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액체크로마토그라피/증기화광산란검출기를 이용한 국내 벼 핵심 유전자원의 수용성 탄수화물 분석

Determination of Water-Soluble Carbohydrates in a Prime Core Set of Korean Rice Germplasms Using High-Performance Liquid Chromatography with Evaporative Light Scattering Detection

한국식품영양과학회지 2020년 49권 10호 p.1097 ~ 1104
전진수, 조병관, 김경환, 문중경, 정명근,
소속 상세정보
전진수 ( Jeon Jin-Soo ) - Kangwon National University Department of Herbal Medicine Resource
조병관 ( Cho Byoung-Kwan ) - Chungnam National University Department of Biosystems Machinery Engineering
김경환 ( Kim Kyung-Hwan ) - Rural Development Administration National Institute of Agricultural Sciences
문중경 ( Moon Jung-Kyung ) - Rural Development Administration National Institute of Crop Science
정명근 ( Choung Myoung-Gun ) - Kangwon National University Department of Herbal Medicine Resource

Abstract

주요 식량작물에 함유된 유용성분의 프로파일은 우수한 품종 육성 및 식품의 영양적 가치 평가에 필요한 정보이다. 본 연구는 HPLC/ELSD를 이용하여 국내 벼 핵심 유전자원 401 계통(일반현미 345종, 적미 42종 및 흑미 14종)에 함유된 수용성 탄수화물 함량을 평가하였다. 국내 벼 핵심 유전자원 401 계통의 수용성 탄수화물 함량은 fructose 0.046~ 0.168%, glucose 0.056~0.284%, sucrose 0.386~1.880%, maltose 0.000~0.091%, raffinose 0.000~0.254%, stachyose 0.000~0.161%의 함량을 나타내어 함량의 범위와 조성에 다양성이 있음을 알 수 있고, 영양성분 및 기능성 관련 특성 면에서도 국내 벼 유전자원은 유전적 다양성, 특이성 및 우수성이 있음을 확인하였다. 현미의 색상별로 총 수용성 탄수화물 함량을 비교한 결과, 흑미가 1.46±0.23%를 나타내어 산술적으로 가장 높았으며 일반현미(1.43±0.31%), 적미(1.25±0.26%)의 순으로 높은 함량을 나타내었고, 흑미와 일반현미 간에는 유의성이 인정되지 않았다. 또한, 벼 핵심 유전자원 401 계통의 수용성 탄수화물 함량을 이용하여 주성분분석을 수행하였을 때 95% 신뢰수준을 벗어나는 특이 조성 및 함량의 유용 유전자원들을 선발하여 그 정보를 제시하였고 아울러 상관분석, box-whisker plot 및 heatmap을 통해 국내 벼 핵심 유전자원의 수용성 탄수화물 함량 분포의 특성 및 조성에 대해 총괄 검토하였다.

The profile of beneficial ingredients in major food crops is necessary to breed excellent cultivars and evaluate the nutritional value of foods. This study measured the levels of water-soluble carbohydrates in a prime core set of 401 Korean rice germplasms (345 typical brown rice, 42 red rice, and 14 black rice) using a high-performance liquid chromatography/evaporative light scattering detector (HPLC/ELSD). The water-soluble carbohydrate concentrations of the Korean rice germplasms were shown to be diverse in the range of the concentrations and compositions with concentrations ranging from 0.046 to 0.168% fructose, 0.056 to 0.284% glucose, 0.386 to 1.880% sucrose, 0.000 to 0.091% maltose, 0.000 to 0.254% raffinose, and 0.000 to 0.161% stachyose. In terms of the nutritional composition and functional characteristics, the Korean rice germplasms were confirmed to have genetic diversity, specificity, and superiority. A comparison of the total water-soluble carbohydrate concentrations by the color of rice revealed black rice to be arithmetically the highest at 1.46±0.23%, followed in order typical brown rice (1.43±0.31%) and red rice (1.25±0.26%). On the other hand, there was no significant difference between black rice and typical brown rice. Principal component analysis was performed using the water-soluble carbohydrate concentrations to select useful germplasms with a specific composition, concentration, and the outlier of the 95% confidence level and presented their line information. In addition, the characteristics and composition of water-soluble carbohydrate concentrations distribution of the Korean rice germplasms were reviewed comprehensively using correlation analysis, box-whisker plots, and a heatmap.

키워드

water-soluble carbohydrates; rice; germplasms; HPLC/ELSD; PCA

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