서론
현대 사회는 급속한 도시화와 산업화로 인한 환경오염과 산화 스트레스의 증가는 노화와 건강에 영향을 미치는 중요한 요인으로 알려져 있다(Sgarbieri & Pacheco, 2017; Ukaogo et al., 2020). 산화 스트레스는 활성산소종과 항산화제 간의 불균형으로 인해 세포와 조직에 손상을 일으키며, 이는 세포 노화와 다양한 질병의 원인이 된다(Kim et al., 2015; Kim et al., 2016). 이러한 산화 스트레스로 인한 손상을 예방하기 위해 항산화 물질을 활용한 의약품 및 건강기능식품의 중요성이 점차 증가하고 있다(Cho et al., 2013). 항산화 물질은 내인성(superoxide dismutase, catalase, glutathione peroxidase)과 외인성(비타민 C, 비타민 E, 레스베라트롤 등)으로 구분되며, 이들은 산화 스트레스를 억제하여 노화와 질병을 예방하는 데 중요한 역할을 한다(Liguori et al., 2018).
겨우살이는 독특한 생태적 특성을 가진 반기생 식물로서 엽록소를 통해 광합성을 수행하면서도 숙주 식물로부터 부족한 영양분을 얻는다(Kim et al., 2015). 전통적으로 겨우살이는 다양한 질병 치료에 사용되어 왔으며, 이는 렉틴(lectin), viscotoxin, amyrin, inositol 등 다양한 생리활성 성분을 함유하고 있기 때문이다(Jang et al., 2010; Ju et al., 2009; Lee et al., 2010). 특히 렉틴은 겨우살이의 주요 항암 물질로 알려져 있으며, 면역조절, 항암 효과 및 세포 독성 조절과 같은 생리활성 효과를 가진다(Park & Yoo, 2001). 렉틴의 항암효과는 apoptosis 유도, 신생 혈관 형성 억제, telomerase 활성 억제 등 다양한 메커니즘을 통해 나타나는 것으로 보고되고 있다(Park & Yoo, 2001). 한국에는 한국산 겨우살이(Viscum coloratum Nakai), 참나무 겨우살이(Taxillus yadoriki Danser), 동백나무 겨우살이(Korthalsella japonica Engl), 붉은 겨우살이(Viscum coloratum f. rubroauranticum Kitag) 및 꼬리 겨우살이(Loranthus tanakae Franch. & Sav) 등 다양한 종이 분포한다(Kim et al., 2013). 이들의 생리활성 성분은 숙주 식물의 종류와 생육 환경에 따라 달라질 수 있으며, 특히 페놀 및 플라보노이드와 같은 2차 대사산물의 축적에 직접적인 영향을 줄 수 있다. 그러나 지역별 숙주 식물에 따른 겨우살이 항산화 효능 및 작용 메커니즘에 대한 체계적인 연구는 아직 미흡한 실정이다. 남부 대륙성 기후인 구례는 일교차가 크고 건조한 특성을 보이는 반면, 해양상 기후인 제주는 고습도와 온도 안정성이 특징이다. 이러한 환경적 차이는 숙주 식물의 생리적 특성을 통해 겨우살이의 영양분 흡수 패턴을 변동시킬 수 있으며, 이는 항산화 물질의 생합성 경로에 차이를 유발할 것으로 예상되나, 내륙 건조 환경과 해양 고습도 조건에서 재배된 겨우살이의 항산화 효율에 대한 차이에 대한 체계적 연구는 미비한 실정이다. 이에 본 연구는 남부 대륙성(구례)과 해양성(제주) 기후에서 수확된 동백나무와 참나무 겨우살이 추출물의 항산화 활성을 비교 분석함으로써 숙주 종류와 재배 환경이 항산화 효율에 미치는 영향을 규명하고, 이를 통해 천연 항산화제 및 기능성 식품 소재로서의 활용 가능성을 탐색하고자 한다.
재료 및 방법
1. 실험 재료
겨우살이는 구례산 동백나무 겨우살이 (Korthalsella japonica (Thunb.) Engl.)는 청명약초, 구례산 참나무 겨우살이 (Viscum album var. coloratum)는 지리산 농부마을, 제주산 동백나무 겨우살이 (Korthalsella japonica (Thunb.) Engl.)는 천지가약초, 제주산 참나무 겨우살이 (Viscum album var. coloratum)는 제주삼대약초에서 건조된 것을 구입하여 사용하였다 (Fig. 1).
2. 겨우살이 추출물 제조
본 실험에 사용된 겨우살이는 겨우살이 분말 3 g에 70% 에탄올 30 mL를 가하여 room temperature (RT), 40 rpm (D-ST including basic plain mat, ARA)의 조건으로 24시간 동안 교반 추출을 3회 반복하였다. 추출물은 여과지 (Whatman No. 2)로 여과한 후 56℃에서 회전증발농축기 (Rotavapor R-100, Buchi)를 사용하여 감압농축을 하였고, –20℃ 냉동고 (R-404A, Daihan)에 보관하면서 시료로 사용하였다.
3. 겨우살이의 수분함량
수분함량은 분쇄된 시료를 0.5 g을 취하여 수분 측정기(XM60, Precisa Co.)를 사용하여 105℃에서 측정하였다. 각 시료는 5회 반복 측정을 실시하였으며, 그 결과의 평균값을 수분함량으로 산출하였다.
4. 색도
겨우살이 분말의 색도는 시료 3 mL를 Petri Dish (35 × 10 mm)에 넣고 색차계 (CR-400, Minolta Co.)를 사용하여 명도 L값, 적색도 a 값, 및 황색도 b 값을 각각 5회 반복 측정하여 평균값을 나타내었다. 표준 백색판의 L 값은 82.11, b 값은 22.03, a 값은 –5.85 이었다.
5. 총 폴리페놀 함량 측정
Folin-Denis 방법(1912)을 변형하여 총 폴리페놀 함량을 측정하였다. 각 시료 20 μL에 Folin-Ciocalteu’s phenol reagent 시약 (Sigma-Aldrich Co.) 10 μL, 증류수 130 μL와 Sodium carbonate 20 μL (Sigma-Aldrich Co.)를 차례로 첨가한 다음 실온에서 1시간 동안 반응시킨 다음 iMark™ Microplate Absorbance Reader (Bio-Rad Laboratories Inc., Hercules, CA, USA) 이용하여 750 nm에서 흡광도 측정을 하였다. Gallic acid (Sigma-Aldrich Co)를 표준물질로 사용하여 겨우살이 추출물 1 g에 대한 mg gallic acid equivalents (GAE)로 나타내었다. 각 시료는 4회 반복 측정을 실시하였다.
6. 총 플라보노이드 함량 측정
Zhishen 등(1999) 방법을 변형하여 총 플라보노이드 함량을 측정하였다. 각 시료 30 μL에 증류수 72 μL, 5% sodium nitrite (Sigma-Aldrich Co.) 9 μL를 넣고 5분간 반응 후, 10% aluminium chloride (Sigma-Aldrich Co.) 9 μL를 첨가하여 상온에서 6분간 반응시킨 다음 1M sodium hydroxide (Sigma-Aldrich Co.) 60 μL를 첨가하여 잘 혼합한 반응액의 흡광도를 420 nm에서 측정하였다. Rutin (Sigma-Aldrich Co.)을 표준물질로 사용하여 겨우살이 추출물 1 g에 대한 mg rutin equivalents (RE)로 나타내었다. 각 시료는 4회 반복 측정을 실시하였다.
7. DPPH radical 소거능에 의한 항산화 활성 측정
2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) 라디칼 소거 활성은 Blois (1958)의 방법을 변형하여 측정하였다. 증류수를 사용하여 일정 농도로 희석한 시료 100 μL와 0.4 mM DPPH (Sigma-Aldrich Co.)용액을 각 100 μL씩 1:1의 비율로 혼합한 후 암소에서 10분간 방치한 다음 520 nm에서 흡광도를 측정하였다. 이때 대조군은 시료 대신 시료를 녹인 용매인 증류수로 대체하여 위와 동일한 방법으로 흡광도를 측정하였고, 시료 추출물의 DPPH 라디칼 소거 활성(%)은 (1-(absorbance of sample/absorbance of control))×100에 의하여 계산하였다. 각 시료는 3회 반복 측정을 실시하였다.
8. ABTS radical 소거능에 의한 항산화 활성 측정
2,2-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS) 라디칼 소거활성은 Re 등(1999)의 방법을 변형하여 측정하였다. 7 mM ABTS (Sigma-Aldrich Co.) 용액에 2.45 mM potassium persulfate (Sigma-Aldrich Co.)의 두 용액을 잘 혼합 후 암소에서 24시간 반응시켰다. 이 ABTS 용액을 희석하여 750 nm에서 측정한 흡광도값이 0.7±0.02가 되도록 조절하여 만든 ABTS solution을 시약으로 사용하였다. 증류수를 사용해 일정 농도로 희석하여 제조한 각 시료 40 μL와 ABTS solution 160 μL를 혼합하여 교반한 후 30분간 암실에서 반응시킨 다음 750 nm에서 흡광도를 측정하였다. 이때 대조군은 시료 대신 시료를 녹인 용매인 증류수로 대체하여 위와 동일한 방법으로 흡광도를 측정하였고, ABTS 라디칼 소거 활성(%)은 (1−(absorbance of sample/absorbance of control))×100에 의하여 계산하였다. 각 시료는 3회 반복 측정을 실시하였다.
9. 환원력 측정
환원력은 Oyaizu의 방법(Oyaizu, 1986)을 변형하여 측정하였다. 일정 농도로 희석하여 제조한 시료 추출물 0.3 mL에 0.2 M sodium phosphate buffer (pH 6.5)와 1% potassium ferricyanide (Sigma-Aldrich Co.)를 각각 0.3 mL 순서대로 넣어 50℃에서 20분 동안 반응시켰다. 이 반응액에 10% trichloroacetic acid (Sigma-Aldrich Co.) 300 μL를 가하여 원심분리를 한 후 상층액 500 μL를 취하여 0.1% ferric chloride (Sigma-Aldrich Co.) 100 μL와 증류수 500 μL를 넣어 반응시킨 다음 655 nm에서 흡광도를 측정하였다. 각 시료는 3회 반복 측정을 실시하였다.
10. 아미노산 분석
유리아미노산과 아미노산 유도체의 조성 및 함량분석은 각 시료 1.5 g을 70% 에탄올 50 mL에 넣고 1시간 동안 진탕 추출하였다. 추출 후 10분간 방치한 다음, 15,000 rpm에서 15분간 원심분리하여 상등액을 얻었다. 잔여 침전물에 70% 에탄올 25 mL을 추가하여 2회 반복 추출을 실시하였다. 추출된 상등액은 여과지 (Whatman No. 2)를 사용하여 여과하였다. 여과된 용액은 감압농축기 (WB 2000, Heidolph, Schwabach, Germany)를 이용하여 40℃에서 농축하였다. 농축물에 3차 증류수 20 mL를 첨가하고 초음파세척기 (SD-300H, Mujigae Seongdong, Korea)를 사용하여 용해한 후, 3차 증류수로 5배 희석하였다. 최종적으로 0.2 ㎛ membrane filter(Supelco, Bellefonte, PA, USA)로 여과하여 아미노산 분석용 시료로 사용하였다. 유리아미노산 분석은 아미노산 분석기 (Hitachi LA-8080, Hitachi Co. Ltd., Tokyo, Japan)를 사용하였고, 분석에는 Ion exchange column (4.6mm×60mm)을 사용하였으며, 이동상의 유속은 0.35 ml/min, ninhydrin 유속은 0.3 ml/min으로 설정하였다. Column oven 온도는 30~70℃, Reaction coil 온도는 135℃로 분석하였다.
결과 및 고찰
1. 겨우살이 추출물의 수분 함량
겨우살이 추출물의 수분 함량을 분석한 결과는 Table 1과 같다. 구례와 제주 지역에서 채취한 동백나무와 참나무에 기생하는 겨우살이 추출물의 수분 함량을 분석한 결과, 채취 지역과 숙주 나무의 종류에 따른 차이를 확인하였다. 구례산 참나무 겨우살이 추출물(GO군)은 8.79%로 가장 높은 수분 함량을 보였으며, 제주산 동백나무 겨우살이 추출물(JC군)은 2.82%로 가장 낮았다(F=673.82, p＜.01). 특히, 동백나무 겨우살이의 경우, 구례산(GC군, 6.46%)이 제주산(JC군, 2.82%)보다 2.3배 높은 수분 함량을 보였다. 이는 겨우살이 추출물의 수분 함량이 지역적 환경 요인과 숙주 나무 종류에 따라 달라질 수 있음을 보여준다. 구례와 제주의 기후 조건, 토양 특성, 강수량 차이는 겨우살이의 생리적 특성에 영향을 미친 것으로 판단된다. 특히 제주도의 경우 해양성 기후와 화산회토 특성으로 인해 토양의 투수성이 높아 강우 시 수분이 빠르게 지하로 침투되어 표층 토양의 수분 보유력이 상대적으로 낮아진다. 이러한 환경적 요인은 제주산 겨우살이의 수분 흡수량을 제한함으로써 상대적으로 낮은 수분 함량을 나타내는 주요 원인으로 작용했을 것으로 분석된다(Shin et al., 2016). 이는 천연물의 생리활성이 성장 환경에 따라 차별화될 수 있다는 기존 연구 결과(Kang et al., 2016)를 뒷받침한 결과이다. 구례와 제주 지역 모두 참나무 겨우살이가 동백나무 겨우살이보다 높은 수분 함량을 보였는데, 이는 참나무가 동백나무 대비 수분 및 영양분 공급 능력이 우수하기 때문으로 판단된다(Choi et al., 2013). 이러한 결과는 겨우살이의 주요 성분 함량이 숙주나무 종류와 성장 환경(기후조건, 토양 특성, 강수량 등)에 따라 변화할 수 있음을 확인하였다. 특히, 겨우살이 추출물의 수분 함량이 채취 지역과 숙주나무 종류에 따라 상당한 차이를 보인 점은 추출물 품질 관리 시 채취 지역 및 숙주나무 종류를 주요 변수로 고려해야 할 필요성을 나타낸다. 본 연구 결과는 겨우살이 기반 기능성 소재 개발을 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
2. 겨우살이 추출물의 색도 함량
겨우살이 추출물의 색도를 분석한 결과는 Table 2와 같다. 명도(L값)의 경우, 제주산 동백나무 겨우살이 추출군(JC군)이 가장 높은 명도 값(53.29)을 나타낸 반면, 구례산 동백나무 겨우살이 추출물(GC군)은 가장 낮은 값(50.54)을 보였다. 이는 동일한 숙주나무(동백나무)에 기생하는 겨우살이라도 채취 지역에 따라 명도 특성이 달라질 수 있음을 나타낸다. 이러한 차이는 각 지역의 환경적 요인, 즉 기후, 일조량, 토양 조건 등이 겨우살이의 생리적 특성에 영향을 미쳤을 가능성을 나타낸다(Kwak & Kim, 2009). Im (2022) 의 연구에 따르면, 겨우살이의 생장 환경은 그 생리활성 물질의 함량에 영향을 미칠 수 있다고 보고되었다. 따라서 본 연구에서 관찰된 색도의 차이는 겨우살이 추출물의 화학적 조성에도 영향을 미칠 수 있을 것으로 사료된다.
적색도(a값)는 모든 군에서 음의 값을 보여 전반적으로 녹색 계열의 색상을 띄고 있음을 확인하였다. 특히 구례산 참나무 겨우살이(GO군, -1.88)와 제주산 참나무 겨우살이(JO군, -1.87)에서 가장 낮은 값을 보여 녹색 경향이 강하게 나타났다. 이는 숙주 나무의 종류가 겨우살이의 색소 형성에 영향을 미칠 수 있음을 나타낸다. Song 등(2015)의 연구에서도 숙주 나무의 종류에 따라 겨우살이의 생리활성 물질 함량이 달라질 수 있다고 보고되었다. 황색도(b값)의 경우, 구례산 동백나무 겨우살이(GC군, 11.51)와 제주산 참나무 겨우살이(JO군, 11.41)에서 높은 값을 보여 황색 경향이 강한 것으로 나타났다. 이러한 결과는 겨우살이의 색상 특성이 숙주 나무와 지역에 따라 복합적으로 영향을 받을 수 있음을 나타낸다. 본 연구 결과는 겨우살이의 색상 특성이 숙주 나무의 종류와 채집 지역에 따라 다양하게 나타날 수 있음을 확인하였다. 이는 겨우살이의 생리적 특성과 환경적 요인이 복합적으로 작용한 결과로 해석된다. 제주도의 경우, 온난한 해양성 기후와 화산암 기반 토양 특성이 겨우살이의 생장률 및 대사활동을 촉진하여 잎의 두께 증가와 광합성 효율 증진에 기여한 것으로 보인다. 특히 화산암 기반 토양의 미네랄 성분은 광합성 효율 향상에 필요한 엽록체 발달을 촉진 했을 것으로 사료된다. 이러한 환경적 요인 간의 상호작용이 겨우살이의 색소 형성 차이를 유발한 주요 원인으로 작용했을 것으로 판단된다.
3. 겨우살이 추출물의 총 폴리페놀과 플라보노이드 함량
구례와 제주에서 채취한 동백나무와 참나무에 기생하는 겨우살이 추출물의 총 폴리페놀과 플라보노이드 함량을 분석한 결과는 Table 3과 같다. 겨우살이 추출물의 총 폴리페놀과 플라보노이드 함량이 채취 지역과 숙주 나무에 따라 차이를 보였다. 구례산 동백나무 겨우살이 추출물(GC군)의 총 폴리페놀 함량은 34.78 mg GAE/g으로 가장 높았으며, 제주산 동백나무 겨우살이 추출물(JC군)은 32.54 mg GAE/g으로 GC군과 유의한 차이를 보였다(F=497.22, p＜.001). 참나무 겨우살이에서는 구례산(GO군) 26.70 mg GAE/g, 제주산(JO군) 25.30 mg GAE/g으로 동일 종 내에서도 산지 간 통계적으로 유의적 차이를 보였다(F=497.22, p＜.001). 이는 동백나무 겨우살이가 참나무 겨우살이에 비해 높은 폴리페놀 함량을 가지며, 동일 종이라도 산지에 따라 유의성 있는 차이가 있음을 나타낸다. 동백나무 겨우살이가 참나무 겨우살이 대비 높은 폴리페놀 함량을 보이는 것은 숙주식물이 공급하는 무기영양분과 대사산물 차이에 기인한다(Lee et al., 2010). 특히 자외선 노출이 높은 지역의 겨우살이는 항산화 방어 기전 강화로 인해 폴리페놀 생합성이 촉진되며, 이는 광합성 효율 및 스트레스 반응 유전자 발현 차이와 연관된다(Lee et al., 2010). 숙주-기생체 상호작용과 환경 스트레스에 대한 적응 반응이 복합적으로 작용하여 생리활성 물질 함량이 결정된다(Im, 2022). Lee 등(2015)은 숙주 식물이 제공하는 대사산물 차이가 겨우살이의 이차대사산물 합성 경로 변동성을 유발한다고 보고하였다.
총 플라보노이드 함량 분석에서도 유사한 경향이 관찰되었다. 구례산 동백나무 겨우살이 추출물(GC군)의 총 플라보노이드 함량은 84.67 mg RE/g으로 모든 실험군 중 유의적으로 가장 높은 함량을 나타냈으며(F=87.94, p＜.001), 제주산 동백나무 겨우살이 추출물(JC군, 66.39 mg RE/g)과 구례산 참나무 겨우살이 추출물(GO군, 61.96 mg RE/g)은 유사한 수준을 나타냈다. 제주산 참나무 겨우살이 추출물(JO군, 47.56 mg RE/g)은 모든 군과 비교 시 유의적으로 가장 낮은 함량을 나타냈다(F=87.94, p＜.001). 이는 Kang 등(2016)의 연구에서 제주산 동백나무 겨우살이의 총 플라보노이드 함량이 유럽산 겨우살이보다 현저히 높다는 결과와 일치한다. 숙주 식물의 영향으로는 동백나무 겨우살이 추출물이 참나무 겨우살이 추출물에 비해 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량이 높았는데, 이는 숙주 식물의 종류, 영양 교환 방식, 이차 대사산물 축적 특성 차이에 기인한 것으로 보인다(Im, 2022). 특히, 동백나무 꽃과 잎의 항산화 물질 풍부성(Hwang, 2021)이 겨우살이의 생리활성 물질 함량을 증진시킨 것으로 판단됩니다. 지역별 차이에서는 구례산 겨우살이가 제주산 보다 높은 성분 함량을 보였는데, 이는 해양성 기후(제주)와 남부 내륙 환경(구례)의 차이가 일조량, 강수량 등 자생 조건에 영향을 미쳤기 때문으로 사료된다(Im, 2022). Choi 등(2008)의 연구에서도 숙주 나무의 종류에 따라 겨우살이의 생리활성 물질 함량이 달라질 수 있다고 보고된 바 있어, 본 연구 결과를 뒷받침한다. 본 연구 결과는 겨우살이 추출물의 기능성 소재로서의 활용 가능성을 나타낸다. 특히, 구례산 동백나무 겨우살이 추출물은 높은 폴리페놀 및 플라보노이드 함량으로 인해 항산화 활성이 우수할 것으로 판단되며, 이는 항노화 또는 항암 조성물로서의 잠재적 가치를 나타낸다. 결론적으로, 본 연구는 겨우살이 추출물의 생리활성 물질 함량이 채취 지역과 숙주 나무에 따라 달라질 수 있음을 보여주며, 이는 겨우살이를 이용한 기능성 식품 및 화장품 소재 개발 시 고려해야 할 중요한 요소로 판단된다. 특히, 구례산 동백나무 겨우살이 추출물은 항산화 효과가 있는 높은 폴리페놀 및 플라보노이드 함량을 가진 천연 항산화제 및 기능성 소재로서 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
4. 겨우살이 추출물의 DPPH radical 소거능
구례와 제주에서 채취한 동백나무와 참나무에 기생하는 겨우살이 추출물의 DPPH 라디칼 소거능을 분석한 결과는 Table 4와 같다. DPPH 라디칼 소거능을 분석 결과, 동백나무 겨우살이 추출물은 참나무 겨우살이 추출물 대비 우수한 항산화 활성을 나타냈다. 5 mg/mL 농도에서 구례산 동백나무 겨우살이(GC군)와 제주산 동백나무 겨우살이 추출물(JC군)은 각각 93.3% 및 93.0%의 DPPH 라디칼 소거능을 보였으며, 구례산 참나무 겨우살이 추출물(GO군)도 92.62%로 유사한 활성을 나타냈다. 이는 대조군인 ascorbic acid (80.57%) 대비 통계적으로 유의하게 높은 활성을 보였다(F=1136.081, p＜.001). 반면, 제주산 참나무 겨우살이 추출물(JO군)은 59.1%로 모든 군과 비교 시 유의적으로 가장 낮은 활성을 나타냈다(F=1136.08, p＜.001). 특히 동백나무 겨우살이 추출물은 대조군인 ascorbic acid(80.57%)보다 높은 활성을 보여 천연 항산화제로서의 활용 가능성을 나타낸다. 동백나무 겨우살이의 우수한 항산화 활성은 숙주 식물 종류와 지역 환경의 복합적 영향으로 사료된다. GC군과 GO군의 DPPH 라디칼 소거능의 활성 차이가 미미한 점은 폴리페놀 및 플라보노이드 외에 다른 생리 활성 물질의 시너지 효과로 사료 된다(Kang et al., 2016). 특히 총 폴리페놀 함량만으로 항산화 활성을 예측하기 어려우며, 특정 성분 조성과 상호작용에 대한 심층 분석이 필요하다고 사료된다.
동백나무 겨우살이는 참나무 겨우살이 대비 우수한 DPPH 라디칼 소거 활성을 보였으며, 이는 동백나무 자체의 꽃과 잎에 함유된 항산화 성분과의 상관성으로 판단된다(Lee et al., 2005). 특히 동백나무 겨우살이 추출물의 높은 폴리페놀 및 플라보노이드 함량(Lee et al., 2005)은 숙주식물과의 상호작용을 통해 형성된 이차 대사산물의 차이에서 기인한 것으로 보인다(Kang et al., 2016). Kang 등(2016)의 연구에 따르면, 겨우살이 생리활성은 숙주식물의 영양분 교환 및 대사산물 프로필에 의해 크게 영향을 받으며, 이는 동백나무 겨우살이의 우수한 항산화 능력 설명 메커니즘으로 작용할 수 있다고 판단된다.
구례산 겨우살이 추출물이 제주산 대비 높은 DPPH 라디칼 소거 활성을 나타낸 것은 토양 내 미네랄 조성, 기후 조건(온도, 강수량), 일조량 등 환경적 요인과 관련된 것으로 판단된다(Kang et al., 2016). 선행연구에서(Kim et al., 2011) 지치 재배 지역별 차이가 확인된 바와 같이, 겨우살이에서도 유사한 환경 영향 메커니즘이 작용했을 가능성을 뒷받침한다. 제주도의 화산토 특성과 해양성 기후는 동백나무 겨우살이의 대사 경로에 영향을 미쳐 특정 성분의 축적을 촉진할 수 있다고 판단된다(Kang et al., 2016). 구례산 동백나무 겨우살이 추출물(GC군)의 우수한 DPPH 라디칼 소거 활성은 천연 항산화제로서의 활용 가능성이 높음을 나타낸다. 이는 향후 기능성 식품 및 화장품 원료 개발로의 적용 가능성을 열어주며, 향후 실용화를 위한 추가 검증이 필요하다고 사료된다.
본 연구 결과는 구례산 동백나무 겨우살이 추출물(GC군)이 가장 높은 DPPH radical 소거 활성을 나타내어 천연 항산화제로서의 활용 가능성이 높음을 나타낸다. 이는 향후 기능성 식품 소재나 화장품 원료 등으로의 응용 가능성을 제시하는 것으로, 추가적인 연구를 통해 실제 적용 가능성을 검증할 필요가 있다. 결론적으로, 본 연구는 구례산 동백나무 겨우살이 추출물이 우수한 DPPH radical 소거 활성을 가진 천연 항산화제로서의 잠재력을 가지고 있음을 보여주었다. 이는 향후 다양한 건강기능식품 및 의약품 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
5. 겨우살이 추출물의 ABTS 라디칼 소거능
ABTS 라디칼 소거능은 potassium persulfate와의 반응에 의해 생성된 ABTS 자유 라디칼이 항산화제로부터 제거되어 하늘색에서 청록색으로 변하며, 청록색으로 변하는 정도에 따라 항산화능을 평가하였다(Lee et al., 1998). 구례와 제주에서 채취한 동백나무와 참나무 겨우살이 추출물의 ABTS 라디칼 소거능을 분석한 결과는 Table 4와 같다. ABTS 라디칼 소거능 분석 결과, 동백나무 겨우살이 추출물이 참나무 겨우살이 추출물에 비해 현저히 높은 항산화 활성을 나타낸다. 5.0 mg/mL 농도에서 구례산 동백나무 겨우살이 추출군(GC군)은 97.96%, 제주산 동백나무 겨우살이 추출물(JC군)은 97.50%의 ABTS 라디칼 소거능을 보였으며, 이는 대조군인 ascorbic acid(95.8%)와 통계적으로 유의한 차이가 없었다(F=525.49, p＜.001). 반면, 제주산 참나무 겨우살이 추출물(JO군)은 64.52%의 소거능을 나타내어 모든 군과 비교 시 유의적으로 가장 낮은 활성을 보였다(F=525.49, p＜.001). 이러한 결과는 동백나무 겨우살이 추출물이 참나무 겨우살이 대비 우수한 항산화 효능을 가지며, 특히 GC군과 JC군이 대조군인 ascorbic acid 수준의 강력한 ABTS 라디칼 소거능을 보유하고 있음을 보였다. 이러한 결과는 겨우살이의 숙주 식물이 추출물의 항산화 활성에 상당한 영향을 미칠 수 있음을 나타낸다. 동백나무에 기생하는 겨우살이 추출물이 참나무에 기생하는 것보다 더 높은 ABTS 라디칼 소거능을 보인 것은 주목할 만하며, 이는 동백나무 겨우살이가 더 높은 농도의 항산화 화합물을 함유하고 있을 가능성을 나타낸다(Park & Kim, 2017). 지역별 차이에서는 구례산 겨우살이가 제주산보다 높은 성분 함량을 보였는데, 이는 해양성 기후(제주)와 남부 내륙 환경(구례)의 차이가 일조량, 강수량 등 자생 조건에 영향을 미쳤기 때문으로 사료된다(Im, 2022). 선행 연구에서도 동백나무 겨우살이 추출물이 참나무 겨우살이 추출물보다 높은 항산화 활성을 보인다는 결과가 보고된 바 있어(Im, 2022), 본 연구의 결과는 이를 뒷받침한다.
채취 지역과 숙주 나무에 다른 차이를 분석한 결과, 동일 지역 내에서는 동백나무를 숙주로 하는 겨우살이 추출물이 참나무 겨우살이 추출물보다 더 높은 ABTS 라디칼 소거능을 나타냈다. 이러한 경향은 구례와 제주 두 지역 모두 관찰되었으며, DPPH 라디칼 소거능 실험과도 일치하였다. 이는 겨우살이의 항산화 활성이 채취 지역과 숙주 나무의 종류에 따라 다르게 나타날 수 있음을 보여주는 결과이다. 본 연구의 결과는 겨우살이의 항산화 활성이 채취 지역과 숙주 나무의 종류에 따라 다르게 나타났고, 특히 동백나무를 숙주로 하는 겨우살이 추출물이 전반적으로 높은 항산화 활성을 나타냈다. 이는 겨우살이의 생리활성 물질 함량이 환경적 요인과 숙주 식물의 특성에 영향을 받을 수 있다는 것을 확인하였고(Im, 2022), 동백나무 겨우살이가 기능성 화장품 소재나 항산화 건강기능식품 개발에 더 적합할 수 있음을 나타낸다(Im, 2022; Ko et al., 2017). 향후 연구에서는 동백나무와 참나무 겨우살이 추출물의 성분 분석을 통해 항산화 활성의 차이를 유발하는 특정 화합물을 식별하고, 이들의 생리활성 메커니즘을 규명하는 것이 필요할 것이다. 또한, 다양한 농도에서의 활성 비교와 다른 항산화 지표들에 대한 평가도 수행되어야 할 것이다.
결론적으로, 본 연구는 겨우살이의 항산화 활성이 숙주 식물과 채취 지역에 따라 다르게 나타날 수 있음을 확인하였으며, 특히 동백나무를 숙주로 하는 겨우살이 추출물이 전반적으로 높은 항산화 활성을 나타냄을 밝혔다.
6. 겨우살이 추출물의 환원력
환원력은 항산화 물질의 전자 공여 능력을 나타내는 지표로, ferric-ferricyanide(Fe3+) 혼합물이 수소를 공여받아 ferrous(Fe2+)로 전환되는 능력을 측정하는 방법이다(Oyaizu, 1986). 본 연구에서는 구례산 동백나무(GC군), 구례산 참나무(GO군), 제주산 동백나무(JC군), 제주산 참나무(JO군) 겨우살이 추출물의 환원력을 평가하였다(Table 5). 실험 결과, 655nm에서 측정한 환원력은 군별로 유의미한 차이를 보였다(F=579.75, p ＜.001). GC군은 1.39로 가장 높은 환원력을 나타냈으며, GO군 1.02, JC군 1.28, JO군 0.49의 환원력은 통계적으로 유의적 차이를 나타냈다(F=579.75, p＜.001). 이러한 결과는 DPPH 라디칼 소거능과 ABTS 라디칼 소거능 실험 결과와 유사한 경향을 보여주었으며, 겨우살이 추출물의 항산화 활성이 채취 지역과 숙주 나무의 종류에 따라 다르게 나타날 수 있음을 확인하였다. 특히 주목할 만한 점은 동백나무를 숙주로 하는 겨우살이 추출물이 전반적으로 높은 항산화 활성을 보였다는 것이다. 이는 겨우살이의 생리활성 물질 함량이 환경적 요인과 숙주 식물의 특성에 영향을 받을 수 있다는 것을 나타낸다(Hong & Lyu, 2022). 본 연구 결과, 동백나무 겨우살이 추출물이 참나무 겨우살이 추출물에 비해 더 높은 환원력을 가지고 있음을 확인하였다. 겨우살이 추출물의 항산화 활성은 다양한 생리활성 물질, 특히 폴리페놀 화합물의 존재와 관련이 있을 것으로 추정된다(Jeong & Kim, 2017; Lee et al., 2010). 폴리페놀 화합물은 강력한 항산화 작용을 나타내며, 겨우살이 추출물의 항산화 효과에 중요한 역할을 할 것으로 사료된다. 본 연구 결과는 겨우살이 추출물이 천연 항산화제로서 잠재적 가치가 있음을 보여주며, 특히 동백나무 겨우살이 추출물의 우수한 항산화 활성은 주목할 만하다. 이는 기능성 식품이나 화장품 등의 개발에 활용될 수 있는 가능성을 제시한다(Song et al., 2015; Yoo et al., 2017). 향후 연구에서는 겨우살이 추출물의 항산화 활성과 다른 생리활성 간의 상관관계를 조사하여 기능성 소재로서의 활용 가능성을 탐색하는 연구가 필요할 것이다. 또한, 겨우살이 추출물의 항산화 활성에 기여하는 특정 화합물을 식별하고 정량화하는 연구도 필요할 것으로 판단된다. 이러한 연구들은 겨우살이 추출물의 항산화 메커니즘을 더욱 명확히 이해하고, 그 응용 가능성을 확장하는데 기여할 수 있을 것이다.
7. 겨우살이 추출물의 유리아미노산
구례와 제주에서 채취한 동백나무와 참나무에 기생하는 겨우살이 추출물의 유리아미노산과 아미노산 유도체를 분석한 결과는 Table 6과 같다. 분석 결과, 모든 겨우살이 추출물에서 15종의 유리 아미노산과 6종의 아미노산 유도체가 검출되었으며, 이는 필수 아미노산을 포함한 총 21종의 유리아미노산 및 유도체가 함유되어 있음을 나타낸다. 이러한 결과는 겨우살이의 아미노산 프로필이 채취 지역과 숙주 나무의 종류에 따라 상당한 차이를 보인다는 점을 나타낸다. 구례산 동백나무 겨우살이 추출물(GC군)의 총 아미노산 함량은 1851.82 mg으로 가장 높게 나타났으며, 이 중 98.1%가 비필수 아미노산(1816.80 mg)이었고, 필수 아미노산(EAA)은 7.54 mg으로 전체의 0.4%를 차지하였다. 특히 proline이 1734.97 mg으로 가장 높은 함량을 보였으며, 다음으로 phosphoserine(23.81 mg), glutamic acid(23.09 mg), serine(16.87 mg), aspartic acid(13.83 mg) 순으로 나타났다. 반면, 구례산 참나무 겨우살이 추출물(GO군)의 총 아미노산 함량은 1101.29 mg으로 상대적으로 낮았지만, 필수 아미노산의 비율이 2.5%(27.23 mg)로 GC군보다 높았다. GO군에서는 arginine이 818.58 mg으로 가장 높은 함량을 나타냈으며, 다음으로 proline (142.31 mg), aspartic acid(26.80 mg), alanine(24.83 mg), phosphoserine(18.87 mg), glutamic acid(11.05 mg) 순으로 나타났다. 제주산 동백나무 겨우살이 추출물(JC군)의 총 아미노산 함량은 1409.88 mg이었으며, GC군과 유사하게 proline이 1246.36 mg으로 가장 높은 함량을 보였다. 다음으로 aspartic acid(58.85 mg), serine(27.60 mg), phosphoserine(24.73 mg), alanine(22.56 mg) 순으로 나타났다. 제주산 참나무 겨우살이 추출물(JO군)의 총 아미노산 함량은 1166.50 mg으로 이었으며, 필수아미노산의 비율이 3.5%로 가장 높았다. JO군에서도 arginine이 586.25 mg으로 가장 높은 함량을 나타냈다. 본 연구결과는 겨우살이의 아미노산 조성이 숙주 식물과 생육 환경에 따라 크게 달라질 수 있음을 보여준다. 특히 제주도와 구례 지역 간의 토양 양분 및 기후 조건 차이로 인한 생육 환경 차이가 숙주식물의 생리적 상태를 변화시켜, 간접적으로 겨우살이 아미노산 조성에 영향을 주었을 것으로 판단된다. 그러나 이러한 구체적인 메커니즘을 규명하기 위해서는 숙주-기생식물 간 상호작용을 심층적으로 분석하는 후속 연구가 반드시 필요하다.
동백나무를 숙주로 하는 겨우살이에서 proline 함량이 현저히 높게 나타났다. Proline은 식물의 스트레스 내성과 밀접한 관련이 있는 아미노산으로 알려져 있으며, 이는 동백나무에 기생하는 겨우살이가 영양분 흡수 과정에서 발생하는 산화 스트레스에 대응하기 위해 항산화 물질인 폴리페놀 및 플라보노이드와 함께 프롤린 생성을 증가시킨 생리적 적응 메커니즘을 발달시켰을 가능성을 보였다.
반면, 참나무를 숙주로 하는 겨우살이에서는 arginine의 함량이 두드러지게 높았다. Arginine은 면역 기능 강화와 관련이 있는 것으로 알려져 있어, 이러한 결과는 참나무 겨우살이가 잠재적으로 면역 조절 효과를 가질 수 있음을 나타낸다. 이러한 차이는 각 겨우살이가 숙주 식물에 적응하는 과정에서 발달시킨 고유한 생리적 특성을 반영하는 것으로 볼 수 있다.
또한, 지역에 따른 차이도 관찰되었다. 구례산 겨우살이와 제주산 겨우살이 사이에 아미노산 조성의 차이가 나타났는데, 이는 각 지역의 고유한 환경 조건, 예를 들어 기후, 토양 조성, 해발고도 등이 겨우살이의 생리적 특성에 영향을 미쳤을 가능성을 나타낸다. 필수 아미노산의 함량에서도 차이를 보였다. 특히 제주산 참나무 겨우살이(JO군)에서 필수 아미노산의 비율이 가장 높게 나타난 점은 주목할 만하다. 이는 겨우살이의 영양학적 가치와 잠재적 응용 가능성을 나타낸다. 이러한 결과들은 겨우살이의 아미노산 조성이 숙주 식물과 생육 환경에 따라 크게 달라질 수 있음을 보여준다. 이는 겨우살이의 생리적 적응 메커니즘과 잠재적 생리활성 효과에 중요한 영향을 미칠 수 있는 발견이다. 향후 연구에서는 이러한 아미노산 조성의 차이가 겨우살이의 생리활성, 특히 항암 효과나 면역 조절 능력에 어떤 영향을 미치는지 심층적으로 조사할 필요가 있다. 또한, 환경 요인과 아미노산 조성 간의 상관관계를 더욱 명확히 규명하기 위해 다양한 지역과 숙주 식물을 대상으로 한 확장된 연구가 필요하다고 사료된다. 결론적으로, 본 연구는 겨우살이의 아미노산 조성이 채취 지역과 숙주 나무의 종류에 따라 다양하게 변화한다는 중요한 정보를 제공하고 있다. 이는 겨우살이의 생리적 특성과 잠재적 활용 가능성을 이해하는 데 중요한 기초 자료가 될 것으로 기대된다.
요약 및 결론
본 연구는 구례와 제주도에서 채취한 동백나무 겨우살이와 참나무 겨우살이 추출물의 항산화 활성을 비교 분석하여 지역과 숙주 식물에 따른 겨우살이의 항산화 특성 차이를 규명하고, 천연 항산화제 및 기능성 식품 소재로서의 활용 가능성을 탐색하였다. 연구 결과, 수분 함량 분석에서 GO군이 8.79%로 가장 높은 값을 보였으며, JC군이 2.82%로 가장 낮은 값을 나타냈다. 색도 분석에서는 JC군이 가장 높은 명도값(L=53.29)을 보였고, GC군이 가장 낮은 값(L=50.54)을 나타냈다. 적색도(a 값)는 GO군(-1.88)과 JO군(-1.87)에서 가장 낮은 값을 보였다. 황색도(b 값)는 GC군(11.51)과 JO군(11.41)에서 높은 값을 보였다. 항산화 활성 결과로 동백나무 겨우살이 추출물이 총 폴리페놀과 총 플라보노이드 함량, DPPH radical 소거능, ABTS radical 소거능, 환원력 등 모든 항목에서 우수한 항산화 활성을 나타냈다. 특히, 구례산 동백나무 겨우살이 추출물이 가장 높은 항산화 활성과 생리활성 물질 함량을 보였으며, 이는 겨우살이의 생리적 특성이 환경적 요인과 숙주 식물의 특성에 영향을 받을 수 있음을 나타낸다. 또한, 아미노산 분석 결과, 구례산 동백나무 겨우살이 추출물에서 가장 높은 총 아미노산 함량과 프롤린 함량이 높게 나타났다. 반면, 참나무 겨우살이 추출물에서는 arginine 함량이 높게 나타났다. 이러한 결과는 겨우살이 추출물의 기능성 소재로서의 잠재적 가치를 확인하였으며, 특히 구례산 동백나무 겨우살이 추출물이 천연 항산화제로서 높은 활용 가능성을 확인할 수 있었다.
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