• 제목/요약/키워드: Ipomoea batatas Lam.

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분자육종을 통한 조건불리지역 친환경 산업용 고구마 개발 전략 (Strategies of development of environmentally friendly industrial sweetpotato on marginal lands by molecular breeding)

  • 김명덕;안영옥;김윤희;김차영;이증주;정재철;이행순;목일진;곽상수
    • Journal of Plant Biotechnology
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    • 제36권3호
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    • pp.197-201
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    • 2009
  • The food self-support rate on the basis of cereals in Korea is approximately 27%, which will threaten the national food security. The dramatic increase in population accompanied by rapid industrialization in developing countries has caused imbalances in the supply of food and energy. To cope with these global crises over food and energy supplies as well as environmental problems, it is urgently required to develop new environmentally friendly industrial crop varieties to be grown on marginal lands including desertification areas for sustainable development. Sweetpotato (Ipomoea batatas (L.) Lam.) ranks seventh in annual production among food crops in the world. Its wide adaptability on marginal lands and rich nutritional content provide a high potential for preventing malnutrition and enhancing food security in the developing countries. In addition, sweetpotato can be developed as a bioreactor to produce valuable industrial materials including bio-ethanol, functional feed and antioxidants by molecular breeding. In this respect, we focus on the molecular breeding of sweetpotato with multi-function on marginal lands. The strategies for development of environmentally friendly industrial sweetpotato will be introduced and discussed.

고구마 전분 대사공학 연구 동향 (Current status on metabolic engineering of starch in sweetpotato)

  • 안영옥;양경실;김선형;곽상수;이행순
    • Journal of Plant Biotechnology
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    • 제36권3호
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    • pp.207-213
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    • 2009
  • Starch serves not only as an energy source for plants, animals, and humans but also as an environmentally friendly alternative for fossil fuels. Progress in understanding of starch biosynthesis, and the isolation of many genes involved in this process have enabled the genetic modification of crops in a rational manner to produce novel starches with improved functionality. Starch is composed of two glucose polymers, amylose and amylopectin. The amylose and amylopectin ratio in starch affects its physical and physicochemical properties. Alteration in starch structure can be achieved by modifying genes encoding the enzymes responsible for starch biosynthesis and starch hydrolysis. Here, we describe recent findings concerning the starch modification in sweetpotato. Sweetpotato [Ipomoea batatas (L.) Lam] ranks seventh in annual production among food crops in the world as an important starch source. To develop transgenic sweetpotato plants with modifying starch composition, we constructed transformation vectors overexpressing granule bound starch synthase I and inhibiting amylopectin synthesis genes such as starch branching enzyme and isoamylase under the control of 35S promoter, respectively. Transformation of sweetpotato (cv. Yulmi) is in progress.

고구마 품종별 수확시기 잎의 저분자항산화물질 함량분석 (Contents of low molecular weight antioxidants in the leaves of different sweetpotato cultivars at harvest)

  • 안영옥;김선하;이행순;이준설;마다이푸;곽상수
    • Journal of Plant Biotechnology
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    • 제36권3호
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    • pp.214-218
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    • 2009
  • Sweetpotato [Ipomoea batatas (L.) Lam] leaves are excellent source of low molecular weight antioxidants such as polyphenols, anthocyanins and carotenoids compared to other leafy vegetables. Endogenous antioxidants in sweetpotato help our bodies to prevent ageing, heart diseases and cancer. In this study, to develop the proper cultivars for the functional feed materials, we investigated the contents of anthocyanin, $\beta$-carotene, and polyphenols as well as DPPH radical scavenging activity in leaves of 14 different cultivars at the time of the harvest. They showed a diverse antioxidation activity. In DPPH radical scavenging activity, cultivars of Nanjing 9, Yulmi and Shinzami showed higher activity, whereas cv. Huiza 6 showed the lowest. Cultivars of Shinzami and Shinhwangmi had the highest anthocyanin (3.5 mg/g fr wt) and polyphenol (15.8 mg/g fr wt) content, respectively. Interestingly, there was a high correlation between cultivars with colorful pigments in storage roots and antioxidants activity in leaves. These results suggest that sweetpotato leaves with high antioxidant activity at harvest would be suitable for functional feed materials.

조건불리지역 재배를 위한 산화스트레스 내성 고구마 품종의 선발 (Selection of oxidative stress-tolerant sweetpotato cultivars for cultivation on marginal lands)

  • 김윤희;박성철;양경실;주지린;자오동란;마다이푸;정재철;이행순;곽상수
    • Journal of Plant Biotechnology
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    • 제36권3호
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    • pp.219-223
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    • 2009
  • Oxidative stress derived from excess reactive oxygen species (ROS) is a major damaging factor for plants exposed to environmental stresses. Sweetpotato [Ipomoea batatas (L.) Lam] has a relatively broad adaptability to harsh environmental conditions compared to other staple crops. In this study, to select stress-tolerant sweetpotato cultivars for sources of molecular breeding on marginal lands, we evaluated the ion leakage values in 10 different cultivars after treatment of methyl viologen (MV), an ROS-generating nonselective herbicide, to leaf discs. DPPH radical scavenging activity and the contents of total phenolics were also investigated. The ion leakage of each cultivar showed a diverse value, which is well correlated with DPPH radical scavenging activity of each cultivar. DPPH radical scavenging activity also showed a high corelation with the contents of total phenolic contents. Three cultivars of Yanshu 8, Shinhwangmi and Shinzami showed high antioxidant activity. Our results suggest that a simple and efficient DPPH radical scavenging activity would be a suitable method to select potential cultivars with enhanced tolerance to multiple environmental stress.

Enhanced Resistance of Transgenic Sweetpotato (Ipomoea batatas Lam.) Plants to Multiple Environmental Stresses Treated with Combination of Water Stress, High Light and High Temperature Stresses

  • Song, Sun-Wha;Kwak, Sang-Soo;Lim, Soon;Kwon, Suk-Yoon;Lee, Haeng-Soon;Park, Yong-Mok
    • Journal of Ecology and Environment
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    • 제29권5호
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    • pp.479-484
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    • 2006
  • Ecophysiological parameters of non-transgenic sweetpotato (NT) and transgenic sweetpotato (SSA) plants were compared to evaluate their resistance to multiple environmental stresses. Stomatal conductance and transpiration rate in NT plants decreased markedly from Day 6 after water was withheld, whereas those values in SSA plants showed relatively higher level during this period. Osmotic potential in SSA plants was reduced more negatively as leaf water potential decreased from Day 8 after dehydration treatment, while such reduction was not shown in NT plants under water stressed condition. SSA plants showed less membrane damage than in NT plants. As water stress and high light stress, were synchronously applied to NT and SSA plants maximal photochemical efficiency of PS II ($F_v/F_m$) in NT plants markedly decreased, while that in SSA plants was maintained relatively higher level. This trend of changes in $F_v/F_m$ between SSA plants and NT plants was more conspicuous as simultaneously treated with water stress, high light and high temperature stress. These results indicate that SSA plants are more resistive than NT plants to multiple environmental stresses and the enhanced resistive characteristics in SSA plants are based on osmotic adjustment under water stress condition and tolerance of membrane.

한국 고구마 품종을 발효하여 만든 막걸리의 품질 특성 (Quality Properties of Makgeolli Brewed with Korean Sweet Potato Cultivars (Ipomoea batatas (L.) Lam))

  • 윤향식;강혜정;엄현주;정헌상;정미남;김인재;김영호
    • 한국식품영양학회지
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    • 제33권6호
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    • pp.624-630
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    • 2020
  • This study examined the quality characteristics of Makgeolli to investigate the availability of Korean sweet potato cultivars as alcoholic beverages. The following sweet potato varieties were used: Gogunmi, Daeyumi, Shingunmi, Shinyulmi, Shincheonmi, Jinyulmi, Jinhongmi, Jeungmi and Pungwonmi; their alcohol contents ranged from 12.20% to 14.20%, with the lowest value in Makgeolli made with Jeungmi and the highest value in Makgeolli made with Jinhongmi. The DPPH radical scavenging activity was in the range of 37.51~77.02%, with the lowest value in Makgeolli made with rice (control) and the highest value in Makgeolli made with Gogunmi. As a result of analyzing the aroma component of sweet potato Makgeolli, 27 kinds of aroma components were detected, and six kinds of alcohols, 13 kinds of esters, four kinds of acids, and four kinds of other compounds were found. Regarding the number of aroma compounds, Makgeolli made with Shinyulmi showed the lowest number with 14 kinds, while Makgeolli made with Pungwonmi showed the highest number with 27 kinds.

장기저장을 위해 제조한 동결건조 산채 블록의 항산화 활성 변화 (Change of Antioxidant Activities in Preparing Freeze Dried Wild Vegetable Block for the Long-term Storage)

  • 유진균;정미자;김대중;최면
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제38권12호
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    • pp.1649-1655
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    • 2009
  • 곰취(Ligularia fischeri, GC), 고추잎(Capsicum annuum L., GCY), 취나물(Aster scaber, CNM), 머위대(Petasites japonicus S. et Z. Max, MYD) 및 고구마순(Ipomoea batatas L. (Lam), GGM)과 같은 산채들의 물 추출물의 항산화능력을 평가하고 이들 동결건조 블록 물 추출물들의 항산화력과 비교하였다. 산채 물 추출물들과 그들의 동결건조 블록물 추출물들의 항산화력 측정은 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl(DPPH) radical 소거작용, hydroxyl radical 소거작용 및 아질산염 소거작용과 같은 방법에 의해 알아보았다. 산채 물 추출물은 그들의 동결건조 물 추출물보다 총 페놀함량이 더 높았다. GC, GCY, CNM, MYD 그리고 GGM 물추출물들의 총 페놀 함량은 각각 $471.66{\pm}3.52\;{\mu}g/mg,\;141.33{\pm}2.51\;{\mu}g/mg,\;177.33{\pm}2.88\;{\mu}g/mg,\;238.66{\pm}9.50\;\mu}g/mg\;그리고\;122.67{\pm}3.51\;{\mu}g/mg$이었다. 1000 ppm GC, GCY, CNM 그리고 GGM 물 추출물의 DPPH radical 소거작용은 그들의 동결건조 블록 물 추출물보다 더 높았고, 1000 ppm CNM, GC, GCY, MYD 그리고 GGM의 물 추출물의 DPPH radical 소거작용은 각각 90.9%, 89.9%, 76.6%, 71.1% 그리고 57.4%였다. 10000 ppm GC, GCY, CNM, MYD 그리고 GGM 물 추출물들은 hydroxyl radical 소거작용을 각각 38.8%, 33.4%, 35.9%, 34.3% 그리고 33.8%까지 증가시켰고, GCY, CNM 그리고 GGM의 물 추출물은 동결건조 블록 물 추출물과 유사한 활성을 나타내었으나 GC와 MYD의 물 추출물이이들 동결건조 블록들의 물 추출물의 hydroxyl radical 소거작용보다 약간 더 영향력이 있었다. 산채 물 추출물들과 이들 동결건조 블록 물 추출물들은 실험된 모든 농도에서 DPPH radical 소거작용 및 hydroxyl radical 소거작용을 나타내었다. GC 물 추출물의 아질산염 소거작용은 현저하게 농도 의존적으로 증가하였고, GC 물 추출물의 아질산염 소거작용이 그것의 동결건조 블록 물 추출물의 아질산염 소거작용보다 높았다. 이상의 결과들로부터 동결건조블록이 산채와 비교하여 산채가 가지고 있는 항산화력을 유지하고 있다는 것을 알수 있었다.

제주 재래식된장의 생리적 특성 (Physiological Properties of Jeju Traditional Doenjang)

  • 황준호;오유성;임자훈;박지은;김미보;윤훈석;임상빈
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제38권12호
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    • pp.1656-1663
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    • 2009
  • 곰취(Ligularia fischeri, GC), 고추잎(Capsicum annuum L., GCY), 취나물(Aster scaber, CNM), 머위대(Petasites japonicus S. et Z. Max, MYD) 및 고구마순(Ipomoea batatas L. (Lam), GGM)과 같은 산채들의 물 추출물의 항산화능력을 평가하고 이들 동결건조 블록 물 추출물들의 항산화력과 비교하였다. 산채 물 추출물들과 그들의 동결건조 블록물 추출물들의 항산화력 측정은 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl(DPPH) radical 소거작용, hydroxyl radical 소거작용 및 아질산염 소거작용과 같은 방법에 의해 알아보았다. 산채 물 추출물은 그들의 동결건조 물 추출물보다 총 페놀함량이 더 높았다. GC, GCY, CNM, MYD 그리고 GGM 물추출물들의 총 페놀 함량은 각각 $471.66{\pm}3.52\;{\mu}g/mg,\;141.33{\pm}2.51\;{\mu}g/mg,\;177.33{\pm}2.88\;{\mu}g/mg,\;238.66{\pm}9.50\;\mu}g/mg\;그리고\;122.67{\pm}3.51\;{\mu}g/mg$이었다. 1000 ppm GC, GCY, CNM 그리고 GGM 물 추출물의 DPPH radical 소거작용은 그들의 동결건조 블록 물 추출물보다 더 높았고, 1000 ppm CNM, GC, GCY, MYD 그리고 GGM의 물 추출물의 DPPH radical 소거작용은 각각 90.9%, 89.9%, 76.6%, 71.1% 그리고 57.4%였다. 10000 ppm GC, GCY, CNM, MYD 그리고 GGM 물 추출물들은 hydroxyl radical 소거작용을 각각 38.8%, 33.4%, 35.9%, 34.3% 그리고 33.8%까지 증가시켰고, GCY, CNM 그리고 GGM의 물 추출물은 동결건조 블록 물 추출물과 유사한 활성을 나타내었으나 GC와 MYD의 물 추출물이이들 동결건조 블록들의 물 추출물의 hydroxyl radical 소거작용보다 약간 더 영향력이 있었다. 산채 물 추출물들과 이들 동결건조 블록 물 추출물들은 실험된 모든 농도에서 DPPH radical 소거작용 및 hydroxyl radical 소거작용을 나타내었다. GC 물 추출물의 아질산염 소거작용은 현저하게 농도 의존적으로 증가하였고, GC 물 추출물의 아질산염 소거작용이 그것의 동결건조 블록 물 추출물의 아질산염 소거작용보다 높았다. 이상의 결과들로부터 동결건조블록이 산채와 비교하여 산채가 가지고 있는 항산화력을 유지하고 있다는 것을 알수 있었다.

재배지역에 따른 고구마(Ipomoea batatas (L.) Lam) 품종의 전분 특성 차이 (Difference of Starch Characteristics of Sweetpotato (Ipomoea batatas (L.) Lam) by Cultivated Regions)

  • 한선경;송연상;이형운;안승현;양정욱;이준설;정미남;서세정;박근형
    • 한국식품과학회지
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    • 제45권6호
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    • pp.682-692
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    • 2013
  • 재배지역에 따른 고구마 전분의 특성을 구명하여 고구마의 새로운 식품산업 소재로서 활용 방안을 모색하기 위한 기초자료로 이용하고자 실험한 결과는 다음과 같다. 고구마 재배기간의 평균온도는 $16.7-28.2^{\circ}C$, 강수량은 882(무안)-1,682 mm(함양)로 함양지역의 강수량이 많았으며, 일조시간은 702.4(익산)-793.5 시간(무안)으로 무안지역이 많았다. 지역별 시험구의 토성은 무안, 익산, 보령지역은 사양토, 논산지역은 사질식양토, 함양지역은 양토였으며 pH는 5.5-6.2 범위였다. 재배지역에 따른 전분 함량은 29.4-59.20%, 아밀로스 함량은 22.3-30.9%의 범위를 보였고 전분 함량은 무안지역이, 아밀로스 함량은 익산지역에서 높았다. 고구마 전분의 수분함량은 9.80-15.60%, 단백질 함량은 0.02-0.07%, 조지방 함량은 0.05-0.28%, 회분 함량은 0.10-0.30%의 범위였고 단백질 함량은 익산지역이 높았다. 호화개시온도는 무안지역이 높고 함양지역이 낮았으며 최고, 최저, 최종점도, breakdown, setback은 함양지역이 높고 무안지역이 낮았다. To, $T_p$, $T_c$는 무안, 논산지역이 높고 함양지역이 낮았으나 ${\Delta}T$${\Delta}H$는 함양지역이 높았다. 고구마의 회절각도는 $15.08^{\circ}-15.32^{\circ}$, $16.92^{\circ}-17.72^{\circ}$, $22.90^{\circ}-23.62^{\circ}$에서 강한 피크를 보여 전분의 결정화도 형태 중 C형에 속하였다. 고구마 전분의 입자 형태는 전 지역에서 대부분 둥글고 타원형모양을 하고 있었으며 일부 다각형의 입자 형태를 포함하고 있었다. 전분의 입도분포는 같은 품종이라도 재배지역에 따라 차이가 있었다. 평균입도는 12.07-28.32 ${\mu}m$의 범위로 무안지역이 작고 익산지역이 큰 경향이었다.

재배기간에 따른 고구마(Ipomoea batatas (L.) Lam) 전분의 이화학적 특성 (Physicochemical Characteristics of Sweetpotato (Ipomoea batatas (L.) Lam) Starch Depending on Cultivation Periods)

  • 한선경;송연상;안승현;양정욱;이형운;이준설;정미남;남상식;최인후;박근형
    • 한국식품과학회지
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    • 제46권6호
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    • pp.750-756
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    • 2014
  • 재배기간에 따른 고구마 전분의 특성을 구명하여 고구마의 새로운 식품산업 소재로서 활용방안을 모색하기 위한 기초자료로 이용하고자 실험한 결과는 다음과 같다. 재배기간이 길어질수록 전분 함량은 증가하였으나 아밀로스 함량은 감소하는 경향이었고, 일반고구마와 유색고구마의 전분함량 변화 양상에는 차이가 있었다. 재배기간이 길어질수록 전분의 수분함량 변화 양상은 일정한 경향을 보이지 않았으나 단백질과 회분 함량은 증가하는 경향이었다. 신속점도측정기로 측정한 점도는 재배기간이 길어질수록 전분의 호화개시온도와 최고점도, breakdown, setback은 증가하였고 최소 및 최종점도는 감소하였다. 주사시차열량계를 이용한 호화특성은 재배기간이 길어질수록 To, Tp는 증가하였으나 Tc, ${\Delta}T$, ${\Delta}H$는 일정한 변화 양상을 보이지 않았다. X-선 굴절률은 일반고구마의 회절각도는 $15.08-15.32^{\circ}$, $16.92-17.72^{\circ}$, $22.90-23.62^{\circ}$, '신자미' $15.26-15.34^{\circ}$, $17.08-17.32^{\circ}$, $22.74-23.40^{\circ}$, '주황미' $14.98-15.32^{\circ}$, $17.00-17.38^{\circ}$, $22.82-23.40^{\circ}$에서 강한 피크를 보여 전분의 결정화도 형태 중 C형에 속하였으며 재배기간에 상관없이 고구마 전분의 결정화도는 일정하였다. 고구마 전분의 입자 형태는 재배기간에 상관없이 대부분 둥글고 타원형 모양을 하고 있었으며 일부 다각형의 입자 형태를 포함하고 있었다. 평균입도는 주황색고구마의 평균입도가 식용 및 자색고구마보다 컸으며 재배기간이 길어질수록 고구마 전분의 평균입도는 증가하였다.