겨우살이(Viscum album L.)는 기주목에 항구적인 흡기 (haustoria)를 가지고 기주목의 목질부를 통해 수분과 영양분을 취하는 구상(球狀)의 다년생 상록 관목으로서 신갈나무, 뽕나 무, 밤나무 등 여러 종의 목본 식물에 기생한다. 자체적인 광 합성 능력이 있어 기주목에 전적으로 의지하지 않는 반기생성 식물이다. Viscaceae family에 속하는 겨우살이(Viscum)속 식물 은 아프리카와 남아시아에 가장 많은 100여종이 분포하며, 유 럽과 아시아 및 동부 호주에 소수의 종이 분포한다(Zuber, 2004). Viscum album 종 내에서도 기주목에 따라 유럽에서는 소나무겨우살이, 사과나무겨우살이 등으로, 우리나라에서는 참 나무겨우살이, 밤나무겨우살이 등 다양하게 불리나 분류학적으 로는 모두 동일한 겨우살이 종(Viscum album)이라고 한다. 기 주목이 다른 겨우살이는 같은 종이라 하더라도 각각 상이한 기 주목의 성상 및 생리생태적 차이로 인해 겨우살이의 형태와 생 리, 생태 및 성분에도 차이가 있다고 보고하였다(Lee, 2010; Kvangarrsnes, 2009).
겨우살이는 고대 이래로 동서양을 막론하고 민속의학에서 사용되어 왔으며 현대의학에서도 당뇨, 고혈압, 암, 간질, 관절 염 등 여러 질환에 치료제로 사용되고 있으며, 독일에서는 주 사제로 개발되어 암, 에이즈, 면역조절, 항종양 등에 사용되고 있다(Alpsoy et al., 2010). Lectins, viscotoxins, flavonoids 등 여러 가지 성분 동정과 항암 치료 등 임상 연구에 대한 보고가 많으며, 이들 겨우살이 성분의 조성은 성(sex), 기후, 수확시기, 사용되는 부위 및 연생, 기주목 등의 인자에 의해 영향을 받는다고 하였다(Kvangarrsnes SK, 2009).
우리나라에서도 여름철에 겨우살이의 잎과 가지를 말려 거 풍습, 고혈압, 동맥경화, 관절염, 당뇨 등의 치료에 사용하는데, 1995년 21톤, 1997년에 39톤이 수입되던 것이(Park et al., 2003) 2015년에는 세계 29개국에서 약 3,390톤(131억 6천만 원)의 겨우살이 건조품이 수입되어 유통되었다. 주요 수입국은 중국(3,152톤, 112억 원), 네덜란드(74톤, 4.6억), 이스라엘(43 톤, 3.2억 원), 독일(43톤, 2.8억 원), 프랑스 (34톤, 3.4억 원) 순이었다(Korean Customs Service 2015). 2011년 이후 5년 동안의 겨우살이 건조품 총 수입량은 14,224톤(509억 원)이었 다(Korean Customs Service 2011-2015).
이와 같이 국내에서 생약재 및 건강기능성 식품의 수요 증 대로 겨우살이의 수요 및 수입이 증대하고 있으며 국내에서 채취한 겨우살이도 시장에서 상당량 유통되고 있다. 그러나 겨 우살이는 인공재배가 되지 않아 자연산 채취 과정에서 벌목, 자연훼손 등 문제점이 많다. 그래서 Lee et al. (2010, 2015) 은 겨우살이의 기주특이성을 연구하여 매실나무를 기주목으로 한 겨우살이의 인공재배에 성공하였으며 매실나무 겨우살이는 현재 7년째 왕성한 생육을 보이고 있다.
Lee et al. (2011)은 겨우살이를 기능성 식품으로 가공하기 위한 목적으로 마이크로웨이브 추출공정의 최적 추출조건을 확립하였다. 겨우살이의 식·약재 이용을 위해서는 당단백질 계 열의 lectin류와 단백질 계열의 viscotoxin류, triterpenoid인 oleanolic acid 등의 겨우살이의 유효 성분에 대한 활성이 중 요하다. Choi et al. (2013)은 성장 환경이 다른 32종의 겨우 살이를 채집하여 기주식물과 생장지역에 따라 지표 성분 함량 의 차이를 보고하였다. 암, 동맥경화, 후천성 면역결핍증, 심장 질환, 당뇨병 등에 영향을 미치는 활성산소에 의한 산화적 손 상을 방어하는 항산화제로서 자연에서 채취한 겨우살이를 활 용하기 위한 선행 연구가 다수 있다(Lee et al., 2003; Choi et al., 2004, Song et al., 2004; Lyu et al., 2005; Onay-Ucar et al., 2006; Ademiluyi and Oboh, 2008; Lee et al., 2010; Ju et al., 2009; Jang et al., 2010; Alpsoy et al., 2010; Lee et al., 2011; Kang, 2015; Kim et al., 2016; Simirgiotis et al., 2016).
최근 증가 추세에 있는 밀, 보리 등 곡류 새싹의 엽록소 이 용 식품에서 알 수 있듯이 식물의 엽록소도 인체에 미치는 영 향이 주목을 받고 있다(Park and Lee, 1993)
본 연구는 매실나무를 기주로 하여 인공재배한 매실나무 겨 우살이의 식·의약 소재로서의 품질을 조사하여 건강기능성 식 품 및 천연물 의약품 개발의 가능성을 알아보기 위한 목적으 로 수행하였다. 즉, 매실나무를 기주로 하여 인공재배한 7년생 겨우살이의 엽록소 함량, 총페놀과 총플라보노이드 함량 및 항 산화 활성 등의 품질을 검토한 것이다.
재료 및 방법
시험재료
겨우살이 인공재배 지역은 해발 711m 철마산 아래 경기도 남양주시 수동면 수산리에 소재하고 있으며, 이 지역의 최근 3 년간(2013-15) 기상 개황은 연평균 기온 약 12°C, 최고 30.3°C, 최저 –8.8°C, 연강수량 1067mm, 연평균 상대습도 64%였다.
매실나무를 기주목으로 인공재배한 7년생 겨우살이 잎을 전 년도에 발생한 묵은 잎(old)과 당년에 발생한 새잎(new)으로 구분하여 엽록소와 카로티노이드, 총페놀과 총플라보노이드 함 량을 분석하였으며 DPPH(1,1-diphenyl-2-picry-2-hydrazyl) 소 거능을 측정하여 항산화 활성을 검정하였다.
페놀과 플라보노이드 및 항산화 활성 검정에는 대조구로 자 연산 밤나무와 신갈나무 겨우살이를 사용하였다. 대조구인 자 연산 밤나무와 참나무 겨우살이는 각각 해발 187 m의 강원도 춘천시 월송리와 해발 875 m 강원도 홍천군 내면 율전리 상 뱃재 일대에서 채취하였다. 이 지역의 최근 3년간 연평균 기 온은 각각 11.9°C와 11.6°C, 평균 연강수량은 각각 1059mm와 915 mm, 연평균 상대습도는 각각 71%와 67%를 나타내었다.
시료 추출
각 시료 1 g을 70% 에탄올용액 100ml에 잠기게 한 후 25 ~ 30°C의 ultrasonic bath (BRANSONIC series, Model CPX3800 H-E)에서 3시간동안 추출하였다. 시료의 추출물을 70 mm 여 과지(Tokyo Roshi Kaisha, Ltd, Japan)에서 여과하고 45°C의 진공 rotary evaporator(N-100, Tokyo RIKAKIKAI, Japan)에 서 농축·건조시켰다. 건조된 시료는 뚜껑이 있는 용기에 넣어 서 시료로 사용하는 동안 −20°C 냉동고에 보관하였다.
엽록소 함량 분석
겨우살이 잎 60 mg을 95% 에탄올과 섞어 흔들어주고, 거른 다음 2900 g으로 15분 동안 원심분리 하였다. 상층액을 모아 자외선분광광도계(UV Spectrophotometry)로 665, 649, 470 nm 파장에서 측정하였다. 엽록소 a, 엽록소 b와 카로티노이드 함량 은 다음 식에 의해 계산했다(Lichtenthaler and Wellburn, 1983).
총 폴리페놀 함량
시료 추출물의 총폴리페놀 함량은 Folin-Ciocaltues 방법으로 측정하였다(Singleton & Ross, 1965). 시료용액 200 μL를 시 험관에 가하고 Folin-Denis’s phenol (1 M) 용액 200 μl를 더 하고 혼합한 후 증류수 1.8 mL를 가하고 3분 동안 vortex mixer로 혼합하였다. Na2CO3 (10%,v/v) 400 μl를 더하고 증류 수를 더한 후 총 용량을 4 mL로 하였다. 1시간 동안 실온에 방치한 후 725 nm에서 흡광도(Model UV-1800. Shimadsu Corporation, Kyoto, Japan)를 측정하였다. 이때 총 폴리페놀 화합 물은 tannic acid를 표준물질로 하여 0 ~ 1mg/mL의 농도 범위 에서 얻어진 표준 검량선으로부터 추출물의 총 페놀 함량을 계산하였다.
총 플라보노이드 함량
시료 추출물의 총 플라보노이드 함량은 변형된 Ghimeray 등(2014)의 방법으로 측정하였다. 시료용액 500 μl를 시험관에 가하고 100 μl aluminum nitrate 용액(10%)과 100 μl potassium acetate (1M) 용액을 시험관에 더하고 혼합하였다. 70% ethanol을 가해서 총 4 mL로 한 후 잘 혼합하고 40분 후에 415 nm에서 흡광도를 측정하였다. 이때 총 플라보노이드 화합 물은 rutin을 표준물질로 하여 0 ~ 1mg/mL의 농도 범위에서 얻어진 표준 검량선으로부터 추출물의 총 플라보노이드 함량 을 계산하였다.
DPPH 라디칼 소거능 측정
DPPH 라디칼 소거능은 변형된 Braca et al. (2003)의 방법 으로 측정하였다. 시험관에 시료용액 1mL와 DPPH(0.15 mM) 용액 3 mL 가하고 혼합하였다. 실온암소에 30분간 방치 하고 517 nm에서 흡광도를 측정하였고 다음 식으로 활성을 계 산하였다.
통계처리
모든 실험은 3회 반복으로 행하여 평균치와 표준편차로 나 타내었고, 유의성 검증은 GraphPad instant software (version 3.06 SanDiego, CA)를 이용하여 p < 0.05 수준에서 분산분석 (ANOVA)을 실시하였다.
결과 및 고찰
인공재배한 매실나무 겨우살이 잎의 엽록소 a 함량은 5개 표본의 평균이 7.67 mg/g(묵은잎)과 3.17 mg/g(새잎)이며 5개 표본 중 2개가 10.67 mg/g과 11.31 mg/g의 높은 함량을 나타 내 Lee et al. (2015)이 보고한 자연산 신갈나무 겨우살이 잎 에 비해 엽록소 a 함량이 높은 것을 알 수 있다. 엽록소 b 함량은 인공재배 매실나무 잎에서 0.80 ~ 3.53 mg/g을 나타내 1.31~ 3.56 mg/g을 나타낸 신갈나무 겨우살이 잎과 비슷한 수 준이었다(Table 1).
엽록소 a+b함량은 묵은잎이 6.07 ~ 14.52 mg/g, 새잎이 1.56 ~ 6.68 mg/g의 범위를 나타내 나무에 따라 유의한 차이가 있었으며, 5그루 표본 기주목의 평균 엽록소 a + b함량은 묵은 잎이 10.14 mg/g으로 새잎 4.36 mg/g보다 2배 정도 높았다. Vicas et al. (2010)은 겨우살이 엽록소 a+b함량이 기주목에 따라 차이를 보였으며 아세톤 추출물이 7.83 ~ 18.30 mg/g (평 균 12.29), 메탄올 추출물이 9.63 ~ 19.51 mg/g (평균 15.32)를 나타냈다고 보고하여 본 연구의 에탄올 추출물인 매실나무 겨 우살이와 다소 차이를 보였다. Lee et al. (2015)은 계절별로 신갈나무에 기생한 겨우살이와 꼬리겨우살이의 엽록소를 아세 톤 용매로 추출, 측정한 결과 6월에 겨우살이는 10.27 mg/g로 가장 높았으며, 꼬리겨우살이는 6.61 mg/g을 나타내 매실나무 겨우살이와 유사한 결과를 보였다.
매실나무 겨우살이 엽록소의 a/b 비율은 2.21 ~ 3.52를 나타 내 Vicas et al. (2010)의 연구결과 3.01 ~ 3.88과 Lee et al. (2015)의 6월 측정치인 3.76과 유사하였으며 Logan et al. (2002)이 white spruce에 기생하는 Eastern dwarf mistletoe에 서 측정한 엽록소 a/b비율인 3.63과도 유사한 결과를 보였다. 이와 같은 결과는 매실나무 겨우살이가 양지에 잘 적응한다는 것을 시사하는 것이다.
매실나무 겨우살이 잎의 카로티노이드 함량은 0.29 ~ 2.48mg/ g의 범위를 나타냈다. 묵은잎(1.85 mg/g)이 새잎(0.89 mg/g)에 비해 2.1배 카로티노이드 함량이 높았다. Vicas et al.(2010)은 유럽 겨우살이 잎의 아세톤 및 메탄올 추출물에서 기주목에 따라 2.12 ~ 4.13 mg/g(아세톤)과 1.74 ~ 2.56 mg/g(메탄올)의 총카로틴 함량을 나타내 용매가 겨우살이 잎에서 총 카로틴을 추출하는 데 중요한 역할을 하며 극성을 갖는 카로티노이드에 대해서는 아세톤이 더 효과적인 용매임을 보고하였다. 에탄올 을 용매로 추출한 매실나무 겨우살이 잎의 카로티노이드 함량 이 유럽겨우살이 잎보다 다소 낮은 것은 기주목의 차이 외에 용매의 차이로도 설명될 수 있을 것으로 보인다. 본 연구는 매실나무 겨우살이의 식·약용을 염두에 둔 것이므로 에탄올 용 매로 추출해 엽록소를 측정한 것이다. 그럼에도 불구하고 매 실나무 겨우살이 잎에 함유된 높은 함량의 엽록소 a와 a+b는 수고가 낮은 매실나무에서의 안정적인 겨우살이 인공재배기술 이 확보될 때 ‘엽록소식품’으로의 개발 가능성을 시사하는 것 이기도 하다.
매실나무를 기주로 인공재배한 7년생 겨우살이의 잎과 마디 의 총폴리페놀 함량(mg/100 g TAE)은 잎에서 60.22, 마디에서 35.50이었으며, 묵은 잎과 새 마디가 조금 더 높았다. 기주목 중에서는 신갈나무 겨우살이 묵은잎이 가장 높았으며(81.44), 밤나무 겨우살이는 잎과 마디 모두 가장 낮은 함량을 나타냈다 (Table 3). 총플라보노이드 함량(mg/100g RUE)도 마디보다는 잎이 더 높았으며, 그 중 신갈나무 겨우살이 묵은잎이 가장 높 았으며(50.15) 매실나무 겨우살이는 새잎(47.89)이 묵은잎(42.19) 보다 높았다. 밤나무 겨우살이 잎은 매실나무 겨우살이와 거의 비슷한 수준이었다. 그러나 마디는 밤나무 겨우살이의 새마디 가 37.17로 가장 높았다. 매실나무 겨우살이 묵은마디와 신갈나 무 겨우살이 묵은 마디와 새 마디는 23.23 ~ 24.82로 거의 같은 수준이었다(Table 3). Kang (2016)은 Quercus acutissima 겨 우살이의 총폴리페놀과 총플라보노이드 함량이 각각 60.46mgCE/g과 36.38mgQE/g을 보고하였다. 본 연구 결과와의 현저한 차이는 용매, 추출시간 등 분석방법의 차이에 기인하는 것으로 보인다. 겨우살이 추출물의 페놀화합물이 지질과산화에 대한 보호 및 항산화효과가 있고(Alpsoy et al. (2010) 82.23% 의 항산화 활성이 보고되었다(Sengul et al., 2009).Table 2
DPPH radical 소거 능력은 기주목에 따라 차이를 보였으며, 겨우살이 추출물의 희석농도에 따른 저해율(%)은 대체로 잎보 다는 마디가 높았다. 1 mg/mL 농도에서 신갈나무 겨우살이의 새잎(69.1%)과 묵은마디(82.3%)는 가장 높은 저해율을 보였다. 매실나무 겨우살이는 잎에서는 22.4 ~ 28.5%로 낮았으나 마디 에서는 52.4 ~ 80.1%로 비교적 높았다. 밤나무 겨우살이는 잎 이 21.9 ~ 31.9%, 마디가 35.0 ~ 63.8%의 저해율을 보였다. Lee et al. (2011)은 참나무 겨우살이를 60% 에탄올로 추출하 여 50.28 ~ 109.69 mg의 총폴리페놀 함량과 68.88%의 항산화 력을 나타냈다. Cocoa와 cashew tree 겨우살이의 메탄올 추출 물의 페놀함량은 각각 182와 160mg/100g이었으며 항산화력은 각각 55와 65%이었다(Ademiluyi & Oboh, 2008). Lyu et al. (2005)은 참나무 겨우살이 전초 추출물에 대한 DPPH radical 소거능 연구에서 전체 추출물과 분자량이 다른 물 추 출물 분획물에서 60 ~ 80%의 저해율을 나타냈다. 본 연구에서 는 전초 추출물이 아닌 잎과 마디를 구분하여 DPPH radical 소거능을 검토한 것이므로 저해율이 낮은 매실나무 겨우살이 의 잎과 저해율이 높은 마디를 혼합한 전초의 경우에는 Lyu et al. (2005)의 결과와 유사한 수준의 저해율을 보일 것으로 추정된다. 매실나무 겨우살이 전초에서 차지하는 잎과 마디의 비율은 각각 43%와 57%이었으므로(Lee et al. 2016) 저해율 이 높은 마디의 비율이 다소 높은 것으로부터 이러한 추정이 가능하다. Choi et al. (2004)은 참나무 겨우살이로부터 분리 된 homo-flavoyadorinin-B가 0.01 mM 농도에서 26.3%의 DPPH radical을 소거하여 겨우살이 플라보노이드의 항산화 활 성을 보고하였다.
결론적으로 매실나무를 기주로 하여 인공재배한 7년생 겨우 살이의 잎과 마디는 엽록소와 폴리페놀, 플라보이드의 성분 함 량과 항산화 활성이 유의하게 인정되므로 건강식품과 의약 소 재로의 활용이 기대된다. 산지에서 채취한 Quercus 속의 신갈 나무 겨우살이에 비해 성분 함량과 항산화 활성이 약간 낮더 라도 최종 검증 단계에 있는 인공재배의 가능성을 토대로 안 정적인 대량생산체계가 갖춰지면 재배지역의 청정성, 낮은 수 고와 수확기의 조절 등 이용의 편의성, 건물 및 종자 수량의 증대 등의 이점을 충분히 살릴 수 있을 것으로 기대된다. 매 실나무 겨우살이의 영양소, 약효성분, 생리활성 등에 대한 추 가적인 연구를 통해 자연산 겨우살이의 대체재로서 활용 가능 성이 높을 것으로 판단된다. 따라서 매실나무 겨우살이 재배 농가의 확보 및 체계적인 생산 지도가 요망된다.Fig. 1
적 요
매실나무를 기주로 인공재배한 매실나무 겨우살이의 식·의 약 소재로서의 품질을 조사하여 건강기능성 식품 및 천연물 의약품 개발의 가능성을 알아보기 위한 목적으로 인공재배한 7년생 매실나무 겨우살이의 엽록소 및 총페놀과 총플라보노이 드 함량 및 항산화 활성 등의 품질을 검토하였다. 인공재배한 매실나무 겨우살이 잎의 엽록소 a 함량은 5개 표본의 평균이 7.67 mg/g(묵은 잎)과 3.17 mg/g(새 잎)이며 5개 표본 중 2개 가 10.67 mg/g과 11.31 mg/g으로 가장 높았다. 엽록소 b 함량 은 인공재배 매실나무 잎에서 0.80 ~ 3.53 mg/g을 나타내 1.31 ~ 3.56 mg/g을 나타낸 신갈나무 겨우살이 잎과 비슷한 수 준이었다. 매실나무 겨우살이 잎의 카로티노이드 함량은 0.29 ~ 2.48 mg/g의 범위를 나타냈으며 묵은잎(1.85 mg/g)이 새 잎(0.89 mg/g)에 비해 2.1배 카로티노이드 함량이 높았다. 매 실나무를 기주로 인공재배한 7년생 겨우살이의 잎과 마디의 총폴리페놀 함량(mg/100 g TAE)은 잎에서 60.22 mg/100 g TAE, 마디에서 35.50 mg/100 g TAE 이었으며 묵은잎과 새마 디가 조금 더 높았다. 기주목 중에서는 신갈나무 겨우살이 묵 은잎이 가장 높았으며(81.44 mg/100 g TAE) 총플라보노이드 함량도 마디보다는 잎이 더 높았다. 그 중 신갈나무 겨우살이 묵은잎이 가장 높았으며(50.15 mg/100 g RUE) 매실나무 겨우 살이는 새잎(47.89 mg/100 g RUE)이 묵은잎(42.19 mg/100 g RUE)보다 높았다. 마디는 밤나무 겨우살이의 새마디가 37.17 mg/100 g RUE로 가장 높았다. 매실나무 겨우살이의 DPPH radical 소거 능력은 잎에서 22.4 ~ 28.5%로 낮았으나 마디에서는 52.4 ~ 80.1%로 비교적 높았다. 1 mg/mL 농도에서 신갈나무 겨우살이의 새잎(69.1%)과 묵은마디(82.3%)는 가장 높은 저해율을 보였다. 밤나무 겨우살이는 잎이 21.9 ~ 31.9%, 마디가 35.0 ~ 63.8%의 저해율을 보였다. 매실나무를 기주로 하여 인공재배한 7년생 겨우살이의 잎과 마디는 엽록소와 폴 리페놀, 플라보이드의 성분 함량과 항산화 활성이 유의하게 인 정되므로 건강식품과 의약 소재로의 활용이 기대된다.