ISSN(Print):1738-7248, ISSN(Online):2287-7428 Korean J. Food Preserv. 24(7), 1000-1006 (2017) https://doi.org/10.11002/kjfp.2017.24.7.1000 Physicochemical properties, bioactive composition and antioxidant activities of noni fruit juices from different regions of cultivation Ja-Min Kim 1,2, Yong Jun Jo 3, Dongyup Hahn 1,2 * 1 School of Food Science and Biotechnology, Kyungpook National University, Daegu 41566, Korea 2 Institute of Agricultural Science and Technology, Kyungpook National University, Daegu 41566, Korea 3 New Technology and Innovation Department, Nutribiotech, Seoul 06132, Korea 재배지에따른노니열매착즙액의이화학적특성, 생리활성성분및항산화활성 김자민 1,2 조용준 3 한동엽 1,2 * 1 경북대학교식품공학부, 2 경북대학교농업과학기술연구소, 3 뉴트리바이오텍 Abstract The objectives of this study were to compare the physicochemical properties, functional components and antioxidant activities of noni fruit juices from six different regions of cultivation: Samoa, Indonesia, China (Hainan), Hawaii, Thailand and Tahiti. The ph values of noni fruit juices ranged from 3.63 to 3.83, and the soluble contents were 5.97-6.97 Brix. In regard to color, the L, a and b values of noni juices were in the ranges of 33.41-46.51, 3.44-7.98, and 2.42-22.20, respectively. The polyphenol content of noni fruit juice from Indonesia was significantly higher than other samples. The Thailand noni fruit juice contained the highest amounts of scopoletin (8.62 mg/100 ml) and rutin (2.03 mg/100 ml). The noni fruit juice from Indonesia showed the higher antioxidant activities (DPPH and ABTS radical scavenging activity) than others. In conclusion, These results suggest that noni fruit juice may be a good source of functional food with antioxidant activity and can serve as the basis data for the use of noni fruit in the food industry. Key words:noni fruit, antioxidant activity, scopoletin, rutin, Morinda citrifolia L. 1) 서 Morinda citrifolia L. 는꼭두서니과에속하는다년생식물로흔히노니 (noni) 라고불리나지역에따라 indian mulberry, nonu, nono, ach, mengkudu, nhau, painkiller bush 및 cheese fruit 등으로다양하게불려진다. 노니는폴리네시아인들에게는 2,000 년이상질병치료를위한민간요법제로사용되었으며최근유럽식품안전국에서 novel food 로선정되면서건강기능식품으로각광받고있다 (1). 노니에는영양성분을 *Corresponding author. E-mail:dohahn@knu.ac.kr Phone:82-53-950-5756, Fax:82-53-950-6750 Received 30 October 2017; Revised 15 November 2017; Accepted 16 November 2017. Copyright c The Korean Society of Food Preservation. All rights reserved. 론 - 1000 - 포함한약 200 여종이상의다양한성분들이함유되어있으며, 노니에함유된주요성분중스코폴레틴 (scopoletin) 은쿠마린 (coumarin) 계열화합물로서, 주름개선효과, 세로토닌 (serotonin) 분비조절, 혈당강하, 항산화및항고혈압등에효과적으로알려져있다 (2-5). 뿐만아니라노니에는루틴 (rutin), 우르솔산 (ursolic acid), 프로제로닌 (proxeronine), 담나칸탈 (damnacanthal) 및안트라퀴논 (anthraquinone) 등이다량함유되어있으며, 이러한성분들은항균, 항바이러스, 항고혈압, 항염증및항산화효과등다양한생리활성과관련되어있다 (6-10). 노니는잎, 뿌리, 줄기, 씨, 꽃, 열매등어느부분을막론하고약효가뛰어나다고알려져있으며특히열매는소염진통, 혈당억제, 변비해소, 지혈, 염증해소등모든효능에탁월한것으로알려져있다 (11). 감자크기정도로잘익은성숙열매는황백색으로다량의과즙을포함하며, 열매로부
Physicochemical properties, bioactive composition and antioxidant activities of noni fruit juices 1001 터착즙한과즙은영양성분이풍부하고비타민, 미네랄또한균형적으로함유되어있다. 노니열매착즙액의 superoxide anion radical 소거능은비타민 C 보다 2.8배, 피크노제놀 (pycnogenol) 보다 1.4배강하다고밝혀졌으며 (10), 이러한항산화능력은암세포성장률과확산을줄여주고암세포혈관퇴화등의다른생리활성기전에도관여한다고알려져있다 (12). 이처럼노니의다양한생리활성이알려지면서 1996년 Tahitian noni juice 의출시를시작으로미국, 중국을비롯한여러나라에서열매를액기스로추출하여쥬스혹은분말및젤리타입의건강기능식품으로판매하기시작하였으며, 국내에도수입되어많은사람들이다양한형태로섭취하고있는추세이다 (6,13). 노니는동남아시아가원산지이며현재는호주, 중남미, 인도, 태평양도서지역등지에서널리재배되고있으며, 재배된지역마다기후와토양등과같은환경적조건에따른노니열매의품질의차이가있다 (13). 국내외노니에관한연구동향을살펴보면노니와관련한다양한생리활성에대한연구들은활발히진행되고있으나, 재배지역에따른노니의이화학적특성및기능적특성비교에대한연구는체계적으로이루어지지않고있으며이를이용한다양한제품개발의기초자료또한부족한실정이다. 따라서본연구에서는사모아, 인도네시아, 중국하이난, 하와이, 태국및타히티에서재배한노니열매를착즙한착즙액의이화학적특성, 생리활성물질및항산화활성을비교분석함으로써향후노니의활용확대를위한기초자료를제공하고자한다. 실험재료 재료및방법 본실험에서는사모아 (Samoa), 인도네시아 (Indonesia), 중국하이난 (China), 하와이 (Hawaii), 태국 (Thailand), 타히티 (Tahiti) 에서재배된노니열매를착즙한노니착즙액을 뉴트리바이오텍에서제공받아 4 이하에냉장보관하면서실험에사용하였다. ph, 가용성고형분및색도측정 ph는 ph meter(gmbh; 8603, Mettler-Toledo, Greifensee, Switzerland) 로측정하였고, 가용성고형분함량은 refractometer (N-1α, Atago Co., Tokyo, Japan) 를사용하여측정하였다. 원산지별노니착즙액의색도는표준백색판 (L*=97.79, a*=-0.38, b*=2.05) 으로보정한 colorimeter(cr-400, Minolta Co., Tokyo, Japan) 를이용하여 hunter값 (L*=lightness, a*=redness, b*=yellowness) 을 5회반복측정한평균값을나타내었다. 총폴리페놀함량측정 총폴리페놀함량은 Folin-Denis 법 (14) 을변형하여측정하였다. 즉, 원산지별노니시료 0.1 ml 를시험관에취한후 Folin-Ciocalteu s phenol reagent 0.1 ml 를첨가하여잘혼합한후실온에서 3 분간방치하였다. 3 분후 10% Na 2 CO 3 0.2 ml 가하여혼합하고증류수 2 ml 를첨가하여실온의암실에서 1 시간방치한후 microplate reader(infinite F200, Tecan, Grödig, Austria) 를사용하여 725 nm 에서흡광도를측정하였다. 총페놀화합물의표준물질로 tannic acid (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) 을이용하여작성한표준곡선으로부터함량을계산하였다. DPPH 라디칼소거능측정 1,1-diphenyl-2-picryl-hydrazyl(DPPH) 라디칼소거능은 Blois(15) 의방법을변형하여측정하였다. 샘플 0.1 ml 를취하여 0.2 mm DPPH 용액 50 μl 를가한후 37 에서 30 분간반응시킨후 microplate reader(surise, Tecan) 를사용하여 517 nm 에서흡광도를측정하였다. ABTS 라디칼소거능측정 2,2 -Azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS) 라디칼소거능은 Re 등 (16) 의방법을변형하여실험하였다. 7 mm ABTS 와 2.45 mm potassium persulfate 를증류수에용해하여암소에서 15-16 시간동안방치하여 ABTS cation radical(abts + ) 을형성시킨후, 이용액을 734 nm 에서흡광도값이 0.600±0.002 가되도록에탄올로희석하였다. 희석된 ABTS + 용액 50 μl 에샘플용액 50 μl 를가하여 6 분간반응시킨후, microplate reader(infinite F200, Tecan) 을사용하여 734 nm 에서흡광도를측정하였다. 스코폴레틴및루틴함량분석 스코폴레틴및루틴함량을분석하기위하여 UHPLC (Nexera XR, Shimadzu Co., Kyoto, Japan) 를이용하여분석하였으며, 원산지별노니열매착즙액을 0.45 μm membrane filter(milipore Co., Billeria, MA, USA) 로여과하여측정시료로사용하였다. Column 은 C 18 column(hector-m C18, RStech Co., Daejeon, Korea) 을사용하였으며, 온도는 39, 검출파장은 345 nm( 스코폴레틴 ), 354 nm( 루틴 ) 에서각각검출하였다. 분석의이동상용매로는 0.1 % trifluoroacetic acid in distilled water 와 100% acetonitrile 을사용하였고, 분석시간에따라이동상의조성을변경하였다. 이동상의유속은 0.8 ml/min, 시료주입량은 10 μl, 스코폴레틴및루틴표준품은 Sigma-Aldrich 로부터구입하였다. 통계처리 본실험결과의통계분석은 SPSS(23, Chicago, IL, USA) 통계프로그램을이용하여각시료군간의유의적인차이를
1002 한국식품저장유통학회지제 24 권제 7 호 (2017) one-way ANOVA 로분석하여 Duncan s multiple range test 를실시하여분석하였다. 결과및고찰 산지별노니열매착즙액의이화학적특성 산지별노니열매착즙액의 ph, 가용성고형분함량및색도를측정한결과는 Table 1 과같다. 신맛과관련이있는 ph 를측정한결과, 사모아, 인도네시아, 중국, 하와이, 태국, 타히티에서재배된노니열매의착즙액의 ph 는 3.75, 3.79, 3.83, 3.63, 3.81, 3.64 로각각측정되었으며, 이중중국산이 ph 3.83 으로가장높은 ph 값을나타내었으며, 하와이산이 ph 3.63 으로가장낮은 ph 값을나타내었다. 코스타리카산노니열매주스의 ph 는 3.4 로측정되었고 (17), 멕시코산노니열매주스의 ph 는 3.16 로측정되어 (7), 본연구결과와유사하였다. 뿐만아니라 Kim(18) 은노니원액에물, 홍삼, 복분자및석류를첨가하여음료를개발하여 ph 를측정하였으며, 그결과 3.27-3.47 로본연구결과와유사한경향을나타내었다. 산지별노니열매착즙액의가용성고형분함량은 5.97-6.97 Brix 범위로하와이산이 6.97 Brix 로가장높은고형분함량을보였으며, 반면인도네시아산이 5.97 Brix 로가장낮은고형분함량을보였다. Kim(18) 이분석한 100% 노니열매원액의고형분함량은 8.87 Brix 로측정되어, 본연구에사용된산지별노니열매착즙액과다소차이를보였다. 산지에따른노니열매착즙액의색도를측정한결과, L 값은 33.41-49.12, a 값은 3.44-7.98, b 값은 2.42-22.20 범위를나타내었다. 노니의과숙한열매는일반적으로대게황백색을나타내나수확후수일이내로갈변하여어두운황갈색을나타내며이러한열매의착즙액색도역시어두운갈색을띠었다. 색도중 L 값은사모아산, 인도네시아산, 중국산, 하와이산, 태국산, 타히티산각각 46.04, 36.00, 39.50, 46.51, 33.41, 49.12 로태국산이유의적으로가장낮 은값을보였으며, 육안으로도다른시료보다진한색을나타내는것을확인할수있었다. 적색도를나타내는 a 값은중국산이유의적으로가장높은값 (7.98) 을나타내었으며, 태국산노니열매착즙액이유의적으로가장낮은값 (3.44) 을나타내었다. 황색도를나타내는 b 값은태국산이 2.42 의값으로유의적으로가장낮은값을나타내었으며, 시료들간의값차이가크게나타났다. 결과적으로 6 가지산지중태국산이 L, a 및 b 값이모두유의적으로낮은값을보였다. 색도는기호적품질요소로작용할뿐만아니라색소성분의함량의차이가다른건강기능성과도관련이크다고알려있으므로 (19), 산지별노니열매착즙액의색도차이를고려해볼때산지에따른생리활성물질및항산화활성도차이가있을것으로판단된다. 산지별노니열매착즙액의총폴리페놀함량식물계에널리분포되어있는폴리페놀화합물은항산화력을결정짓는중요한인자로써폴리페놀화합물구조내에존재하는 phenolic hydroxyl기가수소공여와페놀고리구조의공명안정화를통해항산화력을발현시킨다 (20). 노니에서발견되는생리활성물질중대부분은 gentisic, p-hydroxybenoic acid 및 chlorogenic acid 등을포함한페놀성물질로알려져있으므로 (10,21), 노니열매착즙액의폴리페놀함량을측정하여항산화능을예측하고자하였다. 산지별노니열매착즙액의총폴리페놀함량은 tannic acid로환산하여 Fig. 1과같이나타내었다. 인도네시아산이 1.67 mg/ml의폴리페놀을함유하고있으며, 이는다른시료와비교하여볼때유의적으로높은함량을나타내었다. 하와이산과태국산은각각 1.2 mg/ml, 1.21 mg/ml로유의적인차이가없었으며, 중국산 0.99 mg/ml, 사모아산 0.84 mg/ml, 타히티산 0.76 mg/ml의순으로나타났다. Lin 등 (21) 은 HPLC를이용하여대만산노니주스의페놀물질 7종의함량을측정하였으며, 그결과총 59.41 mg/100 ml로본연구에사용된 6가지산지별노니열매착즙액보다다소낮은총폴리페놀함량을나타내었다. 뿐만아니라비트즙을첨가한당근주스의폴리페놀함량을측정한결과, 54.95-114.27 μg/ml로 Table 1. ph value, solid content and color difference of noni juices from different regions of cultivation Color value Sample ph value Brix L value a value b value Samoa 3.75±0.00 1)d2) 6.93±0.06 a 46.04±0.08 c 5.82±0.03 d 15.82±0.03 c Indonesia 3.79±0.01 c 5.97±0.06 c 36.00±0.04 e 6.02±0.01 c 6.26±0.02 e China 3.83±0.00 a 6.17±0.06 b 39.50±0.03 d 7.98±0.05 a 11.50±0.01 d Hawaii 3.63±0.00 e 6.97±0.06 a 46.51±0.02 b 6.75±0.03 b 20.32±0.07 b Thailand 3.81±0.00 b 6.17±0.06 b 33.41±0.01 f 3.44±0.03 f 2.42±0.03 f Tahiti 3.64±0.00 e 6.07±0.06 bc 49.12±0.01 a 4.80±0.01 e 22.20±0.04 a 1) Each ph and Brix value represents the mean±sd (n=3). Each color value represents the mean±sd (n=5). 2) Values in the column with different superscript letters are significantly different at p<0.05.
Physicochemical properties, bioactive composition and antioxidant activities of noni fruit juices 1003 Fig. 1. Total polyphenol content of noni juices from different regions of cultivation. Each bar represents the mean±sd of triplicates. Means with the same small letter in each bar are not significantly different at p<0.05 using Duncan s multiple range test. (22), 당근주스에비해노니열매착즙액의폴리페놀함량이매우높음을알수있었다. 일반적으로식물은생산지별로기후적특성이나토양적특성차이로인해같은품종이더라도재배지역에따라내포하는성분차이를보이며특히이차대사산물과같은특수성분의함량은큰차이를나타낸다 (23). 산지별마늘의인경과잎의폴리페놀함량을분석한결과인경, 잎모두산지에따라차이가있었으며, 특히잎에탄올추출물의경우울릉도자연산산마늘이 52.57 mg/g, 강릉재배산마늘 10.98 mg/g 으로약 4.8 배차이를나타낸다고보고하였다 (24). 뿐만아니라정읍, 순창, 횡성, 고창에서수거한복분자를이용하여제조한복분자주의폴리페놀함량도산지에따라차이를나타내어 (25), 본연구와비슷한경향을보였다. 산지별노니열매착즙액의스코폴레틴, 루틴함량 노니열매주스에는 coumarins, flavonoids, phenolic acid, vanillin, iridoids 등의화합물들이존재하며, 특히 coumarins 계열의스코폴레틴과 flavonoids 계열의루틴은노니열매의핵심적건강기능성성분으로알려져있다 (17). 따라서본연구에서는산지별노니열매착즙액의스코폴레틴과루틴의함량을분석하였으며, 결과는 Table 2와같다. 노니열매착즙액의스코폴레틴함량의경우, 태국산이 8.62 mg/100 ml로유의적으로가장높은함량을보였으며, 다음으로사모아산이 6.22 mg/100 ml로높은함량을보였다. 반면하와이산이 2.76 mg/100 ml로가장낮은값을나타내었으며, 중국산이 2.82 mg/100 ml으로두번째로낮은값을나타내었으며, 하와이산과중국산은유의적인차이는발견되지않았다. 타히티, 프랑스령폴리네시아의무레아섬, 통가, 도미니카, 오키나와, 태국및하와이에서재배된노니열매메탄올추출물의스코폴레틴함량은각각 0.66, 0.76, 1.18, 0.064, 6.87, 3.59, 0.70 mg/g으로생산된산지에따라다르게나타났으며 (8), 이러한결과는본연구와유사하였다. 아시아를포함한다양한나라에서상업적으로시판되고있는노니주스 13종의스코폴레틴함량을분석한결과 (8), 주스 100 ml에 0.88-34.01 μg을함유하였으며, 살구주스에함유된스코폴레틴함량은 0.03-0.07 mg/l의값을보여 (26) 본연구에서분석한노니열매착즙액보다는다소낮은함량을보였다. 6곳의산지에서수확된노니열매착즙액의루틴의함량은 0.45-2.03 mg/100 ml의범위로산지에따라유의적인함량차이가보였다. 루틴함량역시스코폴레틴함량이높게측정되었던태국산이가장높은값 (2.03 mg/100 ml) 을나타내었으며, 이는타히티산보다약 4.5배이상높은함량이였다. 포도주스에포함된루틴은 3.261 mg/ml로 (27) 본연구결과보다다소높은함량을보였으며, 반면아스파라거스주스의루틴함량은 253-273 μm로 (28) 본연구결과보다다소낮은함량을보였다. 또한, Deng 등 (8) 의전세계적노니열매와노니열매가공품의식물성성분의정량적비교연구에서노니열매추출물의루틴함량은산지에따라큰폭으로함량차이를보였으며, 이는본연구의결과와유사한경향을나타내었다. 따라서노니열매착즙액의생리활성물질인스코폴레틴과루틴의함량은산지별로다른경향을보였으며이는토양, 일광, 온도, 습기, 공기등과같은지리적요인과기후및환경적요인등에영향을받은것으로판단된다. Table 2. Scopoletin and rutin contents of noni juices from different regions of cultivation Sample Scopoletin (mg/100 ml) Rutin (mg/100 ml) Samoa 6.22±0.08 1)b2) 1.00±0.02 c Indonesia 5.23±0.02 c 1.16±0.02 b China 2.82±0.18 e 0.77±0.18 d Hawaii 2.76±0.06 e 0.93±0.02 c Thailand 8.62±0.29 a 2.03±0.08 a Tahiti 3.70±0.07 d 0.45±0.02 e 1) Each value represents the mean±sd (n=3). 2) Values in the column with different superscript letters are significantly different at p<0.05. 산지별노니열매착즙액의항산화활성 산지별노니열매착즙액의항산화활성을확인하기위하여 DPPH와 ABTS 라디칼소거능효과를측정하였으며, 결과는 Fig. 2와같다. DPPH 라디칼은항산화물질의전자공여능으로인해라디칼이소거되어원래의짙은보라색이탈색되는정도를흡광도로측정함으로서항산화능을측정
1004 한국식품저장유통학회지제 24 권제 7 호 (2017) 하는데널리사용되고있는방법이다. 산지별노니열매착즙액의 DPPH 라디칼소거능을측정한결과, 인도네시아산이 62.49% 로가장높았으며, 하와이산 60.70%, 타히티산 60.59% 및태국산 60.51% 로유사한소거능을나타내었으며, 사모아산이 58.46% 의소거능을나타내었고, 중국산이 52.83% 로가장낮은소거능을보였다. Wang 등 (29) 은 lactic acid bacteria 및 bifidobacteria로발효시킨노니주스의 DPPH 라디칼소거능을측정하였으며, 그결과 58.4-72.2% 범위의소거능을나타내어본연구결과에비해높은값을보였다. 또한 Cho 등 (30) 의시판천연과일주스와채소주스의항산화능과임파구 DNA 손상방지효능비교에관한연구에서명일엽녹즙, 토마토주스, 당근주스, 오렌지주스가각각 11.2, 16.4, 19.1, 37.0% 의 DPPH 라디칼소거활성을나타내어, 본연구결과에비해다소낮은활성을보였다. 노니열매착즙액의 ABTS 라디칼소거능을측정한결과, 모든시료에서 80% 이상의라디칼소거능을나타내어비교적매우높은항산화능을보였다. 인도네시아산, 하와이산, 타히티산, 사모아산노니열매착즙액의라이칼소거능이 89.04, 88.87, 88.63, 87.02% 로높은항산화활성을나타냈고, 그밖에중국산과태국산각각 84.20, 81.08% 의라디칼소거능을나타내었다. 따라서산지별노니열매착즙액중인도네시아산이가장높은라디칼소거능을나타내었으며, 이는항산화성과밀접한관계가있는페놀물질과상관관계가있기때문인것으로생각된다. 그러나인도네시아산을제외한나머지산지별노니열매착즙액의페놀성화합물과항산화활성간에뚜렷한상관관계는발견되지않았다. 이는항산화활성은평가방법에따라효과가상이하며, 총페놀함량뿐만아니라시료에함유된다양한생리활성물질의여부와함량에따라서도다르게나타나기때문으로생각된다 (31). 요 노니의주요산지인사모아, 인도네시아, 중국 ( 하이난 ), 하와이, 태국, 타히티에서생산된노니열매를착즙하여산지별노니열매착즙액의이화학적특성, 기능성성분및항산화활성을비교분석하였다. 산지별노니열매착즙액의 ph 는 3.63-3.83 수준으로나타났으며, 색도는태국산이다른산지노니열매착즙액보다 L, a, b 값모두유의적으로낮은값으로나타났다. 고형분함량은 5.97-6.97 Brix 범위로하와이산이 6.97 Brix 로가장높았으며, 반면인도네시아산이 5.97 Brix 로가장낮은값을나타내었다. 태국산이가장많은스코폴레틴과루틴을함유하고있었으며, 인도네시아산이다른지역에서생산된노니열매착즙액보다폴리페놀함량이유의적으로가장높았다. 항산화활성중 DPPH 라디칼소거능은인도네시아 > 하와이 > 타히티 > 태국 > 사모아 > 중국순으로나타났으며, ABTS 라디칼소거능은인도네시아 > 하와이 > 타히티 > 사모아 > 중국 > 태국순으로나타나인도네시아산이가장높은항산화능을보였다. 이상의결과, 태국산이스코폴레틴과루틴의함량이가장높았으며, 반면인도네시아산이가장우수한항산화활성을가지는것을확인하였다. 약 감사의글 이논문은중소기업벤처부에서시행한 WC300 프로젝트기술개발지원사업 (S2435140) 의재원을지원받아수행된연구입니다. References Fig. 2. Antioxidant activities of juices from different regions of cultivation. Each bar represents the mean±sd of triplicates. Means with the same small letter in each bar are not significantly different at p<0.05 using Duncan s multiple range test. 1. European Commission-Scientific Committee of Food (2002) Opinion of the Scientific Committee on Food of Tahitian Noni R Juice. SCF/CS/DOS/18 ADD 2 Final, Brussels, Belgium, p 1-13 2. Lee JN, Kim SW, Yoo YK, Lee GT, Lee KK (2006) Anti-wrinkle effect of Morinda citrifolia (Noni) extracts. J Soc Cosmet Scientists Korea, 32, 227-231 3. Levand O, Larson HO (1979) Some chemical constituents of Morinda citrifolia. Planta Med, 36, 186-187 4. Lee HH, Yin LJ, Tai HM, Jiang ST (2016) Facilitating the release of bionutrients from Morinda citrifolia (noni) by cellulase hydrolysis and lactic acid bacteria fermentation and their effects on α-amylase and α -glucosidase activities. J Mar Sci Technol, 24, 648-655 5. Ikeda R, Wada M, Nishigaki T, Nakashima K (2009)
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