서 론
재료 및 방법
공시재료 및 재배방법
밀 등숙기 시기별 인공강우처리
밀 품질특성 분석
주사전자현미경을 이용한 종자 단면 관찰
색차계를 이용한 처리시기 별 종자 색상 특성 조사
통계분석
결과 및 고찰
스피드브리딩을 활용한 식물체 양성
인공강우 처리 시기별 종자외관 및 단면 변이
인공강우 처리시기 별 종자 색상분석 결과
주사전자현미경 이용 처리시기별 종자 단면 관찰 결과
인공강우 처리시기 별 품질분석 결과
적 요
서 론
밀(Triticum aestivum L.)은 벼, 옥수수와 함께 전 세계적으로 재배면적이 가장 넓고 소비량이 많은 식량작물로 인간이 섭취하는 칼로리의 19.0%, 단백질의 20.8%를 제공한다(Braun et al., 2010; Shiferaw et al., 2013). 밀은 재배안정성이 매우 낮아 환경조건이 악화될 경우 수량손실률 (Yield penalty)이 82.1%에 달하기도 한다(Boyer, 1982). 수분과 양분이 제한된 환경에서는 100 kg/10a로 수량이 매우 낮으나 수분공급이 원활한 저온지대에서는 1 t/10a를 기록하기도 하였다(Asseng et al., 2020). 밀 주산지인 호주의 경우, 2016~2020년 5년간 평균 수량이 192 kg/10a이지만 기상조건이 좋았던 2016/2017년에는 261 kg/10a, 가뭄이 극심했던 2019/2020년에는 147 kg/10a로 기상환경에 의해 작황이 크게 좌우된다(Hughes et al., 2019). 같은 시기 우리나라의 밀 수량 또한 각 403 kg/10a, 325 kg/10a로 연차 간 차이가 심하여 내재해성 품종 및 재배기술 개발이 필요하다(FAOSTAT, 2020).
한편 우리나라는 이모작 재배 특성상 밀 등숙기간과 장마가 겹쳐 수발아 및 종실 수분흡수로 인해 발아력이 감소하고 품질이 저하될 위험이 높다(Jiang & Xiao, 2005). 특히 밀 품질은 환경에 매우 민감하게 반응하여 유전적 요인보다 환경적 요인의 영향을 5~6배 더 받는다(Fowler et al., 1990; Vetch et al., 2019). 수발아는 성숙된 종자가 높은 습도와 저온에 노출되면서 수확 전 이삭에 종실이 달린 채로 발아하는 현상으로 우리나라에서는 3~4년 주기로 크게 발생한다. 중국에서는 전체 밀 재배면적 중 약 2,500만 ha에서 수발아 피해가 보고되었으며 수량감소 및 품질저하의 주요한 요인으로 밝혀져 있다(Xiao et al., 2002).
수발아 저항성은 휴면, 종피색, 이삭의 형태 등에 의해 좌우되는데 이는 유전적으로 결정되기도 하지만 환경영향을 많이 받는다(Mares & Mrva, 2001; Groos et al., 2002). 수발아는 습도가 높고 저온이 지속될 경우 종실의 휴면이 타파하면서 발생하며, 이 같은 환경에서는 개화기에서 18일이 경과한 미숙립에서도 발생 위험이 증가한다. 특히 등숙기간의 일 최고 기온이 5°C 이하로 지속되면 휴면이 타파되어 수발아율이 증가한다(Mares, 1984; Vetch et al., 2019).
적립계 밀 품종은 백립계 품종보다 수발아에 강한 것으로 보고되어 있는데 이는 종피색과 수발아 저항성에 공통으로 관여하는 R-A1 (3AL), R-B1 (3BL), R-D1 (3DL) 유전자를 보유하기 때문이다(Metzger & Silbaugh, 1970). 최근에는 밀 종피색과 수발아 저항성에 공통으로 관여하는 QTL인 Tamyb10-A1, Tamyb10-D1과 종피색에만 관여하는 3B QTL Tamyb10-B1이 발견되면서 적립계 밀이더라도 수발아에 취약할 수 있음이 밝혀졌다(Lin et al., 2016). 수발아 저항성은 이삭의 형태에 의해 결정되기도 하는데 이삭이 길고 영화가 느슨하게 배열된 품종은 이삭이 짧고 영화가 조밀한 품종에 비해 수분흡수율이 높아 수발아에 취약하다. 또한 망의 길이가 길고 이삭과의 각도가 큰 품종은 강수가 모이기 쉬운 구조로 수발아되기 쉽다(Zanetti et al., 2000; King et al., 1989; Vetch et al., 2019; Mares & Mrva, 2014).
수발아 된 밀 종자는 수분을 흡수하고 재건조되는 과정에서 종피가 탈락하여 제분 시 밀가루의 색을 어둡게 하고 회분 함량을 높인다. 이러한 종자를 제분하여 빵으로 가공하면 용적이 감소하고 식감이 저하되며, 국수로 가공 시에는 색택이 매우 나빠진다(Hatcher & Symons, 2000). 이처럼 수발아 된 밀 종자를 가공할 경우 품질이 좋지 못하여 정상종자 대비 20~50% 가량 낮은 가격에 수매되고, 수발아 된 종자 비율이 4% 이상인 경우에는 사료용으로만 수매된다(Sorenson & Wiersma, 2004; Sorrells & Sherman, 2007).
밀 품질 평가 기준으로는 점도계(viscometer)를 이용한 FN (Falling number) 측정값이 대표적이다. 성숙한 종자가 수분을 흡수하면 발아를 준비하기 위해 α-amylase가 활성화되면서 종실 내 전분이 분해되는데 전분 분해량이 많아질수록 FN값이 감소한다. Mares (1993)에 의하면 밀 성숙기에 22 mm의 강우에 노출되었을 때 FN값이 급격하게 감소하였으며 강우량 증가 시 200초 이하로 감소하였다. 미국에서는 농가 별 밀 수매가격을 책정하기 위해 FN값을 주로 채택하고 있으며 그 값이 300초 이하일 경우 20초 감소 시마다 톤당 10달러씩 가격이 하락한다(Delwiche et al., 2015). Jiménez et al. (2017)에 의하면 FN값은 밀 품질을 결정하는 기준으로 널리 이용되고 있으나, 수발아저항성과의 절대적인 상관관계는 없는 것으로 밝혀졌다. 따라서 강우 및 수발아에 의한 품질하락을 설명할 수 있는 기준이 필요하다.
밀의 수발아에 관한 연구는 다양하게 진행되고 있으나 강우에 의해 품질이 하락하는 시기 및 품질분석에 관한 연구는 부족하다. Hirano (1976)에 따르면 밀 등숙 전반기에는 강우에 의하여 수량구성요소가, 후반기에는 단백질, 전분 등 품질요소가 크게 영향받는다. 따라서 밀 수량 및 품질을 높이기 위해서는 강우에 취약한 시기를 파악하고 신속하게 수확을 완료하는 것이 중요하다.
밀의 수발아 연구에는 비닐하우스에서 인공강우 처리를 하거나, 실내시설에서 포장에서 절취한 이삭을 모래에 꽂고 분무하는 모래묻이법을 주로 이용한다(Kim et al., 2012). 밀을 노지재배할 경우 환경영향에 취약하고, 연 1회만 재배 가능하여 반복실험이 어렵다는 단점이 있다. 최근 장일식물인 밀의 특성을 고려하여 종자녹체춘화처리와 장일처리가 결합된 스피드육종법이 개발되었으며 이를 이용하면 출수기가 균일해지고 생육기간이 단축되어 파성에 관계없이 연중 수발아 검정이 가능하다(Cha et al., 2022).
고품질 밀에 대한 수요를 충족하고 재배면적을 확대하기 위해서는 밀 품질에 영향 미치는 강우시기를 파악하고 품질 저하를 예방할 수 있는 품종 및 재배기술 개발이 필요하다. 본 시험에서는 1) 장마가 시작되는 5월 하순에서 6월 중순까지의 기간이 밀 출수기 이후 30~55일 기간에 해당하는 것에 착안하여 시험을 설계하였다. 2) 또한 최근 개발된 스피드육종법을 이용함으로써 파성이 다른 두 품종의 처리시기를 균일하게 설정하였으며 3) 노지환경과 유사한 인공강우 처리조건을 조성하여 밀 등숙기 강우의 영향을 검토하고자 하였다.
재료 및 방법
공시재료 및 재배방법
본 시험에서는 국립식량과학원에서 육성된 밀 품종 중 백립계인 조경과 적립계인 황금알을 시험 재료로 사용하였다. 각 품종의 종자는 휴면타파를 위하여 4°C에서 72시간 침종한 후 72구 육묘상자에 1구당 1립씩 파종하였다. 토양은 수도용 상토(Punong, Gyeongju, Korea)와 원예용 상토(Seoul Bio, Eumseong, Korea)를 7:3 비율로 혼합하여 사용하였다.
국내에서 재배되는 밀 품종의 대부분은 추파형으로 정상적으로 출수하기 위해서는 4주 간의 춘화처리(vernalization)가 필요하다(Cha et al., 2022). 시험에 이용된 품종의 세대단축 및 출수 균일화를 위하여 파종 후 8°C 조건에서 LED조명(red 8: blue 3: white 2, 100 μmol m–2 s–1)을 이용하여 4주 간 종자녹체춘화처리를 실시하였다(Fig. 1). 이후 생육기간을 단축하기 위하여 500 μmol m–2 s–1 광조건에서 명조건 22시간(22°C)/암조건 2시간(17°C)으로 수확기까지 일장을 조절하였다(Mukade et al., 1973; Cha et al., 2020; Cha et al., 2022). 세대단축시설 내 총 생육기간은 약 87일이며 파성 II인 조경과 파성 I인 황금알의 출수일수가 동일하여 강우처리가 용이하였다.
밀 등숙기 시기별 인공강우처리
밀 등숙기 시기별 강우의 영향을 확인하기 위하여 강우처리를 하지 않은 무처리구를 설정하고, 출수기 이후 30, 35, 40, 45, 50, 55일에 인공강우를 처리하였다. 인공강우는 분당 90 ml이 분사되는 전동분무기(XD-DDPH01, Xiaomi, China)를 이용하여 시간 당 10분씩, 8시간 동안 처리하였다. 처리 이후에는 장마철 노지환경을 재현하기 위하여 온실 검정상에 PVC 투명비닐을 설치하고 가습기(JB-220, Jinbang, Korea)를 이용하여 습도를 90%로 24시간 동안 유지하였다. 처리가 끝난 식물체는 LED 조명(500 μmol m–2 s–1)이 설치된 유리온실로 옮겨 장일조건에서 수확기까지 재배하였다. 성숙기에 이르러 수확한 식물체는 35°C로 설정한 건조기에서 3일간 건조한 뒤 손으로 탈곡하였다.
밀 품질특성 분석
수확한 밀 종자는 정선 후 수분함량 14% 이하로 건조한 뒤 분석에 이용하였다. 건조된 종자 중 완전립 3 g을 취하여 근적외선(Near Infrared Reflectance, NIR) 분광분석기를 이용하여 수분, 회분, 단백질, 침전가(SDS-sedimentation)를 분석하였으며 측정한 값은 수분함량 14% 기준으로 하여 보정하였다.
주사전자현미경을 이용한 종자 단면 관찰
완전히 건조된 밀은 종자의 횡방향으로(transversely) 절단한 뒤, 알루미늄 표본 지지대 위에 탄소테이프를 이용하여 고정한 뒤 200 Å 두께로 도금하였다. 도금한 시료는 주사전자현미경 FE-SEM (S-4700, Hitachi, Japan)을 이용하여 가압 속도 15 kV에서 1,000배 확대하여 관찰하였다.
색차계를 이용한 처리시기 별 종자 색상 특성 조사
밀 종자의 초자질 정도는 품질을 결정하는 중요한 요소이다. 초자질 밀은 분상질에 비하여 종자경도가 높아 제분율이 높고 가공적성이 좋으며 단백질 함량과도 관계있다(Dexter et al., 1989; Simmonds, 1974). 수분 흡수 시 밀 종자 내 전분이 분해되면서 초자질에서 분상질로 변화할 것으로 예상된다. 따라서 처리시기 별 분상질 종자 비율을 확인하기 위하여 수분함량 14%로 건조된 밀 종자를 Spectrophotometer (CM-3500d, Konica Minolta, Japan)를 이용하여 색상 특성을 확인하였다. 기기는 표준백판(L=97.75, a=0.49, b=1.96)을 이용하여 표준화하여 측정하였고 매개변수로는 명도(L*), 적색도(a*), 황색도(b*)를 이용하였으며 색상 차이(ΔE*ab)는 아래의 공식을 이용하여 계산되었다(Romano et al., 2008)
통계분석
모든 항목은 3회 반복으로 분석하였다. 통계분석은 SAS 9.2 (SAS Institute In. Cray, NC, USA) 프로그램을 사용하여 분산분석을 실시하였으며 Duncan의 다중검정으로 유의성을 검정하였다(p<0.05).
결과 및 고찰
스피드브리딩을 활용한 식물체 양성
본 연구에서는 Cha et al. (2022)이 제안한 스피드브리딩을 이용하여 파성이 다른 두 품종을 재배하여 시험에 이용하였다(Fig. 1). 국내 밀 품종 대부분은 파성 II, III으로 70~100일 간 저온에 노출되어야 정상적으로 출수하는 추파형이다. 파성이 III인 품종은 장일처리만 할 경우 파성 II인 품종에 비하여 출수기가 40일 이상 지연되는 등 출수기가 균일하지 못해 내병성, 내재해성 검정이 어려웠으나 스피드브리딩을 활용하면 비슷한 시기에 출수가 가능하여 파성이 다른 품종이더라도 동시에 대량 검정이 가능하다(Cha et al., 2020). 종자녹체춘화처리와 장일처리가 결합된 스피드브리딩을 활용하여 재배한 결과 조경(파성 II)과 황금알(파성 I)의 출수일자 차이가 5일 내외로 균일하여 출수기 이후 시기별 처리가 용이하였다.
인공강우 처리 시기별 종자외관 및 단면 변이
인공강우 처리 시기에 따른 종자 외관품위를 관찰하기 위하여 강우처리 된 종자를 수분함량 14%로 건조한 뒤 종피색을 관찰하고, 횡방향으로 절단하여 단면의 분상질화 여부를 확인하였다. 초자질은 종자의 투명한 정도를 나타내는 것으로 등숙기의 기온, 광의 세기, 종자의 건조정도, 수분스트레스, 질소 시비량 등의 영향을 받는다(Oury et al., 2015; Parish & Halse, 1968; Sharma et al., 1983; Weightman et al., 2008). 밀 배유 내 전분입자가 촘촘하게 배열되어 있어 입자 사이의 공극이 매우 작은 경우, 빛 반사율이 감소하여 색이 진한 초자질 밀로 보이게 된다(Samson et al., 2005; Turnbull & Rahman, 2002). 초자질율이 높은 종자는 밀 단백질 함량도 높게 나타나므로 초자질율은 가공적성과 품질에 영향을 미친다고 할 수 있다. 특히 배유 내 글리아딘 함량이 높은 경우 종자 건조과정에서 단백질 매트리스와 전분이 더욱 치밀하게 결합하면서 공극률을 감소시키며 이에 따라 초자질율이 증가한다(Dexter et al., 1989; Dexter & Edwards, 2001; Johansson et al., 2013).
두 시험품종 모두 출수기 이후 40일 이전에는 강우처리에도 불구하고 외관 상 변이가 관찰되지 않았다. 출수기 이후 40일부터는 종자가 백색으로 변하기 시작하였으며 55일 처리 시 종자색이 가장 밝은 것으로 나타났다. 종자단면을 절단하여 관찰 시 두 품종 모두 35일 처리 시부터 종자 중심부가 백색으로 변하기 시작하였다. 55일 처리 시 조경은 단면 전체가 분상질화되었으나 황금알은 초자질 비율이 높게 유지되었다(Figs. 2, 3). 본 결과를 바탕으로 할 때 시험품종 모두 출수 후 35일부터 강우에 의해 종자 내 전분이 분해되기 시작하나 출수기 이후 40일까지는 종자 외관 품위는 유지되는 것으로 보인다. 또한 적립계인 황금알은 백립계인 조경에 비해 강우처리에도 종자 품위가 높게 유지되는 것을 확인할 수 있었다.
인공강우 처리시기 별 종자 색상분석 결과
분상질 종자는 종자색이 밝고 단면이 불투명하며 초자질인 종자에 비하여 단백질 함량과 가공적성이 낮다(Baasandorj et al., 2015). 밀의 초자질 여부는 유전적 요인, 기상 요건, 재배 방법에 따라 달라진다. 강우에 의해 분상질화되는 시기를 확인하기 위하여 처리시기 별 색상분석을 진행하였으며 그 결과는 Table 1과 같다. 색상변화의 정도는 전체 색 변화 값인 ΔE*ab로 평가한다. 표준광원 하에서 ΔE*ab<1.5인 경우에는 약간 차이가 있고 1.5<ΔE*ab<3인 경우에는 숙련된 전문가에 의해서만 구별이 가능하며, 3<ΔE*ab인 경우에는 일반인도 구별이 가능한 정도이다(Bellary et al., 2016). 모든 시험품종에서 출수기 이후 40일에 처리 시 명도를 나타내는 ΔL 값과 전체 색차(ΔE*ab)가 유의하게 증가하기 시작하였으며 처리시기가 늦어질수록 명도와 색차가 증가하는 경향을 나타냈다. 색상변이 정도는 종피색에 따라 달랐는데 출수기 이후 55일에 처리 시 백립계인 조경은 ΔL 값이 4.37, ΔE*ab 값이 4.49였으나 적립계인 황금알은 ΔL 값 3.08, ΔE*ab 값 3.81로 적립계 품종이 백립계에 비해 색상변이가 적은 것으로 나타났다(Table 1).
Table 1.
Mean values of color characteristics including L, a, and b, and total color difference (ΔE*ab) in wheat grain with different artificial rain treatments.
Cultivar | Days after heading | Control | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 | 55 | |
Jokyoung | L*(D65) | M | 53.45 | 54.12 | 52.67 | 55.91 | 57.62 | 58.55 | 57.82 |
SD | - | 0.67e | -0.78f | 2.46d | 4.17c | 5.09a | 4.37b | ||
a*(D65) | M | 9.87 | 9.62 | 9.30 | 9.11 | 8.69 | 8.99 | 9.05 | |
SD | - | -0.25a | -0.57b | -0.76c | -1.18f | -0.88e | -0.82d | ||
b*(D65) | M | 26.33 | 25.21 | 25.99 | 26.21 | 25.64 | 26.87 | 26.92 | |
SD | - | -1.12d | -0.34b | -0.13b | -0.69c | 0.54a | 0.58a | ||
ΔE*ab | 1.33d | 1.03e | 2.58c | 4.39b | 5.20a | 4.49b | |||
Hwanggeumal | L*(D65) | M | 50.25 | 50.10 | 49.97 | 51.98 | 53.18 | 52.00 | 53.32 |
SD | -0.15e | -0.28d | 1.73c | 2.93b | 1.76c | 3.08a | |||
a*(D65) | M | 9.65 | 9.64 | 9.73 | 9.69 | 8.64 | 8.82 | 7.74 | |
SD | -0.01c | 0.08a | 0.04b | -1.01e | -0.82d | -1.91f | |||
b*(D65) | M | 22.48 | 22.16 | 22.88 | 22.79 | 21.98 | 21.85 | 21.31 | |
SD | -0.31c | 0.40a | 0.32b | -0.49d | -0.62e | -1.17f | |||
ΔE*ab | 0.34f | 0.49e | 1.76d | 3.14b | 2.04c | 3.81a |
주사전자현미경 이용 처리시기별 종자 단면 관찰 결과
밀 전분은 글루코스 중합체인 아밀로스(25~30%)와 아밀로펙틴(70~75%)로 구성되어있으며 크기에 따라 A-granule (직경 5~40 μm)과 B-granule (10 μm 이하)로 나뉘는데 이들은 물에 녹지 않는 불수용성의 반투명한 과립형태로 배유에 저장되어 있다(Dong et al., 2012). A-granule은 아밀로스 함량과 정의 상관관계가 있으며 반죽의 최고점도 및 부품성과 관련이 있다. A-granule 사이의 공극은 B-granule과 단백질로 채워져 있는데 B-granule 함량이 높을 경우 호화온도가 증가하고 반죽 탄력성이 좋아진다. 이처럼 전분 조성은 가공적성과 소화율에 크게 영향 미치는 중요한 요인이다(Shang et al., 2020). 밀 종자가 수분을 흡수하면 α-amylase가 활성화되면서 배유 내 전분이 분해되기 시작하는데, 출수기 이후 처리시기 별 강우에 의한 전분의 변이 양상을 확인하기 위하여 종자를 횡방향으로 절단한 뒤 주사전자현미경을 이용하여 종자 단면의 전분입자를 관찰하였다(Fig. 4).

Fig. 4.
Scanning electron micrographs of transverse sections of Jokyoung (A) and Hwanggeumal (B). Starch granules and protein matrix are indicated. Seeds harvested without rain exposure exhibited intact starch granules embedded within a highly dense protein matrix. However, the degradation process begins at 40 DAH (days after heading) for Jokyoung and 50 DAH for Hwanggeumal. The starch granules and protein matrix start to break down; by 55 DAH, hydrolysis of both components occurs, resulting in an increased formation of pores.
대조구에서는 A-, B-granule과 단백질 입자가 치밀하게 분포하고 있으나 강우처리 시 전분입자와 단백질이 분해되면서 배열이 느슨해지는 것을 확인할 수 있었다. 공극이 처음 관찰되는 시기는 품종에 따라 차이가 있었는데, 조경은 출수 후 40일 처리 시부터, 황금알은 출수 후 50일 처리 시부터 전분입자 간 공극이 관찰되었다. 강우 처리시기가 늦어질수록 전분이 많이 분해되어 출수기 이후 55일에는 두 품종 모두 입자 간 공극이 다수 발견되었지만, 황금알은 조경에 비해 전분입자가 비교적 밀집된 형태를 나타내었다. 수발아 된 밀 종자 단면 관찰 시 전분입자가 분해되는 과정에서 표면이 점 형태로 부식되는 것으로 보고되어 있다(Simsek et al., 2014). 본 연구에서도 출수기 이후 45일 처리 시 유사한 형태의 구멍이 관찰되었는데(Fig. 4), 처리시기가 더 늦어질 경우에는 전분입자가 완전히 분해된 것을 확인할 수 있었다.
인공강우 처리시기 별 품질분석 결과
출수기 이후 등숙시기 별 인공강우 처리에 의한 품질분석 결과는 Table 2에 나타낸 바와 같다. 인공강우 처리 시 종자의 단백질 함량은 처리시기에 따른 경향성이 관찰되지 않았다. 한편 Hirano (1976)는 성숙기를 기준으로 하여 1) 성숙기 이전 10일 2) 성숙기 이전 3일 3) 성숙기의 3시기로 나누어 강우에 의한 영향을 평가한 바 있다. 밀 성숙기에 강우에 노출되면 수분을 흡수하여 종피가 팽창하게 되는데 짧은 기간 내 종피가 팽창과 건조를 반복하게 되면서 종실에서 쉽게 탈락하게 된다. 분리된 종피는 제분 시 밀가루에 혼입되어 회분 함량을 높이게 된다. 밀가루 내 회분 함량이 높을 경우 글루텐의 점성을 낮추어 가공적성이 나빠지며 밀가루의 색이 어두워지므로 소비자의 선호도가 떨어지게 된다. 따라서 회분 함량이 낮을수록 밀가루의 품질이 좋은 것이라고 할 수 있다. 본 시험에 이용된 조경과 황금알은 출수기 45일 강우처리 시 회분 함량이 유의하게 증가하기 시작하였으며 이후에는 강우처리 시기가 늦어질수록 회분 함량이 높았다. 이는 등숙 후반기에 종자 수분함량이 급격히 감소한 상태에서 강우에 의해 수분을 재흡수하면서 종피가 쉽게 탈락했기 때문으로 보인다(Table 2).
Table 2.
Effects of different rain treatment dates on wheat protein and ash content and SDS-sedimentation of Jokyoung and Hwanggeumal.
Cultivar |
Treatment date (Day after heading) |
Moisture (%) |
Protein (%) |
Ash (%) |
SDSS1) (ml) |
Jokyoung | Control | 12.2a | 9.27bc | 0.28bc | 70.46a |
30 | 12.5a | 8.30d | 0.22c | 69.28a | |
35 | 11.7ab | 8.54cd | 0.34b | 62.60b | |
40 | 12.0a | 8.79cd | 0.33b | 59.41b | |
45 | 10.9ab | 11.44a | 0.80a | 49.07c | |
50 | 11.0ab | 9.77b | 0.74a | 50.27c | |
55 | 10.1b | 10.90a | 0.75a | 48.63c | |
Hwanggeumal | Control | 11.5a | 12.77b | 0.35c | 68.15a |
30 | 11.5a | 12.26b | 0.36c | 69.76a | |
35 | 11.4a | 10.92c | 0.35c | 60.86b | |
40 | 10.3ab | 12.44b | 0.45c | 57.21c | |
45 | 9.6b | 13.34b | 0.70b | 54.29cd | |
50 | 9.3b | 15.48a | 0.75ab | 54.91cd | |
55 | 9.1b | 15.70a | 0.84a | 51.53d |
글루텐은 불용성인 저장단백질로 밀 품질을 결정하는 중요한 요소 중 하나이다. 글루텐은 글루테닌(glutenin)과 글리아딘(gliadin)으로 구성되어있는데 글루테닌은 이황화결합(disulfide bond)으로 연결된 중합체로 분자량이 105~107 Da에 이르며 반죽에 신장성과 탄력성을 부여한다. 글리아딘은 공모양의 단량체로 분자량이 3~8×104 Da이며 반죽의 점성에 관여한다(Wahlund et al., 1996; Uthayakumaran et al., 1999; Chaudhary et al., 2016). 침전가는 글루텐 강도를 간편하게 측정하는 방법으로, 글루테닌의 부품성(Swelling index of glutenin)과 정의 상관관계가 있어 빵의 부피를 예측하기에 좋은 실험법이다(Guzmán et al., 2016). 침전가 측정 결과, 시험품종 모두 출수기 이후 35일에 처리 시부터 유의한 수준으로 감소하기 시작하였으며 처리시기가 늦어질수록 감소하여 출수기 이후 55일에 가장 낮은 것으로 나타났다. 황금알은 출수기 이후 55일에 처리 시 무처리구에 비하여 침전가가 24.4% 감소하였으며, 조경은 31.0% 감소하여 적립계인 황금알의 품질이 높게 유지되는 것을 확인하였다.
밀 성숙 전 20일간은 휴면타파를 결정하는 중요한 시기로 유전적인 요인보다는 기온, 습도와 같은 환경요인에 민감하게 반응하게 된다(Biddulph et al., 2007; Mare, 1993). 휴면이 약화된 종자는 강우에 의해 쉽게 발아하는데 이때 배유 내 전분이 분해되면서 발아가 시작된다(Delwiche et al., 2015). 본 연구에서는 기존 수발아 연구와 달리 발아가 시작되기 전 강우 노출시기에 따른 품질을 상세히 분석하고자 하였다. 현재 국내에서는 수분과 단백질 함량을 기준으로 밀 품질을 판별하고 있으며, ICC (International Association for Cereal Chemistry)와 CGA (Grains and Cereals Association) 등에서는 falling number법을 활용한 α-amylase 활성 측정법을 공식적으로 채택하고 있다(ICC, 1995; AACC, 2010). 그러나 본 연구 결과, 강우 처리를 하더라도 밀 종실이 발아하기 전에는 수분, 단백질 등의 변화를 관찰할 수 없었으며, 이러한 기준을 적용하기 위해서는 수발아가 상당히 진행된 상태에서 가능할 것으로 판단되었다. 또한 강우 처리 시 단면 전분 입자의 분해 및 분상질 비율의 증가가 관찰되어, 전분 관련 특성이 강우에 영향을 받는 것으로 추측된다. 따라서 강우에 의한 품질하락 여부를 확인하기 위해서는 밀 전분 특성에 기반한 추가 연구 및 가공적성 검정이 필요할 것으로 보인다.
적 요
밀 등숙기 강우의 영향을 분석하기 위해 백립계인 조경과 적립계인 황금알을 이용하여 출수기 이후 시기별 인공강우처리에 의한 품질을 분석하였다. 그 결과, 종자 단면은 출수기 이후 35일부터 분상질화되기 시작하였고, 출수기 이후 40일부터 ΔL값과 ΔE*ab 값이 증가하기 시작하였다. 출수기 이후 55일에 조경은 종자 단면 전체가 분상질화 되었지만, 황금알은 초자질 비율이 높게 유지되어 품질변이에 강할 것으로 예상되었다. 주사전자현미경을 이용한 종자 내 전분입자 촬영 결과, 조경은 출수기 이후 40일부터, 황금알은 50일부터 A-, B-granule이 분해되는 것을 관찰할 수 있었다. 종자 품질분석 결과, 단백질 함량은 처리시기 별 경향성을 나타내지 않았으나, 회분은 출수기 이후 45일 처리부터 유의하게 증가하였고 침전가는 출수기 이후 35일부터 감소하였다. 따라서 밀 등숙 전반기에는 강우의 영향을 적게 받지만, 출수기 이후 40~45일부터는 강우에 의한 품질변이에 취약할 것으로 예상된다. 또한 적립계 밀 품종은 백립계에 비하여 수발아에 강한 것으로 알려져 있으며, 본 연구에서도 황금알이 조경에 비해 등숙 후반기 강우에도 품질이 높게 유지되는 것으로 나타났다. 따라서 밀 종피색와 품질변이 간 관계에 대한 추가적인 검토가 필요할 것으로 판단된다.