해바라기씨의 공학적 특성과 오일 함량에 대한 수분 스트레스의 영향

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 12418(2022) 이 기사 인용

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해바라기씨의 일부 물리적, 기계적 특성과 오일 비율을 아는 것은 수확 및 처리 장비와 운송, 저장, 식품 생산 과정 및 이 종자의 데이터베이스 구축과 같은 활동에 유용할 수 있습니다. 이 연구의 주요 목적은 관개 중 수분 스트레스가 종자의 특성과 품질에 미치는 영향을 연구하는 것이었습니다. 이를 위해 4가지 결손 관개 처리[80%, 60%, 100-80(종자 형성까지 100% 관개 요구량 ETc, 수확 때까지 80%로 감소) 및 100-60%(100%)에서 현장 실험을 수행했습니다. 종자 형성에 대한 % ETc, 수확할 때까지 60%로 감소)] 완전 관개(100%)와 유사합니다. 해바라기씨의 기하학적, 중량적, 기계적 특성뿐만 아니라 유지종자 함량 및 수확량도 추정되었습니다. 결과는 낮은(100-80%) 및 중간(80%) 관수 부족 처리가 기하학적, 중량 및 기계적 특성에 유의한 영향을 미치지 않았으나, 60%의 관개 요구량(ETc)을 적용하는 데 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 반면, 낮은 관개 및 중간 관수 스트레스 처리는 오일 생산량과 종자유 함량을 향상시켰습니다. T100-80에 이어 80% ETc를 적용한 것을 고려하면 오일 생산량과 오일 함량이 각각 8.54%와 5.6%로 가장 높게 증가했지만, 높은 수분 스트레스(60% ETc)에서는 오일 생산량과 종자유 함량이 크게 감소했습니다.

농업 생산에서는 물이 중요하지만 가까운 미래에는 물 부족 문제가 해결되어야 할 것입니다. 반건조 지중해 지역에서는 물 부족과 원예 및 기타 부문 간의 수자원 경쟁이 심화되면서 수용 가능한 생산 수준을 유지하면서 물 보존을 허용하는 물 관리 전략을 사용해야 합니다1,2.

해바라기는 다른 유지종자 작물에 비해 어느 정도 스트레스 조건에서도 생존할 수 있는 능력이 있기 때문에 꽃이 피는 단계부터 곡물을 채우는 단계까지의 높은 기온과 물 부족으로 인해 건조 및 반건조 환경에서 해바라기의 종자 수확량과 종자유 품질이 크게 감소했습니다. 건조한 지역3. 부족한 관개는 물 사용 효율을 높이는 방법 중 하나입니다. 물 부족(80%)4을 적용하면 전체 관개에서 얻은 것과 거의 동일한 해바라기 종자 수확량을 얻었으며, 관개 용수를 약 20% 절약하고 물 사용 효율성을 극대화했습니다. 홍화 유전자형의 생물학적 수확량은 가뭄 스트레스에서 정상 조건에 비해 17.9% 크게 감소했습니다5. 기름 비율은 해바라기 품질을 결정하는 중요한 기준이며 관개 부족에 의해 영향을 받을 수 있습니다6. 해바라기씨의 오일 함량은 37~42%4입니다. 선행 연구에 따르면, 해바라기 작물이 개화 단계에서 수분 스트레스를 받게 되면 해바라기유 함량 비율이 급격하게 감소합니다7. 가뭄이 증가함에 따라 홍화유 함량이 감소한다는 보고가5 있으며, 그 결과 가뭄 스트레스 조건에서 오일 생산량이 19.3%까지 크게 감소한 것으로 나타났습니다. 대부분의 경우 오일 수확량 감소는 오일 함량의 증가를 나타내는 종자 수확량 감소보다 적습니다. 그러나 개화 및 새싹 단계의 극심한 가뭄으로 인해 종자 생산량보다 기름 생산량이 더 많이 감소했는데, 이는 종자유 함량의 감소로 인한 것일 수 있습니다3. 따라서 이 두 단계는 가뭄 스트레스에 가장 민감한 단계로 간주될 수 있습니다.

물을 보존하고 공급해야 하기 때문에 현재 많은 작물이 작은 관개 시스템을 사용하고 있습니다. 실험에 따르면 일부 식물은 수확량과 품질에 긍정적으로 반응하는 반면 다른 식물은 그렇지 않은 것으로 나타났습니다8.

과학자들은 고품질을 유지하면서 종자 생산을 개선하기 위해 공학적 관점에서 종자의 물리적, 기계적, 화학적, 식물학적 측면을 연구하고 있습니다. 이러한 특성은 파종, 수확, 처리, 특정 세척 및 분류 기계 테스트와 같은 종자 생산 장비 및 프로세스의 설계를 추진하는 데 사용될 수 있습니다9,10,11. 예를 들어, 씨앗의 크기와 모양은 바람직하지 않은 물질로부터 정전기적으로 분리하는 데 중요합니다12. 또한 종자 모양의 식별은 건조 거동을 분석적으로 예측하는 데 중요할 수 있습니다13. 용적 밀도, 실제 밀도 및 다공성은 통기 및 건조 작업 중 열 및 물질 전달 속도에 영향을 미칠 수 있으므로 곡물 호퍼 및 저장 시설의 크기를 결정하는 데 유용합니다14. 농식품 재료의 물리적 품질에 대한 데이터는 파종, 취급, 수확 전, 수확 후 상황에서 제품 품질과 행동을 예측하는 모델에 입력하는 데 사용될 수 있기 때문에 중요합니다. 식품이 어떻게 가공되는지 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다15.