KR20150045034A - 아연이 함유된 배양액을 이용한 엽채류의 재배방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배양액에 엽채류를 발아시켜 2~6주 성장시킨 후, 그 배양액에 아연을 0.0001~0.02mol/ℓ농도로 첨가하여 엽채류의 생육환경인 온도 18~30℃, 이산화탄소 농도 600±50ppm, 습도 60~75%에서 2~10주 동안 배양액을 통해 아연 성분이 식물조직에 유기화되어 함유되게 재배함으로써, 아연이 다량 함유되어 재배된 엽채류를 분말형태로 가공하여 복용하면 성장장애, 당뇨병, 성기능 장애, 불임 및 기형아 출산 등의 각종 질병을 예방 및 치료할 수 있으며, 특히 엽채류의 가공품(분말가루)을 섭취하여 아연 결핍으로 유발되는 피부질환, 미각 이상, 야맹증, 각막 혼탁, 활동 저하, 행동지연, 우울감 등의 대사성 질환의 예방에도 도움을 주는 효과가 있다.

Description

아연이 함유된 배양액을 이용한 엽채류의 재배방법{LEAFY VEGETABLES CULTIVATION USING CULTURE MEDIUM CONTAINING ZINC}

본 발명은 엽채류의 재배방법에 관한 것으로, 특히 아연이 함유된 배양액을 이용하여 성장촉진과 두뇌개발에 효과가 있는 엽채류의 재배방법 및 그의 가공품에 관한 것이다.

현대인의 질병은 바이러스 등의 세균이 인체 내에 침투하여 발생하는 질병으로 독감, AIDS, SARS 및 몇 종류의 암 등 세균성 질병과 인체 내에 각종 생리기능의 불균형으로 인하여 발생하는 고혈압, 당뇨, 심장병, 암, 동맥경화 등 대사성 질병으로 크게 나눌 수 있다.

대사성 질병은 대사과정에 도움을 주는 미네랄, 비타민의 섭취 부족이 주원인이고 특히 상호간에 상승과 길항작용이 강한 미네랄의 불균형이 각종 대사성 질환의 가장 중요한 원인이다.

영양에 필요한 5대 필수 영양소는 탄수화물, 지방, 단백질, 비타민, 무기질(미네랄)이며, 탄수화물, 지방, 단백질 등의 3가지 영양소는 에너지원 또는 세포의 성분으로 이들 스스로는 아무런 활성을 발휘하지 못한다. 그러나 비타민과 미네랄은 미량만 있어도 생체반응이 잘 일어나게 하며 생명활동에 필수적인 물질이다.

특히, 미네랄은 소량(체중의 4% 정도)이지만 생명활동에 필수적인 물질로서 인체 내 모든 신진대사를 조율하고 수행하는 가장 핵심적인 영양소이다.

미네랄 중에서도 아연은 산화적 스트레스로부터 세포조직을 보호하고 DNA수리를 도우며, 항산화작용(노화방지 및 항암작용)을 한다고 알려져 있다. 체내 세포의 신호전달 역할을 하고 호르몬 분비와 신경자극전달에 중요한 역할을 하며 아토피, 천식, 건선, 각종 염증질환의 예방에 핵심 역할을 한다.

또한, DNA 세포막 조절에 관하여 다양한 작용을 하고 시력과 냄새, 식욕에 매우 중요하며, 감염질환(감기, 폐렴, 감염성 설사 등)의 면역 증강에 도움을 준다. 더욱이 성호르몬분비 촉진, 전립선 기능 강화와 당뇨병 환자의 면역기능 향상 및 인슐린 활성에 보조적 역할을 수행하며, 여성의 경우 아연이 결핍되면 불임이나 유산, 지진아 출생의 위험이 높아지고 남성의 경우 아연이 부족하면 성 능력이 크게 떨어진다.

국제아연협회(International Zinc Association)에 의하면 아연이 인간, 동물 및 식물에 필수 미량원소라고 정의하고 있으며, 특히 인체 내에서 많은 생물학적 기능에 필수적이며, 300종 이상의 효소에서 중요한 역할을 한다고 밝히고 있다.

최근 들어 이러한 미네랄이 토양 속에 존재하는 양이 감소하여 식물에 함유된 양이 줄어들고 있어 인체에 필요한 만큼의 미네랄을 과일과 채소를 통해서 공급받을 수 없게 되었다. 토양 속의 미네랄 성분의 감소 이유로 산성비에 의한 토양 산성화, 농약의 지나친 사용, 생육이 빠른 품종도입, 오랜 경작으로 인한 토양의 영양분 고갈 및 지나친 화학비료 투여 등으로 설명된다.(일본 과학기술청 11종의 야채에 대한 식품 성분분석조사, 1994년 1월 7일)

종래에는 아연이 강화된 채소의 일 예로 등록특허 제10-900988호, '셀레늄 및 아연이 강화된 숙성 흑마늘 및 이를 이용한 숙성 흑마늘 농축액의 제조방법'이 게시되어 있다.

이는 아연이 다량 용해된 수용액을 흑마늘에 엽면시비하여 흑마늘에 함유된 아연의 함량을 높이는 것으로, 다량의 아연 화합물을 과량으로 여러 번 반복적으로 제조하여야 하는 것임에 따라 재배방법이 까다로운 것이다.

따라서 특허 제10-900988호의 엽면시비와는 다르게 아연 화합물을 배양액에 첨가하고 순환시켜서 엽채류를 수경재배하여 아연이 강화된 엽채류를 재배하고 이를 이용한 식품 가공품을 제조할 수 있다면 아연부족으로 인한 대사성 질병을 예방하고 치료하는데에 도움을 줄 수 있어 사람들로부터 큰 호응을 얻을 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 목적은 무기태의 아연 화합물을 배양액에 첨가하여 아연이 강화된 유기태의 식용 엽채류를 재배하는 방법을 제공하는데에 있다.

또한, 아연이 강화된 엽채류를 가공처리하여 사람들이 쉽게 복용할 수 있도록 하는 가공품을 제공하는데에 있다.

본 발명은 배양액에 엽채류를 발아시켜 2~6주 성장시킨 후, 그 배양액에 아연을 0.0001~0.02mol/ℓ농도로 첨가하여 엽채류의 생육환경인 온도 18~30℃, 이산화탄소 농도 600±50ppm, 습도 60~75%에서 2~10주 동안 배양액을 통해 아연 성분이 식물조직에 유기화되어 함유되게 함을 특징으로 한다.

본 발명은 아연이 강화된 엽채류를 재배하고 이를 식용으로 섭취할 수 있는 가공품을 제공함으로써 성장장애, 당뇨병, 성기능 장애, 불임 및 기형아 출산 등의 각종 질병을 예방 및 치료할 수 있으며, 특히 엽채류의 가공품(분말가루)을 섭취하여 아연 결핍으로 유발되는 피부질환, 미각 이상, 야맹증, 각막 혼탁, 활동 저하, 행동지연, 우울감 등의 대사성 질환의 예방에도 도움을 주는 효과가 있다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 아연이 함유된 배양액을 이용한 엽채류의 재배방법을 상세히 설명한다.

본 발명에서는 인체 필수 미네랄인 아연을 무기형태에서 독성이 희석되는 유기형태로 엽채류 조직에 함유되도록 한 엽채류의 재배방법 및 재배된 엽채류를 복용하기 위해 분말 형태의 가공품을 제공하고자 한다.

아연은 인체 내의 가수분해 반응에 관계하고 있고 다수의 금속산소나 금속단백질을 구성하고 있는 인체에 중요한 필수 미네랄이다. 인체에는 체내의 아연농도에 따라서 아연의 흡수를 조절하는 네거티브 피드백 시스템이 갖춰져 있어, 대량으로 경구 섭취하여도 혈청 내 아연농도는 일정 값을 초과하지 않는다. 즉, 건강한 사람의 경우 혈청 내 아연농도는 80~140ppm의 범위 내에 있으며, 장기간 대량 섭취할 경우에도 혈청 내 아연농도는 200ppm이상으로 나타나지 않는다고 보고되어 있다.

이러한 아연의 체내 함량은 연령이나 식습관에 따라 상당한 영향을 받는데, 그 예로 노화가 진행될수록 체내 아연함량은 감소하여, 특히 50세 이후에는 감소율이 급격하게 발생한다고 알려져 있다. 또한 청량음료 애호가의 경우 청량음료 내에 함유된 식품첨가물에 의해 체내 아연의 많은 양이 체외로 배출되어 미각장애 등의 아연결핍현상을 유발할 수 있다.

본 발명에서는 이렇듯 인체 필수 미네랄인 아연을 충분히 섭취할 수 있도록 엽채류에 아연이 함유되게 재배하고 이를 섭취함으로써 아연 결핍으로 인한 각종 질병을 방지할 수 있는 것이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에서는, 식용으로 하는 엽채류를 배양액에 발아시켜 2~6주 성장시킨 후, 그 배양액에 아연을 0.0001~0.02mol/ℓ농도로 첨가하고, 엽채류가 성장할 수 있도록 온도 18~30℃, 이산화탄소 농도 600±50ppm, 습도 60~75%가 되게 생육환경을 조절하여 2~10주 동안, 바람직하게는 3~5주 동안 배양액을 통해 아연 성분이 식물조직에 유기화되어 함유되도록 하여 엽채류를 재배한다.

엽채류의 생육환경이 상기의 조건에서 벗어나게 되면 엽채류의 생육환경이 맞지 않아 잘 자라지 못해 생산성이 떨어지게 된다.

엽채류의 생육환경과 함께 배양액의 EC 농도(Electric Conductivity Concentration)를 1.2 ~ 1.8 범위 내에서 다양하게 조절하여 엽채류가 잘 생육할 수 있도록 한다.

엽채류 배양액의 EC 농도가 상기의 범위에서 벗어나면 영양부족에 의해 엽채류의 잎이 황화되고 일찍 노화되어 버리며 생육속도도 떨어져 생산성이 떨이지며, 특히 농도가 높을 경우 배양액의 이온 농도가 진해져 엽채류 잎의 영양분이 줄기로 공급될 수 있으며, 수확이 일찍 끊어지는 문제가 발생할 수 있다.

본 발명의 엽채류로는 치커리, 상추, 쌈배추, 명월초, 부추, 시금치, 어성초, 들깨, 참나물이 될 수 있으며, 그 외에도 배양액으로 재배 가능한 채소류는 모두 가능하다.

엽채류 배양액에 첨가되는 아연은 글루콘산아연(Zinc Gluconate), 염화아연(Zinc Chloride), 황산아연(Zinc Sulfate), 초산아연(Zinc Acetate), 탄산아연(Zinc Carbonate)을 사용하며, 상기의 아연들을 물에 희석한 수화물을 첨가하는 것도 가능하다.

본 발명의 실시 예에 따른 엽채류 배양액은 아래와 같은 방법으로 제조된다.

A 탱크에는 다량원소 질산칼슘 Ca(NO₃)₂ 4H₂O, 질산칼륨 KNO₃, FE-EDTA를, B 탱크에는 다량원소 제일인산암모늄 NH₄H₂PO₄, 황산마그네슘 MgSO₄ 7H₂O, 미량원소로 붕산 H₃BO₃ 황산망간 MnSO₄ 5H₂O, 황산아연 ZnSO₄ 7H₂O, 황산구리 CuSO₄ 7H₂O, 몰리브덴산나트륨 Na₂ MoO₄ 를 각각 원액으로 조제한다.

그리고, 양액 공급시 A 탱크와 B 탱크의 원액을 각각 200배 정도 묽게 하여 합류시켜서 배양액을 조성한 후에 은나노글라스비드를 통과시켜 베드로 순환시킨다. 상기 은나노글라스비드를 통과시켜 베드로 순환시키는 것은, 배양액 내에 존재 가능한 세균 제거를 위함이다. 은나노글라스비드의 적합한 일예로서 본원 출원인 (주) 신일이 특허권리자로 되어 있는 국내 특허등록 제789470호에서 기술한 은나노 코팅 글라스비드가 있으며, 본원 발명자는 국내 특허등록 제789470호에 기술된 은나노코딩 글라스비드 칼럼을 배양액이 통과하도록 하여 무균 상태를 유지하였다.

엽채류 배양액에 첨가되는 아연은 0.0001 ~ 0.02mol/ℓ 농도(몰농도) 범위로 첨가된다. 이는 본원 발명자가 수많은 실험을 거듭한 결과로서, 상기 아연이 0.0001mol/ℓ 농도 미만으로 첨가될 경우에는 본 발명에서의 각종 효과가 미미하며, 0.02mol/ℓ 농도를 초과하는 경우에는 농도가 진해져 엽채류의 뿌리가 배양액을 흡수하지 못하고 썩어 죽게 되는데에 그 임계적인 의의가 있다.

본 발명자는 아래와 같이 다양한 환경 및 조건의 실험을 통해 아연이 첨가된 배양액을 이용하여 엽채류를 재배하고, 재배된 엽채류의 아연 함량을 조사하였다.

실시한 실험에서는 상추의 일종인 흑로메인과 홍쌈배추, 명월초, 치커리 등을 재배하여 이의 성분을 정량분석하고 양액재배 및 시판되는 채소를 비교하였으며, 그 결과 시판 엽채류에 비해 본 발명의 아연이 첨가된 배양액을 이용하여 재배한 엽채류의 아연 함량이 6~26배 정도 증가되었음을 확인할 수 있었으며, 아래의 표에서 실험 결과를 나타내었다.

표 1은 일반 배양액에서 재배한 엽채류인 흑로메인, 홍쌈배추, 명월초의 아연 함량을 조사한 것이며, 표 2는 시판되는 유기농 채소의 아연함량을 조사한 것이다.

표 3은 배양액의 아연 농도와 엽채류를 재배하는 실내 파장 광원의 변화에 따른 엽채류의 아연 함량의 변화를 보여준다.

표 3은 배양액 150L 기준 염화아연을 각각 농도 Ⅰ은 2g, 농도 Ⅱ는 3.5g을 첨가하여 3주간 Mix(혼합광원)과 RGB(Red, Green, Blue)광원으로 생육시킨 후 엽채류에 흡수 동화된 아연함량을 조사한 것이며, 광원으로 일반 형광등을 사용하는 것도 가능하다.

이를 살펴보면, 광원중에는 RGB가 더 아연 함량이 높게 측정되었고, 엽채류는 흑로메인보다 홍쌈배추가 아연 함량이 높게 측정되었으며, 특히 홍삼배추의 경우 표 1의 시판 홍쌈배추의 아연 함량보다 약 6배 정도 높게 측정되었다.

표 4는 배양액의 아연 농도와 엽채류를 재배하는 실내 파장의 변화에 따른 엽채류의 아연 함량 변화를 보여준다.

표 4는 배양액 150L기준 염화아연을 농도 Ⅰ은 2g, 농도 Ⅱ는 3.5g을 첨가하여 3주간 RBW(Red, Blue, White)광원과 RGB광원으로 생육시킨 후 엽채류에 흡수 동화된 아연 함량을 조사한 것이다.

이를 살펴보면, 치커리의 일종인 트레비소는 아연이 첨가된 배양액(농도 Ⅱ의 경우)으로 재배할 경우 아연 함량이 104.47㎎/㎏이 되며, 이는 표 1의 흑로메인 보다 아연 함량이 약 26배 많은 것이다. 또한, 같은 조건의 상추보다 치커리의 아연 흡수량이 높아 아연 함량이 높은 것으로 확인되었다.

표 5는 배양액의 아연농도 및 빛의 파장과 생육일수에 따른 명월초의 아연 함량의 변화를 보여준다.

표 5는 배양액 150L기준 염화아연을 농도 Ⅰ은 2g, 농도 Ⅱ는 3.5g을 첨가하여 21일 및 32일간 명월초를 생육시켜 아연의 함량을 조사하였다. 생육기간에 따른 아연 함량의 차이는 미비하였으나, 본 연구에서 재배한 명월초는 표 1에서와 같이 노지에서 재배한 명월초보다 아연 함량이 약 20배 이상 더 높은 것이다.

상기의 연구결과에서와 같이 본 발명의 아연을 첨가한 배양액을 이용하여 생육한 엽채류는 시판 엽채류보다 아연 함량이 8~26배 이상 높았으며 인체에도 안전한 엽채류의 재배가 가능한 것이다.

또한, 재배한 엽채류를 열풍건조, 진공건조 및 냉동진공건조 방식으로 건조 한 후 분말형태로 가공하여 장기간 보관하면서 유통 및 판매가 가능한 것이다. 분말형태로 가공된 엽채류는 아연부족에 의한 성장저하, 불임, 유산, 당뇨 및 성기능 장애 등 대사성 질환을 앓고 있는 환자들의 치료뿐만 아니라 일반인들의 건강유지에도 도움을 줄 수 있는 것이다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 및 그 특허청구범위와 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.

Claims (3)

1. 배양액에 엽채류를 발아시켜 2~6주 성장시킨 후, 그 배양액에 아연을 0.0001~0.02mol/ℓ농도로 첨가하여 엽채류의 생육환경인 온도 18~30℃, 이산화탄소 농도 600±50ppm, 습도 60~75%에서 2~10주 동안 배양액을 통해 아연 성분이 식물조직에 유기화되어 함유되게 함을 특징으로 하는 아연이 함유된 배양액을 이용한 엽채류의 재배방법.
   
   
2. 제1항에 있어서,
   배양액에 첨가되는 아연은 글루코산아연, 염화아연, 황산아연, 초산아연, 탄산아연 및 그 수화물 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 아연이 함유된 배양액을 이용한 엽채류의 재배방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   엽채류는 치커리, 상추, 쌈배추, 명월초, 부추, 시금치, 어성초, 들깨, 참나물 중 하나임을 특징으로 하는 아연이 함유된 배양액을 이용한 엽채류의 재배방법.