The grain and agronomic characteristics of Korean barley cultivars were investigated with respect to ethanol yield. Test weight, grain yield, and starch yield showed noticeable variation among the cultivars. Grain yields were higher in covered barley and non-waxy barley. Starch yield was higher in non-waxy barley than waxy barley. Protein, ${\beta}$-glucan, and starch content of tested cultivars ranged in 10.0-12.9%, 4.4-7.5% and 49.7-65.3%, respectively. Naked barley cultivar had higher starch content than covered barley cultivar. However, covered barley had high starch yield because it has higher grain yield than naked barley. Covered barley cultivar had higher husk content, ranging 7.6-14.0%, than that of naked barley cultivar, ranging 5.3-8.0%. Starch content was positively correlated with amylose content, test weight, ethanol yield and negatively correlated with protein, husk, ${\beta}$-glucan content. Ethanol yield per ton was positively correlated with starch content, but negatively correlated with husk content. Ethanol yield per hectare was positively correlated with starch yield, grain yield, grain weight and negatively correlated with protein, test weight. From this research, the important characteristics of barley cultivar as a bioethanol producing material were starch content and grain yield. Optimum barley genotype was non-waxy naked barley that had low protein, ${\beta}$-glucan, husk content, and high starch content and grain yield.
보리로부터 전분분리 및 생산기술을 개발하기 위해 wet-milling, alkali 및 ethanol 처리를 병행한 전분 분리공정의 최적조건을 검토하였다. Wet-milling에서 최적 침지온도 및 시간을 검토한 결과 3$0^{\circ}C$, 12시간으로 처리하였을 때 단백질 5.7%, 전분함량이 69%를 나타내었으며 wet-milling에서 얻어진 조전분을 대상으로 100 mesh체로 처리시 전분의 백색도는 87%를 나타내었다. Alkali 처리에서의 최적조건은 0.2% NaOH로 6시간 처리하였을 때 가장 높은 단백질 제거 (0.3%)와 전분함량(93%)을 나타내었으며 10%(v/v) ethanol처리로 0.1% 조지방 함량을 나타냄으로써 잔존해 있는 조지방 성분이 제거되었음을 알 수 있었다. 상기의 최적조건에서 얻어진 전분의 성분은 단백질 0.1%, 전분함량 95%를 나타냈으며 기타의 성분의 순도 및 백색도가 시판되고 있는 옥수수전분 규격과 비교하여 볼 때 손색이 없었다.
멥쌀보리(늘쌀보리, 무등쌀보리, 새쌀보리) 전분과 찹쌀보리(수원 236호) 전분의 이화학적 성질을 비교한 결과는 다음과 같다. 멥쌀보리와 찹쌀보리 전분 입자의 모양은 둥근형이었으며, X선회절도에 의한 전분의 결정형은 전형적인 A형이었다. 물결합 능력, 팽윤력, 용해도는 찹쌀보리 전분이 멥쌀보리 전분보다 높게 나타났다. 0.1% 전분 현탁액의 광투과도는 찹쌀보리 전분의 경우 $60^{\circ}C$ 이후부터 급격히 증가하였고, 멥쌀보리 전분은 $65^{\circ}C$이후부터 서서히 증가하였다. 아밀로그라프에 의한 호화개시온도는 찹쌀보리 전분이 $62.5^{\circ}C$, 멥쌀보리 전분이 $68.2-73.5^{\circ}C$였다. DSC에 의한 호화 엔탈피는 멥쌀보리 전분이 1.12-1.58cal/g, 찹쌀보리 전분이 0.85cal/g 으로 나타났다.
The study was carried out to determine the gel pasting properties of barley (Hordeum vulgare L. cv. Geoncheonheugbori) as affected by different proton beam irradiation. The ${\lambda}max$, blue value, and amylose content were significantly associated with increasing proton beam irradiation. The pasting time in barley flour irradiated with proton beam ranged 0.09 to 0.16 min shorter than nonirradiated barley flour. Gel pasting temperature ranged 57.4 to $60.5^{\circ}C$. Gel pasting temperature in barley flour decreased with increasing proton beam irradiation. Proton beam irradiation caused a significant decrease in the onset temperature (To), peak temperature (Tp), conclusion temperature (Tc) and enthalpy change (${\Delta}H$). Gelatinization range (R) in barley starch was more broaden than that of non-irradiated barley starch. Barley starches gave the strong diffraction peak at around $2{\Theta}$ values$15^{\circ}$, $18^{\circ}$, $20^{\circ}$, and $23^{\circ}$$2{\Theta}$. Peak intensity tended to increase with increased proton beam irradiation. The granule crystallinity is closely associated with decreased amylose and increased amylopectin component. The crystallinity degree of barley starch irradiated with proton beam was significantly increased and it ranged from 24.9 to 32.9% compared to the non-irradiated barley starches. It might be deduced that proton beam irradiation causes significant changes of properties of starch viscosity in rice, especially at high irradiation of proton beam.
보리 F$_2$용 종자에 대한 찰성유전자(wx)와 분장성 전분유전자(fra)에 대한 유전현상을 구명하고 또 이들 두 유전자간에 관계를 구명키 위하여 실험을 한바 그 결과는 아래와 같다. 1 찰성 및 전분상성 배분인자는 각각 1개의 열성유전자가 관여하였으며, 2. 찰성과 분장성 전분유전자는 각각 독립적으로 작용하였다.
보리로부터 전분을 분리하는 공정을 개발하기 위해 blending 처리, ${eta}$-glucanase 처리 및 alkali 처리를 병행한 최적조건을 검토하였다. Blending 처리에 의한 전처리 효과를 조사한 결과 blending 처리를 6회 했을 경우에 전분수율이 29.7%로 나타냈으며 단백질 3.2%, 지방0.7%, 섬유소 0.4%, 회분 0.4%, ${eta}$-glucan 2.8%를 함유한 전분을 분리하였다 단백질과 ${eta}$-glucan의 용출효과를 조사하기 위해 $eta$-glucanase 처리의 최적조건을 검토한 결과 ${eta}$-glucanase 첨가량 60,000 unit, 맥분과 물의 양1/2, 반응온도 $45^{\circ}C$, pH6.5, 침지 6시간 때에 효과적인 용출을 보였다. 전분의 수율증대와 순도를 높이기 위해 0.2% NaOH 용액을 사용한 alkali 처리조건을 조사한 결과 침지 2시간 때에 전분함량은 ${eta}$-glucanase 처리 후의 전분함량과 비교하여 볼 때 25%가 증가한 76.7%(w/w)로 나타났으며 단백질 0.2%, ${eta}$-glucan 0.1%의 최종 전분을 분리하였다.
In order to breed barley lines with reduced viscosity of wort, a fractured starch mutant of naked barley cultivar, Nubet, was obtained from the M2 seeds mutated by the diethyl sulfate treatment. Seeds of this fractured starch mutant were opaque and the endosperm consists of angular, irregular and fractured starch. The mutant was caused by single recessive mutation and assigned by the symbol fra. The gene was located on chromosome 4, distal in long arm by linkage recombinations using translocation homozygote lethal test set. The linkage value between the fractured starch mutant and 72-4a, 72-4d were 26.0$\pm$4.9, 34.2$\pm$3.1 percent respectively. In addition to the reduced seed size, fewer kernels per spike and higher tillering ability, lower $\beta$-glucan viscosity and higher lysine content of the grain were associated with this mutant. $\beta$-glucan viscosity of the Nubet grains increased from 3 weeks after anthesis to matury and most of the viscose substances appeared to be stored in the middle of the endosperm tissue. Since the mutant grains showed better milling property as compared to Nubet, it can be used as breeding resources to develope new barley cultivars for maltins and milling purpose.
Molecular structures and functional properties of starches isolated from normal, waxy, and zero amylose barleys were examined. Amylopectins from zero amylose starch had the largest molecular weight $(M_w)$, whereas those from high amylose starch, the smallest. A good correlation between the $(M_w)$ and the radius of gyration $(R_g)$ was observed among amylopectins from various starches, indicating similar polymeric conformation in solution even with the differences in the $(M_w)$. The debranched amylopectin molecules from different types of barley starches exhibited similar profiles, implying that the packing geometry of double helices in the different types of barley starches may be similar. Zero amylose starch showed the highest peak viscosity (326 RVU) in RV A viscograms at lower pasting temperature $(67.6^{\circ}C)$, compared to normal and high amylose starches. Relationship between RVA peak viscosity and amylose content suggested that the presence of amylose inhibited the development of granular swelling of barley starches during cooking. A rapid retrogradation, traced by differential scanning calorimetry (DSC) and strain-controlled rheometry, occurred in the high amylose starch sample during storage, while zero amylose starch showed a very good resistance to retrogradation, indicating excellent storage stability.
찰성, 부정형, plump endosperm 등의 유전자를 결합시킨 보리 isogenic lines의 이화학적 품질특성과 취반특성에 대한 제 특성을 조사하였다. 종실의 천립중은 입도가 2.5 mm 이상의 것이 가장 많은 Betzes가 가장 높았으며, 정맥율은 Franubet과 Wafranubet이 높았고, 보리쌀의 백도는 품종에 따라 큰 차이를 보였다. 배유가 부정형 전분 유전자로 구성된 Franubet이 전분함량이 가장 높았으며, 제분율도 높았다. 보리전분의 팽윤력과 물결합능력은 찰성 및 부정형 유전자를 갖는 품종이 높았다. Amylogram 특성에서 찰성의 보리는 메성에 비하여 호화 온도는 낮았고 최고점도는 높았다. ${\beta}-Glucan\;viscosity$는 품종에 따라 큰 차이를 보였는데, 특히 찰보리의 ${\beta}-glucan\;viscosity$가 가장 높았다. 취반특성중 흡수율, 용출고형물 및 퍼짐성은 찰성과 부정형 전분을 포함한 보리 품종이 Wafranubet이 가장 높았으며, 밥의 백도는 품종간에 차이가 없었다.
보리로부터 분리한 ${\beta}$-glucan이 메성 및 찰성 보리전분의 호화 및 겔화시의 동적점탄성에 미치는 영향을 조사하였다. 호화시 ${\beta}$-glucan의 첨가는 찰성전분에 대해서는 거의 영향을 미치지 않았지만 메성전분의 동적점탄성에는 상당한 영향을 미쳐 호화개시온도가 높아졌으며, $80{\sim}90^{\circ}C$의 온도범위에서 저장탄성율과 손실탄성율이 크게 증가하여 저장탄성율의 경우 $90.7{\pm}0.7^{\circ}C$에서 peak를 나타내었다. 겔화과정 중 메성전분은 ${\beta}$-glucan의 첨가에 의해 겔 형성 속도가 상당히 빨라졌고 전분 및 amylose의 회합을 방해하여 network 구조를 약화시키는 것으로 나타났으나 amylose와 ${\beta}$-glucan 사이에 특이한 상호작용은 존재하지 않는 것으로 판명되었다. 한편 찰성전분의 경우에는 ${\beta}$-glucan 첨가에 의해 겔화 양상이 거의 영향을 받지 않는 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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