큰눈물버섯(Psathyrella velutina)의 균사생장 실험을 감자배지, 고구마배지, 대두박 배지를 이용하여 펠릿형성 상태를 관찰한 결과는 다음과 같다. 감자배지에서 펠릿의 수가 가장 뛰어났으며 밀도 역시 1.3g/$\ell$로 가장 높게 나타났다. 고구마 배지에서의 펠릿의 수가 가장 저조했으며 밀도 또한 0.3g/$\ell$로 가장 낮게 나타났다. 대두박 배지에서 펠릿의 수는 비교적 양호한 상태를 보였고, 그 밀도는 0.9g/$\ell$ 이었다. 공중균사의 굵기는 세 액체배지에서 5mm로 비슷한 결과를 보였지만, 고구마 배지의 공중균사는 색깔의 변색을 보여 이산화탄소가 과다 발생했음을 알 수 있었다. 큰눈물버섯의 균사생장은 감자로 만든 액체배지에서 가장 좋은 발육상태를 보였다.
고구마 수확단계에서 작업체계에 따른 생력효과를 조사하고자 순치기와 1열식과 2열식 수확기를 이용하여 시험을 수행한 결과를 요약하면 다음과 같았다. 1. 고구마 수확단계 작업체계는 순치기+비닐제거+2열식 기계수확 +인력굴취가 ha당 106.4시간, 순치기+비닐제거+1열식 기계수확 +인력굴취가 ha당 111.3시간 및 순치기와 비닐제거 작업을 생략하고 1열식 기계수확+인력굴취가 당 107.6시간으로 관행(인력 333.2시간/ha) 대비 각각 68.1%, 66.6% 및 66.8%의 생력효과가 있었다. 2. 고구마 손상개수율은 인력수확이 8.6%인데 비해 기계 2열식이 4.4%, 기계1열식이 5.3%로 약 43.9%가 적게 발생되었으며, 품종에 손상개수율은 연미 6.2%, 신천미5.1%, 하얀미 4.7%, 건미 3.4% 순으로 차이가 있었다. 3. 수확단계 비용절감효과는 ha당 고구마 손상개수율을 포함한 수확단계의 비용이 관행(인력) 2,963천원에 비해 고구마 순치기와 수확기의 이용에 의해 62.9~81.2%인 1,865~2,406천원 절감되었다.
분질고구마인 원기와 점질고구마인 천미로부터 얻은 전분에 각 고구마에서 추출된 조효소와 분가수분해효소를 작용시켜 비교 검토한 결과는 다음과 같았다. 천미보다 원기에서 추출한 조효소의 전분가수분해활성이 높았으며 각 전분의 호화온도에 따른 조효소의작용으로 생성된 환원당 함량은 $70^{\circ}C$에서는 천미전분을 기질로 한 것이, $95^{\circ}C$에서는 원기 전분을 기질로 한 것이 더 높았다. 원기 전분에 대한 ${\alpha}-amylase$와 ${\beta}-amylase$ 활성은 천미전분에 대한 것보다 높았다. 효소처리 전분의 요드 반응 후의 흡광도는 생전분보다 낮았으며, 형태는 표면에서 내부로 여러 층을 갖는 구멍이 있고 둥근형이었다. 각 전분의 X-선 회절양상을 관찰한 결과 본 실험에 사용된 고구마 전분은 효소처리 후에도 생전분과 같이 Ca 형을 유지하였으며 상대적 결정도는 효소처리전분이 생전분보다 낮았다.
고구마 흰비단병 증상에서 분리한 병원균을 이용하여 고구마 품종간 발생차이를 비교하였다. 병원균 접종 후 고구마는 지제부가 수침상으로 변하며 고구마 묘가 꺾여 고사하였다. 병반부위에 흰색균사가 솜털처럼 발생하였고 시간이 경과함에 따라 갈색을 띤 구형의 균핵이 많이 형성되었으며, 흰비단병 특유의 clamp connection이 관찰되었다. 고구마 16품종에 대한 흰비단병 저항성을 비교한 결과 품종간의 차이를 보였으며 특히 대유미와 바이오미에서 높은 저항성을 보였으며 신자미, 신건미, 홍미, 연자미와 신형 3호 등 5종에서 감수성을 보였다.
가열에 의한 품종별 고구마 조직의 변화에 대한 반응속도론적 상수를 biphasic model과 fractional conversion method를 사용하여 결정하였다. Biphasic model에 따라 고구마의 가열에 의한 조직의 변화는 2단계의 연속적인 1차 반응식으로 표시할 수 있었으며, 활성화에너지는 고구마의 품종에 따라 $71.0{\sim}75.1\;kJ/mol$ 및 $48.4{\sim}59.6\;kJ/mol$이었다. 또한 고구마의 가열에 의한 조직변화를 fractional conversion method를 사용하여 1개의 1차 반응식으로 표시할 수 있었는데, 이 때의 활성화에너지는 $67.5{\sim}75.3\;kJ/mol$로서 biphasic model에 의한 제 1단계의 반응에 대한 값과 유사한 값을 나타냈다. 이들 방법으로 결정된 반응속도론적 상수들 사이에는 kinetic compensation 효과가 있었으며, 두 방법 모두 고구마의 가열에 의한 조직변화에 대한 반응속도론적 상수들을 결정하는데 적용할 수 있음을 알 수 있었다.
자색고구마 분말과 자색색소를 소시지에 첨가하여 나타나는 항산화 활성과 지방산패 및 단백질 변패, 세균증식 억제 효과를 알아보고자 각각의 농도를 달리하여 5종 소시지를 제조하였다. 대조구와 아질산나트륨 0.15% 첨가구, 자색색소 0.2% 첨가구, 자색색소(0.2%)와 자색고구마 분말 5%와 10% 혼합 첨가구로 구분하여 소시지의 총 폴리페놀, 2,2-diphenyl-l-picrylhydrazyl(DPPH) 라디칼 소거능, 산가, 과산화물가, pH, 휘발성염기질소(VBN) 및 일반세균에 대한 실험을 실시하였다. 소시지의 총 폴리페놀 및 DPPH 라디칼 소거능은 자색고구마 함량 증가(0%, 5%, 10%)에 따라 높아져 자색고구마는 소시지의 항산화 활성능을 높여주었다. 지방산패 및 단백질 변패 여부를 알 수 있는 산가와 과산화물가, VBN은 자색고구마 함량 증가에 따라 낮아져 자색고구마의 항산화능으로 인해 지방산패나 단백질 변패에 대한 억제 효과가 나는 것을 알 수 있었다. 자색색소 0.2% 첨가구는 무첨가구보다 지방산패 및 단백질 변패에 대한 억제 효과는 나타났으나 아질산나트륨 0.15% 첨가구의 효과에는 미치지 못하였다. 그러나 자색색소의 pH가 2.52로 상당 히 낮아 자색색소 첨가구의 pH가 저장기간 내내 가장 낮은 pH를 유지하였고 아질산나트륨보다 일반세균 증식에 대한 억제 효과를 더 나타내었다. 따라서 자색고구마 분말과 자색 색소의 혼합 첨가는 소시지의 항산화 활성을 높여 지방산패, 단백질 변패 억제 효과를 보였으며 자색색소의 낮은 pH로 인해 일반세균에 대한 증식 억제 효과도 나타나 소시지 제조에 적합한 것으로 나타났다.
신율미, 연황미 및 연미를 사용하여 원적외선 오븐으로 제조한 냉동 군고구마의 품질 특성을 연구하였다. 군고구마의 제조는 원적외선 오븐을 사용하여 $250^{\circ}C$에서 40분 동안 굽기를 실시하였으며, 냉동 군고구마는 군고구마를 $-18^{\circ}C$에서 30일간 냉동 후 microwave oven을 사용하여 3분간 해동하였다. 원료고구마의 일반성분은 수분 함량을 제외한 조지방 및 조단백질 함량이 신율미 및 연미보다 연황미에서 높았다. 세 품종 모두 굽기에 따라 총당, 환원당, sucrose 및 maltose 함량이 증가하였다. 명도 및 적색도, 황색도는 굽기 및 냉해동에 따라 감소하였으며, ${\beta}$-carotene 함량 또한 굽기 및 냉해동에 의해 감소하였다. 군고구마의 냉해동에 따른 조직감은 신율미와 연황미에서 견고성, 검성 및 응집성이 감소하였다. 관능검사 결과 신율미가 외관, 풍미, 감미 및 전반적 기호도에서 가장 높은 선호도를 보여 냉동 군고구마의 제조에 가장 적합한 품종은 신율미로 판단되었다.
고구마는 식량뿐만 아니라 전분을 비롯하여 카로티노이드, 비타민C, 비타민E, 안토시아닌과 같은 저분자 항산화물질을 생산하는 중요한 산업용 뿌리작물로 건조 등 조건 불리지역에 적용이 가능한 최고의 전분작물로 각광받고 있다. 이러한 관점에서 중국, 일본을 비롯한 세계 각국에서 오믹스 기반 유용유전자 발굴 및 활용에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한 2014년부터 한 중 일 고구마연구협의회(TRAS)를 중심으로 Xushu 18(6배체) 고구마 유전체 해독 연구가 진행되고 있으며 거의 완성단계에 이르고 있다. 향후 고구마 유전체 해독이 완성되면 오믹스 기반 연구결과와 더불어 전분대사, 항산화물질 대사, 환경스트레스, 기능성 등의 기작에 관여하는 유용유전자 분리 및 활용 연구의 활성화에 기여할 것이며 6배체 고구마 유전체 해독 연구는 식물 유전체 해독에 있어 가장 문제시되는 다배수체 식물의 유전체 해독 문제해결에 가장 큰 기여를 할 것으로 기대 된다. 본 논문은 현재까지 연구된 고구마 생명공학 연구 현황과 조건 불리지역 분자육종 전망에 대해 기술하였다. 이러한 연구 동향 분석은 고구마를 활용한 글로벌 식량, 에너지, 환경문제 해결을 위한 실용화 연구에 도움이 될 것으로 생각된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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