The Korean Journal of Food and Cookery Science
[ Research Articles ]
Korean Journal of Food and Cookery Science - Vol. 34, No. 4, pp.350-357
ISSN: 2287-1780 (Print) 2287-1772 (Online)
Print publication date 31 Aug 2018
Received 03 Aug 2018 Revised 14 Aug 2018 Accepted 16 Aug 2018
DOI: https://doi.org/10.9724/kfcs.2018.34.4.350

보라색, 갈색, 아이보리색 파프리카의 카로티노이드 조성 및 항산화, 항당뇨 활성 평가

김지선1, 3 ; 박종태2 ; 김선아3,
1고려대학교 식품공학과
2충남대학교 식품공학과
3한국방송통신대학교 생활과학과
Carotenoids Analysis, Antioxidant Activity and Ant-Diabetic Effects of Purple, Brown and Ivory Colored Paprika (Capsicum annuum L.)
Ji-Sun Kim1, 3 ; Jong-Tae Park2 ; Suna Kim3,
1Department of Food Bioscience and Technology, College of Life Science and Biotechnology, Korea University, Seoul 02841
2Department of Food Science and Technology, Chungnam National University, Daejeon 34134
3Department of Food and Nutrition in Human Ecology, College of National Science, Korea National Open University, Seoul 03087

Correspondence to: Suna Kim, Department of Food and Nutrition in Human Ecology, College of National Science, Korea National Open University, 86 Daehak-ro, Jongro-gu, Seoul 03087, Korea ORCID: Tel: +82-2-3668-4640, Fax: +82-2-3668-4188, E-mail: ksuna7@knou.ac.kr


© 2018 Korean Society of Food and Cookery Science
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Abstract

Purpose

This study examined the carotenoid contents, and measured the antioxidant and anti-diabetic effects of violet, brown, and ivory colored paprika (Capsicum annuum L.).

Methods

Two 2 types of purple paprika (Coletti and Marvras variety), ivory paprika (Bianca variety), and brown paprika (Brownie variety) were collected and compared with a red paprika (Scirocco variety. For carotenoids analysis, the paprika was extracted with an accelerated solvent extractor and each extract was saponified and analyzed by UPLC. The antioxidant effect was analyzed by DPPH and ABTS radical scavenging activities, and the anti-diabetic effect was evaluated by the α -glucosidase inhibitory activity.

Results

Brown paprika has the highest total carotenoids content (39.85±4.38 mg/100 g dw). In purple paprika, the Coletti variety showed a higher carotenoid content and DPPH and ABTS radical activities than the Marvras variety. The α -glucosidase inhibitory activities of all paprika were higher than acarbose as a positive control. Ivory paprika showed high antioxidant activity and an anti-diabetic effect.

Conclusion

Until now, red, orange, yellow, and green paprika are generally eaten all over the world. This study showed the potential value of various colored paprika, such as purple, brown, and ivory paprika. The unique and diverse colored paprika could be applied as a food ingredient and functional food material.

Keywords:

purple paprika, ivory paprika, brown paprika, carotenoids, antioxidant activity

Ⅰ. 서 론

파프리카(Capsicum annuum L.)는 sweet pepper, pimento, bell pepper 등으로 불리며, 우리나라에서는 단고추로 분류되는 작물이다. 우리나라에서는 과경이 9-10 cm인 블로키타입의 적색, 주황색, 노란색, 녹색 파프리카가 주로 소비되어 왔으나 색상 및 생과의 크기와 모양에 대한 소비자의 다양한 요구가 증가하면서 보라색, 갈색, 아이보리색의 파프리카, 한입크기의 미니파프리카, 고추 모양의 피노키오타입 파프리카가 유통되고 있다. 또한 파프리카는 시설 채소 중 단위 면적 당 소득이 매우 높은 고소득 작물이기도 하다(Lee SM 등 2016). 파프리카는 아스코르브산, 토코페롤, 플라보노이드, 카로티노이드 등 다양한 파이토케미컬이 있을 뿐 아니라 다양한 색상을 가지고 있는데(Kim JS 등 2011a, Kim JS 등 2011b), 미성숙과일 때 녹색을 나타내다가 익어감에 따라 품종별로 적색, 주황색, 노란색, 녹색, 백색, 보라색 등 다양한 색을 나타낸다(Simonne AH 등 1997).

카로티노이드는 파프리카에 함유된 지용성 색소 성분으로 탄소와 수소로만 이루어진 카로틴류와 산소를 포함하는 다양한 작용기들로 치환된 잔토필류로 구분되며, 카로틴류 뿐만 아니라 잔토필류의 다양한 효능이 보고되면서 카로티노이드의 기능적 가치에 대한 관심이 더욱 증가하고 있다(Goodwin TW 1952). Neoxanthin은 전립선암 세포의 세포사멸 유도(Kotake-Nara E 등 2005), capsorubin은 지질과산화를 막는 항산화 효과(Maoka T 등 2001, Nishino A 등 2016), capsanthin은 항암 활성, 비만에 의한 염증 억제 효과 및 혈장 HDL 콜레스테롤 수치 증가(Aizawa K & Inakuma T 2009, Kim JS 등 2017)와 같은 효능들이 보고되었다. Zeaxanthin과 lutein은 항암 활성 뿐만 아니라 노인성 황반변성(age-related macular degeneration, AMD)의 위험을 줄여주는 것으로 보고되면서(Granado F 등 2003), 안구건강에 도움을 주는 건강기능식품으로 소비되고 있다. 색상별 파프리카에서 나타나는 주요 카로티노이드의 종류를 살펴보면, 적색 파프리카에는 capsanthin, capsorubin, β-carotene, 녹색과 노란색 파프리카에는 lutein, 주황색 파프리카에는 zeaxanthin, β-carotene 등이 주요 카로티노이드이므로(Kim JS 등 2011a, Kim JS 등 2016) 어떤 색상의 파프리카를 섭취하는가에 따라 카로티노이드의 종류에 차이가 있으므로 인체에 미치는 기능적 효과가 다를 수 있다.

최근 보라색, 갈색, 아이보리색 등 다양한 색상의 파프리카가 유통되기 시작하면서 기호성뿐 아니라 잠재적인 기능적 가치에 대한 기대가 더욱 증가하고 있다. 특히 보라색 파프리카는 품종에 따라 과육이 숙성되면서 녹색에서 보라색으로 변하는 종과 적색, 자주색으로 변하는 종이 있어, 이러한 색상 발현 단계의 차이는 카로티노이드의 종류 및 그 함량에도 영향을 미칠 것으로 사료된다. 아이보리색 파프리카는 육안으로는 카로티노이드 고유의 색상인 노란색에서 적색의 색이 보이지 않아 유효성분이 크게 다를 것으로 보이지만 아직까지 이에 대한 연구가 거의 이루어지지 않고 있다(Simonne AH 등 1997, Matsufuji H 등 2007, Ghasemnezhad M 등 2011).

본 연구에서는 보라색, 갈색, 아이보리색 파프리카의 카로티노이드 조성 및 함량을 분석하여 적색 파프리카와의 차이를 비교하였으며, 항산화 및 항당뇨 활성을 평가하여 파프리카의 색상별 기능성을 비교하고자 하였다.


Ⅱ. 재료 및 방법

1. 재료 및 시약

본 실험에 사용한 시료인 파프리카(Capsicum annuum L.)는 ㈜농산무역(Gimje, Korea)에서 적색과 Scirocco 1품종, 보라색과 Mavras 1품종, 아이보리색과 Bianca 1품종, 갈색과 Brownie 1품종을 구입하였으며, 경남농업기술원(Jinju, Korea)에서 보라색 Coletti 1품종을 제공받아 사용하였다. 실험에 사용한 파프리카는 모두 중대형과로 무게는 130-150 g 정도의 블로키타입이다. 카로티노이드 분석에 사용한 표준품은 neoxanthin, capsorubin, violaxanthin, capsanthin, antheraxanthin, zeaxanthin, lutein, α-cryptoxanthin, β-cryptoxanthin, lycopene(internal standard)), α-carotene, β-carotene이며, ChromaDex(Irvine, CA, USA)에서 구입하였다. 카로티노이드 분석과 항산화 및 항당뇨능 측정을 위해 추출 및 전처리에 사용한 시약은 모두 Junsei Chemical(Tokyo, Japan)에서 구입하였으며, 카로티노이드 분석을 위한 acetonitrile(ACN), methanol(MEOH), methylenchloride(MC)는 Avantor(Center Valley, PA, USA)에서 구입하였다. 이외의 모든 시약은 Sigma-Aldrich(St. Louis, MO, USA)에서 구입하여 사용하였다.

2. 카로티노이드 추출

파프리카는 수세 후 씨와 태좌를 제거한 과육만 동결건조 후 분쇄하여 사용하였다. 색상별 파프리카에서 카로티노이드 추출은 Kim JS 등(2016)의 방법을 이용하였다. 가속용매추출장치(accelerated solvent extraction; ASE 150, Dionex, Sunnyvale, CA, USA)에 파프리카 분말 1 g과 규조토(ASE Prep diatomaceous Earth, Dionex)를 혼합하여 acetone으로 추출하였다. 카로티노이드 추출을 위해 ASE는 static time 4분, static cycles 3회, nitrogen purge 60초, 압력 1,500 psi, 온도 100°C로 준비하였다. 추출된 용매는 TupboVap LV(Biotage, Uppsala, Sweden)를 이용하여 최종 3 mL가 되도록 질소로 농축 후 MEOH 3 mL와 30% KOH/MEOH(v/v) 1 mL를 혼합하여 암소에서 2시간 30분 동안 검화하였다. 검화 후 diethylether, 증류수, 10% sodium chloride, 2% sodium sulfate를 첨가하여 순수 카로티노이드만 diethylether층에 이행되도록 용매 분획하였다. Diethylther층을 농축 후 아세톤 3 mL에 녹이고, 0.2 μm 필터로 여과하여 분석을 수행하였다.

3. 카로티노이드 함량 분석

카로티노이드 분석은 Kim JS 등(2016)의 방법을 변형하였으며, HSS T3 column(2.1×100 mm, 1.8 μm, Waters, Milford, MA, USA)이 장착된 Acquity UPLC H-Class(Waters)를 이용하였다. 분석용매는 이동상 A(ACN/MEOH/MC, 65/25/10, v/v/v)와 이동상 B(3차 증류수)를 이용하여 분석하였으며, 농도구배조건은 다음과 같다: 0 min, 30% B; 6.5 min, 30% B; 6.5-7 min, 30-25% B; 11 min, 25% B; 11-11.5 min, 25-30% B; 17 min, 30% B; 17-17.5 min, 30-0% B; 27.5 min, 0% B; 27.5-28 min, 0-30% B; 30 min, 30% B. 유속은 0.5 mL/min, 주입 용량은 1.0 μL, UV 검출기 파장은 450 nm, 컬럼 오븐 온도는 35°C 조건에서 분석하였다. 카로티노이드의 정량분석을 위해 표준품의 stock solution(2 mg/mL)을 1-100 μg/mL 범위 안에서 6단계로 희석하여 UPLC로 분석하였으며 각 표준품의 농도별 피크 면적에 대해 단순선형회귀곡선과 검량식을 구하여 직선성과 상관성(R2)을 확인하여 정량하였다.

4. 항산화 항당뇨 활성 평가

1) 시료 준비

항산화 및 항당뇨 활성 평가를 위한 파프리카 추출은 Park H 등(2016)의 방법을 변형하여 수행하였다. 파프리카 분말시료 1 g에 MEOH 10 mL를 첨가하여 1시간 동안 초음파 추출 후 실험에 사용하였다. 항산화 활성 측정을 위하여 추출물은 고형분 단위 1.0, 5.0, 10 mg/mL 농도로 실험에 사용하였다. 항당뇨 활성 측정을 위하여 추출물은 고형분 단위 0.5, 1.0 mg/mL 농도로 실험에 사용하였다.

2) DPPH radical 소거활성

DPPH(1,2-diphenyl-a-picrylhydrazyl) radical 소거활성 측정은 Blois MS(1958)의 방법을 이용하여 수행하였다. 시료 0.2 mL와 4×104M DPPH 용액 0.8 mL를 혼합하여 암소에서 15분간 반응시킨 뒤 525 nm에서 UV-VIS spectrophotometer(V530, Jasco, Tokyo, Japan)로 흡광도를 측정하였다. 무첨가 대조군는 시료 대신 용매를 가하여 동일한 방법으로 측정하였으며 시료 자체의 색에 대한 흡광도 값을 보정해 주기 위해 4×104 M DPPH 대신 MEOH을 넣어 같은 방법으로 흡광도를 측정하였다. DPPH radical 소거활성은 다음의 식에 의해 산출하였다.

DPPH radical scavenging activity% =1 – Sample absorbance / Control absorbance×100
3) ABTS radical 소거활성

ABTS(2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid)) radical 소거활성 측정은 Re R 등(1999)의 방법을 변형하여 수행하였다. ABTS radical을 만들기 위해 7 mM ABTS와 2.6 mM potassium persulfate를 혼합 후 실온의 암소에서 24시간 반응시켰다. Radical이 생성된 용액을 734 nm에서 흡광도 값이 0.7±0.02가 되도록 증류수로 희석하여 사용하였다. ABTS radical 용액 1960 μL와 시료 40 μL를 암소에서 5분간 반응시킨 후 734 nm에서 흡광도(Jasco)를 측정하였다. ABTS radical 소거활성은 다음의 식에 의해 산출하였다.

ABTS radical scavenging activity% =1 –Sample absorbance / Control absorbance×100
4) α-Glucosidase 억제 활성

α-Glucosidase 억제 활성 측정은 Park H 등(2016)의 방법을 변형하여 수행하였다. 96 well plate에 0.1 M sodium phosphate buffer(pH 7.0)와 20 mM ρ-nitrophenyl-α-Dglucopyranoside(pNPG)를 25 μL씩 넣은 뒤, 대조군에는 추출용매인 MEOH을, 실험군에는 시료를 각각 25 μL씩 첨가하여 37°C에서 5분간 반응 후 405 nm에서 흡광도(Jasco)를 측정(A)하였다. 다음으로 α-glucosidase(Saccharomyces cerevisiae 0.075 U/mL) 25 μL를 첨가하여 37°C에서 15분 간 반응 후 0.1M sodium carbonate buffer(pH 10.8) 200 μL를 첨가하여 반응을 정지시킨 후 405 nm에서 흡광도(Jasco)를 측정(B)하였다. α-Glucosidase 억제 활성은 다음의 식에 의해 산출하였다.

DPPH radical scavenging activity% =1 – Sample absorbanceB-A/Control absorbanceB-A×100

5. 통계분석

카로티노이드 분석과 항산화 및 항당뇨 평가는 파프리카 색상에 따라 3회 반복 추출한 후 3회 이상 반복 분석하였다. 모든 분석 결과에 대한 통계처리는 GraphPad Prism 6 software(San Diego, CA, USA)를 이용하여 평균±표준편차로 나타내었다. 시료간 차이는 일원배치분산분석(one-way ANOVA)을 실시하였고 사후검정은 Bonferroni post hoc test를 이용하여 유의수준을 검증하였다(p<0.05).


Ⅲ. 결과 및 고찰

1. 색상별 파프리카의 카로티노이드 함량

색상별 카로티노이드의 분석결과는 Fig. 1과 같으며, 정량결과는 Table 1과 같다. 적색 Scirocco 품종의 카로티노이드 조성을 분석한 결과, capsanthin과 capsorubin이 각각 20.52±0.46과 2.46±0.09 mg/100 g dry weight(dw)로 총 카로티노이드의 98%를 차지하는 것으로 나타났다. 이전 연구에서 국내 생산된 적색 파프리카 중 Cupra 품종과 Special 품종의 총 카로티노이드 함량은 각각 31.20±6.18과 63.92±6.77 mg/100 g dw이었으며, capsanthin과 capsorubin의 비율은 각각 79%와 89% 수준이었다(Kim JS 등 2011a). 이와 비교할 때 본 연구에서 분석한 Scirocco 품종은 총 카로티노이드 함량은 낮지만 적색 색소종의 비율이 높은 것으로 나타났다. 본 연구에 사용한 2품종의 보라색 파프리카는 표면색상은 육안으로 관찰 시 동일한 보라색을 나타내었으나, 절단하여 과피 안쪽을 확인하였을 때, Coletti 품종은 적색을 관찰할 수 있었으며, Mavras 품종은 녹색을 관찰할 수 있었다(Data not shown). 보라색 파프리카 두 품종의 카로티노이드 분포와 함량도 차이가 있었는데, Coletti 품종에서는 neoxanthin, capsorubin, violaxanthin, capsanthin, antheraxanthin, zeaxanthin, lutein, β-cryptoxanthin, β-carotene이 검출되었으며, Mavras 품종에서는 neoxnthin, zeaxanthin, lutein, β-cryptoxanthin, β-carotene가 검출되었다. Coletti 품종은 총 카로티노이드 함량이 25.15±8.80 mg/100 g dw으로 적색 Scirocco 품종과 유사하게 나타났다. 아이보리색의 Bianca 품종은 본 연구 결과 카로티노이드가 검출되지 않은 것을 확인할 수 있었다. 갈색 Brownie 품종은 8종의 카로티노이드가 검출되었으며 보라색의 Coletti 품종과 유사한 카로티노이드 조성을 보였는데, 총 카로티노이드 함량은 39.85±4.28 mg/100 g dw으로 모든 시료 중 가장 높았다. 본 연구에서는 파프리카에 함유된 카로티노이드의 추출 효율을 증진시키기 위해 ASE를 이용하여 고온, 고압 조건에서 추출하였다. 카로티노이드는 시료 전처리 과정에서 빛, 산소, 온도 등의 이유로 분해될 가능성이 있다(Aparicio-Ruiz R 등 2011)고 알려져 있으므로 고온, 고압 조건에서 단시간 추출하는 방법이 카로티노이드와 같이 비교적 극성이 낮은 물질의 추출에 매우 효율적이다(Saha S 등 2015). 고온 조건은 추출 용매의 점성을 낮춰 시료 내부 구조로의 침투를 용이하게 하며, 고압 조건은 시료 내 단백질과 카로티노이드의 결합을 분해하므로 추출 효율을 높일 수 있다(Saini RK & Keum YS 2018). Kamal I 등(2014)은 루테인 추출 시 ASE를 이용하여 추출하는 것과 용매로 색이 빠질 때까지 추출하는 manual 추출 방법을 비교하였을 때 ASE가 추출 시간과 용매, 그리고 방법을 최소화할 수 있다고 하였다. 이 외에도 ASE를 이용하여 카로티노이드를 추출한 여러 연구(Castro-Puyana M 등 2013, Heo JY 등 2014, Sánchez C 등 2014)를 종합해 볼 때 산소와 빛을 차단한 채로 1,500 psi, 100°C 조건에서 카로티노이드를 추출하는 것이 카로티노이드의 분해 또는 이성화반응을 일으킬 가능성은 낮은 것으로 사료된다.

Carotenoid compositions in different colored paprika1,2)(unit: mg/100g of dry weight)

Fig. 1.

Chromatograms of a mix of carotenoid standards (A) and carotenoids extracted from red var. Scirocco (B), purple var. Coletti (C) and var. Mavras (D), ivory var. Bianca (E), and brown var. Brownie (F). 1: neoxanthin; 2: capsorubin; 3: violaxanthin; 4: capsanthin; 5: antheraxanthin; 6: zeaxanthin; 7: lutein; 8: α-cryptoxanthin; 9: β-cryptoxanthin; 10: lycopene(internal standard); 11: α-carotene; 12: β-carotene.

2. 색상별 파프리카의 radical 소거활성

색상별 파프리카의 농도별 DPPH와 ABTS radical 소거활성을 측정한 결과는 Fig. 2에 나타내었다. DPPH radical 소거활성 측정은 free radical인 DPPH가 항산화 활성을 가진 물질에 의해 환원되어 자색이 없어지는 정도를 측정하는 방법이다(Blois MS 1958). ABTS radical 소거활성 측정은 생성된 radial이 항산화 활성을 가진 물질로 인해 제거되어 radical 특유의 청록색이 없어지는 정도를 측정하는 방법이다(Re R 등 1999). Kim JS 등(2011a)은 적색, 노란색, 녹색 파프리카의 항산화 활성을 비교한 결과, 적색 파프리카의 항산화 활성이 가장 높았으며, 그 이유는 적색 파프리카에만 존재하는 capsanthin에 의한 것이라고 하였다. 본 연구에서는 적색 파프리카와 다른 색상의 파프리카와의 항산화능을 비교하였다. Fig. 2A와 같이 적색 Scirocco 품종, 보라색 Coletti와 Mavras 품종, 아이보리색 Bianca 품종, 갈색 Brownie 품종 모두 농도의존적으로 DPPH radical 소거활성이 증가하였다. 적색 Scirocco 품종과 다른 색상의 파프리카의 농도별 차이를 확인한 결과, 5.0 mg/mL 농도의 보라색 Coletti와 Mavras 품종과 갈색 Brownie 품종이 적색에 비해 통계적으로 유의하게 낮았다(p<0.01). 아이보리색 Bianca 품종은 적색 Scirocco 품종과 통계적 차이를 보이지 않았다. ABTS radical 소거활성은 Fig. 2B와 같이 보라색, 아이보리색, 갈색 파프리카 모두 적색 파프리카에 비해 항산화능이 낮은 것을 확인할 수 있었다. 색상별 파프리카의 DPPH와 ABTS radical 소거활성의 IC50을 측정한 결과는 Table 2와 같다. DPPH radical 소거활성에 대한 IC50은 적색 Scirocco 품종이 4.35±0.04 mg/mL이며, 색상별 IC50을 적색과 비교할 때, 보라색, 아이보리색, 브라운색 모두 통계적 유의차를 보였다(p<0.001). ABTS radical 소거활성의 IC50은 적색 Scirocco 품종이 4.99±0.02 mg/mL이었으며, 색상별 ABTS radical 소거활성에 대한 IC50을 적색과 비교할 때, 보라색 Coletti 품종은 3.85±0.67 mg/mL로 통계적으로 유의하게 낮았으며(p<0.001), 아이보리색 Bianca 품종과 갈색 Brownie 품종은 각각 9.19±0.24와 8.98±0.07 mg/mL로 적색에 비해 통계적으로 유의하게 값이 높은 것을 확인할 수 있었다(p<0.001). 보라색 Mavras 품종은 5.21±0.02 mg/mL로 적색과 통계적 차이를 보이지 않았다. Volden J 등(2009)은 보라색, 백색, 녹색 콜리플라워의 항산화성을 비교한 결과, 보라색 콜리플라워의 항산화성이 가장 강하고 백색이 가장 낮다고 하였으며 주로 폴리페놀성 색소성분에 의한 것으로 보고하였다. 이는 본 연구에서 아이보리색 파프리카의 항산화활성이 높게 나타난 것과 대조적인 결과로 카로티노이드가 검출되지 않았음에도 항산화활성이 높게 나타나는데 대한 원인 물질 및 유효성분의 탐색 연구가 이루어져야 할 것으로 사료된다.

IC50 value of ABTS and DPPH radical scavenging activities from various colored paprika1,2)

Fig. 2.

DPPH (A) and ABTS (B) radical scavenging activity of different colored paprika. Data are expressed as mean values ± SD for three independent experiments. Differences between the groups were evaluated using a one-way ANOVA test, followed by Bonferroni post-hoc test for selected groups are used. *: p<0.01 as compared to the 1.0 mg/mL red var. Scirocco. #: p<0.05, ##: p<0.01 as compared to the 5.0 mg/mL red var. Scirocco. $: p<0.001 as compared to the 10 mg/mL red var. Scirocco.

3. 색상별 파프리카의 α-glucosidase 억제 활성

α-Glucosidase는 소장 상피세포의 brush-border membrane에 존재하는 효소로 소장에서 음식물 중 전분을 글루코스와 같은 단당류로 분해하여 흡수시키는 역할을 하는데, 이로 인해 식후 혈당이 높아진다. α-Glucosidase 활성의 저해는 글루코스의 흡수를 지연시킬 수 있으므로 혈당수치 상승 억제의 지표로 사용된다(Lee BB 등 2008, Kim HY 등 2011). 파프리카 추출물의 α-glucosidase 억제 활성을 측정 결과는 Fig. 3과 같다. 0.5 mg/mL의 색상별 파프리카 추출물을 적색 Scirocco 품종과 비교한 결과, 보라색 Mavras 품종이 54.68±4.98%로 통계적으로 유의하게 낮았으며(p<0.0001), 아이보리색 Bianca 품종이 74.99±3.72%(p<0.001), 갈색 Brownie 품종 73.87±5.32%(p<0.05)로 통계적으로 유의하게 높았다. 보라색 Coletti 품종은 69.57±6.26%로 적색과 비슷한 활성을 보였다. 고혈당증 치료에 주로 사용되고 있는 혈당강하제와 색상별 파프리카 시료와의 α-glucosidase 억제 활성을 비교하기 위하여 acarbose와 비교하였다. 파프리카 시료와 동일한 농도인 0.5 mg/mL acarbose의 α-glucosidase 억제 활성은 25.00±6.48%였다. 이와 비교했을 때, 모든 색상별 파프리카 시료에서 α-glucosidase 억제 활성이 통계적으로 유의하게 높은 것을 확인하였다(p<0.0001). Park MS 등(2016)은 파프리카와 동일종인 당조고추의 잎을 열수 추출하여 α-glucosidase 억제 활성을 측정한 결과, 농도의존적으로 억제 활성 효과가 있는 것을 확인하였으며 그 효과에 대한 주요 성분을 luteolin 7-O-glycoside 라고 하였다. Kumar S 등(2011)은 플라보노이드, 안토시아닌 등과 같은 파이토케미컬이 효과적인 α-glucosidase 억제 활성을 나타낸다고 보고하고 있다. Special 품종의 적색 및 녹색 파프리카와 잎의 파이토케미컬과 항산화능을 연구한 이전 선행연구에서 플라보노이드 중 하나인 luteolin이 파프리카의 잎뿐만 아니라 녹색 및 적색 파프리카에도 있다는 것을 확인하였다(Kim JS 등 2011a). 본 연구에서 색상별 파프리카의 α-glucosidase 억제 활성이 높은 이유는 카로티노이드 외 다른 파이토케미컬 때문으로 사료되며, 추후 연구가 더 필요한 것으로 보인다.

Fig. 3.

Effect of various colored paprika on anti-diabetic activity of various colored paprika. α-Glucosidase inhibitory activity assay was performed using a 0.5 mg/mL concentration. Data are expressed as mean values±SD for three independent experiments. Differences between the groups were evaluated using a one-way ANOVA test, followed by Bonferroni post-hoc test for selected groups are used. *: p<0.05, **: p<0.01, ***: p<0.001 as compared to the red var. Scirocco. #: p<0.001 as compared to the acarbose.


Ⅳ. 요약 및 결론

본 연구에서는 파프리카 중 적색의 Scirocco 품종, 보라색의 Coletti 및 Mavras 품종, 아이보리색의 Bianca 품종, 갈색의 Brownie 품종의 카로티노이드 함량을 분석하고, 항산화와 항당뇨 활성을 평가하였다. 총 카로티노이드 함량은 갈색 Brownie 품종이 39.85±4.38 mg/100 g dw로 가장 높은 것을 확인할 수 있었다. 보라색 파프리카 중 Coletti 품종이 Mavras 품종보다 카로티노이드 성분과 함량이 더 높았으며, DPPH와 ABTS radical 소거활성 역시 카로티노이드 성분과 함량이 높은 Coletti 품종이 높았다. α-Glucosidase 억제 활성을 이용한 항당뇨 활성을 평가한 결과, 동일 농도의 acarbose에 비해 모든 시료에서 활성이 높게 나타났다. 특히 아이보리색 파프리카의 경우에는 카로티노이드가 검출되지 않았으나 항산화 및 항당뇨 효과가 높게 나타나는 것을 확인하였다. 이와 같은 결과를 통해 보라색, 아이보리색, 갈색의 파프리카에는 항산화 및 항당뇨 효과가 있는 것을 확인하였으며, 이를 이용하여 고부가가치 기능성 식품 및 작물로서 가능성을 확인하였다. 본 연구에서는 카로티노이드 함량만 분석하여 비교하였지만, 추후 다양한 파이토케미컬 분석과 기능성 연구를 통해 식품소재로서 활용하기 위한 연구가 필요하다고 사료된다.

Acknowledgments

This work was supported by Korea Institute of Planning and Evaluation for Technology in Food, Agriculture, Forestry and Fisheries (IPET) through Golden Seed Project, funded by Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs (MAFRA)(213006-05-2-WTX11).

Conflict of Interest

No potential conflict of interest relevant to this article was reported.

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Fig. 1.

Fig. 1.
Chromatograms of a mix of carotenoid standards (A) and carotenoids extracted from red var. Scirocco (B), purple var. Coletti (C) and var. Mavras (D), ivory var. Bianca (E), and brown var. Brownie (F). 1: neoxanthin; 2: capsorubin; 3: violaxanthin; 4: capsanthin; 5: antheraxanthin; 6: zeaxanthin; 7: lutein; 8: α-cryptoxanthin; 9: β-cryptoxanthin; 10: lycopene(internal standard); 11: α-carotene; 12: β-carotene.

Fig. 2.

Fig. 2.
DPPH (A) and ABTS (B) radical scavenging activity of different colored paprika. Data are expressed as mean values ± SD for three independent experiments. Differences between the groups were evaluated using a one-way ANOVA test, followed by Bonferroni post-hoc test for selected groups are used. *: p<0.01 as compared to the 1.0 mg/mL red var. Scirocco. #: p<0.05, ##: p<0.01 as compared to the 5.0 mg/mL red var. Scirocco. $: p<0.001 as compared to the 10 mg/mL red var. Scirocco.

Fig. 3.

Fig. 3.
Effect of various colored paprika on anti-diabetic activity of various colored paprika. α-Glucosidase inhibitory activity assay was performed using a 0.5 mg/mL concentration. Data are expressed as mean values±SD for three independent experiments. Differences between the groups were evaluated using a one-way ANOVA test, followed by Bonferroni post-hoc test for selected groups are used. *: p<0.05, **: p<0.01, ***: p<0.001 as compared to the red var. Scirocco. #: p<0.001 as compared to the acarbose.

Table 1.

Carotenoid compositions in different colored paprika1,2)(unit: mg/100g of dry weight)

Color Red Purple Purple Ivory Brown
Variety Scirocco Coletti Mavras Bianca Brownie
1) Data are expressed as mean values±SD for three independent experiments.
2) ND: not detected.
Neoxanthin ND 0.66±0.21 0.24±0.00 ND 2.86±0.21
Capsorubin 2.46±0.09 3.43±1.14 ND ND 1.18±0.11
Violaxanthin ND 0.68±0.17 ND ND 0.52±0.03
Capsanthin 20.52±0.46 13.70±5.19 ND ND 21.75±2.74
Antheraxanthin ND 2.34±0.74 ND ND ND
Zeaxanthin ND 0.97±0.14 0.87±0.01 ND 2.42±0.13
Lutein ND 4.06±1.36 5.59±0.66 ND 10.12±1.22
α-Cryptoxanthin 0.04±0.00 ND ND ND ND
β-Cryptoxanthin 0.07±0.01 0.38±0.10 0.17±0.00 ND 0.39±0.09
α-Carotene ND ND ND ND ND
β-Carotene 0.22±0.06 1.26±0.50 0.57±0.04 ND 0.62±0.03
Total carotenoids 23.30±0.61 25.15±8.80 8.15±0.68 ND 39.85±4.38

Table 2.

IC50 value of ABTS and DPPH radical scavenging activities from various colored paprika1,2)

Color Variety DPPH radical scavenging activity IC50 (mg/mL) ABTS radical scavenging activity IC50 (mg/mL)
1) Data are expressed as mean values±SD for three independent experiments.
2) Differences between the groups were evaluated using a one-way ANOVA test, followed by Bonferroni post-hoc test for selected groups are used. *: p<0.001 as compared to the red paprika var. Scirocco.
Red Scirocco 4.35±0.04 4.99±0.02
Purple Coletti 4.92±0.03* 3.85±0.67*
Purple Mavras 10.08±0.02* 5.21±0.02
Ivory Bianca 4.22±0.04* 9.19±0.24*
Brown Brownie 4.45±0.01* 8.98±0.07*