찰옥수수가루의 제빵 또는 제과 등 식품가공적성 향상을 위한 기초자료로서 활용하고자 열수 처리 및 효소 처리에 따른 물리 화학적 특성을 분석하였다. HMT 처리한 찰옥수수가루의 경우 $L^*$이 감소하고, $a^*$와 $b^*$이 증가하고 조단백질의 함량과 조지방함량이 감소하였다. 또한 HMT 처리 시 수분흡수지수가 낮아지고 수분용해지수가 높아짐에 따라 찰옥수수가루 내의 녹말의 호화현상으로 녹말 입자들의 치밀도가 낮아지고 비결정성부분이 많아지는 것으로 생각된다. HMT 처리 시 높은 열 처리로 인해 DSC를 통해 호화엔탈피(${\Delta}H$)의 감소, RVA를 통해 점도(viscosity)의 감소 및 XRD를 통해 결정성이 낮아짐을 알 수 있었다. 반면 ANN 또는 효소 처리 시 색도의 변화는 없었지만, 조단백질 및 조지방 함량의 변화가 있었고, DSC를 통해 확인한 호화엔탈피값은 대조군보다 약간 증가하거나 비슷하고, RVA를 통해 점도가 증가하는 것을 확인하였다. 또한 XRD 결과 전형적인 A-type의 결정성을 보였다. 전체적인 결과를 볼 때, HMT 처리는 찰옥수수가루 특성이 변화함에 따라 즉석식품으로 활용가능 할 것으로 생각되며 ANN에 의한 찰옥수수가루의 경우에는 점증제로서의 활용이 가능할 것으로 사료된다. 효소 처리한 경우 ANN 처리한 찰옥수수가루와 비교했을 때 큰 차이가 없으므로 효소 처리 가공보다는 ANN 처리하여 사용하는 것이 더 효과적이라고 생각된다.
찰옥수수가루의 제빵 또는 제과 등 식품가공적성 향상을 위한 기초자료로서 활용하고자 열수 처리 및 효소 처리에 따른 물리 화학적 특성을 분석하였다. HMT 처리한 찰옥수수가루의 경우 $L^*$이 감소하고, $a^*$와 $b^*$이 증가하고 조단백질의 함량과 조지방함량이 감소하였다. 또한 HMT 처리 시 수분흡수지수가 낮아지고 수분용해지수가 높아짐에 따라 찰옥수수가루 내의 녹말의 호화현상으로 녹말 입자들의 치밀도가 낮아지고 비결정성부분이 많아지는 것으로 생각된다. HMT 처리 시 높은 열 처리로 인해 DSC를 통해 호화엔탈피(${\Delta}H$)의 감소, RVA를 통해 점도(viscosity)의 감소 및 XRD를 통해 결정성이 낮아짐을 알 수 있었다. 반면 ANN 또는 효소 처리 시 색도의 변화는 없었지만, 조단백질 및 조지방 함량의 변화가 있었고, DSC를 통해 확인한 호화엔탈피값은 대조군보다 약간 증가하거나 비슷하고, RVA를 통해 점도가 증가하는 것을 확인하였다. 또한 XRD 결과 전형적인 A-type의 결정성을 보였다. 전체적인 결과를 볼 때, HMT 처리는 찰옥수수가루 특성이 변화함에 따라 즉석식품으로 활용가능 할 것으로 생각되며 ANN에 의한 찰옥수수가루의 경우에는 점증제로서의 활용이 가능할 것으로 사료된다. 효소 처리한 경우 ANN 처리한 찰옥수수가루와 비교했을 때 큰 차이가 없으므로 효소 처리 가공보다는 ANN 처리하여 사용하는 것이 더 효과적이라고 생각된다.
Physicochemical properties of waxy maize flours prepared by hydrothermal and enzymatic treatments were evaluated. Waxy maize flours were hydrothermally treated using heat-moisture treatment (HMT) and annealing (ANN) and enzymatically treated using commercial enzymes (cellulase, proteinase, and pecti...
Physicochemical properties of waxy maize flours prepared by hydrothermal and enzymatic treatments were evaluated. Waxy maize flours were hydrothermally treated using heat-moisture treatment (HMT) and annealing (ANN) and enzymatically treated using commercial enzymes (cellulase, proteinase, and pectinase). The HMT-modified waxy maize flours had low water absorption index (WAI), melting enthalpy, viscosity, and crystallinity. However, ANN-modified and enzymatically modified waxy maize flours had high WAI, melting enthalpy, and viscosity. X-ray diffraction analysis of ANN-modified and enzymatically modified waxy maize flours revealed a typical A-type pattern and displayed sharper crystalline peaks than those observed for the control groups (native waxy maize flours). In contrast, the crystallinity of HMT-modified waxy maize flours were decreased by hydrothermal treatment.
Physicochemical properties of waxy maize flours prepared by hydrothermal and enzymatic treatments were evaluated. Waxy maize flours were hydrothermally treated using heat-moisture treatment (HMT) and annealing (ANN) and enzymatically treated using commercial enzymes (cellulase, proteinase, and pectinase). The HMT-modified waxy maize flours had low water absorption index (WAI), melting enthalpy, viscosity, and crystallinity. However, ANN-modified and enzymatically modified waxy maize flours had high WAI, melting enthalpy, and viscosity. X-ray diffraction analysis of ANN-modified and enzymatically modified waxy maize flours revealed a typical A-type pattern and displayed sharper crystalline peaks than those observed for the control groups (native waxy maize flours). In contrast, the crystallinity of HMT-modified waxy maize flours were decreased by hydrothermal treatment.
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문제 정의
하지만 효소 처리 쌀가루를 이용한 쌀 쿠키의 품질특성(9), 자일란 가수분해효소(xylanase) 첨가에 따른 수수의 제빵적성 평가(10), 감자녹말의 추출효율 증진을 위한 셀룰로스 가수분해효소(cellulase) 의 이용(11) 등 찰옥수수가루를 물리적 또는 효소 처리에 따른 물리화학적 특성 변화연구는 미미한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 옥수수가루의 이용성 향상을 위해 열수 처리 및 효소 처리에 따른 찰옥수수가루의 물리화학적 특성을 분석하여 제빵 또는 제과 등 식품가공적성 향상을 위한 기초자료로서 활용하고자 하였다.
찰옥수수가루의 제빵 또는 제과 등 식품가공적성 향상을 위한 기초자료로서 활용하고자 열수 처리 및 효소 처리에 따른 물리화학적 특성을 분석하였다. HMT 처리한 찰옥수수가루의 경우 L*이 감소하고, a*와 b*이 증가하고 조단백질의 함량과 조지방함량이 감소하였다.
제안 방법
제조한 열수 및 효소 처리한 찰옥수수가루의 호화 특성은 시 차주사열량기(DSC 6100, Seiko Instruments Inc., Chiba, Japan)를 이용하여 측정하였으며, 알루미늄 팬에 녹말과 수분의 중량 비율이 1:3이 되도록 넣고 밀봉하여 5℃/분의 속도로 20℃부터 150℃까지 가열하여 열전이특성(To, Tp, Tc 및 ∆H)를 분석하였다.
효소 처리 찰옥수수가루의 제조를 위한 가수분해 조건은 각 효소의 최적 pH, 완충용액(buffer)과 온도를 참조하여, 모든 효소의 최적 조건을 만족하는 pH, buffer 농도 및 온도를 선정하였다. 즉, celluclast 1.
대상 데이터
찰옥수수는 충북 괴산, 강원 홍천, 강원 정선에서 2014년 재배한 대학찰(DH), 미백2호찰(MB), 흑찰(HC) 옥수수를 대형 유통마트(Seoul, Korea)에서 구입하여 시료로 사용하였다. 구입한 찰옥수수는 낟알을 분리한 후 깨끗이 수세하여 열풍건조기(MOV-212F, Sanyo Electric, Osaka, Japan)를 이용하여 70℃에서 24시간 동안 건조하여 분쇄하고 400메시(mesh) 체를 통과시킨 옥수수가루를 실험에 사용하였다. 효소는 Celluclast 1.
찰옥수수는 충북 괴산, 강원 홍천, 강원 정선에서 2014년 재배한 대학찰(DH), 미백2호찰(MB), 흑찰(HC) 옥수수를 대형 유통마트(Seoul, Korea)에서 구입하여 시료로 사용하였다. 구입한 찰옥수수는 낟알을 분리한 후 깨끗이 수세하여 열풍건조기(MOV-212F, Sanyo Electric, Osaka, Japan)를 이용하여 70℃에서 24시간 동안 건조하여 분쇄하고 400메시(mesh) 체를 통과시킨 옥수수가루를 실험에 사용하였다.
데이터처리
본 연구의 실험결과는 최소 3반복을 실시한 평균값과 표준편차로 나타내었고, 실험결과에 대한 통계분석은 SAS 통계프로그램 (Statistical analytical system version 9.4, SAS Institute INC., Cary, NC, USA)을 이용하여 각 측정 군의 평균과 표준편차를 산출하고 던컨의 다중범위 시험법(Duncan’s multiple range test)을 이용하여 통계적 유의성을 검증하였다.
제조한 열수 및 효소 처리한 찰옥수수가루의 점도는 신속점도 측정계(Rapid Visco Analyzer, Model RVA-3D, Newport Scientific, Warriewood, Australia)를 사용하여 측정하였다. 건조물 중량으로 7% 찰옥수수가루 현탁액을 50℃에서 1분간 유지한 후 50℃부터 95℃까지 5℃/분 속도로 가열하여 95℃에서 15분간 유지시킨 후 95℃부터 50℃까지 5℃/분 속도로 냉각시켰다.
이론/모형
X-선 회절 패턴을 통해 열수 및 효소 처리 찰옥수수가루의 결정성을 확인하기 위하여 X-ray diffractometer (M03XHF22, MAC Science Co., Yokohama, Japan)를 이용하였다. Target은 Cu로 voltage 40 kV, current 30 mA로 작동하였고, 회절 각도는 3-35o (2S)로 스캔 속도는 1.
열수 처리 찰옥수수가루는 습열 처리와 ANN 방법을 사용하여 제조하였다. HMT 찰옥수수가루는 10 g의 시료를 100 mL병에 일정 수분함량(20%)이 되도록 분무기로 증류수를 첨가하여 잘 섞은 후 수분함량이 평형이 되도록 밀봉하여 실온에서 방치 후, 120℃에서 2시간 동안 가압멸균기(Autoclave Mac 1200, Sanyo Electric, Osaka, Japan)를 이용하여 제조하였다.
제조한 열수 및 효소 처리 찰옥수수가루의 색도는 색차계(CR10, Konica Minolta Sensing Inc., Osaka, Japan)를 이용하여 Hunter L, a, b값으로 표시하였고, AOAC(12)의 방법에 따라 조단백질은 Auto Kjeldahl System (Buchi B-324/435/412, Buchi, Flawil, Switzerland)을 사용하여 분석하였고, 조지방은 에테르(ether)를 사용하여 추출하였다.
제조한 열수 및 효소 처리한 찰옥수수가루의 수분흡수지수(WAI) 및 수분용해지수(WSI)는 Anderson의 방법(13)에 의해 측정하였다. 찰옥수수가루 2.
성능/효과
열수 및 효소 처리한 찰옥수수가루의 색도, 조단백질 및 조지방 함량은 Table 1에 나타내었다. ANN 및 효소 처리한 찰옥수수가루의 색도는 비슷하게 나타났으나 HMT 처리한 경우 가장 낮은 L* (56.5-61.8)과 가장 높은 a*(12.1-13.5)와 b*(30.0-33.5) 값을 나타내었다. HMT의 경우 높은 온도와 수분함량으로 인해 갈변현상이 일어난 것으로 되며 이는 이전 연구결과(14)에서도 비슷한 경향을 보였다.
HMT 처리한 쌀의 경우에도 L* 은 낮아지고 a*, b* 가 증가하는 이유로 쌀의 미강 층의 색소 및 비효소적 갈변현상으로 인한 것으로 보고하고 있고(15), 또한 열수 처리를 하는 과정에서 글리코사이드와 펩타이드의 결합으로 멜라노이딘 색소가 생성되거나 페놀화합물의 산화로 색도가 어두워진다고 보고하고 있다(16). DH, MB, HC 찰옥수수가루의 조단백질함량은 각각 10.78, 12.29, 9.91%로, 조지방함량은 각각 4.69, 4.66, 4.49%로 나타났다. 열수 및 효소 처리한 경우 모두 찰옥수수가루 내의 조단백질 함량이 감소한 것을 알 수 있었고, 조지방함량은 ANN-DH (5.
HMT 처리한 찰옥수수가루의 경우에는 높은 온도와 수분함량으로 찰옥수수가루 내의 녹말 입자들이 호화되어 결정형 부분이 붕괴되어 결정성이 낮아진 것으로 생각 된다. 또한, ANN 및 효소 처리한 경우 대조군인 DH, MB, HC 찰옥수수가루에 비해 날카로운 피크를 나타내는 것으로 보아 DSC 결과와 유사하게 ANN 및 효소 처리 할 경우 찰옥수수가루 내의 녹말 입자들의 재배열 및 무정형부분의 결정성이 증가하는 것으로 생각된다.
HMT 처리 시 높은 열 처리로 인해 DSC를 통해 호화엔탈피(∆H)의 감소, RVA를 통해 점도(viscosity)의 감소 및 XRD를 통해 결정성이 낮아짐을 알 수 있었다. 반면 ANN 또는 효소 처리 시 색도의 변화는 없었지만, 조단백질 및 조지방 함량의 변화가 있었고, DSC를 통해 확인한 호화엔탈피값은 대조군보다 약간 증가하거나 비슷하고, RVA를 통해 점도가 증가하는 것을 확인하였다. 또한 XRD 결과 전형적인 A-type의 결정성을 보였다.
49%로 나타났다. 열수 및 효소 처리한 경우 모두 찰옥수수가루 내의 조단백질 함량이 감소한 것을 알 수 있었고, 조지방함량은 ANN-DH (5.24%), Pectinex-DH (4.87%), ANN-HC (4.58%), Pepsin-HC (4.94%)의 경우에는 약간 증가하였으나 큰 차이는 나타나지 않았다. 하지만 HMT-DH, MB, HC 찰옥수수가루의 경우 26.
DH의 경우, 대조군과 비교했을 때 ANN 처리한 것과는 비슷한 경향을 나타내었지만, MB의 경우 점도가 상승하였고, HC의 경우에는 미미한 상승이 있었다. 효소 처리한 경우 찰옥수수의 점도변화는 펩신 처리한 찰옥수수가루에서 호화시작온도가 가장 낮게 측정되었으며, celluclast 1.5 L, pepsin, pectinex 처리군 모두 점도가 상승한 것을 확인하였다. 효소 처리에 의한 점도의 상승은 찰옥수수가루 내의 녹말의 ANN 효과(26) 로 인한 것으로 생각된다.
후속연구
또한 XRD 결과 전형적인 A-type의 결정성을 보였다. 전체적인 결과를 볼 때, HMT 처리는 찰옥수수가루 특성이 변화함에 따라 즉석식품으로 활용가능 할 것으로 생각되며 ANN에 의한 찰옥수수가루의 경우에는 점증제로서의 활용이 가능할 것으로 사료된다. 효소 처리한 경우 ANN 처리한 찰옥수수가루와 비교했을 때 큰 차이가 없으므로 효소 처리 가공보다는 ANN 처리하여 사용하는 것이 더 효과적이라고 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
옥수수의 특징은 무엇인가?
옥수수(Zea mays)는 쌀, 밀과 함께 세계적으로 널리 분포되어 재배되는 3대 식량 작물 중에 하나로서 그 용도가 매우 다양하고, 우리나라 전역에서 재배가 가능하며 사용목적에 따라 사일리지용, 종실용, 식용 옥수수로 나누어진다(1). 국내 식용옥수수는 주로 풋옥수수로 단맛이 있는 일반 단옥수수와 당도가 훨씬 높은 초당옥수수, 그리고 당도가 없는 반면에 찰기가 있는 찰옥수수 등으로 분류된다.
식품소재로의 가공적성 개선을 위해 연구되고 있는 물리적인 방법은?
일반적으로 식품소재로의 가공적성 개선을 위해 화학적 변성 과정을 통한 변성녹말이 많이 사용되고 있으나, 최근 화학적인 방법보다는 물리적인 방법으로 식품의 물리화학적 특성을 개선 시키고자 하는 연구들이 많이 진행되고 있다. 물리적인 방법으로는 수분-열 처리에 의해 변성시키는 습열 처리(heat-moisture treatment, HMT) 및 아닐링(annealing, ANN)과 같은 녹말 입자의 구조 변화로 녹말 식품의 물리화학적 특성을 개선시키고자 하는 연구들이 많이 진행되고 있다. HMT는 보통 호화되기 어려운 낮은 수분함량(10-30%)에서 고온(90-120°C)으로 열 처리하는 방법으로 제조하고, ANN은 다량의 수분함량(50-60%)에서 저온으로 열 처리하는 방법으로 제조한다(5).
국내 식용옥수수의 종류는 무엇이 있는가?
옥수수(Zea mays)는 쌀, 밀과 함께 세계적으로 널리 분포되어 재배되는 3대 식량 작물 중에 하나로서 그 용도가 매우 다양하고, 우리나라 전역에서 재배가 가능하며 사용목적에 따라 사일리지용, 종실용, 식용 옥수수로 나누어진다(1). 국내 식용옥수수는 주로 풋옥수수로 단맛이 있는 일반 단옥수수와 당도가 훨씬 높은 초당옥수수, 그리고 당도가 없는 반면에 찰기가 있는 찰옥수수 등으로 분류된다. 재배적 차이를 살펴보면 식용옥수수는 타작물에 비하여 생육기간이 짧아 1년 2기작이 가능하고, 다양한 작물과의 작부체계에 도입될 수 있으며, 조기출하 및 주년생산으로 수익성이 높아 찰옥수수의 재배가 매년 증가되고 있다(1).
참고문헌 (28)
Song EM, Kim HY, Lee SH, Woo SH, Kim HS, Kyung KS, Lee JS, Jeong HS. Chemical components and quality characteristics of waxy corns cultured by conventional and environmentallyfriendly methods. J. Korean Soc. Food Sci. Nutr. 40: 962-968 (2011)
Jung TW, Moon HG, Cha SW, Kim SL, Kim SK, Son BY. Comparison of grain quality characteristics in waxy corn hybrids with a white and a black colored pericarp. Korean J. Breed. Sci. 33: 40-44 (2001)
Choi JH, Oh DH. Effect of gamma irradiation on the microbiological and physicochemical qualities of vacuum-packaged sugartreated waxy corns during storage. J. Korean Soc. Food Sci. Nutr. 35: 768-773 (2006)
Lee SH, Hwang IG, Kim HY, Lee HK, Lee SH, Woo SH, Lee JS, Jeong HS. Physicochemical property and antioxidant activity of daehak waxy corns with different harvest times. J. Korean Soc. Food Sci. Nutr. 39: 719-724 (2010)
Maache-Rezzoug Z, Zarguili I, Loisel C, Queveau D, Buleon A. Structural modifications and thermal transitions of standard maize starch after DIC hydrothermal treatment. Carbohydr. Polym. 74: 802-812 (2008)
Chung HJ, Liu Q, Hoover R. Impact of annealing and heat-moisture treatment on rapidly digestible, slowly digestible and resistant starch levels in native and gelatinized corn, pea and lentil starches. Carbohydr. Polym. 75: 436-447 (2009)
Jayakody L, Hoover R. Effect of annealing on the molecular structure and physicochemical properties of starches from different botanical origins-a review. Carbohydr. Polym. 74: 691-703 (2008)
Kim MS, Park JD, Lee HY, Kum JS. Effect of rice flour prepared with enzyme treatment on quality characteristics of rice cookies. J. Korean Soc. Food Sci. Nutr. 42: 1439-1445 (2013)
Seo DH, Kim MS, Choi HW, Sung JM, Choi YS, Park CS, Baik MY, Kim HS. Improvement of starch extraction efficiency from potato with cellulase family. Food Eng. Prog. 20: 78-83 (2016)
AOAC. Official Method of Analysis of AOAC Intl. 18th ed. Method 979.09 and 954.02. Association of Official Analytical Chemists, Arlington, VA, USA (2005)
Anderson RA. Water absorption and solubility and amylograph characteristics of roll-cooked small grain products. Cereal Chem. 59: 265-269 (1982)
Arns B, Paraginski RT, Bartz J, de Almeida Schiavon R, Elias MC, da Rosa Zavareze E, Dias ARG. The effects of heat-moisture treatment of rice grains before parboiling on viscosity profile and physicochemical properties. Int. J. Food Sci. Tech. 49: 1939-1945 (2014)
Molteberg EL, Magnus EM, Bjorge JM, Nilsson A. Sensory and chemical studies of lipid oxidation in raw and heat-treated oat flours. Cereal Chem. 73: 579-587 (1996)
Hwang KT, Jung ST. Effects of heat treatment and irradiation on lipid hydrolysis and oxidation of rice bran. Korean J. Food Sci. Technol. 28: 928-934 (1996)
Lee YR, Choi YH, Koh HJ, Kang MY. Quality characteristics of brown rice flakes prepared with giant embryonic rice and normal rice cultivars. Korean J. Food Sci. Technol. 33: 540-544 (2001)
Lim JH, Kim JH, Seo YH, Moon KD. Effects of low-temperature blanching on physical properties of chestnut powder. Korean J. Food Sci. Technol. 31: 1216-1220 (1999)
Sandhu KS, Singh N, Lim ST. A comparison of native and acid thinned normal and waxy corn starches: Physicochemical, thermal, morphological and pasting properties. LWT-Food Sci. Technol. 40: 1527-1536 (2007)
Sun Q, Han Z, Wang L, Xiong L. Physicochemical differences between sorghum starch and sorghum flour modified by heatmoisture treatment. Food Chem. 145: 756-764 (2014)
Puncha-arnon S, Uttapap D. Rice starch vs. rice flour: Differences in their properties when modified by heat-moisture treatment. Carbohydr. Polym. 91: 85-91 (2013)
Lim ST, Lee JH, Shin DH, Lim HS. Comparison of protein extraction solutions for rice starch isolation and effects of residual protein content on starch pasting properties. Starch/Starke 51: 120-125 (1999)
Xie L, Chen N, Duan B, Zhu Z, Liao X. Impact of proteins on pasting and cooking properties of waxy and non-waxy rice. J. Cereal Sci. 47: 372-379 (2008)
Krueger BR, Knutson CA, Inglett GE, Walker CE. A differential scanning calorimetry study on the effect of annealing on gelatinization behavior of corn starch. J. Food Sci. 52: 715-718 (1987)
Krueger BR, Walker CE, Knutson CA, Inglett GE. Differential scanning calorimetry of raw and annealed starch isolated from normal and mutant maize genotypes. Cereal Chem. 64: 187-190 (1987)
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