KR101416092B1 - 비타민 함량을 증진시키는 십자화과 새싹채소의 재배방법 - Google Patents

비타민 함량을 증진시키는 십자화과 새싹채소의 재배방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 채소 종자를 무토양 부직포에 수경재배 방식을 이용하여 파종하는 단계 ; 및 상기 파종 후 2주 동안 적색 및 청색의 LED 광원을 이용하여 조명 재배하는 단계를 포함하는 십자화과 새싹채소의 재배방법을 제공한다.
본 발명의 재배방법은 LED 광원의 적색광과 청색광의 광량(μmolm -2S-1)의 조합비율을 효율적으로 조절함으로써 십자화과 새싹채소의 비타민 B 및 C 함량을 증진시키고, 식물 재배에 형광등을 대치하여 LED 조명을 사용함으로써 에너지 절감 효과를 얻을 수 있다.

Description

비타민 함량을 증진시키는 십자화과 새싹채소의 재배방법{Cultivation method of Cruciferae sprout for increasing vitamin B and C}
본 발명은 식물 생장촉진용 발광다이오드인 LED의 적색광과 청색광을 이용하여 십자화과 새싹채소를 재배하는 기술이다. 보다 상세하게는, LED 광원의 적색광과 청색광의 광량의 조합비율을 조절함으로써 십자화과 새싹채소의 비타민 함량을 증진시키는 기술이다.
발광소자(LED ; Light Emitting Diode)는 반도체의 PN접합구조에 주입된 소수 캐리어, 즉 전자와 정공이 재결합 시 발생하는 에너지를 이용하여 발광하는 전자소자이다. 발광소자는 수명이 반영구적이고 전력소모가 작으며 동작속도가 빨라서 디스플레이의 백라이트를 포함하는 전자기기분야에 널리 사용되고 있다.
최근, 고 휘도의 발광소자가 개발되고 친환경 소재에 대한 관심이 증가되면서 발광소자는 기존의 형광등이나 백열등을 대체할 수단으로서 각광받기 시작했다. 이에 따라 가정용으로 사용되는 형광등, 거리에 사용되는 가로등이나 신호등, 그리고 자동차용 헤드라이트 등은 점점 더 발광소자 램프로 구현될 것으로 예상된다.
발광소자 램프의 하나의 예시적인 응용분야로서 바이오 분야가 있다. 이러한 바이오 분야에서, 발광소자 램프는 식물의 생장을 촉진시키는 광원으로서 사용된다. 식물공장 또는 식물재배시스템에 사용되는 인공광은 형광등과 LED 조명이 대표적이다. 아직까지 LED 조명은 가격이 비싸 일반적으로 많이 사용되고 있지 않지만 적색과 청색을 이용할 경우 형광등보다 생육이 빠르고 기능성 물질의 함량을 증가 시킬 수 있기 때문에 잠재적으로 상용화될 가능성이 높다. LED 조명은 다양한 형태로 개발되고 있으며 적색은 식물체 생육을 촉진하며 청색은 식물의 줄기 두께를 두껍게 하는 역할화 기능성 물질의 함량을 증가시키는 역할을 한다. 그러나 적색만으로 충분한 생육을 유도하지 못하기 때문에 청색과 혼합하여야 충분한 역할을 한다. 따라서 작물별 기능별 청색광과 적색광의 광량 조합비율이 식물재배에 있어 그 중요성이 높다.
식물의 광반응은 광합성과 광형태형성이다. 광형태형성은 피토크롬이라는 색소는 종자발아, 꽃눈 분화, 개화, 자엽의 전개, 엽록소 형성, 절간신장에 관여한다. 광합성에는 엽록소가 관여하는데 적색(660 nm)과 청색(450 nm)에 2개의 흡수 피크가 있어 이 파장이 광합성에 가장 효과가 좋다.
식물체 광합성에 관련된 광도의 단위는 μmolm-2S- 1를 사용한다. μmolm-2S-1 는 이러한 인간이 느끼는 밝기와 아무관계가 없다. 1초 동안에 방출되는 빛에너지(단위, W)를 시감도에서 뺀 것을 광속이라고 하며 lm(Lumen)으로 나타낸다. 1 m2의 면적에 조사된 광속을 조도 Lux(lx)로 나타낸다. 인간이 느끼는 밝기는 조도로 표현된다. 광합성을 비롯한 광화학 반응은 전자의 운동에 기인하기 때문에 파장 λ인 1개의 광량자 에너지 E는 E = hc/λ 로 표시 할 수 있다. 이때 h = : 프랑크상수, 6.6626 × 10-34 Js, c, s ; 빛의 속도 m s-1)이다. 광량자수는 μmol로 표현되며 μmol (마이크로몰) = 10-6 (아보가드로 수)이다. 식물재배 시 광도로 광합성 유효광량자속(Photosynthetic Photon Flux, PPF)을 사용하며 가시광선 (400 ~ 700 nm)의 파장에서 광의 단위시간과 단위면적당 광량자수를 나타낸다. 일반적으로 형광등에서 1W = 4.59 μmolm-2S- 1 이며 660 nm 적색 LED에서는 1W = 5.52 μmolm-2S-1에 해당된다.
광조건을 이용하여 식물을 재배하는 방법과 관련된 기술로는, 발아된 쓴메밀을 암조건, 광조건, 암조건에서의 순서로 생육하여 안토시아닌 및 비타민 C의 함량이 증진된 쓴메밀 새싹을 생산하는 기술(공개특허 10-2011-0114351)이나, 엘이디 광원을 이용한 색소식물 생육장치에 관한 기술을 통해, 형광등을 이용한 색소식물장치에 비해 엘이디 색소식물생육장치의 경우 비타민 C 함유량이 25~38% 증가시킨다는 데이터를 제공한 기술(등록실용 20-0362989)이 있으나, 적색과 청색 LED 광원의 효율적인 광배합비율을 제공함으로써, 식물의 비타민 함량을 증진시키는 기술은 전무하다.
이에, 본 발명에서는 LED 광원의 적색광과 청색광의 광량의 조합비율을 조절함으로써 새싹채소의 비타민 B 및 C 함량을 증진시키는 십자화과 새싹채소의 재배방법을 제공하고자 한다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 채소 종자를 무토양 부직포에 수경재배 방식을 이용하여 파종하는 단계 ; 및 상기 파종 후 2주 동안 적색 및 청색의 LED 광원을 이용하여 조명 재배하는 단계를 포함하는 십자화과 새싹채소의 재배방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 채소 종자를 무토양 부직포에 수경재배 방식을 이용하여 파종하는 단계 ; 및 상기 파종 후 2주 동안 640~680㎚ 파장의 적색 및 430~470㎚ 파장의 청색의 LED 광원을 이용하여 조명 재배하는 단계를 포함하는 십자화과 새싹채소의 재배방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 채소 종자를 무토양 부직포에 수경재배 방식을 이용하여 파종하는 단계 ; 및 상기 파종 후 2주 동안 광량(μmolm -2S-1)의 조합비율이 1 : 1.5~2.5인 적색 및 청색의 LED 광원을 이용하여 조명 재배하는 단계를 포함하는 십자화과 새싹채소의 재배방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 채소 종자를 무토양 부직포에 수경재배 방식을 이용하여 파종하는 단계 ; 및 상기 파종 후 2주 동안 광량(μmolm -2S-1)의 조합비율이 1 : 17~19인 적색 및 청색의 LED 광원을 이용하여 조명 재배하는 단계를 포함하는 십자화과 새싹채소의 재배방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 채소 종자를 무토양 부직포에 수경재배 방식을 이용하여 파종하는 단계 ; 및 상기 파종 후 2주 동안 광량(μmolm -2S-1)의 조합비율이 3.5~4.5 : 1인 적색 및 청색의 LED 광원을 이용하여 조명 재배하는 단계를 포함하는 십자화과 새싹채소의 재배방법을 제공한다.
본 발명의 재배방법은 LED 광원의 적색광과 청색광의 광량(μmolm -2S-1)의 조합비율을 효율적으로 조절함으로써 십자화과 새싹채소의 비타민 B 및 C 함량을 증진시키고, 식물 재배에 형광등을 대치하여 LED 조명을 사용함으로써 에너지 절감 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 십자화과 새싹채소의 재배방법을 제공한다.
일반적으로 새싹채소는 씨앗에서 처음 발아한 어린 잎 또는 줄기를 의미하며, 본 발명의 십자화과 새싹채소는 십자화과(Cruciferae)에 속하는 모든 종류의 새싹채소를 포함하며, 구체적으로는 청경채, 유채, 다채일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
청경채(Brassica campestris L.)는 십자화과의 한해살이풀로 배추의 일종이다. 매우 연하며 특별한 향이나 맛이 없어 소스의 맛을 살리는 요리에 쓰이며, 쌈이나 샐러드로도 많이 섭취한다. 비타민 B, C 등이 풍부하다.
유채(Brassica napus L.)는 십자화과 배추속에 속하는 두해살이풀이다. 유채의 씨는 기름을 짜서 이용하며, 어린 줄기와 잎은 운대라고 하는데, 운대는 잘 삶아서 먹거나 생즙을 내어서 복용한다. 비타민 B, C 등이 풍부하다.
다채(Brassica rapa L.)는 십자화과에 속하는 녹황색채소이다. 다채 또는 비타민 채소라고도 한다. 샐러드로 주로 이용한다. 철분과 칼슘, 비타민 A, C, E 등이 풍부하다.
본 발명은 채소 종자를 무토양 부직포에 수경재배 방식을 이용하여 파종하는 단계 ; 및 상기 파종 후 2주 동안 적색 및 청색의 LED 광원을 이용하여 조명 재배하는 단계를 포함하는 십자화과 새싹채소의 재배방법을 제공한다.
본 발명의 수경재배 방식은 흙을 사용하지 않고 물과 수용성 영양분으로 만든 배양액 속에서 식물을 키우는 방법을 의미하며, 배양액의 수소 이온 농도(pH)를 알맞게 조절하기 위하여 하나 이상의 pH 조절제를 포함할 수 있고 처리 농도는 식물의 종류에 따라 다양할 수 있다.
본 발명의 재배방법에 있어서, 적색 및 청색의 LED 광원은 특정 파장 영역의 LED 광원일 수 있고, 구체적으로 640~680㎚ 파장의 적색 및 430~470㎚ 파장의 청색의 LED 광원일 수 있다.
본 발명의 재배방법에 있어서, 적색 및 청색의 LED 광원은 적색광과 청색광의 광량(μmolm -2S-1)이 일정 비율을 나타내도록 설정될 수 있으며, 구체적으로 적색광과 청색광의 광량(μmolm -2S-1)의 조합비율은 1 : 1.5~2.5, 1 : 17~19 또는 3.5~4.5 : 1일 수 있다.
본 발명의 재배방법에 있어서, 2주 동안 적색 및 청색의 LED 광원을 이용하여 조명 재배하는 단계는 2주 동안 매일 24시간 적색 및 청색의 LED 광원을 조명할 수도 있고, 적색 및 청색의 LED 광원을 조명하는 명주기와 광원을 조명하지 않는 암주기의 조건 하에서 수행될 수도 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예는 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 : 재배 장치
시험에 이용한 LED 조명은 150 W이며 입력전압은 AC 220 ± 20 V 이고 LED 규격은 적색 (660 ± 20 nm), 청색 (1W, 450 ± 20 nm)의 파장을 사용하였으며 조명은 방열자재 등을 이용하여 최적 상태의 방열구조를 설계하여 칩의 리드프레임 온도가 67℃이하로 유지하도록 제작되었으며 식물재배에 있어 습도가 높으므로 고습도에 잘 견딜 수 있도록 모든 전기배선 및 기판은 코팅하였으며 적색광과 청색광의 광량(μmolm-2S-1)을 0 ~ 100%까지 조절할 수 있도록 광제어장치를 이용하여 적색광과 청색광의 광량의 조합비율을 조절하여 시험을 수행하였다.
실시예 2 : 청경채 재배
청경채 종자는 물이 잘 흡수되는 부직포 위에 파종하여 수경재배 방식을 이용하여 파종하였으며 2주 동안 적색과 청색의 광량(μmolm -2S-1)의 조합비율을 설정하여 24시간 조명 재배하였다. 양액은 상추양액을 사용하였으며 1시간에 15분씩 양액을 순환시켜 공급하였다.
LED 인공조명이 청경채 생육 및 비타민 함량에 미치는 영향은 표 1에 나타내었다.
광량(μmolm-2s-1)의 조합비율
비타민C군
(mg/100g)

비타민B군
(mg/100g)

(640nm ~ 680nm)

(430nm ~ 470nm)
7~8 1 6.6 36.8
1 1 5.1 12.1
1 1.5~2.5 28.1 95.1
1 3~4 4.9 7.7
1 4~5 1.4 2.5
1 6~7 11.0 30.5
1 18~19 12.4 36.1
본 실험 데이터에서 확인한 바와 같이, 청경채는 적색과 청색의 광량(μmolm-2S-1)의 조합비율이 1 : 1.5~2.5의 비율에서 비타민 B 및 C 함량이 높은 경향을 나타냈으며, 청색광의 비율이 낮을수록 비타민 함량이 감소하였다.
실시예 3 : 유채 재배
유채 종자는 물이 잘 흡수되는 부직포 위에 파종하여 수경재배 방식을 이용하여 파종하였으며 2주 동안 적색과 청색의 광량(μmolm -2S-1)의 조합비율을 설정하여 24시간 조명 재배하였다. 양액은 상추양액을 사용하였으며 1시간에 15분씩 양액을 순환시켜 공급하였다.
LED 인공조명이 유채 생육 및 비타민 함량에 미치는 영향은 표 2에 나타내었다.
광량(μmolm-2s-1)의 조합비율
비타민C군
(mg/100g)

비타민B군
(mg/100g)

(640nm ~ 680nm)

(430nm ~ 470nm)
4~5 1 26.5 65.6
1~2 1 31.8 86.4
1 1~2 22.3 61.6
1 2.5~3.5 5.5 19.4
1 3.5~4 13.8 37.3
1 6~7 26.7 73.8
1 8~9 21.3 63.5
1 17~19 38.1 100.9
형광등 9.9 29.2
본 실험 데이터에서 확인한 바와 같이, 유채는 적색과 청색의 광량(μmolm-2S-1)의 조합비율이 1 : 17~19의 비율에서 비타민 B 및 C 함량이 높은 편이었으며, 특히 비타민 B군은 대조군인 형광등 조명에 비해 3.5배나 높은 함량을 나타내었다.
실시예 4 : 다채 재배
다채 종자는 물이 잘 흡수되는 부직포 위에 파종하여 수경재배 방식을 이용하여 파종하였으며 2주 동안 적색과 청색의 광량(μmolm -2S-1)의 조합비율을 설정하여 24시간 조명 재배하였다. 양액은 상추양액을 사용하였으며 1시간에 15분씩 양액을 순환시켜 공급하였다.
LED 인공조명이 다채 생육 및 비타민 함량에 미치는 영향은 표 3에 나타내었다.
광량(μmolm-2s-1)의 조합비율
비타민C군
(mg/100g)

비타민B군
(mg/100g)

(640nm ~ 680nm)

(430nm ~ 470nm)
7~8 1 105.4 70.1
3.5~4.5 1 105.2 154.9
1 1~2 95.9 117.0
1 3~4 100.5 8.3
1 5~7 123.0 11.2
1 19 93.7 21.3
형광등 117.9 108.8
본 실험 데이터에서 확인한 바와 같이, 다채는 적색과 청색의 광량(μmolm-2S-1)이 3.5~4.5 : 1의 비율에서 비타민 B 및 C 함량이 높은 편이었으며, 특히 비타민 B군에서 높은 함량을 나타내었다.

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 채소 종자를 무토양 부직포에 수경재배 방식을 이용하여 파종하는 단계; 및 상기 파종 후 2주 동안 적색 및 청색의 LED 광원을 이용하여 조명 재배하는 단계를 포함하는 십자화과 새싹채소의 재배방법에 있어서,
    상기 적색 및 청색의 LED 광원은 640~680㎚ 파장의 적색 및 430~470㎚ 파장의 청색의 LED 광원으로, 상기 십자화과 새싹채소는 청경채이고, 이의 재배를 위한 상기 적색 및 청색의 LED 광원의 광량(μmolm -2S-1)의 조합비율이 1 : 1.5~2.5인 것을 특징으로 하는 십자화과 새싹채소의 재배방법.
  5. 삭제
  6. 채소 종자를 무토양 부직포에 수경재배 방식을 이용하여 파종하는 단계; 및 상기 파종 후 2주 동안 적색 및 청색의 LED 광원을 이용하여 조명 재배하는 단계를 포함하는 십자화과 새싹채소의 재배방법에 있어서,
    상기 적색 및 청색의 LED 광원은 640~680㎚ 파장의 적색 및 430~470㎚ 파장의 청색의 LED 광원으로, 상기 십자화과 새싹채소는 유채이고, 이의 재배를 위한 상기 적색 및 청색의 LED 광원의 광량(μmolm -2S-1)의 조합비율이 1 : 17~19인 것을 특징으로 하는 십자화과 새싹채소의 재배방법.
  7. 삭제
  8. 채소 종자를 무토양 부직포에 수경재배 방식을 이용하여 파종하는 단계; 및 상기 파종 후 2주 동안 적색 및 청색의 LED 광원을 이용하여 조명 재배하는 단계를 포함하는 십자화과 새싹채소의 재배방법에 있어서,
    상기 적색 및 청색의 LED 광원은 640~680㎚ 파장의 적색 및 430~470㎚ 파장의 청색의 LED 광원으로, 상기 십자화과 새싹채소는 다채이고, 이의 재배를 위한 상기 적색 및 청색의 LED 광원의 광량(μmolm -2S-1)의 조합비율이 3.5~4.5 : 1인 것을 특징으로 하는 십자화과 새싹채소의 재배방법.
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