수지

식물의 수지(레진; resin)는 주로 식물의 수지관(resin duct)에서 분비되는 물질로서, 2차대사산물을 다량으로 함유하고 있다. 수지에 주로 존재하는 2차대사산물은 테르페노이드(terpenoid)이며, 페놀 화합물(폴리페놀)을 포함하는 경우도 있다. 수지는 다당류 껌, 점액, 오일, 왁스, 라텍스와 같은 식물의 다른 분비물들과는 화학적 조성에서 차이가 있다. 수지의 색은 식물 종에 따라 투명한 경우도 있고, 라텍스와 유사하게 흰색을 띠는 경우도 존재한다. 수지는 수지관이라고 불리는 세포들 사이의 작은 관 형태에 저장되어 있어, 세포 내에 저장되어 있는 라텍스와는 구분된다. 식물에서 수지는 주로 상처, 병원체, 초식동물들에 대한 방어 수단으로 분비되는 것으로 생각되며, 이외에도 폐기 물질들의 저장, 상처입은 조직의 보호, 특정 수분매개자의 유인, 온도 유지와 물 손실 방지를 위한 보호 장벽 등의 기능을 수행할 가능성도 제시되고 있다.^1)2)3)4)

나무에서 분비된 수지에 갇힌 곤충 (출처: GettyImagesKorea)

목차

대부분의 식물성 수지의 주요 구성성분은 2차대사산물인 테르페노이드(terpenoids; 테르펜; terpenes)로서, 수지를 구성하는 테르페노이드 성분은 크게 두 가지 종류로 구분할 수 있다. 먼저, 휘발성 성분으로는 유동성과 가소성을 부여하는 모노테르페노이드(monoterpenoids)와 세스퀴테르페노이드(sesquiterpenoids)가 존재하고, 비휘발성 성분으로 디테르페노이드(diterpenoid; 주로 구과식물의 경우) 또는 트리테르페노이드(triterpenoid; 주로 속씨식물의 경우)가 존재한다.¹⁾ 수지에 존재하는 특별한 테르펜 종류들로는 알파-피넨(alpha-pinene), 베타-피넨(beta-pinene), 델타-3 카렌(delta-3 carene), 사비넨(sabinene), 단일고리 구조의 테르펜들인 리모넨(limonene)과 테르피놀렌(terpinolene), 그리고 적은 양으로 존재하는 3중고리의 테르펜들인 세스퀴테르펜(sesquiterpenes), 롱기폴렌(longifolene), 캐리오필렌(caryophyllene), 델타-카디넨( delta-cadinene) 등이 있다.

또한 수지의 구성성분으로 테르페노이드 외에 페놀 성분(폴리페놀) 또는 쿠마린 유도체 등을 가지고 있는 식물들도 존재한다. 망고의 라텍스-유사 수지에는 시스테인 단백질분해효소와 세린 단백질분해효소, 그리고 과산화효소(peroxidase)가 포함되어 있다.¹⁾

수지의 식물 생리학적 기능들은 아주 명확하게 규명되지는 않았지만, 지금까지 축적된 연구 결과들은 수지의 가장 주요한 기능이 상처 처리나 초식 등의 물리적 손상과 병원체의 침입에 대한 방어와 우선적으로 연관되어 있음을 제시하고 있다.¹⁾²⁾

식물은 다른 생물체의 생장과 발달에 부정적인 영향을 미치는 물질, 즉 독성 물질로 간주될 수 있는 광범위한 2차대사산물을 합성할 수 있다. 이러한 물질들은 초식동물이나 병원체에 대한 방어수단으로 이용되는 경우가 많다. 만약 이러한 2차대사산물이 세포 내에 축적되면 잠재적으로 식물 자체에 독성 효과를 나타낼 수 있다. 따라서, 독성으로 인한 피해를 막기 위해, 이러한 화합물들은 누출시 특정 세포 구획에 안전하게 보관되어야 하며, 세포 손상 등으로 인해 누출이 일어날 경우를 대비해 중요한 조직들과 격리되어 저장되어야 한다.

식물은 이러한 유독성의 2차대사산물을 주로 액포와 같은 저장 소기관 또는 수지관(resin duct), 유관(lacticifier; 라텍스 생산 세포들), 그리고 선모 등의 해부학적으로 전문화된 구조물에 보관하는 경향이 있다. 초식동물이나 병원체에 의한 공격 이후, 독소는 피해를 받는 부위에서 방출되고, 활발하게 생장하고 생리 대사가 진행되는 다른 부위에는 영향을 미치지 않는다. 피층과 체관에서 발견되는 침엽수 수지관은 초식동물에 의해 손상이 일어나는 즉시 방출되는 수지산(resin acid)뿐만 아니라, 알파-피닌(alpha-pinene)과 베타-피닌(beta-pinene)과 같은 2중고리 모노테르펜(bicyclic monoterpene), 롱기폴렌(longifolene), 캐리오필렌(caryophyllene), 그리고 델타-카디넨(delta-cadinene)과 같은 3중고리 세스퀴테르펜(tricyclic sesquiterpene)을 포함한 다양한 테르페노이드 혼합물을 포함한다.

이러한 수지 성분들은 일단 방출되면, 그들은 공격하는 곤충에게 독성을 갖거나 초식동물의 입 부위를 붙여버리는 접착제 역할을 할 수 있다. 극단적인 경우 이 수지는 전체 곤충이나 병원체를 감싸고 가둠으로써 효과적으로 죽일 수 있다. 침엽수에서 대부분의 수지관은 상시적인 방어 수단으로 간주되지만, 초식동물의 공격에 의해 새롭게 유도될 수도 있다. 외상성(traumatic) 수지관이라고도 불리는 이러한 우발적인 수지관의 형성은 수지의 생합성뿐만 아니라 자스몬산의 유도체인 식물호르몬 메틸 자스몬산(methyl jasmonate)에 의해 조절된다.³⁾⁴⁾

앞에서 살펴본 수지의 주요 기능인 방어 및 보호 기능 외에 수지가 식물에서 수행할 가능성이 있는 몇 가지 기능들의 예시는 다음과 같다.¹⁾²⁾

수지를 먹는 개미 (출처: GettyImagesKorea)

식물의 수지는 광택제, 접착제, 음식물의 유약제 등에 이용되거나, 향수, 샴푸 등의 휘발성 향 관련 제품들의 원료로서 이용되기도 한다. 식물 수지의 사용과 관련된 가장 오래된 역사적 발견 중의 하나는 중석기 시대 후반에 서부 아프리카에서 수지를 석기 손잡이 접착용으로 이용했다는 것이다.

딱딱하고 투명한 수지들[예: 코팔(copals), 다마르(dammars), 매스틱(mastic), 산다락(sandarac) 등]은 주로 광택제와 접착제 등으로 이용된다. 보다 부드럽고 향이 나는 올레오-수지들(oleo-resins)(예: rankincense, elemi, turpentine, copaiba)과 정유를 포함하는 껌 수지들(gum resins)(예: ammoniacum, asafoetida, gamboge, myrrh, and scammony)은 건강 유지 및 치료, 음식과 향 연관 제품의 재료 등으로 이용된다. 향과 관련된 대표적인 쓰임새로서, 알레포 소나무(Aleppo pine)의 수지는 그리스 와인의 향을 내는데 이용되기도 한다.⁴⁾

산업적으로 이용되는 일부 수지들의 예시와 이들의 활용에 대해 살펴보면 다음과 같다.⁴⁾

송진(소나무 수지; rosin) (출처: GettyImagesKorea)

곤충이 들어있는 호박(amber) (출처: GettyImagesKorea)

유향(frankincense) (출처: Gettyimages) 

1. Seyfullah LJ, Beimforde C, Dal Corso J (2018) Production and preservation of resins - past and present. Biol Rev Camb Philos Soc 93: 1684-1714
2. Konno K (2011) Plant latex and other exudates as plant defense systems: roles of various defense chemicals and proteins contained therein. Phytochem 72: 1510-1530
3. 전방욱, 김성룡 역 (2017) 식물 생리와 발달(6판), 라이프사이언스
4. Jean Langenheim (2003) Plant Resins: Chemistry, evolution, ecology, and ethnobotany. Timber Press, Portland, OR