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문제 정의
- 이와 같은 접목방법은 농가에서 일부 시도된 바 있으나, 접목후 생육 특성이나 약효성분 연구는 거의 보고된 바 없다. 본 연구에서는 접목주의 생태학적 특성을 조사하고 작약 근과 목단피의 유효지표성분인 paeoniflorin과 paeonol성분을 TLC 및 HPLC로 분석하고 무기성분, 지방산, 유기산, 향미 관능검사 등 비교 분석을 통하여 접목주의 품질을 평가코자 하였다.
제안 방법
- (1) 작약근의 paeoniflorin TLC확인5-7): 50% ethanol 추출 농축물을 물에 용해 시킨 다음 diethyl efher로 추출하여 지방질 분획을 제거시킨 다음 수포화 n-bulanol로 추출 분획후 분획물을 감압농축시킨 다음 methanol에 용해시켜 TLC 검액으로 하였다. Silicagel 60 F254 TLC Plate에 chloroform-methanol- water(65 : 35 :10, lower phase)으로 전개 한 후 30% sulfuric acid를 분무하여 105℃에서 10분간 가온 발색하여 paeoniflorin을 검출 동정하였다.
- (1) 작약근의 유효 지표성분의 TLC 동정 : 작약근의 유효성분은 작약근의 배당체 (glycoside) 성분들이 주로 추출되는 n-butanol 추출 분획물을 TLC로 분리하여 Rf값 0.45에서 검출되는 적갈색의 paeoniflorin 스포트를 확인 동정하였다. 작약근 및 접목(작약뿌리/목단줄기 접목) 작약근의 n-butanol추출 분획물의 TLC패턴에서 10개의 스포트가 검출되었으며 , 작약근 및 접목 작약근의 TLC패턴은 동일하였다.
- (2) 목단피의 paeonol 및 paeoniflorin TLC 확인5-7): 75% ethanol 추출 농축물을 물에 용해 시킨후 diettiyl ethei로 추출한 분획물을 농축한후 methanol에 용해시켜 TLC 검액으로 하였다. Silicagel 60 F254 TLC Plate에 toluene-ethyl acetateformic acid(5 :4 :1, v/v)로 전개한 후 30% sulfiiric acid를 분무하여 105℃에서 10분간 가온 발색하여 paeonol과 paeonifloriii를 검출 동정하였다.
- . HPLC 분석은 Waters model 600E system을 사용하였고, 검출기는 Waters 484 tunable absorbance detector를 사용하였으며, 컬럼과 이동상은 분리 성분에 따라 각각 달리하였다. 즉, paeoidfloriiie µ- Bondapak C18 cohimm에 0.
- Silicagel 60 F254 TLC Plate에 chloroform-methanol- water(65 : 35 :10, lower phase)으로 전개 한 후 30% sulfuric acid를 분무하여 105℃에서 10분간 가온 발색하여 paeoniflorin을 검출 동정하였다.
- Silicagel 60 F254 TLC Plate에 toluene-ethyl acetateformic acid(5 :4 :1, v/v)로 전개한 후 30% sulfiiric acid를 분무하여 105℃에서 10분간 가온 발색하여 paeonol과 paeonifloriii를 검출 동정하였다.
- 56으로 이동거리가 크고분리상태가 양호하여 목단피의 지표성분으로 확인하는데 적합하였다. 반면에 paeoniflorine monoterpene 배당체로 Table 2에서와 같이 paeonol 함량보다 paeoniflorin 함량이 현저하게 높은데도 불구하고 diethyl ether에 추출 이행량이 매우 적어서 TLC 검액에서는 극히 미량만 검출되어 paeonoflorin의 검출 방법으로 부적합하였다. TLC결과 접목주 뿌리에서 선별된 목단피의 유효지표성분 분획물은 목단피의 성분패턴과 동일하다는 것을 확인할 수 있었다.
- Court와 Hendel(1978)의 방법11)에 준하여 건조 시료를 60℃에서 균일하게 건조시킨 다음 시료 5 g에 내부표준물질로 glutaric acid 50 ㎎/methanol 40ml를 가한 다음 12% sulfuric acid/methanol 60ml을 가하여 분획 여두에 넣고 water 20ml를 가하고 chloroform 20ml씩을 가하여 3회 반복 추출하였다. 분획한 chloroform층은 anhydrous sulfate에 통과시켜 탈수하고 감압농축하여 GLC로 분석하였다.
- 무기원소 분석. 시료를 직접 회화법으로 540℃에서 10시간 회화시킨 다음, 염산 10% 용액으로 용해하여 여지 (Whatman No. 41)로 여과한 후 원자흡수 분광광도계 (Atomic absorption spectrophotometer: Varian Spectra AA-30, DS-15 data station, US A)로 분석하였다8).
-
유효지표성분 분획물의 TLC 패턴 비교.
- 생태학적 특성조사. 작약 뿌리에 목단 줄기를 접목하는 방법은 Photo 1과 같이 작약 뿌리의 상단을 開裂시키고, 목단 줄기의 끝이 뾰족하도록 하여 접촉이 잘되도록 접목하였다. 이와 같은 방식으로 접목시킨 작약뿌리/목단줄기의 경우 지상부는 목단꽃을 피울 수 있었으나, 지하뿌리의 경우는 Photo 2의 작약 뿌리와 Photo 3의 목단 뿌리가 동시에 형성되어 Photo 4에서와 같이 작약뿌리와 목단뿌리가 혼재되어 성장하는 형태를 나타내었으며 작약뿌리에 목단줄기를 접목 시키는 방식에 따라 작약 뿌리와 목단 뿌리의 생성비율은 상이할 것으로 고찰되었다.
- HPLC 분석은 Waters model 600E system을 사용하였고, 검출기는 Waters 484 tunable absorbance detector를 사용하였으며, 컬럼과 이동상은 분리 성분에 따라 각각 달리하였다. 즉, paeoidfloriiie µ- Bondapak C18 cohimm에 0.067 M phosphate buffer(pH 7.44)- MeOH(8 : 2, v/v)를 이동상으로 하여 UV 254㎚에서 검출 정량하였고, paeonole µ-Bondapak C18 cohimm에 water-acetonitrile-acetic acid(63 : 35 : 2, v/v)를 이동상으로 하여 UV 270㎚에서 검출 정량하였다.
대상 데이터
- 접목 재배후 생태학적 특성 조사. 소형 작약 뿌리의 상단부를 개열시키고 위에서 목단 줄기를 접목시켜 충남 연기군에 소재한 농가에서 3년간 재배한 후 채굴하였다. 작약 뿌리와 목단 뿌리가 혼재되어 있는 것 중 작약 뿌리는 작약 뿌리만을 선별하여 취하고 목단 뿌리는 심을 제거하고 근피만을 취한 다음 60℃에서 열풍 건조한 후 80 mesh로 분쇄하여 분석용 시료로 사용하였다.
이론/모형
- 유기산 분석. Court와 Hendel(1978)의 방법11)에 준하여 건조 시료를 60℃에서 균일하게 건조시킨 다음 시료 5 g에 내부표준물질로 glutaric acid 50 ㎎/methanol 40ml를 가한 다음 12% sulfuric acid/methanol 60ml을 가하여 분획 여두에 넣고 water 20ml를 가하고 chloroform 20ml씩을 가하여 3회 반복 추출하였다. 분획한 chloroform층은 anhydrous sulfate에 통과시켜 탈수하고 감압농축하여 GLC로 분석하였다.
- 향미 관능검사. 분말시료 각 5 g씩에 냉수 100 ml를 가하여 충분히 저어준 다음 맛과 향에 대하여 9단계의 기호도척법으로 강도를 표시하게 하여 이를 quantitative description analysis(QDA)방법12,13)으로 도식화하였다.
- 지방산 분석. 시료를 원통여지에 넣고 diethyl ether를 가하여 Soxhlet 추출법으로 16시간 추출하여 조지방질을 얻은 다음 Metcalf 등의 방법9) 준하여 0.5 N sodium hydroxide/mettianol solution으로 가수분해시킨 후, boron trifluoride-methanol을 가하여 methyl ester화시킨 다음 GLC9,10)로 분석하였다.
성능/효과
- (1) 작약근과 접목 작약근의 향미 비교: 작약근과 접목 작약근에 대한 QDA방법에 의한 관능평가 조사결과 Fig. 1에서 보는 바와 같이 향패턴은 거의 유사하였으나, 작약근 냄새, 신선한 냄새, 쓴 냄새는 접목 작약근에 비하여 작약근이 다소 강하였고 묵은 냄새와 단내는 접목 작약근이 다소 강하였다.
- (2) 목단피와 접목 목단피의 향미 비교: 목단피와 접목 목단피에 대한 QDA방법에 의한 관능평가 조사결과 Fig. 2에서 보는 바와 같이 향패턴은 거의 유사하였다. 목단피 냄새, 기름 냄새, 쓴 냄새는 목단피가 다소 강하였고 단 냄새는 접목 목단피가 다소 강하였으며 향긋한 냄새는 거의 차이가 없었다.
- (2) 목단피의 유효지표성분의 TLC 동정 : 목단피의 유효지표 성분의 TLC동정은 지용성 성분들이 주로 추출되는 diethyl ether 분획물에서 정유 성분인 paeonol과 배당체인 paeoniflorin을 분리동정하였다. paeonole Rf값 0.
- 작약근과 목단피의 유기산 분석결과는 Table 5와 같다. Oxalic acid외에 citric acid, maleic acid, fumaric acid, succinic acid, malic acid등 총 6종을 분리 동정할 수 있었다. Oxalic acid는 작약근과 접목 작약근은 건물중 18.
- 반면에 paeoniflorine monoterpene 배당체로 Table 2에서와 같이 paeonol 함량보다 paeoniflorin 함량이 현저하게 높은데도 불구하고 diethyl ether에 추출 이행량이 매우 적어서 TLC 검액에서는 극히 미량만 검출되어 paeonoflorin의 검출 방법으로 부적합하였다. TLC결과 접목주 뿌리에서 선별된 목단피의 유효지표성분 분획물은 목단피의 성분패턴과 동일하다는 것을 확인할 수 있었다.
- 분리동정하였다. paeonole Rf값 0.56으로 이동거리가 크고분리상태가 양호하여 목단피의 지표성분으로 확인하는데 적합하였다. 반면에 paeoniflorine monoterpene 배당체로 Table 2에서와 같이 paeonol 함량보다 paeoniflorin 함량이 현저하게 높은데도 불구하고 diethyl ether에 추출 이행량이 매우 적어서 TLC 검액에서는 극히 미량만 검출되어 paeonoflorin의 검출 방법으로 부적합하였다.
- 여기서 알 수 있듯이 지방산 조성 함량면에서 볼 때 작약근은 접목 작약근과 유사하였고 목단피는 접목 목단피와 거의 유사한 함량을 나타내었다. 그 외에 8종의 지방산들은 그 함량이 매우 낮았으며 이들중 미량으로 함유된 지방산들도 위에서 언급한 바와 같은 경향으로 접목 목단피는 목단피와 유사한 함량을 나타내었고 접목 작약근은 작약근과 대체로 유사한 함량을 나타내는 경향이었다.
- 작약근 및 접목(작약뿌리/목단줄기 접목) 작약근의 n-butanol추출 분획물의 TLC패턴에서 10개의 스포트가 검출되었으며 , 작약근 및 접목 작약근의 TLC패턴은 동일하였다. 따라서 접목주에서 채취된 작약근의 유효지표성분 분획물은 작약근의 성분패턴과 동일하다는 것을 확인할 수 있었다.
- 80 ㎎/g으로 다소 많은 경향을 나타내었다. 또한 Ca함량은 목단피가 1.32 ㎎/g으로 가창 높게 나타났으며, 특이하게 접목 목단피에서 0.1 ㎎/g으로 가장 낮았다. 또한 Mn도 목단피에서 78.
- 1 ㎎/g으로 가장 낮았다. 또한 Mn도 목단피에서 78.8 ㎎/g으로 가장 높았으나, Fe의 함량은 그와 반대로 접목주보다 현저하게 낮은 75.05 ㎎/g이 검출되었다. 그외에 K, Cu, Zn, Ni 함량은 작약근, 목단피 및 접목 작약근, 접목 목단피간에 거의 차이가 없었다.
- 목단피 냄새, 기름 냄새, 쓴 냄새는 목단피가 다소 강하였고 단 냄새는 접목 목단피가 다소 강하였으며 향긋한 냄새는 거의 차이가 없었다. 또한 맛을 비교해 볼 때도 목단피와 접목 목단피의 맛에 대한 패턴은 거의 유사하였으나, 목단피맛, 쓴 맛, 화한 마, 느끼한 맛, 떫은 맛은 목단피가 접목 목단피에 비하여 다소 강하였고 시큼한 맛과 단 맛은 목단피가 다소 강하였다.
- 또한 맛을 비교해 볼 때도 작약근과 접목 작약근의 맛에 대한 패턴은 거의 유사하였으나, 작약맛, 떫은 맛, 쓴 맛은 작약근이 다소 강하였고 시큼한 맛, 단 맛 및 화한 맛은 접목 작약근이 다소 강하였다.
- 2에서 보는 바와 같이 향패턴은 거의 유사하였다. 목단피 냄새, 기름 냄새, 쓴 냄새는 목단피가 다소 강하였고 단 냄새는 접목 목단피가 다소 강하였으며 향긋한 냄새는 거의 차이가 없었다. 또한 맛을 비교해 볼 때도 목단피와 접목 목단피의 맛에 대한 패턴은 거의 유사하였으나, 목단피맛, 쓴 맛, 화한 마, 느끼한 맛, 떫은 맛은 목단피가 접목 목단피에 비하여 다소 강하였고 시큼한 맛과 단 맛은 목단피가 다소 강하였다.
- 작약 뿌리에 목단 줄기를 접목하는 방법은 Photo 1과 같이 작약 뿌리의 상단을 開裂시키고, 목단 줄기의 끝이 뾰족하도록 하여 접촉이 잘되도록 접목하였다. 이와 같은 방식으로 접목시킨 작약뿌리/목단줄기의 경우 지상부는 목단꽃을 피울 수 있었으나, 지하뿌리의 경우는 Photo 2의 작약 뿌리와 Photo 3의 목단 뿌리가 동시에 형성되어 Photo 4에서와 같이 작약뿌리와 목단뿌리가 혼재되어 성장하는 형태를 나타내었으며 작약뿌리에 목단줄기를 접목 시키는 방식에 따라 작약 뿌리와 목단 뿌리의 생성비율은 상이할 것으로 고찰되었다. 따라서 추후 별도의 연구를 통하여 작약 뿌리만 생성하도록 하거나, 또는 상대적으로 작약 뿌리의 생성 빈도가 높은 접목방식에 대한 별도의 연구가 필요할 것으로 판단된다.
- 45에서 검출되는 적갈색의 paeoniflorin 스포트를 확인 동정하였다. 작약근 및 접목(작약뿌리/목단줄기 접목) 작약근의 n-butanol추출 분획물의 TLC패턴에서 10개의 스포트가 검출되었으며 , 작약근 및 접목 작약근의 TLC패턴은 동일하였다. 따라서 접목주에서 채취된 작약근의 유효지표성분 분획물은 작약근의 성분패턴과 동일하다는 것을 확인할 수 있었다.
- Paeonol, paonidorin의 HPLC정량. 작약근과 목단피의 paeonol의 함량은 Table 2의 분석결과와 같이 접목 작약근, 작약근, 목단피, 접목 목단피순으로 함량이 높았다. 특히 접목 목단피의 paeonol함량은 대건물(g) 중 3.
- 일반적으로 식물체의 무기성분은 주가 되는 N, P, K, Ca, Mg과 미량원소로서 Mn, Fe, Cu, Zn, Ni 등이 보고되고 있으며, 이들 성분 분석결과 Table 3과 같이 작약근, 목단피 및 접목 작약근, 접목-목단피간에는 뚜렷한 함량 차이의 경향은 나타나지 않았다. 총질소의 함량은 작약근과 접목 작약근, 접목 목단피가 1.40 ㎎/g으로 같은 함량치를 보였으나, 목단피에서는:대건물 (g) 중 2.80 ㎎/g으로 다소 많은 경향을 나타내었다. 또한 Ca함량은 목단피가 1.
- 한편, 작약근의 주성분으로 밝혀진 paeoniflorin의 함량 분석 결과에서도 접목 작약근과 접목 목단피에서 작약근과 목단피의 함량보다 다소 높게 검출됨으로써 접목에 의한 약효성분이 증가 될 수 있는 가능성이 있을 것으로 추정된다.
후속연구
- 이와 같은 방식으로 접목시킨 작약뿌리/목단줄기의 경우 지상부는 목단꽃을 피울 수 있었으나, 지하뿌리의 경우는 Photo 2의 작약 뿌리와 Photo 3의 목단 뿌리가 동시에 형성되어 Photo 4에서와 같이 작약뿌리와 목단뿌리가 혼재되어 성장하는 형태를 나타내었으며 작약뿌리에 목단줄기를 접목 시키는 방식에 따라 작약 뿌리와 목단 뿌리의 생성비율은 상이할 것으로 고찰되었다. 따라서 추후 별도의 연구를 통하여 작약 뿌리만 생성하도록 하거나, 또는 상대적으로 작약 뿌리의 생성 빈도가 높은 접목방식에 대한 별도의 연구가 필요할 것으로 판단된다.
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