재배지에 따른 노니열매 착즙액의 이화학적 특성, 생리활성 성분 및 항산화 활성

본 실험에서는 사모아(Samoa), 인도네시아(Indonesia), 중국 하이난(China), 하와이(Hawaii), 태국(Thailand), 타히 티(Tahiti)에서 재배된 노니 열매를 착즙한 노니 착즙액을 ㈜뉴트리바이오텍에서 제공받아 4℃이하에 냉장보관하면 서 실험에 사용하였다.

pH는 pH meter(GmbH; 8603, Mettler-Toledo, Greifensee, Switzerland)로 측정하였고, 가용성 고형분 함량은 refractometer (N-1α, Atago Co., Tokyo, Japan)를 사용하여 측정하였다. 원산지별 노니 착즙액의 색도는 표준백색판(L*=97.79, a*=-0.38, b*=2.05)으로 보정한 colorimeter(CR-400, Minolta Co., Tokyo, Japan)를 이용하여 hunter값(L*=lightness, a*=redness, b*=yellowness)을 5회 반복 측정한 평균값을 나타내었다.

총 폴리페놀 함량은 Folin-Denis법(14)을 변형하여 측정 하였다. 즉, 원산지별 노니 시료 0.1 mL를 시험관에 취한 후 Folin-Ciocalteu’s phenol reagent 0.1 mL를 첨가하여 잘 혼합한 후 실온에서 3분간 방치하였다. 3분 후 10% Na₂CO₃ 0.2 mL 가하여 혼합하고 증류수 2 mL를 첨가하여 실온의 암실에서 1시간 방치한 후 microplate reader(Infinite F200, Tecan, Grödig, Austria)를 사용하여 725 nm에서 흡광도를 측정하였다. 총 페놀 화합물의 표준물질로 tannic acid (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA)을 이용하여 작성한 표준곡선으로부터 함량을 계산하였다.

1,1-diphenyl-2-picryl-hydrazyl(DPPH) 라디칼 소거능은 Blois(15)의 방법을 변형하여 측정하였다. 샘플 0.1 mL를 취하여 0.2 mM DPPH 용액 50 μL를 가한 후 37℃에서 30분 간 반응시킨 후 microplate reader(Surise, Tecan)를 사용하여 517 nm에서 흡광도를 측정하였다.

2,2’-Azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS) 라디칼 소거능은 Re 등(16)의 방법을 변형하여 실 험하였다. 7 mM ABTS와 2.45 mM potassium persulfate를 증류수에 용해하여 암소에서 15-16시간 동안 방치하여 ABTS cation radical(ABTS^·+)을 형성시킨 후, 이 용액을 734 nm에서 흡광도 값이 0.600±0.002가 되도록 에탄올로 희석 하였다. 희석된 ABTS^·+ 용액 50 μL에 샘플용액 50 μL를 가하여 6분간 반응시킨 후, microplate reader(Infinite F200, Tecan)을 사용하여 734 nm에서 흡광도를 측정하였다.

스코폴레틴 및 루틴 함량을 분석하기 위하여 UHPLC (Nexera XR, Shimadzu Co., Kyoto, Japan)를 이용하여 분석 하였으며, 원산지별 노니 열매 착즙액을 0.45 μm membrane filter(Milipore Co., Billeria, MA, USA)로 여과하여 측정시 료로 사용하였다. Column은 C₁₈ column(HECTOR-M C₁₈, RStech Co., Daejeon, Korea)을 사용하였으며, 온도는 39℃, 검출 파장은 345 nm(스코폴레틴), 354 nm(루틴)에서 각각 검출하였다. 분석의 이동상 용매로는 0.1 % trifluoroacetic acid in distilled water와 100% acetonitrile을 사용하였고, 분석시간에 따라 이동상의 조성을 변경하였다. 이동상의 유속은 0.8 mL/min, 시료 주입량은 10 μL, 스코폴레틴 및 루틴 표준품은 Sigma-Aldrich로부터 구입하였다.

본 실험결과의 통계분석은 SPSS(23, Chicago, IL, USA) 통계 프로그램을 이용하여 각 시료군 간의 유의적인 차이를 one-way ANOVA로 분석하여 Duncan’s multiple range test 를 실시하여 분석하였다.

산지별 노니열매 착즙액의 pH, 가용성 고형분 함량 및 색도를 측정한 결과는 Table 1과 같다. 신맛과 관련이 있는 pH를 측정한 결과, 사모아, 인도네시아, 중국, 하와이, 태국, 타히티에서 재배된 노니열매의 착즙액의 pH는 3.75, 3.79, 3.83, 3.63, 3.81, 3.64로 각각 측정되었으며, 이 중 중국산이 pH 3.83으로 가장 높은 pH 값을 나타내었으며, 하와이산이 pH 3.63으로 가장 낮은 pH 값을 나타내었다. 코스타리카산 노니열매 주스의 pH는 3.4로 측정되었고(17), 멕시코산 노 니열매 주스의 pH는 3.16로 측정되어(7), 본 연구 결과와 유사하였다. 뿐만 아니라 Kim(18)은 노니 원액에 물, 홍삼, 복분자 및 석류를 첨가하여 음료를 개발하여 pH를 측정하 였으며, 그 결과 3.27-3.47로 본 연구결과와 유사한 경향을 나타내었다.

산지별 노니열매 착즙액의 가용성 고형분 함량은 5.97-6.97 °Brix 범위로 하와이산이 6.97 °Brix로 가장 높은 고형분 함량을 보였으며, 반면 인도네시아산이 5.97 °Brix 로 가장 낮은 고형분 함량을 보였다. Kim(18)이 분석한 100% 노니 열매 원액의 고형분 함량은 8.87 °Brix로 측정되 어, 본 연구에 사용된 산지별 노니 열매 착즙액과 다소 차이 를 보였다.

산지에 따른 노니열매 착즙액의 색도를 측정한 결과, L 값은 33.41-49.12, a 값은 3.44-7.98, b 값은 2.42-22.20 범위 를 나타내었다. 노니의 과숙한 열매는 일반적으로 대게 황 백색을 나타내나 수확 후 수일 이내로 갈변하여 어두운 황갈색을 나타내며 이러한 열매의 착즙액 색도 역시 어두운 갈색을 띠었다. 색도 중 L 값은 사모아산, 인도네시아산, 중국산, 하와이산, 태국산, 타히티산 각각 46.04, 36.00, 39.50, 46.51, 33.41, 49.12로 태국산이 유의적으로 가장 낮 은 값을 보였으며, 육안으로도 다른 시료보다 진한 색을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 적색도를 나타내는 a 값은 중국산이 유의적으로 가장 높은 값(7.98)을 나타내었으며, 태국산 노니열매 착즙액이 유의적으로 가장 낮은 값(3.44) 을 나타내었다. 황색도를 나타내는 b 값은 태국산이 2.42의 값으로 유의적으로 가장 낮은 값을 나타내었으며, 시료들 간의 값 차이가 크게 나타났다. 결과적으로 6가지 산지 중 태국산이 L, a 및 b 값이 모두 유의적으로 낮은 값을 보였다. 색도는 기호적 품질 요소로 작용할 뿐만 아니라 색소 성분 의 함량의 차이가 다른 건강기능성과도 관련이 크다고 알려 있으므로(19), 산지별 노니열매 착즙액의 색도차이를 고려 해볼 때 산지에 따른 생리활성물질 및 항산화 활성도 차이 가 있을 것으로 판단된다.

식물계에 널리 분포되어있는 폴리페놀 화합물은 항산화 력을 결정짓는 중요한 인자로써 폴리페놀 화합물 구조 내에 존재하는 phenolic hydroxyl기가 수소공여와 페놀 고리구조 의 공명안정화를 통해 항산화력을 발현시킨다(20). 노니에서 발견되는 생리활성물질 중 대부분은 gentisic, p-hydroxybenoic acid 및 chlorogenic acid 등을 포함한 페놀성 물질로 알려져 있으므로(10,21), 노니 열매 착즙액의 폴리페놀 함량을 측 정하여 항산화능을 예측하고자 하였다. 산지별 노니 열매 착즙액의 총 폴리페놀 함량은 tannic acid로 환산하여 Fig. 1과 같이 나타내었다. 인도네시아산이 1.67 mg/mL의 폴리 페놀을 함유하고 있으며, 이는 다른 시료와 비교하여 볼 때 유의적으로 높은 함량을 나타내었다. 하와이산과 태국 산은 각각 1.2 mg/mL, 1.21 mg/mL로 유의적인 차이가 없었 으며, 중국산 0.99 mg/mL, 사모아산 0.84 mg/mL, 타히티산 0.76 mg/mL의 순으로 나타났다. Lin 등(21)은 HPLC를 이용 하여 대만산 노니주스의 페놀물질 7종의 함량을 측정하였 으며, 그 결과 총 59.41 mg/100 mL로 본 연구에 사용된 6가지 산지별 노니 열매 착즙액보다 다소 낮은 총 폴리페놀 함량을 나타내었다. 뿐만 아니라 비트즙을 첨가한 당근주 스의 폴리페놀 함량을 측정한 결과, 54.95-114.27 μg/mL로 (22), 당근주스에 비해 노니 열매 착즙액의 폴리페놀 함량이 매우 높음을 알 수 있었다. 일반적으로 식물은 생산지별로 기후적 특성이나 토양적 특성 차이로 인해 같은 품종이더라 도 재배지역에 따라 내포하는 성분 차이를 보이며 특히 이차대사산물과 같은 특수성분의 함량은 큰 차이를 나타낸 다(23). 산지별 마늘의 인경과 잎의 폴리페놀 함량을 분석한 결과 인경, 잎 모두 산지에 따라 차이가 있었으며, 특히 잎 에탄올 추출물의 경우 울릉도 자연산 산마늘이 52.57 mg/g, 강릉 재배 산마늘 10.98 mg/g으로 약 4.8배 차이를 나타낸다고 보고하였다(24). 뿐만 아니라 정읍, 순창, 횡성, 고창에서 수거한 복분자를 이용하여 제조한 복분자주의 폴리페놀 함량도 산지에 따라 차이를 나타내어(25), 본 연구 와 비슷한 경향을 보였다.

Fig. 1. Total polyphenol content of noni juices from different regions of cultivation. Each bar represents the mean±SD of triplicates. Means with the same small letter in each bar are not significantly different at p<0.05 using Duncan’s multiple range test.

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노니열매 주스에는 coumarins, flavonoids, phenolic acid, vanillin, iridoids 등의 화합물들이 존재하며, 특히 coumarins 계열의 스코폴레틴과 flavonoids 계열의 루틴은 노니 열매 의 핵심적 건강기능성 성분으로 알려져 있다(17). 따라서 본 연구에서는 산지별 노니 열매 착즙액의 스코폴레틴과 루틴의 함량을 분석하였으며, 결과는 Table 2와 같다. 노니 열매 착즙액의 스코폴레틴 함량의 경우, 태국산이 8.62 mg/100 mL로 유의적으로 가장 높은 함량을 보였으며, 다음 으로 사모아산이 6.22 mg/100 mL로 높은 함량을 보였다. 반면 하와이산이 2.76 mg/100 mL로 가장 낮은 값을 나타내 었으며, 중국산이 2.82 mg/100 mL으로 두 번째로 낮은 값을 나타내었으며, 하와이산과 중국산은 유의적인 차이는 발견 되지 않았다. 타히티, 프랑스령 폴리네시아의 무레아섬, 통 가, 도미니카, 오키나와, 태국 및 하와이에서 재배된 노니열 매 메탄올 추출물의 스코폴레틴 함량은 각각 0.66, 0.76, 1.18, 0.064, 6.87, 3.59, 0.70 mg/g으로 생산된 산지에 따라 다르게 나타났으며(8), 이러한 결과는 본 연구와 유사하였 다. 아시아를 포함한 다양한 나라에서 상업적으로 시판되 고 있는 노니주스 13종의 스코폴레틴 함량을 분석한 결과 (8), 주스 100 mL에 0.88-34.01 μg을 함유하였으며, 살구주 스에 함유된 스코폴레틴 함량은 0.03-0.07 mg/L의 값을 보 여(26) 본 연구에서 분석한 노니 열매 착즙액보다는 다소 낮은 함량을 보였다.

6곳의 산지에서 수확된 노니 열매 착즙액의 루틴의 함량 은 0.45-2.03 mg/100 mL의 범위로 산지에 따라 유의적인 함량 차이가 보였다. 루틴 함량 역시 스코폴레틴 함량이 높게 측정되었던 태국산이 가장 높은 값(2.03 mg/100 mL) 을 나타내었으며, 이는 타히티산보다 약 4.5배 이상 높은 함량이였다. 포도주스에 포함된 루틴은 3.261 mg/mL로(27) 본 연구 결과보다 다소 높은 함량을 보였으며, 반면 아스파 라거스 주스의 루틴 함량은 253-273 μM로(28) 본 연구 결과 보다 다소 낮은 함량을 보였다. 또한, Deng 등(8)의 전 세계 적 노니열매와 노니열매 가공품의 식물성 성분의 정량적 비교 연구에서 노니 열매 추출물의 루틴 함량은 산지에 따라 큰 폭으로 함량차이를 보였으며, 이는 본 연구의 결과 와 유사한 경향을 나타내었다. 따라서 노니 열매 착즙액의 생리활성물질인 스코폴레틴과 루틴의 함량은 산지별로 다 른 경향을 보였으며 이는 토양, 일광, 온도, 습기, 공기 등과 같은 지리적요인과 기후 및 환경적 요인 등에 영향을 받은 것으로 판단된다.

산지별 노니 열매 착즙액의 항산화 활성을 확인하기 위 하여 DPPH와 ABTS 라디칼 소거능 효과를 측정하였으며, 결과는 Fig. 2와 같다. DPPH 라디칼은 항산화 물질의 전자 공여능으로 인해 라디칼이 소거되어 원래의 짙은 보라색이 탈색되는 정도를 흡광도로 측정함으로서 항산화능을 측정 하는데 널리 사용되고 있는 방법이다. 산지별 노니 열매 착즙액의 DPPH 라디칼 소거능을 측정한 결과, 인도네시아 산이 62.49%로 가장 높았으며, 하와이산 60.70%, 타히티산 60.59% 및 태국산 60.51%로 유사한 소거능을 나타내었으 며, 사모아산이 58.46%의 소거능을 나타내었고, 중국산이 52.83%로 가장 낮은 소거능을 보였다. Wang 등(29)은 lactic acid bacteria 및 bifidobacteria로 발효시킨 노니주스의 DPPH 라디칼 소거능을 측정하였으며, 그 결과 58.4-72.2% 범위의 소거능을 나타내어 본 연구 결과에 비해 높은 값을 보였다. 또한 Cho 등(30)의 시판 천연 과일주스와 채소주스 의 항산화능과 임파구 DNA 손상 방지 효능 비교에 관한 연구에서 명일엽 녹즙, 토마토 주스, 당근주스, 오렌지 주스 가 각각 11.2, 16.4, 19.1, 37.0%의 DPPH 라디칼 소거활성을 나타내어, 본 연구 결과에 비해 다소 낮은 활성을 보였다.

Fig. 2. Antioxidant activities of juices from different regions of cultivation. Each bar represents the mean±SD of triplicates. Means with the same small letter in each bar are not significantly different at p<0.05 using Duncan’s multiple range test.

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노니 열매 착즙액의 ABTS 라디칼 소거능을 측정한 결과, 모든 시료에서 80% 이상의 라디칼 소거능을 나타내어 비교 적 매우 높은 항산화능을 보였다. 인도네시아산, 하와이산, 타히티산, 사모아산 노니 열매 착즙액의 라이칼 소거능이 89.04, 88.87, 88.63, 87.02%로 높은 항산화 활성을 나타냈 고, 그 밖에 중국산과 태국산 각각 84.20, 81.08%의 라디칼 소거능을 나타내었다.

따라서 산지별 노니 열매 착즙액 중 인도네시아산이 가 장 높은 라디칼 소거능을 나타내었으며, 이는 항산화성과 밀접한 관계가 있는 페놀 물질과 상관관계가 있기 때문인 것으로 생각된다. 그러나 인도네시아산을 제외한 나머지 산지별 노니 열매 착즙액의 페놀성 화합물과 항산화 활성 간에 뚜렷한 상관관계는 발견되지 않았다. 이는 항산화 활 성은 평가방법에 따라 효과가 상이하며, 총 페놀 함량뿐만 아니라 시료에 함유된 다양한 생리활성물질의 여부와 함량 에 따라서도 다르게 나타나기 때문으로 생각된다(31).