밀(Triticum aestivum L.)은 쌀, 옥수수와 함께 세계 3대 작물로 경도에 따라 단단한 종실을 가지는 밀은 경질밀, 연한 종실을 가지는 밀은 연질밀이라고 하며, 밀을 제분한 밀가루는 제빵, 제과 및 제면 등 여러 용도로 사용되고 단백질 함량에 따라 강력분, 중력분 및 박력분으로 분류된다(Chang과 Lee, 2012). 우리나라의 밀 생산량은 2017년 3만 7천 톤으로 수입량 215만 5천 톤 대비 1.7% 비율로 매우 낮으며 대부분을 수입에 의존하고 있다(MAFRA, 2018). 국내 식용 밀의 생산량을 증가시키기 위해서는 용도별로 적합하고 농가와 밀 가공업체의 부담을 낮출 수 있는 다수성 밀 품종 개발이 필요한 실정이다(Choi 등, 2015).

국내 식용 밀 품종 개발연구는 2000년 이후 용도에 따른 적합한 품종에 관한 연구가 진행되었는데(Kang 등, 2014) 다목적용인 금강(Choi 등, 2015), 제빵용인 조경(Kang 등, 2006), 제과용인 고소(Kang 등, 2015) 등이 재배되고 있으나, 이들은 수발아에 약한 단점을 지니고 있다(Kim 등, 2012). 이러한 단점을 보완하기 위한 지속적인 품종 육성을 통해 국내 표준 품종인 금강에 비해 숙기가 늦지만 장수형으로 수당립수가 많고 적립계 대립인 특성을 지닌 제면용 태중(Kim 등, 2019), 금강보다 수량이 많고 대비품종인 조경보다 단백질 및 글루텐 함량이 높은 제빵용 백강(Kim 등, 2021) 등이 개발되었다.

작물은 파종시기, 재배지역, 재배기간의 환경변이에 의해 품질이나 성분의 영향을 받는다(Jung 등, 2018). 작물의 재배시기에 대한 연구로는 재배시기가 나물용 콩 종실의 품질에 미치는 영향(Kim 등, 2005; 2006), 재배시기에 따라 벼 품종별 녹미 특성을 분석한 연구(Lee 등, 2006), 검정콩에 함유된 안토시아닌의 함량에 대한 파종시기, 수확시기, 연차 등 환경적인 요인의 영향(Joo 등, 2004) 그리고 기장과 수수의 항산화 성분 및 항산화 활성에 대한 품종과 재배지역의 영향에 관한 연구(Lee 등, 2011; Woo 등, 2011)들이 수행되었다.

따라서 본 연구에서는 봄과 가을에 각각 파종하여 수확한 4가지의 국산 밀 품종의 밀가루에 대한 이화학적 특성을 조사하여 파종시기에 따른 차이를 비교하고자 하였다.

실험재료

본 실험에 사용한 밀가루는 2020년 가을 및 2021년 봄에 파종된 다중밀, 태중밀, 백강밀 및 백찰밀 품종을 농촌진흥청 국립식량과학원에서 제공받아 밀 제분기(Bühler MLU-202, Bühler Indutries, Uzwil, Switzerland)를 이용하여 제분하였으며, 제분된 밀가루는 4°C에서 냉장 보관하면서 시료로 사용하였고 대조구는 시중에서 판매되는 강력분 및 중력분(CJ CheilJedang Co., Ltd., Seoul, Korea)을 구입하여 사용하였다.

일반성분 분석

밀가루의 일반성분은 AOAC법(2005)에 따라 분석하였다. 수분함량은 105°C 상압가열건조법, 조지방 함량은 속슬렛 추출법을 이용하였고, 조단백질 함량은 마이크로켈달법을 이용한 단백질 자동 분석기(Kjeltec 2300 Autoanalyzer, Foss Tecator AB, Hogans, Sweden)로, 조회분 함량은 550°C 직접회화법을 이용하여 측정하였으며, 탄수화물은 100에서 수분, 조지방, 조단백질 및 회분을 뺀 값으로 계산하였다.

전분 함량

밀가루의 저항전분, 비저항전분 및 총 전분 함량은 Mc Cleary 등(2002)의 방법으로 Megazyme kit을 이용하여 측정하였다. 즉, 시료 100 mg에 pancreatin α-amylase로 37°C에서 16시간 반응하였고, 침전물에 2 M KOH 용액을 첨가하여 분산 및 용해시켰다. pH 3.8인 1.2 M sodium acetate buffer와 amyloglucosidase를 첨가하여 50°C에서 30분 반응시킨 후 가수분해된 glucose 양에 따라 저항전분과 비저항전분을 각각 환산하여 구하였다. 총 전분 함량은 저항전분과 비저항전분 함량의 값을 더하여 계산하였다.

아밀로오스 및 아밀로펙틴 함량

밀가루의 아밀로오스 및 아밀로펙틴 함량은 Juliano(1985)의 비색 정량법에 따라 측정하였다. 즉, 시료 100 mg을 칭량하여 100 mL의 메스플라스크에 95% 에탄올 1 mL와 1 N NaOH 9 mL를 가한 후 끓는 물에서 10분간 호화한 후 실온으로 식혀 증류수로 100 mL까지 정용하였다. 이 중 5 mL를 취하여 1 N 아세트산 1 mL와 아이오딘 용액 2 mL를 가하고 100 mL까지 증류수로 정용하여 20분간 실온에서 정치한 다음 분광광도계를 이용하여 620 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준곡선은 감자 아밀로오스를 사용하여 작성하였다.

글루텐 함량

밀가루의 글루텐 함량은 AACC법(2000)을 변형하여 측정하였다. 밀가루 25 g을 물 15 mL에 반죽하여 반죽을 흐르는 수돗물에 씻어 전분 및 수용성 물질을 제거하였다. 회수한 글루텐을 물속에서 10분 정도 방치한 후 꺼내어 물기를 제거하고 105°C에서 24시간 건조한 후 30분간 방랭하여 무게를 측정한 다음 원료 밀가루에 대한 % dry gluten으로 표시하였다.

수분흡수지수(WAI) 및 수분용해지수(WSI)

수분흡수지수 및 수분용해도지수는 Anderson(1982)에 따라 각각의 시료 2.5 g과 증류수 30 mL를 원심분리 튜브에 투입하여 30분간 진탕교반한 후 원심분리기를 이용하여 3,000 rpm에서 10분간 원심분리하여 상층액을 항량한 알루미늄 칭량접시에 부어 건조시켰다. 이후 고형분의 무게를 측정하여 다음의 식으로 수분용해지수를 계산하였으며 침전물의 무게를 측정하여 수분흡습지수를 계산하였다.

WAI (g/g)＝Weight of sediment/ Weight of sample

WSI (%)＝(Weight of supematant/ Weight of sample)×100

평균 입자크기

밀가루의 평균 입자크기는 입도분석기(Mastersizer 2000, Malvern Instruments Inc., Malvern, UK)를 이용하여 측정하였으며, Mastersizer 2000 software를 이용하여 밀 품종별 평균 입자크기(μm)를 측정하였다.

통계분석

통계분석은 SPSS 통계프로그램(Statistical Package for the Social Science, ver. 12.0, IBM SPSS Statistics, Chicago, IL, USA)을 이용하여 평균과 표준편차를 구하고 일원배치 분산분석(one way ANOVA-test) 후 Duncan’s multiple range test, 평균 입자크기 항목은 추가로 독립표본 t-검정을 실시하여 신뢰구간 P<0.05에서 각 처리군 간의 유의성을 검정하였다.

일반성분

4가지 밀 품종에 대한 추파 및 춘파 밀가루의 일반성분 분석 결과는 Table 1과 같다. 품종별 수분함량은 12.76~14.33% 범위를 보였으며, 춘파 태중밀이 14.33%로 가장 높은 함량을 보였지만 대조구와 큰 차이를 보이지 않았다. 지방 함량은 1.08~1.69% 범위로 대조구인 중력분(0.50±0.02)과 강력분(0.84±0.02)에 비해 높은 함량을 나타내었다. 단백질 함량은 가공에 있어 가장 중요한 품질 지표이며 밀가루의 가공적성은 단백질 함량과 질에 좌우되는데, 제빵의 경우 단백질 함량이 12% 이상인 밀가루가 사용된다(Jung과 Eun, 2003; Kim 등, 1997). 본 연구에서는 밀 품종별 단백질 함량이 10.93~16.02% 범위로 품종 및 파종시기에 따라 차이가 있었다. Choi 등(2015)의 연구에 따르면 단백질 함량은 품종과 생육 환경에 따라 차이가 있다고 보고하였는데, 본 연구에서는 추파 태중, 백강 및 백찰 밀가루의 단백질 함량이 각각 16.02±0.05%, 13.81±0.16% 및 12.81±0.02%로 춘파의 12.93±0.04%, 10.93±0.02% 및 12.65±0.02%보다 높은 함량을 나타내었다. 회분 함량이 0.6% 이하인 밀가루는 국내 품질 기준상 1등급에 포함이 되는데(Kwak 등, 2017), 본 연구 결과에서는 백강 및 백찰 품종이 춘파 및 추파 모두에서 0.6% 이하로 나타났다.

Table 1 . Approximate compositions of wheat flour by sowing time and variety (unit: %).

Cultivar		Moisture	Crude fat	Crude protein	Crude ash	Carbohydrate
Control	Plain flour	13.43±0.06d1)2)	0.50±0.02g	10.21±0.01h	0.55±0.01de	75.32±0.05a
	Hard flour	13.46±0.40d	0.84±0.02f	13.83±0.03b	0.56±0.02d	71.32±0.28f
Spring seeded	Dajoong	12.88±0.04e	1.19±0.05cd	13.13±0.07c	0.67±0.01b	72.12±0.07d
	Taejoong	14.33±0.06a	1.15±0.05d	12.93±0.04d	0.54±0.03de	71.04±0.09g
	Baekkang	12.89±0.08e	1.20±0.04cd	10.93±0.02g	0.41±0.01g	74.56±0.06b
	Baekchal	13.39±0.09d	1.69±0.14a	12.65±0.02f	0.60±0.00c	71.74±0.01e
Autumn seeded	Dajoong	12.76±0.22e	1.20±0.03cd	12.62±0.07f	0.49±0.02f	72.94±0.14c
	Taejoong	12.90±0.18e	1.08±0.03e	16.02±0.05a	0.71±0.01a	69.30±0.11i
	Baekkang	14.05±0.00b	1.24±0.07c	13.81±0.16b	0.52±0.03e	70.39±0.20h
	Baekchal	13.68±0.25c	1.42±0.07b	12.81±0.02e	0.50±0.01f	71.61±0.15e

¹⁾Values are mean±SD (n=3)..

²⁾Different small letters (a-i) in the same column indicate a significant difference by Duncan’s multiple range test (P<0.05)..

전분 함량

밀가루의 전분은 가공 과정에서 호화되면서 입자가 파괴되어 반죽 속의 수분에 둘러싸여 표면이 팽창되며 빵의 부피에 관여하기 때문에 빵의 구조를 만드는 중요한 역할을 한다(Chae, 2001). 4가지 밀 품종에 대한 추파 및 춘파 밀가루의 전분 함량 분석 결과는 Table 2에서 보는 바와 같이 저항전분 함량은 모든 품종에서 춘파보다 추파에서 높았다. 춘파의 저항전분 함량은 0.43~0.89% 범위를 나타내었는데, 백강밀이 0.89±0.02로 가장 높았으며 다중밀이 0.43±0.02로 가장 낮았다. 추파는 0.61~1.14%의 범위를 나타내었는데, 태중밀이 1.14±0.04로 가장 높고 백찰밀이 0.61±0.00으로 가장 낮았다. 비저항전분의 함량은 다중밀을 제외한 모든 품종에서 춘파가 높았으며, 태중밀이 74.85±0.52로 춘파 내에서 가장 높았고 다중밀이 70.44±2.33으로 가장 낮았다. 추파 내에서는 다중밀이 71.55±2.07로 비저항전분 함량이 가장 높고 백강밀이 67.08±1.62로 가장 낮았다. 총 전분 함량은 춘파밀의 경우 70.87~75.43%의 범위를 보이며 태중이 75.43%로 가장 높았고 다중이 70.87%로 가장 낮았다. 추파의 경우에는 68.16~72.23%의 범위를 나타내었는데 다중이 72.23%로 가장 높고 백강이 68.16%로 가장 낮았다. 이러한 결과는 밀가루의 전분 함량이 64.19~73.81의 범위를 나타낸다는 Kim 등(2017)의 연구와 유사하였다.

Table 2 . Resistant starch, non-resistant starch and total starch contents of wheat flour by sowing time and variety (unit: %, w/w).

Cultivar		Resistant starch	Non-resistant starch	Total starch
Control	Plain flour	0.63±0.02de1)2)	67.65±0.43de	68.27±0.45ef
	Hard flour	1.05±0.03c	66.70±1.72e	67.74±1.71f
Spring seeded	Dajoong	0.43±0.02g	70.44±2.33bcd	70.87±2.32cde
	Taejoong	0.58±0.02e	74.85±0.52a	75.43±0.50a
	Baekkang	0.89±0.02c	73.30±1.66ab	74.20±1.68ab
	Baekchal	0.52±0.02f	73.12±1.34ab	73.64±1.32abc
Autumn seeded	Dajoong	0.68±0.03d	71.55±2.07bc	72.23±2.06bcd
	Taejoong	1.14±0.04a	69.63±1.24cde	70.77±1.20cde
	Baekkang	1.08±0.60b	67.08±1.62e	68.16±1.64ef
	Baekchal	0.61±0.00e	68.79±2.06cde	69.40±2.06def

¹⁾Values are mean±SD (n=3)..

²⁾Different small letters (a-f) in the same column indicate a significant difference by Duncan’s multiple range test (P<0.05)..

아밀로오스, 아밀로펙틴 및 글루텐 함량

4가지 밀 품종에 대한 추파 및 춘파 밀가루의 아밀로오스의 함량은 Table 3에서 보는 바와 같이 파종시기 간 큰 차이를 보이지 않았으며, 춘파 및 추파 모두 찰성을 가진 백찰을 제외하고는 24.56~29.82%의 범위를 나타내었는데 국산 밀 품종에 대한 아밀로오스 함량은 평균 25.61%라고 보고한 Kang 등(2010)의 연구와 일치하는 결과였다. 아밀로펙틴 함량은 아밀로오스 함량과는 반대의 경향을 보이는데 춘파 및 추파 백찰은 각각 93.49±0.41 및 92.06±0.63의 높은 함량을 보인 반면 다른 품종들은 춘파가 70.18~75.44%, 추파가 72.51~74.19 범위를 나타내었다. 이러한 경향은 찰성을 가진 곡물이 아밀로오스 생합성에 관여하는 Granule bound starch synthase I(GBSSI) 효소가 결핍되어 상대적으로 높은 아밀로펙틴 함량을 가지기 때문으로 알려져 있다(Graybosch, 1998). 춘파 품종의 글루텐 함량은 다중이 12.14±0.08%로 가장 높았으며 백강이 9.87±0.23%로 가장 낮았다. 아밀로오스와 아밀로펙틴의 비율은 전분의 호화 특성과 최종 식품의 조직감 특성 및 기능적 특성에 영향을 주는데, 아밀로오스 함량이 적을수록 최고점도가 증가하여 국수의 면발이 더 부드럽고 점탄성이 증가한다고 알려져 있다(Rahman 등, 2000). 추파 품종의 글루텐 함량은 태중이 15.85±0.06%로 가장 높았고 백찰이 11.66±0.18%로 가장 낮았는데, 이는 일반성분의 단백질 함량과 유사한 경향을 나타내었으며 글루텐 함량은 전체 단백질 중 약 80%에 해당한다는 Zhao 등(1999)의 연구 결과와도 일치하였다.

Table 3 . Amylose, amylopectin, and dry gluten contents of wheat flour by sowing time and variety (unit: %).

Cultivar		Amylose	Amylopectin	Gluten
Control	Plain flour	29.04±0.24c1)2)	70.96±0.24g	8.68±0.04f
	Hard flour	29.24±0.23bc	70.76±0.23gh	13.18±0.03b
Spring seeded	Dajoong	24.56±0.38g	75.44±0.38c	12.14±0.08c
	Taejoong	29.82±0.25a	70.18±0.25i	11.97±0.04cd
	Baekkang	29.75±0.24ab	70.25±0.24hi	9.87±0.23e
	Baekchal	6.51±0.41i	93.49±0.41a	11.72±0.10d
Autumn seeded	Dajoong	27.49±0.15d	72.51±0.15f	11.73±0.08d
	Taejoong	26.51±0.23e	73.49±0.23e	15.85±0.06a
	Baekkang	25.81±0.15f	74.19±0.15d	11.82±0.27d
	Baekchal	7.94±0.63h	92.06±0.63b	11.66±0.18d

¹⁾Values are mean±SD (n=3)..

²⁾Different small letters (a-i) in the same column indicate a significant difference by Duncan’s multiple range test (P<0.05)..

수분흡수지수 및 수분용해지수

4가지 밀 품종에 대한 추파 및 춘파 밀가루의 수분흡수지수 및 수분용해지수를 측정한 결과는 Table 4와 같다. 수분흡수지수는 가공 시 반죽의 부피와 관련이 있으며(Mason과 Hoseney, 1986), 대조구 강력분이 2.56±0.04 g/g으로 가장 높았고 추파 백찰이 2.19±0.05 g/g으로 가장 낮았지만 품종 간 차이는 크지 않았다. 수분용해지수는 밀가루에서 용출되는 수용성 고형분의 양과 관련이 있는데(Kwak 등, 2017), 춘파 백찰이 9.30±0.09%로 가장 높았으며 춘파 다중이 6.15±0.24%로 가장 낮았다. Valle 등(1996)과 Robin 등(2011)의 연구 결과에 의하면 수분흡수지수와 수분용해지수는 서로 반대되는 경향을 보였으나 본 연구에서는 낮은 수분흡수지수를 가진 품종이 낮은 수분용해지수를 가진 경향을 보였고, 이는 Kwak 등(2017)의 결과와 유사하게 나타났다.

Table 4 . Water absorption index (WAI) and water soluble index (WSI) of wheat flour by sowing time and variety.

Cultivar		WAI (g/g)	WSI (%)
Control	Plain flour	2.35±0.03b1)2)	8.37±0.10b
	Hard flour	2.56±0.03a	8.50±0.13b
Spring Seeded	Dajoong	2.33±0.04b	6.15±0.17d
	Taejoong	2.35±0.01b	6.21±0.40d
	Baekkang	2.36±0.02b	6.99±0.04c
	Baekchal	2.34±0.00b	9.30±0.07a
Autumn Seeded	Dajoong	2.23±0.00cd	6.96±0.17c
	Taejoong	2.24±0.02c	6.87±0.03c
	Baekkang	2.25±0.01c	6.82±0.24c
	Baekchal	2.19±0.04d	8.60±0.26b

¹⁾Values are mean±SD (n=3)..

²⁾Different small letters (a-d) in the same column indicate a significant difference by Duncan’s multiple range test (P<0.05)..

평균 입자크기

4가지 밀 품종에 대한 추파 및 춘파 밀가루의 평균 입자크기를 측정한 결과는 Fig. 1에 나타내었다. 밀가루의 입자크기는 제분 조건에서 밀 배유부의 강도에 따라 달라지는데, 연질밀은 배유부가 쉽게 부서져 나오는 반면 초자질이 높은 경질밀은 쉽게 부서지지 않아 배유부를 부수기 위해 더 높은 힘을 가해야 한다. 밀가루의 입도는 수화 속도와 관계가 있으며 입도가 고울수록 수화도가 빨라지는데, 일반적으로 국수, 과자용 밀가루는 제빵용 밀보다 입자가 작고 연한 밀가루를 사용하는 것으로 알려져 있다(Lorenz, 1986). 평균 입자크기는 대조구인 중력분이 55.65 μm로 가장 낮았으며 춘파 밀의 입자크기는 평균 89.09~98.46 μm의 범위를 나타내었는데, 태중 품종이 98.46 μm로 가장 컸고 다중 품종이 89.09 μm로 가장 작았다. 추파 밀의 입자크기는 평균 86.63~92.94 μm의 범위였으며, 백찰 품종이 92.94 μm로 가장 컸고 다중 품종이 86.63 μm로 가장 작은 입자를 가지고 있었지만 춘파 및 추파 모두 품종 간 차이가 크지 않았다. 품종들의 평균 입자크기는 춘파, 추파 모두에서 실험구 품종이 대조구로 사용된 시판 강력분 및 중력분보다 더 작았다. 이는 입자크기는 국산 밀가루에 비해 수입 밀가루가 더 크게 관찰되었다는 연구 논문과 같은 결과였다(Cheong, 2001).

Fig 1. Particle size of wheat flour by sowing time and variety. Different small letters and capital letters above the bars indicate a significant difference by Duncan’s multiple range test (P<0.05) depending on same cultivars, different sowing time. **P<0.01 was considered significantly different, when compared within same cultivars, different sowing time.

본 연구는 국산 밀의 품종별 파종시기에 따른 이화학적 특성을 평가하기 위하여 수행하였다. 밀가루의 단백질 함량은 대조군 중력분이 10.21%로 가장 낮았고 춘파 태중 품종이 16.02%로 가장 높았다. 회분 함량은 춘파 백강 품종이 0.41%, 추파 태중 품종이 0.71%였으며, 백강 품종과 백찰 품종은 춘파 및 추파 모두 0.6% 이하였다. 전분 함량은 춘파 태중이 75.43%로 가장 높았고 추파 백강이 68.16%로 가장 낮았다. 아밀로오스 함량은 백찰이 6.51%였으며 일반 밀은 25~30% 범위였다. 글루텐 함량은 8.68~15.85% 범위였으며 추파 태중이 가장 높았다. 수분흡수지수는 품종별로 2.19~2.39% 범위에 있었으며 수분용해지수는 춘파 백찰이 9.30%로 높았다. 밀가루의 평균 입자크기는 대조군이 55.65 μm로 가장 작았고 추파 태중이 98.46 μm로 가장 컸다. 이상의 결과를 종합해보면 파종시기는 재배지역, 재배기간의 환경변이와 더불어 밀가루의 이화학적 특성에 영향을 주는 여러 요인 중 하나이기 때문에 가공적성 평가에 중요한 기준으로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구는 농촌진흥청 연구비지원(과제번호: PJ 0150212022)에 의해 수행되었으며 이에 감사드립니다.