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문제 정의
- 본 연구에서는 재배조건 및 관수방법에 따른 병풀 계통의 생육특성과 성분 분석, 그리고 항산화 물질 및 항산화 활성 분석을 통해 병풀 계통의 품종 육성 및 안정적 생산을 위한 기초자료로 이를 활용하고자 한다.
가설 설정
- 1)ND; means no detected.
제안 방법
- , Seoul, Korea)으로 관수 실시하였다. 각 시험처리구는 난괴법 3 반복으로 설계하여 수행하였다.
- 각각의 재배 및 관수 조건에 따른 병풀의 asiaticoside 함량 분석은 잎, 엽병, 줄기로 구분하여 분석하였다. 정량 분석은 표준물질인 asiaticoside (Sigma-Aldrich Co.
- 또한 비닐하우스 내 관수 방법에 따른 특성을 조사하기 위해 관수 방법을 스프링클러 관수와 저면 관수로 나눠 시행하였다. 관수 간격은 스프링클러의 경우, 7 일, 저면관수는 15일 간격으로 지상부 전용 양액 (Daeyumulpre No.1, DAEYU Co., Ltd., Seoul, Korea)으로 관수 실시하였다. 각 시험처리구는 난괴법 3 반복으로 설계하여 수행하였다.
- 또한 비닐하우스 내 관수 방법에 따른 특성을 조사하기 위해 관수 방법을 스프링클러 관수와 저면 관수로 나눠 시행하였다. 관수 간격은 스프링클러의 경우, 7 일, 저면관수는 15일 간격으로 지상부 전용 양액 (Daeyumulpre No.
- 병풀 수집종의 재배조건 및 관수방법 별 지상부의 생육조사 항목으로는 엽장, 엽폭, 엽병장, 경장, 경수, 엽수, 생중 (잎, 엽병, 줄기)을 중심으로 조사하였다.
- 병풀의 2,2-diphenyl-1picryl hydrazyl (DPPH) radical 항산화 활성 측정은 Abe 등 (1998)의 방법을 변형하여 실시하였다. 0.
- 35 ㎖의 샘플을 실온에서 1 시간 방치하였다. 이후 3,000 rpm에 10분간 원심분리한 뒤, 상등액을 취해 725 ㎚에서 UV-VIS spectrophotometer (MultiskanGO, Thermo Fisher Scientific Inc., Waltham, MA, USA)를 이용하여 흡광도를 측정한 후, 표준물질 catechin (Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO, USA)을 통해 작성한 표준곡선 y = 0.0051x + 0.0154 (r2 =0.9988)으로부터 총 폴리페놀 함량을 구하였다.
- 재배조건 및 관수방법 별 항산화 성분을 비교하기 위해 총 폴리페놀과 총 플라보노이드 함량을 측정하였다. 먼저 재배조건 별 병풀 각 부위의 총 폴리페놀 함량은 노지재배에서 잎 (41.
- 각각의 재배 및 관수 조건에 따른 병풀의 asiaticoside 함량 분석은 잎, 엽병, 줄기로 구분하여 분석하였다. 정량 분석은 표준물질인 asiaticoside (Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO, USA)를 63, 125, 250, 500, 1,000 ppm 농도로 분석하여 표준곡선 y = 1.4712x + 46.6 (r2 = 0.99)을 통해 ㎎/g 으로 나타내었다.
- 총 플라노보이드 함량은 Davis (1947) 방법을 변형시켜 0.1 ㎖의 에탄올 추출물에 90% diethylene glycol 1 ㎖를 첨가하고, 다시 1N NaOH을 0.1 ㎖을 넣고 37℃ 항온수조 (WCB30106, DAIHAN Scientific Co., Ltd., Wonju, Korea) 에서 1 시간 반응시킨 후 420 ㎚에서 UV-VIS spectrophoto-meter (MultiskanGO, Thermo Fisher Scientific Inc., Waltham, MA, USA)를 이용하여 흡광도를 측정한 후, 표준물질 naringin (Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO, USA)을 이용하여 작성한 표준곡선 y = 0.0031x + 0.0225 (r2 = 0.994)으로부터 총 플라보노이드 함량을 구하였다.
대상 데이터
-
1. 공시재료 및 재배
재배조건 및 관수방법에 따른 병풀 (Centella asiatica L. Urban)의 생육과 성분 특성, 그리고 항산화 활성을 평가하기 위해 2018년 6월 충북 충주에서 수집한 병풀 재래종을 증식한 후, 국립원예특작과학원 인삼특작부 (충북 음성) 시험포장 (노지재배)과 비닐하우스 (시설재배)로 각각 나눠 식재하였다.
데이터처리
- 본 실험결과의 통계분석은 SAS program (ver. 9.2; SAS Institute Inc., Cary, NC, USA)를 이용하여 실시하였으며, 재배조건 (시설재배, 노지재배) 및 관수방법 (스프링클러, 저면)에 따른 각각의 두 그룹 간 유의적 차이는 t-test를 통해 5%(p < 0.05) 유의수준에서 검정하였다.
이론/모형
- 병풀 추출물의 지표성분인 asiaticoside 함량은 HPLC 1260 series (Agilent Technology)를 이용하였으며 HPLC 분석 조건은 Table 1과 같다.
성능/효과
- 1 g/㎡로, 모든 조사 항목 중 가장 높은 생육 차이를 나타냈다. 경장은 시설재배가 55.8 ㎝, 노지재배가 32.8 ㎝ 였으며 경수는 시설재배가 107.3 개/㎡, 노지재배가 72.3 개/㎡로, 시설재배에서의 생육 특성이 노지재배보다 높은 것으로 확인되었다. 특히, 시설재배는 노지재배에 비해 온도, 습도, 광, 탄산가스 등의 다양한 환경요소들이 집약적으로 작용되고 비교적 작물의 안정적인 생산성을 가져올 수 있는 것으로 알려져 있어, 병풀의 수량성면에 있어 시설재배 방법이 고려될 수 있을 것으로 판단된다 (Son et al.
- 관수방법에 따른 병풀 부위 별 asiaticoside 함량은 잎에서 저면관수 (34.38 ㎎/g)가 스프링클러관수 (18.82 ㎎/g)보다 높은 asiaticoside 함량을 보였으며 유의적인 차이를 나타냈다. 그러나 엽병에서의 asiaticoside 함량은 시설재배와 두 관수방법에서는 검출되지 않았고 줄기에서는 스프링클러에서 0.
- 82 ㎎/g)보다 높은 asiaticoside 함량을 보였으며 유의적인 차이를 나타냈다. 그러나 엽병에서의 asiaticoside 함량은 시설재배와 두 관수방법에서는 검출되지 않았고 줄기에서는 스프링클러에서 0.95㎎/g 였던 반면에 저면관수에서는 검출되지 않았다 (Table 4).
- 또한, 관수방법에 따른 총 폴리페놀 함량은 저면관수에서 잎 (25.73 ㎎/g) > 줄기 (11.37 ㎎/g) > 엽병 (4.01 ㎎/g) 순서로 역시 잎에서 가장 높았으며, 스프링클러관수보다 높게 나타나, 관수방법 간에도 유의한 차이를 보였다 (Table 5).
- 먼저 재배조건 별 병풀 각 부위의 총 폴리페놀 함량은 노지재배에서 잎 (41.14 ㎎/g) > 엽병 (23.13 ㎎/g) > 줄기 (21.57 ㎎/g) 순으로, 잎에서 총 폴리페놀 함량이 높게 나타났으며 시설재배보다 월등히 높았으며 통계적으로도 매우 유의한 차이를 나타냈다.
- 특히 엽장, 엽폭, 엽병장, 엽중에서 관수 방법 간의 유의적인 차이를 확인할 수 있었다. 반면, 경장, 엽수, 경수, 엽병중, 경중에서는 저면관수가 스프링클러관수보다 높은 것으로 나타났지만, 두 관수 방법 간 유의적인 차이는 없는 것으로 확인되었다.
- 병풀의 지표성분인 asiaticoside에 대해, 재배조건에 따른 병풀 부위 별 함량을 비교해 본 결과, 병풀의 잎, 엽병, 줄기 모든 부위에서 각각 53.45 ㎎/g, 11.82 ㎎/g, 15.46 ㎎/g으로, 노지재배가 시설재배보다 높은 asiaticoside 함량을 나타냈으며 잎과 줄기에서는 두 재배방법 간 유의적 차이를 보였다.
- 생육 조사에서는 잎, 엽병, 줄기에서 시설재배가 노지재배보다 평균 3 배 이상 높았으며 통계적으로 고도로 유의한 결과를 보였다. 특히, 엽병의 경우, 시설재배가 481 g/㎡, 노지재배가 66.
- 이상의 결과를 종합해 볼 때, 병풀의 생육적 특성은 시설 유무에 따라 분명한 차이를 나타냈으나, 시설 재배에서의 높은 수량성이 asiaticoside, 항산화 성분 및 활성을 반드시 수반하지는 않는다고 볼 수 있다. 따라서 수량성, 지표성분, 항산화 성분 및 활성 등 각각의 목적에 맞도록 재배적 요건이 충분히 고려되어야 할 것으로 판단된다.
- 재배조건 별 병풀 각 부위의 총 플라보노이드 함량은 노지재배에서 잎 (27.26 ㎎/g) > 엽병 (13.97 ㎎/g) > 줄기 (10.21㎎/g) 순으로 나타났으며, 관수방법 별로는 저면관수에서 잎 (23.72 ㎎/g) > 줄기 (3.24 ㎎/g) > 엽병 (6.07 ㎎/g) 순으로 나타나 총 폴리페놀 함량 조사와 유사한 경향을 보였다(Table 6).
- 재배조건 별로는 노지재배에서 잎 (85.97 ㎎/g) > 엽병 (50.23 ㎎/g) > 줄기 (48.28 ㎎/g) 순이였으며, 관수방법에 따라서는 노지재배에서 잎 (54.83 ㎎/g) > 줄기 (29.46 ㎎/g) > 엽병 (14.32 ㎎/g) 순으로 나타나, 잎에서 가장 높은 항산화 활성을 보였다.
- 재배조건에 따른 병풀 (Centella asiatica L. Urban)의 생육 특성을 조사한 결과, 시설에서 재배된 병풀의 생육 특성이 노지재배보다 높은 것으로 나타났다 (Table 2).
- 초본 Centella는 tritepene ester 배당체인 asiaticoside의 함량이 2% 미만이어서는 안된다고 세계보건기구는 보고하고 있는데 (World Health Organization; WHO, 1999) 본 연구결과에서는 특히 병풀 잎에서 노지재배 (5.4%) 및 저면관수 (3.4%) 처리가 2% 기준을 충족하는 것으로 나타났다.
- 한편, 관수방법에 따른 병풀의 생육 특성 결과에서는 저면 관수가 모든 조사 항목에서 스프링클러관수보다 높은 것으로 나타났다 (Table 3). 특히 엽장, 엽폭, 엽병장, 엽중에서 관수 방법 간의 유의적인 차이를 확인할 수 있었다. 반면, 경장, 엽수, 경수, 엽병중, 경중에서는 저면관수가 스프링클러관수보다 높은 것으로 나타났지만, 두 관수 방법 간 유의적인 차이는 없는 것으로 확인되었다.
- 32 ㎎/g) 순으로 나타나, 잎에서 가장 높은 항산화 활성을 보였다. 특히, 총 폴리페놀과 총 플라보노이드 함량 조사 결과와 비교했을 때, 노지재배와 저면관수에서 항산화 성분과 항산화 활성이 모두 높은 결과를 나타낸 것을 알 수 있었다. 이러한 결과는 노지재배와 저면관수 적용이 항산화 성분 축적 및 항산화 활성 증가 가능성을 시사한다고 볼 수 있다.
- 한편, 관수방법에 따른 병풀의 생육 특성 결과에서는 저면 관수가 모든 조사 항목에서 스프링클러관수보다 높은 것으로 나타났다 (Table 3). 특히 엽장, 엽폭, 엽병장, 엽중에서 관수 방법 간의 유의적인 차이를 확인할 수 있었다.
후속연구
- 결과적으로, 노지재배 및 저면관수 처리에서 병풀의 총 폴리페놀과 총 플라보노이드 함량이 높은 것으로 조사되었으나, 스프링클러 관수에 비해 저면관수가 작물의 항산화 성분 및 활성에 대한 작용에 관해서는 아직까지 연구된 사례가 없어 이에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
- 이상의 결과를 종합해 볼 때, 병풀의 생육적 특성은 시설 유무에 따라 분명한 차이를 나타냈으나, 시설 재배에서의 높은 수량성이 asiaticoside, 항산화 성분 및 활성을 반드시 수반하지는 않는다고 볼 수 있다. 따라서 수량성, 지표성분, 항산화 성분 및 활성 등 각각의 목적에 맞도록 재배적 요건이 충분히 고려되어야 할 것으로 판단된다. 또한, 저면관수와 항산화 물질 및 활성과의 작용 기작과 시설에 따른 토양, 수분, 광, 온·습도 등 다양한 재배환경 조건을 통해, 항산화 물질 및 활성 영향에 대한 추가적인 연구가 향후 보완하여야 될 것으로 사료된다.
- 또한, 저면관수와 항산화 물질 및 활성과의 작용 기작과 시설에 따른 토양, 수분, 광, 온·습도 등 다양한 재배환경 조건을 통해, 항산화 물질 및 활성 영향에 대한 추가적인 연구가 향후 보완하여야 될 것으로 사료된다.
- 이에 따라, 앞으로 asiaticoside 함량이 우수한 병풀 자원 확보 및 국내 생산 확대를 위한 일안으로 노지재배 및 저면관수 적용이 고려될 수 있을 것으로 판단된다.
- 이와 같은 결과를 통해, 잎을 주로 이용하는 병풀의 다수성을 고려한 자원 선발 및 재배 시, 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
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