아마란스의 재배 및 생육조사

아마란스 4종을 2010년 4월 30일 플러그묘상에 파종 (Pyeongchang, Korea)하여 온실에서 20°C로 관리하였다. 육묘 관리 30일 후 강릉(해발 40 m), 대관령(해발 800 m)에 각각 5월 26일과 29일에 정식하였다. 정식거리는 80 cm × 15 cm로 식재하였다. 정식 후 30일, 60일과 90일 후의 초 장, 경태를 조사하고 수확(강릉 8월 26일, 대관령 9월 4일) 후 종자를 정선하였다. 그리고 건조된 종자를 이용하여 항 산화활성, 총 페놀함량 및 유리아미노산을 분석하였다.

추출

건조된 종자를 믹서에 갈아 분말로 준비한 시료 2 g을 50 ml 튜브에 넣고 80% MeOH 40 ml를 가해 20°C에서 110 rpm 정도로 12시간 동안 진탕 후 No. 2 여과지로 여과하여 여과 액을 암상태로 냉장보관하면서 분석하였다.

DPPH 라디칼 소거능을 이용한 항산화활성 측정

항산화활성 측정은 DPPH(1,1-diphenyl-2-picryl hydrazyl) 법을 이용하였다(Jin et al., 2010). 0.4 mM DPPH(Sigma, USA) 용액을 만들어 여과한 후 냉암소에 보관하면서 사용 하였다. 조제한 DPPH용액에 에탄올을 넣어 10초간 강하게 진탕한 후 분광광도계의 흡광도 값이 0.95 이상이 되도록 에탄올 양을 조절하였다. 에탄올 양이 정해지면 시료용액 0.2 ml를 취하여 적당량의 에탄올과 DPPH용액 0.8 ml를 가하여 vortex를 이용 10초간 강하게 진탕한 후 10분간 방 치하고 분광광도계(X-ma 2000, Human corporation, Korea) 로 517 nm에서 흡광도를 측정하였다. 이때 대조구로서 시 료용액 대신 에탄올을 이용하였으며 항산화 표준품으로는 L-ascorbic acid(Sigma, China)를 사용하였다.

총 폴리페놀 함량 분석

총 폴리페놀 함량은 Folin-Cioalteu’s phenol 시약을 이용 한 비색법에 따라 분석하였다(Jin et al., 2010). 추출된 시료 1 ml에 2% Na₂CO₃(Sigma, USA) 용액 1 ml를 놓고 3분간 방치한 후 50% Folin-Cioalteu’s phenol(Sigma, USA) 시약 0.2 ml를 넣고 30분간 방치하였다. Gallic acid(Sigma, China) 를 이용하여 검량선을 미리 작성하고 준비된 시료를 분광광 도계(X-ma 2000, Human corporation, Korea)로 760 nm에 서 흡광도를 측정하여 정량분석 하였다.

유리아미노산 분석

Jin 등(2010)의 방법에 따라 아마란스 종실의 유리 아미 노산 분석을 위하여 건조된 종자분말 시료 0.5 g에 3% TCA(trichloro acetic acid)(Sigma, Germany)를 10 mL을 넣 고 vortex로 교반 후 상온에서 1시간 진탕하였다. 15,000 rpm에서 15분간 원심분리한 후 상등액을 0.45 μm Millipore (Milles’HV billerica USA)에 여과시킨 후에 시료당 20 μl 씩 아미노산 자동분석기(L-8900, Hitachi, Japan)에 주입하 였다. 아미노산 분리를 위한 이온교환 칼럼(#2622SC PF, Hitachi, Japan)을 이용하였고 이때 컬럼의 온도는 50°C, reactor의 온도는 135°C였다.

통계분석

통계분석은 SAS 9.2 프로그램(SAS Institute Inc., Cary, NC, USA)을 이용하여 유의성을 검정하였다.

생육특성 및 수량

이번 연구에 아마란스는 A. cruentus(Amont, Kerala Red, RRC 1027) 3종과 A. hypochondriacus(Plainsman) 1종을 이용하였다. 종피색을 보면 Amont, Plainsman, RRC 1027 은 노란색이었으며 Kerala Red는 검정색이었다(Table 1). 재배지역인 강릉과 대관령의 재배기간 중 적산온도와 강수 량은 Table 2와 같다. 정식부터 수확기까지의 적산온도는 강릉 1,952.1°C, 대관령 1,734.9°C였으며 강수량은 강릉 691.8 mm, 대관령 724.0 mm였다(Table 2).

강릉, 대관령 2개 지역에 아마란스 4품종을 수확한 후 조 사한 천립중과 수량은 Table 3과 같다. 천립중은 0.42~0.82 g 으로 곡물종자 중에서 아주 작았다. 특히 Kerala Red 품종 은 평균 천립중이 0.44 g으로 가장 가벼웠다. 천립중의 경 우 재배지역보다는 품종간 유의차를 보였다. 수량은 125~ 465 kg/10a로 품종과 재배지역에 따른 차이를 보였다. RRC 1027의 경우는 강릉과 대관령 두 지역 모두 가장 많은 수량 을 보였다. 재배지역은 강릉이 대관령에 비하여 수량이 많 았다. 이는 강릉의 온도가 대관령에 비하여 높았으며 생육 성기인 정식 후 31~60일 사이의 강우량이 대관령에서 538 mm 로 강릉에 비해 100 mm이상 많이 내려 수량에 영향을 미 친 것으로 생각된다. National Research Council(1984)에 의 하면 곡물용 아마란스의 경우 건조 상태에서 가장 잘 자란 다고 보고하였다. 반면 채소용 아마란스는 생육최성기에 많 은 양의 강우량을 필요로 하였다.

초장과 줄기의 길이와 굵기를 측정하여 지역과 품종에 따 른 생육패턴을 조사하였다(Table 4). 모든 지역과 품종에 상 관없이 31~60일 사이에 급속히 성장하였다. 초장의 경우 이 시기에 강릉은 평균 104 cm, 대관령은 92 cm의 성장을 보였다. 수확직전의 초장은 148.5~220.7 cm로 품종간의 차 이는 크지 않았으나 4품종 모두 재배지역간에 유의차가 높 았다. 강릉이 가장 컸으며 대관령이 가장 작게 나타났다. 줄 기의 굵기는 지역간에 유의차가 없었으나 품종간에는 RRC 1027이 가장 두꺼웠다. Thanapornpoonpong 등(2007)이 Thailand에서 아마란스를 재배하였 때 초장은 38~102의 범 위에 있었으나 56일 이후에 급격히 신장하였는데 이는 우 리나라에서도 30일 이후 60일 경에 초장이 급속히 신장한 경우와 유사하였다.

항산화 활성 측정

수확한 아마란스 종실의 DPPH 라디컬 소거능을 이용한 항산화 활성을 측정한 결과 8.38~20.58% 범위에 있었으며 품종별로는 Kerala Red품종이 대관령에서 20.58%로 가장 높았고 RRC 1027은 강릉에서 8.38%로 가장 낮았다(Table 5). Woo 등(2011)의 연구에 의하면 수수의 항산화 활성은 재배지역과 품종에 따라 유의적인 차이를 보였는데 산간지 대인 원주에서 재배한 것이 밀양에서 재배한 것보다 높았으 며 또한 유색품종이 높게 나타았다. 그러나 아마란스는 지 역별로는 대관령에서 약간 높은 활성을 보였으나 유의차는 없었고 검정색인 Kerala Red품종이 높게 나타났다. Kim 등 (2003)은 아마란스 종피의 항산화활성을 측정한 결과 ethylacetate fraction에서 노란색 계통 4, 갈색계통 38, 그리고 검정색은 115를 기록하여 아마란스 또한 유색계통에서 항 산화활성이 높은 것으로 확인되었다. 그러나 전반적으로 DPPH법을 이용한 항산화 활성이 낮은데 이는 DPPH법이 비용이 저렴하며 간단하게 실험할 수 있어 널리 이용되지만 DPPH가 pH, 빛 그리고 온도에 민감하게 반응하는 것으로 알려져 있으며 식물의 종류나 부위에 따라 다른 결과를 얻 을 수 있어 아마란스를 이용하여 ABTS나 FRAP 등 다양한 방법으로 항산화활성을 평가할 필요가 있다(Jeong et al,, 2007 and Ku et al., 2009).

총 폴리페놀 함량

각 품종별 총 폴리페놀 함량을 분석한 결과(Table 5), 994.43~1,732.72 mg/kg 범위를 보였다. 지역별 총 폴리페 놀 함량은 평균적으로 대관령이 약간 높았으나 유의차는 없 었다. 품종별로는 강릉 재배시 Kerala Red 품종이 유의적으 로 높은 함량을 보였으나 대관령에서는 품종간에도 유의차 를 보이지 않았다. 총 폴리페놀 함량은 Asao와 Watanabe (2010)의 분석결과인 0.51 mg/g과 비교 시 높은 경향이었 다. Amin 등(2006)은 A. pamiculatus등 4종을 이용하여 시 금치처럼 채소로 이용하였을 때 계통에 따라서 항산화 활성 과 페놀함량이 차이가 나는 것을 확인하였다. 또한 Paśko 등(2009)에 의하면 아마란스(A. cruentus)를 이용하여 알곡 과 새싹의 항산화활성과 페놀함량을 비교하였을 때, 알곡보 다 새싹의 항산화활성과 페놀함량이 높게 나타났다. 이는 아마란스를 알곡 뿐만 아니라 새싹 등 다른 방법으로 이용 하였을 때도 항산화 활성 등 기능성 작물로 활용할 수 있을 것으로 전망하였다. Karaseva 등(2001)은 아마란스 페놀화 합물의 이용성을 증진시키기 위해 순도가 높은 페놀을 다량 으로 얻는 방법을 연구하기도 하였다. Repo-Carrasco-Valencia 등(2010)은 안데스 작물을 이용하여 페놀함량을 조사한 결 과 이들 작물이 일반적인 곡물인 밀, 라이보다 적은 양을 나 타냈으며 오트, 보리, 쌀과 비슷한 경향을 보였다. 그러나 비슷한 아곡류인 퀴노아(Quinoa)와 까니와(Kaniwa)에는 없 는 betalains가 소량 검출되었다.

유리아미노산 분석

아마란스는 균형잡힌 아미노산의 구성으로 bioactive properties가 높아 다양하게 이용될 수 있는 새로운 곡물로 인식되고 있다(Asao and Watanabe, 2010). 이에 아마란스 의 재배적응성은 물론 국내에서 생산된 아마란스 알곡의 유 리아미노산을 분석하였다(Table 6). 유리아미노산의 함량은 glutamic acid가 높았으며 Kerala Red 품종에서 40.22 mg/ 100 g으로 가장 높았다. Glutamic acid 다음으로 aspartic acid와 arginine 순이었다. 이는 녹두 종실의 유리아미노산 의 함량 분석에서도 glutamic acid, aspartic acid, arginine 순으로 많이 함유되어 있었다는 결과와 비슷하였다(Jin et al., 2010). Gorinstein 등(2002)은 아마란스와 콩의 아미노 산을 분석한 결과 아미노산의 양은 47.6 g과 60.3 g으로 아 마란스가 적게 나왔으나 methionine, lysine, arginine의 양 이 콩보다 아마란스에서 높았다. Písaříková 등(2005)가 아 마란스와 계란간의 아미노산 함량을 비교한 결과를 보면 methionine, isoleucine, leucine 이 상대적으로 적을 양을 나 타냈으며 glutamic acid, glycine, arginine, aspartic acid 순 으로 함량이 많았다. 그러나 Delgado 등(1999)에 의하면 단 백질 함량과 아미노산의 조성은 계통이나 재배조건에 따라 달라 질수 있다고 한다. 따라서 아마란스 또한 계통과 재배 지역에 따른 영향을 받았을 것으로 추측되며 이에 관한 상 관관계 구명이 필요하다.