안토시아닌

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1. 개요

안토시아닌은 플라보노이드 계열의 수용성 색소로, 꽃과 과일의 색을 나타내는 데 기여하며 pH에 따라 색이 변하는 특성을 가진다. 안토시아닌은 안토시아니딘에 당이 결합된 배당체 형태로 존재하며, 400개 이상의 다양한 종류가 보고되어 있다. 식물의 착색, 씨앗의 확산, 자외선 차단, 항산화 작용 등 다양한 기능을 하며, 단풍의 붉은색, 보라색을 나타내기도 한다. 안토시아닌은 식품 착색료, 염료로 사용되며, 유기 태양 전지 및 시각적 마커로도 활용된다.

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안토시아닌
개요
안토시아닌의 일반 구조
화학식	C15H11O6+
분자량	287.246 g/mol
특징
색	빨강, 자주, 파랑, 검정
용해도	물, 에탄올에 용해
관련 물질	플라보노이드 플라본 플라보놀 플라바논 카테킨 탄닌산
과학적 정보
화학적 특성	pH에 따라 색이 변함 금속 이온과 결합하여 색이 변함 열, 빛, 산소, 효소에 의해 분해될 수 있음
생물학적 정보
역할	식물에서 자외선으로부터 보호 꽃과 과일의 색을 내어 벌, 새 등의 수분 매개자를 유인 항산화 작용 항염증 작용 항암 작용
식품 정보
함유 식품	베리류 (블루베리, 라즈베리, 딸기 등) 포도 가지 자색 고구마 적양배추 검은콩 석류
기타 정보
식품 첨가물 번호	E163

2. 화학적 특성

안토시아닌은 플라보노이드 계열에 속하는 식물의 대표적인 수용성 색소 중 하나이다.^[67] 고등 식물에서 널리 발견되며 꽃과 과일의 색을 나타내는 데 중요한 역할을 한다. 화학적으로는 안토시아니딘이라는 기본 골격(아글리콘)에 당(糖)이 결합한 배당체 형태이다.

2. 1. 구조

안토시아닌의 기본 골격인 안토시아니딘의 화학 구조. 안토시아닌은 여기에 당이 결합한 배당체이다.

안토시아닌은 안토시아니딘에 당(糖)이 결합한 배당체이며, 대부분 안토시아니딘의 3번 위치에 글루코스(포도당)가 결합한 3-글루코사이드 형태이다. 안토시아닌은 당이 결합하지 않은 형태인 안토시아니딘 아글리콘과, 당이 결합한 안토시아닌 배당체로 구분할 수 있다. 2003년 기준으로 400개 이상의 안토시아닌이 보고되었으며,^[53] 2006년 초의 문헌에서는 550개 이상의 서로 다른 안토시아닌이 존재한다고 보고하고 있다.

pH 변화에 따라 화학 구조가 달라져 색이 변하는 할로크로미즘 현상 때문에 안토시아닌은 pH 지시약으로 자주 사용된다. 일반적으로 산성 환경에서는 붉은색 계열, 염기성 환경에서는 푸른색 계열을 띤다.

식물의 대표적인 색소는 크게 4가지 그룹으로 나눌 수 있는데, 수용성 색소인 플라보노이드와 베타레인, 지용성 색소인 카로티노이드와 클로로필이 있다.^[67] 안토시아닌은 이 중에서 플라보노이드 계열에 속하며, 고등 식물에서 보편적으로 발견되어 꽃과 과실의 색을 나타내는 데 기여한다.

안토시아닌의 기본 골격인 안토시아니딘에서 B환(구조식 오른쪽 벤젠 고리)에 붙어 있는 하이드록시기(-OH)의 수에 따라 크게 '''펠라르고니딘''', '''시아니딘''', '''델피니딘''' 계열로 나뉜다(아래 표 참조). 또한 어떤 종류의 당이 어디에 붙는지에 따라 매우 다양한 종류의 안토시아닌이 존재한다. B환의 하이드록시기가 메틸기(-CH₃)로 치환된 메톡시기(-OCH₃)를 가진 '''페오니딘''', '''말비딘''', '''페튜니딘''' 등도 존재한다. 당은 주로 안토시아니딘 골격의 A환(구조식 왼쪽 고리 구조) 3번 위치와 5번 위치의 하이드록시기에 결합한다.

선택된 안토시아니딘과 치환기
안토시아니딘	R₃′	R₄′	R₅′	R₃	R₅	R₆	R₇
아우란티니딘	−H	−OH	−H	−OH	−OH	−OH	−OH
시아니딘	−OH	−OH	−H	−OH	−OH	−H	−OH
델피니딘	−OH	−OH	−OH	−OH	−OH	−H	−OH
유로피니딘	−OCH₃	−OH	−OH	−OH	−OCH₃	−H	−OH
펠라르고니딘	−H	−OH	−H	−OH	−OH	−H	−OH
말비딘	−OCH₃	−OH	−OCH₃	−OH	−OH	−H	−OH
페오니딘	−OCH₃	−OH	−H	−OH	−OH	−H	−OH
페튜니딘	−OH	−OH	−OCH₃	−OH	−OH	−H	−OH
로시니딘	−OCH₃	−OH	−H	−OH	−OH	−H	−OCH₃

2. 2. 발색단

식물의 대표적인 색소로는 비교적 수용성이 높은 플라보노이드와 베타레인, 그리고 지용성인 카로티노이드와 클로로필이 있다^[67]。안토시아닌은 이 중에서 플라보노이드 계열에 속하는 색소이다. 고등 식물에서 널리 발견되며, 꽃과 과일의 다채로운 색을 나타내는 데 중요한 역할을 한다.

발색단(發色團, chromophore)이란 분자 내에서 특정 파장의 빛을 흡수하여 색을 나타내는 부분을 의미한다. 안토시아닌의 발색단은 공액계가 확장된 안토시아니딘 부분이다. 이 구조가 가시광선 영역의 특정 파장을 흡수하기 때문에 우리 눈에는 색깔이 있는 것으로 보인다^[68]。 안토시아니딘 구조의 미세한 변화는 흡수하는 빛의 파장을 바꾸어 다양한 색 변화를 일으키는 원인이 된다.

2. 2. 1. pH의 영향

안토시아닌의 색은 pH에 따라 눈에 띄게 변화하며, 일반적으로 산성에서는 붉은색 계열을, 염기성에서는 푸른색 계열을 띤다.^[69] 이러한 특성 때문에 안토시아닌은 pH 지시약 또는 산염기 지시약으로 사용될 수 있다.

구체적인 색 변화는 다음과 같다:

산성 용액 (pH < 7): 붉은색 또는 분홍색을 나타낸다.
중성 용액 (pH ≈ 7): 보라색 계열을 띤다. 안토시아닌의 종류에 따라 색이 다른데, 예를 들어 페라르고니딘은 선명한 붉은색, 시아니딘은 자색, 델피니딘은 자적색이다.
염기성(알칼리성) 용액 (pH > 7): 푸른색, 청록색 또는 녹황색을 나타낸다. 예를 들어 시아니딘은 염기성 조건에서 청색 또는 청록색으로 변한다.
매우 강한 염기성 용액 (pH > 11): 색소 분자가 칼콘형으로 고리 열림 반응을 일으키거나 완전히 환원되어 무색 상태가 된다.^[57]

일반적으로 안토시아닌은 높은 pH 환경에서 분해되기 쉽다. 그러나 일부 안토시아닌은 예외적인 안정성을 보이기도 한다. 예를 들어, 페타닌(Petanin, 페튜니딘 3-[6-''O''-(4-''O''-(''E'')-''p''-쿠마로일-''O''-α-람노피라노실)-β-글루코피라노사이드]-5-''O''-β-글루코피라노사이드)은 pH 8에서도 분해되지 않고 안정적인 색을 유지하여 식품 착색료로 효과적으로 사용될 수 있다.^[56]

2. 2. 2. 공존하는 금속 이온의 영향

안토시아닌의 색은 공존하는 금속 이온의 영향도 받는다.^[71] 이는 안토시아닌이 알루미늄, 마그네슘, 철 등 다양한 금속 이온과 킬레이트 착체를 형성하여 그 색조가 변하기 때문이다.

수국의 예를 보면, 수국 꽃의 색은 안토시아닌 자체뿐만 아니라 식물체 내 알루미늄의 양에 의해서도 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 산성 토양에서는 토양 중 알루미늄이 용출되기 쉬워 결과적으로 식물 중 알루미늄 이온의 농도가 증가하므로 꽃은 푸른색이 강해지는 경향을 보인다. 반면, 식물 중 알루미늄의 농도가 낮으면 붉은색이 강해지는 경향을 보인다.^[72]

2. 2. 3. 당쇄의 영향

안토시아닌의 색을 내는 기본 부분은 안토시아니딘이지만, 여기에 결합된 당쇄 또한 색에 영향을 미친다. 예를 들어, 안토시아니딘 분자의 3번 위치에만 당쇄가 붙은 경우보다 3번과 5번 위치 모두에 당쇄가 붙으면 색이 더 진해지는 경향을 보인다.

또한, 도라지나 투구꽃 등에서 볼 수 있는 청색이나 청자색은 안토시아니딘에 결합된 당에 페놀성 유기산 등이 추가로 결합하여 나타나는 색이다. 이렇게 결합된 유기산이 안토시아닌 자체의 색조를 조절하는 역할을 한다^[70]。

3. 생합성

안토시아닌 색소는 다른 모든 플라보노이드처럼 세포 내 두 가지 다른 화학 경로에서 만들어진 재료로부터 합성된다.^[58]

첫 번째 경로는 시킴산 경로를 통해 아미노산의 일종인 페닐알라닌을 생성하는 과정이다. 이 경로는 페닐프로파노이드 생합성 경로의 일부이기도 하다.^[73] 식물체 내에서는 티로신과 페닐알라닌을 원료로 하여 4-하이드록시케이피산(4-쿠마르산)을 만들고,^[73] 여기에 CoA를 결합시켜 4-쿠마로일CoA를 생성한다. 4-하이드록시케이피산의 벤젠 고리 부분은 나중에 안토시아니딘 구조의 B 고리가 된다.^[74]

두 번째 경로는 아세틸-CoA로부터 3분자의 말로닐-CoA를 생성하는 과정이다.^[58]

이 두 경로에서 생성된 4-쿠마로일CoA와 말로닐-CoA는 찰콘 신타아제라는 효소에 의해 결합되어 중간 물질인 찰콘 형태의 화합물을 만든다.^[58]^[75] 이 찰콘은 다시 찰콘 이소머라아제 효소의 작용으로 플라바논의 일종인 나린제닌으로 변환된다.^[75] 안토시아닌 생합성 경로는 이 지점에서 다른 플라보노이드 합성 경로와 갈라진다.^[75]

나린제닌은 플라바논 하이드록실라아제, 플라보노이드 3'-하이드록실라아제, 플라보노이드 3',5'-하이드록실라아제와 같은 여러 효소에 의해 산화된다. 이렇게 산화된 생성물은 디하이드로플라바놀 4-환원 효소에 의해 무색의 류코안토시아니딘으로 환원된다.^[59] 류코안토시아니딘은 안토시아니딘 합성 효소(또는 류코안토시아니딘 디옥시게나아제)의 작용을 통해 안토시아니딘으로 전환된다.^[59] (과거에는 류코안토시아니딘이 직접적인 전구체로 여겨졌으나, 최근 연구에서는 플라반-3-올이 실제 기질일 수 있다는 가능성이 제기되기도 했다.)

이렇게 생성된 안토시아니딘은 불안정한 상태이므로, UDP-글루코사이드: 플라보노이드 글루코실트랜스퍼라아제와 같은 효소들이 당 분자를 결합시켜 최종적으로 비교적 안정적인 안토시아닌을 만든다.^[60] 이 과정에는 메틸 트랜스퍼라아제와 같은 다른 효소들도 관여하여 다양한 구조의 안토시아닌을 형성한다.^[61]

요약하면, 안토시아닌 생합성 경로에서는 L-페닐알라닌이 페닐알라닌 암모니아분해 효소, 신나메이트 4-하이드록실라아제, 4-쿠마레이트 CoA 리가아제, 찰콘 신타아제, 찰콘 이소머라아제를 거쳐 나린제닌으로 전환된다. 이후 플라바논 3-하이드록실라아제, 플라보노이드 3'-하이드록실라아제, 디하이드로플라바놀 4-환원 효소, 안토시아니딘 합성 효소, UDP-글루코사이드: 플라보노이드 글루코실트랜스퍼라아제, 메틸 트랜스퍼라아제 등의 효소들이 순차적으로 작용하여 최종적으로 안토시아닌이 만들어진다.^[61]

이처럼 안토시아닌을 합성하는 데에는 최소 5개 이상의 효소가 필요하며, 각 효소는 정교하게 협력하여 작동한다. 따라서 유전적 요인이나 환경적 요인에 의해 이 효소들의 기능에 작은 문제라도 생기면 안토시아닌 생산이 중단될 수 있다. 안토시아닌을 만드는 과정은 식물에게 생물학적으로 상당한 에너지가 소모되는 일이지만, 식물은 이를 통해 환경 적응 능력, 질병 저항성, 해충 저항성 등 중요한 이점을 얻는다.

페놀 대사 경로와 관련 효소들은 유전자 변형 기술을 통해 연구될 수 있다. 예를 들어, 애기장대에서 안토시아닌 색소 생성을 조절하는 유전자(''AtPAP1'')를 다른 식물 종에 발현시켜 안토시아닌 생합성을 유도하는 연구가 이루어지기도 했다.^[62]

4. 식물에서의 기능

고등식물의 잎, 줄기, 뿌리, 꽃, 과일 등 다양한 조직에서 발견되는 수용성 물질로, 특히 과일과 꽃에 풍부하다. 플라보노이드 계열에 속하며 특별한 냄새나 맛은 거의 없다.

안토시아닌은 식물의 각 부위에서 서로 다른 중요한 기능을 수행한다. 열매에서는 동물의 시선을 끄는 색을 통해 씨앗을 퍼뜨리는 데 도움을 주고, 꽃에서는 화려한 색으로 곤충을 유인하여 수분을 돕는다. 잎에서는 강한 자외선으로부터 식물을 보호하고, 세포 내 활성산소를 제거하는 항산화제 역할을 한다. 가을철 단풍이 드는 현상에도 안토시아닌이 관여한다.

4. 1. 착색

안토시아닌은 고등식물의 잎, 줄기, 뿌리, 꽃, 과일 등 다양한 조직에서 발견되는 수용성 색소로, 특히 과일과 꽃에 풍부하다. 이는 플라보노이드 계열 물질이며 특별한 냄새나 맛은 거의 없다.

안토시아닌은 식물의 각 부위에서 다양한 역할을 수행한다. 꽃에서는 화려한 색으로 다양한 동물 수분 매개자, 특히 곤충을 유인하여 꽃가루를 옮기도록 돕는다. 과일에서는 붉은색, 파란색, 보라색 등의 색으로 동물의 눈길을 끌어 열매를 먹게 하고, 이를 통해 씨앗을 멀리 퍼뜨리는 데 도움을 받는다. 잎에서는 강한 자외선을 막아주는 역할을 하며, 식물 세포 내에서 생성되는 활성산소를 제거하는 항산화제로도 작용한다. 단풍이 드는 현상 역시 일부 안토시아닌의 작용 때문이다.

이러한 안토시아닌 색소는 다양한 식물의 꽃에서 관찰된다. 예를 들어, 팬지의 어두운 자주색이나 일부 메코놉시스 속 식물과 품종의 파란 양귀비 색깔이 안토시아닌에 의한 것이다.^[10] 또한 튤립 속의 여러 품종, 가령 튤립 게스네리아나, 튤립 포스테리아나, 튤립 아이클레리 등의 꽃 색깔에도 안토시아닌이 관여한다.^[11]

4. 2. 식물 생리

안토시아닌은 식물의 각 위치에서 각각 다른 역할을 한다. 잎에서는 강한 자외선을 막아주는 역할을 하며, 식물 세포 내 활성산소(reactive oxygen species)를 제거하는 항산화제(抗酸化劑, antioxidants)로도 작용한다. 단풍잎이 붉게 물드는 현상도 일부 안토시아닌의 작용 때문이다.

또한 안토시아닌은 극한 온도에 대한 식물의 보호 역할을 수행할 수 있다.^[4]^[5] 예를 들어, 토마토 식물은 안토시아닌을 통해 활성 산소에 대응하고 잎의 세포 사멸률을 낮춤으로써 저온 스트레스로부터 스스로를 방어한다.^[4]

4. 3. 광 흡수

엽록소 ''a''와 ''b''의 스펙트럼과 전형적인 안토시아니딘인 오에닌(malvidin 3O 글루코사이드)의 중첩을 보여주는 그림. 엽록소는 가시광선 스펙트럼의 청색 및 황색/적색 부분에서 흡수하는 반면, 오에닌은 엽록소가 거의 흡수하지 않는 스펙트럼의 녹색 부분에서 주로 흡수함을 보여준다.

안토시아닌의 붉은색 흡수 패턴은 어린 ''Quercus coccifera'' 잎과 같은 광합성 활성 조직에서 녹색 엽록소와 상호 보완적인 관계를 가진다. 엽록소가 주로 청색과 황색/적색 빛을 흡수하는 반면, 안토시아닌(예: 오에닌)은 엽록소가 잘 흡수하지 못하는 녹색 영역의 빛을 흡수한다. 이러한 특성은 강한 빛으로부터 엽록소를 보호하는 역할을 할 수 있다. 또한, 붉은색은 녹색을 선호하는 초식 동물의 눈에 덜 띄게 하여 어린 잎을 보호하는 데 기여할 수도 있다.^[6]

4. 4. 단풍

유럽 블루베리의 가을 단풍에서 볼 수 있는 붉은색과 보라색은 안토시아닌 생성의 결과이다.

가을 단풍의 특징적인 붉은색, 보라색 및 이들이 섞인 색깔은 안토시아닌 때문에 나타난다. 카로티노이드와는 다르게, 안토시아닌은 식물이 자라는 동안 잎에 계속 존재하는 것이 아니라 여름이 끝날 무렵에 활발하게 만들어진다.^[42] 이것은 식물 내부 및 외부 요인 간의 복잡 적응계 상호 작용의 결과로, 늦여름에 잎 세포의 수액 속에서 생성된다. 안토시아닌이 만들어지려면 빛이 있어야 하고, 잎 속의 인산염 농도가 낮아지면서 당분이 분해되어야 한다.^[41] 가을에 볼 수 있는 주황색 단풍은 안토시아닌과 카로티노이드가 함께 섞여 나타나는 색이다.

안토시아닌은 온대 지역 나무 종의 약 10% 정도에서 발견되지만, 북아메리카의 뉴잉글랜드 같은 특정 지역에서는 나무 종의 최대 70%까지 안토시아닌을 만들 수 있다.^[42]

5. 안토시아닌 함유 식물

아로니아 열매 (''Aronia melanocarpa''), 안토시아닌이 풍부한 공급원

안토시아닌은 식물 세포의 액포에서 발견되며, 주로 꽃과 과일에 풍부하지만 잎, 줄기, 뿌리에서도 발견된다. 이러한 부위에서는 주로 표피나 주변 엽육 세포와 같은 바깥쪽 세포층에 분포한다. 식물에서 안토시아닌은 다양한 색깔을 나타내는 주요 색소 중 하나로, 플라보노이드 계열에 속하는 수용성 색소이다. 이는 카로티노이드나 클로로필과 같은 지용성 색소와는 구분된다.

자연에서 가장 흔하게 발견되는 안토시아닌은 시아니딘, 델피니딘, 말비딘, 펠라르고니딘, 페오니딘, 페튜니딘의 배당체 형태이다. 식물은 광합성을 통해 고정된 탄화수소의 약 2%를 플라보노이드와 그 유도체인 안토시아닌 등으로 전환한다. 그러나 모든 육상 식물이 안토시아닌을 만드는 것은 아니다. 석죽목에 속하는 식물들(선인장, 사탕무, 비름 등)은 안토시아닌 대신 베탈레인이라는 다른 종류의 붉은색 계열 색소를 가지며, 안토시아닌과 베탈레인이 같은 식물에서 동시에 발견된 사례는 없다.^[7]^[8]

안토시아닌 함량은 식물의 종류, 품종, 재배 환경, 성숙도, 수확 시기, 저장 조건, 그리고 측정 및 추출 방법에 따라 크게 달라질 수 있다.^[31]^[32] 따라서 아래 표에 제시된 함량 값은 참고 자료이며 직접적인 비교에는 주의가 필요하다. 일반적으로 과일이나 곡물의 알맹이보다 껍질이나 잎에 더 높은 농도의 안토시아닌이 함유되어 있는 경우가 많다. 예를 들어, 보라색 옥수수 잎이나 블루베리 또는 월귤 등의 잎에는 식용 부위보다 약 10배 더 많은 안토시아닌이 들어있을 수 있다.^[38]^[39]^[92]

100g당 안토시아닌 함량 (mg)
식품원	함량 (mg/100g)
검은까마귀밥나무	4,180^[15]
자색 옥수수	1,642^[91]^[22]
아로니아	1,480^[85]^[13]
적채 (건조)	약 1442^[25]
노턴 포도	888^[93]^[24]
가지	750
검은 산딸기 / 검은 라즈베리	589^[87]^[16]
야생 블루베리	558^[88]^[17]
아사이베리	320 ~ 410^[85]^[12]
라즈베리	365
콩코드 포도	326^[93]^[24]
매리언 블랙베리	317^[86]^[14]
자색 토마토 (생)	283 ± 46^[23]
퀸 가넷 자두	277^[90]^[19]
검은콩	213^[21]
블러드오렌지	~200
블랙커런트	190–270
적채 (생)	약 150^[25]
체리 / 버찌	122^[89]^[18]
레드커런트	80–420
파란 옥수수 (옥수수)	71^[22]
흑미	60^[20]

이 외에도 안토시아닌은 다양한 식물에서 발견된다. 대표적인 예로는 다음과 같은 것들이 있다.

''진달래속'' 식물: 블루베리, 크랜베리, 월귤 등
''산딸기속'' 식물: 검은 라즈베리, 붉은 라즈베리, 블랙베리, 보이젠베리 등
기타 베리류: 뽕나무 열매(오디), 건포도(카시스), 하스카프, 빌베리, 아사이, 이와키베리 등
과일: 체리, 자두, 포도, 붉은 과육의 복숭아^[26], 붉은 사과^[27]^[84], 딸기, 익은 올리브^[36]^[37] 등
채소: 가지 껍질^[28], 적채, 적상추, 적양파, 우베(마의 일종), 고구마(특히 자색 고구마)^[29], 팥, 여뀌, 적차조기, 우스베니 아오이(블루 말로우) 등
곡물 및 종자: 흑미, 자색 옥수수, 검은콩, 검은깨 등
기타: 제비꽃 잎, 동백나무 꽃 등

반면, 바나나, 아스파라거스, 완두, 회향, 배, 감자 등에는 안토시아닌 함량이 비교적 적으며, 특정 품종의 녹색 구즈베리에는 거의 없을 수도 있다.^[13]

가장 높은 안토시아닌 함량이 보고된 사례 중 하나는 검은 대두 (''Glycine max'' L. Merr.)의 종피(씨껍질)로, 100g당 약 2g(2,000mg)에 달하는 것으로 알려져 있다.^[30]

자연적인 변이, 전통 농업, 그리고 현대 육종 기술을 통해 안토시아닌 함량이 높은 다양한 작물 품종들이 개발되었다. 예를 들어, 파란색이나 붉은색 과육을 가진 감자(예: 아디론댁 블루 감자), 보라색 또는 붉은색 브로콜리, 양배추, 콜리플라워, 당근, 옥수수 등이 있다. 정원 토마토의 경우, 야생종의 유전자를 활용하여 보라색을 띠는 품종을 개발하려는 노력이 있었으며^[33], "인디고 로즈(Indigo Rose)"와 같은 품종이 2012년에 상업적으로 출시되었다.^[33] 안토시아닌 함량이 높은 토마토는 일반 토마토보다 유통기한이 두 배 길고, 수확 후 잿빛곰팡이병을 일으키는 병원체인 ''Botrytis cinerea''의 성장을 억제하는 효과도 보고되었다.^[34] 또한 금어초의 전사 인자를 이용한 유전자 변형을 통해 안토시아닌 함량을 높인 토마토도 개발되었다.^[35] 특이한 색깔 때문에 관상 식물이나 요리에 활용되는 안토시아닌 함량이 높은 피망 품종(예: 아나스타시아 블랙)도 육종되었다.^[9]

포도 잎의 색상 스펙트럼을 분석하여 안토시아닌 함량을 추정하고, 이를 통해 포도의 성숙도, 품질, 최적 수확 시기를 판단하는 기술도 연구되고 있다.^[40]

6. 이용

안토시아닌은 그 특유의 색과 화학적 성질 덕분에 다양한 분야에서 활용된다. 대표적으로 식품 착색료로 사용되며, 특히 유럽 연합, 오스트레일리아, 뉴질랜드 등에서는 E163 코드로 승인되어 있다.^[43]^[44] 또한, 전통적으로 천의 염료로도 이용되어 왔다.^[76]

최근에는 건강 기능성 식품의 성분으로 주목받고 있으나, 시험관 내 실험에서의 항산화 효과와 달리 인체 내에서의 효능에 대해서는 아직 명확한 과학적 증거가 부족하다는 지적이 있다.^[49]^[50]^[51]^[52] 유럽 식품 안전청(EFSA) 등에서는 안토시아닌 섭취와 특정 건강 효과 사이의 인과관계를 입증하기 어렵다고 평가하기도 했다.^[49]

식물 육종학 분야에서는 안토시아닌 생합성 경로를 조절하여 파란 국화나 파란 장미와 같이 기존에 없던 색의 꽃 품종을 개발하는 데 활용된다. 이 외에도 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 성질을 이용한 염료 감응 태양 전지 연구^[63]나, 형광 특성을 이용한 세포 이미징 및 유전자 변형 물질 식별을 위한 시각적 마커^[65]^[66] 등 과학 기술 분야에서도 응용 가능성이 탐색되고 있다.

6. 1. 식품 착색료

안토시아닌은 식용 식물에 널리 존재하며 비교적 안전성이 높다고 여겨져 식품 착색료로 이용된다.^[76] 유럽 연합, 오스트레일리아, 뉴질랜드에서는 안토시아닌 사용을 승인했으며, E 넘버 코드는 E163이다.^[43]^[44]

그러나 2013년, 유럽 식품 안전청(EFSA)의 과학 전문가 패널은 다양한 과일 및 채소에서 추출한 안토시아닌이 독성학 연구 및 안전성 연구를 통해 식품 첨가물로 사용하기에 충분히 특성화되지 않았다고 결론 내렸다.^[2] 다만, 유럽에서 오랫동안 식품 착색에 안전하게 사용되어 온 적포도 껍질 추출물과 블랙커런트 추출물은 이러한 결정의 예외로, 안전성이 충분히 입증되었다고 보았다.^[2]

미국에서는 안토시아닌 추출물이 식품용 승인 착색료 목록에 구체적으로 등재되어 있지는 않다.^[45] 하지만 착색료로 사용이 승인된 포도 주스, 적포도 포도 껍질, 그리고 여러 과일 및 채소 주스에는 자연적으로 발생하는 안토시아닌이 풍부하게 함유되어 있다.^[45] 의약품이나 화장품용 승인 착색료 목록에는 안토시아닌 공급원이 포함되어 있지 않다.^[46] 안토시아닌을 지방산과 에스테르화하여 식품용 친유성 착색료로 만들 수도 있다.^[47]

6. 2. 염료

안토시아닌은 그 색상을 이용하여 주로 천의 염료나 식품의 착색료로 이용되어 왔다.^[76] 안토시아닌은 식용 식물에 흔히 존재하는 물질이며, 섭취 시 비교적 안전성이 높은 것으로 여겨진다.

6. 3. 건강 기능성 식품

안토시아닌은 시험관 내 실험 환경에서는 항산화 작용을 보이는 것으로 나타났지만,^[48] 안토시아닌이 풍부한 식품을 섭취했을 때 인체 내에서도 동일한 항산화 효과가 나타난다는 명확한 증거는 아직 부족하다.^[49]^[50]^[51] 이는 통제된 시험관 조건과 달리, 실제 생체 내에서는 섭취된 안토시아닌의 상당 부분이 체내에 흡수되지 못하고(보존율 5% 미만), 흡수된 것들도 대부분 화학적으로 변형된 대사산물 형태로 빠르게 몸 밖으로 배출되기 때문이다.^[52] 일부 연구에서는 안토시아닌 함유 식품 섭취 후 혈액의 항산화 능력이 증가하는 현상이 관찰되었으나, 이것이 안토시아닌 자체의 직접적인 효과라기보다는, 식품 내 다른 플라보노이드 성분(안토시아닌의 모화합물)의 대사 과정에서 생성되는 요산 수치 증가에 따른 결과일 수 있다는 가능성이 제기되었다.^[52] 다만, 섭취된 안토시아닌의 대사산물이 위장관에서 다시 흡수되어 혈액을 통해 전신으로 퍼져나가 작은 분자로서 특정 생리 활성을 나타낼 가능성은 있다.^[52]

2010년, 유럽 식품 안전청(EFSA)은 안토시아닌의 "항산화 성질"과 관련된 건강상 이점에 대한 과학적 증거들을 검토한 결과, 다음과 같은 결론을 내렸다:^[49]

식단을 통한 안토시아닌 섭취가 인체에 유익한 항산화 효과를 제공한다는 근거는 부족하다.
안토시아닌이 풍부한 식품 섭취와 DNA 손상, 단백질, 지질의 산화 손상 방지 사이에 인과 관계가 성립한다고 보기 어렵다.
일반적으로 안토시아닌 함유 식품 섭취가 "항산화", "항암", "노화 방지", 또는 "건강한 노화" 효과를 가진다는 주장을 뒷받침할 만한 충분한 증거가 없다.

프렌치 패러독스 현상과 관련하여 적포도주에 함유된 프로시아니딘 성분에 대한 관심이 높아지면서^[77] 여러 연구가 진행되었다. 한 연구에서는 동물 실험을 통해 항산화 작용에 기반한 약리 효과를 확인했으며, 인체 실험에서는 근육 피로 억제 및 운동으로 인한 과산화 지질 증가 억제 효과가 관찰되었다고 보고했다.^[78] 그러나 이러한 약리 작용의 기전은 아직 완전히 밝혀지지 않았으며, 일본에서는 안토시아닌을 주요 성분으로 하는 의약품이 허가되지 않았다. 반면, 서구 일부 국가에서는 대체의학의 전통적인 활용 배경 속에서 의약품으로 사용되는 경우도 있다.

일본 국립 건강·영양 연구소는 안토시아닌이 흔히 "시력 회복", "동맥 경화 및 노화 방지", "염증 억제" 등에 좋다고 알려져 있지만, 인체에서의 유효성과 안전성을 입증할 신뢰할 만한 과학적 데이터는 아직 충분하지 않다고 지적한다.^[79] 관련 연구들을 종합적으로 분석한 메타 분석 결과들은 다음과 같다.

연구 내용	발표 연도	결과	출처
혈압에 미치는 영향	2016	영향 없음	^[79]
콜레스테롤 수치에 미치는 영향	2016	개선 효과	^[79]
심혈관 질환 위험	2014	감소 효과	^[79]
식사 유래 섭취와 식도암 위험	2017	감소 효과	^[79]
식사 유래 섭취와 상기도 소화관 암/대장암 위험	2017	감소 효과 (기타 암 관련 없음)	^[79]
유방암 위험	2013	관련 없음	^[79]
보충제 섭취와 인슐린 저항성 지표	2018	개선 효과	^[81]
보충제 섭취와 지질 프로파일	2018	개선 효과	^[82]

시력과 관련해서는, 72명과 59명을 대상으로 한 두 건의 위약 대조 교차 시험에서 안토시아닌 섭취가 암순응이나 야간 시력을 개선하는 효과는 나타나지 않았으나, 밝은 빛에 노출된 후 시력이 회복되는 속도는 빨라지는 결과가 관찰되었다.^[80]

한편, 블루베리에 함유된 안토시아닌은 가공 과정에서 손실될 수 있는데, 미생물을 이용한 발효 처리 시 29%, 살균 처리 시 46% 감소했다는 연구 결과가 있다.^[83]

6. 4. 육종

식물 육종학 분야에서는 기존에 없던 새로운 색깔의 꽃 품종을 만들기 위한 기초 연구로서 안토시아닌을 연구하고 있다. 이러한 연구를 응용하여 파란 국화, 파란 장미, 그리고 파란 카네이션 등이 개발되었다. 이 꽃들은 파란색을 내는 색소인 델피니딘(Delphinidin) 생합성에 관여하는 효소(flavonoid 3',5'-hydroxylase)의 유전자(cDNA)를 캄파눌라, 페튜니아, 팬지 등 다른 식물에서 분리한 뒤, 유전자 재조합 기술을 이용해 원하는 식물에 넣어 발현시킴으로써 만들어졌다.

6. 5. 염료 감응 태양 전지

안토시아닌은 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 능력 때문에 유기 태양 전지에 사용되어 왔다.^[63] 전통적인 p-n 접합 실리콘 전지 대신 염료 감응 태양 전지를 사용하는 데에는 여러 가지 장점이 있다. 여기에는 낮은 순도 요구 사항과 구성 재료의 풍부함, 그리고 유연한 기판에서 생산할 수 있어 롤투롤 인쇄 공정에 적합하다는 점 등이 포함된다.^[64]

6. 6. 시각적 마커

안토시아닌은 형광 특성을 가지고 있어, 다른 형광체 없이도 살아있는 세포를 이미징하는 연구 도구로 사용될 수 있다.^[65] 또한, 안토시아닌 생산 능력을 유전자 변형된 물질에 적용하면 해당 물질을 시각적으로 쉽게 식별하는 데 활용할 수 있다.^[66]

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