KR20220095448A

KR20220095448A - 엘리시터를 이용해 돌외의 사포닌 성분을 증진시키는 돌외 재배 방법

Info

Publication number: KR20220095448A
Application number: KR1020200186953A
Authority: KR
Inventors: 심상완
Original assignee: 서우엠에스 주식회사
Priority date: 2020-12-30
Filing date: 2020-12-30
Publication date: 2022-07-07

Abstract

본 발명은 스마트팜에서 재배되는 특화작물인 돌외의 재배 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 스마트팜에서 재배되는 돌외의 재배 시 엘리시터를 사용함으로써 기능성 성분인 사포닌의 함량을 증가시키는 발명에 관한 것이다

Description

엘리시터를 이용해 돌외의 사포닌 성분을 증진시키는 돌외 재배 방법{Saponin Enhancement Technology Using Elicitor in Smart Farm}

본 발명은 스마트팜에서 재배되는 특화작물인 돌외의 재배 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 스마트팜에서 재배되는 돌외의 재배 시 엘리시터를 사용함으로써 기능성 성분인 사포닌의 함량을 증가시키는 발명에 관한 것이다.

최근 유기농법과 저 농약 재배에 대한 인식이 높아지면서 환경친화적 생물농약 및 항미생물제의 필요성이 증가하고 있다. 그러나 대부분의 생물농약은 기주 특이성이나 질병 특이성이 높고 또한 생산단가가 높아 상품화에 제약이 따른다. 이러한 생물농약의 단점을 보완하고, 화학농약의 사용량을 줄이기 위하여 최근 제안되고 있는 대안으로는, 병원체를 직접 구제하는 방법 대신 식물체가 병원체에 노출되기 전에 미리 병원체에 대한 내성을 유도해 내어 병원체로부터 자신을 방어하도록 자각시키고 또한 식물생장을 촉진하는 물질인 엘리시터(elicitor)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

식물은 다양한 해충이나 병원균 등의 외부 병원체에 대하여 동물의 면역체계와는 다른 특유의 방어체계를 통해 스스로를 보호한다. 이러한 방어기작에는 과민감반응과 전신획득저항성이 포함된다. 과민감반응(hypersensitive response, HR)은

감염부위의 세포들이 스스로 자살하여 병원체의 추가전염을 막는 방어기작을 의미하며, 전신획득저항성(systematic acquired resistance, SAR)은 식물체 전체에서 세포벽의 강화, 피토알렉신(phytoalexin)이나 활성산소 분비, 글루카네이즈(glucanase), 키티네이즈(chitinase) 및 병인 관련 단백질(pathogenesis related protein)등을 생성하여 병원균이나 곤충을 저해하여 피해를 최소화하는 한편, 2차 감염을 막는 역할을 한다. 이러한 엘리시터는 특징적으로 식물의 내병성을 유도하고 그 효과는 수 주 또는 그 이상 지속되는 것으로 알려져 있으며, 면역증강 효과 외에도 식물의 영양분 흡수 속도를 높여서 작물의 생장속도를 높이고 개화 및 결실 시기를 앞당기는 등 농업에 유용한 특성이 보고되고 있다. 따라서 이러한 특징을 활용한 엘리시터 제품들이 상용화되기 시작하였다.

최근 약용식물의 식물조직에서 조직배양 기술을 이용하여 생리활성물질을 생산하려는 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 이는 인위적으로 함량을 증가시킬 수 있는 장점이 있다. 이를 이용한 방법을 엘리시테이션(elicitation)이라 하며, 생물적 엘리시터(elicitor) 또는 비생물적 엘리시터를 이용하여 다양한 약용식물의 생리활성물질 함량을 증가시키려는 실험들이 활발히 진행되고 있다. 진세노사이드는 화학 구조의 특성에 따라 프로토파낙사디올(protopanaxadiol, PPD)계, 프로토파낙사트리올 (protopanaxatriol, PPT)계 및 올레아노난(oleanonane)계로 구분하는데, 현재까지 각각 20종, 10종, 1종의 화합물이 분리 정제되었으며, 디올계와 트리올계는 체내에서의 약리작용이 서로 다른 것으로 보고되어 있다.

종래 인삼의 엘리시테이션 공정은 전체 진세노사이드 함량을 증폭시키는 것에 초점을 두고 있어 PPT 계열의 진세노사이드 함량을 증폭시킬 수 있는 특이적인 엘리시터에 대해 개시된 바가 없으며, 현재 사용 중인 엘리시터는 식품 첨가물로 사용할 수 없는 화학 합성 물질이기 때문에 천연물 유래의 엘리시터 개발이 필요한 실정이다. 특히 본 발명에서는 인삼과 같은 진세노사이드 생성 기작을 갖고 있는 돌외의 스마트팜 재배에서 엘리시터 기술을 접목함으로써 진세노사이드 함량을 증진시키는 기술이다.

식물이 외부환경의 변화를 인지하는데 있어서 특별한 receptor가 존재하며,식물은 이러한 자극에 대해 고유한 신호전달체제를 통해 반응한다는 사실이 이미 여러 식물에서 확인되었고 그 mechanism이 연구된 바 있다. 식물의 이차 대사산물중 상당수가 외부공격에 대한 방어물질로써의 의미가 있는 것으로 알려졌으며,이는 부차적인 천연의 산물이며 유용산물의 대부분이 여기에 해당된다.일반적으로 기내 (invitro)배양체는 높은 배양 스트레스 특히 산화적 스트레스 상태에서 배양되고 있기 때문에 자연계에서 재배되는 식물체보다 항산화 활성이 높은 것으로 보고되었다. 또한 이러한 배양체는 배양 기간 동안 인위적인 유도제 (elicitor)처리에 의하여 배양체가 생산하는 이차대사산물의 생산을 조절할 수 있다는 장점도 가지고 있다.

상기와 같이 본 발명에서는 스마트팜에서 돌외 작물의 재배 시 엘릿터 처리에 의한 사포닌 함량을 증진시키고자 하였다.

본 발명은 스마트팜에서 재배되는 작물 중 돌외의 사포닌(진세노사이드)함량을 증진시키기 위해 엘리시터의 선정 및 처리 조건에 따른 진세노사이드 함량을 증진시키기 위해 본 발명을 수행하였다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 스마트팜에서 재배되는 돌외로부터 진세노사이드 함량을 증진시킬 수 있는 방법을 개발하여 본 말명을 완성하였다.

본 발명에 의해 재배된 돌외는 사포닌(진세노사이드) 함량이 증진되는 효과가 있다.

도 1은 사포닌의 분석 그림이고,
도 2는 사포난 추출을 위한 분획 공정이고,
도 3은 스마트팜에서 돌외의 재배 및 엘리시터 처리 그림이고,
도 4는 엘리시터 처리에 따른 사포닌 함량 증진에 관한 그림이다.

스마트팜에서 재배되는 돌외의 사포닌 함량을 증가시키기 위해 엘리시터를 활용하여 돌외를 재배하는 방법에 대한 구체적인 내용을 실시예를 통해 제시한다.

<사포닌의 분석>

사포닌의 분석법 개발을 위하여 이동상 의 기울기용리조건을 세가지 형태로 설정하여 비교 실험을 하였다. 첫째 이동상 A 는 30 mM AA : MeOH : ACN = 75: 5: 20 (v/v/v), 둘째 이동상 B는 30 mM AA : MeOH : ACN = 69: 5: 26 (v/v/v) 하에서 다음과 같이 기울기 용리 조건을 비교하여 최적화된 조건을 확인하였다. 전체 분석시간은 98분으로 설정하였고, 유속(flow rate)은 0.7 ㎖/min로 하여, 첫 번째 조건(type I)을 0% B (0-15 min), 15% B (28min), 30% B (32 min), 35% B (40 min), 70% B (75 min), 100% B(98 min)으로 하고, 두 번째 조건(type II)은 0% B (0-15min), 5% B(28 min), 25% B (30 min), 35% B (45 min), 50% B (75 min), 100%B (98 min)과 세 번째 조건(type III)은 0%B (0-15 min), 15% B (28min), 25% B (37 min), 35% B (60 min), 50% B (75 min), and 100%B (98 min)으로 하여 비교실험을 하였다. 사포닌이 검출기의 종류와 특성에 따라 감도의 차이가 있는지를 확인하기 위하여 UV검출기와 ELSD를 이용하여 확인 실험을 하였다. UV검출기에는 옵티마팩 컬럼 (Optimapak, 46 ㎜ x 250 ㎜, 5 ㎛, 100Å, RStech co ltd, Korea)을 사용하였으며, 컬럼 온도는 40 ℃를 유지 시킨 후, 210 ㎚, 254 ㎚, 280 ㎚에서 시료에 대한 자외선 흡광도 변화를 확인 하였다. 증기화산란검출기(ELSD)에서 사용한 30 mM AA buffer은 210nm에서 자외선 흡광이 발생하여 자외선 검출기에는 적합하지 않아 인산염으로 교체 하여 분석하였다.

비교 분석을 위한 용매 조건으로 A 용매는 30 mM KH2PO4 :ACN : MeOH로 85:10:5(v/v/v)로 조제하였고, B 용매는 30 mM KH2PO4 : ACN : MeOH로 조성비는 55:40:5(v/v/v)로 하여, 유속은 0.8 ㎖/min, 전체 분석 시간은 98 min 으로 하여 0% B (0 ~ 15min), 15% B (28 min), 25% B (37 min), 35% B (60 min), 50% B(75 min), 100% B (98 min)순으로 기울기용리 하였다.

<엘리시터의 처리 및 분석>

ascorbic acid, gallic acid, citric acid을 각각 50mg/ℓ를 첨가하여 사용하였다. 그리고 기외체,순화체,그리고 무처리한 기내체에 대하여 생리활성을 측정하였다. 측정시 잎,줄기,뿌리를 나누어 채취하고 동결건조기(ILSHIN FD5505)를 이용하여 시료를 건조한 후 40 mesh로 분쇄하였고, 분쇄 시료를 acetonitril10㎖와 01N HCl2㎖를 가하여 2시간동안 교반하여 추출하였다. Filterpaper(WhatmanNo42)로 여과 후 evaporator로 농축하여 정량하였다.

<엘리시터 처리에 따른 사포닌 함량의 변화>

스마트팜에서 재배되는 작물인 돌외에 대해 엘리시터 처리에 따른 사포닌 함량 증진 여부를 확인하기 위하여 ascorbic acid와 methyl jasmonate를 각각 50mg/l 로 제조하여 처리하고 2일 후 사포닌 함량 분석을 수행하였다.

도 4 와 같이 사포닌 함량을 분석 결과 엘리시터 처리구의 사포닌 함량은 대조구 대비 2.1배, 4.4 배 증가함을 확인할 수 있었다.

Claims

스마트팜에서 재배되는 돌외의 사포닌 성분을 증가시키기 위해 돌외 재배 시 엘리시터를 사용하는 것을 특징으로 하는 엘리시터를 이용해 돌외의 사포닌 성분을 증진시키는 돌외 재배 방법.
제 1항에 있어,
돌외 재배시 사용되는 엘리시터는 메틸 자스모네이트인 것을 특징으로 하는 엘리시터를 이용해 돌외의 사포닌 성분을 증진시키는 돌외 재배 방법.