실험에 사용된 오미자 [Schizandra chinensis (Turcz.) Baillon]는 국립원예특작과학원 약용작물과 시험포장에서 2014년도부터 자생종 및 전국에서 수집한 154 종의 오미자 수집종을 년차별로 생육 적응 및 증식하여 최종 2016년부터 2017년까지 생육조사된 것을 사용하였다.

채취한 시료는 수차례 수세 후, 동결건조 한 다음 균일하게 분쇄하여 시험에 사용하였다. HPLC 분석에 사용한 acetonitrile, D.W., acetic acid는 HPLC 등급의 시약을 사용하였으며, 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl, ascorbic acid, 2,2′-azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) diammonium salt, Folin-ciocalteau's phenol ragent, soium carbonate, catechin, naringin 시약은 Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA)사의 것을 사용하였다.

오미자 우량계통의 생육특성조사는 농림축산식품부 국립종자관리소에서 발간하는 ‘신품종 심사를 위한 작물별 특성조사 요령-오미자’ (KSVS, 2005) 방법에 따라 열매송이 수, 열매수, 열매 100 과립 중을 조사하였다.

총플라보노이드의 함량 측정은 Stanojević 등 (2009) 방법을 변형시켜 에탄올 추출물 0.1㎖에 90% diethylene glycol 1㎖을 첨가하고, 다시 1N NaOH을 0.1㎖을 넣고 37℃ 수조에 넣어서 1 시간 동안 반응시킨 후 420㎚에서의 흡광도를 측정한 후, naringin을 이용하여 작성한 표준곡선으로부터 총플라보노이드 함량을 구하였다.

총폴리페놀의 함량 측정은 Stanojević 등 (2009) 방법을 변형시켜 실시하였다. 시료 0.1㎖에 증류수를 가하여 0.4㎖로 만든 후, 여기에 0.05㎖의 Folin-ciocalteu’s phenol reagent를 가하여 혼합하고 3 분간 실온에서 방치하였다. Na₂CO₃ 포화용액 0.1㎖를 가하여 혼합하고 증류수를 첨가하여 0.35㎖로 만든 후, 실온에서 1 시간 방치하고 3,000 rpm에 10 분간 원심 분리하였다. 상층액을 취해 725㎚에서의 흡광도를 측정한 후, catechin을 이용하여 작성한 표준곡선으로부터 총폴리페놀 함량을 구하였다.

DPPH radical 항산화 활성 측정은 Jothy 등 (2011) 등의 방법을 변형하여 실시하였다.

0.2 mM DPPH (2,2-Diphenyl-1-picryl hydrazyl) 메탄올 용액을 제조하여 조제한 액을 여과지 (Watman No.4)에 여과하여 준비하였다. 추출물 40㎕에 DPPH solution 160㎕을 넣고 23℃ 암실에서 30 분간 반응시킨 후 517㎚에서 흡광도를 측정하고, 다음과 같은 식으로 구하였다.

항산화 효능의 대조구는 일반적으로 많이 알려져 있는 ascorbic acid와 비교실험 하였다.

ABTS⁺ radical을 이용한 항산화력 측정은 ABTS⁺ decolourisation assay 방법에 의하여 시행하였다 (Re et al., 1999).

최종 농도로 7 mM의 2,2-azino-bis (3-ethylbenthiazoline-6-sulfonic acid)와 2.45 mM를 potassium persulpate을 혼합하여 실온인 암실에서 12 시간 이상 방치하여 ABTS⁺을 형성 시킨 후 734㎚에서 흡광도 값이 0.7㎚ - 0.8㎚가 되도록 희석하였다. 희석된 용액 180㎕에 시료 20㎕을 가하여 5 분 방치한 후 흡광도를 측정하였고 다음과 같은 식으로 구하였다.

대조구는 일반적으로 많이 알려져 있는 ascorbic acid로 비교실험 하였다.

대한민국약전 (2018)의 오미자의 지표물질 정량법에 따라 시료 0.5 g을 정밀하게 달아 메탄올 20㎖을 넣고 20 분간 초음파 추출하여 여과한 후, 잔여물에 메탄올 20㎖을 넣어 같은 방법으로 조작하였다. 여액에 메탄올을 넣어 50㎖로 정용하여 Table 1에 명시한 조건으로 HPLC를 이용하여 분석하였다.

정량분석을 위해 각 표준물질을 6, 12.5, 25, 50, 100 ppm의 농도에서 분석을 실시하여 schizandrin A는 y = 16.942x - 36.275, R² = 0.9996, gomisin A는 y = 21.543x - 51.596, R²= 0.9999, gomisin N y = 12.856x - 19.442, R²= 0.9993, schizandrin C는 y = 10.956x - 4.6792, R²= 0.9996의 검량선식을 확인하였고, 이 식을 이용하여 오미자 우량자원에 들어있는 schizandrin A, gomisin A, gomisin N 및 schizandrin C를 정량분석 실시하였다.

실험은 3 번 반복uc2경한 결과 값을 평균치 ±표준편차 (Means ± SD)로 나타내었다. 실험결과는 SAS Version 9.3 (SAS Institute, Cray, NC, USA)로 분석하였으며, 시료간의 유의적 차이는 Duncan’s Multiple Range Test (DMRT)로 유의수준 5% (p < 0.05)에서 검증 하였다.

오미자 [Schizandra chinensis (Turcz.) Baillon] 우량자원 SC-003 - C-072는 전라북도 장수에서, SC-082 - SC-127은 강원도 횡성에서, SC-144 - SC-154는 전라북도 무주에서 수집하였으며, 이들을 시험포장에서 생육 적응 및 증식하여 생육특성을 조사한 결과는 Table 2와 같다.

열매송이 수 평균은 14.0 ± 6.6 개이고 송이당 열매 수 평균은 21.3 ± 6.5 개이며, 열매 100 과립 중의 생과와 건과 무게 평균은 41.9 ± 20.4 g, 10.2 ± 4.6 g을 보였다.

열매송이는 장수에서 수집한 SC-007 자원이 31.0 ± 8.5 개로 가장 많은 수량을 보였으나, 횡성과 무주에서 수집된 자원들은 상대적으로 평균보다 낮은 열매송이 수량을 나타냈다. 하지만 송이당 열매 수 및 열매 100 과립 중의 생과와 건과 무게에서는 각 지역에서 수집된 자원들이 평균 이상 또는 우수한 생육 특성들을 보였다. 특히 무주에서 수집한 SC-154 자원의 송이당 열매 수는 30.0 ± 1.4 개로 장수에서 수집한 SC-004 (30.0 ± 1.4 개) 자원 다음으로 가장 많은 열매 수 생육특성을 나타냈다. 또한 SC-154 자원의 열매 100 과립 중의 생과와 건과 무게가 87.0 ± 28.3 g, 20.0 ± 7.1 g으로 가장 우수한 열매 100 과립 중의 생과와 건과 무게 생육특성을 나타냈다.

선발된 우량자원들은 각기 다른 열매송이 수 우위, 송이당 열매 수 우위, 열매 100 과립 중의 생과 및 건과 무게 우위를 나타냈다. SC-154 자원은 송이당 열매 수 및 열매 100 과립 중의 생과와 건과 무게 우위를 나타냈지만 열매송이 수는 평균보다 낮은 생육특성을 보였다. 반면 열매송이 수 우위를 보였던 SC-007 자원은 송이당 열매 수에서는 평균보다는 낮은 생육특성을 보였다. 이처럼 Table 2의 결과는 다양한 생육특성을 가지는 우량자원들을 목적하고자 하는 생육특성별로 선발하고 특성화하여 계통을 만들고, 최종적으로 새로운 품종으로 육성하는데 중요한 기초 자료로 활용될 것으로 사료된다.

오미자 우량자원의 항산화효과를 총플라보노이드 함량, 총폴리페놀 함량, DPPH 라디컬 소거능 및 ABTS 라디컬 소거능을 측정하여 Table 3에 나타내었다.

총플라보노이드 함량은 전체적으로 평균 1.35 ± 0.44㎎/g DM 이었다. 가장 높은 함량을 나타낸 것은 장수에서 수집한 SC-022 자원으로 2.76 ± 0.07㎎/g DM 이었으나, 가장 낮은 함량을 나타낸 것은 횡성에서 수집한 SC-082 자원으로 0.54 ± 0.01㎎/g DM 이다.

총폴리페놀 함량은 전체적으로 평균 8.46 ± 2.11㎎/g DM 이었다. 가장 높은 함량을 나타낸 것은 총플라보노이드와 같은 장수에서 수집한 SC-022 자원으로 14.71 ± 2.71㎎/g DM 이었으나, 가장 낮은 함량을 나타낸 것 또한 총플라보노이드와 같은 횡성에서 수집한 SC-082 자원으로 4.23 ± 0.64㎎/g DM 이다.

DPPH 라디컬 소거능 IC₅₀ 값은 전체적으로 평균 2,231.35 ± 270.83㎍/㎖ 이었다. DPPH 라디컬 소거능이 가장 높은 것은 장수에서 수집한 SC-022 자원으로 1,757.66 ± 19.57㎍/㎖이었으나, 가장 낮은 DPPH 라디컬 소거능을 나타낸 것은 무주에서 수집한 SC-144 자원으로 2,704.67 ± 32.77㎍/㎖ 이다.

ABTS 라디컬 소거능 IC₅₀ 값은 전체적으로 평균 795.94 ± 123.20㎍/㎖ 이었다. ABTS 라디컬 소거능이 가장 높은 것은 DPPH 라디컬 소거능과 같은 장수에서 수집한 SC-022 자원으로 603.15 ± 9.24㎍/㎖ 이었으나, 가장 낮은 ABTS 라디컬 소거능을 나타낸 것은 장수에서 수집한 SC-044 자원으로 1,002.98 ± 10.36㎍/㎖이다.

SC-022 자원의 경우 모든 항산화 평가 실험에서 가장 우수한 항산화능이 있음을 확인되었다. 우량자원들의 항산화 활성을 비교하기 위해 각 항산화 측정 실험에서 가장 우수한 자원을 100%로 하고, 이를 비례해 다른 자원들을 우수자원 100% 대비 %로 환산한 후 이들 합을 점수화 하여 항산화능의 정도를 평가한 결과를 Fig. 1에 나타내었다.

Fig. 1.  Total score of antioxidant activity of Schisandra chinensis collection.

SC-003 - SC-72; collected from Jangsu of Jeollabuk-do, SC-82 - SC-127; collecting from Hoengseong of Gangwon-do, SC-144 - SC-154; collecting from Muju of Jeollabuk-do. Score were measured the most excellent resources were taken as 100% vs the other resources were proportionally converted to 100% of excellent resources.

Fig. 1에서 보는바와 같이 장수에서 수집한 SC-022 자원이 400.00 점으로 가장 높은 항산화능을 보였으며, 그 외 평균 (264.04 점) 이상의 항산화 활성을 보인 자원은 장수에서 수집한 SC-003 (277.41 점), SC-010 (290.49 점), SC-020 (272.59 점), SC-023 (264.07 점), SC-040 (283.05 점), SC-042 (288.55 점), SC-045 (304.00 점), SC-046 (297.38 점), SC-055 (274.08 점), SC-066 (273.33 점), SC-069 (302.07 점)와 횡성에서 수집한 SC-086 (288.02 점), 무주에서 수집한 SC-151 (276.40 점), SC-153 (270.80 점)으로 각 지역에서 항산화능이 우수한 자원들이 수집되었다.

SC-022 자원이 다른 자원에 비해 항산화 기능성을 나타낼 수 있는 성분인 총플라보노이드나 총폴리페놀이 많아 이를 기반으로 DPPH 라디컬과 ABTS 라디컬 소거능이 높은 것으로 사료되며, 이를 기반으로 다른 자원에 비해 가장 높은 항산화능을 나타낸 것으로 사료된다.

그리고 모든 자원의 각 항목별 항산화 평가 결과가 다른 항목의 항산화 평가 결과와 반드시 일치하는 것은 아니지만 대부분 각 항목에서 높은 항산화 효과를 보인 자원들인 장수에서 수집한 SC-003, SC-010, SC-020, SC-022, SC-023, SC-040, SC-042, SC-045, SC-046, SC-055, SC-066, SC-069, 횡성에서 수집한 SC-086, 무주에서 수집한 SC-151, SC-153이 다른 항산화 평가 항목에서도 높은 항산화 효과를 보여 선발된 자원들이 매우 우수한 항산화 활성을 가진 것으로 판단된다.

오미자 우량자원의 성분분석을 대한민국약전 (2018)에 명시된 방법으로 유효성분인 schizandrin A, gomisin A, gomisin N 및 schizandrin C를 HPLC로 분석하였다.

Table 4에서 보는 것과 같이 오미자 우량자원에 들어 있는 schizandrin A의 평균함량은 0.79 ± 0.21%로 가장 높은 함량을 나타낸 것은 장수에서 수집한 SC-013과 SC-022 자원으로 1.21 ± 0.00%, 1.21 ± 0.01% 이었으나, 가장 낮은 함량을 나타낸 것은 횡성에서 수집한 SC-082 자원으로 0.45 ± 0.00%의 함량을 보였다. 상위 1, 2 위인 SC-013과 SC-022는 각각 1.21%의 함량을 나타냈으나, SC-013이 1.212%의 값을 보인 반면에 SC-022는 1.205%의 함량을 보여 SC-013이 SC-022보다 약간 높은 함량 우위를 나타냈다.

Gomisin A의 평균함량은 0.13 ± 0.06%를 나타냈으며, 가장 높은 함량과 낮은 함량을 나타낸 것은 장수에서 수집한 SC-069, SC-044 자원으로 각각 0.26 ± 0.00%와 0.06 ± 0.00%의 함량을 보였다.

Gomisin N의 평균함량은 0.59 ± 0.14%를 나타냈으며, 가장 높은 함량과 낮은 함량을 나타낸 것은 장수에서 수집한 SC-013, SC-044 자원으로 각각 0.86 ± 0.00%와 0.37 ± 0.00%의 함량을 보였다. 상위 1, 2인 SC-013과 SC-045의 함량은 0.848%, 0.864%로 SC-013이 SC-045 보다 약간 높은 함량 우위를 나타냈다.

Schizandrin C의 평균함량은 0.17 ± 0.07%를 나타냈으며, 가장 높은 함량을 나타낸 것은 횡성에서 수집한 SC-082 자원으로 0.847 ± 0.00%, 가장 낮은 함량을 나타낸 것은 무주에서 수집한 SC-154 자원으로 0.09 ± 0.00%의 함량을 보였다.

각 유효성분을 합한 총 함량의 평균값은 1.67 ± 0.32%를 나타냈으며, SC-013 자원이 2.49%로 가장 높은 총 함량을 나타냈다. 그 다음으로 SC-022 (2.15%), SC-040 (2.13%), SC-045 (2.11%), SC-023 (1.95%), SC-020 (1.95%), SC-082 (1.91%), SC-072 (1.90%), SC-069 (1.87%), SC-015 (1.84%), SC-003 (1.82%), SC-066 (1.79%), SC-042 (1.67%), SC-010 (1.62%), SC-067 (1.61%), SC-046 (1.61%), SC-034 (1.57%), SC-154 (1.55%), SC-055 (1.53%), SC-144 (1.49%), SC-011 (1.49%), SC-004 (1.41%), SC-151 (1.37%), SC-086 (1.37%), SC-018 (1.36%), SC-007 (1.33%), SC-044 (1.31%), SC-029 (1.17%), SC-153 (1.16%)의 순으로 높은 유효성분의 총 함량을 나타내었다.

항산화 평가에서 높게 평가된 20 종의 자원이 유효성분 총함량의 20 위 안에 드는 자원은 15 종으로 항산화 효과와 유효성분의 함량의 상관관계가 높음을 알 수 있었다. 이는 항산화 평가의 순위와 유효성분 총 함량의 순위가 반드시 일치하는 것은 아니지만 유효성분의 총 함량이 많은 자원이 역시 상당히 높은 항산화 효과가 있음을 확인하였으며, 이는 이들 유효성분이 상당한 항산화 효과가 있음을 말해주고 있고, 선발된 자원들이 우수한 자원이라는 것을 확인할 수 있었다.

본 연구에서 오미자 유효성분으로 사용한 schizandrin A, gomisin A, gomisin N, schizandrin C는 항산화, 항염증, 간보호, 미백, 항당뇨 등의 효과가 있다는 것이 알려져 있다 (Oh et al., 2010; Choi et al., 2011; Lu et al., 2014; Lee et al., 2017; Jung et al., 2017). 이들 주요 물질 외에도 오미자에는 다양한 기능성을 가지는 deoxyschisandrin, schisandrin, γ-schisandrin, schisanthenol, schisantherin A, schisantherin 등의 물질들을 함유하고 있다 (Szopa et al., 2017). 따라서 선발된 오미자 우수자원들은 위와 관련된 기능성에 대해 상당히 보호 및 치료 효과가 클 것으로 기대된다.

오미자에 대한 다양한 연구로 최근 식물에서 종자발아 또는 유묘의 생장을 조절할 수 있는 생장조절제로서의 기능도 가지고 있는 것이 확인되었다. Park 등 (2012a)의 연구에서 오미자에서 분리한 schizandrin, schizandrin C, gomisin A 및 gomisin N 용액에 종자를 1 시간 침지 후 발아율을 비교한 결과, 4 종의 오미자 리그난류 처리는 대조구에 비해 발아속도가 빨랐으나 48 시간 후에는 농도가 올라 갈수록 억제되는 결과를 보였다.

또한 오미자에서 분리된 각 리그난의 농도에 따라 유식물체당 총 생체중과 건물중이 증가 또는 감소를 보여 오미자의 리그난이 종자발아 또는 유묘의 생장을 조절할 수 있는 생장조절제로 기능성이 있음을 보였다.

그리고 Cho 과 Cheong (2015)은 오미자를 이용한 대표적 가공품인 과실 증류주에 관한 연구를 수행하여 감압식 증류기제조법이 탁월함을 밝혔으며, 이와 같이 오미자는 생리활성 뿐만 아니라 다양한 분야에서 활용 가능성과 식품으로 사용 가능한 제품개발에 관한 연구도 상당히 진행이 되고 있다.

선발된 29 종의 오미자 우수자원들에는 다양한 생육특성은 물론 기능성 물질들의 함량이 매우 높을 뿐만 아니라 항산화활성도 우수하기 때문에 기존 농가에서 재배되고 있는 오미자 종보다 상당히 우수한 자원으로 사료된다.

특히 SC-004는 송이당 열매 수, SC-007는 열매송이 수, SC-154는 송이당 열매 수와 열매 100 과립 중의 생과와 건과 무게에서 우수한 생육특성을 나타냈다. 또한 SC-022, SC-045, SC-040 자원의 경우는 선발된 29 종의 우수자원들 중에서 항산화 활성은 평균 264.04 점 대비 400.00, 304.00, 283.05 점으로 매우 우수한 항산화 활성을 보였고, 기능성 물질의 함량은 평균 1.67% 대비 2.15%, 2.11%, 2.13%로 다른 우수자원들 중에서도 상위를 차지하는 함량우위를 나타냈다. 따라서 SC-004, SC-007, SC-022, SC-040, SC-045, SC-154 자원은 선발된 29 종의 우수자원들 중에서도 뛰어난 생육특성과 항산화 활성 및 기능성 물질을 함유하고 있기 때문에 이들 자원을 이용한 육종연구가 향후 진행이 되어 우수한 품종 개발 및 농가에 보급이 된다면 농가는 물론이고 관련 식·의약 산업에 큰 도움이 될 것이라 생각한다.

전국에서 수집한 자원에서 선발된 29 종의 우수자원들은 모두 우수한 생육특성과 항산화 효과 및 기능성 유효성분을 함유하고 있음을 확인하였다. 또한 대한민국 약전의 기준을 모두 상회하여 매우 우수한 자원들이라고 판단이 된다. 따라서 이들 우수한 오미자 자원을 육성화여 농가에 보급하면 농가의 수익창출에 도움이 되며, 이를 이용한 건강기능식품과 관련 가공제품의 개발에도 도움이 되어 국민보건 증진과 국가위상 제고에 도움이 되리라 생각한다.