방사선 조사 전분류의 확인방법 연구의 일환으로 0, 1.5, 3.0, 4.5 및 6.0 kGy의 감마선을 조사한 옥수수 전분, 고구마 전분 및 감자 전분을 대상으로 일정 조건에서 조사선량별 점도를 Brookfield DV-III programmable rheometer를 사용하여 측정하였다. 전분 현탁액의 농도를 옥수수 전분 8.0%(건물량 7.2%), 고구마 전분 8.5%(건물량 7.3%) 및 감자 전분 9.0%(건물량 7.3%)로 조제하여 100rpm에서 점도를 측정한 결과, 모든 시료에서 조사선량이 증가함에 따라 점도가 유의적으로 감소하였고 (p<0.05), 각각 $R^2$ 0.9754, 0.9618 및 0.9888의 높은 상관성이 확인되었다. 또한 1.5 kGy 조사선량에서도 옥수수 전분 34%, 고구마 전분 57%, 감자전분 51%의 점도 감소가 일어나 저선량 조사의 경우에도 뚜렷한 점도 변화가 관찰되어 방사선 조사 전분류의 확인방법으로써 적용 가능성이 높은 것으로 나타났다. 점도 측정에 의한 조사여부 판별의 신뢰도를 높일 수 있는 보조적인 확인 marker로써 용해도, 팽윤력, 청가 및 알칼리수를 검토한 결과, 조사선량이 증가함에 따라 용해도 및 알칼리수는 유의적으로 증가(p<0.05)한 반면, 팽윤력은 유의적으로 감소(p<0.05)하는 경향이 확인되었다.
토양으로부터 역가높은 CGTase를 분비하는 호알칼리성 미생물을 분리하였으며, 동정 결과 Bacillus circulans로 판정되었다. 배양액 중의 CGTase를 ammonium sulfate 침전, DEAE-Sephadex 그리고 Sephadex G-100 column chromatography로 분리, 정제하여 단일 단백질 band를 얻었다. 정제된 CGTase의 분자량은 약 93,000, 최적 pH와 온도는 6.0, $50^{\circ}C$였으며, pH와 온도안정성은 5.5-11, $65^{\circ}C$까지였다. Soluble starch를 기질로 할 때의 $V_{max}$ 와 $K_{m}$ 값은 각각 0.16$\mu$mole $\beta$-CD/min, 14.3mg soluble starch/mi이였고 24시간 반응액의 $\alpha$-:$\beta$-:${\gamma}$-CD 의 생성비율은 1:8.1:1.9로서 $\beta$-CD를 우선적으로 합성하였다. 기질로 glucose와 maltose를 사용하였을 때 CD합성작용이 없었으며, sweet potato 그리고 cornstarch를 사용하였을 때 가장 높은 CD합성작용을 보였다. 어느 수준 이상의 과다한 CGTase 첨가경우에는 $\alpha$-CD생성이 급격히 증가하였다. 또한 정제된 CGTase는 stevioside에로의 당전이성을 갖고 있었다.
각종 재배조건 및 저장기간이 고구마 전분함량에 미치는 영향을 구명코저 신미 품종을 공시하여 삽식기별 수수기별 시비량별 토성별 저장기간별로 구분 시험을 실시하였든바 요약하면 다음과 같다. 1. 5월 15일 삽식에 비하여 만식일수록 괴근수량 및 전분함랴은 감소되었고 특히 6월 5일 이후의 삽식에서 급격히 감소되었으며 괴근수량의 감소정도에 비하여 전분함량의 감소정도는 더욱 심하였다. 2. 10월 5일 적기수확에 비하여 조기수확일수록 괴근수량 및 전분함량은 감소 경향이였고 8월 25일 이전 조기수확은 괴근수량 37~45% 전분함량 5~7%의 감소를 보였다. 3. 시비량에 따라서 전분함량은 차이가 많았으며 대체로 3요소를 균형시비하는 경우 전분함량이 높은 경향이었고 가리질비료를 다용하거나 인산질비료를 시용하지 않은 경우 낮은 경향이였다. 한편 괴근수량에는 $K_20$O>$P_20_5$>N의 순으로 효과가 높았다. 4. 토성에 있어서는 모래나 자갈이 많이 함유되어 있는 토양에서부터 경직토로 갈수록 전분함량은 낮았으나 10a당 전분수량은 조사토 및 식양토에서 높았다. 5. 저장기간중 전분함량은 수량직후에 가장 높고 저장일수가 경과함에 따라 감소하였으나 수확후 10일에서 급격히 감소되었고 그 후의 감소는 근소하였다.
방사선 조사 전분류의 확인방법을 연구하기 위하여 옥수수 전분, 고구마 전분 및 감자 전분을 대상으로 Brookfield rheometer를 이용한 점도측정법의 적용 가능성을 검토하면서, 전분현탁액의 농도(7.0-9.5%)와 점도계의 spindle 회전속도(25-125rpm)가 감마선 조사(0-6.0kGy) 시료의 점도에 미치는 영향을 조사하였다. 모든 변수들의 관계에서 조사선량과 점도의 상관성이 가장 높은 조건을 선택하여 점도 측정을 위한 최적 조건으로 설정하고, 아울러 조사 전분에 대한 검지방법으로 적용하기 위하여 점도 threshold value를 설정하였다. 모든 시료에서 조사선량이 증가함에 따라 점도가 유의적으로 감소하였으며 (p<0.05), 시료 현탁액의 농도가 증가할수록 점도가 증가하고 rpm이 증가할수록 점도는 감소하는 경향을 보였다. 조사 전분의 확인에 있어서, 점도 측정조건으로 유용한 전분 농도(%)와 spindle 회전속도(rpm)는 옥수수 전분 7.5(6.7%, d.b.)와 125, 고구마 전분 8.5(7.3%, d.b.)와 125, 감자 전분 9.0(7.3%, d.b.)와 100이었다. 그리고 이 조건에서 threshold value는 비조사 시료가 0.521, 0.798 및 1.693임에 비해 최저 선량인 1.5 kGy 조사시료는 0.313, 0.345 및 0.811로 뚜렷한 차이를 보여 감마선 조사 시료는 비조사 시료로부터 확인이 가능하였다.
고구마 괴근의 표피에 선모양으로 돌출되어 나타나는 피맥의 발생동향을 조사하고, 경감하기 위한 시험의 결과는 아래와 같다. 1. 고구마 피맥은 표피가 줄무늬로 돌출되어 상품성을 저하시키는 증상으로서 피맥발생은 표피층에 전분이 집적되어 발생하는 것으로 관찰되었고, 조기재배보다 보통기재배에서 발생이 많았다. 2. 고구마 품종에 따른 피맥발생은 건풍미, 연황미, 건미 등 7품종이 3%이하로 적었고, 헬씨미, 보라미는 30%이상 발생하였다. 만중은 피맥발생과 정의 상관관계가 있었다. 3. 고구마 피맥은 생육기간이 진전됨에 따라 증가하다가 삽식 후 120일경에 가장 높았다. 4. 고구마 삽식 후 90일의 적심비율에 따른 피맥발생율은 일정한 경향을 보이지는 않았다. 엽면적지수 4에서 피맥발생율이 가장 적었으나, 일정한 경향을 보이지는 않았고, 경엽절제비율이 높을수록 수량감소가 크게 나타났다.
물의 흡수에 의한 전분알갱이의 swelling은 물과 친화력이 있는 새로운 부분의 노출에 의하여 구조적인 변화로써 점진적으로, 때로는 갑작스럽게 변화를 일으킨다. 이러한 이유로 인해서, 물과의 접촉 시간에 따르는 전분 알갱이의 크기 또는 모양의 변화에 관심을 가진다. 중력 장-흐름 분획법(gravitation field-flow fractionation, GrFFF)은 마이크론 범위의 크기를 가지는 입자들을 분리하는 데에 유용한 분리기술이다. 본 연구에서는 감자와 고구마 전분알갱이들의 크기와 크기 분포도를 결정하는 데에 있어서 GrFFF의 응용가능성을 검사하고자 한다. GrFFF를 이용하여 물과의 접촉 시간에 따르는 전분 알갱이들의 크기분포도 변화를 모니터하였다. GrFFF로부터 얻어진 전분알갱이들의 크기 및 크기분포는 광학현미경(optical microscopy, OM) 결과와 비교하였다. 결과적으로 감자와 고구마 전분의 swelling은 물과의 접촉시간이 증가함에 따라 전분알갱이의 크기가 증가하며, 전분의 종류가 달라지면 swelling 속도가 달라짐을 확인하였다.
점질인 황미와 분질인 수원 147 고구마 전분을 99% 메탄올로 탈지하고 추출된 지질을 첨가한 다음 이화학적 성질과 호화특성을 조사하였다. 전분입자의 모양은 다각형과 둥근형이었고, 크기는 $5{\sim}13\;{\mu}m$이며, 결정형은 모두 Ca형이었고 탈지나 지질 첨가 후 결정강도는 감소하였다. 아밀로오스 함량은 탈지 후 증가하였으나 지질 첨가 후에는 감소하였고, 물결합 능력은 증가하였다. 팽윤력과 용해도는 $55{\sim}60^{\circ}C$에서 급격히 높아졌고, 각 온도에서의 팽윤력은 탈지 후에는 증가, 지질 첨가 후에는 낮아졌다. 광투과도는 황미가 $60^{\circ}C$, 수원 147이 $65^{\circ}C$에서 급격한 증가를 보였고, 아밀로그라프에 의한 호화온도는 황미와 수원 147이 각각 $67.5,\;72.7^{\circ}C$였고, 황미의 최고점도, 냉각 정도는 수원 147보다 낮았고, 탈지시 최고 점도, hot paste viscosity, setback은 감소했고, 지질 첨가후에 최고 점도는 감소했으나 setback과 consistency는 크게 증가하였다. DSC에 의한 호화온도는 황미와 수원 147 각각 $67.5,\;68.5^{\circ}C$였고, 탈지 후에는 호화온도와 엔탈피는 낮아졌고, amylose-lipid melting peak는 소실되었으며 지질 첨가 후에도 호화온도와 엔탈피가 낮아졌다.
가공식품의 소재로 폭넓게 사용되고 있는 전분은 세균수 억제를 위한 방사선 조사가 허용된 품목으로서 우리나라에서는 5 kGy 이하의 기준을 적용하고 있다. 이에 식품조사의 실용화를 고려하여 국내 허용기준과 유사한 중선량 범위의 감마선 조사가 전분류의 색깔 및 지방질 산패에 미치는 영향을 검토하고자 옥수수 전분, 고구마 전분 및 감자 전분에 0~6 kGy의 감마선을 조사하여 색도 및 TBA가를 비교 분석하였다. 기계적 색도의 경우 옥수수 전분은 L 값의 감소, 고구마 전분은 a 값의 증가, 감자전분은 b 값의 증가가 비교적 뚜렷하였지만, 전반적으로 감마선 조사에 따른 L, a, b 값의 변화가 작고 유의성이 낮은 것으로 확인되었다. 전분의 가공특성을 고려하여 호화 후 gel 상태의 색깔을 육안으로 관찰한 결과는 모든 시료가 조사선량이 증가할수록 갈변의 정도가 증가하였고, 특히 고구마 전분은 1.5 kGy 조사구도 갈변현상이 뚜렷하였다. 지방질의 산패도를 나타내는 TBA가 측정 결과는 옥수수 전분, 고구마 전분 및 감자 전분에 대해 각각 $R^2$가 0.9889, 0.9964 및 0.9843의 높은 상관성을 보이면서 유의적으로 증가하여 감마선 조사로 인해 지방질 성분의 산화가 촉진되었음을 알 수 있었다.
고구마 멀칭재배에서 생분해성 플라스틱 피복재 이용 가능성을 검토하고자 시험을 수행 한 결과 다음과 같다. 1. 필름의 물성은, 생분해성인 PBSA와 PLC + Starch는 일반멀칭재료인 LDPE 에 비하여 인장강도는 $2{\sim}27$% 상승하였으나 신율은 $2{\sim}22$% 낮았고, 인열강도도 $2{\sim}6$%가 낮았다. 2. 피복기간에 따른 인장강도의 변화는 생분해성 필름의 경우 피복 후 $60{\sim}70$%일 동안 급격히 감소하다가 그 후 완만한 감소를 보였고 제조 원료별로는 PLC + Starch가 PBSA에 비하여 변화율이 낮았다. 3. 신율의 변화는 피복 후 $60{\sim}70$%일 동안 매우 급격히 감소하다가 그 후 완만한 감소를 보였다. 제조 원료별로는 PLC + Starch와 PBSA 제품간의 뚜렷한 차이는 보이지 않았으나 15 ${\mu}m$ PBSA의 경우 $60{\sim}70$%일이 지나면서 급격한 물성저하를 보였다. 4. 생분해성 필름에 대한 용출시험에서는 중금속들이 아주 작거나 검출되지 않았고, 국내 환경마크협회가 정하는 생분해성 수지 제품에 대한 유해물질 함량기준을 충족하였다. 5. 멀칭재료간의 윌별 지온차이는, 6월 하순${\sim}$7월 중순에는 PLC + starch > PBSA > LDPE > None 순으로 온도가 높아지는 경향을 보이다가 7월 하순${\sim}$9월 하순에는 LDPE > PLC + starch > PBSA > None 순으로 온도가 높아졌다. 6. 고구마 멀칭재배 후 분해양상은, 생분해성 필름 PBSA(EA, EB, EC)과 PLC + Starch(DD, DE, DF)는 고구마 삽식 후 60일이 지나면서 분해되기 시작하였고, 수확기인 120일이 지나서는 95%이상이 분해되었다. 7. 피복재별 괴근 수량은 PBSA는 3,070 kg/10a, PLC + Starch은 3,093 kg/10a, LDPE는 2,946 kg/10a으로 멀칭재료간에 뚜렷한 차이를 나타내지 않았다. 이상을 종합하여 볼 때 고구마 재배에서 생분해성인 PBSA와 PLC + Starch와 같은 필름을 사용한다면, 필름의 물성, 분해도, 환경친화성, 수확작업의 간편성 등을 고려해볼 때 실제 농업현장에서 이용 가치가 매우 높을 것으로 생각된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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