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문제 정의
- 이러한 질병은 혈중 cholesterol 농도와 깊은 관계가 있고 혈중 cholesterol 농도는 식품 또는 음용수에 포함된 아미노산 함량과 깊은 관련이 있는 것으로 알려져 있는데 (Nagata et al, 1982; Rho & Seo, 1993; Sugiyama & Muramatsu, 1990), 아미노산중 methionine과 cysteine는 간조직의 total cholesterol, free cholesterol, cholesteryl ester 및 triglyceride함량을 감소시키는 효과가 있는 것으로 보고되고 있다. 따라서 둥굴레차는 식품으로서 식품을 구성하고 있는 화학적 성분을 규명함으로서 인체에 적합한 식품의 개발과 둥굴레속 식물의 종의 선발에 기초적인 자료를 제공하기 위하여 본 연구를 수행하였다.
제안 방법
- 우리나라에 자생하는 둥굴레속 식물중 7종을 수집하여 각종의 지하경중의 무기성분, 당함량, 단백질 및 아미노산 조성을 분석 조사한 결과는 다음과 같다. 지하경의 무기성분 중 총질소, 인산 및 칼륨은 생육기보다 지상부생육 정지기에서 약간 낮았으며 총질소 함량은 죽대, 각시둥굴레 및 퉁둥굴레가 높고 인산은 종간에 큰 차이가 없었으며 칼륨은 둥굴레1과 각시둥굴레에서 높았다.
- 그러나 둥굴레는 농가에서 가장 많이 재배되고 있는 계통을 둥굴레 1로, 경남농업기술원 약초시험장에서 장기간에 걸쳐 선발된 잎마름병 저항성 계통을 둥굴레 2로 구분하여 시험재료로 이용하였다. 수집된 공시종의 지하경을 이식하기 전 베노람수화제 1,000배액에 30분간 침지시킨 후 음건시켜 표 2와 같은 화학적 특성을 가진 시험포장에 폭 110 cm 인 두둑을 만든 다음 30x15 cm로 식재하였다.
- 분쇄된 시료 0.5 g에다 H2SO4 1,000 ml : H2O 18 ml : salicylic acid 6 g의 비율로 희석된 분해액의 6 ~ 7 ml를 가하여 hot plate로 가열하면서 과산화수소를 가하면서 무색이 될 때까지 습식분해를 실시하였다. 습식분해된 용액을 실온에서 식힌 후에 여과지 No.
- 가열분해된 시료의 용액을 여과지로 여과한 후 증류수를 보태어 100 ml가 되게 하였다. 이렇게 분해된 용액에 5% lanthanium oxide를 첨가한 다음 원자흡광분석기 (IL-250)로 분석하였다.
- 이와 같이 추출된 용액을 UV spectrophotometer (Kontron, USA)을 이용하여 470 nm에서 흡광도를 측정하였다. 당의 함량을 측정하기 위한 표준물질로 glucose를 이용하였으며 이로부터 측정된 자료를 이용하여 회귀식을 구한 후에 측정된 시료의 흡광도를 이용하여 공시종별 지하경의 당 함량을 계산하였다.
- 2 ㎛의 aerodisk를 이용하여 Alteration시켰다. 각종 아미노산은 이렇게 filtration된 용액을 이용하여 auto amino acid analyzer (LKB 4150; Alpha)로 분석하였다.
대상 데이터
- 본 연구는 1994년부터 2000년까지 경남 함양군 안의면 소재 약초시험장, 경상대학교 식물자원환경학부 및 공동실험관에서 실시되었다. 연구에 이용된 둥굴레속 식물은 우리나라에 자생하는 중을 1994년부터 1997년까지 4개년에 걸쳐 수집•선발 종 중 표 1에서 보는바와 같이 7개종을 공시재료로 이용하여 시험을 수행하였다.
- 실시되었다. 연구에 이용된 둥굴레속 식물은 우리나라에 자생하는 중을 1994년부터 1997년까지 4개년에 걸쳐 수집•선발 종 중 표 1에서 보는바와 같이 7개종을 공시재료로 이용하여 시험을 수행하였다.
- 1989). 그러나 둥굴레는 농가에서 가장 많이 재배되고 있는 계통을 둥굴레 1로, 경남농업기술원 약초시험장에서 장기간에 걸쳐 선발된 잎마름병 저항성 계통을 둥굴레 2로 구분하여 시험재료로 이용하였다. 수집된 공시종의 지하경을 이식하기 전 베노람수화제 1,000배액에 30분간 침지시킨 후 음건시켜 표 2와 같은 화학적 특성을 가진 시험포장에 폭 110 cm 인 두둑을 만든 다음 30x15 cm로 식재하였다.
이론/모형
- 종의 분류는 주로 안(1998)의 원색 한국본초도감, 이(1996)의 한국식물명고, 및 김(1996)의 한국의 자원식물에 의하였으며, 기타 식물도감을 참조하였다(이, 1996; 육, 1989). 그러나 둥굴레는 농가에서 가장 많이 재배되고 있는 계통을 둥굴레 1로, 경남농업기술원 약초시험장에서 장기간에 걸쳐 선발된 잎마름병 저항성 계통을 둥굴레 2로 구분하여 시험재료로 이용하였다.
- 6로 정용병에 여과한 다음 100 ml가 되도록 증류수를 보충하였다. 총질소는 습식분해되어 100 ml로 희석된 용액중에서 10 ~ 20 ml를 취하여 Kjeldahl 법으로 정량하였다. 그 외의 성분은 시료 1g이 평량된 Kjeldahl flask에 cone.
성능/효과
- 지하경의 무기성분 중 총질소, 인산 및 칼륨은 생육기보다 지상부생육 정지기에서 약간 낮았으며 총질소 함량은 죽대, 각시둥굴레 및 퉁둥굴레가 높고 인산은 종간에 큰 차이가 없었으며 칼륨은 둥굴레1과 각시둥굴레에서 높았다. 칼슘, 마그네슘 및 나트륨의 함량에서 칼슘은 지상부 생육정지기에서 높았고 마그네슘과 나트륨은 감소하였으며 칼슘은 죽대, 각시둥굴레 및 퉁둥굴레에서 높았고 마그녜슘과 나트륨의 함량은 종간에 큰 차이가 없었다.
- 칼슘, 마그네슘 및 나트륨의 함량에서 칼슘은 지상부 생육정지기에서 높았고 마그네슘과 나트륨은 감소하였으며 칼슘은 죽대, 각시둥굴레 및 퉁둥굴레에서 높았고 마그녜슘과 나트륨의 함량은 종간에 큰 차이가 없었다. 철, 망간, 아연 및 구리 등의 미량 무기성분은 생육초기에 가장 높았으며 생육중기에 낮았다가 후기에 다시 증가하였으며 철분 함량은 둥굴레2와 퉁둥굴레에서 높았다.
- 아미노산의 총함량은 4, 8, 11월중 8월 지하경에서 가장 높고 11월 지하경에서 가장 낮았으며 아미노산 종류 중 glutamic acid와 arginine함량이 높았으며 총 아미노산, 필수아미노산 및 함황아미노산 모두 죽대와 각시둥굴레에서 높은편이었다.
- 총질소와 인산의 함량은 표 3과 같다. 총질소의 함량은 4월 20일과 11월 20일보다 8월20일에 낮은 결과를 보였으며 생육시기별 가장 변이가 큰 종은 둥굴레2와 각시둥굴레였다. 공시종간의 총질소 함량을 비교하여 보면 4월 20일에서는 0.
- 15%의 범위에 해당되었다. 죽대와 각시둥굴레가 높은 함량을 보인 반면, 무늬둥굴레와 층층둥굴레에서 가장 낮은 함량을 보였다. 생육이 가장 왕성한 8월 20일과 생육이 멈춘 11월 20일에서는 약 0.
- 공시종의 생육시기별 인산 함량의 변화로는 생육초기인 4월 20일 이후부터 11월 20일까지 함량의 평균은 계속 감소되는 경향을 보였다. 생육시기에 따라 이러한 변화가 있을 지라도 질소함량과 마찬가지로 인산함량도 죽대에서 가장 높고, 그 다음으로 둥굴레1과 각시둥굴레에서 높았으나, 질소함량이 가장 낮은 층층둥굴레와 무늬둥굴레에서 인산함량 역시 가장 낮은 것으로 나타났다.
- 감소되는 경향을 보였다. 생육시기에 따라 이러한 변화가 있을 지라도 질소함량과 마찬가지로 인산함량도 죽대에서 가장 높고, 그 다음으로 둥굴레1과 각시둥굴레에서 높았으나, 질소함량이 가장 낮은 층층둥굴레와 무늬둥굴레에서 인산함량 역시 가장 낮은 것으로 나타났다. 따라서 지하경의 인산함량은 질소함량과는 달리 생육시기별로 증감이 없이 계속 감소하는 형태를 보이나 질소 함량이 낮은 종이 인산함량도 낮은 결과를 보여 비료시용시 이러한 특성이 고려되어야 할 것으로 보인다.
- 22%의 범위를 보여서 생육초기에는 높고 생육이 왕성한 8월에는 낮아졌다가 잎과 줄기가 탈락되고 생장이 멈춘 11월에는 다시 증가하는 경향을 보였다. 종간의 변이도 큰 것으로 나타났으며, 둥굴레1과 각시둥굴레에서 가장 높은 반면, 층층둥굴레와 무늬둥굴레에서 가장 낮은 것으로 조사되었다.
- 마그네슘 함량은 생육초기인 4월에 가장 높고 생장이 왕성한 8월에는 감소하였다가 그이후에는 증가하는 경향을 보였다. 공시종별로는 8월 이후에는 죽대에서 가장 높았고 층층둥굴레에서 가장 낮았다.
- 15% 이상으로 높았으나 지하경이 휴면에 들어간 11월에는 아주 낮은 함량을 보였다. 공시종을 비교하여 보면 여타성분과는 달리 죽대에서 가장 낮고, 퉁둥굴레에서 가장 높았다.
- 망간 함량은 생육 초기에 가장 높고 생육이 왕성한 8월에는 낮아졌다가 생장이 멈춘 11월에 다시 증가하는 경향을 보였다. 공시 종간 망간 함량의 차이로는 생육초기에는 무늬둥굴레, 죽대와 각시둥굴레에서 높고, 층층둥굴레에서 가장 낮았으나 생장이 정지된 11월에는 여타 공시종에 비하여 죽대와 층층둥굴레에서 가장 낮은 것으로 분석되었다. 층층둥굴레는 전생육기간에 걸쳐 망간함량이 낮은 특성을 보였다.
- 총단백질 함량은 그림 3과 같이 지하경의 단백질의 함량은 4월 20일에 5.9 ~ 19.7%의 분포로서 죽대에서 가장 높고 층층둥굴레가 가장 낮았으며, 이러한 결과는 생육이 왕성한 8월 20일과 생장이 멈춘 11월 20일까지 지속되는 경향이었다. 공시종중에서 둥굴레2와 각시둥굴레가 생육시기에 따라 단백질 함량에 가장 큰 변화가 있는 것으로 조사되었다.
- 7%의 분포로서 죽대에서 가장 높고 층층둥굴레가 가장 낮았으며, 이러한 결과는 생육이 왕성한 8월 20일과 생장이 멈춘 11월 20일까지 지속되는 경향이었다. 공시종중에서 둥굴레2와 각시둥굴레가 생육시기에 따라 단백질 함량에 가장 큰 변화가 있는 것으로 조사되었다. 따라서 단백질은 당과 마찬가지로 품종간 차이가 크고 당 함량이 높은 층층둥굴레는 단백질 함량이 낮은 특성을 나타내었다.
- 각공시종별 아미노산함유량은 필수와 비필수간에 차이를 보였다. 둥굴레 종별로 아미노산 총함량은 비필수 아미노산에 비하여 낮은수치를 보인 필수 아미노산의 총함량으로 무늬둥굴레와 죽대에서 가장 높고, 각시둥굴레, 둥굴레1, 퉁둥굴레, 층층둥굴레, 둥굴레2 순으로 감소하였다. 그러나 비필수 아미노산의 평균은 죽대에서 가장 높고, 무늬둥굴레, 둥굴레 1, 각시둥굴레, 퉁둥굴레, 둥굴레2, 층층둥굴레 순으로 감소하여 각공시종이 나타내는 필수와 비필수 아미노산의 함량에서도 차이가 있는 것으로 조사되었다.
- 둥굴레 종별로 아미노산 총함량은 비필수 아미노산에 비하여 낮은수치를 보인 필수 아미노산의 총함량으로 무늬둥굴레와 죽대에서 가장 높고, 각시둥굴레, 둥굴레1, 퉁둥굴레, 층층둥굴레, 둥굴레2 순으로 감소하였다. 그러나 비필수 아미노산의 평균은 죽대에서 가장 높고, 무늬둥굴레, 둥굴레 1, 각시둥굴레, 퉁둥굴레, 둥굴레2, 층층둥굴레 순으로 감소하여 각공시종이 나타내는 필수와 비필수 아미노산의 함량에서도 차이가 있는 것으로 조사되었다. 한편 각공시종별로는 cystine과 glutamic acid가 각각 가장 높은 함유량을 보인 둥굴레2와 층층둥굴레를 제외하고는 공시종 전체의 평균 아미노산 함유량과 같이 arginine이 가장 높은 함유량을 보인 반면, methioine이 가장 낮은 결과를 보였다.
- 그러나 비필수 아미노산의 평균은 죽대에서 가장 높고, 무늬둥굴레, 둥굴레 1, 각시둥굴레, 퉁둥굴레, 둥굴레2, 층층둥굴레 순으로 감소하여 각공시종이 나타내는 필수와 비필수 아미노산의 함량에서도 차이가 있는 것으로 조사되었다. 한편 각공시종별로는 cystine과 glutamic acid가 각각 가장 높은 함유량을 보인 둥굴레2와 층층둥굴레를 제외하고는 공시종 전체의 평균 아미노산 함유량과 같이 arginine이 가장 높은 함유량을 보인 반면, methioine이 가장 낮은 결과를 보였다. 한편 구성성분으로 황을 함유하고 있는 아미노산인 methionine과 cystine중에서 cystine은 아주 높은 함유량을 보인 반면, methionine은 층층둥굴레와 각시둥굴레에서 전혀 검출이 되지 않았다.
- 무늬둥굴레와 각시둥굴레고 평균보다 낮은 비율을 보인 종은 둥굴레1, 층층둥굴레, 퉁둥굴레 및 죽대였다. 황을 함유한 methionine과 cystine의 평균은 죽대에서 가장 높았고 층층둥굴레에서 가장 낮았으나 전체에 대한 이들 성분의 비율은 오히려 층층둥굴레에서 가장 높고, 그다음으로 둥굴레2와 퉁둥굴레 순으로 감소하였으며, 무늬둥굴레에서 가장 낮았다.
- 지하경의 무기성분 중 총질소, 인산 및 칼륨은 생육기보다 지상부생육 정지기에서 약간 낮았으며 총질소 함량은 죽대, 각시둥굴레 및 퉁둥굴레가 높고 인산은 종간에 큰 차이가 없었으며 칼륨은 둥굴레1과 각시둥굴레에서 높았다. 칼슘, 마그네슘 및 나트륨의 함량에서 칼슘은 지상부 생육정지기에서 높았고 마그네슘과 나트륨은 감소하였으며 칼슘은 죽대, 각시둥굴레 및 퉁둥굴레에서 높았고 마그녜슘과 나트륨의 함량은 종간에 큰 차이가 없었다. 철, 망간, 아연 및 구리 등의 미량 무기성분은 생육초기에 가장 높았으며 생육중기에 낮았다가 후기에 다시 증가하였으며 철분 함량은 둥굴레2와 퉁둥굴레에서 높았다.
- 당함량의 변화는 그림 2와 같이 생육시기별로는 생육이 시작되는 4월 20일경에 가장 낮았으나, 그 이후 8월 20일에는 함량이 증가되어 생장이 멈춘 11월 20일까지 비슷한 수준으로 유지되었으며, 전생육기간에 걸쳐 공시 종간에는 층층둥굴레와 둥굴레2에서 가장 높았던 반면, 둥굴레1과 죽대에서 가장 낮은 함량을 보였다.
후속연구
- 한편 Hideji 등 (1980)은 원자흡광 분광분석법으로 118종의 생약에 대한 원소를 정량하였는데 생강과 식물에서 망간 함량이 높은 반면 철분함량은 회향, 자초 및 형개 등에서 2000 ppm이상 함유하고 있는 것으로 보고하였다. 이와같이 약용식물의 종 또는 품종에 따라 무기성분의 함량은 다르기 때문에 종이 다양한 둥굴레속 식물에서도 인체에 필요한 필수원소의 함유정도가 평가되어야할 것이다. 둥굴레속 식물의 지하경은 일반성분이외에도 다양한 당들이 함유되어 있는 것으로 보고되어 있다.
- 생육시기에 따라 이러한 변화가 있을 지라도 질소함량과 마찬가지로 인산함량도 죽대에서 가장 높고, 그 다음으로 둥굴레1과 각시둥굴레에서 높았으나, 질소함량이 가장 낮은 층층둥굴레와 무늬둥굴레에서 인산함량 역시 가장 낮은 것으로 나타났다. 따라서 지하경의 인산함량은 질소함량과는 달리 생육시기별로 증감이 없이 계속 감소하는 형태를 보이나 질소 함량이 낮은 종이 인산함량도 낮은 결과를 보여 비료시용시 이러한 특성이 고려되어야 할 것으로 보인다.
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