미나리 추출물의 유리 아미노산 특성과 복어독에 중독된 마우스의 치사 시간에 미치는 영향

Ⅰ. 서 론

우리나라의 전 지역에서 서식하는 미나리는 水芹, 水芹菜 또는 水英이라고도 불리며 식용으로 하는 것은 주로 물속에서 자라는 물미나리와 습지나 물가에 서식하는 돌미나리의 2 종이다 (Minari, 2016). 일반적으로는 논에서 대량으로 재배하는 물미나리가 널리 식재료로 쓰이고 있으며 일부 지역에서는 특화작물로 재배하고 있다. 미나리는 고유의 독특한 향과 부드럽고 아삭한 식감이 일품으로 특히 봄철에 식욕을 돋우어 주는 제철 음식으로서도 예로부터 날것으로 또는 데쳐서 나물로 요리하여 먹거나 여러 가지 탕의 부재료로서 귀하게 널리 이용하여 왔으며, 추출 농축액은 건강식품으로 달인 것은 차로서도 이용되고 있다. 특히, 민간에 널리 알려진 것은 해독작용으로서 과학적인 확실한 근거는 없으나 특히 복어독 중독에 해독 작용이 있다고 하여 복어로 요리를 할 경우 미나리를 많이 사용한다(Minari, 2016).

미나리는 동의보감에 의하면 “갈증을 풀어 주고 머리를 맑게 해 주며 주독을 제거할 뿐 아니라 대장 및 소장을 잘 통하게 하고, 황달·부인병·음주 후 두통이나 구토에 효과적이라고 알려져 있으며 대표적인 효능은 강장, 이뇨, 해열 작용으로서 적용질환은 이뇨제로서 쓰이며(Minari, 2019a), 그 외에도 간염, 감기, 강정제, 결막염, 고혈압, 과민성대장증후군, 구토, 당뇨병, 대장염(궤양성대장염), 대하증, 동맥경화, 등창, 류머티즘, 번갈, 변혈증, 보혈, 볼거리, 부종, 붕루, 비만증, 서리, 서증, 소변불통, 수종, 숙취, 습진, 식욕부진, 신경통, 신부전, 심장병, 심장열, 안질, 암(췌장암), 양기부족, 열독증, 열성하리, 오심, 요혈, 원기부족, 월경불순(자주색 월경), 위염, 윤장, 은진, 의식장애, 이뇨, 임파선염, 주독, 청혈, 출혈, 탄산, 폐렴, 폐부종, 해열, 황달등 주로 이비인후과, 피부과, 순환계 관련된 질환들을 다스리는 약용 식물이기도 하다(Minari, 2019b).

미나리 추출물의 생리학적 효능으로서는 활성 산소 억제 및 항산화능 증가(Hwang et al., 2011), 돌연변이 억제작용(Park et al., 1996), 항염증작용, 진통작용(Park et al., 1994; Park et al., 2002) 등이 알려져 있으며, chlorogenic acid를 주성분으로 하는 여러 가지 polyphenol을 함유한 돌미나리의 70 % ethanol 추출물이 각종 in vitro 및 in vivo 실험에서 활성 산소 발생을 억제하고 총 항산화능을 증가시키며 간과 신장의 항산화능을 증가시킨다고 하며(Hwang et al., 2013), 밭미나리 발효액은 항산화 및 알코올성 간손상 보호 효과가 있다고 보고하였다(Sim et. al., 2015). 미나리에 함유된 특이성분으로는 isorham- netin 구조의 3번 탄소 위치에 sulfate기를 가진 특이 flavonoid의 일종인 persicarin은 acetamino-phen에 손상된 간의 보호 효과가 있다고 알려졌으며(Park et al., 2008), 특히, 후기 패혈증을 유도하는 혈관 염증 관련 단백질인 high mobility group box 1(HMGB1)의 분비량을 감소시키고, 세포 부착 단백질의 발현을 억제시켜 중증 염증질환을 일으키는데 필요한 백혈구의 부착과 이동을 조절하여 항패혈증 효과가 있다고 보고되었다(Kim et al., 2012).

한편, 복어는 독이 있음에도 불구하고 우리나라에서는 독이 있는 부위를 제거하고 가식부를 예로부터 회나 매운탕 등 다양한 방법으로 요리하여 즐겨먹는 식재료의 하나로서 최근에는 자연산 복어의 감소로 자주복과 같은 고가의 어종은 양식도 하고 있으며 가격이 비싼 고급요리에 속한다. 전 세계적으로 복어류는 300여 종이 있는 것으로 알려져 있으며 이들 대부분은 해산종으로서 종에 따라 독성의 차이가 크며 같은 종이라 하여도 서식지나 계절에 따라 차이가 크다. 현재 우리나라에서는 남해안 연안에 널리 서식하는 복섬을 포함한 21종이 식용 가능 복어로 허용되고 있으며 식용 가능 복어라 하여서 전혀 독이 없는 것이 아니라 가식부의 독성 기준치를 10 Mouse Unit(MU)/g(1 MU: 20 g의 수컷 마우스를 30분에 치사 시키는 독의 량)이하로 규정하고 있다 (KFDA, 2017). 복어의 독은 난소, 간장, 내장에 많이 함유되어 있어 이 부분은 반드시 제거해야 하며 가식부라고 하여도 독이 제거되지 않은 것을 먹을 경우 식중독의 위험이 크고 사망하는 예도 있어 주의가 필요하다(Kim et al., 2003). 이러한 복어독은 비록 복어에만 들어있는 것이 아니라 세균을 비롯하여 일부의 패류나 갑각류, 극피동물, 환형동물, 독개구리나 영원과 같은 양서류에서도 검출되었으며(Noguchi and Arakawa, 2008), 최근에는 제주와 부산 연안에서 복어독을 가진 파랑고리 문어가 발견되었다(Parangorimuneo, 2009).

복어에 함유되어 있는 독성분은 tetrodotoxin(TTX)과 그 유도체들로서 Na+ 이온 channel을 차단하는 guanidine 염기를 가진 급성 신경독으로서 치사율이 높은 대표적인 동물성 식중독의 원인 물질이다(Narahashi, 2001, Priest et al., 2005; Noguchi and Arakawa, 2008). 복어독 중독시 해독에 관하여서는 예로부터 많은 관심의 대상이 되어왔으나 유용한 치료 또는 예방약은 아직까지 보고되거나 개발되지 않고 있는 실정이다.

본 연구에서는 자연에서 복어독의 해독에 관련한 기초 자료를 얻고자 복어국을 끓일 때 함께 넣는 부재료인 미나리, 마늘, 콩나물 그리고 괭이밥의 추출물을 실제 마우스에 복어독과 함께 복강에 투여하고 치사 시간을 조사하여 생명 연장 효과 유무를 시험하였으며, 치사 시간의 연장 효과가 있는 미나리의 추출물의 유리 아미노산 조성 특성을 조사하였다.

Ⅱ. 재료 및 방법

Ⅲ. 결과 및 고찰

1. 미나리 열수 추출물의 유리 아미노산 조성 특성

미나리의 잎과 줄기를 마쇄하여 열수 추출한 미나리의 유리 아미노산 조성을 <Table 1>에 나타내었다. 미나리를 가열하였을 때 우러나오는 성분 중 대부분은 유리 아미노산으로서 식품의 맛에 큰 영향을 줄 뿐 아니라 단백질 구성에 관여하지 않는 일부의 아미노산들은 생체내에서 다양한 작용을 한다.

<Table. 1>

Content and composition of free amino acids in O. javanica.

미나리의 유리 아미노산 총 함량은 417.3 mg/100g 이었으며, 그 중 asparagine이 가장 많아 160.1 mg/100 g 으로 전체의 38.4 %를 차지하였으며, asparagine의 전구물질인 aspartic acid는 5.7 mg/100g(1.4 %)으로 소량이었다. Asparagine은 2개의 아미노기를 가지고 있어 암모니아 대사와 아미노기 전이 반응에 공여체로서 아미노산 대사와 아미노당의 합성에 관여하며, 뇌의 발달과 신경세포 대사 기능 조절에 중요한 역할을 한다(Asparagine, 2019). 또한 asparagine은 콩나물에도 많이 들어 있으며 알콜 분해 과정에서 생성되는 acetaldehyde 대사의 분해에 관여하여 숙취 해소에 도움이 된다고 알려진 비단백성 아미노산이다(Park et. al., 1994; Yim et. al., 1995).

동식물 중의 유리 아미노산 함량은 생체내 단백질 합성과 아미노산 대사의 중심이 되며 흥분성 아미노산으로 알려진 glutamic acid가 가장 많은 것이 일반적이지만 미나리에서는 glutamic acid가 검출되지 않았으며, glutamic acid로부터 glutamine synthetase의 작용으로 생성되는 glutamine의 함량이 119.8 mg/100g(28.7 %) 이었다.

Glutamine은 단백질과 지질의 합성, 간장에서의 산-염기 평형, 아미노기 공여, purine 합성에 질소 공여, 장점막의 정상 유지 등, 인체 내에서 중요한 역할을 한다(Glutamine, 2019). 특히, glutamic acid의 탈탄산 작용으로 만들어지는 아미노산인 γ-aminobutyric acid(GABA)가 36.5 mg/100g (8.8 %) 이었다. Glutamic acid가 흥분성 아미노산인데 비하여 GABA는 동물의 뇌에 존재하며 중추 신경에 작용하여 흥분 억제와 조절 등 다양한 작용을 가진 신경 전달 억제 물질로 혈압 저하(Ohmori, et al., 1987), 스트레스 저하(Hayakawa et al., 2004), 암세포의 증식 억제 기능 (Oh et al., 2004)등이 보고되어져 있다. 식품 분야에서도 기능 성분으로 GABA가 함유된 여러 가지 제품에 이용하고 있다.

이들 3 종의 아미노산이 유리 아미노산 전체의 76 %를 차지하였으며, arginine이 10.0 mg/100g(2.4 %), valine과 alanine 이 각각 9 mg/100g(2 %), 나머지는 2% 이하의 미량이었다. 미나리의 유리 아미노산 중에서 carboxyl기를 2개 가진 산성 아미노산들은 염기의 형태로 존재하였다.

3. 미나리 추출물이 복어독에 중독된 마우스 치사 시간에 미치는 영향

미나리 열수 추출물이 복어독에 중독된 마우스 독성의 감독 효과를 알아보기 위하여 미나리 열수 추출물의 동결건조 분말 일정량을 복어독 추출물 희석액에 첨가하여 마우스의 복강에 투여하고 치사 시간을 측정한 결과를 <Table 2>에 나타내었다. 사용한 마우스의 평균 무게와 마리수, 연명율(ILS)도 동시에 나타내었다. 복어독 무첨가군의 마우스 평균 치사 시간은 661.8 초 이었으나 미나리 추출 분말을 5 mg 투여시 평균 치사시간이 증가하여, 30 mg 에서는 1,533.3 초(연명시간이 852.8 초(연명율 129 %)로 증가하였으며 미나리 추출 분말을 증가하여 투여 할수록 치사 율 232 %)로 치사 시간이 복어독 무첨가군에 비하여 2배 이상 연장되었으나, 40 mg 에서는 오히려 치사 시간이 30 mg 투여시 보다 약간 감소하였다. 그러나, 30 mg 투여시에는 마우스 5 마리 중 2 마리가, 40 mg 투여시는 5 마리 중 3 마리가 각각 생존하여 투여량이 증가함에 따라 연명 효과가 큰 것으로 나타났다.

<Table 2>

Effect of dropwort extract to the survival time of mice poisoned with partially purified puffer fish toxin

미나리 열수 추출물에서 고분자 수용성 물질을 한외 여과로 제거하고 분자량이 10,000 이하가 되는 저분자 획분의 분말 20 mg 을 첨가하여 투여한 경우는 [Fig. 1]에 나타난 바와 같이 치사 시간이 1,876 초로 복어독 무첨가군에 비하여 치사 시간이 284 %로 연장되었으며, 한외 여과 처리하지 않은 미나리 추출 분말을 20 mg 투여시의 치사 시간보다도 114 %나 증가하였다. 특히, 시험에 사용한 5 마리의 마우스 중 4 마리는 생존하였으며 1 마리만 치사하였다.

[Fig. 1]

Increase life span(ILS) of mice, poisoned with partially purified puffer fish toxin, which injected 20 mg dropwort extract powder before and after ultra filtrated with membrane(MWCO 10,000).

이는 미나리 열수 추출물 중에서 치사 시간을 연장 시키는 성분들이 고분자 물질이 아니고 분자량 10,000 이하의 저분자 수용성 물질임을 시사하였다.

4. 콩나물 추출물이 복어독에 중독된 마우스 치사 시간에 미치는 영향

콩나물은 복어 요리에 미나리와 함께 많이 사용되는 부재료로서 콩나물에 함유된 유리 아미노산 함량은 재배 조건에 따라 다르나 유리 아미노산 중에서는 asparagine이 압도적으로 많으며 소량의 GABA와 glutamic acid가 들어 있으나 glutamine은 없다(Cha et al., 2011).

콩나물 열수 추출물이 복어독에 중독된 마우스 독성의 감독 효과를 알아보기 위하여 콩나물 열수 추출물의 동결건조 분말 일정량을 복어독 추출물 희석액에 첨가하여 마우스의 복강에 투여하고 치사 시간을 측정한 결과를 <Table 3>에 나타내었다.

<Table 3>

Effect of bean sprout extract to the survival time of mice poisoned with partially purified puffer fish toxin

복어독 무첨가군의 마우스 평균 치사 시간은 661.8 초 이었으며 콩나물 추출 분말을 10 mg 투여시 평균 치사 시간이 806.3 초(연명율 122 %)로 가장 길었으며 그 이상 콩나물 추출물 분말의 농도를 증가 하여도 치사 시간은 오히려 감소하여 효과가 없었다. 이는 콩나물 중에 다량으로 함유된 asparagine을 포함한 수용성 성분들은 알콜로 인한 숙취에는 도움이 되나 복어독의 독성을 감소시키는 효과가 없는 것으로 추정되었다.

5. 마늘 추출물이 복어독에 중독된 마우스 치사 시간에 미치는 영향

마늘은 우리나라 사람들이 예로부터 먹어온 약용식물이며 기능성 식품이다. 또, 여러 가지 요리에 즐겨 사용하는 향신료로서 복어 요리에도 사용된다. 마늘에는 매운맛을 내는 allicin을 포함한 여러 가지 함황 화합물들이 들어 있으며 항암을 비롯한 살균, 정장, 면역 증강, 항산화 작용등 다양한 작용을 하는 것으로 알려지고 있다. 마늘의 유리 아미노산으로서는 강염기성 아미노산인 arginine이 전체 유리 아미노산의 30 % 이상 들어있다(Kim et al., 2005). Arginine은 요소 회로에서 필수 성분으로 혈관 확장 작용, 면역조절, 항산화 작용이 있다(Arginine, 2019).

마늘 열수 추출물이 복어독에 중독된 마우스 독성의 감독 효과를 알아보기 위하여 마늘 열수 추출물의 동결 건조 분말 일정량을 복어독 추출물 희석액에 첨가하여 마우스의 복강에 투여하고 치사 시간을 측정한 결과를 <Table 4>에 나타내었다. 마늘 추출물 분말을 10 mg 투여 시 까지는 복어독 무첨가군과 치사 시간에 큰 차이는 없었으나 20 mg 투여 시에는 985.5 초 까지 생존 시간이 연장되었다.

<Table 4>

Effect of garlic extract to the survival time of mice poisoned with poisoned partially purified puffer fish toxin

7. 4-AP의 복어독에 중독된 마우스 치사 시간에 미치는 영향

K+ ion channel을 차단하는 작용을 가진 4-AP는 급성 신경독인 TTX나 마비성 패독 성분인 saxitoxin에 의한 심호흡 기능 저하에 길항적으로 작용하여 심폐 기능 회복 효과가 있다고 하여 치료제로서의 가능성이 있어 관심을 모으고 있다 (Chang et. al., 1996; Chang et. al., 1997; Benton et. al., 1997). 4-AP의 경우, 30 ㎍ 투여시 치사 시간이 1,072.3 초로서 복어독 무첨가군에 비하여 153 % 의 연명률을 보였으나 50 ㎍ 투여 시에는 오히려 치사 시간이 955 초(연명율 136 %)로 감소하였다.

복국 등 복어 요리에 많이 사용되는 미나리, 콩나물, 마늘 중에서 미나리의 열수 추출물이 복어독에 의한 마우스의 치사 시간을 연장 시키는 효과가 가장 좋아 해독에 유효한 성분이 있는 것으로 추정되었으며, 복어독의 해독에 효과가 있다고 민간에 알려진 괭이밥은 크게 효과가 없었다. 또한, 이들 추출물은 일정량 이상 투여시 오히려 효과가 감소하여 농도에 의존하는 것으로 나타났다. 단일 물질인 4-AP의 경우도 예상과 달리 미나리 추출물 보다 효과가 적었으며, 농도가 증가하면 오히려 치사 시간이 감소하였다.

이상의 결과, 미나리는 복어독 중독에 해독 효과가 있는 것으로 보이며 복어 요리에 미나리를 넣어 먹는 식습관은 맛이나 향은 물론 독에 의한 중독을 예방하기 위한 선조들의 지혜라고도 볼 수 있다.

미나리 추출물의 유리 아미노산 성분 조성은 콩나물이나 마늘과 달리 다양한 생리활성을 지닌 asparagine, glutamine, GABA가 주성분으로 되어 있어 유리 아미노산의 분석 결과로 볼 때, asparagine을 미나리 보다 많이 함유한 콩나물이 치사 시간 연장에 효과가 적은 것으로 보아 미나리에서는 asparagine을 포함한 glutamine이나 GABA 등 여러가지 성분들의 복합 작용으로 치사 시간의 연장 효과가 있는 것으로 추정되었다. 그러나, 유리 아미노산 이외의 다른 수용성 성분들이 치사 시간을 연장 하는 효과가 있을 가능성을 배제할 수 없으며, 유효 성분을 규명하기 위하여 추가 실험 중에 있다.

<Table 5>

Effect of wood sorrel extract to the survival time of mice poisoned with poisoned partially purified puffer fish toxin

<Table 6>

Effect of 4-aminopyridine to the survival time of mice poisoned with partially purified puffer fish toxin

Ⅳ. 결 론

복어독 중독에 대한 예방이나 해독과 관련한 기초 자료를 얻을 목적으로 미나리(Oenanthe javanica), 콩나물, 마늘(Allium sativum), 괭이밥(Oxalis corniculata)의 열수 추출물 건조 분말과 4-aminopyridine(4-AP) 일정량을 각각 복어 간장으로부터 복어독 조추출물을 조제하여 마우스 복강에 함께 투여하고 치사 시간을 측정하여 생명 연장 효과를 조사하였으며 효과가 가장 좋은 미나리의 유리 아미노산 함량을 조사하였다.

• 1. 미나리의 유리 아미노산 함량은 417.3 mg % 로서 주요 유리 아미노산은 asparagine (160.1 mg %), glutamine (119.8 mg %), γ-aminobutyric acid (36.5 mg %)이 전체의 78 %를 차지 하였고 glutamic acid는 없었다.
• 2. 미나리 추출 건조물을 30 mg을 투여하였을 경우 치사시간이 무첨가시 662 초에서 1,493 초 까지 증가하였으나(연명률 232 %), 40 mg 투여시는 감소하였다.
• 3. 콩나물, 마늘, 괭이밥 추출물의 경우도 소량 투여시는 치사 시간이 다소 증가하였으나 큰 차이는 없었다.
• 4. 4-AP는 30 ㎍ 투여시 치사 시간이 1,072.3 초로서 복어독 무첨가군에 비하여 153 % 의 연명률을 보였으나 50 ㎍ 투여시에는 오히려 치사 시간이 955 초(연명율 136 %)로 감소하였다.
• 5. 미나리 추출물의 경우 복어독 중독에 대하여 열수 추출물 중의 주요 아미노산의 작용이거나 또는 다른 수용성 물질이 해독에 관여하는 것으로 시사되었다.

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