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문제 정의
- 남서는 고령지농업시험장에서 육성된 품종으로 78E28-1를 모본으로 하고 Wheeler를 부본으로 하여 선발된 계통 대관 52호가 지역 적응 시험 및 농가 실증 시험을 거쳐 1995년 장려 품종으로 등록되었다(7). 본 연구에서는 우리나라에서 재배가 장려되고 있는 감자 품종에 대하여 영양성분 중 단백질 및 아미노산 조성을 분석 비교하고자 하였다.
가설 설정
- 1)Different alphabet letter on any two means in the same column is significantly different at p<0.05.
제안 방법
- 8, 50%(v/v) glycerol, 10%(w/v) sodium dodecylsulfate 1%(w/v) bromophenol blue]를 Eppendorf tube에 넣고 잘 혼합한 후 100℃에서 5분 동안 열처리 후 원심 분리하여 상징액 10 μL을 loading하였다. SDS-PAGE 조건은 5%(w/v) stacking gel과 15%(w/v) separating gel로 만든 1.5 mm-thick PAGE 겔을 사용하였고, running buffer(pH 8.3)는 192 mM glycine, 0.1% SDS 및 25 mM tris(hydroxymethyl) aminomethane으로 구성되었으며, 일차적으로 80 V에서 20～30분간, 이어서 120 V에서 60～70분간 전기영동을 진행하였다. 착색과 탈색(staining and destaining)은 Coomassie Blue R solution(1.
- 0 g/L)에서 하룻밤 동안 착색시킨 후 탈색 용액(30% methanol, 10% acetic acid)에서 탈색하였다. 각 단백질 밴드의 양은 Scanning densitometer(UMAX PowerLook1100, Taiwan)와 TotalLab software(Phloretix International LTD., England)에 의해 단백질의 분포를 평가하였다.
- 국내에서 생산된 감자 중 세풍, 남서, 수미, 조풍 및 대서의 5가지 품종에 대하여 단백질 profile 및 아미노산 조성을 분석하였다. 총 질소함량은 1.
- 아미노산 분석은 PITC labeling한 후에 automated amino acid analyzer(Waters Pico Tag HPLC system, Milford, MA, USA)에 의해 수행되었다. 즉 분말시료 11.
- 즉 분말시료 11.87 mg를 취하여 PICO-Tag 방법에 의거 PITC labeling된 시료 400 μL 중에서 5.0 μL를 취하여 Table 2에 기술된 조건에서 HPLC에 loading하여 Table 3에서와 같이 6% acetonitrile을 함유한 140 mM sodium acetate(A)와 60% acetonitrile(B)를 용매구배(gradient elution)시켜 chromatogram을 얻은 후 아미노산의 종류와 함량을 분석하였다.
- 8, 250 mM NaCl, 10 mM EDTA, 5 mM DTT, 1 mM PMSF)에 넣고 orbital shaker(HB-203 NS, 200 rpm)에서 1시간 동안 추출하였다. 추출 후 15,000 rpm에서 10분간 원심 분리하여 얻은 맑은 상징액을 4℃에서 보관하면서 단백질 정량과 전기영동 분석을 위해 사용하였다. 가용성 단백질 함량은 Bradford(10) 방법에 따라 분석하였다.
대상 데이터
- 분자량 marker 단백질인 myosin으로 구성된 205 kDa, β-galactosidase, 116 kDa, phosphorylase b, 97.4 kDa, bovine serum albumin, 69 kDa, glutamic dehydrogenase, 55 kDa, lactic dehydrogenase, 36.5 kDa, carbonic anhydrase, 29 kDa, trypsin inhibitor, 20.1 kDa, lysozyme, 14.3 kDa, aprotinin, 6.5 kDa, insulin B chain, 3.5 kDa은 Koma-Biotech Chemical 사 제품이었으며, 4～20%(w/v) precast Tris-HCl gel은 Bio-Rad사 제품이었고, 그 외 시약은 Sigma-Aldrich사(St. Louis, USA)에서 구입하였다.
- 실험 분석에 사용한 감자 시료는 5품종(Table 1)으로 고령지농업연구소(평창, 강원도)에서 수확한 것을 작물과학원(수원, 한국)으로부터 분양받아 암실에서 3℃로 보관하면서 실험에 사용하였다. 분자량 marker 단백질인 myosin으로 구성된 205 kDa, β-galactosidase, 116 kDa, phosphorylase b, 97.
데이터처리
- 모든 실험은 3회 반복하였으며 실험치는 평균값과 표준오차로 표시하였고, SPSS program 중에서 분산분석(ANOVA)을 실시하여 유의성이 있는 경우 Duncan의 다중 범위 검정하여 유의수준은 5% 이내에서 각 시료간의 차이를 분석하였다.
이론/모형
- Laemmli(12)법에 의하여 전기영동장치(Heofer Lab Co., LTD, San Francisco, CA, USA)를 사용하여 수행되었다. 감자 추출물 시료 16 μL에 4 μL의 5×stocking sample buffer[1 M Tris-HCl, pH 6.
- 추출 후 15,000 rpm에서 10분간 원심 분리하여 얻은 맑은 상징액을 4℃에서 보관하면서 단백질 정량과 전기영동 분석을 위해 사용하였다. 가용성 단백질 함량은 Bradford(10) 방법에 따라 분석하였다.
- 단백질의 추출은 Takemoto 등(8)의 방법과 Qu le와 Takaiwa(9)의 방법에 따라 행하였다. 즉, 건조 시료의 10배 용적의 extraction buffer(20 mM Tris-HCl, pH 6.
- 0 μL를 취하여 Table 2에 기술된 조건에서 HPLC에 loading하여 Table 3에서와 같이 6% acetonitrile을 함유한 140 mM sodium acetate(A)와 60% acetonitrile(B)를 용매구배(gradient elution)시켜 chromatogram을 얻은 후 아미노산의 종류와 함량을 분석하였다. 총 질소함량은 Kjeldahl법에 의하여 분석하였다(11).
성능/효과
- 일반적으로 감자에는 곡류에 비하여 lysine 함량이 높게 함유되어있다(14). ASX 함량이 가장 높은 품종은 남서감자(1.04 mg/100 g)이었으며 가장 낮은 품종은 수미감자(0.53 mg/100 g)와 조풍 감자(0.58 mg/100 g)로 나타났으며, GLX함량이 가장 높은 품종은 남서감자(0.93 mg/100 g)로 나타났으며 가장 낮은 품종은 수미감자(0.54 mg/100 g)와 대서감자(0.61 mg/ 100 g)로 나타났다.
- 그러나 이들 아미노산 함량은 Davids 등(17)과 Talley 등(14)이 보고한 국외 감자의 아미노산 함량 보고와 국내 식품성분분석표(18)의 아미노산 함량 범위에 속하였다. Cystein 함량이 가장 높은 품종은 대서감자(0.19 mg/100 g)로 나타났으며 가장 낮은 품종은 수미감자(0.068 mg/100 g)이었으며, serine 함량이 가장 높은 품종은 세풍감자(0.24 mg/100 g), 남서감자(0.24 mg/100 g)이었으며 가장 낮은 품종은 수미감자(0.12 mg/100 g)로 나타났다. Threonine 함량이 가장 높은 품종은 남서감자(0.
- 그러나 이들 아미노산 함량은 Davids 등(17)과 Talley 등(14)이 보고한 국외 감자의 아미노산 함량 보고와 국내 식품성분분석표(18)의 아미노산 함량 범위에 속하였다. Histidine 함량이 가장 높은 품종은 남서감자(0.099 mg/100 g)이었으며 가장 낮은 품종은 수미감자(0.054 mg/100 g)와 대서감자(0.055 mg/100 g)로 나타났으며 arginine 함량이 가장 높은 품종은 남서감자(0.2 mg/100 g)로 나타났으며 가장 낮은 품종은 수미감자(0.10 mg/100 g)와 대서감자(0.12 mg/100 g)로 나타났으며 lysine 함량이 가장 높은 품종은 남서감자(0.12 mg/100 g)와 대서감자(0.12 mg/100 g)이었으며 가장 낮은 품종은 수미감자(0.040 mg/100 g)와 조풍감자(0.090 mg/100 g)로 나타났다. 일반적으로 감자에는 곡류에 비하여 lysine 함량이 높게 함유되어있다(14).
- 일반적으로 감자에는 methione이 적게 함유되어 있다(14). Isoleucine 함량이 가장 높은 품종은 남서감자(0.1 mg/100 g)이었으며 가장 낮은 품종은 수미감자(0.048 mg/100 g)로나타났으며, leucine 함량이 가장 높은 품종은 세풍감자(0.16 mg/100 g)와 남서감자(0.16 mg/100 g)이었으며 가장 낮은 품종은 수미감자(0.091 mg/100 g)로 나타났다.
- 23%이었다. Papatin 함량은 조풍, 세풍, 수미감자가 높은 함량을 보인 반면, trypsin inhibitor는 조풍감자가 5.22%로 가장 낮은 함량을 보였다. Protease inhibitors인 20 kDa와 15 kDa를 합한 값은 24.
- 22%로 가장 낮은 함량을 보였다. Protease inhibitors인 20 kDa와 15 kDa를 합한 값은 24.7～35.0%이었으며, 세풍이 가장 적었고 조풍에 가장 많이 함유되어 있었다.
- 12 mg/100 g)로 나타났다. Threonine 함량이 가장 높은 품종은 남서감자(0.21 mg/100 g)와 세풍감자(0.20 mg/100 g)이었으며, 가장 낮은 품종은 수미감자(0.093 mg/100 g)로 나타났으며, proline 함량이 가장 높은 품종은 남서감자(0.2 mg/100 g)이었으며 가장 낮은 품종은 수미감자(0.10 mg/100 g)로 나타났다.
- 053 mg/100 g)로 나타났다. Tryptophan 함량이 가장 높은 품종은 남서감자(0.042 mg/100 g)이었으며, 가장 낮은 품종은 수미감자(0.018 mg/100 g)로 나타났다.
- 그러나 이들 아미노산 함량은 Davids 등(17)과 Talley 등(14)이 보고한 국외 감자의 아미노산 함량 보고와 국내 식품성분분석표(18)의 아미노산 함량 범위에 속하였다. Tyrosine 함량이 가장 높은 품종은 조풍감자(0.065 mg/100 g)와 남서감자(0.064 mg/100 g)이었으며 가장 낮은 품종은 수미감자(0.027 mg/100 g)와 대서감자(0.024 mg/100 g)로 나타났으며, phenylalanine 함량이 가장 높은 품종은 세풍감자(0.10 mg/100 g)와 남서감자(0.1 mg/100 g)와 대서감자(0.1 mg/100 g)이었으며 가장 낮은 품종은 수미감자(0.053 mg/100 g)로 나타났다. Tryptophan 함량이 가장 높은 품종은 남서감자(0.
- 085 mg/100 g)로 나타났다. Valine 함량이 가장 높은 품종은 남서감자(0.2 mg/100 g)였으며 가장 낮은 품종은 수미감자(0.09 mg/100 g)로 나타났으며, methionine 함량이 가장 높은 품종은 조풍 감자(0.065 mg/100 g)이었으며 가장 낮은 품종은 수미감자 (0.033 mg/100 g)와 대서감자(0.038 mg/100 g)로 나타났다. 일반적으로 감자에는 methione이 적게 함유되어 있다(14).
- 그러나 기 보고된 범위에 속하였다(19). 감자품종별 구성 단백질의 특징을 살펴보면, 세풍감자는 papatin이 25.81%로 가장 높은 함량을 보인 반면, trypsin inhibitor는 5.22%로 가장 낮은 함량을 보였다. 조풍감자는 papatin의 함량이 22.
- 국내에서 재배된 감자 5품종의 총 질소함량은 1.27～1.64%이었으며, 품종 간에 유의적인 차이가 있었는데(Table 4), 남서가 높았고 수미가 낮게 나타났다. 그러나 국내에서 재배된 감자품종별 총 질소 함량은 국내외의 기 보고된 범위에 속하였다 (13-16).
- 16%로 가장 적게 함유되어 있는 것으로 나타났다. 대서감자는 trypsin inhibitor가 20.91%로 가장 많이 함유되어 있는 것으로 나타났으며, protease inhibitor는 14.12%로 가장 적게 함유되어 있었다. 그러나 protease inhibitors인 20 kDa와 15 kDa를 합한 값은 24.
- Ralet과 Guéguen(4)은 또한 16 kDa 단백질이 주요 protease inhibitor라고 보고하여 감자의 주요 protease inhibitor는 15～25 kDa에 분포하고 있는 것으로 보인다. 본 연구에서 5종의 감자 단백질을 SDS-PAGE 분석한 결과 Fig. 1에서와 같이 papatin(40 kDa), trypsin inhibitor(20 kDa), protease inhibitor(15 kDa)가 주요 band로 나타났다. 또한 SDS- PAGE 분석 결과를 토대로 각 단백질의 구성 차이를 파악하기 위해 품종별로 주요 단백질(papatin, trypsin inhibitor 등) 구성비를 densitometry법에 의해 분석하였을 때 Fig.
- 염기성, 산성 아미노산: 염기성 아미노산인 histidine, arginine, lysine 함량은 Table 6과 같이 각각 0.049～0.1, 0.099～0.2, 0.035～0.14 mg/100 g으로 나타났으며 산성 아미노산인 ASX(asparagin & aspartic acid)와 GLX(glutamine & glutamic acid) 함량은 Table 7과 같이 각각 0.46～1.15, 0.48～1.04 mg/100 g으로 품종 간에 유의적인 차이가 있었다(p<0.05).
- 22%로 가장 낮은 함량을 보였다. 조풍감자는 papatin의 함량이 22.16%로 가장 적게 함유되어 있는 것으로 나타났다. 대서감자는 trypsin inhibitor가 20.
- 그러나 이들 아미노산 함량은 Davids 등(17)과 Talley 등(14)이 보고한 국외 감자의 아미노산 함량 보고와 국내 식품성분분석표(18)의 아미노산 함량 범위에 속하였다. 지방족 아미노산 함량 중 glycine 함량이 가장 높은 품종은 세풍(0.2 mg/100 g)이었으며 가장 낮은 품종은 수미감자(0.11 mg/100 g)로 나타났으며, alanine 함량이 가장 높은 품종은 남서감자(0.20 mg/100 g)이었으며 가장 낮은 품종은 수미감자(0.085 mg/100 g)로 나타났다. Valine 함량이 가장 높은 품종은 남서감자(0.
- 지방족 아미노산: 지방족 아미노산인 glycine, alanine, valine, methionine, isoleucine, leucine의 함량은 Table 5에서와 같이 각각 0.11～0.22, 0.085～0.21, 0.083～0.22, 0.031～0.068, 0.046～0.094, 0.087～0.17 mg/100 g으로 나타났으며 품종 간에 유의적인 차이가 있었다(p<0.05).
- 국내에서 생산된 감자 중 세풍, 남서, 수미, 조풍 및 대서의 5가지 품종에 대하여 단백질 profile 및 아미노산 조성을 분석하였다. 총 질소함량은 1.27～1.64%이었으며, 남서가 높았고 수미가 낮게 나타났다. 아미노산 조성은 품종 간에 유의적인 차이가 있었다.
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