서 언
고추는 남아메리카 지역이 원산지로 가지과에 속하는 다년 생 초본이며(Kim et al., 1982), 우리나라에는 약 400년 전 임진왜란 전후에 전래된 것으로 알려져 있다(Lim et al., 2012). 고추는 다양한 색과 독특한 매운맛으로 세계적으로 많 이 소비되고 있는 향신료의 하나이며, 특히 한국에서 고추는 김치, 고추장 등의 주요 음식의 핵심 양념 재료로 및 식재료 로 한국 음식문화에 중요한 위치를 차지하고 있다(Yang et al., 2012). 국내에서 대부분의 고추는 건조된 상태로 저장되어 고춧가루 형태로 가공되고 있다(Ku et al., 2001).
국내 고추 재배 면적은 2000년 74,471ha, 2010년 44,584ha, 2020년 31,146ha로 매년 감소하고 있으며(MAFRA, 2018), 건고추 재배를 위한 노지 재배 면적 또한 병해충 경감, 생산 량 증대, 조기 수확 등의 이유로 감소하고 있고 시설재배로 면적이 확대되고 있다(Kim et al., 2012;Lee et al., 2004;Yang et al., 2011). 건고추 시설재배는 비가림 재배의 형태로 주로 이루어지기 때문에 비료의 연용과 과용, 단일 작목의 연 작, 토양내 염류 집적이 반복되고(Yi et al., 2020), 이는 토양 구조의 단립화와 이화학성 및 생물학성의 악영향을 준다 (Horrigan et al., 2002;Sun et al., 2015). 건고추 노지재배 는 바이러스, 진딧물, 총채벌레, 탄저병 등에 무방비로 노출되 어 10회 이상의 화학농약을 연용하기 때문에(Park et al., 2019), 향후 PLS (Positive List System) 및 친환경 농산물 생산에 어려움이 있다. 이처럼 안전 농산물에 대한 요구가 증 대되고 있으나 친환경 생산에 적합한 고추 품종에 대한 연구 는 미비한 상황이다. 따라서 본 연구는 농가 생산 규모의 실 증연구로 고추의 생육 및 이화학적 분석을 통해 친환경 재배 에 적합한 고추 품종을 선발하고자 하였다.
재료 및 방법
본 친환경 생산에 적합한 고추 품종 선발을 위하여 전라북 도 순창군 내의 준산간지 및 평야지를 고려하여 각각 1,000 m2 규모의 총 5개소의 시험포를 조성하였다. 시험 품종 은 101~118번은 지역적응성검정용 교배조합, 119번 사카타코 리아 ‘거창한’(대조구), 120~121번 복합내병성계 교배조합, 122 번 농우 ‘칼라짱’, 123번 동부 ‘불폭포’, 124번 KS종묘 ‘네오 스타’로 총 23품종을 공시하였다. 고추 파종은 2019년 2월 25 일 파종하여 5월 8일 본포에 정식하였다. 고추 특성조사는 8 월 8일 고추 품종별 10주씩 수집하여 분석 시료로 사용하였다. 고추 친환경 포장의 준비는 농촌진흥청 표준시비처방 기준에 따라 질소 12.2 kg·10a-1, 인산 6.4 kg·10a-1, 칼륨 6.1 kg·10a-1, 퇴구비 2,000 kg·10a-1, 석회 200 kg·10a-1, CEC 10~15 cmol+·kg-1, EC 2.0dS·m-1을 기준으로 건계분(N:P:K=2.6:3.4:1.2%)을 활용하 여 조성하였다.
수확한 고추 시료의 과수, 생체중, 과장, 과경, 1과중과 색도 를 조사하였다. 그 후 수확한 홍고추를 열풍기에서 65°C 1일, 62°C 2일을 건조하여 분쇄한 후 40 mesh 체를 통과시킨 고춧 가루를 저온냉동고 -40°C에서 보관하면서 Capsaicinoids, 유리 당, 유기산의 함량과 당산비 분석 시료로 사용하였다. 생과중 은 10주에서 수확한 전체 홍고추의 무게를 쟀으며, 과장, 과경 과 1과중은 품종별 10주를 선택하여 수집한 전체 홍고추 중 평균적인 크기를 보이는 5과를 선택하여 평균 값을 측정하였 다. 건물중은 각 품종별 10주에서 수확된 홍고추의 전체를 건 조한 뒤 그 무게를 측정하였다.
Capsaicinoids 분석은 Hoffman의 방법(Hoffman et al., 1983)을 변형하여 수행하였다. 고춧가루 10 g을 95% 에탄올 200 mL에 넣고 60°C에서 5시간 동안 가열 및 냉각하여 안정 화한 뒤 상등액을 0.45 μm membrane filter로 여과한 후 HPLC (Waters M510 pump, U6K injector, M490 multiwave length UV detector, M740 data)에 5 μL를 주입시켰다. HPLC 분석 조건은 Bondapak C18 column (Waters, USA)을 사용하였고 UV detector 280 nm에서 측정하였다. 이동상의 조 성은 acetonitrile: deionized water (1% acetic acid) = 40:60 으로 유속은 1.5 mL·min-1으로 수행하였다.
유리당 분석은 AOAC 방법(White Jr, 1980)에 따라 전처리한 후 Lee (1979)의 방법을 변형하여 분석하였다. 고춧가루 1 g을 80% 에탄올 100mL에 넣고 150rpm에서 1시간 동안 진탕한 후 5,000 rpm에서 10분간 원심분리하여 상등액을 얻었다. 상등 액을 활성탄으로 탈색한 후 에탄올 제거를 위해 증류수 50mL 를 채운 후 0.2 μm membrane filter를 여과시켜 HPLC에 20 μL을 주입하였다. 분석에 사용한 column은 Sep-pak plus C18 cartridge (Waters, USA)를 사용하였고, 이동상의 조성은 acetonitrile: deionized water=80:20, 유속은 1.8mL·min-1이었고 RI detector (Waters, USA)로 peak을 검출하였다.
유기산 분석은 Coppola의 방법(Coppola, 1984)을 변형하여 전처리한 후 Sep-pak plus C18 cartridge를 이용하여 UV detector 220 nm에서 HPLC로 분석하였다. HPLC는 Shaw의 방법(Shaw & Wilson, 1981)을 변형하여 μBondapak C18 (10 μm, 300 × 7.8 mm, Waters, USA)과 ODS Hypersil (5 μm, 250 × 4 mm, HP, USA)을 연결하여 분석하였고 UV detector 220 nm에서 검출하였다. 표준 유기산은 acetic acid, fumaric acid, lactic acid, malic acid, oxalic acid, succinic acid, tartaric acid, cinnamic acid, citric acid, malonic acid (Sigma Co., USA)의 10가지를 증류수에 각각 녹여 1% 용액 을 만들어 냉장 보관하면서 0.1%로 희석하여 사용하였다.
고춧가루에 대한 종합적인 선호도에 대한 관능평가는 Gillette Test를 응용하여 수행하였다(Quinones-Seglie et al., 1989). 관능평가를 위한 시료는 각 품종별 3과씩 3반복으로 고춧가루를 만들어 정제수(고춧가루:정제수 = 1:1)에 넣고 30분 간 35°C에서 교반시키면서 용해시켰다. No.4 filter paper (Whatman, UK)로 여과한 후 10배 희석한 여과액을 실험에 사용하였다. 평가 패널은 20년 이상 고추 영농 경력을 보유한 농업인 60명을 선발하여 2그룹으로 나누어 본 연구 시험포에 서 고추 생육 상황과 여과된 고춧가루 희석액을 함께 맛을 보 면서 관능 평가에 참여하였다. 선호도는 1=대단히 싫다, 5=대 단히 좋다의 순으로 5점 평점법으로 조사하였다. 고추의 중요 한 병으로 오이모자이크 바이러스(CMV, cucumber mosaic virus), 토마토 반점위조바이러스(TSWV, tomato spotted wilt virus), 탄저병의 이병주수를 조사하여 각각 조사하여 이병률 을 계산하였다. 모든 분석 자료는 SAS 통계분석 프로그램 (SAS 9.2, SAS Institute., USA)을 이용하여 Duncan 다중 검정(Duncan’s multiple range test)하였다.
결 과
생육 특성 조사
고추 품종별 생육조사 결과는 Table 1과 같다. 품종별 10주 의 수확과수는 114번 99.5과, 103번 87.5과, 118번 85과로 높 은 수량을 보였다. 생과중은114번 2491.6 g, 118번 2,184.5 g, 115번 1,733.0 g로 높게 나타났다. 과장은 115번 175.5 mm, 117번 162.5 mm, 116번 160.4 mm의 순으로 과장이 길게 나 타났다. 과경은 120번 28.3 mm, 123번 25.8 mm, 117번 25.5 mm 순으로 길게 나타났으며, 1과중은 116번 33.3 g, 115 번 32.7g, 117번 30.3 g 의 생체중을 보였다. 건물중은 114번 379.3 g, 118번 354 g, 122번 322.8 g 순 이었다.
색도
건조 전과 후의 홍고추 색도는 Table 2와 같다. 건조 전 색 도는 고추 색의 밝기를 나타내는 L값이 105번 33.4, 104번 32.7, 106번 30.7, 적색도를 나타내는 a값이 110번 17.9, 105 번 17.3, 106번 16, 황색도를 나타내는 b값은 103번 21.5, 120번 19.5, 119번 19.2로 나타났다. 고추의 색도에서 가장 중 요하게 판단하는 a값은 적색을 나타내는 주요 요인으로 본 연 구에서 가장 높았던 110번의 a값은 19.0으로 나타났는데, Lee et al. (2002)에 따르면 과거 국내 건고추 품종에서 적색계 품 종으로 선호 되었던 금탑의 a값은 32.3으로 보고한 바 있어, 이와 비교해 낮게 나타났다. 이는 친환경재배에서 오는 생산 환경과 품종적 차이에서 오는 유전적 차이가 복합적으로 작용 되는 것으로 생각된다.
건조 후 색도는 L값이 110번 33.6, 108번 32.5, 123번 31.7, a값은 110번 19.0, 103번 18.6, 106번 17.4, b값은 106 번 7.8, 103번 7.0, 108번 6.8로 나타났다.
건조 전 고추의 색도는 101번~106번 품종의 a값이 높게 나 타나 다른 품종과 비교했을 때 적색을 더 띄는 것으로 나타났 다. 건조 후 색도는 101번~110번 품종에서 L값과 a값이 고르 게 높게 나타났다. 본 연구에 사용된 고추 품종은 건조 전과 후의 L값과 a값의 차이가 크게 나지 않았지만, 황색도를 나타 내는 b값의 경우 건조 전의 평균이 15.7인 반면, 건조 후는 평균이 4.6으로 3배 이상 값이 떨어져 건조 후 적색이 더 선 명해짐을 알 수 있었다. 이는 Sul et al. (2004)의 연구에서도 마쇄고추와 고춧가루의 b값을 비교했을 때, b값이 더 낮은 마 쇄고추가 선명한 적색을 나타내는 것으로 보고하였다.
Capsaicinoids, 유리당과 유기산 함량
고추의 capsaicinoids 함량은 고추의 매운맛을 나타내는 주 요 성분인 capsaicin과 dihydrocapsaicin을 측정한 후 합한 값 을 총 함량으로 표기하였다(Table 3). 101번 81.3 mg/100 g, 102번 76.2 mg/100 g, 104번 70.1 mg/100 g로 매운 것으로 나 타났다. 반면 116번~119번은 116번 19.2 mg/100 g, 117번 11.3 mg/100 g, 118번 17.2 mg/100 g, 119번 19.2 mg/100 g로 낮게 나타나 23개 품종 중 가장 맵지 않은 것으로 나타났다.
매운맛의 기준을 설정하는 것은 국민의 식습관 차이에 따라 선호도가 달라 어려운 것으로 알려져 있다(Huang et al., 2014). 국가기술표준원은 고춧가루의 capsaicin과 dihydrocapsaicin의 함 량의 합에 따라 매운 맛 정도를 순한맛(150 mg·kg-1미만), 덜 매운맛(150 mg·kg-1이상~300 mg·kg-1미만), 보통 매운맛 (300 mg·kg-1이상~500 mg·kg-1미만), 매운맛(500 mg·kg-1이상 ~1000 mg·kg-1미만), 매우 매운맛(1000 mg·kg-1이상)의 5가지 로 구분하고 있다(KATS, 2018). 위 기준에 따라 본 연구에 사용된 품종은 117번은 순한맛, 113번~116번, 118번~120번, 122번은 덜 매운맛, 108번~112번, 121번, 123번은 보통 매운 맛, 101번~107번은 매운맛으로 분류되었다.
총 유리당 함량은 116번 17.39 g·100 g-1, 101번 17.32 g·100 g-1, 113번 16.93 g·100 g-1로 나타났다(Table 3). 고추의 유리당 함량 은 캡사이신 및 유기산과 함께 고추의 맛에 영향을 주는 주요 요인으로 알려져 있으며, 유리당 함량은 캡사이신 함량이 낮 을 경우 매운맛의 강도에 영향을 주는 것으로 보고되었다(Ku et al., 2001;Park et al., 1999). 또한 건조 과정 중 갈변반 응으로 인해 건조 후 유리당 함량이 감소되는 것으로 보고되 었으며(Son et al., 1995), Cho et al. (2004), Kim et al. (2006)과 Hwang et al. (2011)에 따르면 고추의 환원당 함량 은 생산지역의 지리적 및 환경적 요인에 큰 영향을 받는 것으 로 나타났다. 본 연구의 고추 품종들은 재배지역, 건조 및 저 장 조건이 동일했으므로 유리당 함량의 차이는 품종 간의 차 이에서 온 것으로 판단된다.
총 유기산 함량은 Table 3과 같이 나타났으며, 102번 1,272.1mg·100 g-1, 111번 1,266.0mg·100 g-1, 114번 1,253.1mg· 100 g-1으로 높은 함량을 보였다.
당산비는 유리당/유기산으로 110번 17.9, 101번 15.3, 107번 14.5, 116번 14.4, 113번 14.1로 높게 나타났으며, 120번 5.1, 119번 7.3, 118번 8.5, 108번 9.6으로 낮게 나타났다(Table 3). 고추의 맛은 capsaicinoids 함량과 당산비에 의해 결정되는 데, capsaicinoids 함량은 강한 신열미를 결정하나 각각의 개인 적 고추맛에 대한 기호도는 당산비가 작용한다. 특히 당산비 는 품종에 따라 그 총 유리당과 총 유기산의 함량비가 크게 달라지는데, 그 값이 커질수록 고추맛에 대한 선호도가 높은 선형성과 일치되는 것으로 보고되었다(Soh et al., 2011).
선호도 조사
건고춧가루에 대한 선호도 조사에서 106번, 107번, 115번, 116번, 120번의 선호도가 높은 것으로 나타났다(Table 4). Soh et al. (2011)에 따르면 고추의 맛은 매운맛 R=0.149, 유리당 R=0.473, 유기산 R=0.382로 단일 요인에서는 매우 낮은 상관 성을 보이기 때문에 복합적으로 작용하는 것으로 보고되어 있 는데, 본 연구에서도 총 캡사이신 함량이 높았던 101번, 102번 은 선호도가 낮게 나타났다. 이것은 매운맛을 감지하는 임계점 에 도달하면 매운맛이 강하여 선호도를 결정하는 다른 맛을 감 지하기 어렵기 때문에 관능 평가의 선호도가 낮아진다는 보고 와 유사한 결과로 해석된다(Soh et al., 2011). 아울러 건고춧 가루에 대한 선호도의 우선순위와 선호도, 캡사이신, 당산비, 생산성의 특성에 대해 회귀분석한 결과 R2값 0.95로 높은 상 관성을 보였다(Fig. 1). 그 결과 우선순위가 높았던 115, 106, 116, 120이 5개의 그룹에서 가장 높은 1그룹을 차지하였다.
고추 병해 조사
고추 시험포장에서 발생하는 중요한 병으로 알려진 CMV, TSWV, 탄저병의 이병주를 조사하였다(Table 5). 탄저병은 고 추의 주요 병행로 특히 강수량과 평균기온의 상승으로 발병률 이 증가하고 있는 것으로 나타났다(Yoon et al., 2014). CMV 는 Lee et al. (2015)의 연구에 따르면 고추에 발생하는 바이 러스 병 중 가장 높은 우점률을 가지는 바이러스로 조사되었 다. TSWV는 기주범위가 넓은 병원성이 강한 바이러스로 2006년 이후로 꾸준히 고추에서 바이러스 병을 일으키는 것으 로 보고되었다(Cho et al., 2007). CMV 이병률은 104번 5.5%, 106번 0.3%, 107번 6.1%, 115번 2.4%, 116번 3.4%, 120번 3.6%, 121번 4.3%, 122번 5.9%로 가장 낮았다. 상기 품종은 CMV-fny에 대한 높은 저항성을 가진 고추 계통에서 유래하여 초기 CMV 발생이 낮은 것으로 생각된다. 칼라병을 유발하는 TSWV 이병률은 101번 1.2%, 102번 0.2%, 103번 0.1%, 104번 0%, 106번 1.9%, 115번 0%, 116번 0.5%, 120번 1.7%, 121번 0%으로 낮게 나타났다. 탄저병 이병률은 106번 17.9%, 115번 15.3%, 116번 14.1%, 120번 18.1%로 가장 낮게 발생하였다. 현재 고추 재배에서 가장 중요한 CMV, TSWV, 탄저병에 대한 가장 낮은 이병률을 보인 106번, 115번, 116번, 120번이 복합내병성 품종으로 친환경 재배에서 가장 유리한 것으로 나타났다.
본 연구 결과 22개 품종의 고추를 대비 품종들과 건조 전· 후를 비교해 선호도가 높고 병해 피해가 적은 106번, 115번, 116번, 120번 4개 품종이 친환경 재배에 적합한 품종으로 선 발되었다. 이는 이화학성 분석 결과와 일치하지 않는데, 농업 인 소득 개선 측면에서 착과량과 수량에 대한 요소가 함께 복 합 반영된 것으로 생각된다.
적 요
본 연구는 친환경 재배에 적합한 고추 품종을 선발하기 위 해 수행하였다.
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1. 수확과수는 114번 99.5과, 103번 87.5과, 118번 85과 순 으로 높은 수량을 보였다.
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2. 생과중은 114번 2,491.6 g, 118번 2,184.5 g, 115번 1,733.0 g 순으로 높았고,
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3. 과장은 115번 175.5 mm, 117번 162.5 mm, 116번 160.4 mm 순으로 무거웠다.
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4. 과경은 120번 28.3 mm, 123번 25.8 mm, 117번 25.5 mm 순으로 컸고,
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5. 1과중은 116번 33.3 g, 115번 32.7 g, 117번 30.3 g의 순 으로 높은 생과중을 보였다.
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6. 10주에 대한 건과 수량은 114번 379.3 g, 118번 354 g, 122번 322.8 g 순으로 높게 나타났고,
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7. 건조 전 색도는 L값이 105번 33.4, 104번 32.7, 106번 30.7, a값은 110번 17.9, 105번 17.3, 106번 16.0, b값은 103 번 21.5, 120번 19.5, 119번 19.2, 건조 후 색도는 L값이 110번 33.6, 108번 32.5, 123번 31.7 a값은 110번 19.0, 103 번 18.6, 106번 17.4, b값은 106번 7.8, 103번 7.0, 108번 6.8 순으로 높았다.
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8. 총 캡사이신 함량은 101번 81.3 mg/100 g, 102번 76.2 mg/100 g, 104번 70.1 mg/100 g 순으로 매운맛이 강한 것으로 나타났고, 유리당 함량은 116번 17.39 g·100 g-1, 101번 17.32 g·100 g-1, 113번 16.93 g·100 g-1 순으로 높았다. 유기산 함량은 102번 1272.1 mg·100 g-1, 111번 1266.0 mg·100 g-1, 114번 1253.1 mg·100 g-1 순으로, 당산비는 120번 5.1, 119번 7.3, 118번 8.5 순으로 나타났다.
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9. 건고춧가루에 대한 선호도 조사에서 106번, 107번, 115번, 116번, 120번의 선호도가 높은 것으로 나타났다.
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10. 고추의 주요 병으로 알려진 CMV, TSWV, 탄저병에 대 한 조사에서 106번, 115번, 116번, 120번 4개 품종의 이병률 이 가장 낮게 나타나 이들 복합내병성 품종이 친환경 재배에 적합한 것으로 선발되었다.