치자 Genipin과 아미노산의 청색소변환반응에 관한 물리화학적 연구

Physicochemical Characteristics for the Transformation of Blue Pigments from Genipin of Gardenia jasminoides with Amino Acids

우리 나라에서 오랫동안 식용 및 황색 색소원으로 이용되어 온 치자(Gardenia jasminoides)열매로부터 iridoid glycoside인 geniposide를 분리, 정제한 후 ${\beta}-glucosidase$로 가수분해하여 얻은 genipin을 glycine, alanine, histidine, lysine, phenylalanine, glutamate 등 여섯 종류의 아미노산과 반응시켜 수용성 치자청색소로 전환되는 과정을 규명하였다. Genipin이 아미노산과 반응하여 청색소가 되는 과정에서 pH의 영향을 알아보기 위하여 여러 pH에서 반응을 시켜본 결과 청색소 생성의 최적조건은 pH 7.0 이었고, pH 3.0 조건에서는 청색소가 전혀 생성되지 않았으며, pH 12.0 조건에서는 미량의 청색소만 생성되었다. 아미노산의 종류에 따라서도 청색소 생성량 및 색감에 차이가 있었는데 $Iysine({\lambda}_{max}=573\;nm),\;glycine({\lambda}_{max}=595 \;nm),\;phenylalanine({\lambda}_{max}=602\;nm),\;alanine({\lambda}_{max}=595\;nm)$에 비해 $histidine({\lambda}_{max}=601\;nm)$과 $glutamate({\lambda}_{max}=601\;nm)$의 경우에는 비교적 적은 양의 청색소가 생성되었다. 청색소 생성 속도상수를 여러 온도$(60,\;70,\;80,\;90^{\circ}C,\;pH\;7.0\;phosphate$ 완충용액)에서 구하였는데, 염기성 아미노산이 중성 및 산성 아미노산에 비해 생성속도가 빨랐다. 이들 값으로부터 Arrhenius 활성화에너지를 계산한 결과 $glycine(E_A=9.8\;kcal/mol)$이 다른 아미노산$(E_A=13.3{\sim}15.4\;kcal/mol)$에 비해 특히 작은 값의 활성화에너지를 나타내었다.

Genipin was obtained from hydrolysis of geniposide isolated from gardenia fruits with ${\beta}-glucosidase$. Reaction of genipin with glycine, alanine, histidine, lysine, phenylalanine and glutamate in aqueous buffer solution converted colorless starting materials to blue pigments. Effect of pH for the formation of blue pigments was tested using UV/Vis spectrophotometer. The optimum pH for the formation of blue pigments was 7.0. No pigment and trace amounts were formed at acidic (pH 3.0) and alkaline (pH 12.0) conditions, respectively. The amount and tincture of blue color were distinct with different amino acids. In contrast with lysine $({\lambda}_{max}=573\;nm)$, glycine $({\lambda}_{max}=595\;nm)$, phenylalanine $({\lambda}_{max}=602\;nm)$ and alanine $({\lambda}_{max}=595\;nm)$, the reaction of genipin with histidine $({\lambda}_{max}=601\;nm)$ and glutamate $({\lambda}_{max}=601\;nm)$ produced relatively small amounts of blue pigments. Rate constants for the formation of blue pigments from genipin with amino acids at various temperatures $(60,\;70,\;80,\;90^{\circ}C,\;pH\;7.0\;phosphate\;buffer)$ were obtained. Rate constants of genipin with basic amino acids were larger than neutral or acidic amino acids. Arrhenius activation energies of the formation of blue pigments indicated that activation energy of glycine $(E_A=9.8\;kcal/mol)$ was especially lower than those of other amino acids $(E_A=13.3{\sim}15.4\;kcal/mol)$.