기후 변화가 농업에 미치는 영향에 대해 이야기할 때 우리는 무엇보다도 가뭄, 폭염, 수확량을 저해할 수 있는 기상 이변을 생각합니다. 그러나 식품의 품질과 직접적으로 관련된 덜 분명한 또 다른 측면이 있습니다. 대기 중 이산화탄소 농도의 증가는 실제로 우리가 식품을 얻는 작물의 특성도 변화시킬 수 있다는 것입니다.
연구진이 보고한 데이터에 따르면 뮌헨 공과대학교 라이프니츠 식품 시스템 생물학 연구소전 세계 CO2 농도는 1980년 약 340ppm에서 2024년 약 425ppm으로 증가했습니다. 배출량이 계속 증가하면 2050년에는 약 600ppm에 도달할 수 있습니다.
따라서 세계에서 가장 중요한 식량 작물 중 하나인 밀은 현재와는 다른 대기 조건에 적응해야 합니다. 하지만 이산화탄소가 더 많은 환경에서 자라면 그 특성은 어떻게 될까요?
이 질문을 더 자세히 조사하기 위해 국제 연구자 그룹이 현장 조건에서 재배되는 10종의 겨울밀을 분석했습니다. 일부 식물은 546ppm의 CO2 농도에 노출되었고, 나머지 식물은 실험에 사용된 기준 환경 조건에 해당하는 약 450ppm의 농도로 자랐습니다.
수확 후 과학자들은 특히 글루텐 단백질, 퓨린돌린, 아밀라제/트립신 억제제는 물론 소아 지방변증과 관련된 면역 반응에 관여하는 일부 펩타이드에 초점을 맞춘 고정밀 실험실 분석 기술을 통해 곡물의 단백질 구성을 조사했습니다.
글루텐 단백질이 적고 베이킹 품질이 낮습니다.
가장 중요한 결과 중 하나는 반죽에 탄력성과 구조를 부여하고 발효 중에 빵이 발달하도록 하는 단백질 세트인 글루텐에 관한 것입니다.
CO2 농도가 높을수록 분석된 21개 글루텐 단백질의 양은 평균 18.7% 감소했습니다. 콩의 전체 단백질 함량도 평균 4.7% 감소해 낮아졌습니다.
이러한 변화는 종이에만 남아 있는 것이 아닙니다. 제빵 테스트에서는 반죽의 품질이 낮은 것으로 나타났습니다. 빵의 부피는 평균 4.1% 감소한 반면, 밀 단백질의 기술적 품질을 평가하는 데 사용되는 매개변수인 침전 부피는 11.7% 감소했습니다.
즉, CO2 농도가 높을수록 우리가 익숙한 베이킹 특성을 가진 밀가루를 얻기가 더 어려워질 수 있습니다. 이는 미래에 생산되는 모든 빵이 반드시 더 나빠질 것이라는 의미는 아니지만, 시작 곡물의 구성이 변경되어 그 기술적 특성에 영향을 미칠 수 있음을 의미합니다.
밀 민감도 증가와 관련된 일부 단백질
이 연구는 또한 주목할 만한 또 다른 변형을 확인했습니다. 이산화탄소 농도가 높을수록 ATI라는 약어로 알려진 아밀라제/트립신 억제제는 평균 5.7% 증가했습니다.
이는 밀이 식물을 먹는 유기체에 대한 방어 메커니즘으로 자연적으로 생산하는 단백질입니다. 그러나 밀 알레르기 및 비셀리악 밀 민감성과 관련된 가능성에 대해서도 연구되고 있습니다. 이 상태는 일부 사람들이 셀리악병 진단 없이 밀 함유 식품을 섭취한 후 불만을 보고하는 상태입니다.
과학자들은 또한 곡물의 경도를 결정하고 밀가루의 가공 특성에 영향을 미치는 단백질인 퓨린돌린의 감소를 관찰했습니다.
따라서 그림은 다소 복잡합니다. CO2의 증가는 모든 단백질을 동일한 방향으로 변형시키지 않지만 곡물의 다른 구성을 결정하며 이는 기술적 특성과 밀의 내약성과 관련된 특성 모두에 영향을 미칠 수 있습니다.
체강 질병으로 고통받는 사람들에게는 어떤 변화가 있습니까? 연구의 가장 흥미로운 측면 중 하나는 체강 질병에서 활성이 있는 일부 펩타이드의 감소입니다. 이는 글루텐이 소화되는 동안 형성될 수 있는 짧은 단백질 조각으로, 유전적 소인이 있는 사람의 경우 질병을 일으키는 면역 반응을 활성화할 수 있습니다.
더 많은 CO2로 재배된 샘플에서는 농도가 더 낮았습니다. 그러나 이 데이터를 미래의 밀이 소아 지방변증 환자에게 더 적합할 것이라는 증거로 해석하거나 글루텐을 피해야 하는 사람들이 위험 없이 섭취할 수 있다는 증거로 해석하는 것은 잘못된 것입니다.
실제로 이번 연구에서는 이들 펩타이드 중 일부만 분석했을 뿐 사람을 대상으로 한 면역학적 테스트나 실험은 진행하지 않았다. 또한, 밀 섭취와 관련된 다른 장애에 잠재적으로 관여하는 아밀라제/트립신 억제제가 동일한 실험에서 증가했습니다.
라이프니츠 연구소의 식품 생체고분자 화학 연구 그룹 책임자인 Katharina Scherf는 관찰된 변화가 밀 소비와 관련된 질병과도 관련이 있을 수 있지만 실제 생물학적, 면역학적 중요성을 이해하려면 추가 연구가 필요할 것이라고 지적했습니다.
모든 종류의 밀이 같은 방식으로 반응하는 것은 아닙니다.
실험에서 밝혀진 또 다른 중요한 요소는 CO2 증가에 대한 반응이 재배 품종에 크게 좌우된다는 것입니다. 실제로 분석된 10개 품종이 모두 같은 방식으로 반응한 것은 아니다. 그 중 9개에서는 곡물의 전체 단백질 함량이 1.9%에서 10.3% 사이로 감소했습니다. 한 품종인 하이베가(Hyvega)는 2.7% 증가한 것으로 나타났다.
다른 단백질 특성을 고려하더라도 일부 품종은 다른 품종보다 새로운 조건에 더 민감한 것으로 나타났습니다. 예를 들어 아포스텔(Apostel)과 KWS 에머릭(KWS Emerick)은 상대적으로 안정적인 반응을 보였고, 아소리(Asory), 캄페시노(Campesino), LG 이니셜(LG이니셜), 모스쿠스(Moschus)는 더 뚜렷한 변화를 보였다.
이러한 차이는 농업의 미래에 중요해질 수 있습니다. 연구자들에 따르면 실제로 재배할 품종의 선택은 풍부한 수확량을 얻는 것을 목표로 할 뿐만 아니라 좋은 단백질 구성과 높은 베이킹 품질과 같은 중요한 질적 특성을 보존하는 것을 목표로 해야 합니다.
미래의 밀
이 연구는 기후 변화가 우리 식단에 미치는 영향을 이해하는 데 도움을 줍니다. CO2가 점점 더 풍부한 환경에서 우리가 얼마나 많은 밀을 생산할 수 있는지 묻는 것만으로는 충분하지 않으며, 우리가 식탁에 올릴 것의 품질이 무엇인지도 이해해야 합니다.
물론 결과는 주의 깊게 해석되어야 한다. 실험은 단일 현장에서 단일 성장 시즌 동안 수행되었습니다. 따라서 동일한 변형이 대규모로 반복되는지 확인하려면 다양한 장소와 기후 조건에서 추가 테스트가 필요합니다.
그럼에도 불구하고 나타나는 메시지는 중요합니다. 농업을 기후 위기에 적응시키는 것은 새로운 환경 조건에서 좋은 영양적, 기술적 특성을 유지할 수 있는 작물을 선택하는 것을 의미합니다. 밀의 미래는 수집된 톤수뿐만 아니라 우리가 얻을 수 있는 밀가루와 빵의 품질로도 측정될 것이기 때문입니다.
출처: 라이프니츠 식품 시스템 생물학 연구소 / PubMed
