서 론
재료 및 방법
시험재료
색도측정
Total carotenoid 함량 분석
항산화 물질의 추출
Total phenolic compound 함량 분석
Total flavonoid 함량 분석
DPPH assay
ABTS assay
통계분석
결과 및 고찰
단옥수수 자식계통 종실의 phytochemical 함량 평가와 우량 계통 선발
단옥수수 계통의 항산화 활성 평가
자식계통의 농업적 특성 분류를 위한 군집 분석과 주성분 분석
적 요
서 론
옥수수(Zea may. L)는 종실의 구성 성분과 특성에 따라 마치종(dent corn), 경립종(flint corn), 연립종(flour corn), 찰옥수수(waxy corn), 단옥수수(sweet corn), 튀김옥수수(popcorn) 등으로 분류된다(Kaushal et al., 2022). 그 중 단옥수수나 찰옥수수는 신선 채소나 통조림 등 다양한 형태로 소비되고 있는 식품으로 영양가가 높으며, 다양한 phytochemical을 가지고 있다(Xiang et al., 2020). 옥수수 종실의 다양한 phytochemical과 항산화 성분들은 심혈관 질환이나 암과 같은 질병을 예방함으로써 인간의 건강에 도움을 준다(Bae et al., 2021).
옥수수의 중요한 색소 중 하나인 carotenoid는 종실에 노란색과 주황색을 발현시키는 색소로, singlet oxygen을 제거하고 free radical과 상호작용하여 암, 심혈관 질환, 황반 변성 등을 예방하고, 비타민 A 공급원으로 작용하여 인체 건강에 중요한 역할을 한다(Chatham et al., 2019). Carotenoid는 일반적으로 carotene과 xanthophyll 두 가지로 나눌 수 있는데 carotene은 α-carotene, β-carotene, lycopene과 같은 탄화수소이며, xanthophyll은 lutein, β-cryptoxanthin, zeaxanthin과 같은 carotene 산화 유도체이다(Baseggio et al., 2020). 옥수수 종실의 주요 carotenoid는 lutein, zeaxanthin으로 이 두 가지 성분은 황반 변성 예방과 관련되어 있고 최근에는 lutein과 zeaxanthin 함량을 증가시키기 위한 high-carotenoid 옥수수 품종 개발 연구도 수행되고 있다(Fanning et al., 2010; Li et al., 2008). 그리고 천연 항산화 물질의 대부분으로 알려진 phenolic compound는 flavonoid, tocopherol, phenolic acid 등을 포함하고 있으며 항산화, 항염증, 항암효과 등으로 최근까지 많은 연구가 계속해서 이루어지고 있다(Luo et al., 2021; Zahid et al., 2021). 옥수수 종실에는 이러한 항산화 물질이 풍부하기 때문에 옥수수를 규칙적으로 섭취하는 것은 만성질환의 위험성을 줄이는 데 도움을 줄 수 있다(Masisi et al., 2017).
2022년 기준 우리나라의 식용 옥수수 재배면적은 약 16,145 ha로 대부분의 경우 찰옥수수를 재배하지만 최근에는 단옥수수가 소득작물로 농가에서 관심을 받고 있다(Kim et al., 2014; MAFRA, 2022). 또한 컬러푸드와 같은 기능성 식품에 대한 대중들의 관심 증가로 carotenoid, anthocyanin 등의 색소를 함유한 고기능성 식용 옥수수 품종들이 개발되고 있다(Baek et al., 2020). 기능성이 개선된 식용 옥수수 품종을 개발하기 위해서는 자식계통의 phytochemical 함량과 생리활성에 대한 연구가 필요하다. 이는 영양과 기능성이 향상된 새로운 식용 옥수수 품종을 개발하기 위한 육종 소재로 잠재력이 높은 계통을 선발하는데 도움이 된다. 특히 현재 등록되어 있는 대부분의 옥수수 품종은 단교잡종으로 잡종강세를 이용하여 품종 개발이 이루어지기 때문에 자식계통의 특성 평가는 필수적이다. 국내 찰옥수수 품종과 자식계통의 phytochemical과 생리활성에 대한 연구는 다양하게 수행되어 왔으나 국내 단옥수수 자식계통의 기능성과 생리활성에 대한 연구는 제한적이다(Kim et al., 2022; Kim et al., 2020b; Lee et al., 2017).
이 연구의 목표는 국내 단옥수수 자식계통의 carotenoid, phenolic compound의 함량을 조사하고, 항산화 활성을 평가하여 육종 소재로 잠재력이 높은 계통을 선발함으로써 기능성이 강화된 단옥수수 품종 개발을 위한 기초자료를 제공하는 것이다. 기능성이 개선된 단옥수수 품종 개발은 한국인의 식생활에서 항산화 물질의 공급원으로 단옥수수의 역할을 더욱 확대하는 데 기여할 것으로 기대한다.
재료 및 방법
시험재료
본 연구에 사용된 37개의 단옥수수 계통은 국립식량과학원에서 단옥수수 품종 개발을 위해 육성한 자식계통으로 각 계통에 대한 정보는 Table 1에 나타내었다. 2022년 4월 28일에 국립식량과학원 중부작물부 시험연구포장(경기도 수원시, N126°58′E37°15)에 재식 거리 60×25 cm로 각 계통을 파종하여 농촌진흥청 농업과학기술 연구 조사 분석 기준(RDA, 2012)에 따라 재배 관리하였다. 각 계통들을 자가수분(selfing)하고 수정 후 25일이 지난 이삭을 수확하여 액체 질소에 넣어 이삭에서 종실과 속대를 분리하였다. 분리한 종실은 동결건조 후 분쇄기로 갈아 분쇄 후 4°C에 냉장 보관 하면서 실험에 사용하였다.
Table 1.
List of Korean sweet corn inbred lines evaluated for carotenoid contents and antioxidant activities.
색도측정
옥수수 종실의 carotenoid와 색도 간의 관계를 관찰하기 위해 색차계(CM-3700A, Konica Minolta, Tokyo, Japan)를 이용하여 건조한 옥수수 종실과 분쇄 시료의 색도를 3회 반복 측정하여 Hunter’s color L*, a*, b* value로 나타내었다.
Total carotenoid 함량 분석
Carotenoid 함량은 Al-Frasi의 방법을 변형하여 분석하였다(Al-Farsi, 2005). 시료 2 g과 200 mg L-1 butylated hydroxytoluene을 포함하는 acetone/ethanol (1:1, v/v) 혼합 용액 25 mL을 섞어 4°C incubation에서 암조건으로 24시간 추출하였다. 4°C, 12,000 rpm으로 원심분리 후 상등액을 Whatman No. 42 filter paper로 여과하여 분석하였다. 총 카로티노이드 함량은 여과한 상등액을 UV/Vis-spectrophotometer (U-3900, Hitachi, Tokyo, Japan)로 470 nm에서 측정하여 다음 계산식으로 계산하였다.
A470은 470 nm에서 측정된 흡광도 값, V는 추출물의 최종 부피(mL), A1%는 1% 카로티노이드 혼합물의 흡광계수이며, G는 시료 무게(g)이다.
항산화 물질의 추출
시료 2 g에 80% ethanol 10 mL을 가하여 25°C, 150 rpm으로 24시간 암조건에서 추출하였다. 5000 rpm에서 10분간 원심분리 후 상등액을 모아 Whatman No.42 여과지로 여과하여 phenolic compound, flavonoid, DPPH assay, ABTS assay 분석에 사용하였다.
Total phenolic compound 함량 분석
Folin-Ciocalteu’s법으로 단옥수수 시료의 phenolic compound 함량을 정량하였다(Horwitz, 1975). 추출물 50 μL와 2% sodium carbonate (Na2CO3, Sigma-Aldrich) 1 mL를 혼합하여 3분 동안 반응시켰다. 반응물에 50 μL의 50% Folin-Ciocalteu’s reagent solution (Sigma-Aldrich)을 첨가하여 5분간 반응시키고 UV/Vis-spectrophotometer (U-3900, Hitachi, Tokyo, Japan)를 이용하여 750 nm로 측정하였다. 표준물질로 사용한 gallic acid (Sigma-Aldrich)를 10, 50, 100, 200, 500 ppm의 농도로 희석하여 검량선 작성 후 시료내 phenolic compound 함량을 계산하였으며 mg gallic acid equivalent (GAE, 건물중 기준)로 나타내었다.
Total flavonoid 함량 분석
추출물 250 μL, 증류수 1 mL, 5% sodium nitrate (NaNO2, Sigma-Aldrich) 75 μL를 혼합하여 5분간 반응시킨 후 10% aluminium chloride hexahydrate (AlCl3ㆍ6H2O, Sigma-Aldrich) 150 μL를 첨가하여 6분간 반응시켰다(Dewanto, 2002). 반응 후 1 N sodium hydroxide (NaOH, Sigma-Aldrich) 0.5 mL을 첨가하여 11분간 반응시킨 후 반응액을 UV/Vis-spectrophotometer (U-3900, Hitachi, Tokyo, Japan)를 이용하여 510 nm로 측정하였다. (+)-catechin (Sigma-Aldrich)을 표준물질로 사용하였으며 10, 50, 100, 200, 500 ppm의 농도로 희석하여 검량선 작성 후 시료내 flavonoids 함량을 계산하였고 mg catechin equivalent (CE, 건물중 기준)로 나타내었다.
DPPH assay
단옥수수 종실의 항산화 활성 평가를 위해 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) radical 소거능을 측정하였다(Hu & Xu, 2011). 항산화 추출물 0.1 mL과 0.2 mM DPPH solution (Sigma-Aldrich) 1 mL을 혼합하여 실온에서 30분간 incubation하였다. 반응물을 UV/Vis-spectrophotometer (U-3900, Hitachi, Tokyo, Japan)로 517 nm에서 측정하여 항산화 활성을 mg trolox equivalents (TE, 건물중 기준)로 나타내었다.
ABTS assay
2,2ʹ-azinobis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS) radical 소거능을 측정하여 항산화 활성을 평가하였다(Hu & Xu, 2011). 7.4 mM ABTS (Sigma-Aldrich)와 2.6 mM potassium persulfate (Sigma-Aldrich)를 1:1 (v/v)로 혼합하여 4°C, 암소에 24시간 반응시켜 ABTS 라디칼을 형성시킨 후 736 nm에서 흡광도 값이 1.4~1.5가 되도록 증류수로 희석하여 사용하였다. 항산화 추출물 500 μL와 희석한 ABTS 용액 1 mL를 혼합하여 30분간 실온에서 incubation 시킨 후 UV/Vis-spectrophotometer (U-3900, Hitachi, Tokyo, Japan)로 735 nm에서 측정하여 mg trolox equivalents (TE, 건물중 기준)로 나타내었다.
통계분석
모든 실험은 3반복으로 수행하였으며, 결과는 평균±표준편차로 나타내었다. IBM SPSS Statistics 26.0 software (IBM SPSS Statistics for Windows, Version 26.0, Armonk, NY, USA)로 모든 통계 분석을 수행하였다. 일원변량분석(One-way ANOVA) 후 Duncan’s multiple range test로 사후 검정을 수행하여 5% 유의수준 내에서 각 계통 간의 유의성을 확인하였다. 주성분 분석(principal components analysis), 계층 군집 분석(hierarchical clusters analysis)은 웹 기반 통계분석 프로그램인 MetaboAnalyst5.0 (http://www.metaboanalyst.ca)으로 분석하고 시각화 하였다(Pang et al., 2022).
결과 및 고찰
단옥수수 자식계통 종실의 phytochemical 함량 평가와 우량 계통 선발
옥수수 종실의 carotenoid는 주로 노란색을 띄는 종실의 배유(endosperm)와 배아(germ)에 존재하며, phenolic compound와 anthocyanin, phlobaphene 등은 호분층(aleurone layer)과 과피(pericarp)에, 그리고 lipid, fatty acid, vitamin, antioxidant compound 등은 배(embryo)에 존재한다(Rocha-Villarreal et al., 2018). 옥수수의 노란색 색소는 lutein, zeaxanthin과 같은 carotenoid의 영향을 받는다. 연구에 사용된 단옥수수 자식계통의 종실과 분쇄한 시료의 색도를 확인하기 위해 색차계를 이용하여 color parameter를 측정하였다(Fig. 1). Hunter’s color L*a*b* 값은 색도 분석에 자주 사용되는 색 공간으로, L*는 밝기와 어두움, a*는 붉은색과 녹색, b*는 노란색과 푸른색을 나타낸다(Milovanovic et al., 2020). 노란색의 정도를 나타내는 b* 값은 건조 종실의 경우 19.39±0.39~23.84±0.09 (전체 평균 21.25±1.19)의 범위를 보였고(Fig. 1C), 분쇄 시료는 13.69±0.00~24.38±0.01 (전체 평균 20.95±2.56)의 범위를 나타내었다(Fig. 1D). KSE42 (23.84±0.09)와 KSE20 (23.60±0.70)는 건조 종실에서, KSE42 (24.38±0.01), KSE27 (24.25±0.01), KSE9 (24.16±0.03)는 분쇄 시료에서 b* 값이 가장 높아 노랑색이 짙게 나타나는 계통이었다. b* 값이 낮게 측정된 계통은 종실에서 KSE38 (19.39±0.39), KSE44 (19.60±0.18)였고, 분쇄 시료에서는 KSE21 (13.69±0.00), KSE47 (14.39±0.02), KSE7 (16.27±0.01)이었다.
Fig. 1.
Visible colors and color parameters of 37 inbred lines of Korean sweet corn. (A) Dried grains, (B) Grain powders, (C) Color parameters of the dried grain, and (D) Color parameters of the grain powder. The color parameters are represented by Hunter’s color L*, a*, and b*, representing the degree of lightness and darkness, redness and greenness, and yellowness and blueness, respectively. Individual dots represent the measured values, and the significance between inbred lines was tested using ANOVA. Different letters indicate significant differences between inbred lines at the 95% confidence level.
국내 단옥수수 37개 자식계통의 carotenoid, polyphenol, flavonoid 함량은 각 계통의 유전적 특성에 따라 다양하게 나타났다(Fig. 2). KSE34가 1239.3±6.4 mg 100 g-1으로 carotenoid 함량이 가장 높았으며 대부분의 계통들이 600 mg 100 g-1 이상의 carotenoid를 함유하고 있었다(Fig. 2A). KSE21, KSE47, KSE7의 carotenoid 함량은 각각 120.7±9.1, 128.7±17.9, 216.9±3.6 mg 100 g-1으로 다른 계통들에 비해 carotenoid 함량이 낮은 계통으로 나타났다. Carotenoid 함량이 낮게 평가된 3개 계통은 색도측정에서 분쇄 시료의 b* 값이 가장 낮게 측정되었던 계통들이었으며, 종실의 색도도 다소 낮게 측정되었다(Fig. 1C, 1D). Carotenoid와 색도의 L*a*b* 값은 상관관계가 높은 것으로 분석되었다(Fig. 4A). Carotenoid는 옥수수 종실의 배유(endosperm)와 배아(germ)에 존재하기 때문에 분쇄를 통해 종실 내부의 phytochemical을 분석하기 용이해졌고, 시료가 균질화 되기 때문에 분쇄 시료와 carotenoid 함량 사이의 높은 상관관계가 나타난 것으로 보인다.
Fig. 2.
Phytochemical contents of Korean sweet corn inbred lines. (A) Carotenoids, (B) Polyphenols, and (C) Flavonoids. The experiments were performed three times, and the results are expressed as mean±standard deviation. The significance between the inbred lines was evaluated using one-way ANOVA (p < 0.05), and different letters indicate significant differences based on the Post hoc Duncan’s multiple range test. Red dots represent the measurements.
Total phenolic compound의 함량은 490.5~740.6 mg GAE 100 g-1의 범위로 대부분의 계통에서 풍부하게 존재하는 것으로 나타났으며, KSE8 (740.6±50.7 mg GAE 100 g-1), KSE25 (715.7±8.0 mg GAE 100 g-1) 2개 계통이 700 mg GAE 100 g-1이상으로 polyphenol 함량이 높았다(Fig. 2B). Anthocyanin 함량이 높은 자색옥수수인 흑진주찰 종실의 등숙 중 phenolic compound의 함량은 등숙 기간 동안 159.0~195.1 mg GAE 100 g-1의 함량을 보였는데 단옥수수 자식계통 대부분이 흑진주찰에 비해 phenolic compound의 함량이 풍부하였다(Kim et al., 2020a).
Flavonoid는 KSE6이 68.6±9.6 mg CE 100 g-1으로 37개 계통 중 flavonoid 함량이 가장 높은 것으로 나타났으며 대부분의 계통들이 15~40 mg CE 100 g-1의 flavonoid를 함유하고 있었다(Fig. 2C). KSE16 (7.3±1.8 mg CE 100 g-1), KSE39 (7.7±1.5 mg CE 100 g-1), KSE42 (7.9±1.5 mg CE 100 g-1), KSE35 (8.4±1.4 mg CE 100 g-1), KSE17 (9.8±1.9 mg CE 100 g-1) 5개 계통은 시료 100 g당 flavonoids 함량이 10 mg 미만으로 다른 계통들에 비해 다소 낮은 편으로 나타났다.
일대잡종품종 육성에서 우수한 유전자원 선발과 집단 양성은 아주 중요한 과정이며, 육종 효율을 높이기 위해서는 일반 조합 능력(general combining ability)과 특정 조합 능력(specific combining ability)을 평가하는 것이 필수적이다. 일반 조합 능력은 우수한 유전형질 획득을 목적으로 하며 한 계통의 여러 조합에 대한 평균 잡종 강세 능력을 나타내며, 특정 조합 능력은 일대잡종조합의 능력을 평가하기 위한 방법으로 각각의 특정한 조합에 대한 잡종강세능력이다(Kenga et al., 2004). 조합 능력 평가는 상가적 유전 효과(addictive gene effects)와 비상가적 유전 효과(non-addictive gene effects)를 구분할 수 있게 해주기 때문에 옥수수 육종에 유용한 평가방법이다. 일반 조합 능력은 주로 상가적 유전 효과를 나타내며, 특정 조합 능력은 비상가적 유전 효과를 나타낸다(Karasu et al., 2010). 육종가는 특정 형질의 유전적 효과를 이해함으로써 육종 과정에서 정보에 입각한 결정을 내릴 수 있다. 옥수수 종실의 carotenoid와 호분층(aleurone layer)에 존재하는 다양한 색소의 일반 조합 능력을 평가한 연구에서, 교잡종의 색소 함량은 일반 조합 능력 효과에 기인하는 것으로 나타났다(Egesel et al., 2003; Li et al., 2013). 또한 옥수수 단교잡 F1 종자의 carotenoid 함량은 모본과 부본의 영향을 크게 받는 것으로 알려져 있다(Grogan et al., 1963; Randolph & Hand, 1940). Egesel은 주황색과 노란색 옥수수 종실의 상호 교배에 대한 carotenoid 함량 변화에서 모본이 부본보다 carotenoid 함량에 더 큰 영향을 미친다고 하였다(Egesel, 2001). 따라서 기능성이 개선된 옥수수 품종을 개발하기 위해서는 phytochemical 함량이 높은 우수한 계통을 선발하는 것이 매우 중요하다. 또한 옥수수 종실의 phytochemical 함량은 유전적 요인 외에도 환경 조건이나 재배 관리와 같은 요소들이 영향을 미칠 수 있으므로 폭넓은 적응성과 안정성을 갖도록 환경적응성과 재배관리 시험이 함께 수행되어야 한다.
단옥수수 계통의 항산화 활성 평가
37개 국내 적응 단옥수수 자식계통들의 활성산소 소거능을 확인하기 위하여1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) radical 소거 활성과 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS) radical 소거 활성 두가지 방법으로 항산화 활성을 평가하였다. DPPH는 23.1±5.7~108.4±9.6 mg TE 100 g-1으로 계통들 간의 차이가 크게 나타났지만(Fig. 3A), ABTS는 102.3±3.8~122.0±0.2 mg TE 100 g-1으로 계통 간의 차이가 크게 나타나지 않았다(Fig. 3B). KSE30 (108.4 ±9.6 mg TE 100 g-1)과 KSE6 (104.2±12.8 mg TE 100 g-1)이 DPPH 활성이 가장 높은 계통이었고, KSE47 (23.1±5.7 mg TE 100 g-1), KSE4 (23.6±1.7 mg CE 100 g-1), KSE21 (23.6±8.7 mg CE 100 g-1)은 활성이 다소 낮게 나타났다. 노란색 단옥수수의 활성산소 소거능은 성숙한 종자에서 높다고 보고 되어 있지만 유전적 배경에 따라 계통들 간에 차이가 다양하게 나타났으며, 이는 각각의 phytochemical과 다른 항산화 물질들의 발현 양상과 상호작용에 의한 차이라고 생각된다(Hu & Xu, 2011).
Fig. 3.
Antioxidant activity of Korean sweet corn inbred lines. (A) DPPH and (B) ABTS. All experiments were performed in triplicate, and results were expressed as mean±standard deviation. Statistical significance among inbred lines was evaluated using one-way ANOVA (p < 0.05) followed by Duncan’s multiple range test. Statistical significance according to Post hoc test is indicated by different letters. The experimental values are shown as red dots.
자식계통의 농업적 특성 분류를 위한 군집 분석과 주성분 분석
Carotenoid, phenolic compound, flavonoid 함량과 항산화 활성의 관계를 확인하기 위해 Pearson 상관분석을 수행하였다(Fig. 4). ABTS 활성은 polyphenol과 부의 상관(r = -0.5615, p < 0.001)을 보였다. DPPH 활성은 flavonoid (r = 0.5294, p < 0.001), carotenoid (r = 0.276, p < 0.01)와는 정의 상관을, polyphenol (r = -0.281, p < 0.01)과는 부의 상관을 나타내었다. Carotenoid, flavonoid, polyphenol 3개 화합물 간의 상관관계는 나타나지 않았다. 천연 항산화제의 대부분은 phenolic compound으로, 그 중 중요한 천연 항산화 물질은 flavonoid, phenolic acid, tocopherol 등이 있다. 화합물과 항산화 활성 사이에 관찰되는 상관관계는 free radical과 상호작용하는 다양한 메커니즘과 시료의 화학적 특성 및 농도에 기인한다(Gulcin, 2020). Flavonoid는 metal-chelating 전위, 수소 또는 전자 공여 치환체의 존재, 안정적인 phenoxy radical 형성 능력과 같은 요인에 따라 항산화 활성이 다르게 나타나며(Gulcin et al., 2011), carotenoid는 주로 singlet oxygen을 소거하는 역할을 한다(Carocho & Ferreira, 2013). 그렇기 때문에 식물 추출물과 항산화 활성 간의 정확한 상관관계를 평가하기 위해서는 적합한 추출법과 항산화 활성 측정 방법을 고려해야 한다.
Fig. 4.
Pearson correlation coefficient (r) matrix for phytochemicals and antioxidant activity of Korean sweet corn inbred lines. (A) Correlation of carotenoid contents with color parameters and (B) Correlation of carotenoids, polyphenols, and flavonoids with free radical scavenging capacity. Positive and negative correlations are represented by red and blue colors, respectively. Asterisks (*, **, and ***) indicate statistically significant correlations at p < 0.05, 0.01, and 0.001, respectively.
계층 군집 분석과 주성분 분석은 다양한 농업적 특성을 이용하여 형질을 비교하고 분류하는데 유용한 분석법이다(Barth et al., 2020). 계층 군집 분석으로 carotenoid 함량과 항산화 활성에 따라 자식계통은 크게 2개 그룹으로 나눌 수 있었다(Fig. 5). KSE8, KSE25 등을 포함하는 Group Ⅰ은 phenolic compound의 함량이 높았으며 carotenoid, flavonoid 함량과 DPPH, ABTS 활성은 낮은 편으로 나타났으며, KSE41, KSE39 등을 포함하는 Group Ⅱ는 catorenoid, flavonoid 함량과 DPPH 활성이 높게 나타났다. 단옥수수 자식계통의 특성을 확인하기 위한 phytochemical과 항산화 활성의 주성분 분석에서 PC1과 PC2는 전체 분산의 67.3%를 차지하였다(Fig. 6). KSE6과 KSE30 등의 계통은 score plot의 우측 상단에 위치하며 flavonoid, carotenoid의 함량이 높고 DPPH 활성이 높은 계통으로 분류되었다(Fig. 6A). KSE21, KSE47 등의 계통은 score plot의 좌측 하단에 위치하며 phytochemical 함량 및 항산화 활성과 연관이 낮은 계통들로 분류되어 기능성 단옥수수 품종 개발에 활용하기 부적합한 계통으로 판단되었다. KSE6, KSE30, KSE34, KSE40 등 4개 계통은 carotenoid, polyphenol, flavonoid 함량이 높고 항산화 활성이 우수한 계통으로 판단된다. 향후 이 계통들을 활용하여 교잡계를 육성하고 평가를 통해 고기능성 단옥수수 품종을 개발할 수 있을 것이다.
Fig. 6.
A score plot (A) and biplot (B) by principal component analysis (PCA) of 37 Korean sweet corn inbred lines based on carotenoid contents and four antioxidant activities. Each number in the score plot represents a sample within the inbred line (for example, KSE1 is visualized as 1.1, 1.2, and 1.3, where .1, .2, and .3 indicate the three replicates of each sample).
본 연구를 통해 국내 단옥수수 자식계통의 phytochemical 함량과 항산화 활성을 평가한 결과, 계통 간 형질에 유의미한 차이가 있음을 확인하였다. 이를 통해 현재까지 육성된 자식계통들의 고기능성 옥수수 품종 개발을 위한 자원으로서의 가능성을 확인하였다. 향후 KSE6, KSE30, KSE34, KSE40 등 선발된 계통을 활용하여 새로운 교잡계를 육성함으로써 영양, 건강, 기능적 이점이 강화된 새로운 옥수수 품종을 개발할 수 있을 것이다.
적 요
본 연구는 국립식량과학원에서 육성한 단옥수수 자식계통의 phytochemical 함량과 항산화 활성을 평가하여 고기능성 단옥수수 품종 육성을 위한 기초 자료로 이용하고자 수행하였다.
1. Carotenoid 함량이 가장 높은 계통은 KSE34 (1239.3±6.4 mg 100 g-1), flavonoid 함량이 가장 높은 계통은 KSE6 (68.6±9.6 mg CE 100 g-1)으로 나타나 각 계통마다 화합물의 함량이 다양하였다. Phenolic compound 함량은 대부분의 단옥수수 자식계통에서 풍부하게 나타났으며, KSE8과 KSE25가 가장 높은 함량을 가진 계통이었다.
2. DPPH와 ABTS 라디칼 소거능으로 평가한 국내 단옥수수 자식계통의 항산화 활성 중 DPPH 활성은 계통 간에 다양하였으나, ABTS 활성은 차이가 적게 나타났다. KSE30과 KSE6이 각각 108.4±9.6 mg TE 100 g-1, 104.2±12.8 mg TE 100 g-1로 가장 좋은 DPPH 활성을 보인 계통이었으며 KSE47, KSE4, KSE21은 낮은 활성을 보였다.
3. 계층 군집 분석과 주성분 분석을 사용하여 단옥수수 자식계통의 농업적 특성을 비교하고 분류하였다. Carotenoid, polyphenol, flavonoid 함량이 높고 항산화 활성이 우수한 4개 계통(KSE6, KSE30, KSE34, KSE40)이 선발되었고, 향후 조합 능력 평가를 거쳐 고기능성 단옥수수 품종 개발에 활용할 것이다.
