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문제 정의
- 제주에서 생산되는 채소류 중에 조수입 비중이 큰 마늘은 제주 전역에서 재배를 하고 있긴 하지만 주로 서부지역의 비 화산회토양에서 많이 이루어지고 있는 실정이다. 본 연구는 서 부지역의 남도마늘 재배지 4곳으로부터 토양시료 및 수확한 마늘을 이용하여 주요 성분에 대하여 분석하였으며, 토양의 무 기물 함량과 남도마늘의 무기물 함량간 상관관계를 밝혀 토양 특성이 마늘의 무기성분 및 기능성 성분 함량에 미치는 영향을 구명하고자 하였다.
제안 방법
- Allicin함량 분석은 각각의 시료 1g에 3차 증류수 30 ㎖를 가하여 30분간 추출하였다. 추출액은 원심분리기를 이용하여 3,000 rpm에서 10분간 원심분리한 후 0.
- 45 ㎛ syringe filter로 여과하여 HPLC-DAD (Agilent 1260, Agilent Technologies, Waldbronn, Germany)로 분석하였다. Analytical columne Agilent Zorbax SB-C18 (4.6 × 250 ㎜, 5 ㎛)을 사 용하였고, 이동상은 (A) 0.1% formic acid containing water 와 (B) 0.1% formic acid containing acetonitrile을 시간에 따라 gradient로 용리하여 분석하였다. 이동상의 속도는 1.
- 6 ㎖의 80% 에탄올을 넣고, 40분 뒤 분광광도계를 이용하여 415 ㎚에서 흡광도를 측정하였다. Quercetin을 표준 품으로 사용하였고 검량선으로부터 얻어진 방정식을 사용하여 추출물 g당 quercetin equivalents (QE)로 계산하였다.
- 6 N NaOH 1 ㎖ 를 혼합하여 분광광도계 (UV-1800, Shimadzu, Kyoto, Japan)를 이용하여 420 ㎚에서 흡광도를 측정하였다. Sodium pyruvate를 사용하여 얻은 표준검량 곡선으로 total pyruvate 함량을 산출하였다.
- 68 ㎎ GE/g)에서 가장 낮게 나타났다. α-Glucosidase의 저 해활성을 측정하였다. J3 지역 남도마늘의 α-glucosidase 저해 활성이 IC50= 8.
- 환원당 정량법인 DNS법 (Miller, 1959)을 변형하여 남도마 늘 착즙액의 환원당 함량을 측정하였다. 각 시료액 0.2 ㎖에 DNS 시약 (7.5 g DNS, 14.0 g NaOH, 126.1 g Rochelle 염, 5.4 ㎖ phenol, 5.9 g Na2S2O5/ℓ)을 0.2 ㎖ 혼합하여 95℃ heating block (HD-96D, Daihan Scientific, Seoul, Korea)으 로 15분간 반응시키고 발색된 반응액을 5분간 4℃에서 반응 을 정지시킨 후 증류수 0.6 ㎖를 첨가하여 분광광도계 546 ㎚ 에서 흡광도를 측정하였다.
- 총 페놀 함량은 Kim (2014)의 방법을 일부 수정하여 사용하였다. 남도마늘 착즙액 100 ㎕/㎖에 50 ㎕ Folin-Ciocalteu reagent를 첨가하고 5분간 실온에서 반응시킨 후 0.3 ㎖ 20% Na2CO3를 첨가하였다. 그리고, 분광광도계를 사용하여 725 ㎚ 에서 흡광도를 측정하였다.
- 남도마늘 착즙액을 4℃, 17,000 rpm에서 10분간 원심분리 (1730MR, Cyrozen, Daejeon, Korea)하여 상층액을 분리하고,산/당도 분석장치 (NH-2000, Horiba, Kyoto, Japan)를 이용하여 분석하였다. 가용성 고형분 함량은 o Brix, 산도는 %로 표 시하였다.
- 남도마늘을 재배하였던 토양의 무기물과 수확한 마늘의 무 기성분간 상관관계를 분석하였다 (Table 4). 유효규산의 경우 토양내 함량이 많을수록 남도마늘의 인, 칼륨 (r = 0.
- 남도마늘을 세척하여 70℃에서 건조시킨 후 식용부위인 인 편을 분쇄하여 분석용 시료로 이용하였다. 분말화된 시료 0.5 g 을 분해플라스크에 넣고 왕수분해법으로 분해시킨 후 P, K, Ca, Mg, Na, Fe, Mn, Zn, Cu 및 S 함량을 유도결합플라스 마를 이용하여 정량하였다. 전질소 함량은 Kjeldahl법으로 정 량하였다.
- 비화산회토양에서 재배된 남도마늘의 총 페놀, 플라보노이 드, 환원당의 함량 및 α-glucosidase 저해활성을 측정하였다 (Table 8). 총 페놀 함량은 71.
- Alliin함량 분석은 각각의 시료 1g에 20% 에탄올 30 ㎖를 가하여 30분간 추출하였으며, 추출액은 원심분리기 (Combi514R, Hanil, Inchoen, Korea)를 이용하여 3,000 rpm에서 10분간 원심분리하였다. 원심분리 후 상층액을 0.45 ㎛ syringe filter로 여과하여 HPLC-DAD (Agilent 1260, Agilent Technologies, Waldbronn, Germany)로 분석하였다. Analytical columne Agilent Zorbax SB-C18 (4.
- 토양내 다량원소 및 미량원소는 유도결합플라스마 (JY 138 Ultrace, Jobin Yvon, Longjumeau, France)를 이용하여 분석하였다. 유효황, 유효인산 및 유효규산은 분광광도계 (Lambda 25, PerkinElmer, Waltham, MA, USA)를 이용하여 분석하였다.
- , Waltham, MA, USA)를 이용하여 측정하였다. 전기전도도 (EC)는 pH와 동일하게 제조된 시료를 전기전도도계 (Orion Star A329, Thermo Fisher Scientific Inc., Waltham, MA, USA)를 이용하여 측정하였다. 토양 유기물함량은 Walkley and Black법을, 질소함량은 Kjeldahl법을 이용하여 측정하였다.
- 제주도 비화산회토에서 생산된 남도마늘을 이용하여 성분 분석 및 α-glucosidase 저해활성을 측정하였다 (Table 5 ~ 8). 비화 산회토에서 재배된 남도마늘의 가용성 고형량 함량은 7.
- 제주도내 남도마늘 재배지의 미량원소인 철, 망간, 구리 및 아연 함량을 측정하였다. 토양내 미량원소의 함량은 망 간 (76.
- 총 pyruvate 함량은 Schwimmer 와 Weston (1961)의 방법을 일부 변형하여 실시하였으며 시료 1g에 10% trichloroacetic acid 10 ㎖를 첨가하여 균질화하고 1시간 동안 방치한 후 여과 하였다. 여과액 0.
- 총 페놀 함량은 Kim (2014)의 방법을 일부 수정하여 사용하였다. 남도마늘 착즙액 100 ㎕/㎖에 50 ㎕ Folin-Ciocalteu reagent를 첨가하고 5분간 실온에서 반응시킨 후 0.
- 그리고, 분광광도계를 사용하여 725 ㎚ 에서 흡광도를 측정하였다. 총 페놀 함량은 gallic acid를 표준 품으로 사용하였으며, 검량선으로부터 얻어진 방정식을 이용하여 추출물 g당 gallic acid의 정량 (GAE)으로 표현하였다.
- 총 플라보노이드는 Moreno 등 (2000)의 방법을 일부 수정 하여 사용하였다. 시료 0.
- Allicin함량 분석은 각각의 시료 1g에 3차 증류수 30 ㎖를 가하여 30분간 추출하였다. 추출액은 원심분리기를 이용하여 3,000 rpm에서 10분간 원심분리한 후 0.45 ㎛ syringe filter로 여과하여 HPLC-DAD (Agilent 1260, Agilent Technologies, Waldbronn, Germany)로 분석하였다. 칼럼 및 이동상 조건은 alliin 분석조건과 동일하며, 이동상의 속도는 0.
- 토양 유기물함량은 Walkley and Black법을, 질소함량은 Kjeldahl법을 이용하여 측정하였다. 토양내 다량원소 및 미량원소는 유도결합플라스마 (JY 138 Ultrace, Jobin Yvon, Longjumeau, France)를 이용하여 분석하였다. 유효황, 유효인산 및 유효규산은 분광광도계 (Lambda 25, PerkinElmer, Waltham, MA, USA)를 이용하여 분석하였다.
- 토양의 화학성을 조사하기 위하여 2014년 5월 중 • 하순경 에 남도마늘을 수확한 포장으로부터 토양을 채취하여 풍건시 킨 후에 2 ㎜ 체를 통과시켜 분석하였다. 토양 pH는 pH meter (Orion Star A211, Thermo Fisher Scientific Inc.
- 환원당 정량법인 DNS법 (Miller, 1959)을 변형하여 남도마 늘 착즙액의 환원당 함량을 측정하였다. 각 시료액 0.
대상 데이터
- 남도마늘을 세척하여 70℃에서 건조시킨 후 식용부위인 인 편을 분쇄하여 분석용 시료로 이용하였다. 분말화된 시료 0.
- 남도마늘을 재배하였던 제주도 서부지역의 토양화학성 분석을 실시하였다 (Table 1). 토양은 비화산회토로 모래는 11.
- 토양시료는 2013년 8월 중순부터 9월 하순에 남도마늘을 파 종하여 2014년 5월 중 • 하순경에 수확한 농가포장을 선정하여 채취하였는데, 시험장소는 서귀포시 대정읍 (J1, 암갈색 비 화산회토 하원통), 제주시 한림읍 (J2, 암황갈색 비화산회토 동 홍통), 서귀포시 대정읍 (J3, 암황갈색 비화산회토 무릉통)과 제주시 한경면 (J4, 암황갈색 비화산회토 무릉통) 등 4개소이 었다.
이론/모형
- α-Glucosidase 억제활성은 Hyun 등 (2014)의 방법에 따라 실험하였다. 각각의 샘플 50 ㎕에 0.
- 5 g 을 분해플라스크에 넣고 왕수분해법으로 분해시킨 후 P, K, Ca, Mg, Na, Fe, Mn, Zn, Cu 및 S 함량을 유도결합플라스 마를 이용하여 정량하였다. 전질소 함량은 Kjeldahl법으로 정 량하였다.
- , Waltham, MA, USA)를 이용하여 측정하였다. 토양 유기물함량은 Walkley and Black법을, 질소함량은 Kjeldahl법을 이용하여 측정하였다. 토양내 다량원소 및 미량원소는 유도결합플라스마 (JY 138 Ultrace, Jobin Yvon, Longjumeau, France)를 이용하여 분석하였다.
성능/효과
- 남도마늘의 미량원소 함량을 측정한 결과 (Table 6), 다량원 소의 경우 J1 지역이 타지역보다 함량이 낮게 나타났으나 미 량원소에서는 반대로 J1 지역이 다른 지역보다 높은 함량을 보였다. 미량원소 중 철 (50.
- 남도마늘의 황 함유 화합물의 함량을 조사한 결과 (Table 7), 비화산회토양에서 남도마늘을 재배하였을 경우, 알리인 함량은 8.78 ㎎/g (2.33 ~ 12.56)을 나타내었으며, J1 지역 (2.33 ㎎/g) 에서 극히 낮은 함량을 보였다. 알리신 함량은 2.
- 마그네슘은 인과 칼슘 (r = 0.865, p< 0.01), 나트륨은 인(r = 0.970, p< 0.001), 칼륨, 마그네슘 및 황 성분과 정의 상관 관계를 보였다. 그러나 다량원소들 대부분은 미량원소들과는 부의 상관관계를 보였다.
- 95)로 비슷하였 다 (Table 5). 수확된 남도마늘 착즙액의 pH는 0.43%의 변이 계수를 나타내어 시료간 매우 안정적으로 존재하며 가용성 고 형량 함량 역시 12.48%의 변이계수를 나타내어 대체로 안정 적으로 존재함을 나타내었다.
- 남도마늘을 재배하였던 토양의 무기물과 수확한 마늘의 무 기성분간 상관관계를 분석하였다 (Table 4). 유효규산의 경우 토양내 함량이 많을수록 남도마늘의 인, 칼륨 (r = 0.903, p < 0.01), 칼슘 및 마그네슘 성분에 유의한 정의 상관관계를 보였으며, 아연, 망간 및 구리 (r = −0.875, p < 0.01)에 대해서는 유의한 부의 상관관계를 보였다. 유효인산의 경우 마늘내 칼슘 (r = −0.
- 01)에 대해서는 유의한 부의 상관관계를 보였다. 유효인산의 경우 마늘내 칼슘 (r = −0.740, p < 0.05)에 대하여 유의한 정의 상관관계를 보였으며, 유효황의 경우 남도마늘에 존재하는 황 (r = 0.919, p < 0.001)에 대하여 고도의 유의한 상관관계를 나타냈으며, 인,마그네슘에 대하여 유의한 정의 상관관계를 보였다.
- 14 cmol+/㎏)을 나타내었다. 전체 적으로 토양의 특성 때문 (pH)으로 보이나 J1 지역의 치환성 양이온 함량이 다른 세 지역보다 극히 낮은 경향을 보였다.
- 그러나 다량원소들 대부분은 미량원소들과는 부의 상관관계를 보였다. 즉 토양내 다량원소들의 함량이 많 을수록 남도마늘내 다량원소의 축적을 용이하게 하며 미량원 소가 토양내 많이 존재할 때는 다량원소의 마늘내 흡수를 저 해하고 미량원소의 집적을 용이하게 하는 현상을 보였다 (Table 4)
- 제주 비화산회토에서 생산된 남도마늘의 무기물 함량을 Table 6에 나타냈다. 총 10종의 무기물을 분석한 결과 4지역 평균 26,743 ppm을 함유하고 있었다. 무기물 성분 중 칼륨이 전체의 47.
- 비화산회토양에서 재배된 남도마늘의 총 페놀, 플라보노이 드, 환원당의 함량 및 α-glucosidase 저해활성을 측정하였다 (Table 8). 총 페놀 함량은 71.14 ㎎ GAE/100 g을 나타냈고 총 플라보노이드 함량은 17.64 ㎎ QE/100 g을 나타냈다. J2 지역에서 총 페놀 및 플라보노이드 함량이 가장 높게 나타났 으며 (각각 101.
- 45 ㎛ syringe filter로 여과하여 HPLC-DAD (Agilent 1260, Agilent Technologies, Waldbronn, Germany)로 분석하였다. 칼럼 및 이동상 조건은 alliin 분석조건과 동일하며, 이동상의 속도는 0.7 ㎖/min, 시료 주입량은 20 ㎕, UV 검출기 파장은 254 ㎚에서 검출하였다.
- 001)과 고도의 유의한 정의 상관을 보였으며, 인, 마그네 슘 및 황 성분과도 유의한 정의 상관관계를 보였다. 칼슘은 인 (r = 0.926, p< 0.001)과 고도의 유의한 정의 상관을 보였으 며, 칼륨, 마그네슘 및 황과도 유의한 정의 상관관계를 보였다.
- 제주도내 남도마늘 재배지의 미량원소인 철, 망간, 구리 및 아연 함량을 측정하였다. 토양내 미량원소의 함량은 망 간 (76.45 ppm) > 철 (13.58 ppm) > 아연 (6.51 ppm) > 구리 (1.69 ppm) 순으로 나타났으며, 다량원소 함량 측정결과와는 반대로 미량원소 분석에서는 J1 지역이 다른 세 지역보다 높은 함량을 나타내는 경향을 보였다. 이것은 낮은 토양의 pH에 의해 토양에 용해된 미량원소가 많아져서 높게 나타난 것으로 추측된다.
- 71 ppm으로 가장 높았다. 토양내 유효인산 함량은 변이 계수가 9.20%로 균일도가 높게 나타났으나 유효황의 경우 94.41%를 나타내어 토양간 폭넓은 분포도를 보였다. 제주도내 마늘재배 농가에서는 토양개량, 병해 저항성 및 도복방지 목적으로 규회석 비료를 많이 시용하고 있는데, 토양내 칼슘과 규산성분의 축적으로 인하여 토양의 pH가 J2 ~ 4 지역에서 높게 나타난 것으로 보이며, 반대로 J1 지역은 석회성분을 시용 하여 산성토양을 개량하여야 할 것으로 보인다
- 토양내 무기성분들은 각각의 상호관계에 따라 식물체로의 흡수를 서로 도와주거나 (상승작용) 방해하기도 (길항작용)한다. 토양내 칼륨 성분은 남도마늘내 칼륨 (r = 0.949, p < 0.001)과 고도의 유의한 정의 상관을 보였으며, 인, 마그네 슘 및 황 성분과도 유의한 정의 상관관계를 보였다. 칼슘은 인 (r = 0.
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