강황 종근 처리에 따른 생육특성 및 성분함량 차이 Changes in Growth Characteristics and Curcuminoid Contents of Turmeric Cultivated Using Mother and Finger Seed Rhizomes of Different Sizes원문보기
Background: This study was conducted to investigate the growth characteristics, root yield and curcuminoid content of turmeric (Curcuma longa L.), cultivated using mother seed rhizomes (MR) and finger seed rhizome (FR) of different sizes. MR are attached to the stem, and FR are connected to the MR, ...
Background: This study was conducted to investigate the growth characteristics, root yield and curcuminoid content of turmeric (Curcuma longa L.), cultivated using mother seed rhizomes (MR) and finger seed rhizome (FR) of different sizes. MR are attached to the stem, and FR are connected to the MR, and are used as a general seed rhizome. Methods and Results: Seed rhizomes of different types and sizes were used: large, medium and small for FR, and large, half-sized, and small for MR. These were assigned to the experimental groups and cultivated under greenhouse conditions. The growth characteristics, root yield, and curcuminoid content did not show clear difference between MR and FR, but suggest that the larger seed rhizomes (above 30 g) could have higher root yields. On average, harvested mother rhizomes (HMR) contained more curcuminoid than harvested finger rhizomes (HFR), while the yield of HFR was higher than that of HMR. The higher weight of harvested roots correlated significantly with elevated curcuminoid content. Conclusions: The two seed rhizomes, MR and FR, did not differ in root yield and curcuminoid contents, but larger seed rhizomes may produce better root yields. This suggest that the optimum seed rhizome is larger FR, to produce higher yields and quality in turmeric root production.
Background: This study was conducted to investigate the growth characteristics, root yield and curcuminoid content of turmeric (Curcuma longa L.), cultivated using mother seed rhizomes (MR) and finger seed rhizome (FR) of different sizes. MR are attached to the stem, and FR are connected to the MR, and are used as a general seed rhizome. Methods and Results: Seed rhizomes of different types and sizes were used: large, medium and small for FR, and large, half-sized, and small for MR. These were assigned to the experimental groups and cultivated under greenhouse conditions. The growth characteristics, root yield, and curcuminoid content did not show clear difference between MR and FR, but suggest that the larger seed rhizomes (above 30 g) could have higher root yields. On average, harvested mother rhizomes (HMR) contained more curcuminoid than harvested finger rhizomes (HFR), while the yield of HFR was higher than that of HMR. The higher weight of harvested roots correlated significantly with elevated curcuminoid content. Conclusions: The two seed rhizomes, MR and FR, did not differ in root yield and curcuminoid contents, but larger seed rhizomes may produce better root yields. This suggest that the optimum seed rhizome is larger FR, to produce higher yields and quality in turmeric root production.
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문제 정의
이에 본 연구는 강황 지하부 중에서 그루터기 부분과 1 차 및 2 차로 발생된 근경 부분을 구분하고 크기별로 나누어 종근으로 사용하여 재배하였을 때 생육특성 및 curcuminoid 성분함량의 차이가 있는지를 확인하고자 수행되었다.
제안 방법
Curcumin 표준품의 검량선을 작성하여 정량하였으며 demethoxycurcumin과 bisdemethoxycurcumin 함량은 기존의 HPLC-UV 분석결과 (Kim et al., 2005)를 근거하여 curcumin에 대한 상대반응계수 (relative response factor)를 계산하여 정량하였다.
각 처리별 종근은 90 ㎝ 두둑에 40 × 30 ㎝ 재식거리로 2017년 4월 28일에 3 반복으로 재식하여 실험을 수행하였다.
강황 수확은 11월 20일에 하였으며 수확한 지하부는 세척하여 실내에서 1 일 정도 건조 후 그루터기, 근경, 괴근 등 각 부위별 생중 (g) 등 수량특성을 측정하였다.
강황 재배는 시비 및 비닐멀칭을 한 비닐하우스에서 2 - 3일에 1 회 자동관수장치를 통해 수분을 공급하고 손제초하며 재배관리를 하였다. 각 처리별 종근은 90 ㎝ 두둑에 40 × 30 ㎝ 재식거리로 2017년 4월 28일에 3 반복으로 재식하여 실험을 수행하였다.
경태는 지하부 첫마디 부분을 측정하였으며, 엽장과 엽폭은 가장 길거나 넓은 부위를 조사하였고 엽면적은 (엽장 × 엽폭) ÷ 2로 환산하였다.
)은 전라남도 진도군에 위치한 진도 친환경 으뜸 울금 영농조합법인에서 구입하였고 그루터기 부분 (mother seed rhizome, MR)과 근경 부분 (finger seed rhizome, FR)을 구별하여 종근 처리 (MR, FR)로 하였다. 그리고 그루터기 부분은 큰 것 (MR1), 큰 것을 1/2 절단한 것 (MR2), 그리고 작은 것 (MR3)으로 구분하였으며, 근경 부분은 큰 것 (FR1), 중간 (FR2), 그리고 작은 것 (FR3)으로 구분하여 종근 (seed rhizome) 처리로 하여 실험에 사용하였다. 근경 부분은 1 차 및 2 차 곁가지 근경이 포함되고 사용된 종근은 건전한 것을 사용하였으며, 실험에 사용된 각 처리별 종근의 평균무게와 범위는 Table 1과 같다.
생육조사는 9월 13일에 초장 (㎝), 경수, 엽수, 엽장 (㎝), 엽폭 (㎝), 경태 (㎜) 등 지상부 생육특성을 조사하였으며, 수확기인 11월 17일에는 엽장과 엽폭을 제외한 지상부 생육특 성을 조사하였다.
수확한 강황의 각 지하부 부위인 그루터기, 근경 및 괴근 시료는 60℃에서 열풍건조 후 분쇄하여 분석시료로 사용하였고, curcuminoid 성분인 curcumin (CUR), demethoxycurcumin (DEM), bisdemethoxycurcumin (BIS)의 정량분석은 HPLC를 이용하였다. 성분추출은 0.5 g의 건조가루 시료를 80% 메탄올 50 ㎖를 추출용매로 하여 24 시간 상온조건에서 진탕 추출하였으며 추출액을 HPLC 분석시액으로 사용하였다.
수확한 강황의 각 지하부 부위인 그루터기, 근경 및 괴근 시료는 60℃에서 열풍건조 후 분쇄하여 분석시료로 사용하였고, curcuminoid 성분인 curcumin (CUR), demethoxycurcumin (DEM), bisdemethoxycurcumin (BIS)의 정량분석은 HPLC를 이용하였다. 성분추출은 0.
종근 처리별 재배된 강황 (Curcuma longa L.)의 생육특성을 9월 및 11월에 조사하여 비교를 하였다. 지상부 생육특성으로 초장, 경수, 경태, 엽수, 엽면적 등을 종근 처리별 조사한 결과는 Table 2와 같다.
대상 데이터
본 실험에 사용된 강황 (Curcuma longa L.)은 전라남도 진도군에 위치한 진도 친환경 으뜸 울금 영농조합법인에서 구입하였고 그루터기 부분 (mother seed rhizome, MR)과 근경 부분 (finger seed rhizome, FR)을 구별하여 종근 처리 (MR, FR)로 하였다. 그리고 그루터기 부분은 큰 것 (MR1), 큰 것을 1/2 절단한 것 (MR2), 그리고 작은 것 (MR3)으로 구분하였으며, 근경 부분은 큰 것 (FR1), 중간 (FR2), 그리고 작은 것 (FR3)으로 구분하여 종근 (seed rhizome) 처리로 하여 실험에 사용하였다.
조사형질로 초장은 지제부로부터 가장 높은 잎 끝까지의 길이로 하였고, 경수는 성엽이 형성된 줄기의 수를 세었는데 경수는 지하부 중 그루터기 부분의 수와 동일하다. 경태는 지하부 첫마디 부분을 측정하였으며, 엽장과 엽폭은 가장 길거나 넓은 부위를 조사하였고 엽면적은 (엽장 × 엽폭) ÷ 2로 환산하였다.
데이터처리
각 실험군 간의 측정치 비교는 Duncan’s Multiple Rage Test (DMRT) 방법으로 p < 0.05 수준에서 통계적 유의성을 검정하였으며, 각 형질들 간 상관분석은 Pearson 상관계수를 계산하여 유의성을 확인하였다.
모든 측정값은 3 회 이상 반복 실험한 결과의 평균과 표준편차 (means ± SD)를 나타냈고, 각 실험군 간의 통계 분석은 SPSS 프로그램 (IBM SPSS Statistics, Ver. 24, IBM Co., Armonk, NY, USA)을 이용하였다.
성능/효과
1)MR1; large size of mother seed rhizome (MR), MR2; half size of MR, MR3; small size of MR, FR1; large size of finger seed rhizome (FR), FR2; medium size of FR, FR3; small size of FR, 2)HMR; harvested mother rhizome, HFR; harvested finger rhizome. HWR; harvested whole rhizome including mother and finger rhizome, RT; Root tuber.
78%로 가장 낮았다. 각 성분 CUR, DEM, BIS들의 각 처리에서의 함량은 총함량 (total)과 유사한 경향을 나타냈으나, 전체적으로 MR과 FR, 두 종근 처리간 및 종근 크기별 차이는 통계적으로 유의성을 나타내지 않았다.
03%으로 상대적으로 매우 낮은 함량을 나타냈다. 각 성분 CUR, DEM, BIS의 함량을 보면, 수확한 그루터기 부위에서 0.55%, 0.33%, 0.16%, 그리고 근경 부위는 0.54%, 0.26%, 0.13% 함유하는 것으로 각각 나타냈다. 이러한 지하부 부위별 총 curcuminoid 함량 차이는 성분조성으로 볼 때 CUR 보다는 BIS와 DEM의 함량에 기인하여 차이를 보인 것으로 생각되었다.
괴근 무게를 제외한 그루터기, 근경, 전체 지하부의 주당근중들 사이의 관계는 통계적으로 유의한 정의 상관을 나타냈는데, 이는 그루터기 부위의 무게가 높은 개체가 근경 부위에서도 높은 것을 알 수 있었다.
괴근에서 총 curcuminoid 함량은 전체적으로 0.017 - 0.033%의 범위를 보였고, 각 성분 CUR, DEM, BIS에서는 0.001 - 0.022%로 그루터기 또는 근경 부위에 비해 매우 낮은 함량을 나타냈으며 통계적으로도 유의한 차이를 나타내지 않았다.
그루터기 부위, 근경 부위, 그리고 전체 지하부의 성분함량들 사이의 상관관계는 유의한 정의 결과를 나타내 그루터기의 함량이 높은 것이 근경에서도 높은 것으로 나타냈다.
그리고 성분함량과 주당근중과의 관계를 보면 대체적으로 유의한 정의 상관을 나타내 지하부 수량이 높을수록 성분함량도 많은 것으로 생각되었으며, 특히 그루터기 부위의 주당근중이 근경 부위보다 높은 개체가 지하부 성분함량이 더 높을 것으로 예상할 수 있었다.
종합하면, MR과 FR, 두 종근 처리별 curcuminoid 함량은 유의한 차이가 없는 것으로 나타났으나, 수확한 지하부 부위별 차이는 유의성을 보였다. 따라서 curcuminoid 함량은 부위나 크기와 같은 종근 처리보다는 재배방법이나 환경조건이 더 많은 영향을 미칠 것으로 판단되었다.
또한 강황 재배 실제현장에서 그루터기 부위 (MR)를 종근으로 이용할 때, 줄기 부분이 있었던 부위가 위를 향하게 재식하여야 하고, 큰 것을 둘로 쪼개는 과정의 오염 및 출아율 저하 위험성, 그리고 그루터기 부위의 수확량이 근경 부위보다 낮아 종근 확보가 불리한 점을 함께 고려하면, 강황 재배에서 굵은 근경 (FR)을 종근으로 사용하는 것이 좋을 것으로 판단되었다.
본 실험결과에서 그루터기 (MR)와 근경 (FR), 두 종근 처리 간의 통계적 유의한 차이는 없었으나, 대체적으로 종근 크기가 클수록 지하부 수량이 높은 경향이었다. 실험군 중 FR3에서 493.
본 실험에서 얻어진 curcumin 함량은 대한민국약전에서 설정된 함량 기준인 3.2%에 크게 미치지 못하였는데, 강황의 재배지역이나 재배방법에 따라 성분함량 차이가 많은 것으로 보고된 결과 (Garg et al., 1999; Li et al., 2011; Hayakawa et al., 2011)를 참고하여 설명할 수 있었다.
수확한 그루터기 부위의 총 curcuminoid 함량은 FR1에서 1.18%로 가장 높았고 MR2가 0.96%로 가장 낮았으며, 근경 부위의 함량은 MR1에서 1.10%로 가장 높았으며 MR2가 0.78%로 가장 낮았다. 각 성분 CUR, DEM, BIS들의 각 처리에서의 함량은 총함량 (total)과 유사한 경향을 나타냈으나, 전체적으로 MR과 FR, 두 종근 처리간 및 종근 크기별 차이는 통계적으로 유의성을 나타내지 않았다.
, 2005a)에서 종근이 굵을수록 그리고 무게가 30 g 이상 높을수록 강황 수량이 높았다고 하였다. 아울러 30 g, 40 g, 50 g의 종근 모두 유의한 수량 차이가 없었으며, 다만 50 g의 종근을 사용할 근경에서 2 차나 3 차 근경 (daughter rhizome)은 분리되기 쉬워 오히려 수량을 낮아지게 할 수 있어서 그루터기를 사용하는 것이 좋을 것이라 하였다.
전반적으로 각 종근 처리간에 유의한 통계적 차이를 보이지 않았으나 종근 크기가 큰 처리에서 지하부 수량이 높은 편이었고, MR과 FR, 두 종근 처리 사이에 생육특성과 지하부 수량은 비슷하였다.
6 ㎜를 나타냈다. 조사된 초장, 경수, 경태에서 종근 처리별 유의한 차이를 보이지 않았으나 전체적으로 종근 크기가 큰 처리에서 비교적 높은 결과를 보이는 경향이었다.
0 g 보다 높게 나타냈다. 종근 MR 처리는 60 g, 31 g, 31 g, 그리고 FR 처리는 50 g, 35 g, 25 g이고 (Table 1), FR3 종근의 범위 20 - 30 g 이외의 종근 처리에서 지하부 수량이 전반적으로 높았던 본 실험 결과와 기존의 보고된 연구결과 (Jage et al., 2000; Hossain et al., 2005a; JARES, 2017)를 종합하면, 30 g 이상의 종근을 사용하는 것이 강황 생산성 증가에 유리한 것으로 볼 수 있었다.
종합하면, MR과 FR, 두 종근 처리별 curcuminoid 함량은 유의한 차이가 없는 것으로 나타났으나, 수확한 지하부 부위별 차이는 유의성을 보였다. 따라서 curcuminoid 함량은 부위나 크기와 같은 종근 처리보다는 재배방법이나 환경조건이 더 많은 영향을 미칠 것으로 판단되었다.
강황 종근 처리별로 재배한 후 그루터기와 근경 부위를 포함한 전체 지하부의 주당근중을 조사한 결과는 Table 3과 같다. 주당근중은 평균적으로 734 g을 나타냈으며, MR1 처리에서 783 g, MR2에서 713 g, MR3에서 694 g, 그리고 FR1 처리에서 845 g, FR2에서 734 g, FR3에서 638 g을 보였는데, 대체적으로 종근크기가 큰 것일수록 주당근중이 높은 경향을 보였지만 통계적으로 유의한 차이는 나타내지 않았다.
지하부에 함유된 총 curcuminoid 함량은 MR1에서 1.04%, MR2 0.90%, MR3 1.06%, FR1 1.13%, FR2 0.96%, 그리고 FR3가 0.96%를 나타내어 MR1, MR3, FR1이 다른 실험군보다 높은 편이었으나 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다.
이러한 경향은 수확한 지하부 중 그루터기 부위와 근경 부위를 구분하여 살펴본 결과에서도 유사한 경향을 보였다. 평균적으로 그루터기가 560 g (75.6%), 근경이 175 g (23.6%)을 나타내 근경 부위가 그루터기 부위보다 2.9 - 3.4의 범위로 평균 3.2 배 높게 나타났다.
후속연구
, 2011). 실제 농가에서도 생산된 강황이 한약재 보다는 대체적으로 식품으로 이용되고 있는데 앞으로 한약재로 사용될 강황 생산방법에 대해 검토가 필요한 것으로 생각되었다.
본 실험에서 종근크기를 달리하여도 지하부 수량에 유의한 차이를 보이지 않은 것은 실험재료의 크기 범위 설정을 각 실험군 간 일정한 차이를 주지 않았고 각 실험군별 균일한 재료를 확보하지 못하여 실험군 내 차이가 켜서 통계적 유의성을 보이지 못한 것으로 생각되었다. 종근 무게가 증가함에 따른 지하부 수량 증가를 확인하기 위해서는 종근 크기에 대한 균일한 범위 설정과 좀 더 많은 실험군을 두어서 검토할 필요가 있는 것으로 보였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
강황의 특징은 무엇인가?
강황 (Curcuma longa L.)은 생강과 (Zingiberaceae)에 속하며 인도나 동남아시아지역이 원산지인 다년생 식물이다. 근경을 황색염료나 카레 (curry) 등 향신료 식품으로 이용하거나, 한방에서 혈액순환을 촉진하고 어혈 (瘀血)을 제거하는 활혈거어약 (活血祛瘀藥)으로 사용되기도 한다(Chae et al., 2007).
강황의 주요 성분은 무엇인가?
강황에 함유된 주요 성분은 curcumin과 그 유도체인 demethoxycurcumin, bisdemethoxycurcumin 등 curcuminoid 색소성분과 turmerone, ar-turmerone, zingiberene 등 휘발성 정유성분이다 (Tang and Eisenbrand, 1992; Péret-Almeida et al., 2005; Li et al.
강황의 약리효과는 무엇인가?
약리효과는 항염, 간장보호, 소화기 및 심혈관계에 대한 작용, 항혈소판응집, 혈중지질 강하, 항산화, 항돌연변이, 항종양, 항균작용 등이며 이러한 약리효과의 주성분은 curcumin으로 알려져 있다 (Ammon and Wahl, 1991; Sharma et al., 2005).
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