KR20230173366A

KR20230173366A - 적외선 처리에 의한 사포나린 함량이 증진된 새싹보리의 재배방법

Info

Publication number: KR20230173366A
Application number: KR1020220074045A
Authority: KR
Inventors: 김진효
Original assignee: 경상국립대학교산학협력단
Priority date: 2022-06-17
Filing date: 2022-06-17
Publication date: 2023-12-27

Abstract

본 발명은 백색광 LED에 700~1000 nm 파장의 적외선 LED를 보광 처리하여 재배하는 단계를 포함하는 새싹보리의 사포나린(saponarin) 함량을 증진시키는 방법에 관한 것이다.

Description

적외선 처리에 의한 사포나린 함량이 증진된 새싹보리의 재배방법{Cultivation method of barley sprout with increased saponarin content by treatment of infrared ray}

본 발명은 적외선 처리에 의한 사포나린 함량이 증진된 새싹보리의 재배방법에 관한 것이다.

새싹보리는 보리 낟알을 침수한 후 싹을 틔워 대략 10~20 ㎝ 전후로 키워낸 어린싹을 말한다. 새싹보리에는 각종 비타민, 미네랄, 효소 뿐만 아니라 강력한 항산화 효소인 SOD(superoxide dismutase)가 함유되어 있다. 또한, 새싹보리내 함유된 다양한 기능성 성분에 의한 혈압강하, 항염증, 항산화, 항알러지, 항궤양 및 항암 작용에 대한 효능이 보고되고 있다. 새싹보리에 함유된 다량의 식이섬유는 콜레스테롤 및 중성 지방 등의 흡수를 억제하여 고혈압, 동맥경화, 비만 등 만성질환 예방에 효과적인 것으로 알려져 있으며, 폴리코사놀이라는 성분은 유익한 콜레스테롤(HDL 콜레스테롤)의 수치는 올리고, 해로운 콜레스테롤(LDL 콜레스테롤)의 수치를 낮추는 효과를 나타낸다고 보고된 바 있다. 또한, 새싹보리는 다양한 기능성 이차대사물질을 함유하고 있어, 건강 기능성 식품 및 의약품의 소재로 그 산업적 이용 가능성이 증가하고 있다. 최근, 사포나린(saponarin)이 새싹보리에 다량 함유되어 있다는 연구 결과가 발표된 바 있다. 이 연구 결과에 따르면 새싹보리 분말 100 g에는 최대 1,510 ㎎의 사포나린이 포함되어 있다고 한다. 사포나린은 플라본 배당체의 한 종류로서, 항산화 활성이 우수하고 동물 실험에서 혈당 감소, 항균 활성, 간 보호 활성을 나타낸다고 알려져 있다.

시설재배란 유리 온실이나 비닐하우스와 같은 인공시설을 이용하여 인위적으로 재배 환경을 조절하면서 작물을 재배하는 것으로 일반적으로 채소, 과수, 화훼 등 원예 작물을 재배하기 때문에 시설원예라고도 불린다. 시설재배는 다양한 부대장치를 이용하여 빛, 온도, 유도제, 수분 등의 재배 환경을 인위적으로 조절할 수 있어 작물 생장에 적합한 환경을 유지할 수 있으며 연중 생산 및 대량 생산이 가능하다는 장점이 있다. 최근에는 컴퓨터를 이용하여 각 식물에 최적화된 재배 환경을 제어할 수 있는 시스템을 구축하여, 작물의 계획적 생산 및 특용작물의 재배가 가능함에 따라 농가 소득 향상에 기여하고 있다.

식물의 시설재배에서 가장 중요한 요인 중 하나는 태양광의 대체 역할을 하는 인공광으로, 백열등 및 형광등이 주로 이용되어져 왔으나, 최근에는 발광다이오드(light-emitting diode, LED)를 활용한 식물 재배에 대한 연구가 보고되고 있다. LED는 무수은으로 안전하고 환경 친화적이며, 형광등에 비해 수명이 길고, 전력소모가 적으며, 광합성에 유리한 펄스 조사가 가능하고, 열발생이 적어 식물체에 근접 조명이 가능한 특징이 있다. 특히, 적외선(infrared ray) LED는 가시광선 영역보다 파장이 더 긴 750 nm~1000 ㎛까지의 전자기파를 방출하는 LED를 말한다.

한편, 한국등록특허 제1146130호에는 '원적외선 조사를 이용한 갈락투론산 함량이 증가된 인삼의 제조방법'이 개시되어 있고, 한국공개특허 제2020-0059488호에는 적색, 청색, 녹색, 백색 LED 광 중 하나의 단색광 또는 둘 이상의 혼합광을 이용한 '사포나린 함량이 높은 새싹보리의 재배방법 및 이의 방법으로 재배된 새싹보리'가 개시되어 있으나, 본 발명의 적외선 처리에 의한 사포나린 함량이 증진된 새싹보리의 재배방법에 대해서는 기재된 바가 없다.

본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 도출된 것으로서, 본 발명자들은 발아된 보리에 750 nm, 850 nm 또는 940 nm 파장의 적외선 LED를 보광 처리하였을 때의 사포나린 함량이 보광 처리하지 않은 대조구 대비 증가하는 것을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 발아된 보리에 700~1000 nm 파장의 적외선 LED를 보광 처리하여 재배하는 단계를 포함하는 사포나린(saponarin) 함량이 증진된 새싹보리의 재배방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 방법으로 재배된 사포나린 함량이 증진된 새싹보리를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 새싹보리를 함유하는 가공식품을 제공한다.

또한, 본 발명은 발아된 보리에 1일 중에 10~14시간 동안 백색광 LED에 700~1000 nm 파장의 적외선 LED를 보광 처리하여 재배하는 단계를 포함하는 새싹보리의 사포나린 함량을 증진시키는 방법을 제공한다.

본 발명의 적외선 처리에 의한 사포나린 함량이 증진된 새싹보리의 재배방법은 사포나린 고함량 새싹보리의 생산을 위한 최적의 적외선 처리 조건 규명을 통해, 고품질의 새싹보리를 대량 생산할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 발아된 보리에 700~1000 nm 파장의 적외선 LED를 보광 처리하여 재배하는 단계를 포함하는 사포나린(saponarin) 함량이 증진된 새싹보리의 재배방법을 제공한다.

본 발명의 사포나린 함량이 증진된 새싹보리의 재배방법에 있어서, 상기 적외선 LED는 바람직하게는 720~780 nm, 820~880 nm 또는 910~970 nm 파장의 적외선 LED일 수 있고, 더욱 바람직하게는 740~760 nm, 840~860 nm 또는 930~950 nm 파장의 적외선 LED일 수 있으며, 가장 바람직하게는 750 nm, 850 nm 또는 940 nm 파장의 적외선 LED일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 사포나린 함량이 증진된 새싹보리의 재배방법에 있어서, 상기 적외선 LED의 보광 처리는 바람직하게는 백색광 LED에 보광 처리되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

또한, 상기 백색광 LED는 바람직하게는 광온도 6500K 및 3000K의 조합광일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 용어 '광온도(light temperature)'는 흑체복사에서 나오는 빛의 색이 온도에 따라 다르게 보이는 것에 착안하여 색을 온도로 나타낸 것으로, 색온도(color temperature)라고도 하며 온도의 표준단위인 K(켈빈)로 나타낸다.

또한, 본 발명의 재배방법에 있어서, 상기 LED는 100~1000 μmol/m²/s의 광량으로 조사될 수 있고, 바람직하게는 200~500 μmol/m²/s의 광량으로 조사될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 일 구현 예에 따른 새싹보리의 재배방법은 구체적으로,

(a) 보리 종자를 흐르는 물에 20~28시간 동안 침지하여 발아시키는 단계; 및

(b) 상기 발아된 보리를 상토가 깔린 트레이에 올리고 1일 중에 10~14시간 동안 백색광 LED에 700~1000 nm 파장의 적외선 LED를 보광 처리하며 6~9일 동안 재배하는 단계;를 포함하는 것일 수 있고,

보다 구체적으로는,

(a) 보리 종자를 흐르는 물에 24시간 동안 침지하여 발아시키는 단계; 및

(b) 상기 발아된 보리를 상토가 깔린 트레이에 올리고 1일 중에 12시간 동안 백색광 LED에 740~760 nm, 840~860 nm 또는 930~950 nm 파장의 적외선 LED를 보광 처리하며 7일 동안 재배하는 단계;를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 상기 (b) 단계에서 백색광 LED는 바람직하게는 광온도 6500K 및 3000K의 조합광일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명은 또한, 상기 방법으로 재배된 사포나린(saponarin) 함량이 증진된 새싹보리를 제공한다.

본 발명에 따른 사포나린 함량이 증진된 새싹보리는 적외선 LED 보광에 따라 사포나린 함량이 무처리구 대비 20~50% 증가하는 것이 특징이며, 750 nm, 850 nm 또는 940 nm 파장의 적외선 LED를 보광했을 때, 사포나린 함량이 700~900 mg%, 바람직하게는 740~830 mg%인 것이 특징이다.

본 발명은 또한, 상기 새싹보리를 함유하는 가공식품을 제공한다.

상기 가공식품의 종류에는 특별한 제한은 없다. 상기 새싹보리를 첨가할 수 있는 식품의 예로는 장류, 무침, 육류, 소세지, 빵, 쵸코렛, 캔디류, 스넥류, 과자류, 피자, 라면, 기타 면류, 껌류, 아이스크림류를 포함한 낙농제품, 각종 스프, 음료수, 차, 드링크제, 알콜 음료 및 비타민 복합제 등이 있으며, 통상적인 의미에서의 가공식품을 모두 포함한다.

본 발명은 또한, 발아된 보리에 1일 중에 10~14시간 동안 백색광 LED에 700~1000 nm 파장의 적외선 LED를 보광 처리하여 재배하는 단계를 포함하는 새싹보리의 사포나린 함량을 증진시키는 방법을 제공한다.

본 발명의 새싹보리의 사포나린 함량을 증진시키는 방법에 있어서, 상기 백색광 LED 및 적외선 LED는 전술한 것과 같다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1. 적외선 LED 보광 처리한 새싹보리의 재배

보리 종자(큰알보리 1호) 50 g을 흐르는 물에 24시간 동안 침지하여 발아를 유도한 후, 발아된 보리를 수도용 상토가 깔린 트레이에 올려 분무기로 1일 3회 물을 공급하며 20℃에서 12시간 명/12시간 암조건으로 재배하였다. 발아된 보리에 하기 표 1과 같은 각 실험 조건에 따라 7일 동안 광 처리하며 재배한 후, 새싹보리를 수확하였다.

보다 구체적으로는, 12시간 명조건 기준으로 대조구는 백색광 LED(광온도 6500K 및 3000K의 조합광)를 처리하였고, 실험구는 상기 백색광 LED에 750 nm, 850 nm 또는 940 nm 파장의 적외선 LED를 보광 처리하였다. 상기 백색광 LED 또는 적외선 LED는 각각 200~300 μmol/m²/s(PPFD)의 광량으로 조사하였다. 상기와 같이 광 처리하며 새싹보리를 재배하고 7일 후, 수확한 새싹보리는 45℃에서 24시간 동안 건조하였고, 건조 새싹보리 잎 200엽의 무게를 각각 측정한 후, 믹서로 분쇄하여 -20℃에서 보관하였다.

적외선 보광 처리 조건

구분		광 처리 조건 (12시간 명조건 기준)
대조구		광온도 6500K 및 3000K의 조합광
실험구	IR750 nm	광온도 6500K 및 3000K의 조합광 + 750 nm 적외선 LED
	IR850 nm	광온도 6500K 및 3000K의 조합광 + 850 nm 적외선 LED
	IR940 nm	광온도 6500K 및 3000K의 조합광 + 940 nm 적외선 LED

실시예 2. 새싹보리의 사포나린(saponarin) 함량 분석

건조하여 분쇄한 새싹보리 시료 1 g에 80%(v/v) 메탄올 30 ㎖을 첨가하여 24시간 동안 진탕 추출하고, 4,000 rpm으로 10분 간 원심분리한 후 상등액 1 ㎖을 취하여 80%(v/v) 메탄올로 10배 희석하여 사포나린 함량 분석용 시료를 제조하였다. 모든 시료에 대하여 3회 반복하여 실험을 수행하였다.

상기 방법으로 제조된 시료를 이용한 HPLC(high-performance liquid chromatography) 분석을 통해 새싹보리내 함유되어 있는 사포나린의 함량을 측정하였다. 정량을 위한 표준 검량선은 Extrasynthese사의 사포나린 표준품을 사용하여 0.5~50 ㎎/ℓ 농도로 제조하여 사용하였으며, 분석 조건은 하기 표 2와 같다.

그 결과, 백색광 LED를 처리한 대조구보다 백색광 LED에 750 nm, 850 nm 또는 940 nm 파장의 적외선 LED를 보광 처리한 실험구의 사포나린 함량이 대조구 대비 약 27~47% 증가한 것을 확인하였다(표 3). 특히, 750 nm 파장의 적외선 LED를 보광 처리한 실험구의 사포나린 함량이 대조구 대비 47% 증가한 것을 확인하였다.

적외선 LED 보광 처리에 따른 사포나린 함량 분석 결과

구분		사포나린 함량 (mg%)	새싹보리 건중량 (g/200엽)	사포나린 총 생산량 (mg/200엽)	사포나린 생산 증가율(%)
대조구		748±74	2.1±0.2	15.7
실험구	IR750 nm	829±63	2.8±0.1	23.2	+47
	IR850 nm	775±54	2.6±0.2	20.1	+28
	IR940 nm	742±49	2.7±0.2	20.0	+27

Claims

발아된 보리에 700~1000 nm 파장의 적외선 LED를 보광 처리하여 재배하는 단계를 포함하는 사포나린(saponarin) 함량이 증진된 새싹보리의 재배방법.
제1항에 있어서, 상기 적외선 LED는 740~760 nm, 840~860 nm 또는 930~950 nm 파장의 적외선 LED인 것을 특징으로 하는 사포나린 함량이 증진된 새싹보리의 재배방법.
제1항에 있어서, 상기 적외선 LED의 보광 처리는 백색광 LED에 보광 처리되는 것을 특징으로 하는 사포나린 함량이 증진된 새싹보리의 재배방법.
제3항에 있어서, 상기 백색광 LED는 광온도 6500K 및 3000K의 조합광인 것을 특징으로 하는 사포나린 함량이 증진된 새싹보리의 재배방법.
제1항에 있어서, 상기 재배방법은 1일 중에 10~14시간 동안 백색광 LED에 700~1000 nm 파장의 적외선 LED를 보광 처리하는 것을 특징으로 하는 사포나린 함량이 증진된 새싹보리의 재배방법.
제1항에 있어서,
(a) 보리 종자를 흐르는 물에 20~28시간 동안 침지하여 발아시키는 단계; 및
(b) 상기 발아된 보리를 상토가 깔린 트레이에 올리고 1일 중에 10~14시간 동안 백색광 LED에 740~760 nm, 840~860 nm 또는 930~950 nm 파장의 적외선 LED를 보광 처리하며 6~9일 동안 재배하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 사포나린 함량이 증진된 새싹보리의 재배방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 방법으로 재배된 사포나린(saponarin) 함량이 증진된 새싹보리.
제7항의 새싹보리를 함유하는 가공식품.
발아된 보리에 1일 중에 10~14시간 동안 백색광 LED에 700~1000 nm 파장의 적외선 LED를 보광 처리하여 재배하는 단계를 포함하는 새싹보리의 사포나린 함량을 증진시키는 방법.