박피 유무에 따른 전처리 백연근의 항산화능 및 항고혈압능 효과

서 론

다년생 수생식물인 연(Nelumbo nucifera)의 지하경은 땅속으로 길게 뻗어가 가을쯤 끝에 덩이줄기를 형성한다. 주로 한국, 중국, 일본 등의 동양권 나라에서 자라며 꽃은 관상용으로, 뿌리는 식용 및 약용으로 사용되어왔다(Lee JJ et al 2007). 백연근(이하 연근이라 표기)은 지혈하는 작용과 아울러 어혈을 풀어주는 작용이 있어 각종 출혈 증에 응용하며, 자양성이 있지만 독성이 없기 때문에 상용해도 무방하다(Lee YE & Hong SH 2003). 연근은 탄수화물과 식이섬유가 풍부하게 함유되어 있어 장의 연동 운동을 도와 배변 활동을 원활하게 하며, 콜레스테롤 생성을 억제하여 생활습관병 예방에도 효과가 뛰어나다. 연근은 단맛과 떫은맛을 모두 가지며, 성질이 차지고 덥지도 않아 장기간 죽으로 복용하면 신경통, 류머티즘 치료에 효과가 있고, 스트레스 완화, 출혈성 위궤양, 위염 등에 좋은 효과를 볼 수 있다(Park JH & Kim EM 2010). 연근에 포함된 tannic acid, flavonoids 등의 항산화 물질과 lecithin, mucin 등의 생리활성물질들을 섭취함으로써 산화적 장애 방어, 노화 억제 및 각종 질병을 예방하는 효과를 갖는다(Son GB 2007). 특히 연근의 껍질이나 마디에 함유되어 있는 탄닌은 지혈효과 및 항산화 작용을 나타낸다고 하고(Ling ZQ et al 2005), mucin은 점막 조직의 염증을 억제하는 작용을 하기 때문에 위궤양이나 십이지장궤양 등에 생것으로 먹으면 좋다고 보고하였다(Yu TJ 2006).

현대인들의 건강에 대한 관심이 증가하고, 과학의 발달과 의학의 발전으로 사람의 수명이 연장되고 있다. 인체의 노화는 시간에 따른 자연적인 현상이지만 그 진행속도는 체내의 free radical에 의해 많은 영향을 받는 것이며(Lee SE et al 2004), 유해 free radical을 억제하는 항산화제와 생리활성에 관한 연구는 활발히 진행되고 있다. DPPH 전자공여능은 산화성 free radical에 전자를 공여하여 산화를 억제하며, ABTS radical 소거능은 활성 양이온이 항산화 성분에 의해 소거되는 것으로(Torel J et al 1986), SOD 유사활성은 전자 환원으로 반응성과 파괴성이 매우 큰 superoxide anion radical을 제거하기 위해 분비되는 superoxide dismutase(SOD)와 유사한 역할을 하여 superoxide anion radical을 정상상태의 산소로 전환시켜 주는 역할을 하는 것으로 알려져 있다(Kang YH et al 1996).

일반 가정에서 연근은 생식을 하거나, 기름에 튀기거나, 또는 간장, 꿀, 설탕 등에 당절임하여 이용되는데 주로 조림 반찬으로 많이 이용되거나, 단순히 건조시켜 분말로 만들어 밀가루와 섞어 사용하거나 전분 제조용으로만 사용되고 있다(Kim YS et al 2002). 연근, 우엉 등의 구근작물은 식용할 시 대부분 껍질을 박피하여 이용한다. 연근, 우엉, 더덕, 도라지 등의 구근작물을 이용하는 업체에서는 박피 전처리 과정으로부터 발생되는 갈변을 방지하기 위해 세척수, 온도, 포장재 등 많은 비용이 필요할 뿐 아니라, 껍질 제거 작업 시 기계적 처리보다는 직접 사람의 손으로 해야 하는 불편함을 호소하고 있다.

연근 껍질에는 탄닌을 비롯한 유용성분 뿐만 아니라, 연근을 통째로 활용할 수 있도록 유도하기 위한 기초적인 전처리 방법, 박피 여부에 따른 품질특성과 항산화성 등의 특성 조사가 필요한 실정이다. 이에 연근의 박피 여부에 의한 이화학적 특성 차이의 결과 보고는 전보(Hwang DJ et al 2014)에서 밝힌 바와 같이, 박피하지 않은 연근은 수분, 조단백, 식이섬유 함량에서 박피한 연근보다 높았고, 특히 철의 함량이 높았다. 또한 유리당 측정 결과, fructose와 sucrose의 함량도 높았다.

따라서 본 연구는 박피 여부에 따른 연근의 항산화성 및 항고혈압능의 변화를 통해 향후 연근을 이용한 건강지향 식품소재 활용에 필요한 기초 데이터를 제공하고자 하였다.

재료 및 방법

결과 및 고찰

1. Total Polyphenol 및 Total Flavonoid 함량

박피 여부에 따른 연근의 total polyphenol 함량과 total flavonoid 함량 측정 결과는 Table 1과 같다. Total polyphenol 화합물들은 항암작용, 혈압강하작용, 항산화작용, 진경작용, 간 보호 작용 등 여러 효과들이 밝혀졌고, total flavonoid 화합물은 사하작용, estrogen 작용, 진경작용, 살균작용, 진정작용, tyrosinase 저해작용 및 항산화 활성을 나타내는 것이라고 한다(Son GB 2007). Total polyphenol 함량은 박피하지 않은 연근과 박피한 연근이 각각 6.77과 6.63 mg GAE/mL로 박피에 의한 차이가 없었고, total flavonoid 함량도 모두 0.80 mg CAE/mL로 박피에 의한 차이는 보이지 않았다. Cho EH et al(2014)은 알로에 베라 껍질의 에탄올, 물 추출물이 알로에 속 내용물의 추출물보다 total polyphenol 함량이 높았는데, 본 연구결과에 같은 경향이었다. 한편, Son GB(2007)은 백연근의 total polyphenol 함량은 5.13 mg GAE/mL, total flavonoid 함량은 0.20 mg CAE/mL로 본 연구결과보다는 낮은 경향이었다. Hwang DJ et al(2014)은 연근의 재배지역, 전처리과정(박피, 절단, 갈변방지 처리 등), 건조방법 등에 성분 등이 달라질 수 있다고 전한다. 하지만 본 연구의 폴리페놀, 플라보노이드 함량은 연근의 박피 전처리 과정에 따른 유의적 함량 차이는 보이지 않았다.

Table 1.

Total polyphenol and total flavonoid contents of dry lotus root powder by different pretreatment

2. DPPH 전자공여능 및 SOD 유사활성

박피 여부에 따른 연근의 DPPH 전자공여능, ABTS radical 소거능 및 SOD 유사활성 측정 결과는 Table 2와 같다. 활성산소는 인체 내에서 질병과 노화를 일으키는 원인 물질로써, radical 소거능은 활성산소의 항산화력 및 노화억제 작용의 척도로 평가될 수 있다고 한다(Warner HR et al 1987). DPPH 전자공여능은 시료의 flavonoids 및 polyphenol성 물질 등에 대한 항산화 작용의 지표라고 할 수 있으며(Hertog MGL et al 1993), 이러한 물질은 환원력이 큰 것일수록 전자공여능이 높다고 한다(Kang YH et al 1995). 또한 전자공여작용은 활성 라디칼에 전자를 공여하여 식품 중의 지방 산화를 억제하는 목적으로 사용되고, 인체 내 활성 라디칼에 의한 노화를 억제시키는 작용을 한다(Lee GD et al 1997).

Table 2.

DPPH radical scavenging activities and SOD-like activities of dry lotus root powder by different pretreatment (%)

본 연구에서 연근 추출물의 DPPH 전자공여능 측정 결과, 박피하지 않은 연근이 85.07%, 박피한 연근이 80.74%로 박피하지 않은 연근이 더 높았다(p<0.01). Cho EH et al(2014)은 알로에 베라의 껍질에 대한 에탄올 및 물 추출물에 있어 알로에 속 내용물의 추출물보다 SOD 유사활성, DPPH radical 소거능이 높은 것으로 보고하였다.

SOD(superoxide dismutase)는 생체 내에서 O2—(superoxide)의 소거에 관여하는 효소로서, 생체 내에서 생성된 활성 산소는 체내에서 산화적 장애를 초래하여 노화를 촉진, 동맥경화 등의 발생이 증가되므로, 이런 현상을 억제하기 위해 SOD 유사활성을 측정하였다(Cha HS et al 2001). 본 연구에서는 연근 추출물의 superoxide에 대한 산화 억제 작용을 알아보기 위해 superoxide와 반응하여 갈변물질을 내는 pyrogallol의 자동 산화반응을 측정한 결과, 박피하지 않은 연근은 20.84 %, 박피한 연근은 17.97%로 박피하지 않은 연근이 박피한 연근보다 높은 활성을 보였다(p<0.05).

3. ACE 저해활성

박피 여부에 따른 연근의 ACE 저해활성 측정 결과는 Table 3과 같다. ACE는 불활성형인 angiotensin I의 말단에 존재하는 His-Leu을 절단하여 angiotensin II를 생성하고, 혈압을 감소시키는 bradykinin을 불활성화 시키는 효소로 알려져 있다(Noh H & Song KB 2001). ACE 저해제는 ACE의 작용을 저해함으로써 angiotensin II의 생성저해, aldosterone 분비감소, 혈관확장제인 bradkinin의 증가 등의 과정을 통해 신장혈관을 확장시켜 sodium의 배설을 촉진함으로써 혈압을 낮추는 효과가 있는 것이다(Oh SJ et al 1997). 일반적으로 phenol 유래의 화합물과 단백질과의 결합은 단백질의 아미드 결합과 페놀성 수산기 간의 수소결합에 의한 반응으로 단백질과 복합체의 침전물을 형성하며, 이런 현상은 pH, 이온강도, 단백질 및 phenol 농도에 의한 상호작용으로 비경쟁적 효소를 저해함으로써 효소의 용해성 및 안정성을 저하시켜 효소의 불활성화를 일으키는 것이다(Funayama H & Hikomo H 1979). 박피의 여부에 따른 연근의 ACE에 대한 저해효과를 측정함으로써 항고혈압 효과를 살펴본 결과, 박피하지 않은 연근의 ACE 저해활성이 53.4%이고, 박피한 연근이 50.1%로 박피하지 않은 연근이 박피한 연근보다 약간 높은 경향이었다(p<0.01). 한편, Lee J et al(2004)은 더덕, 마의 물 추출물에 대한 ACE 활성은 22.8% 33.5% 발효하였는데, 그 결과는 연근 박피 여부에 관계없이 본 연구 결과보다는 낮았다.

Table 3.

ACE inhibitory activity of dry lotus root powder by different pretreatment condition

요 약

본 연구는 혈관벽 강화, 콜레스테롤 저하작용, 위벽보호, 해독작용, 치매예방 등의 효과가 있는 것으로 알려진 연근의 가공 식품 소재로써 활용 편의성을 높이고자 전처리 단계 중 인력에너지 소모가 많은 부분인 박피공정 처리 여부에 따른 연근의 항산화능 및 항고혈압능을 조사하였다. 연근의 박피 여부에 따라 총 폴리페놀 함량, 총 플라보노이드함량은 시료 간 차이를 보이지 않았다. 박피하지 않은 연근의 경우, DPPH 전자공여능은 85.07%, SOD 유사활성은 20.84% 그리고 ACE 저해활성은 53.4%로 박피한 연근보다 높았다. 통상적으로 연근은 조리용 또는 가공식품 소재로 이용할 때 껍질의 떫은 맛, 색깔 등과 같은 이유로 박피 과정을 가지게 되는데, 본 실험 결과, 박피로 인해 연근이 가지는 항산화능 및 항고혈압능이 특성에 따라 일부 감소하는 경향을 보였다. 따라서 연근 사용 시 당연하게 수반되었던 박피 전처리 공정의 생략 여부를 고민하는 것이 더 좋을 것으로 판단된다. 더불어 연근의 껍질에도 항산화에 도움이 되는 유용성분이 다량 함유되어 있을 것이기 때문에 연근의 과육과 껍질의 성분 분석, 항산화능 및 생리활성 분석을 통해 연근의 껍질에 관한 연구가 진행되어야 할 것이며, 연근의 일반적인 박피 이외 다양한 전처리 과정을 통한 성분 분석 및 생리활성에 관한 연구가 추가적으로 진행되면 좋을 것이라 판단된다.

Acknowledgments

본 연구는 국립농업과학원 농업과학기술 연구개발사업(과제번호: PJ009409)에 의해 이루어진 것으로 감사드립니다.

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