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ISSN : 1225-9306(Print)
ISSN : 2288-0186(Online)
Korean Journal of Medicinal Crop Science Vol.26 No.3 pp.214-219
DOI : https://doi.org/10.7783/KJMCS.2018.26.3.214

Changes of Berry Characteristics and Ginsenoside Content Depending on Collection Time of Korean Ginseng Berry

Eun Seob Yi*, Yeon Ju Kim**, Young Nam An*, Jeong A Han*, Chang Hui Cho*
*Gyeonggi Agricultural Research and Extension Services, Yeoncheon 11003, Korea.
**Korean Ginseng center and Ginseng Resource Bank, Kyung Hee University, Suwon 02447, Korea.
Corresponding author: (Phone) +82-31-229-6181 (E-mail) yies07@gg.go.kr
20180514 20180604 20180622

Abstract

Background:

This study was carried out to determine the best time for collecting ginseng berries without reducing the ginsenoside-Re content of ginseng roots, which are used as food, medicine, or cosmetic materials.


Methods and Results:

The test variety of ginseng used in this study was is Chunpung, which was collected from a 4-year-old ginseng field. Ginseng berries were collected at 7, 14, 21, 28, 35, 42, 49, and 56 days after flowering. The number of berry bunches per 1.62m2 ranged from 43.4 to 61.4, while the weight of berries per 1.62m2 was the greatest when they were collected 49 days after flowering. The root fresh weight per 1.62m2 was increased by 0.21 - 1.00 ㎏ compared with that before the test, but root weight gain was decreased as the berry collection time was delayed. Total ginsenoside content of 4-year-old ginseng was the highest when berries were collected 7 days after flowering, while the ginsenoside-Re contents was the highest when collection was done 14 days after flowering.


Conclusions:

The most suitable period for ginseng berry collection was proposed to be from 14 to 21 days after flowering, as this is when the content of ginsenoside-Re, which is useful as a medicinal or cosmetic material, is still high and the ginseng root has not yet decreased in weight.



고려인삼 열매채취시기에 따른 열매형질 및 진세노사이드 함량 변화

이 은섭*, 김 연주**, 안 영남*, 한 정아*, 조 창휘*
*경기도농업기술원
**경희대학교 고려인삼유전자은행

초록


    © The Korean Society of Medicinal Crop Science. All rights reserved.

    This is an Open-Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

    서 언

    인삼 (Panax Ginsneg C. A. Meyer)은 前漢 (전한) 말 사 유가 저술한 急就章 (급취장)에 약재로 소개된 이후 2000 여 년간 주로 뿌리만을 한약재 또는 건강보조식품으로 이용해 왔으나 최근 잎과 뿌리, 그리고 열매도 다양한 식품소재로 이 용되고 종자에서 분리된 과육이나 개화기 전후에 채취된 꽃봉 오리도 이용되고 있다. 특히, 성숙된 열매 과육은 화장품 소재 로 이용되고 있다. Choi 등 (2012)은 잎과 줄기, 열매에는 뿌 리보다 많은 진세노사이드 함량을 함유하고 있다고 보고한 바 있다. 인삼열매는 주로 차, 청, 엑기스 및 화장품 등의 가공 원료로 이용되고 있다. 인삼열매에는 뿌리보다 피부개선과 미 백효과가 있는 진세노사이드-Re를 많이 함유하고 있어 새로운 화장품 소재로 주목을 받고 있다 (Kim et al., 2010; Yeom et al., 2010).

    인삼열매 추출물의 다양한 약리효능에 대한 연구결과를 보 면, 항허혈 (Huang et al., 2005; Kim et al., 2011; Lim et al., 2013), 항염증 (Lee et al., 2012), 항당뇨 (Attele et al., 2002; Park et al., 2013), 항비만 (Xie et al., 2007), 암세포 에 대한 항증식 기능 (Lee et al., 2003; Wang et al., 2006; Xie et al., 2011) 등을 보고하였다.

    수경 재배한 인삼의 잎, 열매, 뿌리의 진세노사이드 함량을 분석한 결과, 뿌리 183.0㎎/g, 잎 170.6㎎/g, 열매 151.0㎎/ g으로 열매가 가장 낮았으나, 진세노사이드-Re의 함량은 열매 에서 101.0㎎/g으로 가장 높았다 (Choi et al., 2012). 인삼 열매에 풍부한 진세노사이드-Re를 진세노사이드-Rg2 또는 Rh1 으로 전환하려는 연구를 수행하였다 (Jeon et al., 2011; Kim et al., 2013; Hong et al., 2016; Ha et al., 2016). 이와 같 이 인삼열매에 대한 다양한 연구가 이루어졌음에도 불구하고, 모두 종자용으로 채종하여 열매에서 과육을 분리하여 활용할 목적으로 연구는 다양하게 이루어졌으나 인삼 미성숙열매를 활용한 연구는 전무한 실정이다.

    따라서 현재 인삼재배농가에서 3 년생부터 6 년생까지 인삼 뿌리의 비대를 위해 개화기에 꽃봉오리를 제거해 왔다. 그러 나 인삼 재배면적의 감소로 인해 수집이 어려워진 숙과 과육 을 대체하는 동시에 인삼재배농가의 소득을 보전하기 위해 본 연구는 인삼 미숙열매 활용 방안을 도출하고자 4 년생 인삼을 대상으로 개화기부터 개화기 후 56 일까지 7 일 간격으로 인 삼열매를 채취하여 인삼열매의 특성과 10월 상순에 인삼을 채 굴하여 뿌리수량의 변화와 인삼열매의 진세노사이드 함량을 분석하여 인삼열매 채취시기를 구명하고자 수행하였다.

    재료 및 방법

    1 실험재료 및 처리

    본 연구는 인삼 (Panax Ginsneg C. A. Meyer)의 뿌리생 장을 위해 개화기에 제거했던 인삼열매를 식·의약용 또는 화 장품 소재 개발하여 인삼농가의 소득구조를 개선하고자 경기 도 연천군 신서면 도신리에 소재한 비가림 인삼재배 시설에서 2017년에 개화기부터 개화기 후 56 일까지 1 주일 간격으로 채취하여 인삼열매의 수량, 인삼열매의 진세노사이드 함량, 인 삼뿌리의 중량을 조사하여 인삼 뿌리생장에 영향을 미치지 않 는 인삼 열매채취에 적합한 시기를 구명하고자 하였다.

    공시품종은 천풍이고. 인삼열매 채취는 4 년생 인삼밭에서 실시하였다. 인삼열매 채취는 개화기 (5월 23일)를 시점으로, 개화기 후 7 일, 14 일, 21 일, 28 일, 35 일, 42 일, 49 일 및 56 일까지 7 일 간격으로 9 회에 걸쳐 실시하였는데, 채취시기마다 1.62㎡ 3 반복으로 하였다.

    2 인삼열매 특성조사

    인삼열매의 특성은 건조 전에 1.62 ㎡ 당 열매 송이수와 열 매중량을 조사하였고, 이 데이터를 근거로 채취시기별 송이 당 무게, 1.62㎡ 당 인삼열매 채취량, 건조율 등을 환산하였다. 건조율은 채취된 열매를 40℃ 열풍건조기에서 48 시간 건조 하여 산출하였고, 건조된 시료는 진세노사이드 분석을 위해 냉 동고에 −20℃로 보관하였다. 분석할 기료는 분쇄기 (ZM200, Retsch, Haan, Germany) 0.5 T Mesh를 이용하여 조제하였다 .

    3 진세노사이드 함량 분석

    인삼열매의 진세노사이드함량은 분말로 조제하여 보관된 시 료 1.0 g 과 80% MeOH 50㎖를 200㎖ 삼각플라스크에 넣 고 80℃에서 2 시간씩 3 회 반복 추출한 다음 여과지 (MN020250, HYUNDAI Micro Co., Seoul, Korea)를 사용하 여 여과한 후 모두 혼합하여 감압농축기 (LABOROTA 40000, Heidolph Instrument GmbH & Co. KG, Schwabach, Germany)로 농축하였다. 이를 동량의 증류수에 용해한 후 수 포화 BuOH를 첨가하여 인삼 사포닌을 추출하였다. 총 3 회 반복 추출하여 이를 감압농축기를 이용하여 다시 농축건조한 후에 10㎖ 메탄올에 용해시키고 0.45㎛ membrane filter로 여과한 다음 HPLC (Agilent 1260, Agilent Technologies Inc., Santa Clara, CA, USA)를 이용하여 사포닌 함량을 분석 하였다. 진세노사이드 분석조건은 Table 1과 같다.

    4 통계처리

    모든 시험결과들은 평균치 ±표준편차 (Means ± SD)로 나 타내었으며 통계분석은 Statistical Analysis System (SAS v9.2, SAS Institute Inc., Cary, NC, USA)을 이용하여 분 석하였다.

    결과 및 고찰

    1 채취시기별 인삼 열매형질의 변화

    인삼부위별 진세노사이드의 종류는 뿌리와 열매는 9 종, 잎 은 10 종인 것으로 알려져 있다 (Choi et al., 2012). 특히 인삼열매에는 주름과 피부톤 개선에 효과가 있는 진세노사이 드-Re의 함량은 뿌리보다 83.9% 더 함유하고 있다 (Choi et al., 2012). 이와 같이 식·의약품 및 화장품 소재로 활용 가능 한 진세노사이드-Re를 함유한 인삼열매를 뿌리생장에 영향을 미치지 않는 시기에 채취하고자 4 년생 인삼을 대상으로 채취 시기별로 인삼열매 채취량과 특성을 분석한 결과는 Table 2와 같다.

    1.62㎡ 당 열매 송이 수는 43.4 - 61.4 개이고. 열매송이중 량은 44.0 - 492.8 g 이었으며 인삼열매 송이 건조율은 개화기 후 49 일에 29.5%로 가장 높았으나 개화기 후 42 일 후에는 뚜렷한 차이를 보이지 않았다. 개체 당 열매송이의 중량은 개 화기 후 지속적으로 증가하여 개화 기후 49 일에 8.08 g으로 가장 무거웠으나 이후 다소 감소하였다. 1,000 ㎡ 당 열매 송 이 채취량은 개화기 후 계속 증가하여 개화기 후 42 일에는 123.2 ㎏으로 가장 높았으나 개화기후 56 일에는 다소 감소 하는 경향이었다.

    이러한 연구결과는 Ahn 등 (1986)이 4 년생 인삼을 대상으 로 인삼종자의 생장변화에 대한 연구결과를 보고한 바와 같이 인삼열매의 무게는 수정된 이후 성숙기인 수정 후 60 일까지 증가하였고 인삼종자 100 립의 무게도 같은 경향을 보였다고 하였는데, 이 원인은 배유의 길이와 폭은 수정 후 30 일 이전 과, 배유의 두께는 수정 후 40 일 이전과 이후에 유의적인 차 이를 보였으나, 수정 후 40 일 이후 배유는 뚜렷하게 생장하 지 않았지만 과육이 성장함에 따라 인삼 열매의 무게가 증가 한 것으로 분석된다. 본 연구에서도 위의 연구결과와 같은 이 유로 주당 열매송이 무게가 개화기 후 35 일 이후 채취시기 간에 유의한 차이를 보이지 않은 것으로 고찰된다.

    2 채취시기별 인삼 열매분말의 색도 변화

    인삼열매 채취시기별로 인삼열매의 외관의 변화를 알아보기 위해 사진을 촬영한 결과는 Fig. 1과 같다.

    인삼열매가 수정되는 시기는 개화기 후 7 일 내에 이루어졌 고, 이후 성장하여 개화기 후 28 일에는 열매의 성장이 거의 이루어졌으며, 개화기 후 42 일에는 과육의 색이 성숙색으로 변하기 시작하여 개화기 후 49 일에는 착색이 완료되었다.

    3 채취시기별 인삼 뿌리중량의 변화

    인삼 열매채취는 개화기로부터 7 일 간격으로 개화기 후 56 일까지 채취하였다. 그리고 인삼열매 채취시기에 따른 인삼뿌 리의 감소량을 추정하기 위해 인삼채굴시기인 10월 10일에 채 굴하여 뿌리의 중량을 조사한 결과는 Table 3과 같다.

    1.62㎡ 당 인삼 개체 수는 58 - 68 주로 시험 전에 비해 2 - 12 주 감소하였으며 뿌리 무게는 시험 전 1.48㎏에 비해 0.21 - 1.00㎏ 증가되었다. 이는 인삼열매 채취시기가 늦어질수 록 감소하여 개화기 후 56 일에는 0.55 g 감소하였고 1.62㎡ 당 인삼뿌리의 개체 무게도 근중과 같은 경향을 보여 개화기 후 21 일 이후 감소하기 시작하여 개화기후 56 일에는 8.3 g 감소되었다.

    이 연구결과는 Ahn 등 (1986)의 보고와 같이 인삼종자의 배유와 과육의 성장으로 인해 채종시기가 늦어질수록 인삼종 자는 커진다는 보고 (GARES, 2010)에 따르면 4 년생 인삼의 경우, 월별 인삼뿌리 무게는 출아전인 4월 중순에 29.5 g에서 출아후인 5월 중순에 23.6 g 으로 20% 감소하였으나, 6월 중 순에는 28.3 g으로 회복되었고, 인삼열매를 수확한 7월 중순에 는 32.1 g으로 증가했다는 연구결과를 감안할 때 전년의 뿌리 무게로 회복하는데 소요되는 기간은 약 2 개월 이상이 소요되 었다.

    선행연구결과를 종합해 보면 인삼열매 채종시기가 늦어짐에 따른 인삼뿌리 무게가 감소 원인은 지상부 출현에 따른 뿌리 의 감소분 회복과 종실의 성장을 위한 양분의 분배가 이루어 졌고 6월말 이후에는 해가림시설 내 기온이 인삼의 광합성 적 온인 21 - 25℃보다 높아지는 혹서기로 접어들면서 광합성 효 율이 낮아진데 기인한 것으로 분석되었다.

    4 채취시기별 인삼 열매의 진세노사이드 함량 변화

    인삼뿌리의 생장에 영향 없이 인삼열매를 식·의약품 및 화 장품 소재로 활용할 수 있는 채취시기를 구명하기 위해서는 진세노사이드 함량이 높으면서 뿌리의 감량이 없는 시기에 채 취하는 것은 매우 중요하다. 식·의약품 또는 화장품 소재로의 활용과 농가소득 증대에 기여 정도를 분석하고자 개화기로부 터 7 일 간격으로 인삼열매를 채취하여 진세노사이드 함량 변 화를 분석한 결과는 Table 4와 같다.

    총 진세노사이드 함량은 개화기 후 7 일, 진세노사이드-Re 함량은 개화기 후 14 일에 가장 높았다. 그리고 진세노사이드 함량 중 가장 높은 비율을 차지하는 성분은 진세노사이드-Re 로 42.8 - 62.5%로 높은 비율이었다. 인삼열매의 총 진세노사 이드 함량이 개화기 후 7 일경에 최고에 달한 후 개화기 후 35 일까지 감소하다가 이후 증가하는 양상을 보였다.

    지금까지는 채종시기에 따른 인삼열매의 진세노사이드 함량 변화에 대한 선행연구 결과가 없어 정확한 감소원인을 추정할 수 없으나, 인삼열매는 개화기 후 30 일 이후 개갑도 가능하 고 발아가 비교적 양호할 정도로 배가 성장한다는 Ahn 등 (1986)의 보고를 토대로 보면 개화기 후 35 일경에는 이미 배 가 어느 정도 성장하고 종피도 성장했기 때문에 종자와 과육 의 비율 변화에 기인된 것으로 추론된다.

    진세노사이드-Re는 화장품 소재로 각광을 받고 있는 진세노 사이드-Rg2의 전환이 가능한 성분이다 (Kim et al., 2010; Hong et al., 2016). 그간 진세노사이드-Re를 진세노사이드- Rg2로 전환하기 위한 연구를 수행하였으나 아직 전환 수율이 15.8% 정도로 낮은 편이다 (Ha et al., 2016). 따라서 인삼열 매의 부가가치를 높이기 위해서는 진세노사이드-Re를 진세노 사이드-Rg2로 보다 효율적인 생물이나 효소 전환기술 개발이 요구된다.

    이상의 연구결과를 보면 식·의약품 및 화장품 소재로 활용 하기 위해서는 뿌리의 감량도 없고 인삼열매의 채취량도 농가 소득에 보탬이 되어야 한다. 따라서 인삼열매 채취적기는 뿌리 의 감소를 최소화되고 인삼열매의 진세노사이드 함량이 높았 던 시기인 개화기 후 14 - 21 일이 적합한 것으로 분석되었다.

    감사의 글

    본 연구는 농촌진흥청의 공동연구사업(과제번호: PJ0109430 22017)의 연구비지원에 의해 이루어진 결과로 이에 감사드립 니다.

    Figure

    KJMCS-26-214_F1.gif
    The shape and color of the ginseng berry by the collection times.

    A; flowering date, B; 7 days after flowering, C; 14 days after flowering, D; 21 days after flowering, E; 28 days after flowering, F; 35 days after flowering, G; 41 day after flowering, H; 49 days after flowering, I; 56 days after flowering.

    Table

    UHPLC analyisis condition of ginsenoside in ginseng berry.

    Change of characteristics and amount of ginseng berry by collection times.

    1)Day after flowering
    2)Means values ± standard deviation from triplicate separated experiments are shown
    3)Mean with same letters are not significantly different by DMRT (<i>p</i> <0.05).

    Change of ginseng root weight by collection times.

    1)Day after flowering
    2)Root weight before test - root weight at collection time (DAF 0, 7, 14, 21, 28, 35, 42, 49, 56)
    3)Root weight at flowering - root weight at collection time (DAF 0, 7, 14, 21, 28, 35, 42, 49, 56)
    4)Means values ± standard deviation from triplicate separated experiments

    Change of ginsenoside content of ginseng berry by collection times.

    1)Day after flowering
    2)Means values ± standard deviation from triplicate separated experiments are shown
    3)Mean with same letters are not significantly different by DMRT (<i>p</i> < 0.05).

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