중요한 환경문제로 대두되고 있는 중금속 오염의 대처 방안으로 식물을 이용한 경제적인 정화 방법을 모색하고자 미나리의 중금속 흡수능력을 검정하고 카드늄 결합단백질을 동정하였다. 미나리의 중금속 흡수능력은 미나리를 카드늄 $(Cd^{2+})$, 크롬 $(Cr^{3+})$ 및 납 $(Pb^{2+})$의 농도를 달리한 배양액에서 재배한 후 미나리에 잔류하는 중금속을 정량함으로써 측정되었다. 중금속의 처리 기간은 3일과 7일로 하였고, 생장 저해가 일어나는 농도까지 처리하였다. 카드늄은 16.68 ppm, 크롬은 20 ppm까지 지속적으로 잔류량이 증가하였고 그 농도 이상에서는 생장 저해가 일어나면서 잔류량의 증가율이 둔화되었다. 식물체 부위별 카드늄과 크롬의 잔류량은 뿌리에서 월등하게 높게 나타났고 줄기와 잎의 순으로 낮아졌다. 납의 경우는 카드늄과 크롬에 비하여 잔류량이 가장 높은 뿌리에서 4배 정도 잔류량이 높게 나타났다. 20 ppm의 중금속 용액에서 7일간 재배한 미나리 뿌리에는 건조중량 1 g에 대하여, 카드늄이 6.1 mg, 크롬은 5.2 mg 그리고 납은 23.6 mg이 잔류하고 있었다. 이것은 잔류하고 있는 중금속 중에서 카드늄은 80%, 크롬은 92%그리고 납은 96%이상이 미나리 뿌리에 잔류하고 있는 것이다. 20 ppm카드늄이 함유된 배양액에서 7일간 자란 미나리 뿌리 추출액을 Sephadex G-50과 DEAE-Cellulose 크로마토그래피를 수행하여, polyacrylamide gel 전기영동 상으로 단일 단백질 분리대의 중금속 결합단백질을 정제하였다. 이 단백질의 분자량은 gel filtration 상에서 약 5,000 Da이었고 아미노산의 조성을 보면 산성 아미노산이 27.3%, cystein이 9.9%로서 중금속 결합단백질의 특성을 가지고 있었다. 그러나 그 아미노산 조성은 지금까지 알려진 phytochelatin과는 다른 새로운 중금속 결합단백질로 나타났다.
비만은 감염원 없이 진행되는 낮은 수준의 만성적인 전신성 염증상태로 간주되며, 만성대사질환의 원인이 된다. 본 연구에서는 미나리를 발효하여 만든 식초가 3T3-L1 지방전구세포의 분화 및 RAW 264.7 세포에서의 항염증 효과에 미치는 영향을 확인하였다. MDI (IBMX, dexamethasone, insulin)에 의해 분화가 유발된 3T3-L1 지방전구세포에 대한 미나리 식초의 분화 억제능을 Oil-red-O staining을 통해 확인하였으며, western blot법을 통해 지방세포 형성 시 중요한 전사인자인 peroxisome proliferator-activated receptor-${\gamma}$ (PPAR-${\gamma}$)와 CCAAT-enhancer-binding protein ${\alpha}$ ($C/EBP{\alpha}$)의 발현을 감소시키는 것으로 나타났다. 또한, 미나리 식초가 lipopolysaccharide (LPS)에 의해 염증이 유발 된 RAW 264.7 세포의 nitric oxide (NO) 생성을 억제시켰으며, inducible NO synthase (iNOS)와 cyclooxygenase-2 (COX-2)의 단백질 발현을 감소시키는 것을 확인하였다. 이러한 결과들을 통해 미나리 발효 식초는 지방세포 분화와 염증 억제 효과를 가지고 있음을 확인하였다. 따라서 미나리 발효 식초는 대사성 질환을 예방할 수 있는 천연물 소재로 이용 가능할 것으로 생각된다.
본 연구는 녹황색채소류에서 추출되어 항암효과를 나타내는 활성 물질로 보고되어 있는 phytol과 들미나리 추출물을 sarcoma 180마우스에 주사한 후 적출한 비장세포내 T임프구와 T subset, 그리고 asialo GM1$^{+}$세포를 정량하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1) 종양 마우스에 phytol 을 투여하였을 때 비장세포내의 T cell과 T-subset은 종양세포이식에 의해서 상승된 치를 더욱 증가시켰다. 그러나 들미나리추출물의 경우는 대동소이하였다. 2) Asialo GM1$^{+}$세포는 종양마우스에 phytol이나 들미나리추출물을 주사하였을 때 모두 상승하였으며 정상마우스에 phytol 을 투여하였을 때도 대조군에 비하여 상승했지만 들미나리추출물을 작용시켰을 때는 저하되었다. 3) L3T4$^{+}$/Lyt-2$^{+}$세포비는 종양마우스에 phytol을 주사하였을 때 감소를 보였지만 정상 마우스에 투여하였을 때는 더욱 크게 낮아졌다. 그러나 들미나리추출물을 정상마우스에 투여 하였을때는 크게 감소하던 것이 종양마우스에 적요 시켰을 때는 증가현상을 보였다. 이상의 결과로 미루어 볼 때 phytol이나 들미나리추출물은 종양마우스에서 작용자 세포인 자연살해세포(natural killer cell)의 활성 인자로서 작용할 가능성이 높을 것으로 사료된다.
향신채소인 부추, 미나리의 부가가치를 창출하고 이들의 생리활성을 활용한 기능성 가공식품의 개발을 위해 제조한 국수의 제품질을 평가한 결과는 다음과 같다. 부추 및 미나리는 열풍건조, 블렌칭 처리후 열풍건조, 찜 후 열풍건조 그리고 동결건조로 나누어 각각 건조후 분말화하였다. 건조분말의 품질평가에서 비타민 C, 클로로필함량, 페놀성 화합물 함량이 열풍과 동결건조 처리구에서 높았고 전자공여능도 높게 나타났다. 국수의 조리 후의 특성에 있어 부추와 미나리분말 첨가국수의 경우 국수 중량 및 부피의 증가는 정의 상관관계를 보였으며, 대조구에 비하여 증가율은 작게 나타났다. 조리후 국물의 탁도는 첨가량이 많을수록 높게 나타났다. 조리후의 절단강도는 부추국수의 경우 열풍, 데침 처리 분말국수가 대조구와 유사한 경향을 보였고, 미나리국수의 경우, 찜 건조분말 첨가구가 가장 높게 나타났다. 또한 첨가량을 증가시킬수록 절단강도는 감소되었다. 분말첨가국수의 항산화성을 측정한 결과 모든 구에서 대조구보다 높은 활성을 나타내었다. 열풍건조분말 및 동결건조분말 첨가국수의 관능검사를 한 결과 2.5% 첨가구에서는 대조구와의 유의성이 인정되지 않았고, 5% 첨가구에서 유의성이 인정되었다. 따라서, 부추와 미나리의 첨가로 항산화성이 향상된 기능성 식품의 개발가능성을 보여주었다.
본 연구에서는 미나리 에탄올 추출물 및 그 분획물의 항염증 효과를 알아보기 위해서 LPS에 의해 염증반응이 유도된 RAW 264.7 세포에 대해 추출물이 미치는 항염증 효과를 살펴보았다. 미나리 에탄올 추출물은 nuclear factor-${\kappa}B$ ($NF-{\kappa}B$)의 활성을 억제함으로써 iNOS와 COX-2의 단백질 발현을 감소시켰고, 결과적으로 NO 생성을 억제하였다. 또한, 미나리 에탄올 추출물의 헥산, 부탄올, 에틸아세테이트 그리고 메틸렌클로라이드 분획물을 처리했을 때 에틸아세테이트와 메틸렌 클로라이드 분획물 전처리 실험군에서 LPS에 의해 유도된 NO의 형성이 현저히 감소함을 확인할 수 있었다. 그중 미나리 에틸아세테이트 분획물은 iNOS와 COX-2의 단백질 발현량 및 전염증성 사이토카인을 현저히 감소시킴에 따라 우수한 항염증 효과를 확인하였다. 따라서 본 연구 결과는 미나리 에탄올 추출물, 그 분획물 중 에틸아세테이트 분획물이 염증을 완화시키는 유효성분이 많은 것을 규명하였고 향후 에틸아세테이트 분획물에서 어떠한 유효성분이 있는 지에 대해 추후 실험이 필요할 것으로 보인다. 또한, 이러한 항염증 효능을 규명함으로써 향후 기능성 식품 소재로의 이용 가능성을 제시한다.
영산강은 황룡강과 지석천이 합류하는 지점이기 때문에 많은 비가 내리면 홍수에 취약한 반면, 인근 지역인 나주시 노안면과 광주광역시 승촌동 지역의 지하수를 풍부하게 해주는 역할을 하고 있다. 특히, 승촌보 인근 지역은 겨울철 수온이 따뜻한 지하수를 활용하여 겨울철 미나리를 대규모로 재배하고 있다. 현재 승촌보 운영 수위를 관리 수위인 E.L.7.5m보다 1.5~2m 낮은 E.L.5.5~6.0m로 운영함에 따라 지하수 수위가 보 관리 수위보다 낮게 형성되고 있다. 이에 K-water 영산강보관리단은 여름철 홍수방어를 위해 설치된 배수문을 겨울철에 닫아 인공소류지를 형성함으로써 겨울철 미나리 재배지역에 지하수가 함양되는지 시험운영을 계획하였다. 배수문 시설을 관리하는 한국농어촌공사 광주지사와 광주광역시 남구청과 협의하였다. 이후 영산강유역환경청 민관협의체 위원장과 주민대표 통장님들께 방문 설명 등 지역주민들의 공감대 형성을 거쳐, '22년 9월 30일 승촌보 인근 승촌배수문 등 5개 배수문을 폐쇄하여 11월 30일까지 소류지에 물을 담수하였다. 또한, 소류지의 수위를 파악하기 위해 GPS 측량으로 해발 표고 산정한 간이 목자판 수위계를 설치하여 소류지내 수위를 모니터링하였다. 승촌배수문(#1)에서 발생한 누수는 스펀지를 바닥에 깔아 보강함으로써 누수를 줄여 소류지 수위를 E.L.6.7m 이상을 유지하였다. 그 결과 영산강에 인접한 SCM-008 지하수 관측소 데이터는 승촌보 운영 수위에 영향을 받고 있음을 확인할 수 있었다. 미나리 재배 기간인 3월에는 수막 재배로 인한 지하수 사용으로 수위가 가장 낮았으며, 여름철에 지하수 수위가 회복되는 패턴을 반복하였다. 10월~11월 시험운영기간 동안 SCM-005, -008, -101 지하수 관측정은 소류지와 중앙배수로에 가까울수록 인공 함양시 수위 상승효과가 크게 나타났으며, 평년(2020년~2021년) 대비 지하수위 상승을 확인하였다. SC-0 지역은 2022년 가뭄으로 다우년 대비 지하수 수위가 낮았으나, 시험운영 기간 중 지하수 수위 하강 속도가 늦춰지거나, 수위가 상승하는 것을 확인하였다. 또한, 인근 마을주민들에게 시험 운영 결과를 공유하였고, 소류지가 예년처럼 건천화되었을 때보다 지하수 수위상승과 중앙배수로나 소류지에서 양수하는 등 용수 이용에 도움이 되었다는 긍정적인 답변을 받았다. 따라서 2023년도에도 겨울철 미나리 재배 시기 동안 배수문을 닫아 소류지를 형성하여 지하수 함양에 도움이 되록하여, 미나리 지역의 농가 수익 증대에 보탬이 되도록 할 예정이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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