제주산 감귤의 flavonoid 분포 및 생리활성에 관한 연구

Abstract

This study was conducted to investigate the changes of physicochemical properties, flavonoid contents, antioxidants, nitrite scavenging and antimicrobial activities of thirty-seven cultivars of citrus in Jeju Island, according to the harvest period from August 2006 to February 2007. The fruit index of citrus was almost in the form of round and oval in shape, the highest weight of fruits showed by Singamha (Citrus natsudaidai), and the lowest fruit weight showed by Hongkyool (C. tachibana), and weight was increased during maturation. Sadoogam (C. pseudogulgul) had the highest peel ratio (69.4%) in late August, Setoca had the lowest peel ratio in late November, and peel ratio was decreased during the maturation. Acid contents of all the varieties were decreased as the fruits ripen, and the soluble solids (°Brix), the °Brix/acid ratio, and pH of all cultivars increased as the fruits ripen. The correlation of physicochemical properties showed the highest at between pH and °Brix/acid ratio. Flavonoid contents were highest in the peel, and followed by citrus leaves, juices. Flavonoid contents in the citrus fruits were highest during early maturation, and decreased rapidly while ripening. Quercetagetin (flavone) was found in all citrus species, and was in highest in the peel and leaves of Grapefruit (C. paradisi) (156.37 mg/g and 13.95 mg/g, respectively) in late August. Citrus juices were the highest at Jawdung (C. aurantium) in late August, followed by Dangyooja (C. grandis), Jigak (C. aurantium), grapefruit. Among Flavonoids, narirutin, hesperidin and neohesperidin were plentifully available in the Sadoogam, Gungchun (C. unshiu), and Jawdung in late August. Narirutin and hesperidin detected highest in the amounts in Satsuma mandarin (C. unshiu). Nobiletin was present in the peel of thirty-two citrus species, and the peel of Hongkyool showed the highest amount (16.69 mg/g) in late September. Hongkyool showed the highest sinensetin and tangeretin amounts in the peel (4.14 mg/g and 4.53 mg/g, respectively) in late September. 3,5,6,7,8,3',4'-heptamethoxyflavone was in highest amounts in the peel of Gamja (C. benikoji), but the other PMFs including scutellarein tetra- methylether, 3',4',7,8-tetramethoxyflavone, 3',4'-dimethoxyflavone, 5,6,7,3',4',5'- hexamethoxyflavone and 4'-methoxyflavone were observed only in trace amount in all the citrus fruits. Total polyphenol contents were highest in Jigak, Jawdung, Grapefruit, and Hongkyool (over 200 mg%) in the immature fruit from the late August to the late September, and all the citrus showed decreased pholyphenol contents while ripening, and were increased in order of citrus peels > leaves > juices. Electron donating abilities showed the lowest activities in late September and was raised as the fruits ripen, and showed the strongest effect in order of citrus juices > peels > leaves. The nitrite scavenging ability appeared the highest from late August to late September and decreased gradually, and showed the highest at pH 1.2. Superoxide anion radical scavenging effect showed good correlation with total polyphenol contents. The immature Hongkyool and Jigak showed the highest superoxide radical scavenging effect (more than 60%), and Sadoogam and Seminol (Dancy tangerine) showed the lowest scavenging effect. Hydrogen peroxide scavenging activity was highest in Sambogam (C. sulcata) (83.1%) in late August, and the second highest activity was observed in Namgam-20 (C. unshiu), Sadoogam and Jigak (over 70%), respectively, and all the citrus peels showed decreased activity during ripening. All the citrus species showed the highest ·OH radical scavenging activities among reactive oxygen species (ROS). Archicitrus and Metacitrus citrus showed stronger scavenging activities than that of Jeju native citrus, and not much affected by increased maturity of the fruits. Nitric oxide radical scavenging activity was the highest in Bungkyool (C. platymama) (58.4%) in late February, and increased with fruit ripening. The extracts from citrus peel showed strong antimicrobial activities against Bacillus cereus and B. subtilis, and appeared highest in late August, and decreased while ripening. The results measured using comet assay, inhibitory effects of DNA damage was higher PMFs (sinensetin, nobiletin, heptamethoxy- flavone) than flavanone glycosides (narirutin, hesperidin, neohesperidin). Hence, these results suggest that quercetagetin among all the flavonoids was most plentiful in Grapefruit, Jawdung, Jigak and Dangyooja, and nobiletin and tangeretin showed the highest contents in the Hongkyool and Jinkyool (C. sunki), so that the fruits could be able to used for industrial material of flavonoids. especially, Jigak was generally the highest in the polyphenol contents and ROS scavenging activities, so the further studies are needed for industrial applications.

산업적 활용을 위한 기초 자료를 제공하고자 제주에서 재배되고 있는 감귤류 37종의 품종에 대하여 2006년 8월부터 2007년 2월까지 수확시기별로 일반성분, flavonoid의 함량, 항산화 활성, 아질산염 소거능 및 항균활성을 측정하였다. 감귤의 과형지수는 대부분 구형 및 타원형이었으며, 과중은 신감하가 가장 높았고, 홍귤이 가장 낮았으며 과일이 성숙함에 따라 증가하였다. 과피율은 성숙초기에 사두감이 69.4%로 가장 높았으며, 세토카가 가장 낮았다. 과실이 성숙함에 따라 산 함량은 감소하였으나, 가용성고형물(°Brix), 당산비, pH는 증가하였으며, 성분간 상관관계는 pH와 당산비가 가장 높았다. 감귤의 부위별 flavonoid 함량은 과피가 가장 높았고 잎, 감귤착즙액 순이었으며, 감귤과피에 많은 flavonoid는 감귤 잎이나 착즙액에도 높은 함량이 검출되어 상호간 상관관계가 있었으며, 대부분 성숙됨에 따라 감소하였다. Flavone류인 quercetagetin은 모든 감귤종에서 검출이 되었고, 감귤과피 및 감귤 잎에서는 8월 하순의 그래이프후르츠가 가장 많이 검출되었으며, 감귤착즙액은 좌등, 당유자, 지각, 그래이프후르츠 순이었다. Flavanone류인 narirutin, hesperidin, neohesperidin은 8월 하순의 사두감, 궁천조생, 좌등에서 가장 많이 검출되었으며, narirutin과 hesperidin은 주로 온주밀감 계통인 후생감귤아속 감귤에서 함량이 높게 검출되었다. Polymethoxyflavone류 중에는 nobiletin이 32종의 감귤과피에서 검출되었으며, 홍귤이 9월 하순에 16.69 mg/g으로 가장 높은 함량을 나타내었다. Sinensetin과 tangeretin은 감귤과피, 착즙액에서 홍귤이 가장 함량이 높았으며, 감귤 잎은 진귤에서 가장 높았다. 3,5,6,7,8,3',4'-Heptamethoxyflavone, scutellarein tetramethylether, 3',4',7,8-tetra- methoxyflavone, 3',4'-dimethoxyflavone, 5,6,7,3',4',5'-hexamethoxyflavone, 4'- methoxyflavone은 품종에 따라 검출되지 않거나 함량이 미미하였다. 총 폴리페놀 함량은 지각과 홍귤이 미숙과인 8월과 9월 하순에 200 mg% 내외로 가장 높았고, 수확시기가 늦을수록 감소하는 경향을 보였으며, 부위별 함량은 감귤과피 > 감귤 잎 > 감귤착즙액 순이었다. 전자공여효과는 9월 하순에 최소치를 나타내다가 완숙기에 가까울수록 높았으며 감귤착즙액 > 감귤과피 > 감귤 잎 순이었다. 아질산염 소거능은 8월 하순에서 9월 하순까지 최고로 높았다가 그 이후 서서히 감소하였으나 변화폭은 크지 않았으며 pH 1.2에서 아질산염 소거효과가 가장 높았다. Superoxide anion radical 소거활성은 성숙초기에 홍귤과 지각에서 60% 이상으로 가장 높았고 사두감, 세미놀이 가장 낮았으며 수확시기가 늦을수록 감소하였으나 변화폭은 크지 않았다. Hydrogen peroxide 소거활성은 8월 하순의 삼보감이 가장 높은 활성을 나타내었고 그 다음에 남감20호, 사두감 순이었으며, 대부분의 감귤종이 수확시기가 늦어질 수록 감소하는 경향을 보였다. Hydroxy radical 소거활성은 모든 감귤종에서 비교적 높은 활성을 보였으며 제주재래종 감귤보다는 초생감귤아속과 후생감귤아속 감귤이 효과가 높았으며 수확시기별 차이는 거의 없었다. 감귤이 성숙됨에 따라 hydrogen peroxide 소거능, superoxide anion 라디칼 소거능은 감소하는 경향을 보였으나 nitric oxide 라디칼 소거활성은 증가하는 추세를 보였으나, 다른 소거능에 비해 가장 낮았다. 감귤과피의 항균성은 대부분 품종들이 Bacillus cereus와 B. subtilis에 대해서 항균성을 보였으며, 8월 하순의 미숙과에서 가장 강한 활성을 보였으며 시기별로 차이는 크지 않았다. Flavonoid에 대한 comet assay 실험에서는 flavanone류인 narirutin, hesperidin, neohesperidin보다 polymethoxyflavone류인 sinensetin, nobiletin, heptamethoxyflavone의 DNA 손상 억제효과가 더 뛰어났다. 본 실험결과 제주산 감귤 중 그래이프후르츠, 좌등, 지각, 당유자는 quercetagetin이 다른 감귤류에 비해 높았고, polymethoxyflavone류인 nobiletin과 tangeretin은 미숙과인 홍귤과 진귤에서 함량이 높아 소재로서 경쟁력이 있을 것으로 사료되며, 특히 지각이 대부분의 항산화 실험에서 높은 소거활성을 보였으므로, 이에 대해 구체적인 연구가 진행될 필요성이 있을 것으로 판단된다.