[논문]옥수수전분 현탁액의 알칼리 호화

신해헌; 차윤환; 변유량; 조석철

옥수수전분 현탁액의 알칼리 호화
Alkali Gelatinization of Corn Starch Suspension 원문보기

한국식품과학회지 = Korean journal of food science and technology, v.39 no.2 = no.192, 2007년, pp.169 - 174

신해헌 (백석문화대학 외식산업학부) , 차윤환 ((주)바이오벤 및 연세대학교 생명공학과) , 변유량 ((주)바이오벤 및 연세대학교 생명공학과) , 조석철 ((주)바이오벤 및 연세대학교 생명공학과)

초록
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옥수수전분의 알칼리호화는 NaOH 첨가에 의하여 지수적으로 증가하였으며, 호화도가 급격히 증가하기 시작하는 구간을 알칼리호화 개시점으로 추정하였다. 10%(w/w) 옥수수 전분 현탁액의 $40^{\circ}C$에서 호화개시점은 24.1 meq NaOH/g starch인 반면에 $60^{\circ}C$에서는 9.8 meq NaOH/g starch이었다. 또한 옥수수전분 현탁액의 농도를 40%로 증가시킨 경우 $40^{\circ}C$에서 9.5 meq NaOH/g starch에서 호화가 개시되었다. 이와 같은 결과로부터 전분의 알칼리호화 개시농도가 전분 현탁액의 농도와 온도에 반비례하는 것을 알 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, we examined the characteristics of alkali gelatinization of corn starch. Here, the degree of corn starch gelatinization increased exponentially with the NaOH concentration of the starch slurry. The alkali gelatinization initiation point (AGIP) was obtained from the intersection point of gelatinization slope line, which resulted from the regression of the logarithmic degree of gelatinization, and was markedly changed. The effects of temperature and corn starch concentration on alkali gelatinization were studied with a 10%(w/w) corn starch suspension. We found that this corn starch suspension gelatinized in 24.1 meq/g starch of NaOH at $40^{\circ}C$, and in 9.8 meq NaOH/g starch at $60^{\circ}C$. Moreover, a 40%(w/w) corn starch suspension gelatinized with 9.5 meq NaOH/g starch, even at $40^{\circ}C$. These results indicate that the amount of alkali added for the gelatinization of corn starch has an inverse relationship with the temperature and concentration of corn starch.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 일차적으로 현재까지 연구가 미진한 옥수수전분의 알칼리 호화에 관련된 연구를 진행하고자 한다. 전분의 호화 과정은물이 존재하는 과정에서 발생하는 현상으로 기존의 알칼리 호화에 관한 연구들이 호화시점까지 첨가된 알칼리 양에 중점을 두었을 뿐이며 이마저도 연구자들 간에 많은 차이를 보이고 있다.
전분의 호화 과정은물이 존재하는 과정에서 발생하는 현상으로 기존의 알칼리 호화에 관한 연구들이 호화시점까지 첨가된 알칼리 양에 중점을 두었을 뿐이며 이마저도 연구자들 간에 많은 차이를 보이고 있다. 따라서 현재까지 정립되지 않은 전분의 농도 및 온도와 알칼리 호화와의 관계를 밝히고 그에 따르는 여러가지 물리, 화학적 변화를 탐색하고자 한다. 이러한 연구결과는 전분의 호화가 발생하는 점의 NaOH 농도 뿐 아니라 전분의 농도 및 온도가 알칼리 호회에 미치는 영향을 밝혀냄으로써 옥수수전분의 알칼리호화에 관련된 상이한 결과들에 대한 결론을 구할 수 있을 것이다.
본 연구에서는 전분의 농도가 서로 다른 옥수수전분 현탁액에 산업적으로 가장 많이 사용되는 알칼리인 NaOH 용액을 단계적으로 투입하면서 온도 및 시간별로 호화도를 측정하여 옥수수전분 현탁액의 알칼리 호화점과 현탁액의 온도, 농도와의 상관관계를 밝히고 이렇게 구해진 알칼리 호화점을 기준으로 옥수수전분의 양이온화 조건을 설정하고자 하였다.

제안 방법

살피기 위하여 !0%(w/w) 현탁액의 교반온도를 40에서 6(TC까지 증가시켜가면서 NaOH 첨가량에 따른 호화도의 변화를 살펴보았다(Fig. 3). 그림에서 온도증가에 따라 10% 옥수수전분현탁액은 낮은 NaOH 농도에서도 호화도가 급격하게 증가히는 현상을 볼 수 있었다.
문제점이 있다. 따라서 알칼리에 의한 옥수수전분의 AGEP의 탐색을 위하여 AGIP 이후에 지수적으로 증가하는 호화도의 기울기를 이용하여, 호화도가 100이 되는 지점을 구하였다. 그 결과 AGIC와 마찬가지로 온도와 농도 변화에 대하여 다음과 같은 상관관계를 나타내었다.
원심분리 후 상등액을 취했다. 상등액을 적당량 희석하여 총량을 4mL로 조절한 후 1%의 발색 용액을 첨가하여 골고루 교반한 후 30분 후에 흡광도를 측정하여 As로 하였다. 이때의 As 값을 같은 농도의 100% 호화액의 흡광도(Ac)와 비교하여 다음과 같이 구하였다.
알칼리를 첨가한 전분 sluny의 호화도는 Wootton 등(18)의 방법을 변형 하여 측정하였다. 옥수수전분 0.
옥수수전분 현탁액의 알칼리호화에 NaOH용액의 농도가 미치는 영향을 밝히기 위하여 NaOH용액 첨가 후의 전분농도를 5- 30%(w/w)가 되도록 조절하여 현탁액의 온도 40에서 24시간 교반한 후의 호화도를 살펴보았다(Fig. 8).
옥수수전분 호화도의 증가율이 변화하는 점을 찾기 위하여 호화도의 값을 자연 log형태로 전환한 후 호화도가 낮은 점으로 부터 증가하는 방향으로 regression 진행하여 상관관계가 가장 높은 점까지를 1차 직선으로 하고 측정값 중 호화도가 가장 높은점으로 부터 낮은 점으로 regression을 진행하여 2차 직선을 구한 후 두 직선간의 교차점으로부터 옥수수전분 현탁액의 알칼리호화 시작점 (alkali gelatinization initiation point, AGIP)를 찾을수가 있었다(Fig. 2).
옥수수전분의 알칼리호화가 발생하는 점을 찾기 위하여 io%(w/ w)의 전분현탁액에 1 N NaOH를 양을 조절하면서 단계별로 투입한 후 항온 교반조에서 4(TC로 온도를 유지하며 반응 중 전분의 침강을 방지하기 위하여 150rpm으로 24시간 교반 후 전분의 호화도를 측정하였다(Fig. 2). 기존의 알칼리호화와 관련된 연구들이 주로 NaOH로 대표되는 알칼리를 분말상태로 전분과 미리 혼합한 상태에서 물을 첨가하거나(15) NaOH용액을 전분에 첨가시켜 주는 방법으로(19) 진행되었으나 이는 전분이 알칼리와 접촉하는 순간의 농도가 일정치 않으며, 알칼리 호화를 중요하게 생각하는 변성전분 제조공정 및 전분계 접착제 제조공정에서 pH의 조절이 전분현탁액에 NaOH용액을 첨가하는 방법으로 진행된다는 점을 고려할 때 실제 적용하기에는 적당하지 않은 실험법으로 생각된다.
8 범위의 값을 갖도록 희석히여 600nm에서 흡광도를 측정한 결과를 이용하여 100% 옥수수 전분 호화용액의 농도별 흡광도(Ac) 곡선을 작성하였다. 이때 흡광도는 0.1-0.8 범위 내로 들어오도록 조절하였으며 발색시약은 potassium iodide(4%)과 iodine 용액(1%)의 혼합물을 사용하였으며 측정시료의 l%(v/v)를 첨가하여 측정하였다.
5 mL를 첨가하여 5분간 반응시 켜 10% (w/w) 농도의 완전 호화용액을 제조한 후 1 N HC₁ 을 이용하여 중화시킨다. 이를 증류수로 흡광도가 0-0.8 범위의 값을 갖도록 희석히여 600nm에서 흡광도를 측정한 결과를 이용하여 100% 옥수수 전분 호화용액의 농도별 흡광도(Ac) 곡선을 작성하였다. 이때 흡광도는 0.
전분농도와 알칼리 호화점의 관계를 살펴보기 위하여 초기 전분농도를 104)%(w/w)로 조절한 후 1 N NaOH의 투입량을 증가시켜 가면서 항온 교반조에서 40℃, I50rpm의 조건으로 24시간 교반 후 전분의 호화도를 측정하였다. 그 결과 동일한 NaOH 첨가량에서도 전분농도가 증가함에 따라 호화도는 높은 값을 나타내었으며 호화도의 차이는 전분의 농도가 낮아질수록 더욱 커지는 것으로 나타났다(Fig.

대상 데이터

실험에 사용된 옥수수전분은 Duksan Pure Chemicals Co., Ltd. (Koiea)로부터 시약급을 구입하여 사용하였다.

성능/효과

수용액 중의 전분이 OFT 형태를 유지한다는 것은 salt 형태보다 안정적이기 때문에 Donnan potential 이 감소하게 되고 이는 전분의 음이온기에 대한 repulsion으] 감소를 의미한다. 결과적으로 온도 증가에 따라 낮은 알칼리농도에서도 OH「이온이 쉽게 전분입자에 침투할 수 있게 되어 낮은 알칼리농도에서 호화가 진행될 것이다. 그렇지만 현재까지 전분 현탁액의 온도에 따르는 알칼리호화에 관한 정량적인 결과 및 상관관계 등에 관해서는 보고된 바 없다.
후 전분의 호화도를 측정하였다. 그 결과 동일한 NaOH 첨가량에서도 전분농도가 증가함에 따라 호화도는 높은 값을 나타내었으며 호화도의 차이는 전분의 농도가 낮아질수록 더욱 커지는 것으로 나타났다(Fig. 5). 이러한 결과는 전분현탁액에 첨가되는 NaOH의 농도가 전분고형분에 대하여 같은 양이더라도 현탁액 중의 수분함량에 따르는 알칼리 농도변화에 의하여 전분의 호화도가 변한다는 것을 의미한다.
6에 나타내었다. 농도별 AGIP의 Na아농도는 40% 농도의 전분현탁액이 9.5 meq/g starch의 NaOH 농도에서 호화가 시작된 반면 10%의 전분현탁액은 24.1 meq/g starch의 농도가 되어서야 호화가 시작되는 현상을 보여 알칼리 호화에 필요한 NaOH 농도 차이가 약 3배가 되는 것을 알 수 있었다. 이로서 기존의 연구에서 전분의 알칼리 호화에 필요한 NaOH농도를 규정지을 때 전분현탁액의 농도에 관련된 자료가 제외된 것은 많은 문제의 소지가 있음을 알 수 있었다.
여기에서 AGIC는 알칼리호화가 시작되는 시점까지 첨가된 NaOH 농도를 의미하는 것으로 보는 바와 같이 온도가 증가함에 따라 일정한 비율로 전분을 호화시키는데 필요한 NaOH의 농도가 감소함을 알 수 있었다. 이는 온도증가에 따라 NaOH의 전분 입자로의 침투력이 일정하게 증가한 것을 의미하는데 온도 증가에 따라서 Donnan potential 역시 온도에 일차적으로 비례하며 약해진다는 것을 의미한다.
의미한다. 온도 증가에 따라 AGIC가 대수적으로 감소한 것과는 달리 전분의 농도가 증가함에 따라서는 지수적으로 감소하는 경향을 나타내었다. 이는 전분입자가 0+이온과 접촉하는 순간의 농도가 전분의 AGIC 및 알칼리 호화도에 많은 영향을 준다는 사실을 의미하며 전분입자로 침투하는 NaOH의 몰농도 증가에 따라서 전분입자의 형태를 유지하는 수소결합의 파괴가 지수적으로 중가하는 것을 예상할 수 있다.

후속연구

이러한 연구결과는 전분의 호화가 발생하는 점의 NaOH 농도 뿐 아니라 전분의 농도 및 온도가 알칼리 호회에 미치는 영향을 밝혀냄으로써 옥수수전분의 알칼리호화에 관련된 상이한 결과들에 대한 결론을 구할 수 있을 것이다. 또한 반응조건에 따라 원하는 치환도의 양이온성전분을 가장 낮은 비용으로 생산할 수 있다면 국내의 전분업계 및 제지업계에 많은 발전을 가져올 수 있을 것으로 기대되며 양이온성전분의 치환도별 적용 특성 및 효과에 관한 연구는 제지업계나 전분업계에서 사용할 수 있는 중요한 자료가 될 것이다.
따라서 현재까지 정립되지 않은 전분의 농도 및 온도와 알칼리 호화와의 관계를 밝히고 그에 따르는 여러가지 물리, 화학적 변화를 탐색하고자 한다. 이러한 연구결과는 전분의 호화가 발생하는 점의 NaOH 농도 뿐 아니라 전분의 농도 및 온도가 알칼리 호회에 미치는 영향을 밝혀냄으로써 옥수수전분의 알칼리호화에 관련된 상이한 결과들에 대한 결론을 구할 수 있을 것이다. 또한 반응조건에 따라 원하는 치환도의 양이온성전분을 가장 낮은 비용으로 생산할 수 있다면 국내의 전분업계 및 제지업계에 많은 발전을 가져올 수 있을 것으로 기대되며 양이온성전분의 치환도별 적용 특성 및 효과에 관한 연구는 제지업계나 전분업계에서 사용할 수 있는 중요한 자료가 될 것이다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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