스마트팜 기술을 적용한 새싹삼 성분 및 기능성 검정을 통한 고부가가치 재품소재 개발에 관한 연구

박무용 신라대학교 일반대학원 2021 국내박사

삼류는 수 천년간 우리 민족과 함게 하여 왔으며 주로 구근 뿌리를 활용한 약용과 식용으로 사용되어 왔다. 2006년 새싹삼 재배방법의 개발 이후 새싹삼에 대한 재배의관심이 증가하였으며 2016년을 기점으로 활발한 상업적인 재배 연구와 재배방법이 비약적으로 증가 하고 있다. 그러나 연구의 방향이 재배방법의 개량이 주로 이루어졌으며 수경재배, 토경재배, 컵 재배, 박스재배, 점적호수 활용재배, 스마트팜 재배, LED광의 활용한 재배, 스프링클러노즐재배, 하우스재배,등의 방법으로 새싹삼을 농민들이 재배 하는등 재배방법에 관한 연구에 주력 하였다.. 새싹삼의 기능성 약리 작용 검정에 대한 연구가 부족 하여 새싹삼의 기능성 분석 및 검정을 통하여 대량 소비와 생산의 밑받침을 통한 농산물에서 산업화 소재로서의 활용성을 높이기 위한 다양한 기능성에 대한 연구가 실행되었다. 특히, 재배 방법의 변경으로 산삼과 홍삼에 함유 하고 있는 사포닌 Rg3가 새싹삼에도 함유 되어 있는 Rg3의 증가와 효능의 연구 실험을 위한 검증를 통해, 새싹삼의 사포닌과 조단백질, 조지방 ,잔류농약 분석 등을 분석하여, 새싹삼을 활용하여 만든 제품이 기능성 식품 과 의약품 원료로 사용되는 시금석으로 자리 잡길 기대 한다. 이에 새싹삼의 연구가 조금 더 심도 있고 기능성과 생의학적 효과을 검정하여 6차산업과 제 4차 산업 혁명에 적합한 소재로서 활용 가능성 연구을 하여 새싹삼이 고부가가치를 창출할 수 있는 산업화와 생의학적으로 기능성을 확보할 수 있는 바이오 소재로서 확보할 수 있어 다양한 제품들이 개발될 수 있도록 연구가 진행되었다. PPD계 사포닌인 20(S)-ginsenoside Rg3는 HepG2 세포에 대한 apoptotic 세포사멸 효과와 동시에 세포 생존을 향한protective autophagy(세포자가사멸)를 일으키는 기능을 가지고 있다. 25.26) PPT계 사포닌인 20(R)-ginsenoside Rh1 및 Rh4의 경우는 세포사멸 효과와 동시에 autophagic cell death를 일으키는 것으로 나타나 진세노사이드의 구조-활성간 특이성이 가지고 있다.26)-(2004 서울대학교.정종헌,간암 세포주에서 진세노사이드의 자가포식 작용 유도,초록29줄-12줄) 본 연구에서는 새싹삼의 재배방법에 따라 PPD계 사포닌인 20(S)-ginsenoside Rg3의 성분 증가와 새싹삼 뿌리에서 새싹삼 추출물6년근과 K사 홍삼의 열수 추출물보다 많은 양의 Rg3가 우수하게 추출되어지는 수준에 26)있어 다양한 생의학적 기능성 재료로서의 효과가 우수함을 본 연구에서 확인하였다. HePG2(간암세포)와 B16-F10(피부암인 흑색종)에 새싹삼 추출물을 투여 하여 독성실험과 사멸율을 실험 및 확인 연구하여 의생명․바이오 산업에 활용할 수 있는 기능성 약용 성능 효과를 증명하여 새싹삼의 활용이 증대되어 6차 산업과 필요로 하는 기반 테이터로서의 활용을 기대 한다. 기존 방식대로 새싹삼담금주,새싹삼고추장등을 제조,숙성시켜 사용 하는 것에서 더 나아가, 그 제품의 성분 분석을 하여 바이오 기능을 첨가한 새싹삼추출물을 활용해, 다기능성 바이오 새싹삼 제품의 생산과 연구에 기본적 데이터 활용 및 개발에 본 연구의 목적이 있으며 적은 면적에서 콘테이너등을 활용한 도시농업에서의 응용가능성도 함께 연구 하였다. For thousand of years, ginseng has been working with the Korean people which has been used mainly for medicinal and dietary purposes using bulbous roots. Interest in growing sprout ginseng has increased since the development of sprout ginseng cultivation method in 2006 ,and as of 2016, active commercial cultivation research and cultivation methods have increased rapidly. However, the direction of the research was mainly improved by cultivation method of growing sprout such as hydroponic cultivation, soil cultivation, cup cultivation, box cultivation, spot lake utilization cultivation, smart farm cultivation, LED light cultivation, sprinkler nozzles cultivation, house cultivation, etc. Due to the lack of research as regards functional pharmacology of sprout ginseng, we plan to conduct this study for its function as an industrial material in agricultural products through the support of mass consumption and production through analyzing and testing the functionality of sprout ginseng. In particular, the change in the cultivation method will lead to the increase of saponin Rg3 which is contained in mountain and red ginseng and it is expected that products made using sprout ginseng will become a touchstone used as raw material for functional food and pharmaceutical by analyzing saponin, crude protein, crude fat, and residual pesticides etc of sprout ginseng. Therefore, we hope that in depth study of sprout ginseng by testing the functionality and effectiveness which has the possibility of utilization as a suitable material for the 6th and 4th industrial revolution will be used for industrialization and high value added bio-material. Through injecting sprout ginseng extract into HePG2 (liver cancer cells) and B16-F10 (skin cancer melanoma) to test and verify toxicity and mortality rates, we hope to prove the performance effect of functional medicinal herbs that can be used in the bio-industry, and also the use of sprout ginseng as a necessary base tester for the 6th industry. The purpose of this study is to use basic35) data for the production and development of multi-functional bio-sprout ginseng products by utilizing sprout ginseng extract that adds bio function through analyzing the ingredients of the products as well as manufacturing and ripening sprouts, samchum liquor, red pepper paste, etc using the existing method.

광원을 달리하여 재배한 브로콜리 새싹의 이화학적 특성 및 항산화활성 비교

김은지 호서대학교 대학원 2014 국내석사

Recently, the interests in functional foods had been increased. Therefore, the research regarding of the observations of the functions and antibacterial ability of the broccoli had been completed. Research had been a vital step in order to prepare the most sufficient conditions and environments for the photosynthesis and productivity of the high-functional broccoli. Broccoli used for the research was produced after applying sprouted and light source. To facilitate analysis on the chemical property of the broccoli, proximate composition, free sugar, citric acid, Minerals, and Vitamin A, C, E contents were applied. Eradicating ability of total phenol compound, SOD-liked activity, EDA, and Hydroxyl radical was inspected. Inspection was done in order to measure the potentials of antioxidental ability. Total analysis relied on the SAS. Broccoli sprout produced through plant factory system's photosynthesis, according to light source, had superior amount of crude protein, crude fat, and crude ash than normal sprout with fluorescent light. Broccoli sprout applied with red light had superior amount of glucose and fructose. Broccoli sprout applied with turquoise light had superior amount of citric acid, and the sprout applied with red light had superior amount of malic acid and oxalic acid. The broccoli applied with white light had superior amount of various minerals such as K, Mg, and Na. According to plant factory system's data, the activated development of antioxidental ability had an amount of 1.63mg/ml, EDA 30.82%. Among those sprouts, the sprouts applied with turquoise light had superior amount of hydroxyl radical scavenging of 65.62%, and the sprouts applied with white light had superior amount of activated amount of SOD-liked activity 52.69%. Research observing dehydrated broccoli sprouts showed the sprouts dehydrated with cold air had superior amount of malic, citric, and oxalic acid than the sprouts dehydrated with hot air. It also had five times the amount of vitamin A and E, however, sprouts dehydrated with hot air had higher amount of vitamin C. According to the working condition, the method of dehydration at low temperature had the higher amount of activated antioxidental ability. It had 1.6mg/ml of activated antioxident ability, 63.04% of SOD-liked activity, and 67.76% of hydroxyl radical scavenging. Just like this results, the antioxidental ability can vary by the photosynthesis and temperature in which the sprouts are dehydrated. Thereupon, thorough foundational datas are required to acquire the best outcome. 식물공장 시스템에서 고기능성을 지닌 브로콜리 새싹의 생산체계 구축과 최적의 가공방법에 대한 기초자료를 제공하기 위하여 일반성분, 유리당, 유기산, 비타민, 무기질 및 총 페놀 함량, SOD 유사 활성, 전자공여능(EDA), Hydroxyl radical 소거능 등을 검사하였다. 브로콜리 새싹은 암조건에 2일 발아 후, LED 광원으로 4일 동안 하루 10시간씩 조사하여 성장시켜 건조, 추출한 후 사용하였다. 광원에 따른 브로콜리 새싹의 일반성분을 비교한 결과, 조단백질, 조지방, 조회분 함량은 일반광원을 조사한 새싹이 높았다. 유리당인 Glucose와 Fructose는 적색광을 조사한 브로콜리 새싹이 높게 나타났고, 유기산에서 Citric acid는 청색광원을, Malic acid와 Oxalic acid는 적색광원을 조사한 새싹에서 높게 나타났다. 브로콜리 새싹에서는 다량무기질인 K, Mg, Na의 함량이 80 mg% 이상으로 높았고, 적색광원을 조사한 새싹에서 함량이 더 높게 나타났다. 광원에 따른 항산화 활성은 총 페놀 함량 1.63 mg/ml, 전자공여능(EDA) 30.82%, Hydroxyl radical 소거능 65.62%로 청색광에서 높았으며, SOD 유사 활성은 52.69%로 일반광에서 높은 활성을 나타냈다. 건조방법에 따른 브로콜리의 일반성분을 조사한 결과 저온 열풍 건조보다 동결건조에서 조회분의 함량이 많았고 유의적인 차이가 있었다. 유기산인 Citric acid, Malic acid, Oxalic acid 함량은 저온 열풍 건조한 방법보다 동결 건조한 방법에서 2배 이상 높았다. 브로콜리 새싹에서 미량무기질인 Fe, Mn, Zn은 동결 건조한 브로콜리 새싹보다 열풍 건조한 브로콜리 새싹에서 더 높았으며, 다만 Cu는 동결건조에서 함량이 높았다. 비타민 A, E의 함량은 각각 3,359.14μg RE/100 g, 13.47 IU/100 g로 동결 건조한 새싹이 저온 열풍 건조한 새싹보다 5배 이상 높았으며, 비타민 C의 함량은 저온 열풍 건조한 새싹에서 높았다. 가공조건에 따른 항산화 활성은 총 페놀 함량 1.6 mg/ml, SOD 유사활성 63.04%, 전자공여능(EDA) 38.81%, Hydroxyl radical 소거능 67.76%로 저온 열풍 건조 방법에서 높게 나타났다. 브로콜리 새싹은 일반광원으로 재배하였을 때보다 적색광원, 청색광원을 조사하여 재배하였을 때, 유리당과 유기산, 무기질의 함량이 높아졌다. 또한 브로콜리 새싹의 항산화 활성을 연구한 결과 브로콜리 새싹은 청색광원을 조사하여 재배하고, 저온 열풍 건조한 브로콜리 새싹이 가장 항산화 활성이 높은 것으로 나타났다. 브로콜리 새싹 재배의 광원과 수확 후 가공조건에 따른 브로콜리 영양소 및 항산화 활성 특성이 달라짐에 따라 보다 체계적인 연구가 필요하다 할 것으로 생각된다.

새싹 마늘 분말을 첨가한 막걸리의 품질특성

김명선 세종대학교 대학원 2022 국내석사

새싹 마늘 분말을 첨가한 막걸리의 품질특성 본 연구에서는 새싹 마늘을 동결 건조하여 분말을 첨가한 막걸리의 이화학적, 관능적 특성 평가를 조사하였다. 실험에 사용된 막걸리는 국내산 찹쌀과 우리 밀 누룩을 사용하여 술 빚는 과정에서 단양주로 제조하였다. 저장 마늘 6g의 마늘을 17℃에서 12일동안 비순환 방식의 수경재배기로 재배하여 동결 건조하여 분쇄해서 만든 분말을 고두밥을 누룩과 함께 첨가량을 달리하여7일 동안 25℃에서 발효과정의 변화에 대해 측정하였고 새싹마늘의 첨가 농도를 달리한 막걸리의 발효 중 pH는 초기 4.9-5.4에서 발효 3일째 3.4-3.9로 감소하였다. 그러나 발효가 시작된 후 4일부터 7일까지 완만히 증가하여 3.9-4.0이 되었다. 적정산도는 초기에 0.12-0.18%에서 발효 3일째까지 급격히 증가하여 0.62-0.79% 였다. 그러나 발효 4일째부터 서서히 감소하는 경향을 나타냈으며 발효 7일째가 되었을 때 0.32-0.40%가 되었다. 적정산도는 초기에 0.12-0.18%에서 발효 3일째까지 급격히 증가하여 0.62-0.79% 였다. 그러나 발효 4일째부터 서서히 감소하는 경향을 나타냈으며 발효 7일째가 되었을 때 0.32-0.40%가 되었다. 관능평가를 실시한 결과 대조군은 새싹마늘 첨가구에 비해 전반적으로 높은 기호도 점수를 받았으나, 대조군과 시험군 사이에 유의적인 차이가 없었다. 그러나 새싹마늘을 0.05% 첨가하여 제조된 막걸리는 맛에 대한 기호도가 대조군에 비해 우수한 것으로 나타났다. 막걸리에서 분리된 향기 성분은 총 36가지였으며, ethanol, 2-phenylethanol, 3-methylbutan-1-ol (isoamyl alcohol) 순으로 많은 비중을 차지하였다. 새싹마늘 분말 0.05%를 첨가하여 제조하는 것이 맛에 대한 기호도가 가장 우수하여 새싹마늘 막걸리의 제품화 가능성이 높은 것으로 확인되었다. 본 연구는 새싹마늘의 활용 방안을 제시하고, 막걸리의 고급화와 다양화에 기여할 수 있을 것으로 생각된다