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문제 정의
- 또한 해충가해에 따른 한약재의 품질변화를 확인하기 위하여 실험 한약재의 무기성분, 총 질소 및 유효성분 함량 등을 분석하였으며, 이를 토대로 한약재의 위생이나 안전성, 약재로서의 가치변화 등에 관해 고찰해 보았다. 본 연구결과는 한약재 보존방법 및 관리규정 개선을 위한 기초자료로 활용하고자 한다.
- 이에 따라 본 연구에서는 상온에서 해충피해가 특히 심한천궁 (Cnidium officinale Makino)과 당귀 (Angelica gigasNakai)를 대상으로 하여 발생빈도가 높은 관건해충 (key pest)으로 보고된 (Koo and Ohh, 1997) 권연벌레 (Lasioderma serricorne F.)의 번식과 약재의 품질에 미치는 영향을 조사하였다. 권연벌레는 온도조건이 적절할 경우 천궁, 홍삼 등에서 폭발적으로 발생하는 경향이 있으며 화랑곡나방 (Plodia interpunctella H.
제안 방법
- 한약재의 성분변화는 10℃의 저온창고에 보관된 정상약재와 28℃의 항온기에 보관한 해충피해 약재를 비교하였다. 각 처리구마다 무기성분과 총 질소 함량 그리고 유효성분 함량을 정량분석 하였다. 세부적인 분석항목과 방법은 다음과 같다.
- , Gimhae, Korea)로부터 분양받아 국립원예특작과학원 인삼특작부에서 누대 사육된 계통이다. 권연벌레의 먹이는 옥수수가루와 콩가루를 5:3으로 배합하고 비타민을 소량 첨가하여 제조하였다. 사육용기는15 × 20 ㎝의 사각 플라스틱 통을 사용하였고 배합된 사료를 사육통에 절반정도 채운 후 약 3 - 4 주 간격으로 먹이를 교환해 주며 누대사육 하였다.
- 권연벌레의 번식률은 28℃의 항온기에 5개월간 보관한 시료에서 사충과 생충을 포함한 성충의 총 충수를 조사하였다. 항온기에서 꺼낸 시료는 권연벌레의 활동이 정상적인지 확인한 후 –70℃의 냉동고에 급속 냉동 처리하여 모두 살충한 후 5개월간 불어난 총 충수를 계수하였다.
- 당귀의 시료도 천궁과 동일하게 혼합시료와 정상약재 시료를 대상으로 지표성분인 decursin 및 decursinol angelate와 nodakenin을 정량분석 하였다. 각각의 시료를 동결건조처리 후 잘게 분쇄하여 균일하게 섞은 후 EtOH용액 50㎖을 넣고 60분간 초음파 추출하여 0.
- )과 더불어 현장에서 가장 큰 피해를 주는 해충 (Kil, 1980)이나 한약재에서의 번식이나 가해특성이 정확히 밝혀지지 않아 구명이 필요하다. 또한 해충가해에 따른 한약재의 품질변화를 확인하기 위하여 실험 한약재의 무기성분, 총 질소 및 유효성분 함량 등을 분석하였으며, 이를 토대로 한약재의 위생이나 안전성, 약재로서의 가치변화 등에 관해 고찰해 보았다. 본 연구결과는 한약재 보존방법 및 관리규정 개선을 위한 기초자료로 활용하고자 한다.
- 5 개월, 5개월간 각각 보관하면서 실험을 진행하였다. 모든 시료는 3반복으로 하였다.
- 사육용기는15 × 20 ㎝의 사각 플라스틱 통을 사용하였고 배합된 사료를 사육통에 절반정도 채운 후 약 3 - 4 주 간격으로 먹이를 교환해 주며 누대사육 하였다.
- 일반분석과 마찬가지로 해충접종 처리한 천궁, 당귀 시료와 정상약재 시료를 각각 준비한 후 유효성분을 정량분석 하였다. 천궁은 유효성분인 ligustilide와 butylidenephthalide를 대상으로 하였으며, 전처리 방법은 일반성분 분석 때와 마찬가지로 해충피해 천궁시료와 정상천궁 시료를 동결건조한 후 잘게 분쇄하여 사용하였다.
- 무기질 함량분석은 식품공전 (MFDS, 2012)에따라 수행하였다. 천궁과 당귀 시료에 질산과 과산화수소를 가한 후, 마이크로웨이브 분해장치 (Multiwave Eco, Anton PaarGmbH, Graz, Austria)로 시료를 분해한 후 50㎖이 되게 정용하여 무기질 분석 시료로 사용하였다. Na, NH4, K, Mg, Ca,Cl, SO4, NO3, PO4 등 무기성분은 유도결합플라즈마발광분석기 (ICP-OES, Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometer, ISA Jobin Yvon-JY 138 Ultrace, HORIBAJobin Yvon, Kyoto, Japan)로 분석하였다 (Lee et al.
- 천궁과 당귀를 각각 25g씩 측량하여 한약재 비닐봉지에 넣고 활동성이 높은 권연벌레 성충을 골라 암수 구분 없이 30마리씩 접종하고 밀봉한 후 28℃의 항온기에 약 2.5 개월, 5개월간 각각 보관하면서 실험을 진행하였다. 모든 시료는 3반복으로 하였다.
- 한약재의 성분변화는 10℃의 저온창고에 보관된 정상약재와 28℃의 항온기에 보관한 해충피해 약재를 비교하였다. 각 처리구마다 무기성분과 총 질소 함량 그리고 유효성분 함량을 정량분석 하였다.
- 한약재의 외관품질 변화에 대한 평가는 1, 2차에 걸쳐 관능조사 방식으로 수행하였다. 항온기에 보관중인 시료를 각각 2.
- 한약재의 외관품질 변화에 대한 평가는 1, 2차에 걸쳐 관능조사 방식으로 수행하였다. 항온기에 보관중인 시료를 각각 2.5개월, 5개월 후 꺼내어 해충가해부위를 광학현미경과 육안으로 관찰하며 권연벌레의 식해에 의한 시료의 소실정도, 해충 서식에 의한 형태변화 등에 대해 정량 및 정성적인 평가를 하였다. 관능에 의한 평가는 식약처의 ‘한약재 관능검사 지침’(MFDS, 2006)의 통칙을 일부 참고하였다.
- 항온기에서 꺼낸 시료는 권연벌레의 활동이 정상적인지 확인한 후 –70℃의 냉동고에 급속 냉동 처리하여 모두 살충한 후 5개월간 불어난 총 충수를 계수하였다.
- 해충 계수를 마친 천궁과 당귀를 현미경 검경한 후 고형약재와 가루, 해충들을 다시 혼합하여 원래대로 복원한 후 일반성분과 무기성분을 분석 하였으며, 저온창고에 보관한 정상약재는 그대로 분쇄하여 동일한 방법으로 분석하였다. 무기질 성분은 AOAC (association of official analytical chemists)법(AOAC, 1990)에 준하여 분석하였다.
- 관능에 의한 평가는 식약처의 ‘한약재 관능검사 지침’(MFDS, 2006)의 통칙을 일부 참고하였다. 형태적 변화조사는 5개월 후에 시료를 꺼낸 후 가해된 천궁과 당귀를 2㎜체로 걸러 약재 원형 (original form)의 일부가 남아있는 고형(solid form)약재와 갉아서 발생한 가루약재를 분리하여 중량변화를 조사하였다.
대상 데이터
- 2㎛필터로 여과하여 실험하였다. 분석에 사용된 표준품은 ㈜코아사이언스 (Coresciences Co., Ltd., Seoul, Korea)에서 구입하였으며 분석조건은 Table 1과 같다.
- 2㎛ 필터에 여과하여 실험하였다. 분석에 사용된 표준품은 ㈜코아사이언스 (Coresciences Co., Ltd.,Seoul, Korea)에서 구입하였고 분석조건은 Table 2와 같았다.
- 사육용기는15 × 20 ㎝의 사각 플라스틱 통을 사용하였고 배합된 사료를 사육통에 절반정도 채운 후 약 3 - 4 주 간격으로 먹이를 교환해 주며 누대사육 하였다. 사육에 사용된 인큐베이터는 알콤MAX20 (Autoelex Co., Ltd., Gimhae, Korea)을 이용하였고 온도는 약 28℃, 습도는 약 50%로 설정하였다. 시험 한약재인 천궁 (cnidium rhizome, Cnidium officinale Makino)과 당귀(angelica radix, Angelica gigas Nakai)는 2015년 경동시장에서 600g단위로 비닐 포장되어 판매되는 국내산을 구입하였으며, 약 10℃의 저온창고에서 약 1년간 보관한 후 꺼내어 시료로 사용하였다.
- , Gimhae, Korea)을 이용하였고 온도는 약 28℃, 습도는 약 50%로 설정하였다. 시험 한약재인 천궁 (cnidium rhizome, Cnidium officinale Makino)과 당귀(angelica radix, Angelica gigas Nakai)는 2015년 경동시장에서 600g단위로 비닐 포장되어 판매되는 국내산을 구입하였으며, 약 10℃의 저온창고에서 약 1년간 보관한 후 꺼내어 시료로 사용하였다. 권연벌레의 알이 16℃에서 약 6주내에 100%치사하는 점 (Abbott, 1925; Toshihiro and Haruyasu,2006)과 번데기와 성충의 경우도 알에 비해 저온조건 (−15℃ -5℃)에서 약 1 - 2배 정도의 기간을 견디는 점 (Toshihiro and Haruyasu, 2006) 등을 고려할 때, 시료 내에 살아서 잠복해 있는 권연벌레는 없는 것으로 간주하였다.
- 시험해충인 권연벌레 (Lasioderma serricorne F.)는 2014년㈜ 캐처스 (Catchers Co., Ltd., Gimhae, Korea)로부터 분양받아 국립원예특작과학원 인삼특작부에서 누대 사육된 계통이다. 권연벌레의 먹이는 옥수수가루와 콩가루를 5:3으로 배합하고 비타민을 소량 첨가하여 제조하였다.
- 일반분석과 마찬가지로 해충접종 처리한 천궁, 당귀 시료와 정상약재 시료를 각각 준비한 후 유효성분을 정량분석 하였다. 천궁은 유효성분인 ligustilide와 butylidenephthalide를 대상으로 하였으며, 전처리 방법은 일반성분 분석 때와 마찬가지로 해충피해 천궁시료와 정상천궁 시료를 동결건조한 후 잘게 분쇄하여 사용하였다. 분쇄된 시료는 균일하게 섞은 후 1g을 취하여 hexane용액 40㎖을 넣고 60분간 초음파 추출하여 0.
데이터처리
- Statistical difference (*p <0.05, **p<0.01, ***p<0.001, NS; No significantly different) between the normal and damaged groups was determined by Student’s t-test.
- Statistical difference (*p<0.05, **p<0.01, ***p<0.001, NS; No significantly different) between the normal and damaged groups was determined by Student’s t-test.
- 권연벌레 성충의 개체 수 변화와 상온 (28℃) 보관 천궁, 당귀의 중량변화는 평균 ± 표준편차로 나타냈고, 천궁과 당귀의 무기성분 및 총 질소 함량변화는 평균 ± 표준편차 및 t-test에 의해 유의성을 분석하였다.
- 본 연구결과의 통계분석은 SAS program (Statistiacl Analysis System, Enterprise Guide 4.3, SAS Institute Inc.,Cary, NC, USA) 이용하였다. 권연벌레 성충의 개체 수 변화와 상온 (28℃) 보관 천궁, 당귀의 중량변화는 평균 ± 표준편차로 나타냈고, 천궁과 당귀의 무기성분 및 총 질소 함량변화는 평균 ± 표준편차 및 t-test에 의해 유의성을 분석하였다.
이론/모형
- 관능에 의한 평가는 식약처의 ‘한약재 관능검사 지침’(MFDS, 2006)의 통칙을 일부 참고하였다.
- 해충 계수를 마친 천궁과 당귀를 현미경 검경한 후 고형약재와 가루, 해충들을 다시 혼합하여 원래대로 복원한 후 일반성분과 무기성분을 분석 하였으며, 저온창고에 보관한 정상약재는 그대로 분쇄하여 동일한 방법으로 분석하였다. 무기질 성분은 AOAC (association of official analytical chemists)법(AOAC, 1990)에 준하여 분석하였다.
- 총 질소는 Kjeldahl 분해법으로 단백질 추출장치 (2300Kjeltec Analyzer Unit, Foss Tecator AB, Hillerød, Denmark)를 이용하였다. 무기질 함량분석은 식품공전 (MFDS, 2012)에따라 수행하였다. 천궁과 당귀 시료에 질산과 과산화수소를 가한 후, 마이크로웨이브 분해장치 (Multiwave Eco, Anton PaarGmbH, Graz, Austria)로 시료를 분해한 후 50㎖이 되게 정용하여 무기질 분석 시료로 사용하였다.
- 총 질소는 Kjeldahl 분해법으로 단백질 추출장치 (2300Kjeltec Analyzer Unit, Foss Tecator AB, Hillerød, Denmark)를 이용하였다.
성능/효과
- 일반적으로 소매를 위해 비닐 포장된 당귀는 주근을 넓적하게 절단한 당귀신(當歸身)과 가는 뿌리를 길게 절단한 당귀미 (當歸尾)로 구성되는데 당귀신은 부드럽고 연한 반면 당귀미는 이보다 단단한 편이다. 2개월 후 당귀미는 약 40%정도 소실되었고, 당귀신은 약 70%이상 소실되어 상품성을 완전히 상실하였다. 현미경으로 관찰해보면 유충의 크기는 약 2.
- 현미경으로 볼 경우 얇고 투명한 막으로 구성된 탈피각이 곳곳에 눈에 띄었다. 5 개월 후 약재의 원형은 80% 정도가 상실되었으며 남은 부분도 권연벌레유충의 천공으로 곳곳에 구멍이 뚫려 있었다.
- 5개월 후 당귀의 원형은 전혀 확인할 수 없었고 새롭게 재구성 되어 시루떡처럼 서로 달라붙어 있었다. 현미경으로 자세히 볼 경우 권연벌레의 사체, 유충, 알 및 배설물, 거미줄, 곰팡이 등이 엉켜 있고 고치를 만들어 탈피한 구멍이 곳곳에 나있었다.
- 2). 가루나 권연벌레가 포함된 혼합시료도 유의성은 없었으나 nodakenin은 0.27%에서 각각0.54%, 0.31%로 증가하였고, decursin 및 decursinol angelate의 합산 함량도 9.76%에서 각각 11.27%와 13.52%로 증가하여 유사한 결과를 보여주었다. 본 실험결과, 천궁과 당귀 모두 해충에 의해서 어떤 형태로든 원형이 변형되는 경우에는 유효성분의 함량도 변한다는 점에서는 같았다.
- 본 실험결과 천궁은 해충의 피해를 입은 부위라도 갉아먹지 않은 부위만을 골라 한약재로 사용한다면 유효성분 함량감소의 우려는 크지 않을 것으로 판단된다. 당귀의 경우 반복간의 편차가 커서 대체로 유의성은 없었으나, 고형약재의 nodakenin의 함량은 0.27%에서 0.16%로 감소하였으나 decursin 및 decursinol angelate의 합산 함량은 9.76%에서18.26%로 증가한 것으로 나타났다 (Table 5).
- 해충피해를 입은 천궁의 경우 정상천궁에 비해 NH4, K, Mg, Ca,PO4 등 대부분의 함량이 올라간 반면 Na와 Cl은 약간 떨어졌다. 또한 총 질소 함량도 늘어난 것으로 확인되어 해충의 배설물이나 사체 등이 포함되어 함량변화에 영향을 미친 것으로 보인다.
- 천궁의 유효성분인 ligustilide와 butylidenephthalide는원형이 어느 정도 남아 있는 고형약재의 경우 처리 전후 경미한 차이가 있었으나 권연벌레에 의해 식해하고 남은 가루나 권연벌레를 모두 포함한 혼합시료는 두 성분 모두 크게 떨어졌다. 본 실험결과 천궁은 해충의 피해를 입은 부위라도 갉아먹지 않은 부위만을 골라 한약재로 사용한다면 유효성분 함량감소의 우려는 크지 않을 것으로 판단된다. 당귀의 경우 반복간의 편차가 커서 대체로 유의성은 없었으나, 고형약재의 nodakenin의 함량은 0.
- 52%로 증가하여 유사한 결과를 보여주었다. 본 실험결과, 천궁과 당귀 모두 해충에 의해서 어떤 형태로든 원형이 변형되는 경우에는 유효성분의 함량도 변한다는 점에서는 같았다. 천궁의 경우 아직까지 대한약전에 지표성분설정이 되어 있지 않지만 당귀의 경우 ‘nodakenin (C20H24O9), decursin (C19H20O5), decusinolangelate(C19H20O5)의 합이 6.
- 본 연구결과 천궁, 당귀와 같은 한약재를 상온에 보관할 경우 해충의 급속한 증가와 더불어 다양한 문제점들이 파생되고 있음을 확인 하였다. 한약재의 외관품질은 초기부터 급속하게 훼손되어 상품성을 상실하였다.
- 1과 같다. 처리 전 정상천궁의 경우 절단 단면이 회황색을 띄고 조밀하고 단단한 반면 해충을 접종한 후 상온 (28℃)에 보관한 천궁은 2 개월 후 벌레구멍이 생기고 표면은 배설물 등으로 오염되어있어 상품성을 완전히 상실하였으며, 별도의 선별작업을 거치지 않는 한 판매가 불가능할 정도의 수준이었다. 그러나 약재원형 (original form)의 소실비중은 20% 미만으로 당귀에 비해 작았다.
- 4). 총 질소함량은 천궁과 마찬가지로 해충 피해군에서 높게 나타나 권연벌레의 사체나 알, 유충 등의 단백질 성분이 함량을 높인 것으로 판단된다. 한약재에 해충이 발생할 경우 무기성분 등의 변화도 문제이지만 단단한 조직이 와해되어 곰팡이 등이 발생하기 유리한 환경을 제공하여 부패하기 쉽고, 벌레의 사체, 배설물 등이 포함되어 위생상 매우 좋지 않다.
- 한약재의 외관품질은 초기부터 급속하게 훼손되어 상품성을 상실하였다. 특히 한약재에 해충의 알이나 탈피각, 곰팡이 등이 포함되어 위생과 안전성에 문제가 있는 것으로 드러났으며, 유효성분 함량에도 변화를 가져와 약재로서의 안정성을 떨어뜨렸다. 본 결과는 한약재에 해충을 직접 접종하여 항온기에 보존하며 진행한 실험결과이기는 하지만 일반적으로 한약재를 상온에 보관하는 국내 유통업계의 관행 등을 고려해볼 때 현장에서 실제로 재현될 개연성이 매우 크다.
- 한약재 25g에 권연벌레 30마리씩 접종하여 상온 (28℃)보관한 결과, 천궁에서는 5개월 후 1,429마리로 약 47배 증가하였고, 당귀에서는 같은 기간 663마리로 약 22배 증가하여 한약재의 종류에 따라 차이를 보였다 (Table 3). Kil(1980)은 한약재에서 권연벌레가 6월, 8월, 10월에 걸쳐 2개월 간격으로 연중 3회 발생하며, 산란수는 성충 1마리당 약 50 - 60개 정도라고 하였다.
- 2개월 후 당귀미는 약 40%정도 소실되었고, 당귀신은 약 70%이상 소실되어 상품성을 완전히 상실하였다. 현미경으로 관찰해보면 유충의 크기는 약 2.2㎜정도로 배설물 등으로 몸을 가리고 당귀신의 얇은 조직 속부터 식해 하였고 당귀미도 단면을 절단해 보면 유충과 배설물이 서로 얽혀 있는 것을 확인할 수 있었다.
후속연구
- 따라서 한약재의 안전보존을 위해서는 새로운 관리규정 및 현장보급 매뉴얼개발이 필요할 것으로 생각된다. 본 연구에서는 약재 및 해충의 종류와 보존온도를 부분적으로만 다루었으나 적절한 보존기준설정을 위해서는 전체 한약재를 특성에 따라 그룹으로 나누어 보존온도와 보존방법 등이 품질에 미치는 영향을 체계적으로 연구할 필요가 있을 것으로 사료된다.
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