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Korean Journal of Environmental Agriculture

Effect of Organic or Inorganic Selenium and Germanium on Growth Stage of Rice

BibTex RIS APA Harvard MLA Vancouver Chicago

@article{HGNHB8_2019_v38n2_96,
author={Yeon‐Su. Kim and Jin‐Hyuk. Chun and Young‐Ji. Jeon and Hyun‐Nyung. Woo and Sun‐Ju. Kim},
title={Effect of Organic or Inorganic Selenium and Germanium on Growth Stage of Rice},
journal={Korean Journal of Environmental Agriculture},
issn={1225-3537},
year={2019},
volume={38},
number={2},
pages={96-103},
doi={10.5338/KJEA.2019.38.2.14},
url={https://doi.org/10.5338/KJEA.2019.38.2.14}

TY - JOUR
AU - Kim, Yeon‐Su.
AU - Chun, Jin‐Hyuk.
AU - Jeon, Young‐Ji.
AU - Woo, Hyun‐Nyung.
AU - Kim, Sun‐Ju.
TI - Effect of Organic or Inorganic Selenium and Germanium on Growth Stage of Rice
T2 - Korean Journal of Environmental Agriculture
PY - 2019
VL - 38
IS - 2
PB - The Korean Society of Environmental Agriculture
SP - 96-103
SN - 1225-3537
AB - BACKGROUND:This study was conducted to develop selenium (Se)‐ and germanium (Ge)‐enriched rice by foliar spray application of organic or inorganic Se and Ge.METHODS AND RESULTS:The time and frequency of organic or inorganic Se and Ge treatment were performed at the five main growth stages as followings: effective tillering stage (E), maximum tillering stage (M), booting stage (B), heading stage (H), grain filling stage (G). The main treatment plots were consisted of ① ‘once’ treatment (at each E, M, B, H, G stage, Se/Ge single apply), ② ‘twice I’ (at H + G stages, organic or inorganic Se/Ge apply), ③ ‘twice II’ (at H + G stages, mixture apply of Se + Ge + pesticide). The organic or inorganic Se treatment concentration was 20 and 40 ppm, and the Ge was 50 and 100 ppm. The Se and Ge contents in rice grain (brown rice and polished rice) were analyzed by inductively coupled plasma (ICP). The highest Se content was noted in brown rice ‘twice I’ with Se 40 ppm (1394.06) at H + G stages, but the lowest was in ‘once’ with Se 40 ppm (367.79 μgㆍkg‐1) at B stage. The highest of Se content in polished rice was found in ‘twice I’ of Se 40 ppm (1090.25) at H + G stages, but the lowest was in ‘once’ with Se 40 ppm (403.53 μgㆍkg‐1) at E stage. On the other hand, The highest of Ge content in brown rice was found in ‘twice I’ with Ge 100 ppm (398.66) at H + G stages, but the lowest was in ‘once’ with Ge 100 ppm (139.64 μgㆍkg‐1) at B stage. The highest of Ge content in polished rice was found in ‘twice I’ of Ge 100 ppm (300.29) at H + G stages, but the lowest was in ‘once’ with Ge 100 ppm (142.24 μgㆍkg‐1) at B stage.CONCLUSION:Se and Ge contents both in brown rice and polished rice treated with organic Se and Ge forms were higher than those of inorganic Se and Ge. Overall results concluded that the supplementation of organic Se and Ge contents in brown and polished rice contents were comparatively higher than the inorganic Se and Ge. This is results also proved that the foliar spray application of organic Se and Ge has positive nutritive effect on the rice for regular consumption.
KW - Brown rice
KW - Foliar Spray
KW - Germanium
KW - Polished rice
KW - Selenium
DO - 10.5338/KJEA.2019.38.2.14
UR - https://doi.org/10.5338/KJEA.2019.38.2.14
ER -

Kim, Y., Chun, J., Jeon, Y., Woo, H., & Kim, S. (2019). Effect of Organic or Inorganic Selenium and Germanium on Growth Stage of Rice. Korean Journal of Environmental Agriculture, 38(2), 96-103.

Kim, Y, Chun, J, Jeon, Y, Woo, H, et al. 2019, “Effect of Organic or Inorganic Selenium and Germanium on Growth Stage of Rice”, Korean Journal of Environmental Agriculture, vol. 38, no. 2, pp. 96-103. Available from: doi:10.5338/KJEA.2019.38.2.14

Kim, Yeon‐Su et al. “Effect of Organic or Inorganic Selenium and Germanium on Growth Stage of Rice.” Korean Journal of Environmental Agriculture 38.2 (2019): 96-103.

1. Kim Y, Chun J, Jeon Y, Woo H, Kim S. Effect of Organic or Inorganic Selenium and Germanium on Growth Stage of Rice. Korean Journal of Environmental Agriculture [Internet]. 2019;38(2): 96-103. Available from: doi:10.5338/KJEA.2019.38.2.14.

Kim, Yeon‐Su, Jin‐Hyuk Chun, Young‐Ji Jeon, Hyun‐Nyung Woo and Sun‐Ju Kim. “Effect of Organic or Inorganic Selenium and Germanium on Growth Stage of Rice.” Korean Journal of Environmental Agriculture 38, no.2 (2019): 96-103. doi: 10.5338/KJEA.2019.38.2.14.

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Open Access Journal

Korean Journal of Environmental Agriculture

p-ISSN 1225-3537
e-ISSN 2233-4173

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Article History

Received2019-06-13
Revised2019-06-20
Accepted2019-06-26

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Korean Journal of Environmental Agriculture

2019. Vol.38. n2. pp.96-103

DOI : https://doi.org/10.5338/KJEA.2019.38.2.14

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Abstract

BACKGROUND:

This study was conducted to develop selenium (Se)‐ and germanium (Ge)‐enriched rice by foliar spray application of organic or inorganic Se and Ge.

METHODS AND RESULTS:

The time and frequency of organic or inorganic Se and Ge treatment were performed at the five main growth stages as followings: effective tillering stage (E), maximum tillering stage (M), booting stage (B), heading stage (H), grain filling stage (G). The main treatment plots were consisted of ① ‘once’ treatment (at each E, M, B, H, G stage, Se/Ge single apply), ② ‘twice I’ (at H + G stages, organic or inorganic Se/Ge apply), ③ ‘twice II’ (at H + G stages, mixture apply of Se + Ge + pesticide). The organic or inorganic Se treatment concentration was 20 and 40 ppm, and the Ge was 50 and 100 ppm. The Se and Ge contents in rice grain (brown rice and polished rice) were analyzed by inductively coupled plasma (ICP). The highest Se content was noted in brown rice ‘twice I’ with Se 40 ppm (1394.06) at H + G stages, but the lowest was in ‘once’ with Se 40 ppm (367.79 μgㆍkg‐1) at B stage. The highest of Se content in polished rice was found in ‘twice I’ of Se 40 ppm (1090.25) at H + G stages, but the lowest was in ‘once’ with Se 40 ppm (403.53 μgㆍkg‐1) at E stage. On the other hand, The highest of Ge content in brown rice was found in ‘twice I’ with Ge 100 ppm (398.66) at H + G stages, but the lowest was in ‘once’ with Ge 100 ppm (139.64 μgㆍkg‐1) at B stage. The highest of Ge content in polished rice was found in ‘twice I’ of Ge 100 ppm (300.29) at H + G stages, but the lowest was in ‘once’ with Ge 100 ppm (142.24 μgㆍkg‐1) at B stage.

CONCLUSION:

Se and Ge contents both in brown rice and polished rice treated with organic Se and Ge forms were higher than those of inorganic Se and Ge. Overall results concluded that the supplementation of organic Se and Ge contents in brown and polished rice contents were comparatively higher than the inorganic Se and Ge. This is results also proved that the foliar spray application of organic Se and Ge has positive nutritive effect on the rice for regular consumption.

Keyword

Brown rice,Foliar Spray,Germanium,Polished rice,Selenium

서론

벼(Oryza. sativa L. ssp. japonica )는 밀, 옥수수와 함께 세계 3대 곡물에 속하며, 아시아에서 전체의 90% 이상이 생산되며 대부분 소비된다. 쌀의 영양성분은 도정 상태에 따라 다소 차이가 있으나 수분 15.5%일 때 백미의 경우 탄수화물 75.5%, 단백질 6.8%, 지질 1.3% 등으로 구성되며, 그 외에 무기질 성분 인, 칼슘, 철분 등과 인체에 중요한 비타민 성분 B, B2, E, 나이아신 등으로 구성 되어있다. 특히 단백질의 주 공급원인 아미노산 중 필수아미노산인 라이신과 단백질을 밀가루, 옥수수에 비해 많이 함유하고 있다. 최근에 쌀의 영양학적 우수성이 부각 되면서 쌀의 기호성 뿐만 아니라 기능적 우수성에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다(Park et al., 2010). 그러나 최근에는 서구화된 식습관으로 국내 쌀 소비시장은 점차 감소되고 있으며, 무역시장 개방으로 쌀 가격 경쟁력이 약화 되고 있어 기능성 쌀 개발을 통하여 쌀의 이용에 다각화가 필요하다.

작물체내에서 Se은 식물체에서 무기성 Se (selenate, selenite)과 유기성 Se (selenocysteine, selenomethionine)으로 존재 한다. 사람 등의 동물체 내에서는 주로 셀레노시스테인(Selenocysteine)과 셀레노메티오닌(selenomethionine) 등의 유기성 셀레늄인 셀레노 아미노산 형태로 존재한다. 많은 연구에서 Se은 종양질환을 억제하는 효과가 있는 것으로 알려져 있으며, 암환자에게 혈청 내 Se 농도가 비정상적으로 낮게 나타나는 것과 연관이 있다. 또한 Se은 암세포의 성장을 억제하면서 암세포의 자살을 유도해서 여러 발암물질의 활성화를 막고, 각종 바이러스성 질병에도 상당한 방지효과가 있다(Choi et al., 2010). 다양한 역학조사에서 특정 암, 충혈성 심장증 및 혈관 장애와 같은 특수 질병과 Se 결핍 간에 관련성이 지적되면서 Se은 세계보건기구(WHO)는 1978년 Se을 동물 필수 영양소로 인정하고 인간이 반드시 섭취해야 할 필수 영양소로 공식 인정받게 되었으며, 이후, 1일 권장량을 50∼200 μg으로 결정하였다. 우리나라에서는 2010년부터 필수영양소로 정하고 WHO와 동일한 일일 섭취 권장량을 적용하고 있다. Se은 유기 결합된 Se이 무기 결합된 Se에 비해 인체 이용률 및 지속성이 더 큰 것으로 알려져 있다. 이러한 Se의 약리효과를 농업분야에 응용하여 Se을 함유한 농작물을 재배하여 생산자는 기능성 농산물로 차별화 하여 고소득을 올리고, 소비자는 Se의 약리효과를 가장 안전한 식물성 유기 Se으로 식품을 통해 섭취하고자 하는 시도가 이루어지고 있다.

Ge은 탄소를 포함하지 않은 무기 Ge과 탄소를 포함하는 유기 Ge으로 분류할 수 있으며 무기 Ge은 Ge 및 GeO2, 유기 Ge은 Ge‐132, spirogermanium, proxi‐germanium이 대표적이다. 무기 Ge은 장기적으로 복용할 시 빈혈, 신기능장해, 신경병증, 근장애를 유발하는 것으로 알려져 있으나(Obara et al., 1991), 유기 Ge인 Ge‐132는 항종양 효과, 항돌연변이 효과, 면역강화 작용, 해열⋅진통 작용, 중금속 해독작용(Jang et al., 1991) 등의 다양한 약리작용을 가지고 있다. 벼는 Ge을 약 1 % 정도까지 Ge이 함유된 것도 있는 것으로 보아 쉽게 축적하는 농작물로 Ge 강화 기능성 작물로 적합하다고 판단된다. 또한 시중에 유통중인 게르마늄 함유 쌀의 게르마늄 함량은 일반 쌀의 자연 함유량과 큰 차이를 보이지 않는 것으로 보고되었다(Lee et al., 2005).

엽면시비는 토양관주나 뿌리 흡수처럼 특정 무기물이나 양분의 흡수가 제한적이지가 않고 빠른 시일 내에 작물의 생육을 정상적으로 회복시키는데 능률적이며, 효과적인 방법으로 알려져 있다(Song et al., 2006). 유기 Se 엽면처리에 의한 셀레늄 강화 쌀 개발(Won et al., 2019)에서는 처리 횟수가 높을수록 유기 Se 함량이 높게 나왔고, 농약 처리구와 무처리구의 유의적 차이가 나타나지 않았다. 이러한 실험 결과를 바탕으로 Se는 유기성과 무기성으로 존재하기 때문에 무기 Se에 대한 실험과 항암 효과가 높다고 알려져 있는 유사한 성분인 Ge을 추가하여 실험하였다. 또한, 실험 결과를 실제 농업에 적용하기 위해 유기 또는 무기 Se와 Ge를 엽면처리하여 처리 횟수별 및 Se와 Ge 단독 처리구와 농약 혼합 처리구의 Se와 Ge 함량 변화를 조사하였다. 따라서 본 실험은 유기 또는 무기 Se과 Ge 을 벼의 생장단계에 따라 농도 및 처리 횟수별로 엽면시비하여 Se과 Ge 강화 쌀을 개발하는 것이다. 또한 이 연구결과를 통하여 Se과 Ge 함유량 비교 및 최적의 기능성 쌀을 개발하기 위한 벼에 대한 Se과 Ge의 처리 횟수와 시기를 특정 짓는 것이다.

재료및방법

시약

Chelate‐Se (이하 유기 Se, 2,000 mgㆍL‐1)과 Chelate‐Ge (이하 유기 Ge 2000 mgㆍL‐1)은 펩타이드와 유기 Se과 Ge을 결합한 미량요소복합비료로 Bionel Co., Ltd. (Nonsan, Korea) 에서 제공되었다. Se (이하 무기 Se, 997 mgㆍL‐1)과 Ge (이하 무기 Ge 999 mgㆍL‐1)은 KRIAT Co., Ltd. (Deajeon, Korea) 것을 사용하였다. Nitric acid (HNO3)은 Samchun Pure Chemical Co., Ltd. (Pyeongtaek, Korea) 것을 사용하였다. 농약은 제초제인 론스타는 Kyung nong Co., Ltd. (Seoul, Korea) 것을 사용하였다.

벼 재배 및 제제 처리

벼(Oryza. sativa L. ssp. japonica )는 농업 기술원에서 보급하는 볍씨(벼 ‘삼광’)를 비닐하우스(충남대학교 농업생명과학대학교)에서 2017년 4월 28일 모판(30 × 50 × 10 cm3)에 파종하였다. 파종 후 27일(day after sowing, DAS)에 어린모를 가로 15cm, 세로 30cm의 재식간격으로 부속농장 실험 포장에 이앙기로 이앙하였다. 벼의 생장 단계는 유효분얼기(effective tillering stage, 75 DAS, 6월 11일), 최고분얼기(maximum tillering stage, 97 DAS, 8월 2일), 수잉기(booting stage, 120 DAS, 8월 25일), 출수기(heading stage, 145 DAS, 9월 19일), 등숙기(grain filling stage, 155 DAS, 9월 29일)로 구분하였다. 이에 따라 유기 또는 무기 Se과 Ge의 처리 시기 및 횟수는 생장 단계(유효분얼기, E; 최고 분얼기, M; 수잉기, B; 출수기, H; 등숙기, G)에 따라 ① 1회 처리구(E, M, B, H, G), ② 2회 처리구 I (Se과 Ge 단독처리) (H+G), ③ 2회 처리구 II (Se + Ge + 농약 4 ppm 혼합처리) (H+G)로 나누어 처리하였다(Scheme 1). 각 시험구의 유기 또는 무기 Se 처리 농도는 20, 40 ppm 이고, 유기 또는 무기 Ge 처리 농도는 50, 100 ppm 이다. 유기 또는 무기 Se과 Ge 엽면처리는 처리 제제를 농업용수로 농도에 따라 농업용수로 희석하여, 3 L씩 전자동분무기(Kwangsung Co., Deajeon, Korea)로 수행하였다(Photo 1). 벼 재배 면적은 총 25개 구획으로 나누어, 한 처리구 당 18 m2 (6 m × 3 m, 5.45평)이고, 비 실험구 포함 총 1176 m2 (28 m × 42 m, 356.6평)이다. 각 처리구 배치는 분할구 배치법으로 하며, 처리구 상호간 영향이 적도록 구획 간 전후좌우 2m 무처리 간격을 두었다. 처리구간 사이에는 렉산골판(Koem Co., Paju, Korea)을 논물을 통해 Se과 Ge 제제의 확산을 차단하기 위한 차단막으로서 설치하였다(Fig. 1). 벼 수확은 190 DAS (11월 3일)에 수행하였고, 총 재배기간은 190일 이었다. 재배 기간동안 기상 환경은 대전광역시 유성구의 기상청 자료를 참고하였다.

식물체 Se과 Ge 추출 및 분석

쌀 분도별(현미, 백미) 분말 시료는 1 g을 Teflon tube에 넣어 HNO3 10 mL와 혼합하였다. 혼합액을 실온에서 24시간 정치 후 산 분해기(DigiPREP MS, SCP Science Inc., Quebec, Canada)에서 150∼170℃로 6시간 가열 분해하였다. 분해액이 투명해지면 분해가 완료된 것으로 판단하고 자연냉각을 서서히 시킨 후 Teflon tube 벽에 있는 잔여물을 초순수로 닦아내며 여과지(No. 6)로 여과하여 15 mL Falcon tube에 10 mL로 정용한다. ICP로 분석할 때 Se과 Ge 표준용액을 필요한 농도(0.1, 0.2, 0.5, 1 ppm)로 희석하여 농도와 흡광도의 검량선을 작성하고 분석 결과를 대입하여 정량화(mgㆍkg‐1 dry wt.)하였다. 쌀 내 Se과 Ge 분석 ICP의 기기분석 조건은 다음과 같다: power 1.20 kW, plasma gas flow 15.00 Lㆍmin‐1, auxiliary gas flow 1.50 Lㆍmin‐1, nebulizer gas flow 0.70 Lㆍmin‐1, replicated read time 5.00 s, instrument stabilization delay 25.00 s, sample uptake delay 50.00 s, pump rate 15.00 rpm, element wavelength Se 196.03 nm and Ge 206.42 nm.

통계분석

ICP분석 결과(n =3)는 Microsoft Office Excel 2016을 이용하여 Se과 Ge 함량에 대한 평균값과 반복(n =3)의 표준편차(SD, standard deviation)를 구하였다. 통계프로그램은 IBM SPSS version 21 프로그램을 사용하여 일원배치 분산분석(one‐way ANOVA)과 반복측정 다변량 분산분석(repeated measures ANOVA)을 실시하였고, 유의수준(P)은 0.05 이하로 설정하여 사후분석(post‐hoc analysis)은 Tukey 검정법을 사용하였다.

결과및고찰

유기 또는 무기 Se 엽면처리 시기 및 횟수에 따른 쌀 내 Se 함량

선행 연구에서(Won et al., 2019) 현미와 백미 모두 유기 Se 처리 농도가 높을수록 유기 Se 함량이 증가 하였다. 또한, 현미 내 Se 함량은 4회 처리구 Ⅰ (E + M + B +H)가 가장 높았고, 백미 내 Se 함량은 4회 처리구 Ⅱ (M+B+H+G)가 가장 높았다. 이를 통해 생장 단계 중 등숙기에 가까울수록, 처리 농도가 높을수록, 처리 횟수가 증가 할 수록 Se 함량이 높아진다는 결과를 도출하였다. 본 실험에서도 각 생장단계에서 유기 또는 무기 Se을 1회 처리한 시험구(1회 처리구)에서 현미 내 Se 함량은 등숙기(1186.24) > 출수기(1140.06) > 수잉기(599.48) > 유효분얼기(398.83) > 최고분얼기(367.79 μgㆍkg‐1) 순으로 벼의 생육 후반에 처리한 처리구(출수기, 등숙기)에서 높았다(Table 1). 출수기와 등숙기에 2회 처리한 시험구(2회 처리구 I , Se과 Ge 단독처리)의 현미 내 Se 함량은 유기 Se 40 ppm (1394.06) > 무기 Se 40 ppm (1165.65) > 유기 Se 20 ppm (565.04) > 무기 Se 20 ppm (373.79 μgㆍkg‐1) 순으로 높았다. 출수기와 등숙기에 2회처리한 시험구(2회 처리구 II, Se + Ge + 농약의 혼합처리)의 현미 내 함량은 무기 Se 40 ppm (734.85) > 유기 Se 40 ppm (702.24) > 유기 Se 20 ppm (663.77) > 무기 Se 20 ppm (560.81 μgㆍkg‐1) 순으로 높았다. 1회 처리구의 백미 내 Se 함량은 출수기(861.85) > 등숙기(819.88) > 수잉기(688.88) > 최고분얼기(533.79) > 유효분얼기(403.53 μgㆍkg‐1) 순으로 백미 또한 벼의 생육 후반에 처리한 처리구(출수기, 등숙기)에서 높았다. 2회 처리구 I 의 백미 내 Se 함량은 유기 Se 40 ppm (1090.25) > 무기 Se 40 ppm (989.90) > 유기 Se 20 ppm (715.62) > 무기 Se 20 ppm (573.69 μgㆍkg‐1) 순으로 높았다. 2회 처리구 II 의 백미 내 함량은 유기 Se 40 ppm (454.88) > 무기 Se 40 ppm (435.01) > 무기 Se 20 ppm (416.84) > 유기 Se 20 ppm (306.99 μgㆍkg‐1) 순으로 높았다. 같은 처리농도, 시기 및 횟수 일 때 현미가 백미에 비해 Se 함량이 높았고 처리농도가 높을수록 횟수가 증가할수록 Se 함량은 증가하였다.

유기 또는 무기 Ge 엽면처리 시기 및 횟수에 따른 쌀 내 Ge 함량

1회 처리구의 현미 내 Ge 함량은 등숙기(258.11) > 출수기(252.87) > 유효분얼기(196.78) > 최고분얼기(179.34) > 수잉기(139.64 μgㆍkg‐1) 순으로 벼의 생육 후반에 처리한 처리구(출수기, 등숙기)에서 높았다(Table 2). 2회 처리구 I의 현미 내 Ge 함량은 유기 Ge 100 ppm (398.66) > 무기 Ge 100 ppm (336.72) > 유기 Ge 50 ppm (278.69) > 무기 Ge 50 ppm (199.35 μgㆍkg‐1) 순으로 높았다. 2회 처리구 II 의 현미 내 함량은 유기 Ge 100 ppm (420.79) > 무기 Ge 100 ppm (399.96) > 무기 Ge 50 ppm (343.19) > 유기 Ge 50 ppm (325.11 μgㆍkg‐1) 순으로 높았다. 1회 처리구의 백미 내 Ge 함량은 등숙기(294.07) > 출수기(222.47) > 유효분얼기(149.97) > 최고분얼기(148.05) > 수잉기(142.24 μgㆍkg‐1) 순으로 백미 또한 벼의 생육 후반에 처리한 처리구(출수기, 등숙기)에서 높았다. 2회 처리구 I 의 백미 내 Ge 함량은 유기 Ge 100 ppm (300.29) > 무기 Ge 100 ppm(215.85) > 무기 Ge 50 ppm (152.61) > 유기 Ge 50 ppm(150.31 μgㆍkg‐1) 순으로 높았다. 2회 처리구 II 백미 내 함량은 유기 Ge 100 ppm (270.58) > 무기 Ge 100 ppm(217.69) > 유기 Ge 50 ppm (167.05) > 무기 Ge 50 ppm(138.74 μgㆍkg‐1) 순으로 높았다. Seo (2010)는 흡수된 Ge 이 대부분 쌀겨에 분포되어 있고, 현미의 Ge 함량이 전반적으로 백미에 비해 높다고 보고하였다. 또한, 동일한 처리농도, 처리시기 및 처리횟수 일 때 현미가 백미에 비해 Ge 함량이 높다고 보고하였다. 또한 Ge을 토양 처리한 실험에서도 처리 횟수가 증가함에 따라 Ge 함량이 증가하였고(Cheon et al., 2008), 엽면 처리 한 벼의 Ge 함량과 유사한 결과를 보였다. 이에 따라 생육 후반기를 포함한 생장과정에 따라 처리 횟수와 처리농도를 높여 Ge 고함유 쌀을 생산할 수 있다.

유기 또는 무기 Se 엽면처리 농도와 시기 및 횟수에 따른 Se 섭취량 계산

식품의약품안전처(2010)에서 공시한 사람의 일일 Se 권장 섭취량은 50∼200 μg이며 상한 섭취량은 400 μg으로 정해져 있다. 950 μg이상 섭취 할 경우, 중추신경계, 간, 심장, 폐 등에 독성을 나타내게 된다고 명시되어 있다. 따라서 밥 한 공기 당 함유된 Se 함량을 추산하는 것은 매우 중요하다. 한국식품영양학회에 따른 밥 한 공기의 용량은 보통 210 g이고, 이는 쌀 70 g이므로 Se 정량 단위 μgㆍ70g‐1을 이용하여 계산하면 실제 섭취 가능한 밥 한 공기 당 Se 섭취량을 알 수 있다(Table 3). 일반적으로 우리나라 국민의 Se 섭취량은 68.6 μg이므로 1일 3공기의 밥을 먹는다고 가정할 때 일반적으로 현미는 1: 3 비율로 혼합하므로 권장량을 초과하지 않지만, 1회 처리구(E, M, B) (28.25, 38.77, 46.82 μgㆍ70 g‐1) 보다 Se을 많이 함유한 처리구의 백미는 일반 쌀과 1: 3 비율로 혼합하여 섭취하는 것이 적합하다.

유기 Se 또는 유기 Ge의 1회 처리구(G)와 2회 처리구 I (Se과 Ge 단독처리) (H+G)의 비교를 통한 실제 농업에서의 적용

유기 Se 40 ppm 양액을 처리한 1회 처리구(G)와 2회 처리구 I (H+G)를 비교 했을 때 현미는 1회 처리구(G)(1186.24)의 Se 함량이 2회 처리구 I (H+G) (1394.06 μgㆍkg‐1)의 Se 함량보다 약 20% 낮았고, 백미는 1회 처리구(G)(819.88)의 Se 함량이 2회 처리구 I (H+G) (1090.25 μgㆍkg‐1)의 Se 함량보다 약 15% 낮았다(Table 1). 유기 Ge 100 ppm 양액을 처리한 1회 처리구(G)와 2회 처리구 I (H+G)를 비교 했을 때 현미는 1회 처리구(G) (258.11)의 Ge 함량이 2회 처리구 I (H+G) (398.66 μgㆍkg‐1)의 Ge 함량보다 약 35% 낮았고, 백미는 1회 처리구(G) (294.07)의 Ge 함량이 2회 처리구 I (H+G) (300.29 μgㆍkg‐1)의 Ge 함량보다 약 10% 낮았다(Table 2). 1회 처리구(G)가 2회 처리구 I(H+G)에 비해 Se, Ge 함량 모두 낮았지만, 실제 농업에서 양액을 처리한다면 규모에 비례하여 비용이 들고 노동력이 요구된다. 이번 실험 결과에서 유기 Se 또는 유기 Ge의 1회 처리(각 생장 단계)와 2회처리(출수기와 등숙기)의 처리구에서 현미와 백미의 평균 Se와 Ge 함량이 약 20%의 차이가 나지만 쌀 가격에 큰 차이가 없다면, 2회 처리를 하는 것보다 시기(등숙기)에 맞춰 1회 처리를 하는 것이 경제적인 방법이 될 수도 있다.

유기 또는 무기 Se과 Ge 2회 처리구 I (Se과 Ge 단독처리) (H+G)과 2회 처리구 II (Se + Ge + 농약 혼합처리) (H+G)에 대한 비교를 통한 실제 농업에서의 적용

유기 Se 40 ppm 양액을 처리한 현미 내 2회 처리구 II (702.24)의 Se 함량은 2회 처리구 I (1394.06 μgㆍkg‐1)의 Se 함량 보다 50 % 낮았고, 백미 내 2회 처리구 II (454.88)의 Se 함량은 2회 처리구 I (1090.25 μgㆍkg‐1)의 Se 함량 보다 55% 낮았다(Table 1). 유기 Ge 100 ppm 양액을 처리한 현미 내 2회 처리구 II (398.66)의 Ge 함량은 2회 처리구 I (420.79 μgㆍkg‐1)의 Ge 함량 보다 5% 낮았고, 백미 내 2회 처리구 II (270.58)의 Ge 함량은 2회 처리구 I (300.29 μgㆍkg‐1)의 Ge 함량 보다 10% 낮았다(Table 2). 2회 처리구 II의 Se 함량은 2회 처리구 I 의 Se 함량보다 낮았고 2회 처리구 II 의 Ge 함량은 2회 처리구 I 의 Ge 함량보다 근소한 차이로 낮았다. 실제 농업에서 제초제 등의 농약사용은 필수적인 것이기 때문에 농약 처리시 Se과 Ge을 혼합하여 사용하고 한번 더 처리한다면 경제적인 Se, Ge 강화 쌀 상품을 개발 할 수 있을 것이다. 하지만 반대로 농약의 작용에 미치는 영향은 향후 실험을 통하여 검증이 필요하다.

Note

The authors declare no conflict of interest.

ACKNOWLEDGEMENT

This work was supported by research fund of Chungnam National University.

Tables & Figures

Scheme 1.

Foliar application time and frequency of organic or inorganic Se and Ge at the different growth stages.

이미지설명
Fig. 1.

Experimental plots of rice cultivation treated with organic or inorganic Se and Ge at different growth stages (E, effective tillering stage; M, maximum tillering stage; B, booting stage; H, heading stage; G, grain filling stage) in paddy field. *P: Se and Ge solutions were mixed with pesticide 4 ppm.

이미지설명
Table 1.

Se contents (μg⋅kg‐1) in brown rice and polished rice and treated by foliar spray application with different Se and Ge concentrations and growth stages

이미지설명 1)Those treatments are referred to Scheme 1. 2)Within the same concentrations range at different treatment times, values follow by the same small letters are not significantly different at P < 0.05, using Tukey’s multiple‐range test (n=3). 3)Within the range of (organic or inorganic Se 20 ppm, organic or inorganic Se 40 ppm), values follow by the same capital letters are not significantly different at P < 0.05, using Tukey’s multiple‐range test (n=3). *P: Se and Ge solutions were mixed with pesticide 4 ppm. Abbreviations: E, effective tillering stage; M, maximum tillering stage; B, booting stage; H, heading stage; G, grain filling stage.
Table 2.

Ge contents (μg⋅kg‐1) in brown rice and polished rice and treated by foliar spray application with different Ge and Se concentrations and growth stages

이미지설명 1)Those treatments are referred to Scheme 1. 2)Within the same concentrations range at different treatment times, values follow by the same small letters are not significantly different at P < 0.05, using Tukey’s multiple‐range test (n=3). 3)Within the range of (organic or inorganic Ge 50 ppm, organic or inorganic Ge 100 ppm), values follow by the same capital letters are not significantly different at P < 0.05, using Tukey’s multiple‐range test (n=3). *P: Se and Ge solutions were mixed with pesticide 4 ppm. Abbreviations: E, effective tillering stage; M, maximum tillering stage; B, booting stage; H, heading stage; G, grain filling stage.
Table 3.

Se contents in uncooked rice (μg⋅70g‐1) re‐calculated from the original data (Table 1) for one meal (210 g) of bowl

이미지설명 1)Those treatments are referred to Scheme 1. 2)uncooked rice 70 g = cooked rice 210 g in a bowl. Se contents in rice (μg⋅70g‐1) = μg⋅kg‐1 × 70 / 1,000 (Table 1). 3)Within the same concentration range at different treatment times, values follow by the same small letters are not significantly different at P < 0.05, using Tukey’s multiple‐range test (n=3). 4)Within the range of (organic or inorganic Se 20 ppm, organic or inorganic Se 40 ppm), values follow by the same capital letters are not significantly different at P < 0.05, using Tukey’s multiple‐range test (n=3). *P: Se and Ge solutions were mixed with pesticide 4 ppm. Abbreviations: E, effective tillering stage; M, maximum tillering stage; B, booting stage; H, heading stage; G, grain filling stage.

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