[학위논문]새로운 기능성 소재로서 투라노스의 곡류 기반 식품에서의 가공 적성 규명 Elucidation of processing performance of turanose as a new functional ingredient in cereal-based foods원문보기
투라노스 (C12H22O11, 3-O-α-D-glucopyranosyl-D-fructose)는 설탕의 구조 이성질체로 꿀에 천연으로 존재한다. 새로운 기능성 소재로서 투라노스는 비충치성 및 저칼로리의 특성을 가지고 있다. 그러나 이런 투라노스의 좋은 특성에도 불구하고, 식품에서 투라노스의 가공 적성에 대한 선행 연구는 전무하다. 결과적으로 다양한 식품 산업에서 투라노스의 활용이 제한적인 실정이다. 따라서 본 연구에서 투라노스를 세 가지 다른 쌀가루 시스템 (현탁액, 반죽 및 국수)과 유탕면에 적용하였고, 투라노스의 물리화학적 특성, 곡류 가공 적성을 평가하여 새로운 기능성 식품 소재로서 투라노스의 가능성을 규명하고자 하였다. 첫 장에서는, 투라노스를 넣은 쌀가루의 물리화학적 특성을 물성학, 미세구조, 및 수분 이동성 측면에서 평가한 후, 서로 다른 투라노스 함량을 넣은 쌀 압출면을 제조하여 품질 특성을 분석하였다. 그 결과, 투라노스-쌀가루 혼합물은 높은 페이스트 형성능을 보였다. 이를 현미경 측정으로 확인 해봤을 때, 투라노스 용액에 들어있는 쌀가루 입자가 대조군보다 현격하게 부풀어 오르고 파열되어, 보다 밀접한 구조를 형성함을 알 수 있었다. 따라서, 투라노스에 의한 쌀가루 입자간 상호 작용이 활발해져 쌀가루의 ...
투라노스 (C12H22O11, 3-O-α-D-glucopyranosyl-D-fructose)는 설탕의 구조 이성질체로 꿀에 천연으로 존재한다. 새로운 기능성 소재로서 투라노스는 비충치성 및 저칼로리의 특성을 가지고 있다. 그러나 이런 투라노스의 좋은 특성에도 불구하고, 식품에서 투라노스의 가공 적성에 대한 선행 연구는 전무하다. 결과적으로 다양한 식품 산업에서 투라노스의 활용이 제한적인 실정이다. 따라서 본 연구에서 투라노스를 세 가지 다른 쌀가루 시스템 (현탁액, 반죽 및 국수)과 유탕면에 적용하였고, 투라노스의 물리화학적 특성, 곡류 가공 적성을 평가하여 새로운 기능성 식품 소재로서 투라노스의 가능성을 규명하고자 하였다. 첫 장에서는, 투라노스를 넣은 쌀가루의 물리화학적 특성을 물성학, 미세구조, 및 수분 이동성 측면에서 평가한 후, 서로 다른 투라노스 함량을 넣은 쌀 압출면을 제조하여 품질 특성을 분석하였다. 그 결과, 투라노스-쌀가루 혼합물은 높은 페이스트 형성능을 보였다. 이를 현미경 측정으로 확인 해봤을 때, 투라노스 용액에 들어있는 쌀가루 입자가 대조군보다 현격하게 부풀어 오르고 파열되어, 보다 밀접한 구조를 형성함을 알 수 있었다. 따라서, 투라노스에 의한 쌀가루 입자간 상호 작용이 활발해져 쌀가루의 점탄성 특성이 증가하는 것으로 확인되었다. 또한, NMR relaxation 결과를 통해 투라노스-쌀가루 혼합물에서는 2개의 수분 영역이 존재한다는 사실을 규명하였고 높은 수분 이동성을 가짐을 확인하였다. 투라노스-쌀가루 반죽 상태의 열물성학적 특성 분석 결과, 투라노스 함량이 높은 쌀 반죽이 높은 반죽안정성과 높은 호화 및 노화 Mixolab토크 값을 나타내었다. 그리고 투라노스를 함유 한 쌀 압출면은 높은 팽창비를 가졌으며, 단단한 구조를 가져 낮은 조리용출도가 관찰되었다. 두 번째 장에서, 투라노스를 밀가루에 적용하여 유탕면을 성공적으로 제조하였고, 흡유 저감화 소재로서 투라노스의 활용가능성 및 제조된 유탕면의 물리화학적 특성을 평가하였다. Mixolab 측정 결과에서는 투라노스 함량이 높은 반죽일수록 수분 흡수율이 낮아졌으나 젤 안정성과 전분 노화도가 증가하였다. 또한, 투라노스는 반죽의 저장 (G’) 및 손실 (G’’) 계수를 감소시켰으며 점성이 우세한 특성을 가졌다. 이러한 점탄성 특성은 낮은 반죽 저항성과 높은 신장성과 연관성을 가졌다. NMR spin-spin relaxation 분석에서는, 투라노스-면 반죽에서 3개의 수분 영역이 뚜렷하게 감지되었으며 투라노스 함량별로 반죽의 relaxation time이 상이함을 알 수 있었다. 유탕 공정 후, 투라노스 유탕면은 매끈하고 적은 공극을 가진 표면구조를 가졌다. 이러한 미세 구조 특징은 25.4% 감소된 흡유량, 증가된 산화 안정성과 높은 상관관계를 보여 투라노스의 흡유 저감화 소재 및 산화 안정제로서의 가능성을 확인하였다. 또한, 투라노스는 유탕면의 breaking stress를 증가시켜 텍스쳐 개선에 효과가 있는 것으로 확인되었다. 본 연구는 투라노스가 식품에 최초 적용된 결과로, 투라노스의 식품 가공 적성에 대한 더 나은 이해를 위한 기초적인 정보를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.
주제어: 투라노스, 쌀가루, 물성학, 미세구조, 수분 이동성, 쌀면, 유탕면
투라노스 (C12H22O11, 3-O-α-D-glucopyranosyl-D-fructose)는 설탕의 구조 이성질체로 꿀에 천연으로 존재한다. 새로운 기능성 소재로서 투라노스는 비충치성 및 저칼로리의 특성을 가지고 있다. 그러나 이런 투라노스의 좋은 특성에도 불구하고, 식품에서 투라노스의 가공 적성에 대한 선행 연구는 전무하다. 결과적으로 다양한 식품 산업에서 투라노스의 활용이 제한적인 실정이다. 따라서 본 연구에서 투라노스를 세 가지 다른 쌀가루 시스템 (현탁액, 반죽 및 국수)과 유탕면에 적용하였고, 투라노스의 물리화학적 특성, 곡류 가공 적성을 평가하여 새로운 기능성 식품 소재로서 투라노스의 가능성을 규명하고자 하였다. 첫 장에서는, 투라노스를 넣은 쌀가루의 물리화학적 특성을 물성학, 미세구조, 및 수분 이동성 측면에서 평가한 후, 서로 다른 투라노스 함량을 넣은 쌀 압출면을 제조하여 품질 특성을 분석하였다. 그 결과, 투라노스-쌀가루 혼합물은 높은 페이스트 형성능을 보였다. 이를 현미경 측정으로 확인 해봤을 때, 투라노스 용액에 들어있는 쌀가루 입자가 대조군보다 현격하게 부풀어 오르고 파열되어, 보다 밀접한 구조를 형성함을 알 수 있었다. 따라서, 투라노스에 의한 쌀가루 입자간 상호 작용이 활발해져 쌀가루의 점탄성 특성이 증가하는 것으로 확인되었다. 또한, NMR relaxation 결과를 통해 투라노스-쌀가루 혼합물에서는 2개의 수분 영역이 존재한다는 사실을 규명하였고 높은 수분 이동성을 가짐을 확인하였다. 투라노스-쌀가루 반죽 상태의 열물성학적 특성 분석 결과, 투라노스 함량이 높은 쌀 반죽이 높은 반죽안정성과 높은 호화 및 노화 Mixolab토크 값을 나타내었다. 그리고 투라노스를 함유 한 쌀 압출면은 높은 팽창비를 가졌으며, 단단한 구조를 가져 낮은 조리용출도가 관찰되었다. 두 번째 장에서, 투라노스를 밀가루에 적용하여 유탕면을 성공적으로 제조하였고, 흡유 저감화 소재로서 투라노스의 활용가능성 및 제조된 유탕면의 물리화학적 특성을 평가하였다. Mixolab 측정 결과에서는 투라노스 함량이 높은 반죽일수록 수분 흡수율이 낮아졌으나 젤 안정성과 전분 노화도가 증가하였다. 또한, 투라노스는 반죽의 저장 (G’) 및 손실 (G’’) 계수를 감소시켰으며 점성이 우세한 특성을 가졌다. 이러한 점탄성 특성은 낮은 반죽 저항성과 높은 신장성과 연관성을 가졌다. NMR spin-spin relaxation 분석에서는, 투라노스-면 반죽에서 3개의 수분 영역이 뚜렷하게 감지되었으며 투라노스 함량별로 반죽의 relaxation time이 상이함을 알 수 있었다. 유탕 공정 후, 투라노스 유탕면은 매끈하고 적은 공극을 가진 표면구조를 가졌다. 이러한 미세 구조 특징은 25.4% 감소된 흡유량, 증가된 산화 안정성과 높은 상관관계를 보여 투라노스의 흡유 저감화 소재 및 산화 안정제로서의 가능성을 확인하였다. 또한, 투라노스는 유탕면의 breaking stress를 증가시켜 텍스쳐 개선에 효과가 있는 것으로 확인되었다. 본 연구는 투라노스가 식품에 최초 적용된 결과로, 투라노스의 식품 가공 적성에 대한 더 나은 이해를 위한 기초적인 정보를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.
Turanose (C12H22O11, 3-O-a-D-glucopyranosyl-D-fructose) is a reducing disaccharide occurring naturally in honey. As a new functional ingredient, turanose is non-cariogenic and low-calorigenic. However, any preceding studies on the processing performance of turanose in foods have not yet been reporte...
Turanose (C12H22O11, 3-O-a-D-glucopyranosyl-D-fructose) is a reducing disaccharide occurring naturally in honey. As a new functional ingredient, turanose is non-cariogenic and low-calorigenic. However, any preceding studies on the processing performance of turanose in foods have not yet been reported, consequently discouraging the food industry from applying turanose to a variety of foods. Therefore, the first step toward practical food application of turanose is to elucidate the physicochemical role of turanose in a variety of food systems. In this study, turanose was thus incorporated in three different rice flour systems (aqueous suspension, dough, and noodles) and also instant fried noodles. In the first part of this study, the physicochemical characteristics of rice flour affected by turanose were evaluated primarily in terms of rheology, microstructure, and water mobility. The use of turanose contributed to increasing the pasting profiles of rice flour. The real-time microscopic measurement during heating indicated that the rice flour particles in a turanose solution became extensively swollen and disrupted, producing a more closely-packed structure. Thus, the elevated chances of intergranular interactions by turanose seemed to raise the viscoelastic parameters of the rice flour pastes. NMR relaxation also showed two water populations in the turanose-rice flour samples. In addition, the thermo-mechanical measurements showed that the rice doughs with higher levels of turanose exhibited greater dough stability as well as higher degrees of starch gelatinization and retrogradation. Furthermore, the extruded rice noodles containing turanose exhibited a higher expansion ratio and firmer texture that led to the reduced cooking loss. In the second chapter, turanose was utilized as a new functional ingredient in instant fried noodles at different levels whose physicochemical characteristics were evaluated. The Mixolab results showed that the water absorption of dough decreased as the turanose level increased, whereas the gel stability and starch retrogradation increased. Also, the use of turanose lowered the storage and loss moduli of the dough, showing a more viscous nature. These viscoelastic characteristics were correlated with the decreased resistance to extension and increased extensibility. NMR spin-spin relaxation analysis showed three distinct water populations in the turanose-noodle doughs whose relaxation times were varied depending on the level of turanose. After frying, the noodles with turanose exhibited a continuous and smooth surface as well as a less porous structure. These microstructural characteristics were correlated to the reduced oil uptake by 25.4%, the enhanced oxidative stability, and furthermore the improved breaking stress. Overall, as the first application of turanose to foods, this study may provide fundamental information on the processing performance of turanose in food systems. It may thus encourage the food industry to apply turanose as a functional ingredient to various food products for enhancing their quality attributes.
Turanose (C12H22O11, 3-O-a-D-glucopyranosyl-D-fructose) is a reducing disaccharide occurring naturally in honey. As a new functional ingredient, turanose is non-cariogenic and low-calorigenic. However, any preceding studies on the processing performance of turanose in foods have not yet been reported, consequently discouraging the food industry from applying turanose to a variety of foods. Therefore, the first step toward practical food application of turanose is to elucidate the physicochemical role of turanose in a variety of food systems. In this study, turanose was thus incorporated in three different rice flour systems (aqueous suspension, dough, and noodles) and also instant fried noodles. In the first part of this study, the physicochemical characteristics of rice flour affected by turanose were evaluated primarily in terms of rheology, microstructure, and water mobility. The use of turanose contributed to increasing the pasting profiles of rice flour. The real-time microscopic measurement during heating indicated that the rice flour particles in a turanose solution became extensively swollen and disrupted, producing a more closely-packed structure. Thus, the elevated chances of intergranular interactions by turanose seemed to raise the viscoelastic parameters of the rice flour pastes. NMR relaxation also showed two water populations in the turanose-rice flour samples. In addition, the thermo-mechanical measurements showed that the rice doughs with higher levels of turanose exhibited greater dough stability as well as higher degrees of starch gelatinization and retrogradation. Furthermore, the extruded rice noodles containing turanose exhibited a higher expansion ratio and firmer texture that led to the reduced cooking loss. In the second chapter, turanose was utilized as a new functional ingredient in instant fried noodles at different levels whose physicochemical characteristics were evaluated. The Mixolab results showed that the water absorption of dough decreased as the turanose level increased, whereas the gel stability and starch retrogradation increased. Also, the use of turanose lowered the storage and loss moduli of the dough, showing a more viscous nature. These viscoelastic characteristics were correlated with the decreased resistance to extension and increased extensibility. NMR spin-spin relaxation analysis showed three distinct water populations in the turanose-noodle doughs whose relaxation times were varied depending on the level of turanose. After frying, the noodles with turanose exhibited a continuous and smooth surface as well as a less porous structure. These microstructural characteristics were correlated to the reduced oil uptake by 25.4%, the enhanced oxidative stability, and furthermore the improved breaking stress. Overall, as the first application of turanose to foods, this study may provide fundamental information on the processing performance of turanose in food systems. It may thus encourage the food industry to apply turanose as a functional ingredient to various food products for enhancing their quality attributes.
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