Ⅳ. 結果 및 考察

4.1. Bitter sesquiterpene lactones 추출과 정성 및 정량분석

실험에서 얻어진 추출물의 분자식과 화학적 구조를 유추하기 위해 ¹H NMR spectrum을 측정하였는데, 8-deoxylactucin (Fig. 4.1)과 lactuco- picrin (Fig. 4.2)의 ¹H NMR spectrum은 신뢰성을 부여할 수 있을 만큼 깨끗한 peak를 보여주고 있으며, 또한 기보고 (Van Beek, 1990; Song, 1995)된 lactucin의 spectrum과 본 실험에 의하여 분리 정제한 화합물의 화학구조를 비교 분석한 결과 동일한 3가지 물질이 존재한다는 사실을 확인할 수 있었다.

¹H NMR spectrum 중에서 lactucopicrin의 proton과 ¹H-¹H COSY spectrum (Fig. 4.3)은 이 추출물의 화학적 구조와 거의 일치했다.

추출실험에서 얻어진 혼합 추출물은 완벽하게 정제된 상태가 아니기 때문에 각각의 peak를 assign하기 힘들었다. 따라서 정확한 assign을 하기 위해서는 보다 순수하게 정제되어야하며, ¹H NMR spectrum 이외에 ¹³C NMR, DEPT, HMQC, HMBC, NOESY 등의 수많은 spectrum이 추가로 필요하나 본 실험에서는 시도하지 못하였다.

이 추출물을 LC로 분리한 다음, mass로 분석하여 Fig. 4.4 나타내었는데, 그림에서 보는 바와 같이 맨 아래 spectrum은 이 추출물의 전체 spectrum을 나타낸 것이고, 아래에서 위로 두 번째 spectrum은 8.42 min에 peak를 나타내는 분자량 277은 lactucin이고, 아래에서 세 번째 spectrum은 16.42 min에 peak를 나타내는 분자량 261은 8-deoxylactucin이며, 맨 위 spectrum은 32.36 min에 peak를 나타내는 분자량 395는 lactucopicrin이다.

이 추출물을 LC로 분리한 각각의 분획을 mass로 분석하여 본 결과, 분자량이 276.3인 lactucin (Fig. 4.5)은 m/z 277.1 (M+H)⁺, 분자량이 260.3인 8-deoxylactucin (Fig. 4.6)은 m/z 261.4 (M+H)⁺, 분자량이 410인 lactucopicrin (Fig. 4.7)은 m/z 411.4 (M+H)⁺로 확인되어 우리가 얻고자 하는 3가지 화합물이 존재하는 것이 인정되었다.

이렇게 추출된 BSL의 lactucin, 8-deoxylactucin, lactucopicrin 등에 대한 각각의 농도 결정은 santonin을 표준으로 하여 HPLC로 정량하였다. 그 결과 lactucin의 농도는 19.596 ㎍·mL^-1, 8-deoxylactucin은 29.283 ㎍·mL^-1, lactucopicrin은 12.476 ㎍·mL^-1로 각각 정량되었고, 이들은 32.0 : 47.7 : 20.3의 비율로 함유되어 있었다.

Price 등 (1990)은 상추와 chicory 품종별 BSL의 함량을 보고하였는데, 그 중에 치커리 'Radicchio'는 latucin 507.6, 8-deoxylactucin 779.5, lactucopicrin 659.1 ㎍·g^-1 DW가 각각 함유되어 있고, 이들의 비율 (latucin : 8-deoxylactucin : lactucopicrin)은 26.1 : 40.0 : 33.9 이었다고 하였는데, 본 실험에서 얻은 추출물의 비율과 거의 유사한 비율이었다고 생각되며 다소의 오차는 재배환경, 재배품종, 재배조건 등의 차이에서 오는 것으로 사료된다.

Fig. 4.1. ¹H NMR spectrum of 8-deoxylactucin in extract of chicory 'Radicchio'.

Fig. 4.2. ¹H NMR spectrum of lactucopicrin in extract of chicory 'Radicchio'.

Fig. 4.3. ¹H-¹H COSY spectrum of lactucopicrin in extract of chicory 'Radicchio'.

 

Fig. 4.4. The LC mass spectrum of the extract (lactucin, 8-deoxylactucin and lactucopicrin).

Fig. 4.5. The LC mass spectrum of the lactucin (m/z 277.1 (M+H)⁺) in extract of chicory 'Radicchio'.

Fig. 4.6. The LC mass spectrum of the 8-deoxylactucin (m/z 261.4 (M+H)⁺) in extract of chicory 'Radicchio'.

Fig. 4.7. The LC mass spectrum of the lactucopicrin (m/z 411.4 (M+H)⁺) in extract of chicory 'Radicchio'.

4.2. 품종별 bitter sesquiterpene lactones 함량변화

4.2.1. 상추의 bitter sesquiterpene lactones 분석

수경재배한 상추 엽내 BSL 함량을 분석하기 위한 상추 sample 시료의 HPLC trace와 standard solution HPLC trace를 Fig. 4.8에 나란히 나타내었다.

Fig. 4.8. HPLC trace of a methanol and chloroform extract from leafy lettuce(Lactuca sativa L.).

^z) See table 3.3 on the HPLC condition. 

그림에서 보는 바와 같이 standard solution의 retention time은 lactucin이 10.92 min, 8-deoxylactucin은 16.58 min, lactucopicrin은 19.17 min 이었는데, 상추 sample 시료에서는 trace의 base line이 약간 상승하는 것 이외 모든 것이 거의 일치하였으며, 개략적인 상추의 BSL 함량도 lactucopicrin 함량이 lactucin과 8-deoxylactucin 보다는 많이 함유되어 있는 것으로 나타났다.

4.2.2. 품종별 bitter sesquiterpene lactones 함량변화

상추 10개 품종의 엽내 BSL 함량을 Tables 4.1에 나타내었다. Lactucin 함량은 당도가 가장 높았던 '불꽃축면'이 17.2 ㎍·g^-1 DW로 가장 높았고, '선풍포찹적축면'이 그 뒤를 이은 7.4 ㎍·g^-1 DW이었다. 엽내 lactucin 함량이 가장 낮은 품종은 '한밭청치마'로 2.9 ㎍·g^-1 DW이었다.

8-Deoxylactucin은 '연산홍적축면'이 17.1 ㎍·g^-1 DW이었고, '불꽃축면'이 그 뒤를 이은 16.8 ㎍·g^-1 DW이었으며, '한밭청치마'가 2.8 ㎍·g^-1 DW로 가장 낮았다.

Lactucopicrin은 '하지청축면'이 36.1 ㎍·g^-1 DW로 가장 높았으며, '선풍포찹적축면'이 34.3 ㎍· g^-1 DW로 그 뒤를 이었으며 '한밭청치마'가 14.6 ㎍·g^-1 DW로 가장 낮은 수준이었다.

BSL 전체 함량은 '불꽃축면'이 67.7 ㎍·g^-1 DW로 가장 높은 수준이었고, 그 다음 수준은 '하지청축면 (59.5 ㎍·g^-1 DW)', 연산홍적축면 (55.1 ㎍·g^-1 DW)', 선풍포찹적축면 (54.2 ㎍·g^-1 DW)'이 뒤를 이었으며 '한밭청치마'가 가장 낮은 14.6 ㎍·g^-1 DW이었다. 이렇게 품종별로 BSL 함량 차이가 크게 난 것은 품종의 특성 차이에서 나타난 이유도 있겠지만, 분석시료를 생육후기에 채취하였기 때문에 품종별로 생육 stage가 다른 상태, 즉, 추대가 빨리 시작된 품종들이 전체적으로 BSL 함량이 높게 나타난 것이다. 따라서 품종별 BSL 특성을 분석하기 위한 시료채취는 잎 상추 최성기에 채취해야할 것으로 생각되었다. 또한, 2차 대사산물의 생합성은 생육 단계별로 다를 것이 예상되기 때문에 정밀한 BSL 함량을 조사하기 위해서는 생육단계별, 재배시기별로 시료채취가 필요할 것으로 보인다.

한편, Tables 4.1에서 상추 10 품종의 엽색을 구분하여 BSL을 비교해보면 녹색상추의 평균 lactucin 함량이 5.2, 8-deoxylactucin 7.5, lactucopicrin 18.3으로 total BSL이 31.0 ㎍·g^-1 DW이었고, 적색상추의 평균 lactucin 함량은 7.5, 8-deoxylacucin 10.8, lactucopicrin이 23.4이었으며, total BSL 함량이 41.8 ㎍·g^-1 DW으로 나타나 녹색상추보다 적색상추가 더 쓴맛이 강하다는 것을 알 수 있었는데, Price 등(1990)은 관능검사 결과, 적색상추가 녹색상추에 비해 쓴맛이 강하며, 화학적 분석에서 BSL 함량도 높다고 하였는데 본 실험의 결과와 일치하고 있다.

또, 생체중과 건물율을 감안한 주당 BSL 함량을 보면, '선풍포찹적축면'이 262.9 ㎍으로 가장 높았고, '연산홍적축면'이 212.2 ㎍으로 뒤를 이었으며, '월하적축면'이 69.8 ㎍으로 가장 낮게 나타나 단위 건물중으로 본 BSL 함량과 다른 결과가 나타나 일종의 희석효과(dilution effect)가 나타났다.

Table 4.1. Level of the BSL contents in different cultivar of leafy lettuce cultivated in hydroponics.

Variety(leaf color)	BSL contents (㎍· g-1 DW)				BSL contents (㎍· plant-1)
	Lactucin	8-Deoxylactucin	Lactucopicrin	Total
Ganghancheongchima(green)	4.4 dz)	5.1 d	12.5 cd	22.1 cd	174.1
Cheonghacheongchima(green)	6.1 c	6.0 cd	15.9 c	28.0 c	163.2
Hanbatcheongchima(green)	2.9 e	2.8 e	8.8 d	14.6 e	101.2
Hajicheongchukmyeon(green)	7.2 b	16.2 a	36.1 a	59.5 b	198.3
Daetongyeoleumjeokchukmyeon(red)	3.6 de	7.2 c	14.8 c	25.6 cd	82.8
Seonpungpochapjeokchukmyeon(red)	7.4 b	12.5 b	34.3 ab	54.2 b	262.9
Taepungyeoleumjeokchukmyeon(red)	3.5 e	4.9 d	12.8 cd	21.2 d	101.7
Yeonsanhongjeokchukmyeon(red)	6.8 bc	17.1 a	31.1 b	55.1 b	212.2
Waolhajeokchukmyeon(red)	6.6 bc	6.4 cd	13.8 c	26.8 cd	69.8
Bulkkotchukmyun(red)	17.2 a	16.8 a	33.7 ab	67.7 a	104.8
y) : Mean separation within columns by Duncan's multiple range test at p=0.05.

4.3. 식물기관 및 재배방법 차이에 따른 bitter sesquiterpene lactones 함량변화

4.3.1. 식물기관별 bitter sesquiterpene lactones의 HPLC trace

'강한청치마'를 토경재배하여 식물체 중단부위 줄기의 latex와 잎, 그리고 추대한 화경의 latex와 소엽 내의 BSL 함량을 분석하기 위한 HPLC trace를 Fig. 4.9 및 Fig. 4.10에 각각 나타내었다. Fig. 4.9에서 상단 그림은 상추 잎 trace이며, 하단 그림은 줄기에서 추출한 latex trace이다.

상추 줄기 중단부위의 잎에서 추출한 시료의 BSL의 retention time은 lactucin 10.83 min, 8-deoxylactucin 16.92 min, lactucopicrin 19.00 min 이었는데, 10 min 이후 base line이 점차 높아지는 결과를 보여주고 있는데, 잎 시료에서 조제되어 추출된 이유로 불순물로 보이는 작은 peak가 많이 보이고 있다.

줄기 중단부위에서 추출한 latex 시료의 BSL의 retetion time은 lactucin 10.93 min, 8-deoxylactucin 16.92 min, lactucopicrin 19.08 min 이었고, base line도 아주 안정된 모습을 보여주고 있으며 전체적으로 불순물이 거의 없는 깨끗한 peak를 보여주고 있어 latex에서 BSL 순도는 매우 높은 것으로 추측된다.

또한, 세 가지 BSL 함량을 개략적으로 보면, 잎에서는 lactucopicrin이 가장 많은 것으로 나타났고, 그 다음은 8-deoxylactucin이었고, lactucin이 가장 적은 것으로 나타났는데 반해, latex에서는 상대적으로 8-deoxylactucin 함량이 가장 적은 것으로 나타나 잎과 줄기의 latex에서의 함량비가 다른 것으로 나타난 것이 특이한 점이었다.

 

Time (min.)

Fig. 4.9. HPLC trace of a methanol and chloroform extract from middle stalk leaf and stalk latex of leafy lettuce.

Fig. 4.10의 상단은 상추 잎의 trace이며, 하단은 줄기에서 추출한 latex trace이다.

상추가 추대하는 화경에 붙은 소엽에서 추출한 시료의 BSL 각각의 retention time은 lactucin 10.83 min, 8-deoxylactucin 16.83 min, lactucopicrin 19.00 min 이었는데, 앞서 Fig. 4. 9의 잎에서 볼 수 있었던 base line 상승이나 불순물이 거의 보이지 않은 깨끗한 peak이였다.

화경에서 추출한 latex의 각각의 retetion time은 lactucin 10.83 min, 8-deoxylactucin 16.83 min, lactucopicrin 19.08 min 이었고, base line도 아주 안정된 모습을 보여주고 있어 앞서 Fig. 4. 9에서 보았던 줄기에서 추출한 latex에서와 같이 불순물이 거의 없는 깨끗한 peak를 보여주고 있어 latex에서 BSL 순도는 매우 높을 것으로 추정되었다.

또한, 3종의 BSL의 개략적인 함량을 보면, 앞서 Fig. 4.9에서와 같이 잎에서는 lactucopicrin이 가장 많은 것으로 나타났고, lactucin이 가장 적은 것으로 나타났으나, latex에서는 상대적으로 8-deoxylactucin 함량이 가장 적은 것으로 나타난 점이 줄기 중단에서의 결과와 같은 경향이었다.

 

Time (min.)

Fig. 4.10. HPLC trace of a methanol and chloroform extract from flower stalk leaf and latex of leafy lettuce.

4.3.2. 식물 기관 및 재배방법별 bitter sesquiterpene lactones 함량변화

'강한청치마'를 수경재배한 것과 일반 토경재배한 것의 엽내 BSL 함량을 Table 4.2에 나타내었다.

상추 재배 방법별 엽내 BSL 함량을 상추 하단부위 엽으로 비교해보면, lactucin의 함량은 수경재배한 상추의 4.8 ㎍·g^-1 DW에 비해 토양재배한 것이 10.1 ㎍·g^-1 DW으로 나타나 토양재배에서 높았으며, 8-deoxylactucin과 lactucopicrin의 경우 수경재배에서 더 높았으나 그 차이는 크지 않았다.

이처럼 상추 잎 수확기에 8-deoxylactucin과 lactucopicrin의 함량이 수경재배 상추에서 다소 높게 나타난 것은 시료채취 시점은 같았지만 수경재배상추의 경우 생육 경과가 토양재배보다 빠른 편이며, 온실내의 적산온도가 토양재배 환경보다 높아서 추대가 조기에 시작되었고, 상대적으로 생육이 지연된 토양재배 상추는 추대 이전 stage에 시료가 채취된 이유 등에 기인되었을 것으로 추측된다.

한편, 상추 생육이 경과되고 추대가 시작되어 화경이 신장된 상태의 부위별 엽내 BSL 함량을 보면, 줄기 중단 잎이 각각 13.2, 17.6, 30.9 ㎍·g^-1 DW, 상단 화경에 붙은 소엽은 28.9, 35.9, 113.2 ㎍·g^-1 DW이 함유되어 있어 하단부위의 엽보다 상단부위 화경의 소엽에서 상대적으로 높은 수준이었고, 줄기 중단 및 상단에서 채취한 latex의 BSL 함량도 상단부위 화경에서 채취된 latex에서 lactucin, 8-deoxylacticn 및 lactucopicrin이 각각 1.64, 0.15, 2.01 %를 함유하고 있어 줄기 중단부위 latex의 BSL 함량보다 높은 수준이었으며, 잎에 비해 줄기가 훨씬 높은 BSL 함량을 보였다.

Papaver bracteatum의 laticifer 조직에서 발견되는 4종의 alkaloid 가운데 개체발생기에는 단지 thebaine 만이 발견되며 개화기에 이르러 주요 alkaloid가 생성된다고 하며 (Bohm, 1967), lupin의 alkaloid는 발아 후 2주까지 생성되지 않다가 개화기에 달하여 최대 함량을 나타낸다고 한 보고 (Wiewiorowski, 1966)와 본 실험의 결과가 일치된 경향을 나타내었다.

줄기에서 채취한 latex의 BSL 함량을 보면 줄기 중간부위보다 화경에서 채취된 latex에서 각각, 1.64, 0.15, 2.01%를 함유하고 있어 잎에 비해 상대적으로 높은 함량을 나타내었다.

Rees 등 (1985)의 보고에 의하면, chicory를 봄부터 가을까지 수확한 뿌리, 줄기하단 부위 잎, 줄기중단 부위 잎, 줄기상단의 부위 잎의 평균 total BSL 함량이 각각 0.42%, 0.22%, 0.26%, 0.34% 이었다고 보고하였는데, 이것은 chicory 뿌리가 지상부 잎 보다 많은 양의 BSL을 함유하고 있고, 지상부 잎들의 함량은 줄기 하단부위에서 위로 올라갈수록 BSL 함량이 높아지는 것을 의미하며 본 실험의 결과와 일치하고 있다.

어떤 기관의 2차 산물의 함량 증가는 자체 조직에서 생합성되는 것 보다 다른 기관에서 생성된 물질이 이동되어 저장되는 경우가 많은데, nicotine이 뿌리에서 생성되어 잎에 저장되며 Ipomea의 잎에서 생성된 ergot alkaloid가 종자에 저장된다고 보고한 Mockaitis (1973)의 보고를 미루어 볼 때, 결론적으로 상추에서의 BSL의 생성시기는 생육기 전반에 걸쳐서 이루어지나 주로 추대가 시작되는 시점부터 개화기까지 왕성하게 생성되며, 생성장소는 잎에서 생성되어 줄기의 皮層組織 乳細胞 또는 乳管으로 이동되어 저장되는 것으로 추정된다.


Table 4.2. Level of the BSL contents in different culture type and plant parts.

^z) : Sampling time : Base leaves - Sep. 6, 2001. Mid and flower stalk leaves - Oct. 12, 2001.
^y) : Mean separation within columns by Duncan's multiple range test at p=0.05.

Culture type		BSL contents (㎍· g-1 DW)
		Lactucin	8-Deoxylactucin	Lactucopicrin	Total
Base leaves of hydroponicsz)		4.8 cy)	7.7 c	23.4 bc	35.9 c
Soil culture	Base leaves	10.1 bc	2.9 c	20.8 c	33.8 c
	Mid stalk leaves	13.2 b	17.6 b	30.9 b	61.8 b
	Flower stalk leaves	28.9 a	35.9 a	113.2 a	178.7 a

Table 4.3. Level of the BSL contents in the latex of the leafy lettuce 'Ganghancheongchima'.

Fresh latex	BSL contents (%)
	Lactucin	8-Deoxylactucin	Lactucopicrin	Total
Flower stalk latexz)	2.72	0.25	2.92	5.89
Mid stalk latex	1.64	0.15	2.01	3.76
CV(%)	3.3	37.6	5.0	4.0
LSD(p=0.05)	0.25	0.41	0.44	0.67

^z) : Flower and mid stalk sampling time - Oct. 12, 2001.

4.4. 차광재배에 따른 bitter sesquiterpene lactones의 함량변화

실험에 이용된 차광망의 차광율을 조사한 결과(Table 4.4), 35%의 차광망의 경우 차광율이 50.1%로 조사되어 실제 제품에 표기된 차광율과는 상이하였는데, 시판 차광망의 경우 신축성이 좋은 망사 형태로 직조되어 있기 때문에 설치방법에 따라 차광율이 다소 차이가 있는 것은 어쩔 수 없는 현상으로 생각된다.

상추 수경재배시 차광정도에 따른 상추 엽내 BSL 함량을 Table 4.5에 나타내었다. 차광 처리별 상추 엽내 BSL 함량은 대조구(무차광)에서 가장 높은 함량을 나타내었으며 차광 정도가 높아질수록 낮아지는 경향이었다. 차광을 하지 않은 대조구의 경우, lactucin, 8-deoxylactucin 및 lactucopicrin 함량이 각각 4.2, 7.6, 19.6 ㎍·g^-1 DW 인데 비해, 75% 차광망 재배의 경우 lactucin, 8-deoxylactucin 및 lactucopicrin 함량이 각각 0.6, 1.4, 9.6 ㎍·g^-1 DW 로 현저하게 낮았고, 전체 BSL 함량으로 볼 때, 대조구에 비해 3배정도 낮은 수준이었다.

또, 생체중과 건물율을 감안한 주당 BSL 함량을 보면, 대조구가 1,498.7 ㎍으로 가장 높았고, 차광망 처리들은 55%가 84.3 ㎍, 35%가 60.3 ㎍, 75%는 24.6 ㎍,으로 나타나, 차광조건은 식물체 생체중은 물론 BSL의 함량도 현격히 저하시키는 것임을 알 수 있었다.

Sesquiterpene 화합물은 FPP를 전구체로하여 생합성되며(Cane, 1990), FPP의 생합성에는 NADPH와 ATP를 이용하는데 이 NADP와 ATP의 생합성은 엽록소에서 광을 이용하여 이루어지기 때문에 결국 빛이 부족하면 식물체 생육은 물론 sesquiterpene 화합물의 생합성과 전체적인 2차대사산물의 생합성도 억제될 가능성이 매우 높기 때문에 상추 재배에서 차광조건은 BSL 함량에 지대한 영향을 끼친다고 판단된다.

지금까지 알려진 바는 식물의 이차산물 합성은 광합성의 일차산물인 단당류를 기본으로 이루어지는 바, 광 차단에 따른 광합성 효율의 저하는 이상 열거한 광합성 관련 효소의 활성이 저하되어 결국 이차산물인 BSL의 생성도 저하되는 것으로 추측된다. 따라서 일장이 짧고 약광인 겨울재배 등에서 상추 맛 증진을 위해서는 보광처리 등을 통한 BSL 증진이 필요하다고 생각된다.

Table 4.4. Shading rate according to the shading ratios with black PP-net covering (Measurement : Aug. 17, 2001).

Shading level (%)	Control	35	55	75
Shading rate	0	50.1	55.3	77.4

Table 4.5. Level of the BSL contents in different shading level of the hydroponics leafy lettuce.

 

^y) : Mean separation within columns by Duncan's multiple range test at p=0.05

Shading level (%)	BSL contents (㎍· g-1 DW)				BSL contents (㎍· plant-1)
	Lactucin	8-Deoxylactucin	Lactucopicrin	Total
Control	4.2 az)	7.6 a	19.6 a	31.4 a	171.1
35	1.9 c	2.5 bc	11.8 bc	16.1 bc	60.3
55	3.0 b	3.4 b	13.6 b	20.0 b	84.3
75	0.6 d	1.4 c	9.6 c	11.6 c	24.6

.



4.5. 다량 ion 농도와 상추의 bitter sesquiterpene lactones 함량관계

4.5.1. 배양액 내 N 조절과 상추의 bitter sesquiterpene lactones 함량변화

배양액 내 질소 수준에 따른 상추 엽내 BSL 함량을 Table 4.6에 나타내었다. 수경재배 배양액의 N농도가 낮을수록 상추 엽내 total BSL 함량은 높아졌다. Lactucin은 N 3.0 배액에서 6.2 ㎍·g^-1 DW으로 가장 높았으며, 상대적으로 N 2.0 배액에서 1.4 ㎍·g^-1 DW으로 가장 낮은 함량을 보였다. 그러나 8-deoxylactucin은 N 0.5 배액에서 9.0 ㎍·g^-1 DW으로 가장 높았으며, lactucopicrin의 경우에도 N 0.5 배액에서 25.9 ㎍·g^-1 DW로 가장 높았으며, total BSL 함량에서도 N 0.5 배액에서 38.5 ㎍·g^-1 DW로 가장 높은 수준이었다.

생체중과 건물율을 감안한 주당 BSL 함량을 보면, 역시 N 0.5 배액에서 174.5 ㎍으로 가장 높았고, N 3배 처리가 그 뒤를 이은 166.4 ㎍, N 2배 수준에서 가장 낮은 84.0 ㎍이었다.

Peters 등(1997)은 chicory (Chichorium intybus L.) 13개 품종을 Netherlands 5개 지역에서 재배하였는데, 그중 2개 지역은 질소수준을 달리하여 재배하여 lactucin-like sesquiterpene lactones과 lactucopicrin을 조사한 결과, 같은 품종이라 할지라도 재배 지역 간에 차이가 많았으며, 질소 수준에서는 질소수준이 낮은 쪽에서 함량이 높았다고 하였는데, 이런 결과는 비료수준이 있었던 2개 지역에서 똑같은 경향이었다고 하였으며 본 실험의 결과도 일치된 경향이었다.

대체로 수경 상추의 맛이 싱겁다는 것이 소비자들의 반응인데 N을 감소시키는 것이 쓴맛 증진에 필요하다고 생각되며 이와 같은 N의 감소에 따른 BSL의 증진은 집적효과인 것으로 추측된다.

Table 4.6. Level of the BSL contents in different T-N of the hydroponics lettuce.

 

^z) : See Table 3.4. (Composition of nutrient solution at different ion concentration.)
^y) : Mean separation within columns by Duncan's multiple range test at p=0.05.

Nitrogen level	BSL contents (㎍· g-1 DW)				BSL contents (㎍· plant-1)
	Lactucin	8-Deoxylactucin	Lactucopicrin	Total
0.5	3.6 by)	9.0 a	25.9 a	38.5 a	174.5
1z)	5.4 a	5.0 b	16.8 b	27.3 b	148.7
2	1.4 c	1.6 c	9.0 c	12.1 c	84.0
3	6.2 a	1.7 c	15.6 b	23.5 b	166.4

4.5.2. 배양액 내 PO₄-P 조절과 상추의 bitter sesquiterpene lactones 함량변화

배양액 내 PO₄-P 수준에 따른 상추 엽내 BSL 함량을 Table 4.7에 나타내었다. 배양액 PO₄-P 농도별 BSL 함량을 보면 PO₄-P 3.0 배액에서 13.6, 9.0 35.7 ㎍·g^-1 DW으로 전체 합계는 58.4 ㎍·g^-1 DW으로 가장 높았으며, PO₄-P 0.5 배액에서 가장 낮은 3.4, 5.4, 20.4 ㎍·g^-1 DW이었으며, 전체 합계에서도 29.2 ㎍·g^-1 DW으로 가장 낮아, PO₄-P 농도가 높을수록 BSL 함량도 높아졌다.

한편, 생체중과 건물율을 감안한 주당 BSL 함량을 보면, 역시 PO₄-P 농도가 높은 3.0 배액에서 가장 높은 295.4 ㎍이었고 0.5 배액에서 가장 낮은 141.3 ㎍이었다.

BSL의 생합성에 있어서 FTP 등은 BSL 전구물질의 중요한 구성요소이다. 이러한 FTP 등의 구성성분 중 P는 FTP 합성에 필수요소이기 때문에 양액 중의 P의 농도는 이러한 FTP 합성과 BSL의 전구물질의 생성에 관여할 가능성이 높은 것이다 (De Kraker 등, 1988; Cane, 1990).

Ichimura 등 (1995)은 sweet basil의 정유함량에 미치는 인산의 영향에 대한 실험에서 봄 재배보다 여름재배에 정유 함량이 많았으나 여름재배는 단위 중량 당 정유함량이 부의 상관관계가 있고 봄 재배는 그렇지 않았다고 했으며 아울러 인산의 농도는 Eugenol, linalool, 1,8-cineol, acetae-d-amyl과 germacrene-d 함량에는 영향을 끼쳤으나 α-bergamotente+β-elemene 함량에는 영향을 미치지 않았다고 하였다.

이상을 미루어 볼 때, 채소류의 맛이나 정유성분에 P의 효과는 매우 크다는 것을 알 수 있었다.

Table 4.7. Level of the BSL contents in different PO₄-P of the hydroponics leafy lettuce.

^z) : See Table 3.4. (Composition of nutrient solution at different ion concentration.)
^y): Mean separation within columns by Duncan's multiple range test at p=0.05.

Phosphorus level	BSL contents (㎍· g-1 DW)				BSL contents (㎍· plant-1)
	Lactucin	8-Deoxylactucin	Lactucopicrin	Total
0.5	3.4 cy)	5.4 b	20.4 b	29.2 b	141.3
1z)	6.2 b	4.2 b	20.8 b	31.2 b	215.1
3	13.6 a	9.0 a	35.7 a	58.4 a	295.4

4.5.3. 배양액 내 Mg 조절과 상추의 bitter sesquiterpene lactones 함량변화

배양액 내 Mg 수준에 따른 상추 엽내 BSL 함량을 Table 4.8에 나타내었다. 수경재배 배양액 내 Mg 수준은 상추 엽내 BSL 함량에 영향을 미치지 않은 것으로 판단되었다. Lactucin의 경우에는 Mg 0.5 배 수준에서, 8-deoxylactucin은 0.5 배에서, lactucopicrin의 경우에는 Mg 5 배에서 가장 높았지만 그 차이는 미미하였다. 전체 BSL 함량도 거의 차이가 나지 않았다. 또, 생체중과 건물율을 감안한 주당 BSL 함량에서도, 역시 같은 경향을 나타내었다.

그러나, 배양액의 다량이온 조절에 의한 BSL 실험에서 상추 엽내 무기성분 Mg와 BSL의 상관관계는 고도의 정의상관 관계가 있었다(Fig. 4. 11). Mg²⁺는 FPP가 합성되는 과정에서 조효소로 이용되고 FPP synthase 작용으로 lactucin이 합성되므로 Mg는 lactucin 합성에 필수 무기성분이라는 보고 (Cane, 1990)를 미루어 볼 때, 수경재배 배양액에서 Mg의 농도는 상추 엽내 BSL 함량에 큰 영향을 미치는 것으로 생각된다.

이것은 Mg가 엽록소 구성성분으로 광합성의 2단계에서 전자전달을 맡고 많은 효소계에도 작용하기 때문이다. 따라서 실제 재배에서 Mg의 충분한 제공이 BSL의 생성에 기여할 수 있음을 본 연구결과를 통해 알 수 있었다.

Table 4.8. Level of the BSL contents in different Mg of the hydroponics leafy lettuce.

^z) : See Table 3.4. (Composition of nutrient solution at different ion concentration.)
^y) : Mean separation within columns by Duncan's multiple range test at p=0.05.

Magnesium level	BSL contents (㎍· g-1 DW)				BSL contents (㎍· plant-1)
	Lactucin	8-Deoxylactucin	Lactucopicrin	Total
0.5	3.5 ay)	5.5 a	22.0 b	31.0 a	207.0
1z)	3.2 a	4.2 a	19.9 c	27.3 b	147.8
3	3.2 a	4.3 a	18.7 c	26.2 b	132.2
5	2.8 a	5.3 a	25.1 a	33.2 a	197.6

4.5.4. 배양액 내 SO₄-S 조절과 상추의 bitter sesquiterpene lactones 함량변화

배양액 내 SO₄-S 수준에 따른 상추 엽내 BSL 함량을 Table 4.9에 나타내었다. 수경재배 배양액 내 SO₄-S 수준의 경우에는 배양액 내 SO₄-S 수준이 가장 낮은 0.5 배액에서 상추 엽내 BSL 함량이 가장 높아 lactucin, 8-deoxylactucin, lactucopicrin 및 total 함량이 각각 7.1, 5.6, 23.0, 61.0 ㎍·g^-1 DW 함유되어 있어, 상대적으로 상추 엽내 BSL 함량이 가장 낮았던 SO₄-S 3.0 배액에 비해 2 배 높은 수준을 나타내었다. 이처럼 낮은 농도에서 BSL 함량이 높게 나타난 것은 EC 및 N 수준에서 나타난 결과와 같은 경향이었다.

Allium 속이나 Brassica 속에서 매운 맛은 SCN group이며 대체로 SO₄-S의 시비가 크게 영향을 미친다고 했다(Park, 1983). 그러나 BSL은 CHO group이기 때문에 S가 생합성에 크게 영향을 미치지 못한 것으로 추정된다.

Table 4.9. Level of the BSL contents in different S of the hydroponics leafy lettuce.

^z) : See Table 3.4. (Composition of nutrient solution at different ion concentration.)
^y) : Mean separation within columns by Duncan's multiple range test at p=0.05.

Sulfur level	BSL contents (㎍· g-1 DW)				BSL contents (㎍· plant-1)
	Lactucin	8-Deoxylactucin	Lactucopicrin	Total
0.5	7.1 ay)	5.6 ac	23.0 a	35.6 a	206.3
1z)	3.4 b	3.9 b	13.2 b	20.5 b	117.5
3	2.4 c	4.2 b	8.7 c	15.3 c	101.0
5	3.7 b	5.0 ab	12.7 bc	21.4 b	129.7

4.6. 전기전도도와 상추 bitter sesquiterpene의lactones 함량변화

4.6.1. 배양액 내 EC 조절과 상추의 bitter sesquiterpene lactones 함량변화

배양액 EC 수준에 따른 상추 엽내 BSL 함량을 Table 4.10에 나타내었다. 수경재배 배양액의 EC 수준이 가장 낮은 EC 0.5 dS·m^-1에서 상추 엽내 BSL 함량은 가장 높게 나타나 건물 1 g당 lactucin은 5.5 ㎍, 8-deoxylactucin은 7.5 ㎍, lactucopicrin은 35.8 ㎍이었으며, 전체 합계는 48.7 ㎍이었다. 상대적으로 EC가 높은 쪽에서 이들 물질 축적은 적었는데, EC 1.0 dS·m^-1에서 가장 낮은 BSL 함량을 보였으나 이보다 높은 EC 수준에서도 같은 수준의 함량을 보였다.

한편, 생체중과 건물율을 감안한 주당 BSL 함량을 보면, 역시 EC 0.5에서 가장 높은 178.8 ㎍이었고, EC가 높은 쪽에서 낮은 함량이었지만 단위 건물중에서의 차이를 많이 상쇄시켰다.

Udagawa(1995)는 dill을 재료로 EC 농도를 달리한 수경재배에서 총 정유함량은 EC 1.2 dS·m^-1에서 0.37 mg·g^-1 FW, EC 2.4 dS·m^-1에서 0.32 mg·g^-1 FW, EC 3.6 dS·m^-1에서 0.19 mg·g^-1 FW으로 배양액의 EC 농도가 낮을수록 단위 중량당 총 정유함량은 높아진다고 보고한 결과와 일치되고 있다.

Schuphan (1961)에 의하면 채소의 중요한 맛 성분은 생육이 불량한 쪽에서 높고 생육이 양호한 쪽에서 단위 건물중당 함량이 낮다고 했다. 특히 EC와 같은 비료에 따른 생장반응은 높은 구에서 생체중이 높고 신선중에 대비하여 전체 생성량은 많은 것으로 나타나 이를 희석효과 (dilution effect)라고 했는데, 본 연구에서도 EC 농도에 따른 주당 BSL 함량의 차이와 건물중당 BSL 함량의 차이가 상쇄되어 희석효과가 크게 나타났다.

Table 4.10. Level of the BSL in different EC of the hydroponics leafy lettuce.

^z) : The nutrient solution of Yamazaki's for lettuce.
^y) : Mean separation within columns by Duncan's multiple range test at p=0.05.

EC level (dS·m-1)	BSL contents (㎍· g-1 DW)				BSL contents (㎍· plant-1)
	Lactucin	8-Deoxylactucin	Lactucopicrin	Total
0.5	5.5 ay)	7.5 a	35.8 a	48.7 a	178.8
1.0z)	1.1 d	0.7 b	8.7 b	10.5 b	47.5
2.0	2.3 c	1.0 b	8.3 b	11.6 b	75.0
3.0	4.0 b	0.2 b	9.3 b	13.5 b	58.6

4.6.2. 상추 당도와 bitter sesquiterpene lactones의 상관관계

앞서 수행되었던 수경재배 상추의 배양액 electrical conductivity 수준과의 BSL 함량의 관계를 비롯한 다량 ion 농도, 차광재배효과, 상추 품종 등으로 검토되었던 BSL 함량과 엽내 굴절당도계로 조사된 상추의 당도와의 상관을 Fig. 4.12에 나타내었다.

BSL의 lactucin, 8-deoxylactucin, lactucopicrin 세 가지 물질 모두 당도와 고도의 정의 상관관계가 있는 것을 나타내고 있는데, BSL은 다당류의 일종이기에 굴절당도계로 조사한 당도와 높은 정의 상관관계를 나타내고 있는 것은 당연한 결과로 생각된다.

다음 5. 종합 고찰로 바로가기