쌀 전분에 propylene oxide(PO)를 단계별(전분 공형분 대비 2-12%)로 20시간과 24시간 반응시켜 하이드록시프로필화 쌀 전분을 제조하고, 변성된 쌀 전분의 용해도, 팽윤력, RVA, DSC 특성을 연구하였다. 팽윤력은 일반 쌀 전분 보다 낮은 온도에서 증가되기 시작하였으나 높은 경향을 보였으며, 하이드록시프로필화 쌀 전분이 일반 쌀 전분보다 완만한 상승을 나타내었다. 용해도는 하이드록시프로필화 쌀 전분이 일반 쌀 전분보다 낮은 결과를 나타내었고 PO 함량이 높을수록 높아지는 결과를 보였다. RVA 분석결과 PO 함량이 높을수록 pasting temperature와 peak time이 낮아졌고 최고 점도는 하이드록시프로필화 쌀 전분이 일반 쌀 전분보다 낮고 holding strength는 높은 경향을 나타내고 breakdown의 경우 반응시간이 24시간이 20시간보다 낮은 경향을 보였으며 Setback은 24시간 반응시킨 처리구들이 일반 쌀 전분보다 낮은 것으로 나타났다. DSC분석결과 PO 함량이 높을수록 To, Tp, Tc, ${\Dalta}H$가 감소하였다. 따라서 하이드록시프로필화 쌀 전분의 경우 전분입자내의 intemal bond가 하이드록시프로필기에 의해 약해져서 호화가 쉽게, 즉 낮은 온도에서 일어나는 것으로 판단되었고 최대 팽윤력, breakdown에서 옥수수 전분과는 다른 결과를 나타내어 전분의 종류에 따라 같은 변성 처리라고 하더라도 다른 결과를 나타낼 수 있다는 사실이 확인되었다.
쌀 전분에 propylene oxide(PO)를 단계별(전분 공형분 대비 2-12%)로 20시간과 24시간 반응시켜 하이드록시프로필화 쌀 전분을 제조하고, 변성된 쌀 전분의 용해도, 팽윤력, RVA, DSC 특성을 연구하였다. 팽윤력은 일반 쌀 전분 보다 낮은 온도에서 증가되기 시작하였으나 높은 경향을 보였으며, 하이드록시프로필화 쌀 전분이 일반 쌀 전분보다 완만한 상승을 나타내었다. 용해도는 하이드록시프로필화 쌀 전분이 일반 쌀 전분보다 낮은 결과를 나타내었고 PO 함량이 높을수록 높아지는 결과를 보였다. RVA 분석결과 PO 함량이 높을수록 pasting temperature와 peak time이 낮아졌고 최고 점도는 하이드록시프로필화 쌀 전분이 일반 쌀 전분보다 낮고 holding strength는 높은 경향을 나타내고 breakdown의 경우 반응시간이 24시간이 20시간보다 낮은 경향을 보였으며 Setback은 24시간 반응시킨 처리구들이 일반 쌀 전분보다 낮은 것으로 나타났다. DSC분석결과 PO 함량이 높을수록 To, Tp, Tc, ${\Dalta}H$가 감소하였다. 따라서 하이드록시프로필화 쌀 전분의 경우 전분입자내의 intemal bond가 하이드록시프로필기에 의해 약해져서 호화가 쉽게, 즉 낮은 온도에서 일어나는 것으로 판단되었고 최대 팽윤력, breakdown에서 옥수수 전분과는 다른 결과를 나타내어 전분의 종류에 따라 같은 변성 처리라고 하더라도 다른 결과를 나타낼 수 있다는 사실이 확인되었다.
Physicochemical properties of hydroxypropylated rice starches were investigated. Swelling power of hydroxypropylated rice starch increased at relatively lower temperature than native rice starch. Solubility of hydroxypropylated rice starch was lower (1.9-13.4%) than that of native rice starch (2.2-1...
Physicochemical properties of hydroxypropylated rice starches were investigated. Swelling power of hydroxypropylated rice starch increased at relatively lower temperature than native rice starch. Solubility of hydroxypropylated rice starch was lower (1.9-13.4%) than that of native rice starch (2.2-13.8%), and increased with increasing amount of propylene oxide. Pasting temperature ($66.2-70.8^{\circ}C$) and peak viscosity (2,843-3,395cp) of hydroxypropylated rice starch were lower than those of native starch ($71.6^{\circ}C,\;3,976\;cp$) and decreased with increasing amount of propylene oxide, regardless of reaction time. DSC thermal transitions of hydroxypropylated rice starches shifted toward lower temperature. Amylopectin-melting enthalpy of hydroxypropylated rice starch decreased (11.8-9.8J/g) with increasing amount of propylene oxide and was lower than that of native starch (11.9 J/g). These results indicate hydroxypropylation lowered swelling power and gelatinization temperatures of rice starch, because internal bonds of rice starch molecules were sterically weaken by substituted hydroxypropyl groups.
Physicochemical properties of hydroxypropylated rice starches were investigated. Swelling power of hydroxypropylated rice starch increased at relatively lower temperature than native rice starch. Solubility of hydroxypropylated rice starch was lower (1.9-13.4%) than that of native rice starch (2.2-13.8%), and increased with increasing amount of propylene oxide. Pasting temperature ($66.2-70.8^{\circ}C$) and peak viscosity (2,843-3,395cp) of hydroxypropylated rice starch were lower than those of native starch ($71.6^{\circ}C,\;3,976\;cp$) and decreased with increasing amount of propylene oxide, regardless of reaction time. DSC thermal transitions of hydroxypropylated rice starches shifted toward lower temperature. Amylopectin-melting enthalpy of hydroxypropylated rice starch decreased (11.8-9.8J/g) with increasing amount of propylene oxide and was lower than that of native starch (11.9 J/g). These results indicate hydroxypropylation lowered swelling power and gelatinization temperatures of rice starch, because internal bonds of rice starch molecules were sterically weaken by substituted hydroxypropyl groups.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 쌀의 이용방법을 다양화하기 위하여 자연상태에서도 독특한 특성을 가지는 쌀 전분을 하이드록시 프로필화시켜 변성 쌀 전분을 제조한 후 이들의 물리화학적 성질을 분석하여 하이드록시프로필화 쌀 전분의 기초 특성을 제공하고, 가공전분으로서의 활용 가능성을 알아보고자 하였다.
제안 방법
0 g 과 증류수 25mL를 가한 다음 플라스틱 회전축을 사용하여 완전하게 교반시켜 시료액을 제조하였다. 50oC로 맞춘 RVA에서 1분간 빠른 속도로 교반한 다음, 분당 12oC씩 올리면서 95oC까지 가열하고 이 상태에서 2.5분간 유지시킨 후 50oC로 냉각시켜서pasting temperature, peak viscosity, final viscosity, breakdown및 setback값을 구하였다.
5로 조절하였다. Propylene oxide(이하 PO)를 전분 고형분 대비 2, 4, 6, 8, 10, 12%를 첨가하고 밀폐시킨 후 45oC shaking incubator에서 20시간과 24시간 반응시켰다. 반응이 끝난 시료는 1N HCl을 사용하여 pH 5.
전분의 열적특성을 알아보기 위해 밀봉된 빈 pan을 reference로 하여 differential scanning calorimeter(DSC-7, Perkin Elmer,USA)를 이용하여 측정하였다. 수분함량 60%로 제조한 시료를25oC부터 130oC까지 5oC/min의 속도로 가열하여 DSC thermo- gram상에 나타나는 흡열곡선의 호화개시온도(To: onset temperature), 최대호화온도(Tp: maximum peak temperature), 호화종결 온도(Tc: completion temperature)와 흡열엔탈피0H: Crystal melting enthalpy) 를 각각 구하였다.
7에 나타내었고, DSC thermogram에서 구한 열적 특성 값은 Table 2에 표시하였다. 쌀 전분의 변성 조건이 PO를 첨가하기 전에 45oC, pH 11.5로 조절하였기 때문에 하이드록시프로필화 전에 일부 쌀 전분이 온도와 pH에 의해 변화가 될 가능성이 있으나, 처리시간이 단시간이고 쌀 전분의 가교화 연구에서 본 연구와 유사한 처리를 한 시료가 일반 쌀 전분과 큰 차이를 나타내지 않았다는 보고(2)를 근거로 본 연구에서는 일반 쌀 전분을 하이드록시프 로필화하기 전에 45oC, pH 11.5로 처리한 시료에 대한 물리화학적 분석은 수행하지 않았다.
전분의 pasting 특성은 rapid visco analyzer(Newport Scientific Pty. LTD, Australia)를 이용하여 다음과 같이 측정하였다. 즉, 알루미늄 용기에 쌀 전분(14% 수분함량기준) 3.
전분의 열적특성을 알아보기 위해 밀봉된 빈 pan을 reference로 하여 differential scanning calorimeter(DSC-7, Perkin Elmer,USA)를 이용하여 측정하였다. 수분함량 60%로 제조한 시료를25oC부터 130oC까지 5oC/min의 속도로 가열하여 DSC thermo- gram상에 나타나는 흡열곡선의 호화개시온도(To: onset temperature), 최대호화온도(Tp: maximum peak temperature), 호화종결 온도(Tc: completion temperature)와 흡열엔탈피0H: Crystal melting enthalpy) 를 각각 구하였다.
쌀 전분의 하이드록시프로필화는 Wootton과 Manatsathit의 방법(10)을 이용하였다. 즉 쌀 전분을 고형분 대비 20% 현탁액으로 제조하여 shaking incubator (HK-S 125C, Korea)에 넣고45oC로 유지시킨 후 전분 고형분 대비 8%의 Na2SO4를 용해시킨 다음 1N NaOH를 이용하여 pH를 11.5로 조절하였다. Propylene oxide(이하 PO)를 전분 고형분 대비 2, 4, 6, 8, 10, 12%를 첨가하고 밀폐시킨 후 45oC shaking incubator에서 20시간과 24시간 반응시켰다.
전분의 팽윤력과 용해도는 Schoch의 방법(17)에 의하여 측정하였다. 즉 전분 0.5 禮 30mL의 증류수에 분산시켜 20-90oC 까지 10oC 간격으로 30분간 가열하고 3, 000 rpm으로 30분간 원심분리 한 후 상등액은 120oC에서 4시간 건조시켜 가용성 전 분의 무게를 측정하였고 침전물은 그대로 무게를 측정한 후 아래의 식에 의하여 팽윤력 및 용해도를 각각 구하였다.
LTD, Australia)를 이용하여 다음과 같이 측정하였다. 즉, 알루미늄 용기에 쌀 전분(14% 수분함량기준) 3.0 g 과 증류수 25mL를 가한 다음 플라스틱 회전축을 사용하여 완전하게 교반시켜 시료액을 제조하였다. 50oC로 맞춘 RVA에서 1분간 빠른 속도로 교반한 다음, 분당 12oC씩 올리면서 95oC까지 가열하고 이 상태에서 2.
대상 데이터
본 연구에 사용한 쌀은 2002년 경기도 안성에서 생산된 멥쌀(추청벼)을 시중에서 구입하여 시료로 사용하였다.
데이터처리
모든 실험은 2회 이상 반복 측정한 다음 통계처리 프로그램인 Dbstat을 이용하여 유의수준 5% 이내에서 평균값과 표준편차를 구하였으며 SAS(Statistical analysis system) 통계 프로그램을 이용하여 5% 유의수준에서 Duncan’s multiple range test로평균간의 다중비교를 실시하였다.
이론/모형
쌀 전분은 알칼리 침지법(15)을 이용하여 분리하였다. 즉 쌀에 0.
쌀 전분의 하이드록시프로필화는 Wootton과 Manatsathit의 방법(10)을 이용하였다. 즉 쌀 전분을 고형분 대비 20% 현탁액으로 제조하여 shaking incubator (HK-S 125C, Korea)에 넣고45oC로 유지시킨 후 전분 고형분 대비 8%의 Na2SO4를 용해시킨 다음 1N NaOH를 이용하여 pH를 11.
전분의 팽윤력과 용해도는 Schoch의 방법(17)에 의하여 측정하였다. 즉 전분 0.
성능/효과
2), 팽윤이 조금 일찍 시작된 것을 제외하면 대체로 20시간 반응시킨 하이드록시프로필화 쌀 전분과 비슷한 경향을 나타내었다. 20시간 및 24시간 반응시킨 하이드록시프 로필화 쌀 전분 시료 모두 변성되지 않은 일반 쌀 전분보다 낮은 온도에서 팽윤이 시작되고 70-90oC 에서의 팽윤력은 낮은 것으로 나타났으며 PO 함량이 높을수록 팽윤이 일찍 일어나고 50oC 또는 60oC 이상의 온도에서 더 높은 팽윤력을 나타내었다.
8%로 다소 완만해지는 경향을 나타내었다. 20시간 반응시킨 하이드록시프로필화 쌀 전분은 20-50oC에서 2.5-3.7%로 일정하다가 60oC에서 4.7-7.0%로 증가하기 시작하여 90℃까지 12.9- 16.4%로 꾸준히 증가하는 경향을 나타내었고(Fig. 1), 반드시일치하지는 않았지만 대체로 PO함량이 증가할수록 팽윤력이 높아지는 경향을 보였다. 반응시간 24시간인 하이드록시프로필화 쌀 전분은 20-40oC에서는 2.
8%로 완만히 증가하는 경향을 나타내었다. 20시간 반응시킨 하이드록시프로필화 쌀 전분은 20-70oC에서 1.9-4.7%로 일정하다가 80oC에서 3.8-8.8%로 증가하기 시작하여 90oC까지 7.1-12.6%로 증가하는 경향을 나타내었고(Fig. 3), PO 함량 10%,12%에서 상대적으로 높은 용해도를 보였다. 24시간 반응시킨하이드록시프로필화 쌀 전분은 20-70oC에서 1.
3), PO 함량 10%,12%에서 상대적으로 높은 용해도를 보였다. 24시간 반응시킨하이드록시프로필화 쌀 전분은 20-70oC에서 1.8-3.6%로 일정하다가 80oC에서 3.8-8.8%로 증가하기 시작하여 90oC까지 6.9- 13.4%로 증가하는 경향을 나타내었고(Fig. 4), PO 함량이 높을수록 용해도가 높은 경향을 나타내었다.
따라서 하이드록시 프로필화를 통하여 호화개시온도, 최대호 화온도, 호화종결온도와 호화엔탈피를 낮출 수 있음을 보여주었다. 그러나 호화온도범위(AT)는 각 전분간에 유의적인 차이가 나타나지 않았다.
4에 나타내었다. 변성되지 않은 일반 쌀 전분의 용해도는 20-60oC까지 2.2-2.6%로 일정하다가 70oC에서 10.3%但 급격히 증가하였고 80oC에서 13.0%, 90oC에서 13.8%로 완만히 증가하는 경향을 나타내었다. 20시간 반응시킨 하이드록시프로필화 쌀 전분은 20-70oC에서 1.
일반 쌀 전분은 peak time이 3.9분으로 나타났고 하이드록시 프로필화 쌀 전분의 경우 20시간 반응시킨 시료는 PO 첨가량이 증가할수록 5.7분에서 4.5분으로 감소하였고 24시간 반응시킨 시료는 PO 첨가량이 증가할수록 6.0분에서 4.5분으로 감소 하였으나 모두 일반 쌀 전분보다는 높은 값을 나타내었다. 이는 팽윤력 결과에서 하이드록시프로필화 쌀 전분이 일반 쌀 전분 보다 팽윤력이 천천히 상승하는 것과 같은 결과라고 할 수 있다.
일반 쌀 전분의 최고 점도는 3976 cp로 나타났고 하이드록시 프로필화 쌀 전분의 경우 20시간 반응시킨 시료는 PO 첨가량이 2-12%에서 2952-3395 cp, 24시간 반응시킨 시료는 PO 첨가량이 2-12%에서 2017-2550 cp로 두 경우 모두 일반 쌀 전분보다 낮은 수치를 나타내었고 반응시간이 길어질수록 더 낮은 값을 나타냈다. 이는 하이드록시프로필화 쌀 전분이 일반 쌀 전분보다 최고 팽윤력이 낮은 것과 같은 결과로 쌀 전분의 경우에는 하이드록시프로필화에 의해 최고 점도가 낮아지는 것으로 나타났다.
최고 점도와 holding strength간 차이를 나타내는 breakdown의 경우 일반 쌀 전분이 2977 cp로 나타났고 20시간 반응시킨 하 이드록시프로필화 쌀 전분은 PO 첨가량이 2-12%에서 1387-2360 cp로 나타났고, 24시간 반응시킨 시료는 PO 첨가량이 2-12%에서 651-1450 cp로 두 경우 모두 일반 쌀 전분보다 낮은 수치를 나타내었고, 20시간보다 24시간 반응한 전분이 더 낮은 것으로 나타났다. 이는 하이드록시프로필화에 의하여 변성된 쌀 전분이 내전단성, 내열성의 새로운 성질을 갖게 된 것으로 생각된다.
최대호화온도(Tp)의 경우 일반 쌀 전분은 69.2oC이고 20시간 반응시킨 하이드록시프로필화 쌀 전분의 경우 PO함량 2%는66.5oC, 6%는 65.1oC, 12%는 63.4oC로 감소하였고 24시간 반응시킨 하이드록시프로필화 쌀 전분의 경우 PO함량 2%는 68.7oC, 6%는 68.1oC, 12%는 65.7oC로 감소하였다.
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