KR102380610B1

KR102380610B1 - 차나무의 극차광 재배 방법 및 상기 방법으로 수득한 녹차

Info

Publication number: KR102380610B1
Application number: KR1020160126824A
Authority: KR
Inventors: 이민석; 고건희; 이정대; 유주; 이진호
Original assignee: 농업회사법인 주식회사 오설록농장
Priority date: 2016-09-30
Filing date: 2016-09-30
Publication date: 2022-04-05
Also published as: KR20180036346A

Abstract

본 발명은 차나무의 극차광 재배 방법 및 상기 재배 방법으로 재배하여 수득한 녹차에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 95% 이상의 차광률로 재배함으로써 아미노산 함량이 현저하게 증가된 녹차를 생산하기 위한 극차광 재배 방법 및 상기 재배 방법으로 재배함으로써 아미노산 함량이 현저하게 증가된 극차광 재배 녹차에 관한 것이다.

Description

차나무의 극차광 재배 방법 및 상기 방법으로 수득한 녹차{Method for cultivating Camellia sinensis by extreme shading of the light, and the green tea obtained by the method}

차나무는 동백나무과(Theaceae)에 속하는 상록수로 학명은 카멜리아 시넨시스(Camellia sinensis) (L). O. Kuntze이다. 차나무는 타식성 작물로써 개체간 변이가 심하다. 잎이 소엽이며 주로 내한성이 강한 중국종(var. sinensis)과 대엽인 잎의 특성을 가지는 아샘종(var. assamica)으로 크게 나눌 수 있다. 중국종은 온대지역에 분포하고, 중국, 일본의 품종들과 한국 재래종이 이에 해당되며, 주로 녹차 생산에 많이 이용되고 있다. 아샘종은 인도, 스리랑카 등 열대, 아열대 지역에 분포를 하며 내한성이 약하지만 카테킨 함량이 높아 홍차용으로 많이 이용되고 있다.

차나무는 아열대성 작물로 연평균 기온 14~16℃가 생육 최적 온도이다. 저온은 차나무 생육의 한계 요인으로서 내한성이 강한 품종도 -15℃에서 1시간 경과할 경우 잎이 고사되며, 40℃가 넘을 경우에는 고온 장해가 발생한다. 차나무의 생육에 필요한 강수량은 최소 1,300mm이지만, 최적의 차 재배를 위해서는 연 1,500mm 이상의 강수량을 필요로 한다.

차는 다른 기호 음료에 비해 질소 화합물, 폴리페놀, 당, 유기산, 비타민 및 무기질 등을 많이 함유하고 있는 것이 특징이며, 차를 기능과 이에 관여하는 성분으로 구분해 보면 다음과 같다.

먼저, 1차 기능으로는 영양성으로, 이에 관여하는 성분은 비타민류와 미네랄 등이 있다. 2차 기능으로는 기호성으로, 이에 관여하는 성분 중 맛에 해당하는 성분으로는 감칠맛을 내는 데아닌 및 유리 아미노산, 떫은 맛을 내는 카테친, 쓴맛을 내는 카페인 등이 있으며, 향기에 해당하는 성분으로는 테르펜, 알콜, 카보닐, 에스테르 등이 있으며, 색상에 해당하는 성분으로는 플라보놀, 데아플라빈, 카테친 산화물, 클로로필 등이 있다. 또한 3차 기능으로는 생체조절 기능성으로, 이에 관여하는 성분은 폴리페놀, 카페인, 다당체, 비타민, GABA, 미량필수 원소 등이 있다.

차의 2차 기능인 기호성 부분에서 맛에 관여하는 아미노산류는 녹차에 약 25종이 함유되어 있는데, 데아닌과 같은 특정 아미노산은 품질에 크게 영향을 미치며 또한 이들 아미노산의 성분들이 제품의 가격과 상관이 있다고 알려져 있다. 차 잎의 성분 중 전 질소는 전통적으로 아미노산과 더불어 차의 품질을 결정하는 중요 인자이다.

이들 중 데아닌(theanine, 글루탐산 γ-에틸 아미드(glutamic acid γ-ethyl amide); 5-N-에틸 글루타민(5-N-ethyl glutamine))은 비단백태인 유리 아미노산으로 달고 감칠맛에 관여하고, 녹차 아미노산의 60%를 차지하며, 차 맛에 큰 영향을 미친다. 즉, 데아닌은 고소한 맛을 내는 성분으로, 차의 독특한 감칠맛과 향미성분의 주체로서 차의 품질과 밀접한 관계가 있다. 데아닌의 경우 차를 제외한 고등식물에서는 검출되지 않는 차의 독특한 성분으로 다른 아미노산에 비하여 수에서 수백배 많이 함유되어 있다.

또한, 데아닌은 카페인의 작용을 억제하고, 카페인에 의한 중추신경 자극을 방해하는 특이한 작용을 나타낼 뿐만 아니라, 인체 뇌에서 신경보호효과를 담당하는 세로토닌(serotonin), 도파민(dopamine) 및 가바(GABA: γ-aminobutyric acid)의 함량을 증가시키고, 혈압을 저하시키는 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 또한, 글루탐산(glutamic acid)은 비필수 아미노산의 일종으로 단백질의 구성 아미노산으로 가장 널리 존재하는데, 녹차에 함유된 데아닌 및 가바 성분의 전구체로 작용하며, 후발효차에 함유된 데아닌 및 가바의 함량에 중요하게 영향을 미치는 아미노산의 일종이다.

녹차의 맛은 상기 데아닌을 포함한 몇몇 아미노산 성분의 함량에 따라 미묘하게 달라지므로, 녹차의 맛에 주요한 영향을 주는 아미노산의 개별적 함량은 녹차의 품질 개선이나 상품성을 결정하는 중요한 인자라 할 수 있다.

최근에는 찻잎에 함유된 2차 기능을 이용한 다양한 제품들이 개발되어 다류, 건강기능식품, 화장품, 제약 등의 고부가가치 산업과 연계가 되고 있다. 특히 아미노산의 경우는 다양한 제품에서 기호성과 기능성을 모두 충족을 시켜줌으로써 그 활용도가 높다고 할 수 있으나 실제 찻잎에서 함량을 획기적으로 증대시킨 연구나 산업화를 이룩하지 못하고 있다.

녹차는 재배와 가공방법에 따라서 덖음차, 옥록차, 옥로차, 말차 등 다양한 특징을 가진 제품이 생산되고 있다. 녹차는 제품잎의 색, 수색,맛에 있어서 선명한 녹색을 나타낼수록 그 기호적 가치를 높게 평가를 하며 고가에 거래가 되고 있다.

그러나 고부가가치 제품으로 활용되기 위해서는 원료의 차별화가 중요한데, 아직까지도 전통적인 기호성 식품인 차로서의 분류와 가치에 따라서 재배 방법이 선택되거나 원료의 생산이 이루어지고 있다.

따라서, 기능성을 활용한 다양한 제품군(다류, 건강기능식품, 화장품, 제약)에 보다 적극적으로 활용되기 위해서는 차별화된 기능성과 색의 특징을 가질 수 있는 차 잎을 생산할 수 있는 새로운 재배, 생산 방법이 요구된다.

최근까지 녹색이 진한 녹차(옥로차, 말차)를 만들기 위해서 차광 재배를 통하여 차 잎을 생산하여 왔다. 50~70%의 차광을 통하여 엽록소를 증대시켜 진한 녹색의 찻잎을 생산하여 기호성을 증대한 것이다. 그러나 기존의 차광 재배 방법은 단지 녹색도를 높혀 기호성을 강화한 것으로 기능성 성분을 산업화가 가능한 수준으로 획기적으로 늘리는 것은 불가능하며, 기능성 성분과 차별화된 색깔의 찻잎 생산을 위하여 차광 재배를 활용한 사례가 없으므로 새로운 방식의 차광 재배 방법을 활용한 고기능성 찻잎을 생산하는 기술이 개발되어야 할 다른 이유가 될 수 있을 것이다.

본 발명자는, 극차광 재배 방법으로 차나무를 재배하게 되면, 특정 성분의 함량이 증가하고, 잎의 색이 일반적인 재배 방법으로 재배한 차나무 잎의 색과 다르게 된다는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명은 특정 성분의 함량이 증가하고, 잎이 기존의 찻잎과는 다른 색을 지니게 되는, 새로운 차나무 재배 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 차나무 잎의 총 아미노산 함량을 증가시키기 위하여, 90% 이상의 차광률로 차광 처리하는 단계를 포함하는 차나무의 차광 재배 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 90% 이상의 차광률로 차광 처리하는 단계를 포함하는, 차나무 잎의 총 아미노산 함량을 증가시키는 방법을 제공한다.

본 발명의 차나무 재배 방법은 차광률을 극도로 높임으로써 재배된 차나무 잎에 함유된 특정 성분, 특히 아미노산의 함량을 현저하게 증가시킬 수 있으며, 기존 찻잎과는 다른 색깔을 가지는 찻잎을 제공하여, 기능성과 기호성에 따라서 찻잎의 다양한 이용이 가능할 수 있게 한다.

도 1은 차광 재배시 차광률에 따른 찻잎의 색을 나타내는 것이다.
도 2는 99%의 차광률로 25일 동안 극차광 재배한 찻잎을 나타내는 것이다.
도 3은 극차광 재배를위하여 다양한 차광 재배를 적용한 것을 나타내는 것이다.

본 발명은 차나무의 기존 차광 재배 방법에 비하여 차광률이 높은 극차광 재배 방법에 관한 것이다.

본 발명에서 사용되는 “극차광 재배 방법”이란 용어는, 차광 재배 방법에 있어서 차광률을 90% 이상, 바람직하게는 95% 이상, 바람직하게는 98% 이상, 보다 바람직하게는 99%, 훨씬 더 바람직하게는 99.9% 이상으로 하는 식물의 재배 방법을 의미한다.

본 발명의 차나무의 극차광 재배 방법은 10일 이상의 기간, 바람직하게는 10일 내지 25일, 보다 바람직하게는 15일 내지 21일의 기간 동안 차광률을 90% 이상, 바람직하게는 95% 이상, 바람직하게는 98% 이상, 보다 바람직하게는 99%, 훨씬 더 바람직하게는 99.9% 이상으로 하여 차나무를 재배하는 방법이다.

또한, 본 발명의 차나무의 극차광 재배 방법은 이에 한정되는 것은 아니지만 바람직하게는 차나무의 1심 1엽기 내지 1심 4엽기에 차광 처리하고, 보다 바람직하게는 1심 1엽기에 차광 처리한다.

본 발명의 극차광 재배 방법을 이용함으로써, 찻잎에 존재하는 총 아미노산 함량을 현저하게 증가시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 상기한 극차광 재배 방법으로 재배된 차나무에서 수득한 찻잎을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 찻잎으로 제조된 차를 제공한다.

이하에서는, 본 발명에 따른 차나무의 극차광 재배 방법에 대하여 보다 상세하게 설명한다.

1. 극차광 특수 재배 기술

1) 차광 광량 조절을 통한 기능성 성분 고함유 찻잎의 생산

( 1)광량 조건에 따른 찻잎의 생육, 성분 변화 관찰

일반적으로 가루녹차나 고급 녹차는 진한 녹색을 나타내는 것이 우수한 품질인 것으로 여겨진다. 따라서, 찻잎의 녹색도를 증가시키기 위한 목적으로 새순의 생장 기간에 차광을 실시하여 재배하기도 한다.

차광은 보통 1번차(첫물차) 시기에 차광률이 70% 정도 되는 차광 자재를 이용하여 차광 처리를 실시한다. 차광 기간은 10~14일 사이로 차나무의 생육상태를 보고 결정을 한다. 그러나 기존의 차광 방법은 전통적으로 내려오는 경험에 의존한 것이 대부분이며, 이에 대한 연구도 기호성 식품으로서의 차의 녹색을 향상시키는 방법으로만 집중되어 왔다.

따라서 본 실험에서는 차광률과 차광 기간, 차광 시기를 극단적으로 달리하여 새로운 고기능성 찻잎을 생산하는 재배 기술을 확립하고자 한다.

먼저 차광 조건에 따른 차나무 잎의 성분 변화에 대해서 확인한다.

차나무에 대한 차광률을 무차광 재배(일반 노지 재배; 차광률 0%), 일반 차광 재배(차광률 70%), 극차광 재배 1(조건 1; 차광률 90%), 극차광 재배 2(조건 2; 차광률 95%), 극차광 재배 3(조건 3; 차광률 99%)로 차광 조건(하기 표 1 참조)을 달리하여 1번차(첫물차) 시기(2016년 4월 20일)에 차광 처리를 시작하였다. 차광 기간은 총 25일로 기존의 차광 재배법에서의 차광 기간보다 길게하여 생육과 성분 변화에 대항 양상을 분석하였다.

1번차 시기 차광률에 따른 처리 조건

시험구	평균 조도(Lux)	차광률(%)
무차광 재배(노지 재배)	104,433	0
일반 차광 재배	30,560	70
극차광 재배 1	1,089	90
극차광 재배 2	538	95
극차광 재배 3	128	99

차광률에 따른 생육현황과 총 아미노산 함량을 5일 단위로 분석하였으며, 분석 방법은 다음과 같다.

우선, 무차광, 일반 차광 또는 극차광 재배된 녹차(차광기간 1일, 5일, 10일, 15일, 20일, 25일)를 정제수로 세척하고 건조시킨 다음 세말화하여 녹차 가루를 얻었다. 하단부에 토출구가 있는 원통형 유리통에 와트만 2번 여과지를 깔고, 그 위에 녹차 가루 100g을 넣은 다음 가루의 상단부에는 종이 필터를 위치시켜 떨어지는 물방울이 고르게 표면에 적셔지도록 하였다. 원통형 유리통 위에 속도 조절이 가능한 밸브가 장착된 물통을 위치시키고, 물통에 정제수와 정제수 얼음을 섞어 넣어 4℃ 이하를 유지하였다. 물통에서 원통형 유리통으로 시간당 약 100mL 속도로 물방울을 떨어뜨리는 과정을 10시간 지속하였다(총 1000 mL 사용하여 추출). 원통형 유리통 하단부에서 토출되는 녹차 추출액을 모아 냉각 콘덴서가 달린 증류 장치를 이용하여 50℃로 감압 농축하고 동결 건조하여 녹차 저속저온 물 추출물을 얻었다.

아미노산 함량은 22종의 유리 아미노산을 동시 분석을 통해 각각 정량하여 그 총합으로 하였다. 상기 추출물을 정제수에 녹여 10,000ppm 용액으로 만든 후 20μL를 취한 다음 AccQ-Tag 버퍼 70μL, AccQ-Tag 유도체 시약 20μL를 가하고 혼합하여 검액을 제조한다(AccQ-Tag 버퍼 및 유도체 시약, UPLC 분석용 용매는 Waters社에서 구입해서 사용함). 아미노산 22종 혼합액에 대해서도 추출물 내 각 아미노산의 함량에 따라 적절히 농도를 조절하여 검액과 같은 유도체화 반응을 진행하였다. 검액과 아미노산 표준액을 UPLC(Waters社) System을 이용하여 성분 분석(PDA 검출기, 260nm)을 진행하였고, 고정상은 Waters AccQ-Tag Ultra Column 100-2.1 mm(1.7μm) 사용하였다. 이동상은 AccQ-Tag Ultra Eluent A와 AccQ-Tag Ultra Eluent B를 0~0.54분, 99.9% A; 7.74~8.5분, 82.5% A; 8.5~8.7분, 40.4% A); 8.7~10분, 99.9% A의 조성비로 사용하였다. 그 결과, 각 아미노산별 피크가 관찰되었으며, 해당 피크별로 검량선법을 사용하여 각 아미노산의 함량을 정량하고, 검출된 모든 아미노산의 총합을 추출물 내 총아미노산 함량으로 하였다. 이의 분석 결과는 하기 표 2에 제시하였다.

또한 차광 기간이 10일째 되는 때의 차광률에 찻잎의 색을 도 1에 나타내었으며, 99%의 차광률로 25일 동안 극차광 재배한 찻잎을 도 2에 나타내었다.

차광 기간에 따른 총 아미노산 함량 기준

차광률/차광 기간	총 아미노산 함량(%)
차광률/차광 기간	1일	5일	10일	15일	20일	25일
무차광 재배 (차광률 0%)	2.6	2.8	2.1	0.7	0.8	0.5
일반 차광 재배 (차광률 70%)	2.6	2.8	3.2	2.7	2.4	1.6
극차광 재배 1 (차광률 90%)	2.6	3.0	3.9	4.3	3.6	3.0
극차광 재배 2 (차광률 95%)	2.6	3.1	4.2	4.6	5.0	5.7
극차광 재배 3 (차광률 99%)	2.6	3.3	4.8	5.2	6.9	7.1

상기 표 2를 보면, 동일한 차광 처리 기간에 있어서 차광률이 높아질수록, 총 아미노산 함량도 높아지는 것을 알 수 있다.

무차광 재배(노지 재배)의 경우, 찻잎이 성장을 하면서 생육 초기(2016년 4월 20일)에는 2.6%이고, 5일 경과 후에는 2.8%로 약간 증가하는 것으로 보이나, 그 이후에는 총 아미노산 함량이 지속적으로 감소하는 경향을 나타낸다.

기존의 일반 차광 재배(차광률 70%)의 경우, 총 아미노산 함량이 차광 10일째에는 3.2%인 것으로 나타나 총 아미노산 함량이 증가하였으나, 그 이후에는 총 아미노산 함량이 지속적으로 감소하는 경향을 나타낸다. 일반적으로 녹색도와 품질을 높이고자 하는 경우, 차광 기간을 10일 전후로 하고 있는데, 이는 본 실험 결과와 동일함을 알 수 있다. 또한 도 1에 나타낸 바와 같이 차광률이 70% 때가 가장 녹색이 짙은 것을 알 수 있다.

차광률을 90%로 한 극차광 재배의 경우, 차광 기간이 15일 경과한 때 총 아미노산 함량이 최대이었으며, 이때 총 아미노산 함량이 무차광 재배 경우에 비하여 6배 이상 증가하였다.

특히, 차광률을 95% 이상으로 한 극차광 재배의 경우, 모든 재배 구간에서 지속적으로 총 아미노산 함량이 증가하였다.

구체적으로, 차광 기간이 25일 경과한 때 총 아미노산 함량이 무차광 재배 경우에는 0.5%이고, 일반 차광 재배의 경우에는 1.6%에 불과하지만, 차광률이 99%인 극차광 재배의 경우에는 7.1%로 최소 4.5배(일반 차광 재배 대비) 내지 14.2배(무처리차광 대비)의 함량 증대가 이루어졌음을 확인할 수 있다.

또한, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 차광률 99%로 극차광 재배하게 되면, 차나무의 잎이 녹색에서 선명한 백색으로 변하게 되는 것을 확인할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 극차광 재배 방법은 유용성 성분의 함량 증대와 더불어, 수천년 동안 내려온 기존 녹색의 찻잎 재배와 차별화되는 새로운 재배법이라고 할 수 있다.

한편, 현재 차광 재배에 사용되고 있는 차광 자재는 일반적으로 70% 차광이 되는 흑색 화학섬유네트를 이용하고 있다. 차광률 99%의 극차광 재배를 위한 최적의 차광 자재를 선정하기 위하여 볏짚, 흑색 화확섬유네트, 칼라(청,녹,적) 등의 다양한 재질을 도 3과 같이 적용하여 검토를 하였다.

그 결과 목적하는 품질과 찻잎의 흰색으로의 변화에는 차광 자재의 재질과 형태가 영향을 미치지 않음을 확인하였다. 즉, 최종적으로 찻잎의 성분 및 색 변화는 차광 자재의 재질과 형태에 상관없이, 차광률에 의한 것임을 확인하였다.

(2) 최적 차광 처리 시기 결정

일반적인 차광 재배시, 차나무에 대한 차광 처리는 보통 차싹이 자라는 시기 중 1심 2엽기 내지 3엽기에 수행된다.

차광률에 따라서 유용성 성분의 함량이 극대화되고, 찻잎의 색이 백색으로 바뀐다는 선행 실험 결과(상기 (1))를 바탕으로 최적의 차광 처리 시기를 결정하기 위해서, 하기 평가를 실행하였다.

99% 차광 처리를 차싹이 자라는 시기별(1심 1엽기, 1심 2엽기, 1심 3엽기, 1심 4엽기, 1심 5엽기)로 처리를 하였고 처리 기간에 따른 총 아미노산 함량에 대하여 분석을 하였다. 결과는 하기 표 3에 나타내었다.

99% 차광률로 차광 처리를 한 차나무에서 차광 처리 시기에 따른 총 아미노산 함량 변화

차광 처리 시기 /처리 기간	총 아미노산 함량(%)
차광 처리 시기 /처리 기간	1일	7일	14일	21일	27일
1심 1엽기	2.6	5.3	8.1	12.1	4.6
1심 2엽기	2.6	4.7	5.2	4.9	2.1
1심 3엽기	2.6	4.1	4.9	3.2	1.6
1심 4엽기	2.6	3.4	3.6	2.4	1.2
1심 5엽기	2.6	2.3	1.9	1.1	0.8

상기 표 3을 보면, 총 아미노산 함량은 1심 1엽기에서 21일 처리구간에서 12.1%로 다른 차광 처리 시기보다 월등히 높은 함량을 나타내며, 또한 모든 처리 기간에서 1심 1엽기가 다른 처리시기에 비해서 총 아미노산 함량이 높게 나타난다는 것을 알 수 있다.

1심 1엽기에서는 차광 처리 기간이 21일까지는 지속적으로 총 아미노산 함량이 증가하였으며, 그 이후 급격히 함량이 감소되었다. 이는 다른 차광 처리 시기도 각각의 차이는 있지만, 아미노산 함량이 일정 기간 동안 상승하다가 급격히 감소하는 양상을 나타내었다.

이러한 결과를 보았을 때 극차광을 통한 새로운 고기능성 찻잎과 차별성 있는 색을 찻잎을 생산하기 위한 재배는 차광률 99%, 차광 처리 시기는 1심1엽기, 차광 처리 기간은 21일 전후가 가장 뛰어난 조건임을 알 수 있다.

(3) 무차광 재배와 극차광 재배 기술에 따른 찻잎의 개별 아미노산 함량

상기의 조건으로 재배된 차나무 잎(무차광 처리 재배: 21일; 극차광 재배: 차광률 99%, 1심 1엽기에 21일 동안 차광 처리)의 세부 아미노산 특성은 하기 표 4에 나타낸 바와 같다.

무차광 처리 재배와 극차광 재배 기술에 따른 찻잎의 개별 아미노산 함량 분석

아미노산	무차광 처리 재배 찻잎 ( μg /g)	극차광 재배( 99%차광률 ) 찻잎 ( μg /g)
히스티딘	43.99	900.87
아스파라긴	175.96	8921.40
세린	1187.72	2763.32
글루타민	285.42	14117.90
아르기닌	7137.08	21287.34
글리신	86.45	134.72
아스파르트산	2631.20	8644.76
글루탐산	3186.96	6300.44
트레오닌	406.91	2355.90
알라닌	718.67	1871.62
γ-아미노부티르산	817.90	823.58
데아닌	20360.61	46711.57
프롤린	114.07	277.73
시스틴	72.12	25.98
리신	1.00	424.24
타이로신	416.62	506.11
발린	123.53	1011.35
류신	28.13	1171.62
이소류신	53.96	833.62
페닐알라닌	160.87	334.93
트립토판	393.61	1392.58
총함량 ( μg /g)	39,401.79	120,811.57
총함량 ( % )	3.94	12.1

일반 노지에서 무차광 재배된 차나무 잎의 총 아미노산 함량이 3.94%인 것에 비해서, 극차광 재배한 차나무 잎의 총 아미노산 함량은 12.1%로 약 3배 이상 높았다.

또한 상기 조건으로 극차광 재배한 차나무 잎은 무차광 재배된 차나무 잎에 비하여 히스티딘, 아스파라긴, 글루타민, 트레오닌, 이소류신의 함량이 15배 내지 50배까지 높은 것으로 나타났다.

한편, 데아닌은 다른 작물에서는 발견되지 않고, 차나무의 잎에만 함유되어 있는 성분으로, 사람의 뇌파 가운데 안정감을 느끼게 하는 알파(α)파의 발생을 증가시켜 집중력을 강화하며, 긴장완화, 항산화, 항암효능 등 각종 스트레스 경감에 탁월한 효과를 가지고 있는 것으로 알려져 있다. 99% 차광을 통한 극차광 재배 방법으로 재배된 차나무 잎에서 데아닌 성분은 무차광 재배 방법으로 일반 노지에서 재배된 차나무 잎에 비하여 함량이 2배 이상 높은 것으로 나타나, 극차광 재배 방법으로 재배된 차나무 잎은 각종 효능 강화 및 산업적인 원료로서도 더 높은 가치를 가진다고 할 수 있다.

리신의 경우 노지에서 무차광 재배 방법으로 재배된 차나무 잎에는 거의 함유되어 있지 않는 성분이나 99% 극차광 재배 방법을 적용한 결과, 잎 1g 당 리신 424μg이 존재하는 것으로 분석되어, 극차광 재배 방법으로 새로운 성분도 생성할 수 있음을 알 수 있다. 이는 기존 무차광 재배 방법으로 재배된 차나무 잎과 극차광 재배 방법으로 재배된 차나무 잎이 차별화되며, 이를 산업화에 유용하게 활용할 수 있을 것으로 판단할 있다.

2. 피부미용 효능, 건강 기능 식품, 다류 특성

1) 제차 특성 - 녹차, 우롱차, 홍차, 후발효차

동백나무과의 차나무 잎을 시기별로 채취하여 가공하는 방법에 따라 다양한 다류 제품이 만들어 지는데 이때 증기로 찌거나 덖는 과정을 통하여 산화효소를 불활성화시켜 발효를 방지한 녹차(불발효차)와 발효의 진행도에 따라 우롱차(반발효차), 홍차(발효차), 미생물 발효를 통한 후발효차로 구분되어 진다. 일반적으로 발효가 진행됨에 따라서 맛과 향, 수색 등 기호성의 변화가 크게 발생하며 함유된 성분도 변화를 하는데, 극차광 재배를 통한 찻잎을 대상으로 발효도에 따른 가공 방법에 의한 기호성과 기능성의 변화를 살펴보고 최적화된 제품을 개발하고자 실시하였다.

표준 가공 조건에서 발효도 별로 재배 방법에 따른 품질 특성을 평가하였다.

품질 특성 평가를 위한 녹차(불발효차), 우롱차(반발효차), 홍차(발효차) 및 후발효차(미생물 발효차)는 첫물차 시기에 차광률 99%로 극차광 재배한 찻잎을 이용하여 각각 아래와 같은 조건으로 제조하였다:

- 녹차는 증열(50초) → 조유(40~50분) → 유념(25분) → 증유(30분) → 정유(40분) → 건조(80℃, 30분)의 조건으로 가공을 하였다.

- 우롱차는 일광위조(60분) → 실내정치(120분) → 요청(3회) → 살청 → 유념(6분) → 건조(100℃, 15분) → 재건조(80℃, 15분)의 조건으로 가공하였다.

- 홍차는 위조(6~8시간) → 유념(1시간) → 발효(8시간) → 건조(80℃, 10분) → 재건조(80℃, 20분)의 조건으로 가공을 하였다.

- 후발효차는 원료(녹차) → 악퇴(차:물 = 10:3) → 자연발효(4~6주 퇴적, 내부온도 40~60℃ 유지) → 풀어주기/자연냉각(15일간) → 숙성(3개월) → 살균(100℃ 증기) → 건조(60℃)의 조건으로 가공하였다.

상기와 같이 제조한 차에 대하여 관능검사를 실시하였다. 차의 관능검사는 한국차생산자연합회의 품평기준에 따라(한국 차 품질평가 기준설정 위원회, 2008) 관능심사 전문 교육을 받은 10명의 패널에 의하여 실시되었다. 관능심사는 먼저 형상 및 색택을 평가하고 시료 3g을 200mL의 백색 다완에 넣고 100℃물 150mL를 부은 직후 향기를 평가하였으며, 수색과 맛은 3분간 침출 후 평가하였다. 평가 심사 기준은 하기 표 5에 제시하였다.

외형		내질			총합
모양	색	맛	향	수색	총합
20	20	20	20	20	100

평가 결과는 하기 표 6에 나타내었다.

극차광 재배 찻잎의 발효도에 따른 가공 특성 평가

제품	재배방법	외관평가(40점)		내질평가(60점)			합계
제품	재배방법	형상	색상	향기	수색	맛	(100점)
녹차	무차광 재배	18	19	19	17	18	91a
(불발효차)	일반 차광 재배	17	18	17	18	18	88b
	극차광 재배	18	19	18	18	19	92a
우롱차	무차광 재배	17	16	16	15	16	80c
(반발효차)	일반 차광 재배	17	17	16	17	16	83bc
	극차광 재배	18	18	16	17	17	86a
홍차	무차광 재배	17	16	15	16	14	78d
(발효차)	일반 차광 재배	17	17	15	17	15	81c
	극차광 재배	18	17	17	17	17	86b
후발효차	무차광 재배	17	17	15	17	15	81c
	일반 차광 재배	17	16	15	16	14	78d
	극차광 재배	18	17	17	17	17	86b

(a, b, c, d: 동일한 문자는 DMRT(Duncan's Multiple Range Test; 던컨의 중다범위검정)에 의하여 5% 수준에서 유의한 차이가 없음을 나타낸다)

관능 평가에서 불발효차(녹차) 가공 특성은 차나무를 극차광 재배한 경우가 92점으로 무차광 재배한 경우와 함께 가장 좋은 평가를 받았다. 뿐만 아니라 반발효차, 발효차, 후발효차 모두 극차광 재배한 경우가 가공 특성에 있어서 더 좋은 평가를 받은 것으로 나타나, 극차광 재배한 차나무 잎이 각종 다류 제조에 뛰어난 특징을 가지고 있어 활용도가 높을 것으로 평가할 수 있다.

2) 극차광 재배된 차나무 잎의 생리 활성 효능 평가

무차광 처리 재배, 일반 차광 재배(차광률 70%), 극차광 재배(차광률 99%)된 차나무 잎의 추출물에 대해서 각 생리 활성을 비교분석하였다.

A. 추출물의 제조

무차광 처리 재배, 일반 차광 재배(차광률 70%), 극차광 재배(차광률 99%)된 차나무(Camellia sinensis L.)(차광기간 1일, 5일, 10일, 15일, 20일, 25일)의 잎을 각각 정제수로 세척하고 건조시킨 다음 세말화하여 얻어진 녹차 가루 100g을 70% 에탄올 수용액 1리터에 넣고 교반하면서 12시간 추출한 후, 와트만 2번 여과지로 여과시켰다. 이렇게 얻어진 추출액을 냉각 콘덴서가 달린 증류 장치를 이용하여 50℃로 감압 농축하고 건조하여 녹차 70% 에탄올 추출물을 얻었다.

B. 카테킨 함량 비교

카테킨 함량은 8종의 카테킨(갈로카테킨, 에피갈로카테킨, 카테킨, 에피카테킨, 에피갈로카테킨 갈레이트, 갈로카테킨 갈레이트, 에피카테킨 갈레이트, 카테킨 갈레이트)을 동시 분석을 통해 각각 정량하여 그 총합으로 하였다. 상기 추출물을 50 % 메탄올에 녹여 1,000ppm 용액으로 만든 후 HPLC(Waters사, 2695 model)를 이용하여 성분 분석(Waters사, 2996 PDA 검출기)을 진행하였다. 고정상은 Kanto Chemical의 Mightysil RP-18 GP 250-4.6mm(5μm) 칼럼을 이용하였고, 이동상은 하기 표 7에 기재한 조성비를 사용하였다. 카테킨 8종 혼합액에 대해서도 추출물 내 각 카테킨의 함량에 따라 적절히 농도를 조절하여 검액과 같은 방법으로 진행하였다.

시간(분)	A: 0.1% 아세트산 용액	B: 아세토니트릴
0	90	10
10	90	10
30	85	15
42	80	20
44	5	95
45	5	95
49	90	10
50	90	10

그 결과, 각 카테킨별 피크가 관찰되었으며, 해당 피크별로 검량선법을 사용하여 각 카테킨의 함량을 정량하고, 검출된 모든 카테킨의 총합을 추출물 내 총카테킨 함량으로 하였다. 측정 결과는 하기 표 8에 나타내었다.

총 카테킨 함량(단위: %)

차광기간	무차광 처리 재배	일반 차광 재배	극차광 재배
1일	17	17	17
5일	16	16	15
10일	15	15	15
15일	14	12	12
20일	14	12	11
25일	13	11	10

상기 표 8을 보면, 극차광 재배 방법으로 얻은 찻잎은 차광률이 높아지고, 차광기간이 길어짐에 따라 카테킨 함량이 약간 감소하는 경향을 나타내기는 하지만, 그 감소 정도가 크지 않아 거의 동일한 수준의 범위 내인 것을 확인할 수 있다.

C. 항산화 활성(DPPH) 및 -글루코시다제 활성 억제 효과 비교

항산화 활성은 Blosis 방법에 의한 DPPH 자유유리기 소거법에 따라 전자공여능(electron donating ability)을 측정함으로써 평가하였다. 즉, 메탄올에 녹인 여러 농도의 시료를 96웰 플레이트에 100μl씩 분주하고 0.4mM DPPH 용액을 동량 첨가하여 실온에서 10분간 방치한 후 517nm에서 흡광도를 측정하였다. 이때 양성 대조군으로는 부틸화 하이드록시 아니솔(BHA)를 사용하였다. DPPH 자유유리기 소거 활성은 하기 수학식 1로부터 산출하였고 DPPH의 흡광도가 50% 감소할 때 나타나는 시료의 농도(IC₅₀)로 표시하였으며, 각 시료별로 3회 반복 실험 후 평균값을 구하였다.

[수학식 1]

DPPH 자유유리기 소거활성(%) = (A_control - A_sample)/A_control × 100

A_sample = 시료를 첨가한 반응액의 흡광도

A_contol = 시료대신 메탄올을 첨가한 반응액의 흡광도

또한, 글루코시다제 활성 억제는 다음과 같은 방법으로 측정하였다. 효소 α-글루코시다제(0.1U/mL, Sigma)는 인산나트륨 버퍼(pH 6.8)에 준비하였다. 기질인 p-니트로페닐-α-D-글루코피라노사이드(PNPG, Sigma)는 효소를 녹인 같은 버퍼에 1mM 농도로 희석하였다. 준비된 시료와 α-글루코시다제(0.1U/mL)를 섞어 37℃에서 5분간 반응시켰다. 반응 후 405nm 흡광도에서 측정하였고, PNPG는 1mM의 농도로 첨가하여 시간에 따른 증가량을 측정하였다. 기질을 넣기 전 측정한 값과 넣은 후 증가하는 값을 측정하여 그 차이를 계산하여(하기 수학식 2) 50% 감소할 때 나타나는 시료의 농도(IC₅₀)로 표시하였다. 대조군은 아카보즈(100mg/mL, Glucobay)를 사용하였으며 모든 실험은 3회 반복하여 수행하였다.

[수학식 2]

α-글루코시다제 억제 활성(%) = (B_sample - A_sample)/(B_control - A_control) × 100

B_sample,B_control = 기질을 첨가한 반응액의 흡광도

A_sample, A_control ₌기질을 첨가하지 않은 반응액의 흡광도

평가 결과는 하기 표 9에 나타내었다.

항산화 활성(DPPH) 및 α-글루코시다제 활성 억제 효과

재배방법	IC₅₀(ug/ml)
재배방법	항산화 활성(DPPH)	α-글루코시다제 활성 억제
무차광 처리 재배	15.97	5.98
일반 차광 재배	19.33	7.82
극차광 재배	14.29	4.12
BHA	11.9	-
아카보즈(Acarbose)	-	93.14

상기 표 9를 보면, 극차광 재배 방법으로 재배된 차나무 잎의 추출물이 무차광 처리 재배 및 일반 차광 재배 방법으로 재배된 차나무 잎의 추출물에 비해서 뛰어난 항산화 활성을 나타낸다는 것을 알 수 있다. 또한 α-글루코시다제 활성 억제에 있어서는 재배 방법에 관계없이 차나무 잎 추출물이 모두 표줌품인 아카보즈보다 월등한 억제 효능을 보이며, 극차광 재배 > 무차광 처리 재배 > 일반 차광 재배 순으로 효능이 높은 것으로 나타났다.

이로부터, 극차광 재배 방법으로 얻은 찻잎이 다른 재배 방법을 통하여 얻은 찻잎에 비해서 항산화 활성 효과와 체지방 감소 효과가 큰 것을 알 수 있다.

D. 폐암 세포주(A549), 신장암 세포주(ACHN), 결장암 세포주(HCT15), 전립선암 세포주(LNCaP)와 유방암 세포주(MCF-7) 억제 효과 비교

극차광 재배 방법으로 얻은 찻잎의 추출물과 무차광 처리 재배, 일반 차광 재배 방법으로 얻은 찻잎의 추출물에 대해서 인간 암세포주에 대한 생육 및 증식 억제 효과를 검정하기 위하여 폐암 세포주(A549), 신장암 세포주(ACHN), 결장암 세포주(HCT15), 전립선암 세포주(LNCaP)와 유방암 세포주(MCF-7)를 대상으로 다음과 같은 방법으로 MTT 분석을 수행하였다.

암세포주에 대한 세포증식 억제율을 검정하기 위하여 인간 폐암 세포주 A549, 위암 세포주 ACHN, 전립선암 세포주 LNCaP, 결장암 세포주 HCT-15, 유방암 세포주 MCF-7를 대상으로 찻잎의 아세톤 추출물과 분리 클로로필, 베타카로틴 및 루테인을 농도별(200, 100, 50㎍·mL^-1)로 처리하고, MTT 분석을 통해 세포 생존율을 검정하였다. 각각의 암세포주를 96웰 플레이트에 1×10⁴/웰로 분주한 후, 시료를 농도별로 36시간 동안 처리하였다. 세포 생존율은 CellTiter 96® Non-Radioactive Cell Proliferation Assay 키트(Promega, Madison, WI)를 통하여 검정하였다.

테트라졸륨 화합물 MTS[3-(4,5-디메틸티아졸-2-일)-5-(3-카르복시메톡시페닐)-2-(4-설포페닐)-2H-테트라졸륨, 내부 염]와 전자 커플링 시약인 페나진 메토설페이트(PMS)를 포함하는 혼합물 20μL를 각각의 웰에 첨가하고 1시간 동안 5% CO₂, 37℃에서 배양한 후 효소-결합 면역흡착 분석 플레이트 판독기를 이용하여 490nm에서 흡광도를 측정하였다.

분석 결과는 하기 표 10에 나타내었다.

폐암 세포주(A549), 신장암 세포주(ACHN), 결장암 세포주(HCT15), 전립선암 세포주(LNCaP)와 유방암 세포주(MCF-7) 억제 효과

추출물 및 화합물	농도 (㎍/㎖)	생존 세포(대조군 대비 %) / 인간 암 세포주^*
추출물 및 화합물	농도 (㎍/㎖)	A549	ACHN	LNCaP	HCT15	MCF-7
무차광 처리 재배	200	22.0±1.0	32.0±4.0	24.0±5.0	28.0±1.0	16.0±2.0
	100	35.0±2.0	46.0±6.0	35.0±4.0	38.0±2.0	29.0±4.0
	50	54.0±7.0	61.0±6.0	41.0±6.0	57.0±2.0	58.0±5.0
일반 차광 재배	200	62.0±2.0	76.0±2.0	61.0±2.0	51.0±2.0	51.0±2.0
	100	73.0±3.0	85.0±3.0	70.0±3.0	55.0±2.0	70.0±2.0
	50	80.0±4.0	91.0±1.0	80.0±4.0	71.0±3.0	70.0±3.0
극차광 재배	200	18.0±8.0	28.0±3.0	15.0±3.0	25.0±4.0	19.0±2.0
	100	21.0±6.0	37.0±2.0	26.0±2.0	36.0±2.0	28.0±2.0
	50	46.0±3.0	51.0±2.0	38.0±2.0	51.0±4.0	39.0±2.0

상기 표 10을 보면, 찻잎 추출물의 농도별 적용에 따른 세포독성 검정을 MTT 분석으로 수행한 결과, 극차광 재배 찻잎 추출물의 경우 모든 세포주에 대해서 100㎍/㎖에서 50%의 암세포 생존율을 나타냄을 확인할 수 있다.

또한 일반 차광 재배 방법으로 얻은 찻잎 추출물과 무차광 처리 재배 방법으로 얻은 찻잎 추출물은 극차광 재배 방법으로 얻은 찻잎 추출물에 비해서 모든 부분에서 항암효과 뛰어남을 알 수 있으며, 특히 다른 세포주보다 A549 폐암 세포주와 LNCaP 전립선암 세포주, MCF-7 유방암 세포주에 대하여 200㎍/㎖ 처리 시 18%, 15%, 19%의 암세포 생존율을 나타내어 높은 암세포 증식 억제 활성을 나타낸다는 것을 알 수 있다.

이로부터 극차광 재배 방법으로 얻은 찻잎 추출물이 암세포 증식 억제 활성에 있어서는 일반 차광 재배 방법으로 얻은 찻잎 추출물과 무차광 처리 재배 방법으로 얻은 찻잎 추출물에 비하여 효과적으로 작용하지 않음을 알 수 있다.

Claims

차나무 잎의 총 아미노산 함량을 증가시키기 위하여, 99% 이상의 차광률로 1심 1엽기 내지 1심 2엽기에 15일 내지 21일의 기간 동안 차광 처리하는 단계를 포함하는 차나무의 차광 재배 방법.
삭제
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제1항에 있어서, 상기 차광 처리는 21일의 기간 동안 이루어지는 것임을 특징으로 하는 방법.
삭제
제1항에 있어서, 상기 차광 처리는 1심 1엽기에 이루어지는 것임을 특징으로 하는 방법.
99% 이상의 차광률로 1심 1엽기 내지 1심 2엽기에 15일 내지 21일의 기간 동안 차광 처리하는 단계를 포함하는, 차나무 잎의 총 아미노산 함량을 증가시키는 방법.
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제8항에 있어서, 상기 차광 처리는 21일의 기간 동안 이루어지는 것임을 특징으로 하는 방법.
삭제
제8항에 있어서, 상기 차광 처리는 1심 1엽기에 이루어지는 것임을 특징으로 하는 방법.
제1항, 제5항, 제7항, 제8항, 제12항 및 제14항 중 어느 한 항의 방법으로 재배된 차나무에서 수득한 찻잎.
제15항의 찻잎으로 제조된 차.