan | 0.062 | - | - |
| 46 | 1-hexadecanol | - | 0.193 | - |
| 47 | Tetramethyl-2-hexadecenol | - | 0.079 | - |
| 48 | 1-heptatriacotanol | - | 0.066 | - |
| 49 | Cycloisobngifolene | 0.257 | - | - |
| 50 | 2[1H] Naphthalene | 7.873 | - | - |
| 51 | Ethanone | 1.894 | - | - |
| 52 | Hydro ethanone | - | - | 2.838 |
| 53 | Hexadecanoic acid | 0.656 | 0.094 | 0.250 |
| 54 | 1-heptatriacotanol | - | 0.112 | - |
| 55 | Diethy-tetrahydro naphthalene | - | 0.064 | - |
| 56 | Phytol | 1.303 | 2.969 | 0.211 |
| 57 | Octadecatrienoic acid | 0.793 | 0.666 | 0.000 |
| 58 | cis-3-octyl-oxiranneoctanoic acid | 0.072 | - | - |
| 59 | Octadecanoic acid | 0.203 | - | 0.166 |
| 60 | Azulonol | 0.160 | - | - |
| 61 | 3-methyl-2-butenoic acid | 0.425 | - | - |
| 62 | Cyclopropanecarboxylc acid | 0.198 | - | - |
| 63 | 1-Elcosanol | 0.168 | - | - |
| 64 | 1-chloro-heptacosane | 0.094 | - | - |
| 65 | Heneicosane | - | 0.191 | - |
| 66 | 2H-1-benzopyran | 0.328 | - | - |
| 67 | Methyl-benzopyran | - | 1.286 | - |
| 68 | 1-Elcosene | 0.258 | - | - |
| 69 | Octacosane | 0.263 | 0.250 | - |
| Total contents | 100 | 100 | 100 | |
| % of total constituents of essential oil | 78.991 | 83.754 | 83.347 | |
| Total number of compounds | 43 | 44 | 31 | |
내적 품질을 확인한 결과 총페놀함량, DPPH 활성, 비 타민 함량 등에서 적곰취와 달곰 모두 재배종에 비해 우수한 결과는 나타내어 새로운 소득 작물로 가능성을 보였다. 향기 성분의 조성 및 함량을 이용하여 재배종 곰취인 적곰취와 달곰의 내적 품질 평가의 결과 경험적 으로 향취의 정도를 정유성분의 GC/MSD 분석을 통하 여 확인할 수 있었다. 또한 본 연구의 결과 적곰취와 달 곰이 재배종 곰취에 비하여 목적에 따른 서로 다른 품 질을 지녀 다양한 소비자의 취향에 부합되게 이용 할 수 있음을 나타내었다.
