KR20130058099A - 알칼로이드 함량이 높은 토마토 과실의 제조방법 및 이를 포함하는 식품 - Google Patents

알칼로이드 함량이 높은 토마토 과실의 제조방법 및 이를 포함하는 식품 Download PDF

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Abstract

본 발명은 알칼로이드, 특히 트리고넬린 및 토마틴의 함량이 높은 토마토 과실의 제조방법을 제공한다. 상기 제조방법은 미네랄 성분으로서 마그네슘(Mg), 아연(Zn) 및 구리(Cu); 또는 마그네슘(Mg) 및 셀레늄(Se)이 포함된 양액 또는 비료의 존재하에서, 토마토를 재배하는 것을 포함하며, 바람직하게는 자연광 하에서, 청색 LED 광 및 적색 LED 광의 혼합광을 조사하면서 토마토를 재배하는 것을 포함한다. 본 발명은 또한 상기 제조방법에 의해 얻어진 알칼로이드 함량이 높은 토마토 과실로부터 얻어진 식품을 제공한다.

Description

알칼로이드 함량이 높은 토마토 과실의 제조방법 및 이를 포함하는 식품{Process for preparing tomato fruits having high amount of alkaloids and food comprising the same}
본 발명은 알칼로이드, 특히 트리고넬린 및 토마틴의 함량이 높은 토마토 과실의 제조방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 제조방법에 의해 얻어진 알칼로이드 함량이 높은 토마토 과실로부터 얻어진 피클 등의 식품에 관한 것이다.
토마토에 함유된 영양소와 색소, 제2의 대사산물은 인체에 다양한 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 토마토에는 β-카로틴, 라이코펜, α-솔라닌, 토마틴, 쿠어세틴, 피토엔(phytoene), 피토플루엔(phytofluene), 살리실레이트(salicylate), 감마-아미노부티르산 등의 기능성 성분이 함유되어 있으며, 비만, 당뇨합병증에도 유용한 것으로 알려져 있다.
알카로이드는 1개 이상의 질소원자가 포함된 고리를 가진 염기성 물질로서, 각종 생리활성이 강한 기능을 지니고 있다. 특히 토마토 미숙과에 많이 존재하는 토마틴은 콜레스테롤에 강한 친화력을 가지며 혈장내에서 효과적인 감소를 유도하여, LDL 콜레스테롤과 트리글리세라이드의 감소를 유도하는 것으로 보고된 바 있으며, 또한 결장암과 간암에 효과가 있다고 보고된 바 있다. 또한, 토마토에 함유된 다른 알카로이드 성분인 트리고넬린은 동물 또는 식물의 세포주기에 관여하는 호르몬으로 처음 확인되었고, 혈당저하능을 지니고 있다. Yumaha 등은 트리고넬린을 십이지장 상부에 직접주입하고 소장내에 잔류하는 트리고넬린을 조사한 결과 트리고넬린은 소장내에 균총에 의해 파괴되지 않으며 상당량이 소장내에 흡수됨을 밝힌 바 있다. 또한 트리고넬린은 신경돌기성장(nurite outgrowth)을 촉진시켜 신경절 접합형성(synaptic formation)을 도와주며 알츠하이머나 파킨슨병의 경우에 뉴런을 활성화시켜 신경망을 재생성시키는데 도움을 준다. 포유류를 포함한 육지동물은 트리고넬린 합성효소인 니코티네이트 메틸 트랜스퍼라아제(nicotinate methyl transferase)를 가지지 못해 이를 외부로부터 섭취해야 한다.
한편, 최적 상품성을 갖는 토마토 과실을 생산하기 위해서는, 상위 2-3개 과실 이외의 미숙과 및 상품성이 떨어지는 하품의 과실은 부산물로서 버려지거나, 혹은 피클 등의 식품 소재로 소규모 수준의 생산에 이용되고 있는 실정이다. 따라서, 미숙과 및 하품의 부산물의 이용 및 개발가능성에 대한 연구가 당업계에 요구되고 있으나, 이들에 대한 체계적인 연구, 나아가 생리활성 기전 연구는 아직 전무한 실정이다.
본 발명자들은 토마토 상품성을 위해 따버리는 미숙과와 수확후반기에 달려있는 버려지는 그린 토마토들, 즉 토마토 상품과 이외의 토마토 부산물의 이용극대화를 위하여 다양한 연구를 수행하였다. 본 발명자들은 놀랍게도 특정 미네랄 성분 또는 광 조건을 사용하여 토마토 재배를 수행할 경우, 토마틴 및 트리고넬린과 같은 알칼로이드의 함량이 그린 토마토에서 유의성 있게 증가한다는 것을 발견하였다. 특히, 작은 크기를 갖는 토마토의 경우 큰 토마토(즉, 상품과)에 비해 토마틴 및 트리고넬린 등의 알칼로이드 함량이 더욱 높다는 것을 발견하였으며, 따라서 버려지거나 소규모로 이용되는 토마토 부산물에 대한 다양한 이용가능성을 기대할 수 있다.
따라서, 본 발명은 알칼로이드 함량이 높은 토마토 과실의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법에 의해 얻어진 알칼로이드 함량이 높은 토마토로부터 얻어진 식품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 태양에 따라, 미네랄 성분으로서 마그네슘(Mg), 아연(Zn) 및 구리(Cu); 또는 마그네슘(Mg) 및 셀레늄(Se)이 포함된 양액 또는 비료의 존재하에서, 토마토를 재배하는 것을 포함하는, 알칼로이드 함량이 높은 토마토 과실의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 다른 태양에 따라, 자연광 하에서, 청색 LED 광 또는 적색 LED 광을 조사하면서 혹은 청색 LED 광 및 적색 LED 광의 혼합광을 조사하면서, 토마토를 재배하는 것을 포함하는, 알칼로이드 함량이 높은 토마토 과실의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 또다른 태양에 따라, 상기 제조방법에 의해 얻어진 알칼로이드 함량이 높은 토마토 과실로부터 얻어진 식품이 제공된다.
특정 미네랄 성분 또는 광 조건을 사용하여 토마토 재배를 수행할 경우, 토마틴 및 트리고넬린과 같은 알칼로이드의 함량이 그린 토마토에서 유의성 있게 증가한다는 것이 본 발명에 의해 밝혀졌다. 따라서 본 발명의 제조방법은 다양한 기능성을 갖는 토마틴 및 트리고넬린과 같은 알칼로이드의 함량이 높은 토마토의 제조에 유용하게 사용될 수 있다. 특히, 본 발명의 제조방법은 작은 크기를 갖는 토마토는 큰 토마토(즉, 상품과)에 비해 토마틴 및 트리고넬린 등의 알칼로이드 함량이 더욱 높다는 것이 본 발명에 의해 밝혀졌으며, 따라서 버려지거나 소규모로 이용되는 토마토 부산물에 대한 다양한 이용가능성을 기대할 수 있다.
도 1은 토마토 품종 슈퍼도태랑(A)와 로꾸산마루(B)의 크기별 트리고넬린 함량을 측정한 결과이다.
도 2는 토마토 품종 슈퍼도태랑(A)와 로꾸산마루(B)의 미네랄 처리에 따른 트리고넬린 함량 변화를 측정한 결과이다.
도 3은 광 처리에 따른 토마틴의 함량 변화를 측정하기 위하여, 각각의 광 처리 조건하에서의 토마토 재배 사진이다. A는 자연광, B는 자연광 + 적색 LED 광, C는 자연광 + 적색 LED 광 + 청색 LED 광, D는 자연광 + 청색 LED 광을 각각 나타낸다.
도 4는 광 처리 조건에 따른 토마틴의 함량 변화를 측정한 결과이다.
본 발명은 미네랄 성분으로서 마그네슘(Mg), 아연(Zn) 및 구리(Cu); 또는 마그네슘(Mg) 및 셀레늄(Se)이 포함된 양액 또는 비료의 존재하에서, 토마토를 재배하는 것을 포함하는, 알칼로이드 함량이 높은 토마토 과실의 제조방법을 제공한다.
상기 미네랄 성분은 예를 들어 MgSO4, Na2SeO3, ZnSO4, 및 CuSO4 등을 포함한 다양한 염 형태로 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 미네랄 성분이 마그네슘(Mg), 아연(Zn) 및 구리(Cu)일 경우, 상기 마그네슘, 아연 및 구리는 각각 MgSO4, ZnSO4, 및 CuSO4의 형태일 수 있으며, 양액 또는 비료 중 상기 MgSO4, ZnSO4, 및 CuSO4의 함량은 각각 1 ∼ 6 mM, 0.05 ∼ 0.3 mg/L, 및 30 ∼ 100 ㎍/L의 범위일 수 있고, 바람직하게는 각각 약 3 mM, 약 0.1 mg/L, 약 50 ㎍/L 일 수 있다. 또한, 상기 미네랄 성분이 마그네슘(Mg) 및 셀레늄(Se)일 경우, 상기 마그네슘 및 셀레늄은 각각 MgSO4 및 Na2SeO3의 형태일 수 있으며, 양액 또는 비료 중 상기 MgSO4 및 Na2SeO3의 함량은 각각 1 ∼ 6 mM 및 1 ∼ 3 ppm의 범위일 수 있고, 바람직하게는 각각 약 3 mM 및 약 2 ppm 일 수 있다.
상기 양액은 수경재배에 의한 토마토 재배시 통상적으로 사용되는 양액을 사용할 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 양액으로는 대유 영양액 A액TM(주식회사 대유) 및 대유 영양액 B액TM(주식회사 대유)을 적절히 희석(예를 들어 200∼1000배)하여 사용될 수 있다. 상기 비료는 시비법에 의한 토마토 재배시 통상적으로 사용되는 비료를 사용할 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니다.
또한, 놀랍게도, 청색 LED 광 및/또는 적색 LED 광을 자연광과 함께 조사하면서 토마토의 재배를 수행할 경우, 알칼로이드 성분의 함량이 크게 증가한다는 것이 본 발명에 의해 발견되었다. 따라서, 본 발명은 자연광 하에서, 청색 LED 광 또는 적색 LED 광을 조사하면서 혹은 청색 LED 광 및 적색 LED 광의 혼합광을 조사하면서, 토마토를 재배하는 것을 포함하는, 알칼로이드 함량이 높은 토마토 과실의 제조방법을 제공한다. 상기 제조방법에 있어서, 자연광 하에서, 청색 LED 광 및 적색 LED 광의 혼합광을 조사하면서 토마토를 재배하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 혼합광은 50:50의 비율로 조사될 수 있다. 상기 LED 광 조사는 토마토 재배농가에서 자연광에 추가로 설치가 간편하므로, 토마토 상품성을 위해서도 도움이 될 뿐만아니라, 부산물인 알칼로이드 성분이 높은 그린토마토의 생산이 농가에서 쉽게 이루어지도록 할 수 있다.
본 발명은 또한 상기 제조방법에 의해 얻어진 알칼로이드 함량이 높은 토마토 과실, 특히 토마틴 및 트리고넬린의 함량이 높은 토마토 과실로부터 얻어진 식품을 제공한다.
상기 제조방법으로부터 얻어진 토마토 과실은 토마토 피클 등과 같은 식품으로 가공될 수 있으며, 피클뿐만 아니라 토마틴 및/또는 트리고넬린을 기능성 소재로 포함하는 기능성 식품에 다양하게 적용될 수 있다. 특히, 상품과가 아닌 토마토 부산물을 바람직하게 사용할 수 있다. 즉, 상기 식품에 적용되는 토마토 과실은 약 35g 이하의 토마토 과실, 예를 들어 4 내지 35g의 토마토 과실을 바람직하게 사용할 수 있으며, 따라서 버려지거나 소규모로 이용되는 토마토 부산물에 대한 다양한 이용가능성을 기대할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1. 토마토 크기별 트리고넬린 함량 측정
농가의 토마토 재배에 가장 많이 사용되는 종자인 슈퍼도태랑(주식회사 코레곤) 및 로꾸산마루(주식회사 사카라 코리아)에 대하여 토마토 크기별 트리고넬린의 함량을 측정하였다. 각각의 종자를 50공-트레이(tray)에 파종한 후, 약 35일 후에 토마토 어린묘를 포트에 옮겨심어 4주 동안 키운 후, 양액 베드 위에 각각의 포트를 안착시키고, 비닐하우스내 자연광하에서 8주간 키웠다. 배드위 상기 영양액은 대유 영양액 A액TM(주식회사 대유) 및 대유 영양액 B액TM(주식회사 대유)을 각각 400배씩 희석하여 혼합하여 얻어진 용액에 MgSO4 3mM, Na2SeO3 2ppm, ZnSO4 0.1 mg/L, CuSO4 50 ㎍/L, 및 SiO2 0.1 mg/L을 첨가하여 조제하였다. 상기 양액은 매주 신선한 양액으로 갈아 주었다. 얻어진 두 품종의 토마토의 크기별 장축, 단축, 높이 및 무게 측정 결과는 다음 표 1과 같다.
품종 크기 장축(mm) 단축(mm) 높이(mm) 무게(g)
슈퍼도태랑 1(소) 19.15±4.22 17.80±4.24 16.21±4.54 4.59±2.52
2(중) 27.23±1.77 26.56±1.79 24.88±2.94 11.50±1.88
3(대) 35.92±1.88 33.83±1.41 29.20±2.59 22.03±2.43
4(특대) 43.13±2.41 41.08±2.04 35.35±1.01 37.43±4.15
5(Red) 81.83±3.18 77.83±3.68 63.37±2.90 235.78±32.72
로꾸산마루 1(소) 18.50±4.80 17.36±4.02 16.14±3.87 4.40±2.38
2(중) 27.72±1.49 25.80±0.92 23.59±2.37 10.87±1.20
3(대) 33.32±1.41 31.93±1.60 29.75±3.12 19.74±3.11
4(특대) 42.88±3.23 40.81±1.41 36.14±2.92 38.56±3.84
5(Red) 73.62±2.30 69.97±1.80 61.93±6.13 179.38±4.48
또한, 얻어진 두 품종의 토마토로부터 트리고넬린의 함량을 측정한 결과는 도 1과 같다. 트리고넬린 함량 측정은 다음과 같이 수행하였다. 즉, 각각의 토마토를 동결건조하여 분말화한 후, 얻어진 분말시료 0.2g을 팔콘 튜브에 넣고 추출용액(메탄올:클로로포름:증류수=12:5:3, v/v/v) 20ml를 넣고 1분간 잘 섞은 후 3일간 침지하였다. 침지 후, 증류수 3ml를 가한 후, 초음파 처리기에 넣고 25℃에서 20분간 초음파 처리한 후, 2500rpm으로 10분간 원심분리하여 상등액을 취한 다음, 감압농축하여 HPLC용 물에 녹인 후 HPLC로 분석하였다. HPLC 분석 조건은 다음과 같다:
<HPLC 분석 조건>
- 컬럼: Hypersil Gold col㎛n(250 X 4.6)
- 컬럼 온도: 35℃
- UV 파장: 265 nm
- 이동상: HPLC용 물(100%)
- 유속: 0.9 ml/min
도 1의 결과로부터, 동일환경 및 동일영양상태에서 재배된 두 품종간 크기별 트리고넬린 함량은 양상의 차이는 있으나, 1(소)번 즉 토마토 크기의 평균무게가 4∼5g 사이의 아주 작은 그린토마토가 트리고넬린의 함량이 높게 나타났으며, 토마토의 평균무게가 무거워질수록 트리고넬린의 함량이 감소하였으며, 그린이 아닌 붉은 토마토의 경우 트리고넬린의 함량이 가장 작게 나타났다. 이는 크기별 1, 2, 3의 경우는 토마토의 상품성을 위해 버려지는 부산물이나, 트리고넬린 등의 알칼로이드 함유 소재로서 적합하게 이용될 수 있을 것으로 기대된다.
실시예 2. 미네랄 성분에 따른 트리고넬린 함량 측정
양액으로서 대유 영양액 A액TM(주식회사 대유) 및 대유 영양액 B액TM(주식회사 대유)을 각각 800배씩 희석하여 혼합하여 얻어진 용액에 다음 표 2의 조성에 따라 미네랄 성분을 첨가한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 토마토를 재배하였다. 각 군은 3회 반복하여 시험하였다(즉, 각 군당 n=3).
미네랄 조성
제1군 MgSO4 3mM + Na2SeO3 2ppm
제2군 MgSO4 3mM + ZnSO4 0.1 mg/L + CuSO4 50 ㎍/L
제3군 MgSO4 3mM + SiO2 0.1 mg/L
제4군 무첨가(대조군)
각 처리군에서 2화방의 토마토(무게: 9∼12 g)를 취하여, 실시예 1과 동일한 방법으로 트리고넬린 함량을 측정하였으며, 그 결과는 도 2와 같다. 도 2의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 품종간 트리고넬린 함량의 변이폭이 다소 상이한 양상을 나타내었으나, 대조군(제4군)에 비해 제1군 및 제2군이 유의성 있게 높은 트리고넬린 함량을 나타내었으며, 특히 Mg, Zn 및 Cu 가 처리된 군(제2군)에서 가장 높은 트리고넬리 함량을 나타내었다. 한편, 규소(Si)가 처리된 군(제3군)에서는 오히려 대조군에 비해 트리고넬린의 함량이 낮아졌으며, 이는 미네랄 성분의 조성에 따라 그린토마토의 트리고넬린 함량이 크게 영향을 받는 것을 알 수 있다.
실시예 3. 광 처리에 따른 토마틴 함량 변화 측정
슈퍼 도태랑 품종에 대하여, 광 처리에 따른 토마틴의 함량 변화를 측정하였다. 광을 하기 표 3과 같이 다른 조건으로 처리하면서, 양액 처리하에서 3주 동안 재배한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 토마토를 재배하였다. 광처리는 오전 7시부터 오후 7시까지 12시간을 처리하였다. 각 군의 광 처리 사진은 도 3과 같다.
광처리
제1군 자연광(대조군)
제2군 자연광 + 적색 LED 광
제3군 자연광 + 적색 LED 광 + 청색 LED 광
제4군 자연광 + 청색 LED 광
* 제3군에서 적색 LED 광 및 청색 LED 광은 50:50의 혼합광으로 처리
각 군의 2화방의 토마토(무게: 9∼12 g)를 취하여, 토마틴의 함량을 측정한 결과는 도 4와 같다. 토마틴 함량 측정은 다음과 같이 수행하였다. 즉, 각각의 토마토를 동결건조하여 분말화한 후, 얻어진 분말시료 1g에 클로로포름과 메탄올의 혼합용매(2:1,v/v) 50 ml를 가하고, 물 중탕(22±1 ℃)에서 30분 동안 100rpm으로 교반하였다. 추출액을 와트만 여과지(Whatman paper No.6)로 여과한 후, 45℃에서 감압농축한 다음, 0.2N HCl 용액 20 ml 및 2% NH4OH 용액 12 ml를 가하고, 물 중탕(22±1 ℃)에서 20분 동안 100rpm으로 교반하였다. 얻어진 용액을 10000 rpm으로 10분 동안 4℃에서 원심분리하고, 침전물을 취하였다. 얻어진 침전물에 2% NH4OH 용액 12ml 가하고, 물 중탕(22±1 ℃)에서 20분 동안 100rpm으로 교반한 다음, 45℃에서 증류하였다. 얻어진 건조물을 100% MeOH 1ml에 용해시킨 후, 시린지 필터(0.2㎛)로 여과한 다음, HPLC로 분석하였다. HPLC 분석 조건은 다음과 같다:
<HPLC 분석 조건>
- 컬럼: C18(ODS-3 컬럼, 250 X 4.6mm, 5㎛, Phenomenex Co.)
- 컬럼 온도: 30℃
- UV 파장: 200 nm
- 이동상: 메탄올(100%)
- 유속: 1.0 ml/min
도 4의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 그린토마토 과실의 경우 LED 광을 조사하지 않은 대조군에 비해 LED 광을 처리한 군에서 토마틴의 함량이 유의성 있게 증가하였으며, 청색 LED 광에 비해 적색 LED 광 조건하에서 재배된 토마토가 토마틴 함량이 높았으며, 특히 청색 LED 광 및 적색 LED 광의 혼합광 조건하에서 재배된 토마토가 토마틴의 함량이 가장 높았다.

Claims (7)

  1. 미네랄 성분으로서 마그네슘(Mg), 아연(Zn) 및 구리(Cu); 또는 마그네슘(Mg) 및 셀레늄(Se)이 포함된 양액 또는 비료의 존재하에서, 토마토를 재배하는 것을 포함하는, 알칼로이드 함량이 높은 토마토 과실의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 미네랄 성분이 마그네슘(Mg), 아연(Zn) 및 구리(Cu)이고, 상기 마그네슘, 아연 및 구리가 각각 MgSO4, ZnSO4, 및 CuSO4의 형태이고, 상기 MgSO4, ZnSO4, 및 CuSO4의 함량이 각각 1 ∼ 6 mM, 0.05 ∼ 0.3 mg/L, 및 30 ∼ 100 ㎍/L인 것을 특징으로 하는, 알칼로이드 함량이 높은 토마토 과실의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 미네랄 성분이 마그네슘(Mg) 및 셀레늄(Se)이고, 상기 마그네슘 및 셀레늄이 각각 MgSO4 및 Na2SeO3의 형태이고, 상기 MgSO4, 및 Na2SeO3의 함량이 각각 1 ∼ 6 mM 및 1 ∼ 3 ppm인 것을 특징으로 하는, 알칼로이드 함량이 높은 토마토 과실의 제조방법.
  4. 자연광 하에서, 청색 LED 광 또는 적색 LED 광을 조사하면서 혹은 청색 LED 광 및 적색 LED 광의 혼합광을 조사하면서, 토마토를 재배하는 것을 포함하는, 알칼로이드 함량이 높은 토마토 과실의 제조방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 제조방법에 의해 얻어진 알칼로이드 함량이 높은 토마토 과실로부터 얻어진 식품.
  6. 제5항에 있어서, 상기 알칼로이드가 토마틴 및 트리고넬린을 포함하는 것을 특징으로 하는 식품.
  7. 제5항에 있어서, 상기 토마토 과실이 4 내지 35g의 토마토 과실인 것을 특징으로 하는 식품.
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