Introduction
Materials and Methods
공시 재료 및 재배 환경
광원별 새싹보리 생육 특성 및 수확량 측정
형광 LED로 재배한 새싹보리 품질 평가
Results and Discussion
광원별 새싹보리 생장 특성 비교
형광 LED로 생산한 새싹보리 품질 평가
Conclusion
Introduction
현재 UN 예측에 따르면 세계 인구는 2024년 약 82억 명에서 2080년까지 103억 명에 이를 것으로 전망되고 있다(UN DESA and POP, 2024). 이에 반해 기후변화와 도시화로 인해 식량 생산 기반인 농경지는 지속적으로 감소하고 있다. 이러한 문제를 극복하기 위한 대안으로, 단위면적당 생산성을 높이고 환경을 인위적으로 제어할 수 있는 ‘식물공장 시스템’이 차세대 농업의 핵심 기술로 주목받고 있다(Csambalik et al., 2023).
식물공장은 온도, 습도, 광, CO2, 양분 등을 정밀하게 조절할 수 있는 폐쇄형 재배 시스템으로, 계절·기후에 관계없이 고품질 작물을 연중 안정적으로 생산할 수 있다는 장점이 있다(Kim, 2012). 식물공장은 광원에 따라 태양광 이용형과 완전 제어형으로 구분할 수 있다. 태양광 이용형은 비닐하우스나 유리온실 등에서 온도와 같은 환경요소를 조절하여 주년재배를 가능하게 하지만, 외부 기후 변화나 해충 유입 등의 영향을 받을 수 있다. 또한 다층재배 시 하층부 광량 부족 문제가 발생한다. 이에 비해 완전 제어형 식물공장은 외부 환경의 영향을 차단하고, 인공광, 온도, 습도 등을 인위적으로 제어하여 안정적인 생산이 가능하며, 특히 광원을 정밀하게 제어할 수 있는 인공광원이 필수적이다.
인공광원 중에서도 LED는 파장 조절이 가능하고, 에너지 효율이 높으며 수명이 길어 식물공장 내 주요 광원으로 활용되고 있다(Bergstrand and Schüssler, 2013; Limprasitwong and Thongchaisuratkrul, 2018). LED의 파장 조합은 식물의 대사경로와 생리활성 성분의 조성에 영향을 미치며, 식물체의 품질 향상에도 기여할 수 있다(Samuolienė et al., 2011; He et al., 2019).
특히 새싹보리는 짧은 재배 기간 내에 생리활성 물질(총 페놀, 플라보노이드 등)이 집중적으로 축적되는 기능성 식물로서, 광 조건 변화에 민감하게 반응하는 특성을 지닌다. 따라서 인공광원의 파장 특성 및 광주기 조건에 따라 생육 및 기능성 성분 함량의 조절 가능성이 크며, 이를 활용한 고기능성 새싹보리 생산 기술 개발에 대한 연구 필요성이 제기되고 있다.
새싹채소는 일반적으로 종자에서 발아한 뒤 3 - 9일 정도 짧은 기간 재배한 어린잎을 이용한다. 그 중에서 15 - 20 cm의 어린잎을 새싹보리라고 하며, 보리순 또는 보리잎과 같은 명칭으로 다양하게 부른다. 새싹보리에는 사포나린을 포함한 다양한 페놀성 성분이 풍부하게 들어있고 항산화 능력이 높은 식품으로 알려져 있다(Lee et al., 1994; Ohkawa et al., 1998). 최근 영양성분과 기능성 성분이 높은 새싹보리를 활용한 식품개발이 이루어지고 있으며 이에 따른 새싹보리의 수요가 증가할 것으로 예상하고 있다(Park et al., 2017; Islam et al., 2019). 새싹보리의 재배에서 광원은 생장과 품질에 관여하는 중요한 요인으로 알려져 있다. 특히 LED의 광원 파장을 조절하게 되면 사포나린과 같은 기능성 성분을 더 높이거나 생장에 관여할 수 있다(McClure and Wilson, 1970; Lee et al., 2010).
본 연구에서는 자연광, 혼합 LED, 형광 LED 조건에서 새싹보리를 재배하여 광원 종류에 따른 생육 특성과 품질 변화를 비교하였다. 또한, 형광 LED 조건에서 재배한 새싹보리 시료를 대상으로 용매(물, 에탄올, 70% 에탄올)별 항산화 물질 함량과 활성을 분석함으로써, 인공광 재배와 기능성 확보 가능성을 통합적으로 평가하고자 하였다. 본 결과는 새싹보리 기반 식물공장 시스템의 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
Materials and Methods
공시 재료 및 재배 환경
공시 재료
새싹보리 재배에 사용된 보리 품종은 ‘향맥’이며 ㈜진생영농조합에서 제공받았다. 보리 종자 100 g을 수돗물에 12시간 침지한 뒤 암실에서 유근을 발생시켰다. 발아한 종자는 파종상자(32.5 cm × 22.5 cm × 7.7 cm [L × W × H])에 원예용 상토(뚝심이, 상토2호 초경량, Nongwoo Bio, Korea)를 5 cm 채운 뒤 파종하였다. 광원 처리는 자연광을 대조구로 사용하였고, 혼합 LED (red : white : blue = 2 : 1 : 1) 및 형광 LED 램프(T5 15W, Dayon, Korea)를 설치하여 광주기 24 / 0 (light / dark) 조건으로 식물체로부터 50 cm 거리에서 광을 조사하였다. 혼합 LED의 주요 파장대는 적색 660 nm, 청색 450 nm, 백색은 400 - 700 nm 범위이며, 제조사 제공 사양 및 선행 연구(Kim, 2021)를 참고하여 광량(photosynthetic photon flux density, PPFD)은 약 130 - 160 µmol·m-2·s-1 수준으로 추정된다.
재배 환경
대조구로 사용한 새싹보리는 평균 온도 20.3 ± 6.6℃, 평균 습도 82.1 ± 14.9% 조건의 재배온실 내에서 자연광을 이용하여 재배하였다. 인공광원에서 재배한 새싹보리는 완전제어형 식물 재배 시스템을 이용하였고 제습기(SGD-11S, Shinan Green Tech, Korea), 가습기(UH-303, JB Natural, Korea), 유동팬(에어믹서1 SGA-380A, Shinan Green Tech, Korea), 온·습도검출기(THO2255, Consis, Korea), 이산화탄소 검출기(EE820, Elektronik, Germany) 및 전기 냉(난)방기(AP110RNPPBH1, Samsung Electronics, Korea)로 구성하여 평균 온도 24.9 ± 0.5℃, 평균 습도 85.4 ± 4.3% 조건으로 재배하였다.
광원별 새싹보리 생육 특성 및 수확량 측정
Dualex Scientific+ 광학 센서 측정
클로로필 함량과 표피 플라보놀 함량을 비파괴적으로 평가하기 위해 Dualex Scientific+ 광학 센서(FORCE-A, France)를 사용하였다(Cerovic et al., 2012). Dualex Scientific+로 375, 520, 650, 710, 850 nm의 신호를 분석한 뒤 다음과 같은 식(1, 2, 3, 4)에 따라 클로로필 함량 및 지수를 계산하여 나타내었다.
초장, 근장 및 수확량 측정
생장 특성을 비교 분석하기 위해 광원별로 재배한 새싹보리 식물체를 채집하였고, 배축을 기준으로 지상부(초장)와 지하부(근장)로 구분하여 3일 간격으로 측정하였다. 초장은 자엽의 기부(지표면)부터 가장 위에 위치한 첫 번째 엽신의 끝까지의 길이로 정의하였으며, 근장은 지표면부터 가장 긴 주근의 끝까지의 길이로 측정하였다. 측정은 자(mm)를 이용하여 최소 10주의 식물체를 반복 측정한 평균값으로 분석하였다. 새싹보리 수확량은 배축 상단 3 cm 위를 절단하여 파종 7일차와 14일차 나누어 파종상자 당 수확된 양으로 나타내었다.
형광 LED로 재배한 새싹보리 품질 평가
추출물 제조
파종 후 9일 재배한 새싹보리는 분말화한 뒤 시료 1 g에 20 mL 추출용매(증류수, 에탄올, 70% 에탄올)를 가하고 초음파 추출기(Power Sonic 520, Hwashin, Korea)를 이용하여 40 kHz 조건으로 30분 동안 3회 반복 추출하였다. 추출액은 여과한 뒤 감압 농축하여 분석시료로 이용하였다.
총 폴리페놀 및 총 플라보노이드 측정
총 폴리페놀 함량을 측정하기 위해 추출물 20 µL, 50% Folin-Ciocalteu 시약 100 µL와 증류수 700 µL을 혼합하였다. 2시간 뒤 20% sodium carbonate 100 µL를 혼합하였고 1시간 반응시킨 후 750 nm의 흡광도를 i-Mark microplate reader (168-1135, Bio-Rad, USA)로 측정하였다. 총 폴리페놀 함량은 gallic acid 당량(gallic acid equivalent, GAE)으로 계산하였다. 총 플라보노이드 함량 분석은 추출물 100 µL, 에탄올 300 µL, 10% aluminium nitrate 20 µL와 1 M potassium acetate 20 µL를 넣고 증류수 560 µL로 희석하였다. 1시간 뒤 415 nm의 흡광도를 i-Mark microplate reader로 측정하였다. 총 플라보노이드 함량은 quercetin 당량(quercetin equivalent, QE)으로 계산하였다.
HPLC를 이용한 luteolin 정량 분석
용매별 추출물의 luteolin 정량 분석은 HPLC (high-performance liquid chromatography; LC-20AD, Shimadzu, Japan)로 측정하였다. 검출파장은 272 nm이며 YMC-Triart C18 column (250 × 4.6 mm, 5 µm, hybrid silica-based octadecylsilyl bonded stationary phase [ODS], YMC, USA)을 사용하여 분리하였다. 분석 조건으로 용매 A: 증류수(0.1% formic acid), B: acetonitrile (0.1% formic acid)를 사용하여 용매 농도를 A: 85%, B: 15%로 시작한 뒤 25 min에 A: 60%, B: 40%, 30 min에 A: 85%, B: 15%로 구성하였다. 용매 흐름속도는 1 mL·min-1으로 하였고 컬럼 온도는 30℃로 고정하였다.
TEAC 측정
새싹보리의 항산화 능력을 검정하기 위해서 TEAC (trolox equivalent antioxidant capacity)를 측정하였다. 2.45 mM potassium persulfate와 7 mM 2,2-azino-bis-(3-ethylbenzo-thiazoline-6-sulphonic acid)를 혼합하여 만든 ABTS 시약은 734 nm에서 흡광도를 0.70 ± 0.02로 보정하여 사용하였다. 추출물 10 µL와 ABTS 시약 200 µL를 5분간 반응하여 750 nm의 흡광도를 i-Mark microplate reader로 측정하였다. TEAC 지수는 trolox 당량으로 계산하였다.
데이터 처리 및 통계 분석
수집한 데이터는 3 - 10 반복의 평균과 표준편차로 표현하였다. 통계적 분석을 위해 SPSS (2009)로 p < 0.05, p < 0.01, p < 0.001 수준에서 분산분석과 Duncan’s multiple range test를 사용한 실험데이터 간의 유의성을 검정하였다.
Results and Discussion
광원별 새싹보리 생장 특성 비교
Dualex 광학센서는 가시광선 및 근적외선의 특정 파장의 흡광도 및 투과율을 기반으로 잎의 폴리페놀 및 클로로필 함량을 추정하기 위한 장치이다. 잎에 들어있는 물질의 농도를 직접 측정하지 않지만, 반사율 및 흡광도 지수를 통해 상대적인 농도를 간접적으로 추정할 수 있다. 작물의 질소 상태는 수확량과 품질에 영향을 미치는 중요한 요소이며, 일반적으로는 파괴적인 채취 분석을 수행하나, 광학센서를 이용한 비파괴적 분석은 생육 과정 중 생리적 반응을 추적할 수 있는 유효한 방법으로 활용되고 있다(Cerovic et al., 2012).
본 연구에서는 다양한 광원에서 재배한 새싹보리의 생육 중에는 비파괴 방식의 광학센서를 이용해 클로로필, 플라보놀, 안토시아닌, NBI (nitrogen balance index)를 측정하였으며, 이는 질소 활용도와 관련된 생리적 반응을 실시간으로 추적하고자 함이었다. 플라보놀은 질소 상태에 민감하게 반응하는 지표로 알려져 있으며, 엽록소와 NBI는 양의 상관관계, 플라보놀과 NBI는 음의 상관관계를 갖는다(Kaniszewski et al., 2021).
다양한 광원으로 재배한 새싹보리는 3일 간격으로 클로로필, 플라보놀, 안토시아닌, NBI를 평가하였다(Table 1). 클로로필은 3일차에서 유의적인 차이를 보이지 않았지만 6일차에서는 형광 LED 조건이 다소 낮은 경향이 나타났다. 9일차 새싹보리 잎을 조사하였을 때 자연광보다 인공광원의 클로로필이 높은 것으로 나타났다. 그러나 9일의 재배기간 동안 광원에 의한 클로로필의 큰 차이는 발생하지 않았다. 이는 안토시아닌에서도 비슷한 경향이었다. 새싹보리 연구(Kim, 2021)에서 LED와 형광등 조건으로 재배하였을 때 클로포필 함량이 6일차에서 통계적 유의성이 나타나지 않았으나, 9일차에서 형광 조건 처리구가 가장 높은 클로로필 함량을 보였다. 이러한 결과는 본 연구에서 광학센서로 측정한 9일차 새싹보리의 클로로필 함량과 유사한 경향이었다. 새싹보리 잎에서 관찰된 안토시아닌은 0.18 - 0.23의 범위로 유의적인 차이가 확인되지 않았다.
Table 1.
Effect of light treatment on barley sprouts Dualex Scientific+ index.
NBI, nitrogen balance index; NL, natural light; ML, mixed LED (red : white : blue = 2 : 1 : 1); FL, fluorescent LED; NS, non-significant (p > 0.05).
플라보놀은 광원에 의해 차이를 보였다. 재배 6일차와 9일차에서 자연광 조건으로 재배한 새싹보리는 인공광 조건보다 유의하게 높은 플라보놀 함량을 나타내었다. 3일차에서는 광원에 따른 유의한 차이가 확인되지 않았으나, 인공광 처리구에서는 재배일이 증가함에 따라 플라보놀 함량이 점차 감소하는 경향을 보였다. 반면, 자연광 조건에서는 재배 기간 동안 플라보놀 함량이 비교적 일정하게 유지되었다. 이러한 결과는 상대적인 질소 결핍과 관련된 스트레스 반응으로 플라보놀 합성이 지속적으로 유도되었을 가능성을 시사한다. 플라보노이드 그룹에 속하는 안토시아닌은 식물체에서 광합성을 할 때 과도한 빛으로부터 식물을 보호하는 역할을 한다(Smillie and Hetherington, 1999). 인공광원 처리구 새싹보리의 안토시아닌 함량이 자연광과 비교하였을 때 유의적인 차이를 보이지 않은 결과는 혼합 LED와 형광 LED의 처리가 새싹보리 식물체에 과도한 빛으로 반응하지 않았다고 판단된다. NBI는 작물 성장의 중요한 지표로서 질소의 고저 수준을 쉽게 평가할 수 있다. 3일차에서 확인된 새싹보리는 자연광과 인공광원에서 유의적인 차이가 없었지만 6일차 이후 자연광 새싹보리는 인공광원 새싹보리에 비해 NBI 지수가 낮았다. 따라서 자연광에 비해 인공광원 조건의 작물 성장이 비교적 양호한 것으로 사료된다.
광원에 따른 새싹보리의 지상부와 지하부의 길이는 Table 2와 같다. 3일차에서는 자연광과 혼합 LED 조건에서 재배한 새싹보리 지상부의 길이가 더 길었다. 하지만 6일차 이후 형광 LED 조건은 20.34 ± 2.33 cm로 급격한 생장 속도를 보이며 다른 조건보다 유의적으로 지상부의 길이가 가장 길었다. 9일차 새싹보리의 지상부는 자연광에 비해 인공광원의 지상부가 더 발달하였고 20 cm 이상 더 자라지 않았다. 반면 지하부의 발달은 지상부와 반대되는 경향을 보였다. 자연광 조건은 3일차에서 7.54 ± 0.70 cm로 인공광원(3.40 - 5.16 cm)에 비해 길이 생장이 이루어졌다. 인공광원을 비교하였을 때 혼합 LED 조건(5.16 ± 0.98 cm)에서 자란 새싹보리의 지하부는 형광 LED 조건(3.40 ± 0.55 cm)보다는 지하부 생육이 더 발달하였다.
Table 2.
Effect of light treatment on barley sprouts length.
식물의 생장률은 일반적으로 질소 공급 수준에 영향을 받는 것으로 알려져 있으며, 제한된 질소 조건에서도 세포 수준에서의 질소 이용 효율이 높을 경우 생장이 유지되거나 개선될 수 있다(Gastal and Nelson, 1994). 기존 연구에 따르면, 질소가 부족한 조건에서는 뿌리 생장이 상대적으로 우세하고, 충분한 질소가 공급될 경우 지상부 생장이 촉진되는 경향이 보고되었다. 본 연구에서도 유사한 경향이 관찰되었으며, 인공광원 조건에서 재배한 새싹보리는 자연광 조건에 비해 지상부 생장이 우세하게 나타났고, NBI 지수 또한 높게 측정되었다.
새싹보리의 수확시기 결정을 위해 파종 7일과 14일로 구분하여 수확하였다. 또한 광원에 따른 수확량을 비교 분석하였다(Table 3). 새싹보리 생산량은 자연광에 비해 인공광원으로 재배하였을 경우 유의적으로 높았다. 수확 시기를 비교하였을 때 파종 7일차에서 14일차로 재배기간을 연장하여 평균 생산량은 일부 증가하였지만 통계적 유의성은 나타나지 않았다. 이러한 결과는 새싹보리 재배에서 인공광원에 의한 생장 속도 개선 및 재배기간을 단축할 수 있는 가능성을 보여준다. 따라서 인공광원으로 재배하는 식물공장시스템은 단위면적당 생산량을 높일 수 있는 재배방법이라고 볼 수 있다. 실험 조건을 정량적으로 비교해보면, 인공광은 혼합 LED (red : white : blue = 2 : 1 : 1)를 이용하여 광주기 24시간 동안 PPFD 150 µmol·m-2·s-1 수준으로 처리되었고, 이에 따른 일일 누적광량(daily light integral, DLI)은 약 12.96 mol·m-2·day-1로 계산되었다. 반면, 자연광 조건에서 측정된 직달일사량은 평균 63.9 W·m-2였으며, 이를 환산한 DLI는 약 11.26 mol·m-2·day-1로 추정되었다(KMA, 2025). 따라서 인공광 조건은 광량의 공급이 보다 안정적이며 일정하게 유지되었고, 파장 조절이 가능한 LED의 특성까지 더해져 새싹보리의 생육에 긍정적인 영향을 미친 것으로 판단된다.
Table 3.
Effect of light treatment on the yield in barley sprouts.
|
Day (A) |
Light treatment (B) |
g·seedbed-1 (32.5 cm × 22.5 cm) |
| 7 | NL | 158.2 ± 67.0b |
| ML | 275.1 ± 49.9a | |
| FL | 275.0 ± 37.6a | |
| 14 | NL | 215.7 ± 35.0b |
| ML | 308.5 ± 46.8a | |
| FL | 309.2 ± 55.4a | |
| F test | A | NS |
| B | *** | |
| A × B | NS |
형광 LED로 생산한 새싹보리 품질 평가
인공광원으로 재배한 새싹보리는 자연광 조건보다 지상부 생장이 더 우수하고 생육 기간이 단축되는 경향을 보였다. 혼합 LED와 형광 LED 조건 간 비교에서는 형광 LED 처리구에서 더 빠른 생장이 확인되었으며, 이러한 결과를 바탕으로 형광 LED를 식물공장 시스템에 적합한 광원으로 선정하였다. 형광 LED 조건에서 재배된 새싹보리에 대해서는 광학센서를 이용한 비파괴적 생육 평가(클로로필, 플라보놀, 안토시아닌, NBI 지수)와 함께, 수확 후 시료를 이용한 파괴적 분석(총 페놀, 플라보노이드, luteolin, 항산화 활성 등)을 병행하여 품질을 평가하였다. 비파괴 분석은 생육 기간 중 식물체의 생리적 반응과 질소 상태를 추적하는 데 초점을 두었고, 파괴 분석은 해당 광 조건에서 재배된 시료의 기능성 성분 축적 정도를 정량적으로 확인하고자 하였다. 두 분석은 측정 시점과 목적이 다르므로, 직접 비교보다는 각 지표의 해석적 의미를 중심으로 독립적으로 해석하였다.
페놀 화합물은 과일, 채소와 같은 식품의 영양품질에 중요한 요인으로 알려진 2차 대사산물이며, 하나 이상의 수산기를 포함한 방향족 고리 구조를 가진다(Tomás-Barberán et al., 2000).
식물에서 발견되는 폴리페놀은 항산화 특성을 가졌으며, 그 중 플라보노이드는 가장 일반적이고 널리 분포된 그룹으로서 암, 심혈관계 질환, 신경 퇴행성 질환 등 다양한 질병에 대한 생리활성 효과가 있다(Spencer et al., 2004). 새싹보리 품질 평가를 위해 총 폴리페놀 함량, 총 플라보노이드 함량, luteolin 함량, TEAC를 통한 항산화 평가를 수행하였다. 또한 새싹보리 유효 성분 추출을 위한 기초데이터를 확보하기 위해 증류수, 70% 에탄올, 에탄올로 각각 추출하였다. 각 추출물의 페놀 화합물 함량과 항산화 활성은 차이를 보였다(Table 4).
Table 4.
Comparisons of total polyphenol, total flavonoid, luteolin content, and TEAC of fluorescent LED treatment barley sprouts extracts.
총 폴리페놀 측정 결과 물 추출물은 157.1 ± 2.1 mg GAE·g-1으로 가장 높은 함량을 보였고 70% 에탄올 추출물은 143.6 ± 0.7 mg GAE·g-1으로 확인되었다. 에탄올 추출물은 32.1 ± 1.1 mg GAE·g-1로 가장 낮은 함량이었다. 반면 총 플라보노이드 측정 결과에서는 70% 에탄올 추출물이 53.6 ± 2.0 mg QE·g-1으로 물 추출물(48.3 ± 1.2 mg QE·g-1)보다 더 높은 함량을 나타내었다. 총 폴리페놀 함량이 낮은 에탄올 추출물의 총 플라보노이드는 5 mg QE·g-1 미만의 낮은 함량을 보였다.
Luteolin은 플라보노이드 그룹에 속하는 화합물이며 새싹보리에서 발견되는 성분이다(Piasecka et al., 2020). 형광 LED 새싹보리에서 용매별로 추출한 luteolin 정량 분석을 통하여 플라보노이드의 개별적인 성분에 미치는 영향을 확인하기 위해 수행되었다. HPLC로 분석한 추출물의 luteolin 결과에서 70% 에탄올 추출물은 83.6 ± 0.3 µg·g-1으로 물 추출물(56.4 ± 13.8 µg·g-1)보다 평균 함량이 1.5배 정도 높았고, 에탄올 추출물은 9.0 ± 0.5 µg·g-1으로 낮은 함량을 보였다.
TEAC 분석 결과 70% 에탄올, 물 추출물, 에탄올 추출물 순의 활성을 보였다. 이러한 항산화 활성 실험 결과는 총 폴리페놀 함량보다는 총 플라보노이드 및 luteolin 함량과 비슷한 경향으로 확인되었다. 따라서 새싹보리의 항산화 활성은 추출된 플라보노이드 그룹의 성분들이 크게 영향을 주었다고 생각된다.
형광 LED 조건에서 재배한 새싹보리의 항산화 특성을 보다 정밀하게 평가하고자, 동일 조건에서 추출 용매별(물, 에탄올, 70% 에탄올) 비교 실험을 추가로 수행하였다. 본 분석은 광원 간 항산화 성분의 직접 비교를 위한 목적이 아니라, 형광 LED 조건이 생육뿐만 아니라 기능성 확보 측면에서도 유리한지를 검토하기 위한 보완적 실험으로 설계되었다. 분석 결과, 물 추출물은 가장 높은 총 폴리페놀 함량을 나타냈으나, 항산화 활성은 70% 에탄올 추출물에서 가장 높게 나타났다. 일반적으로 폴리페놀은 자유 라디칼 소거 및 금속 이온 킬레이션을 통한 항산화 활성을 나타내며(Sen et al., 2016), 총 폴리페놀 함량과 항산화 활성 간에는 양의 상관관계가 보고되어 있다. 그러나 본 연구와 같이 두 지표 간 불일치가 나타나는 경우도 존재하며, Djeridane 등(2006)은 총 폴리페놀 함량이 반드시 항산화 활성을 갖는 물질로만 구성되는 것은 아니며, 항산화 활성은 화합물의 구조적 특성, 작용기 위치, 그리고 항산화 메커니즘의 차이에 따라 달라질 수 있음을 보고하였다. 따라서 본 연구 결과는 물 추출물에 비교적 항산화 활성이 낮은 수용성 페놀류가 다량 포함되었을 가능성을 시사하며, 반면 70% 에탄올은 중간 극성의 플라보노이드 및 페놀 화합물을 보다 효과적으로 용출하여 항산화 활성이 높게 나타난 것으로 해석된다.
본 연구에서는 혼합 LED 조건에서의 파괴적 성분 분석은 수행되지 않았으며, 형광 LED 조건에서만 용매별 항산화 특성 분석이 이루어졌기 때문에 광원 간 항산화 성분의 직접 비교에는 한계가 있다. 또한, 형광 LED 조건에서 수행된 파괴적 분석은 생육 기간 중 비파괴적으로 측정된 NBI, 클로로필 등의 생리적 지표와 측정 방식과 목적이 상이하므로, 직접 비교보다는 상호보완적 지표로 해석하고자 하였다.
Conclusion
본 연구는 식물공장 시스템을 활용하여 새싹보리 재배 시 광원 종류에 따른 생육 특성과 품질 변화를 비교하고자 하였다. 새싹보리는 자연광, 혼합 LED, 형광 LED 조건에서 9일간 재배하였으며, 생육 특성 평가와 함께 형광 LED 조건에서 재배된 시료의 품질 분석을 수행하였다. 생육 특성 분석 결과, 인공광원 처리군에서 자란 새싹보리는 자연광 조건에 비해 지상부 생장 속도가 빠르고, 잎의 광합성 관련 지표인 NBI가 높게 나타났다. 특히 형광 LED 처리군은 혼합 LED보다 빠른 생장을 보였으며, 이는 수확량 증가와 재배 기간 단축 측면에서 유리한 결과로 해석된다. 새싹보리 품질 분석은 형광 LED 조건에서 재배한 시료를 대상으로 수행하였고, 항산화 활성을 확인하기 위해 총 페놀, 총 플라보노이드 함량과 luteolin 함량을 측정하였다. 이때 70% 에탄올, 에탄올, 물을 용매로 비교한 결과, 70% 에탄올 추출물이 가장 높은 유효 성분 함량과 항산화 활성을 나타내어 유리한 추출 조건으로 확인되었다. 따라서 본 연구는 형광 LED 기반 식물공장 시스템이 새싹보리의 생장 촉진과 수확량 증대, 그리고 고기능성 품질 확보에 기여할 수 있음을 시사하며, 추출 활용 측면에서도 70% 에탄올이 효과적인 용매로 판단된다.
