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ISSN : 1226-4768(Print)
ISSN : 2288-1247(Online)
Food Engineering Progress Vol.22 No.1 pp.9-16
DOI : https://doi.org/10.13050/foodengprog.2018.22.1.9

Characterization of Lycopene, β-Carotene, and Phenolic Compounds of Domestic Cherry Tomato Cultivars

Jun-Bae Ahn*
Department of Food Service & Culinary Arts, Seowon University
Corresponding author: Jun Bae Ahn, Department of Food Service & Culinary Arts, Seowon University, Cheongju-si, Chungcheongbuk-do, 28660, Korea +82-43-299-8461; +82-43-299-8460given@seowon.ac.kr
20171003 20171106 20171116

Abstract

To determine the bioactive compound of domestic cherry tomato, the levels of lycopene, β-carotene, and phenolic compounds were analyzed in three domestic cherry tomato cultivars (Summerking, Qutiquti, and Minchal) using HPLC and LC-MS/MS. The levels of lycopene were 69.40 mg/100 g (Qutiquti), 69.07 mg/100 g (Minichal), and 38.52 mg/100 g (Summerking). The contents of β-carotene were 3.35 mg/100 g (Qutiquti), 2.30 mg/100 g (Summerking), and 2.25 mg/100 g (Minichal). Five phenolic compounds were identified exactly as 3-caffeoylquinic acid, 5-caffeoylquinic acid, quercetin-3-apiosylrutinoside, quercetin-3-rutinoside, and naringenin chalcone from three domestic cherry tomatoes. Five phenolic compounds were identified partially as two isomers of caffeic acid-hexose, caffeoylquinic acid isomer, di-caffeoylquinic acid, and tri-caffeoylquinic acid from three domestic cherry tomatoes. Naringenin chalcone was the most abundant phenolic compound, ranging from 78.2 mg/100 g for Qutiquti to 222.9 mg/100 g for Summerking. High levels of quercetin-3-rutinoside and 5-caffeoylquinic acid were found, ranging 24.3- 50.8 mg/100 g and 31.8-47.6 mg/100 g, respectively. These results suggested that domestic cherry tomatoes can be used as bioactive food materials.


국내산 방울토마토의 라이코펜, 베타카로틴 및 페놀성 화합물의 특성 규명

안 준배*
서원대학교 호텔외식조리학과

초록


    서 론

    토마토는 세계적으로 생식용이나 가공용으로 소비량이 많은 과실 중의 하나이다(Friedman, 2002; Lugasi et al., 2003; Frusciante et al., 2007). 미국이나 유럽을 중심으로 일반 토마토의 lycopene 함량에 관한 연구(Toma et al., 2008; Erge & Karadeniz, 2011; Gougoulias et al., 2012)와 β-carotene, neurosporene, lutein, zeaxnanthin의 함량에 관 한 연구(Mares-Perlman et al., 2001) 등 일반성분 및 생리 활성 성분의 함량에 관한 연구가 많이 수행되었다. 또한, 전립선암 억제효과(Edward, 1999; Edward et al., 2002; Giovannucci, 2005), 저밀도 지단백(LDL) 산화억제(Oshima et al., 1998), 항산화 효과(Talalay, 2000; Stahl et al., 2001; Mares-Perlman et al., 2001) 등 생리활성에 관한 연구가 상당수 보고되어 있다. 그러나 최근 세계적으로 소비량이 증가하고 있는 방울토마토의 생리활성 성분에 관한 연구는 충분하지 못한 실정으로 방울토마토의 lycopene, β-carotene 등의 carotenoids에 관한 소수의 연구 결과가 존재한다 (Guil-Guerrero & Rebolloso-Fuentes, 2009; Kim et al., 2015). 특히, 페놀성 화합물(phenolic compounds)의 종류 및 함량을 밝히려는 연구는 거의 없어 방울토마토의 식 품학적 가치를 이해하기 위해서는 이에 대한 연구가 필요 하다.

    선행 연구(Kim & Ahn, 2014)에서는 국내산 방울토마토 단일 품종에 대해 아미노산 및 아미노산 대사산물, 그리고 폴리페놀 화합물을 알아 본 바 있다. 그러나 국내산 방울 토마토의 식품학적 가치와 활용성을 알기 위해서는 더 다 양한 품종의 생리활성 물질을 규명할 필요가 있다.

    따라서 본 연구에서는 국내산 방울토마토 3종에 대해 생 리활성 성분인 lycopene, β-carotene을 정량하였고 페놀성 화합물을 HPLC와 LC-MS/MS를 사용하여 분리, 동정하고 함량을 측정하여 보았다. 본 연구의 결과는 우리나라에서 소비량이 증가하고 있는 국내산 방울토마토의 생리활성 성 분을 규명함으로써 식품 소재로서의 유용성을 밝히는데 기 여 할 수 있으리라 기대된다.

    재료 및 방법

    실험 재료

    국내에서 재배되는 방울토마토 중 Summerking, Qutiquti, Minichal 3가지 품종을 실험에 사용하였다. 토마토는 부여 토마토시험장(Buyeo, Korea)에서 재배된 과실을 공급받아 사용하였다.

    방울토마토 시료 제조

    분석에 사용할 방울토마토 시료 준비를 위해서 Kim & Ahn (2014)의 방법을 사용하였다. 품종별 10 개체의 과실을 무작위로 선발하였다. 꼭지를 제거하고 과실을 약 1 cm 두 께로 썰어 액체 질소에 침지하여 급속 동결하였다. 동결된 방울토마토를 동결건조기(Model PVTFD 10R, Ilsinbiobase Co. Ltd., Yangju, Korea)를 사용하여 건조한 후 Wiley mill (Model 4, Thomas Scientific, Swedesboro, NJ, USA) 로 분쇄하였다. 분쇄된 가루를 20 mesh 체로 걸러 통과된 분말을 분석에 활용하였다. 분말시료는 습기를 차단하기 위하여 실리카겔이 포함된 데시케이터에 넣고 -25°C에서 보관하였다.

    Lycopene 및 β-carotene의 추출

    방울토마토로부터 lycopene과 β-carotene 등 카로티노이 드를 추출하기 위해서 Kim et al. (2015)의 방법을 변형하 여 사용하였다. 동결건조 처리된 방울토마토 시료 0.5 g을 50 mL 삼각플라스크에 넣고 EtOH 20 mL를 가한 후 75°C 항온수조에서 10분간 진탕 하였다. 80% (v/v) KOH 5 mL 를 넣고 다시 75°C 항온수조에서 10분간 진탕 한 후 5분 간 얼음에 방치하고 hexane 5 mL와 동량의 증류수를 가하 여 5분간 강하게 교반(stirring)하였다. 혼합액을 50 mL conical tube에 넣고 5°C, 3,000×g에서 3분간 원심분리한 후 상층액(hexane 층)을 회수하여 농축수기에 모았다. 방울 토마토의 카로티노이드를 완전히 추출하기 위하여 원심분 리 후 침전된 EtOH와 증류수 혼합액 층을 버리고 고형물 에 EtOH 10 mL를 넣고 진동혼합 한 후 75°C 항온수조에 서 10분간 진탕 하였다. 5분간 얼음에 방치하고 hexane 2.5 mL와 동량의 증류수를 가하여 강하게 진동혼합하여 원심분리 한 후 상층액을 회수하여 농축수기에 합하였다. 상기의 과정을 1회 더 반복하여 총 3회 추출한 후 상층액 을 농축수기에 모아 감압 농축기로 40°C에서 완전히 건조 하였다. 건조된 추출물에 dichloromethane:methanol (50:50, v/v) 용매 2 mL를 넣고 용해한 후 0.45 μm syringe filter (SLCR013NL, Merk Millipore Korea, Daejeon, Korea)를 사용하여 여과하여 lycopene 및 β-carotene을 분석하는데 사용하였다.

    Lycopene 및 β-carotene의 정량

    방울토마토의 lycopene 및 β-carotene 함량을 분석하기 위해서는 HPLC (Shimadzu Prominance LC-20A, Shimadzu, Kyoto, Japan)를 사용하여 분석하였다.

    방울토마토 카로티노이드 추출액은 20 μL를 주입하였고 컬럼은 Inertsil ODS-3V (5 μm, 4.6-250 mm) HPLC column (GL Sciences Inc., Tokyo, Japan)을 사용하였으며, photodiode array detector (SPD-m20A, Shimadzu, Kyoto, Japan) 를 사용하여 검출하였다. 컬럼 온도는 30°C, 이동상은 acetonitrile/methnol/dichloromethane/n-hexane (50:40:5:5, v/ v/v/v)이었으며 유속은 1.0 mL/min이었다. Lycopene과 β- carotene 표준물질(Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO, USA) 을 사용하여 함량을 정량하였다.

    페놀성 화합물의 추출 및 정량

    방울토마토의 페놀성 화합물을 추출, 분석하기 위해서는 Kim & Ahn (2014)의 방법을 사용하였다. 동결건조 시료 100 mg을 25 mL volumetric flask에 넣고 80% (v/v) 메탄올 25 mL를 가하였다. 추출 효율을 높이기 위하여 혼합액을 초 음파 수조에 넣어 30°C에서 60분간 추출 한 후 Whatman No. 2 filter paper로 거르고 18,000×g에서 10분간 원심분 리하여 상등액을 회수하였다. 원심분리 상등액은 0.45 μm syringe filter (SLCR013NL, Merk Millipore Korea)로 여과 하여 분석 및 정량에 사용하였다.

    페놀성 화합물의 분석 및 정량은 HPLC (Shimadzu Prominance LC-20A, Shimadzu)를 사용하였다. 시료 추출 여과 액 주입량은 20 μL였으며 컬럼은 Inertsil ODS-3V (5 μm, 4.6-250 mm) HPLC column (GL Sciences Inc.), 검출기는 photodiode array detector (SPD-m20A, Shimadzu)를 사용 하였다. 컬럼 온도는 30°C, 유속은 0.8 mL/min으로 유지하 였다. Mobile phase는 acetonitrile과 0.5% (v/v) formic acid 를 혼합하여 사용하였으며 시간별로 acetonitrile의 농도를 5% (0-5 min), 18% (5.1-30 min), 70% (30.1-90 min), 90% (90.1-100 min), 5% (100.1-120 min)로 조절하여 흘려주었다.

    폴리페놀 성분의 함량을 정량하기 위해서는 5-caffeoylquinic acid (Sigma-Aldrich Co.) quercetin-3-rutinoside (Sigma- Aldrich Co.), naringenin chalcone (ChromaDex Inc., Irvine, CA, USA) 표준물질을 사용하여 함량을 정량하였다.

    Mass spectrometry에 의한 페놀성 화합물의 동정

    HPLC로 검출된 페놀성 화합물의 peak를 동정하기 위하 여 HPLC (Agilent Technologies 1200 series, Agilent Technologies, Santa Clara, CA, USA)가 연결된 3200Q Trap LC-MS/MS 시스템(Applied Biosystems Inc., Foster City, CA, USA)을 사용하였다.

    1차 분리를 위한 HPLC분석조건, 즉 컬럼, mobile phase 및 농도구배, 유속, 검출기 등은 상기의 HPLC 분석조건과 같았다. LC-MS/MS의 분석조건은 m/z 160-1200 범위에서 negative ion mode로 분석하였으며 collision gas는 헬륨, 이온의 분리는 2 Da로 하였다. LC-MS/MS 분석 결과를 선 행연구 및 표준물질과 비교하여 미지의 페놀성 화합물의 peak를 동정하였다.

    통계처리

    시료는 3회 추출하여 분석하였으며 결과는 평균과 표준 편차로 나타내었다. 통계처리는 IBM SPSS Statistics (Ver. 22, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)를 사용하여 일원분산분 석(one-way ANOVA)을 시행한 후 Duncan’s multiple range test를 통해 신뢰수준 95% (p<0.05)에서 유의차를 검증하 였다.

    결과 및 고찰

    방울토마토 품종별 Lycopene의 함량

    국내산 방울토마토 3종의 lycopene 함량을 알아본 결과 는 Fig. 1과 같았다.

    Qutiquti 품종과 Minichal 품종의 lycopene 함량은 각각 건조 중량 기준으로 69.40 mg/100 g, 69.07 mg/100 g으로 유 사하였다. 반면 Summerking 품종에서 38.52 mg/100 g이 함 유되어 있어 3종의 방울토마토 중 lycopene 함량이 가장 적 었다.

    Erge & Karadeniz (2011)는 터키산 일반 토마토 16종의 lycopene을 분석한 결과 평균 16.4 mg/100 g이라고 보고하 였는데 이는 국내산 방울토마토에 비해 적은 함량이었다. Guil-Guerrero & Rebolloso-Fuentes (2009)는 스페인산 방 울토마토와 일반토마토의 lycopene 함량을 정량한 결과 방 울토마토에서 35 mg/100 g, 일반토마토에서 최대 39 mg/ 100 g의 lycopene이 함유되어 있음을 밝혔는데 이는 국내 산 방울토마토 Summerking에 함유된 lycopene 함량과 유 사하였다. 그리고 Kim et al. (2015)은 국내산 일반 토마토 와 방울토마토의 lycopene 함량을 정량한 결과 일반토마토 는 43.3 mg/100 g, 방울토마토는 42.2 mg/100 g의 lycopene 을 포함한다고 하였는데 본 연구에 사용된 Qutiquti 품종과 Minichal 품종의 lycopene 함량에 비해 다소 낮은 값이었다. 반면, Ilahy et al. (2011)은 튀니지산 일반토마토 중에서 lycopene을 고농도로 함유한 품종을 조사한 결과 lycopene 함량이 97-254 mg/100 g에 달하는 4가지 품종을 보고한 바 있는데 이는 국내산 방울토마토 Qutiquti 품종과 Minichal 품종의 lycopene 함량에 비해 1.4-3.6배 이상 많은 양이었 다. 이와 같은 결과는 토마토의 품종에 따른 차이뿐만 아 니라 수확 시기에 따른 차이에서 기인 한 것으로 판단되는 데 Gram et al. (1983)은 생육 단계에 따라 토마토의 색깔 변화와 lycopene의 함량 변화를 추적한 결과 개화 후 52일 이 경과하여 푸른색이 남아있는 미숙과에 비해 개화 후 60일이 경과하여 진한 붉은색을 띄는 완숙과의 lycopene의 함량이 4배 이상 많았다고 보고한 바 있다.

    방울토마토 품종별 β-carotene의 함량

    국내산 방울토마토의 β-carotene을 정량한 결과는 Fig. 2 와 같았다.

    Summerking 품종과 Minichal 품종은 각각 2.30 mg/100 g, 2.25 mg/100 g의 β-carotene을 함유하고 있었고 Qutiquti 품 종은 3.35 mg/100 g을 함유하고 있어 3가지 품종 중 가장 많은 β-carotene 함량을 보였다.

    Erge & Karadeniz (2011)은 터키산 일반 토마토 16종에 서 평균 3.0 mg/100 g의 β-carotene이 발견되었다고 하였는 데 본 연구에 사용한 국내산 방울토마토 3종의 평균 β- carotene 함량(2.63 mg/100 g)에 비해 다소 높은 값을 보였 다. Guil-Guerrero & Rebolloso-Fuentes (2009)는 스페인산 방울토마토에서 7.3 mg/100 g, 일반토마토에서 최대 5.6 mg/100 g의 β-carotene이 함유 되었다고 하였는데 국내산 방울토마토에 비해 높은 함량을 보였다. 또한, Kim et al. (2015)의 연구에 의하면 국내산 일반토마토에는 12.66 mg/ 100 g, 방울토마토는 7.46 mg/100 g의 β-carotene이 함유되 었음이 알려졌는데 본 연구를 통한 국내산 방울토마토 3종 의 평균 β-carotene 함량(2.63 mg/100 g)에 비해 상당히 높 은 함량을 보여 품종간 β-carotene 함량의 차이가 큼을 알 수 있었다. 이와 같이 생산지에 따라 β-carotene 함량이 차 이를 보이는 것은 토마토의 품종의 차이와 생육 단계(숙성 도)의 차이가 원인인 것으로 판단된다. Choi et al. (2010) 은 생육 단계별 토마토의 아미노산, β-carotene, chlorophyll 등의 함량을 정량한 결과 진한 붉은색을 띄는 완숙과에 비 해 푸른색이 남아 있는 미숙과가 β-carotene 함량이 더 높 음을 확인한 바 있다.

    페놀성 화합물 분석 및 동정

    국내산 방울토마토 세가지 품종의 페놀성 화합물을 HPLC로 분리한 결과는 Fig. 3에 나타내었다. 방울토마토 추출액으로부터 단일 peak로 분리가 가능한 약 10개의 peak를 LC-MS/MS로 동정하여 보았다. 이 중 동정이 가능 한 10개의 peak를 Fig. 3에 표시하였고 Table 1에 동정 결 과를 나타내었다. 페놀성 화합물의 동정을 위해서는 190- 400 nm 범위에서 최대 흡광도 파장, MS에 의한 주이온인 [M-H]-의 m/z 값, MS/MS에 의한 ion fragment의 m/z 값 등을 활용하였고 선행 연구결과(Kim& Ahn, 2014)와 일 반 토마토 flavonoid의 LC-Mass spectrometry 결과(Moco et al., 2006)를 기본으로 기타 선행 연구를 참고하여 페놀 성 화합물을 동정하였다.

    본 연구에서 peak 3, 4, 6, 7 및 10은 정확히 동정 할 수 있었으며 화합물의 구조를 Fig. 4에 제시하였다. Peak 3과 4는 최대 흡광도 파장이 248, 326 nm, 주이온([M-H])의 m/z 값이 353.3, MS/MS ion fragment의 m/z 값이 191로 동일 하여 이성질체로 추정하였다. 선행 연구(Ana et al., 2004)에 의하면 burr parsley로부터 peak 3, 4과 동일한 UV/Vis spectrum, 주이온 및 MS/MS의 m/z 값을 갖는 페놀성 화합 물이 분리되어 3-caffeoylquinic acid로 동정된 바 있다. 그 리고 Kim & Ahn (2014)은 방울토마토 Betatini 품종으로 부터 peak 3, 4와 동일한 최대 흡광도, 주이온 및 MS/MS 의 m/z 값을 갖는 물질을 분리하여 각각 3-caffeoylquinic acid와 5-caffeoylquinic acid로 동정하였다. Peak 3과 4를 구분하기 위하여 5-caffeoylquinic acid 표준품을 HPLC, LC-MASS로 확인한 결과 retention time, 최대 흡광도, 주 이온 및 MS/MS의 m/z 값이 peak 4와 일치하여 peak 4를 5-caffeoylquinic acid (5-CQA), peak 3을 3-caffeoylquinic acid (3-CQA)로 동정하였다.

    Peak 6은 최대 흡광도가 354, 254 nm, 주이온의 m/z 값 이 741, MS/MS ion fragment의 m/z 값이 301, 300이었다. Moco et al. (2006)은 일반 토마토로부터 주이온의 m/z 값 이 741, MS/MS ion fragment의 m/z 값이 301인 물질을 분리하여 quercetin-hexose-deoxyhexose-pentose (quercetin trisaccharide)로 동정하였고 Choi et al. (2010)도 동일한 물 질이 quercetin-3-apiosylrutinoside임을 확인한 바 있다. 따 라서 peak 6을 quercetin-3-apiosylrutinoside (Q-3-AR)로 동 정하였다.

    Peak 7은 최대 흡광도와 MS/MS ion fragment의 m/z 값 이 peak 6과 일치하였으나 주이온의 값이 609.1로 분자량 이 서로 다른 물질임을 알 수 있었다. Choi et al. (2011) 은 대추로부터 peak 7과 최대 흡광도, 주이온의 m/z 값, MS/MS ion fragment의 m/z 값이 일치하는 물질을 분리하 여 quercetin-3-rutinoside (rutin)로 동정하였는데 peak 7은 peak 6인 quercetin-3-apiosylrutinoside에서 5탄당(pentose)이 유리된 물질이었다. 확인을 위하여 quercetin-3-rutinoside 표준물질을 사용하여 LC-MS/MS 분석을 시행한 결과 peak 7과 주이온의 m/z 값, MS/MS ion fragment의 m/z 값이 일치하여 peak 7을 quercetin-3-rutinoside (Q-3-R)로 동정하였다.

    Peak 10은 최대 흡광도가 250, 366 nm, 주이온의 m/z 값 이 271, MS/MS ion fragment의 m/z 값이 151, 119이었는 데 Moco et al. (2006)은 일반 토마토로부터 주이온 및 MS/MS의 m/z 값이 일치하는 물질을 분리하여 naringenin chalcone으로 동정하였다. 확인을 위하여 naringenin chalcone 표준물질을 사용하여 LC-MS/MS 분석을 시행한 결 과 peak 10과 주이온의 m/z 값, MS/MS ion fragment의 m/z 값이 일치하여 peak 10을 naringenin chalcone (NGC) 로 동정하였다.

    한편, peak 1, 2, 5, 8 및 9는 본 연구에서 정확히 동정 되지 않아 부분 동정하였다. Peak 1, 2는 주이온의 m/z 값 이 341로 일치하였으나 MS/MS ion fragment 패턴에 다소 차이가 있었으며 최대 흡광도가 서로 달랐다. 즉, 분자량은 같으나 화학구조에 차이가 있는 화합물이라 추정할 수 있었 다. MS/MS ion fragment의 m/z 값 중 179, 135는 caffeic acid의 고유한 MS/MS fragment로 알려져 있어(Moco et al., 2006) peak 1, 2 모두 caffeic acid의 유도체라고 판단 되었다. Moco et al. (2006)과 Mullen et al. (2007)은 일반 토마토와 과실 주스로부터 peak 1과 같은 주이온의 m/z 값, MS/MS ion fragment 패턴을 보이는 물질을 분리하여 caffeic acid-hexose라고 동정하였다. 따라서 본 연구에서도 hexose의 종류와 결합 위치는 알 수 없으나 peak 1을 caffeic acid-hexose isomer I (CHI)라고 부분 동정하였고 peak 2를 caffeic acid-hexose isomer II (CHI)로 부분 동정하였다.

    Peak 5는 최대 흡광도가 248, 326 nm, 주이온의 m/z 값 이 353, MS/MS ion fragment의 m/z 값이 273, 204, 191 이었는데 주이온의 m/z 값과 최대 흡광도가 peak 3, 4와 같았다. 또한, MS/MS ion fragment의 m/z 값 중 191은 caffeoylquinic acid의 전형적인 특징이다. 즉, peak 5는 3- caffeoylquinic acid로 동정된 peak 3과 5-caffeoylquinic acid로 동정된 peak 4와 분자량은 같으나 결합 방식이 3- caffeoylquinic acid, 5-caffeoylquinic acid와는 다른 이성질 체임을 알 수 있었다. 따라서 peak 5를 caffeoylquinic acid isomer (CQAI)로 부분 동정하였다.

    Peak 8과 9는 최대 흡광도가 250, 328 nm, 주이온의 m/ z 값이 각각 515, 677, MS/MS ion fragment의 m/z 값이 각각 354, 191, 179, 173, 135 및 353, 191, 173, 135를 보였는데 최대 흡광도가 peak 3, 4와 거의 같고 MS/MS ion fragment 중 m/z 값이 191인 ion fragment를 포함하고 있어 caffeoylquinic acid의 유도체로서 분자량이 다른 물질 이었다. Moco et al. (2006)과 Choi et al. (2010)은 일반토 마토로부터 Peak 8과 9와 최대 흡광도, LC-MS/MS 결과 가 거의 일치하는 물질을 분리하여 각각 di-caffeoylquinic acid와 tri-caffeoylquinic acid라 하였는데 본 연구에서도 결합 위치는 알 수 없으나 peak 8을 quinic acid에 2개의 caffeic acid가 결합한 di-caffeoylquinic acid (di-CQA), peak 9를 quinic acid에 3개의 caffeic acid가 결합한 tri-caffeoylquinic acid (tri-CQA)로 부분 동정하였다.

    폴리페놀 화합물의 함량

    국내산 방울토마토에 포함된 페놀성 화합물의 함량은 Table 2와 같았다. 페놀성 화합물은 정확히 동정된 3- caffeoylquinic acid (3-CQA), 5-caffeoylquinic acid (5- CQA), quercetin-3-apiosylrutinoside (Q-3-AR), quercetin-3- rutinoside (Q-3-R), naringenin chalcone (NGC)에 대해 함 량을 정량하였다. 5-CQA, Q-3-R 및 NGC의 함량은 표준 물질을 사용하여 정량하였고 3-CQA의 함량은 5-CQA 표 준물질을, Q-3-AR의 함량은 Q-3-R 표준물질을 사용하여 측정하였다.

    국내산 방울토마토에서 분리, 동정된 성분 중 NGC이 가 장 많은 함량을 차지하였다. NGC는 알러지 억제효과 (Yamamoto et al., 2004; Iwamura et al., 2010), 염증억제 효과(Hirai et al., 2007), 비만억제 효과(Horiba et al., 2010) 등이 잘 알려진 생리활성 물질인데 국내산 방울토마 토에는 78.2-222.9 mg/100 g 수준으로 함유되어 있었다. 특 히, Summerking 품종에는 222.9 mg/100 g으로 매우 높은 농도의 NGC이 함유되어 있음이 밝혀져 NGC의 좋은 급 원임을 알 수 있었다. 그 다음으로 많은 함량을 차지한 페 놀성 물질은 rutin으로도 불리는 Q-3-R이었다.

    Q-3-R은 항산화 효과(Metodiewa et al., 1997), 혈액응집 억제(Navarro-Núñez et al., 2008), 천식억제작용(Jung et al., 2007) 등 생리활성이 밝혀진 물질로 국내산 방울토마토 에 24.3-50.8 mg/100 g이 함유되어 있었다. 또한, 5-CQA 는 항산화 및 항스레스 효과(Iwai et al., 2004; Zhao et al., 2008), 항당뇨 및 항비만 효과(Boudielal et al., 2012; Liu et al., 2015), 항암 활성(Lee et al., 2014; Murad et al., 2015) 등이 밝혀진 생리활성 물질이다. 국내산 방울토마토 에는 5-CQA가 31.8-47.6 mg/100 g으로 Q-3-R와 비슷한 수 준으로 함유되어 있었다. 그 외에도 3-CQA와 Q-3-AR이 각각 2.2-3.4 mg/100 g과 6.1-7.3 mg/100 g으로 소량 함유되 어 있었다. 상기의 결과로 국내산 방울토마토는 lycopene, β-carotene뿐만 아니라 페놀성 화합물이 풍부하게 함유되어 있어 생리활성 물질의 좋은 급원임을 알 수 있었다.

    요 약

    본 연구는 국내에서 소비량이 증가하고 있는 방울토마토 의 식품소재로서의 가치를 규명하기 위하여 국내산 방울토 마토 세가지 품종(Summerking, Qutiquti, Minichal)에 대해 lycopene, β-carotene의 함량과 페놀성 화합물을 LC-MS/ MS로 분리, 동정하여 함량을 알아보았다.

    Qutiquti 품종과 Minichal 품종의 lycopene은 각각 건조 중량 기준으로 69.40 mg/100 g과 69.07 mg/100 g이 함유되 어 있었고 Summerking 품종에는 38.52 mg/100 g이 함유되 어 있었다. β-Carotene을 정량한 결과 Summerking 품종과 Minichal 품종은 각각 2.30 mg/100 g과 2.25 mg/100 g을 함 유하고 있었고 Qutiquti 품종은 3.35 mg/100 g을 함유하고 있어 3가지 품종 중 가장 많은 β-carotene 함량을 보였다. 페놀성 화합물을 HPLC로 분리하고 LC-MS/MS로 동정한 결과 3-caffeoylquinic acid (5-CQA), 5-caffeoylquinic acid (3-CQA), quercetin-3-apiosylrutinoside (Q-3-AR), quercetin- 3-rutinoside (Q-3-R) 및 naringenin chalcone (NGC) 등 5가 지 화합물이 정확히 동정되었고 caffeic acid-hexose isomer 2종, caffeoylquinic acid isomer (CQAI), di-caffeoylquinic acid (di-CQA) 및 tri-caffeoylquinic acid (tri-CQA) 등 5종 의 화합물이 부분 동정되었다. 국내산 방울토마토에는 페 놀성 화합물 중에서는 공통적으로 NGC이 가장 많이 발견 되었는데 78.2-222.9 mg/100 g 수준으로 함유되어 있었다. 특히, Summerking 품종에는 222.9 mg/100 g으로 매우 높은 농도의 NGC이 함유되어 있었다. 또한, Q-3-R과 5-CQA도 각각 24.3-50.8 mg/100 g과 31.8-47.6 mg/100 g으로 상당량 함유되어 있었다. 본 연구의 결과로 볼 때 국내산 방울토 마토는 다양한 생리활성 물질을 포함하고 있어 생리활성 식품소재로서 활용 가치가 매우 높다고 할 수 있다.

    Figure

    FOODENGPROG-22-9_F1.gif
    Lycopene contents of domestic cherry tomato cultivars.

    Values on bars with different superscript letters are significantly different at p<0.05.

    FOODENGPROG-22-9_F2.gif
    β-Carotene contents of domestic cherry tomato cultivars.

    Values on bars with different superscript letters are significantly different at p<0.05.

    FOODENGPROG-22-9_F3.gif
    HPLC chromatograms of phenolic compound from domestic cherry tomato cultivars.

    (A): Summerking, (B): Qutiquti, (C): Minichal

    FOODENGPROG-22-9_F4.gif
    Structures of identified phenolic compounds in domestic cherry tomato cultivars.

    (A): 3-caffeoylquinic acid, (B): 5- caffeoylquinic acid, (C): quercetin-3-apiosylrutinoside, (D): quercetin-3-rutinoside, (E): naringenin chalcone.

    Table

    Identification of phenolic compounds in three domestic cherry tomato cultivars
    1)Identified exactly by comparing with standard compound or literature
    Concentration of five identified phenolic compounds in three domestic cherry tomato cultivars (mg/100 g dry weight)
    1)Abbreviations: 3-CQA, 3-caffeoylquinic acid; 5-CQA, 5-caffeoylquinic acid; Q-3-AR, quercetin-3-apiosylrutinoside; Q-3-R, quercetin-3-rutinoside; NGC, naringenin chalcone
    2)Values in the same column with different superscript letters are different significantly at p<0.05.
    3)Statistical significance level: **p<0.01, ***p<0.001

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