서 언
장미(Rosa spp.)는 장미과에 속하는 식물로 전세계적으로 북반구 온대 지역에 265종이 분포하며 고대부터 재배되어 온 화훼 산업에서 가장 인기있는 화훼 작물 중 하나이다(Ismonova et al. 2024;Lee et al. 2023). 장미는 화훼시장에서 정원용 및 절화용으로 생산될 뿐만 아니라 고부가가치 천연 향장 및 향료 원료로도 활용하기 위해 생산된다(Baudino et al. 2019). 향기는 장미의 중요한 형질임에도 불구하고 현대 장미는 수십년 간 화색, 화형, 병저항성, 절화수명 등을 선발 목표로 함에 따라 향기가 약해지거나 사라진 품종이 많아졌다(Lee et al. 2013). 반면 지속적인 품종 개발을 통해 재배 경제성이 증가되었으며 다원적 활용이 가능한 품종들이 개발되어 재배 및 가공 측면에서 수익성 있는 자원 이다(Acimovic et al. 2023). 이와 함께 장미 계통 간에는 향기 특성의 차이가 존재하는 것으로 보고되고 있다(Noh et al. 2024;Ryu et al. 2020). 따라서 다수의 장미 계통을 대상으로 향기 특성을 효율적으로 비교·선별할 수 있는 분석 접근이 요구되며, 전자코 분석은 센서 반응 기반으로 향기 프로파일을 신속하게 비교할 수 있는 분석법 중 하나이다 (Baietto and Wilson 2015). 따라서 본 연구는 산업적으로 활용 가능한 향기가 강한 장미라인을 발굴하기 위해 전자코 분석을 활용하여 향기 프로파일을 비교하고, 선발된 자원을 대상으로 주요 향기성분을 조사하고자 수행되었다.
재료 및 방법
국립원예특작과학원 온실에서 재배한 장미 계통들 중 향기가 강한 7종의 개화 직후 꽃을 수집한 뒤 향분석기(Integral III, KOMYO RIKAGAKU KOGYO, Japan)를 이용하여 시료에서 방출된 휘발성물질에 의해 유도된 센서 신호 크기를 기반으로 향강도를 비교하였다(Fig. 1). 대조구는 무취공기를 이용하였으며 냄새봉투 3 L에 꽃잎 2 g을 넣고 무취공기로 희석한 뒤 10분 동안 상온에서 incubation 한 후 60초간 향강도를 측정하였다. 향기 패턴 분석은 MOS 타입 전자코(alpha MOS FOX-2000, Alpha MOS, France)를 이용하여 6종 센서 반응을 바탕으로 시료 차이를 비교하였다. 장미 계통의 꽃잎은 각각 2 g씩 수집하 여 20 ml 바이알에 넣고 무취공기를 주입하였다. 각 바이알은 auto-sampler (HS-100, CTC Analytics, France)로 옮겨 4 0℃에서 2분간 처리한 후 헤드스페이스로부터 5000 ㎕를 회수하고 1000 ㎕⋅s−1 속도로 센서 챔버에 주입하여 분석하였다. 센서 데이터의 다변량통계분석은 AlphaSoft 프로그램(version 12.46)을 활용하여 수행하였다. ‘RosaScentNIHHS1’과 모부 본 품종인 '위스퍼(Whisper)’의 휘발성 성분을 조사하기 위하여 개화 직후 꽃잎 2 g을 20 ㎖ 바이알에 넣고 auto-sampler (PAL system)에 장착하였다. 교반기는 10분간 40℃, 350 rpm 조건으로 처리하였으며 10분간 추출하였다. 향기 성분은 SPME fiber에 흡착하여 GC-MS (Agilent, 7890B GC system, 5977B MSD, Agilent Technologies, CA, USA) 분석을 실시하였다. 컬럼은 HS-5MS (30 m x 250 ㎛ x 0.25 ㎛)가 사용되었고 수송가스로는 1 ㎖·min-1 유속의 헬륨가스가 이용되었다. 시료 주입 모드는 splitless였으며 40℃에서 260℃가 될 때까지 3℃·min-1로 오븐 온도를 승온하고 5분간 유지하였다. Mass spectra는 이온화에너지 70 eV에서 얻어졌으며, m/z 40 - 500 m/z 범위로 획득하였다. 분리된 성분은 mass spectra 비교를 위해서 NIST14 MS library (National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD, USA)를 이용하고 RIs (retention indies) 값을 비교하여 동정되었다. RIs의 계산은 C7-C40 alkane standard (Sigma Aldrich, St Louis, MO, USA)의 GC-MS 분석을 통해 이루어졌다.
결과 및 고찰
향기가 있는 장미 7종의 장미 꽃잎을 이용하여 향강도를 측정한 결과, ‘RosaScentNIHHS1’, ‘18R-35-20’, ‘연모(Yeonmo)’ 순으로 향강도 값이 높게 나타났다. 향강도가 가장 강한 ‘RosaScentNIHHS1’은 ‘18R-1-4’에 비해 약 1.6배 향강도 값이 높은 것으로 조사되었다(Fig. 2).
향강도 분석에 사용된 장미 계통 및 품종의 향기 패턴을 비교하기 위해 MOS타입 전자코 분석을 수행한 결과, PCA score plot은 PC1과 PC2에서 전체 변이량의 약 99.94%의 설명력을 보였으며 판별지수(discrimination index)는 88로 매우 높게 나타났다 (Fig. 3A). 각 장미별 조사구들은 PCA score plot 상에서 다른 라인들과는 구분되는 양상을 보였고 DFA score plot에서는 그룹 간의 경계가 더 분명해져 향상된 식별 결과를 얻을 수 있었다(Fig. 3B). 따라서 전자코 분석 결과, ‘RosaScentNIHHS1’은 다른 라인들과 구별되는 향기 패턴을 보였으며 이는 장미 향기 특성이 품종 및 계통에 따라 뚜렷하게 달라진다는 Fang et al.(2023)과 Guterman et al.(2002)의 연구결과와 유사하였다.
향강도 및 전자코 분석을 통해 선발된 장미 라인 ‘RosaScentNIHHS1’은 주요 향기 성분을 조사하기 위해 모부본 ‘위스퍼’와 함께 GC–MS 분석을 수행하였다. HS-SPME-GC-MS 분석은 ‘RosaScentNIHHS1’과 모부본인 ‘위스퍼’ 꽃잎에서 각각 70종과 30종의 휘발성 화합물이 동정되어 동정된 화합물의 수는 큰 차이를 보였다(Table 1). ‘RosaScentNIHHS1’ 꽃잎향으로부터 얻어진 주요 휘발성 화합물의 상대 피크 면적비(%)는 3,5-dimethoxytoluene(19.18%), citronellol(11.92%), geraniol (10.12%) 순으로 높았으며, ‘위스퍼’는 3,5-dimethoxytoluene (52.65%), cis-3-hexenyl acetate(14.85%), 4-vinyl anisole (6.10%) 순으로 높은 것으로 나타나 주요 휘발성 성분 및 각 성분의 상대적 조성비에서도 뚜렷한 차이가 확인되었다. 두가지 장미 품종 모두에서 주요 성분으로 분석된 3,5-dimethoxytoluene 은 benzenoid 계열 화합물의 하나로 많은 현대 장미에서 ‘tea scent’ 형성에 관여하는 주요 화합물로 보고된 바 있으며(Shi and Zhang 2022;Scalliet et al. 2008), 2-phenylethanol과 함께 많은 장미 계통들의 꽃에서 다양한 농도로 방출되는 것으로 알려져 있다(Feng et al. 2022). Geraniol과 citronellol 은 장미 정유에서 발견되는 주요 monoterpenoid alcohol 계열 화합물로 장미 특유의 플로럴 향기에 기여하는 중요한 성분이며 아로마테라피 효과뿐만 아니라 항균⋅항염 활성 등 다양한 생리활성이 보고되어 있다(Sato et al. 2007;Sá et al. 2013). Cis-3-hexenyl acetate는 녹색잎 휘발성물질(Green leaf volatiles, GLV)로 알려져 있으며 그린 계열의 향기로 구분되며 식물-곤충 상호작용에서 중요한 후각 신호로서 작용한다(Hori et al. 2006;Kumar and Paul, 2024). 4-vinylanisole은 향료·향미 데이터베이스에서 스위트(sweet) 계열의 향기를 지닌 화합물로 보고되어 있다(The Good Scents Company, 2025). 이러한 결과에서 휘발성 화합물의 차이는 ‘RosaScentNIHHS1’ 이 모부본과 구별되는 고유의 향기 특성을 지님을 보여준다. 또한 높은 향기 강도와 휘발성 성분의 다양성을 고려할 때 본 소재는 향장 산업 원료 및 향기 육종 자원으로 활용될 수 있는 잠재력을 가지고 있음을 시사한다.
