search for




 

Characterization of Flavonoid, Free Amino Acid, Volatiles Components of ‘Minihyang’ Fruit, a New Cultivar Citrus reticulata
국내육성 신품종 감귤 ‘미니향’ 과실의 플라보노이드, 유리아미노산, 방향성 성분특성 분석
Korean J. Breed. Sci. 2023;55(3):244-253
Published online September 1, 2023
© 2023 Korean Society of Breeding Science.

Sang Suk Kim*, YoSup Park, and Seung-Gab Han
김상숙*⋅박요섭⋅한승갑

Citrus Research Institute, National Institute of Horticultural & Herbal Science, RDA, Jeju, 63607, Republic of Korea
국립원예특작과학원 감귤연구소
Correspondence to: *(E-mail: sskim0626@korea.kr, Tel: +82-64-730-4173, Fax: +82-64-730-4111)
Received August 1, 2023; Revised August 1, 2023; Accepted August 17, 2023.
This is an Open-Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
Abstract
The ‘Minihyang’ mandarin is a new hybrid of ‘Kinokuni’ × ‘Ponkan’ bred at the Citrus Research Institute, National Horticultural and Herbal Science, Korea. It has a small fruit size (30-40 g) and a high sugar content (12-14°Brix). Herein, a chemical characterization of ‘Minihyang’ was conducted. Free sugar, which determines sweetness, is a key component of food taste. Analysis of free sugar showed that the most abundant component was sucrose (8.81±0.45 g/100 g), followed by glucose (1.23±0.11 g/100 g), and fructose (1.23±0.08 g/100 g). Among the 20 free amino acids analyzed, arginine and asparagine accounted for 71% of the total amino acid content, displaying both amino acids at the highest content of 77.14 mg/100 g. The major flavonoids in citrus fruits differ between varieties, showing the differences among cultivars. The flavonoid contents of ‘Minihyang’ were higher in the peel than in the flesh, and hesperidin was identified as the major flavonoid, with 1,133.7 and 689.8 mg/100 g extracted from the peel and flesh, respectively. Furthermore, nobiletin and tangeretin, which are only present in citrus species, were identified in the peel. Volatile component analysis revealed that limonene content, a characteristic component of citrus fruits, was highest in the flesh of ‘Minihyang,’ accounting for approximately 75-80% of all volatile compounds. Notably, the order was fresh limonene>terpinene>terpinolene. Overall, this study revealed many functional compounds in the ‘Minihyang’ mandarin hybrid.
Keywords : new citrus cultivar, C. reticulata ‘Minihyang’, flavonoid, amino acid, volatile component
서 언

감귤은 세계적으로 생산량이 가장 많은 주요 과수 작물로 열대 및 아열대 지역을 중심으로 광범위하게 재배되고 있으며, 감귤은 다양한 생리활성 물질들을 함유하고 있는 것으로 알려져 있다. 감귤에 함유되어 있는 다양한 성분들은 항산화, 항암, 항염증 등의 효과를 갖는 flavonoid를 비롯하여 carotenoid, vitamin C, 구연산, 펙틴, 아미노산 등이 있다(Benevent-Garcia et al. 1997, Kim et al. 2019, Whiteman et al. 2005, Yang et al. 2008). 특히 감귤류에 함유되어 있는 flavonoid 성분은 약 60여종이 존재하는 것으로 알려져 있으며, 그 중 nobiletin과 tangeretin은 다른 채소나 과일에서 보고되지 않은 polymethoxyflavonoid로 혈소판 응집 억제, 임파구 증식 억제, 항궤양, 항염증 등의 생리활성을 나타내는 것으로 보고되고 있다(Fang et al. 2002, Valko et al. 2007). 품종마다 조성과 함량의 차이를 보이는 플라보노이드는 유연관계 분석에도 사용된다(Park et al. 2015).

국내에서도 감귤은 2021년 기준 61만여 톤 생산되어 국내 과수 중 1위의 생산량을 기록하고 있으며, 그 중 노지 온주밀감은 전체 감귤 생산량의 76%를 차지하고 있다(Kim et al. 2021), 이외에 하우스 감귤(4.4%), 비가림 월동 온주(4.2%), 만감류(15.2%)가 생산되고 있다. 감귤 생산량의 대부분을 차지하는 노지재배 온주밀감은 짧은 기간 동안의 대량 생산에 따른 홍수 출하, 이로 인한 시장가격 하락 등의 문제가 생기게 되었고, 이에 노지 온주밀감을 대체하기 위한 다양한 감귤 품종 육성 연구가 시급히 요구되었다. 이에 국립원예특작과학원 감귤연구소에서는 소과의 고당도 품종인 ‘미니향’(Citrus kinokuni×Citrus reticulate)을 개발하게 되었다. ‘미니향’은 2001년 ‘기주밀감’(C. kinokuni)에 ‘병감’(C. reticulate ‘Ponkan’)을 교배하여 육성된 품종으로 2015년 최종 선발되었고, 과실의 크기가 일반 온주밀감의 1/2로 작고, 현재 국내에서 유통되고 있는 품종들과는 뚜렷이 구분되는 높은 당도, 휴대편리성, 소포장 농산물 적합성 등의 장점을 가지고 있어 틈새시장용으로 보급 되고 있다. 본 연구에서는 유리당, 구연산, 유리아미노산, 플라보노이드, 방향성 성분 분석을 통해 국내육성 신품종 감귤 ‘미니향’의 성분 특성을 알아보고자 하였고, 이 결과는 국내 감귤 생산량의 대부분을 차지하는 온주밀감과 비교하여 분석하였다.

재료 및 방법

가용성 고형물 함량, 적정산도, 형태적 특성

국내육성 신품종 ‘미니향’은 제주특별자치도 서귀포시 남원읍에 위치한 국립원예특작과학원 감귤연구소에서 2021년 10월부터 2022년 1월까지 시료를 확보하여 분석하였다. ‘미니향’은 화산회토인 시설에서 재배하였고 빗물의 유입을 방지하고, 내부 온도는 3월 이후 측창을 개방하여 자연온도와 유사하게 관리하였다. ‘미니향’ 과실의 특성 분석은 5년생으로 관수는 3월-11월까지 매일 2.3 톤/10a이 공급될 수 있도록 자동으로 설정하여, 성숙기인 10월 말일부터 1월 초순까지 과실의 변화를 측정하였다. 과실의 크기는 나무의 중간부분에서 채집하여 횡경과 종경을 과실의 가운데를 기준으로 측정하였다. 대조군으로 사용된 온주밀감은 ‘궁천조생’으로 노지 화산회토에서 재배된 과실을 사용하였다. 시료는 5개의 나무에서 10개씩의 시료를 확보하여 측정하였다. 가용성 고형물 함량은 디지털 당도계(ATAGO. Digital refractometer)로 측정하여 °Brix로 표시하였고, 적정산도는 과즙 2 mL에 증류수 8 mL를 가한 용액을 0.1N NaOH 용액으로 pH 8.1이 될 때까지 적정한 후, 적정에 소모된 NaOH의 양을 이용하여 구연산의 함량으로 환산하였다.

HPLC를 이용한 유리당과 구연산 분석

유리당은 glucose, fructose, sucrose를 분석하였고 유기산은 citric acid를 분석하였다. 분석을 위한 착즙액은 10배 희석하여 0.45 um membrane filter로 여과한 후 HPLC (Shimadzu Co., Ltd., Nakagyo-ku, Kyoto, Japan)를 이용하여 분석하였다. 유리당 분석을 위해 detector는 RID detector (RD-20A), column은 ZORBAX NH2 (4.6×250 mm, 5um, Agilent), 전개용매는 acetonitrile:water (75:25)조건으로 유속 1 mL/min로 분석하였고, 표준물질로는 glucose, fructose, sucrose를 사용하였다. 구연산 분석을 위한 detector는 UV-Visible detector, column은 Shim-Pak GIS (4.6×250 mm, 5 um, Shimadzu), 전개용매는 10 mM sodium phosphate solution, pH 2.6 (solvent A)과 acetonitrile (solvent B)을 사용하였다. 분석 조건으로는 100%A (10min) → 10% A/80%B (7분) → 100%B (13분)을 유속 1 mL/min으로 분석하였다.

유리아미노산 분석

유리아미노산 분석은 과육 시료를 착즙 후 0.1% formic acid가 들어 있는 3차 증류수로 1/10 희석하여 준비하였고, 희석된 시료 100 µL와 0.1% formic acid를 포함하는 methanol 900 µL를 잘 섞은 후 13,000 rpm에서 원심분리 후 상층액을 sample vial에 옮겨서 분석에 사용하였다. 분석을 위한 장비는 Waters ACQUITY UPLC/Xevo TQ-S (QQQ), 컬럼은 IMTAKA Intrada Amino Acid (3 µm, 50×2 mm)를 사용하였다. 전개용매 A는 acetonitrile (ACN) : 100 mM ammonium formate=20:80 (v/v), B는 ACN: tetrahydrofuran (THF):25 mM ammonium formate:formic acid= 9:75:16:0.3 (v/v/v/v)를 사용하였다. Flow rate은 0.4 mL/min으로 0 min (A:B=0:100) → 3 min (A:B=0:100) → 6.5 min (A: B=17:83) → 10 min (A:B=100:0) → 12 min (A:B=0:100) → 17 min (A:B=0:100)으로 진행하였다(Kim et al. 2021). 유리아미노산의 정량 분석을 위한 표준검량선은 각각의 표준물질 20 여종의 아미노산을 10, 20, 50, 100 nmol/mL의 작성하여 사용하였다.

플라보노이드 분석

Flavonoid 분석은 건조시료를 70% 에탄올로 추출, 농축하여 용매에 녹인 후 0.22 μm PVDF filter (millipore)로 여과하여 HPLC (e2695 Separations module, Waters Co., Ltd., Miliford, MA, USA)를 이용하여 분석하였다. HPLC를 이용한 분석을 위해 YMC-Triart C18, 250×4.6 mm, S-5 μm, 8 nm의 컬럼을 사용하여 1 mL/min 유속으로 UV/Visible Detector (Waters 2489)를 사용하여 분석하였다. 분석 용매 조건은 flavonoid의 종류에 따라 3가지 조건으로 나누어 분석하였다. 배당체를 갖는 rutin, narirutin, naringin, hesperidin, neohesperidin은 이동상 조건이 acetonitrile:20mM phosphoric acid=2:8이고, 배당체가 없는 quercetin, naringenin, hesperetin의 분석은 acetonitrile: 20mM phosphoric acid=4:6으로 수행하였으며, polymethoxy flavonoid인 nobiletin과 tangeretin은 acetonitrile:20 mM phosphoric acid=6:4로 수행하였다(Kim et al. 2022). 모든 시약은 HPLC grade를 사용하였으며, 플라보노이드 성분의 정량 분석을 위한 표준검량선은 각각의 표준물질을 농도 15.625 µg/mL부터 1,000 µg/mL의 농도로 작성하였다.

GC/MS를 이용한 방향성 성분 분석

착즙액에 함유되어 있는 방향성 성분은 고형 추출 분석방법(solid phase microextraction, SPME)으로 Agilent GC model 6890 (MS detector, agilent 5973)를 이용하여 분석하였다(Curan et al. 2005). 방향성 성분 분석은 착즙액 5mL를 유리 바이알에 담고 60-70℃에서 15분간 방향성 성분을 흡착시킨 후 GC/MS (Agilent GC model)를 이용하여 분석하였다. Column은 DB-5ms (0.25 μL×30 m×0.25 mm, Agilent, USA), carrier gas는 He을 사용하여 column flow 0.8 mL/min, split ratio 1:10으로 oven temperature는 40℃ (3min 유지) → 4℃/min → 90℃→ 20℃/min → 210℃ (3분간 유지)로 하였으며 injection temperature는 250℃, detector temperature는 270℃ 조건으로 분석을 진행하였다.

통계분석

모든 분석은 개체당 5개의 과실을 수확하여 5반복 수행하였으며, 실험 결과는 각 항목에 따라 평균과 표준편차로 나타내었다. 실험군과의 차이는 SAS package (Statistical Analysis Program, version 9.1)을 사용하여 Duncan’s multiple range test로 평균을 비교하여 나타내었고, p<0.05 수준에서 통계적 유의성을 검정하였다.

결과 및 고찰

가용성 고형물 함량, 적정 산도, 형태적 특성

국내육성 신품종 감귤 ‘미니향’은 크기는 작지만 당도가 높은 고당도 품종으로 국립원예특작과학원 감귤연구소에서 개발되어 보급이 확대되고 있는 품종이다(Fig. 1). 시기별 과실의 횡경, 종경, 중량이 10월부터 12월까지는 유의적인 차이를 보이지 않았으나 1월 수확시기가 되면서 횡경, 종경, 중량이 급격하게 증가하며 유의적인 차이를 보였다. 특히 중량의 변화가 크게 나타나 12월 40 g 정도에서 1월 50 g 정도로 크게 증가하는 것을 확인할 수 있었다(Fig. 2A). 또한 시기별 가용성 고형물 함량과 적정 산도는 측정을 시작한 10월 29일 가용성 고형물 함량 10°Brix로 1월 4일 13°Brix까지 증가하였고, 적정산도의 경우 10월 29일 0.72%에서 11월 18일 0.6%로 급격하게 감소 후 수확시기까지 유지되는 것을 확인할 수 있었다(Fig. 2B). 또한 과실 맛에 영향을 미치는 것으로 알려진 당산비가 10월 29일 13에서 수확시기인 1월 4일에는 22까지 증가하였고, 수확시기의 당산비가 10~15인 온주밀감과 비교하였을 때 신품종 ‘미니향’이 고당도 품종임을 알 수 있었다.

Fig. 1. (A) Fruit of ‘Minihyang’ in the plastic film house cultivation. (B) The comparison of the sizes between ‘Minihyang’ and C. unshiu.

Fig. 2. Seasonal changes of diameter (A), length (B), weight (C), soluble solid (D), titratable acidity (E), and soluble solid-acidity ration (F) of fruits in ‘Minihyang’ Vertical bars show standard errors (N=5).

소과형인 ‘미니향’은 과실의 크기가 클수록 가용성 고형물 함량이 낮아지는 경향을 보였으며, 중량 30~45 g에서는 12~13.5°Brix, 중량 50 g 이상에서는 10~12°Brix로 과실의 중량과 가용성 고형물 함량에 대한 상관분석 결과 유의한 상관관계를 보였다(Fig. 3). 이 결과로 신품종 ‘미니향’은 중량 30~45 g에서 가용성 고형물 함량 13°Brix 이상, 산 함량 0.7% 정도의 특성을 갖는 품종임을 알 수 있었다.

Fig. 3. Relationship between soluble sugar contents and fruit weight of ‘Minihyang’.

본 연구결과는 과실의 성숙 시기인 10월부터 1월까지 가용성 고형물 함량, 적정 산도, 형태적 특징을 분석하였고, 이 결과는 신품종 감귤인 ‘미니향’의 적정 수확기와 상품과 기준 설정을 위한 유용한 정보로 제공할 수 있을 것으로 여겨진다.

유리당 분석

유리당은 식품의 맛에 관여하는 성분의 하나로 식향과 감미에 따른 소비자 기호성에 영향을 주는 요소로 알려져 있으며, 상대 감미도는 sucrose 1을 기준으로 glucose 0.7, fructose 1.1로 알려져 있다(Jeon et al. 2015, Lee et al. 2019). 유리당 함량의 비율은 품종간의 차이를 보여 맛에 영향을 주는 것으로 보인다(Kim et al. 2022). 이에 고당도 품종인 ‘미니향’과 현재 감귤 생산량의 70%이상을 차지하는 온주밀감과 성분을 비교하고자 하였다. 유리당 분석은 감귤의 주요 유리당 성분인 glucose, fructose, sucrose를 분석하였고 그 결과 가장 많이 함유되어 있는 유리당은 sucrose로 8.85±0.38 g/100 g 함유되어 있었으며, 온주밀감의 4.47±0.21 g/100 g보다 2배정도 높게 나타났다. Fructose와 glucose는 각각 1.25±0.12 g/100 g, 1.24±0.07 g/100 g로 온주밀감의 1.77±0.66 g/100 g, 1.70±0.59 g/100 g 보다 다소 낮은 경향을 보였다(Fig. 4). 유리당 함량의 비율을 보면 ‘미니향’은 sucrose:fructose:glucose가 75%:12%:13%, 온주밀감은 56.3%: 22.3%:21.4%로 ‘미니향’에서 sucrose의 비율이 월등히 높게 나타났으며, 당도가 높은 품종으로 알려진 ‘감평’(12.15±0.61 °Brix), ‘남진해’(12.53±0.58°Brix)와 비교하였을 때에도 ‘감평’ 65%:18%:17%, ‘남진해’ 69%:16%:15%로 ‘미니향’에서 sucrose의 비율이 높게 나타났다(Kim et al. 2022). 특히 sucrose의 함량이 높은 ‘미니향’은 고당도 품종의 특징을 잘 나타내는 것으로 보인다.

Fig. 4. Soluble sugar contents in the fruit of ‘Minihyang’ and C. unshiu. Vertical bars show standard errors (N=5).

반면 감귤류에서 유기산의 80% 이상을 차지하는 citric acid 분석시 ‘미니향’은 0.45~0.6%로 온주밀감, ‘감평’, ‘남진해’의 0.8~1.2%와 비교하여 확연히 citric acid 함량이 낮은 품종 특성을 보였다(data not shown).

유리아미노산 특성

‘미니향’ 착즙액에 함유되어 있는 유리아미노산 분석 결과는 Table 1에 나타내었다.

Table 1

Contents and composition of 20 kinds of free amino acid in C. reticulata ‘Minihyang’ and C. unshiu' flesh.

Amino acid Contents (mg/100 g) Composition (%)
‘Minihyang’ C. unshiu ‘Minihyang’ C. unshiu
Gly 0.20±0.04 0.44±0.05 0.184 0.34
Ala 3.09±0.61 5.21±0.67 2.844 3.99
Ser 5.95±0.30 9.60±0.64 5.478 7.35
Thr 0.46±0.05 1.14±0.07 0.424 0.87
Asn 14.06±3.51 26.73±1.61 12.939 20.46
Pro 2.55±0.33 3.08±0.13 2.343 2.35
Gln 8.73±1.93 7.67±0.46 8.037 5.87
Val 1.13±0.12 0.74±0.07 1.039 0.57
Leu 0.38±0.06 0.53±0.04 0.351 0.41
Ile 0.31±0.03 0.42±0.04 0.284 0.32
Arg 63.08±4.09 43.94±2.99 58.039 33.63
His 0.27±0.03 0.42±0.02 0.246 0.32
Met 0.45±0.04 0.39±0.04 0.416 0.30
Phe 0.63±0.12 1.03±0.03 0.581 0.79
Trp 0.20±0.07 0.22±0.02 0.182 0.17
Cys 0.02±0.005 - 0.013 0.00
Asp 1.71±0.64 17.03±0.90 1.571 13.03
Glu 3.13±0.39 4.18±0.09 2.875 3.2
Tyr 0.06±0.01 0.16±0.008 0.053 0.12
Lys 2.28±0.32 7.73±0.47 2.101 5.92
Total 108.687 130.67 100 100


‘미니향’의 총 유리아미노산 함량은 착즙액 100 g 당 108.687 mg, 온주밀감은 130.67 mg/100 g으로 총 유리아미노산 함량은 온주밀감이 더 높게 나타났다. ‘미니향’의 주요 유리아미노산은 arginine>asparagine>glutamine>serine>glutamic acid으로 착즙액 100 g 당 63.081 mg (58.04%)>14.063 mg (12.94%)>8.735 mg (8.04%)>5.953 mg (5.48%)>3.125 mg (2.88%) 함유하고 있었으며, 특히 함량이 가장 높은 arginine은 전체 아미노산의 58.04%를 차지하고 있었다. 온주밀감의 주요 유리아미노산은 arginine> asparagine>aspartic acid>serine>lysine으로 착즙액 100 g 당 43.94 mg (33.63%)>26.73 mg (20.46%)>17.03 mg (13.03%)> 9.60 mg (7.35%)>7.73mg (5.92%)이었으며, 가장 함량이 높은 arginine이 전체 유리아미노산의 33.63%로 나타났다. Arginine은 감귤류에 다량 함유된 아미노산으로 온주밀감과 비교하여 ‘미니향’에서 함량이 높고, 전체 아미노산에서 차지하는 비중이 높았으며, 이는 ‘감평’(29.52%)과 ‘남진해’(31.53%)와 비교해서도 높았다(Kim et al. 2022, Yuasa et al. 2021). 유리아미노산은 단맛, 쓴맛, 감칠맛에 관여하는 것으로 알려져 있으며, 단맛을 내는 아미노산으로는 Gly, Gln, Thr, Ala, Ser, Asn, Pro이 있으며, 쓴맛을 내는 아미노산으로는 Cys, Arg, Val, Trp, Phe, Leu, Ile, Met, His이 있고 감칠맛을 내는 아미노산으로는 Glu와 Asp가 있다. 유리아미노산의 함량과 비율의 차이는 품종간에 차이를 보이며, 과실의 맛에도 차이를 보인다고 보고되어 있다(An et al. 2020, Sorrequieta et al. 2010). 또한 `미니향`에는 필수아미노산인 Thr, Val, Met, Ile, Leu, Phe, Lys, Trp이 5.85 mg/100 g, 감칠맛을 내는 아미노산 성분으로 알려진 glutamic acid와 aspartic acid는 4.833 mg/100 g 함유되어 있었다. 이는 온주밀감의 필수아미노산 12.20 mg/100 g, glutamic acid와 aspartic acid 함량 21.21 mg/100 g보다 낮은 함량으로 차이를 보였다.

플라보노이드 분석

감귤류에 다량 함유되어 있는 플라보노이드는 flavanone, flavone, flavonol, isoflavone, anthocyanidin으로 구분할 수 있으며, 본 연구에서는 flavanone과 flavone인 rutin, narirutin, hesperidin, neohesperidin, naringin, naringenin, hesperetin, quercetin, nobiletin, tangeretin 10 여종을 분석하였다(Hertog et al. 1993, Kim et al. 2022). 국내 감귤에 함유되어 있는 플라보노이드에 대한 연구는 제주 재래귤, 만감류, 온주밀감, 감귤 착즙박, 하례조생, 남진해 등이 보고되어 있다(Kim et al. 2001, Kim et al. 2009, Kim et al. 2018, Kim et al. 2022, Lee & Kang 1997, Rhyu et al. 2002, Yang et al. 2008). 플라보노이드의 효능에는 항산화 작용, 항암작용, 순환기계 질환의 예방, 면역증강 작용, 모세혈관 강화 작용, 기억증강 작용, 신경세포 보호 효과, 당뇨 합병증 개선효과 등이 보고되고 있다(Kim et al. 2018, Lee et al. 2018, Mokbel & Hashinaga 2006, Mumivand et al. 2017, Piao et al. 2014, Ryu et al. 2016, Son et al. 1992, Yoshimizu et al. 2004). 특히 Polymethoxy flavone (PMF) 중 nobiletin과 tangeretin은 백혈병 세포의 성장을 저해하는 작용과 혈구침전의 비율을 감소시키는 작용을 하는 것으로 알려져 있다(El-Shafae 2002, Hirano et al. 1995).

플라보노이드 분석은 감귤류에 다량 함유되어 있는 것으로 알려진 rutin, narirutin, naringin, hesperidin, neohesperidin, quercetin, naringenin, hesperetin, nobiletin, tangeretin 10종을 HPLC를 이용하여 분석하였고 ‘미니향’에서는 rutin, hesperidin, narirutin, nobiletin, tangeretin이 분석되었다. ‘미니향’의 주요 플라보노이드는 hesperidin으로 과육과 과피의 70% 에탄올 추출물 100 g 당 689.8±36.33 mg과 1,133±59.14 mg로 과피에서 함량이 높게 나타났으며 온주밀감에서도 hesperidin의 함량이 가장 높게 나타났다(Table 2). Hesperidin 다음으로 narirutin의 함량이 과육과 과피 추출물 100 g 당 138.9±5.4 mg, 99.3±5.9 mg로 높게 나타났다. ‘미니향’에 가장 많이 함유되어 있는 hesperidin은 1828년 프랑스 화학자 Lebreton에 의해 오렌지의 알베도에서 처음 분리된 이후 레몬 및 감귤류에서 발견되었고, 진피의 주성분으로 전통적으로 염증, 알레르기, 간병증에 쓰여 왔으며, 최근에는 심혈관 질환 개선 효과도 보고되고 있다(Li & Schluesener 2017, Manthey & Grohmann 1998, Yamada et al. 2006). 또한 narirutin 역시 항산화, 항염, 알코올성 지방간 기능 개선 등 다양한 질병 개선 효과가 보고되고 있다(Park et al. 2012, Tripoli et al. 2007). 이외에도 rutin이 함유되어 있었으며 hesperidin, narirutin, rutin의 함량을 비교시 온주밀감에 더 많이 함유되어 있었다.

Table 2

Comparison of flavonoid contents of C. reticulata ‘Minihyang’ and C. unshiu.

Content
(mg/100 g, 70% ethanol extracts)
Flavanone O-glycoside Polymethoxy flavonoid
Rutin Narirutin Hesperidin Nobiletin Tangeretin
‘Minihyang’ Flesh 13.1±0.7 138.9±5.4 689.8±36.3 - -
Peel 41.4±2.3 99.3±5.9 1,133.7±103.1 247.3±11.8 55.0±23.3
C. unshiu Flesh 33.7±2.5 515.2±27.3 576.9±30.9 - -
Peel 252.4±11.4 2,974.8±144.7 2,876.2±163.3 39.0±1.9 19.6±0.7

*The values shown are the mean±SE (n=5).



그러나 감귤류에서만 보고되고 있는 polymethoxy flavonoid (PMF)인 nobiletin과 tangeretin은 ‘미니향’ 과피에 더 많이 함유되어 있었다. PMF는 항바이러스, 항암, 항염, 항산화 활성을 갖는 것으로 알려져 있으며, nobiletin은 ‘미니향’ 과피추출물 100 g에 247.3±11.38 mg, tangeretin은 55.0±2.39 mg으로 온주밀감 과피 추출물의 nobiletin (39.0±1.9 mg)과 tangeretin (19.6± 0.7 mg) 함량보다 3배 이상 높게 나타나 기능성 소재로의 활용 가능성을 확인할 수 있었다.

방향성 성분 분석

코로 느끼는 향은 다양한 방향성 성분의 조합으로 과실마다의 고유한 향을 나타내게 되며, 이전의 연구에서 감귤에 함유되어 있는 방향성 성분은 terpenoids, alcohol, aldehyde, acids 그리고 ester임이 보고되었다(Pichersky et al. 2006, Schwab et al. 2008). 감귤에 가장 많이 함유되어 있는 terpenoid는 감귤의 중요한 방향성 성분으로 식물의 성장과 발달에 필요하고, monoterpene과 sesquiterpene는 식물과 식물, 식물과 미생물 그리고 식물과 환경요인의 상호작용을 위한 2차 대사에서 중요한 역할을 한다고 보고되어 있다(De-Oloveira et al. 1997, Chappell. 1995, Dudareva et al. 2004, Rodríguez et al. 2011). 감귤의 방향성 성분은 품종별 그리고 부위별로 차이를 보이며, 감귤 특유의 향을 대표하는 방향성 성분인 limonene의 함량이 가장 높은 것으로 알려져 있다(Zhang et al. 2017 ).

본 연구에서는 ‘미니향’의 방향성 성분은 23종이 분석되었고, 그 중 hydrocabon류가 19종, alcohol류가 2종, aldehyde류가 2종이었으며 hydrocabon류 중에는 monoterpene류가 15종으로 가장 많았다. 두 품종을 비교하였을 때 온주밀감에서 limonene의 함량이 87.8%로 ‘미니향’의 77%보다 높게 나타났으며, 두 품종 모두 감귤류의 주요 방향성 성분인 γ-terpinene, α-terpinolene, β-myrcene이 함유되어 있었다(Table 3). ‘미니향’의 방향성 성분에는 α-terpinene이 2.634%로 온주밀감의 0.483%보다 5배 정도 함량이 높았고, linalool도 1.962%로 온주밀감의 0.053%보다 함량이 높았다. 두 성분은 레몬 같은 향을 내는 성분으로 항산화, 항염 활성이 알려져 있고 많은 식물과 꽃에 함유되어 있는 성분이다(Zhang et al. 2017). 또한 온주밀감과 다르게 thymyl methyl ether과 thymol이 분석되었고, thymol은 백리향이라 불리는 thyme의 에센셜 오일에 다량 함유되어 있는 성분으로 항균, 항곰팡이, 항산화, 항염활성이 알려져 있다(Kim-Chung et al. 2012), thymyl methyl ether은 thymol의 OH가 OCH3로 치환된 구조로 peroxyl 라디칼 소거능과 Cu2+로 유도된 산화 스트레스에 대해 보호효과가 보고되어 있는 성분이다(Phi et al. 2012). 이러한 방향성 성분 조성과 함량의 차이는 품종간의 차이를 나타내는 성분으로 생각된다.

Table 3

Comparison of volatile component in the C. reticulata ‘Minihyang’ and C. unshiu flesh.

Number RT (min) Quality Compound name Area(%)
‘Minihyang’ C. unshiu
1 7.39 95 alpha-Thujenex 0.097 0.059
2 7.61 97 alpha-Pinenex 0.254 0.479
3 8.99 94 Sabinenex 0.727 0.240
4 9.77 97 beta-Myrcenex 1.822 1.481
5 10.19 91 alpha-Phellandrenex 0.912 0.286
6 10.67 98 alpha-Terpinenex 2.634 0.483
7 11.08 98 dl-Limonenex 76.979 87.797
8 11.54 94 cis-Ocimenex 0.324 -
9 11.86 94 beta-Ocimenex 0.682 0.112
10 12.17 97 gamma-Terpinenex 6.364 5.292
11 12.62 96 ρ-Mentha-3,8-dienex 0.058 -
12 12.75 90 1-Octanolz 0.183 0.051
13 13.24 98 alpha-Terpinolenex 5.032 1.614
14 13.70 97 Linaloolz 1.962 0.053
15 13.87 90 Nonanaly 0.151 0.155
16 14.79 93 allo-Ocimenex 0.073 -
1 7.39 95 alpha-Thujenex 0.097 0.059
2 7.61 97 alpha-Pinenex 0.254 0.479
3 8.99 94 Sabinenex 0.727 0.240
4 9.77 97 beta-Myrcenex 1.822 1.481
5 10.19 91 alpha-Phellandrenex 0.912 0.286
6 10.67 98 alpha-Terpinenex 2.634 0.483
7 11.08 98 dl-Limonenex 76.979 87.797
8 11.54 94 cis-Ocimenex 0.324 -
9 11.86 94 beta-Ocimenex 0.682 0.112
10 12.17 97 gamma-Terpinenex 6.364 5.292
11 12.62 96 ρ-Mentha-3,8-dienex 0.058 -
12 12.75 90 1-Octanolz 0.183 0.051
13 13.24 98 alpha-Terpinolenex 5.032 1.614
14 13.70 97 Linaloolz 1.962 0.053
15 13.87 90 Nonanaly 0.151 0.155
16 14.79 93 allo-Ocimenex 0.073 -
17 16.91 91 Decanaly 0.060 0.042
18 17.4 93 Thymyl methyl etherx 0.286 -
19 18.21 95 Thymolx 0.229 -
20 19.27 99 Ledenex 0.236 0.162
21 20.09 98 beta-Elemenex 0.053 0.057
22 20.15 99 alpha-Selinenex 0.092 0.326
23 20.34 98 delta-Cadinenex 0.046 0.083
Total 98.594 98.774

zalcohols, yaldehydes, xhyfrocarbons.



본 연구에서는 ‘미니향’과 온주밀감에 함유되어 있는 다양한 유용성분을 분석한 결과 두 품종 간에 함유되어 있는 화합물의 성분과 함량 차이를 확인할 수 있었으며, 두 품종에 함유되어 있는 bioactive 화합물은 천연소재로의 활용이 가능할 것으로 여겨진다.

적 요

‘미니향’은 국립원예특작과학원 감귤연구소에서 개발한 신품종 감귤로 중량은 30~50 g의 소과로 가용성 고형물 함량은 12~14 °Brix의 고당도 품종이다. 본 연구에서는 유리당, 유기산, 유리아미노산, 플라보노이드, 방향성 성분 분석으로 온주밀감과 비교하여 신품종 감귤 ‘미니향’의 성분 특성을 알아보고자 하였다. 유리당 분석에서는 sucrose의 함량이 8.85 g/100 g으로 가장 높았고 이는 온주밀감 4.47 g/100 g보다 약 2배 높게 분석되었다. 유리아미노산 분석에서는 arginine의 함량이 63.08 mg/100 g으로 전체 아미노산의 58%를 차지하고 있었고, 온주밀감의 43.94 mg/100 g (33.63%)보다 높았다. 또한 감귤류의 기능성 성분으로 알려진 플라보노이드 분석에서는 온주밀감과 같이 ‘미니향’의 주요 플라보노이드도 hesperidin과 natirutin이지만 특징적으로 과피에서는 PMF인 nobiletin (247.3 mg/100 g)과 tangeretin (55.0 mg/100 g)의 함량이 온주밀감에 비해 월등히 높게 나타났다. 방향성 성분 분석에서는 limonene이 전체의 75~85%를 차지하고 있었으며, limonene>γ-terpinene>α-terpinolene로 함유되어 있어 이는 온주밀감과 유사하였다. 본 결과를 통해 국내육성 신품종 감귤 ‘미니향’은 고당도의 기능성 성분을 다량 함유하고 있는 우수한 품종으로 맛있는 과일뿐만이 아닌 기능성 소재로의 활용 가능성도 확인하였다.

사 사

본 성과물은 농촌진흥청 연구사업 것임(과제번호: PJ01447304)의 지원에 의해 이루어진 것임.

References
  1. An GH, Cho JH, Han JG. 2020. The amino acid contents of wild mushrooms in Korea. J Mushrooms 18: 107-114.
  2. Benevent-Garcia O, Castillo J, Marin FR, Ortuno A, Del Rio JA. 1997. Uses and properties of citrus flavonoids. J Agr Food Chem 45: 4505-4515.
    CrossRef
  3. Chappell J. 1995. The biochemistry and molecular biology of isoprenoid metabolism. Plant Physiol 107: 1-6.
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  4. Curan AM, Rabin SI, Prada PA, Frrton KG. 2005. Comparison of the volatile organic compounds present in human odor using SPME-GC/MS. J Chem Ecol 31: 1607-1619.
    Pubmed CrossRef
  5. De-Oliveira AC, Ribeiro-Pinto LF, Paumgartten JR. 1997. In vitro inhibition of CYP2B1 monooxygenase by b-myrcene and other monoterpenoid compounds. Toxicol Lett 92: 39-46.
    Pubmed CrossRef
  6. Dudareva N, Pichersky E, Gershenzon J. 2004. Biochemistry of plant volatile. Plant Physiol 135: 1893-1902.
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  7. El-Shafae AM. 2002. Bioactive polymethoxyflavones and flavanone glycosides from the peels of Citrus deliciosa. Zhonghua Yao Xue Za Zhi 54: 199-206.
  8. Fang YZ, Yang S, Wu G. 2002. Free radicals, antioxidants and nutrition. Nutrition 18: 872-879.
    Pubmed CrossRef
  9. Hertog MGL, Hollman PCH, Putte B van de. 1993. Content of potentially anticarcinogenic flavonoids of tea infusions, wines and fruit juice. J Agri Food Chem 41: 1242-1246.
    CrossRef
  10. Hirano T, Abe K, Gotoh M, Oka K. 1995. Citrus flavone tangeretin inhibits leukaemic HL-60 cell growth partially through induction of apoptosis with less cytotoxicity on normal lymphocytes. Br J Cancer 72: 1380-1388.
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  11. Jeon SH, Jeon HL, Kim HJ, Lee SJ, Lee BD, Kim MR. 2015. Analysis of free sugar, organic acid and free amino acid in commercial Makjang. J East Asian Soc Diet Life 25: 326-332.
    CrossRef
  12. Kim MS, Yun SK, Kim SS, Park YS, Joa J, Han SG. 2021. Influence of freezing temperatures on metabolite composition and antioxidant activity in Shiranuhi mandarin. Sci Hortic 288: 110397.
    CrossRef
  13. Kim SB, Byun DG, Lee CH, Yang EJ, Kim ES. 2021. Analysis of actual conditions of the distribution treatment of citrus fruits in 2020. Jeju Citrus Federation, Korea. pp. 1-7.
    CrossRef
  14. Kim SS, Park KJ, Yun SH, Choi YH. 2019. Bioacitive compounds and antioxidant capacity of domestic citrus cultivar 'Haryejosaeng'. Korean J Food Preserv 26: 681-689.
    CrossRef
  15. Kim SS, Park SM, Joa JH, Kim MS, Yun SK, Han SG. 2022. Phytochemical profiles of citrus hybrid kanpei and citrus reticulate natsumi: analysis of volatile and non-volatile component. Korean J Food Preserv 29: 1-12.
    CrossRef
  16. Kim SS, Yoon Suk Hyun, Park JY, Lee WC, Park CY, Ko BH, Jeon YA, Park KJ, An HJ, Kang SB, Yun SH, Choi YH, Lee YJ. 2018. Memory enhancing activity of extract of new citrus cultivar 'Shinyegam'in Mice. J Korean Soc Food Nutr 25: 855-862.
    CrossRef
  17. Kim YC, Koh KS, Koh JS. 2001. Changes of some flavonoids in the peel of satsuma mandarin (Citrus unshiu) harvested during maturation. Agric Chem Biotechnol 44: 143-146.
  18. Kim YD, Ko WJ, Koh KS, Jeon YJ, Kim SH. 2009. Composition of flavonoids and antioxidative activity from juice of Jeju Native Citrus Fruits during maturation. Korean J Nutr 42: 278-290.
    CrossRef
  19. Kim-Chung TP, Kim GN, Jang HD. 2012. In vitro and intracellular antioxidant capacity of thymyl methyl ether as a major component in Blumea lanceolaria (Roxb.) Druce leaf oil. Food Chem Toxicol 50: 1583-1588.
    Pubmed CrossRef
  20. Lee CH, Kang YJ. 1997. HPLC analysis of some flavonoids in citrus fruits. Korean J Post-harvest Sci Technol Agri Prod 4: 181-187.
  21. Lee HJ, Lee JH, Jung JT, Lee YJ, Oh MW, Chang JK, Jeong HS, Park CG. 2019. Changes in free sugar, coixol contents and antioxidant activities of adlay sprout (Coixlacryma-jobi L. ma-yuen Stapf.) according to different growth stage. Korean J Med Crop Sci 27: 339-347.
    CrossRef
  22. Lee J, Lee DG, Rodriguez JP, Park JY, Cho EJ, Jacinto SD, Lee H. 2018. Determination of flavonoids in Acer okamotoanum and their aldose reductase inhibitory activities. Hortic Environ Biotechnol 59: 131-137.
    CrossRef
  23. Li C, Schluesener H. 2017. Health-promoting effects of the citrus flavanone hesperidin. Cri Rev Food Sci Nur 57: 613-631.
    Pubmed CrossRef
  24. Manthey JA, Grohmann K. 1998. Flavonoids of the orange subfamaily aurantioideae. Adv Exp Med Biol 439: 85-101.
    Pubmed CrossRef
  25. Mokbel MS, Hashinaga F. 2006. Evaluation of the antioxidant activity of extracts from buntan (Citrus grandis Osbeck) fruit tissues. Food Chem 94: 529-534.
    CrossRef
  26. Mumivand H, Babalar M, Tabrizi L, Craker LE, Shokrpour M, Hadian J. 2017. Antioxidant properties and principal phenolic phytochemicals of Iranian tarragon (Artemisia dracunculus L.) accessions. Hortic Environ Biotechnol 58: 414-422.
    CrossRef
  27. Park HY, Park Y, Lee Y, Noh SK, Sung EG, Choi I. 2012. Effect of oral administration of water-soluble extract from citrus peel (Citrus unshiu) on suppressing alcohol-induced fatty liver in rats. Food Chem 130: 598-604.
    CrossRef
  28. Park YC, Yang YT, Kim JY, Lee CH, Kang SH, Kang JH. 2015. Characteristics of flavonoids in juice and cluster analysis of satsuma mandarin germplasms. Korean J Plant Res 28: 16-25.
    CrossRef
  29. Phi KT, Kim GN, Jang HD. 2012. In vitro and intracellular antioxidant capacity of thymyl methyl ether as a major component in Blumea lancelara (Roxb.) Druce leaf oil. Food Chem Toxicol 50: 1583-1588.
    Pubmed CrossRef
  30. Piao XM, Chung JW, Lee GA, Lee JR, Cho GT, Lee HS, Ma KH, Guo J, Kim HS, Lee SY. 2014. Variation in antioxidant activity and flavonoid aglycones in eggplant (Solanum melongena L.) gerplasm. Plant Breed Biotech 2: 396-403.
    CrossRef
  31. Pichersky E, Noel JP, Dudareva N. 2006. Biosynthesis of plant volatiles: nature's diversity and ingenuity. Science 311: 808-811.
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  32. Rhyu MR, Kim EY, Bae IY, Park YK. 2002. Contents of naringin, hesperidin and neohesperidin in premature Korean Citrus fruits. Korean J Food Sci Technol 34: 132-135.
  33. Rodríguez A, Andrés VS, Cervera M, Redondo A, Alquézar B, Shimada T, Palou L. 2011. Terpene down-regulation in orange reveals the role of fruit aromas in mediating interactions with insect herbivores and pathogens. Plant J 156: 793-802.
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  34. Ryu J, Kwon SJ, Jo YD Jin CH, Nam BM, Lee SY, Jeong SW, Im SB, Oh SC, Cho L, Ha BK, Kang SY. 2016. Comparison of phytochemicals and antioxidant activity in blackberry(Rubus fruticosus L.)fruits of mutant lines at the different harvest time. Plant Breed Biotech 4: 242-251.
    CrossRef
  35. Schwab W, Davidovichrikanati R, Lewinsohn E. 2008. Biosynthesis of plant-derived flavor compounds. Plant J 54: 712-732.
    Pubmed CrossRef
  36. Son HS, Kim HS, Kwon TB, Ju JS. 1992. Isolation, purification and hypotensive effects of bioflavonoids in Citrus sinensis. J Korean Soc Food Nutr 21: 136-142.
  37. Sorrequieta A, Ferraro G, Boggio SB, Valle EM. 2010. Free amino acid production during tomato fruit ripening: a focus on L-glutamate. Amino Acids 38: 1523-1532.
    Pubmed CrossRef
  38. Tripoli E, Guardia ML, Giammanco S, Majo DD, Giammanco M. 2007. Citrus flavonoids: Molecular structure, biological activity and nutritional properties: A review. Food Chem 104: 466-479.
    CrossRef
  39. Valko M, Leibfritz D, Moncol J, Cronin MTD, Mazur M, Telser J. 2007. Free radicals and antioxidants in normal physiological functions and human disease. Int J Biochem Cell Biol 39: 44-84.
    Pubmed CrossRef
  40. Whiteman SC, Kurowska EM, Manthey JA, Daugherty A. 2005. Nobiletin, a citrus flavonoid isolated from citrus, selectively inhibits class a scavenger receptor mediated metabolism of acetylated LDL by mouse macrophase. Atherosclerosis 178: 25-32.
    Pubmed CrossRef
  41. Yamada M, Tanabe F, Arai N, Mitsuzumi H, Miwa Y, Kubota M, Chaen H, Kibata M. 2006. Bioavailability of glucosyl hesperidin in rats. Biosci Biotechnol Biochem 70: 1386-1397.
    Pubmed CrossRef
  42. Yang YT, Kim MS, Hyun KH, Kim YC, Koh JS. 2008. Chemical constituents and flavonoids in citrus pressed cake. Korean J Food Preserv 15: 94-98.
  43. Yoshimizu N, Otani Y, Saikawa Y, Kubota T, Yoshida M, Furukawa T, Kumai K, Kameyama K, Fujii M, Yano M, Sato T, Ito A, Kitajima M. 2004. Anti-tumour effects of nobiletin, a citrus flavonoid, on gastric cancer include: Antiproliferative effects, induction of apoptosis and cell cycle deregulation. Aliment Pharmacol Ther 1: 95-101.
    Pubmed CrossRef
  44. Yuasa M, Shimada A, Matsuzaki A, Eguchi A. 2021. Chemical composition and sensory preoperties of fermented citrus juice using probiotic lactic acid bacteria. Food Biosci 39: 100810.
    CrossRef
  45. Zhang H, Xie Y, Liu C, Chen S, Hu S, Xie Z, Deng X, Xu J. 2017. Comprehensive comparative analysis of volatile compounds in citrus fruits of different species. Food Chem 230: 316-326.
    Pubmed CrossRef


March 2024, 56 (1)
Full Text(PDF) Free

Social Network Service
Services

Cited By Articles

Funding Information