KR101963935B1 - 종자의 gaba 함량 증진 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 종자의 GABA(gamma-aminobutyric acid) 함량 증진 방법은 발아 가능한 종자를 플라즈마 방전수에 침지시키는 단계를 포함한다.

Description

종자의 GABA 함량 증진 방법{INCREASING METHOD OF THE GABA COMPONENT IN SEED}

본 발명은 종자의 GABA(gamma-aminobutyric acid) 함량 증진 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 플라즈마를 이용한 종자의 GABA 함량 증진 방법에 관한 것이다.

GABA는 감마-아미노뷰티르산(gamma-aminobutyric acid)의 약어로, GABA는 글루타민산, 글라이신과 함께 포유류의 중추신경계에서 가장 일반적으로 쓰이는 아미노산 신경 전달 물질 중 하나이다. GABA는 사람의 뇌와 채소, 과일, 쌀이나 현미 등의 곡류에 많이 함유되어 있으며, 뇌 혈류개선, 산소공급 증가, 뇌세포 대사기능을 촉진시켜 신경안정성 작용, 스트레스 해소, 기억력 증진, 혈압강하작용, 우울증 완화, 중풍과 치매 예방, 불면, 비만, 갱년기장애 등에 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 특히, 최근에는 뇌졸중 및 결정암, 대장암 세포의 전이 및 증식 억제 효과가 있는 것으로 밝혀져, GABA를 다양한 효능을 목적으로 한 제품에 대한 관심이 높아지고 있다.

식물체 내에서 GABA는 해충의 공격 및 종자의 발아시 함량이 증진되는 등 식물세포의 활성화를 통한 성장과 자기보호기능에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 즉, 여러 환경적 스트레스에 대항하기 위한 수단의 하나로 GABA 생성체계를 가동시키는 것으로 추정되고 있다. 따라서, GABA는 발아 또는 혐기적 처리, 급격한 온도변화, 기계적 자극 등의 환경 변화에 의해, 그 함량이 증가할 수 있다.

때문에, 이러한 특성을 이용하여 GABA의 함량을 증진시키기 위한 연구가 계속되고 있으나, 아직까지는 GABA 함량을 증가시키기 위해 많은 비용과 시간이 필요하고, 보다 GABA 함량의 증가 정도가 부족한 실정이며, 때문에, 보다 경제적이고, 용이하게 GABA 함량을 증진시킬 수 있는 방법에 대한 개발이 더 필요하다.

본 발명의 일 목적은 플라즈마 방전수를 이용한 종자의 GABA 함량 증진 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 플라즈마 표면처리를 이용한 종자의 GABA 함량 증진 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 목적을 위한 종자의 GABA(gamma-aminobutyric acid) 함량 증진 방법은 발아 가능한 종자를 플라즈마 방전수에 침지시키는 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 플라즈마 방전수는 pH 5 이하일 수 있다.

일 실시예에서, 상기 플라즈마 방전수는 수중 플라즈마 방전 또는 수표면 플라즈마 방전에 의해 생성된 플라즈마 방전수일 수 있다.

일 실시예에서, 상기 플라즈마 방전수에 침지시키는 단계 이전에, 상기 발아 가능한 종자의 표면을 플라즈마로 전처리하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 플라즈마 방전수는 pH 6 이하일 수 있다.

본 발명의 다른 목적을 위한 종자의 GABA 함량 증진 방법은 건조 상태에서 발아 가능한 종자를 플라즈마로 표면 처리하는 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 플라즈마로 표면 처리하는 단계 이후에, 상기 플라즈마로 표면 처리한 발아 가능한 종자를 플라즈마 방전수에 침지시키는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 플라즈마 방전수는 pH 6 이하일 수 있다. 이때, 상기 플라즈마 방전수는 수중 플라즈마 방전 또는 수표면 플라즈마 방전에 의해 생성된 플라즈마 방전수일 수 있다.

일 실시예에서, 상기 플라즈마는 DBD 대기압 플라즈마일 수 있다.

본 발명의 종자의 GABA 함량 증진 방법에 따르면, 플라즈마를 이용하여 발아 가능한 종자의 GABA 함량을 증진시킬 수 있다. 본 발명에 따르면, 발아 가능한 종자 표면을 플라즈마로 직접 또는 간접 처리하거나 플라즈마 방전수를 이용하여 처리함으로써, 빠르고 용이하게 발아 가능한 종자의 GABA 함량을 증가시킬 수 있다. 빠르고 용이하게 GABA 함량을 증진함으로써, 제조 시간 및 비용을 절감할 수 있어, 경제적으로 고함량의 GABA를 가지도록할 수 있다. 또한, 발아 가능한 종자 표면을 플라즈마로 처리함에 따라, GABA 함량의 증진과 함께 종자 표면의 유해 성분을 제거하여 종자 표면을 살균할 수 있고, 종자 표면을 개질하여, 종자의 발아 및 성장을 촉진시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 종자의 GABA 함량 증진을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예 2에 따른 종자의 GABA 함량 증진을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예 3에 따른 종자의 GABA 함량 증진을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명의 종자의 GABA(gamma-aminobutyric aicd) 함량 증진 방법은 GABA 함량을 증진시키기 위한 발아 가능한 종자의 대사 자극원으로서 플라즈마를 이용할 수 있다. 대사 자극원이란 생체 내에서 이루어지는 물질의 분해 및 합성에 관한 화학 변화인 대사를 자극할 수 있는 자극원을 의미하는 것으로, 본 발명은 플라즈마를 대사 자극원으로서 이용하여, 발아 가능한 종자에 플라즈마를 처리함으로써 상기 발아 가능한 종자 내의 GABA 성분을 증진시킬 수 있다.

본 발명에서 "발아 가능한 종자"는 배아(씨눈)을 포함하고, 발아할 수 있는 씨 또는 씨앗(seed)를 의미할 수 있다. 일례로, 본 발명의 발아 가능한 종자는 곡류 종자, 두류 종자일 수 있다. 곡류는 쌀, 밀, 보리, 옥수수 등의 곡식, 두류는 두과작물인 콩, 팥, 녹두, 강낭콩, 완두, 땅콩 등을 예로 들 수 있다. 일례로, 본 발명의 종자는 쌀일 수 있고, 바람직하게는 현미일 수 있다.

GABA, 감마-아미노뷰티르산(gamma-aminobutyric acid)은 억제성 아미노산 신경전달물질로, 혈압 상승 억제, 스트레스 완화, 기억 학습 촉징 등에 도움을 주는 자연 성분이다. GABA는 사람의 뇌, 채소, 과일, 곡류 등에 함유되어 있다.

본 발명에서 플라즈마 처리는 발아 가능한 종자의 플라즈마 처리는 플라즈마를 물에 처리하여 생성된 플라즈마 방전수를 이용하거나, 플라즈마를 발아 가능한 종자에 직접 처리하거나 또는 간접 처리하는 것을 의미할 수 있다. 이때, 플라즈마는 유전체 배리어 방전(Dielectric barrier discharge, DBD) 대기압 플라즈마일 수 있다.

일례로, 본 발명의 플라즈마 방전수를 이용한 종자의 GABA 함량 증진 방법은 발아 가능한 종자를 플라즈마 방전수에 침지시키는 단계를 포함한다. 이때, 상기 플라즈마 방전수는 pH 5이하일 수 있다.

플라즈마 방전수는 플라즈마 방전 처리한 물을 의미하고, 상기 플라즈마 방전수는 수중 플라즈마 방전 또는 수표면 플라즈마 방전에 의해 생성된 플라즈마 방전수일 수 있다. 일례로, 본 발명은 수표면 플라즈마 방전에 의해 생성된 플라즈마 방전수를 이용할 수 있다. 상기 플라즈마 방전수는 활성 질소종(reactive nitrogen species), 활성 산소종(reactive oxygen species) 등의 활성 가스종들을 많이 함유하고 있을 수 있다.

본 발명에 따르면, 종래에 GABA 함량 증진시키기 위해, GABA 생성 장치를 이용하여 장시간 처리하는 것과 달리, 본 발명은 상기 발아 가능한 종자를 상기 플라 방전수를 이용하여, 상기 플라즈마 방전수를 단시간 처리하여, GABA 함량을 증진시킬 수 있다. 또한, 단시간의 처리에도 효과적으로 GABA 함량을 증진시킬 수 있다. 즉, 종래 보다 우수한 GABA의 함량 증진 정도를 나타낼 수 있고, 따라서, 발명에 따라 상기 고함량의 GABA를 갖는 종자를 제공할 수 있다. 일례로, 상기 플라즈마 방전수를 이용하여 상기 발아 가능한 종자를 플라즈마 처리하는 경우, 상기 발아 가능한 종자는 3시간 동안 상기 플라즈마 방전수에 침지시킴에도 우수한 GABA 함량을 나타낼 수 있다.

상기 발아 가능한 종자는 플라즈마 방전수에 침지시키기 전 플라즈마로 표면을 전처리할 수도 있다. 일례로, 플라즈마로 표면을 전처리한 발아 가능한 종자는 pH가 pH 6 이하인 플라즈마 방전수에 침지시킬 수 있다.

이와 달리, 본 발명은 발아 가능한 종자를 플라즈마로 직접 처리하거나 또는 간접 처리하여, 상기 종자의 GABA 함량을 증가시킬 수도 있다. 플라즈마 직접 처리는 플라즈마로 직접적으로 처리하는 것을 의미할 수 있고, 플라즈마 간접 처리는 플라즈마에서 발생한 라디칼이나 또는 활성 질소종, 활성산소종과 같은 활성 가스종을 이용하는 것을 의미할 수 있다. 본 발명은 플라즈마 직접 또는 간접 처리를 통해 발아 가능한 종자 표면을 처리함으로써, 발아 가능한 종자의 GABA 함량을 증진시킬 수도 있다.

구체적으로, 본 발명의 플라즈마 처리를 이용한 종자의 GABA 함량 증진 방법은 건조 상태에서 발아 가능한 종자를 플라즈마로 표면 처리하는 단계를 포함한다.

일례로, 상기 플라즈마 표면 처리는 건조 상태에서 상기 발아 가능한 종자 표면을 1분 내지 24분 동안 처리하는 것일 수 있다.

상기 플라즈마로 표면 처리한 발아 가능한 종자는 플라즈마 방전수에 침지시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 플라즈마 방전수의 pH는 pH 6 이하일 수 있다. 바람직하게는 상기 플라즈마 방전수의 pH가 pH 4 내지 pH 5일 수 있다. 상기 발아 가능한 종자를 플라즈마로 표면 처리한 후, 플라즈마 방전수에 침지시킴으로써, 보다 넓은 범위의 pH를 가지는 플라즈마 방전수에서도 우수한 GABA 함량 증진을 나타낼 수 있다.

본 발명은 상기 발아 가능한 종자를 본 발명에 따라 플라즈마로 처리함으로써, 상기 종자의 배아에 함유된 GABA의 함량이 증진될 수 있다. 구체적으로, GABA는 생성은 주로 글루타민산염(glutamate)를 GABA로 전환시키는 글루타민산염 카르복시 이탈 효소(glutamate decarboxylase, GAD)의 작용에 기인하는데, 환경이 산성화되면 GABA 형성에 관여하는 GAD의 활성은 증가하지만 GABA의 NH₂기 전이에 관여하는 감마-아미노뷰티르산염: 피루브산염 아미노기 전이효소(γ-aminobutyrate: pyruvate transaminase)의 활성은 억제되어, 결과적으로 GABA를 축적할 수 있다. 본 발명은 플라즈마 처리를 통해 상기 종자를 산화시킴으로써, 상기 종자 내의 GABA 함량을 증진시킬 수 있다. 또한, 상기 곡류 종자를 발아시킴으로써, 상기 곡류 종자의 배아 내의 고함량 GABA가 배유로 이동하여, 고 GABA함량을 나타내는 곡류를 수득할 수 있다.

또한, 본 발명은 플라즈마를 이용하여 상기 발아 가능한 종자를 처리함으로써, 상기 발아 가능한 종자의 GABA 함량의 증진시킬 수 있음과 동시에, 상기 종자 표면의 유해 성분을 제거할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 종자의 표면 개질을 통해, 상기 종자의 발아 및 성장을 촉진시킬 수도 있다.

이하에서는, 구체적인 실시예를 들어, 본 발명의 종자의 GABA 함량 증진 방법을 설명하기로 한다.

실시예 1: 플라즈마 직접 처리를 이용한 종자의 GABA 함량 증진

씨눈을 포함하는 발아 가능한 현미 5 g을 DBD 대기압 플라즈마로 3분 동안 직접 표면 처리하였다. 그 다음, 플라즈마 처리한 현미를 발아시킨 후, 현미의 GABA 함량을 100 g 당 GABA 함량으로 계산하였다. 또한, 대조군으로써, 어떠한 처리도 하지 않은 현미 5 g(이하, 비교예 1)의 100 g 당 GABA 함량을 계산하였다. 그 결과를 하기 도 1 및 표 1에 나타낸다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 종자의 GABA 함량 증진을 설명하기 위한 도면이다.

	GABA 함량 [mg/100 g]
실시예 1	33.38
비교예 1	4.91

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따라 표면을 플라즈마 처리한 현미의 100 g 당 GABA 함량은 33.38 mg으로, 비교예 1에 따른 GABA 함량이 4.91 mg인 것과 비교하여, GABA 함량이 약 7배 증가함을 확인할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예 1에 따라, 플라즈마 직접 표면 처리만으로 발아 가능한 종자의 GABA 함량을 증진시킬 수 있음을 확인할 수 있다.

실시예 2: 플라즈마 방전수를 이용한 종자의 GABA 함량 증진

먼저, DBD 대기압 플라즈마로 수표면에서 방전시켜 플라즈마 방전수를 제조하였다. 플라즈마 방전수는 희석하여 pH를 각각 pH 2.47, pH 3.10, pH 4.10로 준비하였고, 씨눈을 포함하는 발아 가능한 현미 5 g을 각각의 플라즈마 방전수에 3시간 동안 침지시켰다. 그 다음, 현미를 발아시킨 후, 현미의 GABA 함량을 100 g 당 GABA 함량으로 계산하였다. 또한, 증류수에 처리한 현미 5 g(이하, 비교예 2)의 100 g 당 GABA 함량을 계산하여, 본 발명의 실시예 2에 따른 현미의 GABA 함량과 비교하였다. 상세한 조건 및 이에 따른 현미의 GABA 함량은 하기 표 2에 나타내고, GABA 함량에 따른 그래프를 도 2에 나타낸다.

도 2는 본 발명의 실시예 2에 따른 종자의 GABA 함량 증진을 설명하기 위한 도면이다.

	침지 조건 (3시간)	pH	GABA 함량 [mg/100 g]
실시예 2-1	플라즈마 방전수	2.47	53.54
실시예 2-2	플라즈마 방전수	3.10	59.98
실시예 2-3	플라즈마 방전수	4.10	45.32
비교예 2	증류수	5.87	9.21

도 2와 표 2를 함께 참조하면, 상기 실시예 1에서 확인한 바와 같이 비교예 1의 어떠한 처리도 하지 않은 현미는 100 g 당 GABA 함량이 4.91 mg이고, 비교예 2의 증류수에 침지시킨 현미의 GABA 함량이 9.21 mg인 것과 달리, 본 발명의 실시예 2(실시예 2-1 내지 실시예 2-3)에 따른 현미의 GABA 함량은 약 45 mg 내지 60 mg으로, 비교예 1 및 2와 비교하여 보다 높은 GABA 함량을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 즉, 이것은 3시간의 단시간 처리에도 현미의 GABA 함량이 증가함을 확인할 수 있고, 따라서, 본 발명에 따라, 용이하고 빠르게 종자의 GABA 함량을 증진시킬 수 있음을 확인할 수 있다.

또한, pH가 pH 5 이하인 플라즈마 방전수에 침지시킨 현미의 GABA 함량이 증진함을 확인할 수 있고, 플라즈마 방전수의 pH가 pH 3일 때 가장 높은 GABA 함량을 나타내는 것을 확인할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따라, 플라즈마 방전수에 발아 가능한 종자를 단시간 침지시켜, 종자의 GABA의 함량을 증진시킬 수 있음을 확인할 수 있다.

실시예 3: 플라즈마 직접 처리 및 플라즈마 방전수를 이용한 종자의 GABA 함량 증진

씨눈을 포함하는 발아 가능한 현미 5 g을 DBD 대기압 플라즈마로 3분 동안 직접 표면 처리하였다. 그 다음, DBD 대기압 플라즈마로 수표면에서 방전시켜 플라즈마 방전수를 다양한 pH 조건, 각각 pH 2.47, pH 3.10, pH 4.10, pH 5.00로 준비하였고, 플라즈마로 직접 표면 처리한 현미 5 g을 각각의 플라즈마 방전수에 3시간 동안 침지시켰다. 그 다음, 현미를 발아시킨 후, 현미의 GABA 함량을 100 g 당 GABA 함량으로 계산하였다. 상세한 조건 및 이에 따른 현미의 GABA 함량은 하기 표 3에 나타내고, GABA 함량 그래프를 도 3에 나타낸다.

도 3은 본 발명의 실시예 3에 따른 종자의 GABA 함량 증진을 설명하기 위한 도면이다.

	침지 조건 (3시간)	플라즈마 방전수 pH	GABA 함량 [mg/100 g]
실시예 3-1	플라즈마 방전수	2.47	57.28
실시예 3-2	플라즈마 방전수	3.10	50.68
실시예 3-3	플라즈마 방전수	4.10	65.20
실시예 3-4	플라즈마 방전수	5.00	66.95

도 3을 표 3과 함께 참조하면, 발아 가능한 현미를 플라즈마로 직접 표면 처리한 다음, 플라즈마로 표면 처리된 현미를 플라즈마 방전수에 침지시킨, 본 발명의 실시예 3(실시예 3-1 내지 실시예 3-4)에 따른 현미의 GABA 함량은 상기 현미에 어떠한 처리도 하지 않은 비교예 1과 상기 플라즈마 방전수로 처리한 비교예 2와 비교하여, 더 우수한 GABA 함량을 나타냄을 확인할 수 있다.

구체적으로, 플라즈마로 표면 처리 한 후 플라즈마 방전수의 pH가 pH 6 이하의 범위에서 우수한 GABA 함량 증진을 나타냄을 확인할 수 있다. 특히, pH 4 내지 pH 5의 범위에서 각각 65.20 mg, 66.95 mg의 GABA 함량을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 이것은 각각 비교예 1에 따른 현미의 GABA 함량의 약 13.3배 및 13.6배에 해당하는 함량으로, 플라즈마로 표면 처리한 종자를 플라즈마 방전수에 침지시킴으로써, 시너지 효과가 작용하여 보다 우수한 GABA 함량을 나타낼 수 있음을 의미한다.

따라서, 본 발명에 따라 용이하고 효과적으로 현미의 GABA 함량을 증진시킬 수 있음을 확인할 수 있다.

종합적으로, 상기 실시예 1 내지 실시예 3에서 확인한 바와 같이, 본 발명에 따라, 발아 가능한 종자를 플라즈마로 직접 표면 처리하거나, 플라즈마 방전수를 이용함으로써, 용이하고 빠르게 종자의 GABA 함량을 증진시킬 수 있음을 확인할 수 있다. 또한, 발아 가능한 종자를 플라즈마 직접 표면 처리 후 플라즈마 방전수로 처리함으로써, 상기 종자가 더 우수한 GABA 함량을 나타낼 수 있음을 확인할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

1. 발아 가능한 곡류 종자를 플라즈마 방전수에 침지시키는 단계를 포함하고,
   상기 플라즈마 방전수는 수표면 플라즈마 방전에 의해 생성된 플라즈마 방전수이고, 활성 질소종을 포함하는 것을 특징으로 하는,
   종자의 GABA(gamma-aminobutyric acid) 함량 증진 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 플라즈마 방전수는 pH 5 이하인 것을 특징으로 하는,
   종자의 GABA 함량 증진 방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 곡류 종자는 쌀, 밀, 보리 및 옥수수 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   종자의 GABA 함량 증진 방법.
   
4. 발아 가능한 종자를 플라즈마 방전수에 침지시키는 단계를 포함하고,
   상기 플라즈마 방전수는 수표면 플라즈마 방전에 의해 생성된 플라즈마 방전수이고, 활성 질소종을 포함하며,
   상기 플라즈마 방전수에 침지시키는 단계 이전에,
   상기 발아 가능한 종자의 표면을 플라즈마로 전처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   종자의 GABA 함량 증진 방법.
   
5. 제4항에 있어서,
   플라즈마 전처리된 발아 가능한 종자는 pH 6 이하의 플라즈마 방전수에 침지시키는 것을 특징으로 하는,
   종자의 GABA 함량 증진 방법.
   
6. 제4항에 있어서,
   건조 상태에서 발아 가능한 종자의 표면을 플라즈마로 전처리하는 것을 특징으로 하는,
   종자의 GABA 함량 증진 방법.
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제

Images