'안토잔틴'과 '안토사이아닌'에 대한 모든 것 - 플라보노이드 색소 구조, 화학적 성질

식품에 널리 분포하는 황색 계통의 색소인 플라보노이드(flavonoid)는 비타민 P 또는 비타민 C2라고 부르기도 하며 고등식물의 잎, 꽃에 들어있습니다. 넓은 의미의 플라보노이드는 안토 산틴 류(anthoxanthins)와 안토시아닌류(anthocyanin), 카테킨류(catechin)를 포함하지만 좁은 의미에서의 플라보노이드는 안토 산틴류 만을 의미합니다. 플라보노이드의 색소 구조들은 모두 C6-C3-C6의 골격 상의 특징을 가지고 있으며 이상의 플라보노이드 색소들은 여러 당류와 에테르(ether)의 결합을 통해서 결합하여 배당체(glycosides)의 형태로 존재하는 경우가 많습니다. 일반적으로 자외선 쪽의 흡수 파장을 지니기 때문에 무색으로 나타나지만, 플라본(flavone)과 플라보놀(flavonol)은 2, 3 위치에 이중결합을 지니기 때문에 황색으로 나타납니다. 플라보노이드 색소는 식물세포의 액포(vacuole) 중에 유리 상태나 배당체로 존재하며 일부는 아름다운 색채를 부여하고 있습니다.

- 안토 산틴 의 구조
안토 산틴은 플라본이라고도 부르며 녹엽, 과실의 껍질(특히 밀감류의 껍질), 꽃에 널리 분포되어 담황색 또는 황색의 색소입니다. 안토 산틴은 아이소플라본(isoflvone)을 제외하고는 모두 벤조피렌(benzopyrone)의 2번 탄소 위치에 페닐(phenyl) 기를 가진 2-phenyl benzopyrone(flavone)입니다. 플라본의 기본구조에 3번 탄소 위치에 OH로 치환된 플라바놀(flavanol), 이중결합이 포화한 플라바논(flavanone)에 탄소 위치에 OH기가 치환된 플라바논을(flavanonol), 그리고 플라본의 3번 탄소 위치에 페닐기가 치환된 아이 플라본 등으로 세분됩니다.

안토 산틴을 식물체 중에서 유리 상태로 존재하기도 하지만, 대부분의 경우 당류와 결합하여 배당체의 형태로 존재합니다. 결합하는 당류는 D-글루코스(D-glucose), D-람노스(D-rhamnose), D-갈락토스(D-galactose), L-아라비노스(L-arabinose), 루티노스(rutinose) 등이며 그 결합 위치는 일반적으로 7번 탄소 위치의 OH기와 글리코사이드(glycoside) 결합을 하고 있지만 플라바논을 등과 같이 3번 탄소 위치에 글리코사이드 결합을 하는 것도 있습니다.

- 화학적 성질
[산, 알칼리와의 반응]
안토 산탄 을 일반적으로 산에 대해서는 안정하지만 불안정하기 때문에 pH 11~12에서 아글리콘(aglycone)의 고리 구조가 계열 되어 해당하여서 칼콘(chalcone)이 되며 황색 또는 짙은 갈색으로 된다. 그 예로서 밀가루에 Na HCO3을 섞어 만든 빵이 황색으로 변한다든지 삶은 감자나 경수(hard water)에 조리한 쌀, 삶은 양파나 양배추 등이 황변 하는 것은 이것 때문입니다. 그러나 pH가 다시 산성으로 기울어지면 개환 된 칼콘의 일부는 다시 고리를 형성하여 본래의 형으로 되돌아갑니다.

[조리과정에서의 변화]
일반적으로 안토 산탄 을 함유한 식품을 가열 조리하면 가수 분해되어 당류와 아 글 리콘으로 분리되는데, 이때 분리된 아 글 리콘은 황색을 지니며 가수분해가 많이 일어날수록 식품의 노란 색깔이 더 짙어집니다. 또한 가열 조리할 때 사용되는 물이 알칼리염의 함량이 큰 경수인 경우에 식품의 색깔은 더욱 선명한 노란색을 가지게 됩니다. 예로 삶은 쌀, 감자, 양파, 양배추 등을 경수로 가열 조리할 때 노란색으로 착색되거나 그 색이 더욱 선명해집니다.

[금속과의 반응]
안토 산탄 을 많은 페놀(phenol) 성 OH 기를 가지고 있기 때문에 금속과 반응하여 불용성 착화합물을 만듭니다. 예를 들면 퀘르세틴(quercetin)의 Al 염은 황색, Cr 염은 적갈색, Fe 염은 흑록색입니다. 안토 산틴 계 색소는 다른 폴리페놀(poly phenol) 화합물들과 마찬가지로 매우 쉽게 산화되어 갈색화 되고 그 산화 과정도 폴리페놀 화합물과 유사합니다. 특히 철 이온(Fe2+)과 반응하면 분자 중의 수산기(-OH)의 수와 위치에 따라 녹색, 청 갈색, 암청색의 복합체를 형성합니다. 예로 감자 등을 철제로 된 칼로 썰었을 때 칼에 닿은 면이 청록색 또는 흑갈색으로 변화하는 경우입니다.

[생리적 작용]
헤스페리딘(hesperidin), 에리 오 딕 틴(eriodictin), 루틴(ruin), 퀘르세틴 등의 혼합물들을 보통 비타민 P라고 하며 유지나 비타민 C의 항산화제로 작용하고 비타민 C의 효과를 높이며 모세혈관의 증강 작용을 가지고 있습니다.

 안토시아닌(anthocyanin)
안토시아닌은 플라보노이드의 일종으로 꽃, 과실, 채소류에 존재하는 빨간색, 자색 또는 청색의 수용성 색소들로서 일명 화청소라고 부릅니다.

- 안토시아닌의 구조
안토시아닌은 배당체로 존재하며 이것은 산, 알칼리, 효소 등에 의하여 가수 분해되어 아굴로 콘인 안도 사이아니딘(anthocyanidin)과 당류로 분리되는데 결합 당은 글루코스(glucose), 갈락토스(galactose), 람노스(rhamnose) 등입니다. 안토시아닌의 종류는 페닐(phenyl) 환이 결합하는 치환기의 종류와 수, 그리고 3, 5번 탄소 위치에 결합하는 당의 종류와 수 등에 따라 여러 종류가 있는데 자연계에는 보통 여섯 종류의 안토시아닌이 분포되어 있습니다. 페닐 환의 c-4’에 하나의 OH기가 결합한 것을 펠 라고니 딘(pelargonidin), c-3’와 c-5’ 두 자리에 각각 OH기가 결합한 것을 사이아 니 딘(cyanidin), 그리고 여기에 c-5’에 OH기가 더 결합한 것을 델피니딘(delphinidin)의 OH 기던 중 하나 또는 두 개의 OH기가 에톡실 화 된 패오니 딘(peonidin), 페트병 디딘(petunidin), 말 비단(malvidin) 등입니다. 일반적으로 페닐기 중의 hydroxyl(OH) 기가 증가하면 청색이 짙어지고, Methoxy(CH3) 기가 증가하면 빨간색이 점차로 짙어집니다.

다음 포스팅에서는 pH와 산, 알칼리, 금속에 의해 안토시아닌 색소가 어떠한 변화를 보이는지에 대해 소개해드리겠습니다!