본 연구에서는 원적외선 이용하여 단풍취를 박층 건조할 경우 건조온도와 송풍속도에 따른 건조특성과 건조제품의 색도 변화를 조사하였고, 건조 전후 취나물의 항산화 성분과 항산화력 변화를 분석함으로써 고품질의 원적외선 건조 취나물 제품 생산을 위한 기초 자료를 제시하고자 하였다. 단풍취의 건조속도는 원적외선 박층 건조온도와 송풍속도가 증가할수록 빨라지고, 건조시간이 단축되는 것으로 나타났다. 특히 원적외선 박층 건조온도 $50^{\circ}C$의 송풍속도 0.8m/sec에서 건조속도가 가장 빠른 것으로 나타났다. 본 연구에서 검증한 건조모델 중 Thompson 모델은 결정계수가 0.9826 이상, RMSE는 0.1277 이하로 나타나, Lewis, Page, Henderson 모델보다 단풍취의 원적외선 박층 건조 시 함수율비 예측 정밀도가 높은 것으로 나타났다. 원적외선 박층건조 후 단풍취의 ${\Delta}L$(명도)값은 원적외선 건조온도와 송풍속도가 빠를수록 증가하는 경향을 보였고, ${\Delta}a$(적색도/녹색도)와 ${\Delta}b$(황색도) 값은 원적외선 건조온도가 낮고, 송풍속도가 느릴수록 갈변하는 현상이 심화되는 것으로 나타났다. 원적외선 박층 건조 후 단풍취의 ${\Delta}E$(색차)값도 원적외선 건조온도가 낮고, 송풍속도가 느릴수록 증가하는 경향을 보였다. 항산화 성분인 폴리페놀 함량의 경우 원적외선 건조온도가 높을수록 감소량이 증가하였고 원적외선 박층 건조 후 37.36~55.21% 감소하는 경향을 보였으며, 원적외선 박층건조조건 중 원적외선 건조온도 $40^{\circ}C$의 송풍속도 0.8m/sec와 $45^{\circ}C$의 송풍속도 0.6 m/sec 조건에서 감소율이 낮은 것으로 나타났다. 플라보노이드 함량의 경우에도 원적외선 박층 건조 후 32.24~44.18% 감소하는 것으로 나타났고, 원적외선 건조온도 $40^{\circ}C$의 송풍속도 0.8 m/sec와 $45^{\circ}C$의 송풍속도 0.8 m/sec 조건에서 감소율이 낮은 것으로 나타났다. 항산화력의 경우에도 원적외선 건조온도가 높을수록 감소하는 경향을 보였고, 원적외선 건조조건 중 $40^{\circ}C$의 송풍속도 0.8 m/sec와 $45^{\circ}C$의 송풍속도 0.6 m/sec 조건에서 항산화력 감소율이 다른 건조조건보다 낮은 것으로 나타났다. 따라서 단풍취의 건조시간, 건조 중 변색, 항산화 성분 및 항산화력 등을 고려하면 단풍취 건조제품의 고품질화를 위해서는 원적외선 박층 건조온도 $45^{\circ}C$의 송풍속도 0.6, 0.8 m/sec가 적절한 건조조건으로 판단된다.
질소의 형태를 질산태(NO$_3$$^{-}$-N), 암모니아태(NH$_4$$^{+}$-N) 그리고 질산태와 암모니아태(NO$_3$$^{-}$-N + NH$_4$$^{+}$-N)를 혼합한 양액 하에서 수경재배하여 담배의 생육단계별 질소이용에 따른 흡수 양상과 생육 및 nitrate reductase, glutamine synthetase 효소활성을 평가하여 질소 시비 유형에 따른 체내 질소대사의 기초자료를 제공하고져 축행한 결과는 다음과 같다. 질소의 형태별 생육은 NO$_3$$^{-}$-N, NH$_4$$^{+}$-N 단독 처리구보다 혼합처리구에서 지상 및 지하부의 생육이 좋았고, NH$_4$$^{+}$-N 처리구에서는 암모늄 독성에 의해 생육이 극히 불량하였다. 생육단계별 양액의 pH 변화는 NO$_3$$^{-}$-N 처리구에서 이식 초기부터 이식 후 40일까지 증가하였고 NH$_4$$^{+}$-N 처리구에서는 이식 후 20일에 pH 3.42, 혼합처리구에서는 이식 후 30일에 pH 3.64까지 떨어졌다가 증가하였다. 혼합처리구의 질소흡수반응은 생육초기에서는 NH$_4$$^{+}$-N의 흡수를 우선하고 생육중기부터 NO$_3$$^{-}$-N 흡수가 증가하여 흡수 양상을 달리하였다. 생육시기에 따라 흡수형태도 NO$_3$$^{-}$-N와 NH$_4$$^{+}$-N 사이의 상대적인 비율에 의해 크게 영향을 미쳤다. 엽록소와 가용성 단백질은 혼합처리구에서 전질소는 NH$_4$$^{+}$-N 처리구에서 높았고, 특히 NH$_4$$^{+}$-N 질소를 시비하였을 때는 질소함량이 증가하였다. 질산함량이 증가하였다. 질산함량은 NO$_3$$^{-}$-N 처리구에서 암모니아함량은 NH$_4$$^{+}$-N 처리구에서 높았고, 산소 활성은 혼합처리구에서 nitrate reductase와 glutamine synthetase 활성이 높았다.
본 연구에서는 싸리나무의 부위별 항산화활성을 검토하기 위하여 각 부위별 물, 50, 70, 100% 에탄올 용액과 열수추출조건을 이용하여 얻은 추출물의 DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능, 총 페놀성 화합물의 함량을 비교분석하였다. 싸리나무 잎의 경우 70% 에탄올 수용액, 줄기 및 뿌리의 경우는 50% 에탄올 수용액을 이용하여 추출하는 것이 높은 추출수율을 나타내는 경향을 나타내었다. 부위별 추출조건에 따른 DPPH 라디칼 소거력을 분석한 결과는 싸리나무 잎의 경우 70% 에탄올 추출물이 높은 라디칼 소거능을 나타었으나, 추출용액의 에탄올 비율에 따른 유의적인 차이는 나타나지 않았다. 줄기 및 뿌리의 경우에는 50% 에탄올 추출물이 가장 우수한 DPPH 라디칼 소거능을 가지는 것으로 확인할 수 있었다. 각 부위별 물 추출물은 에탄올 수용액을 이용한 추출물에 비하여 낮은 라디칼 소거능을 보였으며, 열수추출조건에 얻은 추출물의 라디칼 소거능은 물 추출물에 비하여 소거능이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. ABTS 라디칼 소거력을 분석한 결과는 싸리나무 잎의 경우 100% 에탄올 추출물이 다른 추출조건에서 얻은 추출물에 비하여 우수한 라디칼 소거능을 나타내는 경향을 보였으며, 줄기 및 뿌리의 경우에는 50% 및 70% 에탄올 추출물이 우수한 라디칼 소거능을 가지는 것으로 확인할 수 있었다. 각 부위별 물 추출물은 제일 낮은 라디칼 소거능을 보였으며, 열수추출에 의해 얻은 추출물의 ABTS 라디칼 소거능은 물 추출물에 비하여 증가하는 것으로 나타났다. 각 부위별 총 페놀성 화합물 함량을 분석한 결과 50% 에탄올 추출물이 가장 높은 페놀성 화합물의 함량을 가지는 경향을 보였으며, 물 추출물의 페놀성 화합물의 함량은 감소하는 것으로 분석되었다. 또한 열수추출에 의해 페놀성 화합물의 함량이 증가하는 것을 확인 할 수 있었다. 싸리나무의 부위별 유기용매를 이용하여 얻은 분획물의 항산화 활성을 분석한 결과 잎, 줄기 및 뿌리 부위에서 에틸아세테이트 분획물에서 가장 높은 DPPH 및 ABTS 소거능을 보였으며, 각 부위는 동일한 경향으로 부탄올 분획물 > 클로로포름 분획물 > 물 분획물 순으로 라디칼 소거능이 우수한 것으로 나타났다. 싸리나무의 경우 식품소재로 이용이 가능한 잎 부위를 이용하여 항산화 유효물질을 확인하기 위한 antioxidant asssay-guided isolation을 실시하였으며, 가장 라디칼 소거능이 우수한 분획인 LBFR1에서 compound 1을 분리하였다. 이의 화학적 구조를 $^1H$ 및 $^{13}C$ NMR, MS를 이용하여 분석한 결과 플라보노이드 화합물인 eriodictyol로 동정할 수 있었다. 분리한 eriodictyol의 DPPH 라디칼소거능을 분석한 결과 $EC_{50}$은 $5.98{\mu}g/mL$로 분석되었으며, ABTS 라디칼 소거력 분석을 통해 TEAC value는 0.7881로 분석되어 높은 항산화활성을 가지는 것을 확인 할 수 있었다. 또한 싸리나무 잎에 함유되어 eriodictyol의 함량을 HPLC를 이용하여 분석한 결과 10.50 mg/g of dry weight 으로 분석되어 잎에 함유되어 있는 플라보노이드 화합물을 이용한 기능성 소재로 개발 가능성을 기대 할 수 있었다.
본 연구에서는 유용성분 함유 고구마 품종의 대량생산을 위한 재배법 개발을 위하여 재식간격 및 재배기간에 따른 괴근 수량 및 다양한 유용성분 함량 분석을 수행하였다. 이러한 결과는 고구마 수량 및 유용성분 대량생산을 위한 재배법 개선에 유용한 정보를 제공해줄 것으로 생각된다. 1. 두 품종 모두 재배기간이 길수록 총 괴근 수량과 300 g 이상 괴근 수량이 증가하는 경향을 나타내었다. 2. 주황미의 경우 재식간격별 수량 조사 결과, 70×20 cm 정식구에서 재배기간이 길어질수록 총 괴근 수량과 300 g이상 괴근 수량이 가장 높게 나타났으며, 신자미의 경우에는 재식간격에 따른 총 괴근 수량의 변화는 큰 차이가 없었으나 300 g이상 괴근 수량은 140일과 160일 재배구에서 70×30 cm와 70×35 cm 정식구의 수량이 70×20 cm과 70×25 cm 정식구에 비해 높게 나타났다 3. 주황미 괴근의 베타카로틴의 총 함량도 재배기간이 길수록 높은 수치를 나타냈으며 70×20 cm 재배 간격에서 베타카로틴의 함량이 다른 재배간격에서 베타카로틴의 함량에 비해 가장 높게 나타났다. 4. 신자미 괴근의 안토시아닌의 총 함량 역시 재배기간 120일 대비 140일과 160일에서 크게 증가하였다. 재식간격에 따른 총 안토시아닌 수량의 변화는 큰 차이가 없었으나 300 g이상 괴근 수량에 해당하는 안토시아닌 총 함량은 140일과 160일 재배구에서 70×30 cm와 70×35 cm 정식구의 수량이 70×20 cm과 70×25 cm 정식구에 비해 높게 나타났다. 5. 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량을 분석한 결과 두 함량 모두 주황미 보다 신자미가 현저히 높은 함량을 나타내었으며, 160일 재배구에서 가장 높게 나타났다. 특히 300 g이상 괴근의 두 유용성분의 함량은 70×30 cm 또는 70×35 cm에서 가장 높은 수치를 나타내었다. 6. 고구마 유용성분 대량 생산을 위한 재배방법으로 두 품종 모두 재배기간은 160일이 적합하였으나 재식밀도는 주황미의 경우 특히 70×20 cm 재배 간격에서 베타카로틴의 함량이 다른 재배간격에서 베타카로틴의 함량에 비해 가장 높게 나타났으며, 신자미의 경우는 70×30 cm 또는 70×35 cm에서 300 g이상 괴근의 유용성분 총 함량이 높은 경향을 나타내었다
I. 질소시용량(窒素施用童)과 배양조건(培養條件)이 고구마의 지상부(地上部) 생육(生育) 및 괴근형성(塊根形成)에 미치는 영향(影響) 1)배양액(培養液) 1l 당(當) 3m.e. $NO_3$-N의 저수준질소구(低水準窒素區) (A구(區))에서는 괴근생성(塊根生成)이 왕성(旺盛)하였으나 1l당(當) 10 m.e. 이상(以上)의 고수준질소구(高水準窒素區)($B_1{\cdot}B_2$ 구(區))에서는 세포신장(細胞伸長)은 활발(活潑)하였지만 괴근형성(塊根形成)은 이루어지지 않았다. 고수준질소(高水準窒素)의 괴근억제효과(塊根抑制效果)는 경엽생장(經葉生長)의 촉진(促進)을 통(通)한 간접적(間接的) 영향이나 탄수화물(炭水化物)에 대(對)한 경합관계(競合關係)보다 질소(窒素)의 직접적효과(直接的效果)나 어떠한 생기적효과(生機的效果)가 개재(介在)된 것으로 추측(推測)된다. 2) 배양액(培養液) 1l당(當) 6mg의 요소가용(尿素加用)은 생장(生長)을 촉진(促進)하고 특히 지상부(地上部)의 생체중(生體重)의 증가를 초래(招來)하였으나 초장(草丈)에 대(對)해서는 오히려 억제적(抑制的)이었다. 3) 본시험(本試驗)에서 새로히 설계(設計)된 수경배양법(水耕培養法)은 식물(植物)생육(生育)을 역경배양이상(礫耕培養以上)으로 왕성(旺盛)하게 하고, 특히 저수준질소구(低水準窒素區)(A구(區))에서는 역경배양(礫耕培養)과 같이 괴근생성(塊根生成)도 상당(相當)히 이루어졌다. 4) 식물생장억제제(植物生長抑制劑)인 B-nine의 엽면살포(葉面撒布)는 초장(草丈)을 억제(抑制)하였으나 다른 효과(效果)는 일정(一定)한 경향(傾向)을 보여주지 않았다. II. 요소시용량(尿素施用量)이 고구마 생육(生育)에 미치는 영향(影響) 1) 배양액(培養液)을 통(通)하여 근부(根部)에 흡수(吸收)된 고수준농도(高氷準濃度)의 질소(窒素)는 경엽생장(莖葉生長) 즉, 초장(草文), 입수(數), 생체중(生體重)을 억제(抑制)하고 있다. 이것은 아마도 Ammonia화(化) 되지 않은 요소태질소(尿素態奎素)의 직접적흡수(直接的吸收)에 의(依)한것 같다. 2) 제(第) I 부(部)에서 고수준질산태질소(高水準窒酸態窒素)는 괴근형성(塊根形成)을 불가능(不可能)케 하였으나 본시험(本試險)에서의 고수준요소(高水準尿素)는 괴근형성(塊根形成)을 가능(可能)케 하고 있다. 그러나 고수준요소구(高水準尿素區)(B구(區))에서의 지상부(地上部) 대(對) 괴근비(塊根比)는 저수준요소구(低水準尿素區)(A구(區))보다 낮고, 괴근발육(塊根發育)에 대(對)한 억제(抑制)정도는 지상부(地上部)에 대(對)한 억제(抑制)정도보다 더 큰것을 볼 수 있다. 3) 고수준요소(高水準要素)의 근부흡수(根部吸收)가 경엽생장(莖葉生長)을 억제(抑制)하는데 대(對)하여 같은 양(量)의 요소엽면시용(尿素葉面施用)은 경엽생장(莖葉生長)을 촉진(促進)하고 있다 따라서 지하부(地下部) 대(對) 지상부비(地上部比)는 요소엽면시용구(尿素葉面施用區)(C구(區))에서 가장 크고, 요소(尿素)의 근부흡수(根部吸收)에 의(依)한 저수준(低水準)(A구(區)) 및 고수준요소구(高水準尿素區)(B구(區))에서는 낮다. III. 요소시용(尿素施用)과 식물생장억제제처리(植物生長抑制劑處理)가 고구마 생육(生育)에 미치는 영향(影響) 1) 식물생장억제제(植物生長抑制劑)의 일종(一種)인 B-nine은 고수준요소구(高水準尿素區)나 저수준요소구(低水準尿素區)에 관계(關係)없이 전반적(全般的)으로 초장(草丈)을 억제(抑制)하고 있다. Gibberellin 단용(單用)은 초장(草丈)을 현저히 촉진(促進)하고 Gibberellin과 B-nine의 혼용(混用)은 B-nine의 초장억제(草丈抑制)를 회복(恢復)시키고 있다. 2) B-nine 처리(處理)는 저수준요소구(低水準尿素區)에서 현저히 고구마의 생체중(生體重)을 특히 지상부(地上部) 생체중(生體重)이 증가(增加)되었다. 고수준요소구(高水準尿素區)에서도 B-nine 처리(處理)는 생체중(生體重)을 증대(增大) 시키고 그정도는 농도에 따라 다르며 0.15% 처리구(處理 區)($B_1$구(c))가 가장 컸다. B-nine의 생체중(生體重) 증대효과(增大效果)는 지상부(地上部)에서 가장 크고 다음은 괴근(塊根)이며, 세근(細根)에서 가장 작았다. 따라서 지상부(地上部) 대(對) 세근비(細根比)는 B-nine 처리구(處理區)로서 어느 때나 감소(減少)되고, 지상부(地上部) 대(對) 괴근부(塊根部)는 저수준요소구(低水準尿素區)에서 감소(減少)하고 고수준요소구(高水準尿素區)에서는 오히려 증가(增加)되고 있다. 3) Gibberellin 단용(單用)도 고구마의 생체중(生體重)을 증대(增大)시키고 Gibberellin과 B-nine의 혼용구(混用區)($B_3$+GA구(區))는 각단용구(各單用區)보다 더욱 현저한 증대(增大)를 가져왔다. 즉 Gibberellin과 B-nine은 초장(草丈)에 대(對)해서는 길항작용(拮抗作用) 을, 생체중(生體重)에 대(對)해서는 상승작용(相乘作用)을 나타냈다. 4) B-nine 처리(處理)는 초장(草丈)과 생체중(生體重)에 대(對)해서 현저한 선택적효과(選擇的效果)를 나타냈다. 따라서 B-nine 은 Antimetabolite라기 보다 대사조정자(代謝調整者)로써 역할(役割)하는 것으로 본다. 5) 고수준요소(高水準尿素)의 공급(供給)으로 일어나는 작물생육억제(作物生育抑制)를 B-nine 처리(處理)로 회복(恢復)되있으며 이 사실(事實)은 실용적(實用的) 전망(展望)이 크다고 본다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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