KR20120063951A

KR20120063951A - 쌀겨를 이용한 고품질 쌀 생산 방법

Info

Publication number: KR20120063951A
Application number: KR1020100125137A
Authority: KR
Inventors: 강미영; 이상철; 서필대; 김영준
Original assignee: 경북대학교 산학협력단
Priority date: 2010-12-08
Filing date: 2010-12-08
Publication date: 2012-06-18

Abstract

본 발명은 쌀의 부산물이면서 친환경 농자재로 이용될 수 있는 쌀겨를 쌀 재배시 시비하여, 고기능성 및 고식미성 쌀을 생산하는 방법에 관한 것이다.

Description

쌀겨를 이용한 고품질 쌀 생산 방법{Production method of rice Using rice bran}

곡물의 생육에는 물, 공기, 온도, 햇빛, 양분 등이 필요하고, 이 중에서 곡물생산량과 생육을 향상시키기 위해 인위적으로 가장 쉽게 개선할 수 있는 부분이 비료의 형태로 양분을 공급하는 것이다.

우리나라 비료관리법에 명시된 비료란 식물에 영양을 주거나 식물의 재배를 돕기 위하여 흙에서 화학적 변화를 가져오게 하는 물질과 식물에 영양을 주는 물질로 정의되어 있는데, 지금까지는 공장에서 생산되는 화학비료의 사용으로 작물의 생육과 수량을 크게 향상시켜왔다.

우리나라 토양은 비옥도가 낮기 때문에 토양비옥도 향상에 목표를 두고 화학비료를 많이 사용하도록 권장되어, 최고수준의 비료를 시비하는 다비다수농법이 성행하여왔는데, 1980년대를 기점으로 대부분의 농경지에서 질소, 인산, 칼리 등 화학성분의 토양 투입량이 과도하여 축적되는 집적현상을 나타내기 시작하여, 오히려 자체 독성 및 다른 영양소의 상호작용에 의한 결핍으로 수확량이 체감하고 토양환경을 악화시키는 문제가 발생하고 있다.

이에 우리 정부도 농업환경을 개선하기 위해 2013년까지 화학비료의 사용량을 매년 5% 감축하여 225kg/ha까지 줄이기 위한 작물양분종합관리(Integrated Nutrient Management)기술을 개발 보급해 나가는 친환경농업정책을 적극 추진하고 있다.

한편, 우리나라의 주식인 쌀은 국내 시장규모가 약 3조원에 달하는데, 최근 웰빙을 추구하는 소비자들이 늘어나면서 화학비료를 사용하지 않고 친환경적인 농법으로 재배된 쌀을 요구하거나, 고품질 또는 고기능성의 쌀에 대한 요구가 증가하고 있다.

이에 친환경농법으로 유기질비료, 완효성비료, BB(Bulk Blending)비료, 양액 또는 관주용 비료, 유기성폐기물 비료, 미생물비료, 생장조절제를 함유하는 기능성비료, 토양개량제 등의 다양한 방법들이 제시되고 있지만 아직은 미흡한 실정이다.

이러한 상황에서 본 발명자들은 우리나라의 질소 균형지표가 205kg/ha로서 비료의 투입량과 배출 및 잔존량을 감안한 친환경적 시비의 중요성에 착안하여, 비료성분의 수지는 화학비료보다 투입된 유기물질의 효율성을 높일 수 있도록 친환경 농자재를 이용한 유기질비료 개발을 연구하게 되었다.

이를 위해 본 발명자들은 3여년에 걸쳐 친환경 농자재로서 왕겨,쌀겨, 폐배지, 목초탄 등을 이용하여 광범위한 실험을 수행하였고, 이러한 쌀겨 처리를 화학비료 100% 처리와 비교했을 때 무기성분의 변화에는 큰 차이가 없으며, 쌀겨, 폐배지 처리는 양이온의 함량을 높여 CEC(양이온치환용량.Consumer Electronics Control)증가에 기여하였고 목초탄 처리에서는 규산의 함량이 증가하였음을 알 수 있었다.

또한 지금까지 쌀겨 시용은 이앙 후 5일에 시용 하는 것이 좋다고 보고되었으나, 이는 노동력 증가를 초래하고 시용시기가 늦을수록 토양의 환원상태를 초래하여 벼의 초기생육을 지연시키는 단점이 있다. 본 연구는 이앙 전 처리함으로서 노동력 감소와 초기 생육감소를 최소화할 수 있는 결과를 얻게 되었고, 화학비료 대체용으로 사용이 가능함을 확인하게 되었다.

또한 쌀겨인 쌀겨에 미생물을 적용하여 비료 대체 효과를 비교 분석한 결과, 무기성분의 함량 특히 질소 함량을 높일 수가 있음을 알 수 있었다.

상기한 연구 성과를 기초로 하여, 본 발명은 벼 재배 시 친환경 유기질비료로서 쌀겨를 이용함으로써, 친환경농자재 및 도정부산물 시용에 따른 감비 효과를 달성하고 그 적정 시비량과 처리시기를 제공하여, 친환경적이면서 고효율의 쌀 생산방법을 제공하는 데 목적이 있다.

또한, 친환경 농자재인 쌀겨를 시용 시 토양의 물리적 화학적 성질개선효과를 규명하고, 생산된 쌀의 이화학적 특성과 및 식미감 , 생리활성효과를 규명하여 고품질의 기능성을 쌀을 제공하는데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 10a 당 쌀겨 150kg~ 600kg를 이앙 10일전부터 이앙 후 수확전 사이에 토양에 시비하는 것을 포함하는 쌀 생산방법에 있다.

상기에서 쌀겨의 시비는 쌀겨만을 시비하거나, 상기 쌀겨 600kg/10a ~ 150kg/10a와 화학비료 N-P₂O₅-K₂O를 9-5.5-4.8kg/10a 100중량 기준으로 25중량부에서 100중량부를 혼합하여, 이앙 10일전부터 이앙 후 수확전 사이에 토양에 시비하여 벼를 재배하는 것을 특징으로 하는 쌀 생산방법에 있다.

본 발명에 의해 쌀겨를 시비하여 생산된 쌀은 고기능성 물질인 페놀성 화합물의 양이 크게 증가한 것으로 나타났다. 이는 전자공여능에 기인하는 항상화활성 및 DPPH라디칼 소거능에 기인화하는 항산화활성에 있어, 쌀겨를 시비한 것이 화학비료를 시비한 것에 비하여 우수한 것을 입증하는 것이다. 또한 Xanthine oxidase 활성에 기인하는 항산화활성은 화학비료에 쌀겨를 혼합사용함으로써 크게 증가한 것도 입증된다.

이러한 결과들은 쌀의 기능성이 향상된 것을 확인해주는 것이므로, 저렴한 생산비용으로도 웰빙을 지향하는 현대인에게 고품질의의 쌀을 제공할 수 있게 된다.

또한 취반식미와 정의 상관성을 보이는 배유함유 스쿠알렌의 함량도 화학비료만을 사용한 것보다 본 발명의 쌀겨를 이용하여 재배한 것일수록 증가하며, 본 발명의 쌀은 취반식미와 부의 상관성을 보이는 아밀로오스 함량이 화학비료만을 사용하는 것에 비하여 감소하고, 식미와 부의 상관관계가 있는 저급지방산과 중급지방산 함량은 감소하므로, 본 발명의 쌀겨를 이용하여 생산된 쌀이 식미 증진의 효과가 있음을 알 수 있다.

또한, 화학비료의 사용량을 감소시킴으로서 화학비료로 인한 토양오염 및 토질악화 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.

이하 본 발명의 실시예를 하기에서 보다 상세하게 살펴본다.

[벼의 재배]

1. 처리내용 및 방법

실험 1. 쌀겨 처리에 따른 효과 비교

친환경 농자재와 유기질 비료의 시용에 따른 효과를 비교하고자 경북대학교 실험포장에서 실험을 수행하였다. 공시품종은 주남벼를 사용하였으며 재식거리 30×14cm로 손 이앙하고 구당 면적은 20㎡이며 시험구 배치법은 난괴법 3반복으로 하였다. 처리내용은 비료수준을 N-P₂O₅-K₂Okg/10a(9-5.5-4.8) 기준시비로 하여 기준시비, 기준시비의 50%, 기준시비의 25%, 기준시비의 0%로 하여 친환경 농자재인 쌀겨펠렛을 300kg/10a을 기준으로하여 100%, 75%, 50%를 혼합하여 처리하였다. 기타의 경종 방법은 농촌진흥청 표준재배법에 준하여 실시하였다.

실험 2. 쌀겨의 벼 재배 시 적정 시용량과 처리 시기 구명

친환경 농자재의 시용량을 구명하고자 경북대학교 실험 포장에서 실시하였으며 나머지는 실험 1과 동일하게 실시하였다. 처리내용은 비료수준을 N-P₂O₅-K₂Okg/10a (9-5.5-4.8) 기준시비로 하여 기준시비, 기준시비의 50%, 기준시비의 0%로 처리하고, 친환경 농자재로 쌀겨(pallet)를 150kg/10a, 300kg/10a, 600kg/10a로 혼합 처리하였고 처리 시기는 이앙 전 10일, 이앙 전 5일, 이앙 직전으로 하였으며, 기타의 경종방법은 농촌진흥청 표준재배법에 준하여 실시하였다.

실험 3. 쌀겨 시용 시 토양의 화학적 특성

쌀겨을 시용한 토양의 화학적 성질을 분석하기 위한 토양샘플은 각 처리 구에서 토양 유기물층을 완전히 제거한 후 A층 토양 5 ? 10cm 깊이에서 500g 정도의 토양을 채취하여 실험실에서 음건시킨 후 분쇄하여 1mm체로 친 후 분석용 시료로 사용하였다. 토양의 미생물 총균수의 측정은 3가지 방법으로 첫째, 각종 미생물분리용 배지(세균은 LB배지 및 TSA 배지, 방선균은 YMA배지, Merck Co.)에 상기 희석액을 0.1ml 도말하여 배양한 후 세균은 37℃, 곰팡이 및 효모는 28℃, 방선균은 30℃에서 각각 3일과 7일 배양한 후 형성된 colony를 계수한 것, 둘째, 총균수 측정 kit인 Petrifilm^TM (3M Co.) plate를 이용하여 상기 희석액을 1ml 도말하여 배양한 후 계수한 것, 셋째, 현미경하에서 heracytometer로 계수한 것 등 3가지 방법을 이용하였다.

2. 조사내용 및 방법

실험 1. 쌀겨 처리에 따른 효과 비교

조사항목은 벼 생육특성, 잡초방제효과, 토양특성, 외관상 미질, 아밀로스(amylose) 함량, 단백질(protein) 함량, 식미, 수량구성요소 및 수량 등을 조사하였다.

잡초조사는 이앙 후 45일에 초종, 개체수 및 건물중을 처리구당 3반복으로 조사하였다. 벼 생육특성은 분얼기와 출수기에 분얼수, 초장, 엽록소 함량을 조사하였고, 벼 성숙기에는 간장, 수수, 1이삭 당 영화수, 등숙율, 천립중, 이삭수, 수량 등을 조사하였다. 수량과 수량구성요소는 농촌진흥청 농사시험 연구 조사기준에 준했으며, 수확된 벼는 수분함량을 15% 이하로 건조시켜 아밀로스와 단백질 함량은 쌀 특성 분석기(Foss infratec 1241 Grain Analyzer, Sweden)로 조사하였다. 미질에 관련된 특성조사는 백미를 이용하여 쌀 분석기(Cervitec 1625 Grain Inspector, Foss Tecator, Sweden)로 조사하였다.

조사내용 및 방법은 실험 1과 동일하게 실시하였다.

실험 3. 쌀겨 시용 시 토양의 화학적 특성

토양분석에서 pH, CEC, O.M., E.C., 산화환원, SiO₂ _,P₂O₅는 토양분석기(A-SF14)로 분석하였고 T-N은 Kjeldahl법으로 분석하여 조사하였으며, 기타 토양 특성조사는 농촌진흥청 토양화학 분석법에 준하여 실시하였다. 토양의 미생물 총균수의 측정은 전체를 3회 반복하여 평균한 값을 총균수로 환산하여 세균은 cfu/g, 진균은 mycelia/g로 나타내었다.

3. 결과

실험 1. 쌀겨 처리에 따른 효과 비교

(1)쌀겨 펠렛 처리에 따른 벼의 생육특성

표 1은 쌀겨 펠렛 처리에 따른 벼의 생육특성을 나타낸 것으로, 이앙 후 30일 초장과 분얼은 모든 쌀겨 처리 처리구에서 화학비료 100% 처리구 보다 작아 초기 생육이 저조하였으나 출수기에는 모든 처리구에서 유의성이 인정되지 않아 쌀겨 처리에 따른 초기 생육저조현상이 시간이 흐름에 따라 회복되었음을 알 수 있었다.

엽록소 함량은 이앙 후 30일 조사에서 화학비료(이하 화학이라 함) 100 처리구에서 38.7로 가장 높았고 쌀겨50%+화학50% 처리구에서 35.8로 가장 낮았으며 출수기에서는 쌀겨 100% 처리구가 30.7로 가장 낮았고 나머지 처리구들은 비슷한 것으로 조사되었다.

(2) 쌀겨의 처리에 따른 벼 수량구성요소 및 수량

표 2는 쌀겨 처리에 따른 벼 수량구성 요소 및 수량을 나타낸 것으로 수장, 수수, 등숙률, 수량에서 쌀겨 처리구와 화학비료 100% 처리구가 유의성이 인정되지 않았으며, 천립중은 쌀겨 80%+화학 20% 처리구가 26.6g으로 가장 무거웠고 쌀겨 50%+화학 50%처리구는 화학비료 100% 처리구와 비슷한 것으로 조사되었다. 따라서 쌀겨(pellet)처리는 수량구성요소 및 수량에서 비슷한 결과를 나타내어 화학비료를 대체할 수 있을 것으로 판단된다.

(3) 쌀겨의 처리에 따른 이화학적 특성변화

표 3은 쌀겨 처리에 따른 이화학적 특성변화를 나타낸 것으로써, 단백질 함량은 쌀겨100%+화학25%, 쌀겨75%+화학25%, 화학비료100% 처리구가 6.9~7.6%로 비슷한 함량을 보여주었고 수분, 아밀로스는 모든 처리 간 유의성이 인정되지 않았다. 또한 식미에 있어서 본 발명의 쌀겨를 시비하여 생상된 쌀의 식미감이 화학비교만을 시비하여 생산된 쌀에 비하여 향상됨을 알 수 있다.

(4) 쌀겨의 처리에 따른 품위변화

표 4는 쌀겨 처리에 따른 품위변화를 나타낸 것으로 완전립, 싸래기, 피해립, 열손립, 금간쌀에서 모든 처리간 유의성이 인정되지 않았고 분상질립은 쌀겨 100% 처리구에서 5.7%로 가장 높았고 나머지 처리구들은 비슷한 것으로 나타내었다.

(5) 쌀겨의 처리에 따른 잡초방제 효과

표 5는 쌀겨 처리에 따른 잡초방제 효과를 나타낸 것이다. 피의 경우 쌀겨100%, 쌀겨100%+화학25%, 쌀겨50%+화학50% 처리구에서 방제가가 100%로 나타났고 올챙고랭이의 경우 쌀겨100%, 쌀겨100%+화학25%, 쌀겨75%+화학25% 처리구에서 각각 91.3, 89.4, 80.7%로 높은 방제가를 보여주었다. 이는 기존의 쌀겨처리가 잡초방제 효과가 있다는 보고와 일치하는 결과이다.

(1) 쌀겨시용량과 처리시기에 따른 벼의 생육특성

표 6은 이앙 후 30일째에 있어서 초장, 분얼, 엽록소 함량을 나타낸 것이고, 표 7은 출수기의 초장, 분얼, 엽록소 함량을 나타낸 것이다.

표 6 및 표 7에서 알 수 있는 바와 같이 이앙 전 쌀겨 단독 처리에 따라 초장 생육이 억제됨을 알 수 있었다. 그러나 출수기 조사에서는 처리구간 유의성이 인정되지 않아 쌀겨 처리에 따른 초기 초장 생육 저조현상이 시간이 흐름에 따라 회복되었음을 알 수 있었다.

분얼의 경우 쌀겨 단독처리 시 분얼수의 형성이 화학비료 처리 구보다 낮았으나, 화학비료와 쌀겨 혼용 처리 구에서는 쌀겨 단독처리보다 다소 높아 분얼 형성에 긍정적인 경향을 나타내었다. 엽록소 함량은 일부 처리구만을 제외하고 쌀겨 처리시기 및 처리 종류에 따라 큰 차이는 보이지 않았다.

기존의 이앙 전 쌀겨처리에 의해 벼 생육 억제에 영향을 미친다고 보고 하였으나 본 실험에서는 쌀겨 처리시기에 따른 영향은 나타나지 않았고 쌀겨 처리가 화학비료 보다 초기 생육을 억제하는 것으로 나타났다.

(2) 쌀겨시용량과 처리시기에 따른 벼 수량구성요소 및 수량

표 8에서 쌀겨의 단독처리 및 화학비료의 혼합처리 시 쌀겨 시용량이 많을수록 수수가 향상됨을 알 수 있었으며, 쌀겨의 이앙 전 처리가 유효경 분얼수의 증가에 긍정적 영향을 나타냄을 알 수 있었다. 그리고 수량에 있어서도 같은 경향을 보였다. 한편 쌀겨 시용량이 많을수록 등숙율이 낮아지는 경향을 보여 수수와 초장과는 반대의 경향을 보였다. 전체적으로 종합해 보면 이앙 전 쌀겨의 처리는 이앙 전 1일, 5일 보다는 10일째 처리가 분얼 형성에 안정적이었으며, 화학비료 50%를 줄이고 쌀겨를 시용할 경우에도 충분한 수량을 확보할 수 있는 것으로 나타났다.

(3) 쌀겨의 처리에 따른 이화학적 특성변화

표 9에서 단백질 함량을 조사한 것을 나타낸 것으로. 단백질 함량에 있어서는 쌀겨 사용량이 많아질수록 단백질 함량이 높게 조사되었다.

일반적으로 단백질의 함량은 질소 함량과 정의 상관관계가 있으며 쌀겨처리는 생육 후반기까지 영양분을 공급하여 종실이 익는 등숙기까지 질소의 흡수를 증가시켜 단백질 함량이 높은 것으로 사료된다.

(4) 쌀겨 시용량과 처리시기에 따른 품위변화

표 10은 쌀겨 및 화학비료의 단독 및 혼용처리가 쌀 품질에 미치는 영향을 조사한 것으로 품질에 있어서 완전립, 싸래기, 분상질립, 피해립의 비율은 쌀겨 및 화학비료의 단독 또는 혼용처리에 따라서 일정한 경향을 보이진 않았다.

상기 표 6 내지 표 10에서 RB는 쌀겨(Rice Bran) 300kg/10a이고, RF는 기준시비(Recommended Fertilizer)로서 9-5.5-4.8kg/10a(NPK)이며, ￡10 = 이앙 10일전, ￥5 = 이앙 5일전, β1=1 이앙직전을 나타낸다.

실험 3. 쌀겨 시용 시 토양의 화학적 특성

(1) 쌀겨 시용 시 토양의 화학적 특성

표 11은 쌀겨 처리에 따른 이앙 후 30일째 토양분석을 나타낸 것으로 Mg의 경우 화학비료 100% 처리구에서 0.78Cmol⁺/kg로 가장 낮았고 쌀겨 75%+화학25% 처리구에서 0.94Cmol⁺/kg로 가장 높았고 나머지 처리구들은 비슷한 것으로 조사되었다.

표 12는 쌀겨 처리에 따른 출수기 토양을 분석한 것으로 pH의 경우 화학비료 100% 처리구가 5.1로 가장 낮았고 나머지 처리구들은 5.3~5.4로 비슷한 것으로 조사되었으며 Ca는 쌀겨 100%+화학25% 처리구가 2.7Cmol⁺/kg로 가장 높았고 화학비료 100% 처리구가 1.3Cmol⁺/kg로 가장 낮은 것으로 나타났다. SiO₂는 쌀겨 100% 처리구에서 56.7mg/kg으로 가장 낮았고 쌀겨 100%+화학25% 처리구가 80.7mg/kg으로 가장 높게 나타났으나 나머지 처리구들과 유의성은 없으며 나머지 조사항목들은 처리 간 유의성이 인정되지 않았다.

표 13은 쌀겨 처리에 따른 수확기 토양분석을 나타낸 것으로 T-N의 경우 쌀겨75%+화학25% 처리구에서 1.16%로 가장 높은 함량을 보였고 쌀겨50%+화학50%, 화학비료 100% 처리구는 0.94%로 함량이 가장 낮은 것으로 조사되었다.

표 14는 쌀겨 처리에 다른 토양의 미생물 총균수를 나타낸 것으로 이앙 후 30일째에 쌀겨 75%+화학25% 처리구가 각각 5.3×10⁷cfu/g 으로 많은 것으로 조사되었고 출수기에서는 쌀겨 100%+화학25% 처리구가 7.1×10⁷cfu/g으로 가장 많았다. 수확기에는 화학비료 100% 처리구의 균수가 가장 많은 것으로 나타났고 쌀겨 처리구들은 0.1~1.5×10⁷cfu/g의 범위로 조사되었다. 쌀겨처리는 화학비료 처리보다 미생물의 생육에 더 적합할 것으로 기대했으나 실험의 결과는 그러하지 못하였고 이에 대한 검토가 필요할 것이다.

[쌀겨를 이용하여 재배한 쌀들의 효능검정]

1. 실험방법

(1) 쌀겨를 이용하여 재배한 쌀들의 고 기능성 검정

화학비료를 기준으로 하여 친환경 농자재 사용량을 달리하면서 재배하였을 때, 쌀에 함유되어 있는 기능성 성분 중 페놀성 화합물의 함량, 이들 성분에 기인하는 항산화활성 및 크잔틴 산화효소(xanthine oxidase) 억제활성을 각각 측정하였으며, 식미에 영향을 미치는 아밀로오스의 함량 및 쇄장분석을 위하여 전분-I₂ 정색반응을 실시하였다.

(2) 쌀겨 시용량 및 처리시기에 따른 쌀의 고기능성 효능 검정

화학비료를 기준으로 하여 쌀겨의 시용량 및 처리시기를 달리하면서 재배하였을때, 쌀에 함유되어 있는 기능성 성분 중 페놀성 화합물의 함량, DPPH 라디칼 소거능 측정, 지방산 조성 및 함량 분석, 스쿠알렌 및 식물성스테로이드 함량 분석을 하였다.

2. 조사내용 및 방법

(1) 쌀겨로써 재배한 쌀들의 고 기능성 검정

i. Phenolic compound 함량 측정 ; 1㎎/㎖ 농도의 시료 0.5㎖에 증류수 6.5㎖ 및 Folin-ciocalteu's phenol reagent (Sigma 사) 0.5㎖를 첨가하고 3분간 실온에서 반응시킨다. Na₂CO₃포화용액 1㎖와 탈이온수 1.5㎖를 첨가한 다음, 실온에서 1시간 방치시키고 나서 720nm에서 흡광도를 측정하였다. Phenolic compounds의 함량은 gallic acid를 사용하여 작성된 표준곡선으로부터 계산하였다.

ii. DPPH 자유라디칼에 대한 전자공여능 측정 ; 에탄올 1㎖, 시료 10㎕, 0.1M sodium acetate buffer(pH 5.5)를 분주한 시험관에 0.5mM DPPH soln.을 넣고 교반, 30분간 반응을 유도한 후 잔존 radical 농도를 517nm에서 측정하였다. 전자공여능(%)은 (1-As/Ac)×100으로 산출하였고, As와 Ac는 각각 실험군과 대조군의 흡광도를 나타낸다.

iii. Xanthine Oxidase에 대한 억제활성 측정 ; 200mM 인산완충액(pH 7.5)에 0.4 unit/㎖의 xanthine oxidase을 첨가하여 37℃에서 10분간 pre-incubation 시킨 후, 2mM hypoxanthin 50㎕를 첨가하여 37℃에서 30분간 반응시킴으로써 uric acid를 생성시켜, 생성되는 uric acid 의 양을 295nm 에서의 흡광도에서 측정하였다.

iv. Starch-I₂ 정색반응 ; 전분시료를 1N-NaOH에 의해서 알칼리 호화 시킨 후, 1/9N acetic acid 로 중화시켜, 전분 1㎎ 당 1% I₂ -10% KI 0.2㎖ 를 첨가하여 정색반응 시켜서 분광광도계에 의해서 500nm 에서부터 700nm 까지의 흡광도를 측정하였으며, 680nm 에서의 흡광도인 청가를 시료별로 비교함으로써 품종 간 전분분자 중의 아밀로오스 chain의 길이 및 함량의 차이를 비교하였다.

iii. 지방산 조성 및 함량 분석 ; 지방산 분석은 Ruibal-Mendieta 등(2004)의 방법을 이용하였다. 현미 샘플은 methanolic potassium hydroxide와 반응시켜 메틸화하고 DB-225 column(30 m x 0.25 mm x 0.25㎛)을 장착한 GC-MS(GC-MS : HP 6890 series, Hewlett Packard, Japan)를 이용하여 지방산을 분석하였다. injector temperature는 250℃인 동안 column 온도는 2분 동안 140℃였고 점차적으로 분당 5℃씩 200℃까지 증가하였고 마지막에는 분당 10℃씩 220℃까지 증가하였다. 주입양은 1ml/분으로 흐를 때 1㎕를 주입하였다.

iv. 스쿠알렌 및 식물성스테로이드 함량 분석 ; 현미 추출은 50% KOH 1ml에 현미를 용해시켜 준비하였으며, water bath(80℃)에서 10분 동안 끓이고 빠르게 식힌 후에, 침전물은 ethyl eher solution에 완전히 섞었다. 건조를 위해 Na₂SO₄를 첨가하면 농축액이 나타난다. 이 농축액에 1 mL chloroform을 첨가하고 0.2㎛ syringe filter를 이용하여 거른다. 이 여과액으로 HP-5 column(30m x 0.25 mm x 0.25 ㎛)를 장비한 GC-MS (HP 6890, Hewlett-Packard Co., Japan)을 이용하여 squalene과 phytosterols를 분석한다. injector 온도는 1분 동안 250℃의 초기 온도를 가졌고 점차적으로 분당 2℃ 씩 300℃까지 증가하였다. carrier gas는 Helium을 이용하였고 injection volume은 1mL/분으로 흐를 때 1㎕였다.

3. 결과

(1) 쌀겨로써 재배한 쌀들의 고 기능성 검정

i. 쌀 추출물의 항산화 효능

표 15 내지 표 17에서 쌀겨를 사용하는 경우 총 페놀성 화합물의 양은 증가하고 있었으며, 고기능성 쌀로써 페놀성 화합물의 양적인 면을 고려한다면 화학비료 25%와 친환경 농자재를 혼용 사용하는 것이 고기능성 쌀 생산과 화학비료 감량 효과를 기대할 수 있을 것으로 사료된다.

표 18 내지 표 20에서 쌀겨로 재배한 쌀 추출물의 라디칼 소거능은 화학비료로 재배한 것보다 우수하였다.

또한, 쌀 추출물의 항산화력 측정법으로써, OH?라디칼에 의한 산화 반응인 fentom' reaction의 저해제인 xanthine oxidase의 활성을 각각 비교한 결과, 표 21에 나타내는 바와 같이 화학비료는 50 % 사용하고 쌀겨 50 %를 처리한 경우 억제활성이 높아 쌀 추출물의 항산화력이 증가하고 있음을 알 수 있었다.

ii . 배유 전분분자 중 아밀로오스 분자의 함량 및 쇄장 변화

일반적으로 아밀로오스 함량이 낮아질수록 그리고 아밀로오스를 구성하고 있는 포도당의 사슬은 짧을수록 쌀의 취반 식미는 증가한다. 이에 친환경 농자재를 사용하여 재배한 쌀들의 고식미성 여부를 검정하기 위한 방법으로 쌀 전분-I₂ 정색반응을 실시하였다.

우선 전분분자의 아밀로오스 함량의 척도로 활용되는 청가(Blue value)는 화학비료 대신 쌀겨를 사용하는 경우(표 22) 대부분 감소하여 식미증진의 효과가 기대되며, 화학비료 25 %에 친환경 농자재를 혼용하여 사용하는 경우(표 23) 및 화학비료 50 %에 친환경 농자재를 각각 혼용하여 사용하는 경우(표 24) 친환경 농자재로만 재배하는 경우에도 각각 아밀로오스 함량의 감소에 기인하는 식미 증진의 효과가 있음을 알 수 있다.

항산화 활성은 전자공여능, 페놀성 화합물, 스쿠알렌(squalene) 함량을 측정하여 분석하였다.

표 25에서 전자공여능(Electron donating)에서는 RF+RB 와 RF 처리구에서 이앙 전 1일에 시비하였을 시 높은 값을 획득하였다.(~65%) 그러나 RF+RB 처리구에서는 값이 낮았다.(55.4~55.8%) 이 경향은 이앙 전 10일의 RF+RB와 100%RB 처리구(53.9~55.3%) 값이 RF+RB 처리구(50.6~52.8%)보다 전자공여능이 높아 반대되는 경향을 보였다. 이앙 전 5일은 RF+50% RB와 100% RB만이 높은 전자공여능 값(59~65%)을 보였다.

총 페놀화합물의 경우, 이앙 전 1일, 이앙 전 5일, 이앙 전10일 순으로 각각 92.7~128.3에서 92.6~114.4, 55.4~95.1mg GAE 100g D.W^-1로 나타나 값이 감소하였다. 이앙 전1일과 이앙 전 10일 처리에서 RF+RB 처리구는 대체적으로 RF+RB보다 낮은 값을 나타내었다.

squalene 함량에서 이앙 전10일 때의 결과는 100과 200% RB 처리구에서 높은 값을 보여주지만 50% RB에서는 낮은 반면 RF+50%에서 가장 높은 값(~32㎍ g^-1)을 보였다. 이앙 전 5일에서 RB를 혼합한 RF와 RF처리구가 높은 값(27.1~30.2 ㎍ g^-1 )을 보인 반면, 이앙 전 1일에서는 200%RB에서만 높은 값(31.8 ㎍ g^-1)을 보였다.

표 25에서 RB 쌀겨 303kg/10a, RF는 기준시비 11-5.5-5.7kg/10a(NPK)이고, ^￡10는 이앙 10일전이고, ^￥5는 이앙 5일전이며, ^β1은 이앙 1일 전이다.

분석된 지방산은 myristic(14:0), plamitic(16:0), stearic(18:0), arachidic(20:0), palmitoeic(16:1), oleic(18:1), linoleic(18:2) and linolenic(18:3) acids 이다. 포화 지방산은 palmitic acid를 제외하고는 처리에 따른 명백한 차이를 볼 수 없었다. 이앙 1일과 5일전 palmitic 함량은 쌀겨 단독 처리 시 낮은 함량을 보였으나 이앙 10일전 처리 시에는 쌀겨 처리구가 높은 수치를 나타내었다. 불포화 지방산 함량은 처리 간 영향을 받았다. Palmitoeic acid 함량은 이앙 10일과 5일전에는 처리 간 차이를 보이지 않고, 이앙 1일전 처리 시 HRF와 200% RB 혼용 처리 시 가장 높은 수치를 나타내었다. 화학비료와 쌀겨 혼용 처리가 쌀겨 단독 처리에 비에 현저히 높은 수치를 보였다. Oleic acid는 이앙 10일전, 5일전 RF, RF 그리고 RF+50% RB 처리가 다른 처리에 비에 높은 함량을 보였다. Linoleic acid 함량은 이앙10일전 200% RB와 RF+100% RB, RF+200% RB 처리 시 높게 나타났다. 또한 이앙 5일전 RF+100% RB와 RF+200% RB 처리와 이앙1일전 RF+200% RB 처리가 높은 수치를 보였다. linolenic acid는 처리시기별이나 처리종류별 차이를 보이지 않았다.

상기 표에서 지방산은 표에 포함되지 않은 성분을 합하여 100%가 된다.

표 28은 쌀겨 처리에 따른 식물스테롤(phytosterol) 함량을 분석한 것이다.

캄페스테롤(campesterol) 함량은 이앙 전 1일에 100% RB(39.3 ㎍ g^-1), RF(40.6 ㎍ g^-1) 처리에서 높은 함량을 보였다. 이앙 전 5일에서는 RF+50%RB 처리구에서만 28.2 ㎍ g^- ¹ 으로 낮았다. 이앙 전 10일에서 낮은 함량의 campesterol은 비료 처리가 적은 50% RB, RF+50%RB, RF, RF 처리구(27.6~30.9 ㎍ g^-1) 였고 그 외 처리에서는 32.7~33.1 27.6~30.9 ㎍ g^- ¹ 로 높았다.

stigmasterol의 경우 이앙 전 1일에서는 100% RB와 50%RB 처리에서 높은 함량을 보였으며 이앙 전 10일에서는 대체적으로 RB 처리가 높은 함량을 보였다.

sitosterol 함량은 이앙 전 1일에서 100%, 200% RB, RF 처리가 90.0~92.4 ㎍ g^-1 로 높았다. 이앙 전 5일에서는 RF+50% RB 처리가 87.6 ㎍ g^- ¹ 로 가장 높은 함량을 나타냈으나 RF+100% RB, RF+100% RB, RF+200% RB 또한 각각 84.0, 84.0, 80.4 ㎍ g^- ¹ 로 높은 함량을 보여주었다. 이앙 전 10일에서 RF+200% RB 처리구가 90.9 ㎍ g^- ¹ 로 가장 높은 값을 나타내었으나 RF+200% RB, RF+50% RB, RF, RF 처리가 각각 88.8, 88.4, 89.7, 89.8 ㎍ g^- ¹ 로 높은 함량을 나타내었다.

cycloartenol의 경우 이앙 전 1일에서 100% RB, 200% RB 처리구가 각각 34.9, 34.7 ㎍ g^- ¹ 로 높았고 이앙 전 5일에서는 RF+50% RB가 32.1 ㎍ g^-1, RF+50% RB가 37.9 ㎍ g^-1 로 높은 함량을 보였다. 이앙 전 10일에서는 RF+50% RB가 37.9 ㎍ g^-1 으로 다른 처리구 보다 높은 값을 나타냈다.

이상과 같이 본 발명은 쌀겨를 벼의 이앙전 혹은 후에 시비함으로서 화학비료의 사용량을 감소시키고, 고기능성 쌀을 제공할 수 있게 되는 것이다.

Claims

10a 당 쌀겨 150kg~ 600kg를 이앙 10일전부터 이앙 후 수확전 사이에 토양에 시비하는 것을 포함하는 고품질 쌀 생산방법.

제 1항에 있어서, 상기 쌀겨 시비는, 쌀겨 단독으로 시비되거나, 상기 쌀겨 600kg/10a ~ 150kg/10a와 화학비료 N-P₂O₅-K₂O를 9-5.5-4.8kg/10a 100중량 기준으로 25중량부에서 100중량부를 혼합하여 시비되는 것을 특징으로 하는 고품질 쌀 생산방법.