[논문]습식 나노화 공정기술 적용 식물 영양제를 살포한 사과의 칼슘과 마그네슘 이동 및 흡수율 비교

박재령; 김은경; 이승현; 정일경; 김경민

doi:10.5352/jls.2019.29.7.769

습식 나노화 공정기술 적용 식물 영양제를 살포한 사과의 칼슘과 마그네슘 이동 및 흡수율 비교
Comparison of the Migration and Absorption of Calcium and Magnesium in Apple Leaves Sprayed with Plant Nutrients Prepared by Wet Nano-grinding Technology 원문보기

생명과학회지 = Journal of life science, v.29 no.7, 2019년, pp.769 - 773

박재령 (경북대학교 농업생명과학대학 응용생명과학부 식물생명공학전공) , 김은경 (경북대학교 농업생명과학대학 응용생명과학부 식물생명공학전공) , 이승현 (NSB기업부설연구소) , 정일경 (대구가톨릭대학교 생명공학과) , 김경민 (경북대학교 농업생명과학대학 응용생명과학부 식물생명공학전공)

초록
AI-Helper

본 연구에서는 습식 나노화 공정 기술을 적용하여 제조한 식물영양제를 이용하여 사과 잎에 흡수되는 칼슘과 마그네슘의 이동 경로 및 흡수율을 비교 분석하였다. 습식 나노화 공정을 통해 불용성 칼슘과 마그네슘을 나노화 처리한 식물영양제의 성분 함량 및 이동경로를 확인하기 위하여 식물 영양제 살포 후 2주, 4주 및 8주 경과 후 잎자루, 잎몸, 옆면으로 구분하여 SEM, EDS 촬영을 통해 분석하였다. 잎자루는 식물 영양제 살포 후 4주차부터 증가하여 8주차에서는 1,115%까지 증가했으며, 사과 잎몸의 경우 2주차의 미살포구에 비해 살포 후 칼슘과 마그네슘의 함량이 감소하였으나, 4주 이후부터는 증가하였으며, 4주차의 뒷면 증가율이 539%로 가장 높았다. 또한, 잎몸의 옆면은 미살포구에 비해 살포구 모두 칼슘과 마그네슘 함량이 증가하였는데 특히, 4주차에 673% 증가하여 가장 높은 증가율을 보였다. 시간이 경과함에 따라 모든 살포구가 미살포구에 비해 칼슘, 마그네슘 함량이 점점 증가하여 나노화 식물영양제의 불용성 칼슘과 마그네슘 성분이 사과의 잎자루에서 잎몸까지 이동한 것으로 판단된다. 본 연구 결과를 보았을 때 습식 나노 공정 기술을 통해 제조된 식물영양제를 활용하면 사과 이외의 다른 작물 에서도 칼슘과 마그네슘 흡수 효과를 얻을 수 있을 것으로 판단하였다. 또한, 식물영양제 이외에도 천연물이나 바이오산업에도 나노 공정 기술의 적용이 가능할 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, the migration route and the absorption rate of calcium and magnesium in apple leaves were compared and analyzed using plant nutrients prepared by wet nano-grinding technology. The plant nutrients were sprayed onto the leaves to confirm the component content and the movement route of the nanoized calcium and magnesium. At 2, 4, and 8 weeks after the plant nutrient treatment, the apple leaves were divided into petiole, lamina, and side, and SEM and EDS were used to measure the calcium and magnesium contents. The calcium and magnesium contents of the petiole increased from the 4th week after plant nutrient application to 1,115% at the 8th week. The calcium and magnesium contents of the lamina decreased after spraying but increased after 4 weeks. The calcium and magnesium contents increased in the side of the leaves compared to the control, reaching 673% after 4 weeks. The calcium and magnesium contents increased with increasing duration in all plots when compared with the control unsprayed leaves, suggesting that the usually poorly soluble calcium and magnesium were transferred from the petioles to the lamina. The results of this study indicate that improved calcium and magnesium absorption could be obtained in crops other than apples using plant nutrients produced through wet nano-processing technology. This technology is also expected to be applicable to natural products and bioindustries.

주제어

표/그림 (4)

그림 Fig. 1. Analysis of Ca²⁺ and Mg²⁺ contents in petiole by spraying plant nutrients. The contents of Ca²⁺ and Mg²⁺ in petiole was increased by 8% after 2 weeks, 156% after 4 weeks and 1,115% after 8 weeks compared to the control.
그림 Fig. 2. Analysis of Ca²⁺ and Mg²⁺ contents in the adaxial and abaxial of apple leaf blades by spraying plant nutrients. At the adaxial of the leaf blade, the content of Ca²⁺ and Mg²⁺ increased by 47% in the 2 weeks, 454% in the 4 weeks, and 52% in the 8 weeks, and abaxial of the leaf blade, the content of Ca²⁺ and Mg²⁺ increased 48% in the 2 weeks, 539% in the 4 weeks, 13% in the 8 weeks. The contents of Ca²⁺ and Mg²⁺ increased the most at 4 weeks after nutrient application.
표 Table 1. Average particle size according to the time of nano-processing
그림 Fig. 3. Analysis of Ca²⁺ and Mg²⁺ contents in the side of apple blades by spraying plant nutrients. The contents of Ca²⁺ and Mg²⁺ in the side of apple blades decreased by 36% after weeks compared to the control but increased by 637% after 4 weeks and 376% after 8 weeks.

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

하지만 엽면시비로는 양분 공급량이 한정적이고, 엽면시비제가 잎 표면에서 증발되어 버리면 효과가 없어진다는 단점을 가지고 있다. 따라서본 연구에서는 칼슘과 마그네슘의 흡수율을 증진 시키기 위해 습식 나노화 공정기술을 적용하여 식물 영양제를 만들었으며, 이것을 사과나무에 살포하였을 때 칼슘과 마그네슘의 이동 및 흡수율을 비교 분석하였다.

가설 설정

이러한 경우에는 칼슘염을 엽면 살포에 의해 식물체 내 칼슘 함량을 증가시킬 수 있다. 마그네슘의 정기적인 공급은 식물의 생장에 도움을 줄 수 있다. 마그네슘은 새로 자라는 작물 조직의 왕성한 초기 생장 및 과수의 생산성을 촉진해 주고, 식물이 착과 단계에 접어들었을 때는 낙과의 감소, 수확 후에는 저장량 비축 및 꽃눈 발아를 강화하는 데 도움을 준다.

제안 방법

실험 군과 대조군의 칼슘과 마그네슘 성분 차이를 비교하여 나노기술을 적용한 식물영양제의 효과를 확인하였다[3, 9, 11]. EDS 촬영 후, 아래의 식에 대입하여 식물 영양 제미 살포 대비 살포한 사과 잎의 칼슘과 마그네슘 함량의 증가율을 확인하였다.
1). 사과의 잎몸은 잎의 앞면과 뒷면으로 구분하여서 칼슘과 마그네슘의 함량을 비교 분석하였다. 칼슘과 마그네슘 함량을 분석한 결과 미 살포 대비 2주 차에는 잎의 앞면에서 47%, 잎의 뒷면에서 48%, 4주 차에는 잎의 앞면에서 454%, 잎의 뒷면에서 539% 증가하였으며, 8주 차에는 잎의 앞면에서 52%, 잎의 뒷면에서 13% 증가하였다.
식물 영양제를 살포한 사과 잎의 칼슘과 마그네슘 성분 함량 및 이동 경로를 관찰하기 위해 식물 영양제 살포 후 2주, 4주, 8주 경과한 잎을 채집하였으며 잎몸, 잎자루, 옆면으로 구분하여 칼슘과 마그네슘 함량을 측정하였다. 습식 나노화 기술을 이용하여 제조한 식물 영양제를 잎에 살포 후 잎자루에서 칼슘과 마그네슘의 함량을 비교해 보았을 때, 미 살포 대비 2주 차에는 8%, 4주 차에는 156% 그리고 8주 차에는 1,115%가 증가하였다(Fig.
식물영양제는 2017년 5월 22일에 살포하였으며, 식물 영양제 1차 살포 후 2주, 4주, 8주 단위로 사과 잎을 채집하여 잎의 잎몸, 잎자루, 옆면에서의 칼슘과 마그네슘 흡수율을 비교 분석하였다.

대상 데이터

이 과정의 반복을 통해 입자는 점점 작아지고 나노화된다[6]. 본 연구에 사용된 식물영양제는 전체 제조 무게 중 초산칼슘 10%, 탄산 칼슘 13%를 혼합하여 제조하였으며, 용매는 물을 사용하였다. 제조된 식물영양제는 나노화 공정 시간에 따라 입자 크기가 점점 감소한다.
본 연구에서 사용한 식물영양제는 불용성 칼슘과 마그네슘을 포함한다. 불용성 칼슘과 마그네슘을 나노화 기술을 이용하여 물에 분산한 제형이다.
본 연구에서 제조한 식물영양제는 물에 녹지 않는 불용성 칼슘과 마그네슘을 나노화 기술로 물에 분산한 제형으로 습식분쇄기(Rotate Mill; Amstech.Co.Ltd., South Korea)를 이용하여 불용성 칼슘, 마그네슘을 포함하는 식물영양제를 9시간 이상 분쇄한 것으로, 초미세 분쇄에 따른 입자 크기의 감소에 의해 칼슘과 마그네슘의 흡수율 증대 등을 기대할 수 있다[8,12]. 나노 입자 크기는 입도 분석기(Nano ZS, Malvern, UnitedKingdom)를 이용하여 확인하였다.
본 연구에서는 2017년 5월부터 7월까지 경상북도 영천시 화북면과 경상북도 경산시 하양읍에서 재배된 사과나무(Maluspumila var. dulcissima Koidz.) 열매 부사(후지) 품종을 실험재료로 사용하였다.
식물영양제를 살포한 지역의 사과 잎 성분을 관찰하기 위하여 경상북도 영천시 화북면과 경산시 하양읍에 위치한 부사(후지) 종 사과 농가를 대상으로 선정 후, 식물 영양제 살포 후 2주, 4주, 8주 단위로 잎을 채집하였다. 사과 잎을 잎몸과 잎자루로 구분하여 샘플 홀더 위에 사과 잎을 고정하였다.

성능/효과

Moon 등[13]은 칼슘과 마그네슘이 포함된 chitosan을 토양 관주와 엽면 살포를 통해서 식물체에 양분을 주어 흡수율을 비교 분석하는 실험을 진행하였다. 그 결과 영양제를 7일 간격으로 투입하였을 때는 토양 관주와 엽면 살포에서 유의미한 차이가 보이지 않았지만, chitosan을 14일 또는 21일 간격으로 투입했을 때는 토양관주보다 엽면 살포를 했을 때 식물체에서 더 많은 칼슘과 마그네슘이 남아있다는 것을 확인하였다. 이러한 결과를 토대로 나노 습식화 적용 식물영양제를 제작하여 엽면 살포를 실시했을 때 식물에서 더 효율적으로 영양분의 공급이 가능하다고 판단된다.
마그네슘의 정기적인 공급은 식물의 생장에 도움을 줄 수 있다. 마그네슘은 새로 자라는 작물 조직의 왕성한 초기 생장 및 과수의 생산성을 촉진해 주고, 식물이 착과 단계에 접어들었을 때는 낙과의 감소, 수확 후에는 저장량 비축 및 꽃눈 발아를 강화하는 데 도움을 준다. 엽면시비는 뿌리의 흡수 기능이 약해졌거나 특정 성분의 결핍 증상이 나타날 때, 토양으로부터 흡수가 어려운 성분의 경우 이용되는 시비 방법이다.
2). 마지막으로 사과 잎몸의 옆면에서 칼슘과 마그네슘의 함량을 측정한 결과, 미 살포 대비 2주 차에는 칼슘과 마그네슘의 함량이 36% 감소하였으나, 4주 차에는 673%, 8주 차에는 367% 증가하였다. 잎의 옆면은 식물 영양제 살포 후 4주 차에서 칼슘과 마그네슘의 함량이 가장 많이 증가하였으며, 8주 후에는 칼슘과 마그네슘 함량이 감소하기 시작하였다(Fig.
칼슘과 마그네슘 함량을 분석한 결과 미 살포 대비 2주 차에는 잎의 앞면에서 47%, 잎의 뒷면에서 48%, 4주 차에는 잎의 앞면에서 454%, 잎의 뒷면에서 539% 증가하였으며, 8주 차에는 잎의 앞면에서 52%, 잎의 뒷면에서 13% 증가하였다. 살포 후 4주 차에서 칼슘과 마그네슘 함량이 가장 높았으며, 8주 후에는 미 살포와 비교하였을 때 칼슘과 마그네슘의 함량이 증가했지만 4주 차에 비해 칼슘과 마그네슘 함량이 감소하였다(Fig. 2).
식물 영양제를 살포한 사과 잎의 칼슘과 마그네슘 성분 함량 및 이동 경로를 관찰하기 위해 식물 영양제 살포 후 2주, 4주, 8주 경과한 잎을 채집하였으며 잎몸, 잎자루, 옆면으로 구분하여 칼슘과 마그네슘 함량을 측정하였다. 습식 나노화 기술을 이용하여 제조한 식물 영양제를 잎에 살포 후 잎자루에서 칼슘과 마그네슘의 함량을 비교해 보았을 때, 미 살포 대비 2주 차에는 8%, 4주 차에는 156% 그리고 8주 차에는 1,115%가 증가하였다(Fig. 1).
그 결과 영양제를 7일 간격으로 투입하였을 때는 토양 관주와 엽면 살포에서 유의미한 차이가 보이지 않았지만, chitosan을 14일 또는 21일 간격으로 투입했을 때는 토양관주보다 엽면 살포를 했을 때 식물체에서 더 많은 칼슘과 마그네슘이 남아있다는 것을 확인하였다. 이러한 결과를 토대로 나노 습식화 적용 식물영양제를 제작하여 엽면 살포를 실시했을 때 식물에서 더 효율적으로 영양분의 공급이 가능하다고 판단된다. 이와 같은 결과로 본 연구진은 습식 나노 공정기술을 통해 제조된 식물영양제를 활용하면 사과 이외의 과실나무에서도 칼슘과 마그네슘 흡수 효과를 얻을 수 있을 것으로 판단하였다.
이러한 결과를 토대로 나노 습식화 적용 식물영양제를 제작하여 엽면 살포를 실시했을 때 식물에서 더 효율적으로 영양분의 공급이 가능하다고 판단된다. 이와 같은 결과로 본 연구진은 습식 나노 공정기술을 통해 제조된 식물영양제를 활용하면 사과 이외의 과실나무에서도 칼슘과 마그네슘 흡수 효과를 얻을 수 있을 것으로 판단하였다. 또한, 식물 영양제 이외에도 천연물이나 바이오산업에도 나노 공정 기술의 적용이 가능할 것으로 기대된다.
사과의 잎몸은 잎의 앞면과 뒷면으로 구분하여서 칼슘과 마그네슘의 함량을 비교 분석하였다. 칼슘과 마그네슘 함량을 분석한 결과 미 살포 대비 2주 차에는 잎의 앞면에서 47%, 잎의 뒷면에서 48%, 4주 차에는 잎의 앞면에서 454%, 잎의 뒷면에서 539% 증가하였으며, 8주 차에는 잎의 앞면에서 52%, 잎의 뒷면에서 13% 증가하였다. 살포 후 4주 차에서 칼슘과 마그네슘 함량이 가장 높았으며, 8주 후에는 미 살포와 비교하였을 때 칼슘과 마그네슘의 함량이 증가했지만 4주 차에 비해 칼슘과 마그네슘 함량이 감소하였다(Fig.

후속연구

이와 같은 결과로 본 연구진은 습식 나노 공정기술을 통해 제조된 식물영양제를 활용하면 사과 이외의 과실나무에서도 칼슘과 마그네슘 흡수 효과를 얻을 수 있을 것으로 판단하였다. 또한, 식물 영양제 이외에도 천연물이나 바이오산업에도 나노 공정 기술의 적용이 가능할 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	나노 습식화 적용 식물영양제를 제작하여 엽면 살포를 실시했을 때 식물에서 더 효율적으로 영양분의 공급이 가능하다고 판단한 것은 어떤 실험적 결과가 토대가 되었는가?	Moon 등[13]은 칼슘과 마그네슘이 포함된 chitosan을 토양 관주와 엽면 살포를 통해서 식물체에 양분을 주어 흡수율을 비교 분석하는 실험을 진행하였다. 그 결과 영양제를 7일 간격으로 투입하였을 때는 토양 관주와 엽면 살포에서 유의미한 차이가 보이지 않았지만, chitosan을 14일 또는 21일 간격으로 투입했을 때는 토양관주보다 엽면 살포를 했을 때 식물체에서 더 많은 칼슘과 마그네슘이 남아있다는 것을 확인하였다. 이러한 결과를 토대로 나노 습식화 적용 식물영양제를 제작하여 엽면 살포를 실시했을 때 식물에서 더 효율적으로 영양분의 공급이 가능하다고 판단된다.
	사과란 무엇인가?	사과(Malus Pumila)는 장미과 Malus 속에 속하는 다년생식물 사과나무의 열매로서 코카서스 지역부터 서아시아가 원산지다. 사과는 3,000년 이상 재배되었으며, 전 세계적으로 온난한 기후 지역에서 생육한다.
	사과는 어떤 효과가 있는 과일인가?	2008년에는 전 세계적으로 69만 톤 이상의 생과 형태로 소비가 되었으며, 품종 개량 및 재배기술의 향상 등을 통해 우리나라에서도 가장 많이 생산되는 것으로 알려져 있다[7, 10]. 사과는 누적된 피로를 풀어주고 식욕 증진을 도우며, 설사, 변비, 소화불량, 고혈압 등에 좋은 과일로 알려져 있다. 또한 무기질, 비타민류가 다량 함유되어 있어 꾸준한 소비가 이루어지고 있는 대표적인 과일이다[1].

저자의 다른 논문 :

LOADING...

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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증