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문제 정의
- 이러한 LED의 장점은앞으로 빠르게 적용되는 광학기술이다. 따라서 본 연구에서는 메밀 새싹을 건강기능성 새싹채소로 개발하기 위하여 식물공장시스템에서 청색등과 적색등의 LED 조명등과 암실그리고 형광등의 조명의 조건을 달리하여 재배한 메밀 새싹채소의 이화학적 특성을 평가하였다.
제안 방법
- 및。日에서 재배한 새싹채소를 수확하고 무작위로 10개씩 채취하여 무게와 길이를 측정한 후 평균값을 산출하였다.
- 메밀 새싹을 재배 후 무게와 길이를 측정하였다. RL, BL, WL 및。日에서 재배한 새싹채소를 수확하고 무작위로 10개씩 채취하여 무게와 길이를 측정한 후 평균값을 산출하였다.
- 메밀의 종자를 새싹채소로 개발하기 위하여 청색등(BL), 적색등(RL), 형광등(WL), 암실(DR)에서 새싹채소로 재배하여 수확한 후 각종 이화학적 특성을 연구하였다. 메밀 새싹채소의 수분 함량은 BL 95.
- 실험에 사용한모든 vial과 측정 기구는 산용액(HCl : HNO3 : HzO=3:2:5, v/v/v)에 8시간 동안 담근 후 증류수로 8번 세척하였다. 무기질 함량은 0.5 g의 시료에 9 mL HNO3, 1 mL H2O2를 가한후 microwave digestion system(MPR-300/12S, Milestone Co., Sorisole, Bergamo, Italy)에서 산분해하여 전처리한시료를 HPLC용 증류수로 50 mL 정용 후 ICP(inductively coupled plasma, Thermo Jarrell Ash Co., Loveland, CO, USA)로 분석하였.다.
- Korea)에서 구입하였다. 소형 재배 용기에 30 g씩 파종하여 온도는 23~25℃, 습도는 45~60%로 2일 동안 발아한후, 파장 측정기(SV2100, K-MAC, Daejeon, Korea)와 광도계(HD2102.1 Delta Ohm S.r.L., Padova, Italy)를 사용하여 LED 적색광(red lighting, RL; 650 nm), LED 청색광 (blue lighting, BL; 447 nm)의 LED 챔버에서 형광등(white lighting, WL)은 PPFD 값을 30 umol・m-2・s-1로 균일하게설정하였고, 하루 16시간 광조건, 8시간 암조건으로 재배하였다. 일반대조군(dark room, DR)은 온도와 습도가 동일한조건이나 조명이 전혀 없는 암실에서 재배하였다.
- 모아 500 mL로 정용하였다. 이 중 25 mL를 취하고 에테르 50 mL와 증류수 25 mL 가하여 1분간 진탕한 후 에테르층만 모으는 조작을 3회 반복 실시한 다음 sodium sulfate 를 소량 가하여 수분을 제거한 후 에테르로 100 mL 정용하고 660 nm, 642 nm에서 흡광도를 측정하여 총 클로로필, 클로로필 a, 클로로필 b 함량을 측정하였다(25).
- 즉 수분은 상압건조법, 조단백질은 micro-Kjeldahl법, 조지방은 Soxhlet법, 조회분은 직접회화법으로 측정하여 백분율로나타내었다. 탄수화물 함량은 100%에서 수분, 조회분, 조단백질 및 조지방 함량을 뺀 값으로 계산하였다.
- 8 mL/min, UV 파장은 254 nm, injection volumee 20 μL였다. 표준곡선은 L(+)-ascor-bic acid(Shinyo Pure Chemicals Co., Ltd., Osaka, Japan) 를 표준시약으로 사용하여 최종 농도가 20, 40, 60, 80, 100 ppm이 되도록 표준곡선(y=0.019x+24.370, R2=0.9988) 을 작성하여 계산하였다.
- , Zhubei, Taiwan) 을 구입하여 분석하였다. 표준곡선은 최종 농도가 0, 25, 50, 75, 100 mg/mL가 되도록 희석하여 표준검량선을 작성한 후 사용하였으며, 모든 분석은 3회 반복하였다.
대상 데이터
- 시료의 전처리는 다른 조명 하에서 재배한 각각의시료 2 g에 20 mL의 10% metaphosphoric acid를 가하여 10분간 현탁시킨 후 적당량의 5% metaphosphoric acid를넣어 균질화한 다음 100 mL mass flask에 옮기고 소량의 5% metaphosphoric acid 액으로 용기를 씻은 후 mass flask에 합하여 100 mL로 정용하였다. 0.45 ym syringe filter로 여과하여 HPLC(Agilent 1200, Agilent Technologies, Santa Clara, CA, USA) 분석용 시료로 준비하였다. HPLC column온 Shiseido Ci8(4.
- 45 ym syringe filter로 여과하여 HPLC(Agilent 1200, Agilent Technologies, Santa Clara, CA, USA) 분석용 시료로 준비하였다. HPLC column온 Shiseido Ci8(4.6x250 mm, 5 μm, Shiseido Co., Ltd, Tokyo, Japan)올 사용하였고, 이동상은 0.05 M KH2PO4 : acetonitrile(60:40, v/v)의 혼합액을 이용하여분리하였다. Flow rate는 0.
- 메밀 종자는 새싹 종자 공급 전문업체인 새싹나라(Gwangju, Korea)에서 구입하였다. 소형 재배 용기에 30 g씩 파종하여 온도는 23~25℃, 습도는 45~60%로 2일 동안 발아한후, 파장 측정기(SV2100, K-MAC, Daejeon, Korea)와 광도계(HD2102.
- 온도는 명기 25℃, 암기 18±2℃로 설정하였고 수분은 증류수를 급여하였다. 수확된 시료는 불순물을 제거한 후 전체를 깨끗이 세정하여물기를 제거하고 각종 실험에 사용하였다.
- , Padova, Italy)를 사용하여 LED 적색광(red lighting, RL; 650 nm), LED 청색광 (blue lighting, BL; 447 nm)의 LED 챔버에서 형광등(white lighting, WL)은 PPFD 값을 30 umol・m-2・s-1로 균일하게설정하였고, 하루 16시간 광조건, 8시간 암조건으로 재배하였다. 일반대조군(dark room, DR)은 온도와 습도가 동일한조건이나 조명이 전혀 없는 암실에서 재배하였다. 모든 재료는 14일 후 수확하여 시료로 사용하였다.
- 다. 측정된 무기질은 Fe, K, Mg, Mn, Cu, Na, Zn으로 ICP 표준시약(AnApex Co., Zhubei, Taiwan) 을 구입하여 분석하였다. 표준곡선은 최종 농도가 0, 25, 50, 75, 100 mg/mL가 되도록 희석하여 표준검량선을 작성한 후 사용하였으며, 모든 분석은 3회 반복하였다.
데이터처리
- 실험 결과는 SAS 프로그램(Statistical Analysis System, 2000, Cary, NC, USA)을 이용하여 mean士SD로 나타내었다. 평균값의 통계적 유의성 분석은 Duncan's multiple range test에 의해 a=0.
- 평균값의 통계적 유의성 분석은 Duncan's multiple range test에 의해 a=0.05 수준에서 유의성을 검정하였다 (28)
이론/모형
- 무기질 분석은 AOAC법(27)에 준하였다. 실험에 사용한모든 vial과 측정 기구는 산용액(HCl : HNO3 : HzO=3:2:5, v/v/v)에 8시간 동안 담근 후 증류수로 8번 세척하였다.
- 시료의 일반성분은 AOAC의 방법에 준하였다(23). 즉 수분은 상압건조법, 조단백질은 micro-Kjeldahl법, 조지방은 Soxhlet법, 조회분은 직접회화법으로 측정하여 백분율로나타내었다.
- 시료의 일반성분은 AOAC의 방법에 준하였다(23). 즉 수분은 상압건조법, 조단백질은 micro-Kjeldahl법, 조지방은 Soxhlet법, 조회분은 직접회화법으로 측정하여 백분율로나타내었다. 탄수화물 함량은 100%에서 수분, 조회분, 조단백질 및 조지방 함량을 뺀 값으로 계산하였다.
성능/효과
- 엽록소는 식물세포의 세포질 내 엽록체(chloroplast)에 존재하고 어두운 곳에서 자외선을 받으면 형광을발산하며, 일반적으로 고등식물에 3:1 내지 3:2의 비율로 a, b형이 존재한다(34). 그러나 본 연구 결과 조명의 색깔을달리하여 재배한 메밀 새싹채소의 클로로필 a와 b의 비율이 3:1이 아닌 것으로 나타났고 오히려 b의 비율이 유의적으로높게 나타났다. 이는 농산물이 생육 시 엽록소 함량과 광합성 간에 밀접한 관계가 있으므로 엽록소 형성에 영향을 주는모든 조건은 작물의 생육과 관련이 있다고 생각된다.
- 31%로암실과 형광등에서 자랄 때 가장 높았고 적색등에서 재배시 가장 낮았다. 메밀 새싹채소 중 탄수화물 함량은 BL 0.95%, RL 0.77%, DR 1.66%, WL 2.15%로 형광등에서재배 시 가장 높았고 그다음이 암실과 청색등 그리고 적색등순으로 조명의 색깔이 채소의 일반성분 조성에 영향을 끼치는 것으로 판단되었다.
- 수확한 후 각종 이화학적 특성을 연구하였다. 메밀 새싹채소의 수분 함량은 BL 95.75%, RL 90.77%, WL 95.65%, DR이 89.71%였다. 조회분 함량은 BL 0.
- 채소 중 단백질 함량은 1~3%로 존재하는 것으로 알려져 있다(31). 메밀 새싹채소의 조단백질함량은 BL 2.40%, RL 7.81%, DR 7.12%, WL 1.60%로적색등과 암실에서 자란 메밀 새싹채소의 단백질 함량은 보통 새싹채소보다 높았으나 청색등과 형광등에서 자란 메밀새싹채소는 보통 수준이었다. 조지방 함량은 DR 1.
- 비타민 C 함량 측정 결과 WL에서 자란 새싹이 가장높았고 BL에서 자란 새싹에서 가장 낮았다. 무기질 분석 결과 B, Cu, Zne 측정되지 않았고 Ca, K, Mg 및 P가 높은수준으로 나타났다. 본 연구 결과 메밀의 종자를 다른 색깔의 LED 광조건 하에서 재배한 새싹채소는 이화학적 특성이조명에 따라 차이가 나타났고, 특히 비타민 C와 무기질 함량등 영양소의 축적에 차이가 있는 것으로 평가되어 이들 새싹채소에 대한 수요가 높은 시점에서 건강에 충분히 도움을줄 것으로 판단된다.
- 무기질 분석 결과 B, Cu, Zne 측정되지 않았고 Ca, K, Mg 및 P가 높은수준으로 나타났다. 본 연구 결과 메밀의 종자를 다른 색깔의 LED 광조건 하에서 재배한 새싹채소는 이화학적 특성이조명에 따라 차이가 나타났고, 특히 비타민 C와 무기질 함량등 영양소의 축적에 차이가 있는 것으로 평가되어 이들 새싹채소에 대한 수요가 높은 시점에서 건강에 충분히 도움을줄 것으로 판단된다.
- 클로로필 함량은 DR에서 자란 메밀 새싹채소의 총 클로로필 함량이 높았고 WL에서 자란 새싹채소에서 가장 낮았다. 비타민 C 함량 측정 결과 WL에서 자란 새싹이 가장높았고 BL에서 자란 새싹에서 가장 낮았다. 무기질 분석 결과 B, Cu, Zne 측정되지 않았고 Ca, K, Mg 및 P가 높은수준으로 나타났다.
- 수분 함량은 BL 95.75%, RL 90.77%, DR 89.71%, WL 95.65%로 조명에 따라 유의적인 차이를 나타내었고 형광등과 청색등에서 자란 메밀새싹이 가장 높았다. Kim 등(19)은다른 색깔의 조명 하에서 재배한 홍화 새싹채소의 수분 함량을 측정한 결과 형광등 90.
- 39%로 조명에 따라 유의적인 차이는 나타나지 않았다. 조단백질 함량은 RL 7.81%, DR 7.12%, BL 2.40%, WL 1.60%로 RL에서 가장 높았고 WL 에서 가장 낮았다. 조지방 함량은 BL 0.
- 함량은 Table 5와 같다. 조명에 따른 비타민 C 함량은 BL 5.43 mg%, RL 5.98 mg%, DR 6.72 mg%, WL 10.43 mg%로 나타났다. 특히 WL에서 높았고 BL에서 가장 낮았다.
- 60%로 RL에서 가장 높았고 WL 에서 가장 낮았다. 조지방 함량은 BL 0.54%, RL 0.35%, DR 1.12%, WL 0.22%로 DR에서 가장 높았고 WL에서 가장 낮게 나타났다. 당도 측정은 RL과 BL에서 높았고 WL과 DR에서 낮게 나타났다.
- 60%로적색등과 암실에서 자란 메밀 새싹채소의 단백질 함량은 보통 새싹채소보다 높았으나 청색등과 형광등에서 자란 메밀새싹채소는 보통 수준이었다. 조지방 함량은 DR 1.12%, WL 0.22%, BL 0.54%, RL 0.35%로 암실에서 자란 새싹에서 가장 높았고 형광등에서 가장 낮게 나타나 재배 시 사용한 등의 색깔에 따라 차이가 있었다. 채소 중 조지방 함량은 0.
- 71%였다. 조회분 함량은 BL 0.37%, RL 0.31%, DR 0.39%, WL 0.39%로 조명에 따라 유의적인 차이는 나타나지 않았다. 조단백질 함량은 RL 7.
- 씨앗의 지방 함량은 35% 이상이지만 발아되면서 채소로 성장 후 지방 함량이 급격히 감소한다. 조회분함량은 DR 0.39%, WL 0.39%, BL 0.37%, RL 0.31%로암실과 형광등에서 자랄 때 가장 높았고 적색등에서 재배시 가장 낮았다. 메밀 새싹채소 중 탄수화물 함량은 BL 0.
- 06 mg%로 RL과 DR에서 높았고 WL에서 가장 낮았다. 총 클로로필 함량은 BL 13.27 mg%, RL 15.86 mg%, DR 14.86 mg%, WL 11.69 mg%로 RL에서 가장 높았고 WL에서 가장낮았다. 엽록소는 식물세포의 세포질 내 엽록체(chloroplast)에 존재하고 어두운 곳에서 자외선을 받으면 형광을발산하며, 일반적으로 고등식물에 3:1 내지 3:2의 비율로 a, b형이 존재한다(34).
- 함량은 Table 4와 같다. 클로로필 a의 함량은 BL 4.92 mg%, RL 5.96 mg%, DR 5.54 mg%, WL 4.63 mg%로 RL 과 DR에서 높았고 WL에서 가장 낮았다. 클로로필 b의 함량은 RL 9.
- 당도 측정은 RL과 BL에서 높았고 WL과 DR에서 낮게 나타났다. 클로로필 함량은 DR에서 자란 메밀 새싹채소의 총 클로로필 함량이 높았고 WL에서 자란 새싹채소에서 가장 낮았다. 비타민 C 함량 측정 결과 WL에서 자란 새싹이 가장높았고 BL에서 자란 새싹에서 가장 낮았다.
- 청색등의 노출은 pH 상태에 영향을 주는 Ca2+, K+, H+ 플럭스와 같은 변수를 통해 guard 세포막의 운송 활성에 유의적인 변화를 유도한다고한다(48). 현재 연구에서 적색등의 노출은 메밀 새싹의 microgreen 조직에서 측정된 모든 무기질을 유의적으로 증가시켰는데, 이는 기공을 열어 주고 막운반 활성화에 영향을끼친 적색등의 영향으로 미량영양소를 증가시키고 메밀 새싹의 조직에 미량영양소를 다량 축적시켰다고 판단된다. (46-48).
후속연구
- 00 cm로 조명등의 색깔에 따라 다르게나타났다. Carvalho와 Folta(32)는 케일의 배숙 성장에 미치는 형광등, 청색등, 적색등 및 암실의 영향을 분석한 결과적색등에서 자란 케일에서 성장이 우세하다고 보고한 바 있어 식물체 간 차이인지 아니면 조명등의 색깔에 따른 영향에대한 연구가 필요할 것으로 판단된다. Samuoliene 등(12) 은 식물체의 성장에 낮은 조도의 LED는 brassica microgreens의 성장에 부정적인 영향을 끼친 반면 높은 광합성광자 플러스는 성장을 촉진시키는 것으로 보고하였다.
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