[논문]수경재배 시 1년생 묘삼 이식 후 경과일수에 따른 인삼의 생육 및 Ginsenoside 함량

정대희; 이대영; 장인배; 유진; 박기춘; 이응호; 김영준; 박홍우

doi:10.7783/kjmcs.2018.26.6.464

수경재배 시 1년생 묘삼 이식 후 경과일수에 따른 인삼의 생육 및 Ginsenoside 함량
Growth and Ginsenoside Content of One Year Old Ginseng Seedlings in Hydroponic Culture over a Range of Days after Transplanting 원문보기

韓國藥用作物學會誌 = Korean journal of medicinal crop science, v.26 no.6, 2018년, pp.464 - 470

정대희 (산림청 국립산림과학원 산림약용자원연구소) , 이대영 (농촌진흥청 국립원예특작과학원 인삼특작부) , 장인배 (농촌진흥청 국립원예특작과학원 인삼특작부) , 유진 (농촌진흥청 국립원예특작과학원 인삼특작부) , 박기춘 (농촌진흥청 국립농업과학원 유기농업과) , 이응호 (주식회사 이노진팜) , 김영준 (주식회사 이노진팜) , 박홍우 (산림청 국립산림과학원 산림약용자원연구소)

Abstract ▼ AI-Helper

Background: Ginseng produced by hydroponics can be cultivated without using agricultural chemicals; thus, it can be used as a raw materials for functional foods, medicines, and cosmetics. This study aimed to determine the optimal harvesting time to obtain the highest levels of ginsenoside and ginseng, as this was not previously unknown. Methods and Results: One-year-old organic ginseng seedlings were transplanted and cultivated using hydroponics for 150 days in a venlo-type greenhouse, using ginseng nursery bed soil and a nutrient solution ($NO_3{^-}-N$; 6.165, P; 3.525, K; 5.625, Ca; 4.365, Mg; 5.085, S; $5.31mEq/{\ell}$). Ginsenoside content and fresh and dry weights were higher at 120 days after transplanting than at 30, 60, 90, and 150 days. Total ginsenoside content was 11.86 times higher in the leaf and stem than in the root at 120 days after transplanting. Ginsenosides F1, F2, F3, and F5 were detected in ginseng leaves and stems. These chemical compounds are known to be effective in altering skin properties, including whitening, anti-inflammation, and anti-aging. Conclusions: Optimal harvesting time for ginseng cultivated using hydroponics was 120 days after transplanting when the biomass and ginsenoside content were highest.

주제어

표/그림 (6)

표 Table 1. Growth average of 100 ginseng seedlings used for the experiment.
표 Table 2. Growth of ginseng seedlings in hydroponics culture according to the days after transplanting.
그림 Fig. 1. Change of air temperature and light intensity according to the growing days after transplanting of one-year-old ginseng seedlings in a greenhouse.
그림 Fig. 2 Ginsenoside content of top part and root of ginseng seedlings in hydroponics culture according to the days after transplanting.
그림 Fig. 3. Ginsenoside F1, F2, F3 and F4 content of leaf and stem of ginseng seedlings in hydroponics culture according to the days after transplanting.
그림 Fig. 4. Total ginsenoside content of ginseng seedlings in hydroponics culture according to the days after transplanting.

AI 본문요약
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문제 정의

, 2016). 다른 ginsenoside를 F1으로 전환하는 목적은 F1을 화장품, 기능성 식품, 제약 산업에 활용하기 위해서이다. 그러나 수경재배로 생산한 인삼의 경엽에 함유된 F1은 150 일에 0.
따라서 인삼을 150 일간 수경재배 하면서 생체중과 ginsenoside의 함량이 최고치에 도달하는 시점을 적정 수확 시기로 결정하고, 경엽의 ginsenoside F1, F2, F3 및 F5의 함량을 정량분석하기 위하여 본 연구를 수행하였다.

제안 방법

, Phillipsburg, NJ, USA)를 각각 사용하였다. Ginsenoside의 정량분석에는 Agilent 1100 series HPLC system (Agilent Technolgies Inc., Santa Clara, CA, USA)을 이용하였다. 추출물은 membrane filter 여과 전에 모두 Seppak Plus C18 cartridge (Waters, Milford, MA, USA)를 사용하여 SPE 전 처리하였다.
HPLC 분석은 Halo® RP-Amide (4.6 × 150 ㎜, 2.7 ㎛) 컬럼 (Advanced Materials Technology Inc., Wilmington, DE, USA)을 사용하여 50℃에서 실시하였다.
NO3−-N; 6.165, P; 3.525, K; 5.625, Ca; 4.365, Mg;5.085 및 S; 5.31 mEq/ℓ의 농도로 조성된 인삼 육묘용 배양액 (IPET, 2000)을 자동양액공급장치 (HP-6000, Agronics Inc., Albuquerque, NM, USA)를 이용하여 전 생육기간 동안 양액의 pH는 5.8, EC (electrical conductivity)는 정식 후 75일까지는 0.5 dS/m, 그 후 150 일까지는 0.7 dS/m로 조절하여 누적 일사량이 3,000 W/㎡에 도달하면 인삼 1 주당 30 ㎖ 씩 공급하였다.
온실 내 기온과 일사량이 Fig. 1과 같이 유지된 700 ㎡ 면적의 벤로형 유리온실에 폭 80 ㎝, 깊이 25 ㎝, 길이 5 m 규격의 스티로폼 성형베드의 윗부분이 지면에서 2 m 높이가 되도록 설치하고 (2 단 베드 중 상단), 인삼 (Panax ginseng C. A. Meyer) 육묘용 전용상토 (Shinsung Mineral Co., Ltd., Seongnam, Korea)를 20 ㎝ 깊이로 채운 후 베드마다 10 ㎝ 간격으로 물방울이 떨어지는 점적호스를 15 ㎝ 간격으로 배열하였다.
정식 후 30 일 간격으로 인삼 시료를 20 주씩 채취하여 육안으로 소엽수를, 1 ㎜ 간격의 플라스틱 자를 이용하여 초장을, 전자저울 (RE 260, CAS, Seoul, Korea)을 이용하여 생체중과 건물중을, 엽면적계 (Delta-T Devices Ltd., Cambridge, England)를 이용하여 엽면적을 각각 조사하였다.

대상 데이터

Ginsenoside의 분석을 위한 표준품 Rb1, Rb2, Rb3, Rc,Rd, Re, Rf, Rg1, Rg2, Rh1, F1, F2, F3 및 F5는 ChromaDex사 (Irvine, CA, USA)의 제품을, HPLC의 이동상 용매인 MeOH과 acetonitrile은 HPLC급 용매 (J. T Baker Chemical Co., Phillipsburg, NJ, USA)를 각각 사용하였다. Ginsenoside의 정량분석에는 Agilent 1100 series HPLC system (Agilent Technolgies Inc.
농가에서 유기재배 한 재래종 묘삼을 구입하여 무게가 1g 내외이고, 잠아와 뿌리의 상태가 좋은 개체를 선별하여 −4℃의 저장고에 저장하였다.

데이터처리

인삼 재배온실의 온도와 일사량은 온도일사측정기 (Kipp and Zonen Inc., Delft, Netherlands)를 인삼 식물체의 최상부와 동일한 높이에 설치하여 측정하였으며, 실험 결과의 통계분석에는 SAS (Enterprise Guide 7.1, SAS Institute Inc., Cary, NC, USA) 프로그램을 이용하였다.

성능/효과

경엽에 존재하는 개별 ginsenoside 중 Rg1, Rg2, Rh1,Rb1, Rb2, Rb3, Rc, Rd 등 8 종의 함량은 30 - 60 일까지 감소하였다가 그 후 증가하여 120 일에 최대치에 도달하였다. 120 일 경과 시 8 종의 ginsenoside 함량은 종류에 따라 차이가 있지만 뿌리에 비하여 경엽에서 3.
경엽에서 검출된 ginsenoside 중 F1의 함량은 60 일 이후 부터 증가하기 시작하여 150 일에 0.48%로 가장 많았던 반면, F2의 함량은 2.342%를 나타낸 90 일까지 증가하다가 그 후 150 일까지 상당한 양이 감소하였다. F3와 F5의 함량은 30일 이후 꾸준히 증가하여 120 일에 0.
212%보다는 훨씬 적었다. 경엽의 총 ginsenoside 함량은 60 일 후부터 꾸준히 증가하여 120 일에는 뿌리의 11.86 배에 해당하는 16.842%를 나타내었다 (Fig. 4).
광량의 조절을 위하여 베드 위에 차광막을 씌워 자연광의 13%가 작물에 도달할 수 있도록 하였고, 온실의 기온이 30℃ 이상 올라가면 알루미늄이 50% 혼입된 차광막과 부직포로 천장과 측면의 광 투과를 차단하여 기온의 상승을 억제하였다. 그러나 흐린 날에는 인삼의 생육에 필요한 광량을 확보하기 위하여 차광을 하지 않았다.
7 배나 많았다. 그러나 Rf와 Rb1의 함량은 경엽보다 뿌리에서 2.9 배 및 1.8배씩 더 많았으며, 본 실험에서 분석한 10 종의 ginsenoside 중 Rg1과 Re, 2 종이 차지하는 비율은 60.4%로 매우 높았다.
, 2014) 등에 효과가 있다. 본 실험에서 경엽의 F2 함량은 90 일에 2.3%로 다른 F 계열에 비하여 매우 많아서 이를 활용한 화장품이나 의약품 제조의 가능성을 보여주었다.
본 연구를 통하여 건강보조식품, 화장품, 의약품 등의 원료로 활용하기 위한 수경재배 인삼의 적정 수확 시기는 정식 후 120 일로 나타났다. 현재의 인삼 수경재배 기술 수준으로 볼 때 150 일에는 전반적인 잎의 황화와 일부 소엽의 고사로 인하여 생체중의 감소를 초래할 뿐 아니라, 재배기간이 120 일보다 30 일이 더 길어지기 때문에 생산비의 증가 요인이 되므로 이점이 없을 것으로 생각된다.
소엽은 완전히 전개 되지는 않았지만 정식 후 30 일 (이후 “정식 후”는 생략하고 경과일수만 표기)에 출현이 거의 완료되어 120 일까지 2.3 개 내외를 유지하다가 150 일에는 0.9 개로 61%나 감소하였다.
전초의 건물중도 생체중과 같이 정식 후 30 - 60 일 사이에 총 증가율의 54%인 0.219 g이 증가하였으며, 120 일에 0.565 g으로 가장 무거웠으나 150 일에는 0.552 g으로 다소 감소하였다. 전초의 건물율은 30 - 150 일까지 13% 내외를 유지하였다.
질환의 개선에 효과가 있는 8 종의 ginsenoside 함량은 뿌리에 비하여 경엽에 더 많았다. 즉, 인지력 개선 (Ghaeminiaet al.
총 ginsenoside 중 major ginsenoside인 Rg1, Re, Rb1,Rc, Rb2, Rd 등 6 종의 함유율은 뿌리와 경엽에서 88.9%와 97.5%를 각각 나타내었고, PT 계의 major ginsenoside 함량은 뿌리가 53.5%, 경엽이 37.1%를 각각 차지하여 뿌리의 경우는 Cui 등 (2013)이 보고한 비율과 비슷하였으나, 경엽에서의 비율은 상당히 낮아서 PT계에 속하는 major ginsenoside의 함유 비율은 식물체 부위에 따라 차이가 있음을 알 수 있었다.
총 ginsenoside 함량은 뿌리의 경우 30 일 이후 90 일까지 감소하다가 120 일에 1.42%로 증가하였으나, 정식 후 30 일의 2.212%보다는 훨씬 적었다. 경엽의 총 ginsenoside 함량은 60 일 후부터 꾸준히 증가하여 120 일에는 뿌리의 11.

후속연구

따라서 작물보호제의 사용 없이는 정상적인 생육의 유지가 어려우므로 이의 극복을 위한 기술의 개발이 필요하며, 병해충의 방제기술이 개발된다면 굳이 생산비가 비싼 수경재배를 할 필요는 없다. 그리고 아직 밝혀지지 않은 개별 ginsenoside의 효과가 추가적으로 구명된다면, 경엽에 다량 함유되어 있는 ginsenoside의 보다 효율적인 이용 방안도 마련될 수 있다. 특히 본 실험에서 분석한 10 종의 ginsenoside 함량 중 60% 이상을 차지하는 Rg1과 Re의 새로운 활용방안 탐색도 매우 중요한 과제라고 할 수 있다.
그리고 인삼의 뿌리와 같이 경엽도 그 효능을 인증 받아서 신제품의 개발을 활성화 하고, 제품에 “기능성”이란 단어를 사용하여 홍보 효과를 극대화할 필요가 있다.
, 2010). 따라서 수경재배 인삼의 부가가치 향상을 위해서는 경엽을 의약품, 화장품 및 건강보조식품의 소재로 활용해야 한다.
앞으로 재배기간의 연장 뿐 아니라 양액의 조성, 공급량, 일사량, 온도 등 다양한 환경요인을 적절히 조절하여 생체중과 ginsenoside의 함량을 증가시킬 수 있는 연구도 수행되어야 할 것이다.
이와 같이 경엽에 주로 존재하는 F1, F2, F3 및 F5는 다른 질환의 개선에도 도움을 주지만 피부미용에 상당한 효과가 있는 것으로 알려져 있으므로, 이의 활용을 위해 수율 향상을 위한 절대 함유량 및 생체중을 증가시킬 수 있는 재배기술의 개발이 요구된다. 그리고 인삼의 뿌리와 같이 경엽도 그 효능을 인증 받아서 신제품의 개발을 활성화 하고, 제품에 “기능성”이란 단어를 사용하여 홍보 효과를 극대화할 필요가 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	인삼 수경재배의 장점은 무엇인가?	A. Meyer) 은 빗물이 차단되고 오염되지 않은 물의 이용이 가능한 온실에서 수경재배 하면 합성 작물보호제를 사용하지 않고도 재배할 수 있을 뿐 아니라, 중금속 등 유해 물질에 노출되지 않아서 관행재배에 비하여 청정재배에 유리하다. 무농약재배나 유기재배도 청정재배의 한 가지 유형이지만 수경재배에 비하여 노력이 많이 들고 재배하기도 어렵다.
	인삼 잎의 효능은 무엇인가?	인삼 잎의 추출물은 항산화 (Jimemez-Perez et al., 2018),보습 및 미백 효과 (Lee et al., 2018b)가 있어서 이를 이용한 새로운 화장품의 개발도 가능하다.
	인삼의 무농약재배나 유기재배의 특징은?	Meyer) 은 빗물이 차단되고 오염되지 않은 물의 이용이 가능한 온실에서 수경재배 하면 합성 작물보호제를 사용하지 않고도 재배할 수 있을 뿐 아니라, 중금속 등 유해 물질에 노출되지 않아서 관행재배에 비하여 청정재배에 유리하다. 무농약재배나 유기재배도 청정재배의 한 가지 유형이지만 수경재배에 비하여 노력이 많이 들고 재배하기도 어렵다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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