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문제 정의
- Chang 등(2007)은 호화시킨 후 4℃에서 7일간 노화 시킨 찹쌀 전분의 T O(Onset temperature)은 아밀로펙틴의 중합도가 증가함에 따라 같이 증가되며 짧은 아밀로펙틴 사슬길이와는 반비례함을 보고하면서 찹쌀 전분의 노화특성은 분자크기, 아밀로펙틴 평균 사슬 길이 및 분포와 매우 관련이 있음을 주장하였다. 본 실험은 아밀로스 함량이 다른(고아밀로스벼, 일반벼, 찰벼) 세 품종의 자포니카 타입 쌀을 이용하여 호화특성과 노화특성 등 몇가지 전분 특성을 조사한 결과이다.
제안 방법
- 본 연구는 아밀로스 함량이 다른 세 품종의 쌀을 이용하여 쌀의 호화특성과 노화특성 등 몇가지 전분 특성 분석하였다. 주요 분석된 내용과 결과는 다음과 같다.
- 용매는 150 mM sodium hydroxide solution과 500 mM sodium acetate를 포함한 150 mM sodium hydroxide를 사용하였으며 시료 주입량은 25 μl이며 시간에 따른 용매의 농도를 달리하여 분석하였다. 분석결과는 중합도 5~56까지 조사되어 각 중합도별 백분율로 구하였고, 품종간 중합도 차이를 알아보고자 일품벼의 아밀로펙틴 사슬 구조에서 고아미2호 및 화선찰벼 각 중합도와의 차(subtraction)를 구하였다.
- 9분간, 최종온도는 50℃에서 3분간을 유지하였다. 실험 후 초기 호화온도, 최고점도, 최저점도, 최종점도, 강하점도, 치반점도를 계산, 비교하였다.
- 쌀가루의 호화특성은 신속점도측정기(RVA-3D, Newport Scientific, Sydney, Australia)를 이용하여 사용 시료량은 백미가루 3.5 g(수분함량 15% 환산)에 증류수 25 ml를 첨가하였다. 호화온도 조건은 초기온도 50℃에서 1분, 3.
- 쌀전분의 호화 및 노화 열특성은 주사시차열량계(DSC, TA Q1000, TA instrument, US)로 쌀가루의 호화 및 노화 열 특성을 측정하였다. 약 20 mg 건조된 시료를 알루미늄 팬에 담고 40 μl의 증류수를 넣어 밀봉한 후 1시간동안 방치한 후 30℃에서 150℃까지 10℃/min의 속도로 가열하며 얻은 흡열피크에서 onset, peak와 conclustion temperature 및 호화엔탈피를 측정하였다.
- 쌀전분의 호화 및 노화 열특성은 주사시차열량계(DSC, TA Q1000, TA instrument, US)로 쌀가루의 호화 및 노화 열 특성을 측정하였다. 약 20 mg 건조된 시료를 알루미늄 팬에 담고 40 μl의 증류수를 넣어 밀봉한 후 1시간동안 방치한 후 30℃에서 150℃까지 10℃/min의 속도로 가열하며 얻은 흡열피크에서 onset, peak와 conclustion temperature 및 호화엔탈피를 측정하였다. 한편 호화된 시료는 6일간 4℃에서 각각 저장 후 다시 DSC를 이용하여 같은 조건으로 측정하여 품종별 노화에 의한 열적 특성을 조사하였다.
- )였다. 용매는 150 mM sodium hydroxide solution과 500 mM sodium acetate를 포함한 150 mM sodium hydroxide를 사용하였으며 시료 주입량은 25 μl이며 시간에 따른 용매의 농도를 달리하여 분석하였다. 분석결과는 중합도 5~56까지 조사되어 각 중합도별 백분율로 구하였고, 품종간 중합도 차이를 알아보고자 일품벼의 아밀로펙틴 사슬 구조에서 고아미2호 및 화선찰벼 각 중합도와의 차(subtraction)를 구하였다.
- 약 20 mg 건조된 시료를 알루미늄 팬에 담고 40 μl의 증류수를 넣어 밀봉한 후 1시간동안 방치한 후 30℃에서 150℃까지 10℃/min의 속도로 가열하며 얻은 흡열피크에서 onset, peak와 conclustion temperature 및 호화엔탈피를 측정하였다. 한편 호화된 시료는 6일간 4℃에서 각각 저장 후 다시 DSC를 이용하여 같은 조건으로 측정하여 품종별 노화에 의한 열적 특성을 조사하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용된 벼 품종은 자포니카 타입 일반미인 일품벼와 일품벼에 MNU 처리에 의해 돌연변이를 유발하여 육성된 난소화성 전분 함량 및 아밀로스 함량이 높은 고아미 2호 및 화선찰벼를 시험재료로 2006년 농촌진흥청 작물과 학원 시험포장에서 재배 생산하고, 수확 후 벼의 수분함량을 15%로 조제하였으며 실험실용 현미기(T.H.U 35A, Satake)로 현미를 만들고 실험실용 정미기(MCM-250, Satake)로 현미 중량을 기준으로 92% 도정하여 10분도 백미를 만들어 실험에 사용하였다. 실험을 위한 쌀전분은 알칼리침지법으로 조제하였다.
- 조제된 시료는 dionex ion chromatography(DX-500, Dionex, CA, USA)를 이용하여 HPAEC-PAD 방법으로 분석하였다. 분석에 사용된 컬럼은 CaboPac PA-1(250×4 mm I.D.)였다. 용매는 150 mM sodium hydroxide solution과 500 mM sodium acetate를 포함한 150 mM sodium hydroxide를 사용하였으며 시료 주입량은 25 μl이며 시간에 따른 용매의 농도를 달리하여 분석하였다.
데이터처리
- 분석된 결과의 통계분석은 SAS Enterprise Guide 3.0(Statistical analysis system, 2004) 프로그램을 이용하여 평균, Duncan의 다중검정을 실행하였다.
이론/모형
- 시료의 아밀로펙틴 사슬 분포를 측정하기 위해 HPAEC-PAD 방법으로 Suzuki 등(2006)의 방법에 의해 시료 전처리 및 분석하였다.
- U 35A, Satake)로 현미를 만들고 실험실용 정미기(MCM-250, Satake)로 현미 중량을 기준으로 92% 도정하여 10분도 백미를 만들어 실험에 사용하였다. 실험을 위한 쌀전분은 알칼리침지법으로 조제하였다.
- 일반성분은 A.O.A.C. 방법으로, 아밀로스 함량은 Juliano(1971)의 방법에 의하여 조사하였으며, 시료의 입형(길이, 폭, 두께)은 곡립판별기(SatakeE, RGQ120, Japan)를 이용하여 1000립 중 완전미를 측정한 평균값을 나타내었다. 백도는 백도계(C-300, Kett, Japan), 색차는 색차계(Minolta chromameter CR-200, Japan)로 측정하여 Hunter L, a, b값으로 표시 하였다.
- 조제된 시료는 dionex ion chromatography(DX-500, Dionex, CA, USA)를 이용하여 HPAEC-PAD 방법으로 분석하였다. 분석에 사용된 컬럼은 CaboPac PA-1(250×4 mm I.
성능/효과
- 3과 같이 품종 특성에 따라 다른 양상으로 나타났다. DSC에 의한 쌀가루의 호화 열특성은 찰벼인 화선찰벼의 To, Tp는 일반계 품종과 비슷했으나 Tc가 높게 나타났고, 호화에 필요한 흡열 엔탈피는 화선찰벼, 일품벼, 고아미2호가 각각 11.08 mJ/mg, 7.92 mJ/mg, 6.52 mJ/mg의 순으로 나타났으며, RVA의 결과와 마찬가지로 최고 호화온도는 고아미2호가 85.3℃로 매우 높게 나타났다. 일반적으로 호화엔탈피는 전분을 구성하는 분자 구조간 결합력과 결정성을 나타내는 것으로 메벼보다 찰벼가, 아밀로스 함량이 낮은 품종이 높은 품종보다 분자 구조간 결합력과 결정성이 크다는 것을 알 수 있다.
- DSC에 의한 쌀가루의 호화 열특성은 찰벼인 화선찰벼의 To, Tp는 일반계 품종과 비슷했으나 Tc가 높게 나타났고, 흡열엔탈피는 11.08 mJ/mg으로 가장 큰 값을 보였다. 고아밀로스 품종인 고아미2호는 호화온도는 높고, 흡열엔탈피는 가장 낮아 흡열엔탈피는 6.
- 36%로 다른 시험재료에 비해 2~3배 높은 함량을 나타냈다. RVA에 의한 호화특성은 최고점도, 최저점도, 강하점도 및 치반점도 등 모든 특성치에서 일품벼가 가장 높은 값을 나타냈으며 고아미2호의 호화개시온도는 82.2℃로 매우 높게 나타났다.
- 시험에 사용된 시료의 일반성분을 조사한 결과는 Table 1와 같다. 고아미 2호는 지방, 단백질, 조섬유, 회분이 다른 품종에 비해 유의하게 높았으며 백도는 낮았다. 아밀로스함량은 일품벼는 자포니카 타입 일반미의 범위인 18~20%에 속하는 17.
- 이 결과는 멥쌀 전분에 비해 찹쌀 전분에서 더 높은 물결합능력을 보여준 송과 신(1998)의 결과와 같은 경향인데 그 이유는 아밀로스 함량이 적을수록 전분에서 비결정 부분이 많고 내부 치밀도가 낮아서 높은 값을 보인다고 하였다. 고아미2호의 물결합력은 다른 품종에 비해 매우 크고, 팽윤력은 매우 작은 특성을 보였다.
- 08 mJ/mg으로 가장 큰 값을 보였다. 고아밀로스 품종인 고아미2호는 호화온도는 높고, 흡열엔탈피는 가장 낮아 흡열엔탈피는 6.52 mJ/mg였고, 자포니카 타입 일반미인 일품벼는 7.92 mJ/mg였다.
- 2℃에서 첫 번째 흡열피크가 나타나며, 95℃이상에서는 두 번째 흡열 피크가 나타났고, 화선찰벼에서는 흡열피크가 나타나지 않았다. 노화 흡열엔탈피는 고아미2호가 5.12 mJ/mg으로 가장 큰 흡열 피크를 보였으며 그 이유는 RVA와 DSC 호화 결과에서 나타나듯 호화되기 어려운 고아미2호의 품종 특성상 완전히 호화되지 않고 남은 결정 영역이 영향을 준 것으로 해석된다. 한편 이와는 반대로 찰벼의 노화 열특성에서 흡열 피크가 나타나지 않은 것은 아밀로펙틴만으로 구성된 찰벼에서는 원래의 분자 질서를 회복하지 못하였음을 의미한다.
- 0으로 매우 넓은 범위를 차지하여 고아미2호의 아밀로펙틴 분포가 매우 다르게 구성되어 있음을 알 수 있었다. 두 그래프 모두 중합도 17을 지나며 양의 값에서 음의 값으로 나타나 일품벼는 DP 16 이하의 짧은 사슬이 보다 많으며 DP 17이상 긴 사슬의 함량이 일품벼에 비해 적게 구성되어 있음을 확인 할 수 있었다.
- 00이하 형에 속하였다. 시료의 색은 화선찰벼는 찰벼의 특징인 불투명한 배유 특성을 나타내어 백도와 명도가 가장 높게 나타났고 고아미2호는 적색도가 높고, 심복백에 의한 영향으로 명도가 높게 나타났다.
- 시험에 사용된 시료의 일반성분은 품종간 큰 차이는 없었으나 고아미2호는 조지방이 1.36%로 다른 시험재료에 비해 2~3배 높은 함량을 나타냈다. RVA에 의한 호화특성은 최고점도, 최저점도, 강하점도 및 치반점도 등 모든 특성치에서 일품벼가 가장 높은 값을 나타냈으며 고아미2호의 호화개시온도는 82.
- 고아미 2호는 지방, 단백질, 조섬유, 회분이 다른 품종에 비해 유의하게 높았으며 백도는 낮았다. 아밀로스함량은 일품벼는 자포니카 타입 일반미의 범위인 18~20%에 속하는 17.3%였고, 고아미2호는 다소 높은 22.1%였으며 아밀로펙틴만으로 구성되어있는 화선찰벼는 측정되지 않았다.
- 아밀로펙틴 구조 분석 결과 일반미와 화선찰벼는 중합도 12에서 최고 분포를 갖는 등 비슷한 유형을 나타냈으며 고아미2호는 중합도 14에서 최고 분포를 보이며 fa가 14.1%로 다른 품종의 28.14~30.45%에 비해 현저히 적은 특징을 나타냈다.
- 호화된 쌀가루를 4℃에서 6일간 보관 후 DSC에 의해 측정된 노화 열특성은 41.9~55.2℃에서 첫 번째 흡열피크가 나타나며, 95℃이상에서 두 번째 흡열피크가 나타났다. 고아미2호의 노화 흡열엔탈피는 5.
- 호화된 전분을 4℃에서 6일간 보관하여 측정한 노화 열특성 결과 일품벼와 고아미2호 전분시료에서는 41.9~55.2℃에서 첫 번째 흡열피크가 나타나며, 95℃이상에서는 두 번째 흡열 피크가 나타났고, 화선찰벼에서는 흡열피크가 나타나지 않았다. 노화 흡열엔탈피는 고아미2호가 5.
- 1는 HPAEC-PAD를 이용하여 분석되어진 아밀로펙틴 구조를 중합도에 따라 Hanashiro 등(1996)의 방법에 의해 중합도 6~12, 13~24, 25~36, 37이상 사슬의 분획별 비율을 나타낸 그림이고, Table 4는 결과이다. 화선찰벼의 아밀로펙틴 구조 분포는 일품벼의 구조 분포와 매우 유사한 형태를 보이며 중합도 12에서 가장 높은 분포를 보였으나 고아미2호는 두 품종에 비해 짧은 사슬의 분포가 적고 중합도 14~15에서 가장 높은 분포를 나타냈다. 이 결과는 Hanashiro 등(1996)이 쌀과 밀 등 10 여종의 전분 함유 작물의 아밀로펙틴 구조를 조사하여 찹쌀과 일반미의 아밀로펙틴 구조가 매우 비슷한 분포를 보이며 각각의 가장 큰 중합도 값은 71과 68이었으며 중합도 12에서 가장 높은 분포도를 보이는 등 두 종류의 시료는 매우 비슷한 분포를 나타냈다고 한 것과 비슷했다.
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