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JKFN Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition



Online ISSN 2288-5978

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Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2022; 51(11): 1194-1204

Published online November 30, 2022 https://doi.org/10.3746/jkfn.2022.51.11.1194

Copyright © The Korean Society of Food Science and Nutrition.

Analysis of the Physicochemical Quality Characteristics of Korean Triticale by Cultivars and Grain-Processing Types

Hong-Sik Kim , Hyun-Joo Kim , Yougeun Oh , Hye-Young Park , Hye Sun Choi , Jiyoung Park , and Eun-Yeong Sim

Department of Central Area Crop Science, National Institute of Crop Science, Rural Development Administration

Correspondence to:Hong-Sik Kim, Department of Central Area Crop Science, National Institute of Crop Science, 126, Suinro, Gwonseongu, Suwon, Gyeonggi 16429, Korea, E-mail: kimhongs@korea.kr

Received: July 4, 2022; Revised: July 25, 2022; Accepted: July 26, 2022

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

Triticale (X Triticosecale Wittmack) is a hybrid crop combining the high quality of wheat and the abiotic tolerance of rye. In this study, its physicochemical quality and processing-related characteristics were analyzed by cultivars and grain-processing types (whole grain, flour, and bran). The milling yield of eight Korean triticale cultivars was in the range of 57.4~66.9%, which was lower than that of Saekeumkang wheat (73.3%). Significant differences in the general nutritional components were observed by cultivars and grain-processing types (P<0.0001). The average crude protein and crude lipid contents were high in descending order of bran, whole grain and flour. Five band pattern groups identified by sodium dodecyl sulfate (SDS)-polyacrylamide gel electrophoresis confirmed the genetic differences of high-molecular-weight glutenin profiling. The higher protein content in the triticale flour resulted in a higher level of gluten content, and affected the SDS-sedimentation values and dough strength measured on a farinograph. The total dietary fiber contents in the whole grains of some cultivars of Choyoung, Joseong, and Shinjoseong were higher (>14%) than others. Domestic triticale needs extensive research beyond the scope of traditional use on its potential as a new source of industrial raw material.

Keywords: triticale, grain, flour, bran, quality

트리티케일(X Triticosecale Wittmack)은 19세기 후반 스코틀랜드와 독일에서 밀과 호밀을 각각 모본과 부본으로 하여 인위적인 교배를 통해 처음 만들어진 식물이다. 국내에서는 작물의 기원을 고려하여 ‘Rye(호밀)’와 ‘밀’을 합쳐서 ‘라이밀’이라고도 한다. 이렇게 육성된 교잡종 작물은 밀[Triticum turgidum L.(4배체 밀), Triticum aestivum L.(6배체 밀)]이 보유한 A와 B 유전체, 호밀(Secale cereale L.)의 R 유전체로 구성되면서 두 작물종의 중간 형태를 가진다. 이는 키가 상대적으로 작고 좋은 곡물 품질을 갖는 밀과 내한성, 내병성 등의 환경 내성 특성이 우수한 호밀의 장점을 결합함으로써 작물의 재배 안전성과 이용성 등 잠재적 시너지를 높이고자 하였다. 트리티케일은 FAO(Food and Agriculture Organization) 통계 기준 2020년도에 전 세계적으로 380만 ha에서 생산되었고 10,000 ha 이상 재배하는 국가가 27개국이었다. 재배면적 기준 최상위 8개 국가는 폴란드, 벨라루스, 독일, 프랑스, 스페인, 중국, 리투아니아, 러시아이며, 이들 지역 310만 ha에서 1,280만 M/T이 생산되었다(FAO, 2022). 반면, 2022년 국내 트리티케일 재배 규모는 500 ha 미만으로 추정되며 전북지역이 주요 생산지이다.

트리티케일은 밀과 유사한 종자를 생산하고 호밀처럼 크게 자라는 특성을 보이므로 생산지역에 따라 다양한 이용 형태를 가지고 있다. 우리나라에서 트리티케일 작물은 주로 조사료와 녹비로 이용되고 있다. 외국에서는 활용 범위가 국내보다 다양하여 식품 및 전통적인 가축 사료 외에 바이오매스와 재생에너지 생산 분야까지 검토되고 있다(McGoverin 등, 2011). 특히 기존의 밀처럼 트리티케일 곡물을 대상으로 빵, 쿠키, 면류 등 다양한 식품의 원료로 활용하려는 시도가 오랫동안 이루어졌다. 밀과 호밀 작물의 특장점을 살려 육성된 작물로서 트리티케일은 필수아미노산인 라이신 성분 등이 밀보다 높지만 일반적인 식품 원료로의 사용은 상당히 제한적이다. 이는 밀과 비교하여 단백질 함량과 제분 수율이 낮고 회분 비율이 높아지는 등 반죽 및 제빵 관련 품질 특성이 좋지 않기 때문이다(Serna-Saldivar 등, 2004; Lelley, 2006). 제빵 가공적성에 영향을 미치는 글루텐 함량은 밀보다 10~15% 낮고(Peña, 1996), 밀 글루텐보다 분리가 어렵고 덜 유연하며 단단한 특성을 보여 트리티케일 가루 원료만으로는 가공에 부적합한 것으로 보고되었다(Peña, 2004; Martinek 등, 2008). 이에 트리티케일이 갖는 제빵 원료의 단점을 보완하고자 밀과 특정한 비율로 블렌딩하여 사용하는 대안이 제시되었다. Peña와 Amaya(1992)에 의하면 제빵 가능한 품질을 갖는 밀가루를 생산하기 위해 곡물 블렌딩 할 경우 밀을 최대 50%까지 트리티케일로 대체 가능하다고 하였다.

최근에는 밀 대체 가공 원료의 이용성 검토 외에 트리티케일 고유의 영양성과 기능적 측면에서 영양성분 프로파일링과 더불어 다양한 용도의 활용성을 탐색하는 연구가 추진되었다(Zhu, 2018; Fraś 등, 2016; Rakha 등, 2011). Fraś 등(2016)은 트리티케일 품종 간 영양성분 및 생리활성 성분 함량을 비교하고 변이를 분석하였다. 또한 트리티케일 종자에는 항산화 활성을 갖는 다수의 페놀 화합물, 식물성 에스트로겐, 비타민류, 미량원소가 함유된 것으로 알려져 있다(Biel 등, 2020; Jonnala 등, 2010; Zhu, 2018).

우리나라에서는 농촌진흥청 국립식량과학원에서 가축 조사료 생산용으로 국제밀옥수수연구소(CIMMYT)와 공동으로 1985년 ‘신기호밀’이라는 트리티케일 품종을 국내 최초로 개발한 이래, 2001년 ‘신영’, 2010년 ‘조성’을 거쳐 2020년 ‘옹골진’까지 총 10개의 트리티케일 품종이 개발되었다. 이들 품종은 모두 조사료 생산용이다. 현재 국내에서 사료 용도로서 트리티케일의 최적 생육을 위한 재배조건, 기능성분 함량이 높은 육종소재 개발 등에 관한 연구는 지속되고 있으나, 식품 원료적 측면의 품질 관련 특성 연구는 거의 전무한 실정이다.

최근 건강 소비가 트렌드로 확산하면서 식재료의 영양성분과 원산지 등을 확인하는 소비자가 증가하고 국산 먹거리 원료에 관한 관심이 높아지는 추세이다. 특히 우리나라 곡물 자급 구조가 쌀을 제외하곤 대부분 수입에 의존하는 상황에서 트리티케일 같이 전통적 이용 범주에 속한 작물의 새로운 식량자원으로의 외연 확장은 고려해볼 만하다. 국산 곡물의 다양한 소재 자원으로서 이용 확대를 위해 사료뿐만 아니라 식품 원료로서 트리티케일의 새로운 가치를 발굴하고 제품화에 기여할 수 있는 연구가 필요하다. 이에 본 연구에서는 국내에서 육성된 트리티케일 주요 품종별 종자의 가공유형별 이화학적 품질 특성 및 유용 가능한 성분을 분석하고 활용하기 위한 기초자료를 제공하고자 하였다.

시험재료

본 연구에서는 ‘신영’, ‘조성’, ‘세영’, ‘조영’, ‘신성’, ‘민풍’, ‘광영’, ‘신조성’ 트리티케일 8개 품종을 사용하였다. 대조구 작물 및 품종으로 밀 ‘새금강’, 호밀 ‘곡우’ 등 2품종을 사용하였다. 트리티케일과 호밀 종자시료는 국립식량과학원 중부작물부 시험포장(경기도 수원)에서 맥류 표준재배법(NICS, 2018)에 준하여 2020년 생산되었고, 국립식량과학원 중부작물과로부터 제공받아 실험에 사용하였다. 밀 종자시료는 국립식량과학원 시험포장(전북 완주)에서 2020년 생산되었고 국립식량과학원 작물육종과로부터 제공받았다. 품종별로 수확된 종자는 정선 후 10°C 저온 상태로 보관하였다. 통곡물 시료 조제를 위해 품종별 종자를 분쇄기(HMF-3100S, Hanil, Wonju, Korea)로 분쇄한 다음 시료로 이용하였다. 또한 실험용 제분기(MLU-202, Buhler Ltd., Uzwil, Switzerland)로 품종별 종자를 제분 후 가루 및 기울로 구분하여 시료로 사용하였다.

종자 외관 특성 및 경도

종자 외관(종피)의 색도는 색차계(CM-3500d, Minolta, Tokyo, Japan)를 이용하여 측정하였다. 일정량의 시료를 측정용 셀(35×20×50 mm)에 담아 직경 23 mm의 부분에 해당하는 부분 전체를 대상으로 Hunter’s value인 명도(L*), 적색도(a*) 및 황색도(b*)를 측정하여 나타내었다. 품종별 종자의 크기는 1,000립의 무게를 지표로 하여 간접적으로 측정하여 나타내었다. 품종별 종자(14% 수분함량 기준)의 경도 측정을 위해 골이 있는 배쪽(腹面) 반대편인 등(背面) 중앙 부위 배유조직을 대상으로 물성측정기(TestXpertⅡ, Zwick Roell, Ulm, Germany)를 사용하여 pre-load 5 g, speed 2.0 mm/s, probe P/2의 조건으로 측정하고 압착 강도로 나타내었다. 측정값은 품종별 30회 반복 측정한 후 평균값으로 하여 종자 경도를 구하였다.

제분 및 수율

종자시료는 제분하기 전에 수분함량을 측정하고 시료 무게 기준으로 14% 수분함량이 되도록 실온에서 12시간 정도 가수처리(tempering) 하였다. 가수처리 방법은 Approved Method 26-95.01(AACC International, 2000)의 밀 실험제분 방법에 준하였다. 가수처리된 트리티케일 원맥은 실험용 제분기(MLU-202, Buhler Ltd.)를 이용하여 제분하였고, 기울 시료(short 및 bran)를 제외한 제분 분획별(Break roll 1, Break roll 2, Break roll 3, Reduction roll 1, Reduction roll 2, Reduction roll 3) 가루의 총량으로부터 트리티케일 품종별 가루 수율을 구하였다.

일반성분

통곡물, 가루, 기울 등 종자시료 유형별 수분, 조단백질, 조회분, 조지방 등 일반성분은 AACC International(2000) 방법에 따라 각각 분석하였다. 수분 함량은 Approved Method 44-15.02(AACC International, 2000)에 준하여 105°C에서 상압가열건조법으로 측정하였다. 조단백질 함량은 Approved Method 46-13.01(AACC International, 2000)에 따라 질소분석장치(Vapodest 505, C. Gerhardt GmbH & Co. KG, Königswinter, Germany)를 사용하여 Micro-Kjeldahl법으로 분석하였다. 조회분 함량은 Approved Method 08-01.01(AACC International, 2000)에 준해 550~600°C 직접회화법에 따라 분석하였다. 조지방 함량은 Soxtherm automatic system(Soxtherm® sox416, C. Gerhardt GmbH & Co. KG)을 이용하여 Approved Method 30-25.01(AACC International, 2000)에 준한 Soxhlet 방법으로 측정하였다. 탄수화물 함량은 100 중량부에서 수분, 조단백질, 조지방, 조회분을 뺀 나머지로 표시하였다.

SDS-침전가

품종별 가루 시료의 침전가[sodium dodecyl sulphate(SDS)-sedimentation] 측정은 Kang 등(2010)의 밀가루 측정 방법에 따랐다. 가루 시료 3 g을 100 mL 실린더에 넣고 50 mL의 0.0004% bromophenol blue 용액을 넣은 후 2분 간격으로 2회, 15초 동안 흔들어준 후 12.5% lactic acid를 포함한 2% SDS 용액 50 mL를 첨가한 후 2분 간격으로 3회, 15초간 흔들고 20분간 정치한 다음 가루 침전물과 용액의 경계면 눈금을 측정하였다.

하강시간

곡물가루의 효소(α-아밀라제) 활성도를 통한 원료 품질의 간접적 평가를 위해 품종별 가루 시료의 하강시간(falling number)을 Approved Method 56-81.03(AACC International, 2000)에 준하여 Falling Number 1500(Perten Instruments, Stockholm, Sweden) 기기를 이용하여 측정하였다.

종자단백질 분획 조성

트리티케일 종자 저장단백질 성분 추출은 Salmanowicz와 Dylewicz(2007)의 방법에 준하여 수행하였다. 고분자 글루테닌 종자단백질 조성이 알려진 ‘새금강’ 밀 품종을 대조로 사용하였다. 품종별 종자 1립의 배유 부위 분쇄 시료를 추출용액[62.5 mM Tris, pH 6.8, 4%(w/v) SDS, 10%(v/v) glycerol, 2%(v/v) mercaptoethanol, 0.001% bromophenol blue]에 상온 1시간 침지 처리한 후 원심분리(15,400×g, 10분)하였다. 전기영동 조건은 상위 4.5% 젤에 동일한 부피의 상등액 시료를 넣고 11.5%(w/v) polyacrylamide 젤 상에서 단백질 성분들을 분리하였다(200 V, 5시간). 전기영동이 끝나면 젤은 Coomassie Brilliant Blue로 염색 후 밀(새금강) 고분자 글루테닌 대조구와 비교 분석하였다.

Farinogram 분석

트리티케일 및 대조 품종의 가루와 물 혼합 반죽 과정에서의 물리적 점도 변화를 측정하고, 가루 반죽이 일정한 점성 저항을 나타낼 때까지의 반죽특성 관련 farinograph에서 나타나는 반죽의 발달 시간, 가수량, 안정도 등을 Approved Method 54-21.02(AACC International, 2000)에 준하여 측정하였다. Farinograph-E 기기(Brabender® GmbH & Co. KG, Duisburg, Germany)를 사용하여 가루를 물과 반죽할 때 필요한 힘을 그래프 위에 나타내었다. 품종별 가루 시료 50 g을 정량하여 반죽 용기에 담고 증류수를 첨가하여 반죽이 형성되면서 나타나는 곡선이 500 Brabender Unit(BU)에 도달할 때를 적정 가수량(%) 및 반죽 발달 시간(development time)으로 구하였다.

글루텐 함량

트리티케일 가루 글루텐 함량 측정은 Glutomatic System 2200(Perten Instruments)에 의한 밀가루 글루텐 함량 측정 방법을 일부 참고하여 Approved method 38-10.01(AACC International, 2000)에 준한 hand washing 방법에 따랐다. 품종별 가루 25 g에 물 10 mL로 시작하여 단단한 반죽이 될 때까지 점차 증가시키고, 만들어진 구형의 반죽을 1 L 증류수에 1시간 담가두어 수화시켰다. 수화시킨 반죽을 물에 적신 두 겹의 거즈로 싼 후 맑은 물이 나올 때까지 세척하여 글루텐만 남기고 6,000 rpm에서 1분간 원심분리한 후 무게를 측정하여 총 wet gluten의 비율을 환산하였다. 105°C 건조기에 16시간 건조한 후 데시케이터 안에 글루텐을 놓고 30분 방랭한 다음 무게를 측정하여 가루 시료에 대한 dry gluten의 비율을 환산하였다.

총 식이섬유 함량

총 식이섬유 함량은 Total Dietary Fiber Assay Kit(Megazyme International, Wicklow, Ireland)을 활용하여 측정하였다. 시료 1 g에 MES-Tris 완충용액(pH 8.2)을 넣고 항온수조(98°C)에서 열에 안정한 α-amylase 50 μL를 넣어 30분간 60 rpm으로 교반하여 반응시킨 후, protease 100 μL를 가하여 60°C 항온수조에서 30분간 60 rpm으로 교반하였다. Amyloglucosidase 200 μL를 넣고 60°C 항온수조에서 30분간 60 rpm으로 교반하여 분해하고 95% 에탄올을 넣고 1시간 이상 정치한 후에 침전된 부분을 여과 건조하여 측정하였다. 단백질과 회분의 보정은 잔여물을 시료로 하여 Micro-Kjeldahl법과 직접회화법으로 각각 분석하였다.

통계분석

시험 성적에 대한 통계분석은 SAS 통계프로그램(SAS Institute Inc., ver. 9.4, Cary, NC, USA)을 활용하여 실시하였다. 처리 평균 간 비교는 최소유의차 검정(least significant difference, LSD)을 통해 유의성 유무를 검정하였다. 상관분석은 피어슨의 상관계수를 이용하였다. 통계분석을 위해 제분 수율 측정(2회)을 제외한 시험 측정은 최소 3회 반복을 두어 실시하였다.

종자 외관 특성(크기 및 색도)

트리티케일 종자의 천립중으로 표현되는 종자 크기 형질에 대한 품종 간 차이의 유의성이 인정되었다(P<0.0001). 국내 육성 8개 트리티케일 품종의 천립중 평균은 43.4 g으로 신조성(36.4 g)이 가장 작고 조성(53.5 g)이 가장 컸다. 조성을 제외한 7개 품종은 대조 밀 품종인 새금강(50.2 g)보다 천립중 값이 작았다(Table 1). 종자의 크기와 무게 등 외관 특성은 품종의 유전적 특성 외 종자가 등숙하는 환경의 영향을 많이 받는다(Borrás 등, 2004; Calderini 등, 2006). 좋은 재배 환경에서 발육이 양호하여 풍만도가 높은 밀, 트리티케일 등의 종자는 크기와 무게가 증가하여 수량성뿐만 아니라 제분 시 가루 회수율 등이 향상된다. 본 연구에서 트리티케일 품종의 천립중 측정 결과 품종 간 차이는 확인되었으나 각 품종이 가진 유전자형과 환경에 따라 결괏값은 다양할 수 있으므로 지역 또는 생산 연도를 달리하여 좀 더 검토가 필요하다.

Table 1 . Grain characteristics of weight, color, hardness, and milling yield of triticale cultivars along with two standard check cultivars of Saekeumkang (wheat) and Gogu (rye)

1,000-kernel weight (g)Grain colorGrain hardness (kg)Milling yield (%)
L*a*b*
Gwangyoung45.7±0.21)57.85±0.165.64±0.1013.13±0.1210.22±0.3165.0±0.3
Minpung41.4±0.856.84±0.465.41±0.0812.20±0.2610.15±0.2465.5±0.1
Saeyoung46.5±0.655.76±0.335.39±0.0711.66±0.1911.48±0.3264.5±2.4
Shinseong41.4±0.955.20±0.175.16±0.0811.17±0.0912.61±0.3161.6±0.1
Shinyoung39.9±0.358.43±0.275.85±0.0513.49±0.096.99±0.1860.0±2.6
Shinjoseong36.4±0.356.43±0.324.98±0.1210.97±0.0513.38±0.3757.4±3.1
Joseong53.5±0.556.05±0.505.48±0.1312.57±0.3310.28±0.2966.9±1.2
Choyoung42.8±0.654.06±0.255.38±0.0710.82±0.1912.76±0.2864.2±0.3
Saekeumkang50.2±0.757.93±0.235.97±0.0713.52±0.198.87±0.1973.3±2.7
Gogu22.7±0.357.77±0.263.83±0.0811.64±0.076.01±0.1446.4±1.4
Mean2)43.456.335.411210.9863.1
LSD0.053)1.60.850.250.520.755.5

1)Values are mean±SD of experimental replicates for each of traits of 1,000-kernel weight, grain color, grain hardness, and milling yield.

2)Mean values are calculated from eight triticale cultivars for individual traits of 1,000-kernel weight, grain color, grain hardness, and milling yield.

3)LSD0.05 is the statistical value of least significant difference at a probability level P<0.05.



트리티케일 종피색은 밀(T. aestivum L.) 종자와 비슷한 연한 갈색(pale brown)~은색(silvery)이다. 색차분석 결과 명도(밝기)를 나타내는 L* 값의 평균은 56.33으로 품종 간 차이가 인정되고(P<0.0001), 대조 품종인 새금강 밀(57.93)과 곡우 호밀(57.77)보다 낮았다. 신영(58.43)을 제외한 대부분의 트리티케일 품종은 L* 값의 범위가 54.06~57.85로 새금강 밀보다는 낮았다. 적색도(a*)와 황색도(b*) 값도 L* 값과 유사한 경향을 나타내었다(Table 1). 밀의 경우 제분 과정에서 종피 부위 적갈색 색소 성분이 포함된 기울의 물리적 혼입에 따라 밀가루의 밝기를 감소시키는 것으로 알려져 있다(Kohyama 등, 2017). 본 연구에서 트리티케일 원맥 종피의 색도 측정 결과는 유의성은 있지만 품종 간 차이가 크지 않으므로 제분 후 가루 색도에 대한 영향은 적을 것으로 판단된다.

종자 경도

종자 배유조직의 경도를 측정한 결과 모든 트리티케일 품종은 곡우 호밀(6.01 kg)보다 높았고, 신영(6.99 kg)을 제외한 7개 품종은 새금강 밀(8.87 kg)보다 높았다(Table 1). 광영, 민풍, 조성 등 3품종의 종자 경도는 트리티케일 품종 전체 평균(10.98 kg)보다 작았으나, 신조성(13.38 kg), 조영(12.76 kg), 신성(12.61 kg) 등은 높았다. 밀에서 종자의 경도는 제분 과정에서의 에너지 요구도, 제분기의 조정 등에 영향을 미칠 뿐만 아니라 비스킷, 쿠키, 제빵 등 최종 제품의 용도와 가공적성을 좌우하는 중요한 품질 요인이다(Pasha 등, 2010; Kim과 Ha, 1991). 특히 종자 배유 조직의 경도는 품종별 고유의 유전적 특성이며, 성숙 시 기상 및 토양 조건 등 재배환경의 영향은 상대적으로 적은 것으로 알려져 있다(Kim과 Ha, 1991).

제분 수율

트리티케일은 단위면적당 종자의 수량성이 높음에도 불구하고 밀보다 낮은 제분 수율에 따른 경제적 가치가 높지 않아 밀가루 대체용으로 제한요인이 되어왔다. 국내 육성된 트리티케일 8개 품종의 평균 제분 수율은 63.1%이며 57.4(신조성)~66.9%(조성) 범위에서 곡우 호밀(46.4%)보다는 높았지만 새금강 밀(73.3%)보다는 유의적으로 낮았다(P<0.0001)(Table 1).

제분 수율은 여러 요인에 의해 복합적으로 영향 받는 것으로 알려져 있다. 트리티케일 품종별 유전적 요인에 의한 차이 외에 제분 전 원맥 전처리 과정에서의 수분량 조정(tempering), 종자의 껍질층 두께와 배유조직의 비율 등 물리적 구조에 따라 제분 수율이 변동되는 결과가 보고되었다(Dennett와 Trethowan, 2013; Kweon 등, 2009; Aprodu와 Banu, 2017). Dennett과 Trethowan(2013)은 종자 tempering 수준(수분함량 11~15%)에 따라 트리티케일 제분 수율은 밀보다 7.1~10.1% 정도 낮다고 보고하였다. 이는 밀 종자와 비교하여 트리티케일 종자의 풍만도가 낮아 배유에 비해 껍질층과 배아 비율이 상대적으로 증가하여 제분 수율이 떨어지는 것으로 판단된다. 본 시험에서 천립중과 제분 수율 형질 간 고도로 유의한 상관(r=0.898, P<0.0001)을 보이므로 품종별 종자의 크기가 제분 수율에 영향을 미치는 것을 확인하였다. 또한 종자의 경도에 따라 경질 품종일수록 제분 수율은 높지 않다고 알려져 있다(Dennett과 Trethowan, 2013; Aguirre 등, 2002; Saxena 등, 1992). 이는 종자가 단단할수록 껍질과 배유로의 수분 침투를 저해하여 제분 수율에 영향을 미치기 때문이다. Aguirre 등(2002)에 의하면 종자의 경도와 세포벽 두께는 제분 과정에서 종자의 배유와 비배유 조직의 분리 용이성에 영향을 미친다고 하였다. 하지만 본 연구에서는 트리티케일 품종 간 종자 경도의 차이에 따른 제분 수율과의 상관성을 찾기 어려웠다.

일반성분

트리티케일 종자 유래 조회분, 조지방, 조단백질, 탄수화물 등 일반성분 함량 변이에 대한 품종 및 종자시료 유형(통곡물, 가루, 기울)에 따른 유의적 차이(P<0.0001)가 인정되었다(Table 2). 제분 공정을 통해 통곡물로부터 종자 껍질(기울)과 가루가 분리되므로 제분 전후 종자시료 유형에 따른 이화학적 품질 성분 함량의 변화는 매우 크다.

Table 2 . F-values with statistical significance in the analysis of variance of nutrient compositions for triticale cultivars and grain sample types (whole grain, flour, and bran)

Crude proteinCrude lipidCrude ashCarbohydrate
Cultivar (C)1,333.8****287.1****982.3****1,635.1****
Grain sample (S)6,389.0****21,621.5****80,376.1****40,636.4****
C×S223.8****107.0****1,323.5****525.0****

****P<0.0001.



다른 화곡류 작물에서와 같이 트리티케일 종자의 주요 성분은 탄수화물과 단백질이다. 트리티케일 종자시료별 조단백질 평균 함량(Table 3)은 기울(16.34%)> 통곡물(15.14%)> 가루(13.29%) 순으로 높았으나 대조구인 새금강 밀(15.21~17.86%)보다는 시료 유형별로 1~2% 낮았다. 트리티케일 품종 간 비교 시 신영, 광영, 세영, 민풍 등이 시료 유형과 관계없이 상대적으로 높은 평균 함량(15.61~1%)을 나타내었다. 품종별 통곡물 기준으로 광영과 세영은 거의 새금강 밀의 조단백질 함량(16.18%)과 유사한 수준으로 다른 품종에 비해 높았다. 제분 후 트리티케일 가루 시료의 조단백질 함량 범위는 11.91(신성)~15.10%(신영)이며, 트리티케일 품종 평균(13.29%)은 곡우 호밀(13.22%)과 거의 차이가 없었으나 새금강 밀(15.21%)보다는 유의하게 낮았다. 기존의 연구에 따르면 트리티케일 자원의 단백질 함량은 유전적 조성이 다른 품종과 재배환경의 영향으로 다양한 수준을 나타내었다. 남아프리카 지역에서 생산된 131점의 트리티케일 자원의 단백질 함량은 7.5~16.2%이고(Manley 등, 2013), 호주에서 재배된 11점의 자원은 10.5~14.6% 범위에 있었다(Dennett 등, 2013). Kaur 등(2013)과 Chavoushi 등(2022)에 의하면 종자 단백질 함량이 높을수록 경질 종자의 특성을 나타내어 두 형질 간 밀접한 관계가 있다고 하였다. 하지만 본 시험에서는 유의한 상관성이 관찰되지 않아 트리티케일 종자의 단백질 함량이 종자 경도에는 특정의 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.

Table 3 . Nutritional compositions of triticale whole grain, flour and bran along with two check cultivars of Saekeumkang (wheat) and Gogu (rye). The content values are given on a dry matter basis (% of d.w.). Saekemkang and Gogu are standard wheat and rye cultivars, respectively, used as parental reference species

Crude protein (% d.w.)1)Crude lipid (% d.w.)Crude ash (% d.w.)Carbohydrate (% d.w.)
Whole grainFlourBranWhole grainFlourBranWhole grainFlourBranWhole grainFlourBran
Gwangyoung16.41±0.083)13.83±0.0017.54±0.061.68±0.071.11±0.014.12±0.022.36±0.000.96±0.015.67±0.0379.56±0.1584.10±0.0272.68±0.08
Minpung15.94±0.0213.18±0.0117.95±0.111.81±0.011.09±0.013.97±0.022.37±0.010.98±0.015.67±0.0379.88±0.0184.76±0.0172.40±0.09
Saeyoung16.28±0.0213.27±0.0217.28±0.062.07±0.031.37±0.014.77±0.012.42±0.011.13±0.014.82±0.0279.23±0.0184.23±0.0273.13±0.08
Shinseong13.96±0.0611.91±0.0214.00±0.051.86±0.021.06±0.013.40±0.042.07±0.011.08±0.023.67±0.0482.11±0.0685.95±0.0378.93±0.07
Shinyoung15.03±0.0415.10±0.1018.53±0.071.60±0.030.93±0.043.32±0.042.41±0.000.96±0.025.98±0.0380.96±0.0583.00±0.1472.17±0.07
Shinjoseong14.92±0.0313.69±0.0316.77±0.042.01±0.031.17±0.014.31±0.032.40±0.001.22±0.014.69±0.0180.67±0.0683.92±0.0374.23±0.04
Joseong14.80±0.0212.83±0.0614.21±0.081.89±0.010.91±0.023.21±0.002.12±0.000.98±0.013.64±0.0181.19±0.0285.28±0.0778.94±0.09
Choyoung13.81±0.0512.48±0.0114.43±0.051.71±0.051.27±0.013.44±0.022.23±0.012.36±0.023.77±0.0482.25±0.0483.89±0.0278.35±0.02
Saekeumkang2)16.18±0.1015.21±0.0517.86±0.051.37±0.021.22±0.043.50±0.042.09±0.030.82±0.021.21±0.0380.36±0.0882.75±0.0477.44±0.06
Gogu16.10±0.0213.22±0.0520.50±0.021.44±0.011.24±0.032.65±0.052.55±0.021.13±0.024.66±0.0379.92±0.0484.41±0.0872.19±0.10
Mean4)15.1413.2916.341.831.113.822.31.214.7480.7384.3975.1
LSD0.055)0.160.120.190.090.070.10.040.040.080.20.180.23

1)The content values are given on a dry matter basis (% of d.w.).

2)Saekenkang and Gogu are standard wheat and rye cultivars used as parental reference species, respectively.

3)Values are mean±SD of three replicates for each of nutritional compositions and grain sample types of whole grain, flour and bran.

4)Mean values are calculated from eight triticale cultivars for individual traits.

5)LSD0.05 is the statistical value of least significant difference at a probability level (P)<0.05.



트리티케일 품종 및 종자시료 유형별 조지방 함량 분석 결과는 Table 3에 제시되었다. 시료별 조지방 평균 함량은 기울(3.82%)> 통곡물(1.83%)> 가루(1.11%) 순으로 높았다. 세영 및 조성 품종이 시료 유형과 관계없이 품종 평균 이상의 상대적으로 높은 함량을 나타내었다. 트리티케일 통곡물 기준으로 조지방 함량 범위는 1.60(신영)~2.07%(세영)이며, 대조구인 새금강 밀(1.37%)과 곡우 호밀(1.44%)보다 각각 1.34배, 1.27배 높았다. 트리티케일 품종별 기울 시료의 조지방 평균 함량 범위는 3.21(조성)~4.77%(세영)이며, 가루 시료 대비 3배 이상 높았다. 특히 광영, 신조성, 세영 등 3품종은 4% 이상의 높은 함량을 나타내었다. 본 연구에서 확인한 품종 또는 종자시료 유형 간 유의적 차이 외에도 조지방 함량은 맥종에 따라 다르고 재배환경에도 영향을 받는다. 예를 들어 Kan(2015)의 연구 결과에 의하면 터키 지역 생산 맥종 및 선발품종별 측정된 조지방 함량은 귀리(cv. Seydisehir, 6.43%), 듀럼밀(cv. Kunduru-1189, 1.76%), 빵밀(cv. Gerek-79, 1.44%), 호밀(cv. Aslım-95, 1.37%), 보리(cv. Larende, 1.27%), 트리티케일(cv. Tatlıcak-97, 1.19%) 순으로 맥종 간 다양한 분포를 보였다.

국산 트리티케일 품종의 조회분 함량은 통곡물 시료 기준으로 2.07(신성)~2.42%(세영)이고, 가루 시료 기준으로 0.96(광영, 신영)~2.36%(조영) 범위에 있었다(Table 3). 이는 기존 외국에서 보고된 종자시료 1.4~2.0%(Dennett와 Trethowan, 2013) 및 가루시료 0.64~0.97%(Chavoushi 등, 2022) 수준보다 높은 경향이었다. 조회분 성분은 주로 종피에 존재하는 것으로 알려져 있으며(Chavoushi 등, 2022), 본 연구에서도 트리티케일 종자시료별 조회분 평균 함량은 기울(4.74%)> 통곡물(2.30%)> 가루(1.21%) 순으로 높았다. 종자시료 유형별 트리티케일 품종 대부분은 대조구인 새금강 밀(0.82~2.09%)보다 조회분 함량이 높았고 이전 연구 결과와 유사하였으나 유의적 차이 유무는 품종마다 달랐다. 또한 트리티케일 품종 간 비교 시 통곡물 기준으로 세영(2.42%), 신영(2.41%), 신조성(2.40%) 등이 시료의 품종 평균(2.30%)보다 0.1% 높았다. Dennett와 Trethowan(2013)에 의하면 밀과 비교하여 트리티케일 종자의 두꺼운 종자 껍질층과 미네랄 함량이 종자 회분 함량을 높이고, 경질 품종일수록 연질에 비해 제분 과정에서 기울 성분이 가루에 혼입되는 비율이 높아 조회분 함량이 높고 가루 색깔도 어둡다고 하였다.

트리티케일 종자시료별 탄수화물 평균 함량은 가루(84.39%)> 통곡물(80.73%)> 기울(75.10%) 순으로 높았다. 또한 신성과 조성 품종이 통곡물, 가루, 기울 등 종자시료 유형별 품종 평균값보다 높았다(Table 3). 통곡물 시료 기준으로 트리티케일 탄수화물 평균 함량은 대조구인 곡우 호밀(79.92%)보다 약 1% 정도 높은 유의한 차이를 나타내었으나, 새금강 밀(80.36%)과는 거의 유사한 수준이었다. 제분 후 트리티케일 가루 시료의 탄수화물 함량은 새금강 밀가루(82.75%)보다 약 2% 정도 높았으나 곡우 호밀 가루(84.41%)와는 유의한 차이가 없었다. 생육환경 및 유전적 영향에 의한 차이에도 불구하고 국산 트리티케일 품종의 종자 내 탄수화물 함량 범위는 기존 연구에서 보고된 70~80% 수준의 탄수화물 함량(건물 기준)과 거의 유사하였다(McGoverin 등, 2011; Cornejo-Ramírez 등, 2015).

글루텐 함량

트리티케일은 밀과 호밀의 교잡에서 유래하므로 밀 종자단백질 성분인 글라이딘(gliadin)과 글루테닌(glutenin)을 가지고 있다. 트리티케일 종자 가루와 물을 혼합한 반죽에서는 이들 성분에 의한 글루텐(gluten)이 형성된다. 호밀 종자 저장단백질 성분(secalin)은 밀에서와 같은 점탄성이 있는 글루텐을 만들지 못한다(Kipp 등, 1996). 트리티케일 품종별 wet gluten과 dry gluten의 함량을 측정한 결과는 Table 4에 나타내었다. Wet gluten 함량은 품종 평균 27.50%이고 20.27(조성)~32.27%(신영) 범위에서 품종 간 유의적 차이(P<0.0001)가 인정되었다. Dry gluten 함량도 품종 평균 9.86%로, 조성(7.77%)이 가장 낮았고 신영(11.56%)이 가장 높았다. 곡우 호밀에서는 거의 검출되지 않은 반면, 새금강 밀에서는 wet gluten과 dry gluten 함량이 각각 42.80%, 14.28%로 글루텐 특성상 트리티케일은 호밀보다는 밀에 가까웠다. 하지만 트리티케일 품종별 글루텐 함량 수준이 밀보다 낮으므로 제빵용 가공적성은 미흡할 것으로 예상되었다. Wet 또는 dry gluten 함량은 가루 시료의 조단백질 함량과 높은 연관성을 나타내어 상관 정도(r)는 각각 0.56(P<0.01)과 0.60(P<0.001)을 나타내었다. 특히 가루 시료의 조단백질 함량이 상대적으로 높았던 신영, 광영, 신조성 등의 품종은 글루텐 함량도 높은 수준이었다.

Table 4 . Flour quality and processing characteristics of gluten content, dough mixing, sedimentation, and falling number in triticale. Saekemkang and Gogu are standard wheat and rye cultivars, respectively, used as parental reference species

Gluten contentDough mixing property by FarinogramSedimentation (mL)Falling Number (sec)
Wet gluten (%)Dry gluten (%)Water absorption (%)Development time (min)Stability (min)
Gwangyoung32.00±0.231)10.87±0.0957.83±0.032.10±0.101.00±0.0021.33±0.8895.00±4.16
Minpung24.27±0.719.27±0.2057.67±0.033.87±0.203.90±0.1730.33±0.33118.00±3.61
Saeyoung24.53±0.938.98±0.3463.33±0.091.93±0.131.57±0.0323.00±0.58137.00±2.65
Shinseong27.20±0.409.74±0.1170.17±0.032.67±0.091.37±0.0327.00±0.00320.00±7.57
Shinyoung32.27±0.4811.56±0.2357.13±0.192.23±0.152.17±0.3824.33±0.6787.33±2.33
Shinjoseong31.47±0.8110.76±0.2975.57±0.242.60±0.102.73±0.0919.33±0.33262.67±4.26
Joseong20.27±0.817.77±0.3058.13±0.621.93±0.192.43±0.4919.33±0.67122.67±2.03
Choyoung28.00±0.409.92±0.0970.63±0.182.83±0.071.70±0.1527.67±0.33268.33±9.02
Saekeumkang2)42.80±0.8314.28±0.2365.03±0.303.23±0.233.90±0.5954.33±0.33461.67±6.89
Gogu0.00±0.000.00±0.0061.87±0.541.40±0.000.47±0.0317.33±0.67325.67±6.23
Mean3)27.59.8663.812.522.1124.04176.38
LSD0.054)1.660.560.910.440.861.6114.18

1)Values are mean±SD of three replicates for each of flour and processing quality traits.

2)Saekemkang and Gogu are standard wheat and rye cultivars used as parental reference species, respectively.

3)Mean values are calculated from eight triticale cultivars for individual traits of flour and processing quality.

4)LSD0.05 is the statistical value of least significant difference at a probability level (P)<0.05.



종자 저장단백질 분획 조성

글루텐을 형성하는 종자단백질 분획, 특히 고분자 글루테닌(high molecular weight glutenin subunits) 성분의 유전적 조성은 글루텐 강도와 반죽의 점탄성을 결정하는 중요 요인이다(Shewry 등, 1992). SDS-PAGE 분석을 통해 밀 유래 글루테닌 종자단백질 발현을 조절하는 2개 유전자좌(Glu-A1, Glu-B1)에서 트리티케일 품종 간 유전인자 조성의 차이가 관찰되었다(Table 5, Fig. 1). 트리티케일 8개 품종에 대해 Glu-A1 유전자좌에서는 3개의 인자(Ax1, Ax2*, AxNull)가 확인되었고, Glu-B1 유전자좌에서는 4개의 인자(Bx6, Bx7, By8, By8*)가 확인되었다. Glu-B1 유전자좌의 Bx6 인자는 대조구인 새금강 밀에는 없으나 트리티케일 8개 품종에 동일하게 존재하였다. Glu-A1Glu-B1 유전자좌에서는 인자 간 조합에 따라 1/7 그룹(신영, 조성, 세영), null/7 그룹(조영, 신성), 1/7+8 그룹(민풍), null/7+8* 그룹(광영), 2*/7+8 그룹(신조성)으로, 5개 그룹의 글루테닌 종자단백질 밴드 패턴으로 구분되었다. 특히 적은 규모의 시험 품종 수를 고려할 때 국내 트리티케일 품종들은 글루테닌 종자단백질과 관련하여 상당히 다양한 수준의 유전적 조성을 나타내었다. 이는 종자단백질 분획의 종류 및 구성과 연계하여 글루텐 강도, 반죽특성 등 가공적성 형질에 대한 품종 간 차이로 표현될 수 있다.

Table 5 . High-molecular-weight (HMW) glutenin subunit compositions for eight triticale cultivars and a reference wheat cultivar of Saekeumkang

HMW glutenin locus1)Group (band pattern)
Glu-A1Glu-B1
Gwangyoungnull6+7+8*A
Minpung16+7+8B
Saeyoung16+7C
Shinseongnull6+7D
Shinyoung16+7C
Shinjoseong2*6+7+8E
Joseong16+7C
Choyoungnull6+7D
Saekeumkangnull+2*7+8

1)Allelic compositions at the two loci of HMW glutenin (Glu-A1 and Glu-B1) are represented as the storage protein profiles of band patterns as revealed by analysis of SDS-PAGE.



Fig. 1. SDS-PAGE pattern of HMW gluteinin subunits of eight triticale cultivars with characteristic subunit sets at the Glu- A1 and Glu-B1 loci. Saekeumkang and Gogu are wheat and rye standard cultivars, respectively used as reference in the study. Abbreviation of cultivar name: SnY, Shinyoung; JS, Joseong; SY, Saeyoung; CY, Choyoung; SS, Shinseong; MP, Minpung; GY, Gwangyoung; SJS, Shinjoseong.


반죽특성(farinograph)

밀가루 반죽특성을 측정하는 farinograph를 적용하여 트리티케일 품종별 가루의 반죽특성을 알아보았다(Table 4). 반죽에 필요한 가수량은 500 BU에 도달하는 양(%)으로 측정되는데, 품종 평균은 63.81%이고 57.13(신영)~75.57%(신조성) 범위로서 품종 간 유의한 차이가 인정되었다(P<0.0001). 신조성, 조영, 신성 등 3품종을 제외한 트리티케일 품종들은 새금강 밀(65.03%)과 비교하여 반죽 가수량이 낮았다. 반죽 도달시간과 안정시간 등의 farinograph 측정 지표에 대해서는 각각 1.93(세영, 조성)~3.87분(민풍), 1.00(광영)~3.90분(민풍)의 범위로, 민풍을 제외한 트리티케일 품종들은 새금강 밀(3.23분, 3.90분)보다 각각 낮은 수치를 나타내었다(Table 4). 밀가루와 비교하여 farinograph에 의한 트리티케일 품종별 가루 반죽특성은 기존의 연구 결과와 유사하였다. 즉, 트리티케일 반죽은 점착성(stickiness)이 높으나 유동학적 물성과 글루텐 강도가 낮으므로 반죽 과정에서 물을 적게 흡수하고 반죽에 도달하는 시간이 짧으며 반죽의 강도나 저항 정도가 낮다고 하였다(McGoverin 등, 2011). 이에 제빵 용도의 밀 대체재로서 가공적성 측면의 약점을 보완하기 위해 트리티케일 가루와 다양한 비율의 밀가루 블렌딩을 통한 제빵 용도별 품질 및 가공적성 연구가 이루어졌다(McGoverin 등, 2011; Naeem, 2002; Peña와 Amaya, 1992). 이와 같이 고분자 글루테닌 단백질 조성과 반죽 가공품질 특성 간 상호관계에 대한 충분한 이해와 정보는 가공용 적합 원료 선정뿐만 아니라 용도별 품종개발을 위한 자원 활용을 촉진할 것으로 기대된다.

SDS-침전가

종자 내 단백질 특성 지표인 SDS-침전가에 대해 트리티케일 8개 품종의 평균값은 24.04 mL이고 범위는 19.33(조성, 신조성)~30.33 mL(민풍)로 품종 간 유의한 차이는 있으나(P<0.0001), 새금강 밀(54.33 mL)보다는 낮았다(Table 4). 침전가는 종자 제분에 의한 가루시료의 단백질 함량이나 질적 특성에 따라 용출되는 용해도에 근거하여 단백질의 특성을 간접적으로 파악할 수 있는 지표이다. 일반적으로 침전가가 높을수록 단백질 함량이나 질적 특성이 제빵용에 적합한 것으로 예측할 수 있다. 밀가루 가공적성에 대한 Kang 등(2010)의 결과에 의하면 단백질 함량이 증가할수록 침전가와 반죽 가수량이 증가하였고, 침전가는 반죽시간, 빵 반죽 발효 높이와 고도의 정의 상관을 보였다고 하였다. 본 연구에서 트리티케일 가루의 침전가는 단백질 함량이 높은 품종일수록 증가하는 경향이었으며(r=0.46, P<0.05), 반죽 가수량보다는 반죽시간과 유의한 상관 정도를 나타내었다(r=0.48, P<0.01).

하강시간

종자 배유 내 전분의 품질 상태를 알아보기 위해 α-아밀라제 활성화 정도를 간접적으로 측정하는 falling number 지표를 적용하였다. 트리티케일 8개 품종의 falling number 측정값은 Table 4에 제시된 바와 같이 87.33(신영)~320.0초(신성)의 범위에서 품종 간 유의한 차이를 보이지만(P< 0.0001) 새금강 밀(461.67초)보다는 낮았다. 성숙 및 수확기에 빈번한 강우로 수발아된 밀 종자의 경우, 종자의 호분층에 존재하는 α-아밀라제가 활성화되어 배유 내 전분이 분해되고 발아에 필요한 에너지로 소비되어 falling number 값이 낮아진다. 일반적으로 밀가루의 품질지표로서 falling number 값이 250초 이상 또는 300초 이상이면 제면・제빵에 각각 문제가 없는 것으로 간주한다. 본 시험에서 대조구 새금강 밀과 곡우 호밀에 비교하여 트리티케일의 falling number 값이 낮게 측정된 것은 기상요인보다는 작물 고유의 특성에 기인하는 것으로 판단된다. 포장에서 수확된 트리티케일 종자에는 등숙기간 동안 후기성숙 아밀라제(late maturity amylase, LMA)가 생성되고, 이 LMA 효소는 수확 전 강우와 상관없이 특정 환경조건에서 종자 배유 내 전분을 분해함으로써 falling number의 감소에 영향을 준다고 하였다(McGoverin 등, 2011; Oettler와 Mares, 1994). McGoverin 등(2011)에 의하면 트리티케일 가루와 물 혼합물의 점도가 낮아 반죽의 가공품질이 떨어지는 것도 트리티케일 가루 내 높은 α-아밀라제 활성에 기인한다고 하였다.

총 식이섬유(total dietary fiber, TDF)

탄수화물 구성분 중 당질을 제외한 TDF 함량에 대해 트리티케일 8개 품종의 종자시료별 평균값은 기울(36.24%)> 통곡물(13.72%)> 가루(3.16%) 순으로 높았다(Table 6). 트리티케일 통곡물 시료의 TDF 값은 12.25(민풍)~14.90%(신조성) 범위에 있고 특히 조영, 조성, 신조성 등의 품종이 14% 이상의 함량 수준으로 상대적으로 높았다. 통곡물 기준으로 트리티케일 품종들은 새금강 밀(11.25%)보다 TDF 함량이 높았으나 곡우 호밀(16.56%)보다는 낮았다. 트리티케일 종자 유래 식이섬유 성분의 함량 및 조성에 대하여 자원 및 재배환경에 따른 다양한 결과가 보고되었다(Rakha 등, 2011; Dennett 등, 2013; Fraś 등, 2016). Rakha 등(2011)에 의하면 스웨덴에서 재배한 트리티케일 8품종의 TDF 함량은 13~16%이고, Fraś 등(2016)의 통곡물 시료는 11.7~13.6%의 함량 변이를 보였다. Rakha 등(2011)에 의하면 식이섬유 함량은 밀과 비슷하지만 수용성 분획, 특히 수용액에서 점성을 나타내는 arabinoxylan의 비율이 높고, fructan, cellulose, Klason lignin, β-glucan 등의 다양한 비전분 다당류 성분을 포함한다고 하였다. 본 연구에서 통곡물을 제분 후 기울이 제거된 트리티케일 가루 시료의 TDF 품종 평균은 3.16%이고, 2.84(세영)~3.48%(신성) 범위에 있었다. 밀과 트리티케일의 통곡물 대비 가루의 TDF 평균값은 약 76~77% 감소하였고, 이는 식이섬유 성분이 주로 제분 과정을 통해 분리되는 종자 껍질(기울)에 함유되어 있기 때문이다. 트리티케일 품종별 기울 시료의 TDF 함량은 30.26(신조성)~42.75%(광영)로 통곡물과 가루 시료와 비교하여 각각 평균 2.6배와 10.5배 높았다. 이러한 결과는 식이섬유 성분의 기능성과 종자 부위별 함량 분포를 고려할 때, 정제되지 않거나 낮은 가공수준의 순 통곡물 또는 이에 준한 가공 형태의 원료에 대한 높은 관심과 더불어 건강한 탄수화물 원료에 대한 이해를 돕는다.

Table 6 . Total dietary fiber (TDF) contents by cultivar and grain sample types (whole grains, flour, and bran)

Whole grain (%)Flour (%)Bran (%)
Gwangyoung13.20±0.161)3.06±0.0542.75±0.33
Minpung12.25±0.082.94±0.1238.54±0.65
Saeyoung12.94±0.242.84±0.0434.42±0.05
Shinseong13.87±0.153.48±0.1331.97±0.03
Shinyoung13.40±0.053.12±0.0840.04±0.17
Shinjoseong14.90±0.073.32±0.0830.26±0.28
Joseong14.67±0.093.32±0.1040.18±0.38
Choyoung14.51±0.133.20±0.2131.73±0.14
Saekeumkang2)11.25±0.062.75±0.1133.86±0.03
Gogu16.56±0.035.60±0.5227.83±0.28
Mean3)13.723.1636.24
LSD0.054)0.340.560.93

1)Values are mean±SD of three replicates for TDF in the grain sample types of whole grain, flour, and bran.

2)Saekemkang and Gogu are standard wheat and rye cultivars used as parental reference species, respectively.

3)Mean values are calculated from eight triticale cultivars for grain sample types of whole grain, flour, and bran.

4)LSD0.05 is the statistical value of least significant difference at a probability level P<0.05.


우리나라에서 주로 사료용으로 재배되고 있는 트리티케일 품종 자원을 대상으로 종자 및 종자 유래 시료의 영양성분과 품질 특성을 구명하여 식품 원료로서의 이용 확대 가능성을 검토하였다. 식품의약품안전처에서 고시한 “식품 및 식품첨가물공전”에 의하면 트리티케일은 식물성 식품원료로서 보리, 밀, 귀리, 호밀 등 다른 맥류 작물과 더불어 대분류인 곡류에 속하는 한 품목이다. 식품에 사용할 수 있는 부위는 씨앗(종자)으로 한정되어 있다.

트리티케일은 밀과 호밀의 교배에서 유래되었지만, 종자단백질 성분(글루텐)에 의한 반죽 가공이 가능할 정도로 밀에 가까운 품질 특성을 나타내었다. 밀과 비교하여 제분 수율이 낮고 트리티케일 종자단백질 조성과 함량 등과 연계한 제빵 가공적성도 전반적으로 낮으므로 밀 대체 식품가공 원료로서의 활용 범위는 제한적일 것으로 판단된다. 그런데도 종자시료 유형별 분석에서 조지방, 식이섬유 등 일부 유용한 성분 함량은 밀보다 높게 나타나므로 지방산, 식물성 스테롤 등 특정의 유용성분에 대한 분석 범위를 확장하여 새로운 기능성 용도 및 중간소재 원료로서의 활용 가능성에 관한 연구가 지속적으로 필요하다. 기후변화 및 식량위기 등 대내외 환경 변화에 대응하여 지속가능 농업과 농식품 원료로서 트리티케일은 수입농산물에 대한 의존도를 일부 대체할 수 있는 선택지 역할을 제시할 수 있을 것으로 생각된다.

트리티케일은 밀의 고품질과 호밀의 재해 내성 등 장점을 고려하여 두 작물을 인위적으로 교잡한 작물로서 우리나라에서는 주로 사료용으로 이용되고 있다. 본 연구에서는 국산 트리티케일의 이용성을 증진하고 가치 발굴을 위한 기초자료를 확보하고자 품종 및 종자 가공유형별(통곡물, 가루, 기울) 이화학적 품질 성분 및 가공 관련 특성을 분석하였다. 국산 트리티케일 8개 품종의 제분 수율은 평균 63.1%이고 57.4~66.9% 범위에서 새금강 밀(73.3%)보다 낮았다. 조회분, 조지방, 조단백질, 탄수화물 등 각 일반성분 함량에 대한 트리티케일 품종 및 종자 가공시료 유형별 유의적 차이가 인정되었다(P<0.0001). 종자시료별 조단백질과 조지방 함량은 기울, 통곡물, 가루 순으로 높았다. SDS-PAGE에 의한 트리티케일 종자의 고분자 glutenin 분석 결과, 2개의 유전자좌(Glu-A1, Glu-B1)에서 7개의 인자에 의한 5개 그룹의 glutenin 분획 프로파일링으로 구분되어 종자 저장단백질과 연계한 품종 간 유전적 차이를 확인하였다. 트리티케일 종자 단백질 함량은 글루텐 함량, SDS-침전가, farinograph 반죽 강도 특성에 영향을 주었다. 종자 배유내 전분에 대한 α-아밀라제 활성화 정도를 나타내는 falling number 값은 품종 간 유의하나 새금강 밀보다는 낮았다. 총 식이섬유 함량은 기울, 통곡물, 가루 순으로 높았고, 특히 조영, 조성, 신조성 등이 14% 이상으로 높았다. 이상의 결과를 종합해볼 때 국산 트리티케일은 밀 대체 식품가공 원료로서의 사용은 제한적일 수 있으나, 기존의 전통적 범위를 넘어 새로운 기능성 용도 및 중간소재 원료로서의 활용 가능성에 관한 광범위한 연구가 지속적으로 필요하다.

본 논문은 농촌진흥청 AGENDA 연구사업(과제번호: PJ01608603)의 지원에 의해 수행되었음.

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Article

Article

Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2022; 51(11): 1194-1204

Published online November 30, 2022 https://doi.org/10.3746/jkfn.2022.51.11.1194

Copyright © The Korean Society of Food Science and Nutrition.

국산 트리티케일 품종 및 종자 가공유형별 이화학적 품질 특성 분석

김홍식․김현주․오유근․박혜영․최혜선․박지영․심은영

국립식량과학원 중부작물부 수확후이용과

Received: July 4, 2022; Revised: July 25, 2022; Accepted: July 26, 2022

Analysis of the Physicochemical Quality Characteristics of Korean Triticale by Cultivars and Grain-Processing Types

Hong-Sik Kim , Hyun-Joo Kim , Yougeun Oh , Hye-Young Park , Hye Sun Choi , Jiyoung Park , and Eun-Yeong Sim

Department of Central Area Crop Science, National Institute of Crop Science, Rural Development Administration

Correspondence to:Hong-Sik Kim, Department of Central Area Crop Science, National Institute of Crop Science, 126, Suinro, Gwonseongu, Suwon, Gyeonggi 16429, Korea, E-mail: kimhongs@korea.kr

Received: July 4, 2022; Revised: July 25, 2022; Accepted: July 26, 2022

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

Abstract

Triticale (X Triticosecale Wittmack) is a hybrid crop combining the high quality of wheat and the abiotic tolerance of rye. In this study, its physicochemical quality and processing-related characteristics were analyzed by cultivars and grain-processing types (whole grain, flour, and bran). The milling yield of eight Korean triticale cultivars was in the range of 57.4~66.9%, which was lower than that of Saekeumkang wheat (73.3%). Significant differences in the general nutritional components were observed by cultivars and grain-processing types (P<0.0001). The average crude protein and crude lipid contents were high in descending order of bran, whole grain and flour. Five band pattern groups identified by sodium dodecyl sulfate (SDS)-polyacrylamide gel electrophoresis confirmed the genetic differences of high-molecular-weight glutenin profiling. The higher protein content in the triticale flour resulted in a higher level of gluten content, and affected the SDS-sedimentation values and dough strength measured on a farinograph. The total dietary fiber contents in the whole grains of some cultivars of Choyoung, Joseong, and Shinjoseong were higher (>14%) than others. Domestic triticale needs extensive research beyond the scope of traditional use on its potential as a new source of industrial raw material.

Keywords: triticale, grain, flour, bran, quality

서 론

트리티케일(X Triticosecale Wittmack)은 19세기 후반 스코틀랜드와 독일에서 밀과 호밀을 각각 모본과 부본으로 하여 인위적인 교배를 통해 처음 만들어진 식물이다. 국내에서는 작물의 기원을 고려하여 ‘Rye(호밀)’와 ‘밀’을 합쳐서 ‘라이밀’이라고도 한다. 이렇게 육성된 교잡종 작물은 밀[Triticum turgidum L.(4배체 밀), Triticum aestivum L.(6배체 밀)]이 보유한 A와 B 유전체, 호밀(Secale cereale L.)의 R 유전체로 구성되면서 두 작물종의 중간 형태를 가진다. 이는 키가 상대적으로 작고 좋은 곡물 품질을 갖는 밀과 내한성, 내병성 등의 환경 내성 특성이 우수한 호밀의 장점을 결합함으로써 작물의 재배 안전성과 이용성 등 잠재적 시너지를 높이고자 하였다. 트리티케일은 FAO(Food and Agriculture Organization) 통계 기준 2020년도에 전 세계적으로 380만 ha에서 생산되었고 10,000 ha 이상 재배하는 국가가 27개국이었다. 재배면적 기준 최상위 8개 국가는 폴란드, 벨라루스, 독일, 프랑스, 스페인, 중국, 리투아니아, 러시아이며, 이들 지역 310만 ha에서 1,280만 M/T이 생산되었다(FAO, 2022). 반면, 2022년 국내 트리티케일 재배 규모는 500 ha 미만으로 추정되며 전북지역이 주요 생산지이다.

트리티케일은 밀과 유사한 종자를 생산하고 호밀처럼 크게 자라는 특성을 보이므로 생산지역에 따라 다양한 이용 형태를 가지고 있다. 우리나라에서 트리티케일 작물은 주로 조사료와 녹비로 이용되고 있다. 외국에서는 활용 범위가 국내보다 다양하여 식품 및 전통적인 가축 사료 외에 바이오매스와 재생에너지 생산 분야까지 검토되고 있다(McGoverin 등, 2011). 특히 기존의 밀처럼 트리티케일 곡물을 대상으로 빵, 쿠키, 면류 등 다양한 식품의 원료로 활용하려는 시도가 오랫동안 이루어졌다. 밀과 호밀 작물의 특장점을 살려 육성된 작물로서 트리티케일은 필수아미노산인 라이신 성분 등이 밀보다 높지만 일반적인 식품 원료로의 사용은 상당히 제한적이다. 이는 밀과 비교하여 단백질 함량과 제분 수율이 낮고 회분 비율이 높아지는 등 반죽 및 제빵 관련 품질 특성이 좋지 않기 때문이다(Serna-Saldivar 등, 2004; Lelley, 2006). 제빵 가공적성에 영향을 미치는 글루텐 함량은 밀보다 10~15% 낮고(Peña, 1996), 밀 글루텐보다 분리가 어렵고 덜 유연하며 단단한 특성을 보여 트리티케일 가루 원료만으로는 가공에 부적합한 것으로 보고되었다(Peña, 2004; Martinek 등, 2008). 이에 트리티케일이 갖는 제빵 원료의 단점을 보완하고자 밀과 특정한 비율로 블렌딩하여 사용하는 대안이 제시되었다. Peña와 Amaya(1992)에 의하면 제빵 가능한 품질을 갖는 밀가루를 생산하기 위해 곡물 블렌딩 할 경우 밀을 최대 50%까지 트리티케일로 대체 가능하다고 하였다.

최근에는 밀 대체 가공 원료의 이용성 검토 외에 트리티케일 고유의 영양성과 기능적 측면에서 영양성분 프로파일링과 더불어 다양한 용도의 활용성을 탐색하는 연구가 추진되었다(Zhu, 2018; Fraś 등, 2016; Rakha 등, 2011). Fraś 등(2016)은 트리티케일 품종 간 영양성분 및 생리활성 성분 함량을 비교하고 변이를 분석하였다. 또한 트리티케일 종자에는 항산화 활성을 갖는 다수의 페놀 화합물, 식물성 에스트로겐, 비타민류, 미량원소가 함유된 것으로 알려져 있다(Biel 등, 2020; Jonnala 등, 2010; Zhu, 2018).

우리나라에서는 농촌진흥청 국립식량과학원에서 가축 조사료 생산용으로 국제밀옥수수연구소(CIMMYT)와 공동으로 1985년 ‘신기호밀’이라는 트리티케일 품종을 국내 최초로 개발한 이래, 2001년 ‘신영’, 2010년 ‘조성’을 거쳐 2020년 ‘옹골진’까지 총 10개의 트리티케일 품종이 개발되었다. 이들 품종은 모두 조사료 생산용이다. 현재 국내에서 사료 용도로서 트리티케일의 최적 생육을 위한 재배조건, 기능성분 함량이 높은 육종소재 개발 등에 관한 연구는 지속되고 있으나, 식품 원료적 측면의 품질 관련 특성 연구는 거의 전무한 실정이다.

최근 건강 소비가 트렌드로 확산하면서 식재료의 영양성분과 원산지 등을 확인하는 소비자가 증가하고 국산 먹거리 원료에 관한 관심이 높아지는 추세이다. 특히 우리나라 곡물 자급 구조가 쌀을 제외하곤 대부분 수입에 의존하는 상황에서 트리티케일 같이 전통적 이용 범주에 속한 작물의 새로운 식량자원으로의 외연 확장은 고려해볼 만하다. 국산 곡물의 다양한 소재 자원으로서 이용 확대를 위해 사료뿐만 아니라 식품 원료로서 트리티케일의 새로운 가치를 발굴하고 제품화에 기여할 수 있는 연구가 필요하다. 이에 본 연구에서는 국내에서 육성된 트리티케일 주요 품종별 종자의 가공유형별 이화학적 품질 특성 및 유용 가능한 성분을 분석하고 활용하기 위한 기초자료를 제공하고자 하였다.

재료 및 방법

시험재료

본 연구에서는 ‘신영’, ‘조성’, ‘세영’, ‘조영’, ‘신성’, ‘민풍’, ‘광영’, ‘신조성’ 트리티케일 8개 품종을 사용하였다. 대조구 작물 및 품종으로 밀 ‘새금강’, 호밀 ‘곡우’ 등 2품종을 사용하였다. 트리티케일과 호밀 종자시료는 국립식량과학원 중부작물부 시험포장(경기도 수원)에서 맥류 표준재배법(NICS, 2018)에 준하여 2020년 생산되었고, 국립식량과학원 중부작물과로부터 제공받아 실험에 사용하였다. 밀 종자시료는 국립식량과학원 시험포장(전북 완주)에서 2020년 생산되었고 국립식량과학원 작물육종과로부터 제공받았다. 품종별로 수확된 종자는 정선 후 10°C 저온 상태로 보관하였다. 통곡물 시료 조제를 위해 품종별 종자를 분쇄기(HMF-3100S, Hanil, Wonju, Korea)로 분쇄한 다음 시료로 이용하였다. 또한 실험용 제분기(MLU-202, Buhler Ltd., Uzwil, Switzerland)로 품종별 종자를 제분 후 가루 및 기울로 구분하여 시료로 사용하였다.

종자 외관 특성 및 경도

종자 외관(종피)의 색도는 색차계(CM-3500d, Minolta, Tokyo, Japan)를 이용하여 측정하였다. 일정량의 시료를 측정용 셀(35×20×50 mm)에 담아 직경 23 mm의 부분에 해당하는 부분 전체를 대상으로 Hunter’s value인 명도(L*), 적색도(a*) 및 황색도(b*)를 측정하여 나타내었다. 품종별 종자의 크기는 1,000립의 무게를 지표로 하여 간접적으로 측정하여 나타내었다. 품종별 종자(14% 수분함량 기준)의 경도 측정을 위해 골이 있는 배쪽(腹面) 반대편인 등(背面) 중앙 부위 배유조직을 대상으로 물성측정기(TestXpertⅡ, Zwick Roell, Ulm, Germany)를 사용하여 pre-load 5 g, speed 2.0 mm/s, probe P/2의 조건으로 측정하고 압착 강도로 나타내었다. 측정값은 품종별 30회 반복 측정한 후 평균값으로 하여 종자 경도를 구하였다.

제분 및 수율

종자시료는 제분하기 전에 수분함량을 측정하고 시료 무게 기준으로 14% 수분함량이 되도록 실온에서 12시간 정도 가수처리(tempering) 하였다. 가수처리 방법은 Approved Method 26-95.01(AACC International, 2000)의 밀 실험제분 방법에 준하였다. 가수처리된 트리티케일 원맥은 실험용 제분기(MLU-202, Buhler Ltd.)를 이용하여 제분하였고, 기울 시료(short 및 bran)를 제외한 제분 분획별(Break roll 1, Break roll 2, Break roll 3, Reduction roll 1, Reduction roll 2, Reduction roll 3) 가루의 총량으로부터 트리티케일 품종별 가루 수율을 구하였다.

일반성분

통곡물, 가루, 기울 등 종자시료 유형별 수분, 조단백질, 조회분, 조지방 등 일반성분은 AACC International(2000) 방법에 따라 각각 분석하였다. 수분 함량은 Approved Method 44-15.02(AACC International, 2000)에 준하여 105°C에서 상압가열건조법으로 측정하였다. 조단백질 함량은 Approved Method 46-13.01(AACC International, 2000)에 따라 질소분석장치(Vapodest 505, C. Gerhardt GmbH & Co. KG, Königswinter, Germany)를 사용하여 Micro-Kjeldahl법으로 분석하였다. 조회분 함량은 Approved Method 08-01.01(AACC International, 2000)에 준해 550~600°C 직접회화법에 따라 분석하였다. 조지방 함량은 Soxtherm automatic system(Soxtherm® sox416, C. Gerhardt GmbH & Co. KG)을 이용하여 Approved Method 30-25.01(AACC International, 2000)에 준한 Soxhlet 방법으로 측정하였다. 탄수화물 함량은 100 중량부에서 수분, 조단백질, 조지방, 조회분을 뺀 나머지로 표시하였다.

SDS-침전가

품종별 가루 시료의 침전가[sodium dodecyl sulphate(SDS)-sedimentation] 측정은 Kang 등(2010)의 밀가루 측정 방법에 따랐다. 가루 시료 3 g을 100 mL 실린더에 넣고 50 mL의 0.0004% bromophenol blue 용액을 넣은 후 2분 간격으로 2회, 15초 동안 흔들어준 후 12.5% lactic acid를 포함한 2% SDS 용액 50 mL를 첨가한 후 2분 간격으로 3회, 15초간 흔들고 20분간 정치한 다음 가루 침전물과 용액의 경계면 눈금을 측정하였다.

하강시간

곡물가루의 효소(α-아밀라제) 활성도를 통한 원료 품질의 간접적 평가를 위해 품종별 가루 시료의 하강시간(falling number)을 Approved Method 56-81.03(AACC International, 2000)에 준하여 Falling Number 1500(Perten Instruments, Stockholm, Sweden) 기기를 이용하여 측정하였다.

종자단백질 분획 조성

트리티케일 종자 저장단백질 성분 추출은 Salmanowicz와 Dylewicz(2007)의 방법에 준하여 수행하였다. 고분자 글루테닌 종자단백질 조성이 알려진 ‘새금강’ 밀 품종을 대조로 사용하였다. 품종별 종자 1립의 배유 부위 분쇄 시료를 추출용액[62.5 mM Tris, pH 6.8, 4%(w/v) SDS, 10%(v/v) glycerol, 2%(v/v) mercaptoethanol, 0.001% bromophenol blue]에 상온 1시간 침지 처리한 후 원심분리(15,400×g, 10분)하였다. 전기영동 조건은 상위 4.5% 젤에 동일한 부피의 상등액 시료를 넣고 11.5%(w/v) polyacrylamide 젤 상에서 단백질 성분들을 분리하였다(200 V, 5시간). 전기영동이 끝나면 젤은 Coomassie Brilliant Blue로 염색 후 밀(새금강) 고분자 글루테닌 대조구와 비교 분석하였다.

Farinogram 분석

트리티케일 및 대조 품종의 가루와 물 혼합 반죽 과정에서의 물리적 점도 변화를 측정하고, 가루 반죽이 일정한 점성 저항을 나타낼 때까지의 반죽특성 관련 farinograph에서 나타나는 반죽의 발달 시간, 가수량, 안정도 등을 Approved Method 54-21.02(AACC International, 2000)에 준하여 측정하였다. Farinograph-E 기기(Brabender® GmbH & Co. KG, Duisburg, Germany)를 사용하여 가루를 물과 반죽할 때 필요한 힘을 그래프 위에 나타내었다. 품종별 가루 시료 50 g을 정량하여 반죽 용기에 담고 증류수를 첨가하여 반죽이 형성되면서 나타나는 곡선이 500 Brabender Unit(BU)에 도달할 때를 적정 가수량(%) 및 반죽 발달 시간(development time)으로 구하였다.

글루텐 함량

트리티케일 가루 글루텐 함량 측정은 Glutomatic System 2200(Perten Instruments)에 의한 밀가루 글루텐 함량 측정 방법을 일부 참고하여 Approved method 38-10.01(AACC International, 2000)에 준한 hand washing 방법에 따랐다. 품종별 가루 25 g에 물 10 mL로 시작하여 단단한 반죽이 될 때까지 점차 증가시키고, 만들어진 구형의 반죽을 1 L 증류수에 1시간 담가두어 수화시켰다. 수화시킨 반죽을 물에 적신 두 겹의 거즈로 싼 후 맑은 물이 나올 때까지 세척하여 글루텐만 남기고 6,000 rpm에서 1분간 원심분리한 후 무게를 측정하여 총 wet gluten의 비율을 환산하였다. 105°C 건조기에 16시간 건조한 후 데시케이터 안에 글루텐을 놓고 30분 방랭한 다음 무게를 측정하여 가루 시료에 대한 dry gluten의 비율을 환산하였다.

총 식이섬유 함량

총 식이섬유 함량은 Total Dietary Fiber Assay Kit(Megazyme International, Wicklow, Ireland)을 활용하여 측정하였다. 시료 1 g에 MES-Tris 완충용액(pH 8.2)을 넣고 항온수조(98°C)에서 열에 안정한 α-amylase 50 μL를 넣어 30분간 60 rpm으로 교반하여 반응시킨 후, protease 100 μL를 가하여 60°C 항온수조에서 30분간 60 rpm으로 교반하였다. Amyloglucosidase 200 μL를 넣고 60°C 항온수조에서 30분간 60 rpm으로 교반하여 분해하고 95% 에탄올을 넣고 1시간 이상 정치한 후에 침전된 부분을 여과 건조하여 측정하였다. 단백질과 회분의 보정은 잔여물을 시료로 하여 Micro-Kjeldahl법과 직접회화법으로 각각 분석하였다.

통계분석

시험 성적에 대한 통계분석은 SAS 통계프로그램(SAS Institute Inc., ver. 9.4, Cary, NC, USA)을 활용하여 실시하였다. 처리 평균 간 비교는 최소유의차 검정(least significant difference, LSD)을 통해 유의성 유무를 검정하였다. 상관분석은 피어슨의 상관계수를 이용하였다. 통계분석을 위해 제분 수율 측정(2회)을 제외한 시험 측정은 최소 3회 반복을 두어 실시하였다.

결과 및 고찰

종자 외관 특성(크기 및 색도)

트리티케일 종자의 천립중으로 표현되는 종자 크기 형질에 대한 품종 간 차이의 유의성이 인정되었다(P<0.0001). 국내 육성 8개 트리티케일 품종의 천립중 평균은 43.4 g으로 신조성(36.4 g)이 가장 작고 조성(53.5 g)이 가장 컸다. 조성을 제외한 7개 품종은 대조 밀 품종인 새금강(50.2 g)보다 천립중 값이 작았다(Table 1). 종자의 크기와 무게 등 외관 특성은 품종의 유전적 특성 외 종자가 등숙하는 환경의 영향을 많이 받는다(Borrás 등, 2004; Calderini 등, 2006). 좋은 재배 환경에서 발육이 양호하여 풍만도가 높은 밀, 트리티케일 등의 종자는 크기와 무게가 증가하여 수량성뿐만 아니라 제분 시 가루 회수율 등이 향상된다. 본 연구에서 트리티케일 품종의 천립중 측정 결과 품종 간 차이는 확인되었으나 각 품종이 가진 유전자형과 환경에 따라 결괏값은 다양할 수 있으므로 지역 또는 생산 연도를 달리하여 좀 더 검토가 필요하다.

Table 1 . Grain characteristics of weight, color, hardness, and milling yield of triticale cultivars along with two standard check cultivars of Saekeumkang (wheat) and Gogu (rye).

1,000-kernel weight (g)Grain colorGrain hardness (kg)Milling yield (%)
L*a*b*
Gwangyoung45.7±0.21)57.85±0.165.64±0.1013.13±0.1210.22±0.3165.0±0.3
Minpung41.4±0.856.84±0.465.41±0.0812.20±0.2610.15±0.2465.5±0.1
Saeyoung46.5±0.655.76±0.335.39±0.0711.66±0.1911.48±0.3264.5±2.4
Shinseong41.4±0.955.20±0.175.16±0.0811.17±0.0912.61±0.3161.6±0.1
Shinyoung39.9±0.358.43±0.275.85±0.0513.49±0.096.99±0.1860.0±2.6
Shinjoseong36.4±0.356.43±0.324.98±0.1210.97±0.0513.38±0.3757.4±3.1
Joseong53.5±0.556.05±0.505.48±0.1312.57±0.3310.28±0.2966.9±1.2
Choyoung42.8±0.654.06±0.255.38±0.0710.82±0.1912.76±0.2864.2±0.3
Saekeumkang50.2±0.757.93±0.235.97±0.0713.52±0.198.87±0.1973.3±2.7
Gogu22.7±0.357.77±0.263.83±0.0811.64±0.076.01±0.1446.4±1.4
Mean2)43.456.335.411210.9863.1
LSD0.053)1.60.850.250.520.755.5

1)Values are mean±SD of experimental replicates for each of traits of 1,000-kernel weight, grain color, grain hardness, and milling yield..

2)Mean values are calculated from eight triticale cultivars for individual traits of 1,000-kernel weight, grain color, grain hardness, and milling yield..

3)LSD0.05 is the statistical value of least significant difference at a probability level P<0.05..



트리티케일 종피색은 밀(T. aestivum L.) 종자와 비슷한 연한 갈색(pale brown)~은색(silvery)이다. 색차분석 결과 명도(밝기)를 나타내는 L* 값의 평균은 56.33으로 품종 간 차이가 인정되고(P<0.0001), 대조 품종인 새금강 밀(57.93)과 곡우 호밀(57.77)보다 낮았다. 신영(58.43)을 제외한 대부분의 트리티케일 품종은 L* 값의 범위가 54.06~57.85로 새금강 밀보다는 낮았다. 적색도(a*)와 황색도(b*) 값도 L* 값과 유사한 경향을 나타내었다(Table 1). 밀의 경우 제분 과정에서 종피 부위 적갈색 색소 성분이 포함된 기울의 물리적 혼입에 따라 밀가루의 밝기를 감소시키는 것으로 알려져 있다(Kohyama 등, 2017). 본 연구에서 트리티케일 원맥 종피의 색도 측정 결과는 유의성은 있지만 품종 간 차이가 크지 않으므로 제분 후 가루 색도에 대한 영향은 적을 것으로 판단된다.

종자 경도

종자 배유조직의 경도를 측정한 결과 모든 트리티케일 품종은 곡우 호밀(6.01 kg)보다 높았고, 신영(6.99 kg)을 제외한 7개 품종은 새금강 밀(8.87 kg)보다 높았다(Table 1). 광영, 민풍, 조성 등 3품종의 종자 경도는 트리티케일 품종 전체 평균(10.98 kg)보다 작았으나, 신조성(13.38 kg), 조영(12.76 kg), 신성(12.61 kg) 등은 높았다. 밀에서 종자의 경도는 제분 과정에서의 에너지 요구도, 제분기의 조정 등에 영향을 미칠 뿐만 아니라 비스킷, 쿠키, 제빵 등 최종 제품의 용도와 가공적성을 좌우하는 중요한 품질 요인이다(Pasha 등, 2010; Kim과 Ha, 1991). 특히 종자 배유 조직의 경도는 품종별 고유의 유전적 특성이며, 성숙 시 기상 및 토양 조건 등 재배환경의 영향은 상대적으로 적은 것으로 알려져 있다(Kim과 Ha, 1991).

제분 수율

트리티케일은 단위면적당 종자의 수량성이 높음에도 불구하고 밀보다 낮은 제분 수율에 따른 경제적 가치가 높지 않아 밀가루 대체용으로 제한요인이 되어왔다. 국내 육성된 트리티케일 8개 품종의 평균 제분 수율은 63.1%이며 57.4(신조성)~66.9%(조성) 범위에서 곡우 호밀(46.4%)보다는 높았지만 새금강 밀(73.3%)보다는 유의적으로 낮았다(P<0.0001)(Table 1).

제분 수율은 여러 요인에 의해 복합적으로 영향 받는 것으로 알려져 있다. 트리티케일 품종별 유전적 요인에 의한 차이 외에 제분 전 원맥 전처리 과정에서의 수분량 조정(tempering), 종자의 껍질층 두께와 배유조직의 비율 등 물리적 구조에 따라 제분 수율이 변동되는 결과가 보고되었다(Dennett와 Trethowan, 2013; Kweon 등, 2009; Aprodu와 Banu, 2017). Dennett과 Trethowan(2013)은 종자 tempering 수준(수분함량 11~15%)에 따라 트리티케일 제분 수율은 밀보다 7.1~10.1% 정도 낮다고 보고하였다. 이는 밀 종자와 비교하여 트리티케일 종자의 풍만도가 낮아 배유에 비해 껍질층과 배아 비율이 상대적으로 증가하여 제분 수율이 떨어지는 것으로 판단된다. 본 시험에서 천립중과 제분 수율 형질 간 고도로 유의한 상관(r=0.898, P<0.0001)을 보이므로 품종별 종자의 크기가 제분 수율에 영향을 미치는 것을 확인하였다. 또한 종자의 경도에 따라 경질 품종일수록 제분 수율은 높지 않다고 알려져 있다(Dennett과 Trethowan, 2013; Aguirre 등, 2002; Saxena 등, 1992). 이는 종자가 단단할수록 껍질과 배유로의 수분 침투를 저해하여 제분 수율에 영향을 미치기 때문이다. Aguirre 등(2002)에 의하면 종자의 경도와 세포벽 두께는 제분 과정에서 종자의 배유와 비배유 조직의 분리 용이성에 영향을 미친다고 하였다. 하지만 본 연구에서는 트리티케일 품종 간 종자 경도의 차이에 따른 제분 수율과의 상관성을 찾기 어려웠다.

일반성분

트리티케일 종자 유래 조회분, 조지방, 조단백질, 탄수화물 등 일반성분 함량 변이에 대한 품종 및 종자시료 유형(통곡물, 가루, 기울)에 따른 유의적 차이(P<0.0001)가 인정되었다(Table 2). 제분 공정을 통해 통곡물로부터 종자 껍질(기울)과 가루가 분리되므로 제분 전후 종자시료 유형에 따른 이화학적 품질 성분 함량의 변화는 매우 크다.

Table 2 . F-values with statistical significance in the analysis of variance of nutrient compositions for triticale cultivars and grain sample types (whole grain, flour, and bran).

Crude proteinCrude lipidCrude ashCarbohydrate
Cultivar (C)1,333.8****287.1****982.3****1,635.1****
Grain sample (S)6,389.0****21,621.5****80,376.1****40,636.4****
C×S223.8****107.0****1,323.5****525.0****

****P<0.0001..



다른 화곡류 작물에서와 같이 트리티케일 종자의 주요 성분은 탄수화물과 단백질이다. 트리티케일 종자시료별 조단백질 평균 함량(Table 3)은 기울(16.34%)> 통곡물(15.14%)> 가루(13.29%) 순으로 높았으나 대조구인 새금강 밀(15.21~17.86%)보다는 시료 유형별로 1~2% 낮았다. 트리티케일 품종 간 비교 시 신영, 광영, 세영, 민풍 등이 시료 유형과 관계없이 상대적으로 높은 평균 함량(15.61~1%)을 나타내었다. 품종별 통곡물 기준으로 광영과 세영은 거의 새금강 밀의 조단백질 함량(16.18%)과 유사한 수준으로 다른 품종에 비해 높았다. 제분 후 트리티케일 가루 시료의 조단백질 함량 범위는 11.91(신성)~15.10%(신영)이며, 트리티케일 품종 평균(13.29%)은 곡우 호밀(13.22%)과 거의 차이가 없었으나 새금강 밀(15.21%)보다는 유의하게 낮았다. 기존의 연구에 따르면 트리티케일 자원의 단백질 함량은 유전적 조성이 다른 품종과 재배환경의 영향으로 다양한 수준을 나타내었다. 남아프리카 지역에서 생산된 131점의 트리티케일 자원의 단백질 함량은 7.5~16.2%이고(Manley 등, 2013), 호주에서 재배된 11점의 자원은 10.5~14.6% 범위에 있었다(Dennett 등, 2013). Kaur 등(2013)과 Chavoushi 등(2022)에 의하면 종자 단백질 함량이 높을수록 경질 종자의 특성을 나타내어 두 형질 간 밀접한 관계가 있다고 하였다. 하지만 본 시험에서는 유의한 상관성이 관찰되지 않아 트리티케일 종자의 단백질 함량이 종자 경도에는 특정의 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.

Table 3 . Nutritional compositions of triticale whole grain, flour and bran along with two check cultivars of Saekeumkang (wheat) and Gogu (rye). The content values are given on a dry matter basis (% of d.w.). Saekemkang and Gogu are standard wheat and rye cultivars, respectively, used as parental reference species.

Crude protein (% d.w.)1)Crude lipid (% d.w.)Crude ash (% d.w.)Carbohydrate (% d.w.)
Whole grainFlourBranWhole grainFlourBranWhole grainFlourBranWhole grainFlourBran
Gwangyoung16.41±0.083)13.83±0.0017.54±0.061.68±0.071.11±0.014.12±0.022.36±0.000.96±0.015.67±0.0379.56±0.1584.10±0.0272.68±0.08
Minpung15.94±0.0213.18±0.0117.95±0.111.81±0.011.09±0.013.97±0.022.37±0.010.98±0.015.67±0.0379.88±0.0184.76±0.0172.40±0.09
Saeyoung16.28±0.0213.27±0.0217.28±0.062.07±0.031.37±0.014.77±0.012.42±0.011.13±0.014.82±0.0279.23±0.0184.23±0.0273.13±0.08
Shinseong13.96±0.0611.91±0.0214.00±0.051.86±0.021.06±0.013.40±0.042.07±0.011.08±0.023.67±0.0482.11±0.0685.95±0.0378.93±0.07
Shinyoung15.03±0.0415.10±0.1018.53±0.071.60±0.030.93±0.043.32±0.042.41±0.000.96±0.025.98±0.0380.96±0.0583.00±0.1472.17±0.07
Shinjoseong14.92±0.0313.69±0.0316.77±0.042.01±0.031.17±0.014.31±0.032.40±0.001.22±0.014.69±0.0180.67±0.0683.92±0.0374.23±0.04
Joseong14.80±0.0212.83±0.0614.21±0.081.89±0.010.91±0.023.21±0.002.12±0.000.98±0.013.64±0.0181.19±0.0285.28±0.0778.94±0.09
Choyoung13.81±0.0512.48±0.0114.43±0.051.71±0.051.27±0.013.44±0.022.23±0.012.36±0.023.77±0.0482.25±0.0483.89±0.0278.35±0.02
Saekeumkang2)16.18±0.1015.21±0.0517.86±0.051.37±0.021.22±0.043.50±0.042.09±0.030.82±0.021.21±0.0380.36±0.0882.75±0.0477.44±0.06
Gogu16.10±0.0213.22±0.0520.50±0.021.44±0.011.24±0.032.65±0.052.55±0.021.13±0.024.66±0.0379.92±0.0484.41±0.0872.19±0.10
Mean4)15.1413.2916.341.831.113.822.31.214.7480.7384.3975.1
LSD0.055)0.160.120.190.090.070.10.040.040.080.20.180.23

1)The content values are given on a dry matter basis (% of d.w.)..

2)Saekenkang and Gogu are standard wheat and rye cultivars used as parental reference species, respectively..

3)Values are mean±SD of three replicates for each of nutritional compositions and grain sample types of whole grain, flour and bran..

4)Mean values are calculated from eight triticale cultivars for individual traits..

5)LSD0.05 is the statistical value of least significant difference at a probability level (P)<0.05..



트리티케일 품종 및 종자시료 유형별 조지방 함량 분석 결과는 Table 3에 제시되었다. 시료별 조지방 평균 함량은 기울(3.82%)> 통곡물(1.83%)> 가루(1.11%) 순으로 높았다. 세영 및 조성 품종이 시료 유형과 관계없이 품종 평균 이상의 상대적으로 높은 함량을 나타내었다. 트리티케일 통곡물 기준으로 조지방 함량 범위는 1.60(신영)~2.07%(세영)이며, 대조구인 새금강 밀(1.37%)과 곡우 호밀(1.44%)보다 각각 1.34배, 1.27배 높았다. 트리티케일 품종별 기울 시료의 조지방 평균 함량 범위는 3.21(조성)~4.77%(세영)이며, 가루 시료 대비 3배 이상 높았다. 특히 광영, 신조성, 세영 등 3품종은 4% 이상의 높은 함량을 나타내었다. 본 연구에서 확인한 품종 또는 종자시료 유형 간 유의적 차이 외에도 조지방 함량은 맥종에 따라 다르고 재배환경에도 영향을 받는다. 예를 들어 Kan(2015)의 연구 결과에 의하면 터키 지역 생산 맥종 및 선발품종별 측정된 조지방 함량은 귀리(cv. Seydisehir, 6.43%), 듀럼밀(cv. Kunduru-1189, 1.76%), 빵밀(cv. Gerek-79, 1.44%), 호밀(cv. Aslım-95, 1.37%), 보리(cv. Larende, 1.27%), 트리티케일(cv. Tatlıcak-97, 1.19%) 순으로 맥종 간 다양한 분포를 보였다.

국산 트리티케일 품종의 조회분 함량은 통곡물 시료 기준으로 2.07(신성)~2.42%(세영)이고, 가루 시료 기준으로 0.96(광영, 신영)~2.36%(조영) 범위에 있었다(Table 3). 이는 기존 외국에서 보고된 종자시료 1.4~2.0%(Dennett와 Trethowan, 2013) 및 가루시료 0.64~0.97%(Chavoushi 등, 2022) 수준보다 높은 경향이었다. 조회분 성분은 주로 종피에 존재하는 것으로 알려져 있으며(Chavoushi 등, 2022), 본 연구에서도 트리티케일 종자시료별 조회분 평균 함량은 기울(4.74%)> 통곡물(2.30%)> 가루(1.21%) 순으로 높았다. 종자시료 유형별 트리티케일 품종 대부분은 대조구인 새금강 밀(0.82~2.09%)보다 조회분 함량이 높았고 이전 연구 결과와 유사하였으나 유의적 차이 유무는 품종마다 달랐다. 또한 트리티케일 품종 간 비교 시 통곡물 기준으로 세영(2.42%), 신영(2.41%), 신조성(2.40%) 등이 시료의 품종 평균(2.30%)보다 0.1% 높았다. Dennett와 Trethowan(2013)에 의하면 밀과 비교하여 트리티케일 종자의 두꺼운 종자 껍질층과 미네랄 함량이 종자 회분 함량을 높이고, 경질 품종일수록 연질에 비해 제분 과정에서 기울 성분이 가루에 혼입되는 비율이 높아 조회분 함량이 높고 가루 색깔도 어둡다고 하였다.

트리티케일 종자시료별 탄수화물 평균 함량은 가루(84.39%)> 통곡물(80.73%)> 기울(75.10%) 순으로 높았다. 또한 신성과 조성 품종이 통곡물, 가루, 기울 등 종자시료 유형별 품종 평균값보다 높았다(Table 3). 통곡물 시료 기준으로 트리티케일 탄수화물 평균 함량은 대조구인 곡우 호밀(79.92%)보다 약 1% 정도 높은 유의한 차이를 나타내었으나, 새금강 밀(80.36%)과는 거의 유사한 수준이었다. 제분 후 트리티케일 가루 시료의 탄수화물 함량은 새금강 밀가루(82.75%)보다 약 2% 정도 높았으나 곡우 호밀 가루(84.41%)와는 유의한 차이가 없었다. 생육환경 및 유전적 영향에 의한 차이에도 불구하고 국산 트리티케일 품종의 종자 내 탄수화물 함량 범위는 기존 연구에서 보고된 70~80% 수준의 탄수화물 함량(건물 기준)과 거의 유사하였다(McGoverin 등, 2011; Cornejo-Ramírez 등, 2015).

글루텐 함량

트리티케일은 밀과 호밀의 교잡에서 유래하므로 밀 종자단백질 성분인 글라이딘(gliadin)과 글루테닌(glutenin)을 가지고 있다. 트리티케일 종자 가루와 물을 혼합한 반죽에서는 이들 성분에 의한 글루텐(gluten)이 형성된다. 호밀 종자 저장단백질 성분(secalin)은 밀에서와 같은 점탄성이 있는 글루텐을 만들지 못한다(Kipp 등, 1996). 트리티케일 품종별 wet gluten과 dry gluten의 함량을 측정한 결과는 Table 4에 나타내었다. Wet gluten 함량은 품종 평균 27.50%이고 20.27(조성)~32.27%(신영) 범위에서 품종 간 유의적 차이(P<0.0001)가 인정되었다. Dry gluten 함량도 품종 평균 9.86%로, 조성(7.77%)이 가장 낮았고 신영(11.56%)이 가장 높았다. 곡우 호밀에서는 거의 검출되지 않은 반면, 새금강 밀에서는 wet gluten과 dry gluten 함량이 각각 42.80%, 14.28%로 글루텐 특성상 트리티케일은 호밀보다는 밀에 가까웠다. 하지만 트리티케일 품종별 글루텐 함량 수준이 밀보다 낮으므로 제빵용 가공적성은 미흡할 것으로 예상되었다. Wet 또는 dry gluten 함량은 가루 시료의 조단백질 함량과 높은 연관성을 나타내어 상관 정도(r)는 각각 0.56(P<0.01)과 0.60(P<0.001)을 나타내었다. 특히 가루 시료의 조단백질 함량이 상대적으로 높았던 신영, 광영, 신조성 등의 품종은 글루텐 함량도 높은 수준이었다.

Table 4 . Flour quality and processing characteristics of gluten content, dough mixing, sedimentation, and falling number in triticale. Saekemkang and Gogu are standard wheat and rye cultivars, respectively, used as parental reference species.

Gluten contentDough mixing property by FarinogramSedimentation (mL)Falling Number (sec)
Wet gluten (%)Dry gluten (%)Water absorption (%)Development time (min)Stability (min)
Gwangyoung32.00±0.231)10.87±0.0957.83±0.032.10±0.101.00±0.0021.33±0.8895.00±4.16
Minpung24.27±0.719.27±0.2057.67±0.033.87±0.203.90±0.1730.33±0.33118.00±3.61
Saeyoung24.53±0.938.98±0.3463.33±0.091.93±0.131.57±0.0323.00±0.58137.00±2.65
Shinseong27.20±0.409.74±0.1170.17±0.032.67±0.091.37±0.0327.00±0.00320.00±7.57
Shinyoung32.27±0.4811.56±0.2357.13±0.192.23±0.152.17±0.3824.33±0.6787.33±2.33
Shinjoseong31.47±0.8110.76±0.2975.57±0.242.60±0.102.73±0.0919.33±0.33262.67±4.26
Joseong20.27±0.817.77±0.3058.13±0.621.93±0.192.43±0.4919.33±0.67122.67±2.03
Choyoung28.00±0.409.92±0.0970.63±0.182.83±0.071.70±0.1527.67±0.33268.33±9.02
Saekeumkang2)42.80±0.8314.28±0.2365.03±0.303.23±0.233.90±0.5954.33±0.33461.67±6.89
Gogu0.00±0.000.00±0.0061.87±0.541.40±0.000.47±0.0317.33±0.67325.67±6.23
Mean3)27.59.8663.812.522.1124.04176.38
LSD0.054)1.660.560.910.440.861.6114.18

1)Values are mean±SD of three replicates for each of flour and processing quality traits..

2)Saekemkang and Gogu are standard wheat and rye cultivars used as parental reference species, respectively..

3)Mean values are calculated from eight triticale cultivars for individual traits of flour and processing quality..

4)LSD0.05 is the statistical value of least significant difference at a probability level (P)<0.05..



종자 저장단백질 분획 조성

글루텐을 형성하는 종자단백질 분획, 특히 고분자 글루테닌(high molecular weight glutenin subunits) 성분의 유전적 조성은 글루텐 강도와 반죽의 점탄성을 결정하는 중요 요인이다(Shewry 등, 1992). SDS-PAGE 분석을 통해 밀 유래 글루테닌 종자단백질 발현을 조절하는 2개 유전자좌(Glu-A1, Glu-B1)에서 트리티케일 품종 간 유전인자 조성의 차이가 관찰되었다(Table 5, Fig. 1). 트리티케일 8개 품종에 대해 Glu-A1 유전자좌에서는 3개의 인자(Ax1, Ax2*, AxNull)가 확인되었고, Glu-B1 유전자좌에서는 4개의 인자(Bx6, Bx7, By8, By8*)가 확인되었다. Glu-B1 유전자좌의 Bx6 인자는 대조구인 새금강 밀에는 없으나 트리티케일 8개 품종에 동일하게 존재하였다. Glu-A1Glu-B1 유전자좌에서는 인자 간 조합에 따라 1/7 그룹(신영, 조성, 세영), null/7 그룹(조영, 신성), 1/7+8 그룹(민풍), null/7+8* 그룹(광영), 2*/7+8 그룹(신조성)으로, 5개 그룹의 글루테닌 종자단백질 밴드 패턴으로 구분되었다. 특히 적은 규모의 시험 품종 수를 고려할 때 국내 트리티케일 품종들은 글루테닌 종자단백질과 관련하여 상당히 다양한 수준의 유전적 조성을 나타내었다. 이는 종자단백질 분획의 종류 및 구성과 연계하여 글루텐 강도, 반죽특성 등 가공적성 형질에 대한 품종 간 차이로 표현될 수 있다.

Table 5 . High-molecular-weight (HMW) glutenin subunit compositions for eight triticale cultivars and a reference wheat cultivar of Saekeumkang.

HMW glutenin locus1)Group (band pattern)
Glu-A1Glu-B1
Gwangyoungnull6+7+8*A
Minpung16+7+8B
Saeyoung16+7C
Shinseongnull6+7D
Shinyoung16+7C
Shinjoseong2*6+7+8E
Joseong16+7C
Choyoungnull6+7D
Saekeumkangnull+2*7+8

1)Allelic compositions at the two loci of HMW glutenin (Glu-A1 and Glu-B1) are represented as the storage protein profiles of band patterns as revealed by analysis of SDS-PAGE..



Fig 1. SDS-PAGE pattern of HMW gluteinin subunits of eight triticale cultivars with characteristic subunit sets at the Glu- A1 and Glu-B1 loci. Saekeumkang and Gogu are wheat and rye standard cultivars, respectively used as reference in the study. Abbreviation of cultivar name: SnY, Shinyoung; JS, Joseong; SY, Saeyoung; CY, Choyoung; SS, Shinseong; MP, Minpung; GY, Gwangyoung; SJS, Shinjoseong.


반죽특성(farinograph)

밀가루 반죽특성을 측정하는 farinograph를 적용하여 트리티케일 품종별 가루의 반죽특성을 알아보았다(Table 4). 반죽에 필요한 가수량은 500 BU에 도달하는 양(%)으로 측정되는데, 품종 평균은 63.81%이고 57.13(신영)~75.57%(신조성) 범위로서 품종 간 유의한 차이가 인정되었다(P<0.0001). 신조성, 조영, 신성 등 3품종을 제외한 트리티케일 품종들은 새금강 밀(65.03%)과 비교하여 반죽 가수량이 낮았다. 반죽 도달시간과 안정시간 등의 farinograph 측정 지표에 대해서는 각각 1.93(세영, 조성)~3.87분(민풍), 1.00(광영)~3.90분(민풍)의 범위로, 민풍을 제외한 트리티케일 품종들은 새금강 밀(3.23분, 3.90분)보다 각각 낮은 수치를 나타내었다(Table 4). 밀가루와 비교하여 farinograph에 의한 트리티케일 품종별 가루 반죽특성은 기존의 연구 결과와 유사하였다. 즉, 트리티케일 반죽은 점착성(stickiness)이 높으나 유동학적 물성과 글루텐 강도가 낮으므로 반죽 과정에서 물을 적게 흡수하고 반죽에 도달하는 시간이 짧으며 반죽의 강도나 저항 정도가 낮다고 하였다(McGoverin 등, 2011). 이에 제빵 용도의 밀 대체재로서 가공적성 측면의 약점을 보완하기 위해 트리티케일 가루와 다양한 비율의 밀가루 블렌딩을 통한 제빵 용도별 품질 및 가공적성 연구가 이루어졌다(McGoverin 등, 2011; Naeem, 2002; Peña와 Amaya, 1992). 이와 같이 고분자 글루테닌 단백질 조성과 반죽 가공품질 특성 간 상호관계에 대한 충분한 이해와 정보는 가공용 적합 원료 선정뿐만 아니라 용도별 품종개발을 위한 자원 활용을 촉진할 것으로 기대된다.

SDS-침전가

종자 내 단백질 특성 지표인 SDS-침전가에 대해 트리티케일 8개 품종의 평균값은 24.04 mL이고 범위는 19.33(조성, 신조성)~30.33 mL(민풍)로 품종 간 유의한 차이는 있으나(P<0.0001), 새금강 밀(54.33 mL)보다는 낮았다(Table 4). 침전가는 종자 제분에 의한 가루시료의 단백질 함량이나 질적 특성에 따라 용출되는 용해도에 근거하여 단백질의 특성을 간접적으로 파악할 수 있는 지표이다. 일반적으로 침전가가 높을수록 단백질 함량이나 질적 특성이 제빵용에 적합한 것으로 예측할 수 있다. 밀가루 가공적성에 대한 Kang 등(2010)의 결과에 의하면 단백질 함량이 증가할수록 침전가와 반죽 가수량이 증가하였고, 침전가는 반죽시간, 빵 반죽 발효 높이와 고도의 정의 상관을 보였다고 하였다. 본 연구에서 트리티케일 가루의 침전가는 단백질 함량이 높은 품종일수록 증가하는 경향이었으며(r=0.46, P<0.05), 반죽 가수량보다는 반죽시간과 유의한 상관 정도를 나타내었다(r=0.48, P<0.01).

하강시간

종자 배유 내 전분의 품질 상태를 알아보기 위해 α-아밀라제 활성화 정도를 간접적으로 측정하는 falling number 지표를 적용하였다. 트리티케일 8개 품종의 falling number 측정값은 Table 4에 제시된 바와 같이 87.33(신영)~320.0초(신성)의 범위에서 품종 간 유의한 차이를 보이지만(P< 0.0001) 새금강 밀(461.67초)보다는 낮았다. 성숙 및 수확기에 빈번한 강우로 수발아된 밀 종자의 경우, 종자의 호분층에 존재하는 α-아밀라제가 활성화되어 배유 내 전분이 분해되고 발아에 필요한 에너지로 소비되어 falling number 값이 낮아진다. 일반적으로 밀가루의 품질지표로서 falling number 값이 250초 이상 또는 300초 이상이면 제면・제빵에 각각 문제가 없는 것으로 간주한다. 본 시험에서 대조구 새금강 밀과 곡우 호밀에 비교하여 트리티케일의 falling number 값이 낮게 측정된 것은 기상요인보다는 작물 고유의 특성에 기인하는 것으로 판단된다. 포장에서 수확된 트리티케일 종자에는 등숙기간 동안 후기성숙 아밀라제(late maturity amylase, LMA)가 생성되고, 이 LMA 효소는 수확 전 강우와 상관없이 특정 환경조건에서 종자 배유 내 전분을 분해함으로써 falling number의 감소에 영향을 준다고 하였다(McGoverin 등, 2011; Oettler와 Mares, 1994). McGoverin 등(2011)에 의하면 트리티케일 가루와 물 혼합물의 점도가 낮아 반죽의 가공품질이 떨어지는 것도 트리티케일 가루 내 높은 α-아밀라제 활성에 기인한다고 하였다.

총 식이섬유(total dietary fiber, TDF)

탄수화물 구성분 중 당질을 제외한 TDF 함량에 대해 트리티케일 8개 품종의 종자시료별 평균값은 기울(36.24%)> 통곡물(13.72%)> 가루(3.16%) 순으로 높았다(Table 6). 트리티케일 통곡물 시료의 TDF 값은 12.25(민풍)~14.90%(신조성) 범위에 있고 특히 조영, 조성, 신조성 등의 품종이 14% 이상의 함량 수준으로 상대적으로 높았다. 통곡물 기준으로 트리티케일 품종들은 새금강 밀(11.25%)보다 TDF 함량이 높았으나 곡우 호밀(16.56%)보다는 낮았다. 트리티케일 종자 유래 식이섬유 성분의 함량 및 조성에 대하여 자원 및 재배환경에 따른 다양한 결과가 보고되었다(Rakha 등, 2011; Dennett 등, 2013; Fraś 등, 2016). Rakha 등(2011)에 의하면 스웨덴에서 재배한 트리티케일 8품종의 TDF 함량은 13~16%이고, Fraś 등(2016)의 통곡물 시료는 11.7~13.6%의 함량 변이를 보였다. Rakha 등(2011)에 의하면 식이섬유 함량은 밀과 비슷하지만 수용성 분획, 특히 수용액에서 점성을 나타내는 arabinoxylan의 비율이 높고, fructan, cellulose, Klason lignin, β-glucan 등의 다양한 비전분 다당류 성분을 포함한다고 하였다. 본 연구에서 통곡물을 제분 후 기울이 제거된 트리티케일 가루 시료의 TDF 품종 평균은 3.16%이고, 2.84(세영)~3.48%(신성) 범위에 있었다. 밀과 트리티케일의 통곡물 대비 가루의 TDF 평균값은 약 76~77% 감소하였고, 이는 식이섬유 성분이 주로 제분 과정을 통해 분리되는 종자 껍질(기울)에 함유되어 있기 때문이다. 트리티케일 품종별 기울 시료의 TDF 함량은 30.26(신조성)~42.75%(광영)로 통곡물과 가루 시료와 비교하여 각각 평균 2.6배와 10.5배 높았다. 이러한 결과는 식이섬유 성분의 기능성과 종자 부위별 함량 분포를 고려할 때, 정제되지 않거나 낮은 가공수준의 순 통곡물 또는 이에 준한 가공 형태의 원료에 대한 높은 관심과 더불어 건강한 탄수화물 원료에 대한 이해를 돕는다.

Table 6 . Total dietary fiber (TDF) contents by cultivar and grain sample types (whole grains, flour, and bran).

Whole grain (%)Flour (%)Bran (%)
Gwangyoung13.20±0.161)3.06±0.0542.75±0.33
Minpung12.25±0.082.94±0.1238.54±0.65
Saeyoung12.94±0.242.84±0.0434.42±0.05
Shinseong13.87±0.153.48±0.1331.97±0.03
Shinyoung13.40±0.053.12±0.0840.04±0.17
Shinjoseong14.90±0.073.32±0.0830.26±0.28
Joseong14.67±0.093.32±0.1040.18±0.38
Choyoung14.51±0.133.20±0.2131.73±0.14
Saekeumkang2)11.25±0.062.75±0.1133.86±0.03
Gogu16.56±0.035.60±0.5227.83±0.28
Mean3)13.723.1636.24
LSD0.054)0.340.560.93

1)Values are mean±SD of three replicates for TDF in the grain sample types of whole grain, flour, and bran..

2)Saekemkang and Gogu are standard wheat and rye cultivars used as parental reference species, respectively..

3)Mean values are calculated from eight triticale cultivars for grain sample types of whole grain, flour, and bran..

4)LSD0.05 is the statistical value of least significant difference at a probability level P<0.05..


결 론

우리나라에서 주로 사료용으로 재배되고 있는 트리티케일 품종 자원을 대상으로 종자 및 종자 유래 시료의 영양성분과 품질 특성을 구명하여 식품 원료로서의 이용 확대 가능성을 검토하였다. 식품의약품안전처에서 고시한 “식품 및 식품첨가물공전”에 의하면 트리티케일은 식물성 식품원료로서 보리, 밀, 귀리, 호밀 등 다른 맥류 작물과 더불어 대분류인 곡류에 속하는 한 품목이다. 식품에 사용할 수 있는 부위는 씨앗(종자)으로 한정되어 있다.

트리티케일은 밀과 호밀의 교배에서 유래되었지만, 종자단백질 성분(글루텐)에 의한 반죽 가공이 가능할 정도로 밀에 가까운 품질 특성을 나타내었다. 밀과 비교하여 제분 수율이 낮고 트리티케일 종자단백질 조성과 함량 등과 연계한 제빵 가공적성도 전반적으로 낮으므로 밀 대체 식품가공 원료로서의 활용 범위는 제한적일 것으로 판단된다. 그런데도 종자시료 유형별 분석에서 조지방, 식이섬유 등 일부 유용한 성분 함량은 밀보다 높게 나타나므로 지방산, 식물성 스테롤 등 특정의 유용성분에 대한 분석 범위를 확장하여 새로운 기능성 용도 및 중간소재 원료로서의 활용 가능성에 관한 연구가 지속적으로 필요하다. 기후변화 및 식량위기 등 대내외 환경 변화에 대응하여 지속가능 농업과 농식품 원료로서 트리티케일은 수입농산물에 대한 의존도를 일부 대체할 수 있는 선택지 역할을 제시할 수 있을 것으로 생각된다.

요 약

트리티케일은 밀의 고품질과 호밀의 재해 내성 등 장점을 고려하여 두 작물을 인위적으로 교잡한 작물로서 우리나라에서는 주로 사료용으로 이용되고 있다. 본 연구에서는 국산 트리티케일의 이용성을 증진하고 가치 발굴을 위한 기초자료를 확보하고자 품종 및 종자 가공유형별(통곡물, 가루, 기울) 이화학적 품질 성분 및 가공 관련 특성을 분석하였다. 국산 트리티케일 8개 품종의 제분 수율은 평균 63.1%이고 57.4~66.9% 범위에서 새금강 밀(73.3%)보다 낮았다. 조회분, 조지방, 조단백질, 탄수화물 등 각 일반성분 함량에 대한 트리티케일 품종 및 종자 가공시료 유형별 유의적 차이가 인정되었다(P<0.0001). 종자시료별 조단백질과 조지방 함량은 기울, 통곡물, 가루 순으로 높았다. SDS-PAGE에 의한 트리티케일 종자의 고분자 glutenin 분석 결과, 2개의 유전자좌(Glu-A1, Glu-B1)에서 7개의 인자에 의한 5개 그룹의 glutenin 분획 프로파일링으로 구분되어 종자 저장단백질과 연계한 품종 간 유전적 차이를 확인하였다. 트리티케일 종자 단백질 함량은 글루텐 함량, SDS-침전가, farinograph 반죽 강도 특성에 영향을 주었다. 종자 배유내 전분에 대한 α-아밀라제 활성화 정도를 나타내는 falling number 값은 품종 간 유의하나 새금강 밀보다는 낮았다. 총 식이섬유 함량은 기울, 통곡물, 가루 순으로 높았고, 특히 조영, 조성, 신조성 등이 14% 이상으로 높았다. 이상의 결과를 종합해볼 때 국산 트리티케일은 밀 대체 식품가공 원료로서의 사용은 제한적일 수 있으나, 기존의 전통적 범위를 넘어 새로운 기능성 용도 및 중간소재 원료로서의 활용 가능성에 관한 광범위한 연구가 지속적으로 필요하다.

감사의 글

본 논문은 농촌진흥청 AGENDA 연구사업(과제번호: PJ01608603)의 지원에 의해 수행되었음.

Fig 1.

Fig 1.SDS-PAGE pattern of HMW gluteinin subunits of eight triticale cultivars with characteristic subunit sets at the Glu- A1 and Glu-B1 loci. Saekeumkang and Gogu are wheat and rye standard cultivars, respectively used as reference in the study. Abbreviation of cultivar name: SnY, Shinyoung; JS, Joseong; SY, Saeyoung; CY, Choyoung; SS, Shinseong; MP, Minpung; GY, Gwangyoung; SJS, Shinjoseong.
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2022; 51: 1194-1204https://doi.org/10.3746/jkfn.2022.51.11.1194

Table 1 . Grain characteristics of weight, color, hardness, and milling yield of triticale cultivars along with two standard check cultivars of Saekeumkang (wheat) and Gogu (rye).

1,000-kernel weight (g)Grain colorGrain hardness (kg)Milling yield (%)
L*a*b*
Gwangyoung45.7±0.21)57.85±0.165.64±0.1013.13±0.1210.22±0.3165.0±0.3
Minpung41.4±0.856.84±0.465.41±0.0812.20±0.2610.15±0.2465.5±0.1
Saeyoung46.5±0.655.76±0.335.39±0.0711.66±0.1911.48±0.3264.5±2.4
Shinseong41.4±0.955.20±0.175.16±0.0811.17±0.0912.61±0.3161.6±0.1
Shinyoung39.9±0.358.43±0.275.85±0.0513.49±0.096.99±0.1860.0±2.6
Shinjoseong36.4±0.356.43±0.324.98±0.1210.97±0.0513.38±0.3757.4±3.1
Joseong53.5±0.556.05±0.505.48±0.1312.57±0.3310.28±0.2966.9±1.2
Choyoung42.8±0.654.06±0.255.38±0.0710.82±0.1912.76±0.2864.2±0.3
Saekeumkang50.2±0.757.93±0.235.97±0.0713.52±0.198.87±0.1973.3±2.7
Gogu22.7±0.357.77±0.263.83±0.0811.64±0.076.01±0.1446.4±1.4
Mean2)43.456.335.411210.9863.1
LSD0.053)1.60.850.250.520.755.5

1)Values are mean±SD of experimental replicates for each of traits of 1,000-kernel weight, grain color, grain hardness, and milling yield..

2)Mean values are calculated from eight triticale cultivars for individual traits of 1,000-kernel weight, grain color, grain hardness, and milling yield..

3)LSD0.05 is the statistical value of least significant difference at a probability level P<0.05..


Table 2 . F-values with statistical significance in the analysis of variance of nutrient compositions for triticale cultivars and grain sample types (whole grain, flour, and bran).

Crude proteinCrude lipidCrude ashCarbohydrate
Cultivar (C)1,333.8****287.1****982.3****1,635.1****
Grain sample (S)6,389.0****21,621.5****80,376.1****40,636.4****
C×S223.8****107.0****1,323.5****525.0****

****P<0.0001..


Table 3 . Nutritional compositions of triticale whole grain, flour and bran along with two check cultivars of Saekeumkang (wheat) and Gogu (rye). The content values are given on a dry matter basis (% of d.w.). Saekemkang and Gogu are standard wheat and rye cultivars, respectively, used as parental reference species.

Crude protein (% d.w.)1)Crude lipid (% d.w.)Crude ash (% d.w.)Carbohydrate (% d.w.)
Whole grainFlourBranWhole grainFlourBranWhole grainFlourBranWhole grainFlourBran
Gwangyoung16.41±0.083)13.83±0.0017.54±0.061.68±0.071.11±0.014.12±0.022.36±0.000.96±0.015.67±0.0379.56±0.1584.10±0.0272.68±0.08
Minpung15.94±0.0213.18±0.0117.95±0.111.81±0.011.09±0.013.97±0.022.37±0.010.98±0.015.67±0.0379.88±0.0184.76±0.0172.40±0.09
Saeyoung16.28±0.0213.27±0.0217.28±0.062.07±0.031.37±0.014.77±0.012.42±0.011.13±0.014.82±0.0279.23±0.0184.23±0.0273.13±0.08
Shinseong13.96±0.0611.91±0.0214.00±0.051.86±0.021.06±0.013.40±0.042.07±0.011.08±0.023.67±0.0482.11±0.0685.95±0.0378.93±0.07
Shinyoung15.03±0.0415.10±0.1018.53±0.071.60±0.030.93±0.043.32±0.042.41±0.000.96±0.025.98±0.0380.96±0.0583.00±0.1472.17±0.07
Shinjoseong14.92±0.0313.69±0.0316.77±0.042.01±0.031.17±0.014.31±0.032.40±0.001.22±0.014.69±0.0180.67±0.0683.92±0.0374.23±0.04
Joseong14.80±0.0212.83±0.0614.21±0.081.89±0.010.91±0.023.21±0.002.12±0.000.98±0.013.64±0.0181.19±0.0285.28±0.0778.94±0.09
Choyoung13.81±0.0512.48±0.0114.43±0.051.71±0.051.27±0.013.44±0.022.23±0.012.36±0.023.77±0.0482.25±0.0483.89±0.0278.35±0.02
Saekeumkang2)16.18±0.1015.21±0.0517.86±0.051.37±0.021.22±0.043.50±0.042.09±0.030.82±0.021.21±0.0380.36±0.0882.75±0.0477.44±0.06
Gogu16.10±0.0213.22±0.0520.50±0.021.44±0.011.24±0.032.65±0.052.55±0.021.13±0.024.66±0.0379.92±0.0484.41±0.0872.19±0.10
Mean4)15.1413.2916.341.831.113.822.31.214.7480.7384.3975.1
LSD0.055)0.160.120.190.090.070.10.040.040.080.20.180.23

1)The content values are given on a dry matter basis (% of d.w.)..

2)Saekenkang and Gogu are standard wheat and rye cultivars used as parental reference species, respectively..

3)Values are mean±SD of three replicates for each of nutritional compositions and grain sample types of whole grain, flour and bran..

4)Mean values are calculated from eight triticale cultivars for individual traits..

5)LSD0.05 is the statistical value of least significant difference at a probability level (P)<0.05..


Table 4 . Flour quality and processing characteristics of gluten content, dough mixing, sedimentation, and falling number in triticale. Saekemkang and Gogu are standard wheat and rye cultivars, respectively, used as parental reference species.

Gluten contentDough mixing property by FarinogramSedimentation (mL)Falling Number (sec)
Wet gluten (%)Dry gluten (%)Water absorption (%)Development time (min)Stability (min)
Gwangyoung32.00±0.231)10.87±0.0957.83±0.032.10±0.101.00±0.0021.33±0.8895.00±4.16
Minpung24.27±0.719.27±0.2057.67±0.033.87±0.203.90±0.1730.33±0.33118.00±3.61
Saeyoung24.53±0.938.98±0.3463.33±0.091.93±0.131.57±0.0323.00±0.58137.00±2.65
Shinseong27.20±0.409.74±0.1170.17±0.032.67±0.091.37±0.0327.00±0.00320.00±7.57
Shinyoung32.27±0.4811.56±0.2357.13±0.192.23±0.152.17±0.3824.33±0.6787.33±2.33
Shinjoseong31.47±0.8110.76±0.2975.57±0.242.60±0.102.73±0.0919.33±0.33262.67±4.26
Joseong20.27±0.817.77±0.3058.13±0.621.93±0.192.43±0.4919.33±0.67122.67±2.03
Choyoung28.00±0.409.92±0.0970.63±0.182.83±0.071.70±0.1527.67±0.33268.33±9.02
Saekeumkang2)42.80±0.8314.28±0.2365.03±0.303.23±0.233.90±0.5954.33±0.33461.67±6.89
Gogu0.00±0.000.00±0.0061.87±0.541.40±0.000.47±0.0317.33±0.67325.67±6.23
Mean3)27.59.8663.812.522.1124.04176.38
LSD0.054)1.660.560.910.440.861.6114.18

1)Values are mean±SD of three replicates for each of flour and processing quality traits..

2)Saekemkang and Gogu are standard wheat and rye cultivars used as parental reference species, respectively..

3)Mean values are calculated from eight triticale cultivars for individual traits of flour and processing quality..

4)LSD0.05 is the statistical value of least significant difference at a probability level (P)<0.05..


Table 5 . High-molecular-weight (HMW) glutenin subunit compositions for eight triticale cultivars and a reference wheat cultivar of Saekeumkang.

HMW glutenin locus1)Group (band pattern)
Glu-A1Glu-B1
Gwangyoungnull6+7+8*A
Minpung16+7+8B
Saeyoung16+7C
Shinseongnull6+7D
Shinyoung16+7C
Shinjoseong2*6+7+8E
Joseong16+7C
Choyoungnull6+7D
Saekeumkangnull+2*7+8

1)Allelic compositions at the two loci of HMW glutenin (Glu-A1 and Glu-B1) are represented as the storage protein profiles of band patterns as revealed by analysis of SDS-PAGE..


Table 6 . Total dietary fiber (TDF) contents by cultivar and grain sample types (whole grains, flour, and bran).

Whole grain (%)Flour (%)Bran (%)
Gwangyoung13.20±0.161)3.06±0.0542.75±0.33
Minpung12.25±0.082.94±0.1238.54±0.65
Saeyoung12.94±0.242.84±0.0434.42±0.05
Shinseong13.87±0.153.48±0.1331.97±0.03
Shinyoung13.40±0.053.12±0.0840.04±0.17
Shinjoseong14.90±0.073.32±0.0830.26±0.28
Joseong14.67±0.093.32±0.1040.18±0.38
Choyoung14.51±0.133.20±0.2131.73±0.14
Saekeumkang2)11.25±0.062.75±0.1133.86±0.03
Gogu16.56±0.035.60±0.5227.83±0.28
Mean3)13.723.1636.24
LSD0.054)0.340.560.93

1)Values are mean±SD of three replicates for TDF in the grain sample types of whole grain, flour, and bran..

2)Saekemkang and Gogu are standard wheat and rye cultivars used as parental reference species, respectively..

3)Mean values are calculated from eight triticale cultivars for grain sample types of whole grain, flour, and bran..

4)LSD0.05 is the statistical value of least significant difference at a probability level P<0.05..


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