고구마(Ipomoea batatas)는 최근 전 세계적으로 웰빙 식 품, 기능성 식품, 다이어트 식품 등으로 인식이 전환되면서, 생산과 소비가 증가하고 있으며, 식용 외에도 전분, 주정, 바이오에탄올 및 사료용 등으로 폭 넓게 이용되고 있다. 고 구마에는 안토시아닌, 베타카로틴, 토코페롤, 폴리페놀, 각 종 무기물과 식이섬유 등이 풍부하여, 항암효과, 노화방지 및 비만억제 효과가 뛰어나다(Bovell-Benjamin, 2007; Teow et al., 2007). 이에 따라 국내 고구마 재배면적은 2000년대 중반 이후 연평균 2.5% 증가하여, 2016년 23,151 ha에 재 배되었다. 지역별로는 2012~2016 5개년 평균 재배면적 및 생산량을 기준으로 전남, 전북, 경기, 충남 순으로 많이 재 배되고 있으며, 주산지는 2015년 기준 해남, 여주, 익산, 당 진, 영암, 무안, 강화, 논산, 이천, 고창, 이천, 태안, 김제, 서 산, 영광, 논산, 청주 등으로 이지역의 재배면적은 9,802 ha 로 전국의 44.8%를 차지하고 있다(KOSIS, 2017; Statistics Korea, 2016).
고구마는 쪄먹는 식용과 전분 및 주정 등 공업원료용, 사 료용, 식품가공용, 색소용, 채소용 등 용도가 다양하다. 국 내에서 가공용 고구마는 대부분 중국을 비롯한 동남아시아 지역의 수입산이 이용되고 있다. 현재 생고구마 수입은 금 지되어 있으므로, 우리나라 생고구마의 자급률은 100%에 달하나, 페이스트, 말랭이, 전분이나 당면 등의 가공식품 형 태로 중국을 비롯한 동남아(베트남, 캄보디아, 인도네시아, 태국) 지역에서 수입되고 있기 때문에, 가공용을 포함한 자 급률은 2014년 기준 89.1%이며, 고구마 전분 자급율은 21.2% 로 낮은 실정이다(MAFRA, 2016). 또한 가공용 고구마는 전분 및 주정원료 외에도 색소분말이나 페이스트 형태로 다른 재료와 혼합 및 첨가 등 가공적성이 우수한 기능성 식 품재료로, 향후 가공용 소비가 크게 증가할 것으로 보인다.
한편 고구마 가격은 10-11월에 가장 낮고, 3-7월에 높았 으나, 최근 저장시설의 확대로 출하시기가 분산되면서 수 확기와 단경기의 가격차는 감소하고 있다. 특히 최근에는 햇고구마 수요가 증가하는 8-9월 조기출하 물량의 가격이 높은 경향을 보이기 때문에, 조기수확에 따른 단위면적당 수량이 낮아지는 원인이 되기도 한다. 이에 따라 가공용 고 구마의 단위면적당 수량을 높여 농가수익을 높이는 방안이 필요하다. 최근 국내 고구마 수급에서 쪄먹는 식용 고구마 시장은 연간 1인당소비량이 수년간 정체상태에 있기 때문 에 한계에 도달한 것으로 판단된다. 이에 따라 농가에서는 쪄먹는 식용과 가공용 고구마의 재배방법을 달리하여, 국 내 평균 단위면적당 생산량 15톤/10a보다 2배 이상 높은 가공용 고구마 재배를 이원화 하는 것이 국내 고구마 산업 발전과 농가 및 가공업체의 수익증대에 기여할 수 있을 것 으로 보인다.
본 연구는 전북지역의 일조량이 풍부하고 미량영양소가 많은 황토질 토양에 적합한 다수성 가공용 고구마 품종을 선발하기 위하여, 14품종에 대한 정식 후 120일 및 150일 수확에 따른 생육특성, 수량 및 품질 특성 등을 조사하였다.
재료 및 방법
육묘 및 정식
전북지역 기후 및 황토질 토양에서 150일 이상 장기재배 에 적응하는 가공용 다수성 품종을 선발하기 위하여, 다호 미, 전미, 신율미, 대유미, 고건미, 신건미, 건풍미, 진홍미, 헬씨미, 연미, 연황미, 신황미, 보라미, 신자미 등 국내 육성 된 14품종을 전북농업기술원에서 분양받아 시험하였다. 육 묘는 2014년 3월 30일 무가온 하우스에서 밭흙과 원예용상 토(Bokeumzari, Nongwoo Bio Co., LtD., Korea)를 3:1로 혼합한 상토에 씨고구마를 10×5 cm 간격으로 파종하고, 3 cm 두께로 복토하여 지하수를 관수한 다음, 비닐터널을 설 치하였다. 비닐터털은 싹이 출아할 때까지 주간에는 열고, 야간(17:30~09:30)에 보온덮개와 함께 덮어 보온을 하였다. 본밭은 정식 3개월 전에 우분퇴비 1,000 kg/10a를 살포하 여 경운하였고, 삽식 1일전 N-P-K = 6-7-19 kg/10a을 전량 기비로 시용하였다. 종순은 세력이 균일한 30 cm 크기의 줄 기상단을 채취하여, 3일간 25°C, 암상태의 실내에서 경화 시켰다. 정식은 5월 30일 재식거리 75×25 cm (5,300주/10a) 로 삽수길이의 2/3를 5 cm 깊이로 반복당 30개체씩 수평삽 식하였다. 삽식 후에 바로 배색비닐(흑색+투명)로 멀칭한 다음, 4일 후 순꺼내기를 하였다. 기타 재배관리는 농촌진 흥청 표준영농교본에 준하였다(RDA, 2006). 시험에 사용 한 본밭은 미사질식양토인 황토질 토양으로 시험전 토양화 학성은 Table 1과 같다.
생육 및 수량조사
정식 30, 120일째의 줄기길이, 마디수, 분지수(10 cm 이 상), 잎수 등을 조사하였다. 수량조사는 정식 120, 150일째 에 수확하여 40 g 이상의 괴근에 대하여 주당상저수, 주당 상저중, 평균상저중, 단위면적당 수량 등을 조사하였다. 전 분가는 180~200 g 크기의 괴근을 시료로 하여, 생체 100 g 당 건조전분 무게를 측정한 후, 건물률에 대한 백분율로 나타내었다.
데이터 분석
시험구 배치는 난괴법 3반복으로 하여, 반복당 10개체의 생육특성을 조사하였다. 데이터 분석은 SAS 통계프로그램 (statistical analysis system, V 9.1, SAS Institute Inc., USA) 을 이용하여, ANOVA (analysis of variance) 및 DMRT (Duncan’s multiple range test) 분석으로 p=0.05수준에서 각 처리 평균 간의 유의차를 비교하였다. 또한 생육특성과 수 량구성요소 간의 상관관계를 분석하였고, t-test로 정식 120, 150일째의 수량구성요소에 대한 유의성을 검정하였다.
결과 및 고찰
지상부 생육 특성
전북지역의 일조량이 풍부하고 미량영양소가 많은 황토 질 토양에서(Hwang et al., 2000), 수확시기에 따른 다수성 가공용 품종을 선발하기 위하여, 국내 육성된 14품종을 공 시한 결과, 정식 30일째의 지상부 생육에서 품종 간에 유의 한 차이가 인정되었다(Table 2). 정식 30일째의 줄기길이는 ‘다호미’와 ‘신황미’에서 90 cm 이상으로 초기생육이 왕성 하였고, ‘건풍미’, ‘신건미’, ‘연미’ 등 3품종에서 70 cm 이 하의 줄기신장을 보였다. 줄기신장이 빠른 품종들에서 마 디수와 잎수도 증가하였다. 분지수는 2.6-6.2개의 분포를 보였으며, ‘신자미’에서 유의한 증가를 보였다. 정식 120일 후의 지상부 생육에서도 줄기길이, 마디수, 잎수 및 분지수 에서 유의한 품종간 차이를 보였으며, ‘신황미’, ‘신율미’, ‘대유미’, ‘진홍미’, ‘연황미’ 등에서 줄기길이가 250 cm 이 상으로 양호하였다. 잎수는 ‘신황미’와 ‘신자미’에서 가장 많았고, 연미와 건풍미에서 가장 적었다. 정식 30일째에 분 지수가 많았던 대유미, 다호미, 신황미, 신자미 등은 120째 생육에서도 분지수가 많았다.
Table 2
Growth characteristics of sweet potato cultivars 30 and 120 days after planting (DAP).
| Cultivars | Vine length (cm) | No. of node (main stem-1) | No. of leaf (plant-1) | No. of branches (plant-1) | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 30 | 120 | 30 | 120 | 30 | 120 | 30 | 120 DAP | |
| Borami | 73.7 | 180.2 | 22.7 | 35.2 | 40.6 | 115.1 | 2.8 | 4.8 |
| Daeyumi | 77.0 | 254.1 | 24.3 | 50.9 | 55.6 | 145.7 | 4.3 | 5.8 |
| Dahomi | 95.7 | 241.8 | 28.1 | 52.7 | 68.3 | 150.4 | 4.6 | 6.3 |
| Geonpungmi | 56.8 | 166.6 | 19.8 | 46.6 | 38.2 | 113.9 | 2.6 | 4.7 |
| Gogeonmi | 78.7 | 210.4 | 25.2 | 49.1 | 46.6 | 129.1 | 3.4 | 4.2 |
| Healthymi | 74.8 | 173.9 | 24.7 | 42.1 | 50.5 | 111.7 | 3.9 | 4.6 |
| Jeonmi | 84.7 | 228.3 | 26.5 | 46.9 | 52.5 | 143.6 | 3.4 | 4.9 |
| Jinhongmi | 82.9 | 251.6 | 26.1 | 53.8 | 60.9 | 139.3 | 3.5 | 4.4 |
| Singeonmi | 69.0 | 224.6 | 23.3 | 59.4 | 48.9 | 118.6 | 3.2 | 4.2 |
| Sinhwangmi | 90.3 | 319.4 | 27.5 | 68.3 | 57.5 | 195.7 | 4.4 | 5.6 |
| Sinjami | 81.1 | 194.6 | 25.8 | 45.9 | 73.1 | 179.7 | 6.2 | 7.6 |
| Shinyulmi | 88.4 | 287.4 | 27.1 | 67.4 | 58.0 | 140.9 | 4.3 | 5.2 |
| Yeonhwangmi | 79.2 | 293.6 | 25.3 | 56.8 | 54.4 | 138.7 | 3.1 | 4.7 |
| Yeonmi | 64.1 | 173.6 | 21.6 | 44.1 | 41.7 | 123.1 | 2.8 | 4.3 |
| Mean | 78.3 | 228.6 | 24.9 | 51.4 | 53.3 | 139.0 | 3.8 | 5.1 |
| LSD 0.05 | 11.09*** | 55.04*** | 2.56*** | 12.13*** | 9.49*** | 32.76*** | 0.86*** | 1.55** |
이와 같이 수확기 지상부 생육은 ‘보라미’, ‘헬씨미’, ‘연 미’ 등은 줄기신장이 200 cm 이내였으나, ‘신황미’ ‘연황 미’ 등은 과번무하는 경향을 보여, 수확기 지상부 생육에 뚜 렷한 품종간 차이를 보였다. Kim et al. (2008)도 고구마의 품종 및 재배지역에 따라 지상부 생육에 유의한 변이를 보 이며, 배수가 좋지 않은 양토에서 지상부 생육이 과번무하 기 쉽다고 하였다. 고구마는 지상부가 과번무할 경우, 개체 군 내의 광 투과가 나빠져 하위엽의 호흡률 증가와 T/R율 이 낮아지게 되어 건물생산을 억제한다 (Song et al., 2012). 특히 생육 후반의 일조부족은 잎의 노화를 조장하고, 낙엽 이 많아져 건물생산 및 후기비대에 지장을 초래하므로, 지 상부가 과번무하지 않도록 관리하는 것이 중요하다(Jeong, 2003).
괴근수량 및 전분가
공시된 14품종의 정식 120일 및 150일 후 수확에 따른 수 량구성 요소 및 수량특성에서도 유의한 품종간 차이를 보 였으며, 정식 120일 후 수확보다 150일 후 수확에서 주당 상저중은 18%, 평균상저중 9%, 주당상저수 10%, 그리고 상저수량은 17%의 유의한 증가를 보였다(Table 3). 주당상 저중은 정식 120일 후 수확에서 ‘전미’, ‘다호미’, ‘대유미’ 등 3품종이 500 g 이상으로 높았으며, 정식 150일 후에는 600 g 이상으로 증가하였다. 주당상저수는 정식 120일 및 150일 후 수확에서 모두 ‘다호미’와 ‘전미’에서 가장 많았 다. 평균상저중은 ‘보라미’, ‘대유미’, ‘고건미’등 3품종이 정 식 120일 후 수확에서 150 g 이상이었고, 정식 150일 후에 는 180 g 이상으로 증가하였다. 상저수량은 정식 120일 후 수확보다 150일 후 수확에서 평균 17% 증가하였다. 품종 간에는 ‘전미’, ‘다호미’, ‘대유미’ 등이 정식 120일 후 수확 에서 2.7톤/10a 이상으로 높았으며, 120일 수확보다 150일 후 수확에서 ‘전미’는 33% (3.5톤/10a), ‘대유미’ 18% (3.2 톤/10a), ‘다호미’ 16% (3.3톤/10a) 증가하였다.
Table 3
Yield of marketable tubers 120 and 150 days after planting (DAP) in 14 sweet potato cultivars.
| Cultivar | Total wt. of tuber(g·plant-1) | No. of tuber (No·plant-1) | Mean wt. of tuber (g) | Tuber yield (kg·10a-1) | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 120 | 150 | 120 | 150 | 120 | 150 | 120 | 150 DAP | Indexz | |
| Borami | 454 | 502 | 2.6 | 2.8 | 178 | 185 | 2,407 | 2,661 | 111 |
| Daeyumi | 517 | 610 | 2.8 | 3.1 | 186 | 198 | 2,738 | 3,233 | 118 |
| Dahomi | 553 | 641 | 3.9 | 4.7 | 142 | 145 | 2,929 | 3,396 | 116 |
| Geonpungmi | 262 | 461 | 2.5 | 3.2 | 143 | 148 | 1,935 | 2,443 | 126 |
| Gogeonmi | 452 | 531 | 2.8 | 2.9 | 165 | 183 | 2,396 | 2,814 | 117 |
| Healthymi | 442 | 471 | 2.8 | 3.1 | 159 | 161 | 2,341 | 2,497 | 107 |
| Jeonmi | 613 | 662 | 4.2 | 4.3 | 147 | 155 | 3,250 | 3,511 | 108 |
| Jinhongmi | 442 | 586 | 3.2 | 3.3 | 143 | 179 | 2,343 | 3,108 | 133 |
| Singeonmi | 342 | 414 | 3.0 | 3.0 | 117 | 138 | 1,813 | 2,195 | 121 |
| Sinhwangmi | 310 | 365 | 2.5 | 2.5 | 136 | 147 | 1,642 | 1,932 | 118 |
| Sinjami | 421 | 478 | 3.1 | 3.1 | 138 | 154 | 2,233 | 2,533 | 113 |
| Shinyulmi | 431 | 534 | 2.9 | 3.1 | 149 | 170 | 2,281 | 2,829 | 124 |
| Yeonhwangmi | 398 | 460 | 3.2 | 3.4 | 126 | 138 | 2,104 | 2,425 | 115 |
| Yeonmi | 324 | 404 | 3.0 | 3.5 | 110 | 117 | 1,719 | 2,142 | 125 |
| Mean | 433 | 509 | 3.0 | 3.3 | 146 | 158 | 2,295 | 2,694 | |
| (%) | (100) | (118***) | (100) | (110***) | (100) | (109***) | (100) | (117***) | |
| LSD (0.05) | 72.9*** | 90.1*** | 0.9* | 1.0** | 37.3* | 38.3** | 377.5*** | 478.6*** | |
가공용 고구마는 평균상저중이 높은 품종이 유리한데, 국 내에서는 소형 고구마의 가격이 높기 때문에 농가에서는 재 배환경을 조절하여 소형 고구마를 생산하기 위하여, 토양진 압재배(Yi et al., 2007) 또는 밀식재배(Kim et al., 2005) 등 을 주로 하고 있다. 본 실험에서 가공용 고구마의 괴근평균 중과 수량을 높이기 위해서는 150일 수확이 유리하다고 생 각되었다. ‘진홍미’는 1998년 국립식량과학원 바이오에너 지작물센터에서 전분용 고구마로 개발하여 보급하였고(Ahn et al., 2000), ‘대유미’는 2008년에 바이오에탄올 및 전분용 고구마로 개발하였는데(Lee et al., 2010), 이들 품종의 특 성이 전북지역에서 잘 적응하는 것으로 나타났다. 또한 2012 년 육성된 ‘다호미’는 조기재배시 수량이 높고, 육질은 중 간질로 군고구마용으로도 좋으나, 저장력이 낮기 때문에 수확후 바로 페이스트로 제조하면 제과제빵 등 가공용으로 적합할 것으로 보인다(Lee et al., 2015). 따라서 전북지역 가공용 품종으로는 150일 수확에서 전분가가 높고 다수성 인 ‘전미’와 ‘대유미’가 유망하였으며, 베타카로틴이 풍부 하고 육색이 담주황색인 ‘다호미’도 높은 수량성을 보여 페 이스트 소재용으로 적합할 것으로 보였다.
또한, 초기 및 수확기 생육특성이 수량에 어떠한 영향을 미치는지를 알아보기 위하여, 정식 30일 및 120일 생육특 성과 수량구성요소 간에 상관관계를 분석한 결과, 수확기 생육특성보다 초기 생육특성이 수량구성요소와 높은 상관 관계를 보였다(Table 4). 정식 30일째의 줄기길이는 정식 120일 및 150일 후 수확에서의 주당상저중 및 상저수량과 유의한 정의 상관을 보였으며, 정식 120일 후 수확에서의 주당상저수와도 유의한 정의 상관을 보였다. 정식 30일째 의 마디수도 120일 및 150일 수확에서의 주당상저중 및 상 저수량과 유의한 정의 상관을 보였다. 정식 30일째의 잎수 는 정식 150일 후 수확에서의 주당상저중 및 상저수량과 유의한 정의 상관을 보였다. 이러한 결과는 정식 후 활착과 초기생육이 괴근형성 및 발달에 중요하다는 것을 보여준다. Villordon et al. (2009)에 따르면 괴근 형성시기는 정식 20 일 전후부터 시작되어 35일경까지 대부분 결정되며, 괴근 형성은 대부분 정식 1주일 이내에 발생한 부정근으로부터 발달하므로, 정식 후 활착 및 초기생육이 중요하다는 것을 보여주었다. 반면 120일째의 생육특성과 수량구성요소 간 에는 유의한 상관관계를 보이지 않았는데, 이는 경엽이 무 성할 경우, 하엽의 노화가 빠르거나, 지상부 생육에 동화산 물의 소모가 크기 때문으로 보였다(Jeong, 2003; Song et al., 2012). 특히 정식 120일째의 마디수 및 잎수와 수량구 성요소 간에는 유의성은 없었지만 부의 상관관계를 보였는 데, 이는 수확기 지상부 생육이 너무 왕성하면 오히려 수량 성이 낮아진다고 한 Song et al. (2012)의 결과와 같은 경향 이었다.
Table 4
Correlation of growth characteristics with yield components at different harvest times in 14 sweet potato cultivars.
| Yield components (days) | Vine length | No. of node | No. of leaf | No. of branches | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 30 | 120 | 30 | 120 | 30 | 120 | 30 | 120 days | ||
| Total weight of marketable | 120 | 0.388* | 0.051 | 0.347* | -0.159 | 0.273 | -0.013 | 0.164 | 0.135 |
| tubers per plant | 150 | 0.411** | 0.049 | 0.380* | -0.192 | 0.318* | 0.162 | 0.063 | 0.199 |
| No. of marketable tuber | 120 | 0.335* | 0.033 | 0.312 | -0.058 | 0.258 | -0.009 | 0.121 | 0.091 |
| per plant | 150 | 0.264 | -0.086 | 0.194 | -0.202 | 0.287 | -0.041 | -0.092 | 0.057 |
| Mean weight of marketable | 120 | 0.039 | -0.053 | 0.015 | -0.144 | 0.017 | -0.203 | 0.046 | 0.081 |
| tuber | 150 | 0.146 | 0.087 | 0.171 | -0.060 | 0.000 | -0.028 | 0.128 | 0.083 |
| Marketable tuber yield | 120 | 0.389* | 0.049 | 0.351* | -0.162 | 0.275 | -0.012 | 0.164 | 0.136 |
| 150 | 0.412** | 0.046 | 0.381* | -0.194 | 0.318* | -0.010 | 0.064 | 0.199 | |
한편 전분가는 품종 고유의 특성으로 분질품종인 ‘대유 미’, ‘고건미’, ‘전미’, ‘진홍미’, ‘신율미’ 등에서 높았고, 점 질품종인 ‘다호미’, ‘신황미’, ‘신자미’ 등에서 낮게 나타나, 품종 간에 유의한 차이를 보였다(Fig. 1). 정식 120일 후 수 확에서 전분가는 17.3~25.3% 범위를 보였으며, 150일 수확 에서는 최대 1.8%까지 유의한 증가를 보였다. 품종간에는 ‘전미’, ‘건풍미’, ‘신건미’ 등 3품종에서 정식 120일 후 수 확보다 150일 후 수확에서 전분가가 유의하게 증가하였다. 고구마 전분을 식품 가공용으로 이용할 경우, 감자, 옥수수, 밀 등의 전분보다 탄력성과 씹힘성이 높아 전분가가 높은 품종이 유리하다(Jung et al., 1991). 가공용 고구마는 품종 에 따라 육질색, 전분함량 및 전분의 이화학적 특성에 차이 가 있으므로 품종특성을 충분히 고려하여 선발해야 한다 (Park et al., 2011). 본 시험에서 생육 및 수량성에서 양호 한 특성을 나타낸 대유미의 전분특성에 대하여, Jeong et al. (2016)은 신율미보다 아밀로스 함량이 높고, 겔 특성이 양호하여 가공식품에 활용성이 높다고 하였다. 그러나 고 구마의 전분 특성은 품종 및 재배지역에 따라 달라지는데, 같은 품종이라도 전분 함량 및 입도분포, 호화온도 등이 토 성이나 재배조건 및 지역에 따라 차이가 있다(Collins & Walter, 1986; Han et al., 2013). 따라서 선발 품종들의 가 공적성은 품종 간 전분함량, 전분의 구조 및 이화학적 특성 등을 향후 좀 더 면밀히 검토할 필요가 있다.
적 요
전북지역에서 고품질 가공용 고구마 생산을 위한 적품종 선발을 위하여, 국내 육성된 14품종을 재료로 30 cm 크기 의 종순을 75×25 cm로 5월 30일 정식하여 배색비닐로 멀 칭재배한 다음, 120일 및 150일 수확에 따른 생육 및 수량 특성 등을 조사하였다. 정식 30일째의 줄기신장은 ‘다호미’ 와 ‘신황미’에서 90 cm 이상으로 왕성하였고, 정식 120일 째에는 ‘신황미’, ‘신율미’, ‘대유미’, ‘진홍미’, ‘연황미’ 등 에서 250 cm 이상으로 줄기신장이 왕성하였다. 주당 분지 수는 정식 30일째에는 ‘신자미’에서, 120일째에는 ‘신황미’ 에서 가장 많았다. 주당상저중, 평균상저중, 주당상저수 및 상저수량은 정식 120일 후 수확보다 150일 후 수확에서 유 의한 증가를 보였다. 정식 120일 후 수확에서 상저수량은 ‘전미’, ‘다호미’, ‘대유미’에서 2.5톤/10a 이상으로 높았으 며, 150일 후 수확에서 세 품종의 상저수량은 3.2-3.5톤/10a 로 크게 증가하였다. 정식 30일째의 줄기길이 및 마디수는 주당상저중 및 상저수량과 유의한 정의 상관을 보였다. 품 종 고유특성인 전분가는 정식 120일 후 수확보다 150일 후 수확에서 유의한 증가를 보였다. 따라서 전북지역 가공용 품종으로는 전분가가 높고 다수성으로 생육이 양호한 ‘전 미’, ‘대유미’와 점질품종으로 담주황색 육질을 가진 ‘다호 미’ 등이 유망하였다.
