요 약 본 연구는 감자전분을 함유하고 있는 유세포을 펙틴가수분해효소를 사용하여 각각의 유세포로 분리하고, 최대 분리수율을 얻을 수 있는 최적의 감자유세포 분리조건을 탐색, 새로운 형태의 건조감자소재 개발과 건조감자소재의 물리적, 화학적 특성을 탐색하고 수분함량에 따른 소화패턴을 탐색하여 저항전분을 함유한 난소화성 소재를 개발하고자 하였다. 감자유세포 분리를 위한 최적의 조건 확립에서는 생 감자 조직을 사용하는 것보다 18℃에 동결저장하여 감자유세포 분리원료로 사용하는 것이 2배 이상의 수율을 얻을 수 있었다. 또한 감자조직 75 g, 100 mM ...
요 약 본 연구는 감자전분을 함유하고 있는 유세포을 펙틴가수분해효소를 사용하여 각각의 유세포로 분리하고, 최대 분리수율을 얻을 수 있는 최적의 감자유세포 분리조건을 탐색, 새로운 형태의 건조감자소재 개발과 건조감자소재의 물리적, 화학적 특성을 탐색하고 수분함량에 따른 소화패턴을 탐색하여 저항전분을 함유한 난소화성 소재를 개발하고자 하였다. 감자유세포 분리를 위한 최적의 조건 확립에서는 생 감자 조직을 사용하는 것보다 18℃에 동결저장하여 감자유세포 분리원료로 사용하는 것이 2배 이상의 수율을 얻을 수 있었다. 또한 감자조직 75 g, 100 mM 구연산완충용액 350 mL, 온도 50℃에 pectin lyase를 주요 구성요소로 하는 펙틴가수분해 효소용액(200배 희석) 1 mL, 혼합하여 2시간 동안 교반하면서 효소반응할 때 가장 높은 분리수율의 감자유세포를 생산할 수 있었다. 확립한 조건을 바탕으로 품종에 따른 유세포 분리를 하였을 때 유색감자는 4.3-47%의 범위로 낮은 수율을 나타내었으며, 일반감자는 26-61.7%의 범위로 유색감자보다 높은 수율을 얻을 수 있었다. 또한 일반감자 18품종 중 추백, 추동, 추영, 조원, 대지 품종의 감자가 감자유세포 분리 후 회수할 수 있는 총 고형물(감자유세포와 감자조직 잔류물)의 건량에 기초하여 감자유세포의 분리수율을 다시 계산하였을 때 75% 이상의 회수율을 얻을 수 있으므로 건조감자유세포 소재 원료로 적합한 것으로 판단된다. 이 중에서도 대지감자를 원료로 이용할 때가 건조감자유세포를 가장 높은 수율로 얻을 수 있다. 24품종의 감자의 일반성분 분석결과는 조단배질 함량이 7.5-11.9% 범위에, 조지방 함량이 0.1-0.9% 범위에, 조회분 함량이 3.5-4.7% 범위에, 총 탄수화물 함량이 83.6-88.5% 범위에 속하였다. 또한 생감자의 조직경도는 278.2-4,277.7 kN/m2의 범위이며 감자조직의 경도가 높은 단단한 감자일수록 감자조직을 구성하는 유세포들이 치밀하게 밀착되어 있는 것으로 예상되며 이로 인해 유세포벽 사이에 위치하는 펙틴성 물질들로 pectinase의 작용이 용이하지 않아 유세포의 분리수율이 감소하는 것으로 판단된다. 생 및 동결감자로부터 분리한 감자유세포의 물리화학적 특성을 비교·평가하였다. 감자전분은 낮은 단백질, 지방질 및 회분함량을 나타내었으며, 감자가루는 조단백질 함량이 9.3-10.7% 범위로, 조회분 함량은 3.7-4.2% 범위로, 조지방 함량은 1% 이하의 수준을 나타내었다. 감자유세포는 감자가루보다 낮은 수준이었으며 동결감자유세포가 생감자 유세포보다 높은 단백질 함량을 보였다. 감자유세포의 총 탄수화물 함량은 감자가루보다 높은 수준이었다. 이는 감자유세포가 감자가루보다 단백질 및 회분함량이 적기 때문인 것으로 보인다. 총 전분 함량은 생 및 동결감자유세포에서 84.5-87.4% 범위를 나타내었다. 비전분성 탄수화물 함량은 감자유세포보다 감자가루에서 높게 나타났는데 이는 펙틴 가수분해효소 속에 셀룰로오스분해효소도 함유 하고 있는 것으로 생각되어진다. 팽윤력과 용해도 측정에서는 온도가 증가함에 따라 모든 건조감자소재에서 상승하는 경향을 보였으며, 생감자유세포 보다 동결감자유세포에서 낮은 팽윤력 및 용해도를 보였는데, 이는 높은 수준의 비전분성 탄수화물을 함유하고 있는 것으로 판단된다. 시차주사열량계를 이용하여 건조감자소재들의 호화특성을 분석하였는데 동결감자유세포의 호화온도가 유의적으로 높은 수준을 나타내었다. 이와 같은 결과는 동결감자유세포의 유세포 세포벽이 생감자보다 단단한 것으로 생각되어진다. 감자조직을 동결처리 하였을 때 감자전분의 결정도가 증가하여 감자유세포의 세포벽의 인장강도가 상승하여 동결감자유세포 소재는 다른 건조감자소재들에 비해 점도가 발달이 이루어지지 않았다. 건조감자소재들의 수분함량에 따른 소화특성을 Englyst법에 따라 신속소화성, 지소화성 및 난소화성 분획을 나타내었다. 소화성 분획들은 주어진 수분함량에서 baking 처리한 유세포가 baking 처리한 분말보다 낮은 수준을 나타내었다. 그러나 지소화성 분획은 주어진 수분함량에서 baking 처리한 유세포가 분말보다 높은 수준을 나타내었다. 이는 baking 처리한 감자분말 보다 유세포가 낮기 때문이다. 따라서 건조감자유세포가 기존의 건조분말소재보다 저 수분 식품에 있어 혈당반응 특성의 조절이 가능한 소재로서 높은 잠재력을 보유하고 있다고 생각되어진다. 건조감자유세포 분리를 위한 최적의 조건 확립 및 분리한 건조감자유세포의 물리·화학적 특성분석, 소화특성을 제어하기 위한 수분함량 조절하는 방법을 연구하였다. 수분함량 조절은 소화특성을 제어할 수 있지만 효과가 높지 않아 식품소재 개발로 한계가 있어 화학적 가교반응을 이용하여 소화특성을 제어하였다. 구연산 가교반응 소재의 몰치환도 분석을 통해 가교화 반응이 잘 된 것을 확인할수 있었으며, 구연산 농도 0-10% 증가하면서 구연산 가교화소재의 TRS 함량이 증가하였다. 구연산 가교전분의 RDS 함량은 51.9-64.1%의 범위에, SDS 함량은 5.2-13.4%의 범위에, RS 함량은 9.3-32.6%의 범위에 있었으며, 무수구연산 농도가 0-10%로 증가하면서 RDS 및 RS 함량들은 각각 감소하거나 증가하는 경향을 나타났다. 또한 난소황성 구연산 가교소재를 제조할 때 무수구연산 10% 농도를 사용하는 것이 적절하다고 판단되어진다.
요 약 본 연구는 감자전분을 함유하고 있는 유세포을 펙틴 가수분해효소를 사용하여 각각의 유세포로 분리하고, 최대 분리수율을 얻을 수 있는 최적의 감자유세포 분리조건을 탐색, 새로운 형태의 건조감자소재 개발과 건조감자소재의 물리적, 화학적 특성을 탐색하고 수분함량에 따른 소화패턴을 탐색하여 저항전분을 함유한 난소화성 소재를 개발하고자 하였다. 감자유세포 분리를 위한 최적의 조건 확립에서는 생 감자 조직을 사용하는 것보다 18℃에 동결저장하여 감자유세포 분리원료로 사용하는 것이 2배 이상의 수율을 얻을 수 있었다. 또한 감자조직 75 g, 100 mM 구연산 완충용액 350 mL, 온도 50℃에 pectin lyase를 주요 구성요소로 하는 펙틴가수분해 효소용액(200배 희석) 1 mL, 혼합하여 2시간 동안 교반하면서 효소반응할 때 가장 높은 분리수율의 감자유세포를 생산할 수 있었다. 확립한 조건을 바탕으로 품종에 따른 유세포 분리를 하였을 때 유색감자는 4.3-47%의 범위로 낮은 수율을 나타내었으며, 일반감자는 26-61.7%의 범위로 유색감자보다 높은 수율을 얻을 수 있었다. 또한 일반감자 18품종 중 추백, 추동, 추영, 조원, 대지 품종의 감자가 감자유세포 분리 후 회수할 수 있는 총 고형물(감자유세포와 감자조직 잔류물)의 건량에 기초하여 감자유세포의 분리수율을 다시 계산하였을 때 75% 이상의 회수율을 얻을 수 있으므로 건조감자유세포 소재 원료로 적합한 것으로 판단된다. 이 중에서도 대지감자를 원료로 이용할 때가 건조감자유세포를 가장 높은 수율로 얻을 수 있다. 24품종의 감자의 일반성분 분석결과는 조단배질 함량이 7.5-11.9% 범위에, 조지방 함량이 0.1-0.9% 범위에, 조회분 함량이 3.5-4.7% 범위에, 총 탄수화물 함량이 83.6-88.5% 범위에 속하였다. 또한 생감자의 조직경도는 278.2-4,277.7 kN/m2의 범위이며 감자조직의 경도가 높은 단단한 감자일수록 감자조직을 구성하는 유세포들이 치밀하게 밀착되어 있는 것으로 예상되며 이로 인해 유세포벽 사이에 위치하는 펙틴성 물질들로 pectinase의 작용이 용이하지 않아 유세포의 분리수율이 감소하는 것으로 판단된다. 생 및 동결감자로부터 분리한 감자유세포의 물리화학적 특성을 비교·평가하였다. 감자전분은 낮은 단백질, 지방질 및 회분함량을 나타내었으며, 감자가루는 조단백질 함량이 9.3-10.7% 범위로, 조회분 함량은 3.7-4.2% 범위로, 조지방 함량은 1% 이하의 수준을 나타내었다. 감자유세포는 감자가루보다 낮은 수준이었으며 동결감자유세포가 생감자 유세포보다 높은 단백질 함량을 보였다. 감자유세포의 총 탄수화물 함량은 감자가루보다 높은 수준이었다. 이는 감자유세포가 감자가루보다 단백질 및 회분함량이 적기 때문인 것으로 보인다. 총 전분 함량은 생 및 동결감자유세포에서 84.5-87.4% 범위를 나타내었다. 비전분성 탄수화물 함량은 감자유세포보다 감자가루에서 높게 나타났는데 이는 펙틴 가수분해효소 속에 셀룰로오스 분해효소도 함유 하고 있는 것으로 생각되어진다. 팽윤력과 용해도 측정에서는 온도가 증가함에 따라 모든 건조감자소재에서 상승하는 경향을 보였으며, 생감자유세포 보다 동결감자유세포에서 낮은 팽윤력 및 용해도를 보였는데, 이는 높은 수준의 비전분성 탄수화물을 함유하고 있는 것으로 판단된다. 시차주사열량계를 이용하여 건조감자소재들의 호화특성을 분석하였는데 동결감자유세포의 호화온도가 유의적으로 높은 수준을 나타내었다. 이와 같은 결과는 동결감자유세포의 유세포 세포벽이 생감자보다 단단한 것으로 생각되어진다. 감자조직을 동결처리 하였을 때 감자전분의 결정도가 증가하여 감자유세포의 세포벽의 인장강도가 상승하여 동결감자유세포 소재는 다른 건조감자소재들에 비해 점도가 발달이 이루어지지 않았다. 건조감자소재들의 수분함량에 따른 소화특성을 Englyst법에 따라 신속소화성, 지소화성 및 난소화성 분획을 나타내었다. 소화성 분획들은 주어진 수분함량에서 baking 처리한 유세포가 baking 처리한 분말보다 낮은 수준을 나타내었다. 그러나 지소화성 분획은 주어진 수분함량에서 baking 처리한 유세포가 분말보다 높은 수준을 나타내었다. 이는 baking 처리한 감자분말 보다 유세포가 낮기 때문이다. 따라서 건조감자유세포가 기존의 건조분말소재보다 저 수분 식품에 있어 혈당반응 특성의 조절이 가능한 소재로서 높은 잠재력을 보유하고 있다고 생각되어진다. 건조감자유세포 분리를 위한 최적의 조건 확립 및 분리한 건조감자유세포의 물리·화학적 특성분석, 소화특성을 제어하기 위한 수분함량 조절하는 방법을 연구하였다. 수분함량 조절은 소화특성을 제어할 수 있지만 효과가 높지 않아 식품소재 개발로 한계가 있어 화학적 가교반응을 이용하여 소화특성을 제어하였다. 구연산 가교반응 소재의 몰치환도 분석을 통해 가교화 반응이 잘 된 것을 확인할수 있었으며, 구연산 농도 0-10% 증가하면서 구연산 가교화소재의 TRS 함량이 증가하였다. 구연산 가교전분의 RDS 함량은 51.9-64.1%의 범위에, SDS 함량은 5.2-13.4%의 범위에, RS 함량은 9.3-32.6%의 범위에 있었으며, 무수구연산 농도가 0-10%로 증가하면서 RDS 및 RS 함량들은 각각 감소하거나 증가하는 경향을 나타났다. 또한 난소황성 구연산 가교소재를 제조할 때 무수구연산 10% 농도를 사용하는 것이 적절하다고 판단되어진다.
Abstract To expand the consumption and industrial use of potato-based food ingredients, this study was conducted to design the non-thermal process to separate individual parenchyma cells from potato whole-tissues, to prepare the dehydrated potato parenchyma cells with ungelatinized starches usin...
Abstract To expand the consumption and industrial use of potato-based food ingredients, this study was conducted to design the non-thermal process to separate individual parenchyma cells from potato whole-tissues, to prepare the dehydrated potato parenchyma cells with ungelatinized starches using the developed isolation methods, to determine the main factors affecting the isolation yields of potato parenchyma cells with respect to hardness and chemical compositions of potato whole-tissues, to investigate the physicochemical properties of the dehydrated potato parenchyma cells, to develop low-glycemic food materials of the dehydrated potato (termed as potato granule) through chemically-crosslinking reaction with citric acid. Using whole-tissues of domestic potatoes, the individual parenchyma cells (PC) were enzymatically isolated. The frozen potato whole-tissues exhibited 2 times higher yield of individual PCs than raw (untreated) counterparts. Commercial pectinase mainly comprised of pectin lyase was 200 times diluted and added to the reaction medium. The thawed potatoes were combined with sodium citrate buffer (100 mM, pH 2.5) to 1:4.6 (w/v) mixing ratio. 400 ppm of ascorbic acid and diluted pectinase was added to the mixture, after which it was incubated at 50℃ for 2 h under the continued stirring at 100 rpm. The maximum yields of the individual potato were 66.1%, based on the dry matter of their thawed whole-tissues. Among its 24 domestic cultivars, Chuyoung, Chudong, Chuback, Gawon, and Dejima potatoes were appropriate to produce the dehydrated PCs. The dehydrated PCs (relative to potato flours) obtained under the optimal conditions exhibited lower crude protein and crude ash contents. Relative to potato starch and flour, the dehydrated PCs revealed higher swelling powers up to 55℃, but lower swelling powers over 55℃. Their gelatinization temperatures were higher relative to potato starches and lower relative to potato flours. The dramatic viscosity development of potato starches and flours were not observed for the dehydrated PCs. Considering overall results, the dehydrated PCs would be greater potential of resolving their shortcomings revealed in industrial applications. Without heat treatment in high-moisture food system, the developed dehydrated PCs showed lower digestibility than potato starches. However, subjection of dehydrated PCs to heat treatment exhibited higher digestibility. Accordingly, the dehydrated PCs was not likely appropriate for food ingredients to modulate the glycemic response. Nevertheless, in low-moisture food system, the digestibility of dehydrated PCs (relative to potato flours) be limited. Consequently, the dehydrated PCs still modulate the glycemic response for low-moisture foods. The non-digestible materials of the dehydrated PCs were prepared using citric acid cross-linking reaction. The citric acid-crosslinked potato materials revealed the lower rapidly-digestible starch (RDS) fraction and the higher resistant starch (RS). Accordingly, citric acid-crosslinked PCs may have the greater merits on its industrial utilization as a food material to control the glycemic response.
Abstract To expand the consumption and industrial use of potato-based food ingredients, this study was conducted to design the non-thermal process to separate individual parenchyma cells from potato whole-tissues, to prepare the dehydrated potato parenchyma cells with ungelatinized starches using the developed isolation methods, to determine the main factors affecting the isolation yields of potato parenchyma cells with respect to hardness and chemical compositions of potato whole-tissues, to investigate the physicochemical properties of the dehydrated potato parenchyma cells, to develop low-glycemic food materials of the dehydrated potato (termed as potato granule) through chemically-crosslinking reaction with citric acid. Using whole-tissues of domestic potatoes, the individual parenchyma cells (PC) were enzymatically isolated. The frozen potato whole-tissues exhibited 2 times higher yield of individual PCs than raw (untreated) counterparts. Commercial pectinase mainly comprised of pectin lyase was 200 times diluted and added to the reaction medium. The thawed potatoes were combined with sodium citrate buffer (100 mM, pH 2.5) to 1:4.6 (w/v) mixing ratio. 400 ppm of ascorbic acid and diluted pectinase was added to the mixture, after which it was incubated at 50℃ for 2 h under the continued stirring at 100 rpm. The maximum yields of the individual potato were 66.1%, based on the dry matter of their thawed whole-tissues. Among its 24 domestic cultivars, Chuyoung, Chudong, Chuback, Gawon, and Dejima potatoes were appropriate to produce the dehydrated PCs. The dehydrated PCs (relative to potato flours) obtained under the optimal conditions exhibited lower crude protein and crude ash contents. Relative to potato starch and flour, the dehydrated PCs revealed higher swelling powers up to 55℃, but lower swelling powers over 55℃. Their gelatinization temperatures were higher relative to potato starches and lower relative to potato flours. The dramatic viscosity development of potato starches and flours were not observed for the dehydrated PCs. Considering overall results, the dehydrated PCs would be greater potential of resolving their shortcomings revealed in industrial applications. Without heat treatment in high-moisture food system, the developed dehydrated PCs showed lower digestibility than potato starches. However, subjection of dehydrated PCs to heat treatment exhibited higher digestibility. Accordingly, the dehydrated PCs was not likely appropriate for food ingredients to modulate the glycemic response. Nevertheless, in low-moisture food system, the digestibility of dehydrated PCs (relative to potato flours) be limited. Consequently, the dehydrated PCs still modulate the glycemic response for low-moisture foods. The non-digestible materials of the dehydrated PCs were prepared using citric acid cross-linking reaction. The citric acid-crosslinked potato materials revealed the lower rapidly-digestible starch (RDS) fraction and the higher resistant starch (RS). Accordingly, citric acid-crosslinked PCs may have the greater merits on its industrial utilization as a food material to control the glycemic response.
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