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• 재료 및 방법
• 부추 재배방법별 생육 및 이화학적 성분 차이
• 1) 무기성분 분석
• 2) 구성아미노산
• 3) 유리아미노산
• 4) 유리당 분석
• 부추 재배방법별 DPPH 라디컬 소거효과
• 통계처리
• 결과 및 고찰
• 재배방법별 부추의 생장량 비교
• 재배방법별 부추 이화학적 특성 차이
• 부추 재배방법별 DPPH 라디컬 소거효과
• 적 요
• 사 사

오늘날 우리는 화학농약, 화학비료 등의 사용으로 노동력을 절감하면서 수량을 증대할 수 있는 농업을 할 수 있는 시대에 살고 있다. 하지만 화학농약과 화학비료를 사용한 농업은 환경오염으로 인한 생태계의 파괴로 인해 자연과 국토의 보존, 또는 먹을거리의 안전성 확보에 어려움을 겪고 있다. 이러한 어려움을 해결하기 위해서 환경 친화적이고 생태적인 농업의 실천이 요구되고 있다. 이러한 환경적· 생태적 특성에 맞는 수많은 독창적인 농사기술들(콩류의 최소경운재배, 화경수누적 제초체계 등)이 고농서로 전해져 내려오고 있다(김 등, 2008). 따라서 이러한 자연적, 생태적인 전통농업기술(겨류 및 분강수비이용 등)들을 연구 발전시켜 앞으로 우리가 나아가야 할 친환경, 생태적 농업에 응용하는 것은 매우 의미 있을 것이다.

전통적인 연구방법으로 고농서 중 조선 후기의 「산림경제(山林經濟), 홍만선」에 따르면 “주택 좌우로 포전을 만들고 일용할 먹을거리를 얻는다”라고 하였는데 무와 같은 채소를 기르는 조건이 편의 위주로 집 가까이에 마련됨으로써 손이 자주 가고 공을 들여야 하는 특수 재배법이 손쉽게 시도될 수 있었고 그 결과로 얻어진 것이 겨울철 연화재배법이다(김 등, 2008 재인용).

「임원경제지(林園經濟志), 서유구」에는 황아채가 소개되고 있다(김 등, 2008 재인용). “겨울철 움막 속에 배추를 옮겨 말똥으로 북돋은 다음 오래 동안 햇빛에 쐬지 않게 해주면 그 잎이 노랗고 연하게 되는데 이를 황아채라 하며, 이 기술요령은 부추를 누렇게 기르는 데에서 모방한 것이다.”라고 하였다. 부추에 대한 고농서의 기록은 후생록(厚生錄), 신증후에 의하면 부추 뿌리를 움 속에 거두어들이고 찬 기운이 들어가지 않게 하면 새 싹이 곧 돋아나온다. 이를 거두어 삶거나 국을 끓여 먹으면 그 맛이 심히 좋은데 잘라 먹으면 계속 돋아난다는 보고가 있다(김 등, 2008 재인용).

부추(Allium tuberosum Rottler)는 우리나라뿐만 아니라 중국, 일본을 비롯한 동남아시아 전역에서 애용되고 있는 기호도가 매우 높은 향신채소류이다. 부추에는 클로로필, 카로틴, 비타민 C, 칼슘, 철분, 식이섬유소 등의 영양소가 많이 함유되어 식품으로서 매우 중요하다(Park et al., 1998). 부추는 1회 파종으로 5, 6년 간 계속 수확할 수 있고 연 7∼8회 수확이 가능한 경제작물로서 인기가 높아 2000년 이래 재배면적(800ha)이 매년 늘어나고 있는 추세이다(Moon et al., 2003).

황아재배는 작물을 재배할 때 햇빛을 차단하여 엽록소 생성을 적게 하여 잎이 누렇게 되게 가꾸는 방법이다. Choi et al.(1993)에 따르면 산마늘 연화재배 시 광상태보다 암상태에서의 줄기 신장이 현저히 빨랐고 섬유소의 함량은 빛의 조도가 높을수록 증가되었으나 암조건에서는 그 생성이 억제되었다고 하였다. 차광재배한 차를 이용한 가루차나 식품 첨가용 고급 찻잎은 신초 수량, K₂O, MgO, caffeine, catechin 등의 함량이 많은 반면 tannin 함량이 적었고 차광처리에 따른 더덕의 조성분과 정유성분 변화에 관한 연구에서는 차광정도가 높을수록 조단백질과 조지방은 감소한 반면 향기성분인 trans-2-hexanol은 무차광에 비해 오히려 높아졌다(Lee et al., 1998, 2009). 차광정도에 따른 고들빼기의 생육정도는 차광보다 무차광에서 높게 나왔으나 페놀, 플라보노이드와 같은 생리활성물질 함량은 차광에서 높게 검출되었다(Chon, 2010).

따라서 본 연구는 고농서 농법 중 부추를 황아재배하여 생장량과 무기성분, 아미노산, 유리당 및 항산화 등을 조사하여 앞으로의 재배방법에 활용가능여부를 알아보고자 수행하였다. 

재료 및 방법

부추 재배방법별 생육 및 이화학적 성분 차이

2010년 농가포장(전남 고흥)에 파종한 후 1년된 재래종 부추의 뿌리를 수확하여 본 연구에 사용하였다. 원예용 상토((주)성화)가 충진 된 사각포트(40 × 60 cm)에 파종 후 1년 된 부추 뿌리를 분식하여 15°C의 암상태의 생장상(HB-303DH, HAN BAEK SCIENTIFIC CO.,상대습도 70%, 황아재배)과 광상태(관행재배)의 생장상에 두고 분식 후 2, 7, 13, 14일에 초장을 조사하였고, 분식 후 14일에는 지상부를 절단하여 생체중을 조사하였다(1차 수확). 1차 수확 후 다시 암 및 광조건의 생장상에 15일 동안 둔 후 재생장 정도를 초장 및 생장량을 조사하였다(2차 수확). 또한 2차 수확한 부추로부터 15일동안 재생장한 부추의 재생장 정도를 조사하였다. 암 및 광조건의 생장상에서 생장한 1차 수확 부추의 지상부를 40°C에서 5일간 건조한 후 무기물, 아미노산, 유리당 등을 분석하였다. 

1) 무기성분 분석

시료를 600°C로 12시간 회화하고 습식분해법(Woo & Ryoo, 1983)으로 분해하여 탈이온 증류수로 정용하고 검액하였다. 마쇄한 황아재배 및 관행재배 부추 2 g에 진한 질산 10 ml를 가하여 처음에는 낮은 온도로 가열하고 점차 고온으로 가열하면서 분해하였다. 분해액이 백색 투명하게 되면 냉각시키고 분해액에 증류수를 가하고 100 ml로 정용 후 여과하여 여액을 분석시료로 하였다. 각 무기성분의 정량은 유도결합플라스마 분광광도기(ICP, Inductively Coupled Plasma, 3300DV, PerkinElmer Optima, USA)를 이용하여 분석하였으며, 분석조건은 다음과 같다. 가스유속은 plasma 15 l/min, auxiliary 0.5 l/min, nebulizer 0.8 l/min이였으며, RF power 1,300 watts, 유속 1.0 ml/min, speed 18.48 rpm, sample flow rate 1.0 ml/min, sample flush time 30sec, sample flush rate 4.0 ml/min, delay time 30sec이었다(Jung et al., 2012). 

2) 구성아미노산

구성아미노산의 분석은 황아재배 및 관행재배 부추의 건조한 잎 2g을 내열성 vial에 넣고 6N HCl 용액 15 ml를 가한 후 110°C에서 24시간 가수분해 시켜서 얻은 여액을 원심분리하고, 상등액을 50°C에서 농축하여 염산과 물을 완전히 증발시킨 후, 구연산나트륨 완충용액(pH 2.2) 10 ml로 정용한 다음 여과(0.22 μm membrane filter)한 후 아미노산자동분석기(S433, Sykam Co., Germany)로 다음과 같은 조건으로 분석하였다. Cation separation column(LCAK60/Na 4.6 × 150mm)를 사용하였고, 0.2N Na-citrate buffer 용액(pH 3.20, 10.85)의 유속은 0.45 ml/min, ninhydrin 용액의 유속은 0.25 ml/min, column 온도는 50∼80°C, 반응온도는 131°C, 분석시간은 68min이었다(Jung et al., 2012).

3) 유리아미노산

유리아미노산의 분석은 시료 10 g를 정량하여 homogenizer(Nissei Co., Ace homogenizer AM-11, Japan)로 마쇄하고 유리당을 추출한 후, 0.45 μm membrane filter로 여과하여 얻은 여액을 아미노산자동분석기로 Ohara & Ariyoshi(1979)의 방법에 따라 분석하였다. 여액 10 ml에 sulfosalicylic acid 25mg을 첨가하여 4°C에서 4시간 동안 방치시킨 후 원심분리(15,000rpm, 30분)하여 단백질 등을 제거하고, 상층액을 0.22 μm membrane filter로 여과하여 얻은 여액을 분석시료로 사용하였다(Jung et al., 2012). 아미노산자동분석기의 조건은 구성아미노산 분석조건과 같다.

4) 유리당 분석

유리당의 분석은 AOAC(1990)와 Wilson(1981) 등의 방법에 따라 분석하였다. 즉, 건조한 시료 5 g를 증류수로 50 ml 정용하여 30°C 수욕조에서 30분 동안 진탕한 후 15,000rpm에서 30분간 원심분리하였다. 상층액을 Sepak-C₁₈로 정제시킨 후 0.45 μm membrane filter로 여과한 여액 20 μl를 HPLC(Spectra Physics 4000, USA)로 분석하였다. 분석 컬럼은 carbohydrate analysis column(300 × 3.9 mm, Waters, USA), 용매는 82% acetonitrile, 이동속도는 2 ml/min, 검출기는 RI, 시료주입량은 20 μl이었다. 유리당 표준시료는 Sigma를(St Louis, USA) 사용하였다(Jung et al., 2012).

부추 재배방법별 DPPH 라디컬 소거효과

부추 황아재배와 광상태에서 재배한 부추의 DPPH 라디칼 소거 효과를 측정하기 위하여 분식 후 15일된 부추(1차 수확)와 1차 수확 후 15일 동안 재생장한 부추(2차 수확) 그리고 2차 수확 후 다시 15일 동안 재생장한 부추(3차 수확)를 사용하였다. 부추 0.1g을 유발에 넣고 99.9% 에탄올 2 ml를 넣어 마쇄 후 4°C에서 5,000 rpm으로 10분간 원심분리하여 상층액을 사용하였다. 상층액 100 μl, 0.1M acetate buffer pH 5.5 500 μl, 0.5mM DPPH(2,2-diphenyl-1-picrylhydarzyl) 250 μl, 에탄올 400 μl를 넣어 혼합한 후 실온에서 30분간 반응시켰다. 반응 후 spectrophotometer를 이용하여 517 nm에서 흡광도를 측정하였다. 소거효과는 대조구의 흡광도-실험구의 흡광도/대조구의 흡광도× 100으로 산출하였다.

통계처리

통계처리는 황아재배 및 관행재배에 의한 부추의 생장 및 영양성분 변화에 관한 최소유의차 검정(P<0.05)을 실시하여 유의성 유무를 확인하였다(SAS, 2000).

결과 및 고찰

재배방법별 부추의 생장량 비교

1년된 부추 뿌리를 수확하여 원예용 상토로 충진된 포트에 분식 후 암상태하에서 생육한 부추의 초장은 분식 후 2일과 7일에는 광상태에 생육한 부추에 비해 작았으나 분식 후 13일부터는 유사하다가 14일에는 오히려 초장이 컸다(Table 1). 분식 후 14일에 부추를 수확하여 조사한 생체중의 경우 암상태에서 생육한 부추 생체중이 광상태에서 생육한 부추 생체중에 비해 유의적으로 많았다. 분식 후 14일까지 생육한 부추를 수확 후 동일한 광과 암조건하에 두고 재생장한 부추의 초장을 조사한 결과, 수확 후 6일에는 광과 암상태 생육 조건 간에 유사하였으나 수확 후 10일 이후에는 광상태보다 암상태에서 컸고 수확 후 15일에도 암상태에서 지상부 생체중이 광상태에 비해 2배정도 많았다. 이들 부추의 지상부를 다시 절단 후 동일한 광과 암조건하에 둔 후 5일째 초장은 유의적인 차이가 없었으나 수확 후 9일과 14일에는 암상태에서 광상태 보다 초장이 유의적으로 컸다. 또한 수확 후 14일에 조사한 지상부 생체중은 1차 재생장과 유사하게 광상태에 비해 암상태에서 2배 이상의 지상부 생장량을 보였다. Moon et al.(2007)은 베란다의 약광조건에서도 생육이 우수한 작물을 선발하고자 로메인상추, 청치마상추, 생채, 엔다이브, 겨자채, 쑥갓, 적근대 및 부추 등 9종의 엽채류를 0, 50, 70, 90% 차광을 하여 재배한 결과 이들 작물 중 부추가 광이 부족한 환경에서도 가장 생육이 우수하였다고 하였다. 또한 Choi et al.(1993)은 산마늘 연화재배 시 광상태보다 줄기 신장이 현저히 빨랐다고 하였고, Han et al.(2001)은 가시오갈피를 50% 차광재배 한 경우 무차광에 비해 가지 길이가 크고 수량도 많았다고 하였다. 본 연구결과에서도 부추를 원예용상토를 이용하여 황아재배 한 경우 상토를 교체하지 않고 3회 이상 수확이 가능하며 수확량도 광상태에서 생육한 부추에 비해 많았다. 따라서 부추와 같은 일부 작물의 경우 황아재배로 겨울철 베란다와 같은 소규모 재배법으로 체계화시켜 볼 가치가 있을 것으로 생각된다.

Table 1. Plant height and shoot fresh weight of Chinese chives grown under light and dark conditions.

재배방법별 부추 이화학적 특성 차이

위의 연구결과에 의하면 부추 재배방법별 생장량 차이를 보여 광조건과 암조건하에서 14일간 생장한 부추 지상부를 채취하여 이화학적 특성에서도 차이를 보이는지 조사하였다. 암조건하에서 생장한 부추에서는 Na 함량이 광조건에서 생장한 부추에 비해 유의적으로 많았으나 Cu, Zn 함량은 차이가 없었고 Mg, K, Ca, Fe, Mn 함량은 오히려 적었다(Table 2). Mg는 10∼20%가 엽록체에 존재하고 그 양의 약 반은 엽록소를 구성하여 광합성에 직접 관여한다(Taiz & Zeiger, 1998). 따라서 Mg 함량이 암조건하에서 적었던 것은 암조건하에서 엽록소형성이 적었기 때문으로 사료된다. 그러나 차광재배 차잎의 경우 무차광잎에 비해 K, Mg, Ca이 많았고 Na는 차광유무에 상관없어(Lee et al., 2009) 본 연구와 상반되는 경향을 보여 차광재배에 따른 무기물 변화는 작물 간에 다를 것으로 예상된다. 

Table 2. Mineral composition of Chinese chives grown under light and dark conditions for 14 days after seeding.

암조건하에서 생장한 부추의 구성아미노산인 aspartic acid, serine, proline, glycine, alanine, methionine, tyrosine, histidine, lysine이 광조건의 부추 보다 유의적으로 많았다(Table 3). 그러나 valine과 phenylalanine은 광조건 하에서 생장한 부추에서 많았고 그 밖의 threonine, glutamic acid, isoleucine, leucine, arginine 함량은 광, 암조건 간에 유의적인 차이가 없었다. 구성아미노산 전체 함량에서도 암조건에서 생장한 부추가 광조건하에서 생장한 부추에 비해 1.7배 많았고, 필수아미 노산 함량도 다소 많았다. 광, 암상태에서 생육한 부추의 주요 구성아미노산은 proline, glutamic acid, aspartic acid, alanine로서 Moon et al.(2003)이 광상태에서 생육한 부추 잎에 밝힌 구성아미노산과 유사하였다.

Table 3. Composition of total amino acids of Chinese chives grown under light and dark conditions for 14 days after seeding.

유리아미노산은 광조건하에서 생장한 부추에서 glutamic acid, valine, methionine, isoleucine, lysine, phenylalanine, arginine 함량이 암조건하에서 생장한 부추에 비해 많았으나, aspartic acid, proline, glycine, tyrocine 함량은 암조건하에서 생장한 부추에 비해 적었고 그 밖의 유리 아미노산간에는 유의적인 차이가 없었다(Table 4). 그러나 전체 유리아미노산 함량은 암조건하에서 생장한 부추에서 광조건하에서 생장한 부추에 비해 많았다. 구성과 유리아미노산 전체함량에서도 암조건에서 생장한 부추가 광조건하에서 생장한 부추에 비해 약 1.6배 많았다.

Table 4. Composition of free amino acids of Chinese chives grown under light and dark conditions for 14 days after seeding.

유리당의 경우 광조건 및 암조건하에서 생장한 부추의 fructose와 maltose는 차이가 없으나 glucose와 sucrose 함량은 암조건하에서 생장한 부추에서 광조건하에서 생장한 부추에 비해 유의적으로 많았다(Table 5).

Table 5. Free sugar composition of Chinese chives grown under light and dark conditions for 14 days after seeding.

Lee et al.(2007)은 돌나물을 차광재배 하였을 때 수량과 품질은 양호하였다고 보고 하였고, Lee et al.(2009)은 차를 차광재배 한 경우 K, Mg 등의 무기성분과 caffeine, catechin 함량이 많아지고 tannin 함량이 적어졌다고 하였다. 한편 차광정도에 따른 더덕의 식물정유 함량은 무차광에 비해 차광정도가 높을수록 높아지는 경향을 보였다(Lee et al., 1998). 따라서 본 연구에서 조사되지 않았던 주요 기능성 성분이 부추 황아재배에서 유도되는지 등은 추후 연구를 통해 검토되어야 할 사항으로 판단된다.

부추 재배방법별 DPPH 라디컬 소거효과

부추 재배방법 및 수확시기별 DPPH 라디컬 소거 효과를 알아본 결과(Fig. 1), 암상태에서 재배한 부추에 비하여 광상태에서 재배한 부추에서 약 1.8∼4.7배 DPPH 소거효과가 높은 것으로 나타났다. 광상태 재배한 경우 부추 수확시기별로 소거효과에는 차이가 없었다. 그러나 암상태 생육의 경우 1차와 3차 수확시기 간에는 소거효과 차이가 없었으나 2차 수확시기에서는 1차와 3차 수확시기에 비해 다소 높았다. 한편, 관행재배 부추의 경우 수확시기를 1∼6차로 나누어 DPPH 소거효과를 알아본 결과 수확시기가 늦을수록 효과가 적어지는 경향을 보였으나 5∼6차 수확시기 간에는 유의적인 차이가 없었다(Moon et al., 2003). 본 연구의 경우 1년 재배한 부추 뿌리를 채취하여 그 부추를 분식하고 1∼3차 수확하여 DPPH 라디컬 소거 효과를 알아본 결과이므로 Moon et al.(2003)의 연구결과처럼 수확시기가 늦어지면 차이가 없는 것과 유사하다고 할 수 있다. 한편 차광재배에서 눈개승마(Kwon et al., 2006)와 고들빼기(Chon, 2010)의 경우 차광정도가 높을수록 DPPH 소거활성이 낮았다고 하여 본 연구에서 광상태에서 재배한 부추에 비해 암상태에서 생육한 부추에서 DPPH 소거활성이 낮았던 것과 유사한 결과라고 볼 수 있다(Kwon et al., 2006).

Fig. 1. Scavenging activity in Chinese chives (Allium tuberosum Rottler) grown under light and dark conditions. Values with the same letters are not significantly different at P<0.05 based on Least Significant Difference test.

본 연구결과를 종합해 볼 때 부추 재배방법별 생장뿐만 아니라 이화학적 특성 및 항산화 등에 차이가 있는 것을 판명되었다. 특히 기존의 부추 관행재배법보다 부추 황아재배법이 부추 생장정도와 일부 영양성분 함량이 높은 것으로 볼 때 햇빛이 들지 않는 겨울철 베란다, 텃밭 등 소규모 가정원예 재배방법으로 활용 가치가 높을 것으로 생각된다.

적 요

본 연구는 고농서 농법 중 부추를 황아재배하여 생장량과 무기물, 아미노산, 유리당 및 항산화 등을 조사하여 앞으로의 재배방법에 활용가능여부를 알아보고자 수행하였다. 15°C의 암상태(황아재배)와 광상태(관행재배)의 조건하에서 부추 뿌리파종 후 초장, 지상부 생체중 및 재생장율을 조사하였다. 

1. 부추 황아재배는 관행재배에 비해 초장 및 지상부 생체중이 높았을 뿐만 아니라 1, 2차 재생장한 지상부 생체중도 황아재배가 관행재배 보다 약 2배 많았다.

2. 일반적으로 황아재배 부추는 Mg, K, Ca, Fe, Mn 등의 함량이 관행재배 비해 적었으나 Na 함량은 많았다. 그러나 광 및 암조건하에서 생장한 부추의 Cu, Zn 함량 차이는 없었다.

3. 황아재배에 의해 생장한 부추의 구성아미노산 aspartic acid, serine, proline, glycine, alanine, methionine, tyrosine, histidine, lysine은 관행재배에서 생장한 부추에 비해 유의적으로 많았다. 그러나 valine과 phenylalanine은 관행재배에서 생장한 부추에서 많았다.

4. 구성아미노산 전체 함량에서도 황아재배에서 관행재배 보다 1.7배 많았고, 필수아미노산 종류의 전체 함량도 다소 많았다. 일부 유리아미노산의 함량은 관행재배가 황아재배에 비해 많으나 전체 유리아미노산 함량은 황아재배에서 많았다. 구성과 유리아미노산 전체함량에서도 황아재배에서 생장한 부추가 관행재배에서 생장한 부추에 비해 약 1.6배 많았다. 유리당의 경우 fructose와 maltose는 황아재배와 관행재배에서는 차이가 없으나 glucose와 sucrose 함량은 황아재배에서 생장한 부추에서 관행재배에서 생장한 부추에 비해 유의적으로 많았다.

5. 부추 재배방법별 DPPH 소거효과는 암상태에서 재배한 부추에 비해 광상태에서 재배한 부추에서 약 1.8∼4.7배 높은것으로 나타났다.

사 사

본 연구는 농촌진흥청 과제 “고농서 내 농업기술의 현대적 활용가치 평가연구”의 연구비 지원(PJ007491201004)에 의해 수행된 연구결과의 일부임.