쌀 전분의 아밀로오스 함량차이에 따른 옥테닐호박산(OSAn) 변성전분의 제조 특성 및 이화학적 특성을 검토하였다. 아밀로오스의 함량은 Jinsumi가 15.42%, Milyang 261은 34.21%였으며 전분 추출 후의 Jinsumi가 20.31%, Milyang 261은 39.32%였다. 치환도 및 반응효율은 Milyang 261이 각각 0.0137, 89.89%였으며 Jinsumi는 0.0144, 95.92%로 Jinsumi가 Milyang 261보다 높았다. 점도는 Jinsumi와 Milyang 261이 각각 30.1 cP 및 7.8 cP이었으며 옥테닐호박산을 이용한 변성전분의 경우 240.5 cP 및 162.6cP으로 상승하였다. 변성전분의 유화안정성은 두 품종 모두 대체적으로 안정하였으며 특히 Jinsumi는 높은 유화안정성을 보였으며, 변성전분을 부형제로 이용하여 미세캡슐화한 후의 코팅효율은 Jinsumi가 65.70-73.54%, Milyang 261이 29.45-36.98%로 나타나 분무건조를 통한 미세캡슐 효율은 Jinsumi가 높았다. 이러한 결과를 볼 때 분무건조를 통한 미세캡슐화의 피복물질 소재로서 변성을 통한 쌀 전분이 이용가치가 있을 것으로 사료되며 특히 Jinsumi가 Milyang 261에 비하여 높은 활용도를 가질 것이라 판단된다.
쌀 전분의 아밀로오스 함량차이에 따른 옥테닐호박산(OSAn) 변성전분의 제조 특성 및 이화학적 특성을 검토하였다. 아밀로오스의 함량은 Jinsumi가 15.42%, Milyang 261은 34.21%였으며 전분 추출 후의 Jinsumi가 20.31%, Milyang 261은 39.32%였다. 치환도 및 반응효율은 Milyang 261이 각각 0.0137, 89.89%였으며 Jinsumi는 0.0144, 95.92%로 Jinsumi가 Milyang 261보다 높았다. 점도는 Jinsumi와 Milyang 261이 각각 30.1 cP 및 7.8 cP이었으며 옥테닐호박산을 이용한 변성전분의 경우 240.5 cP 및 162.6cP으로 상승하였다. 변성전분의 유화안정성은 두 품종 모두 대체적으로 안정하였으며 특히 Jinsumi는 높은 유화안정성을 보였으며, 변성전분을 부형제로 이용하여 미세캡슐화한 후의 코팅효율은 Jinsumi가 65.70-73.54%, Milyang 261이 29.45-36.98%로 나타나 분무건조를 통한 미세캡슐 효율은 Jinsumi가 높았다. 이러한 결과를 볼 때 분무건조를 통한 미세캡슐화의 피복물질 소재로서 변성을 통한 쌀 전분이 이용가치가 있을 것으로 사료되며 특히 Jinsumi가 Milyang 261에 비하여 높은 활용도를 가질 것이라 판단된다.
The purpose of this study was to investigate the preparation and physicochemical characteristics of n-octenylsuccinylated (OSAn) rice starches with different rice amylose contents. Amylose contents of Jinsumi flour and Milyang 261 flour were 15.42 and 20.31%, respectively. After processing by alkali...
The purpose of this study was to investigate the preparation and physicochemical characteristics of n-octenylsuccinylated (OSAn) rice starches with different rice amylose contents. Amylose contents of Jinsumi flour and Milyang 261 flour were 15.42 and 20.31%, respectively. After processing by alkali treatment, amylose contents of Jinsumi rice starch and Milyang 261 rice starch were 34.21% and 39.32%, respectively. After OSAn treatment, the degree of substitution and reaction efficiency of Jinsumi starch were higher than those of Milyang 261. The stability of the modified Jinsumi emulsion was higher than that of the Milyang 261 emulsion. Viscosity of the Jinsumi emulsion was higher than that of the Milyang 261 emulsion. When the emulsions were spray dried, modified Jinsumi rice starch showed excellent coating efficiency compared to that of modified Milyang 261 rice starch. Therefore, Jinsumi was more suitable than Milyang 261 to apply for encapsulation as wall materials.
The purpose of this study was to investigate the preparation and physicochemical characteristics of n-octenylsuccinylated (OSAn) rice starches with different rice amylose contents. Amylose contents of Jinsumi flour and Milyang 261 flour were 15.42 and 20.31%, respectively. After processing by alkali treatment, amylose contents of Jinsumi rice starch and Milyang 261 rice starch were 34.21% and 39.32%, respectively. After OSAn treatment, the degree of substitution and reaction efficiency of Jinsumi starch were higher than those of Milyang 261. The stability of the modified Jinsumi emulsion was higher than that of the Milyang 261 emulsion. Viscosity of the Jinsumi emulsion was higher than that of the Milyang 261 emulsion. When the emulsions were spray dried, modified Jinsumi rice starch showed excellent coating efficiency compared to that of modified Milyang 261 rice starch. Therefore, Jinsumi was more suitable than Milyang 261 to apply for encapsulation as wall materials.
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문제 정의
최근 쌀 전분을 변성화시켜 그에 따른 이화학적 특성을 보고자 하는 연구가 이루어지고 있으나 쌀의 특성상 아밀로오스와 아밀로펙틴의 함량비율이 품질평가에 매우 중요한 요소임에도 불구하고 이와 관련된 연구는 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 쌀 전분의 아밀로오스 함량차이에 따른 옥테닐호박산(OSAn) 변성전분의 제조 및 이화학적 특성을 검토하고자 하였다.
제안 방법
5 mL를 첨가하여 다시 정용시킨 뒤, 실온에서 20분간 방치하여 발색시켰다. 분광광도계(Shimadzu Co., UV-1601, Kyoto, Japan)를 이용하여 680 nm에서 흡광도를 측정하고 표준곡선으로 부터 아밀로오스 함량을 산출하였다.
분무건조된 시료의 코팅효율을 알아보기 위하여 Seo와 Shin(19)의 방법을 변형하여 측정하였다. 분말의 surface oil 함량은 mojonnier관에 코팅분말 2g을 넣고 diethyl ether 25 mL와 petroleum ether 25 mL를 차례로 가하여 추출된 유지량을 측정하였고 total oil 함량은 코팅분말 2g에 ethanol 10 mL를 가하여 분산시킨 뒤 HCl 10 mL를 가한 후 항온수조(70℃, 40 min)에 방치한 다음, mojonnier 관에 옮겨 diethyl ether 25 mL와 petroleum ether 25 mL를 차례로 가하여 추출된 유지량을 측정하였다. 측정된 surface oil과 total oil를 다음 식에 대입하여 분말의 코팅효율을 나타내었다.
분무건조된 시료의 코팅효율을 알아보기 위하여 Seo와 Shin(19)의 방법을 변형하여 측정하였다. 분말의 surface oil 함량은 mojonnier관에 코팅분말 2g을 넣고 diethyl ether 25 mL와 petroleum ether 25 mL를 차례로 가하여 추출된 유지량을 측정하였고 total oil 함량은 코팅분말 2g에 ethanol 10 mL를 가하여 분산시킨 뒤 HCl 10 mL를 가한 후 항온수조(70℃, 40 min)에 방치한 다음, mojonnier 관에 옮겨 diethyl ether 25 mL와 petroleum ether 25 mL를 차례로 가하여 추출된 유지량을 측정하였다.
색도는 색차계(CR 200, Minolta Co., Tokyo, Japan)를 이용하여 측정하였다. Hunter scale에 의한 L*(lightness) a*(redness-greeness), b* (yellowness-blueness)값을 측정한 후 표면 색차를 표시하였다.
쌀 전분의 아밀로오스 함량차이에 따른 옥테닐호박산(OSAn) 변성전분의 제조 특성 및 이화학적 특성을 검토하였다. 아밀로오스의 함량은 Jinsumi가 15.
유화액의 유화안정성을 알아보기 위하여 변성전분 10 g을 넣고 호화시킨 유화액을 50 mL 메스실린더에 넣고, 뚜껑을 덮은 후 상온에서 10일간 실험을 수행하였다. 유화액의 층분리가 된 후에 분리된 부분의 부피를 비교하여 이를 emulsion stability index(ESI)로 나타내었다(18).
잔유물을 600 mL 비이커에 옮기고 증류수 300 mL를 가하여 100℃의 수욕상에서 10분간 가열하여 호화시키고 페놀프탈레인 지시약을 이용하여 적정하였다. 적정법은 0.5 g의 시료를 80 mL의 증류수로 희석한 후, 열을 가하여 완전 호화를 시키고 0.01 N NaOH을 사용하여 pH 7.00으로 적정한 다음 계산식에 의하여 치환도(degree of substitution, DS)를 산출하였다.
2의 순으로 미세캡슐화를 실시하였다. 증류수 200 mL에 옥테닐호박산 변성전분을 일정량 첨가하였으며 충분한 호화를 위해 쌀 전분은 90℃, 변성전분은 75℃에서 각각 15분간 호화시켰다. 호화가 끝난 후 유화제로 tween 80을 일정량 넣고 homogenizer(SSC811EA, Matsushita electric industrial, Tokyo, Japan)를 통해 9,000 rpm에서 10분간 균질화하고 다시 미강유를 각각 일정량 첨가한 후 9,000 rpm에서 15분간 균질화하였다.
대상 데이터
본 실험에서 피복물질로 사용된 쌀가루(Milyang 261, Jinsumi)는 국립식량과학원 기능성작물부에서 공급받아 사용하였으며 중심물질로 사용된 미강유(CJ Co., Seoul, Korea)는 대형마트에서 구입하였다. 유화제는 HLB값이 15.
, Ansan, Korea)을 사용하였다. 옥테닐 전분을 변성시키기 위하여 2-Octenyl-1-succinic anhydride(Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO, USA)를 구입하여 사용하였다.
, Seoul, Korea)는 대형마트에서 구입하였다. 유화제는 HLB값이 15.4인 Tween 80(Duksan Pure Chem. Co., Ansan, Korea)을 사용하였다. 옥테닐 전분을 변성시키기 위하여 2-Octenyl-1-succinic anhydride(Sigma-Aldrich Co.
데이터처리
모든 실험은 3회 반복으로 행하여 평균치와 표준편차로 나타내었고, 유의성 검증은 version 17의 SPSS(Statistical Package for Social Sciences, SPSS Inc., Chicago, IL, USA) software package program을 이용하여 Duncan's multiple range test 및 t-test를 행하였다.
이론/모형
쌀과 추출전분의 아밀로오스 함량은 Williams 등(15)의 방법에 의하여 측정하였다. 알칼리 호화를 위하여 50 mL vial에 시료 20 mg(dry basis)와 0.
쌀전분은 알칼리 분리법(14)에 의하여 제조하였다. 즉, 단백질을 제거하기 위하여 쌀가루 200 g당 0.
옥테닐호박산 전분은 Jeon 등(16)의 방법에 준하여 제조하였다. Fig.
옥테닐호박산 전분의 치환도는 JECFA(17)방법에 따라 측정하였다. 즉, 시료 5g을 소량의 isopropyl alcohol로 적시고 2.
유화액의 유화안정성을 알아보기 위하여 변성전분 10 g을 넣고 호화시킨 유화액을 50 mL 메스실린더에 넣고, 뚜껑을 덮은 후 상온에서 10일간 실험을 수행하였다. 유화액의 층분리가 된 후에 분리된 부분의 부피를 비교하여 이를 emulsion stability index(ESI)로 나타내었다(18).
성능/효과
9%이었다. Jinsumi 변성전분은 유화 분리층이 형성되지 않은 채 10일간 유지한 반면 Milyang 261 변성전분은 5일째 유화액의 분리가 일어났으며 9일째 유화안정성이 75%까지 떨어져 Jinsumi품종이 Milyang 261보다 우수한 유화안정성을 나타내었다. Konoo 등(23)은 산화전분의 유화안정성은 전분의 첨가에 따른 점도의 증가에 의한 것이 아니라 전분에 생성된 카르복시기의 정전기적 반발력에 의한 영향이 더 크다고 보고하였으며 본 결과에서도 아밀로오스 함량에 따른 차이보다 옥테닐호박산의 첨가에 따른 치환반응에 따라 유화안정성에 차이가 컸으며 이 같은 결과 또한 균질액 안에서 전하가 전기적 반발력을 분산시킨 현상으로 해석된다.
5에 나타내었다. Jinsumi, Milyang 261 전분 점도는 각각 30.1 cP 및 7.8 cP로 측정되었고 변성시킨 후 240.5 cP 및 162 cP로 나타나 일반전분에 비하여 변성전분이 높았다. 점도는 호화시간과 팽윤도에 의하여 크게 좌우되는데 Choi와 Shin(24)은 일반미의 호화 개시온도가 65-70℃인데 비하여 고아밀로오스미의 호화온도는 90℃로 일반미에 비하여 높다고 하였으며 그 원인이 고아밀로오스 품종의 전분 입자가 compact granule로 되어 있는 것이 많고 팽윤할 때 열과 shearing force에 대한 저항성이 높아지기 때문에 달라진다고 설명하였다.
37%를 나타내었다. Jinsumi는 surface oil는 1.79, 2.30, 3.01 g, total oil이 2.59, 3.73, 4.22 g으로 측정되어 코팅효율이 65.82-73.43%로 나타나 결과적으로 Jinsumi가 Milyang 261보다 높은 코팅효율을 나타냄을 알 수 있었다. Cha 등(28)의 보고에 의하면 점도가 높을수록 유화안정성은 안정화되며 유화안정성과 코팅효율은 상관관계 가 매우 높다고 보고하였는데 본 연구에서도 Jinsumi의 코팅효율이 높았으며 이는 Jinsumi가 Milyang 261에 비하여 동일 조건하에 유화액의 점도와 유화안정성이 높았기 때문이라 사료된다.
3에 나타내었다. Jinsumi와 Milyang 261의 아밀로오스 함량은 각각 15.42% 및 34.21%로 나타났으며 쌀전분의 아밀로오스 함량은 Jinsumi가 20.31%, Milyang 261은 39.32%로 Milyang 261이 Jinsumi보다 높은 함량을 나타내어 Milyang 261이고 아밀로오스 품종임을 확인할 수 있었다. 쌀 전분 추출 후 아밀로오스 함량의 증가현상은 쌀가루 성분 중 amylose-lipid complex를 이루고 있던 지질성분이 알칼리 처리를 반복함에 따라 amylose-lipid complex가 깨지고 이때 유리 아밀로오스 함량이 용출됨에 따라 blue value에 영향을 미치는 것으로 사료된다(21).
89% 이였다. 반면 Jinsumi는 치환도가 0.0144이었으며 반응효율은 95.92%로 치환도와 반응효율 모두 Jinsumi가 Milyang 261보다 유의적으로 높았다. FDA에서는 1972년에 옥테닐을 처리한 전분을 식품첨가물로 지정하였으며 치환도 값을 0.
6 cP으로 상승하였다. 변성전분의 유화안정성은 두 품종 모두 대체 적으로 안정하였으며 특히 Jinsumi는 높은 유화안정성을 보였으며, 변성전분을 부형제로 이용하여 미세캡슐화한 후의 코팅효율은 Jinsumi가 65.70-73.54%, Milyang 261이 29.45-36.98%로 나타나 분무건조를 통한 미세캡슐 효율은 Jinsumi가 높았다. 이러한 결과를 볼 때 분무건조를 통한 미세캡슐화의 피복물질 소재로서 변성을 통한 쌀 전분이 이용가치가 있을 것으로 사료되며 특히 Jinsumi가 Milyang 261에 비하여 높은 활용도를 가질 것이라 판단된다.
Shogren 등(7)의 보고에 따르면 치환된 변성전분은 옥테닐호박산의 분자가 입자 내부에 비해 입자 외부에서 3-4배 정도 더 많이 발견되는데 이와 같은 현상은 수용액에 녹은 옥테닐호박산 일부만이 전분입자 내부로 침투하기 때문이며 치환도에 주요한 영향을 미친다고 보고하였다. 본 연구 결과 역시 아밀로오스 함량의 차이에 따라 치환도가 달라졌으며 이는 전분입자간의 구조적 차이에 기인한 것으로 고아밀로오스 품종인 Milyang 261은 내부 결합력이 치밀하여 수용액 상태의 옥테닐호박산이 침투하기 어려운 반면 Jinsumi는 내부 결합력이 느슨하고 치밀도가 약하여 입자내부로의 침입이 용이하였기 때문에 옥테닐호박산의 치환이 높은 것으로 사료된다.
32%였다. 치환도 및 반응효율은 Milyang 261이 각각 0.0137, 89.89%였으며 Jinsumi는 0.0144, 95.92%로 Jinsumi가 Milyang 261보다 높았다. 점도는 Jinsumi와 Milyang 261이 각각 30.
후속연구
5로 크게 떨어져 물리적인 변성전분이 색도에 큰 영향을 미치는 것으로 보고하였다. 반면 본 연구에서 실행한 화학적 변성전분은 변성 전 후의 색도의 차이가 거의 없어 옥테닐호박산을 이용한 화학적인 변성전분이 물리적 변성전분보다 활용가치가 더욱 높을 것으로 사료된다.
98%로 나타나 분무건조를 통한 미세캡슐 효율은 Jinsumi가 높았다. 이러한 결과를 볼 때 분무건조를 통한 미세캡슐화의 피복물질 소재로서 변성을 통한 쌀 전분이 이용가치가 있을 것으로 사료되며 특히 Jinsumi가 Milyang 261에 비하여 높은 활용도를 가질 것이라 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
전분은 어떤 물질인가?
전분은 식물체내에서 합성되는 탄수화물계 생물고분자(industrial bio-polymer) 물질로서 식품적 가치가 우수하여 식품산업에서 다양한 용도로 사용되고 있다(1). 새로운 제품개발과 더불어 급격한 수요증가가 요구되는 자원이며 전분 자체로도 사용이 가능하나 일반적인 천연전분은 전분 고유의 특징 이외에는 특수한 기능성을 갖고 있지 않아 산업화에 있어 제약이 따른다(2).
쌀은 어떤 결합으로 구성되어 있는가?
한편 쌀은 α-1,4결합인 아밀로오스와 여기에 β-1,6결합이 붙은 아밀로펙틴으로 구성되었으며 쌀 전분의 입자는 크기가 2-10 micron으로 다른 옥수수전분(3-26 micron), 소맥전분(1-40 micron), 감자전분(5-100 micron) 등에 비하여 입자가 작으며 알러지가 없다는 장점이 있다. 따라서 식품의 소재뿐만 아니라 유아용 기저귀 발진 방지제 또는 수술용 장갑 안에 피부와 달라붙는 현상을 줄이는 목적으로 이용되고 있으며, 페이스트 상태로는 작은 입자가 부드러운 조직감을 주기 때문에 식품의 지방대체물질로서 사용이 가능하다(10).
식품산업에서 활용되고 있는 변성전분의 장점은?
따라서 산업적 활용에 있어 취약점을 해결하고자 전분을 물리적 또는 화학적 처리를 통하여 원래의 상태로부터 변화시킨 변성전분으로 대체하여 이용되고 있다. 이러한 변성전분은 특정 목적에 적합한 새로운 성질이 부여되거나 기존의 성질을 개선시킬 수 있다는 장점이 있으며(3), 상온의 물에 용해가 가능하고 호화온도가 낮아지며 점도가 증가할 뿐만 아니라, 노화가 지연되며, 호액의 투명 도 또한 증가한다고 알려져 있다(4).
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