Antioxidant and Whitening Effects of Dahlia based on Variety, Flowering Form, Harvest Time, and Plant Part

Han, Chae Hyeon  sun; Ryu, Hee Wook; Chae Hyeon sun Han; Hee Wook Ryu

doi:10.20402/ajbc.2024.0064

Asian J Beauty Cosmetol > Volume 22(3); 2024 > Article

다알리아(Dahlia)의 품종 및 개화 형태, 수확 시기, 부위별 항산화와 미백효과

Research Article

Asian J Beauty Cosmetol 2024; 22(3): 491-501.

Published online: September 25, 2024

DOI: https://doi.org/10.20402/ajbc.2024.0064

다알리아(Dahlia)의 품종 및 개화 형태, 수확 시기, 부위별 항산화와 미백효과

한채현, 류희욱^*

숭실대학교 화학공학과, 서울, 한국

Antioxidant and Whitening Effects of Dahlia based on Variety, Flowering Form, Harvest Time, and Plant Part

Chae Hyeon sun Han, Hee Wook Ryu^*

Major of Beauty Science and Technology, Department of Chemical Engineering, Soongsil University, Seoul, Korea

大丽花的品种、开花形式、收获时间和植物部位的抗氧化和美白效果

韓采見, 柳熙旭^*

崇实大学化学工程科，首尔，韩国

^*Corresponding author: Hee Wook Ryu, Major of Beauty Science and Technology, Department of Chemical Engineering, Soongsil University, Sangdo-ro 369, Dongjak-gu, Seoul 06978, Korea Tel.: +82 2 820 0611 Email: hwryu@ssu.ac.kr

Received September 2, 2024 Revised September 10, 2024 Accepted September 20, 2024

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요약

목적

본 연구에서는 다알리아를 품종, 개화 형태, 수확 시기, 및 부위에 따른 항산화 활성을 평가하고, 생리활성 물질의 함량을 분석하였으며, 부위별 미백효과를 검증하여 식품 및 의약품, 화장품 산업에 활용하고자 하였다.

방법

항산화 활성은 DPPH radial 소거 활성으로 평가하였으며, 생리활성물질은 총 폴리페놀 함량(TPC)과 총 플라보노이드 함량(TFC)을 분석하였다. 미백효과는 tyrosinase 활성 저해율로 평가하였다.

결과

6가지 다알리아 품종에 따른 분석은 D. diva 품종에서 가장 높은 항산화 활성을 나타냈으며, 특히 자주색과 짙은 붉은색 품종에서 높은 활성과 폴리페놀 함량이 확인되었다. 개화 형태에 따른 분석에서는 초기 반개화 상태의 꽃이 가장 높은 항산화능을 보였고, 수확 시기별로는 세 번째 수확, 즉 가을철에 수확한 다알리아에서 가장 높은 항산화능이 나타났다. 부위별 분석에서는 꽃잎에서 가장 높은 항산화능을 보였으며, 잎이나 구근은 상대적으로 낮은 항산화 활성을 보였다. 또한, 부위별 tyrosinase 활성 저해율에서도 꽃잎이 가장 높은 저해율을 보였으나, 전반적인 미백효과는 미미한 수준이었다.

결론

다알리아의 최적의 항산화 효과를 얻기 위한 품종 선택, 개화 형태, 수확 시기 및 부위 등을 파악할 수 있었다.

핵심용어: Dahlia, 항산화 활성, DPPH assay, TPC, TFC

Abstract

Purpose

This study evaluated the antioxidant activity of dahlias based on variety, flowering form, harvest time, and plant parts, analyzed the content of bioactive compounds, and assessed the whitening effect of different plant parts to explore potential applications in the food, pharmaceutical, and cosmetic industries.

Methods

Antioxidant activity was assessed using DPPH radical scavenging assays, whereas bioactive compounds were quantified through total polyphenol content (TPC) and total flavonoid content (TFC) measurements. The whitening effect was evaluated based on tyrosinase inhibition rates.

Results

Among the six dahlia varieties examined, D. diva demonstrated the highest antioxidant activity, with purple and deep red varieties, showing particularly high levels of activity and polyphenol content. Analysis of flowering forms indicated that flowers in the early half-blooming stage exhibited the highest antioxidant activity. Regarding harvest time, dahlias harvested during the third period in the fall, showed the greatest antioxidant activity. Examination of different plant parts revealed that petals had the highest antioxidant activity, whereas leaves and tubers had comparatively lower activity. Additionally, petals exhibited the highest tyrosinase inhibition rate among the plant parts, although the overall whitening effect was minimal.

Conclusion

The study identified the optimal dahlia variety, flowering form, harvest time, and plant parts for maximizing antioxidant effects. These findings provide valuable insights for potential applications of dahlias in various industries.

Keywords: Dahlia, Antioxidant activity, DPPH assay, TPC, TFC

中文摘要

目的

根据品种、开花形式、采收时间和植物部位评估大丽花的抗氧化活性，分析其生物活性化合物的含量，并评估不同植物部位的美白效果，探索在食品、药品和化妆品中的潜在应用。

方法

使用DPPH自由基清除测定法评估抗氧化活性，而通过总多酚含量(TPC)和总黄酮含量(TFC)测量来量化生物活性化合物。根据酪氨酸酶抑制率评价美白效果。

结果

在检查的六个大丽花品种中，D. diva 表现出最高的抗氧化活性，紫色和深红色品种的抗氧化活性和多酚含量特别高。花形分析表明，半花早期的花朵表现出最高的抗氧化活性。关于收获时间，在秋季第三个时期收获的大丽花表现出最强的抗氧化活性。对植物不同部位的检查表明，花瓣具有最高的抗氧化活性，而叶子和块茎的活性相对较低。此外，花瓣在植物部分中表现出最高的酪氨酸酶抑制率，尽管总体美白效果很小。

结论

该研究确定了最佳的大丽花品种、开花形式、收获时间和植物部位，以最大限度地发挥抗氧化作用。这些发现为大丽花在各个行业的潜在应用提供了宝贵的见解。

关键词: 大丽花, 抗氧化活性, DPPH 测定, TPC, TFC

Introduction

다알리아(Dahlia)는 국화과(Asteraceae)에 속하는 다년생 초본 식물로, 원산지는 멕시코와 과테말라이다. 개화 시기는 5월부터 11월까지로, 국내 전역에서 서식한다. 다알리아는 18℃에서 23℃ 사이의 온도와 75%에서 78%의 상대 습도를 선호하며, 고강수량과 약한 바람을 필요로 한다. 햇볕이 잘 드는 곳에서 주로 자라지만, 반음지에서도 자랄 수 있다(Jiménez Mariña, 2015). 다알리아의 뿌리는 고구마 같은 덩이줄기 형태로 자라며, 잎은 마주나고 1-2회 깃꼴겹잎으로 구성되어 있다. 꽃은 줄기 끝에 붉은색, 노란색, 자주색, 흰색 등 여러 가지 색의 두상화(頭狀花)가 하나씩 달린다(Lee, 2013). 다알리아 속에는 37종이 있으며, 대부분이 멕시코 원산이다(Castro-Castro et al., 2015). 미국 달리아 협회(ADS)는 다알리아의 꽃 머리와 식물의 형태, 절화로 사용되는 방식에 따라 홀꽃(single), 포말 데코라이티브(formal decorative), 인포말 데코라이티브(informal decorative), 볼(ball), 폼폰(pompon) 등의 13가지로 분류하였다. 기본 품종으로는 D. variabilis (붉은색과 자주색의 홀꽃, 폼폰, 포말 데코라이티브, 볼의 원종)이며, 최근에는 이 종에 D. coccinea, D. merckii 등의 혈통을 결합하여 D. hybrida로 알려진 품종들이 많이 만들어지고 있다(Lee, 2012). 현재 국제 다알리아 등록부에는 약 20,000개의 품종이 등록되어 있다(Anónimo, 2005). 우리나라에서는 다알리아의 꽃의 색상이 다양하고 화려하여 주로 절화, 화훼장식, 정원 식물, 원예용 또는 관상용으로 활용되고 있다.

다알리아를 포함한 국화과 식물은 관상용뿐만 아니라, 우수한 약리학적 효과로 인해 식용 및 약용 소재로 널리 활용되고 있다. 일부 국화과 식물은 위장질환, 감기, 고혈압 등에 효과가 있으며, 항균, 항바이러스, 항암 등의 약리학적 효능으로 있는 것으로 알려져 있다(Shan et al., 2006; Lee et al., 2009). 또한, 이들 식물은 활성산소에 의한 산화를 억제하는 항산화 물질을 함유하고 있어 질병 예방 및 노화 억제 효과도 있는 것으로 보고되고 있다. Lara-Cortés et al.(2013)의 연구에 따르면 다알리아꽃에는 카로티노이드와 페놀 화합물을 포함하고 있어 항산화 능력을 가지고 있다고 보고하였다. 그러나 국화, 민들레, 캐모마일 등의 국화과 식물들의 항산화에 관련 연구들(Doan et al., 2024; Piakowaka et al., 2022; Al-Dabbagh et al., 2019)에 비하면 다알리아에 관한 연구는 주로 절화나 화훼에 관한 연구가 대부분으로, 항산화에 관한 연구는 미흡한 실정이다. 최근 다알리아의 항산화 관련 연구들이 진행되고 있으나(Espejel et al., 2023; Gontova et al., 2024) 다양한 품종과 꽃의 개화 형태, 수확 시기, 부위별에 따른 항산화능에 관련된 연구는 부족하다.

따라서 본 연구는 다알리아를 식품, 의약품, 화장품 등의 원료로 활용하기 위하여, 다양한 품종과 꽃의 개화 형태, 수확 시기, 부위별로 나누어 열수 추출하여 항산화능을 DPPH radical 소거 활성으로 평가하였다. 또한, 생리활성물질인 폴리페놀과 플라보노이드의 함량을 분석하였으며, tyrosinase 활성 저해율을 통해 미백효과를 검증하였다.

Methods

1. 재료 및 시약

본 연구에 사용된 다알리아 꽃은 서울에서 재배하여 2023년 6월에서 10월까지 수확한 것이다. 품종은 Dahlia karma yin yang (D. karma yin yang), Dahlia purple flame (D. purple flame), Dahlia karma naomi (D. karma naomi), Dahlia aurelia (D. aurelia), Dahlia peaches (D. peaches), Dahlia diva (D. diva)의 6가지 품종을 사용하였다(Figure 1). 꽃의 개화 형태는 봉오리(bud), 초기 반개화(early half-bloom), 후기 반개화(late half-bloom), 활짝 핀 꽃(full bloom)의 4단계로 분류하였다. 꽃의 수확 시기에 따른 항산화 활성은 6월에서 10월까지 3차례(6/5, 6/22, 10/10)에 걸쳐 수확한 것을 사용하였다. 다알리아 부위는 꽃잎(petal)과 꽃술(stamen), 잎(leaf), 구근(bulb)으로 분리하여 사용하였다. 다알리아의 꽃의 개화 형태, 수확 시기, 및 부위별의 항산화 활성 실험은 D. karma yin yang 을 사용하였다. 채취된 꽃과 잎은 건조기(L’EQUIP, Korea)에서 40℃ 조건으로 48 h 건조하여 사용하였으며, 구근은 1 cm 이하의 크기로 잘라 건조기에서 위와 동일한 조건에서 건조하였다.

항산화 효과를 비교하기 위한 양성 대조군(positive control)으로 ascorbic acid (Duksan Pure Chemical, Korea)를 사용하였으며, DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl)는 Comscience Co. (Korea)를 사용하였다.

총 폴리페놀 함량(TPC)과 총 플라보노이드 함량(TFC)을 측정하기 위한 표준물질로 gallic acid (Sigma-Aldrich, USA)와 quercetin (Sigma-Aldrich)을 사용하였으며, 시약은 Folin-Ciocalteu’s phenol reagent (Sigma-Aldrich), sodium carbonate anhydrous (Shimakyu’s Pure Chemicals, Japan), aluminium nitrate nonahydrate (Samchun Pure Chemical, Korea), 그리고 potassium acetate (Duksan Pharmaceutical, Korea)를 사용하였다.

Tyrosinase 활성 저해 실험의 양성 대조군으로 arbutin (Alfa aesar, USA)을 사용하였으며, 시약은 sodium phosphate (Na₂HPO₄·12H₂O; Daejung Chemical, Korea), sodium dihydrogen phosphate (NaH₂PO₄·2H₂O; Junsei chemical, Japan), mushroom tyrosinase (Sigma-Aldrich), tyrosine (Sigma-Aldrich)를 사용하였으며, 인산염완충용액은 sodium phosphate와 sodium dihydrogen phosphate를 이용하여 pH 6.5로 제조하였다.

2. 다알리아 추출물 제조

다알리아 꽃의 품종, 개화 형태, 수확 시기에 따른 항산화 활성 실험은 건조된 다알리아 꽃한송이를 사용하였으며, 다알리아의 부위별에 따른 항산화 활성과 tyrosinase 활성 저해 실험은 다알리아를 꽃잎과 꽃술, 잎, 구근으로 분리하여 사용하였다. 다알리아 꽃 한 송이와 각각의 부위는 건조된 무게에 100℃로 가열된 증류수를 100배 넣어 10 min 동안 우려내어 추출하였다.

3. DPPH radical 소거 활성

DPPH radical 소거 활성은 Blois (1958)의 방법에 따라 측정하였다. 추출물 0.5 mL에 0.4 mM의 DPPH 용액 0.5 mL를 혼합하여 30 min 동안 반응시킨 후, UV-Vis spectrophotometer (Optizen POP; K LAB corporation, Korea)로 540 nm에서 흡광도를 측정하였다. 대조군으로는 ascorbic acid (99%)를 12.5에서 1000 μg·mL^-1의 농도 범위에서 조제하였으며, 추출물의 활성도는 다음 식을 이용하여 계산하였다.

DPPH radical 소거능 (%)={(A_control - A_test)/(A_control) }×100

여기서 A_control은 0.4 mM DPPH 용액의 흡광도 값이고, A_test는 샘플이 DPPH와 반응한 후 30 min 뒤의 흡광도 값이다.

4. 총 폴리페놀 함량(TPC)

총 폴리페놀 함량은 Folin-Ciocalteu phenol reagent (ISO 14502-1:2005)을 사용한 비색 분석법에 따라 분석하였다. 추출물 0.1 mL에 10% Folin-Ciocalteu phenol reagent 0.5 mL와 7.5% sodium carbonate (Na₂CO₂) 용액 0.4 mL를 차례로 넣어준 후 상온에서 60 min간 반응시켜 UV/VIS spectrophotometer를 이용하여 765 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로는 gallic acid를 사용하였으며, 3.125-100 μg·mL^-1의 농도 범위에서 검량식 (y=106.34x, r²=0.9995)을 이용하여 TPC를 mg GAE (gallic acid equivalents)/g-dry mass로 정량화하였다.

5. 총 플라보노이드 함량(TFC)

총 플라보노이드 함량은 Moreno et al. (2000)의 방법에 의거하여 분석하였다. 추출물 0.1 mL에 80% 에탄올 0.3 mL를 혼합한 후, 10% aluminium nitrate 0.02 mL, 1 M potassium acetate 0.02 mL, DI water 0.56 mL를 차례로 가한 다음 상온에서 40 min간 반응시킨 후 UV/VIS spectrophotometer를 이용하여 415 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로는 quercetin을 사용하여 3.125-100 μg·mL^-1의 농도 범위에서 검량식(y=193.67x, r²=0.9992)을 이용하여 mg QE (quercetin equivalents)/g-dry mass로 정량화하였으며, 항산화 활성 측정은 모두 3회 반복 측정하였다.

6. Tyrosinase 활성 저해

Tyrosinase 활성 저해 실험은 Ishihara et al. (1991)의 방법에 의거하여 분석하였다. 시험관에 0.1 M 인산염완충액(pH 6.5) 0.22 mL와 0.02 mL 그리고 머쉬룸 타이로시나제(1500-2000 U/mL)액 0.02 mL를 순서대로 넣고, 이 용액에 1.5 mM 타이로신 액 0.04 mL를 넣고 37℃에서 10-15 min 동안 반응시킨 후, UV-Vis spectrophotometer (Optizen POP)를 이용하여 490 nm에서 흡광도를 측정하였다. 활성 저해율이 50%일 때의 시료의 농도(IC50)를 적절한 프로그램을 이용하여 산출하였다. 시료액 대신 증류수를 사용하여 공시료액으로 보정하였으며, 양성대조군으로는 알부틴을 사용하였다.

Tyrosinase inhibitory effect (%) = 100-(b-b’)/(a-a’)×100

a: 공시료액의 반응 후의 흡광도

b: 시료액의 반응 후의 흡광도

a’, b’: 타이로시나제 대신 완충액으로 대체하여 측정한 흡광도

Results and Discussion

1. 다알리아 꽃의 품종에 따른 항산화 활성

다알리아 품종 6종에 대한 DPPH radical 소거 활성, 총 폴리페놀 함량(total polyphenol content, TPC), 총 플라보노이드 함량(total flavonoid content, TFC)을 Figure 2에 도시하였다. D. diva 품종은 DPPH radical 소거 활성이 99.8%로 가장 우수하였고, 이어서 D. purple flame (99.0%), D. aurelia (98.8%), D. peaches (94.5%), D. karma yin yang (94.4%), D. karma naomi (90.9%) 순으로 나타났다. 특히, 붉은색의 D. diva 품종과 자주색의 D. purple flame 품종, 노란색의 D. aurelia에서 높은 DPPH radical 소거 활성을 나타냈으며, 붉은색을 띠는 D. karma naomi 품종에서 가장 낮은 소거 활성을 보였다.

총 폴리페놀 함량 역시 D. diva 품종에서 46.2 mg/g으로 가장 높게 나타났으며, D. purple flame (40.2 mg/g), D. karma yin yang (39.6 mg/g), D. karma naomi (35.9 mg/g), D. aurelia (30.9 mg/g), D. peaches (27.0 mg/g) 순으로 나타났다. 폴리페놀은 자주색과 진한 붉은 색을 띤 품종에서 폴리페놀 함량이 높게 나타났으며, 노란색과 주황색을 띤 품종에서는 낮은 함량을 보였다. 이 결과는 Laar-Cortés et al. (2013)의 연구에서 보라색 꽃에서 가장 높은 페놀 화합물과 항산화 활성이 나타났다는 결과와 일치하지만, 노란색 꽃보다 붉은색 꽃에서 낮은 페놀 화합물의 함량을 가진다는 결과와는 차이가 있었다.

총 플라보노이드 함량은 D. karma yin yang 품종에서 50.3 mg/g으로 가장 우수하였으며, D. karma naomi (44.8 mg/g), D. aurelia (31.0 mg/g), D. diva (27.6 mg/g), D. peaches (20.8 mg/g), D. purple flame (20.6 mg/g) 순으로 나타났다. 플라보노이드 함량은 밝은 붉은색을 띠는 품종에서 높게 나타났고, 주황색과 자주색을 띠는 품종에서 낮은 폴리페놀 함량을 보였다.

폴리페놀 함량이 가장 높은 D. diva 품종은 국화과 식물들과 비교하여 감국을 열수 추출한 폴리페놀의 함량보다 높았으며(Zeng et al., 2014; Zheng et al, 2018), 서양민들레의 열수 추출물(Han et al, 2010), 캐모마일 열수 추출물(Zheng et al., 2018), 금잔화 열수 추출물(Zeng et al, 2014; Yoo et al., 2021) 보다도 높은 수준이었다.

D. karma yin yang 품종의 플라보노이드 함량은 감국 열수 추출물(Zeng et al., 2014; Zheng et al., 2018), 서양 민들레 열수 및 에탄올 추출물(Han et al., 2010), 캐모마일 열수 추출물(Zheng et al., 2018), 금잔화 열수 추출물(Zeng et al., 2014)보다 높은 수준이었다.

2. 다알리아 꽃의 개화 형태에 따른 항산화 활성

다알리아 꽃의 개화 형태에 따른 DPPH radical 소거 활성, 총 폴리페놀 함량(TPC), 총 플라보노이드 함량(TFC)을 Figure 3에 도시하였다. DPPH radical 소거 활성은 초기 반개화 꽃에서 97.7%로 가장 높게 나타났으며, 이어서 봉오리(94.6%), 후기 반개화(92.0%), 활짝 핀꽃(83.1%) 순으로 활짝 핀꽃이 가장 낮은 활성을 보였다. 총 폴리페놀과 함량과 총 플라보노이드 함량 역시 초기 반개화 꽃이 각각 73.0 mg/g과 42.1 mg/g으로 가장 높았다. 봉오리, 후기 반개화, 활짝 핀꽃의 총 폴리페놀 함량은 각각 38.3, 31.8, 34.5 mg/g 이었고, 총 플라보노이드 함량은 각각 26.8, 25.1, 31.0 mg/g로 큰 차이를 보이지 않았다.

다알리아 꽃은 개화 초기 단계에서 꽃을 채취할 때 가장 높은 항산화 활성이 나타났다. 이 결과는 녹차가 우전(雨前, Woojeon)에서 높은 농도의 카테킨과 같은 항산화 물질을 포함하고 있다(Lin et al., 1996)는 보고와 유사하였다. 반면, 금불초는 봉오리, 만개, 낙하의 3단계로 분류하여 항산화능을 평가한 결과 만개한 꽃에서 가장 항산화 활성이 우수하였고(Kwon et al., 2013), 캐모마일은 봉오리, 개화 시작, 만개, 꽃잎 접힘의 4단계로 분류하여 항산화 활성을 측정한 결과 만개한 꽃이 가장 우수하였다(Cho, 2021). 이러한 결과들은 꽃의 종류에 따라 개화 시기별 항산화능이 다르다는 것을 의미한다.

3. 다알리아 꽃의 수확 시기에 따른 항산화 활성

다알리아 꽃의 수확 시기에 따른 DPPH radical 소거 활성, 총 폴리페놀 함량(TPC), 총 플라보노이드 함량(TFC)을 Figure 4에 도시하였다. DPPH radical 소거 활성은 세 번째 수확한 꽃에서 98.5%로 가장 높게 나타났으며, 두 번째 수확(95.3%)과 첫 번째 수확(93.5%)이 그 뒤를 이었다. 총 폴리페놀 함량과 총 플라보노이드 함량 역시 세 번째(가을) 수확한 꽃에서 각각 44.6 mg/g과 57.6 mg/g으로 가장 높았고, 두 번째와 첫 번째 수확한 꽃의 폴리페놀 함량은 각각 36.8 mg/g과 25.1 mg/g, 플라보노이드 함량은 각각 48.6 mg/g과 31.8 mg/g으로 나타났다.

본 연구는 다알리아 꽃이 봄부터 가을까지 반복적으로 개화하는 특성을 고려하여, 수확 시기에 따른 항산화능을 평가하고자 하였다. 차의 채엽 시기는 이르면 이를수록 좋은 품질을 기대할 수 있으므로, 다알리아 꽃 또한 첫 수확에서 항산화능이 가장 높을 것으로 예상했으나, 예상과 달리 세 번째 수확한 꽃에서 가장 높은 항산화 활성과 생리 활성 물질의 함량이 나타났다. 이는 다알리아의 기후조건이 맞는 가을에 수확한 꽃에서 높은 항산화능이 나타난 것으로 보인다.

들깻잎 추출물의 경우 여름(7월)에 가장 높은 폴리페놀과 플라보노이드 함량이 보고되었으며, 이후 겨울(1월), 봄(4월), 가을(10월) 순으로 낮아졌다(Ji, 2018). 반면, 함초는 여름에 채취되는 녹색 함초보다 겨울에 채취되는 빨간 함초에서 DPPH radical 소거능이 20% 더 높다(Song et al., 2007). 또한 단풍나무는 4월에서 11월까지 채취한 잎 중에 7월과 11월에 채취한 잎에서 생리활성성분 함량이 높게 나타났다(Sung et al., 2019). 이는 식물에 따라 다른 기후조건에서 생리활성물질이 변화하는 것을 알 수 있으며, 다알리아 꽃을 기능성 소재로 활용하기 위해서는 수확 시기를 고려해야 할 것이다.

4. 다알리아의 부위별의 항산화 활성과 미백 효과

다알리아의 꽃잎(petal), 꽃술(stamen), 잎(leaf), 구근(bulb)로 분리하여 부위별 DPPH radical 소거 활성, 총 폴리페놀 함량(TPC), 총 플라보노이드 함량(TFC)을 Figure 5에 도시하였다. DPPH radical 소거 활성은 꽃잎에서 95.0%로 가장 높았으며, 잎(94.0%), 꽃술(91.8%), 구근(28.8%) 순이었다. 총 폴리페놀은 꽃잎이 28.9 mg/g으로 가장 높았고, 꽃술(15.0 mg/g), 잎(6.3 mg/g), 구근(1.8 mg/g) 순으로 나타났다. 총 플라보노이드 함량 역시 꽃잎이 30.4 mg/g으로 가장 높았고, 꽃술(5.7 mg/g), 잎(2.4 mg/g), 구근(0.4 mg/g) 순으로 구근에서 가장 낮았다. 이러한 결과는 민들레는 부위별 폴리페놀과 플라보노이드 함량이 꽃이 가장 높고 잎과 뿌리 순이었고(Han et al., 2010), 흰민들레 추출물의 DPPH radical 소거활성은 뿌리보다는 지상부에서 높고(Oh, 2013), 서양 민들레 추출물의 DPPH radical 소거 활성은 뿌리보다는 잎에서 더 활성이 높고(Kang & Kim, 2001), 금목서와 은목서의 꽃의 항산화능이 잎보다 높게 나타난 결과(Yoon, 2023)과 유사하였다.

다알리아의 부위별 미백효과를 tyrosinase 활성 저해율로 평가한 결과를 Figure 6에 도시하였다. Tyrosinase 활성 저해율은 꽃잎에서 10.1%로 가장 높았으며, 그 다음으로 꽃술(4.5%), 구근(0.1%), 잎(0.0%) 순으로 나타났다. 다알리아의 tyrosinase 활성 저해율은 EtOAc로 분획한 서양등골나무(31.5%), 하얀 코스모스(35.2%), 빨간 코스모스(36.7%), 국화 하이마야(39.8%), 국화 홍심(44.7%)보다 낮은 수준이었다(Lee et al., 2017). 또한, 다알리아는 아카시아 열수 추출한 꽃(43.2%)과 잎(47.14%)보다도 낮았으며(Park, 2008), 열수 추출한 할미꽃의 꽃(35.9%), 잎(76.9%), 뿌리(76.9%)의 결과(Jang, 2023)와 비교해도 낮은 수준으로 다알리아의 미백 효과는 미미하였다.

Conclusion

본 연구는 다알리아를 식품, 의약품, 화장품 등의 원료로 활용하기 위하여, 다양한 품종과 꽃의 개화 형태, 수확 시기, 부위별로 나누어 열수 추출하여 항산화능을 DPPH radical 소거 활성으로 평가하였고, 생리활성물질인 폴리페놀과 플라보노이드의 함량을 분석하였으며, tyrosinase 활성 저해율 통해 미백효과를 검증하였다. 다알리아 꽃 품종에 따른 항산화 활성은 D. diva 품종이 가장 높은 DPPH radical 소거 활성과 총 폴리페놀 함량을 보였다. 이는 자주색과 짙은 붉은색 품종에서 항산화 활성과 페놀 화합물의 함량이 많다. 반면, 붉은색 품종은 폴리페놀 함량이 상대적으로 낮지만 플라보노이드 함량은 가장 높았다. 다알리아 꽃의 개화 형태에 따른 항산화 활성은 초기 반개화 상태의 꽃에서 항산화 활성과 생리활성물질의 함량이 가장 높았다. 다알리아 꽃의 수확 시기에 따른 항산화 활성은 가을에 수확할 때 항산화 활성과 생리활성물질의 함량이 가장 높았다. 다알리아 꽃의 부위별 항산화 활성과 미백 효과는 꽃잎에서 가장 높은 항산화 활성과 생리활성물질의 함량을 보였으며, 구근에서는 상대적으로 낮다. 이는 다알리아 꽃의 항산화 물질이 주로 꽃잎에 집중되어 있음을 보여준다. 미백 효과를 평가한 tyrosinase 활성 저해율은 꽃잎이 가장 높은 저해율을 보였으나, 다알리아의 미백효과는 미미한 수준이었다. 이러한 연구결과는 다알리아 꽃이 항산화 물질의 중요한 원천이 될 수 있음을 의미하며, 다알리 아 꽃을 기능성 소재로 활용하기 위해서는 품종, 개화 형태, 수확 시기 및 부위에 따른 다양한 생리활성물질의 함량과 효과를 고려하여 최적의 조건을 설정할 필요가 있다. 다알리아는 품종이 2만종 이상으로 다양하므로, 본 연구에서 사용한 6개 품종의 연구결과를 일반화하는 데는 한계가 있다. 따라서 향후 더 많은 품종에 대한 추가적인 연구가 필요하다.

NOTES

This work is part of the Chae Hyeon Han’s Ph.D. thesis at the Soongsil University. Seoul, Korea.

Author's contribution

CHH and HWR contributed equally to this work. CHH conducted the experimental design with the assistance of HWR, and CHH carried out the research according to the experimental design. Additionally, CHH wrote the manuscript with assistance from HWR.

Author details

Chae Hyeon Han (Graduate Student)/Hee Wook Ryu (Professor), Major of Beauty Science and Technology Department of Chemical Engineering, Soongsil University, Sangdo-ro 369, Dongjak-gu, Seoul 06978, Korea.

Figure 1.

Dahlia varieties used in the experiment.

(A) D. karma yin yang, (B) D. purple flame, (C) D. karma naomi, (D) D. aurelia, (E) D. peaches, and (F) D. diva.

Figure 2.

DPPH radical scavenging activity, TPC, and TFC according to dahlia variety.

Error bars represent SD. Data are presented as mean±SD (n=3). Varieties and their colors : D. karma yin yang (red and white mix), D. purple flame (purple), D. karma naomi (red), D. aurelia (yellow), D. peaches (peach), D. diva (purple-red).

Figure 3.

DPPH radical scavenging activity, TPC, and TFC according to the flowering form of dahlia flowers.

Error bars represent SD . Data are presented as mean ±SD (n=3). Flowering forms : bud (flower still closed), early half-bloom (flower slightly open), late half-bloom (flower more than half open), full bloom (flower fully open).

Figure 4.

DPPH radical scavenging activity, TPC, and TFC according to the harvest time of dahlia flowers.

Error bars represent SD. Data are presented as mean±SD (n=3). Harvest times: 1st (early June), 2nd (end of June), 3rd (early October).

Figure 5.

DPPH radical scavenging activity, TPC, and TFC according to different parts of dahlia.

Error bars represent SD. Data are presented as mean±SD (n=3).

Figure 6.

Tyrosinase inhibition activity according to different parts of dahlia.

Error bars represent SD. Data are presented as mean±SD (n=3). Arbutin concentration used: 500 µg/mL.

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