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문제 정의
- 따라서 본 연구는 콩나물 재배시 클로렐라(Chlorella sp.) 배양액을 처리하였을 때 콩나물의 생육촉진과 항산화 능력 증진효과를 조사하여 보고함으로써 다양한 기능성을 지닌 클로렐라의 농업적 활용도를 높이고자 하였다.
가설 설정
- 1) Means with different superscripts in the same row are different at p<0.05.
제안 방법
- 화합물 DPPH는 에탄올 내에서 자유라디칼을 발생한다. 0.1, 0.5, 1 mg/ml의콩나물 추출물을 각각 DPPH와 혼합하여 자유라디칼의 양이 어느 정도 감소하는지 확인하였다. 구체적으로는 에탄올 0.
- 이 때 콩나물 콩의 양은 가정용 배양기의 경우는 200 g씩, 콩나물 재배 농가의 경우는 1 kg/통씩을 사용하였다. 2차적으로 가정용 콩나물 재배기에 물을 사용하는 대신 클로렐라 CH균주 배양액을 500배 희석하여 3일에 1회 정도 교환하여 처리하였으며 농가에서는 클로렐라 CH균주 배양액 원액을 3회/일 정도 500배로 희석하여 공급될 수 있도록 설정한 후 1시간 간격으로 2분씩 24회/일 살수될 수 있도록 설정하였으며 재배온도는 18℃로 설정하였다.
- 10초간 강하게 교반한 후 냉암소에서 30분간 반응시킨다. ELISA Reader기를 이용하여 517 nm에서 흡광도를 측정하였으며, 항산화능의 정도는 에탄올을 사용한 대조군의 흡광강도를 기준으로 백분율로 표시하였으며, 양성대조군으로 Vitamin C 0.1% (AA-2G, Ascorbic Acid 2-Glucoside, DAMY chemical)를 사용하였다.
- 본 시험 방법은 에탄올상에서 1,1-Diphenyl-2-picryhydrazyl (DPPH, Sigma D9132-1G)가 발생시키는 free radicals에 대한 소거능을 시험함으로써 항산화 효과의 직접적인 작용 정도를 파악할 수 있다. 화합물 DPPH는 에탄올 내에서 자유라디칼을 발생한다.
- , 1971; Andersen, 2005)를 변형하여 사용하였다. 순수 분리한 클로렐라 CH 균주의 종균을 배양하기 위해 100 ml T-플라스크에 70 ml의 액상 BGMM배지(50 mg/L Ampicillin, 100 mg/L Chloramphenicol)에 접종하여 4일간 배양 후, 본 연구에서 클로렐라 배양용으로 제작한 10 L 용량의 광투성 polyvinyl bag 배양기에 4 L의 액상 BGMM배지를 넣고 CH 균주의 종균을 접종하여 7일간 배양 후 실험에 사용하였다. 이 때 기포발생기를 이용하여 15 L/분의 공기를 불어 넣어 주었다.
- 실내실험을 통하여 클로렐라 처리 농도에 따른 콩나물의 생육(길이, 두께, 생체중)을 조사하여 비교하였다. 콩나물 재배 농가에서는 콩나물의 수율은 마른 콩 1 kg에 대한 5일 동안 재배한 후 평균 생체무게를 측정하여 배분율로 표시하였다.
- 콩나물 재배시 클로렐라를 처리한 콩나물과 처리하지 않은 콩나물의 비린 냄새, 고소한맛, 경도 등을 15명의 평가단을 구성하여 Blind test 방식으로 평가하였다.
- 콩나물에 처리한 클로렐라의 농도는 앞선 클로렐라 처리에 의한 엽채류의 생육증진 및 저장성 향상에 관한 연구 결과를 바탕으로 0.1%와 0.2%의 두 가지 농도로 처리하였다(Kimet al., 2014). 클로렐라 배양액의 처리방법은 1차적으로 7일 간 배양한 클로렐라 CH균주 배양액을 수돗물에 250배로 희석하여 선별한 콩이 충분히 잠길 정도로 부어서 실내에서 4~5시간 동안 침지 처리하면서 1시간 간격으로 뒤집는 작업을 반복하여 산소공급을 극대화 하였다.
- 이 때 기포발생기를 이용하여 15 L/분의 공기를 불어 넣어 주었다. 클로렐라 CH 균주배양 후, UV/VIS 분광광도계(UV/Vis Spectrophotometer 1201, Shimadzu, Japan)를 이용하여 450 nm 파장에서 흡광도(OD, Optical Density)를 측정하여 흡광도 대비 광학현미경에서 실측한 클로렐라의 세포수로 환산하여 클로렐라의 농도를 계산한 후 사용하였다.
- CH)는 2012년 경남 하동군 유기농 벼재배 논으로부터 분리하였다. 클로렐라 CH균주 배양에 사용한 BGMM배지(BG11 ModifiedMedium, BGMM)는 BG11배지(Stanier et al., 1971; Andersen, 2005)를 변형하여 사용하였다. 순수 분리한 클로렐라 CH 균주의 종균을 배양하기 위해 100 ml T-플라스크에 70 ml의 액상 BGMM배지(50 mg/L Ampicillin, 100 mg/L Chloramphenicol)에 접종하여 4일간 배양 후, 본 연구에서 클로렐라 배양용으로 제작한 10 L 용량의 광투성 polyvinyl bag 배양기에 4 L의 액상 BGMM배지를 넣고 CH 균주의 종균을 접종하여 7일간 배양 후 실험에 사용하였다.
- , 2014). 클로렐라 배양액의 처리방법은 1차적으로 7일 간 배양한 클로렐라 CH균주 배양액을 수돗물에 250배로 희석하여 선별한 콩이 충분히 잠길 정도로 부어서 실내에서 4~5시간 동안 침지 처리하면서 1시간 간격으로 뒤집는 작업을 반복하여 산소공급을 극대화 하였다. 이 때 콩나물 콩의 양은 가정용 배양기의 경우는 200 g씩, 콩나물 재배 농가의 경우는 1 kg/통씩을 사용하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용된 클로렐라 균주(Chlorella sp. CH)는 2012년 경남 하동군 유기농 벼재배 논으로부터 분리하였다. 클로렐라 CH균주 배양에 사용한 BGMM배지(BG11 ModifiedMedium, BGMM)는 BG11배지(Stanier et al.
- 실험에 사용한 콩나물용 콩은 2014년도에 충남 홍성군 유기농 콩재배 농가에서 수확한 풍산콩 품종을 사용하였다. 우선 콩에 썩혀 있는 이물질이나 기형이거나 병징이 있는 콩을 제외하고 깨끗하고 균일한 콩을 사용하였다.
- 10초간 강하게 교반한 후 냉암소에서 30분간 반응시킨다. ELISA Reader기를 이용하여 517 nm에서 흡광도를 측정하였으며, 항산화능의 정도는 에탄올을 사용한 대조군의 흡광강도를 기준으로 백분율로 표시하였으며, 양성대조군으로 Vitamin C 0.1% (AA-2G, Ascorbic Acid 2-Glucoside, DAMY chemical)를 사용하였다.
- 실험에 사용한 콩나물용 콩은 2014년도에 충남 홍성군 유기농 콩재배 농가에서 수확한 풍산콩 품종을 사용하였다. 우선 콩에 썩혀 있는 이물질이나 기형이거나 병징이 있는 콩을 제외하고 깨끗하고 균일한 콩을 사용하였다.
- 콩나물을 실내에서 실험하기 위해서 순환용 펌프와 티이머가 장착되어 있는 가정용 콩나물 재배기(SC-9000A, 청시루, 한국)를 사용하였으며 홍성군 콩나물 재배 농가에서는 하우에 200 kg의 콩나물 재배할 수 있도록 살수용 물과 재배실 온도가 조절이 자동화된 콩나물재배 챔버(JH63420, ㈜정훈이엔씨, 한국)를 사용하였다. 콩나물 재배는 18~20℃에서 수행되었다.
데이터처리
- 수집된 자료의 정리와 통계는 MS-EXCEL 2010과 SAS (version 8.0)를 이용하였으며, 처리평균간 비교는 DUNCAN 다중검정을 하여 유의확률 p<0.05인 경우 통계적으로 유의하다고 인정하였다.
이론/모형
- 본 시험 방법은 SOD (superoxide dismutase) 유사활성은 Marklund & Marklund (1974)의 방법에 따라 SOD 유사활성 반응에서 pyrogallol은 물에 존재하는 superoxide radical에 의해 자동 산화가 일어나 갈색물질을 형성하여 이를 분광광도계로 분석하고, superoxide 포착활성이 있는 물질이 존재시 pyrogallol의 산화속도가 낮아지는 원리를 이용하여 superoxide 포착활성을 간접적으로 측정할 수 있다(Han and Kim, 1994).
성능/효과
- 0.1%와 0.2% 농도로 클로렐라를 콩나물 콩 재배기간 동안 처리하여 콩나물의 생육에 어떠한 영향을 주는지 6일 동안 조사한 결과, 2가지의 클로렐라 농도로 처리한 콩나물의 길이가 모두 무처리에 비하여 43.0% 이상 신장하는 것으로 나타났으며, 0.1% 농도보다 0.2% 농도에서 뚜렷한 신장효과가 관찰되었다(Fig. 1). 또한 콩나물의 두께도 무처리에 비하여 2가지의 클로렐라 농도로 처리한 콩나물의 두께가 유의적으로 0.
- 0.1%와 0.2% 클로렐라 배양액 처리에 의한 콩나물의 항산화능력 증진효과를 DPPH와 SOD 활성을 비색반응을 통해 조사하였더니, 콩나물 추출액의 농도가 증가할수록 클로렐라 배양액 0.2%처리에서 높은 DPPH 활성이 관찰되었다(Table 4). 특히 0.
- 7 mm 이상 증가하는 것으로 조사되었다. 2가지의 클로렐라 농도로 처리한 콩나물 10개의 생체중도 무처리에 비하여 무게가 2.9~3.7 g 이상 증가하는 것으로 나타났다(Table 1). Kim 등(2003)의 무농약, 무성 장촉진제 및 무영양제 항온시험에서 클로렐라 배양액, 해조맥반석, 규석 등을 고온 소성시킨 미네랄팩 처리로 콩나물의 신장을 15 cm 이상 증가시켰다고 하였다.
- 또한 SOD도 DPPH와 마찬가지로 클로렐라 배양액을 0.2%로 처리하였을 때 콩나물 추출액의 농도가 증가할수록 높은 활성을 보였다(Table 5). 클로렐라 배양액 0.
- 또한 클로렐라를 처리한 콩나물에 대한 비린향, 씹히는 식감, 고소한 맛 등의 관능검사를 실시하였더니 0.2% 클로렐라 배양액을 처리한 콩나물의 관능검사결과 비린냄새가 없었으며 씹히는 질감과 고소한 맛이 더 좋은 것으로 조사되었다(Table 3). Kim 등(2003)은 무농약, 무성장촉진제 및 무영양제 항온시험에서 클로렐라 배양액, 해조맥반석, 규석 등을 고온소성시킨 미네랄팩 처리로 콩나물의 생장에 영향을 줄뿐만 아니라 콩나물 특유의 비린 냄새를 감소시키고 고소한 맛을 증가시키는 것으로 나타났다.
- 본 연구에서는 클로렐라 처리는 콩나물의 SOD 유사활성능력과 DPPH 자유라디칼을 소거하여 항산화 효과를 증진하는 것으로 관찰되었다. 또한 0.
- 충남 홍성군 유기농 콩나물 생산 농가에서 5~7일간 광배양한 클로렐라 처리에 의한 콩나물 생육과 수율에 미치는 효과를 조사한 결과, 처리 5일 후, 0.2% 농도로 클로렐라배양액을 희석하여 처리한 콩나물(6.0 kg)은 무처리(4.8 kg)에 비하여 25% 이상의 생체중이 증가하였다(Table 2). 콩 1 kg으로 콩나물을 재배하였을 때 콩나물의 수율은 무처리는 479.
- 8 kg)에 비하여 25% 이상의 생체중이 증가하였다(Table 2). 콩 1 kg으로 콩나물을 재배하였을 때 콩나물의 수율은 무처리는 479.3%인데 비하여 0.2% 클로렐라 배양액을 처리한 콩나물의 수율은 598.33%로 매우 높게 나타났다 (Table 2).
- 2%로 처리하였을 때 콩나물 추출액의 농도가 증가할수록 높은 활성을 보였다(Table 5). 클로렐라 배양액 0.1%와 0.2% 희석액을 처리한 콩나물 추출액 1 mg은 SOD 양성대조구인 Vitamin C 100 mg의 각각 약 40.4%, 50.3%에 해당하는 SOD 활성이 확인되었다(Table 5).
- 2%처리에서 높은 DPPH 활성이 관찰되었다(Table 4). 특히 0.1%와 0.2% 클로렐라 희석액을 처리한 콩나물 추출액 1 mg은 DPPH 양성대조구인 Vitamin C 100 mg의 각각 약 26.1%, 40.8%에 해당하는 DPPH 활성이 확인되었다(Table 4).
후속연구
- 본 연구에서는 클로렐라 처리는 콩나물의 SOD 유사활성능력과 DPPH 자유라디칼을 소거하여 항산화 효과를 증진하는 것으로 관찰되었다. 또한 0.1% 클로렐라 배양액보다는0.2% 클로렐라 배양액 처리가 콩나물의 생육과 항산화 능력을 증가시키는 것으로 관찰되어 배양액 농도증가에 따른 생육시험이 추가적으로 수행되어야 할 것으로 판단된다.
- 본 연구에서는 클로렐라 생균이 살아 있는 배양액만을 처리하였는데도 콩나물의 생육이 촉진된 것으로 보아 향후 클로렐라 배양액에 식물생장 촉진과 관련된 물질이 함유되어 있는지 추후로 분석할 필요가 있을 것으로 생각된다.
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