[논문]셀룰로오스분해효소에 의한 동결감자로부터 전분의 추출 및 물리화학적 특성

김재현; 김현석

doi:10.9721/kjfst.2019.51.4.348

셀룰로오스분해효소에 의한 동결감자로부터 전분의 추출 및 물리화학적 특성
Extraction of starch from frozen potato whole-tissues using cellulase and its physicochemical properties 원문보기

한국식품과학회지 = Korean journal of food science and technology, v.51 no.4, 2019년, pp.348 - 355

김재현 (경기대학교 대학원 식품생물공학과) , 김현석 (경기대학교 대학원 식품생물공학과)

초록
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감자로부터 감자전분의 추출을 향상시키기 위해 cellulase를 이용한 효소적 추출법을 구축하고자 하였다. 중심합성계획법에 따라 설계된 cellulase 처리조건들에 따라 감자로부터 감자전분을 제조하였을 때, cellulase의 사용량보다 효소반응온도, 효소반응시간과 이들의 상호작용이 감자전분의 추출수율에 주도적인 영향을 미쳤다. 거의 모든 cellulase 처리조건들에서 전통적 추출법보다 유의적으로 높은 감자전분 추출수율을 나타내었다. 감자 조쇄물에 1.5% cellulase를 가하여 $40^{\circ}C$에서 8 h 동안 효소반응시키는 것이 전통적 추출법에 의한 것보다 약 3.4배 이상의 감자전분 추출수율을 나타내었다. 따라서 효소적 추출법은 감자로부터 감자 전분을 고수율로 추출할 수 있는 방법이었다. 전통적 추출법에 의한 감자전분(대조군)과 선택된 효소적 추출법에 의한 감자전분들의 물리화학적 특성을 비교하였을 때, 대조군에 비해 효소적 추출법에 의한 감자전분들의 아밀로오스 함량이 높은 수준을 나타내었고, 이로 인해 대조군에 비해 낮은 팽윤력을 나타내었다. 호화특성은 대조군과 효소적 추출법에 의한 감자전분들 사이에서 통계적으로 유의적이지 않았다. 페이스팅 점도 프로파일에 있어 효소적 추출법에 의한 감자전분들은 점진적으로 페이스팅 점도를 상승시켜 대조군보다 높은 최종점도에 도달하였으며, 대조군에서 관찰되는 페이스팅 점도의 급격한 상승과 강하가 관찰되지 않았다. 효소적 추출법은 감자로부터 감자전분을 고수율로 추출할 수 있는 방법인 것은 분명하지만 전통적 추출법에 의한 감자전분과는 상이한 물리화학적 특성을 나타내었다. 그럼에도 전통적 추출법에 의한 감자전분의 급격한 점도의 상승과 강하가 식품산업에서 감자전분의 활용을 제한한다는 점을 고려하면 효소적 추출법에 의한 감자전분들은 식품산업적 활용도를 확대시킬 수 있는 전분소재인 것으로 생각된다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study investigated the impact of cellulase treatment on the extraction yield of potato starch (PS), and compared the physicochemical properties of PS by conventional (CSE) and enzymatic (ESE) starch extraction. In ESE, the PS extraction yield was predominantly influenced by reaction temperature, time and their interaction, compared to the cellulase concentration. When potatoes were treated for 8 h at $40^{\circ}C$ with 1.5% cellulase, the PS extraction yield was about 3.4-fold higher than that by CSE. Compared to CSE-PS, ESE-PS showed lower total starch contents and higher amylose contents, resulting in lower swelling factors and distorted pasting viscosity profiles accompanied by absence of peak and breakdown viscosities. However, ESE did not affect the gelatinization characteristics of PS. Overall results suggested that ESE can provide the highest yield of PS, and ESE-PS can be a potential starch source for extending the utilization of PS in food industries.

주제어

표/그림 (8)

표 Table 1. Central composite rotatable design matrix and response¹⁾ for the yield of starch extracted from whole-tissues of the frozen potato using food-grade cellulase
그림 Fig. 1. Perturbation (A) and response surface (B) plots describing the effects of the interactions between time and temperature on the yield (%, d.b or dry weight basis) of starches from frozen potatoes by food-grade cellulase.
표 Table 2. ANOVA table (analysis of variance) for the effects of variables on the yield of starch extracted from whole-tissues of the frozen potato using food-grade cellulase
표 Table 3. Mean values¹⁾ of recovery, relative purity, and amylose content of potato starches extracted from whole-tissues of the frozen potato using food-grade cellulase
그림 Fig. 2. SEM images of potato starches extracted using foodgrade cellulase from frozen potatoes (scale bar=30 μm).
그림 Fig. 3. Swelling factor of potato starches extracted using foodgrade cellulase from frozen potatoes.
표 Table 4. Mean¹⁾ values for gelatinization temperature and enthalpy of potato starches extracted from whole-tissues of the frozen potato using food-grade cellulase
그림 Fig. 4. Pasting viscosity profiles of potato starches extracted using food-grade cellulase from frozen potatoes.

AI 본문요약
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문제 정의

감자로부터 감자전분의 추출을 향상시키기 위해 cellulase를 이 용한 효소적 추출법을 구축하고자 하였다. 중심합성계획법에 따라 설계된 cellulase 처리조건들에 따라 감자로부터 감자전분을 제조하였을 때, cellulase의 사용량보다 효소반응온도, 효소반응시간 과 이들의 상호작용이 감자전분의 추출수율에 주도적인 영향을 미쳤다.
Cellulase를 이용하여 감자로부터 감자전분의 추출수율을 전통적 추출법에 비해 향상시킬 수 있는 효소적 추출법을 구축하기 위하여 중심합성계획법에 따라 감자 조직에 대한 cellulase 반응 조건을 설계하였다(Table 1). 본 연구에서는 cellulase 반응조건에 따른 감자로부터 감자전분의 추출수율을 결정하는데 있어 감자 전분의 손실을 초래하는 저온당화현상의 영향(Kaur 등, 2009)을 배제하기 위해 동결된 감자 조직을 감자전분의 원료로 사용하였다. 설계된 cellulase 반응조건들에 따라 감자로부터 추출된 감자 전분의 추출수율을 Table 1에 제시하였다.
본 연구의 목적은 감자로부터 감자전분 추출수율의 극대화에 대한 cellulase 반응조건들의 영향을 탐색하여 최적 cellulase 반응조건을 결정하고, 결정된 cellulase 반응조건에 따라 제조된 감자전분과 전통적 제조방법에 의한 감자전분의 물리화학적 특성의 비교를 통해 효소적 감자전분 추출법의 산업적 적용가능성을 조사하였다.

가설 설정

대조군은 감 자전분을 넣지 않은 탈이온수에 대해 동일한 처리를 한 후 측정된 흡광도(Ar )로 하였다. Swelling factor는 감자전분의 수분함량으로 보정된 감자전분의 무게(W)와 팽윤된 감자전분과 탈이온수 혼합물의 밀도(1.4 g/mL로 가정)를 이용하여 아래의 계산식에 의해 결정되었다.

제안 방법

Cellulase를 이용하여 감자로부터 감자전분의 추출수율을 전통적 추출법에 비해 향상시킬 수 있는 효소적 추출법을 구축하기 위하여 중심합성계획법에 따라 감자 조직에 대한 cellulase 반응 조건을 설계하였다(Table 1). 본 연구에서는 cellulase 반응조건에 따른 감자로부터 감자전분의 추출수율을 결정하는데 있어 감자 전분의 손실을 초래하는 저온당화현상의 영향(Kaur 등, 2009)을 배제하기 위해 동결된 감자 조직을 감자전분의 원료로 사용하였다.
해동된 감자를 체로 건져 물기를 제거한 뒤 민서기(KitchenAid FGA-2, Whirlpool Inc, Benton Harbor, USA) 를 이용하여 조쇄하였다. 감자 조쇄물의 수분함량은 적외선수분 측정기(LP16, Mettler-Toledo AG, Greifensee, Switzerland)를 이용하여 측정하고 고형물 함량을 결정하였다. 감자 조쇄물(250 g)과 전분추출용액(250 mL)을 이중자켓 반응조에 넣고 기계식 교반기 (overhead stirrer, MS-3060, Misung Scientific Co.
감자전분의 페이스팅 점도 특성은 신속점도분석기(RVA-3D, Newport Scientific, New South Wales, Australia)를 이용하여 측정하였다. 감자전분(1.5 g, d.b)을 알루미늄 용기에 직접 칭량하고 총 28g이 되도록 탈이온수를 가한 후 spatula와 플라스틱 회전축을 이용하여 감자전분을 완전하게 분산시켜 분석시료를 제조하였다. 신속점도분석기는 50℃에서 2분간 유지한 후, 12℃/min의 가열속도로 95℃까지 가열하여 95℃에서 2분 30초 동안 유지하고 12℃/ min의 냉각속도로 50℃까지 냉각하여 50℃에서 2분간 유지시켜 페이스팅 점도 프로파일을 얻었다.
, Waltham, MA, USA)를 이용하여 분석하였다(Kim 등, 2013). 감자전분(5 mg, d.b) 을 스테인리스강 팬에 직접 칭량하고 총 20mg이 되도록 탈이온 수를 가한 후 기계적으로 밀봉하여 상온에서 24시간 동안 방치하였다. 제조된 팬은 시차주사열량계를 이용하여 25-100℃까지 10℃/min의 가열속도로 스캔하였다.
, Suwon, Korea)을 이용하여 조사하였다. 감자전분을 양면탄소테이프가 부착된 알루미늄 stub에 고착시켜 sputter coater (MCM-100, SEC Co. Ltd., Suwon, Korea)를 이용하여 gold-palladium (60:40)으로 코팅한 후 가속전압 20 kV에서 1,000배의 배율로 관찰하였다.
효소반응이 완료된 감자 슬러리는 전통적 추출법에서 설명한 동일한 절차를 통해 감자전분을 제조하였다. 감자전분의 추출수율 (%)은 감자 조쇄물의 총 고형분 함량에 대한 제조된 감자전분의 건조중량의 백분비율로 하였다.
감자전분의 페이스팅 점도 특성은 신속점도분석기(RVA-3D, Newport Scientific, New South Wales, Australia)를 이용하여 측정하였다. 감자전분(1.
감자전분의 형태학적 특성은 주사전자현미경(SNE-3000MB, SEC Co. Ltd., Suwon, Korea)을 이용하여 조사하였다. 감자전분을 양면탄소테이프가 부착된 알루미늄 stub에 고착시켜 sputter coater (MCM-100, SEC Co.
감자전분의 호화특성은 시차주사열량계(differential scanning calorimeter, DSC, DSC4000, PerkinElmer Inc., Waltham, MA, USA)를 이용하여 분석하였다(Kim 등, 2013). 감자전분(5 mg, d.
감자조직으로부터 감자전분의 회수율을 감자 조쇄물의 총 전분 함량에 대한 제조된 감자전분의 건조중량의 백분비율로 계산하였다. 감자전분의 회수율은 전통적 추출법의 경우 42.
대조군과 선택된 감자전분들의 형태학적 특성을 주사전자현미경을 이용하여 관찰하였다(Fig. 2). 감자전분은 매끈한 표면의 구형과 타원형의 형태를 가지는 것으로 알려져 있다(Seo 등, 2016; Shin 등, 2015).
Blue dextran (Mr 2×10⁶) 용액(5 mg/mL) 1 mL를 원심분리관에 가하여 위아래로 약 10회 뒤집어 혼합하고 원심분리(2,500×g, 20 min)한 후 상층액을 취하여 620nm에서 흡광도(As )를 측정하였다. 대조군은 감 자전분을 넣지 않은 탈이온수에 대해 동일한 처리를 한 후 측정된 흡광도(Ar )로 하였다. Swelling factor는 감자전분의 수분함량으로 보정된 감자전분의 무게(W)와 팽윤된 감자전분과 탈이온수 혼합물의 밀도(1.
동결된 감자(1,000 g)는 식품첨가물 등급의 Na₂HPO₄, anhydrous citric acid와 sodium bisulfite가 각각 0.1, 0.43, 0.3% (w/v)의 농도로 함유된 전분추출용액(pH 4.44, 1,000 mL)에 침지하여 4℃에서 24 h 동안 해동하였다. 해동된 감자는 가정용 믹서기(HMF3800SS, Hanil Electric, Korea)를 이용하여 2분간 마쇄한 후 140 mesh 시험용체(No.
68으로 부호화된(coded) 값과 실제값을 Table 1에 제시하였다. 반응변수 (response)는 설계된 효소 반응조건들에 따라 제조된 감자전분의 추출수율로 하였다.
설계된 반응 조건에 따라 감자전분을 3회 반복하여 제조하였다. 감자전분 추출수율의 평균값들은 Design Expert (version 7, Stat-Ease Inc.
, Yangju, Korea)로 교반하면서 가온하였다. 설계된 효소반응조건에 따라 감자 조쇄물과 전분추출용액 혼합물의 온도가 효소반응온도에 도달하였을 때, cellulase를 가하여 효소반응시간 동안 교반하였다. 효소반응이 완료된 감자 슬러리는 전통적 추출법에서 설명한 동일한 절차를 통해 감자전분을 제조하였다.
최종적으로 회수된 침전물에 무수에탄올을 가하여 30분간 교반한 후 감압여과하고 45℃에서 24 h 동안 건조하여 감자전분을 제조하였다. 제조된 감자전분은 효소적 추출법에 의한 감자전분의 대조군으로 하였다.
동결감자로부터 감자전분의 추출수율에 대한 cellulase 반응조 건의 영향을 조사하기 위해 rotatable 중심합성계획법(central composite design, CCD)에 따라 감자전분의 효소적 추출조건들을 설계하였다. 추출요인(factor)은 효소반응시간, 효소반응온도와 효소 첨가량으로 하였으며, 적용수준(level)은 각각 8-24 h, 15-40℃와 0.5-1.5% (마쇄된 감자의 고형분 함량 기준)로 예비실험을 통해 결정하였다. 각 처리요인의 수준을 −1.
44, 1,000 mL)에 침지하여 4℃에서 24 h 동안 해동하였다. 해동된 감자는 가정용 믹서기(HMF3800SS, Hanil Electric, Korea)를 이용하여 2분간 마쇄한 후 140 mesh 시험용체(No. 140, Chunggye, Seoul, Korea)에 통과시켜 전분유와 감자박을 분리하였다. 감자박은 시험용체 위에서 탈이온수를 이용하여 수회 세척하여 전분이 함유된 여과액을 얻은 후 회수된 전분유와 혼합하였다.
동결된 감자는 전통적 추출법에 의한 감자전분의 제조 시와 동일하게 해동하였다. 해동된 감자를 체로 건져 물기를 제거한 뒤 민서기(KitchenAid FGA-2, Whirlpool Inc, Benton Harbor, USA) 를 이용하여 조쇄하였다. 감자 조쇄물의 수분함량은 적외선수분 측정기(LP16, Mettler-Toledo AG, Greifensee, Switzerland)를 이용하여 측정하고 고형물 함량을 결정하였다.
설계된 효소반응조건에 따라 감자 조쇄물과 전분추출용액 혼합물의 온도가 효소반응온도에 도달하였을 때, cellulase를 가하여 효소반응시간 동안 교반하였다. 효소반응이 완료된 감자 슬러리는 전통적 추출법에서 설명한 동일한 절차를 통해 감자전분을 제조하였다. 감자전분의 추출수율 (%)은 감자 조쇄물의 총 고형분 함량에 대한 제조된 감자전분의 건조중량의 백분비율로 하였다.

대상 데이터

감자(수미 품종)는 시판 되는 것을 구입하여 사용하였다. 저온 당화현상에 의한 전분의 손실을 최소화하기 위해 감자는 세척하여 표면수분을 제거하고 2cm 두께로 세절하여 폴리프로필렌 지퍼백에 담아 −45ºC에서 48 h 동안 동결한 후 −20ºC에서 냉동저 장하였다.
0℃에서 24시간 동안 반응시키는 것(Run 15, Table 1)이었다. 나열된 조건들에 의해 제조된 감자전분들(순차적으로 PST1, PST2와 PST3로 명명)은 각각 115.1%, 145.3%와 113.4%의 회수율 을 나타내었으며(Table 3) 이후의 물리화학적 특성 조사를 위한 시료로 사용하였다. 효소적 추출법에 의한 감자전분들의 회수율이 전통적 추출법에 의한 것보다 높거나 100%를 초과하는 것은 동결건조된 감자가루의 총 전분 함량을 분석 시 본 연구에서 적용된 분석법(amyloglucosidase/α-amylase method)에 의해 감자가루에 함유되 어 있는 모든 전분을 정량하지 못하였기 때문인 것 같다.
식품첨가물 등급의 cellulase (LaminexBG2, 6,200 IU/g, from Trichoderma reesei, 최적 활성 온도 65-70ºC, 최적 pH 4.0)는 Danisco (Copenhagen, Denmark)로부터 구입하였다.

데이터처리

설계된 반응 조건에 따라 감자전분을 3회 반복하여 제조하였다. 감자전분 추출수율의 평균값들은 Design Expert (version 7, Stat-Ease Inc., Minneapolis, MN, USA)를 이용하여 2차항 회기모델(quadratic regression model)에 따라 반응표면분석을 수행하여 1 차항 주요인들, 2차항 요인들과 교호작용의 유의성을 신뢰수준 95%와 99%에서 검증하였다. 한편 대조군과 선별된 감자전분들의 물리화학적 특성들은 2-3회 반복하여 측정하고 일원분산분석 (one-way ANOVA)을 수행하여 평균±표준편차로 나타내었다.
분석된 특성치들의 평균값들 사이의 통계적 유의성은 Tukey’s HSD multiple range test를 이용하여 95% 신뢰수준에서 검증하였다. 감자전분 특성치들의 통계적 계산과 분석은 Minitab 18 (Minitab Inc., State College, PA, USA)를 이용하였다.
분석된 특성치들의 평균값들 사이의 통계적 유의성은 Tukey’s HSD multiple range test를 이용하여 95% 신뢰수준에서 검증하였다.
한편 대조군과 선별된 감자전분들의 물리화학적 특성들은 2-3회 반복하여 측정하고 일원분산분석 (one-way ANOVA)을 수행하여 평균±표준편차로 나타내었다.

이론/모형

감자전분의 팽윤력은 blue dextran exclusion method에 의한 swelling factor로 나타내었다(Tester와 Morrison, 1990). 감자전분 (0.
대조군과 선택된 감자전분들의 팽윤력은 swelling factor (SF)를 이용하여 평가하였다(Fig. 3). SF는 전통적 추출법에 의한 대조군이 10.
동결감자로부터 감자전분의 추출수율에 대한 cellulase 반응조 건의 영향을 조사하기 위해 rotatable 중심합성계획법(central composite design, CCD)에 따라 감자전분의 효소적 추출조건들을 설계하였다. 추출요인(factor)은 효소반응시간, 효소반응온도와 효소 첨가량으로 하였으며, 적용수준(level)은 각각 8-24 h, 15-40℃와 0.
동결건조하여 분말화된 감자가루와 대조군 및 설계된 실험조건에 따라 제조된 감자전분들의 총 전분 함량은 AACC법 73-13 에 따라 total starch assay kit (Megazyme Int., Wicklow, Ireland)를 이용하여 분석하였다(AACC, 2000). 감자로부터 감자전분의 회수율과 제조된 감자전분의 상대적 순도는 아래의 식들에 따라 결정되었다.
2%는 감자전분의 제조에 사용된 감자의 총 전분 함량이다. 한편 아밀로오스 함량은 Chrastil(1987)의 방법에 따라 분석하였다.

성능/효과

1)Mean values of three replicate measurements; values sharing the same lowercase letters within columns are not significantly different at p<0.05.
3). SF는 전통적 추출법에 의한 대조군이 10.1, 효소적 추출법에 의한 PST1, PST2와 PST3가 각각 6.5, 5.4와 6.1이었고, 효소적 추출법에 의한 감자전분들이 대조군에 비해 유의적으로 낮았다(Fig. 3). 전분을 구성하는 아밀로펙틴이 전분입자의 팽윤을 책임지고 있으며, 아밀로오스는 전분입자의 팽윤을 제한 또는 억제한다고 알려져 있다(Tester와 Morrison, 1990).
거의 모든 cellulase 처리조건들에서 전통적 추출법보다 유의적으로 높은 감자전분 추출수율을 나타내었다. 감자 조쇄물에 1.5% cellulase를 가하여 40℃에서 8 h 동안 효소반응시키는 것이 전통적 추출법에 의한 것보다 약 3.4배 이상의 감자전분 추출수율을 나타내었다. 따라서 효소적 추출법은 감자로부터 감자 전분을 고수율로 추출할 수 있는 방법이었다.
중심합성계획법에 따라 설계된 cellulase 처리조건들에 따라 감자로부터 감자전분을 제조하였을 때, cellulase의 사용량보다 효소반응온도, 효소반응시간 과 이들의 상호작용이 감자전분의 추출수율에 주도적인 영향을 미쳤다. 거의 모든 cellulase 처리조건들에서 전통적 추출법보다 유의적으로 높은 감자전분 추출수율을 나타내었다. 감자 조쇄물에 1.
전통적 추출법에 의한 대조군은 감자전분에서 관찰되는 전형적인 페이스팅 점도 프로파일을 나타내었다(Choi 등, 2017; Chun과 Kim, 2014; Seo 등, 2016; Shin 등, 2015). 그러나 효소적 추출법에 의한 감자전분들은 페이스팅 점도가 점진적으로 증가하여 대조군보다 높은 최종점도(final viscosity)에 도달하였으며, 대조군에서 관찰된 페이스팅 점도의 급격한 발달과 강하가 관찰되지 않았다 (Fig. 4). 이와 같은 현상은 효소적 추출법에 의한 감자전분들의 아밀로오스 함량이 대조군보다 높아 감자전분의 팽윤이 억제되었고(Fig.
Kim(2013)은 동결된 고구마 가공 슬러지를 해동하여 회수한 고구마전분의 총인(phosphorus) 함량의 감소는 드립(drip)현상으로 인한 고구마전분 입자로부터 아밀로펙틴의 침출(leaching) 때문이라 설명하였다. 따라서 본 연구에서 제조된 감자전분들의 아밀로오스 함량이 문헌상의 것보다 높은 것은 감자전분의 추출조작 전 동결된 감자를 해동하는 동안 드립으로 감자전분 입자들로부터 아밀로펙틴의 손실이 발생하여 아 밀로오스 함량이 상대적으로 증가한 결과인 것 같다. 한편 효소적 추출법에 의한 감자전분들의 아밀로오스 함량(39.
전분을 구성하는 아밀로펙틴이 전분입자의 팽윤을 책임지고 있으며, 아밀로오스는 전분입자의 팽윤을 제한 또는 억제한다고 알려져 있다(Tester와 Morrison, 1990). 따라서 효소적 추출법에 의한 감자전분들은 이미 설명한 것처럼 해동부터 효소반응까지의 제조과정 중 아밀로펙틴의 손실로 대조군에 비해 상대적으로 높은 아밀로오스 함량을 보유하고 있어 대조군보다 유의적으로 낮은 SF를 나타내는 것으로 판단된다.
4배 이상의 감자전분 추출수율을 나타내었다. 따라서 효소적 추출법은 감자로부터 감자 전분을 고수율로 추출할 수 있는 방법이었다. 전통적 추출법에 의한 감자전분(대조군)과 선택된 효소적 추출법에 의한 감자전분들의 물리화학적 특성을 비교하였을 때, 대조군에 비해 효소적 추출법에 의한 감자전분들의 아밀로오스 함량이 높은 수준을 나타내었고, 이로 인해 대조군에 비해 낮은 팽윤력을 나타내었다.
05)은 감자전분의 추출수율에 유의적인 영향을 미쳤다(Table 2). 반응온도와 cellulase 첨가량은 수준이 증가할수록 추출수율을 증가시키는 경향을 나타내었으나, 반응시간은 20시간까지는 추출 수율을 증가시키다 그 이상에서는 소폭 감소시키는 경향을 나타내는 것으로 분석되었다(Fig. 1A). 또한 perturbation plot에서 기울기가 가파른 요인(factor)이 반응(response)에 가장 효과적이라는 점에 기초할 때(Chen 등, 2014), 감자전분의 추출수율은 효소첨가량보다는 반응시간과 반응온도에 더욱 민감하게 영향을 받는 것 같다(Fig.
설계된 cellulase 반응조건에 따른 감자전분의 추출수율들을 이용하여 반응표면분석을 수행하였을 때(Table 2), 추출수율은 2차항 회기모델(quadratic regression model)에 적합하였고(p<0.01), 주 요인들인 반응시간(p<0.01), 반응온도(p<0.01)와 cellulase 첨가량 (p<0.05)은 감자전분의 추출수율에 유의적인 영향을 미쳤다(Table 2).
1B). 이상의 결과들을 고려할 때, 감자전분의 추출은 cellulase를 사용함으로써 전통적 추출법에 비해 급격히 향상시킬 수 있었으나, 본 연구에서 적용한 수준 내에서 cellulase 첨가량보다는 cellulase의 반응시간과 반응온도가 감자전분 추출 수율에 영향을 미치는 직접적인 요인들인 것으로 생각된다.
따라서 효소적 추출법은 감자로부터 감자 전분을 고수율로 추출할 수 있는 방법이었다. 전통적 추출법에 의한 감자전분(대조군)과 선택된 효소적 추출법에 의한 감자전분들의 물리화학적 특성을 비교하였을 때, 대조군에 비해 효소적 추출법에 의한 감자전분들의 아밀로오스 함량이 높은 수준을 나타내었고, 이로 인해 대조군에 비해 낮은 팽윤력을 나타내었다. 호화특성은 대조군과 효소적 추출법에 의한 감자전분들 사이에서 통계적으로 유의적이지 않았다.
설계된 cellulase 반응조건들에 따라 감자로부터 추출된 감자 전분의 추출수율을 Table 1에 제시하였다. 전통적 추출법에 의한 감자전분(대조군)의 추출수율은 26.4%이었다. 효소적 추출법에의 한 감자전분의 추출수율은 12.
감자로부터 감자전분의 추출을 향상시키기 위해 cellulase를 이 용한 효소적 추출법을 구축하고자 하였다. 중심합성계획법에 따라 설계된 cellulase 처리조건들에 따라 감자로부터 감자전분을 제조하였을 때, cellulase의 사용량보다 효소반응온도, 효소반응시간 과 이들의 상호작용이 감자전분의 추출수율에 주도적인 영향을 미쳤다. 거의 모든 cellulase 처리조건들에서 전통적 추출법보다 유의적으로 높은 감자전분 추출수율을 나타내었다.
호화특성은 대조군과 효소적 추출법에 의한 감자전분들 사이에서 통계적으로 유의적이지 않았다. 페이스팅 점도 프로파일에 있어 효소적 추출법에 의한 감자전분들은 점진적으로 페이스팅 점도를 상승시켜 대조군보다 높은 최종점도에 도달하였으며, 대조군에서 관찰되는 페이스팅 점도의 급격한 상승과 강하가 관찰되지 않았다. 효소적 추출법은 감자로부터 감자전분을 고수율로 추출할 수 있는 방법인 것은 분명하지만 전통적 추출법에 의한 감 자전분과는 상이한 물리화학적 특성을 나타내었다.
1A). 한편 주요인들이 추출수율의 증가에 유의적인 영향을 미친 것에 비해, 반응시간과 반응온도의 상호작용만이 감자전분 추출수율의 증감에 유의적이었고(p<0.05) 반응시간과 cellulase 첨가량 및 반응온도와 cellulase 첨가량 사이에서는 유의적인 상호작용이 관찰되지 않았다(p>0.05).
따라서 본 연구에서 제조된 감자전분들의 아밀로오스 함량이 문헌상의 것보다 높은 것은 감자전분의 추출조작 전 동결된 감자를 해동하는 동안 드립으로 감자전분 입자들로부터 아밀로펙틴의 손실이 발생하여 아 밀로오스 함량이 상대적으로 증가한 결과인 것 같다. 한편 효소적 추출법에 의한 감자전분들의 아밀로오스 함량(39.5-40.7%)이 전통적 추출법에 의한 것(36.3%)보다 유의적으로 높은 수준을 나타내었다(Table 3). 이것은 해동에 따른 드립에 의해 감자전분 입자들로부터 아밀로펙틴이 침출되는 현상이 효소반응하는 동안 지속적으로 일어난 결과인 것으로 생각된다.
3%의 범위를 나타내었다. 효소적 추출법에 있어 Run 19와 20의 cellulase 반응조건(Table 1)에 의해 제조된 감자전분을 제외한 모든 감자전분들의 회수율이 전통적 추출법에 의한 것보다 유의적으로 높은 수준을 나타내었다. 감자전분 회수율이 100%를 초과하는 cellulase 반응조건들은 1.
4%이었다. 효소적 추출법에의 한 감자전분의 추출수율은 12.6-88.9%의 범위에 있었고, 감자 조쇄물에 1.0% cellulase를 가하여 27.5℃에서 2.5시간 동안 효소반응한 것(Run 19, 추출수율 12.6%)과 0.5% cellulase를 가하여 15.0℃에서 8시간 동안 효소반응한 것(Run 20, 추출수율 23.9%)을 제외한 모든 효소반응조건들에서 대조군보다 높은 추출수율을 얻었다(Table 1). 이와 같은 결과는 Seo 등(2016)과 Choi 등 (2017)의 연구결과와 유사하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	감자전분은 전통적으로 어떤 과정을 거쳐 제조되는가?	감자전분은 전통적으로 감자를 마쇄, 여과, 침지, 세척 및 건조 등 일련의 과정을 거쳐 제조되지만 마쇄된 감자 펄프로부터 감 자전분의 탈락이 원활하지 않아 추출수율이 낮은 단점이 있다 (Christensen과 Madsen, 1996; Liu 등, 2003). 전통적인 감자전분 제조방법의 낮은 수율은 마쇄 전 감자를 알칼리(sodium hydroxide) 또는 아황산(sodium bisulfite) 용액에 침지함으로써 개선될 수 있음이 보고되었다(Djabali 등, 2009).
	본 연구에서 효소적 추출법에 의한 감자전분의 제조는 어떤 과정을 통해 이루어지는가?	동결된 감자는 전통적 추출법에 의한 감자전분의 제조 시와 동일하게 해동하였다. 해동된 감자를 체로 건져 물기를 제거한 뒤 민서기(KitchenAid FGA-2, Whirlpool Inc, Benton Harbor, USA) 를 이용하여 조쇄하였다. 감자 조쇄물의 수분함량은 적외선수분 측정기(LP16, Mettler-Toledo AG, Greifensee, Switzerland)를 이용하여 측정하고 고형물 함량을 결정하였다. 감자 조쇄물(250 g)과 전분추출용액(250 mL)을 이중자켓 반응조에 넣고 기계식 교반기 (overhead stirrer, MS-3060, Misung Scientific Co. Ltd., Yangju, Korea)로 교반하면서 가온하였다. 설계된 효소반응조건에 따라 감자 조쇄물과 전분추출용액 혼합물의 온도가 효소반응온도에 도달하였을 때, cellulase를 가하여 효소반응시간 동안 교반하였다. 효소반응이 완료된 감자 슬러리는 전통적 추출법에서 설명한 동일한 절차를 통해 감자전분을 제조하였다.
	감자의 영양학적 특징은?	)는 국내에 24품종이 존재하며, 사용 목적과 재배환경에 따라 다양한 품종들이 재배되고 있다(Cho 등, 2003; Choi 등, 2008; Kwon 등, 2006). 다른 전분성 작물에 비해 상대적으로 높은 수분(75-84%)을 함유한 감자는 전분(14-25%)과 필 수아미노산(리신, 메티오닌, 트립토판 등)이 풍부한 단백질(1.4- 2.5%)이 주요 영양성분이며(Chun과 Kim, 2014), 이외 상당량의 무기질(칼슘, 인, 철, 칼륨 등), 비타민(C, B1, B6, 나이아신 등), 카로티노이드(carotenoid)류와 플로보노이드(flavonoid)류를 함유하여 영양적 가치가 높아 예로부터 주요 식량 및 부식 자원으로 활용되어 오고 있다(Chun과 Kim, 2014; Chung 등, 2016; Kwon 등, 2006). 2017년 국내 감자 생산량은 약 47만 톤이며(KOSIS, 2019a), 이중 약 90%가 생식용 및 조리용으로 활용되고, 약 4만 6천 톤만이 감자전분, 감자가루 및 가공식품 원료 등 가공용으로 이용되고 있다(aTFIS, 2019).

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

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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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