시험재료 및 재배법

본 연구는 여름형콩인 새올콩(장류용)과 다원콩(소립흑색 종피), 가을형콩인 태광콩(장류용), 풍산나물콩(나물용) 및 청자3호(녹자엽 대립 흑색종피)를 이용하여 전남 나주(위도 35° 04'N, 경도 126° 54'E)에서 2008년부터 2010년까지 3 년간 실시하였다. 파종은 5월 15일, 5월 30일, 6월 15일, 6 월 30일 및 7월 15일 5회 파종하였으며, 재식본수는 10a당 33,000본(60×10 cm, 1주 2본)로 하였다. 시비량은 10a당 질소 3 kg, 인산 3 kg, 칼리 3.4 kg, 퇴비 200 kg을 경운 쇄 토 전에 전량 기비로 시용하였고, 기타 재배법은 관행에 준 하였으며 시험 전 토양의 이화학성은 Table 1과 같다.

Isoflavone 분석

수확한 새올콩 등 5개 품종의 종실을 풍건하고 믹서기 (HMF-985, Hanil)로 분쇄하여 분석시료로 활용하였다. 시 료 0.5 g에 1N HCl 15 mL를 첨가하고 120°C heating block 에서 90분 동안 가수분해 후 메탄올을 이용하여 50 mL로 정용 및 추출하여 syringe filter(0.2 μm)로 여과한 후 HPLC 로 분석하였다. 분석용 컬럼은 XBridge C18(4.6×150 mm, 3.5 um), 검출파장은 260 nm, 컬럼온도는 40°C, 이동상의 유속은 분당 1.0 mL로 하였다. HPLC 이동상은 0.1% AcOH 가 포함된 증류수를 70%, 0.1% AcOH가 포함된 MeCN을 30%의 등용매 조건으로 분석하였다. 분석장비는 Waters 2996 Photodiode Array 검출기와 Empower software가 장 착된 Waters HPLC 2695 Alliance System(Milford, MA, USA)을 사용하였다.

Anthocyanin 분석

종피가 검정색인 다원콩과 청자3호의 종피와 자엽을 분 리하여 종피 0.1 g를 20% 메탄올(1% HCl) 10 mL로 4°C에 48시간 추출하여 syringe filter(0.2 um)로 여과한 후 HPLC 로 분석하였다. 분석용 컬럼은 SunFire C18(4.6×150mm, 5um), 분석파장은 520 nm, 컬럼온도는 25°C, 이동상의 유 속은 분당 0.8 mL로 하였고, 이동상 용매의 농도구배조건 은 Table 2와 같다. 분석장비는 Waters 2489 UV/Visible 검 출기와 Empower software가 장착된 Waters HPLC 2695 Alliance System(Milford, MA, USA)을 사용하였다.

Lutein 및 chlorophyll 분석

자엽이 녹색인 청자3호의 분쇄한 시료 1.0 g에 냉 acetone 을 첨가하여 40°C에서 30분간 초음파 추출하고 10분간 원 심분리하여 syringe filter(0.45 um)로 여과한 후 HPLC로 분석하였다. 분석용 컬럼은 YMC ODS AM 303(250×4.6 mm, 5 um), 검출파장은 430 nm, 컬럼온도는 30°C, 이동상 의 유속은 분당 1.0 mL로 하였고, 이동상 용매의 농도구배 조건을 Table 3과 같이 하였다. 분석 장비는 Agilent 1,200 series HPLC system과 photo diode array 검출기를 이용하 였다.

조지방 함량 및 지방산 조성 분석

조지방 함량과 지방산 조성은 시료에 내부표준물질(C13, tridecanoic acid, Sigma), KOH(검화), ascorbic acid(산화방 지)를 첨가하고 n-BtOH(45 mL)을 추출용매로 하여 전용 추출장치(Extraction Unit, B-815, Buchi, Switzerland)의 solvent vessel로 30분 추출 및 검화 후 산성용액 45 mL (sodium dihydrogen phosphate dihydrate + formic acid)를 가해 지방층과 수층으로 분리하였다. 분석컬럼은 separation column(지방산분석 전용 packed glass column, Buchi), carrier gas는 hydrogen, injector의 온도는 220°C, 검출기 (FID)의 온도는 260°C로 설정하고, oven의 온도는 초기 150°C→30°C/min→210°C→1.5°C/min→234°C→4°C/min →260°C(16.5 min), 총 분석 시간은 41분이며, 이때 수소가 스의 압력은 225 kPa, 혼합기체의 압력은 48 kPa로 하였다. 분석장비는 Fat Determination System(B-820/B-821, Buchi, Switzerland)을 이용하였다.

일반성분, 경도 및 색도 분석

탄수화물과 조단백질은 CNS분석기(Leco CNS-2000)를 이용하여 분석하고, 조단백질 함량은 전질소에 단백계수 6.25를 적용하여 환산하였다. 경도는 건조한 종실을 Texture analyser(TA-XT2i)로 cylinder probe 5 mm, distance 3.0 mm, test speed 3 mm/sec 조건에서 측정하였다. 색도는 건 조한 종실을 색차계(JS555, Color Techno. System, Reference plate L=98.52, a=0.07, b=-0.57)를 이용하여 측정하였다.

Isoflavone, anthocyanin, lutein 및 chlorophyll은 외부표 준물질의 농도별 peak 면적을 기초로 검량식에 의해 함량 을 계산하였다. 모든 결과는 SAS program을 이용하여 α =0.05에서 DMRT(Duncan’s multiple range test)에 의해 유 의성을 검정하였다.

Isoflavone 함량 변이

새올콩, 다원콩 등 5품종을 2008년부터 2010년까지 3년 간 5월 15일부터 7월 15일까지 15일 간격으로 5회 파종하 고 isoflavone 함량 변이를 검토한 결과는 Table 4와 같다. 새올콩에서 daidzein과 genistein 함량은 파종기가 늦어짐에 따라 증가하다 daidzein은 6월 30일 이후 genistein은 6월 15일 이후 파종에서 유의하게 높았고, glycitein 함량은 파 종기간 차이가 없었으며, total isoflavone 함량은 6월 30일 과 7월 15일 파종에서 각각 1,713, 1,948 μg/g로 가장 많았 다. 다원콩의 파종기 이동에 따른 daidzein과 glycitein 함량 은 각각 583, 347 μg/g로 가장 높은 7월 15일 파종을 제외 한 기타 파종은 비슷하였다. Genistein 함량은 파종이 늦을 수록 증가하다 7월 15일 파종에서 1,074 μg/g로 현저하게 높았으며, total isoflavone 함량은 파종기가 늦어질수록 증가 하는 경향이었으나 7월 15일 파종에서만 유의하게 높았다. 태광콩에서 daidzein과 genistein 함량은 5월 15일부터 6월 30일 파종까지는 차이가 없다가 7월 15일 파종에서만 각각 1,139, 1,252 μg/g로 가장 많았고, glycitein 함량은 파종기 간 유의차가 없었으며 total isoflavone은 daidzein이나 genistein 함량 변이와 같은 경향을 나타냈다. 풍산나물콩의 파종기 이동에 따른 daidzein과 genistein 함량은 파종이 늦어 질수록 증가하는 경향이었으나 glycitein 함량은 파종기간 유 의차가 없었고, total isoflavone 함량은 3,850 μg/g로 가장 많 은 7월 15일 파종기를 제외한 기타 파종에서는 비슷하였다. 청자3호의 daidzein 함량은 7월 15일 파종에서 949 μg/g로 가 장 높았으나 기타 파종은 비슷하였고, genistein과 glycitein 및 total isoflavone 함량은 파종기간 유의차가 없었다.

이상의 결과는 Yun et al.(2006)과 Jung et al.(2012)이 중 부지역에서 콩 isoflavone 함량은 파종기가 늦을수록 또는 등숙일수와 생육기간이 길어질수록 높아지는 경향이라는 보고와 그리고 동일품종은 아니나 Yi and Yoon(2012)도 일 품검정콩, 청자콩, 흑청콩에서 파종기가 늦을수록 높았다는 보고와 유사하나 청자3호의 경우는 일치하지 않았고, 입중 이 가벼울수록 isoflavone 함량이 높은 경향이라는 보고 (Yun et al., 2006)도 풍산나물콩에서는 일치하였으나 다원 콩에서는 매우 상이하였다. 따라서 isoflavone 함량은 재배 환경도 중요하지만 품종의 고유 특성에 따라 결정됨을 알 수 있었다.

그리고 각 시험품종별 이소플라본 함량변이를 비교하면, daidzein 함량은 파종기에 따라 풍산나물콩 899~1,459 μg/g, 청자3호 718~949 μg/g, 태광콩 602~1,139 μg/g, 새 올콩 419~672 μg/g, 다원콩 163~583 μg/g 순으로 조생종 보다 중만생종에서 많은 경향이었다. Genistein 함량은 파 종기에 따라 풍산나물콩 1,288~1,805 μg/g, 청자3호 1,30 2~1,639 μg/g, 태광콩 664~1,252 μg/g, 새올콩 565~930 μg/g, 다원콩 359~1,074 μg/g 순으로 daidzein과 동일한 경향이었다. 또한 glycitein 함량은 풍산나물콩, 태광콩, 청 자3호, 새올콩, 다원콩 순으로 많았다. 따라서 total isoflavone 함량은 풍산나물콩, 청자3호, 태광콩, 새올콩, 다 원콩 순으로 조생종보다 중만생종에서 많은 경향이었다.

Anthocyanin 함량 변이

종피가 흑색이고 소립종인 다원콩과 대립종인 청자3호를 2008년부터 2010년까지 3년간 5월 15일부터 7월 15일까지 15일 간격으로 5회 파종하고 종피의 anthocyanin 함량을 검 토한 결과는 Table 5와 같다. Cyanidin-3-glucoside(C3G)와 delphinidin-3-glucoside(D3G)의 함량은 다원콩과 청자3호 모두 파종이 늦어질수록 유의하게 증가하는 경향이었으나 pelargonidin-3-glucoside(Pg3G)와 petunidin-3-glucoside(Pt3G) 는 파종기별 유의차가 없었다. 총 안토시아닌 함량은 다원 콩은 파종이 늦을수록 증가하는 경향이었으나 청자3호는 파종기간 유의차가 없었다.

이와 같은 결과는 중부지역에서 검정콩 안토시아닌 함량 은 품종간 변이를 보인다는 보고(Joo, et al., 2004a)와 유사 한 경향이었으나, 중부지역에서 cyanidin-3-glucoside, delphinidin- 3-glucoside, petunidin-3-glucoside 및 total anthocyanin 모두 조파에서 만파로 갈수록 함량이 증가한다는 보고(Joo, et al., 2004b)와는 일부 다르게 본 연구에서 다원콩에서는 cyanidin-3-glucoside, delphinidin-3-glucoside, total anthocyanin 이 청자3호는 cyanidin-3-glucoside이 만파할수록 함량이 증 가하였다.

Lutein 및 chlorophyll 함량 변이

자엽이 녹색인 청자3호를 2008년부터 2010년까지 3년간 5월 15일부터 7월 15일까지 15일 간격으로 5회 파종하고 lutein과 chlorophyll 함량을 분석한 결과는 Table 6과 같다. 콩의 주요 carotenoid 색소인 lutein의 함량은 파종기에 따 라 2.7~3.0 μg/g로 Lee et al.(2009)의 보고와 동일하게 유 의차가 없었다. Chlorophyll a, b 함량은 파종이 늦어짐에 따라 증가하는 경향이었는데 6월 30일과 7월 15일 파종에 서 유의하게 높은 경향이었고 total chlorophyll 함량은 chlorophyll a, b 함량과 동일한 경향이었다. 이와 같이 파종 기 이동에 따른 콩의 chlorophyll 함량 변화는 종실의 노화 와 관련이 깊을 것으로 사료되고 등숙기간, 재배기간 중 기 온 등의 요인과도 관련이 깊을 것으로 보여진다.

조지방 함량 및 지방산 조성 변이

새올콩, 다원콩 등 5품종의 파종기 이동에 따른 조지방 함량과 지방산 조성은 Table 7과 같다. 조기파종에서 만기 파종으로 갈수록 조지방 함량은 새올콩(17.2~15.8%), 다 원콩(13.7~14.3%), 풍산나물콩(17.2~16.1%)의 경우 유의 차가 없는 반면, 태광콩(18.7~16.1%)과 청자3호(17.1~ 14.7%)에서는 파종이 빠를 때 높은 경향이었다. 이와 같은 각 시험품종의 조지방 함량은 국내 육성품종 및 유전자원 563계통의 조지방 함량이 15.8~20.3% 이라는 Choung(2006) 의 보고와 유사한 결과였다. Palmitic acid 조성비는 대부분 시험품종에서 파종기의 영향을 받지 않았으나 청자3호는 만기(7월 15일) 파종에서 낮았다. Stearic acid 조성비는 새 올콩, 다원콩 및 청자3호의 경우 파종이 늦을수록 증가하는 경향이었고 태광콩과 풍산나물콩은 파종기에 따른 유의차 가 없었다. Oleic acid 조성비는 새올콩에서 파종기가 빠를 수록 유의하게 높은 반면 기타 시험품종에서는 파종기간 유 의차가 없었다. Linoleic acid 조성비는 새올콩에서 파종이 늦을수록 유의하게 높은 반면 기타 시험품종은 파종기의 영 향을 받지 않았다. Linolenic acid 조성비는 파종기에 따른 영향이 없는 다원콩을 제외한 4개 시험품종에서는 파종이 늦을수록 유의하게 증가하는 경향이었다. 이와 같은 지방산 조성은 대원콩(중만생종)에서 생육온도가 높을수록 oleic acid, palmitic acid 및 stearic acid 조성은 증가하나 linoleic acid와 linolenic acid 조성은 감소한다는 보고(Jung et al., 2012)와 상이한 결과를 나타냈다.

따라서 이상의 품종(생태형)별 파종기에 따른 조지방 함 량과 지방산 조성의 결과를 종합하면 조지방 함량은 태광콩 과 청자3호는 파종기 이동에 따른 환경조건의 영향을 받는 것으로 생각된다. 지방산 조성은 일부 시험품종에서 파종기 이동에 따른 환경의 영향을 받아 변이를 보이는 반면 일부 품종의 경우 환경조건의 영향보다는 품종의 고유형질에 따 른 것으로 보여지며, 향후 좀 더 많은 연구 검토가 필요하리 라고 생각된다.

일반성분, 경도 및 색도 변이

새올콩 등 5개 품종의 파종기 이동에 따른 종실의 일반성 분, 경도 및 색도를 분석한 결과는 Table 8과 같다. 탄수화 물 함량은 모든 시험품종에서 파종기간 유의차가 없었다. 조단백질 함량은 파종기의 영향을 받지 않는다는 Yu et al.(2008)의 보고와 유사하게 대부분 시험품종에서 유의차 가 없었다. 그러나 새올콩은 조기 파종할수록, 다원콩은 만 기 파종할수록 단백질 함량이 유의하게 많은 경향으로 조생 종 품종에서는 상이한 결과를 나타냈다. 조생종인 새올콩과 다원콩의 종실경도는 파종기간 유의차가 없으나, 중만생종 인 태광콩과 풍산나물콩은 7월 15일 파종에서 유의하게 종 실경도가 강했고 청자3호는 6월 15일부터 7월 15일 파종에 서 유의하게 강했다. 종실의 색도를 검토한 결과, L*값(명 도)은 모든 시험품종에서 파종기 이동에 따른 차이가 없는 반면 a*값(색상)은 새올콩과 태광콩에서 조파할수록 높은 경향이었으나 기타 시험품종에서는 파종기간 유의차가 없 었으며 b*값(채도)은 파종이 늦을수록 높아지는 새올콩을 제외한 기타 시험품종에서는 파종기간 유의차가 없었다.

콩에 있어서 이소플라본 등 기능성물질은 품종, 지역, 연 차 및 온도 등 재배환경 조건에 따라 함량변이가 크나 (Eldrige and Kwolek, 1983; Hoeck et al., 2000; Kitamura et al., 1991), 본 시험의 결과를 종합해 보면 콩 품종과 재 배법에 따라 종실의 이소플라본, 안토시아닌, 루테인, 클로 로필, 조지방과 지방산 조성, 조단백질 등의 함량에 대한 정 보는 콩 생산자 차원에서 목적으로 하는 용도에 따라 주요 유용성분 함량을 높이는데 활용할 수 있을 것으로 보여진 다. 그리고 향후 콩 종실의 성분별 또는 각 성분내 단일 물 질간의 상관관계를 종합적으로 분석 등 좀더 많은 연구 검 토가 있어야 할 것으로 사료된다.