Ⅱ. 硏 究 史

그리스·로마시대부터 먹어왔던 상추는 2,500년 이상의 오랜 재배역사를 갖고 있는 것으로 추정되고 있는데, Hippocrates (343 B.C.)와 Aristotle (356 B.C.) 등의 기록이 이것을 증명하고 있다. 또한 B.C. 4,500년경의 고대 이집트 고분 벽화에 긴 줄기에 피침형의 잎이 곧추 붙어 있는 상추 그림이 인류사에 있어서 상추에 관한 最古 기록으로 남아있으며 (Wien, 1997; Peirce, 1987; Huxley, 1999), 원산지는 북아프리카, 남부 유럽, 서남아시아 등지로 넓게 알려져 있다 (Zeven, 1975; Iwaza, 1980; Hudson 등, 1988).

그리스 철학자 Theopharstus (372-286 B.C.)가 상추 3품종을 분별하였고, 로마 박물학자 Pliny (23-79 A.D.)는 12품종으로 구분하였다.

상추는 식물학적 분류법에 의해 butter type, crisp type, cos type의 3군 7변종으로 분류하며, 품종 분화된 것을 기준하며, 4군 5종으로 구분하여, head lettuce (or cabbage lettuce, var. capitata L_INN), cos lettuce (or romaine lettuce, var. longifolia L_AM = var. romana H_ORT.), curled lettuce (or leaf lettuce, var. crispa L_INN), asparagus lettuce (or stem lettuce, var. asparagina B_AILEY = var. angustana I_RISH.)로 나뉘는데, head lettuce는 다시 crisp head 형과 butter head 형으로 나눈다 (Thompson, 1957).

우리나라의 상추재배역사도 매우 오래된 것으로 추정되는데, 청나라 문헌 '天祿識餘'에 따르면 高麗 사신이 상추 씨앗을 비싼 값에 팔아 '千金菜'로 불렸다는 기록이 있는 것으로 미루어 이 시기에 우리가 상추를 재배했던 것으로 보이며, 우리나라 기록으로는 高麗 高宗代 '鄕藥救急方' (1236)에 와거와 백거의 기록이 처음이다 (Ahn, 1999).

상추 식물체에서 나오는 우유 빛 즙액에서 쓴맛이 나는 것에 대한 관심은 일찍이 고대 그리스와 로마시대 때부터 있어왔으며, 그 쓴맛은 opium과 같은 최면 효과 때문에 Hippocrates (460∼377 B.C.)의 주목을 받았다고 역사가 Herodotus (485∼425 B.C.)가 언급하였다.

상추 latex에 대한 관심은 이처럼 오래 전부터 관심의 대상이었지만 본격적인 것은 19C경부터 구체화되기 시작하였다. 상추의 latex가 'lactucarium'이라고 이름지어진 것은 중세기 영국 의사 Duncan에 의해 붙여졌고, 1847년 야생 German lettuce (Lactuca virosa L.)에서 나오는 유즙이 lactones (C₁₅H₂₆O₅)의 lactucin 임을 알게되었고, 1958년에 영국의 Barton과 Narayanan, 체코슬로바키아의 Dolejs 등이 동시에 쓴맛을 내는 BSL의 lactucin의 구조를 각각 밝혔다 (Barton 등, 1958; Martha, 1983).

또 다른 BSL인 lactucopicrin은 1862년 이름지어졌는데, 1953년에 Zinke와 Holzer에 의해 lactucopicrin은 lactucin의 ρ-hydroxyphenylacetate라고 보고하였으며, 1960년에 Michl과 Högenauer는 lactucin이 에스테르화되어 lactucopicrin이 생성된다고 보고하였다 (Crosby, 1963).

또, 치커리의 inulin, lactucin, lactucopicrin 등이 약리적 효능이 있음을 알고 몇몇 유전자를 이용한 치키리 형질전환 체계에 관한 연구가 있었으며 (Park 등, 1998), 고랭지 치커리의 유용성분과 품종별 유연관계를 분석하기 위한 치커리 11품종에서 sesquiterpene lactone 물질인 10β-hydroxycichopumilide와 10β-hydroxyguaia-4-en-6, 12-olide의 분리 동정 및 일반성분 분석이 시도된바 있다 (Yoo 등, 1998).

2.1 상추와 bitter sesquiterpene lactones

상추에 함유되어 있는 BSL은 국화과 식물 특유의 쌉쌀한 맛이 나며, 그 성분은 생리 활성작용으로 위궤양, 발열, 최면, 진통효과가 있어 불면증에 좋다고 알려져 있다 (Brill 등, 1994; Iwaza, 1980). BSL은 상추에 있어서 생장 및 발육과 직접 연관이 없는 2차 대사산물이다.

이러한 2차 대사산물의 생성은 특정한 기관이나 조직, 세포에 한정되어 일어나는 경우가 많은데, 2차 산물의 대표적인 alkaloid의 생성은 특정한 개화기에 주로 생성되며 (Bohm, 1967), 어떤 기관의 2차 산물의 함량 증가는 자체 조직에서 생합성되는 것 보다 다른 기관에서 생성된 물질이 이동되어 저장된 결과로 나타나는 경우가 많다. Nicotine이 뿌리에서 생성되어 잎에 저장된다거나 Ipomea의 잎에서 생성된 ergot alkaloid가 종자에 저장되는 것이나 (Mockaitis, 1973), 같은 기관이라 할지라도 기관의 조직부위에 따라 합성이나 저장능은 크게 차이가 있으며 외적 환경요인에 의해 산물의 생성은 크게 영향을 받는 것으로 알려져 있다 (Jung 등, 1996).

이러한 이유로 상추는 재배초기보다 재배후기 장다리가 올라오는 시기에 더욱 쌉쌀한 맛이 강해져 상추의 풍미를 더해주는데, 상추의 2차 대사산물 중 쓴맛을 내는 성분들 (lactucin, 8-deoxylactucin, lactucopicrin)은 terpenoid 계통의 sesquiterpene lactones이다.

Terpenoid 화합물은 isoprene 단위 1개 hemiterpene (C₅H₁₆)을 기준으로 하여 2개 이상 중합된 terpenoid는 monoterpene (C₁₀H₁₆), sesquiterpene (C₁₅H₂₄), diterpene (C₂₀H₃₂), triterpene (C₃₀H₄₈), tetraterpene (C₄₀H₆₄) 등으로 분류하는데, 그 중에서 isoprene 3개가 중합된 sesquiterpene은 FPP를 전구체로 하여 생합성되며, 더 나아가 sesquiterpene 일종인 lactucin의 생합성에 있어서는 FPP 뿐만 아니라 guanine, germacran, eudusmane 등이 중요한 전구체로 국화과 식물체 내에서 합성되어지는 물질이다. 이러한 전구체들은 동일한 전구체를 공유하며, cyclase라는 효소가 germacran을 이용하여 lactucin으로 전환하는데 중요한 역할을 하는 것으로 밝혀졌다. 또한, 치커리 뿌리에서의 cyclase는 lactucin의 전구체인 eudesmane 등을 합성하며 다양한 기질에 대해 작용하는 것으로 밝혀졌다 (Walton과 Brown, 1999; Beale, 1990).

쓴맛의 주성분 중의 하나인 lactucin은 수소원자 개수를 파악할 수 있는 NMR기기가 개발되면서 이 계측기를 이용한 lactucin의 입체적 화학구조가 밝혀졌으며 (Bachelor, 1973), 상추의 화학적 BSL 함량이 관능검사 결과와 관련이 있는지에 대해 깊은 상관관계가 있음이 실제 밝혀졌다(Price 등, 1990).

한편, 치커리 식물 기관의 부위별 BSL 함량은, 뿌리가 가장 높은 함량을 나타내었으며, 줄기 상단, 줄기 중단, 줄기 하단 순으로 BSL 함량이 낮았다고 보고되었다 (Rees와 Harborne, 1985).

또, 새로운 BSL 화합물인 13-dihydrolactucopicrin을 치커리에서 추출하고 관능검사와 UV, ¹H NMR, ¹³C NMR 등의 기기를 이용 정성분석으로 입증하는 연구가 잇달았다 (Van Beek, 1990).

또, Lactuca floridana 뿌리에서 lactucin 유도체인 guaianolide-type sesquiterpene lactones 11βH, 13-dihydrolactucin-8-O-acetate와 8- desoxylactucin을 생합성하여 ¹³C NMR로 증명한 보고가 뒤따르고 있다 (Song 등, 1995).

BSL 분석에 새로운 ELISA 테스트법이 개발되었는데, monoclonal antibodies (Peters 등, 1996)와 polyclonal antibodies를 이용한 ELISA 테스트 (Peters 등, 1996)를 통하여 치커리의 쓴맛을 감정하는데 ELISA 테스트가 유용하다고 보고되었다.

Peters와 Van Amerogen (1996)은 치커리 4 품종과 저장조건은 2℃와 10℃ 2개 조건으로 하여 BSL 수준을 ELISA 테스트법으로 조사하여, chicon 무게에 따른 2개의 저장온도 조건에서 13일간의 저장은 BSL의 함량에 영향을 주지 않았다고 하였다.

치커리 13품종으로 5개 재배지역과 2개의 질소수준을 달리하여 재배하여 수확된 chicon을 20∼23일간 저온에 저장시킨 후 BSL을 조사한 결과, 재배지역과 질소수준은 BSL에 크게 영향을 미친다고 Peters 등 (1997)이 보고하였다.

Peters와 Amerongen (1998)은 치커리의 BSL과 관능검사와의 관계에 있어서 3품종 2개 지역에서 질소수준 2수준으로 재배시험한 결과, 요리 전 치커리의 latucin-like sesquiterpene lactones과 lactucopicrin이 요리 후 줄어들었으며, lactucin-like sesquterpene lactones 수준과 쓴맛과의 직선회귀에서 날 것일 때 P = 0.006, 요리했을 때 P=0.002이였고, lactucopicrin은 익혔을 때 P=0.002의 관계가 있었다고 보고하였다.

2.2. 재배환경과 bitter sesquiterpene lactones

식물체에서 광 환경은 생존에 절대적인 환경요인이다. Sinapis의 anthocyanindms 적외선 조사후 적색광을 조사하면 발현되지만 적색광만 계속 조사하였을 시에는 거의 발현되지 않는다. 이러한 현상은 적외선 조사에 의해 phenylalanine ammonia lyase (PAL)와 chalcone flavonone isomerase와 같은 효소의 활성이 증가되기 때문이다.

Lactucin의 전구체인 FPP의 생합성은 NADP와 ATP를 이용하는데, 이 NADP와 ATP의 생합성은 엽록체에서 이루어지며 광 환경이 절대적인 환경요인이다 (Cane, 1990).

정유성분에 sesquiterpene 물질들을 함유하고 있는 basil에 대한 연구들을 살펴보면, Suh와 Park (2000)은 배양액 내 칼슘이온의 농도가 높을 때 식물체내의 칼슘함량은 증가하였으나 식물체 내 질산염의 함량은 감소되어 sweet basil의 생육에는 부정적인 영향을 나타냈다. 그러나 정유생성에 있어서는 긍정적인 효과를 나타내었기 때문에 식물체의 질소수준은 정유생성에 직접적인 효과를 미치지 않고 오히려 식물체 내의 칼슘의 농도가 정유의 생성과 연관이 있을 것으로 보고하였다. 또한 식물체 내 칼슘이온의 축적이 식물의 2차 대사산물인 alkaloid를 형성하는데 긍정적인 영향을 미친다는 보고도 이를 뒷받침한다 (Costes, 1976).

특히, sweet basil의 정유성분 중 caryophyllene과 δ-cadinol과 같은 분자량이 많은 sesquiterpene들의 함량은 양액의 농도가 올라갈수록 (Suh와 Park, 1999), 칼슘이온 농도가 증가함에 따라 그 함량이 현저하게 증가하는 경향을 보여주었다(Suh와 Park, 2000). Suh (1998)에 의하면 일반적으로 monoterpene의 여러 성분들이 칼슘에 대한 반응은 다양하였지만 sesquiterpene의 함량은 다른 품종의 basil에서도 양액 내 칼슘농도에 따라 계속적으로 증가하는 경향을 보였다고 보고하였다.

BSL 이외의 sesquiterpene lactones에는 수많은 화합물이 있는데, Inula britannica (Han 등, 2001)와 Carpesium divaricatum (Kim 등, 2001)에서 추출한 sesquiterpene lactone이 유도질산화합성효소 (iNOS)와 cyclo-oxygenase-2 작용으로 인체 염증 활성억제 기구에 대한 연구가 이어지고 있다.

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