KR101215663B1

KR101215663B1 - 폐잎 녹차를 이용한 식물영양제

Info

Publication number: KR101215663B1
Application number: KR1020100002722A
Authority: KR
Inventors: 정강원; 김종철; 김루미; 조경환; 김용덕; 황정규; 한재윤; 임부국
Original assignee: 하동군; 재단법인 하동녹차연구소
Priority date: 2010-01-12
Filing date: 2010-01-12
Publication date: 2012-12-26
Also published as: KR20110082819A

Abstract

본 발명은 폐잎 녹차를 이용한 식물영양제에 관한 것으로, 고온 및 고압의 포화수증기 하에서 단시간 동안 전처리한 폐잎 녹차를 유효성분으로 함유하는 폐잎 녹차를 이용한 식물영양제를 개발하여 대봉감, 딸기 및 상추에 적용함으로써 이러한 식물들의 비대증가 효과 및 높은 저장성을 확보할 수 있을 뿐 아니라, 폐잎 녹차의 활용으로 녹차 농가의 수익을 증진시킬 수 있다.

Description

폐잎 녹차를 이용한 식물영양제{Agricultural nutrient using waste leaf of green tea}

본 발명은 여러 식물들의 비대증가 효과 및 높은 저장성을 확보할 수 있을 뿐 아니라, 폐잎 녹차의 활용으로 녹차 농가의 수익을 증진시킬 수 있는, 폐잎 녹차를 이용한 식물영양제에 관한 것이다.

최근 국민건강생활에 대한 관심과 웰빙의 열풍으로 친환경 기능성 농산물에 대한 관심이 증대되면서, 농산물에서 잔류성 농약사용에 있어서 그 독성에 대한 위험이 일반인의 관심이 되고 있고, 무분별한 농약 사용은 병원균의 약제 대한 저항성이 커져서 약효를 잃고 그 사용량이 점점 많아지는 결과까지 발생하게 되었다.

이러한 상황 속에서 소비자들은 점점 건강에 대한 관심이 높아지면서 무농약과 유기농 등의 인체에 해로운 것을 최소한으로 사용하기를 원하고 있다. 그리하여 소비자들은 친환경적 먹을거리 생산이 농업의 주된 관심사로 부각되었다. 이에 따라 화학비료 및 농약의 사용을 제한하는 친환경 농법이 다각도로 연구 개발되고 있지만, 그 적용 범위가 매우 제한적이다.

특히 천연 자원으로부터 식물생장영양제의 개발은 전문자들도 충분한 잠재력을 인정하지만, 유효추출물을 경제적이고 저렴하게 추출할 수 있는 방법도출이 어렵다. 그럼에도 많은 연구가 지속적으로 이루어지고 있는 실정이다.

우선 식물계 바이오매스 자원은 잠재력이 무한한 유기자원이다. 천연 무공해 자원이며, 자연환경의 범주에서 자연적인 순환과 반복에 의해 생산되는 자원이다. 하지만 경제적인 측면에서 운반 및 고부가가치가 낮기에 대부분 자연 물질 순환에 의해 분해된다. 그러나 식물계 바이오매스 자원은 거대한 탄소 집합체로서 식물에 필요한 모든 영양원을 보유하고 있기에 식물영양제로서의 잠재력을 가지고 있다.

식물 바이오매스 자원은 거대한 탄소원의 집합체로서 유기물로 분류될 수 있으며, 이들의 대부분은 탄수화물과 페놀성 화합물 및 유기산, 휘발물질 같은 기타 추출물로 구성되어 있다. 탄수화물은 셀룰로오스(cellulose), 헤미셀룰로오스(hemicellulose)의 형태로 존재하고 있다. 식물의 생장에 필수요소인 질소, 인산, 칼륨 및 미량요소 이외에 식물체생장의 촉진에 관여하는 요소로서 셀룰로오스(cellulose), 헤미셀룰로오스(hemicellulose)가 높은 이용 가능성을 가지고 있으며, 특히 페놀성 화합물(phenolic compound)은 식물의 저장성과 내병성을 개선시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있으며, 유기산이나 휘발성분은 해충이나 식물 병원균방제에 효과를 도모할 수 있다.

최근 국내 몇 업체들이 식물영양제를 개발하였지만, 수년간 화학약품의 사용에 따른 토양산성화 등이 문제시 되고 있으며, 현재 천연물에서 식물영양제 개발에 관해서는 매우 취약한 기술적 수준을 보유하고 있다. 특히 천연계에서 생산되고 있는 식물 생장 영양제의 개념 또한 국내에서는 매우 미비하게 인식되고 있었으나, 최근 친환경 문화의 바람이 사람들에게 퍼지면서 무농약, 저농약, 유기농에 많은 관심이 집중되고 있다. 현재 일고 있는 바람에 맞추어 국내에서 많은 대학교, 농업기술센터, 비료회사에서 천연식물영양제 개발에 동참하고 있으며, 소재는 임목, 해조류, 암석 등 여러 가지 소재를 이용하여 개발을 진행하고 있다. 하지만 아직까지 제품 단가 문제나 효능 등 여러 가지 문제 때문에 어려움에 직면해 있다.

녹차를 원료로 한 식물 영양제에 대한 연구가 보고된 바 없으며, 현재 국내의 식물영양제 시장규모가 1조원에 육박하므로 잠재가치 또한 충분하다.

상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명자는 식물생장에 필요한 각종의 영양분을 다량 함유한 하동 녹차의 잎과 임목으로부터 분리 및 추출한 식물생장 유용 물질에 기능성 보유 물질을 첨가하여 식물생장 촉진 및 생리활성제를 제조하고자 하는 것이 1차 목적이며, 그에 따른 폐잎 녹차의 활용으로 지역 내 녹차 농가의 수익을 증진시키는 것이 2차 목적이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 고온 및 고압의 포화수증기 하에서 단시간 동안 전처리한 폐잎 녹차를 유효성분으로 함유하는 폐잎 녹차를 이용한 식물영양제를 제공한다.

본 발명에 따른 상기 전처리는 200℃ 내지 250℃의 고온 및 20kgf/cm² 내지 40 kgf/cm²의 고압의 포화수증기 하에서 3 내지 9분 동안 폐잎 녹차를 전처리하는 것이 바람직하다.

만약, 상기 온도범위 및 압력범위를 벗어나면 온도 및 압력에 따른 목질부의 탄화 현상으로 탄수화물의 농도가 상대적으로 저하되고 목질부 열화에 따른 휘발성분의 변화가 초래될 수 있다.

특히, 전처리 시간이 3분보다 짧은 경우 목질부의 저분자화가 미흡해져 추출되어지는 성분의 함량이 낮아지고 전처리 시간이 9분을 초과하여 길어질 경우 목질부의 열화정도가 심해져 추출물의 탄수화물 농도는 낮아지고 휘발성분의 함량은 상대적으로 증가되는 경향이 있어 범용화된 식물영양제로 사용되기에 부적합한 문제를 야기할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 식물영양제는 식물영양제 총 100 중량부에 대하여 상기 전처리된 폐잎 녹차 추출액을 50 내지 90 중량부로 포함하는 것이 바람직하다. 만약, 상기 범위를 벗어나 소량 포함되면 식물영양제로서의 기능을 수행할 수 없으며, 과량 포함되면 경제적인 측면에서 바람직하지 않을 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 식물영양제는 추가로 무기질을 포함할 수 있다. 이때, 상기 무기질로는 칼륨, 철, 몰리브덴, 칼슘, 마그네슘, 인, 아연, 요오드 등을 포함하지만, 이에 한정되지 않고 식물영양제로서 사용가능한 무기질은 어느 것이라고 포함할 수 있다.

상기 무기질은 식물영양제 총 100 중량부에 대하여 10 내지 40 중량부로 포함하는 것이 바람직하다. 만약, 상기 범위를 벗어나 무기질의 첨가 함량이 낮을 경우 식물영양제로써 기능이 저하되는 경향이 있으며, 무기질의 첨가 함량이 40 중량부를 초과하는 경우에는 제조과정 동안 무기질을 용해시키는 과정이 어려워져 제조상의 문제점을 야기시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 고온 및 고압의 포화수증기 하에서 단시간 동안 폐잎 녹차를 전처리하는 단계; 대기 중에 노즐을 통하여 상기 전처리한 폐잎 녹차를 순간적으로 방출하여 해섬하는 단계; 상기 해섬된 폐잎 녹차에 대하여 물을 첨가하여 열수추출하는 단계; 및 상기 추출물을 탈수 및 여과하여 추출액을 분리하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐잎 녹차를 이용한 식물영양제의 제조방법을 제공한다.

상기 전처리 단계는 200℃ 내지 250℃의 고온 및 20kgf/cm² 내지 40 kgf/cm²의 고압의 포화수증기 하에서 3~9분 동안 폐잎 녹차를 전처리하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 추출 단계는 해섬된 폐잎 녹차 1 중량부에 대하여 물을 5-9 중량부로 첨가하여 120℃에서 30~60분 동안 열수추출하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 추출액에 무기질을 추가로 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 식물영양제의 희석 정도에 따른 상추 종자의 발아율에 대하여 전체적으로 250배 희석한 식물영양제와 500배 희석한 식물영양제는 대조구와 비교하였을 때 48시간까지 대조구보다 발아가 잘 이루어지지 않거나 비슷하였다. 1000배 희석한 식물영양제는 대조구와 비교하였을 때 식물영양제 원액(HW)을 청상추 종자에 적용하였을 때 대조구보다 발아율이 좋았음을 확인할 수 있었으며, 이를 제외한 희석배수에 따른 발아율은 48시간부터 대조구보다 높아지거나 비슷하였다.

발아율에 대해서 1000배 희석한 식물영양제가 좋은 효과를 나타내었고 생장길이에 대하여 적상추는 식물영양제 원액(HW)이 좋은 생장길이를 나타내었으며, 청상추는 무기질 첨가 식물영양제(NHW)가 좋은 생장길이를 나타내었다.

식물의 각 부위별로 최대 생장길이는 차이가 났지만 상추의 종에 대하여 1000배 희석한 식물 영양제가 가장 좋은 영향을 나타내었다.

따라서, 본 발명에 따른 식물영양제는 대봉감, 딸기, 상추 등을 포함한 다양한 식물들의 영양제로서 유용하게 활용될 수 있다.

본 발명에 따른 폐잎 녹차를 이용한 식물영양제를 대봉감, 딸기 및 상추 등의 식물들에 적용하면 이러한 식물들의 비대증가 효과 및 높은 저장성을 확보할 수 있을 뿐 아니라, 폐잎 녹차의 활용으로 녹차 농가의 수익을 증진시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 녹차영양제의 제조공정을 도시한 것이고,
도 2a 및 도 2b는 폐잎 녹차 전처리 전후의 폐잎 녹차의 파쇄상태를 나타낸 것이고,
도 3 및 도 5는 각각 실시예 1에 따른 녹차영양제 원액(HW)의 적상추 및 청상추 종자 발아시험(3일경과) 결과를 나타낸 것이고,
도 4 및 도 6은 각각 실시예 1에 따른 녹차영양제 원액(HW)의 발아기간에 따른 적상추 및 청상추 종자의 발아율 변화를 나타낸 것이고,
도 7 및 도 9는 각각 실시예 2에 따른 무기질 첨가 녹차영양제(NHW)의 적상추 및 청상추 종자 발아시험(3일경과) 결과를 나타낸 것이고,
도 8 및 도 10은 각각 실시예 2에 따른 무기질 첨가 녹차영양제(NHW)의 발아기간에 따른 적상추 및 청상추 종자의 발아율 변화를 나타낸 것이고,
도 11 및 도 12는 각각 녹차영양제 원액(HW)에 의한 적상추 및 청상추의 생장(15일 경과) 결과를 나타낸 것이고,
도 13 및 도 14는 각각 무기질 첨가 녹차영양제(NHW)에 의한 적상추 및 청상추의 생장(15일 경과) 결과를 나타낸 것이고,
도 15 및 도 16은 각각 녹차영양제 원액(HW)에 의한 적상추 및 청상추의 부위별 생장 결과를 나타낸 것이고,
도 17 및 도 18은 각각 무기질 첨가 녹차영양제(NHW)에 의한 적상추 및 청상추의 부위별 생장 결과를 나타낸 것이고,
도 19는 무기질 첨가 녹차영양제(NHW) 및 기능성 제품을 포함한 시제품을 대봉감에 적용한 경우의 대봉감의 비대효과를 나타낸 것이고,
도 20은 무기질 첨가 녹차영양제(NHW) 및 기능성 제품을 포함한 시제품을 딸기에 적용한 경우의 저장안정성을 나타낸 것이고,
도 21은 무기질 첨가 녹차영양제(NHW) 및 기능성 제품을 포함한 시제품을 딸기에 적용한 경우의 경도변화를 나타낸 것이고,
도 22는 무기질 첨가 녹차영양제(NHW) 및 기능성 제품을 포함한 시제품을 상추에 적용한 경우의 저장안정성을 나타낸 것이다.

하기 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이러한 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1> 녹차 영양제 제조

본 실시예에 사용된 폐잎 녹차 원료는 하동녹차 연구소에 소재한 시험녹차 재배지에서 커터를 이용하여 전정 작업을 행한 것이며, 잎과 가지가 동시에 회수되기 때문에 작업의 용이성 등을 고려하여 별도 분리 과정 없이 시료로 사용하였다.

이러한 폐잎 녹차 원료는 전처리 공정으로 고온 (200℃ 이상), 고압 (20~40 kgf/cm²) 포화수증기 하에서 단시간 (3~9분) 처리한 후 대기 중에 노즐을 통하여 순간적으로 방출하여 팽창과 마찰력에 의하여 추출의 최적화를 위해 해섬화를 도모하였으며, 추출물을 추출하기 위하여 물을 일정량 첨가 (액비 9:1), 혼합한 다음, 30~60분 동안 120℃에서 반응시킨 후 반응잔사 즉, 고온 및 고압 처리된 시료와 반응액인 추출물을 탈수와 여과에 의하여 분리하였다. 이렇게 분리된 추출물을 폐잎 녹차에서 유래되는 식물영양제 원액으로 사용하였다.

상기와 같이 고온 및 고압 처리에 의한 폐잎 녹차의 파쇄 상태를 폐잎 녹차의 전처리 전 상태(도 2a)와 비교하여 도 2b에 나타내었다.

<실시예 2> 무기질 첨가 식물영양제 제조

실시예 1에서 제조된 식물영양제 원액 80.13ml에 질산가리 11.5g, 인산가리 6.3g, EDTA-FE 1.0g, 몰리브덴산나트륨 0.0043g의 비율로 첨가하여 무기질이 첨가된 식물영양제를 제조하였다.

<실시예 3> 식물영양제의 특성 분석

1) pH 측정

실시예 1에서 제조한 식물영양제 원액 1㎖를 100배로 희석하여 페놀프탈레인 지시약을 2-3방울 넣고 0.1N NaOH액으로 적정의 중화점을 구하거나, pH측정기를 사용하여 8.15가 될 때까지 0.1N NaOH를 가하여 그때 소비량을 측정하여 산도를 구하였고, pH는 pH시험지 또는 pH meter로 측정하여 그 값을 구하였다.

폐잎 녹차로부터 25기압에서 6분간 처리된 수증기 전처리재 추출물의 pH와 비중 결과는 5반복에 의하여 측정한 결과, 3.0-3.5의 pH 범위를 나타내었고, 비중은 1.0046이었다.

2) 무기질 성분 함량 분석

실시예에서 제조한 식물영양제에 함유되어 있는 무기질 성분 함량을 ICP[유도결합플라즈마분광계; ICP-Atomic Emission Spectrometer, JY 38 Plus, Jobin - Yvon(France)]에 의하여 정량분석하였다. 이때, ICP 분석 조건은 주파수: 40.66MHz, 그레이팅: Daul 4320lines/mm + 1800lines/mm 및 마운팅 유형: Czerny turner 이었다. 또한, 플라즈마 가스 유속, 쉬스 가스 유속 및 시료 유속은 각각 12, 0.2, 1 L/min 이었다.

그 결과, 표 1과 같이 전반적으로 철, 붕소, 납, 세레늄의 함량이 높게 나타난 반면, 아연, 알루미늄, 마그네슘은 비교적 함량이 낮게 나타났다.

원소	무기성분 함량, mg / g
원소	실시예 1	실시예 2
K	36.74 ± 4.73a	34.47 ± 3.66ab
Ca	14.65 ± 2.60b	0.53 ± 0.13g
Mg	9.18 ± 1.05c	7.54 ± 0.76c
Fe	0.21 ± 0.04i	1.27 ± 0.16f
Mn	2.93 ± 0.50g	0.07 ± 0.02i
Zn	0.13 ± 0.03j	-
B	0.39 ± 0.43h	6.63 ± 0.90d
Al	4.05 ± 0.40f	0.10 ± 0.02h
Na	6.94 ± 0.89d	5.37 ± 0.48e
Pb	4.92 ± 0.80e	39.11 ± 5.84a
Se	0.06 ± 0.04k	0.08 ± 0.03i
※ 0.05ppm 이하는 측정불가

3) 탄수화물 분석

실시예에서 제조된 식물영양제에 함유하고 있는 탄수화물의 조성은 HPLC에 의하여 과당 검량 기준에 의해 분석하였고, 탄수화물의 함량 분석은 DNS법으로 측정하였다. 즉, 실시예에서 제조된 식물영양제를 1ml 취하고 미리 조제된 DNS시약 3ml를 첨가한 후 5분간 100℃에서 방치하여 수도수로 급냉시켰다. 급냉 후 시료는 자외선 분광광도계를 이용하여 490nm에서 흡수도를 측정하여 미리 작성된 검량선을 기준으로 탄수화물 함량 분석을 행하였다

탄수화물 분석에는 Waters Co. 600E Model, Sugar-Pak Ⅰ column(Φ6.5 × 300 mm)을 사용하였다. 칼럼의 온도는 90℃로 유지하였고, Mobile phase는 Ca-EDTA buffer(50㎎ Ca-EDTA / 1ℓdH₂O)를 사용하였다. 유속은 0.5㎖/min 으로 하였고, 주입 용량은 10㎕ 였으며, 검출기는 Refractive Index Detetor (RI, Model 410)을 사용하여 분석하였다. 그 결과는 표 2와 같다.

당의 형태	당 조성(%)
당의 형태	Ara.	Xyl.	Man.	Gal.	Glu.
올리고머	-	95.3	-	-	4.7
모노머	10.8	52.7	22.8	10.2	3.5

4) 휘발성 성분 분석

50 ㎖ 용량의 실리콘 마개가 달린 바이알병에 5 ㎖의 실시예에서 제조된 식물영양제 시료를 대조구와 동일양을 정확하게 취하여 넣고, 이후 NaCl 1 g을 첨가하였다. 시료의 온도는 50± 2℃로 유지하였으며, SPME를 찔러 수직으로 세운 다음 30분 동안 시료 내의 휘발성 성분을 SPME fiber(Supelco, 10㎛ polymethylsiloxane coating)에 흡착시켰다. SPME fiber에 흡착된 휘발성 성분을 250℃로 설정된 주입구에서 2분 동안 탈착시켜 GC 및 GC-MS 분석을 실시하였다.

GC분석에는 Shimadzu GC-17A, CBP 20 캐피럴리 칼럼 (0.22mm × 50m, film thickness 0.25 ㎛)을 사용하였다. 오븐 온도는 100℃에서 2분 유지시킨 후 220℃까지 분당 3℃씩 승온한 후, 220℃에서 10분간 유지하였다. 주입구 온도는 250℃, 검출기 온도는 230℃, 헬륨의 유속은 1.5 ㎖/min. 으로 하였으며, split ratio는 10으로 하였다. GC-MS 분석에는 Shimadzu QP5050을, 칼럼은 상술한 GC 분석과 동일 칼럼을 사용하였다. 오븐 온도, 헬륨의 유속 및 split ratio 또한 GC 분석 시와 동일한 조건에서 측정하였다. 가속전압은 70eV으로 하였으며 interface 온도는 230℃로 하였다. 대부분 화합물의 동정은 MS library data를 이용하였다. 그 결과를 표 3에 나타내었다.

Peak No.	RT(min)	화합물	A
1	20.13	Acetic acid	2.67
2	20.69	Furfural	0.90
3	22.95	Tetrahydrofurfuryl alcohol	0.88
4	24.35	2,3-Dimethyl cyclopenten-1-one	1.31
5	26.50	5-Methyl-2-furfural	0.83
6	28.77	Unknown	0.81
7	30.64	Unknown	0.70
8	39.68	3,4-Dimethoxy toluene	1.10
9	42.62	Guaiacol	5.87
10	43.19	3(or 6)-Methyl guaiacol	1.03
11	47.04	6(or 3)-Methyl guaiacol	0.81
12	47.60	cis-5-Butyldihydro-4-methyl-2(3H)-furanone	1.82
13	47.85	4-Methyl guaiacol	9.45
14	48.17	Trimethyl phenols	0.71
15	48.38	3(or 6)-Ethyl guaiacol	1.05
16	50.32	1-Indanone	1.48
17	50.60	o-Cresol	1.97
18	50.67	Phenol	1.69
19	50.98	-	0.73
20	51.97	Phenols	1.27
21	52.84	3-Ethyl syringol	1.87
22	53.05	Acetoguaiacone	0.66
23	53.43	Octanoic acid	1.16
24	54.17	2-Ethyl phenol	0.73
25	54.42	2,5(or 4)-Xylenol	1.72
26	54.64	2,4(or 5)-Xylenol	2.74
27	55.04	p-Cresol + m-Cresol	2.66
28	55.67	Acetosyringone	1.02
29	55.85	4-Propyl guaiacol	6.86
30	58.02	2,3-Xylenol	0.77
31	58.64	2-Phenyl-2-butenal	0.64
32	58.79	Eugenol	1.24
33	58.91	Ethylmethylphenols	1.41
34	59.09	Ethylmethylphenols	0.73
35	59.34	3,5-Xylenol	2.87
36	59.70	3-Ethyl phenol	0.78
37	61.01	Trimethyl phenols	0.83
38	61.58	3,4-Xylenol	1.29
39	61.74	Trimethyl phenols	1.10
40	63.16	trans-Isoeugenol	0.98
41	63.53	Ethylmethyl phenols	0.74
42	63.68	Syringol	6.88
43	67.74	4-Methyl syringol	8.12
44	70.43	4-Ethyl syringol	10.11
45	73.58	4-Propyl syringol	5.03

5) 유기물 및 무기물 함량 분석

미리 칭량한 도가니에 실시예에서 제조한 녹차영양제 시료를 2 g 을 정칭하여 넣고, 마개를 약간 막아 서서히 가열, 회화시킨 후, 600 ± 25 ℃의 전기로에서 완전히 탄화시켰다. 도가니를 2분간 석면판 위에서 방열한 후 데시케이터에서 방냉한 후 5% H₂O₂를 일정량 첨가하여 다시 여러 번 강열 및 방냉을 반복하여 함량을 구하였다. 무기물의 함량은 임의로 무기물을 첨가한 무기질 첨가 식물영양제가 식물영양제 원액에 비해 약 20% 정도 증가하였다(표 4).

유기물의 함량은 칭량병 및 thimble filter를 미리 칭량한 다음, 정칭한 실시예에서 제조한 녹차영양제 시료 2 g을 thimble filter에 옮겨 속슬렛에 넣고 추출기의 플라스크에는 150 - 170 ml의 95% 에탄올과 벤젠( v : v = 1 : 2 )혼합액을 넣었다. 속슬렛 추출기를 조립하여 heating mentle에서 6시간 동안 추출하고, 추출처리 후 thimble filter를 꺼내어 후드에서 유기용매를 증발시켰다. 추출잔류물이 들어있는 thimble filter를 칭량병으로 옮기고 항온건조기 105 ± 3 ℃에서 24시간 건조 후 데시케이터 내에서 방냉하여 칭량하여 측정하였으며, 식물영양제 원액에 비해 무기물 첨가 식물영양제에서 약 20% 정도 낮은 결과를 나타내었다(표 4).

시 료	무기물 함량, %			유기물 함량, %
추출 원액	a	14.1	14.6 ± 0.7b	a	85.9	85.4 ± 0.7a
	b	13.9		b	86.1
	c	15.1		c	84.9
	d	13.7		d	86.3
	e	14.9		e	85.1
	f	15.7		f	84.3
무기성분 첨가액	a	35.0	34.1 ± 0.8a	a	65.0	65.9 ± 0.8b
	b	34.7		b	65.3
	c	34.0		c	66.0
	d	33.9		d	66.1
	e	34.5		e	65.5
	f	32.7		f	67.3

6) 폴리페놀 함량 분석

폴리페놀 함량은 Folin-denis 방법을 변형하여 실시예에서 제조한 녹차영양제 시료 30 ㎕에 3 ml의 증류수를 첨가하고 Folin-Ciocalteu's phenolic reagent 2N 시약 100 ㎕를 혼합하여 5분간 실온에서 반응시켜 측정하였다. 5분 후 20% Na₂CO₃용액 300 ㎕를 첨가하여 잘 혼합시켜 실온에서 30분간 반응시키고 UV (U - 3000 Spectrophotometer)로 765 nm에서 흡광도를 측정하였다.

그 결과, 표 5와 같이 실시예 1에서 제조한 녹차영양제 원액의 폴리페놀 함량은 57.6 mg/g으로 나타났으며, 실시예 2에서 제조한 무기질 첨가 녹차영양제의 폴리페놀 함량은 30.1 mg/g으로 나타났다. 이는 무기성분이 첨가됨에 따라 폴리페놀 함량은 줄어들 수 있음을 시사한다.

시 료	폴리페놀 함량, mg/g
추출 원액	a	57.1	57.6 ± 0.7a
	b	58.2
	c	56.4
	d	58.0
	e	58.1
	f	57.5
무기성분 첨가액	a	30.0	30.1 ± 1.6b
	b	28.9
	c	28.0
	d	32.9
	e	30.7
	f	29.8

<실시예 4> 식물영양제의 식물발아율 분석

앞서 제조된 실시예 1에 따른 식물영양제 원액(HW)와 실시예 2에 따른 무기질 첨가 식물영양제(NHW)를 식물에 적용함에 따른 식물발아율을 평가하였다.

1) 실시예 1에 따른 녹차영양제 원액(HW)

i) 적상추에 대한 녹차영양제의 농도별 발아율

실시예 1에 따른 식물영양제 원액(HW)와 증류수를 250배, 500배, 1000배 (협동기관 추천농도를 기준으로)로 혼합한 다음 적상추 종자에 시험제품을 처리하였고, 대조구는 증류수로 처리하였다. 종자의 발아율은 치상 후 24시간 간격으로 조사하였으며, 직경 9cm 페트리디쉬 속에서 필터페이퍼(Whaman No. 2) 1매를 놓고 그 위에 10립의 종자를 흩어 놓은 후, 24시간 마다 10mL씩 시비하여 각 5반복의 평균값으로 나타내었다. 종자의 표피가 터지고 유근이 1mm 이상 생장한 것을 발아된 종자로 보고 24시간 간격으로 발아한 종자의 수를 조사하고 다음 수학식을 이용하여 상대발아율(relative germinnation ratio: RGR)을 계산하였다.

[수학식 1]

실시예 1에 따른 녹차영양제 원액(HW)을 적상추에 250배 500배, 1000배 희석하여 처리한 결과, 1000배 희석 하였을 경우 HW의 발아율이 높았다(도 3 및 도 4 참조). 그리고 도 3에 도시된 바와 같이, 250배 희석액의 고농도에서도 대조구와 종자발아는 큰 차이가 없는데, 이는 녹차영양제 원액(HW)에 의한 종자의 약해(발아저해)가 없다는 것을 의미하는 것이다.

또한, 도 4와 같이 시간에 따른 적상추의 발아율을 보면 24시간이 지난 후에는 대조구의 발아율이 가장 높지만, 48시간이 지나면 식물영양제를 처리한 적상추가 가장 높은 99.9% 발아율을 보였다. 즉 식물영양제를 1000ppm으로 희석하여 처리한 후 48시간이 지나면 적상추 종자는 99.9% 발아하는 반면, 대조구는 80% 정도의 발아율을 보이는 것을 알 수 있었다.

ii) 청상추에 대한 녹차영양제의 농도별 발아율

앞서와 동일한 방법으로 청상추에 대한 실시예 1에 따른 식물영양제 원액(HW)의 농도별 발아율을 평가한 결과, 청상추에 250배 희석하였을 때 HW의 발아율이 높았으며, 도 5에서 보는 바와 같이 청상추 종자의 발아상태는 적상추 종자의 발아 상태와 마찬가지로 대조구와 육안적으로 거의 비슷한 수준의 발아를 나타내었다.

또한, 청상추 종자는 도 6에서 보는 바와 같이 발아초기에는 대조구(물)에 비해 발아율이 저조한 경향을 나타냈지만, 48시간 이후에는 99.9% 수준에 도달하는 발아율을 나타내었다.

이러한 결과로부터, 시간이 지남에 따라 모든 종자가 발아는 하지만 식물영양제를 처리함에 따라 발아 시간을 단축할 수 있는 효과를 볼 수 있을 것이라 판단되고, 녹차영양제(HW)는 250배 이상의 희석 수준에서는 약해가 거의 없다고 판단되었다.

2) 실시예 2에 따른 무기질 첨가 녹차영양제(NHW)

i) 적상추에 대한 무기질 첨가 녹차영양제(NHW)의 농도별 발아율

앞서와 동일한 방법으로 적상추에 대한 실시예 2에 따른 무기물 첨가 녹차영양제(NHW)의 농도별 발아율을 평가한 결과, 도 7과 같이 육안적으로 대조구와 거의 비슷한 수준의 종자발아를 나타내었다. 또한, 도 8에 도시된 바와 같이 무기물 첨가 녹차영양제(NHW)에 대한 적상추의 발아율은 1000배 희석액에서 가장 높은 결과치를 보였으며, 나머지 희석농도에서는 72시간 경과 후 비슷한 수준의 발아율이 나타났다.

이러한 결과로부터, 무기물 첨가 녹차영양제(NHW)를 250배 이상 희석하여 작물에 적용하더라도 종자의 발아에는 아무런 영향을 미치지 않는다는 사실을 추측할 수 있었다.

ii) 청상추에 대한 무기질 첨가 녹차영양제(NHW)의 농도별 발아율

앞서와 동일한 방법으로 청상추에 대한 실시예 2에 따른 무기물 첨가 녹차영양제(NHW)의 농도별 발아율을 평가한 결과, 도 9와 같이 육안적 수준에서 증류수와 발아 정도의 차이가 없었다. 또한, 시간의 흐름에 따라 청상추 종자의 발아율을 보면 도 10과 같이 24시간 전까지의 발아율은 대조구인 증류수가 NHW 희석액보다 발아율이 높았지만, 48시간 경과에는 500배 희석액을 제외하고는 거의 비슷한 수준의 발아율을 보였다.

따라서, 무기물 첨가 녹차영양제(NHW)의 희석용액은 청상추 종자의 발아에 저해 영향을 미치지 않았음으로 기존의 작물에 250배 이상 희석하여 사용하면 약해가 발생되지 않는다고 판단되었다.

<실시예 5> 식물영양제의 농도에 따른 식물생장 분석

앞서 제조된 실시예 1에 따른 식물영양제 원액(HW)와 실시예 2에 따른 무기질 첨가 식물영양제(NHW)를 식물에 농도별로 적용함에 따른 식물생장을 평가하였다.

즉, 실시예에 따른 녹차영양제와 증류수를 일정비율(협동기관 추천농도를 기준으로)로 혼합한 다음 적상추 및 청상추 종자를 원예용 상토 (슈퍼믹스, 좋은상토)를 원예용 포트(Φ 6cm)에 물과 혼합하여 비중 0.72 g/mL, 함수율 70%로 조절한 다음 적상추 및 청상추 종자를 파종하였으며 매일 10 mL 씩 시비하여 생장율을 조사하였다.

1) 실시예 1에 따른 녹차영양제 원액(HW)

녹차영양제 원액(HW)과 증류수를 일정비율(협동기관 추천농도를 기준으로)로 혼합한 다음 적상추 종자를 원예용 상토 (슈퍼믹스, 좋은상토)를 원예용 포트(Φ 6cm)에 물과 혼합하여 가비중 0.72 g/mL, 함수율 70%로 조절한 다음 적상추 종자를 파종하였으며 매일 10 mL 씩 시비하여 15일 간 상추의 생장을 조사하였다. 그 결과, 도 11과 같이 적상추는 전체적으로 대조구인 증류수에 비해 생장이 육안적으로 높게 나타났으며, 길이생장은 250배와 1000배 희석액이 약간 높은 것으로 판단되었다. 각 농도별로 보았을 때 250배보다 500배 희석된 추출액을 처리 하였을 때 낮은 증가치를 보였으며, 1000배 희석된 추출액을 처리하였을 때 가장 높은 증가치를 보이는 것으로 판단된다.

또, 녹차영양제 원액(HW)과 증류수를 일정비율로 혼합하여 청상추에 상기와 같은 방법으로 실험하였고, 그 결과 도 12와 같이 대조구에 비해서 영양제를 공급해 주었을 때 높은 증가를 보여주고 있으며, 1000배 희석된 추출액을 처리하였을 때 가장 높은 증가치를 보이는 것으로 판단된다.

2) 실시예 2에 따른 무기질 첨가 녹차영양제(NHW)

무기질 첨가 녹차영양제(NHW)와 증류수를 일정비율(협동기관 추천농도를 기준으로)로 혼합한 다음 적상추 종자를 원예용 상토 (슈퍼믹스, 좋은상토)를 원예용 포트(Φ 6cm)에 물과 혼합하여 가비중 0.72 g/mL, 함수율 70%로 조절한 다음 적상추 종자를 파종하였으며 매일 10 mL 씩 시비하여 15일 간 상추의 생장을 조사하였다. 그 결과, 도 13과 같이 적상추는 전체적으로 대조구인 증류수에 비해 생장이 육안적으로 높게 나타났으며, 길이생장은 1000배 희석액이 가장 높은 것을 확인할 수 있었다. 각 농도별로 보았을 때 250배보다 500배 희석된 추출액을 처리 하였을 때 낮은 증가치를 보였으며, 1000배 희석된 추출액을 처리하였을 때 가장 높은 증가치를 보이는 것으로 판단된다.

또, 무기질 첨가 녹차영양제(NHW)와 증류수를 일정비율로 혼합하여 청상추에 상기와 같은 방법으로 실험하였다. 그 결과, 도 14와 같이 육안적으로는 대조구인 물과 생장량이 큰 차이가 없었다.

<실시예 6> 식물영양제의 식물 부위별 농도에 따른 식물생장 분석

앞서 제조된 실시예 1에 따른 식물영양제 원액(HW)와 실시예 2에 따른 무기질 첨가 식물영양제(NHW)를 실시예 5와 동일한 방법으로 식물 각 부위에 따른 농도별로 적용함에 따른 식물생장을 평가하였다.

1) 실시예 1에 따른 녹차영양제 원액(HW)

i) 적상추 생장

즉, 녹차영양제 원액(HW)을 증류수를 이용하여 250배, 500배, 1,000배 희석하여 적용하였으며, 대조구로는 증류수만을 사용하여 동일하게 적용한 결과, 녹차영양제 원액(HW)은 적상추 잎의 생장에 대하여 생장효과가 나타났으며, 5% 수준에서 유의성 인정되었고, 줄기, 뿌리 생장에서도 효과가 나타났으며, 5% 수준에서 유의성이 인정되었다.

녹차영양제 원액(HW)은 도 15와 같이 잎보다는 줄기 및 뿌리 생장에 대한 영향력이 높았으며, 농도에 따른 일정한 경향은 나타나지 않았다. 따라서, 잎 생장에서는 희석농도(250배, 500배, 1000배)에 따른 생장의 차이는 유의성이 나타나지 않았다.

그러나 줄기생장에서는 250 배 희석액이 가장 높은 생장결과를 나타냈으며, 5% 수준에서 유의성이 인정되었다. 뿌리생장에서도 1000배 희석액이 다른 농도에 비해서 높은 생장을 나타냈으며, 전체적으로 증류수보다는 높은 생장결과를 나타냈다.

ii) 청상추 생장

녹차영양제 원액(HW)을 청상추의 생장에 적용한 결과, 도 16과 같이 잎의 생장에 대한 효과는 유의성이 나타나지 않았지만, 줄기 및 뿌리 생장에서는 5% 수준에서 유의성이 인정되었다. 특히 줄기 생장은 대조구에 비해서 뚜렷한 차이를 나타냈으며, 뿌리생장보다 효과가 더 우수함을 볼 수 있었다.

잎 생장에서는 녹차영양제 원액(HW)의 희석농도에 따른 유의성도 나타나지 않았으며, 줄기 생장에서는 희석농도에 따른 생장길이의 일정한 경향은 나타나지 않았다. 뿌리생장에서는 250배 희석에서는 생장 유의성이 나타나지 않았지만, 500배 희석부터 유의성이 나타났다.

2) 실시예 2에 따른 무기질 첨가 녹차영양제(NHW)

i) 적상추 생장

무기질 첨가 녹차영양제(NHW, 액체형)을 적상추의 생장에 적용한 결과, 도 17과 같이 잎의 생장에 대한 영향은 그다지 높게 나타나지 않았지만, 줄기에 대한 생장 효과는 5% 수준에서 유의성이 나타났으며, 이때, 대조구인 증류수에 비해서 그 효과를 육안으로 분명하게 확인할 수 있었다. 뿌리생장에 대한 생장 효과는 일부 농도에서 대조구와 비교할 때 유의성이 나타났지만, 그 효과는 미미하였다.

무기질 첨가 녹차영양제(NHW)의 희석농도(250배, 500배, 1000배)에 따른 적상추의 줄기부위를 제외한 생장차이는 대조구인 물에 비해 유의성이 분명하지 않았으며, 최종적으로 적상추 생장을 위한 시제품의 최적 희석배율은 250배 - 500배 라고 판단되었다.

ii) 청상추 생장

무기질 첨가 녹차영양제(NHW, 액체형)을 청상추의 생장에 적용한 결과, 도 18과 같이 잎에 대한 생장효과는 유의성은 나타났지만, 그 효과는 낮은 수준이었다. 그러나 줄기생장에서는 NHW가 대조구에 비해서 5% 수준에서 유의성이 나타났으며, 그 효과를 분명히 확인할 수 있었다. 뿌리생장에서는 대조구와 비교할 때 250배 이상의 희석농도에서만 유의성이 나타났다.

줄기생장에서는 희석농도가 높아질수록 생장길이가 증가되는 경향을 나타냈으며, 희석농도에 따른 줄기 생장길이는 5% 수준에서 유의성이 나타났다.

결과적으로 청상추 생장을 기준으로 볼 때 무기질 첨가 녹차영양제(NHW)의 최적 희석 농도는 250배 또는 500배 라고 판단되었다.

<실시예 7> 무기질 첨가 식물영양제(NHW)의 농가 현장 적용 시험

1) 대봉감 적용 시험

감 농사의 성공여부를 확인하는 데는 과실의 크기와 개수가 가장 중요한 요인이다. 무기질 첨가 식물영양제(NHW)을 적용하여 비대 효과를 확인하기 위해서 감 과수원을 네 구간으로 나누어 한 구간은 대조구로 하고 나머지 세 구간은 3가지 유형의 NHW를 생육기 동안에 6회 엽면, 토양 살포 하였다(표 6). 즉, A그룹은 NHW와 기능성 소재의 비율을 2:8로 조절하여 제조하였고, B그룹은 NHW와 기능성 소재의 비율을 5:5로 조절하여 제조하였으며, C그룹은 NHW와 기능성 소재의 비율을 8:2로 조절하였다. 만들어진 시제품을 대봉감 과수원에 A, B, C그룹 (50평)에 6회 적용하였다.

대표나무를 선정하고, 대표나무에서 감을 수확한 후 하동군 대봉감 조합법인에서 보유한 선별기를 통하여, 개수와 무게를 측정하였다. 감의 무게가 350g 이상인 감을 상품으로 하고 350~270g 사이의 감을 중품, 270g 이하의 감을 하품으로 본다. 하품은 상품가치가 떨어져 하품의 생산비율이 낮을수록 좋은 결과를 얻을 수 있다.

특히, 본 실시예에서는 대봉감의 수확량보다 수확되어진 대봉감의 중량에 중점을 두고 실험하였다. 그 결과, 도 19는 선별된 감의 무게를 상(上)품, 중(中)품, 하(下)품으로 나누어 그 개수를 백분율로 나타낸 것으로, A, B, C 시험구 모두 대조구에 비해 상품의 비율이 증가된 것을 확인할 수 있다. A그룹은 상(上)품이 50.18 %의 비율을 보이고, B그룹의 경우는 50.48 %의 비율을 나타내고 있다. C그룹은 41.54 %의 다소 낮은 상(上)품 비율을 보이지만, 28.57 %의 상(上)품 비율을 가지는 대조구 보다는 13%정도의 높은 비대 효율을 보이는 것으로 나타났다.

적용시기	적용제품	시비방법
개화수정 후 (6월 12일 경)	비대제 1ℓ	엽면시비 토양살포
제1비대기 (6월 23일 경)	칼슘제 1ℓ	엽면시비 토양살포
제1비대기 (7월 10일 경)	비대제 1ℓ	엽면시비 토양살포
제2비대기 (7월 25일 경)	칼슘제 1ℓ	엽면시비 토양살포
제2비대기 (8월 15일 경)	비대제 1ℓ	엽면시비 토양살포
제3비대기 (8월 25일 경)	착색제 1ℓ	엽면시비 토양살포

2) 딸기 적용 시험

딸기에 무기질 첨가 식물영양제(NHW)를 시비하여 영양제의 효율을 확인하는 시험은 여러 가지가 있을 수 있으나 본 실시예에서는 딸기 과실의 경도, 당도, 크기를 시험하여, 식물영양제를 시비하였을 때 딸기가 대조구에 비해 어느 정도 상품성이 증가하는지 확인하였다.

시범포는 하동 관내 옥종에서 생산하는 딸기를 선정하였고, 시범포의 하우스는 한 동당 300평이고, 150평씩 관주를 할 수 있는 시설이 되어 있어 150평을 적용 단위로 시비하였다. 적용 시제품으로는 영양제, 비대제, 칼슘제, 발근제를 선택하였고(표 7), 시제품을 B, C 두 유형 즉, B그룹은 녹차추출액과 기능성 소재의 비율을 5:5로 조절하여 제조하고, C그룹은 녹차추출액과 기능성소재의 비율을 8:2로 조절하여 정식 후 첫 번째 꽃대까지를 시험 기간으로 하여 시험하였다.

시제품을 딸기에 8회에 걸쳐 적용한 결과, 육안적으로 큰 차이는 보이지 않았다. 딸기 과실의 비대적인 측면에서도 차이를 보이지는 않았으며, 생산량적인 측면에서도 큰 차이를 나타내지 않았다.

적용시기	적용제품	시비방법
9월 29일	발근제	관주 (150평 당 1.4ℓ)
10월 6일	영양제	엽면 (150평 당 400㎖)
10월 13일	칼슘제	관주 (150평 당 1.4ℓ)
10월 13일	영양제	엽면 (150평 당 400㎖)
10월 20일	비대제	관주 (150평 당 3ℓ)
10월 20일	비대제	엽면 (150평 당 400㎖)
10월 27일	비대제	관주 (150평 당 3ℓ)
10월 27일	칼슘제	엽면 (150평 당 200㎖)
11월 3일	발근제	관주 (150평 당 1.4ℓ)
11월 3일	영양제	엽면 (150평 당 400㎖)
11월 10일	비대제	관주 (150평 당 3ℓ)
11월 10일	영양제	엽면 (150평 당 400㎖)
11월 17일	비대제	관주 (150평 당 3ℓ)
11월 17일	칼슘제	엽면 (150평 당 200㎖)
11월 23일	칼슘제	관주 (150평 당 1.4ℓ)
11월 23일	영양제	엽면 (150평 당 400㎖)

또한, 딸기의 저장성 테스트를 위해 같은 날, 같은 기간에 수확한 대조구와 시험구를 실온에 방치하여 시험하였다. 도 20 및 도 21과 같이 5일 전후로 대조구와 C 시험구 딸기에 곰팡이가 생기는 것을 확인할 수 있다. 그리고 7일 정도 경과하게 되면 모든 딸기에 곰팡이가 생기게 되나 진행정도는 B 시험구에서 수확한 딸기가 가장 진행이 더딘 것을 육안으로 확인할 수 있었다.

또한, 딸기의 경도 테스트 결과 대조구보다 좋은 효과를 나타났다. 수치적인 확인을 위해 하동녹차연구소에서 보유한 경도측정기를 이용하여 10반복 경도 측정을 하였고, 그 결과는 도 22와 같다.

도 22와 같이, 녹차를 이용한 식물영양제를 처리하게 되면 대조구보다 약 20% 내외로 경도가 증가한 것을 볼 수 있고, 경도가 저장성에 100% 영향을 주는 것은 아니지만 어느 정도 경도가 증가함에 따라 저장성 효율이 증가한다고 판단할 수 있다.

3) 상추 적용 시험

상추에 무기질 첨가 식물영양제(NHW)를 시비하여 영양제의 효율을 확인하는 시험은 여러 가지가 있을 수 있으나 본 실시예에서는 상추의 저장성에 중점을 두고 시험하였다. 시범포는 하동 관내 적량면에서 재배하는 상추 농가를 선정하였으며, 시범포의 40평을 적용 단위로 시비하였다. 적용 시제품으로는 영양제, 칼슘제, 발근제를 선택하였고(표 8), 시제품을 B, C 두 유형 즉, B그룹은 녹차추출액과 기능성 소재의 비율을 5:5로 조절하여 제조하고, C그룹은 녹차추출액과 기능성소재의 비율을 8:2로 조절하여 정식 10일 후부터 제품을 적용하여 수확 때까지를 시험 기간으로 하여 시험하였다. 그 결과, 육안적으로는 큰 변화를 보이지 않았고, 대조구와 B, C 시험구 모두 비슷한 생육을 보였다.

적용시기	적용방법	시비방법
10월 20일	발근제	엽면 (40평당 80㎖)
11월 3일	영양제	엽면 (40평당 80㎖)
11월 17일	칼슘제	엽면 (40평당 40㎖)
12월 1일	칼슘제	엽면 (40평당 40㎖)

상추 저장성 테스트 결과를 보면 도 23과 같이 48시간이 지나면서 상추의 잎이 시드는 것을 볼 수 있었다. 그러나 B 시험구는 아직까지 그 형태를 보존하고 있는 것을 확인할 수 있었다. 72시간이 지나면서 대조구와 C 시험구 상추의 상처부위가 심하게 시드는 것이 확인되었으나, B 시험구는 어느 정도 형태를 유지하고 있었다.

Claims

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200℃ 내지 250℃의 고온 및 20kgf/cm² 내지 40 kgf/cm²의 고압의 포화수증기 하에서 3~9분 동안 폐잎 녹차를 전처리하는 단계;
대기 중에 노즐을 통하여 상기 전처리한 폐잎 녹차를 방출하여 해섬하는 단계;
상기 해섬된 폐잎 녹차에 대하여 물을 첨가하여 열수추출하는 단계; 및
상기 추출물을 탈수 및 여과하여 추출액을 분리하는 단계
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐잎 녹차를 이용한 식물영양제의 제조방법.
청구항 5에 있어서, 상기 추출 단계는 해섬된 폐잎 녹차 1 중량부에 대하여 물을 5 내지 9 중량부로 첨가하여 120℃에서 30~60분 동안 열수추출하는 폐잎 녹차를 이용한 식물영양제의 제조방법.
청구항 5에 있어서, 상기 추출액에 무기질을 추가로 포함하는 폐잎 녹차를 이용한 식물영양제의 제조방법.