Original Research Article

The Korean Journal of Crop Science. 1 December 2022. 296-304
https://doi.org/10.7740/kjcs.2022.67.4.296

ABSTRACT


MAIN

  • 서 론

  • 재료 및 방법

  •   공시재료

  •   토양의 물리적․화학적 특성 조사

  •   도라지뿌리의 생육조사

  •   도라지뿌리의 성분 분석

  •   통계분석

  • 결과 및 고찰

  •   토양의 물리적․화학적 특성

  •   재배 토성별 도라지뿌리의 생육조사

  •   재배 토성별 도라지뿌리의 성분 분석

  • 적 요

서 론

선진국 반열에 진입하면서 건강에 대한 관심이 증가하고 이에 따른 소비패턴도 자연식품을 선호하는 방향으로 변화하고 있으며, 약용작물은 자라나는 지역의 토질과 기후에 따라 독특한 약효를 지니고 있다(Park et al., 2011).

약용작물은 식물 자원적 측면에서 가치가 매우 높아 질병의 치료제․예방제로 활용되므로 경제적 부가가치가 매우 크며, 물질 생산 면에서는 농가 소득에 기여할 수 있는 경제작물로서 잠재력이 큰 식물군이다. 이런 약용작물은 생태적으로도 우리나라의 기상과 토양조건에 오랫동안 적응되어 왔기 때문에 생활력이 강하다. 또한, 내병․내충성에 강한 형질을 보유하고 있고, 대부분 광포화점이 낮으므로 주작물 혼식 재배할 수 있는 유리한 점이 많다(Lim, 1989).

지형․지질․기후가 다양한 우리나라는 온대지역 국가 중에서 대체로 식물 종이 풍부한데, 약용․식용작물은 2,104종으로 약용이 1,253종이고, 식용이 851종이다. 약용작물은 한약재로 이용될 뿐만 아니라 식용으로도 이용되고 있으며, 일부는 건강 기능식품이나 지역 특산식품으로 산업화하여 국내생산 한약재 119종 중에서 67종은 약용보다는 식품으로 주로 이용된다(Park et al., 2012).

도라지는 초롱꽃과(Campanulaceae)에 속하는 다년생 초본으로서 도라지속(platycodon)의 1속 1종의 식물이다(Lim, 1990). 꽃의 색․모양에 따라 다수의 변종이 있는데, 주로 산에 자생하는 도라지는 청도라지가 대부분으로 이를 원종으로 다루고 있고, 백도라지는 주로 재배 농가에서 볼 수 있다(RDA, 2013). 학명은 Platycodon grandiflorum A. DC이고, 영명은 Balloon flower, Chinese Bellflower이며, 생약명은 길경(桔梗, Platycodi radix)이다(Lim, 1990).

거친 세로주름과 가로의 홈이 있고, 피목(皮目) 모양의 가로줄이 있다. 질은 치밀하지만 꺾어지기 쉽고, 횡단면을 관찰해 보면 전부 유조직이며 다수의 유관이 있고, 도관은 방사상으로 배열되어 있다(Lim, 1990).

도라지뿌리에는 약 2%의 triterpenoid saponin이 있는데, 가수분해되면 sapogenin으로서 polygalacic acid, platycogenic acid A․B․C, platycodigenin이 있고, prosapogenin으로 3-o-β-glucosylplatycodigenin이 있다. 이 밖에 steroid류는 α-spinasterol, Δ7-stigmasterol, α-spinasterol-β-glucoside, betulin, coumarin, phytosterol가 분리되었고, 다당류로서 많은 양의 inulin, platycodinin이 있다. 그리고 적은 양의 alkaloid와 전분이 있다. 잎과 줄기에도 사포닌이 있는데, 특히 꽃필 때 많다(Scientific Encylopedia Publishers, 1991).

주요 약리작용의 활성 성분으로 밝혀진 사포닌은 platycodigenin, polygalacic acid 등으로 구성된 platycodin A, C, D, E 등으로 이 중 platycodin D는 가장 대표적인 성분으로서 1997년 식약청의 한약재 표준화사업의 규격기준 설정연구에서 길경의 지표물질로 설정되었다(Lee, 2012).

약리작용으로는 거담․진해작용이 있어 기침, 기관지염에 사용되며, 배농작용이 있어서 화농증, 편도선염, 화농성 기관지염, 인후통 등에 쓰이는데, 감초와 배합하면 더욱 효과가 있다(Lim, 1990). 목 안과 위의 점막을 자극하여 반사적으로 기관지분비선의 분비를 항진시켜 가래삭임작용을 한다. 또한 진정, 아픔멎이, 열내림 작용을 주로 한 중추억제작용과 항염증작용, 혈관을 확장하여 혈압을 낮추는 항콜린작용이 있고(Scientific Encylopedia Publishers, 1991), 항균작용, 혈압강하작용 및 혈당강하작용이 있다(Zhao, 2006). 도라지뿌리의 사포닌은 적혈구의 세포막을 파괴시키는 용혈작용이 있는데, 용혈지수는 1:10,000이므로 다량복용하면 위험하고 어독성도 있다(Lim, 1990; Scientific Encylopedia Publishers, 1991). 민간에서는 머리아픔․성홍열․콜레라․위염․적리․간경변증․복수․수두․유행성 이하선염․심장 및 핏줄 계통 질병에 쓰이며, 특히 인삼 대용으로 오래 쓰면 보약으로서 좋다(Scientific Encylopedia Publishers, 1991). Park et al. (2012)에 의하면 platycodin D를 포함하는 도라지뿌리 추출물이 IL-3의 발현을 억제시켜 알러지 작용을 제어하고, Kwak et al. (2009)은 염증성 매개체에 대한 도라지뿌리 에탄올 추출물의 억제 효과를 확인하였으며, Kim et al. (2012)은 도라지뿌리의 유산균 발효가 항아토피 효능을 개선한다고 보고하였다. 도라지뿌리의 Aspergillus oryzae 발효에 의한 항비만 효과 연구를 통해 A. oryzae의 발효과정에서 새로운 항비만 유효성분이 생성되어 항비만 효과를 개선시켰다(Kang et al., 2015). 최근 항산화능으로 주목받는 물질인 melatonin이 도라지 종자에 함유되어 있어 이를 첨가한 기능성 yogurt를 제조하였고(Woo, 2016), 말을 첨가한 쿠키(Jeong et al., 2013)․식혜(Jeong & Yu, 2013), 길경 추출물을 이용해 제조한 양갱에서는 인지능 개선 효과(Oh et al., 2013) 등이 밝혀졌다.

최근에 가장 주목받고 있는 환경문제로 미세먼지가 심각한 상황이다. 대기 중에 머물러 있던 미세먼지가 호흡기를 거쳐 폐 등에 침투하고, 혈관을 따라 체내로 이동하여 건강에 악영향을 끼칠 수 있다(Ailshire & Jennifer, 2015). 도라지뿌리를 섭취함으로써 비강 상피 세포 내 염증성 갑상선 염과 점액 분비 억제제의 발현을 억제할 수 있고(Wang et al., 2016), 알레르기성 천식의 기도 염증을 감소시킬 수 있다(Zhang et al., 2015). Lee et al. (2000a)은 기관지 질환 유발세균에 대한 도라지뿌리의 항균효과를 보고하였다.

채소용 도라지뿌리의 품질은 지근의 발생량을 줄이는 것이 상품으로서 좋지만, 약용으로는 사포닌 함량이 높은 지근을 많이 발생하는 것이 좋다. 길경의 지근 발생이 많아지는 조건은 사질토양일 때, 토양 비료성분이 많을 때, 비닐 멀칭 재배를 할 때, 면적당 재식 주수가 적을 때, 재배년수가 오래될 때, 밭두둑 넓이를 좁게 할 때 등이다(RDA, 2016).

도라지뿌리의 사포닌은 재배 조건과 지역별로 차이가 있는 것으로 밝혀졌는데(Lee et al., 1999), Cho (1985)는 토성을 다르게 하여 재배했을 때 토성에 따른 차이가 있고, 사토에서 사포닌 함량이 많았는데, 그 원인으로 사토에서 세근의 발생이 많았기 때문이라고 하였다. 또한, Lee et al. (1999)에 의하면 도라지뿌리의 재배년수가 증가할수록 조사포닌의 함량이 감소하는 것은 재배년수가 증가할수록 조사포닌 함량이 많은 미부와 외피가 차지하는 비율이 감소했기 때문이고, 수확시기별로는 3월과 12월에 수확했을 때 조사포닌 함량이 높다고 보고하였다. 유기재배 시에는 유기질 비료 시용이 수량성은 물론, platycodin D 함량이 가장 높게 나타났다(Jeon et al., 2016).

약용작물을 재배하기 위해서는 그 작물이 자생하고 있는 토양을 파악하여 그에 맞는 토양환경을 조성해주는 것이 중요하다(Yu et al., 2006). 따라서, 토성에 따른 도라지뿌리의 생육 및 사포닌 함량변화 연구를 통하여 도라지뿌리 재배에 관한 기초적인 연구 자료로 활용하고, 도라지뿌리의 약효 성분을 극대화할 수 있는 재배 적지를 구명하는 데 활용하고자 본 연구를 수행하였다.

재료 및 방법

공시재료

본 실험에 사용된 도라지뿌리는 2년생으로 강원도 화천군 화천읍의 도라지 재배지에서 18 cm 정도 되는 같은 길이의 도라지만을 선별하여 실험 재료로 사용하였다. 토양 시료 중 마사토(masato: Decomposed granite)는 양재꽃시장에서 구입하였고, 배합토(soil mix)는 명품인삼배지(Shinsung Mineral Co., Korea)를 구입하여 사용하였다. 양질사토(loamy sand)와 사양토(sandy loam)는 강원도 춘천시 남면의 농가에서 흙 표면의 이물질을 제거한 후 채취하였다.

토양의 물리적․화학적 특성 조사

토양의 화학적 특성 조사를 위하여 마사토․양질사토․사양토(이하 일반토양)는 채취한 토양을 건조기에서 65°C로 24시간 충분히 건조한 후 건토를 2 mm체로 쳐서 세토와 자갈을 분리 한 후, 2 mm 이하의 토양을 걸러서 분석용 시료로 사용하였고, 배합토는 상토 표준분석법에 따라 105°C에서 16시간 건조 후 분석용 시료로 사용하였다. 농업기술실용화재단(종합분석검정센터)에 의뢰하여 분석하였으며, 분석방법은 농업기술실용화재단 토양분석방법(KOAT, 2010)과 농촌진흥청 상토의 표준분석법(RDA, 2002)에 준하였다.

pH와 EC (electrical conductivity)는 일반토양은 건조토양과 증류수의 비율을 1:5 (w:v)로 하고, 배합토는 1:5 (v:v)로 하여 초자전극법과 백금전극법으로 분석하였고, 총질소는 습식분해시켜 Kjeldhal법에 의하여 분석하였다. 유효인산은 Lancaster법, 유기물은 일반토양은 습식분해법인 Tyurin법, 배합토는 회화법으로 분석하였다. 양이온치환용량(CEC: cation exchange capacity)은 1 N Ammonium acetate법(pH 7.0), 치환성 양이온 칼슘․칼륨․마그네슘․나트륨은 1 N NH4OAc 침출 후 ICP (Inductive Coupled Plasma)으로 측정하였다. 토성은 hydrometer법(비중계법)을 이용하여 모래, 미사, 점토의 비율을 구한 후 미농무성(USDA) 방법에 따라 분류하였다.

도라지뿌리의 생육조사

재배 토성별 도라지뿌리의 생육 변화를 관찰하고자 마사토(masato), 배합토(soil mix), 양질사토(loamy sand), 사양토(sandy loam) 등 4가지 수준의 토성을 이용하였고, 재배 기간은 2015년 4월부터 2016년 10월까지 수행하였다.

생육특성조사는 지상부와 지하부로 구분하여 조사하였다. 지상부는 초장․엽수․직경․분지수를 조사하였고, 지하부는 근장․근경․근중을 조사하였다. Kim (2014)의 방법에 따라 초장은 뇌두 끝에서 잎 끝까지의 길이를 측정하였고, 직경은 토양표면으로부터 5 cm 높이에서 캘리퍼스(Mitutoyo Inc., Japan)를 이용하여 측정하였다. 지하부의 근장은 뇌두 끝에서 가장 긴 세근까지의 길이로 측정하였으며, 근경은 뇌두 끝에서 지근이 생성된 부위의 중간 위치에서 캘리퍼스로 측정하였다.

도라지뿌리의 성분 분석

시료준비

도라지뿌리는 흐르는 물에 흙을 전부 제거한 후, 원형을 유지하면서 70°C의 건조기에서 48시간 동안 열풍 건조하였다. 건조된 시료는 분쇄기(FM-681C, Hanil Co., Korea)로 분쇄하여 0.25 mm 체망을 통과시켜 –30°C deep-freezer에 저장하면서 분석용 시료로 사용하였다.

일반성분 분석

일반성분은 AOAC법(1995)에 준하여 분석하였다. 분석 시 시료량은 각 0.5 g씩 측정하였고, 분석 결과는 백분율로 계산하였다. 수분 함량은 상압가열건조법으로 여과지(Whatman Co., USA)를 이용하여 105°C에서 4시간 건조하여 측정하였고, 조지방 함량은 Soxhlet법으로 ether (99.0%)를 이용하여 8시간 이상 지방을 추출하였다. 조회분 함량은 직접회화법으로 도가니를 550°C 회화로에서 4시간 회화시킨 후 desiccator에서 방냉 후 무게를 측정하였다. 조단백질 함량은 Kjeldahl법으로 황산(H2SO4)을 이용하여 가수분해장치(Foss Digestor 2020, USA)로 420°C에서 75분 분해 후 Kjeltec 장치(Kjeltec Auto 1030 Analyzer Tecator Co. USA)로 자동 분석하였다. 0.1 N HCl 적정치에 질소환산계수 6.25를 곱하여 계산하였다. 탄수화물은 수분, 조지방, 조회분, 조단백질을 100에서 뺀 값으로 %으로 나타내었다.

사포닌 함량 분석

사포닌 추출방법은 Park (2006)이 제안한 방법으로 시료 1 g을 70% 에탄올 50 mL에 혼합하여 초음파추출기를 이용하여 50°C에서 1시간 동안 2회 추출 후 원심분리기로 분리한 상등액을 취하였다. 이 상등액을 0.45 μm membrane filter로 여과한 다음, 여과액을 다음과 같이 HPLC/MS 조건에서 분석하였다.

사포닌 표준시료는 천연물 물질은행으로부터 분양 받은 platycodin D, playcodin D3, polygalacin D, deapioplatycodin D를 각각 2 mg씩 취하여 70% 에탄올 25 ml에 녹여 HPLC용 표준 사포닌 용액으로 조제하였다. 표준품을 각각 20, 10, 5 μm/ml로 조절하여 표준액을 만들고, 각 사포닌 표준액 5 μl를 취하여 HPLC로 검량하고 작성한 검량선으로부터 환산하였다.

통계분석

실험결과는 평균과 표준편차로 나타내었으며, SAS 9.4 (SAS Institute Inc., USA)를 이용하여 계산하였고, One-way ANOVA test를 실시한 후 평균간의 유의차를 p<0.05 수준에서 Duncan’s Multiple Range Test (DMRT)로 시료간의 유의적 차이를 검증하였다.

결과 및 고찰

토양의 물리적․화학적 특성

토양의 물리적 특성으로 토성은 양질사토는 모래 83.8%, 미사 15.1%, 점토 1.0%였고, 사양토는 모래 65.8%, 미사 28.1%, 점토 6.1% 였다. pH는 마사토가 7.8로 가장 높았고, 배합토․양질사토․사양토는 평균 6.4로 적정 수준을 보였다. EC는 배합토가 0.55 dS/m로 높았고, 양질사토가 0.06 dS/m으로 낮았다. Lee et al. (2010)에 의하면, 양이온보다는 인산․질산과 같은 음이온이 EC 기여도가 높다고 보고하였다. 총질소는 배합토가 0.28%로 가장 높고, 마사토가 0.01%로 가장 낮았다. 유효인산은 사양토가 178 mg/kg로 적정 수준으로 나타났고, 마사토․배합토․양질사토는 낮게 나타났다. 유기물은 배합토가 206 g/kg으로 적정 수준보다 월등히 높게 나타났고, 사양토는 23 g/kg으로 약간 낮게 나타났다. CEC는 배합토 49.1, 사양토 23.6, 양질사토 20.7 cmolc/kg으로 적정수준보다 높았다. 치환성양이온 중 칼륨은 전체적으로 적정 수준보다 낮게 나타났지만 배합토가 0.44 cmolc/kg으로 비슷하게 나타났고, 칼슘은 마사토를 제외하고는 배합토․양질사토․사양토에서 33.30, 14.90, 13.50 cmolc/kg으로 높게 나타났다. 마그네슘도 마사토를 제외하고는 양질사토․사양토․배합토에서 5.50, 5.40, 4.60 cmolc/kg으로 적정 수준보다 높게 나타났다(Table 1).

Table 1.

The comparison of various chemical properties of soil.

soil pH
(1:5)
EC
(dS/m)
T-N
(%)
P2O5
(mg/kg)
OM
(g/kg)
CEC
(cmolc/kg)
Exchangeable cations
(cmolc/kg)
K Ca Mg Na
Masato 7.8 0.15 0.01 22 5 5.0 0.13 4.30 0.70 0.34
soil mix 6.4 0.55 0.28 5 206 49.1 0.44 33.30 4.60 1.18
loamy sand 6.3 0.06 0.02 24 3 20.7 0.11 14.90 5.50 0.17
sandy loam 6.4 0.31 0.10 178 23 23.6 0.21 13.50 5.40 0.23

재배 토성별 도라지뿌리의 생육조사

재배 토성별 도라지뿌리의 지상부 생육조사는 이식 후 40, 60, 80, 100, 120, 140일로 조사하였으며 그 결과는 Table 2에서 보는 바와 같다. 초장은 74.7, 72.9 cm로 양질사토․사양토가 비슷한 생육을 보였고, 배합토는 65.7 cm, 마사토는 21.4 cm로 가장 저조하였다. 엽수도 163.5, 163.3으로 양질사토․사양토가 비슷하였고, 배합토는 129.7, 마사토는 38.1으로 가장 적었다. 직경은 5.4, 6.4 mm으로 양질사토와 사양토가 비슷한 생육을 보였고, 배합토 3.7 mm, 마사토 2.0 mm로 나타났다. 통계적으로 초장․엽수․직경은 유의적 차이를 보였지만, 분지수는 차이가 없었다.

Table 2.

Comparison of shoot growth of Platycodon grandiflorum in relation to different soil textures.

Soil texture Plant height
(cm)
Leaf number
(no./plant)
Diameter
(mm)
Stem number
(no./plant)
Masato 21.4±8.61)b2) 38.1±15.9b 2.0±0.6d 2.3±0.5b
Soil mix 65.7±20.1a 129.7±52.6a 3.7±1.3c 3.7±1.4a
Loamy sand 74.7±13.1a 163.5±91.5a 5.4±1.1b 3.2±1.8ab
Sandy loam 72.9±17.5a 163.3±84.7a 6.4±0.8a 3.6±1.8a
F-value 43.18* 11.93* 64.72* 2.59

*significant at p<0.05 1)Values are mean ± standard deviation of determinations. 2)Mean with same letters are not significantly different in DMRT (p<0.05).

Nam et al. (1980)에 의하면 토성에 관계없이 토양수분이 인삼의 생육에 영향을 미치는데, 지상부 생육은 수분함량이 다소 높은 편이 좋으며 뿌리의 호흡에 영향을 미치는 토양공극율과 관련되어 통기성을 제한하지 않는 한 수분이 많을수록 좋다고 보고하였다. 이러한 결과로 보아 수분보유력이 약한 마사토를 제외하고는 배합토․양질사토․사양토는 어느 정도의 수분을 보유하고 있어 지상부 생육을 촉진시키는 요인이 되었다고 사료된다(Fig. 1).

https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/kjcs/2022-067-04/N0840670410/images/kjcs_2022_674_296_F1.jpg
Fig. 1.

Representative images of Platycodon grandiflorum shoots at 100 days ofter transplant (A: masato, B: soil mix, C: loamy sand, D: sandy loam).

이식 후 72주 경과한 시기에 재배 토성별로 수확하여 조사한 지하부 생육 비교를 나타낸 결과(Table 3)로서 근장은 42.5, 43.7 cm로 배합토와 양질사토에서 가장 길었고, 마사토는 37.1 cm, 사양토는 26.6 cm로 나타났다. 근경은 22.6, 27.9, 25.7 mm로 배합토, 양질사토, 사양토가 유사한 생육을 보였고, 근중은 99.4, 105.4 g으로 배합토와 양질사토에서 가장 높게 나타났으며, 그 다음은 68.5 g으로 사양토였고, 17.0 g으로 마사토가 가장 작게 나타났다.

Table 3.

Comparison of root growth of Platycodon grandiflorum in relation to different soil textures.

Soil texture Root length
(cm)
Root thickness
(mm)
Fresh weight
(g)
Masato 37.1±3.21)b2) 13.9±1.1b 17.0±0.8b
Soil mix 42.5±1.9a 22.6±1.5a 99.4±35.6a
Loamy sand 43.7±2.5a 27.9±4.6a 105.4±28.4a
Sandy loam 26.6±0.6c 25.7±0.7a 68.5±17.2ab
F-value 24.40* 15.24* 7.72*

*significant at p<0.05, 1)Values are mean ± standard deviation of determinations. 2)Mean with same letters are not significantly different in DMRT (p<0.05)

재배 토성별 도라지뿌리의 모습을 보면 마사토(Fig. 2a)에서 재배했을 때 생육이 가장 저조하였는데, 수분보유력과 관련하여 토양물리성으로 인해 수분 부족으로 뿌리가 깊이 뻗어나가 직경이 작고, 근장이 길어 대체로 가늘고 긴 모양이며, 배합토(Fig. 2b)와 양질사토(Fig. 2c)는 비슷한 생육을 보였는데, 토양통기․배수 등 양호한 토양조건이 요인이라 사료되며, 생육은 비슷하지만 배합토보다 양질사토에서 잔뿌리 형성이 더 많았다. 사양토(Fig. 2d)는 근장이 짧고, 근경과 근중은 대체적으로 양호하였는데, Nam et al. (1980)이 보고한 수분함량이 많을수록 근경은 굵어지고 근장이 짧아진다는 결과와 유사함을 보였다.

https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/kjcs/2022-067-04/N0840670410/images/kjcs_2022_674_296_F2.jpg
Fig. 2.

Representative images of Platycodon grandiflorum roots at 72 weeks after transplant (A: masato, B: soil mix, C: loamy sand, D: sandy loam).

재배 토성별 도라지뿌리의 성분 분석

일반성분

일반성분 분석 결과는 Table 4에서 보는 바와 같다. 수분은 평균 77.3%로 모든 토성에서 유사한 결과를 나타냈고, 조지방은 마사토와 양질사토가 각각 2.9%로 높았고, 배합토와 사양토는 각각 2.4%로 나타났다. 조회분은 사양토와 배합토가 4.0, 3.3%로 높았고, 마사토 2.9%, 양질사토 2.8%로 나타났다. 조단백질은 사양토와 배합토가 9.6, 9.2%로 높았고, 마사토 3.9%, 양질사토 1.2%로 나타났다.

탄수화물은 양질사토가 19.2%로 가장 높았고, 마사토․배합토․사양토 순으로 12.4, 7.5, 4.6%로 나타났다. 광합성률이 가장 좋았던 배합토에서 탄수화물 함량이 적게 나타난 것은 지나치게 왕성한 증산률 결과로 보아 뿌리로 전류된 양보다 잎 스스로 호흡 등으로 인해 에너지원으로 소모했을 가능성이 큰 것으로 사료된다. 본 연구에서는 엽온과 지온을 측정하지 않아 원인과 결과를 증명하지 못하지만, 일반적으로 증산률의 증가는 엽온의 상승의 결과로 나타난다.

Shon et al. (2001)에 의하면, 4년근 장생도라지의 일반성분은 수분 83.2%, 조지방 1.8%, 조회분 0.7%, 조단백질 1.4%로 본 연구에서는 수분을 제외하고 나머지 성분들에서 다소 높게 나타났다.

Table 4.

General components in the root of Platycodon grandiflorum grown for 72 weeks under different soil textures (Unit: %).

Soil texture Moisture Crude fat Crude ash Crude protein Carbohydrate
Masato 78.0±2.41)ab2) 2.9±0.1a 2.9±0.4b 3.9±3.2b 12.4±3.5b
Soil mix 77.7±1.3ab 2.4±0.3b 3.3±0.3b 9.2±2.0a 7.5±2.1bc
Loamy sand 74.0±2.4b 2.9±0.2a 2.8±0.0b 1.2±0.1b 19.2±0.3a
Sandy loam 79.4±2.2a 2.4±0.3b 4.0±0.2a 9.6±2.4a 4.6±2.3c
Average 77.3±0.5 2.6±0.1 3.2±0.1 6.0±1.3 10.9±1.3
F-value 3.27 4.68* 12.52* 9.48* 18.98*

*significant at p<0.05, 1)values are mean ± standard deviation of determinations. 2)mean with same letters are not significantly different in DMRT (p<0.05)

사포닌 함량

도라지뿌리의 사포닌 함량분석 결과는 Table 5에서 보는 바와 같다. 사포닌별로는 주성분으로 알려진 platycodin D가 전체 평균함량에서 282.4 mg/100g으로 가장 높게 나타났고, platycodin D3․polygalacin D․deapioplatycodin D 순으로 104.7, 29.1, 19.1 mg/100g을 나타냈다.

Table 5.

Total saponin contents in the root of Platycodon grandiflorum (Unit: mg/100g).

Content Platycodin D Platycodin D3 Polygalacin D Deapioplatycodin D
Total 282.4±41.51) 104.7±6.7 29.1±12.4 19.1±4.6

1)values are mean ± standard deviation of determinations.

재배 토성별로는 Fig. 3에서 보는 바와 같이 platycodin D는 사양토와 배합토가 430.8, 389.1 mg/100g으로 높게 나타났고, 양질사토 177.2 mg/100g, 마사토 132.3 mg/100g으로 나타났다. platycodin D3는 모든 토양에서 유사한 결과가 나타나 유의적으로 차이가 없었다. polgalacin D는 배합토와 사양토가 45.7, 44.3 mg/100g으로 높게 나타났고, 양질사토 17.6 mg/100g, 마사토 8.8 mg/100g으로 나타났다. deapioplatycodin D는 사양토와 배합토가 29.6, 25.9 mg/100g으로 높게 나타났고, 양질사토와 마사토는 10.6, 10.2 mg/100g으로 유사한 결과를 나타냈다.

https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/kjcs/2022-067-04/N0840670410/images/kjcs_2022_674_296_F3.jpg
Fig. 3.

Saponin contents in the root of Platycodon grandiflorum grown for 72 weeks under different soil textures.

Lee et al. (2014)은 총질소․유기물․칼슘․마그네슘 등의 토양 화학성과 사포닌 함량과의 상관관계에 있어서 부의상관이 나타나 도라지뿌리 사포닌 함량은 토양의 비옥도가 낮을수록 증가하는 경향을 보였다고 보고하였는데, 본 연구에서는 이러한 결과와는 다르게 총질소․유기물․인산함량이 높았던 배합토와 사양토에서 사포닌 함량이 높았다. 그리고 Park et al. (1986)은 진세노사이드 함량 변화에 질소․인산․칼륨 순으로 영향을 미친다고 보고하였고, Kim et al. (1995)은 인삼의 사포닌계 성분들을 증가시키려면 유기물 함량을 증가시켜야 한다고 보고하였다. 또한, Jeon et al. (2017)은 지하부 환경에서의 토양수분 및 지온 변화에 따라 뿌리의 생육뿐만 아니라 약리성 변화에도 영향을 미치는 것으로 보고하였다.

이러한 결과로 보아, 배합토가 수량과 성분 함량에 있어 적당한 토양이라고 사료되나 비용면에 있어서 부담될 수밖에 없다. 배합토를 대체할 토양으로 사양토가 수량과 관계되는 생체중에 있어서 나쁘지 않았고, 사포닌 함량에서 가장 높게 나타나 재배 토양으로서 알맞다고 사료된다. 다만, 문제점으로 지적될 만한 것은 미사와 점토 함량이 많아 토양 통기성과 배수가 불량하여 과습으로 인해 뿌리 생육에 영향을 받는다는 것이다.

토양개량의 기본인 유기물을 시용하여 토양의 입단형성 등의 구조 발달로 인해 통기성과 투수성을 향상시킨다면 도라지뿌리 재배에서 수량성과 약효 성분이 증대될 것이라고 사료된다. 하지만 과도한 유기물 시용은 토양 산도와 전기전도도 등의 화학성을 변화시킬 우려가 있고(Lindberg & Persson, 2004), 양분 과잉으로 인해 생리장해(Jung et al., 2013) 등이 생기며, 양분 과다흡수로 인해 도라지뿌리의 병 발생이 증가할 수 있어(Lee et al., 2000b) 시용 시 적정기준을 지켜야 한다. 따라서, 추후 유기물 비료 시용에 따른 토양개량 효과에 대한 연구가 필요하겠다.

적 요

최근 건강에 관한 관심이 증대됨에 따라 자연식품을 선호하는 쪽으로 변화하고 있는데, 우리나라에서 자생하고 있는 약용작물은 지역 토질과 기후에 따라 독특한 약효를 지니고 있다. 따라서, 본 연구는 도라지뿌리 재배에 관한 기초적인 연구 자료로 활용하여 도라지뿌리의 약효 성분을 극대화하고자 토성에 따른 도라지뿌리의 생육 및 사포닌 함량을 조사하였으며, 그 결과는 다음과 같다.

1. 재배 토성별 도라지뿌리의 생육조사에서는 지상부는 양질사토 > 사양토 > 배합토 > 마사토 순이었고, 지하부는 양질사토 > 배합토 > 사양토 > 마사토 순이었다.

2. 일반성분은 평균적으로 수분은 77.3%, 조지방은 2.6%, 조회분은 3.2%, 조단백질은 6.0%, 탄수화물은 10.9%의 함량을 보였다.

3. 도라지뿌리의 사포닌 분석 결과 platycodin D > platycodin D3 > polygalacin D > deapioplatycodin D 순이었고, 각각 282.4, 104.7, 29.1, 19.1 mg/100g으로 나타났다. 재배 토성별 결과는 platycodin D, polygalacin D, deapioplatycodin D는 배합토와 사양토에서 높았고, platycodin D3는 모든 토양에서 유사한 함량을 보였다.

Acknowledgements

이 과제는 부산대학교 기본연구지원사업(2년)에 의하여 연구되었음.

References

1
Ailshire, J. and P. Clarke. 2015. Fine Particulate Matter Air Pollution and Cognitive Function Among U.S. Older Adults. The journals of gerontology. Series B, Psychological sciences and social sciences. 70(2) : 322-328. 10.1093/geronb/gbu06424906394PMC4351385
2
AOAC. 1995. Official methods of analysis of the association on official analytical chemists 16th edition, virginia , USA
3
Cho, J. T. 1985. Physiological and ecological studies on the Chinese Bellflower, Platycodon grandiflorum DC. J. Kor. Soc. Hort. Sci. 26(1) : 22-28.
4
Jeon, S. H., I. R. No, Y. G. Kim, Y. S. Cho. 2016. Effects of Organic fertilizer Application on Growth and Medicinal ingredients of Platycodon grandiflorum Radix. Korean J. Org. Agric. 24(3) : 511-524. 10.11625/KJOA.2016.24.3.511
5
Jeon, S. H., I. R. Rho, Y. G. Kim, Y. S. Cho. 2017. Effect of Mulching Materials on the Growth and Medicinal Ingredients in Platycodon grandiflorum Radix Organic Cultivation. Korean J. Org. Agric. 25(1) : 187-201. 10.11625/KJOA.2017.25.1.187
6
Jeong, E. J., K. P. Kim, and B. H. Bang. 2013. Quality Characteristics of Cookies containing Platycodon grandiflorum Powder. Korean J. Food & Nutr. 26(4) : 759-765. 10.9799/ksfan.2013.26.4.759
7
Jeong, S. I. and H. H. Yu. 2013. Quality Characteristics of Sikhe Prepared with the Roots Powder of Doraji (Platycodon grandiflorum A. DE. Candolle). J Korean Soc Food Sci Nutr. 42(5) : 759-765. 10.3746/jkfn.2013.42.5.759
8
Jung, I. B., D. Y. Hyun, S. W. Lee, Y. C. Kim, J. U. Kim, G. C. Park, K. H. Bang, and G. H. Kim. 2013. Analysis of Growth Characteristics and Physiological Disorder of Korean Ginseng Affected by Application of Manure in Paddy-Converted Field. Koean J. Medicinal Crop Sci. 21(5) : 380-387. 10.7783/KJMCS.2013.21.5.380
9
Kang, Y. H., K. K. Kim, T. W. Kim, C. S. Yang, and M. Choe. 2015. Evaluation of the Anti-obesity Activity of Platycodon grandiflorum Root and Curcuma longa Root Fermented with Aspergillus oryzae. Korean J. Food Sci. Technol. 47(1) : 111-118. 10.9721/KJFST.2015.47.1.111
10
Kim, D. C., S. M. Jang, and J. Choi. 1995. Effects of the chemical properties of field soils on the contents of sugars and saponin in ginseng roots. Agricultural Chemistry and Biotechnology 38(1) : 72-77.
11
Kim, M. S. 2014. Comparative Analysis of Major Growth Responses, Uptake and Use of Mineral Nutrients, Concentration and Synthetic Amount of Ginsenosides of Panax ginseng C. A. Meyer Grown with Organic Cultivation in Paddy and Upland Fields. Master Thesis. Chungbuk National University.
12
Kim, M. S., W. G. Kim, H. S. Chung, B. W. Park, K. S. Ahn, J. J. Kim, H. Bae. 2012. Improvement of atopic dermatitis-like skin lesions by platycodon grandiflorum fermented by Lactobacillus plantarum in NC/Nga mice. Biol. Pharm. Bull. 35(8) : 1222-1229. 10.1248/bpb.b11050422863917
13
KOAT (Korea Agriculture Technology Promotion Agency). 2010. The analysis of soil. KOAT, Jeollabuk-do, Korea (in Korean).
14
Kwak, N. W. 2009. Anti-alleragy Effects of Platycodon Root Ethanol Extract. Master Thesis. Wonkwang University.
15
Lee, B. J., S. H. Jeon, S. W. Lee, H. S. Chun, and Y. S. Cho. 2014. Soil Physico-Chemistry and Saponins Content of Platycodon grandiflorum Radix Cultured from Different Sites in Gyeongnam Province. Korean J. Medicinal Crop Sci. 22(6) : 463-468. 10.7783/KJMCS.2014.22.6.463
16
Lee, C. H., S. W. Lee, and H. Lee. 2010. Change of Soil Chemical Properties according to Cultuvation Area and Cultural Year for Platycodon grandiflorum. Korean J. Medicinal Crop Sci. 18(4) : 273-279.
17
Lee, C. Y. 1999. Effects of Stomatal Conductance and Photosynthesis by Temporary Changed Light in the Soybean. J. Agri. Tech. & Dev. Inst. 3 : 43-48.
18
Lee, I. S., M. C. Choi, and H. Y. Moon. 2000a. Effect of Platycodon grandiflorum A. DC Extract on the Bronchus Diseases Bacteria. Korean J. Biotechnol. Bioeng. 15(2) : 162-166.
19
Lee, Y. C. 2012. Effect of Platycodon grandiflorum on the improvement of liver function. Doctor Thesis. International University of Korea.
20
Lee Y. H., J. G. Kim, S. R. Park, Y. J. Choi, S. J. Cho, and H. D. Yun. 2000b. Rhizome Rot incidence of Platycodon grangiflorus as Influenced by the Soil Chemical Properties and Microbial Flora. Korean Journal of Environmental Agriculture 19(1) : 62-66.
21
Lim, S. C. 1989. Cultivation of medicinal plants as a new source of income (I). The Bimonthly Magazine for Agrochemicals and Plant Protection 10(6) : 32-35.
22
Lim, S. C. 1990. Cultivation of medicinal plants as a new source of income (III). The Bimonthly Magazine for Agrochemicals and Plant Protection 11(2) : 78-84.
23
Lindberg, N. and T. Persson. 2004. Effects of long-term nutrient fertilization and irrigation on the microarthropod community in a boreal Norway spruce stand. Forest Ecology and Management 188 : 125-135. 10.1016/j.foreco.2003.07.012
24
Nam, K. Y., H. Park, and I. H. Lee. 1980. Effect of soil moisture on growth of Panax ginseng. Korean Soc. Soil Sci. Fert. 13(2) : 71-76.
25
Oh, H. G., J. H. Kim, E. H. Shin, Y. R. Kang, B. G. Lee, S. H. Park, D. I. Moon, L. S. Kwon, Y. P. Kim, M. H. Choi, O. J. Kim, K. H. Park, and H. Y. Lee. 2013. Improving Effects of Platycodon Extracts Jelly on β-amyloid-induced Cytotoxicity and Scopolamine-Induced Cognitive Impairment Animal Models. Korean J. Plant Res. 26(4) : 417-425. 10.7732/kjpr.2013.26.4.417
26
Park, C. G. 2006. Classification of platycodon grandiflorum (JACQ.) A. DC. Collections by growth characteristics and RAPD analysis. Doctor Thesis. Kyungpook National University.
27
Park, H., M. K. Lee, and C. H. Lee. 1986. Effect of nitrogen phosphorus and potassium on ginsenoside composition of Panax ginseng root grown with nutrient solution. J. Korean Agri. Chem. Soc. 29 : 78-82.
28
Park, S. J., J. W. Kim, S. J. Park, and T. J. Kim. 2012. Effects of Platycodon Grandiflorum Including Platycodin D in IgE/Ag-Induced Type I Hypersensitivity. Journal of Life Science 22(5) : 595-599. 10.5352/JLS.2012.22.5.595
29
Park, Y. B., K. D. Kim, C. H. Jeoun, nd H. S. Lee. 2011. Production and distribution of medicinal resources (III). KFRI, Seoul, Korea (in Korean).
30
RDA (Rural Development Administration). 2002. The standard analysis of substrate. RDA. Jeollabuk-do. Korea (in Korean).
31
RDA. 2013. Medicinal Crops. RDA. Jeollabuk-do. Korea (in Korean).
32
RDA. 2016. Bellflower cultivation. RDA. Jeollabuk-do. Korea (in Korean)
33
Scientific Encylopedia Publishers. 1991. The composition and use of medicinal herbs. Ilwoll press.
34
Shon, M. Y., J. K. Seo, H. J, Kim, and N. J. Sung. 2001. Chemical Compositions and Physiological Activities of Doraji (Platycodon grandiflorum). J. Korean Soc. Food Sci. Nutr. 30(4) : 717-720.
35
Wang, B., Y. Gao, G. Zheng, X. Ren, B. Sun, K. Zhu, H. Luo, Z. Wang, and M. Xu. 2016. Platycodin D inhibits interleukin-13-induced the expression of inflammatory cytokines and mucus in nasal epithelial cells. Biomedicine & Pharmacotherapy 84 : 1108-1112. 10.1016/j.biopha.2016.10.05227780139
36
Woo, H. R. 2016. Study on functionality of platycodon gradiflorum seed and its application on yogurt. Master Thesis. Dongduk Women’s University.
37
Yu, C. Y., Y. A. Chae, J. H. Kang, S. M., Kim, et al. 2006. Medicinal Crops. Kangwon National University. p. 29, p. 90-91.
38
Zhang, T., S. Yang, J. Du, Y. Jinfu, and W. Shumin. 2015. Platycodin D Attenuates Airway Inflammation in a Mouse Model of Allergic Asthma by Regulation NF-κB Pathway. International Inflammation Research Society 8(3) : 1221-1228. 10.1007/s10753-014-0089-625578175
39
Zhao, H. L., K. H. Cho, Y. W. Ha, T. S. Jeong, W. S. Lee, and Y. S. Kim. 2006. Cholesterol-lowering effect of platycodin D in hypercholesterolemic ICR mice. European Journal of Pharmacology 537 : 166-173. 10.1016/j.ejphar.2006.03.03216626693
페이지 상단으로 이동하기