• 원예과학기술지
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• 제32권4호
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• pp.493-498
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• 2014

본 연구는 완전제어형 식물공장에서 선형 지수 함수를 이용하여 common ice plant의 생육과 수량 모델을 개발하고자 수행되었다. 식물공장 유형은 완전제어형 식물공장형태로 인공광원은 삼파장 형광등을 사용하였으며, 광주기는 12시간 일장주기였다. 광도는 $200{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$로 조절하였다. 수경재배시스템은 3단으로 구성된 박막수경(NFT)시스템이었다. 식물공장내 온도, 상대습도와 이산화탄소 농도는 ON/OFF 제어하였다. 선형 지수 함수를 사용한 common ice plant의 정식 후 일수, 적산온도 및 적산일사량에 따른 엽면적, 단위 면적당 지상부 생체중과 건물중 및 광사용효율은 선형 지수적인 형태들을 보였다. 개체당 지상부 생체중과 개체당 지상부 건물중간의 관계는 직선적인 관계를 보였으며, 정식 후 30일째 common ice plant의 광사용효율(light use efficiency)은 $3.3g{\cdot}MJ^{-1}$이었다. 결론적으로, 선형 지수 함수는 완전제어형 식물공장에서 common ice plant의 생육과 수량을 정량적으로 예측하는데 유용한 함수로 사용될 수 있었다.

• Journal of Nutrition and Health
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• 제52권2호
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• pp.157-167
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• 2019

본 연구에서는 ice plant의 ethanol 추출물과 분획물의 항산화 및 대장암세포 성장억제 활성을 in vitro 수준에서 평가하는 것을 목적으로 하였다. Ethanol 추출물의 총 폴리페놀 함량 (3.7 mg GAE/g), 총 카로티노이드 함량 ($13.2{\mu}g/g$), DPPH 라디칼 소거활성 (21.0%), 철 환원력 (21.0%)보다 butanol 분획물의 총 폴리페놀 함량 (5.4 mg GAE/g), 총 카로티노이드 함량 ($86.6{\mu}g/g$), DPPH 라디칼 소거활성 (34.9%), 철 환원력 (80.8%)이 더 높았다. 또한 HCT116 대장암세포에서 세포 내 활성산소종 수준을 감소시키거나 세포 성장을 억제하는데 있어서 ethanol 추출물보다 butanol 분획물의 활성이 더 컸다. 대장암세포의 성장을 억제하는데 있어서 butanol 분획물이 ethanol 추출물보다 더 효과적이었던 것은 butanol 분획물의 apoptosis 유도활성이 ethanol 추출물의 활성보다 더 컸고 butanol 분획물만이 G2/M기억류활성을 나타냈기 때문인 것으로 생각된다. 앞으로 이와 같은 결과를 초래하는 주요 활성성분을 분리 동정하고 ice plant의 항산화 활성 및 대장암세포 성장억제 효과가 in vivo 수준에서 재현되는지 검증하며 이와 관련된 세부기전을 탐색하는 심도 있는 연구가 필요할 것으로 생각된다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제46권8호
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• pp.1012-1017
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• 2017

본 연구에서는 아이스플랜트의 기능성 식품소재로의 우수성을 알아보기 위하여 유리아미노산을 분석하고 추출용매에 따른 ACE 저해 활성과 3T3-L1 전지방세포에 대한 분화 억제 활성을 검증하였다. 아이스플랜트의 유리아미노산 총 함량은 32.57 mg/g이었으며, L-alanine 4.64 mg/g으로 가장 많이 함유되어 있었고 혈압저하 및 이뇨효과를 가지는 ${\gamma}$-aminobutyric acid는 2.60 mg/g을 함유한 것으로 나타났다. 아이스플랜트 용매분획별 ACE 저해 활성은 ethyl acetate 분획과 chloroform 분획에서 각각 $33.17{\pm}3.20{\sim}88.19{\pm}3.20%$, $23.72{\pm}2.89{\sim}86.78{\pm}2.24%$로 높은 활성을 나타내었고 butanol, water 및 hexane 분획에서는 각각 $8.86{\pm}1.20{\sim}41.21{\pm}2.49%$, $3.24{\pm}1.50{\sim}36.01{\pm}1.38%$, $-2.46{\pm}0.37~31.28{\pm}2.86%$로 나타났다. Ethyl acetate 분획과 chloroform 분획은 양성대조군인 Captopril(R)($19.51{\pm}3.44{\sim}84.72{\pm}1.06%$) 및 Enalapril(R)($24.93{\pm}1.12{\sim}91.32{\pm}3.62%$)과 유사한 저해 활성을 나타내었다. 3T3-L1 지방전구세포의 지방구 생성억제 정도를 측정한 결과 ethyl acetate 분획과 butanol 분획에서 대조군에 비하여 $53.00{\pm}0.45{\sim}65.75{\pm}0.31%$와 $44.16{\pm}0.29{\sim}63.32{\pm}0.36%$로 가장 많이 감소하였고 chloroform 분획과 hexane 분획은 $38.33{\pm}0.09{\sim}56.55{\pm}0.50%$, $31.17{\pm}0.50{\sim}55.10{\pm}1.93%$, water 분획은 $26.32{\pm}2.27{\sim}49.48{\pm}0.05%$로 모든 분획에서 농도 의존적으로 3T3-L1 지방전구세포의 지방 축적을 억제하는 것으로 확인하였다. 이상의 결과로부터 아이스플랜트는 다양한 생리활성 물질을 함유하고 있으며, 항고혈압과 항비만의 생리활성 효과를 가지는 것을 확인하여 기능성 식품 소재로서의 가치가 뛰어나다고 판단된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제23권4호
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• pp.371-375
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• 2014

본 연구는 인공광 이용형 common ice plant 식물공장 설계를 위한 기초자료를 확보하고자 수행되었다. 인공광 이용형 식물공장에서 작물의 광합성을 위해 필요한 광도는 $120{\sim}200{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$, 탄소 고정률은 $0.84nmolCO_2{\cdot}cm^{-2}{\cdot}s^{-1}$이었다. 1주의 점유 면적 $0.0225m^2$($15{\times}15cm$), 광도 $200{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$, 하루 1,000주 생산을 가정할 경우, 식재 주수는 25,000주, $563m^2$의 재배면적이 필요하며, 전체 광도는 $140,625{\mu}mol{\cdot}s^{-1}$가 필요하게 된다. 하루 전력 약 153.2kW 기준으로 약 2,785개의 55W 형광등이 필요하며, 1개월 전기요금은 246만원(농업용 전력(을))이 된다. 또한 조명 설비 비용 2,785만원, 설비 비용 8,356만원과 전체 생산 비용 10,027만원이 소요된다. 재배기간 25일(325일 생산), 상품화율 80%에 따른 1주 당 생산 비용은 인건비 포함하여 약 370원이 된다. 경비 총합, 감가상각비와 연간 판매수입을 고려해 볼 때, 1주당 판매 비용은 970원 이상으로 판단되었다.

• 생명과학회지
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• 제29권6호
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• pp.688-696
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• 2019

본 연구는 수분함유량이 많아 장기간의 보관이 어려운 아이스플랜트의 저장성을 높이기 위하여 발효하였을 경우, triglyceride, cholesterol 합성 및 tyrosinase 활성 등의 변화를 조사하였다. 유기산의 함량은 발효 후에는 lactic acid가 $23.672{\pm}3.74mg/g$으로 가장 많았으며 malic acid, acetic acid citric acid의 순이었다. 발효 전 후의 cyclitol 화합물의 변화를 보면, D-pinitol은 각각 $6.670{\pm}0.187mg/g$과 $5.541{\pm}0.088mg/g$으로 감소하였으나, myo-inositol은 $0.653{\pm}0.022mg/g$과 $3.848{\pm}0.216mg/g$, D-chiro-inositol은 $3.848{\pm}0.216mg/g$과 $4.945{\pm}0.098mg/g$으로 증가하였다. HepG2 세포 내 중성지방의 감소율은 발효 전 후에 각각 $3.04{\pm}1.70{\sim}35.73{\pm}5.06%$와 $5.13{\pm}0.90{\sim}53.32{\pm}1.79%$로서 발효 후 저해효과가 약간 높게 나타났으며, 대체로 극성이 큰 n-butanol과 aqueous 분획에서는 각각 $25.93{\pm}1.47{\sim}35.73{\pm}5.06%$과 $26.26{\pm}2.07{\sim}53.32{\pm}1.79%$로서 발효 후에 비교적 큰 폭으로 중성지방의 축적을 저해하였다. HepG2 세포 내 콜레스테롤의 감소율도 발효 전 후에 각각 $4.02{\pm}1.50{\sim}56.34{\pm}5.55%$와 $6.56{\pm}1.46{\sim}64.52{\pm}5.50%$ 정도로서 발효 후에 콜레스테롤의 합성 저해효과가 약간 크게 나타났다. 특히 처리농도가 $100{\mu}g/ml$ 이상에서 n-hexane, chloroform 및 ethylacetate 분획에서는 발효 전 후에 각각 $8.15{\pm}0.60{\sim}9.16{\pm}0.71%$와 $9.81{\pm}1.26{\sim}12.96{\pm}0.97%$로서 저해효과가 크지 않았으나, n-butanol과 aqueous 분획에서는 발효 전 후에 각각 $28.68{\pm}0.86{\sim}56.34{\pm}5.55%$와 $28.32{\pm}2.87{\sim}64.52{\pm}5.50%$로서 비교적 큰 폭으로 콜레스테롤의 합성을 저해하였다. Tyrosinase 활성억제효과도 발효 후에 약간 증가하는 경향이었다. 기질로서 L-tyrosine을 사용하였을 경우, 극성이 큰 aqueous 분획에서 발효 전 후에 각각 $60.58{\pm}4.035$와 $63.35{\pm}4.35%$로서 저해활성이 가장 높았으며, 양성대조군(arbutin, $100{\mu}g/ml$)의 72%에 달하는 활성이었다. 또한 기질로서 L-DOPA을 사용하였을 경우에도 aqueous 분획에서 발효 전 후에 각각 $56.85{\pm}1.57%$와 $59.38{\pm}1.74%$로서 저해활성이 가장 높았으며 양성대조군(kojic acid, $100{\mu}g/ml$)의 88% 이상의 높은 활성을 가지고 있었다. 전체적으로 발효 아이스플랜트의 중성지방 및 콜레스테롤 합성억제 효과, tyrosinase 활성억제효과는 대체로 발효 전에 비하여 다소 향상되었다. 특히 극성이 큰 용매의 분획추출물에서 높은 활성을 나타내었다. 이러한 결과를 바탕으로 발효 등의 다양한 가공방법이 개발되어 저장성과 활용도가 높아질 수 있는 계기가 되기를 기대한다.

• 생명과학회지
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• 제27권8호
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• pp.909-918
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• 2017

본 연구는 아이스플랜트의 생리활성을 향상시키고, 식생활에서의 활용가능성을 높이기 위하여 물김치 형태로 발효시켰으며, 아이스플랜트의 성분 및 몇 가지 생리활성을 발효 전과 비교하였다. 물김치 침지액의 pH는 발효 6일째까지 계속해서 낮아졌으며, lactic acid의 생성량은 발효 4일째에 가장 많았다. 아이스플랜트 물김치 건더기 중의 D-pinitol은 발효 전 $4.196{\pm}0.096mg/g$에서 6일째에는 $3.843{\pm}0.116mg/g$으로 감소하였다. 그러나 myo-inositol과 D-chiro-inositol은 각각 발효 전 $0.453{\pm}0.022$와 $2.815{\pm}0.008mg/g$에서 6일째에 $0.630{\pm}0.029$와 $4.117{\pm}0.096mg/g$으로 증가하였다. 아이스플랜트 추출물의 DPPH, ABTS radical 소거활성 및 FRAP 활성은 대체로 발효 후에 높게 나타나 유사한 경향이었으며, 1 mg/ml의 농도로 처리하였을 때 각각 발효 5일째($79.09{\pm}0.69%$), 4일째($87.55{\pm}1.21%$) 및 6일째($78.72{\pm}0.99%$)에 가장 높았다. Lipid/MA assay에 의한 항산화 활성도 대체로 발효 후에 높게 나타나 유사한 경향이었으며, 추출물을 $500{\mu}g/ml$ 처리하였을 때, 발효 4일째에 가장 높은 활성($64.65{\pm}1.63%$)을 나타났으며, 발효 5, 6일째에는 낮아지는 경향이었다. 아이스플랜트 추출물의 t-BHP, $H_2O_2$ 및 ethanol에 의하여 손상된 BNL CL.2 세포의 생존율은 각각 $14.19{\pm}0.98$, $13.80{\pm}2.25$ 및 $25.89{\pm}2.90%$이었으나, 추출물을 $200{\mu}g/ml$의 농도로 처리하였을 경우, 각각 발효 6일째에 $50.07{\pm}4.85%$, 2일째에 57.06% 및 4일째에 $66.06{\pm}1.36%$의 세포생존율을 나타내어 간세포가 회복되고 있음을 알 수 있었다. 그러나 발효 후에 간세포 보호효과가 뚜렷이 증가하지는 않았다. ${\alpha}-Glucosidase$ 저해활성은 모든 실험군에서 $83.52{\pm}2.69{\sim}92.79{\pm}2.16%$로 상당히 높게 나타났으며, 발효기간이 경과함에 따라 조금씩 증가하였다. 한편 ${\alpha}-Amylase$ 저해활성은 전체적으로 $52.64{\pm}3.26{\sim}57.56{\pm}1.21%$로 나타났으며 발효 전후에 뚜렷한 차이가 없었다. 이와 같은 결과로 볼 때, 아이스플랜트의 물김치 발효기간은 4~5일이 적정할 것으로 생각되었다. 한편 발효에 의한 기능성은 항산화효과를 제외한 간세포보호 및 ${\alpha}-Glucosidase$, ${\alpha}-Amylase$ 저해활성은 전체적으로 소폭 향상에 그쳤다. 따라서 이러한 결과를 바탕으로 발효 등 다양한 가공방법이 개발되어, 향후 아이스플랜트의 소비촉진의 계기가 되기를 기대한다.

• 생물환경조절학회지
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• 제25권2호
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• pp.89-94
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• 2016

본 연구는 인공광 이용형 식물공장에서 common ice plant를 재배하였을 때 생육에 대한 적합한 배양액 조성, 배양액 산도, 급액 간격, 광도 및 재식거리를 알아보고자 수행되었다. 식물공장 유형은 완전제어형 식물공장형태로 인공광원은 삼파장 형광등을 사용하였으며, 광주기는 12시간 일장주기였다. 수경재배시스템은 3단으로 구성된 박막수경시스템이었다. 식물공장내 온도, 상대습도와 이산화탄소 농도는 ON/OFF 제어하였다. 배양액은 일본원예시험장액과 식물체 분석으로 개발 배양액을 가지고 비교 실험 하였다. 배양액의 산도와 급액 간격 실험은 pH 6.0과 7.0 그리고, 5분 간격과 10분 간격으로 순환 할 경우 생육 차이를 알아보았다. 광도는 90과 $180{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ 2처리 하였다. 재식거리는 열간 간격을 15cm로 고정한 후, 열내 간격 10cm, 15cm, 20cm와 25cm 4처리로 처리하였다. 적당한 배양액의 조성은 N 7.65, P 0.65, K 4.0, Ca 1.6과 Mg $1.0mM{\cdot}L^{-1}$이었다. 지상부 생체중과 건물중은 pH 6과 7 그리고 5분 간격과 10분 간격 처리간의 유의적인 차이는 없었다. 지상부 생체중과 건물중은 광도 $180{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$에서 높았다. 재식거리가 증가할수록, 단위면적당 생체중과 건물중은 감소하는 경향을 보였다. 식물 생산 시스템에서 common ice plant 생육에 적합한 배양액 관리(조성, pH와 급액간격)와 재배관리(광도와 재식밀도)를 알아본 결과, 생육에 적합한 배양액 조성으로 pH 6.0-7.0로, 급액 10분 간격으로 공급해 주는 것이 좋으며, 광도 $180{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$와 재식밀도 $15{\times}15cm$로 재배하는 것이 좋을 것으로 판단된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제25권2호
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• pp.106-110
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• 2016

식물의 생육과 생산성을 예측하는 것은 매우 중요한 일이다. 본 연구는 common ice plant (Mesembryanthemum crystallinum L.)의 작물생장률, 상대생장률, 지상부 생체중과 건물중, 수확시기, 상품률과 상품수량과 같은 생육과 수확 요인들을 쉽게 읽을 수 있는 재식밀도-생육-수확(PGH) 도표를 만들기 위함이다. 광도 $140{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$과 일장 12시간 주기로, 3파장 형광등을 이용한 완전제어형 식물공장 시스템에서 박막수경 재배하였다. 4가지 재식밀도($15{\times}10cm$, $15{\times}15cm$, $15{\times}20cm$, and $15{\times}25cm$) 하에서 생육과 수량을 분석하였다. 재식밀도가 증가할수록 어느 한계까지는 식물체당 생체중과 건물중은 증가하는 경향이었으며, 단위면적당 생체중인 수량 또한 같은 경향을 보였다. 작물생장률, 상대생장률과 lost time은 2차 등식 형태를 보였으며, 지상부 생체중과 건물중은 직선적인 관계를 보였다. 이러한 등식을 이용하여 재식밀도-생육-수확(PGH) 도표를 만들었다. 예를 들면, $15{\times}20cm$ 재식밀도와 식물체당 생체 중 100g에서 수확할 경우, 재식주수, 작물생장률, 상대생장률, lost time, 식물체당 건물중, 수확시기와 수량은 각각 $33plants/m^2$, $20g{\cdot}m^{-2}{\cdot}d^{-1}$, $0.27g{\cdot}g^{-1}{\cdot}d^{-1}$, 22days, 2.5g/plant, 정식 후 26일과 $3.2kg{\cdot}m^{-2}$이었다. 이 도표를 가지고 적어도 2가지 요인 예를 들면, 재식밀도와 수확요인 중 하나만 알면, 작물생장률, 상대생장률, lost time과 같은 생육 요인과 지상부 생체중, 지상부 건물중, 수확시기와 수량과 같은 수확 요인들을 쉽게 구할 수 있다. 이러한 도표는 다양한 작물의 생육과 수량 요인을 예측할 수 있어 완전제어형 식물 생산 시스템 설계를 위해 유용한 도구가 될 것이다.

• 원예과학기술지
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• 제34권2호
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• pp.236-241
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• 2016

The common ice plant (Mesembryanthemum crystallinum L.) has some medicinal uses and recommended plant in closed-type plant factory. The objective of this study was to estimate the cardinal temperatures for seed germination of the common ice plant using bilinear, parabolic, and beta distribution models. Seeds of the common ice plant were germinated in the dark in a growth chamber at four constant temperatures: 16, 20, 24, and $28^{\circ}C$. For this, four replicates of 100 seeds were placed on two layers of filter paper in a 9-cm petri dish and radicle emergence of 0.1 mm was scored as germination. The times to 50% germination were 4.3, 2.5, 2.0, and 1.8 days at 16, 20, 24, and $28^{\circ}C$, respectively, indicating that the germination of this warm-weather crop increased with temperature. Next, the time course of germination was modeled using a logistic function. For the selection of an accurate model, seeds were germinated in the dark at constant temperatures of 6, 12, 32, and $36^{\circ}C$. Germination started earlier and increased rapidly at temperatures above $20^{\circ}C$. The minimum, optimal, and maximum temperatures were estimated by regression of the inverse of time to 50% germination rate, as a function of the temperature gradient. The different functions estimated differing minimum, optimal and maximum temperatures, with 5.7, 27.7, and $36.5^{\circ}C$, respectively for the bilinear function, 13.4, 25.0, and $36.6^{\circ}C$, respectively, for the parabolic function and 7.8, 25.9, and $36.0^{\circ}C$, respectively, for the beta distribution function. The models estimated that the inverse of time to 50% germination rate was 0 at 6 and $36^{\circ}C$. The observed final germination rates at 12 and $32^{\circ}C$ were 62 and 97%, respectively. Our data show that a beta distribution function provides a useful model for estimating the cardinal temperatures for germination of seed from the common ice plant.

• 원예과학기술지
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• 제34권6호
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• pp.878-885
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• 2016

본 연구는 밀폐형 식물생산시스템에서 아이스플랜트의 생육과 기능성물질에 따른 광질의 효과를 구명하고자 수행하였다. 아이스플랜트 종자를 128구 플러그 트레이에 암면을 이용하여 파종하였고, 묘는 밀폐형 식물생산시스템에서 담액식 수경재배를 이용하여 정식하고 재배하였다(EC $1.5dS{\cdot}m^{-1}$, pH 6.5). 정식 후 2주째부터 아이스플랜트의 블러더 세포 발달을 위해 2mM의 염화나트륨(NaCl)을 첨가하여 공급하였다. 실험에 이용된 다른 광질을 가진 세 개의 인공광원으로는 형광등과 RW LED, RBW LED를 사용하였다. 이때 광주기는 14/10(명기/암기), 광도는 $150{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ PPFD로 설정했다. 결과적으로 엽면적, 지상부와 지하부의 생체중과 건물중은 형광등 처리에서 아이스플랜트의 생육 증진에 가장 효과적이었다. SPAD 값은 형광등과 RBW LED 처리에서 각각 29.8과 30.6으로 높은 값을 나타냈다. 염도는 모든 처리구에서 유의적인 차이가 없었다. 엽록소 형광은 형광등 처리에서 유의적으로 가장 높았다. 총페놀함량과 항산화능은 RBW LED 처리에서 높은 값을 나타냈다. 총플라보노이드 함량은 형광등과 RBW LED 처리에서 유의적으로 높았다. 따라서, 본 결과는 형광등 처리에서 아이스 플랜트의 생육이 가장 효과적인 것으로 나타났다. 반면에 기능성물질은R BW LED 처리에서 가장 효과적이었다.