서 론

초당 및 찰옥수수와 같은 식용옥수수의 과피는 식감에 매우 중요한 영향을 미치는 형질 중 하나이다. 옥수수의 과피는 얇을 수록 베어 물 때 부드럽고(bite toughness) 입속에서 씹을 때 질기지(tenderness) 않으며 잔존감(residue ratio)이 덜한 느낌을 준다(Yu et al., 2015). 따라서 얇은 과피 두께는 초당 및 찰옥수수 품종 개발에 있어 매우 중요한 선발 형질 중 하나이며 선발 과정에서 일상적으로 과피 두께를 측정한다.

과피 두께 측정을 위한 과피의 분리와 측정은 대부분 Wolf et al. (1969)의 방법을 이용하는데 이 연구에서는 사료용 옥수수를 대상으로 알곡으로부터 과피를 분리하고 측정하는 방법을 제시하고 있다. 사료용 옥수수는 수분 함량이 약 25% 정도일 때 수확을 하며 이때는 등숙이 완료된 상태이므로 알곡이 딱딱하여 이삭으로부터 탈립이 비교적 쉽다. 하지만 식용옥수수는 등숙이 진행 중인 풋이삭을 수확하여 판매를 하며 이 때의 식감을 간접적으로 측정하기 위한 과피 두께의 측정을 위해서는 이삭으로부터 탈립을 하여야 하는데 수분함량이 매우 높아 탈립이 쉽지 않다. 풋이삭 수확시기는 옥수수 육종가에게 포장 선발 및 인공 교배 등의 일이 집중된 시기이므로 측정할 시료를 통풍이 잘 되는 음지나 건조기에서 건조를 시킨 후 여유시기에 과피를 측정하게 되는데 이 때 시료의 저장 방법에 따른 과피 두께의 차이에 대한 연구 결과가 보고된 바가 없다.

식용옥수수의 과피 두께를 조사한 연구는 대부분 수확 적기 시료를 조사하는 것이 아니라 등숙이 완료된 종자 상태를 조사한 것으로 이는 종자 상태의 과피와 풋옥수수 수확적기의 과피의 두께는 차이가 없다는 가정에 근거하고 있다(Ito & Brewbaker, 1981; Choe et al., 2012; Yu et al., 2015). 찰옥수수는 등숙 시기에 따라 과피 두께의 변화가 없는 것으로 조사된 바 있지만(Han et al., 2015) 초당옥수수에 대한 근거는 부족하다.

본 연구는 초당 및 찰옥수수에서 풋이삭의 식감 결정에 중요한 과피의 두께를 측정하는 방법을 규명하기 위하여 과피 시료의 준비 방법에 따른 과피 두께의 차이와 등숙 시기별 과피 두께의 변화를 조사하기 위하여 수행하였다.

재료 및 방법

본 실험에서는 찰옥수수 1대 교잡종 3품종(찰옥4호, 미백2호, 연농1호)과 초당옥수수 1대 교잡종 3품종(칵테일600, 캔베라90, 캔베라84)을 공시하여 2014년 농우바이오 육종포장에 5월 10일 2립씩 줄간 70cm 주간 20cm로 노지 직파하였다. 파종 후 3-4엽기에 1개체를 남기고 솎아 주었으며 기타 관리는 농촌진흥청 옥수수 표준재배에 준하였다(RDA, 2011).

각 품종의 개화 시기에 양 옆으로 정상적인 식물체가 자라고 있는 개체를 선발한 후 시료의 등숙일을 동일하게 맞추기 위하여 옥수수의 자수가 나오기 전 봉투를 씌워 두었다가 자수가 모두 출현한 것으로 판명된 다음날 웅수로부터 화분을 받아 인공교배를 실시하였다. 인공교배를 실시한 날로부터 18일, 21일, 24일, 27일, 33일, 39일에 이삭을 수확하여 실험을 진행하였다. 찰옥수수는 45일에도 시료를 채취하였다.

수확한 이삭은 그늘지고 통풍이 잘되는 곳에서 자연건조, -4°C 냉동, 그리고 수확 직후의 3가지 다른 방법으로 과피 두께 측정용 시료를 준비하였다. 등숙기 및 시료 준비 방법별로 3개의 이삭을 이용(3반복)하였으며 각 이삭의 중앙 부위에서 5개 종실을 획득 후이들의 과피 두께를 측정하고 5개 측정값의 평균값을 분석용 데이터로 이용하였다. Han et al. (2015)은 이삭의 중앙 부위에서 시료를 확보하는 것이 정밀도가 높은 옥수수 과피 두께 데이터를 얻을 수 있다 하였다.

과피 두께의 측정은 Wolf et al. (1969)의 방법을 변형하여 측정하였는데 자연건조 및 냉동 샘플은 상온의 증류수에서 24시간 침종한 후 과피를 분리하였으며 수확 직후 샘플은 침종을 하지 않고 과피를 분리하였다. 분리한 과피는 직경 1 mm인 두께측정기(Mitutoyo Digimatic Thickness Gauge 547, Japan)를 이용하여 여러 부위를 측정하고 평균 두께를 나타내는 부위에서 최종 측정치를 확보하였다.

통계 분석은 찰옥수수와 초당옥수수를 각 각 따로 실시하였다. 과피 두께 데이터는 시료 준비 방법, 등숙시기 및 품종을 모두 고정효과요인으로 가정한 선형모형을 이용하여 삼원 분산분석(three-way ANOVA)을 통해 유의성 검정을 실시하였으며 사후 검정은 Waller-Duncan의 다중평균비교를 SAS 9.4 (SAS Institute Inc., Cary, NC, USA) 프로그램을 통해 진행하였다. 초당 옥수수 캔베라84의 18일차 자연건조 샘플 확보에 실패하여 결측구 처리를 하였다.

결과 및 고찰

시료 준비 방법에 따른 등숙 시기별 찰 및 초당옥수수의 종실 과피 두께를 비교하기 위해 실시한 분산분석에서 초당옥수수(Table 1)와 찰옥수수(Table 2) 모두 시료 준비 방법, 등숙 시기, 품종의 3개 요인간 삼원 교호작용(3 way interaction)이 유의한 것으로 나타났다. 이에 3개 요인의 모든 수준 조합의 평균을 Waller-Duncan의 방법으로 비교하였으며 그 결과를 Table 3 (초당옥수수)과 Table 4 (찰옥수수)에 정리하였다.

Table 1. Analysis of variance for pericarp thickness of super sweet corn hybrids.

Table 2. Analysis of variance for pericarp thickness of waxy corn hybrids.

Table 3. Average and standard deviation of pericarp thickness (𝜇m) of super sweet corn hybrids.

Table 4. Average and standard deviation for pericarp thickness (𝜇m) of waxy corn hybrids

초당옥수수의 수확 적기는 일반적으로 찰옥수수 보다 3일 정도 빠른, 수정 후 21일 경으로 알려져 있다. 과피 두께 측정에는 주로 적기에 수확한 옥수수를 건조시료를 이용하게 된다. 파종일, 등숙기의 기상 등으로 다소 차이는 있겠지만 일반적으로 초당 옥수수 품종의 여러 특성 중 과피 두께는 수정 후 21일차(DAP21)의 건조시료의 측정값이다. 이 시기와 말린 시료의 과피 두께에서는 칵테일600의 평균이 27.3 μm (±0.81)로 칸벨라90 (28.7±1.15 μm)과 칸벨라86 (32.7±4.28 μm)에 비해 유의미하게 얇은 것으로 나타났다(Table 3). 하지만 3개 공시품종 모두 충분히 얇은 과피를 가지고 있으므로 품종 간의 과피 두께 차이가 식감의 차이로 나타나지 않을 것이라 사료된다. 수정 후 21일차 시료에서 칵테일600의 과피 두께는 건조시료(27.3±0.81 μm) < 생시료(39.7±0.42 μm) < 냉동시료(45.7±3.59 μm) 순으로 나타났으며 처리 간의 유의성이 인정되었으며, 칸벨라84는 냉동시료(28.7±0.90 μm) < 생시료(31.4±1.71 μm) < 건조시료(32.7±4.28 μm)의 순으로 나타났으나 처리 간의 유의성은 인정되지 않았으며, 칸벨라90에서는 건조시료(28.7±1.15 μm) < 생시료(34.8±1.64 μm) < 냉동시료(43.7±8.93 μm) 순으로 나타났으며 처리 간의 유의성이 인정되었다. 칸벨라84는 모든 시료 준비 방법에서의 유의성 차이가 없음을 고려할 때 일반적으로 초당옥수수에서 수확 적기인 수정 후 21일 경 이삭에서 과피 두께는 건조시료가 가장 얇고 수확 후 생알곡에서 측정한 과피 두께가 그 다음 그리고 냉동시료에서 측정한 과피 두께가 가장 두꺼운 측정치를 나타내는 것으로 나타났다.

초당옥수수에 비해 찰옥수수는 수정 후 24일 경이 수확 적기로 알려져 있으며 과피 두께 측정은 초당옥수수와 동일한 건조시료를 이용한다. 찰옥수수 각 품종 별 수정 후 24일차(DAP24) 건조시료의 과피 두께는 미백2호(46.7±1.36 μm) < 대학찰(47.3±1.1 μm) < 찰옥4호(47.5±1.96 μm) 순이었으나 서로 간의 유의한 차이는 인정되지 않았다(Table 4). 이 결과는 한국 상업용 찰옥수수의 농업 형질을 비교한 So & Oh (2013)에서 측정한 과피 두께와는 다소 차이가 있었다. 이들의 결과에서는 대학찰(44.8 μm) < 미백2호(46.7 μm) < 찰옥4호(58.2 μm)의 순으로 나타났으며 본 실험 결과와 비교해 볼 때 대학찰 및 미백2호의 과피 두께는 비슷하였으나 찰옥4호의 두께는 약 10 μm 이상 차이를 보였다. 과피 두께는 협의의 유전력이 80%로 매우 높은 것으로 알려져 있으나(Helm & Zuber, 1972), 찰옥4호의 경우 재배 환경에 따른 차이가 나타난 것으로 판단되어진다.

찰옥수수의 수정 후 24일차 시료에서 찰옥4호의 과피 두께는 생시료(47.2±0.92 μm) < 건조시료(47.5±1.96 μm) < 냉동시료(49.7±3.21 μm) 순으로 나타났으나 처리들 간의 유의성은 인정되지 않았으며, 대학찰은 건조시료(47.3±1.1 μm) < 냉동시료(49.7±3.29 μm) < 생시료(50.3±2.04 μm)의 순으로 나타났으나 찰옥4호와 마찬가지로 처리들 간의 유의성은 인정되지 않았으며, 미백2호의 경우 냉동시료(44.9± 1.33 μm) < 건조시료(46.7±1.36 μm) < 생시료(49.9±3.01 μm)의 순으로 나타났으며 냉동시료와 건조시료 간에는 유의성이 인정되지 않은 반면 냉동시료와 건조시료 간에는 유의성이 있는 것으로 조사되었다. 따라서 수확 적기(DAP 24일)의 찰옥수수 과피 두께 측정은 생시료나 건조시료 모두 이용 가능할 것이라 판단된다. 하지만 생시료의 경우 수확 후 바로 측정을 해야 하는 시간적 제약이 있을 수 있으나 건조 시료는 건조 후 언제라도 측정이 가능하기 때문에 시간적인 제약을 덜 받을 수 있다는 장점이 있을 것이다.

Fig. 1은 초당옥수수의 등숙 시기에 따른 품종별 및 시료 준비 방법별 과피 두께의 변화를 나타낸 그래프이다. Han et al. (2015)는 찰옥수수의 등숙기에 따른 과피 두께 변화를 측정한 바 찰옥수수 건조 시료는 수정 후 18일 이후 성숙기까지 과피 두께의 변화가 없는 것으로 보고하였다. 당이 많은 배유를 가진 초당옥수수의 경우 이러한 배유의 특성이 과피의 성숙에 영향을 끼치지 않을 경우 초당옥수수에서도 찰옥수수와 마찬가지로 과피의 성숙이 이루어진 후 두께의 변화는 없을 것으로 기대된다. 건조 시료의 경우 조사한 3개 초당옥수수 품종은 등숙 시기별 다소 차이를 보이기는 하지만 모두 과피의 변화가 크게 나타나지 않는 것으로 조사되었다(Fig. 1(b)). 하지만 생시료의 경우 3개 품종 모두 등숙이 진행됨에 따라 증가와 감소의 일정 경향이 보이지 않았는데 이러한 불규칙성은 파괴검사의 성격상 동일한 시료를 사용할 수 없기 때문에 발생하는 실험 오차로 사료된다. 냉동시료에서는 칸벨라84의 경우 과피 두께가 꾸준히 증가한 반면 칵테일600은 큰 변화가 없었으며 칸벨라90은 등숙 진행에 따른 불규칙한 증가와 감소를 보였다. 따라서 초당옥수수에서 실험오차를 최소화한 과피 두께의 측정을 위해서는 수확한 시료를 건조시키는 기존의 방법이 가장 좋을 것으로 판단된다.

Fig. 1.

Changes in pericarp thickness of super sweet corn hybrids during grain filling. The thickness was measured for kernel samples prepared by three different methods: fresh (△), dried (○), and frozen (□) immediately after harvest. The graphs are arranged by a) cultivar and b) method. The error bar indicates ± standard error of the mean (n = 3) calculated from the mean square of error.

이에 반해 찰옥수수 3품종은 등숙 진행에 따른 과피 두께 변화의 불규칙성이 시료 준비 방법에 상관없이 초당옥수수에 비해 적은 것으로 보인다(Fig. 2). 특히 3개 품종 모두에서 수확적기인 수확 후 24일차에서 모든 3개 시료 준비 방법에 따른 과피 두께 측정치가 비슷하여 이 시기의 과피 두께는 시료 준비 방법에 크게 영향을 받지 않을 것으로 기대된다. Kim et al. (2011)은 풋찰옥수수 수확 후 예냉처리와 저온저장에 따른 품질 변화를 조사한 결과에서 처리방법에 무관하게 저장기간이 2일 지남에 따라 약 10 μm의 과피 두께가 얇아진 후 10일까지 얇아진 과피가 유지되는 것으로 보고하였다. 본 실험에서 생시료의 과피 두께는 수확 후 바로 측정을 한 것이며 건조시료와 냉동시료의 경우 최소 7주일 정도의 건조 또는 냉동 기간을 거친 후 과피 두께를 조사한 결과이다. 측정 시료 간에 발생하는 실험 오차와 Kim et al. (2011)의 결과를 고려해 볼 때 본 실험의 결과 시료 준비 방법에 따른 차이는 크지 않는 것으로 사료된다.

Fig. 2.

Changes in pericarp thickness of waxy corn hybrids during grain filling. The thickness was measured for kernel samples prepared by three different methods: fresh (△), dried (○), and frozen (□) immediately after harvest. The graphs are arranged by a) cultivar and b) method. The error bar indicates ± standard error of the mean (n = 3) calculated from the mean square of error.

적 요

본 연구는 식용옥수수 풋이삭의 식감의 결정에 영향을 미치는 과피의 두께를 측정하는 방법을 규명하기 위하여 과피 시료의 준비 방법에 따른 과피 두께의 차이와 등숙 시기별 과피 두께의 변화를 조사하기 위하여 수행하였다.

1. 찰옥수수와 초당옥수수 각 3품종의 시료를 수확 직후 생옥수수(생시료) 알곡을 바로 측정하거나 상온의 음지에서 완전(건조시료) 건조시키거나 -4°C로 냉동시킨 후 과피를 측정하였다.

2. 시료 준비 방법과 등숙 시기에 따른 삼원 교호작용의 유의성이 인정되어 어느 한 요인에 대한 일반적인 결론을 도출하기 보다는 각 시료 준비 방법과 특정 등숙 시기에 따른 과피 두께의 비교를 수행하였다.

3. 초당옥수수는 건조시료에서 등숙이 진행됨에 따라 비교적 안정된 과피 두께 측정값을 얻을 수 있었으며 찰옥수수는 비해 모든 시료 준비 방법에서 초당옥수수보다 안정된 값을 보였다. 특히 풋찰옥수수 수확 적기인 수정 후 24일경에는 시료 준비 방법에 따른 차이는 크게 나타나지 않을 것으로 기대된다.