유기농 풋고추의 이화학적 특성 및 항산화활성

본 실험에 사용한 유기농 풋고추는 강원도 홍천(37°49‘N, 128°09’E)에서 수확한 것을 사용하였다. 일반재배 한 풋고 추와의 비교를 위하여 일반재배 시료는 유기농 인증을 받은 유기 재배농가의 동일지역, 인근 농가에서 재배되어 수확 된 것을 사용하여 유기 및 일반재배에 따른 시료 간의 기후 등 환경적 조건에서 발생할 수 있는 오차를 줄이고, 객관성 을 확보하였다. 유기 및 일반재배 풋고추 모두 외관 상태와 모양이전체적으로균일한것을선별하여시료로사용하였다.

무게는 저울(TS500, TS, Shanghai, China), 길이는 digital caliper (NA500-300S, Bluebird, Seoul, Korea), 수분함량은 수분측정기(FD-720, Kett, Tokyo, Japan)를 이용하여 측정 하였다.

표면색은 표준백판(L=97.40, a=-0.49, b=1.96)으로 보정 된 chromameter(CR-400, Minolta Co., Osaka, Japan)를 사용 하여 측정하였으며 시료 표면의 중심부위를 Hunter 색차계 인 L, a 및 b값을 이용하여 측정하였다. 경도는 texture analyser(LLOYD Instrument, Ametek, Inc., Fareham, UK)를 이용하여 측정하였으며 depression limit 10 mm, test speed 50 mm/min, trigger 0.1 N의 조건에서 측정하였다.

항산화활성 분석을 위한 시료의 추출은 시료를 흐르는 물로 3회 씻은 다음 증류수로 다시 씻은 뒤 분쇄기 (TOKEBI-V8000, BUWON Co., Seoul, Korea)로 분쇄한 후 거즈(대한거즈에이, DAEHAN MEDICAL Co., Suwon, Korea)를 이용하여 큰 덩어리를 거른 착즙액을 ethanol과 동량의 비율로 혼합하여 균질화 한 후 4,000 rpm 에서 15분 간 원심 분리하여 상층액을 시료로 사용하였다. 4 mM의 DPPH 에탄올 용액을 제조하여 흡광도를 1.000±0.1로 조절 하여 사용하였다. 1% 농도의 시료 0.2 mL를 시험관에 가하 고 DPPH 용액 2.8 mL를 혼합하여 10분간 반응시킨 후, 517 nm에서 microplate reader(M2, Molecular Device, Sunnyvale, CA, USA)를 이용하여 측정하여 아래의 식으로 부터 DPPH 라디칼 소거활성을 계산하였다(15).

DPPH radical scavenging activity (%) = [1-(A/B)] × 100 (A: 시료 첨가구의 흡광도, B: 시료 무첨가구의 흡광도)

ABTS radical의 소거활성은 7.4 mM 2,2’-azino-bis (3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonic acid; ABTS)와 2.6 mM potassium persulphate를 하루 동안 암소에 방치하여 ABTS 양이온을 형성시킨 후 이용액을 735 nm에서 흡광도 값이 1.4±0.05이 나오도록 buffer로 희석하여 사용하였다. 흡광 도를 맞춘 ABTS 용액 190 μL에 0.1% 농도의 시료 10 μL를 가하여 10분간 반응시키고, 735 nm에서 흡광도를 측정하여 아래의 식으로부터 ABTS 라디칼 소거활성을 계산하였다 (16).

ABTS radical scavenging activity(%) = [1-(A/B)] × 100 (A: sample의 흡광도, B: blank solution의 흡광도)

총 페놀 함량은 Folin-Ciocalteu법(17)을 96-well plate에 맞게 변형하여 비색정량 하였다. 각 추출물 70 μL에 2 N Folin-Ciocalteu 용액 70 μL를 첨가하여 3분간 반응시킨 후 2% Na₂CO₃ 70 μL를 첨가하여 암소에서 1시간 방치하였다. Microplate reader(M2, Molecular Device, Sunnyvale, California, USA)를 이용하여 760 nm에서 흡광도를 측정하 여 총 페놀 함량으로 환산하였다. 이 때 추출물에 함유된 총 페놀 함량은 gallic acid를 표준품으로 작성한 표준곡선으 로부터 구하였다.

본 연구결과에 대한 통계처리는 SPSS program(19.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 평균과 표준편차 로 표시하였으며, t-test 검정을 실시하여 유기 및 일반재배 에 따른 유의성을 검정하였다.

유기농 풋고추와 일반재배 풋고추에 대하여 무게를 비교 한 결과는 Fig. 1과 같으며 유기재배 한 풋고추 무게가 일반 재배 한 풋고추보다 전반적으로 낮았다(n=150). 유기농 풋 고추의 무게는 전반적으로 10~15 g의 범위에서 값을 보였 으며 12~13 g에서 41개, 13~14 g에서 36개 등으로 수량이 많이 분포하였고, 평균값은 12.38 g을 나타내었다. 일반재 배 풋고추의 경우 전반적으로 12~20 g의 범위에서 값을 보이며 유기농 풋고추보다 높은 무게 값의 분포를 보였으며 15~16 g에서 31개, 17~18 g에서 30개 등으로 수량이 많았고, 평균값은 16.13 g이었다.

Fig. 1. Compar ison of the organic and conventional agr icultural cultivation on the weight of green pepper.

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풋고추의 길이를 측정한 결과는 Fig. 2와 같으며 전반적 으로 유기농 풋고추 길이가 일반재배 한 풋고추보다 유의적 으로 짧았다(n=150). 유기농 풋고추의 경우 전반적으로 9~14 cm의 범위에서 값을 보였으며 10~11 cm에서 71개, 11~12 cm에서 63개 등으로 수량이 많이 분포하였고, 평균 값은 10.92 cm를 나타내었다. 일반재배 풋고추의 경우 전반 적으로 10~15 cm의 범위에서 값을 보이며 유기농 풋고추보 다 높은 길이 값의 분포를 보였고, 12~13 cm에서 74개, 11~12 및 13~14 cm에서 각각 35개 등으로 수량이 많았으며 평균값은 12.47 cm이었다. 이상의 결과에서 유기농 풋고추 는 일반재배 풋고추보다 무게는 적고, 길이는 짧은 것으로 조사되었다. 본 실험에서는 일반적인 차이식별을 위하여 무게, 길이에 대한 비교를 하였으며 추후 동일한 품종, 지역 에서의 수확시기에 따른 반복비교가 추가로 진행되어 통계 적으로 분석해 볼 필요가 있다고 사료된다.

Fig. 2. Comparison of the organic and conventional agr icultural cultivation on the length of green pepper.

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수분함량은 품질의 조직감, 영양성분 함량 등에 영향을 끼칠 수 있으며 본 연구에서는 재배조건에 따른 풋고추의 수분함량 차이를 알아보고자 하였다. 그 결과 유기농 풋고 추가 91.78%, 일반재배 풋고추가 90.04%로 유기농 풋고추 의 수분함량이 다소 높았으며(Fig. 3) 두 시료 간 유의적 차이를 보였다(p<0.05).

Fig. 3. Comparison of the organic and conventional agr icultural cultivation on the moisture contents of green pepper. *p<0.05 : t-test between the conventional cultivation and the organic cultivation.

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유기 및 일반재배 풋고추의 표면색은 Hunter’s color value 인 L, a, b값을 이용하였고, 측정 결과를 Table 1에 나타내었 다. L값은 유기농 36.72, 일반재배 33.98의 값을 나타내어 유기농 풋고추가 좀 더 밝은 값을 나타내었고, a값에 있어서 는 유기농 -12.05, 일반재배 -9.03으로 유기농 풋고추가 다 소 초록색을 띠는 것으로 조사되었다. b값의 경우 유기농 13.35, 일반재배 10.49를 나타내었으며 L, a, b값에서 모두 유의적인 차이를 보였다(p<0.001). Choi 등(3)이 연구한 유 기 및 일반재배 된 배의 표면색 비교에서도 L 및 b값이 일반 과실에 비하여 낮고, a값은 높게 나타났으며 유의적인 차이를 보였다고 하였다.

유기농 풋고추와 일반재배 풋고추에 대하여 경도를 비교 한 결과는 Fig. 4와 같으며 유기농 풋고추는 6.73 N, 일반재 배 풋고추는 5.62 N으로 측정되어 유기농 풋고추의 경도 값이 다소 높았으나 유의적인 차이는 없었다. 유기 및 일반 재배 간 품질특성을 보이는 이유는 농약 및 화학비료 사용 유무 등 서로 다른 재배환경 때문이라고 사료된다.

Fig. 4. Compar ison of the organic and conventional agr icultural cultivation on the hardness of green pepper.

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항산화 물질의 가장 특징적인 역할은 oxidative free radical과 반응하는 것으로 이것을 이용하여 항산화능을 측 정하게 되며 본 연구에서는 풋고추에 대한 항산화능을 측정 하였다. DPPH는 천연소재로부터 항산화활성을 분석하는 데 많이 이용되며 비교적 안정한 free redical로서 항산화제, 방향족 아민류 등에 환원되어 색이 탈색되는 원리를 이용하 여 측정하게 된다(18). 또한 ABTS radical 소거능은 ABTS 와 potassium persulfate가 반응하여 ABTS cation radical이 생성되면 청록색을 띠게 되는데 이때 항산화물질과 반응하 여 ABTS cation radical이 소거되면서 청록색이 탈색된다. 따라서 높은 탈색율을 보일수록 우수한 항산화 활성을 기대 할 수 있다(19). 본 연구에서 DPPH 및 ABTS radical 소거능 을 조사한 결과는 Table 2와 같으며 DPPH radical 소거능의 경우 유기농 풋고추 64.10%, 일반재배 풋고추 62.72%로 다소 유기농 풋고추의 활성이 높았으며 유의적인 차이를 보였다(p<0.001). ABTS radical 소거능에서는 유기농 풋고 추 51.06%, 일반재배 풋고추 52.86%로 일반재배 풋고추의 활성이 높았고, 유의적인 차이를 보였다(p<0.001). Choi 등 (3)이 연구한 유기재배와 일반재배 된 배의 DPPH radical 소거능에서 일반적으로 유기농 과실에서 다소 높은 경향이 나타났다고 보고하여 본 결과와 유사하였다. Yoon 등(14) 은 풋고추, 꽈리고추, 오이고추, 청양고추 등 종류별 청고추 의 항산화 효과를 비교하였으며 그 중 풋고추의 DPPH radical 소거능의 경우 1000 μg/mL 농도에서 약 10~33%의 소거활성을 나타내었고, ABTS radical 소거능에서는 1000 μg/mL 농도에서 약 10~20%의 소거활성을 보여 본 결과와 는 다소 차이가 있었다. 이는 같은 시료라 하더라도 품종, 수확시기, 추출조건 등에 따라 결과가 다를 수 있기 때문이 라 사료된다.

페놀성 화합물은 다양한 식물성 식품에 존재하는 것으로 알려져 있으며 구조식에 phenolic hydroxyl(OH)기를 소유 하고, 고명 안정화된 구조로서 전자를 수용하는 기작으로 항산화 반응에 직접적으로 관여한다(20). 또한 페놀성 화합 물은 단백질, 2가 금속이온, 기타 거대 분자들과 결합하는 성진과 높은 항산화 효과를 가지는 것으로 알려져 있어 총 페놀함량이 높다면 항산화 효과가 우수할 것이라 예상할 수 있다. 이에 풋고추의 총 페놀 함량을 측정하였으며 유기 농 및 일반재배에 따른 결과는 Fig. 5와 같다. 유기농 풋고추 는 144.56 ug/g, 일반재배 풋고추는 140.78 ug/g으로 유기농 풋고추의 총 페놀 함량이 높았으나 본 연구에서는 재배 차이에 따른 유의적인 차이는 보이지 않았다. 일반적으로 소비자들은 유기농으로 재배된 과실이 건강에 이로우며 친환경적이고, 맛과 무기질 등이 많다고 믿고 있다(21). 그 러나 Rosen과 Allan(22)은 이러한 결과가 일관성 있는 것은 아니라고 하였으며 그 예로 Lombardi-Boccia 등(23)은 유기 재배 한 자두가 일반재배 한 경우보다 플라보노이드와 비타 민 함량이 높았으나 페놀화합물과 quercetin의 함량은 적었 다고 보고하였다. 총 페놀 함량은 그 식품의 총 항산화 활성 에 기여하는 바가 매우 높다고 알려져 있는데(24) 추후 풋고 추의 생리활성효과에 대한 연구를 통해 유기 및 일반재배 풋고추와의 차별성 구명이 필요하다고 판단된다. 또한, 유 기재배 한 풋고추에서 환경스트레스인 병충해로 인한 품질 저하 요인과 함께 이차대사물질 생산 등 항산화 작용과의 연계 가능성 여부에 대한 연구도 진행해 볼 필요가 있다고 사료된다.

Fig. 5. Compar ison of the organic and conventional agr icultural cultivation on the total phenolics contents of green pepper.

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