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문제 정의
- 이와 같은 배경에서 본 연구는 고기능성 새싹채소 생산을 위한 기초자료 확보 측면에서 LED 광질이 브로콜리 종자 발아, 새싹의 생장 및 기능성 물질의 함유량에 미치는 영향^ 대해 조사를 실시하였다.
제안 방법
- 시료를 lmg・mL시 농도로 조제한 후, 이 시료액 1mL에 증류수 3mL를 첨가하고, fblin-ciocalteau's phenol reagent 1mL를 첨가한 후 27졍C 진탕수조에서 혼합하였다. 5분 후 NaCO3 포화용액 1mL를 넣고 실온에서 1시간 방치한후 640nm에서 홉광분광광도계 (UV-1650PC, Shima- dzu)로 흡광도를 측정하였다. 페놀화합물 함량은 표준물질 ferulic acid의 농도를 이용하여 검량선을 작성한 다음 정량하였다.
- IxlCLM DPPH와 농도별 추출물을 각각 lOOpej 취하여 혼합하고, 30분간 암 상태에서 방치한 후 ELISA Reader(Bio-RAD, USA)를 이용하여 517에서 잔존 라디칼 농도를 측정하였다. 시료의 환원력 크기는 라디칼 소거활성 (Scavenging activity)로 표시하였고, RC5(은 DPPH 농도가 1/2로 감소하는데 필요한 시료의 양으로 나타내었으며 항산화 물질로 잘 알려진 BHT(butylated hydroxytoluene)와 비교하였다.
- 것을 이용하였다. LED 처리조건은 종자 시료의 약 30cm 높이에 광원을 설치하여 조광 14시간, 암조건 10시간으로 하였다. 이때 외부광원은 반사필름을 이용하여 차단하였으며, 온도조건은 생장상을 이용하여 주간 25℃, 야간 로 조절하였다.
- lyrosinase-el 활성 저해에 의한 미백활성 효과는 멜라닌 힙성의 key enzyme인 tyrosinase의 직용결과 생성되는 DOPA(Dihydr(phenylalanine)의 생성물 흡광도를 흡광분광광도계 (UV/VIS spectrometer, Jasco, Japan)를 이용하여 측정하였다. 기질로서 시험관에 0.
- 가하여 잘 혼합하였다. 다시 여기에 IN NaOH 0mL를 잘 혼합시켜 37의 water bath에서 1시간동안 반응시킨 후 42(him에서 흡광도를 측정하였다* 공시험은 시료 용액 대신 50% methanol 용액을 동일하게 처리하였으며, 표준곡선은 Naringin(Sigma Co., USA)을 이용하여 작성하고 이로부터 총 플라보노이드 함량을 구하였다.
- 발아율은 종실을 치상 후 1일 간격으로 3일간 조사하였고, 생육은 발아 후 2일 간격으로 3회 조사하여 지상부와 지하부의 생장량을 측정하였다.
- 브로콜리의 새싹 발아와 생리활성에 효과적인 영향을 미치는 LED 광질 종류를 구명하기 위해 청색, 녹색, 적색, 백색, 황색, 적색+청색광을 조광 14시간, 암조건 10시간, 온도는 주간 25, 야간 18로 조절하여 종자 발아와 새싹을 생장을 시켰다. 생리활성 조사는 새싹을 메탄올로 추출한 것을 이용하여 실시하였다.
- 발아와 새싹을 생장을 시켰다. 생리활성 조사는 새싹을 메탄올로 추출한 것을 이용하여 실시하였다. 종자 발아율은 광의 종류에 관계없이 3일 만에 100%의 발아율을 나타냈다.
- 생리활성 조사를 위해 각각의 광조건에서 6일간 재배한 시료를 채취하여 45℃ 열풍건조기에서 24시간 건조한 후 methanol로 24시간 동안 추출하여 감압농죽한 시료를 사용하여 즉정하였다.
- IxlCLM DPPH와 농도별 추출물을 각각 lOOpej 취하여 혼합하고, 30분간 암 상태에서 방치한 후 ELISA Reader(Bio-RAD, USA)를 이용하여 517에서 잔존 라디칼 농도를 측정하였다. 시료의 환원력 크기는 라디칼 소거활성 (Scavenging activity)로 표시하였고, RC5(은 DPPH 농도가 1/2로 감소하는데 필요한 시료의 양으로 나타내었으며 항산화 물질로 잘 알려진 BHT(butylated hydroxytoluene)와 비교하였다. 즉, “DPPH 라디칼 소거활성(%) = (시료를 첨가하지 않은 대조구의 흡광도- 시료를 첨가한 반응 구의 흡광도/시료를 첨가하지 않은 대조구의 흡광도X 100” 으로 하였다.
- 1N HCl(pHL2)을 140℃사용하여 부피를 200로 맞추었다. 이 반응액을 3TC 항온수조에서 1시간 반응시킨 후 2% acetic acid 1,000 Griess 시약(30% acetic acid로 조제한 1% sulfaniiic acid와 1% naphthylamine을 1:1 비율로 혼합한 것, 사용직전에 조제) 80g/를 가하여 잘 혼합시켜 빛을 차단한 상온에서 15분간 반응시킨 후 520mn에서 흡광도를 측정하여 아래와 같이 아질산염소거능을 구하였는데 그 식은, 아질산염 X 소거율(%) =(1시간 반응후의 1mM NaNC6의 흡광도-공시험구의 흡광도)/knM NaNC>2의 흡광도 x 100(%)으로 하였다.
- 05mL(100units)를 첨가하여 37℃ 에서 10분간 반응시킨 후 신속하게 ice에서 5분간 방치하여 반응을 중단시킨다. 이 반응액을 475m에서 흡광분광광도계를 이용하여 흡광도를 측정한 후 tyrosinase 효소활성 저해율을 구하였다. 효소활성 저해율은 시험시료가 포함되지 않은 반응액을 대조군으로 하였는데 그 식은 (ttyrosinase 저해활성(%)디(시험 시료)가 들어있지 않은 반응액의 반응 후 홉광도 - 시험시료가 들어있는 반응액의 반응 후 흡광도)/시험 시료가 들어있지 않은 반옹액의 반옹 후 흡광도] xl(KT으로 하였다.
- 전자공여능 측정은 DPPH((adphenyHLpiciyy- drazyl)법을 이용하여 시료의 유리기 (radio이) 소거효과를 측정하는 둥(2006)의 방법을 변형히여 측정하였다. IxlCLM DPPH와 농도별 추출물을 각각 lOOpej 취하여 혼합하고, 30분간 암 상태에서 방치한 후 ELISA Reader(Bio-RAD, USA)를 이용하여 517에서 잔존 라디칼 농도를 측정하였다.
- 종자 파종은 페트리접시에 100립씩 4반복으로 치상하였다. 발아율은 종실을 치상 후 1일 간격으로 3일간 조사하였고, 생육은 발아 후 2일 간격으로 3회 조사하여 지상부와 지하부의 생장량을 측정하였다.
- 이 반응액을 475m에서 흡광분광광도계를 이용하여 흡광도를 측정한 후 tyrosinase 효소활성 저해율을 구하였다. 효소활성 저해율은 시험시료가 포함되지 않은 반응액을 대조군으로 하였는데 그 식은 (ttyrosinase 저해활성(%)디(시험 시료)가 들어있지 않은 반응액의 반응 후 홉광도 - 시험시료가 들어있는 반응액의 반응 후 흡광도)/시험 시료가 들어있지 않은 반옹액의 반옹 후 흡광도] xl(KT으로 하였다.
대상 데이터
- 공시재료로 사용한 브로콜리 (Bg oleracea L. var. italica Pl.)는 2007년에 수확한 것으로 종자크기나 무게가 고른 것을 파종 전에 8시간 동안 물에 불린 디음 이용하였다.
- 본 연구는 2007년 11월 초부터 2008년 2월 중순까지 남도대학 채소학 실험에서 수행하였다. 공시재료로 사용한 브로콜리 (Bg oleracea L.
- 520nm? 적색광은 632nm, 청색광은 460nm, 흰색은 458nm, 황색광은 59&im였으며, 대조구는 형광등으로 피가 612nm인 것을 이용하였다. LED 처리조건은 종자 시료의 약 30cm 높이에 광원을 설치하여 조광 14시간, 암조건 10시간으로 하였다.
데이터처리
- Table 9. Tyrosinase inhibition activity of broccoli sprouts as affected by the LED colors as a light quality at the extracting concentration of 2,000 mg*L-1.zMean separation within rows by Duncan's multiple range test at 5% level.
- Fresh weight of broccoli sprouts as affected by the LED colors as a light quality.ZMean separation within rows by Duncan's multiple range test at 5% level.
이론/모형
- 시료 dig에 Davis 변법에 따라 75% methanoK 가하여 실온에서 하룻밤 동안 추출한 다음 이 검액 LOmL를 시험관에 취하고 lOmL의 diethylen glycol 을 가하여 잘 혼합하였다. 다시 여기에 IN NaOH 0mL를 잘 혼합시켜 37의 water bath에서 1시간동안 반응시킨 후 42(him에서 흡광도를 측정하였다* 공시험은 시료 용액 대신 50% methanol 용액을 동일하게 처리하였으며, 표준곡선은 Naringin(Sigma Co.
- 아질산염소거 효과는 Gray와 Dugan(1975)의 방법을 준하여 다음과 같이 측정하였다, 1mM NaN02 20에 시료 추출액 40pi와 0.1N HCl(pHL2)을 140℃사용하여 부피를 200로 맞추었다. 이 반응액을 3TC 항온수조에서 1시간 반응시킨 후 2% acetic acid 1,000 Griess 시약(30% acetic acid로 조제한 1% sulfaniiic acid와 1% naphthylamine을 1:1 비율로 혼합한 것, 사용직전에 조제) 80g/를 가하여 잘 혼합시켜 빛을 차단한 상온에서 15분간 반응시킨 후 520mn에서 흡광도를 측정하여 아래와 같이 아질산염소거능을 구하였는데 그 식은, 아질산염 X 소거율(%) =(1시간 반응후의 1mM NaNC6의 흡광도-공시험구의 흡광도)/knM NaNC>2의 흡광도 x 100(%)으로 하였다.
- 총 페놀 화합물 함량은 Folin-Denis 방법 (Dewanto 등, 2002)에 따라 분석하였다. 시료를 lmg・mL시 농도로 조제한 후, 이 시료액 1mL에 증류수 3mL를 첨가하고, fblin-ciocalteau's phenol reagent 1mL를 첨가한 후 27졍C 진탕수조에서 혼합하였다.
성능/효과
- LED 광질을 달리하여 재배한 브로콜리 새싹의 메탄올 추출물의 아질산염소거 효과를 분석한 결과 추출물 500mg・LT에서는 황색광 처리구에서 66.9%로 가장높게 나타났으며, 녹색광 처리구는 59.8%가 가장 적게 나타났다(Table 8). 통계적으로는 녹색광 처리구를 제외하고는 LED 광 처리구 및 대조구 간에 차이를 나타내지 않았다.
- LED 광질을 달리하여 재배한 브로콜리 새싹의 메탄올 추출물의 항산화활성을 조사한 결과, 추출 31 mgvlT일 때는 백색광 처리구에서 4, 9%로 다소 높게 나타났다(Table 7) 벼로콜리 새싹 메탄올 추출물의 63mg-L 1 이상의 농도에서는 광처리구 간에 차이가 뚜렷하게 나타나 백색광 처리구에서 가장 높게 나타났고, 녹색광 처리구에서 가장 낮게 나타났다. 1, 000 mg, LT의 농도에서는 백색광 처리구의 경우 92.
- 9%로 가장 높게 나타났다. Tyrosinase 저해 활성은 추출물이 2,000mgL일 때 적색광 처리구에서 14.5%로 가장 높게 나타났다.
- 식물체 뿌리 정단의 수는뿌리 끝 생장점에서 합성되는 사이토키닌의 양과 비례한다(Torrey, 1976). 그러므로 광질의 종류가 사이토키닌에 영향을 미치는 기작에 대한 추후 연구가 필요하지만 본 연구에서는 LED 광질이 브로콜리 새싹 재배시 뿌리에 영향을 미치는 것과 함께 적색+청색광이 뿌리의 길이를 길게 하는데 영향을 미친다는 것을 확인하였다.
- 9mg・LT 정도의 차이를 나타내었다, 일반적으로 페놀성 물질은 다양한 구조와 분자량을 가지며, 이것들의 phenolic hydroxyl이 단백질처럼 거대분자와 결합하여 항산화, 항균, 그리고 항암 등의 생리기능을 가진다고 알려져 있다(Dural과 Shetty, 20이; Park, 2005). 그러므로 페놀물질 함량이 높을수록 기능성물질로 유용하게 활용할 수 있다는 점에서 브로콜리의 새싹 생산시 총페놀화합물의 함량을 증가시키는 것으로 나타난 대조구 또는 LED의 백색광 처리가 바람직할 것으로 생각된다.
- Okamoto 둥(1996)은 적색광은 식물의 광합성에 관여하고, 청색광은 형태적으로 식물체의 건전한 생장에 필연적이라고 하였으며, Choi(2003)는 잎 들깨 재배시 적색, 청색 및 근적색 LEDs를 이용한 광중단 처리시 줄기 생장은 적색광으로 광중단 처리를 하였을 때 가장 촉진되었다고 하였다. 그런데 본 연구에서 종자 파종 후 8일째의 신선 중은 청색광, 녹색광, 적색광 및 백색광에서 비교적 무거운 것으로 나타났다. 이는 종자 발아 후 새싹이 충분한 조사를 받고 반응할 만큼 생장을 하지 못했고, 그에 따라 광질에 따른 차이가 뚜렷하지 않은데 원인이 있는 것으로 생각되었다.
- 멜라닌 생성 억제작용 기전으로는 멜라닌 생성의 효소인 tyrosinase 효소 자체를 직접 억제하는 유형과 세포로부터 분리한 Tosiiiase에 대해서는 직접적인 억제를 나타내지 않지만 피부 색소 세포내에서 멜라닌 생성을 억제하는 유형이 있다(Kahn과 Andrawis, 1985; Tomita 등, 1990). 본 연구에서는 LED 광질을 달리하여 재배한 브로콜리 새싹의 메탄올 추출물 tyrosinase 저해 활성을 조사하였는데, 적색광에서 14.5%로 가장 높게 나타났다(Table 9). Tyrosinase 저해율이 가장 낮게 나타난 광처리구는 황색광 처리구로 10.
- 브로콜리의 새싹 재배시 LED 광질이 뿌리의 생장에 미치는 영향을 조사한 결과, 2일째는 황색광에서 가장 길었으며, 종자 파종 후 6일째에는 백색광을 제외한 처리구에서 L07*L97cm이었으나 백색광에서는 0.57cm로 짧았다(Table 3). 식물체 뿌리 정단의 수는뿌리 끝 생장점에서 합성되는 사이토키닌의 양과 비례한다(Torrey, 1976).
- 브로콜리의 새싹 재배시 LED 광질이 새싹의 메탄올 추출물 총페놀화합물에 미치는 영향을 조사한 결과, 무처리구에서 83.3mg<L시으로 가장 높게 나타났다(Table 5). 총페놀화합물 함량이 가장 낮은 것은 청색광 처리구로서 71如垠・顼이었으며, 그 다음은 적색광 처리구로서 75.
- 브로콜리의 새싹 재배시 LED 광질이 새싹의 신선 중에 미치는 영향을 조사한 결과, 2일째는 광질에 따른 차이가 없었으나 6일째에는 청색광에서 0.479g/10plants 으로 가장 높게 나타났다(Table 4). 종자 파종 8일째에는 대조구와 적색+청색광 처리구는 0.
- 브로콜리의 새싹 재배시 LED 광질이 줄기 신장에 미치는 영향을 조사한 결과, 2일째는 대조구구가 L21cm로 제일 큰 것으로 나타났다(Table 2). 그러나 6일째에는 무처리구가 Z50cm인데 비해 백색광 처리구는 3.
- 5%로 가장 높게 나타났다. 아질산염 소거능은 추출물이 500mgL일 때 황색광 처리구에서 66.9%로 가장 높게 나타났다. Tyrosinase 저해 활성은 추출물이 2,000mgL일 때 적색광 처리구에서 14.
- (Cha와 Cho, 2001). 이러한 배경예서 플라보노이드 함량이 높은 브로콜리 새싹 재배 조건 구명을 위해 LED 광질이 새싹의 메탄올 추출물의 플라보노이드 함량에 미치는 영향을 조사한 결과, 청색 광처리구와 대조 구에서 72*6mg, LT과 7Z3mg*L시으로 각각 높게 나타났다(Table 6). 플라벼노이드 함량 가장 낮은 것은 적색광 처리구로 57.
- 6mg£i로 가장 많았다. 전자공여능은 추출물 2,000mg일 때 백색광 처리구에서 93.5%로 가장 높게 나타났다. 아질산염 소거능은 추출물이 500mgL일 때 황색광 처리구에서 66.
후속연구
- 37cm를 나타내었다. 그러므로 브로콜리의 새싹 재배시 신장 촉진 측면에서는 백색광, 청색광 및 녹색광을 조사하는 것이 좋을 것으로 생각된다.
- 현재 널리 사용되고 있는 항산화제는 BHAQeutylated hydroxy hydroxy ani- sole)와 TBHQ(2-tert-butyl hydroquinone) 같은 합성품인데, 이들을 하루에 50mg・kgT 이상의 고용량으로 장기간 복용시 지질대사의 불균형과 암을 유발시킬 수 있기 때문에 이들의 사용을 제한하고 있는 실정이다 (Brane, 1975). 그러므로 이러한 합성 산화제를 대체시킬 수가 있는 우수한 천연항산화제의 개발이 시급하게 요구되고 있다는 점에서 브로콜리 새싹 재배시 백색광 처리구는 다른 광처리구에 비해 상대적으로 높은 항산화효과를 기대할 수 있을 것으로 생각된다.
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