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문제 정의
- 이와 같은 배경에서 본 연구는 특정 광질을 쉽게 조사할 수있으면서도 수은으로 환경 친화적이며 전력절감이 탁월하고 수명이 긴 장점을 갖고 있는 LED(light emitting diode) 광질 (Hwang et al., 2004)이 유채의 종자 발아, 새싹의 생장 및 기능성 물질의 함유량에 미치는 영향에 대해 조사를 실시하였다.
제안 방법
- 1x10-4M DPPH와 농도별 추출물을 각각 100ul씩 취하여 혼합하고, 30 분간 암 상태에서 빙치]한 후 ELISA Reader (Bio-RAD, USA) 를 이용하여 517nm에서 잔존 라디칼 농도를 측정하였다. 시료의 환원력 크기는 라디칼 소거활성(Scavenging activity)으로표시하였고, RC50은 DPPH 농도가 1/2로 감소하는데 필요한 시료의 양(ug)으로 나타내었으며 항산화 물질로 잘 알려진 BHT(butylated hydroxytoluene)와 비교하였다.
- LED 처리조건은 시료의 약 30cm 높이에 광원을 설치하였으며, 광도는 1, 500lux, 조광 14시간, 암조건 10시간으로하였다. 이 때 외부광원은 반사필름을 이용하여 차단하였으며, 온도조건은 생장상을 이용하여 주간 25°C, 야간 18°C로 조절하였다.
- Tyrosinase의 활성 저해에 의한 미백활성 효과는 멜라닌 합성의 key enzyme인 tyrosinase의 작용결과 생성되는 DOPA (Dihydroxiphenylalanine)의 생성물의 흡광도를 흡수분광광도계(UV/VIS spectrometer, Jasco, Japan)를 이용하여 측정하였다. 기질로서 시험관에 0.
- 1ml를 잘 혼합시켜 37C의 water bath에서 1시간 동안 반응시킨 후 420nm에서 흡광도를측정하였다. 공시험은 시료 용액 대신 50% methanol 용액을동일하게 처리하였으며, 표준곡선은 Naringin(Sigma Co., USA)을 이용하여 작성하고 이로부터 총 플라보노이드 함량을구하였다.
- 치상하였다. 발아율은 종실을 치상 후 1일 간격으로 3일간 조사하였고, 생육은 발아 후 2일 간격으로 3회 조사하여 지상부와 지하부의 생장량을 측정하였다.
- 생리활성 조사를 위해 각각의 광조건에서 6일간 재배한 시료를 채취하여 45C 열풍건조기에서 24시간 건조한 후 methanol 에서 24시간 동안 추출하여 감압농축한 시료를 사용하여 측정하였다.
- 생리활성조사는 새싹을 메탄올로 추출한 것을 이용하여 실시하였다. 종자 발아율과 발아속도는 광질에 관계없이 3일 만에 100% 발아되었다.
- 1x10-4M DPPH와 농도별 추출물을 각각 100ul씩 취하여 혼합하고, 30 분간 암 상태에서 빙치]한 후 ELISA Reader (Bio-RAD, USA) 를 이용하여 517nm에서 잔존 라디칼 농도를 측정하였다. 시료의 환원력 크기는 라디칼 소거활성(Scavenging activity)으로표시하였고, RC50은 DPPH 농도가 1/2로 감소하는데 필요한 시료의 양(ug)으로 나타내었으며 항산화 물질로 잘 알려진 BHT(butylated hydroxytoluene)와 비교하였다. 즉, “DPPH 라디칼 소거활성(%) = (시료를 첨가하지 않은 대조구의 흡광도 - 시료를 첨가한 반응구의 흡광도 / 시료를 첨가하지 않은 대조 구의 흡광도 X 100”으로 하였다.
- 유채의 새싹 발아와 생리활성에 효과적인 영향을 미치는 LED 광질 종류를 구명하기 위해 청색, 녹색, 적색, 백색, 황색, 적색+청색광을 발광 14시간, 암조건 10시간, 주간 25°C, 야간 18°C로 조절하여 종자 발아와 새싹을 생장을 시켰다. 생리활성조사는 새싹을 메탄올로 추출한 것을 이용하여 실시하였다.
- LED 처리조건은 시료의 약 30cm 높이에 광원을 설치하였으며, 광도는 1, 500lux, 조광 14시간, 암조건 10시간으로하였다. 이 때 외부광원은 반사필름을 이용하여 차단하였으며, 온도조건은 생장상을 이용하여 주간 25°C, 야간 18°C로 조절하였다.
- 05ml(100units)를 첨가하여 37C 에서 10분간 반응시킨 후 신속하게 ice에서 5분간 방치하여 반응을 중단시킨다. 이 반응액을 475nm에서 흡수분광광도계를이용하여 흡광도를 측정한 후 tyrosinase 효소활성 저해율을 구하였다. 효소활성 저해율은 시험시료가 포함되지 않은 반응액을 대조군으로 하였는데 그 식은 tyrosinase 저해활성(%) = [(시험 시료)가 들어 있지 않은 반응액의 반응 후 흡광도 - 시험 시료가 들어있는 반응액의 반응 후 흡광도) / 시험 시료가 들어있지 않은 반응액의 반응 후 흡광도] X 100으로 하였다.
- 전자공여능 측정은 DPPH(a, a-diphenyl-^-picryl- hydrazyl)법을 이용하여 시료의 유리 기 (radical) 소거효과를 측정하는 Lee 등(2006)의 방법을 변형하여 측정하였다. 1x10-4M DPPH와 농도별 추출물을 각각 100ul씩 취하여 혼합하고, 30 분간 암 상태에서 빙치]한 후 ELISA Reader (Bio-RAD, USA) 를 이용하여 517nm에서 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 475nm에서 흡수분광광도계를이용하여 흡광도를 측정한 후 tyrosinase 효소활성 저해율을 구하였다. 효소활성 저해율은 시험시료가 포함되지 않은 반응액을 대조군으로 하였는데 그 식은 tyrosinase 저해활성(%) = [(시험 시료)가 들어 있지 않은 반응액의 반응 후 흡광도 - 시험 시료가 들어있는 반응액의 반응 후 흡광도) / 시험 시료가 들어있지 않은 반응액의 반응 후 흡광도] X 100으로 하였다.
대상 데이터
- Light emitting diode(LED)는 본 연구를 위하여 특별히 제작한 것(금오전기, 부천)으로 광질은 피크가 녹색광은 520nm, 적색광은 632nm, 청색광은 460nm, 흰색은 458nm, 황색광은 596nm였으며, 대조구는 형광등으로 피크가 612nm인 것을 이용하였다. LED 처리조건은 시료의 약 30cm 높이에 광원을 설치하였으며, 광도는 1, 500lux, 조광 14시간, 암조건 10시간으로하였다.
- 채소학 실험실에서 수행하였다. 공시재료로 사용한 유채 한라 는 2007년에 수확한 것으로 종자 크기나 무게가 고른 것을 파종 전에 물에 8시간 동안 침종한 다음 이용하였다.
- 본 연구는 2007년 11월 초부터 2008년 2월 중순까지 전남도립대학 채소학 실험실에서 수행하였다. 공시재료로 사용한 유채 한라 는 2007년에 수확한 것으로 종자 크기나 무게가 고른 것을 파종 전에 물에 8시간 동안 침종한 다음 이용하였다.
데이터처리
- z)Mean separation within rows by Duncan's multiple range test at 5% level.
이론/모형
- 아질산염소거 효과는 Gray and Dugan(1975)의 방법을 준하여 다음과 같이 측정하였다. 1mM NaNO2 20ul에 시료 추출액 40ul와 0.
성능/효과
- 5%로 상대적으로 낮은 경향을 보였다. 2, 000mg・L-1의농도에서 백색광 처리구는 90.3%, 청색광 처리구는 90.0%를나타낸 반면에 황색광 처리구는 85.0%, 적색광 처리구는 85.3%를 나타내었다. 이러한 결과는 최근 산화적 스트레스에의해 기 인한 많은 종류의 질병이 발생되고 있으며, 이와 관련하여 우수한 항산화 활성을 갖는 물질에 대한 탐색연구가 활발히진행되고 있으며(Yagi, 1987), 항산화 활성이 높은 식물은 대체적으로 항암 효과가 높다(Heo et al.
- 7%이하를 나타내었다(Table 6). 500mg-L-1 이상의 농도에서는 LED 광질 처리구에 따른 차이가 뚜렷해 청색광과 백색광 처리구에서는 각각 46.6 및 46.5%로 다른 광처리구 보다높은 경향을 보인 반면에 적색광과 황색광 처리구는 각각 34.7 및 36.5%로 상대적으로 낮은 경향을 보였다. 2, 000mg・L-1의농도에서 백색광 처리구는 90.
- LED 광질을 달리하여 재배한 유채 새싹의 메탄올 추출물 2, 000mg・L-1이 tyrosinase 활성저해에 미치는 영향을 조사한 결과 22.5%를 나타낸 녹색광 처리구를 제외하고는 모두 14.5% 이하의 저해활성을 나타냈다(Table 8). 보통 색소의 침착, 주근깨 등을 유발하는 멜라닌 색소의 생합성 경로는 tyrosine으로부터 tyrosinase의 효소작용에 의해서 생성되는 dopaquinone 등의 유도체를 경유하여 아미노산 및 단백질과의 중합반응으로 생성된다(Pawelek and Korner, 1982).
- LED 광질을 달리하여 재배한 유채 새싹의 메탄올 추출물의 전자공여능을 조사한 결과 전반적으로 125mg・L-1의 농도에서는 11.7%이하를 나타내었다(Table 6). 500mg-L-1 이상의 농도에서는 LED 광질 처리구에 따른 차이가 뚜렷해 청색광과 백색광 처리구에서는 각각 46.
- 7%로 가장 높았다(Table 7). 가장 낮은 아질산염소거율을나타낸 처리구는 적색광 처리구로 57.4%를 나타내어 대조구와 13.7%의 차이를 나타냈다. 일반적으로 식품의 가공 및 저장 중에 널리 이용되고 있는 아질산염은 단백질 식품, 의약품 및 잔류농약 등에 함유되어 2급 및 3급 아민과 반응하여 독성물질로 알려진 nitrosamrn을 생성하며, 일정농도 이상 섭취하게 되면 혈액 중의 헤모글로빈이 산화되어 메트로헤모글로빈을 형성하여각종 질병을 일으키는 것으로 알려져 이에 대한 생성억제 방법이 모색되고 있다(Normington et al.
- , 1986). 그러므로 유채 종자를 이용한 새싹 재배시 아질산염소거율이 높은 것을 생산하고자 할 때는 형광등 아래나 LED를 이용한 백색광 또는 청색광을이용하는 것이 좋은 것으로 나타났다.
- , 2008). 그런 측면에서 유채의 새싹재배 시 LED 광질이 새싹의 메탄올 추출물의 플라보노이드 함량에 미치는 영향을 조사한 결과 청색광 처리구에서 72.5mg- L-1로 가장 높게 나타났다(Table 5). 총플라보노이드 함량이 가장 낮은 것은 황색광 처리구로 47.
- 339g/10plants로 높았다. 새싹의 총 플라보노이드 함량은 적색광과 백색광 처리구에서 각각 72.5 및 70.9mg・LT로 많았다. 전자공여능은 추출물 2, 000mg・L-1일 때 청색광과 백색광 처리구에서 각각 90.
- 유채의 새싹 재배시 led 광질이 새싹의 메탄올 추출물 500mg・LT의 아질산염소거율을 조사한 결과 대조구에서 66.7%로 가장 높았다(Table 7). 가장 낮은 아질산염소거율을나타낸 처리구는 적색광 처리구로 57.
- 유채의 새싹 재배시 led 광질이 새싹의 생체중에 미치는 영향을 조사한 결과 2일째는 녹색광에서 0.136g/10plants로 가장무거운 것으로 나타났다(Table 4). 파종 후 4일째에는 대조구에서 0.
- 유채의 새싹 재배시 led 광질이 줄기 신장에 미치는 영향을 조사한 결과 파종 후 4일째는 적색 및 적색+청색광 처 리구에서각각 1.96cm로 가장 컸다(Table 2). 종자 파종 후 6일째에는 대조 구가 2.
- 유채의 종자발아에 미치는 LED 광질의 영향을 조사한 결과 1 일째는 모든 처리구에서 4.7% 미만의 발아율을 나타내었다 (Table 1). 2일째는 74.
- 9mg・LT로 많았다. 전자공여능은 추출물 2, 000mg・L-1일 때 청색광과 백색광 처리구에서 각각 90.0 및 90.3%로 높았다. 아질산염 소거능은 적색광 처리구에서 57.
- 96cm로 가장 컸다(Table 2). 종자 파종 후 6일째에는 대조 구가 2.23cm인데 비해 적색+백색광 처리구 2.17cm를 제외하고는 모두 대조구 보다 큰 것으로 나타났으며, 특히 백색광 처리구는 2.83cm로 가장 컸다. 따라서 유채의 새싹 생산시 줄기의 신장 촉진 측면에서는 백색광을 처리하는 것이 좋을 것으로 생각된다.
- 136g/10plants로 가장무거운 것으로 나타났다(Table 4). 파종 후 4일째에는 대조구에서 0.230g/10plants로 가장 무겁게 나타났으며, 파종 후 6일째에는 녹색광에서 0.339g/10plants로 가장 무겁게 나타났다. Okamoto 등(1996)은 적색광은 식물의 광합성에 관여하고, 청색광은 형태적으로 식물체의 건전한 생장에 필연적이라고 하였는데, 본 연구에서는 녹색광과 백색광 처리구에서 상대적으로 무겁게 나타났다.
- 종자 발아율과 발아속도는 광질에 관계없이 3일 만에 100% 발아되었다. 파종 후 6일째의 신선중은 녹색광과 백색광에서 각각 0.339g/10plants 및 0.339g/10plants로 높았다. 새싹의 총 플라보노이드 함량은 적색광과 백색광 처리구에서 각각 72.
후속연구
- 7cm로 가장 길었는데, 식물체 뿌리정단의 수는 뿌리 끝 생장점에서 합성되는 사이토키닌의 양과비례한다(Torrey, 1976). 그러므로 광질의 종류와 사이토키닌에대한 추가적 인 연구가 필요한 것으로 나타났지만 본 연구에서는 LED 광질이 유채의 새싹 재배시 뿌리에 영향을 미치는 것과 함께 청색광이 뿌리를 길게 하는데 영향을 미친다는 것을 확인한만큼 생산 시에는 이를 활용하는 것이 좋을 것으로 생각된다.
- 이상의 결과를 종합해 보면 LED 광질을 달리하여 유채의 새싹을 재배한 결과 특정의 광질 조사는 특정의 생리활성물질의함유량에 영향을 미친 만큼 이를 현장에서 적용하는 것이 바람직 할 것으로 생각된다.
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