Introduction
밀은 옥수수, 쌀과 더불어 3대 작물 중 하나로서 최근 전통적인 쌀 소비가 줄고 밀을 이용한 가공식품인 제빵과 제과류의 소비가 계속 늘어나 전체 소비량이 증가하고 있는 추세이다(Choi, 2001; Kim, 2006; Han and Jeong, 2010).
밀가루는 다양한 제품을 만들 수 있어 많은 식품의 주재료로 이용되고 있으며, 용도에 따라 제빵용인 경질밀과 제면 및 제과용인 연질밀로 구분되고 있다(Lim et al., 2007). 국산 밀은 제빵용을 제외하면 수입 밀과 품질이 대등하나 농가당 생산규모가 작고 분산된 농지, 재배관리 소홀,
벼 중심의 밀 재배에 따른 조기 수확 등으로 같은 품종 내에서도 품질균일도가 떨어져 수입 밀보다 품질이 낮게 평가되고 있다. 국내 제분업계에서는 자체적으로 단백질 함량에 기준하여 밀가루의 용도 구분과 회분 함량에 기준한 등급체계를 부여하고 있으나, 현재 개발된 품종이 위와 같은 이유로 용도에 맞지 않는 단백질함량을 나타내는 경우가 많다. 밀 품질은 단백질의 양적 및 질적인 측면에 의해 크게 좌우되고(Lim et al., 2007), 동일 품종일 경우 제빵 적성은 단백질 양과 비례하지만 동일 수준의 단백질 함량에서는 글루텐의 질적 특성에 의해 좌우된다고 알려져 있다(Khatkar et al., 1995). 또한 단백질함량은 국수면대 밝기와 과자의 직경에는 부의 상관을 나타내고, 국수의 경도와는 고도의 정의 상관을 나타내는 등 밀을 이용한 가공식품 품질에 많은 영향을 미친다(Kang et al., 2010a). 우리나라는 일반적으로 추파밀에서 월동 후 생육재생기에 수량과 단백질 함량의 증가를 위해 질소비료를 추비로 시용하고 있으며, 질소 수준 증가에 따라 간장, 수장, 수수, 영화수 및 종실 수량을 포함하여 단백질 함량도 점차 증가하는 경향을 나타낸다(Kim et al., 2013). 벼에서도 총 단백질 함량은 질소 시비량이 증가함에 따라 4종의 단백질 분획이 동반하여 증가하였고, 이와 같은 결과는 질소 비료가 주요 쌀 단백질 분획의 질적 변화가 아닌 양적 변화를 일으키는 것을 의미한다(Kim, 2011). 현재 국내에서는 수입 밀과의 품질 차이를 극복하기 위해 용도에 적합한 고품질 밀 품종 개발을 목표로 육종을 실시하고 있고(Kang et al., 2010a), 본 연구에서는 현재 국내에서 용도에 따라 개발된 밀 품종들의 품질 향상과 균일도 증진을 위한 재배기술 개발에 목적이 있으며 특히 질소 추비량에 따른 밀 용도별 생산량과 밀 품질에 영향을 미치는 단백질의 변이를 구명하였다.
Materials and Methods
시험재료 및 시험구 처리
본 시험은 2014년 10월부터 2016년 6월까지 국립식량과학원 남부작물부 답리작 포장(경남 밀양)에서 수행했다. 시험재료는 경질밀인 금강밀과 조경밀, 중간질밀인 백중밀과 수안밀, 연질밀인 우리밀과 고소밀을 공시하였다(Table 1). 파종 방법은 휴립광산파로 실시하였고, 파종량은 16 kg/10 a를 기준으로 하였다. 시비량에 의한 처리는 밀 표준시비량인 10 a당 N2 9.1 kg, P2O5 7.4 kg, K2O 3.9 kg를 기준으로 경질밀과 중간질밀은 감비 50% (기비 100%, 추비 50%), 표준비(기비 100%, 추비 100%), 증비 50% (기비 100%, 추비 150%), 증비 100% (기비 100%, 추비 200%)를 연질밀은 감비 50% (기비 100%, 추비 50%), 감비25% (기비 100%, 추비75%), 표준비(기비 100%, 추비 100%), 증비 50% (기비 100%, 추비 150%)를 생육재생기 이후 시용하였고, 그 후 밀의 생육특성과 품질을 분석하였다. 시험구는 난괴법 3반복으로 배치하여 수행하였고 모든 작물의 병해충 및 잡초방제는 기본방제를 기준으로 하였으며 간장, 수장, 수수, 천립중, 리터중 및 수량 등과 같은 농업형질 특성은 국립식량과학원 표준재배법(NICS, 2010)과 농업과학기술 연구조사분석기준(RDA, 2012)에 준하여 조사하였다.
밀가루 품질분석
원맥 시료를 1 kg을 준비하여 제분기(BUHLER MLU 202, Buhler)를 이용하여 70%수율로 제분하였다. 단백질은 질소/단백질 분석기(Kjeltec 8400, Foss)를 이용하여 전질소함량을 구한 다음 질소 계수 5.7을 곱하여 산출하였고, 회분은 AACC (1983) Method 08-01 방법으로 하였다. 아밀로스는 Williams et al. (1970) 방법에 따라 수행하였고, 손상 전분 함량은 Megazyme kit (K-SDAM)을 이용하여 분석하였으며, 침전가는 SDS-Sedimentation test 방법을 이용하여 분석하였다.
기상 환경 조사
온도, 강우 및 일조시간은 생육 기간인 10월부터 6월까지 수집하여 2014 - 2015, 2015 - 2016년 및 5년(2011 - 2015) 평균을 비교 분석하였다(Fig. 1). 2014 - 2015년 평균 온도(10.2℃)는 2015 - 2016 (11.3℃)년 보다 0.9℃ 낮았고, 5년 평균(9.7℃)보다 0.5℃ 높았다. 2014 - 2015 강수량(486.8 mL)은 2015 - 2016년 강수량(706.8 mL)보다 220.0 mL 적었고, 평년인 5년(593.2 mL) 강수량보다도 106.4 mL 적었다. 2014 - 2015년 일조시간은 1646.8시간으로 2015 - 2016년(1591.5시간)보다 57.3시간 많았고 5년(1749.6시간)보다 102.8시간 적었다(Table 2). 월동 이후 평균기온은 2015년과 2016년 두 해 모두 5년 평균기온보다 높게 경과하여 생육 단계가 빨랐고, 특히 2016년에 성숙기 고온으로 결실률이 낮고 천립중과 리터중은 가볍게 나타났다.
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Table 2. Monthly sunshine hours during the wheat-growing period in Miryang. 
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A, B, and C indicate first, middle, and late part of a month total sunshine hours, respectively. |
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통계분석
이 실험에서 얻어낸 데이터는 SAS program (version 9.1, SAS Institute Inc., Cary, NC, USA)을 이용하여 분산분석을 실시하였으며, Duncan’s multiple range test에 의하여 5% 유의수준에서 처리 구간의 통계적인 차이를 구명하였다.
Results and Discussion
밀 품종 간 추비처리 수준에 따른 생육특성 및 수량성
밀 품종 간 질소 추비처리 수준에 따른 경질밀 및 중간밀의 생육특성 및 수량성은 Table 3에 연질밀은 Table 4에 나타난 바와 같다. 2015년 출수기와 성숙기의 경우 금강밀 50% 감비 시험구에서 각각 4월 21일과 5월 31일로 다른 추비 처리구보다 1 - 2일 빨랐으나, 다른 품종은 품종별로 출수기와 성숙기 차이는 있었지만, 품종 내에서 추비 처리 수준에는 차이를 보이지 않았다. 2016년 출수기와 성숙기의 경우 금강밀 100% 증비 시험구에서 다른 추비 처리구보다 4일정도 성숙이 늦었으나 다른 품종들은 추비 처리 수준에는 차이를 보이지 않았다. 출수기와 성숙기는 질소 수준 보다는 온도 등 환경적인 요인이 더욱 영향을 주는 것으로 보인다. 출수기와 성숙기의 연차 간 변이가 가장 큰 품종은 금강밀로 출수기는 7일, 성숙기는 8일 차이가 났으며, 적은 품종은 출수기는 고소밀로 5일, 성숙기는 백중밀로 2일 차이로 다른 품종에 비해 적게 나타났다. 생육 특성 중 간장, 수장과 수수는 질소 수준 증가에 따라 증가했으며, 종실 특성의 경우에도 질소 수준 증가에 따라 천립중과 리터중은 대체로 증가하였다. 연도별 생육 특성을 살펴보면 2015년도에는 간장, 수장, 수수, 천립중, 리터중, 종실 수량 모두 2016년보다 높은 수치를 나타내고 있었다. 하지만 수량을 제외한 생육 특성 및 종실특성에서 2015년 금강밀의 m2당 수수와 천립중만 질소 수준에 따라 유의성을 나타내고 다른 품종은 유의성이 없었으며, 2016년에는 품종별 생육 및 종실특성에서 유의성이 나타났다. 이와 같은 결과는 2016년에 월동 이후 고온으로 생육 단계가 빨랐으나, 성숙기 지속적인 고온으로 결실율이 낮고, 등숙률이 떨어진 이유이며, 생육에 불량한 환경조건에서 질소 비료가 더욱 생육에 영향을 미쳤다고 생각된다. 간장의 경우 2015년과 2016년 모두 수안밀의 50% 증비 시험구에서 각각 97 cm, 96 cm로 가장 컸고, 우리밀 50% 감비 시험구에서 79 cm, 74 cm로 가장 작았다. 수장은 2015년과 2016년 모두 고소밀 50% 증비 시험구에서 각각 8.9 cm, 8.5 cm로 가장 길었고, 2015년 우리밀 표준비 시험구에서 각각 6.3 cm, 2016년 우리밀 50% 감비 시험구에서 6.3 cm로 가장 짧았다. 단위면적당 수수는 2015년에 금강 100% 증비 시험구에서 936 개/m2로 가장 많았고 2016년에는 백중 50%증비 시험구에서 753 개/m2로 가장 많았으며, 가장 적은 품종은 고소밀로 2015년과 2016년 모두 50% 감비 시험구에서 각각 659 개/m2, 456 개/m2로 가장 적었다. 생육 특성의 연차간 변이가 가장 적은 품종은 백중밀로 간장과 수장 그리고 단위면적당 수수가 각각 2 cm, 0.1 cm, 75개 차이로 가장 적어 환경 변이가 시험 품종 중 가장 작았다.
종실특성의 경우 2015년 천립중은 조경밀 100% 증비 시험구에서 49.0 g으로 가장 무거웠고, 우리밀 50% 감비 시험구에서 38.1 g으로 가장 가벼웠다. 리터중은 수안밀 100% 증비시험구에서 830 g/L으로 가장 무거웠고, 우리밀 25% 감비 시험구에서 792 g/L로 가장 가벼웠다. 2016년 천립중과 리터중은 수안밀 100% 증비 시험구에서 각각 46.7 g과 806 g/L으로 가장 무겁게 나타났으며 우리밀 50% 감비 시험구에서 36.7 g으로 천립중이 가장 가벼웠고 고소밀 50% 감비 시험구에서 736 g/L로 리터중이 가장 가벼웠다. 종실수량은 2015년과 2016년 모든 품종들이 질소 수준 증가에 따라 증가하였으며, 2016년 조경밀을 제외한 모든 품종이 100% 증비 시험구에서 가장 많은 종실 수량을 나타내었고, 2016년 조경밀은 50% 증비 시험구에서 가장 많은 종실 수량을 나타내었다. 2015년 표준비 대비 경질밀과 중간질밀의 종실 수량 증가는 100%증비 시험구에서 백중밀은 17%, 수안밀 8%, 금강밀 8%, 조경밀 1%증가 하였고, 연질밀은 50% 증비 시험구에서 우리밀과 고소밀이 각각 6%씩 증가하였고, 2016년은 경질밀과 중간질밀의 100% 증비 시험구에서 표준비대비 금강밀 33%, 수안밀 29%, 백중밀 23%, 조경밀 17% 순으로 증가하였고, 연질밀은 50% 증비 시험구에서 우리밀 25%, 고소밀 24% 순으로 증가하였다. 2015년보다 2016년의 종실 수량 증가 비율이 높은 것으로 보아 생육에 불리한 환경에서 질소비료의 증가는 최종적인 수량 손실을 적게 가져올 수 있을 것으로 보인다. 종실 수량에 대한 통계적인 유의성은 2015년에 백중밀, 수안밀, 우리밀, 고소밀에서 5% 수준에서 유의적으로 나타났으나 금강밀과 조경밀에서는 유의성을 나타내지 않았고, 2016년에는 고소밀을 제외한 모든 품종에서 5% 수준의 통계적인 유의성을 나타내었다. 특히 수안밀은 질소수준증가에 따른 종실 수량 증가 변이가 다른 품종들에 비해 가장 높았고, 4가지 품종 중 가장 많은 종실 수량은 백중밀로 나타났다.
질소 추비 처리 수준을 통하여 최적 생육 조건을 선발하고자 조사한 결과, 생육 특성 및 수량측면에서 공시한 모든 품종들이 100% 증비 범위 내에서는 증비할수록 좋았고, 특히 성숙기의 고온 같은 생육에 불리한 환경에서 더욱 좋아지는 경향을 나타냈다.
밀 품종 간 추비 처리 수준에 따른 밀가루 품질 분석
밀 품종 간 추비 처리 수준에 따른 밀가루 품질 분석은 Table 5와 같다. 밀가루의 단백질 함량은 밀 가공제품의 용도를 결정하는 중요한 요소 중 하나이며, 단백질 함량은 품종과 생육 환경에 따라 차이가 있다(Baik et al., 1994). 단백질 함량은 표준비 시험구에서 금강밀 11.84%, 수안밀 10.07%, 조경밀 9.79%, 백중밀 9.03%, 고소밀 8.10%, 우리밀 7.00% 순이었고, 질소 수준에 따른 단백질 함량은 금강밀 100% 증비 시험구에서 13.06%로 가장 높게 나타났고, 조경밀과 수안밀과 백중밀은 100%증비 시험구에서 각각 11.13%, 10.93%, 9.84%로 가장 높게 나타났으며 고소밀과 우리밀은 50%증비 시험구에서 8.56%, 7.25%로 모든 품종에서 질소 수준 증가와 함께 단백질함량이 증가하였다. 경질밀과 중간질밀은 질소 수준에 따라 단백질 함량이 유의성을 나타내었으나, 연질밀인 우리밀과 고소밀에서 유의성이 없어 연질밀은 질소 비료에 상대적으로 둔감한 것으로 나타났다. 강력분용의 적정 단백질 함량은 12% 이상으로 금강밀 50%와 100%증비 시험구에서 적정 단백질 함량을 나타냈으며 조경밀은 100% 증비에서도 기준에 미달하였고, 중간질과 연질밀의 품종들은 표준비에서 적정 단백질함량을 나타내고 있었다. 밀 품종 별로 질소비료 증가와 단백질함량의 상관관계는 확인한 결과 우리밀을 제외한 다섯 품종에서 높은 정의상관관계를 나타냈고, 그 중 조경밀이 가장 높은 정의상관관계를 나타내었다(Fig. 2). 침전가는 단백질 중 밀가루의 질을 나타내는 글루텐 함량을 간접적으로 표시하며 단백질 함량과 관련성이 높다(Kang et al., 2015). 침전가는 표준비 시험구에서 금강밀 73.75 mL, 조경밀 66.50 mL, 수안밀 64.00 mL, 백중밀 52.50 mL, 고소밀 41.00 mL, 우리밀 38.25 mL 순이었으며, 질소 수준이 증가할수록 증가하였고, 단백질 함량과도 비례하게 증가하는 경향을 보였다. 하지만 백중밀을 제외하고는 유의성이 없었으며, 우리밀과 고소밀의 경우 질소 수준에 따른 단백질함량과 침전가가 비례하지 않는 경우가 있었는데, 이와 같은 결과는 총 단백질의 함량이 글루텐 함량을 모두 나타낼 수 있는 것은 아니란 것을 알 수 있으며, 밀가루의 용도를 결정하는 단백질은 양적인 문제뿐만 아니라 질적인 수준에서도 중요하게 다루어져야 한다는 Lee et al. (2016)의 결과와 유사하였다.
반죽하는 동안 밀가루의 수분 흡수율과 건면의 절단력을 증가시키는 손상 전분은 Oh et al. (1986) 연질밀 종실의 경우 쉽게 파쇄 되고 전분이 본래의 형태로 잘 분리되어 손상전분이 적은 밀가루를 생산하나, 제빵에 이용되는 경질밀은 제분 과정 중 전분이 쉽게 부서지기 때문에 거친 밀가루가 만들어지고 손상전분의 함량도 많다(Glenn et al., 1991). 손상 전분은 표준비 시험구에서 조경밀 6.04%, 수안밀 5.89%, 백중밀 5.70%, 금강밀 5.38%, 고소밀 3.27%, 우리밀 2.99% 순으로 함량이 높았고, 연질밀보다 경질밀과 중간질밀에서 손상전분의 함량이 높게 나타났다. 회분 함량은 시료를 태운 후 남는 무기물로서 Hinton (1959) 표준비 시험구에서 금강밀 0.40%, 조경밀 0.40%, 백중밀 0.41%, 수안밀 0.40%, 우리밀 0.33%, 고소밀 0.30% 함량을 나타냈다. 추비 수준에 따라서는 각각 0.36 - 0.50%, 0.44 - 0.51%, 0.44 - 0.48%, 0.43 - 0.49%, 0.33 - 0.34%, 0.26 - 0.31% 범위를 나타냈고, 우리밀에서 변이 폭이 가장 적었으나 질소 수준에 따른 회분 함량은 유의성을 나타내지 않았다. 아밀로스의 함량은 국수의 점도에 영향을 미치는데 일반적으로 아밀로스 함량이 낮을수록 점도가 높아지며 국수의 식미를 향상시킨다(Kang et al., 2010b). 아밀로스 함량은 표준비 시험구에서 24.20 - 27.21%, 평균 25.61%로 나타났으나 표준비 시험구에서 우리밀 24.69%, 백중밀 23.48%, 수안밀 23.18%, 고소밀 22.01%, 조경밀 21.89%, 금강밀 21.80% 순으로 높은 함량이었다. 품종내 아밀로스 함량 변이는 금강밀 19.44 - 21.80%, 조경밀 21.89 - 22.83%, 백중밀 19.76 - 22.59%, 수안밀 21.15 - 23.18%, 우리밀 23.35 - 24.69%, 고소밀 20.77 - 22.88% 로 나타났으나 질소 수준과 아밀로스 함량은 유의성을 나타내지 않았다.
2016년 조경밀을 제외하고 경질밀과 중간질밀은 100% 증비 시험구에서, 연질밀은 50% 증비 시험구에서 종실 수량이 가장 높게 나타났고, 단백질과 침전가는 경질밀과 중간질밀은 100% 증비 시험구에서 연질밀은 50% 증비 시험구에서 가장 높았다. 종실 수량 및 단백질함량은 질소수준과는 비례한 증가를 나타냈지만, 아밀로스와 저항 전분 및 회분 함량은 질소수준과는 유의성을 나타내지 않았다.
Conclusion
본 연구는 용도에 기준한 품질 규격이 미비하고 품질 균일도가 낮아 문제가 되는 국산 밀에서 수량 증진 및 품질 개선 기술 개발을 위한 목적으로 경질밀인 금강밀, 조경밀과 중간질밀인 백중밀, 수안밀, 연질밀인 우리밀, 고소밀을 이용하여 영남지역에서 밀 용도별 최적의 재배 조건을 찾기 위해 수행하였으며 결과는 다음과 같다. 생육 특성은 질소 추비 수준이 증가함에 따라 종실 수량도 함께 증가하였고 성숙기 고온 같은 생육에 불리한 환경조건에서 질소 추비가 증가할수록 최종적인 수량 손실을 적게 나타났으며, 품질 특성 면에서는 단백질함량이 질소 수준과 비례하게 증가하였고 우리 밀을 제외한 대부분의 품종에서 높은 정의상관관계를 나타내었으나 아밀로스와 손상 전분 및 회분 함량은 질소수준과는 관계가 없어 보였다. 용도별 품질과 수량을 고려한 적정 질소 추비량은 강력분용인 금강밀을 50% 증비하면 강력분용에 적합한 단백질함량과 종실 수량 증가를 얻을 수 있고 중력분과 박력분용 품종들은 표준비에서 각 용도에 맞는 적정 단백질함량을 나타냈다. 이와 같은 결과는 국내 밀 품종의 용도별 생산성 증대뿐만 아니라 품질 균일도를 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.
