KR20220155524A - 생장이 증가되고 생리활성물질의 함량이 증가된 보리 또는 결명 새싹의 재배방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 생장이 증가되고 생리활성물질의 함량이 증가된 보리 또는 결명 새싹의 재배방법에 관한 것이다.
본 발명은 레드광, 블루광, 그린광의 비율을 조절하여, 보리 또는 결명의 생장이 증가되고 생리활성물질의 함량이 증가된 보리 또는 결명 새싹의 재배가 가능하다.
본 발명은 레드광, 블루광, 그린광의 비율을 조절하여, 보리 또는 결명의 생장이 증가되고 생리활성물질의 함량이 증가된 보리 또는 결명 새싹의 재배가 가능하다.
Description
본 발명은 생장이 증가되고 생리활성물질의 함량이 증가된 보리 또는 결명 새싹의 재배방법에 관한 것이다.
식물공장은 기후와 계절 뿐만 아니라 기상 이변의 영향을 받지 않고 환경조절을 통해 단위면적당 생산량이 매우 높은 강점을 갖고 있고 작물을 연중 계획적 생산이 가능한 장점이 있다. 또한, 밀폐된 실내 공간에서 수경재배로 작물을 재배하기 때문에 무농약 재배, 청정 재배가 가능하며, 온도, 습도, 광, 양분과 같은 작물의 적정 재배환경 요인들을 설정해 줌으로써 작물 생육의 고속증진이 가능하다. 또한, 작물 재배 시 수확직전에 광, 온도, 수분 등과 같은 물리적 환경 요인들을 유도인자(elicitor)로 사용하여 작물의 생리활성물질을 증대시킬 수 있어, 고품질의 작물 생산이 가능하게 한다. 더욱이, 최근 생활수준과 소득수준의 향상에 따른 삶의 질에 대한 관심이 증가하면서 식품의 선택 및 섭취에 있어 기능성 식품을 선호하는 추세이다.
한편, 새싹채소는 싹이 발아한 후 1~2주 된 새싹으로 미네랄, 비타민, 무기질, 필수아미노산, 식이섬유소 등이 풍부하며 성숙한 채소에 비해 4~1,000배 높은 생리활성물질을 함유하고 있어 새싹채소의 빠른 생장과 높은 영양학적 가치로 인해 최근 새싹 채소의 소비가 증가하고 있다.
이러한, 새싹채소의 수요 증가에 맞추고, 생리활성물질의 함량을 더욱 증가시키면서 빠른 생장을 유도할 수 있는 방법의 개발이 필요하다.
본 발명의 목적은 생장이 증가되고 생리활성물질의 함량이 증가된 보리 또는 결명 새싹의 재배방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 보리 또는 결명 새싹의 재배방법에 따라 재배된 보리 또는 결명 새싹을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 하나의 양태로서, 본 발명은 보리 또는 결명 종자 모판에 파종하는 단계; 및 레드광, 블루광, 그린광 또는 이들의 혼합광을 조사하는 단계를 포함하는, 생장이 증가되고 생리활성물질의 함량이 증가된 보리 또는 결명 새싹의 재배방법을 제공한다.
본 발명의 생장이 증가되고 생리활성물질의 함량이 증가된 보리 또는 결명 새싹의 재배방법은 보리 또는 결명 종자 모판에 파종하는 단계를 포함한다.
모판 당 보리 또는 결명 종자를 준비하고, 물에 세척한다. 이 후 종자를 15~25 시간 동안 물에 침지한 후, 종자를 세척하고, 쭉정이는 제거한 후, 체에 받쳐서 물기를 제거한 후 모판에 파종한다.
보리의 경우 모판 당 종자 250~350g을 준비하고, 침지 후 350~450g 무게의 종자를 모판에 파종한다. 결명의 경우 모판 당 종자 150~250g을 준비하고, 침지 후 450~550g 무게의 종자를 모판에 파종한다.
상기 모판은 외경이고 700X350X40mm~500X250X25mm, 내경은 640X310X35mm~530X250X25mm 사이즈를 사용할 수 있으며, 구체적으로, 외경 605X300X33mm, 내경 585X280X30mm 사이즈를 사용할 수 있다.
본 발명에서 용어 "보리"는 화분과에 속하는 1년생 혹은 2년생 초본(草本)식물로 대맥(大麥)이라고도 불리며, 세계 4대 작물 중 하나로, 학명은 Hordeum vulgare L.이다. 용어 "보리 새싹"은 겉보리 종자를 파종한 후 자란 어린 잎을 의미한다.
본 발명에서 용어 "결명"의 학명은 Senna tora L.이고, 일년생 초본으로 높이 1m 정도로 자란다. 꽃이 진 뒤 활처럼 굽은 기다란 꼬투리가 열리고 이 꼬투리 속에 씨가 들어 있는데, 이를 결명자라고 하여 예로부터 약재로 사용했다. 결명자는 눈을 밝게 해주는 씨앗이란 뜻을 가지고 있다. 용어 "결명 새싹"은 결명자, 즉, 결명의 종자를 파종한 후 자란 어린 잎을 의미한다.
본 발명에서 용어 "새싹"은 발아한지 3~10 일 정도 되어 본 잎이 나오기 전의 상태를 말한다.
본 발명에서 용어 "생장"은 성장이라고도 한다. 생물체를 이루고 있는 세포의 수가 많아져서 생물체의 크기가 커지거나 무게가 증가하는 것을 말한다. 구체적으로, 보리 또는 결명의 생장은 보리와 결명의 지상부, 지하부 또는 미발아 종자의 생체중과 건물중이 증가하는 것을 의미한다. 상기 용어 "지상부"는 줄기와 잎을 포함하고, "지하부"는 뿌리를 포함한다.
상기 "생체중"은 수분을 제거하지 않은 상태의 무게를 의미하고, "건물중"은 수분을 제거한 상태의 무게를 의미한다.
본 발명의 보리 또는 결명 새싹의 재배방법은 레드광, 블루광, 그린광 또는 이들의 혼합광을 조사하는 단계를 포함한다.
상기 조사는 식물공장에서 인공광원을 이용하여 조사할 수 있다.
본 발명의 용어 "식물 공장"은 환경제어와 자동화 등 고도기술을 이용하여 공제품을 생산하는 것 같이 시설 내에서 농산물을 연 중에 걸쳐 생산하는 시스템을 의미하며, 외부와 완전히 차단하고 인공조명만으로 작물을 재배하는 완전제어형과 온실 등과 같은 실내에서 태양광과 인공조명을 병용하여 작물을 재배하는 태양광 병용형으로 나누어진다. 즉, 식물공장은 작물의 성장에 영향을 미치는 온도, 광, CO2, 배양액 등의 환경조건을 최적의 상태로 제어하고 작업 공정을 자동화하여 시설 내에서 작물을 기상조건에 관계없이 생산할 수 있는 기술을 의미한다.
본 발명에서 인공광원은 보리 또는 결명이 광합성을 할 수 있도록 빛을 공급하는 인공적인 장치를 의미하며, 통상적으로, 저항전구, 방전등, LED(Light-Emitting Diode)등의 다양한 방식의 발광수단을 이용할 수 있고, 구체적으로 LED(Light-Emitting Diode)를 이용할 수 있고, 더욱 구체적으로 레드광, 블루광, 그린광 및 이들의 혼합광으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
본 발명의 용어 LED(Light-Emitting Diode)는 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기적인 신호를 적외선 또는 빛으로 변화하여 신호를 보내고 받는데 사용되는 반도체 소자로써 다른 발광체에 비하여 수명이 길며, 낮은 전압을 사용하는 동시에 소비전력이 적은 장점이 있는 동시에 응답속도 및 충격성이 우수하다. 최근에 생산되고 있는 LED는 에너지 효율적이며, 400~700nm 범위에서 백열등보다 훨씬 총 광양자속 밀도(total photon flux density)가 높으며, 특정 파장에 대해서 백열등보다 더 높은 총 광양자속 밀도의 파장을 만들어 낼 수 있다.
본 발명의 용어 조사는 표면 상에 빛을 비추는 것으로, 인공광원의 빛을 식물체 표면에 노출시키는 것을 의미한다.
상기 레드광은 620 내지 700㎚ 파장의 빛을 의미하고, 블루광은 430 내지 480㎚의 파장의 빛을 의미하며, 그린광은 520nm 내지 570nm 파장의 빛을 의미한다. 그러나, 레드, 블루, 그린 파장이 위 예시에 제한되는 것은 아니며, 본 기술분야에서 레드, 블루, 그린으로 인식될 수 있는 파장 범위를 모두 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명에서 상기 레드광, 블루광, 그린광 및 이들의 혼합광은 보리와 결명을 명기 조건에서 재배하기 위해 인공광원으로 적용되는 것이며, 보리와 결명을 암기에서 재배시는 빛을 완전히 차단해서 재배한다.
본 발명에서 상기 레드광, 블루광, 그린광 및 이들의 혼합광은 PPFD 60~120umol/m2/s의 광도로 적용될 수 있으며, 구체적으로 80~100umol/m2/s의 광도로 적용될 수 있으며, 인공광원으로 LED를 조사할 수 있다.
상기 혼합광은 레드광:블루광을 0.5~5:1, 블루광:그린광을 0.5~5:1, 레드광:그린광을 0.5~5:1, 레드광:블루광:그린광을 0.5~5:0.5~5:1의 비율로 조사할 수 있다.
본 발명에서 보리는 암기에서 2~6일 및 명기 2~6일 재배하고, 결명은 암기에서 1~3일, 명기에서 1~3일, 및 암기에서 1~3일 재배한 후 수확한다. 이 기간 동안 재배하는 경우 보리와 결명의 새싹의 생장이 충분히 증가되고, 생리활성물질도 증가되게 된다.
본 발명에서 용어 "생리활성물질"은 식물호르몬, 생장조정제 및 기타 관련 활성물질로서 식물에 형태적, 생리, 생화학적 변화 및 반응을 일으키는 물질을 의미한다.
본 발명에서 보리의 생리활성물질은 엽록소, 카로티노이드, 사포나린, 클로로겐산, 및 퀘르세틴-3-글루코시드로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이고, 결명의 생리활성물질은 엽록소, 카로티노이드, 루브로푸사린, 및 클로로겐산으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이다.
본 발명에서, 보리의 생리활성물질의 함량은 i) 보리의 지상부 추출물에서 지하부 추출물에 비해 증가하고, ii) 보리의 동결건조된 지상부 추출물에서 열풍건조된 지상부 추출물에 비해 증가한다. 상기 보리의 생리활성물질은 사포나린일 수 있다.
본 발명에서 결명의 생리활성물질의 함량은 i) 적색광, 그린광 및 블루광의 혼합광에서 그린광과 Dark(암처리)에서 재배된 결명 새싹에 비해 증가하거나, ii) 결명의 지상부와 지하부의 혼합 추출물에서 미발아 종자에 비해 증가하고, iii) 동결건조된 결명 지상부와 지하부의 혼합 추출물에서 열풍건조된 결명 지상부와 지하부의 혼합 추출물에 비해 증가한다. 상기 결명의 생리활성물질은 루브로푸사린 일 수 있다.
본 발명에서, 상기 i) 보리의 생장은 레드광 100%에서 증가하거나, ii) 보리의 생장과 사포나린 함량은 레드광 90~98%와 블루광 2 내지 10%의 혼합광에서 증가하거나 또는 iii) 보리의 사포나린 함량은 레드광 8~16%와 블루광 84~92%의 혼합광에서 증가한다.
본 발명에서, 상기 i) 결명의 생장은 레드광 100%에서 증가하거나, ii) 결명의 생장과 루브로푸사린 함량은 레드광 100%에서 증가하거나, 또는 iii) 결명의 루브로푸사린 함량은 레드광 24~34%와 그린광 15~25%, 및 블루광 46~56%의 혼합광에서 증가한다.
다른 하나의 양태로서, 본 발명은 상기 재배방법에 따라 재배된 보리 또는 결명 새싹을 제공한다.
본 발명은 상기와 같은 생장이 증가되고 생리활성물질의 함량이 증가된 보리 또는 결명 새싹의 재배방법에 의해 생장이 증가되고 생리활성물질의 함량이 증가된 보리 또는 결명 새싹의 재배가 가능하다.
본 발명에서 용어 "재배방법", "보리", "결명", 또는 "새싹"에 대한 설명은 전술한 바와 같다.
본 발명은 레드광, 블루광, 그린광의 비율을 조절하여, 보리 또는 결명의 생장이 증가되고 생리활성물질의 함량이 증가된 보리 또는 결명 새싹의 재배가 가능하므로 광질 제어에 의해 생장이 증가되고 생리활성물질 함량이 증가된 보리 또는 결명 새싹의 재배방법을 제공할 수 있다.
도 1은 다양한 광질에서 재배된 보리 새싹을 나타낸다.
도 2는 광질에 따른 모판 당 보리의 생체중과 건물중 그리고 지하부와 미발아 종자의 생체중과 건물중을 비교한 것이다.
도 3은 다양한 광질에서 재배된 보리 새싹의 초장을 나타낸다.
도 4는 다양한 광질에 따른 보리의 엽록소 함량과 카르티노이드 함량을 나타낸다.
도 5는 보리 지상부와 지하부 및 미발아 종자 추출물의 HPLC 분석 결과를 나타낸다.
도 6은 열풍건조와 동결건조 시킨 보리 지상부의 사포나린 함량을 나타낸 것이다.
도 7은 다양한 광질에서 재배된 보리 지상부 추출물의 사포나린 함량을 나타낸다.
도 8은 다양한 광질에서 재배된 보리 지상부 추출물의 클로로겐산(Chlorogenic acid)과 퀘르세틴-3-글루코시드(Quercein-3-glucoside) 함량을 측정한 것이다.
도 9는 모판 당 보리의 생체중, 건물중 그리고 생체중, 건물중, 사포나린 함량을 고려한 혼합물 설계(Mixture design) 결과이다.
도 10은 모판 당 사포나린 함량을 고려한 혼합물 설계(Mixture design) 결과이다.
도 11은 다양한 광질에서 재배된 결명 새싹을 나타낸다.
도 12는 광질에 따른 모판 당 결명의 생체중과 건물중 그리고 미발아 종자의 생체중과 건물중을 비교한 것이다.
도 13은 다양한 광질에서 재배된 결명 새싹의 초장을 나타낸다.
도 14는 다양한 광질에 따른 결명의 엽록소 함량과 카르티노이드 함량을 나타낸다.
도 15는 Dark, Green, RGB 111에서 재배된 결명의 HPLC 분석 결과를 나타낸다.
도 16은 결명 새싹(지상부+지하부)와 미발아 종자의 HPLC 분석 결과를 나타낸다.
도 17은 열풍건조와 동결건조 시킨 결명의 루브로푸사린(Rubrofusarin) 함량을 나타낸다.
도 18은 다양한 광질에서 재배된 결명의 Rubrofusarin과 Chlorogenic acid 함량을 비교한 것이다.
도 19는 다양한 광질에서 재배된 결명의 4가지 미확인 화합물의 피크 면적을 나타낸다.
도 20은 모판 당 결명의 생체중, 건물중 그리고 생체중, 건물중, 루브로푸사린(Rubrofusarin) 함량을 고려한 혼합물 설계(Mixture design) 결과이다.
도 21은 모판 당 루브로푸사린(Rubrofusarin) 함량을 고려한 혼합물 설계(Mixture design) 결과이다.
도 2는 광질에 따른 모판 당 보리의 생체중과 건물중 그리고 지하부와 미발아 종자의 생체중과 건물중을 비교한 것이다.
도 3은 다양한 광질에서 재배된 보리 새싹의 초장을 나타낸다.
도 4는 다양한 광질에 따른 보리의 엽록소 함량과 카르티노이드 함량을 나타낸다.
도 5는 보리 지상부와 지하부 및 미발아 종자 추출물의 HPLC 분석 결과를 나타낸다.
도 6은 열풍건조와 동결건조 시킨 보리 지상부의 사포나린 함량을 나타낸 것이다.
도 7은 다양한 광질에서 재배된 보리 지상부 추출물의 사포나린 함량을 나타낸다.
도 8은 다양한 광질에서 재배된 보리 지상부 추출물의 클로로겐산(Chlorogenic acid)과 퀘르세틴-3-글루코시드(Quercein-3-glucoside) 함량을 측정한 것이다.
도 9는 모판 당 보리의 생체중, 건물중 그리고 생체중, 건물중, 사포나린 함량을 고려한 혼합물 설계(Mixture design) 결과이다.
도 10은 모판 당 사포나린 함량을 고려한 혼합물 설계(Mixture design) 결과이다.
도 11은 다양한 광질에서 재배된 결명 새싹을 나타낸다.
도 12는 광질에 따른 모판 당 결명의 생체중과 건물중 그리고 미발아 종자의 생체중과 건물중을 비교한 것이다.
도 13은 다양한 광질에서 재배된 결명 새싹의 초장을 나타낸다.
도 14는 다양한 광질에 따른 결명의 엽록소 함량과 카르티노이드 함량을 나타낸다.
도 15는 Dark, Green, RGB 111에서 재배된 결명의 HPLC 분석 결과를 나타낸다.
도 16은 결명 새싹(지상부+지하부)와 미발아 종자의 HPLC 분석 결과를 나타낸다.
도 17은 열풍건조와 동결건조 시킨 결명의 루브로푸사린(Rubrofusarin) 함량을 나타낸다.
도 18은 다양한 광질에서 재배된 결명의 Rubrofusarin과 Chlorogenic acid 함량을 비교한 것이다.
도 19는 다양한 광질에서 재배된 결명의 4가지 미확인 화합물의 피크 면적을 나타낸다.
도 20은 모판 당 결명의 생체중, 건물중 그리고 생체중, 건물중, 루브로푸사린(Rubrofusarin) 함량을 고려한 혼합물 설계(Mixture design) 결과이다.
도 21은 모판 당 루브로푸사린(Rubrofusarin) 함량을 고려한 혼합물 설계(Mixture design) 결과이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
실험예 1. 보리 새싹 재배
① 재배 조건
온도 18±0.02℃, 이산화탄소 725±6ppm, 습도 75±0.2%, 광도 PPFD 90umol/m2/s, 광주기 16시간의 재배조건에서 보리 새싹을 재배하였다.
광질로는 Red(R), Green(G), Blue(B), Red+Green(RG), Green+Blue(GB), Red+Blue(RB), Red+Green+Blue(RGB 411, RGB 141, RGB 114, RGB 111)을 사용하였으며, 총 광도는 PPFD 90umol/m2/s가 되도록 하였다. 보리 새싹 재배를 위해 사용된 광질은 11가지로 표 1과 같다.
[표 1]
② 파종 방법
모판 당 종자(300g)을 준비하고, 물에 3회 세척하였다. 종자 침지는 20 시간 동안 진행하였다. 이 후, 종자를 세척하였고, 쭉정이는 제거하였으며, 체에 받쳐서 물기를 제거한 후 모판에 파종하였다. 모판에 파종시 침지된 종자 무게는 400g이었다.
③ 관리 방법
분무기를 사용하여 800mL씩 하루에 2회 1~2분씩 두상관수를 실시하였다. 암기(4일), 명기(4일)을 처리한 후 수확하였다. 명기의 경우 광주기는 16시간으로 하여, 명기 16시간, 암기 8시간의 비율로 적용하였다. 수확 후 30℃, 2일 동안 열풍건조를 실시하였으며, 이를 이용하여 건물중을 측정하였으며 생리활성물질도 분석하였다.
실험예 2. 결명 새싹 재배
① 재배 조건
온도 25±0.02℃, 이산화탄소 725±6ppm, 습도 75±0.2%, 광도 PPFD 90umol/m2/s, 광주기 16시간의 재배조건에서 결명 새싹을 재배하였다.
광질로는 Red(R), Green(G), Blue(B), Red+Green(RG), Green+Blue(GB), Red+Blue(RB), Red+Green+Blue(RGB 411, RGB 141, RGB 114, RGB 111)을 사용하였으며, 총 광도는 PPFD 90umol/m2/s가 되도록 하였다. 결명 새싹 재배를 위해 사용된 광질은 11가지로 상기 표 1과 같다.
② 파종 방법
모판 당 종자(200g) 준비하고, 물에 3회 세척하였다. 종자 침지는 20 시간 동안 진행하였다. 이 후, 종자를 세척하였고, 쭉정이는 제거하였으며, 체에 받쳐서 물기를 제거한 후 모판에 파종하였다. 모판에 파종시 침지된 종자 무게는 500g이었다.
③ 관리 방법
분무기를 사용하여 800mL씩 하루에 2회 1~2분씩 두상관수를 실시하였다. 암기(2일), 명기(2일), 암기(2일)을 처리한 후 수확하였다. 명기의 경우 광주기는 16시간으로 하여, 명기 16시간, 암기 8시간의 비율로 적용하였다. 수확 후 30℃, 2일 동안 열풍건조를 실시하였으며, 이를 이용하여 건물중을 측정하였으며 생리활성물질도 분석하였다.
실험예 3. 보리 새싹 재배 결과
3.1. 광질에 따른 모판 당 보리 및 지하부와 미발아 종자의 생체중과 건물중 측정
도 1은 다양한 광질에서 재배된 보리 새싹을 나타낸다. 실험예 1과 같이 보리 새싹을 재배하고 모판 당 보리의 총 지상부의 생체중과 건물중을 측정하였다. 도 2는 광질에 따른 모판 당 보리의 생체중과 건물중 그리고 지하부와 미발아 종자의 생체중과 건물중을 비교한 것이다.
도 2에 나타난 바와 같이, 모판 당 보리의 총 지상부의 생체중은 RGB 411 혼합광, Red 단색광, Dark 순으로 높았다. 모판 당 보리의 총 지상부의 건물중은 17.58g으로 RGB 411 혼합광에서 가장 높았다.
모판 당 보리의 지하부와 미발아 종자의 생체중은 RGB 411 혼합광에서 가장 높았으며 지하부와 미발아 종자 건물중은 203g으로, B, GB, RGB 141에서 높았다.
또한, 다양한 광질에서 재배된 보리 새싹의 초장을 비교하였다. 도 3은 다양한 광질에서 재배된 보리 새싹의 초장을 나타낸다. 그 결과, 보리 새싹 초장은 광질에 의해 영향을 받았으며 Dark 조건에서 자란 보리 새싹의 초장이 유의적으로 가장 길었고 그 다음으로 단색광 Red (R)에서 길었다. 그러나, 단색광 Blue(B)와 GB 혼합광에서 자란 보리새싹의 초장이 유의적으로 가장 짧았다.
3.2. 엽록소 함량과 카로티노이드 함량 측정
다양한 광질에서 재배된 보리 새싹의 엽록소 함량과 카르티노이드 함량을 측정하였다.
도 4는 다양한 광질에 따른 보리의 엽록소 함량과 카르티노이드 함량을 나타낸다. 그 결과, 단색광에서 Blue(B)의 엽록소 함량과 카르티노이드 함량이 Red (R)와 Green (G)보다 유의적으로 높았다.
혼합광의 경우 RB와, Blue 비율이 높은 RGB 114에서 엽록소 함량과 카르티노이드 함량이 수치적으로 높았으나 혼합광 사이에서는 유의적인 차이는 없었다. Dark에서 재배된 보리의 엽록소 함량과 카르티노이드 함량은 유의적으로 가장 낮았다.
3.3 보리의 생리활성물질 측정(사포나린, 클로로겐산, 퀘르세틴-3-글루코시드)
다음은 광질에 따른 보리의 생리활성물질 차이를 비교하였다. 이를 위해 HPLC 분석을 수행하였고 타겟물질인 사포나린(Saponarin)을 포함한 클로로겐산(Chlorogenic acid)과 퀘르세틴-3-글루코시드(Quercein-3-glucoside)를 분석하였다. 도 5는 보리 지상부와 지하부 및 미발아 종자 추출물의 HPLC 분석 결과를 나타낸다. 보리의 지상부 추출물에는 타겟물질 사포나린이 검출되었지만 보리 지하부 및 미발아 종자에서 추출한 추출물에서는 사포나린이 검출되지 않았다.
또한, Blue(B) 단색광에서 자란 보리를 수확하여 열풍건조 시킨 샘플과 동결건조 시킨 샘플의 사포나린 함량을 비교하기 위해 HPLC를 이용하여 분석하였다. 도 6은 열풍건조와 동결건조 시킨 보리 지상부의 사포나린 함량을 나타낸 것이다. 열풍건조 시킨 보리 지상부의 사포나린 함량은 1.1g/g, 동결건조 시킨 보리 지상부의 사포나린 함량은 5.4g/g으로 동결건조 샘플이 약 5배 높았다. 따라서, 보리 새싹을 수확 후 건조방법에 따라 타겟물질인 사포나린 함량이 영향을 받는 것을 확인하였다.
또한, 다양한 광질에서 재배된 보리 지상부의 열풍건조 추출물에서 사포나린 함량을 측정하였다. 도 7은 다양한 광질에서 재배된 보리 지상부 추출물의 사포나린 함량을 나타낸다. 11가지 광질 처리구 중 Blue(B) 단색광에서 단위 건물중 당 사포나린 함량이 유의적으로 가장 높았다. 혼합광에서는 RGB 114 처리구의 단위 건물중 당 사포나린 함량이 유의적으로 높았다. 모판 당 사포나린 함량은 RB, RGB 411, Blue, RGB 114 광질에서 다른 광질 처리구에 비해 유의적으로 높았다. Dark 처리구의 단위 건물중 당과 모판 당 사포나린 함량이 유의적으로 가장 낮았다.
또한, 다양한 광질에서 재배된 보리 지상부의 열풍건조 추출물에서 클로로겐산(Chlorogenic acid)과 퀘르세틴-3-글루코시드(Quercein-3-glucoside) 함량을 측정하였다. 도 8은 다양한 광질에서 재배된 보리 지상부 추출물의 클로로겐산(Chlorogenic acid)과 퀘르세틴-3-글루코시드(Quercein-3-glucoside) 함량을 측정한 것이다. 단위 건물중 당 클로로겐산과 퀘르세틴-3-글루코시드 함량은 Blue(B) 단색광에서 유의적으로 가장 높았다. 혼합광에서는 단위 건물중 당 클로로겐산 함량은 RB와 RGB 114 처리구에서 높았으며 퀘르세틴-3-글루코시드 함량은 RB와 RGB 411 처리구에서 높았다. 모판 당으로 계산하였을 때 클로로겐산과 퀘르세틴-3-글루코시드 함량은 RB와 RGB 411 혼합광에서 유의적으로 가장 높았다.
Dark 처리구에서는 단위 건물중 당과 모판 전체 당 클로로겐산과 퀘르세틴-3-글루코시드 함량이 사포나린과 동일하게 모두 유의적으로 낮았다.
3.4 혼합물 설계(Mixture Design)
모판 당 보리의 생체중, 건물중 그리고 생체중, 건물중, 사포나린 함량을 고려한 혼합물 설계(Mixture design)을 진행하였다. 도 9는 모판 당 보리의 생체중, 건물중 그리고 생체중, 건물중, 사포나린 함량을 고려한 혼합물 설계(Mixture design) 결과이다. 모판 당 보리의 생체중과 건물중을 고려한 혼합물 설계(Mixture design)에서는 Red 100%에서 가장 좋았고 Red 100%에서 보리를 재배 시 모판 당 예상 생체중은 123.09g, 건물중은 16.77g으로 나왔다.
또한, 모판 당 보리의 생체중, 건물중 그리고 사포나린 함량을 고려한 혼합물 설계(Mixture design)에서는 Red 96%와 Blue 4% 혼합광이 가장 좋았고, 이 조건에서 보리를 재배시 모판 당 예상 생체중 120.98g, 건물중 16.46g, 사포나린 함량 6g으로 예측되었다.
또한, 모판 당 사포나린 함량을 고려한 혼합물 설계를 진행하였다. 도 10은 모판 당 사포나린 함량을 고려한 혼합물 설계(Mixture design) 결과이다. Red 12%와 Blue 88% 광질이 선발되었고 Red 12%와 Blue 88% 광질에서 보리를 재배시 예측되는 사포나린 함량은 10.11g으로 예측되었다.
실험예 4. 결명 새싹 재배 결과
4.1. 광질에 따른 모판 당 결명의 생체중과 건물중 그리고 미발아 종자의 생체중과 건물중 측정
도 11은 다양한 광질에서 재배된 결명 새싹을 나타낸다. 실험예 2와 같이 결명 새싹을 재배하고 모판 당 결명의 생체중과 건물중을 측정하였다. 도 12는 광질에 따른 모판 당 결명의 생체중과 건물중 그리고 미발아 종자의 생체중과 건물중을 비교한 것이다.
도 12에 나타난 바와 같이, 모판 당 결명의 생체중은 Dark, Red, Green 처리구 순으로 높았고 혼합광 중에서는 RG 광질에서 높았다. 모판 당 결명의 건물중은 Blue, Red, Dark 처리구 순으로 높았으며 혼합광의 건물중은 RGB 111, GB, RGB 141에서 높았다.
모판 당 미발아 종자의 생체중은 단색광에서는 Green(G), Red (R)에서 높았고, 혼합광에서는 광질에 따른 큰 차이가 없었다. 모판 당 건물중은 단색광에서는 Blue(B), 혼합광에서 GB, RGB 411, RGB 111 처리구에서 높았다.
또한, 다양한 광질에서 재배된 결명 새싹의 초장을 비교하였다. 도 13은 다양한 광질에서 재배된 결명 새싹의 초장을 나타낸다. 그 결과, Dark 조건에서 자란 결명 새싹의 초장이 유의적으로 가장 길었고 그 다음으로 단색광 Green에서 길었다. 그러나, RGB 411 혼합광에서 자란 결명 새싹의 초장이 유의적으로 가장 짧았다.
4.2. 엽록소 함량과 카로티노이드 함량 측정
다양한 광질에서 재배된 결명 새싹의 엽록소 함량과 카르티노이드 함량을 측정하였다.
도 14는 다양한 광질에 따른 결명의 엽록소 함량과 카르티노이드 함량을 나타낸다. 그 결과, 엽록소 함량은 단색광의 경우 Red에서 유의적으로 가장 높았으며 Blue 광에서 유의적으로 가장 낮았다. 혼합광에서는 RG 광질에서 엽록소 함량이 높았고 RGB 411과 RGB 111 광질에서 유의적으로 낮았다.
카로티노이드 함량은 RGB 111을 제외한 나머지 모든 광질에서 유의적인 차이가 없었다. Dark에서 재배된 결명의 엽록소 함량과 카르티노이드 함량은 유의적으로 가장 낮았다.
4.3 결명의 생리활성물질 측정(루브로푸사린, 클로로겐산)
다음은 광질에 따른 결명의 생리활성물질 차이를 비교하였다. 이를 위해 HPLC 분석을 수행하였고 타겟물질인 루브로푸사린(Rubrofusarin)과 클로로겐산(Chlorogenic acid)을 분석하였다.
도 15는 Dark, Green, RGB 111에서 재배된 결명의 HPLC 분석 결과를 나타낸다. 다양한 광질에서 재배된 결명의 HPLC를 이용하여 생리활성물질을 분석한 결과 루브로푸사린(Rubrofusarin)과 클로로겐산(Chlorogenic acid)이 검출되었다. Dark, Green, RGB 111의 HPLC 분석결과 루브로푸사린과 클로로겐산을 제외하고 none-detected 물질들의 피크 양상이 비슷하였다.
또한, 결명 새싹(지상부+지하부)와 미발아 종자의 HPLC 분석 결과를 실시하였다. 도 16은 결명 새싹(지상부+지하부)와 미발아 종자의 HPLC 분석 결과를 나타낸다. 결명 새싹(지상부+지하부)의 HPLC 결과와 비교하여 미발아 종자에서도 타겟물질인 루브로푸사린이 검출되었으나, 결명 새싹(지상부+지하부)에서 루브로푸사린 함량이 12배 이상 높았다. 또한, 미발아 종자 추출물에서 다른 none-detected 생리활성물질의 피크 양상은 달랐고 none-detected 생리활성물질이 적었다.
다음으로, 건조 방법에 따른 생리활성물질 함량을 확인하기 위해 RGB 111에서 재배된 결명 새싹(지상부+지하부)을 수확하여 열풍건조와 동결건조 후 HPLC를 이용하여 루브로푸사린을 분석하였다. 도 17은 열풍건조와 동결건조 시킨 결명의 루브로푸사린(Rubrofusarin) 함량을 나타낸다. 열풍건조와 동결건조 방법에 의해 Rubrofusarin 함량은 영향을 받았으며, Rubrofusarin 함량이 가장 높았던 RGB 111 처리구의 결명 새싹을 열풍건조 시킨 경우, Rubrofusarin 함량은 약 38mg/g이며 동결건조 시킨 경우 약 42mg/g으로 동결건조 방법이 약 1.1배 높았다. 또한, 미확인된 화합물도 동결건조 샘플에서 더 높았다.
다음으로, 다양한 광질에서 재배된 결명(지상부+지하부)를 열풍건조 시킨 후, Rubrofusarin과 Chlorogenic acid 함량을 비교하였다. 도 18은 다양한 광질에서 재배된 결명의 Rubrofusarin과 Chlorogenic acid 함량을 비교한 것이다. 11가지 광질에서 재배된 결명 새싹의 타겟물질인 Rubrofusarin을 분석한 결과, 단위 건물중 당 Rubrofusarin 함량은 RGB 111에서 유의적으로 가장 높았다. 단위 건물중 당 Rubrofusarin 함량은 단색광에서는 Blue에서 혼합광에서는 GB와 RGB 141, RGB 114 광질에서 유의적으로 낮았다. 모판 전체 당 Rubrofusarin 함량을 계산한 결과 RGB 111에서 유의적으로 가장 높았고 Dark 조건이 두 번째로 높았다. 단위 건물중 당과 모판 전체 당 Chlorogenic acid 함량은 Red 광질에서 유의적으로 가장 높았다.
다음으로, 타겟물질인 Rubrofusarin을 제외한 미확인 물질의 피크 면적을 비교하기 위해 Rubrofusarin 주변 4가지 화합물의 피크 면적을 계산하였다. 도 19는 다양한 광질에서 재배된 결명의 4가지 미확인 화합물의 피크 면적을 나타낸다.
화합물 1번은 Dark 조건에서 가장 유의적으로 높았으며 그 다음으로 Blue 단색광과 RGB 111에서 유의적으로 높았다. 화합물 2번도 Dark 조건에서 가장 유의적으로 높았으며 그 다음으로 Green 단색광과 Blue 단색광에서 높았다. 그러나, 화합물 1번과 2번은 단색광 Red와 RG 혼합광에서 유의적으로 가장 낮았다.
화합물 3번과 4번은 화합물 1번과 2번 결과와 다른 경향을 보였으며, 화합물 3번은 단색 Green 광에서 유의적으로 높았으며 그 다음으로 Red 단색광과 RG 혼합광에서 높았다. 화합물 4번의 결과는 Rubrofusarin 결과와 비슷한 경향을 보였으며 RGB 111 혼합광에서 유의적으로 가장 높은 값을 보였다.
4.4 혼합물 설계(Mixture Design)
모판 당 결명의 생체중, 건물중 그리고 생체중, 건물중, Rubrofusarin 함량을 고려한 혼합물 설계(Mixture design)을 진행하였다. 도 20은 모판 당 결명의 생체중, 건물중 그리고 생체중, 건물중, Rubrofusarin 함량을 고려한 혼합물 설계(Mixture design) 결과이다.
모판 당 결명 새싹의 생체중과 건물중을 고려한 혼합물 설계(Mixture Design)에서는 Red 100%에서 가장 좋았고, Red 100%에서 결명을 재배 시 생체중은 880g과 건물중 98g이 예측되었다.
또한, 모판 당 결명 새싹의 생장(생체중과 건물중) 그리고 타겟물질인 Rubrofusarin 함량을 고려한 혼합물 설계(Mixture Design)에서는 Red 100%가 선정되었고, 이 조건에서 결명을 재배시 생체중은 880g, 건물증은 98g, Rubrofusarin 함량은 1.16g으로 예측되었다.
또한, 모판 당 Rubrofusarin 함량을 고려한 혼합물 설계를 진행하였다. 도 21은 모판 당 루브로푸사린 함량을 고려한 혼합물 설계(Mixture design) 결과이다. Red 29%, Green 20%와 Blue 51% 광질이 선발되었고 Red 29%, Green 20%와 Blue 51% 광질에서 보리를 재배시 예측되는 루브로푸사린 함량은 1.16g으로 예측되었다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
본 발명은 2020년도 교육부의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 지자체-대학 협력기반 지역혁신 사업의 결과입니다.
Claims (9)
- 보리 또는 결명 종자 모판에 파종하는 단계; 및
레드광, 블루광, 그린광 또는 이들의 혼합광을 조사하는 단계를 포함하는, 생장이 증가되고 생리활성물질의 함량이 증가된 보리 또는 결명 새싹의 재배방법. - 제1항에 있어서,
보리는 암기에서 2~6일 및 명기에서 2~6일 재배하고,
결명은 암기에서 1~3일, 명기에서 1~3일, 및 암기에서 1~3일 재배하는 것인, 보리 또는 결명 새싹의 재배방법. - 제1항에 있어서,
상기 생장은 보리와 결명의 지상부, 지하부 또는 미발아 종자의 생체중과 건물중이 증가한 것인, 보리 또는 결명 새싹의 재배방법. - 제1항에 있어서,
보리의 생리활성물질은 엽록소, 카로티노이드, 사포나린, 클로로겐산, 및 퀘르세틴-3-글루코시드로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이고,
결명의 생리활성물질은 엽록소, 카로티노이드, 루브로푸사린, 및 클로로겐산으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인, 보리 또는 결명 새싹의 재배방법. - 제1항에 있어서,
보리의 생리활성물질의 함량은
i) 보리의 지상부 추출물에서 증가하거나,
ii) 보리의 동결건조된 지상부 추출물에서 증가하는 것인, 보리 또는 결명 새싹의 재배방법. - 제1항에 있어서,
결명의 생리활성물질의 함량은
i) 적색광, 그린광 및 블루광의 혼합광에서 재배된 결명 새싹에서 증가하거나,
ii) 결명의 지상부와 지하부의 혼합 추출물에서 증가하거나, 또는
iii) 동결건조된 결명의 지상부와 지하부의 혼합 추출물에서 증가하는 것인, 보리 또는 결명 새싹의 재배방법. - 제1항에 있어서,
i) 보리의 생장은 레드광 100%에서 증가하거나,
ii) 보리의 생장과 사포나린 함량은 레드광 90~98%와 블루광 2 내지 10%의 혼합광에서 증가하거나, 또는
iii) 보리의 사포나린 함량은 레드광 8~16%와 블루광 84~92%의 혼합광에서 증가하는 것인, 보리 또는 결명 새싹의 재배방법. - 제1항에 있어서,
i) 결명의 생장은 레드광 100%에서 증가하거나,
ii) 결명의 생장과 루브로푸사린 함량은 레드광 100%에서 증가하거나, 또는
iii) 결명의 루브로푸사린 함량은 레드광 24~34%와 그린광 15~25%, 및 블루광 46~56%의 혼합광에서 증가하는 것인, 보리 또는 결명 새싹의 재배방법. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 재배방법에 따라 재배된 보리 또는 결명 새싹.
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| KR1020210062791A KR102610332B1 (ko) | 2021-05-14 | 2021-05-14 | 생장이 증가되고 생리활성물질의 함량이 증가된 보리 또는 결명 새싹의 재배방법 |
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20180093380A (ko) | 2017-02-13 | 2018-08-22 | 주식회사 케이디프라테크 | 식물재배 트레이 내의 식물 재배용 수조 |
| KR20200026612A (ko) * | 2018-09-03 | 2020-03-11 | 한국과학기술연구원 | 결명 새싹 유래 나프토파이론 유도체를 포함하는 신경세포 보호용 조성물 |
| KR20200059488A (ko) * | 2018-11-21 | 2020-05-29 | 주식회사 푸마시 | 사포나린 함량이 높은 새싹 보리의 재배 방법 및 이의 방법으로 재배된 새싹 보리 |
-
2021
- 2021-05-14 KR KR1020210062791A patent/KR102610332B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
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| KR20200059488A (ko) * | 2018-11-21 | 2020-05-29 | 주식회사 푸마시 | 사포나린 함량이 높은 새싹 보리의 재배 방법 및 이의 방법으로 재배된 새싹 보리 |
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