본 연구는 적작약 꽃 추출물의 활성산소 억제와 항염증 및 MMP-1 발현 억제능 효과에 관해 알아보고 기능성 화장품 소재로써의 가능성을 확인하고자 하였다. 본 실험 방법으로는 세포 내 ROS 측정을 통한 활성산소 억제효과와 세포 독성 평가 및 항염증 측정, HDF 세포에서의 MMP-1의 발현 억제능 효과를 측정하고자 하였다. 실험 결과, RAW 264.7 세포와 HDF 세포 내에서 ROS로 억제효과를 확인하였고, 세포 독성평가는 적작약 꽃 추출물 5, 10 μg/mL 처리 농도에서 90% 이상의 세포 생존율, 그 외 처리 농도에서는 80% 이상의 세포 생존율을 확인하였다. 또한 RAW 264.7 세포에서의 NO 생성 억제와 HDF 세포에서 MMP-1의 발현 억제능이 유의하게 억제되는 것을 확인하였다. 이상의 결과를 종합하면, 적작약 꽃 추출물의 세포 내 ROS 생성억제와 NO 생성 억제로 항산화와 항염증 효과, 피부세포에 대한 낮은 독성, MMP-1의 발현 억제를 통한 노화 효과가 확인됨에 따라 기능성 화장품 소재로써의 활용 가능성을 확인할 수 있었다.
작약의 지상부인 잎과 줄기에서 물질을 분리 동정하기 위해 MeOH 추출 및 column chromatograpy하여 단일 물질 5종을 분리하였으며, 분리한 물질에 대하여 IR, UV, Mass, NMR 등을 이용하여 화학구조를 동정하였다. 그 결과 oleanolic acid, kaempferol, methyl gallate, astragalin, paeoniflorin의 구조가 확인되었으며 이들 화합물은 작약의 지상부인 잎과 줄기에서는 처음으로 분리되었다.
작약 비가림 재배시 생육 특성과 수량에 미치는 영향을 구명하기 위해 시험을 수행한 결과는 아래와 같다. 비가림 재배시 노지 재배에 비해 맹아기와 개화기가 각각 9일, 15일빨랐으며 경장, 경수 등도 더 크거나 많았다. 병발생은 녹병, 탄저병, 횐가루병, 뿌리썩음병은 비가림 재배가 노지 재배에 비해 현저히 감소 되었으나 점무늬병은 비슷하였다. 근장, 근수, 근경은 비가림 재배가 노지 재배에 비해 생육이 양호하였으며 뿌리 수량도 비가림 재배가 10a당 2,395kg으로서 노지 재배의 2,201kg, 1,892kg에 비해 27%, 9% 증수 되었다. 품질면에서 뿌리 색도는 비가림 재배가 노지 재배에 비해 더 양호하였으며 상품 수량도 향상되었다.
작약 생육기간중 관수가 생육과 수량에 미치는 영향을 구명하고자 시험을 수행한 결과는 다음과 같다. 1 지상부 생육은 생육초기(5월1일∼6월12일)관수한 처리구가 경장 79.4cm, 경의 굵기 6.5cm로서 자연 강우나 대조구에 비해 각각 13.6∼7.4cm, 0.5mm씩 더 크거나 굵었다. 2. 지하부 생육은 생육 초기 관수가 근장 34.0cm, 근수 43.6개/주로서 자연 강우보다 각각 6cm, 5.5개/주 크거나 많았으며, 수량도 2,349kg/10a로서 자연 강우나 대조구에 비해 각각 13,8% 증수되었다. 3. 상품수량은 생육초기 관수가 2,045kg/10a로서 자연 강우의 1,708kg/10a, 대조구의 1,776kg/10a에 비해 각각 20, 15% 향상되었다.
Paeonia lactiflora Pallas와 Paeonia obovata Maxim.의 뿌리와 줄기를 식물 해부학적으로 살펴본 결과 도관절의 길이에 있어서는 P. lactiflora Pallas가 P. oboata Maxim. 보다 줄기 및 뿌리에서 다소 길게 나타났으며 도관절의 폭에 있어서도 P. lactiflora Pallas가 P. oboata Maxim.의 줄기와 뿌리에 비해 넓게 분화된 양상을 관찰 할 수 있었다. P. lactiflora Pallas의 뿌리에서 이기목부(二期木部)는 불연속적인 층상배열을 이루나 P. oboata Maxim.에서는 연속적인 방사열을 이루어 종간의 뚜렷한 차이를 나타냈다.
작약 정식후 1년생은 일반관리법으로 재배하고 2년생부터 3년생 및 4년생까지 1년에 4회씩 지상부 병해에 적용약제를 살포하여 정상생육한 작약과 6, 7, 8, 9월 하순에 2년 및 3년동안 연속 고사한 작약을 10월 상순에 수확하여 수량과 paeoniflorin 함량을 조사하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 경장, 경직경 및 주당 줄기수는 고사시기가 빠를수록 정상생육에 비해 감소하는 경향이었다. 주당 화뢰수는 정상생육한 3, 4년생이 각각 11.5개, 16.2개인데 비해 6월 하순 고사구는 각각 5.2개, 4.6개로 현저히 적었고, 측화수도 6월, 7월 하순 고사구가 정상생육에 비해 현저히 감소하였다. 재배년수별 지상부 고사시기에 따른 주근장 및 주근경은 3년생의 경우 정상생육이 각각 44.2cm, 20.7mm 인데 비해 6 월 하순고사구가 각각 38.7cm, 18.2mm 로 가장 많이 감소하였다. 상품성이 우수한 뿌리 굵기 10mm 이상의 뿌리수는 3, 4년 정상생육한 작약이 26.0개, 40.0개인데 비해 고사시기가 빠를수록 점차 감소하여 2, 3 년 연속 6월 하순에 고사한 작약은 각각 21.1개 , 33.2개로 가장 적었다. 건근수량은 3년 연속 고사한 4년생 작약에서 6월 하순 고사가 1,007kg/10a로 가장 낮았고, 정상생육구에서는 1,603kg/10a으로 유의적으로 높았다. paeoniflorin 함량은 3년생과 4년생 간에는 차이가 없었고, 고사시기가 빠를수록 증가하여 6월 하순 고사구가 가장 높았다. 뿌리굵기별 paeoniflorin 함량은 뿌리가 굵을수록 감소하였다.
자연교잡 실생 작약집단내에서 지상부 및 지하부에 관련하는 각형질의 특성과 분포를 조사한 결과는 다음과 같다. 자연교잡 실생 작약집단의 지상부생육은 맹아기가 4월 1일~4월 15일, 경장은 80.0~21.0cm, 주당 경수는 15~3개로 분포가 다양하였다. 지하부의 근장은 59~12cm, 주당 근수는 73~4개였으며, 주당 약근 수량은 882~37g으로 개체간 변이가 심하였고 750g이상 되는 대형도 7.1% 분포하였다. Paeoniflorin함량은 10.29~1.9%로 7.5%이상의고 Paeoniflorin을 가진 개체도 14.3%분포하였다. 근장은 경직경과, 뿌리수량은 경장 및 뿌리직경과 각각 고도의 유의한 정의상관이 있었다.
작약 수확후 건조과정중 양질의 약재 생산을 위한 기초자료를 얻고자 뿌리약초 박피기를 이용하여 껍질제거시 박피시간을 달리하여 시험한 결과를 요약하면 다음과 같다. 작약근의 기계박피시 표피 부분만 제거하고 피층부분의 수량손실과 paeoniflirin 함량의 손실을 방지하기 위한 적정 기계박피시간은 1회에 10~30분이 었다. 작약근 부위별 paeoniflorin 함량은 박피시간이 길어질수록 감소하였고, 상위부〉하위부〉중위부 순으로 노두부분과 인접한 상위부가 가장 높았다. 건조 작약 절단 전에 수처리시 박피 및 수침시간이 길어질수록 paeoniflorin의 유실량이 많았고, 색도 변화는 박피시간이 길어짐에 따라 적갈색의 표피 부분이 제거되어 명도가 증가하고 총 색도가 감소하였다.
작약 분주묘의 크기에 따른 생육과 품질을 조사하여 재배법 개선의 기초자료로 활용코자 1994년 10월부터 3개년간 의성에서 의성작약을 공시하여 수행한 시험 연구 결과는 다음과 같다. 1. 작약의 분주묘 크기가 클수록 출현을 및 활착율은 높은 경향이 었으며 지상부 생육도 양호하었다. 2. 소묘(30~50g)재배의 지하부 수량은 1,921kg/10a이었으나 중묘(60~80g)는 2,304kg, 대 묘(60~80g)는 2,674kg으로서 각각 30%, 39% 증수되어 재식종묘 크기가 클수록 증수 되었다. 3. 분주묘 크기별 뿌리 굵기 10mm이상의 상품량은 소묘재배가 1,406kg/10a인데 비하여 중묘는 1,554kg/10a, 대묘는 1,769kg/10a으로 중묘와 대묘 재배시 상품율은 각각 11%, 26%높았다. 4. 분주묘 크기별 소득은 소묘가 1,133천원/10a인 데 비하여 중묘나 대묘는 각각 28%, 48% 증가 되었고 노두 생산량도 분주묘가 클수록 증수되었다.
작약(芍藥)의 화뇌제거시기가 생육(生育), 건근수량(乾根收量) 및 Paeoniflorin함량(含量)에 미치는 영향을 구명코자 시험연구한 결과는 다음과 같다. 1. 작약 재배시(栽培時) 화뇌제거에 따른 경장은 무제거에 비하여 7~9cm정도 제거된 만큼 짧아졌으며, 경수와 경직경은 차이가 없었다. 2. 화뇌제거에 따른 뿌리수와 생근중은 제거시기가 빠를수록 증가하였으며 , 건근수량은 화뢰크기가 10mm정도 될 때 제거한 것이 1,647/10a으로 무제거에 비하여 27% 증수되어 가장 많았다. 3. 화뇌제거시기별 paeoniflorin 함량은 뿌리굵기 5mm와 10mm에서는 무제거와 일정한 경향이 없었고, 15mm이상부터는 화뢰를 일찍 제거한 것이 화뢰 무제거보다 증가되었다. 4. 잎, 줄기의 paeoniflorin 함량은 잎이 줄기보다 높았으며, 생육초기에 높고 후기로 갈수록 낮아졌는데, 화뢰를 제거한 것이 무제거에 비하여 높았다.
작약(芍藥) 분주묘(分株苗)의 활착불량(活着不良) 실태(實態)와 원인(原因)을 구명하기 위하여 시험 연구한 결과는 다음과 같다. 1. 작약 분주묘의 농가 포장 활착 실태 조사 결과 활착불량 피해율은 32%에 이르고 외형적 피해 실태는 무출현(無出現) 5.6%, 출현후(出現後) 고사(桔死) 20.7%, 출현후(出現後) 위조가 5.7%였다. 2. 활착불량 피해 정도별 농가 실태는 71%이상 피해를 본 필지가 4%, 70~41% 피해는 13%, 40~11% 피해는 45%로 많은 면적이 활착불량으로 인하여 결주가 된 것으로 나타났다. 3. 농가포장에서 정식시기에 따른 활착불량(活着不良) 피해율(被害率)은 가을 정식의 경우 18.2%인데 비하여 봄정식은 42.9%로 매우 높았고 실생묘(實生苗)보다는 분주묘(分株苗)에서 피해가 더 많았다. 4. 분주후 정식까지의 경과 일수가 길수록 생육과 수량이 크게 떨어졌고 봄정식시는 활착율이 66.7%로서 매우 낮았으며 종근소독과 토양살충제 혼용처리시 생육과 활착이 양호하였으나 무처리는 불량하였다. 5. 작약 분주묘의 활착불량(活着不良) 주원인(主原因)은 뿌리썩음병(Cylindrocarpon sp.)과 불량종(不良種) 묘(苗)로 나타났다.
작약(芍藥) 수확후(收穫後) 조제과정(調製過程)과 관련하여 양질의 약재(藥材)를 생산하기 위한 기초자료를 얻고자 박피정도(剝皮程度)에 따라 건조방법(乾燥方法)을 달리하여 시험한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 작약은 수확후 수세(水洗)만 거치고 껍질을 제거하지 않은 무박피가 박피기로 기계박피한 것에 비하여 박피노력절감 및 15%의 수량 손실 방지 효과를 나타내었다. 2. 작약(芍藥) 건조시(乾燥時) 수분함량 14%에 도달하기 위한 소요시간은 무박피가 박피보다 건조시간이 길어지는 단점이 있었다. 3. 주성분(主成分) Paeoniflorin 함량은 표피에 5.11%, 피층에 3.28%로 껍질부분에 다량 함유하고 있어서 무박피가 Paeoniflorin함량이 유실없이 그대로 보존되어 박피작약보다 높았고, 건조방법 간에는 상온 음건이 가장 높았다. 4. 박피작약(剝皮芍藥)의 경우 건조근(乾燥根)의 색상은 연탄불 건조후 열풍건조가 가장 양호하여 연 탄훈증 효과가 현저하였으나 무박피작약(無剝皮芍藥)에는 별다른 영향을 미치지 않았으므로 열풍만으로도 건조가 가능하였다.
6월 하순부터 1개월 간격으로 작약의 잎과 줄기에 인위적 고사를 유도하여 지상부 고사가 뿌리의 발달, 수량, 상품성에 미치는 영향을 구명코자 시험한 결과는 다음과 같다. 1. 작약의 잎과 줄기를 고사시키는 주 병원균은 점무늬병균, 녹병균, 흰가루병균, 검은무늬병균, 탄저병균, 갈색점무늬병원균이었다. 2. 점무늬병과 흰가루병은 4월 하순에서 5월 중순경에 발병되었고, 녹병은 6월 상 순부터 발생되어 시일이 경과할수록 발생율이 증가하였다. 3. 작약 지상부의 고사는 5월 하순부터 시작되어 8월 하순경에는 50% 이상의 고사율을 보였다. 4. 수량은 정상주에 비해 6월 하순 및 7월 하순 고사가 31~35% 감수되었고, 8월 하순과 9월 하순 고사가 7~12%의 감수를 보였다. 5. 직경 10mm이상 상품성이 있는 뿌리수는 6월과 7월 고사가 8월이후 고사에 비해 적었고 주성분 Paeoniflorin 함량은 조기에 고사된 작약 뿌리 가 오히려 높았다.
작약(芍藥)의 화력건조시(火力乾燥時) 연탄건조(煉炭乾燥) 및 열풍건조(熱風乾燥)의 조건을 적절히 조절한 우수(優秀)건조방법과 절제품(切制品) 판매(販賣)를 목적으로 약재(藥材)를 절단시(切斷時)에 수침 및 밀봉시간을 구명코자 시험을 수행한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1, 연탄화력(煉炭火力) 건조후 열풍건조할때는 건조시간이 60시간으로 길어 건조노력이 많이 소요되나 이렇게 건조시킨 작약(芍藥)은 아황산가스의 항산화작용(抗酸化作用)으로 백색(白色)을 나타내어 상품성이 높았고, 열풍건조방법은 건조시간이 단축되나 갈변으로 색택이 불량하여 상품성이 저하되었다. 2. 건조방법에 따른 작약(芍藥)의 주약용(主藥用) 성분(成分)인 Paeoniflorin 함량 변화는 2.48%~2.81%로 큰 차이는 없었으나 열풍건조에서 조금 낮은 경향이있다. 3. 양질의 작약(芍藥) 약재(藥材)를 생산하기 위한 화력건조방법은 연탄화력(煉炭火力)에 6시간이상 예건(豫乾) 후(後) 열풍건조를 추가하여 총 60시간 정도 건조하는 것이 약효성분함양(藥效成分含量)과 색택면에서 적절한 건조방법이었다. 4. 절제방법(切制方法)에 따른 Paeoniflorin 함량은 절단작업 이전(以前)의 수침시간(水浸時間)이 길어질수록 감소하였지만 밀봉시간(密封時間)이 경과함에 따라 다소 증가하는 경향이었다. 5. 건조고약(乾燥考藥) 절제품(切制品)의 상품성(商品性)에는 수침시간보다는 밀봉시간의 영향이 컸고 밀 봉시간이 경과할수록 부스러지지 않고 매끈하게 절단되어 우수하였는데 절단후 건조시간이 길어지는 단점은 있었다. 6. 건조작약(乾燥芍藥)을 30분 정도 수침 후 12시간 밀봉처리 한 후 절단하는것이 건조시간이 단축될 뿐만 아니라 Paeoniflorin 함량 및 상품성을 향상시킬수 있어 가장 효과적인 절단전(切斷前) 처리 방법이었다.
1. 작약(芍藥)의 지상부(地上部)에 기생(寄生)하는 주요 병원균(病原菌)은 점무늬병균 등 7종(種)이었으며 점 무늬병은 잎, 검은무늬병은 줄기, 흰가루병은 잎과 줄기 등 지상부 전체에 발생이 심하였다. 2. 작약(芍藥)에는 점무늬병과 흰가루병이 우점종(優占種)이었고, 각각 4월 하순, 5월 중순부터 발생되기 시작하여 5월 하순 이후는 급격히 증가하였으며 의성작약(義城芍藥)이 영천종(永川種)보다 발병율이 높았다. 3. 시기별(時期別) 작약(芍藥) 지상부(地上部) 고사율(枯死率)은 95년의 경우 5월 하순부터 고사(枯死)하기 시작하여 6월 하순에 15.3%로 그 이후부터는 급격히 증가하여 8월 상순에는 50.6%가 고사(枯死)하였으며 5, 6월의 조기고사(早期枯死)는 주로 흰가루병 때문이었다.
작약(芍藥) 화분(花粉)의 형웅(形熊)와 화분발아능력(花粉發芽能力)에 관한 실험을 수행(遂行)한 결과를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 작약(芍藥)의 화분형태(花紛形態)는 주(主)로 장타원형(長楕圓形)이었으며 작약화분(芍藥花粉)의 화분(花粉) 발아률(發芽率)은 71% 정도로 타계통보다 낮은 편이었다. 2. 꽃봉오리 상태에서 화분은 개화 10일전까지는 관찰되지 않았으나 개화전(開花前) 7~9일 부터 관찰되었고 개화기(開花期)가 가까울수록 정상화정비률(正常花精比率)과 화분(花粉) 발아률(發芽率)이 높았다. 3. 작약화분(芍藥花粉)은 화분발아배지(花粉發芽培地)에서 치상(置床) 30분 후(後)부터 발아하기 시작하여 화분관(花粉管)이 신장(伸長)하였으며 약 2시간부터 3시간 사이에서 발아가 거의 완료(完了)되었다. 4. 화분(花紛)의 수명(壽命)은 저장기간(貯藏期間)이 경과(經過)할수록 단축(短縮)되었는데 상온(常溫)저장시 저장 8일에 51%. 15일에 25% 31일에는 전혀 발아되지 않았고 5℃와 -15℃에 15일 저장시는 각각50%, 55%가 발아되었으며 95일 저장에서도 각각 48%와 43%로 높은 발아율을 나타내어 5℃냉장(冷藏)과 -15℃냉동(冷凍)에서는 작약화분(芍藥花粉)의 장기저장(長期貯藏)이 가능(可能)하였다.
작약(芍藥)의 개화조절(開花調節)을 위(爲)한 기초자료로 삼고자 꽃눈의 분화과정(分化過程)과 동계(冬季) 가온재배(加溫栽培)시의 적정(適定) 가온시사(加溫時斯) 및 편온처리(偏溫處理) 효과(效果)를 조사한 결과는 다음과 같다. 1. 작약(芍藥)의 꽃눈분화 과정을 보면, 6월(月)17일(日) 조사시(調査時) 눈의 분화는 이미 시작되어 있었고, 화기의 분화는 9월중순(月中旬)에, 꽃잎의 분화는 10월(月) 에 관찰되었으며, 이른 봄눈이 지상부(地上部)로 출현(出現)하면서 암술이 분화된 개체가 관찰되었다. 2. 동계(冬季)에 시기(時期)를 달리하여 가온재배(加溫栽培)한 결과, 밀양지역(密陽地域)에서 작약(芍藥)의 촉성재배(促成栽培)시 12月 상순(上旬)부터 가온재배(加溫栽培)하면 낙화(駱花)가 가능하였으며 12월(月) 하순(下旬) 가온낙시구(加溫駱始區)까지 출현소요(出現所要) 일(日) 수(數)가 현저히 감소(減少)하다가 그 후에는 差(差)가 없었다. 3. 5℃에서 1주간(週間) 저온처리를 한 후 가온재배(加溫栽培)를 하면 잎은 출현(出現)하였으나 개화(開花)하지 않았고 2과(過)이상 처리시 개화(開花)하였다. 2주(週) 이상 저온처리시 처리기간에 따른 폐화소요일수(閉花所要日數)의 차(差)는 미미(微微)하였으나 출현경수(出現莖數)와 폐화률(閉花率)은 처리기간이 증가함에 따라 증가하였다. 4. 저온처리후 가온재배(加溫栽培)하면 동일가온재배(同一加溫栽培)시기의 무처리(無處理)에 비해 출현소요일수(出現所要日數)가 크게 감소하였다. 저온처리에 의한촉성재배(促成栽培)의 경우빨리 개화(開花)한 것은 1월(月) 20일(日)이었고, 저온처리를 하지않은 것을 12월(月)에 촉성재배(促成栽培)할 경우 2월(月) 하旬(下旬)까지 개화(開花)가 가능하였다.