search
Contact Us
HOME

  • Crossref logo
  • Crossref Similarity Check logo
Journal Search Engine

to

Search Advanced Search Adode Reader(link)
Download PDF Export Citaion korean bibliography PMC previewer
ISSN : 1225-8504(Print)
ISSN : 2287-8165(Online)
Journal of the Korean Society of International Agriculture Vol.37 No.4 pp.388-394
DOI : https://doi.org/10.12719/KSIA.2025.37.4.388

Storage and Germination Conditions, Effects of LED Light Quality, and Functional Compound Analysis for Sprout Production from ‘Hongsan’ Garlic Bulbils

So Hyun Ahn, Hye Min Go, Jung-Ho Kwak†
Department of Horticultural Science, Mokpo National University, Muan 58554, Korea
† Corresponding author (Phone) +82-61-450-2375 (E-mail) jhknest@mokpo.ac.kr
November 25, 2025 December 8, 2025 December 9, 2025

Abstract


This study aimed to identify the optimal storage and germination conditions for producing sprouts from immature bulbils of the Korean garlic cultivar ‘Hongsan’. It also evaluated the effects of LED light quality on sprout growth and compared the functional compound contents across different plant parts. Germination trials indicated that storing bulbils at 4°C for at least 64 days, followed by germination at 10-20°C, yielded the best results. Under mixed LED light treatments (Red:Blue:White), a red-dominant ratio of 4:1:0 significantly enhanced both shoot and root elongation, while germination in darkness resulted in the highest fresh and dry weights. Among the plant parts, sprouted bulbils had the highest alliin content (3,711 mg/100 g) and contained greater levels of fructose and glucose compared to cloves. Conversely, cloves had the highest fructan content, and leaves exhibited the highest total polyphenol content. These findings underscore the importance of combining proper storage and light quality for efficient sprout production from bulbils and highlight the potential of sprouted bulbils as functional food materials.


Bulbil sprout , LED light , Storage condition , Functional compounds , Garlic sprout

‘홍산’ 주아 새싹을 생산하기 위한 주아 저장, 발아 조건, LED 광질 효과 및 기능성 성분 분석

안소현, 고혜민, 곽정호†
국립목포대학교 원예과학과

초록

    서 언

    마늘(Allium sativum L.)은 양파, 부추, 대파 등이 속한 백 합과(Liliaceae)의 일년생 초본 구근채소로 특유의 향미를 지 녀 국내 필수 조미채소로 활용되고 있다(Kim et al., 2009). 특히 마늘의 기능성분인 alliin(S-allyl-L-cystein sulfoxide)은 신체 내에서 항균, 항암, 항비만, 항콜레스테롤, 저혈당 및 동 맥경화 예방 등의 활성을 나타낸다고 알려져 있다. 국내에서 재배되는 마늘은 재배 지역에 따라 한지형과 난지형으로 구 분되며, 인편과 주아를 활용한 영양번식을 이용해 재배가 이 뤄지고 있다(RDA, 2022). 인편을 사용한 마늘 재배는 주아 와 달리 증식률이 6∼12배로 낮은 편이며(Park et al., 1988), 주아를 이용한 종구 갱신이 이뤄지지 않으면 바이러스 감염 및 활력 감소로 상품성이 저하되는 문제가 제기된다(Han et al., 1979).

    마늘의 지상부에서 발생하는 주아는 마늘종의 총포 내에 화기와 함께 착생하는 조직으로 지하부인 마늘 인편과 동일 한 구조를 지녀 조직이 치밀하고 저장력이 좋은 것으로 보고 되고(RDA, 2022) 있으나, 종구의 수량과 품질이 하락하는 문제를 초래하기에 종구 갱신이 필요한 경우 외에는 부산물 로 버려지고 있다(Kwon et al., 2020).

    국내 마늘 경쟁력 강화와 수입 마늘 대응을 위해 품종 육 종의 필요성이 대두되고 있다(Kim and Ra, 2019). 이러한 배 경에서 ‘홍산’ 마늘은 꽃피는 마늘인,’8902’와 ‘9209’의 교배 조합에서 얻은 종자를 기내 발아 및 순화 과정을 거쳐 선발 된 제12계통을 영양번식하여 선발한 신품종이다(Kwak et al., 2016). 한지와 난지 모두에서 재배가 가능하며, 주아 착생량 이 많고 수확이 용이해 농가소득 향상에 기여할 수 있을 것 으로 기대된다(RDA, 2022). 한편, ‘홍산’ 마늘은 클로로필과 Alliin, Allicin, 항산화 및 항균 활성이 우수하다는 보고가 있 으며(Kwon et al., 2020;Kim et al., 2024), 주아의 경우 높은 항산화 활성을 보여 기능성 소재로 활용 가능성이 제시되고 있다(Park and Kim, 2023).

    새싹채소는 일반 채소보다 5∼10배의 영양소를 지닌 잎이 3매 정도 달린 어린 채소로, 발아에 의한 생리작용에 의해 높은 영양분을 함유하고 있는 것으로 알려져 있다(Khalil et al., 2007). 발아 과정은 단순히 식물체의 생장 현상을 넘어 페놀산과 플라보노이드 외 다양한 항산화 물질을 활성화시키 며, 그 결과 새싹채소를 천연 항산화물질 공급원으로 이용할 수 있을 것으로 판단된다(Fouzia et al., 2021;Pajak et al., 2014). 새싹채소는 파이토케미컬 성분이 풍부하여 건강기능 식품 원료로 활용될 가능성이 높으며(Aborus et al., 2017;Lee et al., 2013), 십자화과 새싹은 항산화물질의 공급원 (Zielinski et al., 2007)으로 동일 품종의 성숙체보다 항암 예 방 효과가 더 높다는 보고가 있다(Fahey et al., 1997). 특히 브 로콜리 새싹은 높은 페놀 함량으로 우수한 항산화 능력을 가 진다고 보고했다(Oh et al., 2009). Takahashi and Shibamoto (2008)는 양파 새싹에는 성숙 양파와 비슷한 수준의 항산화 및 항염증 활성을 지녀 양파 새싹의 식품 원료 활용 가능성 이 있음을 보고했다.

    LED는 낮은 에너지, 긴 수명, 낮은 열 방출 등의 장점으로 인해 식물 재배용 광원으로 널리 활용되고 있으며(Lin et al., 2013;Yeh et al., 2009), 특정 파장의 광을 선택적으로 조사 할 수 있어 식물 생장 반응 조절에 효과적이다(Kim et al., 2004). 광환경은 식물 생육의 핵심 요소이며(Ferentinos et al., 2005), 적색광은 광합성을 촉진하고 신초 생장 및 줄기 신장 을 유도하는 것으로 알려져 있다(Shin et al., 2008;Okamoto et al., 1996). 파장대별 식물 생장에 미치는 영향은 다양한 작물에서 연구되어 왔으며, 작물의 종류 및 생육 단계에 따 라 광질에 대한 생리 반응이 상이한 것으로 보고되어왔다 (Wongnok et al., 2008). 상추의 경우 청색광에서 안토시아닌 함량이 증가했으며(Li et al., 2009), 파프리카 묘와 오이 플러 그 묘는 혼합광 처리시 적색광 비율이 높을수록 초장과 줄기 직경이 우수한 것으로 알려졌다(Lee et al., 2022;Yeoung et al., 2000). 케일의 경우 적색광 비율이 높을수록 생육 촉진 효과가 큰 것으로 밝혀졌다(Zhang et al., 2020).

    최근 마늘 부산물로 버려지는 주아를 활용한 기능성 식품 연구(Park, 2024)나 ‘남도’ 마늘의 주아 새싹 소독에 관한 연 구(Jeon et al., 2018)가 진행되고 있으나 ‘홍산’ 마늘 주아를 이용한 새싹 생산 및 그 활용에 대한 연구는 미흡한 상황이 다. 이에 본 연구는 ‘홍산’ 마늘의 주아를 활용한 새싹 생산 의 효율성을 향상시키기 위해, 저장 및 발아 조건과 LED 광 조합이 생장에 미치는 영향을 분석하고, 성분 분석을 통해 주아 새싹의 기능성 및 식품 소재로서의 활용 가능성을 평가 하고자 하였다.

    재료 및 방법

    주아의 저장 조건 및 발아 온도에 따른 발아율 비교

    국립 목포대학교 부속 농장에서 전년 10월 초에 ‘홍산’ 마 늘 인편을 파종하여 노지재배 후, 다음해 6월 초에 마늘 종 에 착생된 주아를 수확하였고, 자연 음건 후 2-4mm 크기의 주아를 선별하여 보관하였다. 저장 온도에 따른 휴면 타파 시기를 확인하기 위해 주아를 각각 0 °C, 4 °C, 상온에 저장 하고, 저장 후 7일 간격으로 발아 반응을 조사하였다. 저장 온도별 건전한 주아를 선별한 후 2% 하이포아염소산 소듐 (NaOCl)용액에 45분간 침지한 뒤, 흐르는 수돗물에 수차례 세척하여 소독을 하였다. 소독한 주아는 Petri Dish(90mm)에 여과지 1매를 깔고 50개씩 치상하여, 3반복으로 식물생장용 챔버(DS-130-4H, DAEWON SCIENCE, Bucheon, South Korea)에 배치하였다. 주아의 발아 적온을 규명하기 위해 4 °C 에 저장한 주아를 챔버에 20 °C, 25 °C, 30 °C, 35 °C 조 건에서 발아 반응을 관찰하였다. 이후 곰팡이 오염으로 인해 발아율 평가가 어려웠던 30 °C, 35 °C 조건을 제외하고 10 °C, 15 °C 조건을 추가하여 실험을 진행하였다. 발아 평가는 14일간 24시간 간격으로 발근이 1mm 이상인 개체를 발아로 판정하여 발아율을 조사하였다. 최종 조사일에는 초장, 근장, 생체중을 측정한 뒤, 이후 시료를 70 °C에서 72시간 건조하 여 건물중을 측정하였다.

    LED 광원 조합에 따른 새싹마늘 생장률 비교

    4 °C에 저장한 ‘홍산’ 마늘의 주아를 하이포아염소산 소듐 (NaOCl) 2% 용액에 45분간 침지 소독하고, 흐르는 수돗물에 수차례 세척하였다. 이후 Petri dish(90mm)에 여과지 1매를 깔고 시료 3 g씩 3반복으로 치상하여 암흑상자 내에서 14일 간 LED 혼합광 조건 하에 재배하였다. LED 광원은 암흑상 자 바닥으로부터 30cm 높이에 설치하였으며, 혼합광 LED (HB8&12, BOSSOL LED, Seoul, South Korea)를 적색(Red), 청색(Blue), 백색(White) 각각 4:1:0, 1:0:2, 2:1:0 조합으로 설 정하였다. 처리구의 광량자속밀도(PPFD)는 각 106.4 μmol⋅ m-2⋅s-1, 88.03 μmol⋅m-2⋅s-1, 110.4 μmol⋅m-2⋅s-1로 유 지하였으며, 광조사 시간은 12시간 주기로 광을 조사하였다. 대조구로 암조건을 설정하여 비교 분석하였다. 재배 기간동 안 7일 간격으로 발아율을 조사하였으며, 최종 조사일에는 발아된 개체를 대상으로 초장, 엽경, 근장, 생체중을 측정한 후, 70 °C에서 72시간 건조하여 건물중을 측정하였다.

    ‘홍산’ 마늘 부위별 성분 분석

    성분 분석을 위하여 발아율이 가장 우수하였던 4 °C조건 에서 저장한 주아를 14일간 15 °C 챔버에서 재배한 후 수확 한 주아 새싹과 홍산 마늘의 인편, 잎, 주아를 대상으로 Alliin, 유리당, 총 폴리페놀 함량을 분석하였다. Alliin 분석 (Kang et al., 2022)을 위해 시료 10g에 80% MeOH(Ph 3.0) 200 mL를 넣고 30분간 침지 후 분쇄, 10분간 초음파 추출하 였다. 0.45 μm syringe filter로 여과하여 HPLC-DAD(Agilent 1260, Agilent Technologies, USA)로 분석하였다. 분석 컬럼 은 Syncronis C18 column (3 x 150 mm, 5 μm, Thermo Scientific, USA), 이동상은 (A) 20 Mm sodium phosphate dibasic + 10 mM heptanesulfonic acid sodium salt (Ph 2.0), (B) CAN:Solvent A = 50:50으로 시간대별 Gradient 조건으 로 용리하였다. 컬럼 온도는 30 °C, 유속 0.4 mL/min, 주입 량 10 μL, 검출 파장은 208 nm로 하였다. 유리당은 시료 5 g에 3차 증류수 30 mL를 넣고 30분간 초음파 추출한 뒤, Filter paper 및 0.45 μm syringe filter로 순차 여과하였다. HPLC-ELSD(Agilent LT-ELSD G4218A, USA)를 사용하여 분석했으며, 분석 컬럼은 COSMOSIL Sugar-D(4.6 x 250mm, Nacalai Tesque Inc., Japan)을 사용하였다. 이동상은 water: acetonitrile = 30:70(v/v), 유속은 1.0 mL/min, 컬럼 온도는 30 °C, 시료 주입량은 10 μL였다. ELSD 조건은 질소 가스 사용, Gain 5, Pressure 3.4 bar, Filter 8s로 설정하였다. 총 폴 리페놀 분석은 분쇄한 시료 2g에 증류수 40 mL를 넣고 추출 및 여과하여 시료액을 제조하였다. 총 페놀 함량 측정은 시 료액 1 mL에 Folin-Ciocalteu 시약 1 mL를 첨가, 3분 후 10% Na2CO3 1 mL를 혼합하고, 암실에서 실온 1시간 반응시 킨 후 760 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질은 gallic acid (Sigma-Aldrich, USA)를 사용하여 검량선을 작성하고 총 페놀 함량을 계산하였다.

    통계처리

    시험구는 완전 임의 배치 3반복으로 하였으며, 통계분석은 SPSS 통계프로그램(Statistical Package, ver. 29.0.2, IBM SPSS Statistic, Chicago, IL, USA)를 이용하여 p<0.05에서 Duncan의 다중 범위 테스트를 사용하여 분석하였다. 그래프 는 Sigma Plot 15.0(Systat Software, USA)를 사용하여 작성 하였다.

    결과 및 고찰

    주아의 저장 조건 및 발아 온도에 따른 발아율 비교

    저장 기간에 따른 ‘홍산’ 마늘 주아의 발아율 변화를 비교 한 결과, 주아 채취 후 저장 기간이 경과함에 따라 발아율이 점차 증가하는 경향을 나타냈으며(Fig. 1A), 저장 64일차에서 24%로 가장 높은 발아율을 나타냈다. 이는 저장 기간 경과 에 따라 마늘의 생리적 휴면이 점차 타파되는 현상으로 판단 된다. Desta et al. (2021)은 마늘은 수확 후 약 2-3개월간 생 리적 휴면이 유지되며, 이후 발아율이 급격히 증가한다고 보 고하였고, Arguello et al. (1983)은 마늘 구근이 수확 후 약 50-70일간일 경과시 지베렐린(GA)의 활성 증가와 함께 휴면 이 해제된다고 보고하였다. 본 연구에서도 발아율이 본격적 으로 상승한 시점이 저장 64일 이후라는 점에서 선행 연구와 일치하였으나, 발아율이 최대 24%에 그쳤다는 점은 미숙 주 아의 발달 정도와 휴면 강도, 저장 환경 등 복합적인 요인에 의한 것으로 판단된다. 저장 온도별 주아의 발아 정도는 저 온일수록 증가하는 경향을 나타냈다(Fig. 1B). 64일 기준 0 °C와 4 °C 처리구는 상온 저장구보다 발아율이 높게 나타났 으나, 통계적으로 유의한 차이는 없었다. 저온 저장이 마늘의 생리적 휴면 타파와 발아 유도에 효과적이라고 알려져 있는 데(Desta et al., 2022), ‘White Gorgan’ 품종의 경우 마늘 구 근을 4 °C에 저장했을 때 발아가 촉진되었으며 이는 저온 저 장시 효소 활성, 당 변화 등 생리적 변화에 의한 것으로 해석 된다(Atashi et al., 2011). 발아 온도별 발아율을 비교한 결과 (Fig. 1C), 15 °C 처리구의 발아율이 28.67%로 가장 높았으며, 10 °C(25.33%), 20 °C(24.00%)와 통계적으로 유의한 차이가 없었다. 반면 25 °C 처리구에선 발아율이 13.33%로 현저히 낮아지는 경향이 확인되었다. 발아 온도별 곰팡이 오염률은 25 °C 처리구에서 74.67%로 가장 높았고, 20 °C(38.00%), 15 °C(12.67%), 10 °C(8.67%)로 온도가 낮아질수록 곰팡이 오 염률이 감소하는 경향을 확인했다. Jeon et al. (2018)은 20 °C에서 ‘남도’ 마늘 주아의 높은 발아율과 낮은 오염률을 확 인했으며, 온도가 올라갈수록 이와 반대되는 경향을 보고하 였다. Moon(2014)은 난지형 마늘 인편이 10 °C에서 출현율 이 높고 온도가 10 °C 올라감에 따라 점차 감소함을 확인하 여 본 실험과 유사한 경향이었다. 마늘의 적정 발아 온도는 20 °C 전후로 알려져 있으나 (Lee, 2003;Wi et al., 2017), 본 실험에서는 25 °C 이상에서 발아율이 낮아지는 현상에 대해 Desta et al. (2022)는 25 °C 장기 노출 시 마늘 발아가 억제되거나 완전히 차단되며, 상온 저장 시 곰팡이 발현 문 제가 있음을 밝혔다. 또한 Hidayah et al. (2022)는 저장된 마 늘에서 발견된 곰팡이는 발아율을 저하시키며 26 내지 31 °C 조건에서 활발해짐을 확인하였다. 이상의 저장 조건 및 발아 온도별 결과를 종합하였을 때, 당년에 채취한 주아의 경우 생리적 휴면 상태로 인해 발아율이 낮으며, 0 °C 또는 4 °C에 60일 이상 저장한 뒤 15 °C 조건에서 발아를 유도하 는 것이 적합한 것으로 판단된다.

    LED 광원 조합에 따른 새싹마늘 생장률 비교

    LED 혼합광(Red:Blue:White) 조건이 ‘홍산’ 마늘 주아 새 싹의 생장에 미치는 영향을 분석한 결과는 Table 1과 같다. 초 장은 적색광 비율이 높은 4:1:0 처리구에서 4.10cm로 가장 길 었으며, 적색광 비율이 비교적 낮은 2:1:0 처리구는 0.93cm, 암조건은 1.50cm, 1:0:2 처리구는 2.67cm로 가장 짧은 값을 나타냈다. 일반적으로 적색광은 줄기의 신장이 촉진하고, 청 색광은 이를 억제하는 것으로 알려져 있으며(Kong et al., 2021;Nanya et al., 2012), 본 실험 결과도 기존에 보고된 연 구결과와 같은 경향을 보였다. 엽경의 경우 처리구간의 유의 한 차이는 관찰되지 않았으며, 2:1:0 처리구에서 0.65mm로 가장 굵었고, 암 조건에서 0.09mm로 가장 작은 값을 나타냈 다. 근장은 4:1:0 처리구에서 0.81cm로 가장 길었고, 1:0:2 처 리구(0.53cm), 2:1:0(0.20cm), 암조건(0.17cm)로 나타나 적색 광 비율이 높을수록 신장이 촉진되는 경향을 나타냈다. 생체 중과 건물중은 암 조건에서 2.34g, 0.45g으로 가장 높게 나타 났으며, 혼합광 처리구 간 유의한 차이는 관찰되지 않았다. 혼합광 처리시 광합성이 유도되어 생체중과 건물중이 증가할 것으로 예상되지만, 본 실험에서는 광 조건에 따른 유의한 차이가 관찰되지 않았다. 이는 광합성에 의한 생장 촉진 효 과보다, 초기 생장 단계에서의 과도한 호흡에 의한 양분 소 모나, 광 조사에 따른 증산작용으로 인한 수분 손실이 더 크 게 작용했기 때문으로 생각된다. 이는 추후 연구에서 재배 기간을 연장하여 엽면적이 충분히 확보된 이후의 광합성 효 율을 측정함으로써 보다 명확한 원인 해석이 필요할 것이다.

    Kwack et al. (2015)은 브로콜리와 무 새싹에서 적색광 처 리 시 생체중이 증가된다고 보고하였으며, 마늘 인경에서 백 색 LED 처리 시 생체중이 가장 높고, 적색광에서 중간 수준 이었다고 보고하였다(Raiciu et al., 2018). Okamoto et al. (1996)은 적색광이 광합성에 관여하며, 청색광은 식물체 생 장에 필요하다고 밝혔으나, Cho et al. (2008)은 생장이 충분 하지 않은 새싹채소의 경우 광 조건에 유의한 영향이 나타나 지 않을 수 있다고 하였다. 본 실험에서도 주아새싹의 생장 이 충분하지 않아 처리구별 엽경과 생체중의 생장 지표에서 유의한 차이가 나타나지 않은 것으로 판단된다. 따라서 LED 광원을 이용하여 재배 시 작물에 따라 적색과 청색광을 적절 히 혼합하여 사용하는 것이 중요한데(Park et al., 2011). 향후 광질 조성에 따른 주아 새싹의 생장 반응뿐만 아니라 광 처 리에 따른 생리활성 물질 함량 변화 등 추가적인 후속 연구 가 필요할 것으로 판단된다.

    ‘홍산’ 마늘 부위별 성분 분석

    ‘홍산’ 마늘의 주아, 주아새싹, 인편, 잎 부위별 기능성 성 분을 분석한 결과(Table 2), Alliin 함량은 주아 새싹에서 3,711 ± 21.19 mg/100 g으로 가장 높았으며, 주아(1606.01 ± 24.42), 잎(1624.38 ± 80.25), 인편(1407.02 ± 2.55)순으로 나 타났다. Alliin은 마늘 조직 내에 저장되어 조직이 파괴되면 Alliinase의 작용으로 Allicin으로 전환된다(Lawson et al., 2005). 브로콜리 새싹과 무순의 경우 성체보다 기능성 성분 이 더 높은 농도로 축적된다고 보고된 바 있으며(Fahey et al., 1997), 본 실험에서 주아 새싹의 Alliin 함량이 높게 관찰 된 것도 이러한 생리적 특성에 기인한 것으로 판단된다. 당 류의 경우, Fructose와 Glucose가 모든 부위에서 검출되었으 며, Fructose는 주아 새싹에서 7074.4 ± 508.9 mg/100 g으로 가장 높고, 잎 부위에서 Glucose가 3,883.5 ± 140.0 mg/100 g 로 가장 높았다. Glucose의 경우 주아 새싹이 인편보다 약 3 배 더 높은 함량을 가지고 있는 것으로 확인되었으며, Sucrose 는 2배 차이나는 것으로 확인되었다. 주아에서 Sucrose 성분 함량이 낮게 검출되었으며, 잎에서 가장 높은 함량(1,413.3 ± 22.8 mg/100 g)으로 나타냈다. Fructan 함량은 인편에서 39.47 ± 1.01 mg/100 g로 가장 높았으며, 주아(29.15 ± 1.34 mg/100 g), 주아 새싹(14.40 ± 1.44), 잎(10.81 ± 1.48) 순으로 나타났 다. Fructan은 마늘의 대표적인 저장 탄수화물로, 식물체 내에 서 탄수화물 저장, 삼투 조절 등의 기능을 수행하며, 에너지 저장물질로 중요한 역할을 한다(Pollock et al., 1991;Shiomi et al., 1992). 따라서 본 실험에서 인편이 높은 Fructan 함량 을 보인 것은 인편이 마늘의 주요 저장기관으로 기능을 하기 때문으로 판단된다. 총 폴리페놀 함량은 잎에서 619.83 ± 7.45 mg/100 g으로 가장 높았으며, 주아 새싹(328.31 ± 3.56 mg/100 g), 주아(178.29 ± 6.24 mg/100 g), 인편(158.46 ± 7.62 mg/100 g) 순이었다. 페놀 화합물은 황산화 활성을 가 지는 기능성 성분으로, 페놀 고리 구조 안정성으로 인해 높 은 라디칼 소거능을 나타낸다(Cha et al., 1999;Young et al., 2001). Ryu et al. (1997)은 폴리페놀의 함량이 항산화 활성 과 높은 양의 상관관계를 가진다고 보고한 바 있으며, Park and Kim (2023)은 ‘홍산’ 마늘 주아의 항산화 활성이 우수하 다고 밝혔다. 또한 싹이 튼 마늘은 생마늘보다 항산화 물질 함량이 높다는 연구 결과가 있다고 보고되었는데(Zakarova et al., 2014), 본 연구에서도 주아 새싹의 총 폴리페놀 함량 이 인편보다 높게 나타나 유사한 경향을 보여 주아 새싹을 이용하여 기능성 식품 소재로 활용할 가능성이 시사된다.

    적 요

    본 연구는 국산 신품종 ‘홍산’ 마늘의 주아를 활용하여 주 아 새싹을 생산하기 위한 적정 저장 및 발아 조건을 규명하 고, LED 광질이 새싹 생장에 미치는 영향을 평가하며, 마늘 부위별 기능성 성분을 비교하고자 수행되었다.

    1. 발아 실험 결과, 4 °C에서 최소 64일 이상 저장한 후 10-20 °C에서 발아하는 것이 가장 적합하였다.

    2. LED 혼합광(Red:Blue:White) 조건 중 적색광 비율이 높은 4:1:0 처리구는 초장과 근장이 유의하게 증가하였으며, 암 조건에서는 생체중과 건물중이 가장 높았다.

    3. 부위별 성분 분석 결과, Alliin 함량은 주아 새싹에서 3,711 mg/100 g으로 가장 높았고, Fructose와 Glucose 함량 도 주아 새싹이 인편보다 높았다. 반면, Fructan 함량은 인편 에서 가장 높았으며, 총 폴리페놀 함량은 잎에서 가장 많이 검출되었다.

    이러한 결과는 주아 새싹 생산을 위해 적정 저장 및 발아 조건과 광질 조합 선택이 중요함을 보여주며, 주아 새싹이 기능성 식품 소재로 활용될 잠재력을 지님을 시사한다.

    ACKNOWLEDGMENTS

    본 연구는 농촌진흥청 공동연구사업(과제번호: RS-2025- 02273248)의 지원에 의해 이루어진 것입니다.

    Figure

    JKSIA-37-4-388_F1.jpg

    Germination and fungal contamination rates of ‘Hongsan’ garlic bulbils under various conditions. (A) Germination rate by storage duration at 4 °C. (B) Germination rate by storage temperature after 64 days of storage. (C) Germination rate at different germination temperatures. (D) Fungal contamination rate at different germination temperatures.

    Table

    Effects of various LED light combinations (Red: Blue: White) on shoot length, leaf diameter, root length, fresh weight, and dry weight of ‘Hongsan’ garlic bulbils sprouts.

    Comparative analysis of bioactive compounds and carbohydrates in bulbil, sprout, clove, and leaf of ‘Hongsan’ garlic.

    (mg/100 g)

    1) “-” means not detected(limit of detection, <0.1 mg/kg).

    Reference

    1. Aborus, N.E., Čanadanović-Brunet, J., Ćetković, G., Šaponjac, V.T., Vulić, J., Ilić, N. 2017. Powdered barley sprouts: composition, functionality and polyphenol digestibility. Int. J. Food Sci. Technol. 52:231-238.
    2. Argüello, J.A., Bottini, R., Luna, R., de Bottini, G.A., Racca, R.W. 1983. Dormancy in garlic (Allium sativum L.) cv. Rosado Paraguayo I. Levels of growth substances in “seed cloves” under storage. Plant Cell Physiol. 24:1559-1563.
    3. Atashi, S., Akbarpour, V., Mashayekhi, K., Mousavizadeh, S.J. 2011. Garlic physiological characteristics from harvest to sprouting in response to low temperature. J. Stored Prod. Postharvest Res. 2:285-291.
    4. Cha, J.Y., Kim, H.J., Chung, C.H., Cho, Y.S. 1999. Antioxidative activities and contents of polyphenolic compound of Cudrania tricuspidata. J. Korean Soc. Food Sci. Nutr. 28:1310-1315.
    5. Cho, J.Y., Son, D.M., Kim, J.M., Seo, B.S., Yang, S.Y., Kim, B.Y., Heo, B.G. 2008. Effects of LEDs on the germination, growth and physiological activities of amaranth sprouts. Kor. J. Hort. Sci. Technol. 26:106-112.
    6. Desta, B., Tena, N., Amare, G. 2022. Regulation of garlic bulb dormancy. Asian J. Res. Rev. Agric. 4:1-5.
    7. Desta, B., Woldetsadik, K., Ali, W.M. 2021. Effect of harvesting time, curing and storage methods on storability of garlic bulbs. Open Biotechnol. J. 15:36-45.
    8. Fahey, J.W., Zhang, Y., Talalay, P. 1997. Broccol i sprouts: An exceptionally rich source of inducers of enzymes that protect against chemical carcinogens. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 94:10367-10372.
    9. Ferentinos, K.P., Albright, L.D. 2005. Optimal design of plant lighting system by genetic algorithms. Eng. Appl. Artif. Intell. 18: 473-484.
    10. Fouzia, S., Peerzada, R.H., Abeeda, M., Faheema, M., Monica, R. 2021. Potential of low dose irradiation to maintain storage quality and ensure safety of garlic sprouts. Radiat. Phys. Chem. 189:109725.
    11. Han, C.Y., Kim, J.H., Lee, B.K., Eun, J.S. 1979. Studies on the meristem culture of garlic. Kor. J. Plant Tissue Cult. 6:1-14.
    12. Hidayah, B.N., Isnaini, I., Marlina, M. 2022. The effect of temperature and relative humidity on the growth of fungi in stored garlic (Allium sativum L.). IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 978:012109.
    13. Jeon, Y.A., Cha, M.K., Cho, Y.Y. 2018. Determination of optimal disinfection method and incubation temperature for germination of garlic bulbils. Hort. Sci. Technol. 36:640-646.
    14. Kang, M.J., Kang, J.R., Woo, M.S., Kang, D., Shin, J.H. 2022. Alterations in the Physicochemical Properties and Antioxidant Activity during Aging of Stored Raw Garlic. Foods. 11:1390.
    15. Khalil, A.W., Zeb, A., Mahmood, F., Tariq, S., Khattak, A.B., Shah, H. 2007. Comparison of sprout quality characteristics of desi and kabuli type chickpea cultivars (Cicer arietinum L.). LWT Food Sci. Technol. 40:937-945.
    16. Kim, B.H., Kwon, Y.S., Choi, M.S., Shin, M., Lee, S.E., Moon, D.G., Kim, C.H., Han, H.H. 2024. Evaluation of the antioxidant and antimicrobial activity of garlic cultivars extracts from Jeju Island. J. Korean Soc. Food Sci. Nutr. 53:780-786.
    17. Kim, H.H., Goins, G.D., Wheeler, R.M., Sager, J.C. 2004. Green-light supplementation for enhanced lettuce growth under red- and blue-light-emitting diodes. HortScience. 39:1617-1622.
    18. Kim, J.S., Ra, J.H. 2019. Comparison of phytochemical composition and physiological activity of ‘Hongsan’ and ‘Hansan’, a new variety of garlic. Korean J. Food Sci. Technol. 51:147-151.
    19. Kim, M.B., Oh, Y.J., Lim, S.B. 2009. Physicochemical characteristics of garlic from Daejeong Jeju and major cultivation areas in Korea. Culinary Sci. Hosp. Res. 15:59-66.
    20. Kong, Y., Nemali, K. 2021. Blue and fad-red light affect a rea and number of individual leaves to influence vegetative growth and pigment synthesis in lettuce. Front. Plant Sci. 12:667407.
    21. Kwack, Y., Kim, K.K., Hwang, H., Chun, C. 2015. Growth and quality of sprouts of six vegetables cultivated under different light intensity and quality. Cultiv. Physiol. 56:437-443.
    22. Kwak, J.H., Ahn, Y.K., Kim, C.W., Kwon, Y.S., Choi, K.J., Yoon, M.K. 2016. New garlic variety ‘Hongsan’ for high yield & nationwide cultivation. Korean J. Hortic. Sci. Technol. 34:115.
    23. Kwon, Y.S., Kwak, J.H., Yoon, M.K., Choi, H.S., Ahn, Y.K., Lee, W.M., Yang, E.Y. 2020. President of Korea's excellent product, presidential award (Hongsan garlic). Proc. 2020 e-Symp. Korean Soc. Seed Sci. Indust. 16:71-95.
    24. Lawson, L.D., Wang, J. 2005. Allicin and allicin-derived garlic compounds increase breath acetone through allyl methyl sulfide: Use in measuring allicin bioavailability. J. Agric. Food Chem. 53: 1974-1983.
    25. Lee, J., Hwang, Y.S., Lee, J.D., Chang, W.S., Choung, M.G. 2013. Metabolic alterations of lutein, β-carotene and chlorophyll a during germination of two soybean sprout varieties. Food Chem. 141:3177-3182.
    26. Lee, J.M. 2003. Special vegetable horticulture: asexual reproduction. Ed II. Hyang Moon Sa, Seoul, Korea. p.421.
    27. Lee, S.H., Ko, B., Bae, J.H., Ku, Y.G., Kim, H.C. 2022. Growth characteristics of paprika seedlings affected by different LED light qualities raising seedlings using rockwool cube. J. Bio-Env. Control. 31:60-66.
    28. Li, Q., Kubota, C. 2009. Effects of supplemental light quality on growth and phytochemicals of baby leaf lettuce. Environ. Exp. Bot. 67:59-64.
    29. Lin, K.H., Huang, M.Y., Huang, W.D., Hsu, M.H., Yang, Z.W., Yang, C.M. 2013. The effects of red, blue, and white light-emitting diodes on the growth, development, and edible quality of hydroponically grown lettuce (Lactuca sativa L. var. capitata). Sci. Hortic. 150:86-91.
    30. Moon, K.H., Choi, K.S., Son, I.C., Song, E.Y., Oh, S. 2014. A simple emergence model of southern type garlic based on temperature. Korean J. Agric. For. Meteorol. 16:343-348.
    31. Nanya, K., Ishigami, Y., Hikosaka, S., Goto, E. 2012. Effects of blue and red light on stem elongation and flowering of tomato seedlings. Acta Hort. 956:261-266.
    32. Oh, M.M., Rajashekar, C.B. 2009. Antioxidant content of edible sprouts: effects of environmental shocks. J. Sci. Food Agric. 89:2221-2227.
    33. Okamoto, K., Yanagi, T., Takita, S., Higuchi, T., Ushida, Y., Watanabe, H. 1996. Development of plant growth apparatus using blue and red LED as artificial light source. Acta Hort. 440:111-116.
    34. Pajak, P., Socha, R., Gałkowska, D., Rożnowski, J., Fortuna, T. 2014. Phenolic profile and antioxidant activity in selected seeds and sprouts. Food Chem. 143:300-306.
    35. Park, J.M. 2024. Physiological activity and quality evaluation of functional rice and bread added with Hongsan garlic bulbil. M.S. thesis, Kyonggi University, Suwon, Korea.
    36. Park, J.M., Kim, A.J. 2023. Evaluation of the biological activities of Hongsan garlic bulbil. J. Korean Soc. Food Sci. Nutr. 52: 773-779.
    37. Park, J.S., Lim, J.T., Yoon, S.W., Hwangbo, J.K. 2011. Effects of red/blue LED light ratio on seedling growth of several horticultural plants. Kor. J. Hort. Sci. Technol. 29:84.
    38. Park, S.K., Kim, K.Y., Lee, J.W., Shu, H.D. 1988. Studies on utilization of aerial bulbils in garlic. I. Production of leafy garlic from aerial bulbils in winter season. Res. Rept. R.D.A. 30:16-21.
    39. Pollock, C.J., Cairns, A.J. 1991. Fructan metabolism in grasses and cereals. Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 42:77-101.
    40. Raiciu, A.D., Livadariu, O., Maximilian, C., Cretu, A.M. 2018. The assessment of the effect induced by LED-s irradiation on garlic sprouts (Allium sativum L.). Romanian Biotechnol. Lett. 23: 14187-14191.
    41. Rural Development Administration. 2022. Garlic. RDA, Jeonju, Korea. Available at: https://url.kr/i364rz
    42. Ryu, S.H., Jeon, Y.S., Kwon, M.J., Moon, J.W., Lee, Y.S., Moon, G.S. 1997. Effect of kimchi extracts to reactive oxygen species in skin cell cytotoxicity. J. Korean Soc. Food Sci. Nutr. 26: 814-821.
    43. Shin, K.S., Murthy, H.N., Heo, J.W., Hahn, E.J., Paek, K.Y. 2008. The effect of light quality on the growth and development of in vitro cul tured Doritaenopsis plants. Acta Physiol. Plant. 30:339- 343.
    44. Shiomi, N. 1992. Content of carbohydrate and activities of fructosyltransferase and invertase in the leaf sheaths of garlic (Allium sativum L.) during growth and bulb development. New Phytol. 122:705-713.
    45. Takahashi, M., Shibamoto, T. 2008. Chemical compositions and antioxidant/ anti-inflammatory activities of steam distillate from freeze-dried onion (Allium cepa L.) sprout. J. Agric. Food Chem. 56:10462-10467.
    46. Wi, S.H., Moon, K.H., Song, E.Y., Son, I.C., Oh, S.J., Cho, Y. 2017. Growth and fresh bulb weight model in harvest time of southern type garlic var. ‘Namdo’ based on temperature. Protected Hortic. Plant Factory. 26:13-18.
    47. Wongnok, A., Piluek, C., Techasilpitak, T. 2008. Effects of light emitting diodes on micropropagation of Phalaenopsis orchids. Acta Hort. 788:149-156.
    48. Yeh, N., Chung, J.P. 2009. High-brightness LEDs—Energy efficient lighting sources and their potential in indoor plant cultivation. Renew. Sustain. Energy Rev. 13:2175-2180.
    49. Yeoung, Y.R., Hwang, S.J., Kim, I.S. 2000. Effect of light quality on growth of cucumber plug seedlings. J. Bio-Env. Control. 9:89-93.
    50. Young, I.S., Woodside, J.V. 2001. Antioxidants in health and disease. J. Clin. Pathol. 54:176-186.
    51. Zakarova, A., Seo, J.Y., Kim, H.Y., Kim, J.H., Shin, J.H., Cho, D.M., Lee, C.H., Kim, J.S. 2014. Garlic sprouting is associated with increased antioxidant activity and concomitant changes in the metabolite profile. J. Agric. Food Chem. 62:1875-1880.
    52. Zhang, Y., Ji, J., Song, S., Su, W., Liu, H. 2020. Growth, nutritional quality and health-promoting compounds in Chinese kale grown under different ratios of red:blue LED lights. Agronomy. 10:1248.
    53. Zielinski, H., Piskula, M.K., Michalska, A., Kozlowska, H. 2007. Antioxidant capacity and its components of cruciferous sprouts. Polish J. Food Nutr. Sci. 57:315-321.
    Copyright © The Korean Society of International Agriculture. All rights reserved.
    Rural Development Administration Bldg., 300 Nongsaengmyeong-ro, Wansan-gu, Jeonju 54875, Republic of Korea