자색가지고추의 유용 성분 구명 및 저장 중 초절임 자색가지고추의 품질 특성 변화 = Structural Determination of Bioactive Compounds from Purple Pepper and Changes in Physicochemical Characteristics of It's Pickled Pepper during Storage

국문 초록 (Abstract)

고추는 가지과(Solanaceae) 고추속(Capsium)으로, 전 세계적으로 널리 소비되고 있는 채소이고 향신료 작물 중 하나로 널리 알려져 있다. 고추는 한국에서 가장 많이 생산 및 소비되는 채소 작물로, 건강에 도움을 주는 유용성분을 다량 함유하고 있을 뿐만 아니라 소비자의 기호에 따른 유색고추를 포함한 다양한 고추 품종들이 재배되고 있다. 그러나 고추 품종별 성분학적 차이에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 소비자의 기호성이 뚜렷한 청양고추, 풋고추, 꽈리고추, 오이고추, 홍고추 그리고 자색가지고추를 대상으로 LC-MS 대사체 분 석을 통해 성분학적 특성을 파악하고자 하였다. 또한, 다른 고추품종들과 성분학 적 특성이 다른 자색가지고추에 함유되어 있는 유용성분을 분리하여 그 구조를 밝히고, 저장기간 중 초절임 자색가지고추의 품질 특성 변화를 이해하고자 하였다. 청양고추, 풋고추, 꽈리고추, 오이고추, 홍고추 그리고 자색가지고추를 대상으로 LC-MS 기반 대사체 및 다변량 통계분석을 실시한 결과, PCA score plot 에서 고추 6 품종은 세 집단(풋고추, 홍고추, 꽈리고추; 청양고추와 오이고추; 자색가지고추)으로 확연하게 구별되었다. 풋고추, 홍고추, 꽈리고추는 capsianoside 류, 청양고추와 오이고추는 flavonoid glycoside류가 주요 화합물로 검출되었다. 자색가지고추는 다른 고추품종에 비해 다양한 화합물들을 함유하고 있었으며, 특히 capsianoside류, flavonoid glycoside류, anthocyanin glycoside 등이 주요 화합물로 검출되었다. 이에 자색가지고추로부터 유용성분을 구명하고자, 이를 70% 메탄올추출물을 제조한 다음 용매분획하여 BuOH 분획물을 얻었다. ODS 및 silica gel column chromatography를 실시하여 BuOH 분획물로부터 6종의 화합물을 분리하였다. 분리된 6종의 화합물은 HR-ESI-MS 및 NMR 분석을 통 해 4'-trans-p-coumaloylrutinosyl 2-(O-galloyl)-6-(O-β-D-gluco pyranosyl)-4-hydroxyphenyl acetate (1), delphinidin 3-[4-p-coumaroyl)- rutinoside]-5-glucoside (2), (8R)-isodehydrodiconiferyl alcohol-4'-β-D- glucopyranoside (3), apigenin-6-C-β-D-glucopyranoside-8-C-α-L-arabino pyranoside (4), quercetin 3-rutinoside (5), isorhamnetin 3-rutinoside (6)로 구조해석되었다. 이 중 4종의 화합물들(3~6)은 자색가지고추에서 처음으로 그 존재를 밝혔으며, 화합물 1은 천연으로부터 처음 동정된 신규 화합물로 판명되 었다. 추가적으로 저장기간 중 초절임 자색가지고추를 4℃에서 60일 저장하는 동안 품질 특성 변화를 조사하였다. 저장기간 동안 초절임 자색가지고추의 Hunter b* 값과 초절임액의 Hunter a* 값이 증가하였다. 자색가지고추의 상, 하 부 경도는 저장 20일 이후부터 점차 감소하였다. 자색가지고추의 총 페놀성 화합물, 플라보노이드, 안토시아닌 함량과 항산화 활성(ABTS+radical 소거능, FRAP vlaue)은 저장 기간 동안 점차 감소하였다. LC-MS 대사체 분석 결과, 저 장 중 초절임 자색가지고추의 주요 화합물인 diterpene glycoside류, flavonoid glycoside류, capsianoside류 그리고 anthocyanin이 감소하였으며, 이 중 일부 화합물인 diterpene류, triterpene류 그리고 sibiriosides는 가수분해로 인해 감소하였다. 저장 중 초절임액의 페놀성 화합물(flavonol glycoside 및 capsianoside)이 증가하였다. 이러한 결과는 자색가지고추의 유용성분을 밝히고 저장 중 초절임 자색가지고추의 품질 특성에 대한 기초자료로써의 역할이 기대 된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Peppers (Capsicum spp.) of the family Solanaceae are widely produced consumed vegetables and spices in Korea. Numerous peppers, including colored peppers, are cultivated according to consumer needs, including taste, health, flavors, experience, consumption frequency, and attitudes. numerous bioactive compounds for health. This study investigated metabolic differences of 6 pepper cultivars (cheongyang, green pepper, twist, cucumber pepper, red pepper, and purple pepper) by LC-MS non-targeted metabolomic analysis. LC-MS results indicated that triterpene glycosides, ditrepene glycosides, acyclic diterpenes, capsinosides, flavonoid glycosides, and anthocyanin glycosides were as main compounds in peppers. In the PCA score plot, there was clearly classified to three groups: 1 group, green, red, and twist peppers; 2 group, cheongyang and cucumber peppers; 3 group, purple pepper. Flavonoid glycosides in Group 1, capsianosides in group 2 and apsianosides, flavonoid glycosides, and anthocyanin glycosides in group 3 were detected as characteristic bioactive compounds for distiguishing 6 pepper. Purification and isolation of bioactive components from purple peppers was attempted. Six compounds were purified and isolated from purple peppers by ODS and silica gel column chromatography. These isolated compounds were elucidated to be 4'-trans-p-coumaroyl rutinosyl 2-(O-galloyl)-6-(O-β-D-glucopyranosyl)-4-hydroxyphenyl acetate (1), delphinidin 3-[4-(p-coumaroyl)-rutinoside]-5-glucoside (2),(8R)-isodehydrodiconiferyl alcohol 4'-β-D-glucopyranoside (3), apigenin 6-C-β-D-glucopyranoside-8-C-α-L-arabinopyranoside (4), quercetin 3-rutinoside (5), and isorhamnetin 3-rutinoside (6) by MS and NMR experiments. Compound 1 was identified for the first time in nature. Pickled purple pepper were manufactured and stored at 4℃ during 60 days. During storage, the Hunter b* value of the pickle pepper and the Hunter a* value of the pickle juice increased. Hardness of the pickled purple pepper upper and lower parts decreased to 20 days of storage and then slowely decreased. Total polyphenol, flavonoid, and anthocyanin contents, and antioxidant activities (ABTS+ radical scavenging, FRAP values) of the pickled purple pepper gradually decreased during storage. In the result of LC-MS metabolomic analyses, many diterpene glycosides, flavonoid glycosides, capsianosides, and anthocyanins decreased, but some hydrolyzed diterpenes, triterpenes, and sibiriosides decreased in purple pepper pickles during storage. Interestingly, Phenolic compounds (flavonol glycosides and capsianosides increased in purple pepper pickle juice during storage. These results provide useful information for bioactive compounds in purple pepper and quality characteristics of its pickle during storage.

목차 (Table of Contents)

• 국문 초록 1
• Ⅰ. 서론 3
• Ⅱ. 재료 및 방법
• 1. 실험 재료 및 시약 5
• 2. 실험 방법
• 가. 고추 6 품종의 LC-MS 기반 대사체 분석 6
• 나. 자색가지고추로부터 화합물 단리 및 구조해석
• 1) 자색가지고추의 메탄올추출물 제조 및 용매 분획 7
• 2) BuOH층으로부터 화합물의 1~6의 분리 및 정제 9
• 가) 획분 C로부터 화합물 1~2의 정제 9
• 나) 획분 D로부터 화합물 3~4의 정제 10
• 다) 획분 E로부터 화합물 5의 정제 11
• 라) 획분 H로부터 화합물 6의 정제 11
• 3) 단리된 화합물의 구조해석을 위한 기기 분석
• 가) HR-ESI-MS 분석 12
• 나) NMR 분석 13
• 라. 초절임 자색가지고추의 품질 특성 변화
• 1) 초절임 자색가지고추 제조 13
• 2) 색도 및 경도 측정 13
• 3) pH 및 총산도 측정 14
• 4) 총 페놀성 화합물 함량 측정 14
• 5) 총 플라보노이드 함량 측정 14
• 6) 총 안토시아닌 함량 측정 15
• 7) 항산화 활성 평가
• 가) ABTS+ 라디칼 소거능 활성 측정 15
• 나) 철 환원력 (Ferric Reducing Antioxidant Power; FRAP) 측정 16
• 3) 초절임 자색가지고추의 LC-MS 기반 대사체 분석
• 가) 초절임 자색가지고추의 추출물 제조 16
• 나) LC-MS를 이용한 초절임 자색가지고추의 대사체 분석 16
• 4) 통계분석 17
• Ⅲ. 결과 및 고찰
• 1. 고추 6 품종의 LC-MS 기반 대사체 분석 18
• 2. 자색가지고추로부터 화합물의 단리 및 정제 24
• 가. 자색가지고추 BuOH층으로부터 화합물 1~6의 단리 및 정제 28
• 1) 획분 C로부터 화합물 1~2의 단리 28
• 2) 획분 D로부터 화합물 3~4의 단리 28
• 3) 획분 E로부터 화합물 5의 단리 33
• 4) 획분 H로부터 화합물 6의 단리 33
• 나. 단리된 화합물 1~6의 구조해석
• 1) 화합물 1의 구조해석 36
• 2) 화합물 2의 구조해석 42
• 3) 화합물 3의 구조해석 53
• 4) 화합물 4의 구조해석 57
• 5) 화합물 5의 동정 61
• 6) 화합물 6의 동정 64
• 3. 초절임 자색가지고추의 품질 특성 변화
• 가. 색도 및 경도 70
• 나. pH 및 총산도 73
• 다. 총 페놀성 화합물 함량 73
• 라. 총 플라보노이드 함량 76
• 마. 총 안토시아닌 함량 76
• 바. ABTS+ 라디칼 소거능 활성 및
• 철 환원력 (Ferric Reducing Antioxidant Power; FRAP) 77
• 사. 초절임 자색가지고추의 LC-MS 기반 대사체 분석
• 1) 초절임 자색가지고추의 대사체 분석 77
• 2) 초절임액의 대사체 분석 87
• Ⅳ. 종합고찰 95
• Ⅴ. 참고문헌 97
• 영문초록 105