오미자(Schisandra chinensis) 열매의 과육과 씨에서 정유 및 리그난 성분 비교

본 실험에 사용한 오미자는 전북 장수지역에서 완숙한 단계에서 수확한 생오미자를 재배 농가에서 직접 구매하여 사용하였다. 시료는 물로 씻은 다음 이물질을 제거하고 색상과 크기가 균일한 것을 골라 동결건조하였고, 선별된 일부의 시료는 수작업으로 과육(mesocarp + exocarp)과 씨(seed) 부위를 분리하여 동결건조하였다. 건조한 각 시료는 가정용 분쇄기(Hanil SFM-700SS, Hanil Electric Co., Ltd., Seoul, Korea)로 분쇄한 다음 밀폐된 용기에 넣어 −20°C 이하의 냉동실에 보관하면서 실험에 사용하였다.

분석용 표준품으로서 리그난 성분인 schizandrin, schizandrol B, schizandrin A, γ-schisandrin, nootkatone, n-nonadecane 및 n-paraffin standard mixture(C₇-C₃₀)는 Sigma-Aldrich사(St. Louis, MO, USA) 제품을 구입하여 사용하였다. HPLC용 acetonitrile과 methanol은 Avantor Korea(Suwon, Korea) 제품을 사용하였고 기타 시약은 Daihan Scientific Co., LTD(Wonju, Korea)의 특급 제품을 사용하였다.

일반성분은 및 리그난 성분은 3회씩 반복 분석하였으며, 결과는 SPSS 통계프로그램(version 19.0, SPSS Institute Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 통계 분석하였다. 결과는 분산분석을 실시하였으며, Duncan’s multiple range test로 p<0.05 시료 간 유의성을 검정하였다.

본 실험에 사용한 오미자의 부위별 일반성분을 분석한 결과는 Table 1과 같다. 수분함량은 열매 전체가 12.22±0.07%, 과육 10.68±0.22%, 씨가 8.08±0.07% 순으로 나타났으며, 조지방 함량은 과육에서는 21.84±1.28%인데 비하여 씨에서는 38.16± 1.45%로서 과육보다 씨에서 1.7배 이상 높았다. 열매 전체의 조단백질 함량은 6.85±0.26%이었고, 과육에서는 3.53±0.03%이었으나 씨에서는 18.09±0.18%로서 과육보다는 씨에서 약 5.1배 높았으며, 조회분 함량은 씨(2.21±0.05%)보다 과육(3.09±0.01%)에서 약 1.4배 높았다. Lee 등(2016)은 국내산 오미자를 과육과 씨 및 외피(skin) 부위로 구분하여 분석하였을 때 조지방 함량은 각각 1.65±0.16%, 19.04±3.01% 및 5.23±0.73%이었고 조단백질 함량은 과육과 씨 및 외피에서 각각 0.66±0.07%, 12.57± 1.76% 및 1.81±0.18%이었다고 보고하였다. 본 실험 결과를 Lee 등(2016)의 결과와 비교하였을 때 과육과 씨에서 조지방과 조단백질의 함량이 본 실험 결과에서 높았고, 조회분 함량도 역시 본 실험 결과에서 높은 편이었다. 이러한 차이는 시료인 오미자의 유전적 요인, 생육 환경조건, 생산 연도나 수확시기 등의 차이에 기인하는 것으로 추정된다.

수증기 증류법에 의해 얻어진 정유의 함량을 측정한 결과는 Table 2와 같다. 부위별로 구분하지 않고 동결건조한 오미자(whole berry) 정유 함량은 1.33±0.10%로서 시중에서 유통되는 건조 오미자를 본 실험에서와 같은 SDE법으로 분리하였을 때 정유의 함량은 0.88%이었다고 보고한 종전의 결과(Kim과 Jang, 1994)보다 다소 높았다. 이러한 결과는 정유의 구성성분들은 비교적 휘발성이 강한 성분들로서 시중에서 유통되는 건조 오미자는 대부분 건조기(40-70°C, 48-72시간)에서 건조한 것이기 때문에 건조과정 또는 유통과정에서 휘발성 성분들의 일부가 소실되었기 때문으로 판단된다(Kim 등, 2000). 또한, 동결 건조품을 과육과 씨를 구분하여 부위별로 비교했을 때 씨에서 정유 함량은 2.65±0.25%로서 과육(0.91±0.05%)보다 약 2.9배 정도 높았다.

한편 각각의 정유성분의 휘발성 성분의 조성을 분석하기 위하여 GC로 분석한 chromatogram을 비교한 결과는 Fig. 1과 같다. 과육과 씨를 구분하지 않은 오미자 전체에서 얻어진 정유의 chromatogram에서 다수의 peak들이 검출되어, 오미자의 정유는 많은 휘발성 성분들로 구성되어 있음을 알 수 있다. 씨에서 분리한 정유에서도 역시 다수의 peak들이 검출되었으나, 과육에서 분리한 정유의 경우 검출된 peak들의 수도 적었을 뿐만 아니라 특히 머무름시간 30분대 이전에서는 peak들이 거의 검출되지 않아 씨에서 분리한 정유와는 많은 차이를 보였다. 또한 Table 3에서 구성성분들의 동정 결과를 보면 오미자 정유는 주로 monoterpene과 sesquiterpene계 화합물들로 구성되어 있음을 알 수 있다. 우선 과육과 씨를 분리하지 않고 증류하여 얻어진 오미자의 정유에서 동정된 62종의 성분 중에서는 α-ylangene (1,804.76 μg/g)이 양적으로 가장 많이 검출되어, α-ylangene이 오미자 정유에서 가장 많이 함유된 성분이라고 보고한 종전의 결과들과 일치하였다(Kim과 Jang, 1994; Liu 등, 2012; Teng과 Lee, 2014). 다음으로 많이 함유된 성분은 cuparene(533.79 μg/g), alloaromadendrene(352.58 μg/g), nootkatone(347.32 μg/g), cis-lanceol(335.28 μg/g), α-Cedr-8(15)-en-9-ol(311.12 μg/g), β-himachalene(295.97 μg/g) 등이었다. α-ylangene 이외에도 Kim과 Jang(1994)은 monoterpene류인 α-pinene, camphene, limonene, γ-terpenene, p-cymene 및 sesquitepene인 β-elemene 성분이, Li 등(2003)은 cis,cis-α-farnesene, β-himachalene, β-caryophyllene, α-fencyl acetate 성분이, Chen등(2011)은 α-bergamotene, α-himachalene, β-chamigrane 성분이 오미자 정유의 주요 구성성분이라고 보고하여 본 연구 결과와 다소 차이가 있었다. 이러한 차이는 시료로 사용한 오미자의 생육조건, 유전적 요인, 건조조건, 오미자를 건조한 후 보관 및 유통기간에 따른 차이에 기인한다고 할 수 있다.

Fig. 1. Gas chromatograms of essential oil in different parts of S. chinensis berry. (A) whole fruit, (B) pulp (mexocarp + exocarp), (C) seed, ISTD, internal standard (n-nonadecane).

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과육과 씨를 구분하여 분리한 정유의 성분조성을 분석한 결과 대부분의 성분들이 과육보다는 씨에 많이 함유되어 있었으며, 특히 본 실험조건에 의한 GC 분석에서 머무름시간 20분 이내에서 검출되는 monoterpene류들의 경우 과육에서는 거의 검출되지 않거나 미량으로 검출되었다. 또한, 양적으로 가장 많이 검출된 α-ylangene의 경우 과육에서는 195.08 μg/g인 반면, 씨에서는 6,687.76 μg/g으로서 과육보다 씨에서 약 34배 정도 많이 검출되었으며, cuparene의 경우 과육에서는 77.46 μg/g인데 비하여 씨에서는 2,098.72 μg/g, β-himachalene은 과육에서 308.89 μg/g인데 비하여 씨에서는 1,459.80 μg/g, alloaromandendrene은 과육에서 106.20 μg/g, 그리고 씨에서는 708.96 μg/g이 검출되어 과육보다 씨에서 각각 27배, 5.7배 및 8.7배 정도 많이 검출되었다. 또한, sesquiterpene류에 속하는 nootoktone은 운향과의 과일인 grapefruit(Citrus sinensis × maxima)와 생약재로 사용되는 익지인(Alpinia oxyphylla Miq)에서 분리된 정유의 주요 구성성분으로서 항균, 항염증, 간, 신경 및 심혈관 보호 및 항암 활성과 같은 약리효과를 지니고 있는 것으로 보고되어 있다(Jha 등, 2022; Kun 등, 2020). 본 실험에서는 mass spectral data 및 nootkatone 표준품을 시료와 동일한 조건에서 GC로 분석한 후 머무름시간을 비교하여 nootkatone을 동정하였으며 과육에서는 60.83 μg/g이 검출된 데 비하여 씨에서는 1,645.66 μg/g이 검출되었다. Sowndhararajan 등(2016)은 우리나라의 2개 지역에서 생산된 오미자의 초임계 이산화탄소 추출법으로 얻어진 추출물을 분석한 결과 문경지역에서 생산된 오미자 추출물에서는 nootkatone이 검출되었으나 인제 지역에서 생산된 오미자에서는 nootkatone이 검출되지 않았다고 보고하였는데, 이러한 차이는 재배지역의 생육환경이나 유전적 요인 또는 추출 방법의 차이에 기인한다고 할 수 있다. 위에서 언급한 성분들 이외에도 오미자 정유에서 검출된 대부분의 휘발성 성분들도 과육보다는 씨에서 많이 검출되어, 씨는 오미자의 정유를 제조하는 데 중요한 원료로 사용할 수 있음을 시사해 주는 결과이다.

오미자의 과육과 씨에서 리그난 성분들의 조성을 HPLC로 분석한 결과 양적으로 많이 함유된 것으로 알려진 schizandrin, schizandrol B, schizandrin A 및 γ-Schizandrin(Hancke 등, 1999; Panossian과 Wikman, 2008; Szopa 등, 2019)과 머무름시간이 일치하는 peak 이외에도 크기는 작지만 리그난 성분들로 예상되는 다수의 peak들이 검출되었다. 주요 구성성분 4종의 표준품을 구입하여 절대검량선법으로 함량을 분석한 결과를 Table 4에 나타내었다. 부위별 4개 성분의 합계량은 과육이 1.90 mg/g, 씨가 26.54 mg/g으로 씨에서 과육에 비해 14배 높게 나타났다. 구성성분의 분포에서는 과육과 씨 모두 schizandrin이 양적으로 많이 검출되었다. 과육에서는 schizandrin의 양이 0.67 mg/g으로 합계량의 35.3%를 차지하였고 씨에서도 9.41 mg/g으로 35.5%를 차지하였다. 다음 양적으로 많은 성분은 과육에서는 합계량의 27.9%를 차지하는 schizandrin B이었고 씨에서는 γ-schizandrin이 31.8%로 다음을 이었다. 이의 영향으로 씨를 포함한 오미자에서는 schizandrin의 함량이 2.80 mg/g로 가장 많았고 schizandrin B와 γ-schizandrin이 동일하게 1.78 mg/g으로 다음으로 높게 나타났다. Table 1의 부위별 수분함량을 반영하여 각 일반성분을 건물량(dry base)으로 환산하고 과육과 씨앗량의 합산이 전체 오미자의 함량과 동일하다고 한다면, 과육과 씨앗의 비율은 8:2로 계산된다. 이를 Table 4의 결과에 대입하면 리그란 성분의 합계는 계산치가 6.83 mg/g로 실측치 6.23 mg/g과 유사하다. Schizamdrin, schizandrol B, schizamdrin B, γ-schizandrin의 계산치 역시 각각 2.42, 0.74, 1.61, 2.06 mg/g으로 분석치와 크게 벗어나지 않았으며 과육보다 씨에서 5-18배 높게 나타났다. 정유성분 외에 리그난 성분들도 과육보다는 주로 씨에 함유되어 있어 좋은 자원으로서 잠재력을 지니고 있다고 판단된다. 그러나, 현재까지는 오미자 씨의 회수, 안전한 보관 및 운반, 새로운 가공 방법의 개발 등이 뒤따라야 산업에서 이용될 수 있는 한계도 가지고 있다.