[ ARTICLE ]

Korean Journal of Medicinal Crop Science - Vol. 22, No. 6, pp.463-468

ISSN: 1225-9306 (Print) 2288-0186 (Online)

Print publication date Dec 2014

Received 17 Sep 2014 Revised 27 Oct 2014 Reviewed 15 Nov 2014 Reviewed 24 Nov 2014 Reviewed 25 Nov 2014 Accepted 26 Nov 2014

DOI: https://doi.org/10.7783/KJMCS.2014.22.6.463

경남지방에서 도라지 재배지역별 토양이화학적 특성과 사포닌 함량

이병진^*^{, **} ; 전승호^** ; 이신우^* ; 전현식^* ; 조영손^*^{, **}^{, †}

*경남과학기술대학교 농학한약자원학부
**경남과학기술대학교 종자실용화 연구소

Soil Physico-Chemistry and Saponins Content of Platycodon grandiflorum Radix Cultured from Different Sites in Gyeongnam Province

Byung Jin Lee^*^{, **} ; Seung Ho Jeon^** ; Shin Woo Lee^* ; Hyun Sik Chun^* ; Young Son Cho^*^{, **}^{, †}

*Department of Agronomy & Medicinal Plant Resourses, Gyeongnam National University of Science and Technology, Jinju 660-758, Korea.
**Research Center for Seed Utilization of Gyeongnam National University of Science and Technology, Jinju 660-758, Korea.

†Corresponding Author : (Phone) +82-55-751-3221 choyoungson@daum.net

© 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.

Abstract

This study was carried out in order to survey the soil physico-chemical, morphology and content of saponins of 5 year-old Platycodon grandiflorum radix from different areas in Gyeongnam. Soil physical properties was showed 1.01- 1.29 of bulk density of soil and soil hardness was increased with increasing soil depth, especially below the 30 cm, however it was maintained or small increased below the 40 cm. T-N and OM contents of top soil were highest at Geochang as 0.27% and 56.9 g/kg, respectively, compared to other areas. The root length was longer at Kimhea and Geochang as 33.8 and 33.7 cm, respectively, and fresh weight was heavy at Geochang as 208.5 g. The contents of saponin of P. grandiflorum radix was higher in fine root compare to main root. By region, content of saponins of P. grandiflorum radix were higher at Hapcheon than other area. Mg content was highly negatively correlated at p < 0.01 with platycodin D3, deapioplatycodin D, platycodin D, and deapioplatycodin D (-0.499**, -0.433**, -0.421**, -0.511** respectively). These results suggest that no-fertilized Mg effected on the improvement of saponin contents in P. grandiflorum.

Keywords:

Fresh Weight, Platycodon grandiflorum, Soil Physio-Chemical, Saponins

서 언

도라지 (Platycodon grandiflorum A. D.C.)는 한국, 일본 및 중국의 산간지방에 널리 자생하는 다년생 식물이며 (Lim, 1971), 약용 또는 나물용으로 재배되고 있다. 도라지는 초세가 강하여 산간지나 평야지대에서도 재배가 가능하지만 유기물이 풍부하고 배수가 잘되는 식양토나 사질양토에서 생육이 양호 하다 (Lee et al., 2010; Seong et al., 2004). 배수가 불량한 토양에서는 근부병 발생이 많아 (Jo et al., 1985, 1987, 1997; Hallmark et al,. 1981; Kim and Cho, 2011) 장기간 도라지를 재배하여 약용으로 사용하고자 하면 주기적으로 옮 겨심기를 해야 한다 (Kwon et al., 1998; Lee et al., 1998, 1990). 이때 도라지의 뿌리 생육은 토양수분과 입경분포, 경도, 통기성 등의 토양물리성과 유기물, 양이온 등의 토양화학성에 영향을 받는다고 하였다 (Kwon et al., 1998; Gupta, 1994). 그러나 다년간 동일조건에서 재배될 경우 토양의 화학성보다 토양공극과 토양경도 같은 물리성에 많은 영향을 받는다 (Jo et al., 1987; Hallmark and Barber, 1981). Lee 등(2000)은 미사질 양토인 곳에서 재배된 도라지가 다른 토성에 비해 생 육이 양호하다고 보고하였으며, Seung 등 (2004)은 화학성 중 에 질소성분이 도라지의 생육 및 수량과 조사포닌 함량에 영 향을 준다고 보고하고 있다.

도라지의 약리성분인 사포닌은 감기, 기침, 냉병, 복통, 부스 럼, 설사, 산후병, 부인병, 불면증 및 염증 등에 효과가 있어 예로부터 민간처방 약재로 사용되었을 뿐만 아니라 건강식품 으로도 섭취되고 있다. 도라지의 뿌리 부분에 함유되어 있는 사포닌의 종류에는 platycodin A, C, D와 polygalacin D 등 21종이 있는 것으로 알려져 있다 (Konishi et al., 1976; Tada et al., 1975). 이들 중에 platycodin D는 동물실험에서 진해 거담작용, 중추신경억제작용 (Sung and Seo, 1998), 혈당강하 작용 및 콜레스테롤 대사개선작용 (Zhao et al., 2006), 항암 활성 효과 (Choi et al., 2001) 항염증 효과 (Ahn et al., 2005; Wang et al., 2004), 항비만 효과 (Lee et al., 2010) 등이 있는 것으로 밝혀졌다.

본 연구는 경남의 도라지 재배지역별 토양의 이화학성과 약 리성분을 분석하여 고품질 도라지생산을 위한 기초자료로 활 용하고자 실시되었다.

재료 및 방법

1. 실험재료

경남지역 도라지재배 농가 6개소에서 토양과 5년근 도라지 를 채취하였다. 도라지 재배 지역의 지리적 위치와 토성은 Table 1과 같다. 도라지는 근경, 근장, 지근수, 생체중을 조사 한 후 65℃에서 건조한 다음 냉동고에 보관하였으며, 분쇄기 (Hibell, Super grinder JL-1000, Hwaseong, Korea)로 분쇄하 고 0.59㎜ 체로 선별하여 사용하였다.

Table 1.

Sampling location, soil type and texture of farmer s field.

2. 토양 이화학적 특성

토양 경도는 토양을 지표면에서 60㎝ 깊이로 파서 토양단 면을 토양경도계 (Takemura Electric Works, LDT, Tokyo, Japan)를 사용하여 10㎝ 간격으로 토양 경도를 측정하였다. 토양 가밀도는 core를 이용하여 토양 깊이별로 토양 용적밀도 를 농촌진흥청 표준조사법에 따라 조사하였다.

토양의 화학적 특성은 토양시료를 표토 (0 ~ 20㎝)와 심토 (20 ~ 40㎝)로 나누어 채취하여 음건하였으며, 건조한 토양은 2 mm 체로 쳐서 분석하였다. 토양 화학성중 pH는 초자전극 법, OM (organic matter)은 Tyrin법, 유효인산은 Lancaster법 으로 분광광도계 (X-ma 1200V, Seoul, Korea)를 이용하였으 며, 치환성양이온은 원자흡광분광기 (Perkinelmer 2380, Boston, MA, USA)를 이용하여 측정하였다.

3. 사포닌함량

도라지의 사포닌 함량은 뿌리의 몸통과 잔뿌리로 나누어 조 사하였다. 사포닌 추출방법은 Park 등(2000)이 제안한 방법으 로 도라지 1 g을 70% 에탄올 50㎖에 혼합하여 45℃ 항온수 조에서 2시간 진탕 후, 4,000 rpm에서 15분 원심분리하여 상 등액 추출을 2회 반복하고 이것을 50℃에서 감압 농축하여 HPLC-grade 증류수 10㎖에 녹였다.

사포닌 함량 분석에 사용된 HPLC는 Agilent 1260 Series HPLC system (Agilent Technologies, Del, USA)를 이용하여 측정하였다. HPLC 분석은 C₁₈ (4.6 × 250㎜, 5㎛, Shiseido, Tokyo, Japan) column을 사용하였다. 이동상은 Water, Acetonitrile를 사용하였으며, Acetonitrile 비율을 0 min (18%) −22 min (18%) −32 min (30%) −60 min (50%)로 순차적으 로 조절하였다. 컬럼온도는 35℃로 유지 하였고, injection volume은 10㎕, 유속은 1㎖/min로 하였다. 검출파장은 203㎚에서 측정하였다.

사포닌 표준시료는 천연물 물질은행 (Institute for Korea Traditional Industry, Gyeongsan, Korea)으로부터 분양받은 platycodin D (PCD), platycodin D3 (PCD3), deapioplatycodin D (DPCD), polygalacin D (PGD)를 각각 1㎎ 씩 취하여 증 류수 10㎖에 녹여 HPLC용 표준 사포닌 용액을 조제하여, 표준품을 각각 100, 50, 25㎛/㎖로 조절하여 표준액을 만들 었다. 각 사포닌 표준액 10㎕를 취하여 HPLC로 검량하고 작성한 검량선을 이용하여 환산하였다.

4. 통계분석

모든 실험은 3회 반복으로 하여 실험결과는 평균으로 나타 내고 SAS Enterprise guide 4.0 (version 4.0, SAS Institute Inc., Cary, NC, USA)을 이용하여 계산하였고, One-way ANOVA test를 실시한 후 평균간의 유의차를 p < 0.05 수준에 서 Duncan’s Multiple Range Test (DMRT)로 시료간의 유의 적인 차이를 검증하였다.

결과 및 고찰

1. 도라지 재배지역별 토양 물리성

토양의 물리적 특성은 도라지 뿌리가 신장하는데 중요한 요 인으로 작용하며, 토성, 토양구조 유기물 함량, 수분상태 및 용 적밀도에 영향을 받는다고 하였다 (Lee et al., 2000). 도라지 재배지역의 물리적 특성으로 토양 경도와 용적밀도를 조사한 결과를 Fig. 1로 나타내었다. 토양 경도는 사천지역의 경우 다 른 지역에 비해 높게 나타났으며, 깊이 20㎝에서 가장 높게 나타났고 깊이 들어 갈수록 줄어드는 경향을 보였는데, 사천 지역은 논 지역으로 경반층이 형성된 것으로 사료된다. 거창, 김해, 밀양지역은 표토에서 40㎝ 깊이 까지 토양 경도의 변 화는 없었으며, 40㎝ 이하에서 밀양지역의 토양 경도가 급격 하게 증가하는 경향을 보였다. 진주지역은 산에 도라지를 재 배한 관계로 40㎝ 이하에서는 암반층이 나와 토양 물리성 조 사가 이루어지지 않았다. 일반적으로 토양경도가 15 ~ 20㎏/㎤ 이상이 되면 뿌리신장의 장해가 일어나는데 (Jo et al., 2000) 사천을 제외한 나머지 지역에서 토양깊이 30㎝까지 15㎤ kg⁻¹ 이하로 도라지 뿌리 신장에는 문제가 없을 것으로 사료 된다. 표토의 용적밀도는 1.011.29 g/㎤의 범위를 보였는데, 토양깊이 30㎝까지 증가하다가 40㎝에서 감소하였고 다시 깊이 내려갈수록 증가하는 경향을 보였다.

Fig. 1.

Changes in soil bulk density and soil hardness at Platycodon grandiflorum Radix field from different sites in Gyeongnam province.

2. 도라지 재배지역별 토양 화학성

도라지 재배지역의 화학적 특성을 조사한 결과 (Table 2) pH는 4.76.2로 나타났으며, 표토보다 심토에서 pH가 증가하는 경향을 보였다. 토양의 전질소함량은 거창의 경우 표토에서 0.27% 심토에서 0.11%로 다른 지역에 비해 가장 높게 나타났 으며, 심토보다 표토가 높은 전질소 함량을 보였다. 표토의 유 기물 함량은 거창, 진주, 사천, 김해 순으로 각각 56.9, 28.9, 16.5, 15.4 g/㎏로 나타났다. 유기물 함량은 표토가 심토에 비 해 높게 나타났으며, 이러한 경향은 전질소 함량과 유사한 경 향을 보였다. 인산함량은 거창, 김해, 진주 순으로 각각 497.5, 394.2, 215.9㎎/㎏으로 나타났다. Seung 등 (2004)은 도라지 재배지 표토가 심토보다 유기물함량과 유효인산이 높다고 보 고 하였는데, 본 연구에서는 유사한 경향을 보였다. Seung 등 (2004)은 기비와 추비를 시용하였으며, 도라지 재배 농가에서도 월동 후 추비 시용하는 시비방법에 기인한 것으로 사료된다.

Table 2.

Chemical properties of soil at several field of Platycodon grandiflorum Radix cultured from different sites in Gyeongnam province.

3. 재배지역별 도라지 뿌리의 생육특성

도라지 뿌리의 특성은 Table 3에 나타냈다. 뿌리 길이는 김 해와 거창 지역이 33.8과 33.7㎝로 가장 길었으며, 직경은 거 창이 41.2㎝로 가장 크게 나타났다. 지근의 수는 거창, 합천, 진주, 밀양, 김해 순으로 나타났으며, 생체중은 거창이 가장 높 게 나타났다. 뿌리길이는 거창과 김해에서 유의성이 인정되지 않았지만, 지근의 수와 생체중에서 유의성이 인정되었는데, 거 창은 다른 지역에 비해 토양 전질소, 유기물 그리고 인산함 량이 높았고 (Lee et al., 1999, 2011) 토양 경도와 밀도 (Fig. 1)가 다른 지역에 비해 낮아 도라지 뿌리의 생육이 좋았 을 것으로 사료된다. 합천과 진주는 뿌리의 길이가 김해보다 짧지만 지근의 수와 생체중이 많은 것이 확인되었다. 이는 거 창, 합천, 진주는 수평심기로 인해 지근의 개수가 증가한 반면 김해는 수직 심기로 지근의 발생이 적었기 때문으로 사료 된다. 따라서 도라지를 이식할 때 수직으로 심는 것 보다 수 평으로 심는 것이 도라지 생체중 증가에 도움이 될 것으로 사 료된다.

Table 3.

Length, diameter and fresh weight of Platycodon grandiflorum Radix cultured from different sites in Gyeongnam province.

4. 재배지역별 도라지 사포닌 함량

지역별 주근과 지근의 사포닌 함량을 각각 Table 4, 5에 나 타내었다. Platycodin D3 (PCD3) 함량의 범위는 주근의 경우 47.9 ~ 214.0㎎/100 g인데, 합천이 214.0㎎/100 g로 가장 높은 값을 나타고 김해가 47.9 ㎎/100 g로 가장 낮은 값을 나타 냈다. 지근의 함량 범위는 50.7 ~ 230.1㎎/100 g인데, 진주가 230.1㎎/100g로 가장 높은 값을 나타고 김해가 50.7㎎/100 g 로 가장 낮은 값을 나타냈다. Deapioplatycodin D (DPCD) 함량은 주근에서 지역별로 15.1 ~ 88.2㎎/100 g의 범위를 나타 냈고 지근에서는 24.0 ~ 119.2㎎/100 g의 범위를 나타내었으며, 지역별로는 합천이 다른 지역에 비해 높은 값을 나타내었다. Platycodin (PCD)의 함량은 주근에서 483.3 ~ 730.9㎎/100 g의 범위를 나타냈으며, 거창이 다른 지역에 비해 높은 값을 나타 냈다. 지근에서는 703.3 ~ 1196.9㎎/100 g의 범위를 나타냈으 며, 산청과 거창이 다른 지역에 비해 높은 값을 나타냈다. Polygalacin D (PGD)의 함량은 주근에서 370.1 ~ 859.8㎎/ 100 g의 범위를 지근에서는 373.1 ~ 1241.0㎎/100 g의 범위를 타나내었다. 본 시험에서 분석된 도라지 주근과 지근의 총사 포닌 함량은 합천이 가장 높게 나타났다. 주근의 사포닌 함량 은 밀양이 가장 낮았으며, 지근에서는 진주와 사천이 가장 낮 게 나타났다. 도라지 사포닌 함량은 주근보다 지근에서 높게 나타났다. 도라지 뿌리의 사포닌 함량이 안쪽보다 겉껍질에 많 이 함유되어 있다고 Seaki 등 (1999)이 보고하였고 인삼에서 도 사포닌함량이 세근, 지근, 주근 순으로 많았다는 Han 등 (2013)의 보고와 일치하는 결과를 보였다. 도라지의 약리성을 위해 지근이 많이 발생할 수 있도록 재배하는 것이 유리할 것 으로 판단된다.

Table 4.

Saponins Content of main root of Platycodon grandiflorum radix cultured from different sites in Gyeongnam province.

Table 5.

Saponins Content of fine root of Platycodon grandiflorum radix cultured from different sites in Gyeongnam province.

5. 토양 화학성과 도라지 사포닌 함량과의 상관관계

토양 화학성과 사포닌 함량과 상관관계에서 조사된 화학성 에서 부의 상관을 나타내었다 (Table 5). 사포닌 함량과 T-N 의 관계에서 DPCD (−0.440*)와 PGD (−0.480**)가 고도의 부의상관을 나타내었으며, 토양 유기물과는 부의상관을 보였 지만 유의성이 인정되지 않았다. 사포닌 함량과 Ca의 관계에 서는 PCD를 제외한 나머지 사포닌과 고도의 부의상관을 보 였으며, Mg와의 관계에서는 시험에 조사된 모든 사포닌 함량 과 고도의 부의상관을 보였다. 도라지 사포닌 함량은 토양의 비옥도가 낮을수록 증가하는 경향을 보였으며, 특히 토양의 Mg의 함량과 깊은 관계를 보였다. 따라서 도라지의 사포닌 함 량을 증가시키기 위해는 질소와 마그네슘 비료의 시비량을 줄 이는 것이 좋을 것으로 판단된다. Table 6

Table 6.

Correlation coefficient between soil chemical and contents of saponin of Platycodon grandiflorum radix at drying temperature.

감사의 글

본 연구는 농촌진흥청지원 경남도라지산학협력단 연구비지 원(과제번호: PJ008801)에 의해 수행된 결과로 이에 감사를 드립니다.

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Sites	Latitude /longitued	Soil type	Texture
Hapcheon	35° 48’ 48“N /127°99’ 77”E	DbF2 Deogsan	Loam
Jinju	35° 27’ 65“N/128°13’ 73”E	BIC Banho	Loam
Sacheon	35° 10’ 32“N/128°04’ 46”E	YuC Yooga	Sand Loam
Miryang	35° 44’ 48“N/128°69’ 23”E	JwD Jangwon	Loam
Gimhae	35° 27’ 74“N/128°73’ 32”E	BxE2 Bongsan	Loam
Geochang	35° 68’ 19“N/127°82’ 78”E	SbC Seogto	Loam