본 연구는 옥수수 섬유질을 수분주입량의 변화에 따라 압출성형 옥수수 섬유질과 탈전분 압출성형 옥수수 섬유질의 물리화학적 특성 변화를 측정하였다. 원료의 수분주입량은 30, 40, 50%로 조절하였으며 스크루 회전속도와 사출구 온도는 각각 200 rpm, $140^{\circ}C$로 고정시켜 압출성형 하였다. 일반성분 함량은 원료에 비해 감소하였으며, 수분주입량이 30%일 때 옥수수 섬유질과 탈전분 옥수수 섬유질의 불용성 식이섬유 함량은 감소하고 수용성 식이섬유 함량은 증가하였다. 압출성형 옥수수 섬유질의 비기계적 에너지, 직경팽화율, 밀도, 파괴력, 탄성계수는 수분함량이 증가할수록 감소하였고, 비길이는 증가하였다. 압출성형 옥수수 섬유질의 수분흡착지수와 환원당은 수분주입량이 증가할수록 변화가 없었으며 수분용해지수는 감소하였다. 반면에 탈전분 옥수수 섬유질의 수분흡착지수는 감소하고 수분용해지수와 환원당은 증가하였다. 수분주입량 30%일 때 유용성분의 추출이 미량 증가하는 것으로 보아 압출성형공정의 적용하여 섬유질에 포함된 유용성분의 추출이 용이할 것으로 생각된다.
본 연구는 옥수수 섬유질을 수분주입량의 변화에 따라 압출성형 옥수수 섬유질과 탈전분 압출성형 옥수수 섬유질의 물리화학적 특성 변화를 측정하였다. 원료의 수분주입량은 30, 40, 50%로 조절하였으며 스크루 회전속도와 사출구 온도는 각각 200 rpm, $140^{\circ}C$로 고정시켜 압출성형 하였다. 일반성분 함량은 원료에 비해 감소하였으며, 수분주입량이 30%일 때 옥수수 섬유질과 탈전분 옥수수 섬유질의 불용성 식이섬유 함량은 감소하고 수용성 식이섬유 함량은 증가하였다. 압출성형 옥수수 섬유질의 비기계적 에너지, 직경팽화율, 밀도, 파괴력, 탄성계수는 수분함량이 증가할수록 감소하였고, 비길이는 증가하였다. 압출성형 옥수수 섬유질의 수분흡착지수와 환원당은 수분주입량이 증가할수록 변화가 없었으며 수분용해지수는 감소하였다. 반면에 탈전분 옥수수 섬유질의 수분흡착지수는 감소하고 수분용해지수와 환원당은 증가하였다. 수분주입량 30%일 때 유용성분의 추출이 미량 증가하는 것으로 보아 압출성형공정의 적용하여 섬유질에 포함된 유용성분의 추출이 용이할 것으로 생각된다.
This study was designed to examine changes in the physicochemical properties of extruded corn fibers with different amounts of feed moisture (30, 40, and 50%). The screw speed and die temperature were fixed to 200 rpm and $140^{\circ}C$, respectively. The crude ash, fat, and protein in co...
This study was designed to examine changes in the physicochemical properties of extruded corn fibers with different amounts of feed moisture (30, 40, and 50%). The screw speed and die temperature were fixed to 200 rpm and $140^{\circ}C$, respectively. The crude ash, fat, and protein in corn fiber decreased from the extrusion process. The insoluble dietary fiber in corn fibers decreased, while soluble dietary fiber increased at a feed moisture of 30%. The specific length of the extruded corn fiber increased while the specific mechanical energy input, density, breaking strength, and elastic modulus decreased. The water absorption index (WAI) and reducing sugar content of the corn fibers did not significantly change, but the water soluble index (WSI) decreased as the feed moisture content of the corn fiber increased. On the other hand, the WAI of de-starched corn fiber decreased while WSI and reducing sugars increased as the feed moisture content of the corn fiber increased.
This study was designed to examine changes in the physicochemical properties of extruded corn fibers with different amounts of feed moisture (30, 40, and 50%). The screw speed and die temperature were fixed to 200 rpm and $140^{\circ}C$, respectively. The crude ash, fat, and protein in corn fiber decreased from the extrusion process. The insoluble dietary fiber in corn fibers decreased, while soluble dietary fiber increased at a feed moisture of 30%. The specific length of the extruded corn fiber increased while the specific mechanical energy input, density, breaking strength, and elastic modulus decreased. The water absorption index (WAI) and reducing sugar content of the corn fibers did not significantly change, but the water soluble index (WSI) decreased as the feed moisture content of the corn fiber increased. On the other hand, the WAI of de-starched corn fiber decreased while WSI and reducing sugars increased as the feed moisture content of the corn fiber increased.
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문제 정의
따라서 본 연구는 습식제분를 통해 생산된 옥수수 섬유질의 수용화 및 유용성분을 얻기 위한 최적의 압출성형 조건을 탐색하기 위하여 옥수수 섬유질과 탈전분 옥수수 섬유질을 수분주입량(30, 40, 50%)의 변화에 따른 압출성형 옥수수 섬유질의 물리화학적 특성 변화를 알아보았다.
본 연구는 옥수수 섬유질을 수분주입량의 변화에 따라 압출성형 옥수수 섬유질과 탈전분 압출성형 옥수수 섬유질의 물리화학적 특성 변화를 측정하였다. 원료의 수분주입량은 30, 40, 50%로 조절하였으며 스크루 회전속도와 사출구 온도는 각각 200 rpm, 140℃로 고정시켜 압출성형 하였다.
제안 방법
압출성형 조건에 따른 옥수수 섬유질의 항산화 활성은 Table 4와 같다. DPPH를 이용한 radical 소거능은 항산화물질의 전자공여능으로 인하여 DPPH가 환원되어 자색이탈색되는 정도를 지표로 하여 측정하였다(31). 옥수수 섬유질과 탈전분 옥수수 섬유질의 DPPH radical 소거능은 수분 주입량이 증가함에 따라 옥수수 섬유질은 92.
DPPH에 의한 전자공여능: 압출성형 옥수수 섬유질과 탈전분 압출성형 옥수수 섬유질의 전자공여능 또는 라디칼소거능은 DPPH(2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl radical)로 Brand-Williams 등의 방법(19)을 응용하여 측정하였다. 시료추출물은 Serpen 등의 방법(20)을 응용하여 1차 추출은 증류수로, 2차 추출은 99% 에탄올로 추출하였다.
Total phenolic compound: 압출성형 옥수수 섬유질과 탈전분 압출성형 옥수수 섬유질의 total phenoilic compound는 Dewanto 등(21)과 Waterhouse(22)의 방법을 응용하여 실험하였으며, 765 nm에서 흡광도를 측정하여 0.1% gallic acid 표준곡선을 이용하여 계산하였다.
겉보기 탄성계수와 파괴력: 압출성형 옥수수 섬유질의 겉보기 탄성계수와 파괴력은 Sun Rheometer(Compac-100 Ⅱ, Sun Sci., Tokyo, Japan)로 10회 측정하여 평균값을 산출하였다. 측정조건은 probe angle type(65o), 최대응력 2 kg, 지지대 이동속도 120 mm/min, 지지대간의 거리 3 cm이었다.
미세구조: 압출성형 옥수수 섬유질과 탈전분 압출성형 옥수수 섬유질의 표면 구조를 알아보고자 고분해능 주사전자 현미경(MIRA LMH, Tescan, Brno, Czech)을 이용하여 압출성형 옥수수 섬유질의 단면을 250배, 500배로 하여 관찰하였다.
1과 같다. 스크루 직경은 30.0 mm로 직경과 길이의 비(L/D ratio)는 23:1이었고, 배럴온도는 전열기와 냉각수를 사용하여 조절하였다. 압출성형 조건은 배럴온도 140℃, 스크루 회전속도 200 rpm, 사출구 직경 3.
DPPH에 의한 전자공여능: 압출성형 옥수수 섬유질과 탈전분 압출성형 옥수수 섬유질의 전자공여능 또는 라디칼소거능은 DPPH(2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl radical)로 Brand-Williams 등의 방법(19)을 응용하여 측정하였다. 시료추출물은 Serpen 등의 방법(20)을 응용하여 1차 추출은 증류수로, 2차 추출은 99% 에탄올로 추출하였다. DPPH에 의한 전자공여능은 식 (10)을 이용하여 계산하였다.
본 연구는 옥수수 섬유질을 수분주입량의 변화에 따라 압출성형 옥수수 섬유질과 탈전분 압출성형 옥수수 섬유질의 물리화학적 특성 변화를 측정하였다. 원료의 수분주입량은 30, 40, 50%로 조절하였으며 스크루 회전속도와 사출구 온도는 각각 200 rpm, 140℃로 고정시켜 압출성형 하였다. 일반성분 함량은 원료에 비해 감소하였으며, 수분주입량이 30%일 때 옥수수 섬유질과 탈전분 옥수수 섬유질의 불용성 식이섬유 함량은 감소하고 수용성 식이섬유 함량은 증가하였다.
대상 데이터
실험에 사용한 압출성형기는 자체 제작한 실험용 동방향 쌍출 압출성형기(THK31T, Incheon Machinery Co., Incheon, Korea)를 사용하였다. 스크루 배열은 Fig.
압출성형 옥수수 섬유질을 Micro Hammer-cutter Mill(Type 3, Culatti AG Co., Zürich, Switzerland)로 분쇄하여 직경이 0.5 mm인 체를 통과한 분말을 화학적 특성 연구에 사용하였다.
옥수수 섬유질은 Samyang Genex(Incheon, Korea)에서 습식제분 한 옥수수 섬유질을 사용하였다. 옥수수 섬유질의 일반성분은 Table 1과 같다.
0 mm, 원료투입량 120 g/min으로 고정하였으며 수분함량을 30, 40, 50%로 조절하였다. 제조된 압출성형 옥수수 섬유질은 열풍건조기(DS-FCPO250, Dongseo Sci. Co., Seoul, Korea)에서 50℃로 건조하여 물리적 특성 연구에 사용하였다. 압출성형 옥수수 섬유질을 Micro Hammer-cutter Mill(Type 3, Culatti AG Co.
이론/모형
25), 조지방은 AACC 방법(15)에 따라 측정하였으며, 옥수수 섬유질의 전분함량은 AOAC(16)에 따라 측정하였다. 그리고 환원당은 Miller의 DNS법(17)을 응용하여 측정하였으며, 식이섬유 함량은 AOAC 효소-중량법(18)에 따라 측정하였다.
비기계적 에너지: 압출성형 옥수수 섬유질의 비기계적 에너지 투입량(SME input)은 Ryu와 Ng의 방법(11)을 이용하여 원료가 투입되어 압출성형기를 통과할 때 원료 단위 질량당 소비된 전기 에너지로 나타내었다. 원료투입 시 전력에서 모터 공회시의 전력을 감한 것으로 비기계적 에너지 투입량의 계산식은 식 (1)과 같다.
SDF 함량은 수분함량 30%일 때 1.79±0.33%로 높았으나, 수분함량 50%일 때 1.64±0.21%로 낮았다.
02%로 수분함량 30%와 비교하였을 때 유의적인 차이는 나타나지 않았다. 그리고 총 식이섬유 함량은 압출성형 후 원료에 비해 감소하였으나 수분주입량의 증가에 따른 유의적인 변화는 없었다. 이는 Lee와 Schwarz(8)에 의하면 압출성형 시 발생하는 고온, 고전단력에 의해 세포벽의 분해가 일어나 불용성 식이섬유는 감소하고 수용성 식이섬유는 증가한 결과와 일치하였다.
압출성형 옥수수 섬유질의 수분흡착지수와 환원당은 수분주입량이 증가할수록 변화가 없었으며 수분용해지수는 감소하였다. 반면에 탈전분 옥수수 섬유질의 수분흡착지수는 감소하고 수분용해지수와 환원당은 증가하였다. 수분주입량 30%일 때 유용성분의 추출이 미량 증가하는 것으로 보아 압출성형공정의 적용하여 섬유질에 포함된 유용성분의 추출이 용이할 것으로 생각된다.
비길이는 수분함량이 30%에서 50%로 증가함에 따라 155.76±1.47 cm/g에서 293.59±9.53 cm/g으로 증가하였지만 직경팽화율, 밀도, 겉보기 탄성계수, 파괴력은 감소하였다.
수분함량에 따른 비기계적 에너지 투입량은 수분함량 30%에서 354.16±7.87 kJ/kg, 40%에서 236.71±4.17 kJ/kg, 50%에서 137.95±30.37 kJ/kg으로 측정되었으며, 수분함량이 증가함에 따라 옥수수 섬유질에 가해진 비기계적 에너지 투입량이 감소하는 경향을 보였다.
2와 같다. 수분함량이 증가할수록 수분흡착지수는 유의적인 변화를 보이지 않았으나, 수분용해지수는 원료에 비해 수분함량 30%일 때 약 2배 정도 증가하였고 수분함량이 증가할수록 감소하였다. Tie 등(27)의 보고에 의하면 옥수수 섬유질에 포함된 전분이 압출성형공정을 거치면서 호화와 전단력에 의한 전분 사슬의 절단이 아밀로펙틴의 분획화로 인한 아밀로오스 함량이 증가하여 수용성지수가 증가하였다는 결과와 일치하였다.
압출성형 옥수수 섬유질의 불용성 식이섬유(insoluble dietary fiber, IDF), 수용성 식이섬유(soluble dietary fiber, SDF)의 함량은 수분함량 30%일 때 IDF의 함량이 낮게 측정되었으며, 수분함량 50%일 때는 원료와 유의적인 차이가 없었다. SDF 함량은 수분함량 30%일 때 1.
일반성분 함량은 원료에 비해 감소하였으며, 수분주입량이 30%일 때 옥수수 섬유질과 탈전분 옥수수 섬유질의 불용성 식이섬유 함량은 감소하고 수용성 식이섬유 함량은 증가하였다. 압출성형 옥수수 섬유질의 비기계적 에너지, 직경팽화율, 밀도, 파괴력, 탄성계수는 수분함량이 증가할수록 감소하였고, 비길이는 증가하였다. 압출성형 옥수수 섬유질의 수분흡착지수와 환원당은 수분주입량이 증가할수록 변화가 없었으며 수분용해지수는 감소하였다.
압출성형 옥수수 섬유질의 비기계적 에너지, 직경팽화율, 밀도, 파괴력, 탄성계수는 수분함량이 증가할수록 감소하였고, 비길이는 증가하였다. 압출성형 옥수수 섬유질의 수분흡착지수와 환원당은 수분주입량이 증가할수록 변화가 없었으며 수분용해지수는 감소하였다. 반면에 탈전분 옥수수 섬유질의 수분흡착지수는 감소하고 수분용해지수와 환원당은 증가하였다.
압출성형 옥수수 섬유질의 환원당은 원료 옥수수 섬유질과 비교하였을 때 압출성형을 통하여 증가하는 경향을 보였다. 옥수수 섬유질을 압출성형 하였을 때 수분함량이 30%에서 50%로 증가할 때 2.
그리고 본 연구에서 수분주입량을 30%에서 50%로 증가하여 압출성형 하였을 때 옥수수 섬유질의 수분용해지수가 감소하였는데 이는 수분주입량의 증가에 따라 수분용해지수가 감소하였다는 Stojceska 등(28)의 보고와 일치하였다. 압출성형 탈전분 옥수수 섬유질은 압출성형 옥수수 섬유질과 마찬가지로 수분흡착지수는 압출성형 후 큰 변화는 없었으며, 수분용해지수에서는 수분함량이 30%에서 50%로 증가함에 따라 증가하는 경향을 보여 대조되는 결과를 보였다. Ning 등(7)의 보고에 의하면 수분흡착지수의 감소는 압출성형 시 옥수수 섬유질에 가해지는 고온, 고전단력에 의해 섬유질 구조의 붕괴를 일으켜 원료에 비해 감소하였다는 결과와 일치하였다.
압출성형 탈전분 옥수수 섬유질의 IDF 함량은 30%일 때 원료 77.50±0.56%에 비해 74.70±0.57로 감소하였으나, 수분함량 50%일 때 75.41±0.29%로 수분함량 30%와 비교하였을 때 유의적인 차이는 없었다.
옥수수 섬유질과 탈전분 옥수수 섬유질의 DPPH radical 소거능은 수분 주입량이 증가함에 따라 옥수수 섬유질은 92.01±0.45%에서 90.63±0.60%로, 탈전분 옥수수 섬유질은 82.16±1.49%에서 74.35±1.12%로 각각 감소하는 경향을 보였다.
옥수수 섬유질을 압출성형 하였을 때 수분함량이 30%에서 50%로 증가할 때 2.99±0.07%에서 3.07±0.04%로 유의적인 변화는 없었고, 탈전분 옥수수 섬유질의 환원당은 수분함량이 증가함에 따라 4.12±0.12%에서 6.36±0.44%로 증가하였다.
원료의 수분주입량은 30, 40, 50%로 조절하였으며 스크루 회전속도와 사출구 온도는 각각 200 rpm, 140℃로 고정시켜 압출성형 하였다. 일반성분 함량은 원료에 비해 감소하였으며, 수분주입량이 30%일 때 옥수수 섬유질과 탈전분 옥수수 섬유질의 불용성 식이섬유 함량은 감소하고 수용성 식이섬유 함량은 증가하였다. 압출성형 옥수수 섬유질의 비기계적 에너지, 직경팽화율, 밀도, 파괴력, 탄성계수는 수분함량이 증가할수록 감소하였고, 비길이는 증가하였다.
후속연구
본 연구에서 수분주입량 30%로 압출성형 하였을 때 옥수수 섬유질의 수용성 식이섬유와 환원당, 항산화물질 함량이 증가한 것으로 보아 수분주입량을 30%로 고정하고 스크루 회전속도를 비롯한 압출성형 공정변수의 변화에 따른 옥수수 섬유질의 구조 및 화학적 특성 변화에 대한 실험이 필요한 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
생체에 들어간 뒤, 옥수수 섬유질의 수용성 식이 섬유로 형성된 3차원 겔은 어떤 역할을 합니까?
습식제분을 통하여 생산된 부산물인 옥수수 섬유질은 주로 사료로 많이 사용되지만 옥수수 섬유질에는 cellulose 15%, hemicellulose 35%, lignin 8%로 구성되어 있으며 주요 불용성 식이섬유 급원으로서 포만감을 주고, 생리활성을 가지고 있다(1,2). 또한 수용성 식이섬유에 의해 형성된 3차원의 겔이 장내 통과 시간을 지연시키고 포도당의 흡수를 저해하며 혈중 콜레스테롤 함량을 저하시키는 역할을 한다(3).
옥수수 섬유질은 어떻게 생산됩니까?
)는 쌀, 밀과 함께 전세계에서 식량으로 사용되고 있는 주요 작물이다. 옥수수 낱알은 크게 외피, 내배유, 호분, 배아로 구성되어 있으며 주로 무수아황산 용액에 침지하여 습식제분을 통해 전분을 분리하는 과정에서 생산된 부산물로 옥수수 섬유질(corn fiber)이 생산된다.
옥수수 섬유질의 조성 비율은?
습식제분을 통하여 생산된 부산물인 옥수수 섬유질은 주로 사료로 많이 사용되지만 옥수수 섬유질에는 cellulose 15%, hemicellulose 35%, lignin 8%로 구성되어 있으며 주요 불용성 식이섬유 급원으로서 포만감을 주고, 생리활성을 가지고 있다(1,2). 또한 수용성 식이섬유에 의해 형성된 3차원의 겔이 장내 통과 시간을 지연시키고 포도당의 흡수를 저해하며 혈중 콜레스테롤 함량을 저하시키는 역할을 한다(3).
참고문헌 (31)
Kim MH, Gil SK, Kim CH, Lee KC, Tie J, Ryu GH. 2012. Effects of extrusion conditions on change in properties of corn fiber. Food Eng Prog 16: 40-46.
Saha BC. 2003. Hemicellulose bioconversion. J Ind Microbiol Biotechnol 30: 279-291.
Vitaglione P, Napolitano A, Fogliano V. 2008. Cereal dietary fibre: a natural functional ingredient to deliver phenolic compounds into the gut. Trends Food Sci Technol 19: 451-463.
Shin HH, Lee SH, Park BS, Rhim TS, Hwang JK. 2003. Solubilization of whole grains by extrusion and enzyme treatment. Korean J Food Sci Technol 35: 849-855.
Ning L, Villota R, Artz WE. 1991. Modification of corn fiber through chemical treatments in combination with twinscrew extrusion. Cereal Chem 68: 632-636.
Lee WJ, Schwarz PB. 1994. Effect of twin-screw extrusion on physical properties and dietary fiber content of extrudates from barley/corn blends. Food Sci Biotechnol 3: 169-174.
Gaspar M, Juhasz T, Szengeyl ZS, Reczey K. 2005. Fractionation and utilisation of corn fibre carbohydrates. Process Biochem 40: 1183-1188.
Ryu GH, Ng PKW. 2001. Effects of selected progress parameters on expansion and mechanical properties of wheat flour and whole cornmeal extrudates. Starch 53: 147-154.
Alvarez-Martinez L, Kondury KP, Harper JM. 1988. A general model for expansion of extruded products. J Food Sci 53: 609-615.
Barrett A, Kaletunc G, Rosenburg S, Breslauer K. 1995. Effect of sucrose on the structure, mechanical strength and thermal properties of corn extrudates. Carbohydr Polymers 26: 261-269.
AACC International. 1999. Approved Methods of Analysis. 11th ed. Method 56-20. American Association of Cereal Chemists, St. Paul, MN, USA.
AACC International. 1999. Approved Methods of Analysis. 11th ed. Method 08-01, 30-25, 46-10. American Association of Cereal Chemists, St. Paul, MN, USA.
AOAC International. 2005. Official Methods of Analysis. 18th ed. Method 996.11. Association of Official Analytical Chemists, Washington, DC, USA.
Miller GL. 1959. Use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing sugar. Anal Chem 31: 426-428.
Ryu GH, Lee CH. 1988. Effects of moisture content and particle size of rice flour on the physical properties of the extrudate. Korean J Food Sci Technol 20: 463-469.
Stojceska V, Ainsworth P, Plunkett A, lbanoglu S. 2008. The recycling of brewer's processing by-product into ready-to-eat snacks using extrusion technology. J Cereal Sci 47: 469-479.
Tie J, Park HY, Ryu GH. 2005. Characteristics of cereals prepared by extrusion-cooking and freeze-drying. Korean J Food Sci Technol 37: 757-762.
Stojceska V, Ainsworth P, Plunkett A, Ibanoglu S. 2009. The effect of extrusion cooking using different water feed rates on the quality of ready-to-eat snacks made from food by-products. Food Chem 114: 226-232.
Hwang JK, Kim JT, Cho SJ, Kim CJ. 1995. Effects of various thermal treatments on physicochemical properties of wheat bran. Korean J Food Sci Technol 27: 394-403.
Kim DE, Hong SY, Kang WS, Yu CY, Lee BG, Chung IM, Lim JD. 2009. Influence of extrusion on dietary fiber profile and bioactive compound in different parts of tatary buckwheat (Fagopyrum tataricum). Korean J Medicinal Crop Sci 17: 379-387.
Choi CH, Song ES, Kim JS, Kang MH. 2003. Antioxidative activities of Castanea Crenata Flos. methanol extracts. Korean J Food Sci Technol 35: 1216-1220.
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