감귤류는 전 세계적으로 널리 분포되어 있으며 140개 이상의 국가에서 1,300종 이상의 다양한 품종들이 재배되고 있다(Hayat 등, 2022). 특히 국내에서는 대부분의 감귤류가 제주도에서 재배되고 있으며, 온주밀감(Citrus unshiu, 한라봉(부지화, C. hybrid cv. Shiranui), 레드향(감평, C. hybrid cv. Kanpei), 천혜향(세토카, C. hybrid cv. Setoka), 황금향(C. reticulata Blanco), 금감(Fortunella obovata) 등 다양한 감귤류가 재배되고 있다(Hong과 Kim, 2016). 그중 주요 품종은 온주밀감으로 2021년 기준 생산량 6.13억 톤으로 제주에서 생산되는 감귤류 중 약 85%를 차지하고 있다(Jeju Citrus Federation, 2023). 온주밀감은 일반적으로 저장성이 낮아 주로 생과로 소비되며 비상품과를 포함한 일부는 착즙 및 농축하여 주스 가공으로 이용하고 있다(Choi 등, 2015; Park 등, 2014).

온주밀감은 펙틴, 유기산, 비타민 C, 플라보노이드, 리모노이드, 카로티노이드와 같은 파이토케미컬의 주요 공급원이며(Hu 등, 2021; Kim 등, 2021; Kim 등, 2022), 이들 성분은 일반적으로 심혈관계 질환, 염증, 당뇨, 면역 및 대사장애 개선 등 다양한 생리활성 효능이 있는 것으로 보고되어 있다(Lado 등, 2018; Stinco 등, 2016; Tundis 등, 2014). 이들 성분의 조성은 여러 조건에 따라 달라질 수 있으며, 온주밀감에 대한 재배지역, 수확시기, 재배방법, 전처리조건, 저장조건 등 다양한 요인에 따른 성분 및 품질변화에 관한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다(Kim 등, 2022; Li 등, 2021; Nam 등, 2019; Zhu 등, 2019). 또한 이들 성분은 당류, 유기산과 더불어 감귤류의 맛에 상당히 관여한다고 보고되어 있다(Glabasnia 등, 2018; Plotto 등, 2017). 그러나 이전 연구들에서 온주밀감 자체나 온주밀감을 첨가한 제품에 대한 관능적 특성을 규명한 연구가 이루어지고 있음에도 불구하고(Ku 등, 2015; Lee 등, 2017; Yi 등, 2021), 온주밀감의 파이토케미컬이 관능적 특성에 미치는 영향에 관한 연구는 매우 미미한 실정이다.

최근에 과일의 품질 및 파이토케미컬 프로파일을 연구하기 위하여 유전체학, 단백질체학, 전사체학, 대사체학 등 다양한 omics 기술이 사용되고 있다(Shiratake와 Suzuki, 2016). 그중 대사체 분석 기술은 다양한 분석 장비[nuclear magnetic resonance(NMR) spectrometry, liquid chromatography-mass spectrometry(LC-MS), gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS)]를 이용하여 분자량 1,000 Da 이하의 저분자 물질을 분석함으로써 생체 또는 식물체 내 대사 과정을 이해하고자 도입된 기술로, 온주밀감을 비롯한 다양한 감귤류의 파이토케미컬 프로파일 분석을 위해 활용되어 왔다(Kim 등, 2021; Kim 등, 2022; Salvino 등, 2021). 또한 Toelstede와 Hofmann(2008)은 고다치즈의 주요 쓴맛 대사물질을 식별하기 위해 대사체 분석에 관능평가를 접목시킨 sensomics를 처음 제시하였으며, 최근에는 flavoromics 또는 sensometabolomics로 불리며 스위트오렌지(C. sinensis)와 만다린(C. reticulata)의 향기 차이에 관여하는 대사물질 규명(Feng 등, 2018), 오렌지주스의 맛에 관여하는 비휘발성 대사물질 규명(Glabasnia 등, 2018), 새로 개발된 만다린 품종들의 소비자 수용도를 판단할 수 있는 phytomarker 발굴(Migues 등, 2021), 감귤류의 주요 풍미 화합물 식별(Feng 등, 2021), 감귤녹화병에 감염된 오렌지 주스의 관능적 품질 평가(Liu 등, 2023) 등 다양한 감귤류 및 주스류에 활발히 적용되고 있다. 따라서 본 연구에서는 관능평가 및 GC-MS, ultra-performance liquid chromatography-quadrupole time-of-flight mass spectrometry(UPLC-Q-TOF MS) 및 high performance liquid chromatography(HPLC) 분석을 활용하여 온주밀감의 맛에 관여하는 주요 대사물질을 규명함으로써 온주밀감의 관능적 품질을 향상시킬 수 있는 기초 정보를 제공하고자 한다.

실험재료

본 실험에 사용된 온주밀감은 2020년 5월에 수확된 시설재배 감귤을 지역 마트에서 구매하여 사용하였다. 온주밀감 과육은 가정용 착즙기(HH-SBF11, Hurom Group Co.)로 착즙 후 동결건조하였으며, 실험이 진행될 때까지 -18°C에서 보관하였다.

Amberlite XAD-2 resin을 이용한 온주밀감 대사물질 분획

온주밀감의 대사물질은 Abmerlite XAD-2 resin(Sigma-Aldrich)이 충진된 컬럼(9 cm×20 cm)에 동결건조한 착즙액 분말 20 g을 loading 후 증류수, 25, 50, 75, 100% 주정 및 acetone 2 L를 순차적으로 흘려주어 resin에 결합된 대사물질을 용출하였다. 회수한 분획물은 55°C에서 감압농축 후 동결건조하여 용매를 완전히 제거한 뒤 대사물질 분석 및 관능평가에 사용하였다.

관능평가

온주밀감 착즙액, 분획물 그리고 주요 대사물질들의 관능평가는 9명의 훈련된 패널들(21~32세)을 통해 평가되었다. 모든 패널들은 감귤류에 대한 3개월 이상의 관능평가 경험이 있으며, 관능평가 전 충분한 논의를 통해 관능적 특성을 도출하는 용어 및 표준물질을 선정하였다. 선정된 관능적 특성 및 표준물질은 각각 단맛으로는 8% sucrose, 신맛으로는 0.2% citric acid, 쓴맛으로는 0.0025% quinine, 떫은맛으로는 0.2% tannic acid, 기름진 맛의 경우 0.001% (E,E)-2,4-decadienal을(Kraujalytė 등, 2016; Plotto 등, 2017) 사용하였으며, 관능평가 전에 패널들은 표준물질을 이용하여 30일간 훈련하였다. 관능평가를 위해 동결건조 착즙액 및 분획물은 정제수로 균질화하였으며, 대사물질은 실험에 사용된 감귤 착즙액 중 sucrose, fructose, glucose, citric acid의 농도를 기반으로 한 감귤 model solution (sucrose: 5.7%, fructose: 2.4%, glucose: 2.3%, citric acid: 0.6%)에 균질화하여 준비하였다. 각각의 맛 특성에 대한 강도는 양쪽 0.5 cm에 정박점을 갖는 15 cm 선척도에 의해 표시하였으며, 왼쪽에서 오른쪽으로 갈수록 맛의 강도가 증가하는 것으로 평가하였다. 본 관능평가는 경상국립대학교 생명윤리심의위원회(IRB)의 승인(승인번호: GIRB-G22-Y-0063)을 받은 후 진행하였다.

GC-MS 분석

GC-MS 분석을 위해 동결건조 착즙액 및 분획물 0.01 g에 80% 메탄올 1 mL를 가하여 균질화하였다. 원심분리(14,000×g, 10 min) 후 회수한 상등액은 원심진공농축기(Labconco Co.)로 완전히 건조하였으며, 건조 후 잔여물을 methoxyamine hydrochloride(20 mg/mL)가 함유된 pyridine 70 μL에 용해 후 37°C에서 90분간 반응하였다. 그 뒤 1% trimethylchlorosilane이 함유된 N,O-bis(trimethylsilyl)trifluoroacetamide 70 μL를 가하여 70°C에서 30분간 유도체화 하였으며, 유도체화된 대사물질은 GC-2010 plus system(Shimadzu Corp.)을 이용하여 분석하였다. 대사물질은 DB-5ms capillary column(30 m×0.25 mm, 0.25 μm, Agilent J&W)을 이용하여 분리하였으며, 시료 주입량은 1 μL, 분할비율은 1:50, injection 온도는 200°C였다. 이동상 기체는 헬륨을 사용하였으며, 유속은 1 mL/min이었다. 대사물질 분리를 위한 oven gradient 조건은 초기 70°C에서 2분간 유지한 뒤 150°C까지 5°C/min의 속도로 증가, 210°C까지 3°C/min의 속도로 증가, 320°C까지 8°C/min의 속도로 증가 후 8분간 유지하였다. 컬럼을 통과한 대사물질은 전자 이온화 모드(70 eV)의 질량분석기(GCMS-TQ 8030MS, Shimadzu Corp.)를 이용하여 검출하였으며, 질량분석기의 ion source 온도와 interface 온도는 각각 200과 250°C였다. MS 스펙트럼은 m/z 45~800까지의 전체 스캔 모드에서 scan event 시간은 0.3 s와 스캔 속도는 3,333 u/s로 모니터링되었다. 검출된 대사물질은 표준물질과 Wiley 및 NIST mass spectral databases를 이용하여 동정하였다(Kim 등, 2021).

UPLC-Q-TOF MS 분석

UPLC-Q-TOF MS 분석을 위해 동결건조 착즙액 및 분획물 0.01 g에 80% 메탄올 1 mL를 균질화하였으며 원심분리(14,000×g, 10 min) 후 상등액을 대사체 분석에 사용하였다. 상등액은 UPLC-Q-TOF MS(Waters Corp.)를 이용하여 분석하였으며, 대사물질은 Acquity UPLC BEH C18 column(2.1 mm×100 mm, 1.7 μm; Waters)을 이용하여 분리하였다. 이동상은 0.1% formic acid를 함유한 물(A)과 0.1% formic acid를 함유한 acetonitrile(B)이고, 유속은 0.35 mL/min, 컬럼 온도는 40°C였다. 컬럼에서 통과하여 나온 물질은 Q-TOF MS-positive electrospray ionization mode로 분석하였다. Q-TOF MS data는 100~1,000 m/z의 scan range, 0.2 s의 scan time, 3 kV의 capillary voltage, 30 V의 sampling cone voltage, 800 L/h의 desolvation 유속, 350°C의 desolvation 온도, 120°C의 source 온도 조건에서 분석하였다. 기기로 분석된 대사산물의 질량 측정 정확성을 확보하기 위하여 lock mass로 leucine-enkephalin([M+H]=556.2771)을 사용하였고 20 μL/min의 유속으로 10초 주기마다 주입하였다. MS/MS spectra는 collision energy ramp(10 to 30 eV 또는 20 to 40 eV), m/z 50~1,000 조건에서 얻었다. 검출된 대사물질은 표준물질, UNIFI version 1.8.2.169(Waters)에 연결된 database 그리고 METLIN database(metlin.scrips.edu)를 사용하여 동정하였다(Kim 등, 2021).

HPLC 분석

동결 건조된 착즙액 및 분획물 0.01 g을 5% aqueous meta-phosphoric acid 1 mL에 균질화한 후 원심분리(14,000×g, 10 min)하여 상등액을 회수하였다. 유기산의 조성은 photodiode array detector(Shimadzu Corp.)가 장착된 HPLC(Shimadzu Corp.)를 사용하여 분석하였으며, 컬럼은 Triart C18 column(250 mm×4.6 mm, 4.6 mm I.D., 5 μm, YMC Co.)을 사용하였고, 유속은 1 mL/min, 컬럼 온도는 40°C, 시료 주입량은 10 μL였다. 이동상으로는 0.1% aqueous phosphoric acid를 사용하였으며, 등용매용리에 의해 유기산을 분리하였다. 분리된 유기산은 220 nm에서 검출하였으며 각각의 표준시약의 머무름시간과 비교하여 확인하였다(Delgado 등, 2018).

통계분석

대사물질들의 chromatogram intensities와 관능평가 결과의 상관관계는 SIMCA-P+ version 16.0.1(Umetrics)을 사용한 partial least squares discriminant analysis(PLS-DA)에 의해 분석되었으며 상관관계 결과는 biplot으로 시각화하였다. 또한 Pearson 상관계수는 R 소프트웨어를 사용하여 계산하였으며 heatmap을 사용하여 시각화하였다. 관능평가 결과 간의 통계적 유의성은 SPSS 25.0(SPSS Inc.)을 이용하여 분산분석(one-way analysis of variance, ANOVA)을 실시한 후 Duncan’s test(P<0.05)를 통해 유의성을 검정하였다.

온주밀감 착즙액 및 분획물의 관능적 특성

온주밀감 착즙액 및 분획물의 단맛, 신맛, 쓴맛, 떫은맛, 기름진 맛에 대한 관능적 특성은 Table 1에 나타내었다. 온주밀감 착즙액의 경우 신맛의 강도가 11.52로 가장 높았으며, 단맛의 강도는 9.06으로 신맛보다 약간 낮은 수준이었다. 반면 쓴맛과 떫은맛의 강도는 각각 5.50과 3.95로 신맛의 절반 이하 수준이었으며, 기름진 맛의 강도는 1.61로 가장 낮았다. 온주밀감의 재배방법(하우스 유기농, 노지 무농약, 일반 재배) 및 부피(60 mL 이하, 80~95 mL, 150 mL 이상)에 따른 관능적 특성을 비교한 연구에서도 단맛과 신맛은 각각 4.76~9.17 및 5.76~8.45로 유사한 범위의 값을 보였고 쓴맛의 경우 2.71~4.22로 단맛과 신맛에 비해 낮게 나타났다고 보고하였다(Ku 등, 2015).

Table 1 . Sensory evaluation of C. unshiu juice and its fractions by distilled water, 25, 50, 75, and 100% ethanol, and acetone.

	Sweetness	Sourness	Bitterness	Astringency	Oily
C. unshiu juice	9.06±1.01aB2)	11.52±0.87aA	5.50±1.00cC	3.95±1.10bD	1.61±0.46cE
DW1)	8.26±1.42aA	8.06±0.49bA	1.39±0.98dC	0.71±0.56cC	2.36±0.71cB
25% EtOH	0.30±0.16bC	1.14±1.05cC	9.64±1.33bA	7.06±1.36aB	1.73±0.74cC
50% EtOH	0.77±0.69bD	0.71±0.78cD	12.13±1.42aA	8.53±1.26aB	2.94±1.57cC
75% EtOH	0.13±0.08bD	0.46±0.72cD	12.78±0.22aA	8.63±1.11aB	2.61±1.28cC
100% EtOH	0.95±0.37bB	1.46±0.64cB	6.15±1.64cA	4.86±0.62bA	4.92±1.93bA
Acetone	0.77±0.78bC	0.93±0.60cC	4.91±1.27cB	1.94±1.14cC	7.29±0.30aA

¹⁾DW, 25∼100% EtOH, and acetone are fractions of Amberlite XAD-2 resin by distilled water, 25∼100% aqueous ethanol, and acetone, respectively..

²⁾Different letters in each column (a-d) and row (A-E) indicate significant differences by Duncan’s test at P<0.05..

온주밀감의 대사물질 조성별 맛 특성을 파악하기 위해 Abmerlite XAD-2 resin을 사용하여 착즙액에 함유된 대사물질들을 분리하였으며, 증류수, 25, 50, 75, 100% 주정 및 acetone 분획물을 각각 회수하였다. 회수한 분획물의 관능평가 결과 온주밀감의 맛 특성이 뚜렷하게 분리되었다(Table 1). 증류수 분획물에서 단맛과 신맛의 강도가 각각 8.26 및 8.06으로 가장 높은 반면 쓴맛과 떫은맛은 거의 나타나지 않았다. 반면에 25~75% 주정 분획물에서는 쓴맛이 각각 9.64, 12.13, 12.78로 가장 강했으며, 떫은맛은 각각 7.06, 8.53, 8.63으로 두 번째로 강하게 나타난 반면 단맛과 신맛은 거의 나타나지 않았다. 기름진 맛의 경우 100% 주정과 acetone 분획물에서 가장 강하게 나타났다. Liquid-liquid extraction에 의해 오렌지 주스와 오렌지 당밀의 맛 성분을 분리한 이전의 연구에서도 dichloromethane과 ethyl acetate 분획물에서 쓴맛과 떫은맛이 가장 강하였으며, 물 층에서는 단맛과 신맛이 가장 강하게 나타났다고 보고하였다(Glabasnia 등, 2018).

온주밀감 착즙액 및 분획물의 대사물질 분석

온주밀감 착즙액 및 분획물 중 대사물질은 GC-MS, UPLC-Q-TOF MS 및 HPLC에 의해 분석되었으며(Fig. 1), 당류 4종(fructose, glucose, myo-inositol, sucrose), 유기산 4종(oxalic acid, malic acid, vitamin C, citric acid), 아미노산 2종(arginine, stachydrine), 펩타이드 1종(cyclonatsudamine A), 지질계열 9종[lysophosphatidylcholines(LPCs)(C18:3, C18:2, C16:1, C18:1), lysophosphatidynethanolamine(LPE)(C18:1), stearamine, palmitic acid, oleic acid, stearic acid], flavonoids 10종(quercetin triglucoside, rutin, isorhamnetin triglucoside, isorhamnetin-3-rutinoside, kaempferol triglucoside, kaempferol-3-rutinoside, naringenin triglucoside, narirutin, hesoeridin, didymin), limonoids 4종(zapoterin, nomilin, nomilin glucoside, limonin) 및 phytosterol 1종(β-sitosterol)을 포함한 35종의 대사물질이 확인되었다. 또한 검출된 대사물질은 분획 용매의 극성별로 뚜렷하게 분리가 되었다(Fig. 1, 2). 그중 증류수 분획물은 극성 물질들인 당류, oxalic acid를 제외한 유기산 및 비타민 C 그리고 아미노산이 대부분을 차지하였다. 주요 당인 sucrose, glucose, fructose와 주요 유기산인 citric acid, malic acid는 각각 감귤류의 단맛과 신맛의 근원이 되는 물질들로 알려져 있으며(Glabasnia 등, 2018; Sadka 등, 2019), 특히 분획물 중 glucose, fructose, malic acid의 함량은 주정 비율이 0%에서 25%로 증가할수록 3.4배 이상 감소하였다. 25%와 50% 주정 분획물인 경우 중간 극성인 flavonoids의 함량이 상대적으로 매우 높았으며, 75% 주정 분획물인 경우 limonoids 및 LPC 계열의 함량이 높았다. 오렌지 주스의 비휘발성 sensemetabolome을 분리한 이전의 연구에서도 Amberlite XAD-2 resin에 의해 flavonoids와 limonoids를 분리하였으며, 0~60% 메탄올에서는 flavonoids와 limonoid 배당체류를, 80~100% 메탄올에서는 limonoids 비배당체를 회수하였다고 보고하였다(Glabasnia 등, 2018). 또한 일반적으로 2차 대사산물인 flavonoids는 식품 또는 과일에서 쓴맛과 떫은맛을 나타내며(Liu 등, 2023), 특히 감귤류에서 주로 관찰되는 2차 대사산물인 limonoids(limonin, nomilin)는 오렌지 주스에서 강한 쓴맛을 내는 주요 원인 물질로 알려져 있다(Dea 등, 2013). 반면에 100% 주정 및 acetone 분획물에서는 비극성 대사물질인 지질 및 phytosterol 계열의 물질 함량이 매우 높게 나타났다.

Fig 1. Representative chromatograms of the C. unshiu juice (A, C, and E) and its fractions (B, D, and F) analyzed using UPLC-Q-TOF MS (A and B), GC-MS (C and D), and HPLC at 220 nm (E and F). DW, 25∼100%, and A are the fractions of Amberlite XAD-2 resin by distilled water, 25∼100% aqueous ethanol, and acetone, respectively. 1, arginine; 2, stachydrine; 3, quercetin triglucoside; 4, isorhamnetin triglucoside; 5, naringenin triglucoside; 6, kaempferol triglucoside; 7, rutin; 8, kaempferol-3-rutinoside; 9, zapoterin; 10, isorhamnetin-3-rutinoside; 11, narirutin; 12, hesperidin; 13, nomilin glucoside; 14, didymin; 15, cyclonatsudamine A; 16, limonin; 17, nomilin; 18, LPC(C18:3); 19, LPC(C18:2); 20, LPC(C16:1); 21, LPC(C18:1); 22, LPE(C18:1); 23, stearamine; 24, oxalic acid; 25, malic acid; 26, citric acid; 27, fructose; 28, glucose; 29, myo-inositol; 30, palmitic acid; 31, oleic acid; 32, stearic acid; 33, sucrose; 34, β-sitosterol; 35, vitamin C. LPC, lysophosphatidylcholine; LPE, lysophosphatidylethanolamine.

Fig 2. Relative abundances of metabolites in the C. unshiu fractions visualized by heatmap. DW, 25∼100% EtOH, and acetone are fractions of Amberlite XAD-2 resin by distilled water, 25∼100% aqueous ethanol, and acetone, respectively. The heat map was drawn by R software with ggplot2. The heat map color represented the z-score transformed raw data of metabolites with the significant difference among groups. Blue and red indicate the increase and decrease in metabolite levels, respectively. LPC, lysophosphatidylcholine; LPE, lysophosphatidylethanolamine.

온주밀감의 관능적 특성과 대사물질과의 상관관계

감귤 분획물의 관능적 특성과 대사물질 사이의 상관관계를 biplot과 Pearson 상관계수를 통해 나타낸 결과(Fig. 3), biplot 상에서 단맛, 신맛 그리고 일부 당류(fructose, glucose, myo-inositol), 산성화합물(malic acid, vitamin C), 아미노산(arginine, stachydrine)이 그룹을 이루었으며, 쓴맛과 떫은맛은 대부분의 flavonoids(hesperidin, narirutin, didymin, rutin, kaempferol-3-rutinoside, isorhamnetin-3-rutinoside) 및 limonoids(nomilin, nomilin glucoside)와 그룹을 이루었다. 그리고 기름진 맛의 경우 지방산(palmitic acid, stearic acid, oleic acid, stearamine) 및 β-sitosterol과 그룹을 이루었다. 관능적 특성과 대사물질들 사이의 Pearson 상관계수 계산 결과, 물 분획물에서 상대적으로 함량이 높은 myo-inositol, glucose, fructose, malic acid, vitamin C, arginine, stachydrine은 단맛 및 신맛과 강한 양의 상관관계를 보였다(r>0.88). 반면, 50% 또는 75% 에탄올 분획물에서 상대적으로 함량이 높았던 hesperidin, narirutin, didymin, naringenin triglucoside, ritun, nomilin glucoside, nomilin은 쓴맛 및 떫은맛과 강한 양의 상관관계를 보였으며(r>0.81), 특히 주요 감귤 flavonoid인 hesperidin은 쓴맛 및 떫은맛과 매우 강한 양의 상관관계가 나타났다(r>0.97). 또한 기름진 맛의 경우 stearamine과 강한 양의 상관관계를 보였다(r>0.98). 오렌지 4종과 만다린 10종에서 주요 향미 물질들을 규명한 연구에서도 PCA-loading plot에서 당류는 단맛, 유기산류는 신맛, flavonoids와 limonoids는 쓴맛과 강한 상관관계가 있다고 보고하였다(Feng 등, 2021).

Fig 3. The biplot (A) and Pearson correlation (B) between sensory characteristics and metabolites. DW, 25∼100% EtOH, and acetone are fractions of Amberlite XAD-2 resin by distilled water, 25∼100% aqueous ethanol, and acetone, respectively. Correlation heat map colors represent the correlation coefficients, and blue and red colors on a red-blue color scale indicate the positive and negative correlations, respectively. *P<0.05, **P<0.01, ***P<0.001, ****P<0.0001. LPC, lysophosphatidylcholine; LPE, lysophosphatidylethanolamine.

온주밀감 주요 대사물질의 관능평가

높은 Pearson 상관계수를 나타낸 대사물질의 관능적 특성을 규명하기 위해 온주밀감 model solution(5.7% sucrose+2.4% fructose+2.3% glucose+0.6% citric acid)에 myo-inositol, malic acid, vitamin C, didymin, narirutin, hesperidin, limonin, nomilin을 농도별로(0.01~0.04%) 현탁 후 각각의 대사물질이 관능적 특성에 미치는 영향을 평가하였다(Fig. 4). 당알코올인 myo-inositol은 농도가 0에서 0.04%로 증가함에 따라 model solution의 단맛을 증가시킨 반면, 신맛은 약간 감소시켰다(Fig. 4A). Myo-inositol은 sucrose의 절반에 해당하는 단맛 강도를 지니고 있으며, 오렌지 주스에서 순하고 상쾌한 단맛을 제공하는 물질로 보고되어 있다(Liu 등, 2023).

Fig 4. The effects of major taste metabolites on the sensory characteristics in the citrus model solution (5.7% sucrose＋2.4% fructose ＋2.3% glucose＋0.6% citric acid). Different letters in each bar on the same sensory characteristic indicate significant differences by Duncan’s test at P<0.05. A, myo-inositol; B, malic acid; C, vitamin C; D, didymin; E, narirutin; F, hesperidin; G, limonin; H, nomilin.

반면 malic acid와 vitamin C의 경우 단맛을 감소시키고 신맛, 쓴맛, 떫은맛을 증가시켰다(Fig. 4B, C). 특히 malic acid는 0.02% 이상의 농도에서 단맛을 2배 이상 감소시켰으며, 쓴맛과 떫은맛의 경우 0.01% 이상의 농도에서 model solution보다 2배 이상 증가하였다. Ascorbic acid는 이전의 연구에서 강하고 지속적인 신맛으로 묘사되었고(Schiffman과 Dackis, 1975), malic acid는 citric acid와 유사한 신맛 특성이 있으나, 신맛이 citric acid보다 훨씬 강하다고 보고되어 있다(Moustafa, 1995).

이차대사산물인 flavonoids(didymin, narirutin, hesperidin)와 limonoids(limonin, nomilin)의 관능적 특성 또한 malic acid, vitamin C와 같은 경향을 보였다(Fig. 4B, C). 특히 nomilin은 농도가 증가함에 따라 쓴맛과 떫은맛을 크게 증가시켰으며, 농도가 0.01에서 0.04%로 증가할수록 쓴맛과 떫은맛이 각각 2.4~4.9 및 2.6~3.4배 증가하였다. 일반적으로 flavonoids에 의해 유발된 쓴맛은 즉각적인 쓴맛인 반면, limonoids에 의해 유발된 쓴맛은 종종 지연된 쓴맛으로 인식되며 쓴맛의 강도가 더 강하다고 보고되었다(Liu 등, 2023). 또한 오렌지 주스에서 limonin과 nomilin의 쓴맛을 평가한 이전의 연구에서는 nomilin의 쓴맛에 대한 인식한곗값이 2.6 mg/L로 limonin의 인식한곗값(4.7 mg/L)보다 더 낮다고 보고하였다(Dea 등, 2013).

유기산과 2차 대사산물은 특히 신맛과 쓴맛, 떫은맛의 감소 이외에도 공통적으로 온주밀감의 주요 맛 특성인 단맛을 감소시켰다(Fig. 4). 특히 단맛은 감귤류의 기호도에 있어 중요한 지표이며, 단맛과 소비자 기호도는 강한 양의 상관관계가 있다고 보고되어 있다(Gámbaro 등, 2021; Rouseff 등, 2009). 비록 현재까지 신맛이 단맛을 억제하는 기전은 정확히 규명되지 않았지만, 관능평가와 바이오하이브리드 혀에 의해 신맛과 단맛의 관계를 평가한 이전의 연구들은 citric acid, lactic acid, malic acid와 같은 유기산들이 fructose, glucose, sucrose의 단맛을 감소시켰다고 보고하였다(Qin 등, 2022; Savant와 McDaniel, 2004). 게다가 최근 쥐의 뇌간에서 쓴맛과 단맛의 신호 전달을 식별한 연구에서는 쓴맛이 뇌에서 쓴 피질의 피드백을 통해 쓴맛 시그널을 증폭하지만, 들어오는 단맛 신호를 억제하여 단맛의 인식을 감소시킨다고 보고하였다(Jin 등, 2021).

본 연구에서는 sensometabolomics를 기반으로 하여 온주밀감의 맛에 관여하는 대사물질을 분석하고, 주요 대사물질의 관능적 특성을 평가하였다. 온주밀감 착즙액의 분획물에 대한 관능평가 결과, 증류수 분획물에서는 단맛과 신맛이 강하였으며 주정비율을 75%로 증가함에 따라 쓴맛과 떫은맛이 점차 증가하였다. 분획물의 대사물질 분석 결과 증류수 분획물에는 당류와 유기산이, 25%와 50% 주정 분획물에는 flavonoids, 75% 주정 분획물은 limonoids 및 LPC 계열이 주요 대사물질로 나타났다. 대사물질과 관능적 특성 사이의 상관관계를 분석한 결과 일부 당(myo-inositol, glucose, fructose), 유기산(malic acid, vitamin C) 및 아미노산(arginine, stachydrine)은 단맛과 신맛에 양의 상관관계를 보였으며, 일부 flavonoids(didymin, narirutin, hesperidin)와 limonoids(nomilin glucoside, nomilin)는 쓴맛 및 떫은맛과 양의 상관관계를 보였다. 이들 결과를 바탕으로 주요 대사물질이 감귤 model solution에서 관능적 특성에 미치는 영향을 평가하였다. myo-inositol은 단맛을 약간 증가시킨 반면, 유기산(malic acid, vitamin C)과 flavonoids(didymin, narirutin, hesperidin), limonoids(limonin, nomilin)는 단맛을 감소시키고 신맛, 쓴맛, 떫은맛을 증가시켰다. 비록 본 연구에서 향기성분은 분석하지 못하였으나, 연구 결과는 온주밀감의 맛에 관여하는 주요 대사물질들에 대한 정보를 제공함으로써 온주밀감 또는 온주밀감을 활용한 제품에 대한 관능적 품질을 향상시킬 수 있는 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.

본 연구는 농촌진흥청 연구사업(과제번호: PJ01496903)의 지원을 받아 이루어졌으며, 이에 감사드립니다.