‘LED 청색광’ 새싹채소 비타민 C 2.2배 증가

▲ LED 광원이 새싹채소 기능성물질 합성 증진에 미치는 영향 구명

 

농촌진흥청은 LED 광원이 새싹채소의 기능성물질 합성에 미치는 영향을 과학적인 연구를 통해 밝혀냈다.

 

LED(Light Emitting Diode, 발광다이오드)는 전류가 흐를 때 빛을 내는 반도체의 일종이며 조명으로 가장 많이 사용된다.

 

재배시설 내 LED 광원 이용 시 과학적으로 최적 광원과 광의 세기, 처리 시기 등에 따른 비타민 C 생합성 유전자 발현 분석과 비타민 C 함량 증진, 항산화 효과 등을 연구하여 밝힌 것은 이번이 처음이다.

 

이번 연구는 배추와 새싹채소의 항산화물질 합성에 최적의 LED 광원과 처리 조건을 선발하는 것으로 비타민 C 함량 변화와 항산화 효과를 측정했다.

 

백색광, 청색광, 적색광 등 3가지 색상의 LED 광원을 빛의 세기, 시기 등을 조절해 배추 어린 모종에 처리한 결과, 청색광(125µmol m−2s−1)에서 5일간 자란 모종에서 비타민 C 함량이 백색광을 처리한 모종보다 32% 이상 많았으며, 적색광보다는 26% 많았다.

 

또한 LED 광원을 처리하지 않고 키운 어린 모종보다 비타민 C가 2.2배 증가했다.

 

청색광을 처리해 비타민 C가 증가한 배추 어린 모종에서 노화물질인 활성산소(ROS)의 발생을 억제하는 ‘슈퍼옥시드 디스무타제(SOD, superoxide dismutase)’ 활성이 늘었으며, 또 다른 노화물질인 ‘과산화수소(H2O2)’ 함량은 줄어 항산화 효과가 확인됐다.

 

똑같은 조건(청색광 125µmol m−2s−1, 5일)을 새싹배추, 청경채, 홍빛열무싹, 무순에 적용했을 때, 새싹배추와 홍빛열무싹은 백색광을 처리했을 때보다 비타민 C가 각각 37%, 36%, 적색광과의 비교 시 각각 35%, 30% 이상 증가했다.

 

청경채와 무순의 비타민 C는 백색광을 처리했을 때보다 각각 14%, 28%, 적색광보다 각각 27%, 49% 증가했다.

 

청색광의 세기를 달리해 처리한 경우, 새싹배추와 홍빛열무싹은 125µmol m−2s−1에서, 무순은 100µmol m−2s−1에서 비타민 C 합성량이 가장 높았다.

 

농촌진흥청은 이번 연구결과를 학술지 ‘Scientia Horticulturae’(표준화된 순위보정 영향력지수(mrnIF)=88)에 게재해 학술적으로 인정받았으며, 특허출원 을 완료했다.

 

▲ 학술지 ‘Scientia Horticulturae’(표준화된 순위보정 영향력지수(mrnIF)=88)에 게재

농촌진흥청 생물소재공학과 정미정 과장은 “이번 연구 결과는 빛을 조절해 기능성물질이 늘어난 고품질 작물을 생산하는 데 기반 자료가 될 것이다.”라며, “스마트팜과 같은 시설재배지와 가정용 식물재배기 등에 쉽게 활용할 수 있도록 보급할 예정이다.”라고 말했다.

 

LED 광원별 비타민 C 합성 및 항산화효과 증진 작물 개발

1. LED 광원별 처리 조건과 배추 및 새싹채소의 재배

 

배추와 새싹채소(새싹배추, 청경채, 무순, 홍빛열무싹)를 사용하였으며, 각각의 종자를 36공 포트에 파종하여 3일 동안 배양실(형광등)에서 배양한 후 LED 광원별 혹은 색상별 {백색광(대조구), 청색광(430nm), 적색광(660nm), 암상태}, 광량별 (100, 125, 150µmol m−2s−1) 및 처리 시기별 (5일, 7일, 10일)로 식물생장상 (LED Growth chamber)에서 16시간 광원 처리와 8시간 암상태로 온도는 23 ℃에서 재배함. 

 

2. LED 광원별 처리 배추의 비타민 C 합성 관련 유전자 발현 양상 분석

 

LED 광원의 배추유묘에 대한 색상별과 광량 (125µmol m−2s−1) 및 처리 시기별 등 3가지 조건을 조절한 결과, LED 처리 조건별에 따라 배추의 비타민 C 합성 관련 12개 유전자 (BrPGI1, BrPMM1, BrGGP, BrAPX6 등)의 발현이 청색광에서 5일 처리 시 가장 증가되었음.

 

3. 배추의 비타민 C 함량 측정 및 항산화 효과 검정

 

배추유묘는 청색광(125µmol m−2s−1)에서 5일간 처리 시에 비타민 C 함량이 백색광에 비해 32% 이상, 암상태에서 키운 유묘보다 2.2배 증가하였음.

 

청색광에 의해 비타민 C가 증가한 배추유묘는 상대적으로 대표적인 노화물질인 활성산소(ROS)의 발생을 억제하는, superoxide dismutase(SOD) 활성을 증진시켰으며, 또 다른 노화물질인 H2O2의 함량은 감소되어 항산화효과가 증명되었음. 

 

배추 적용 광조건 활용 새싹채소의 비타민 C 함량 증진 검정

LED 광원 처리 조건들은 새싹채소(새싹배추, 청경채, 홍빛열무싹, 무순)별에 따라 비타민 C의 함량이 차이가 있다는 결과를 얻었으며, 새싹배추와 홍빛열무싹은 청색광 처리 시 백색광에 비해 각각 37%와 36% 이상 증가하였으며, 청경채와 무순은 청색광 처리 시 백색광에 비해 각각 14%와 28%, 적색광에 비해 27%와 49% 이상 각각 증진되었음.

 

청색광의 광량별 처리 시 새싹배추와 홍빛열무싹은 125µmol m−2s−1에서, 무순은 100µmol m−2s−1에서 비타민 C 합성량이 가장 높았음.

 

따라서 새싹채소의 비타민 C 함량과 항산화 효과는, 광원은 청색광, 시기는 5일 처리하는 것이 최적의 조건이나 광량은 새싹채소에 따라 차이가 있었음.

 

이와 같은 결과로, 최적 조건의 LED 광원을 이용한 새싹채소 재배 시 기능성물질의 합성이 증진되어 고품질의 채소 생산에 활용할 수 있는 기초 정보를 획득하였음.

출처: 농촌진흥청