The Korean Journal of Food and Cookery Science
pISSN 2287-1780 l eISSN 2287-1772 l KOREAN

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Korean Journal of Food & Cookery Science - Vol. 34 , No. 5

[ Research Articles ]
Korean Journal of Food and Cookery Science - Vol. 34, No. 5, pp.467-475
Abbreviation: Korean J Food Cook Sci
ISSN: 2287-1780 (Print) 2287-1772 (Online)
Print publication date 31 Oct 2018
Received 01 Aug 2018 Revised 27 Aug 2018 Accepted 12 Sep 2018
DOI: https://doi.org/10.9724/kfcs.2018.34.5.467

건조방법에 따른 아로니아(Aronia melanocarpa) 잎차의 항산화활성
김기쁨 ; 육홍선1,
충남대학교 식품영양학과 대학원생
1충남대학교 식품영양학과 교수

Antioxidant Activities of Aronia melanocarpa Leaf Tea Prepared Using Various Drying Methods
Ki-Ppum Kim ; Hong-Sun Yook1,
Master’s Student, Department of Food & Nutrition, Chungnam National University, Daejeon 34134 , Korea
1Professor, Department of Food & Nutrition, Chungnam National University, Daejeon 34134, Korea
Correspondence to : Hong-Sun Yook, Department of Food and Nutrition, Chungnam National University, 99, Daehak-ro, Yuseong-gu, Daejeon 34134, Korea Tel: +82-42-821-6840, Fax: +82-42-821-8887, Email: yhsuny@cnu.ac.kr


© 2018 Korean Society of Food and Cookery Science
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Abstract
Purpose

This study was conducted to determine the effects of drying methods on the antioxidant activities of Aronia melanocarpa leaf tea.

Methods

Caronia melanocarpa leaves were divided into a fresh leaf (FL), roasted tea (RT), freeze dried tea (FT), and hot air dried tea (HT) group to evaluate the antioxidant compounds (total polyphenols, flavonoids and tannins) and antioxidant activities (DPPH radical scavenging activity and ABTS radical scavenging activity).

Results

For total polyphenols, flavonoids, tannins, DPPH radical scavenging activity and ABTS radical scavenging activity, the 70% ethanol extract of RT showed the highest contents and activities. These results suggest that the antioxidant activities of RT are better than those of FL, FT and HT.

Conclusion

The results suggest that RT showing effective antioxidant activities can provide efficient data for industrial use of Aronia melanocarpa leaf tea.


Keywords: Aronia melanocarpa leaf tea, total polyphenol, flavonoid, tannin, antioxidant activity

Ⅰ. 서 론

아로니아(Aronia melanocarpa)는 북아메리카가 원산지인 장미과(Rosaceae) 다년생 식물이며, 일반적으로 블랙초크베리(black chokeberry), 야생 구스베리(wild gooseberry)또는 도그베리(dogberry)로 불리고, 습기가 많은 산림이나 습지에서 발견할 수 있는 낙엽관목이다(Thi ND & Hwang ES 2014). 아로니아는 영하 40°C의 추위, 강한 자외선 등의 환경에서도 잘 자라 8-9월에 열매를 수확하여 식용 색소의 원료로 쓰이기도 하며, 식용 또는 약용으로 사용된다(Bolling BW 등 2015). 아로니아에는 9가지의 플라보노이드, 4가지의 안토시아닌(cyanidin 3-O-glucoside, cyanidin 3-O-galactoside, cyanidin 3-O-arabinoside, cyanidin 3-O-xyloside), 2가지의 페놀산(chlorogenic acid, neochlorogenic acid) 및 5가지의 퀘르세틴(quercetin 3-O-glucoside, quercetin 3-O-galactoside, quercetin 3-O-rutinoside, quercetin 3-O-robinobioside, quercetin 3-O-vicianoside) 성분이 포함되어있다(Oszmiański J & Wojdylo A 2005, Slimestad R 등 2005, Gironés-Vilaplana A 등 2012). 또한 ascorbic acid, sorbitol, citric acid, tannin 등 여러 생리활성물질을 함유하고 있어, reactive oxygen species(ROS) 및 free radical을 제거하고 생활 습관병을 예방하는 것으로 알려져 있다(Parzonko A 등 2015). 아로니아의 경우 열매뿐만 아니라 잎에도 polyphenol과 flavonoid 등의 유용한 화합물이 다량 함유되어 있으며(Thi ND & Hwang ES 2014), 항산화 활성 및 피부 치유 등의 활성이 보고되어 있다(Pirvu L 등 2015). 아로니아 잎은 광택이 있는 타원형의 짙은 녹색을 가진 잎으로 아로니아 과수의 부산물이며, 맛은 약간 새콤달콤하고 한국에서 어린잎은 채소로도 사용된다(Lee JE 등 2014). 다양한 생체 활성 화합물을 함유하여 화장품, 식품산업, 치료 등 다양한 용도로 활용될 것이라는 보고 내용으로 볼 때(Thi ND & Hwang ES 2014), 차관련 제품 등으로 개발할 경우 경제성이 있을 것이라 여겨진다.

차(茶)는 기호성 식품으로 많은 영양 및 약리 성분을 함유하고 있으며, 오래전부터 문화생활의 한 부분으로 인식 되어왔다. 또한 피로회복, 두통 치유, 동맥경화 예방, 항암작용, 이뇨작용, 혈중지질 농도의 감소효과와 노화방지 등에 대한 약리효과가 있다(Yu CH & Chung JK 1972). 지금까지의 차는 녹차가 주를 이루고 있었으나 최근에 건강 기능성 식품 소재를 이용한 차의 개발이 활발히 이루어지고 있다(Kim DC 등 2006).

대부분의 아로니아 농장에서는 아로니아의 열매만 즙, 주스, 분말 등으로 이용되고 있을 뿐, 열매 외에 아로니아 잎, 뿌리, 줄기 등의 부산물은 그대로 버려지고 있는 실정이다. 본 연구에서는 아로니아의 재배면적이 증가함에 따라 함께 늘어나는 부산물 중 잎의 이용성을 증대시키기 위하여 덖음 및 건조방법에 따른 아로니아 잎차를 제조하여 처리방법 및 추출방법에 따른 시료간의 항산화 활성을 비교분석하여 아로니아 잎차 개발을 위한 기초자료로서 제시하고자 한다.


Ⅱ. 재료 및 방법
1. 실험 재료

본 연구에 사용한 아로니아 잎은 2016년 8월 대전 충남대학교 부속 농장에 재식된 4년생 아로니아 나무에서 잎을 채취하여 사용하였으며, 잎차 제조 후 분쇄기(MCH600SI, Tongyang Magic Co., Ltd., Seoul, Korea)에서 분쇄하여 -20°C에 냉동보관하면서 시료로 사용하였다.

2. 아로니아 잎차의 제조

동결건조차(freeze dried tea, FT)는 아로니아 생잎(fresh leaf, FL)을 선별하여 물에 담갔다가 흐르는 물에 3회 이상 세척한 후 물기를 제거하고 -78°C에서 2시간 동결시킨 후 동결건조기(SFDSF12, Samwon, Seoul, Korea)에서 -70°C로 24시간 동안 건조시켜 차를 제조하였다. 덖음차(roasted tea, RT)는 전문가의 조언을 받아 여러 차례 예비 실험을 거쳐 다음과 같이 준비하였다. 아로니아 생잎을 선별한 후 180°C의 냄비에서 5분 동안 타지 않게 뒤적이며 볶았다. 볶아진 잎을 즙이 나올 때까지 2분간 비빈 다음 식혔다. 식은 잎을 180°C에서 다시 3분간 볶은 후 2분간 비벼주고, 식히는 작업을 총 4회 반복하였다. 이러한 과정이 끝난 아로니아 잎을 80°C에서 5분간 건조시켜 제조하였다. 열풍건조차(hot air dried tea, HT)는 아로니아 생잎을 선별하여 세척한 후 물기를 제거하고 대류식 건조기(LMD-603H, Daeyeong E&B Co., Ltd., Ansan, Korea)를 이용하여 50°C에서 24시간 동안 건조하여 제조하였다. 아로니아 생잎 및 잎차의 수분함량은 시료 2 g을 각각 평량병에 담고 105°C 오븐(WOF-155, Daihan Scientific Co., Ltd., Wonju, Korea)에서 항량이 될 때까지 건조시킨 후 무게를 측정하여 구하였으며 수분함량은 FL 67.47±0.82%, RT 3.39±0.03%, FT 4.04±0.15%, HT 4.45±0.15%이었다(Data not shown).

3. 아로니아 생잎 및 아로니아 잎차의 추출물 제조

아로니아 생잎과 아로니아 잎차의 항산화활성 평가는 생잎과 잎차를 열수 추출물과 70% 에탄올 추출물로 제조하여 사용하였다. 열수 추출물은 각 시료 10 g을 20배수를 가하여 80°C에서 2시간 환류 냉각 추출하는 과정을 2회 반복하여 추출물을 제조하였다. 70% 에탄올 추출물은 각 시료 10 g에 70% 에탄올(Samchun, Seoul, Korea)을 20배수 가하여 60°C에서 2시간 환류 냉각 추출하는 과정을 2회 반복하여 추출물을 제조하였다. 각 과정에서 모아진 추출물을 filter paper(No. 2)로 여과하여 회전식 증발농축기(Eyela A-1000S, Tokyo Rikakikai Co., Tokyo, Japan)로 40°C에서 감압농축한 후 동결건조기(Samwon)를 사용하여 동결 건조 후 실험에 사용하였다.

4. 총 폴리페놀(Polyphenol) 함량 측정

총 폴리페놀 화합물 함량은 Folin-Ciocalteu’s의 방법(Folin O & Denis W 1912)에 따라 측정하였다. 시료 0.2mL에 Folin-Ciocalteu’s phenol reagent(Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO, USA)와 증류수를 1:2로 섞은 혼합액 0.2mL를 첨가하여 실온에서 3분간 방치한 후 10% sodium carbonate(Na2CO3; Duksan Pure Chemical Co., Ltd., Ansan, Korea) 3 mL를 가하여 1시간 동안 암실에서 반응시킨 뒤 765 nm에서 spectrophotometer(UV-1800, Shimadzu, Kyoto, Japan)를 이용하여 흡광도를 측정하였다. Gallic acid(Sigma-Aldrich Co.)를 이용하여 얻은 standard curve의 검량식에 흡광도를 적용하여 이 검량곡선으로부터 시료 중의 총 폴리페놀 함량을 구하였다.

5. 플라보노이드(Flavonoid) 함량 측정

총 플라보노이드는 Zhishen J 등(1999)의 방법을 참고하여 측정하였다. 시료 250 μL에 증류수 1 mL와 5% sodium nitrite(NaNO2; Thermo Fisher Scientific Co., Ltd., Waltham, MA, USA) 75 μL를 넣어 5분간 방치하고 10% aluminium chloride(AlCl3・6H2O; Junsei Chemical Co., Ltd., Tokyo, Japan) 150 μL를 가하여 6분간 방치한 후 1M sodium hydroxide(Samchun Pure Chemical Co., Ltd., Anyang, Korea) 500 μL를 가하여 11분 후 510 nm에서 흡광도를 측정(Shimadzu)하였다. 표준물질은 (+)-catechin hydratehydrate(Sigma-Aldrich Co.)를 이용한 검량선(R2=1)에 흡광도를 적용하여 총 플라보노이드 함량을 시료 100g 중의 mg catechin hydrate로 나타내었다.

6. 탄닌(Tannin) 함량 측정

탄닌은 Duval B & Shetty K(2001)의 방법에 따라 측정하였다. 즉, 시료 용액 1 mL에 95% ethanol 1 mL와 증류수 1 mL를 가하여 잘 흔들어 주고 5% Na2CO3 용액 1mL와 1 N Folin-Ciocalteu reagent 0.5 mL를 가한 후 실온에서 60분간 발색시킨 다음 725 nm에서 흡광도를 측정(Shimadzu)하였으며, 표준곡선은 tannic acid(Sigma-Aldrich Co.)를 이용한 표준 검량식에 적용하여 시료 1 g에 대한 mg tannic acid equivalents(TAE)으로 나타내었다.

7. DPPH 라디칼 소거능

1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH; Sigma-Aldrich Co.) 라디칼 소거능의 측정은 Blois MS(1958)의 방법에 따라 실시하였다. 0.625 mg/mL의 농도로 희석한 시료 1 mL에 0.2 mM의 DPPH 용액 1 mL를 가하여 vortex mixer로 10초간 진탕한 후 암실에서 30분간 반응시킨 다음, 517 nm에서 흡광도를 측정(Shimadzu)하였다. DPPH 라디칼 소거능은 다음과 같은 계산식에 의해 환산하였고, 기존의 항산화제인 L(+)-ascorbic acid(Sigma-Aldrich Co.)를 대조구로 사용하여 70% 에탄올 추출물은 125 μg/mL으로, 열수 추출물은 12.5 μg/mL의 농도로 희석하여 비교하였다.

DPPH radocal scavenging activity%=1-Sample absorbancecontrol absorbance×100
8. ABTS 라디칼 소거능

2, 2'-aziono-bis(3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonic acid)(ABTS; Sigma Chemical Co.) 라디칼 소거능의 측정은 Pellegrin N 등(1998)의 방법에 따라 실시하였다. 7 mMABTS와 140 mM potassium persulfate(K2S2O8; Samchun Pure Chemical Co., Ltd.)를 5 mL : 88 μL의 비율로 혼합하여 어두운 곳에 14-16시간 방치시킨 후, 이를 absolute ethanol(Samchun Pure Chemical Co., Ltd.)과 1:88의 비율로 혼합하여 734 nm에서 대조구의 흡광도 값이 0.07±0.02가 되도록 조절한 ABTS solution을 사용하였다. 0.625mg/mL의 농도로 희석한 시료 50 μL와 ABTS solution 1mL를 30초 동안 혼합한 후 2.5분 간 암실에 방치시켜 734 nm에서 흡광도를 측정(Shimadzu)하였다. ABTS 라디칼 소거능은 다음과 같은 계산식에 의해 환산하였고, 기존의 항산화제인 L(+)-ascorbic acid를 대조구로 사용하여 70% 에탄올 추출물은 125 μg/mL으로, 열수 추출물은 12.5 μg/mL의 농도로 희석하여 비교하였다.

ABTS radical scavenging activity%=1-Sample absorbancecontrol absorbance×100

9. 통계처리

모든 실험은 3회 이상 반복 측정하였으며, 그 결과는 SPSS Statistics(ver. 22.0, IBM Corp., Armonk, NY, USA)를 이용하여 분산분석을 실시하였다. 유의적 차이가 있는 항목에 대해서는 Duncan’s multiple range test로 p<0.05수준에서 유의차 검정을 실시하였다.


Ⅲ. 결과 및 고찰
1. 총 폴리페놀(Polyphenol) 함량

폴리페놀 화합물은 식물계에 널리 분포되어 있는 물질로 다양한 구조와 분자량을 가지며 폴리페놀 화합물의 함량이 높을수록 항산화활성은 증가하고, 항콜레스테롤 작용, 정장작용과 항암 등의 생리적 효과도 높아지는 것으로 알려져 있다(Zhou ZH 등 2005). 아로니아 생잎과 건조방법을 달리하여 제조한 아로니아 잎차의 총 페놀함량은 Fig. 1에 나타내었다. 건조방법에 따른 용매별(70% 에탄올, 열수) 총 페놀 함량을 보면 물보다 70% 에탄올 추출물을 사용하였을 경우에 총 페놀 함량이 더 높게 나타났다. 70% 에탄올 추출물에서 RT(덖음 차, roasted tea)와 HT(열풍건조 차, hot air dried tea)에서 240.50mg/g, 239.03 mg/g으로 가장 높은 값을 나타냈으며 FL에서 168.41 mg/g으로 가장 낮은 값을 나타내었다. 열수 추출물에서도 FL(생잎, fresh leaf)이 124.91 mg/g로 가장 낮은 함량을 나타내었고, HT는 174.09 mg/g, FL은 182.08mg/g, 그리고 RT가 185.02 mg/g으로 가장 높은 함량을 나타내었다. 이와 같은 결과는 Thi ND & Hwang ES(2014)의 연구에서 어린 아로니아 잎과 성숙한 아로니아 잎의 열수 추출물은 69.5-141.6 mg/g이며 에탄올 추출물은 139.2-250.8 mg/g으로 에탄올 추출물이 열수 추출물보다 페놀성 화합물의 함량이 높다는 연구결과와 일치하였으며, Bang IS 등(2007)의 연구에서 오디의 에탄올 추출물이 열수 추출물보다 페놀성 화합물의 함량이 높다는 연구와 일치하며, 에탄올 및 열수 추출 방법 모두에서 생잎이었을 경우보다 잎차 제조시 페놀화합물 함량이 증가하는 것으로 확인되었다. Kim HR(2016)의 연구에서도 아로니아 열매 및 부산물(가지, 잎, 열매, 꼭지)의 추출용매별 폴리페놀 함량 측정 결과, 열매는 메탄올 추출물보다 열수 추출물의 폴리페놀 함량이 높았고, 잎, 꼭지, 가지는 열수 추출물보다 메탄올 추출물의 폴리페놀 함량이 높았으며, 아로니아의 잎, 꼭지, 가지의 경우 비극성 용매로부터 추출되는 폴리페놀의 함량이 높은 것으로 추측된다고 보고하였다. Thi ND & Hwang ES(2014)의 연구에서도 아로니아의 어린 잎과 오래된 잎 모두에서 증류수에 비해 80% 에탄올 추출물에서 페놀함량이 높았으며, 80% 에탄올 추출물에서는 chlorogenic acid, p-coumaric acid, rutin이 모두 검출된 반면, 증류수 추출물에서는 chlorogenic acid와 rutin만 검출되었다고 하였으며, 80% 에탄올은 증류수보다 아로니아 잎의 항산화 물질을 안전하게 추출하기 위한 좋은 용매라고 보고하였다. Lee JE 등(2014)은 성숙단계별 아로니아 잎의 12가지 폴리페놀 함량을 측정하였는데, caffeoylquinic acid isomer(356.4-6,659.4 mg/kg), apigenin 7,4′-di-O-rhamnoside(101.1-289.2 mg/kg), quercetin dirhamnosylhexoside(41.1-280.5 mg/kg), quercetin rhamnosylhexoside(19.1-77.1 mg/kg), dicaffeoylquinic acid(38.6-1,936.1 mg/kg), quercetin 3-O-vicianoside(90.0-363.2 mg/kg), quercetin 3-O-glucoside(59.2-130.3 mg/kg), quercetin 3-O-rutinoside(202.9-2,340.9 mg/kg), kaempferol coumaroyl glucoside(31.6-153.5 mg/kg)와 isorhamnetin rhamnosylhexoside isomer(42.6-17,039 mg/kg) 등이 있으며 더 어린잎에서 더 많은 양의 폴리페놀을 함유하고 있기 때문에 보다 기능이 우수한 항산화 성분으로 가공할 수 있을 것이라 보고하였다. 잎 차 제조방법에 따른 총페놀함량 차이에 관한 연구로 Park BH 등(2008)은 꾸지뽕잎차, 발효꾸지뽕잎차 및 덖음 꾸지뽕잎차 70% 에탄올 추출물의 총 페놀 함량을 비교한 결과, 덖음 꾸지뽕잎차가 825.37 mg%로 가장 높은 결과를 나타내었고, Jeong CH 등(2009)의 연구에서도 우롱차, 보이차, 홍차 및 녹차 열수 추출물의 총 페놀함량을 측정한 결과, 우롱차 83.52 mg/g, 보이차 75.95mg/g, 홍차 72.03 mg/g에 비하여 녹차 열수 추출물에서 85.62 mg/g으로 덖음차인 녹차의 총 페놀의 함량이 가장 높은 결과를 보였다. 이는 건조방법을 달리한 불수감 잎차에서 덖음 처리한 불수감 잎차의 총 페놀 함량이 가장 높다고 보고한 연구(Jeong HH 2014)와 덖음 공정에 따른 가열처리에 따라 내부 조직의 파괴로 인해 페놀화합물이 쉽게 추출되어 총 페놀의 함량이 증가한다는 보고(Yu JS등 2008)와 일치하였다. 따라서 본 연구에서도 덖음 공정에 따른 가열처리와 유념과정(차잎을 비비는 과정으로 사람의 손에 의해 비벼줌으로써 맛이 잘 우러나고 부서지지 않게 하는 과정)에 의해 아로니아 잎의 내부조직이 파괴되어 페놀성 화합물이 쉽게 추출되어 함량에 영향을 준 것이라 사료된다. 폴리페놀의 함량차이는 차의 처리방법 이외에도 채엽시기, 그해의 기상 조건, 환경 조건, 실험의 분석 방법에 따라 차이가 난다고 하였으며, 생산 농가 간에도 차이가 큰 것으로 보고되어져 있다(Kim SH등 2004).


Fig. 1 
Total polyphenol contents of the 70% ethanol and hot-water extracts from Aronia melanocarpa leaf tea prepared using various drying methods. FL: fresh leaf; RT: roasted tea; FT: freeze dried tea; HT: hot air dried tea. a-d Means with different letters in the same extraction of A. melanocarpa leaf tea are significantly different (p<0.05). Date shown are the mean±SD (n=3).

2. 플라보노이드(Flavonoid) 함량

플라보노이드는 폴리페놀에 속하는 성분으로, C6-C3-C6을 기본골격으로 하며 노란색, 담황색 혹은 적자색을 나타내는 페놀계 화합물의 총칭으로 폴리페놀과 같이 채소류와 식물의 잎, 꽃, 줄기 및 뿌리 등의 자연계에 널리 분포하고 있다(Hetog MGL 등 1993). 또한 활성산소를 효과적으로 제거하는 기능을 가지고 있어 항염, 항암 및 심장질환 등의 생리기능이 있는 것으로 알려져 있다(Williams RJ 등 2004). 아로니아 생잎과 건조방법을 달리하여 제조한 아로니아 잎차의 플라보노이드 함량은 Fig. 2에 나타내었다. 건조방법에 따른 용매별 플라보노이드 함량을 보면 총 페놀에서와 같이 70% 에탄올 추출물을 사용하였을 경우에 물 추출물에서보다 플라보노이드 함량이 더 높게 나타났다. 70% 에탄올 추출물에서 RT가 156.45 mg/g으로 가장 높은 값을 나타냈으며 FL에서는 98.30 mg/g으로 가장 낮은 값을 나타내었다. 열수 추출물에서도 FL이 44.50 mg/g로 가장 낮은 함량을 나타내었고, RT가 94.64mg/g으로 가장 높은 함량을 나타내었다. 이는 Thi ND & Hwang ES(2014)의 연구에서 어린 아로니아 잎과 성숙한 아로니아 잎의 플라보노이드 함량을 측정한 결과, 열수 추출물에서 56.4-110.7 mg/g, 에탄올 추출물에서 103.6-163.7mg/g으로 에탄올 추출물이 열수 추출물보다 플라보노이드의 함량이 높다는 연구결과와 Shon MY 등(2004)의 용매별 후발효차 추출물의 항산화 효과 연구에서 열수 추출물(405.7±18.8 ug/g)보다 75% 에탄올 추출물(481.4±23.6ug/g)의 총 플라보노이드 함량이 높게 나타났다는 보고와 일치하는 결과이다. Kim HG 등(2016)도 제조방법에 따른 도토리차의 폴리페놀 결과에서와 같이 증제하거나 볶음에 따라 플라보노이드 함량이 증가하였다고 보고하였으며, Yu JS 등(2008)Kim SH 등(2004)의 연구에서도 덖음 공정을 거치면서 플라보노이드 함량이 증가하였다고 보고한 바 있다. 따라서 본 연구에서도 덖음 공정에 따른 유념과 살청의 과정을 거치면서 polyphenol oxidase가 변성되어 페놀화합물이 산화되지 않고 내부조직이 파괴되어 페놀성 화합물이 쉽게 추출될 수 있는 조건이 됨으로써 플라보노이드 함량에 영향을 준 것으로 사료된다.


Fig. 2 
Flavonoid contents of the 70% ethanol and hot-water extracts from Aronia melanocarpa leaf tea prepared using various drying methods. FL: fresh leaf; RT: roasted tea; FT: freeze dried tea; HT: hot air dried tea. a-d Means with different letters in the same extraction of A. melanocarpa leaf tea are significantly different (p<0.05). Date shown are the mean±SD (n=3).

3. 탄닌(Tannin) 함량

탄닌은 차의 색깔과 향에 깊이 관여하며, 신맛과 떫은맛을 낸다. 또한 항산화 작용, 항돌연변이, 항암, 콜레스테롤·혈압·혈당 상승 억제 및 항균 작용 등과 같은 수많은 생리 기능이 있다는 것이 알려져 있다(Serrano J 등 2009). 아로니아 생잎과 건조방법을 달리하여 제조한 아로니아 잎차의 탄닌 함량은 Fig. 3에 나타내었다. 건조방법에 따른 용매별 탄닌 함량을 보면 열수 추출물보다 70% 에탄올 추출물을 사용하였을 경우에 탄닌 함량이 가장 높게 나타났으며, 70% 에탄올 추출물에서는 FL이 71.82 mg/g으로 가장 낮은 함량을 나타내었다. Shon MY 등(2004)의 연구에서 후발효차 추출물의 catechin 함량을 측정한 결과, epigallocatechin, gallocatechin, catechin, catechol이 75% 에탄올 추출물에서 각각 38.5±2.1, 87.4±2.5, 41.8±3.6, 30.4±1.9 mg/g으로 측정된 것에 비해 열수 추출물에서 32.3±1.7, 41.0±2.2, 40.5±1.9, 26.9±2.7 mg/g으로 측정되어 열수 추출물에 비해 75% 에탄올 추출물에서 높은 함량을 나타내었다고 보고하였다. 처리방법에 따른 아로니아 잎차에서는 RT 94.42 mg/g, FT(동결건조차, freeze dried tea) 94.31 mg/g, HT 94.09 mg/g으로 시료간의 유의한 차이는 나타나지 않았다(p<0.05). 또한 열수 추출물에서도 FL에서 43.70 mg/g으로 가장 낮은 함량을 나타내었으며, 처리방법에 따른 아로니아 잎차에서는 RT 71.82mg/g, FT 71.65 mg/g, HT 71.48 mg/g으로 시료간의 유의한 차이는 나타나지 않았다(p<0.05). 이는 일반 엽차의 탄닌 함량이 128.8 mg/g이라는 보고(Eun JB 등 1985)와 시판 녹차의 탄닌 함량이 106.4 mg/g이라고 보고한 결과(Shin MK 등 1995)보다 낮은 함량을 나타내었으며, 생강나무 잎차의 탄닌 함량이 31.4 mg/g이라고 보고한 결과(Hwang KA 등 2003)보다 높은 함량을 나타내었다.


Fig. 3 
Total tannin contents of the 70% ethanol and hot-water extracts from Aronia melanocarpa leaf tea prepared using various drying methods. FL: fresh leaf; RT: roasted tea; FT: freeze dried tea; HT: hot air dried tea. a-b Means with different letters in the same extraction of A. melanocarpa leaf tea are significantly different (p<0.05). Date shown are the mean±SD (n=3).

4. DPPH 라디칼 소거능

DPPH 라디칼 소거법은 실제 항산화활성과 연관성이 높은 방법으로, 항산화 물질로부터 자유 라디칼에 전자를 내어주면서 지질산화를 억제시키는 항산화력 및 노화억제 작용의 척도로 활용되고 있다(Ahn SI 등 2007). 또한 자주색을 띄는 비교적 안정한 자유 라디칼로 항산화 물질이 517 nm 파장에서 라디칼과 반응하게 되면 방향족아민류 등에 의해 환원되어 노란색의 DPPH의 형태로 변하게 되는데, 이는 색이 탈색되는 것을 이용하여 페놀성화합물의 초기 항산화 반응을 평가할 수 있는 항산화활성 평가법으로 주로 이용되고 있다(Ancerewicz J 등 1998, Chung HJ & Jeon IS 2011). 항산화제인 ascorbic acid를 양성 대조군으로 하여 아로니아 생잎과 건조방법을 달리하여 제조한 아로니아 잎차를 70% 에탄올과 열수 추출물로 추출하여 항산화활성을 측정한 결과는 Table 1에 나타내었다. DPPH 라디칼 소거능은 열수 추출을 했을 때보다 에탄올로 추출했을 경우가 활성이 더 높게 나타났으며, 70% 에탄올 추출물은 0.625 mg/mL의 농도에서 FL 65.36%, HT 84.22%, FT 90.59%, RT 91.09%로 높은 DPPH 라디칼 소거능을 나타내었으며 그 중에서 FT와 RT가 가장 높은 활성을 나타내었다. 같은 농도인 열수 추출물에서도 FL 50.14%, HT 66.50%, FT 73.16%, RT 74.51%로 높은 DPPH 라디칼 소거능을 나타내었으며, 그 중에서 RT가 가장 높은 활성을 나타내었다. Kim MK & Lee IC(2014)의 연구에서 블루베리 잎의 열수 추출물과 에탄올 추출물의 DPPH 라디칼 소거능을 측정한 결과, 열수와 에탄올추출물 모두 농도가 증가할수록 DPPH 라디칼 소거능이 증가하는 경향을 나타내었으며 열수 추출물에 비해 에탄올 추출물의 DPPH 라디칼 소거능이 높다고 보고하였다. Thi ND & Hwang ES(2014)의 연구에서도 증류수 추출물에 비해 80% 에탄올 추출물에서의 DPPH 라디칼 소거능이 높게 나타나 본 연구과 유사한 경향을 나타내었다. 양성 대조군으로 70% 에탄올의 ascorbic acid는 125 μg/mL의 농도에서 99.80%의 활성을 나타내었고, 열수 추출물의 ascorbic acid는 12.5 μg/mL의 농도에서 88.61%의 활성을 보였는데, ascorbic acid가 단일물질이라는 점을 감안하면 건조 방법을 달리한 아로니아 잎차에서 비교적 높은 DPPH 라디칼 소거능이 있다고 생각된다. 식물 재료를 건조시키는 동안 수분 제거는 상당한 변형을 동반하며, 식물성 매트릭스와 세포벽 및 세포막이 기능을 저하시키고, 이 매트릭스가 다양하게 붕괴됨으로써 항산화 화합물이 산화반응에 더 많이 노출되거나 더 적게 노출될 수 있다(Martínez-Las Heras R 등 2014). 아로니아 생잎의 항산화활성이 낮게 나타난 이유는 건조과정에 의해 매트릭스 기질이 변한 결과, 잎의 구조가 더 개방적이고 상호연결되어 있어 용매가 보다 쉽게 침투할 수 있고 물질 전달을 위한 더 큰 표면을 제공하여 항산화활성을 가진 화합물을 보다 효율적으로 추출하였기 때문인 것으로 보이며(Martínez-Las Heras R 등 2014), 잎 자체의 수분함량 차이도 영향을 준 것으로 생각된다. Bae MJ & Ye EJ(2010)의 연구에서 뽕잎차는 열수 추출물에 비해 에탄올 추출물에서 DPPH 라디칼 소거능이 높게 나타났다고 보고하였다. Kwon YR & Youn KS(2014)는 연구에서 볶음 처리한 우엉차가 81.88%로 높은 항산화활성을 보였다고 하였으며, Yu JS 등(2008)의 감국차 연구에서도 볶음시간이 증가할수록 가장 높은 항산화활성이 높게 나타났다고 보고하여 본 연구와 일치하였다. 이와 같은 결과는 총 폴리페놀과 플라보노이드 성분이 많을수록 DPPH 라디칼 소거능 또한 높은 값을 나타낸다는 기존의 연구결과(Kim YT 등 2014)와 비교할 때 이들 성분이 항산화활성에 영향을 나타낸 것으로 판단된다.

Table 1. 
DPPH radical scavenging activity of the 70% ethanol and hot-water extracts from Aronia melanocarpa leaf tea prepared using various drying methods
Solvent DPPH radical scavenging activity (%)
FL1) RT FT HT Ascorbic acid2)
70% ethanol extract 65.36±0.48c3)4) 91.09±0.34a 90.59±0.21a 84.22±0.41b 99.80±0.04
Hot water extract 50.14±0.19d 74.51±0.54a 73.18±0.26b 66.50±0.42c 88.61±0.27
t-value5) 51.347* 44.899* 91.241* 52.152* 69.840*
1) FL: fresh leaf; RT: roasted tea; FT: freeze dried tea; HT: hot air dried tea (0.625 mg/mL).
2) Ascorbic acid of 70% ethanol extract was measured at 125 μg/mL and hot water extract was 12.5 μg/mL concentration.
3) Each value is mean±SD (n=3).
4) a-d Values with different letter within a row differ significantly (p<0.05).
5) *p<0.05 by the t-test between 70% ethanol extract and hot water extract.

5. ABTS 라디칼 소거능

ABTS 라디칼 소거능은 potassium persulfate와의 반응에 의해 생성된 ABTS 라디칼이 아로니아 잎차 속의 항산화력 물질에 의해 억제되거나 소거되어 라디칼 특유의 색인 청록색이 탈색되는 것을 이용한 측정방법이다(Re R등 1999). 항산화제인 ascorbic acid를 양성 대조군으로 하여 아로니아 생잎과 건조방법을 달리하여 제조한 아로니아 잎차를 70% 에탄올과 열수 추출물로 추출하여 항산화 활성을 측정한 결과는 Table 2에 나타내었다. 앞서 언급한 DPPH 라디칼 소거능과 같이 ABTS 라디칼 소거능에서도 열수 추출을 했을 때보다 70% 에탄올로 추출했을 경우가 활성이 더 높게 나타났다. 양성 대조군으로 70% 에탄올의 ascorbic acid는 0.125 mg/mL의 농도에서 83.07%를 나타내었고, 열수 추출물의 ascorbic acid는 12.5 μg/mL의 농도에서 73.51%로 나타났다. 70% 에탄올로 추출했을때 0.625 mg/mL의 농도에서 FL 52.45%, HT 69.72%, FT 79.04%, RT 79.74%으로 높은 활성을 나타내었으며, 그중에서 RT와 FT에서 가장 높은 활성을 보였으며 두 시료간의 유의차는 보이지 않았다. 같은 농도에서 열수 추출물도 RT와 FT에서 64.54%, 64.28%로 가장 높은 활성을 나타내었으며, 비교적 높은 ABTS 라디칼 소거능을 나타내었다. Thi ND & Hwang ES(2014)는 아로니아 잎의 ABTS 라디칼 소거능 측정결과, 시험된 모든 농도에서(12.5-100 μg/mL) 증류수 추출물보다 80% 에탄올 추출물에서 높은 활성을 보였다고 보고하고 있으며, Kim HR(2016)도 아로니아 잎의 열수 추출물과 메탄올 추출물의 ABTS라디칼 소거능이 125 μg/mL의 농도에서 각각 70%와 79%의 활성을 나타내었다고 보고하였다. 반면, Kim MK & Lee IC(2014)의 블루베리 잎의 열수 추출물과 에탄올 추출물의 ABTS 라디칼 소거능 측정결과, 열수와 에탄올 추출물 모두 농도가 증가할수록 ABTS 라디칼 소거능이 증가하는 경향을 나타내었으며 추출방법에 따른 라디칼 소거능이 큰 차이를 나타내지 않았다고 보고하여 본 연구와는 차이를 나타내었다. 아로니아 생잎은 70% 에탄올과 열수 추출물 모두에서 가장 낮게 나타났는데, 앞에서 언급한 바와 같이 생잎의 수분함량이 높고, 건조 처리된 잎의 경우 건조과정에 의한 매트릭스 기질 변화에 의해 항산화활성을 가진 물질의 추출이 증가하였기 때문인 것으로 판단된다(Martínez-Las Heras R 등 2014). Kwon YR & Youn KS(2014)의 연구에서도 볶음 처리를 한 구간이 증숙 처리를 한 구간보다 높은 활성을 보였다. 이러한 결과는 Choi YM 등(2003)의 연구결과에서와 같이 ABTS라디칼 소거능이 전자공여능과 상관관계가 높으며, 총 페놀과 플라보노이드 등의 페놀성 화합물이 증가하여 항산화 효과가 증가되었을 것으로 생각된다. 또한 볶음 처리에 의해 항산화활성이 높아지는 이유는 가열현상으로 일어나는 Maillard 반응에 의해 생성되는 melanoidin에 의한것으로 보고 있으며, amino-carbonyl 반응생성물이 자유 라디칼 소거활성이 높다고 알려져 있다(Kiligaya N 등 1968, Choi KJ 등 1983).

Table 2. 
ABTS radical scavenging activity of the 70% ethanol and hot-water extracts from Aronia melanocarpa leaf tea prepared using various drying methods
Solvent DPPH radical scavenging activity (%)
FL1) RT FT HT Ascorbic acid2)
70% ethanol extract 52.45±0.61c3)4) 79.74±0.10a 79.04±0.26a 69.72±0.61b 83.07±0.55
Hot water extract 45.45±0.39c 64.54±0.45a 64.28±0.78a 54.74±0.70b 73.51±0.63
t-value5) 16.844* 57.096* -30.992* 28.108* 20.143*
1) FL: fresh leaf; RT: roasted tea; FT: freeze dried tea; HT: hot air dried tea (0.625 mg/mL).
2) Ascorbic acid of 70% ethanol extract was measured at 125 μg/mL and hot water extract was 12.5 μg/mL concentration.
3) Each value is mean±SD (n=3).
4) a-d Values with different letter within a row differ significantly (p<0.05).
5) *p<0.05 by the t-test between 70% ethanol extract and hot water extract.


Ⅳ. 요약 및 결론

본 연구는 아로니아 잎을 건조방법에 따라 동결건조차(FT), 열풍건조차(HT), 덖음차(RT)로 제조하여 건조방법에 따른 아로니아 잎차 추출물의 항산화활성을 검토하였다. 건조방법에 따른 아로니아 잎차 추출물의 총 폴리페놀 함량은 70% 에탄올 추출물이 열수 추출물보다 높게 나타났으며, 70% 에탄올 추출물에서 RT와 HT에서 240.50mg GAE/g, 239.03 GAE/g으로 가장 높은 값을 나타내고, 열수 추출물에서도 RT가 185.02 GAE/g으로 가장 높은 함량을 나타내었다. 또한, 플라보노이드와 탄닌에서도 70% 에탄올 추출물에서 RT가 156.45 mg CE/g, 94.42TAE mg/g으로 가장 높은 값을 나타냈으며, 열수 추출물에서도 RT가 94.64 mg CE/g, 71.82 TAE mg/g으로 가장 높은 함량을 나타내었다. DPPH radical 소거능과 ABTS radical 소거능을 평가한 결과, 열수 추출을 했을 때보다 70% 에탄올로 추출했을 경우가 활성이 더 높게 나타났으며, DPPH와 ABTS radical 소거능에서 RT가 91.09%, 79.74%로 가장 높은 활성을 나타내었다. 이상의 연구에서 아로니아 잎을 덖음차로 제조하였을 때 천연 항산화제의 기능성 식품 소재로서 가장 적합할 것으로 생각된다.


Conflict of Interest

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


References
1. Ahn, SI, Heuing, BJ, Son, JY, (2007), Antioxidative activity and nitrite-scavenging abilities of some phenolic compounds, Korean J Food Cook Sci, 23(1), p19-24.
2. Ancerewicz, J, Migliavacca, E, Carrupt, PA, Testa, B, Brée, F, Zini, R, Tillement, JP, Labidalle, S, Guyot, D, Chauvet-Monges, AM, Crevat, A, Le Ridant, A, (1998), Structure-property relationships of trimetazidine derivatives and model compounds as potential antioxidants, Free Radic Biol Med, 25(1), p113-120.
3. Bae, MJ, Ye, EJ, (2010), Analyses of active components and quality characteristics in the manufacturing of fermented mulberry leaf (Morus alba) tea, J Korean Soc Food Sci Nutr, 39(6), p859-863.
4. Bang, IS, Park, HY, Yuh, CS, Kim, AJ, Yu, CY, Chimire, B, Lee, HS, Park, JG, Choung, MG, Lim, JD, (2007), Antioxidant activities and phenolic compounds composition of extracts from mulberry (Morus alba L.) fruit, Korean J Med Crop Sci, 15(2), p120-127.
5. Blois, MS, (1958), Antioxidant determinations by the use of a stable free radical, Nature, 181, p1199-1200.
6. Bolling, BW, Taheri, R, Pei, R, Kranz, S, Yu, M, Durocher, SN, Brand, MH, (2015), Harvest date affects aronia juice polyphenols, sugars, and antioxidant activity, but not anthocyanin stability, Food Chem, 187, p189-196.
7. Choi, KJ, Kim, MW, Hong, SK, Kim, DH, (1983), Effects of solvents on the yield, brown color intensity, UV absorbance, reducing and antioxidant activities of extracts from white and red ginseng, J Korean Agric Chem Soc, 26(1), p8-18.
8. Choi, YM, Kim, MH, Shin, JJ, Park, JM, Lee, JS, (2003), The antioxidant activities of the some commercial teas, J Korean Soc Food Sci Nutr, 32(5), p723-727.
9. Chung, HJ, Jeon, IS, (2011), Antioxidative activities of methanol extracts from different parts of Chrysanthemum zawadskii, Korean J Food Preserv, 18(5), p739-745.
10. Duval, B, Shetty, K, (2001), The stimulation of phenolics and antioxidant activity in pea (Pisum sativam) elicited by genetically transformed anise root extract, J Food Biochem, 25(5), p361-377.
11. Eun, JB, Rhee, CO, Kim, DY, (1), Total nitrogen, ash, water extract, tannin, caffeine and vitamin C, J Korean Agric Chem Soc, 28(3), p202-228.
12. Folin, O, Denis, W, (1912), On phosphotungastic-phosphomolybdic compounds as color reagents, J Biol Chem, 12, p239-243.
13. Gironés-Vilaplana, A, Valentão, P, Andrade, PB, Ferreres, F, Moreno, DA, García-Viguera, C, (2012), Phytochemical profile of a blend of black chokeberry and lemon juice with cholinesterase inhibitory effect and antioxidant potential, Food Chem, 134(4), p2090-2096.
14. Hetog, MGL, Hollman, PCH, Van de Putte, B, (1993), Content of potentially anticarcinogenic flavonoids of tea infusions, wines and fruit juice, J Agric Food Chem, 41(8), p1242-1246.
15. Hwang, KA, Kim, KS, Park, CS, Shin, SR, (2003), Changes on the characteristics of Lindera obtusiloba BL. leaf teas by manufacturing process, Korean J Food Nutr, 16(4), p365-371.
16. Jeong, CH, Kang, ST, Joo, OS, Lee, SC, Shin, YH, Shim, KH, Cho, SH, Choi, SG, Heo, HJ, (2009), Phenolic content, antioxidant effect and acetylcholinesterase inhibitory activity of Korean commercial green, puer, oolong, and black teas, Korean J Food Preserv, 16(2), p230-237.
17. Jeong, HH, (2014), A study on physicochemical properties and biological activities of Citrus medica leaf tea prepared by different drying methods, Doctorate dissertation. Sunchon National University, Sunchon, Korea, p53-55.
18. Kiligaya, N, Kato, H, Fujimaki, M, (1968), Studies on antioxidant activity of non-enzymatic browning reaction products. Part I. Reaction of color intensity and reductones with antioxidant activity of browning reaction products, Agric Biol Chem, 32(3), p287-290.
19. Kim, DC, Kim, DW, In, MJ, (2006), Preparation of lotus leaves tea and its quality characteristics, J Korean Soc Appl Biol Chem, 49(2), p163-164.
20. Kim, HG, Lee, HS, Hong, JY, Shin, SR, (2016), Physicochemical characteristics of acorn tea by processing methods, Korean J Food Preserv, 23(3), p335-340.
21. Kim, HR, (2016), Optimization of polyphenol extraction from fruit and non-edible parts of Aronia melanocarpa and biological activity evaluation, Master’s thesis, Hoseo University, Asan, Korea, p11-38.
22. Kim, MK, Lee, IC, (2014), Anti-oxidant and anti-inflammatory effects of extracts from blueberry (Vaccinium ashei) leaf, J Korea Soc Beauty Art, 15(4), p109-120.
23. Kim, SH, Han, DS, Park, JD, (2004), Changes of some chemical compound of Korean (Posong) green tea according to harvest periods, Korean J Food Sci Technol, 36(4), p542-546.
24. Kim, YT, Lee, MS, Kim, AJ, (2014), Changes in antioxidative activities and general composition of mung beans according to roasting temperature, J East Asian Soc Diet Life, 24(2), p217-223.
25. Kwon, YR, Youn, KS, (2014), Physicochemical of burdock (Arctium lappa L) tea depending on steaming and roasting treatment, Korean J Food Preserv, 21(5), p646-651.
26. Lee, JE, Kim, GS, Park, S, Kim, YH, Kim, MB, Lee, WS, Jeong, SW, Lee, SJ, Jin, JS, Shin, SC, (2014), Determination of chokeberry (Aronia melanocarpa) polyphenol components using liquid chromatography-tandem mass spectrometry: Overall contribution to antioxidant activity, Food Chem, 146, p1-5.
27. Martínez-Las Heras, R, Heredia, A, Castelló, ML, Andrés, A, (2014), Influence of drying method and extraction variables on the antioxidant properties of persimmon leaves, Food Biosci, 6, p1-8.
28. Oszmiański, J, Wojdylo, A, (2005), Aronia melanocarpa phenolics and their antioxidant activity, Eur Food Res Technol, 221(6), p809-813.
29. Park, BH, Back, KY, Lee, SI, Kim, SD, (2008), Quality and antioxidative characteristics of Cudrania tricuspidata leaves tea, Korean J Food Preserv, 15(3), p461-468.
30. Parzonko, A, Oświt, A, Bazylko, A, Naruszewicz, M, (2015), Anthocyans-rich Aronia melanocarpa extract possesses ability to protect endothelial progenitor cells against angiotensin induced dysfunction, Phytomed, 22(14), p1238-1246.
31. Pellegrin, N, Roberta, R, Min, Y, Catherine, RE, (1998), Screening of dietary carotenoids and carotenoid-rich fruit extract for antioxidant activities applying 2,2'-azinobis (3-ethylenbenzo thiazoline-6-sulfonic acid) radical cation decolorization assay, Method Enzymol, 299, p379-389.
32. Pirvu, L, Panteli, M, Rasit, I, Grigore, A, Bubueanu, C, (2015), leaves of Aronia melanocarpa L. and Hippophae rhamnoides L. as source of active ingredients for biopharmaceutical engineering, Agric Agricult Sci Procedia, 6, p593-600.
33. Re, R, Pellegrini, N, Proteggente, A, Pannala, A, Yang, N, Rice-Evans, C, (1999), Antioxidant activity applying an improved ABTS radical cation decolorization assay, Free Radic Biol Med, 26(9-10), p1231-1237.
34. Serrano, J, Puupponen‐Pimiä, R, Dauer, C, Aura, AM, Saura‐Calixto, F, (2009), Current knowledge of food sources, intake, bioavailability and biological effects, Mol Nutr Food Res, 53(S2), pS310-S329.
35. Shin, MK, Chang, MK, Seo, ES, (1995), Chemical properties on the quality of marketed roasting green teas, Korean J Soc Food Sci, 11(4), p356-361.
36. Shon, MY, Kim, SH, Nam, SH, Cho, YS, Park, SK, Sung, NJ, (2004), Antioxidant activity of solvent extracts from Korean fermented tea, Korean J Food Preserv, 11(4), p544-549.
37. Slimestad, R, Torskangerpoll, K, Nateland, HS, Johannessen, T, Giske, NH, (2005), Flavonoids from black chokeberries, Aronia melanocarpa, J Food Compos Anal, 18(1), p61-68.
38. Thi, ND, Hwang, ES, (2014), Bioactive compound contents and antioxidant activity in aronia (Aronia melanocarpa) leaves collected at different growth stages, Prev Nutr Food Sci, 19(3), p204-212.
39. Williams, RJ, Spencer, JP, Rice-Evans, C, (2004), Flavonoid: Antioxidants of signaling molecules, Free Radic Biol Med, 36(7), p838-849.
40. Yu, CH, Chung, JK, (1972), A study on Korean green tea, Korean J Nutr, 5(3), p109-125.
41. Yu, JS, Hwang, IG, Woo, KS, Chang, YD, Lee, CH, Jeong, JH, Jeong, JH, (2008), Physicochemical characteristics of Chrysanthemum indicum L. flower rea according to different pan-firing times, Korean J Food Sci Technol, 40(3), p297-302.
42. Zhishen, J, Mengcheng, T, Jianming, W, (1999), The determination of flavonoid contents in mulberry and their scavenging effect on superoxide radicals, Food Chem, 64(4), p555-559.
43. Zhou, ZH, Zhang, YJ, Xu, M, Yang, CR, (2005), Puerins A and B, two new 8-C substituted flavan-3-ols from Pu-er tea, J Agric Food Chem, 53(22), p8614-8617.