KR101426805B1 - 가공성이 향상된 난소화성 전분 및 이의 제조방법 - Google Patents

가공성이 향상된 난소화성 전분 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 측면은 (a) 가교 결합에 의해 변형된 변성전분의 현탁액을 준비하는 단계; 및 (b) 상기 변성전분의 현탁액을 130~180℃의 온도 조건에서 열처리하는 단계를 포함하고, 상기 열처리 온도가 130℃ 이상 내지 140℃ 미만인 경우 열처리 시간은 20초 이상이고, 상기 열처리 온도가 140℃ 이상 내지 180℃ 이하인 경우 열처리 시간은 10초 이상인 것을 특징으로 하는 가공성이 향상된 난소화성 전분의 제조방법을 제공한다. 본 발명의 일 측면에 따른 제조방법으로 제조된 RS 4형 난소화성 전분은 높은 총 식이섬유 함량을 가지면서 및 높은 수분 흡수율에 의해 반죽 형성능과 같은 가공성이 향상된다. 따라서, 본 발명의 일 측면에 따른 제조방법으로 제조된 RS 4형 난소화성 전분을 제과, 스낵, 시리얼, 면류와 같이 여러 성분을 반죽하여 가공하는 식품의 소재로 사용하는 경우 손쉽게 균일한 반죽을 제공할 수 있고, 기능성이 향상된 건강 식품을 제조할 수 있다.

Description

가공성이 향상된 난소화성 전분 및 이의 제조방법{Resistant starch with improved processability and manufacturing method of the same}
본 발명은 가공성이 향상된 난소화성 전분 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 높은 식이섬유 함량을 가지면서 동시에 높은 수분 흡수율에 의해 가공성이 향상된 난소화성 전분 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
전분은 인간의 주요 탄수화물 공급원으로서, 소장에서 소화효소의 작용을 받아 포도당 분자로 분해되고 혈액에 흡수되어 우리 몸의 에너지 공급원으로 사용된다.
일반적으로 전분은 소장에서의 소화 형태에 따라 빠른 소화성 전분(rapidly digestible starch, RDS), 느린 소화성 전분(slowly digestible starch, SDS), 및 난소화성 전분(resistant starch, RS)과 같이 3가지로 분류된다(Englyst et al., Classification and measurement of nutritionally important starch fractions. European Journal of Clinical Nutrition 46:33-50., 1992).
이중 난소화성 전분(Resistant starch)은 그 형태에 따라 크게 4가지 유형으로 나뉘는데, 구체적으로 물리적으로 접근이 불가능한 RS 1형, 생전분 입자로 B형의 결정형을 가지며 알파-아밀라아제(α-amylase)에 내성을 갖는 RS 2형, 노화 과정을 통해 형성된 RS 3형 및 화학적 변성에 의해 효소 저항성을 갖는 RS 4형으로 구성된다.
이상과 같이 4가지 유형을 가지는 난소화성 전분의 생리학적 이점에 관한 많은 연구가 이루어져 왔다. 난소화성 전분은 올리고당 및 식이섬유와 비슷한 생리활성을 가지고, 소장에서는 소화 및 흡수가 되지 않고, 식후 혈당 수치를 천천히 증가시키고, 대장에서 미생물에 의해 단쇄 지방산을 생성시킴으로써, 대장암, 고혈당, 고지혈증 등을 예방하고, 지방의 축적을 억제하는 등의 다양한 효능을 가진다. 상기와 같은 효능을 지니며 식이섬유 공급원인 난소화성 전분은 식품 소재로 유용하게 활용될 수 있다.
한편, 화학적 변성에 의해 효소 저항성을 갖는 RS 4형의 난소화성 전분은 다양한 공지의 제조방법에 의해 기술로 제조된다 (Modified starches: Properties and Uses, Ed. Wurzburg, CRC Press, Inc., Florida, 1986). RS 4형의 난소화성 전분의 제조방법으로는 가교 결합 반응(cross-linking reaction), 에스테르화 반응(esterification), 에테르화 반응(eterification), 컨버전(conversion) 등이 있다. 보다 구체적으로 가교 결합 반응에 의한 난소화성 전분으로는 가교 결합제, 예를 들어 소듐트리메타포스페이트(STMP), 포스포릴클로아이드, 무수아디핀산 등에 의해 변형된 전분 등이 있고, 에스테르화 반응에 의한 난소화성 전분으로는 인산화 전분, 아세틸화 전분, 옥테닐숙신산 치환 전분 등이 있으며, 에테르화 반응에 의한 난소화성 전분으로는 히드록시프로필 전분 등이 있다. 또한 컨버전 변형에 의한 난소화성 전분으로는 산가수분해 전분, 차아염소산나트륨에 의해 산화된 전분, 효소에 의해 변형된 전분 등이 있다. 상기의 제조방법은 단독으로, 또는 서로 조합되어 사용될 수 있다.
특히, 가교 결합 반응에 의해 제조되는 난소화성 전분 소재는 상대적으로 높은 총 식이섬유 함량 및 식품 제조시 품질 향상 등의 장점으로 인해 식품에 적용하기 위한 새로운 기술 개발이 계속되고 있다. 그러나, 종래의 가교 결합 반응에 의해 제조된 난소화성 전분은 그 자체로 물과 혼합하여 반죽하거나 밀가루와 혼합하여 반죽하는 등의 식품 가공시 수분을 흡수하는 능력이 부족하여 반죽 형성을 방해하고 전분 입자의 변형없이 생전분 입자와 유사한 형태로 존재하여 최종 제품에 이물감을 부여하는 문제점이 제기되었다. 또한, 가교 결합 반응에 의해 제조되는 난소화성 전분의 수분 흡수 능력 내지 가공성을 향상시키기 위해 드럼 드라이어에 의한 알파화, 압출기에 의한 알파화가 시도되고 있으나, 알파화 과정을 거친 난소화성 전분은 총 식이섬유 함량이 현저하게 감소하는 문제가 있다.
본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 높은 총 식이섬유 함량을 가지면서 동시에 높은 수분 흡수율에 의해 반죽 형성능과 같은 가공성이 향상된 RS 4형 난소화성 전분 및 이의 제조방법을 제공하는데에 있다.
본 발명의 상기 목적을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면은 (a) 가교 결합에 의해 변형된 변성전분의 현탁액을 준비하는 단계; 및 (b) 상기 변성전분의 현탁액을 130~180℃의 온도 조건에서 열처리하는 단계를 포함하고, 상기 열처리 온도가 130℃ 이상 내지 140℃ 미만인 경우 열처리 시간은 20초 이상이고, 상기 열처리 온도가 140℃ 이상 내지 180℃ 이하인 경우 열처리 시간은 10초 이상인 것을 특징으로 하는 가공성이 향상된 난소화성 전분의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 측면은 전술한 제조방법으로 제조된 가공성이 향상된 난소화성 전분을 제공한다. 이때, 상기 난소화성 전분은 바람직하게는 총 식이섬유 함량이 적어도 70% 이상이고, 수분 흡수율이 180% 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 제조방법으로 제조된 RS 4형 난소화성 전분은 높은 총 식이섬유 함량을 가지면서 및 높은 수분 흡수율에 의해 반죽 형성능과 같은 가공성이 향상된다. 따라서, 본 발명의 일 측면에 따른 제조방법으로 제조된 RS 4형 난소화성 전분을 제과, 스낵, 시리얼, 면류와 같이 여러 성분을 반죽하여 가공하는 식품의 소재로 사용하는 경우 손쉽게 균일한 반죽을 제공할 수 있고, 기능성이 향상된 건강 식품을 제조할 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다. 본 발명의 일 측면은 가공성이 향상된 난소화성 전분의 제조방법을 제공한다. 상기 난소화성 전분의 제조방법은 가교 결합에 의해 변형된 변성전분의 현탁액을 준비하는 단계 및 상기 변성전분의 현탁액을 특정 온도 조건에서 열처리하는 단계를 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 난소화성 전분의 제조방법은 상기 열처리를 거친 변성전분의 현탁액으로부터 건조된 형태의 난소화성 전분을 수득하기 하기 위해 후처리 단계를 더 포함할 수 있다. 이하, 본 발명에 따른 난소화성 전분의 제조방법을 단계별로 나누어 설명한다.
가교 결합에 의해 변형된 변성전분의 현탁액을 준비하는 단계
가교 결합에 의해 변형된 변성전분이란 원료 전분 현탁액에 가교 결합제를 첨가하고 가교 결합 반응시켜 수득한 전분을 의미한다. 가교 결합에 의해 변형된 변성전분을 준비하는 단계는 구체적으로 전분 현탁액을 준비하는 단계; 상기 전분 현탁액에 가교 결합제를 첨가하고 알칼리 pH 조건에서 가교 결합 반응시키는 단계; 및 상기 가교 결합 반응에 의해 변형된 변성전분의 현탁액을 중화하는 단계를 포함한다. 또한, 가교 결합에 의해 변형된 변성전분을 준비하는 단계는 중화된 변성전분의 현탁액에 물을 첨가하여 현탁액 내 변성전분의 함량을 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
(1) 전분 현탁액의 준비 단계
원료 전분을 물에 현탁하여 전분 현탁액을 준비한다. 이때, 전분 현탁액의 전분 농도는 바람직하게는 15~60 중량%, 더 바람직하게는 25~55 중량%, 가장 바람직하게는 30~50 중량%이다. 전분 현탁액의 전분 농도가 15 중량% 미만이면 후술하는 가교 결합 반응의 효율이 떨어져서 제조된 변성전분의 총 식이섬유 함량이 20% 미만으로 될 염려가 있고, 전분 현탁액의 전분 농도가 60 중량%를 초과하면 전분 현탁액을 균일하게 교반시키기가 어려워서 균일한 품질의 변성전분을 제조하기가 원활하지 않다. 전분 현탁액의 전분 농도가 30~50 중량%일 때 변성전분을 경제적으로 제조할 수 있고, 총 식이섬유 함량이 높은 변성전분을 얻을 수 있다.
전분 현탁액에 사용되는 원료 전분은 비변성 전분 또는 변성전분 등 그 종류가 크게 제한되지 않으며, 예를 들어 옥수수전분, 찰옥수수전분, 쌀전분, 타피오카전분, 감자전분, 고구마전분, 또는 밀전분에서 선택되는 어느 하나일 수 있고, 이들을 2종 이상 혼합한 혼합전분일 수도 있다. 또한, 원료 전분으로 사고 전분(sago starch), 소검 전분(sorghum starch), 고아밀로오스 전분(예를 들어 아밀로오스 함량이 적어도 40 중량% 이상인 전분)과 같은 비변성 전분 등이 사용될 수 있다. 또한, 전분 현탁액에 원료 전분으로 사용되는 변성 전분으로는 소듐트리폴리포스페이트(STPP)와 같은 인산화제에 의해 변형된 인산화 전분, 아세틸화 전분, 옥테닐숙신산 치환 전분, 히드록시프로필 전분, 산가수분해 전분, 산화전분, 효소가수분해 전분 등이 있다.
(2) 전분 현탁액의 가교 결합 반응 단계
전분 현탁액의 가교 결합 반응 단계는 전분 현탁액에 가교 결합제를 첨가하고 알칼리 pH 조건에서 가교 결합 반응시키는 것으로 구성된다. 이때, 가교 결합제는 전분을 가교 결합에 의해 화학적으로 변성시켜 난소화성을 부여하는 것이라면 그 종류가 크게 제한되지 않으며, 예를 들어 포스포릴클로라이드(Phosphoryl chloride), 소듐트리메타포스페이트(sodium trimetaphosphate, STMP), 소듐트리폴리포스페이트(sodium tripolyphosphate, STPP), 아디핀산(adipic acid), 무수 아디핀산(adipic acid anhydride), 에피클로하이드린(epichlorohydrin) 등이 사용될 수 있으며, 가교 결합 반응의 효율 및 난소화성 부여 능력을 고려할 때 인산화 가교 결합제(phosphorylating agent)인 것이 바람직하다. 상기 인산화 가교 결합제(phosphorylating agent)는 포스포릴클로라이드(Phosphoryl chloride), 소듐트리메타포스페이트(sodium trimetaphosphate, STMP), 소듐트리폴리포스페이트(sodium tripolyphosphate, STPP), 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나로 구성될 수 있고, 상기 혼합물은 2종 이상의 물질을 혼합한 것을 말한다. 또한, 상기 인산화 가교 결합제(phosphorylating agent)는 포스포릴클로라이드(Phosphoryl chloride)와 소듐트리폴리포스페이트(sodium tripolyphosphate, STPP)의 혼합물, 또는 소듐트리메타포스페이트(sodium trimetaphosphate, STMP)와 소듐트리폴리포스페이트(sodium tripolyphosphate, STPP)의 혼합물인 것이 더 바람직하고, 소듐트리메타포스페이트(sodium trimetaphosphate, STMP)와 소듐트리폴리포스페이트(sodium tripolyphosphate, STPP)의 혼합물인 것이 가장 바람직하다. 가교 결합제로 소듐트리메타포스페이트(sodium trimetaphosphate, STMP)와 소듐트리폴리포스페이트(sodium tripolyphosphate, STPP)의 혼합물을 사용하는 경우 소듐트리메타포스페이트(sodium trimetaphosphate, STMP) 대 소듐트리폴리포스페이트(sodium tripolyphosphate, STPP)의 중량비는 90:10 내지 99.9:0.1인 것을 특징으로 한다. 가교 결합제의 첨가량은 크게 제한되지 않으며, 예를 들어 적정 수준의 총 식이섬유 함량을 달성하기 위하여 전분 현탁액의 건조 전분 100 중량부 대비 1~30 중량부인 것이 바람직하고, 전분 현탁액의 건조 전분 100 중량부 대비 2~25 중량부인 것이 더 바람직하고, 경제성 및 식품 규격 측면을 고려할 때 5~15 중량부인 것이 가장 바람직하다. 또한, 전분 현탁액의 가교 결합 반응 온도는 크게 제한되지 않으며, 반응 효율 및 난소화성 전분의 제조에 대한 신뢰성을 담보하는 30~60℃측면인 것이 바람직하고, 40~60℃인 것이 더 바람직하다. 또한, 전분 현탁액의 가교 결합 반응 시간은 크게 제한되지 않으며, 가교 결합 반응에 의한 난소화성 부여 측면을 고려할 때, 적어도 0.5시간 이상, 예를 들어 0.5~12시간이며, 신뢰성 있는 난소화성 부여의 담보 및 제조 과정의 경제성 측면을 고려할 때 1~10시간인 것이 더 바람직하고, 1~5시간인 것이 가장 바람직하다. 또한, 전분 현탁액의 가교 결합 반응 pH는 알칼리 조건을 만족하는 경우라면 크게 제한되지 않으며, 반응 효율을 고려할 때 10~14인 것이 바람직하고 전분 현탁액의 부분적 호화를 방지하여 공정의 안정성을 꾀하는 측면에서 11~13인 것이 더 바람직하다.
(3) 가교 결합 반응에 의해 변형된 변성전분의 현탁액을 중화하는 단계
가교 결합 반응에 의해 난소화성이 부여된 변성전분이 생성되며, 가교 결합 반응된 전분 현탁액은 염산 수용액과 같은 산성 용액 등에 의해 약 5~7의 pH로 중화된다.
(4) 중화된 변성전분 현탁액 내 변성전분의 함량을 조절하는 단계
상기 중화된 변성전분 현탁액은 후술하는 열처리 단계를 거쳐 변성전분의 가공성을 향상시킬 수 있다. 이때, 상기 중화된 변성전분 현탁액 내 변성전분의 함량이 너무 높은 경우 중화된 변성전분의 현탁액에 물을 첨가하여 현탁액 내 변성전분의 함량을 조절하는 것이 바람직하다. 이때, 변성전분 현탁액 내 변성전분의 함량은 15~35 중량%로 조절되는 것이 바람직하고, 20~30 중량%로 조절되는 것이 더 바람직하다.
변성전분의 현탁액을 열처리하는 단계
가교 결합에 의해 변형된 변성전분의 현탁액은 130~180℃의 온도 조건에서 열처리되며, 더 바람직하게는 130~160℃의 온도 조건에서 열처리된다. 상기 열처리 온도가 130℃ 미만인 경우 변성전분이 수분 흡수율은 거의 증가하지 않고, 상기 열처리 온도가 180℃를 초과하는 경우 열처리 단계의 경제성이 떨어질 염려가 있고 열처리 시간 등의 제어가 어려울 수 있으며, 열처리에 의해 총 식이섬유 함량이 적정 수준 이하로 떨어질 염려가 있다. 한편, 상기 열처리에 의해 가교 결합에 의해 변형된 변성전분의 총 식이섬유 함량은 높은 수준으로 유지되고 동시에 수분 흡수율이 증가하여 가공성이 향상된다. 이때, 상기 열처리 온도가 130℃ 이상 내지 140℃ 미만인 경우 열처리 시간은 20초 이상이고, 25초 이상인 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 열처리 온도가 130℃ 이상 내지 140℃ 미만인 경우 열처리 시간은 20초 이상 내지 50초 이하일 수 있고, 열처리 효과 중 수분 흡수율의 증가 수준을 담보하는 측면에서 25초 이상 내지 45초 이하인 것이 바람직하다. 또한, 상기 열처리 온도가 140℃ 이상 내지 180℃ 이하인 경우 열처리 시간은 10초 이상이고, 15초 이상인 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 열처리 온도가 140℃ 이상 내지 180℃ 이하인 경우 열처리 시간은 10초 내지 45초 이하일 수 있고, 열처리 효과 중 수분 흡수율의 증가 수준을 담보하는 측면과 열처리에 의한 총 식이섬유 함량의 감소폭을 줄이는 측면을 고려할 때 15초 내지 40초 이하인 것이 바람직하다.
열처리를 거친 변성전분의 현탁액을 후처리하는 단계
열처리를 거친 변성전분의 현탁액은 후처리 단계로 여과 및 건조 단계를 거치게 된다. 구체적으로 열처리를 거친 변성전분의 현탁액은 여과포 등에 의해 여과된다. 여과 후 얻은 케이크 형태의 변성전분은 이후 건조 및 분쇄 등의 과정을 거쳐 분말 형태로 제조된다.
본 발명의 제조방법으로 제조된 난소화성 전분은 RS 4형 난소화성 전분으로서, 적어도 70% 이상(예를 들어 70~90%), 바람직하게는 75~85%의 총 식이섬유 함량을 가진다. 또한, 본 발명의 제조방법으로 제조된 난소화성 전분은 적어도 180% 이상(예를 들어 180~240%), 바람직하게는 190~230%의 수분 흡수율을 나타낸다. 상기와 같이 수분 흡수율이 증가한 난소화성 전분은 그 자체의 반죽 형성능 또는 밀가루와 같은 다른 식품 소재와의 혼합에 의한 반죽 형성능이 현저히 증가하고 식품 가공성이 향상된다. 따라서, 본 발명의 난소화성 전분은 반죽과 같이 가공을 필요로 하는 식품에 식이섬유 공급원 등으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 난소화성 전분은 제과, 제빵, 제면 등 다양한 형태의 식품에 사용될 수 있고, 특히 당뇨, 고지혈, 비만 등을 예방 또는 치료하기 위한 건강 기능 식품 또는 의약품의 식이 섬유 공급원의 소재로 유용하게 사용될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 명확히 예시하기 위한 것 일뿐, 본 발명의 보호범위를 한정하는 것은 아니다.
1. 난소화성 전분의 제조
(1) 가교결합 반응에 의한 난소화성 전분의 제조
비교제조예 1.
옥수수전분(제조사 : 대상주식회사, 한국) 농도가 40 중량%(전분 건조 중량 기준)인 전분 현탁액을 온도 조절이 가능한 반응기에 넣고 여기에 황산나트륨(sodium sulfate)을 전분 현탁액의 건조 전분 100 중량부 대비 10 중량부로 첨가하고, 다시 가교 결합제를 전분 현탁액의 건조 전분 100 중량부 대비 12 중량부로 첨가하고 교반시켰다. 이때 가교 결합제로는 소듐트리메타포스페이트(sodium trimetaphosphate, STMP) 및 소듐트리폴리포스페이트(sodium tripolyphosphate, STPP)의 혼합물을 사용하였고, 혼합물의 소듐트리메타포스페이트(sodium trimetaphosphate, STMP) 대 소듐트리폴리포스페이트(sodium tripolyphosphate, STPP)의 중량비는 99:1이었다. 이후, 반응기의 온도를 약 50℃로 승온시키고, 4% 수산화나트륨 수용액을 사용하여 전분 현탁액의 pH를 약 11.3으로 조정하였다. 이후 반응기의 온도를 약 50℃로 유지하면서 가교 결합 반응시켰다. 가교 결합 반응이 끝난 후 15% 염산 수용액을 사용하여 변성전분의 현탁액을 약 5.0~6.0의 pH로 중화시키고 여과기로 여과하여 1차 탈수하고 전분 건조 중량 대비 약 10배의 물로 수세 및 2차 탈수하여 케이크 형태의 가교 결합에 의해 변형된 변성전분을 수득하였다. 수득한 케이크 형태의 변성전분을 건조기에 넣고 약 50℃에서 수분 함량이 약 12 중량% 이하가 되도록 건조하고 분쇄하여 분말 형태의 난소화성 전분을 수득하였다.
(2) 가교결합 반응 및 압출에 의한 난소화성 전분의 제조
비교제조예 2.
구동부, 원료공급기(feeder). 스크루(screw), 배럴(barrel), 및 다이(die)로 구성된 이축 압출기를 준비하였다. 이때 압출기는 3단의 배럴(T1, T2, T3)를 구비하였고, 원료 공급기에 근접한 배럴(T1)에 압출수를 공급할 수 있는 기능을 갖추었다. 또한, 압출기 각각의 배럴에는 온도 센서가 부착되어 있으며, 말단의 배럴(T3) 및 다이(Die) 사이에 압력 게이지가 부착되어 있다.
비교제조예 1에서 제조한 분말 형태의 난소화성 전분을 압출기의 원료공급기에 약 200g/min의 속도로 투입하고 스크루의 회전 속도를 약 500 rpm으로 유지하면서 압출시켜 수분 함량이 약 39 중량%인 압출물을 수득하였다. 이때, 압출기의 3단 배럴인 T1, T2, 및 T3의 온도는 순서대로 약 60℃, 약 60℃ 및 약 60℃로 유지되었다(배럴 T3의 온도는 압출 온도에 해당한다.) 또한, 상온의 압출수가 약 310±2 ㎖/min의 속도로 배럴 T1에 투입되었고, 압출시 게이지 압력은 3 ㎫ 이었다.
수득한 압출물을 펠렛화 시키고 건조기에서 수분 함량이 12 중량% 이하가 되도록 건조한 후 분쇄하여 분말 형태의 난소화성 전분을 수득하였다.
(3) 가교결합 반응 및 드럼 드라이에 의한 난소화성 전분의 제조
비교제조예 3.
비교제조예 1에서 제조한 분말 형태의 난소화성 전분을 물에 현탁하여 난소화성 전분의 농도가 20 중량%(난소화성 전분 건조 중량 기준)인 현탁액을 준비하였다. 이후, 약 160℃의 스팀으로 예열된 드럼 드라이어(Drum dryer)의 표면에 난소화성 전분의 현탁액을 부착시키고 건조한 후 칼날로 긁어내어 분말 형태의 난소화성 전분을 수득하였다.
(4) 가교결합 반응 및 저온 열처리를 이용한 난소화성 전분의 제조
비교제조예 4.
비교제조예 1에서 제조한 분말 형태의 난소화성 전분을 물에 현탁하여 난소화성 전분의 농도가 20 중량%(난소화성 전분 건조 중량 기준)인 현탁액을 준비하였다. 85℃로 가열된 항온조에 실리콘 튜브를 장착하고 이에 연동된 펌프를 이용하여 난소화성 전분의 현탁액을 항온조 내 실리콘 튜브로 투입하고 85℃에서 60초간 열처리하였다. 열처리된 난소화성 전분의 현탁액을 여과기로 탈수하여 케이크 형태의 난소화성 전분을 수득하였다. 수득한 케이크 형태의 난소화성 전분을 건조기에 넣고 약 50℃에서 수분 함량이 약 12 중량% 이하가 되도록 건조하고 분쇄하여 분말 형태의 난소화성 전분을 수득하였다.
(5) 가교결합 반응 및 고온 열처리를 이용한 난소화성 전분의 제조
제조예 1.
옥수수전분(제조사 : 대상주식회사, 한국) 농도가 40 중량%(전분 건조 중량 기준)인 전분 현탁액을 온도 조절이 가능한 반응기에 넣고 여기에 황산나트륨(sodium sulfate)을 전분 현탁액의 건조 전분 100 중량부 대비 10 중량부로 첨가하고, 다시 가교 결합제를 전분 현탁액의 건조 전분 100 중량부 대비 12 중량부로 첨가하고 교반시켰다. 이때 가교 결합제로는 소듐트리메타포스페이트(sodium trimetaphosphate, STMP) 및 소듐트리폴리포스페이트(sodium tripolyphosphate, STPP)의 혼합물을 사용하였고, 혼합물의 소듐트리메타포스페이트(sodium trimetaphosphate, STMP) 대 소듐트리폴리포스페이트(sodium tripolyphosphate, STPP)의 중량비는 99:1이었다. 이후, 반응기의 온도를 약 50℃로 승온시키고, 4% 수산화나트륨 수용액을 사용하여 전분 현탁액의 pH를 약 11.3으로 조정하였다. 이후 반응기의 온도를 약 50℃로 유지하면서 가교 결합 반응시켰다. 가교 결합 반응이 끝난 후 15% 염산 수용액을 사용하여 변성전분의 현탁액을 약 5.0~6.0의 pH로 중화시켰다.
중화된 변성전분의 현탁액에 물을 첨가하여 현탁액 내 변성전분의 함량을 20중량%(변성전분의 건조중량 기준)로 조절하였다. 140℃로 가열된 항온조에 실리콘 튜브를 장착하고 이에 연동된 펌프를 이용하여 변성전분의 현탁액을 항온조 내 실리콘 튜브로 투입하고 140℃에서 15초간 열처리하였다. 열처리된 변성전분의 현탁액을 여과기로 탈수하여 케이크 형태의 난소화성 전분을 수득하였다. 수득한 케이크 형태의 난소화성 전분을 건조기에 넣고 약 50℃에서 수분 함량이 약 12 중량% 이하가 되도록 건조하고 분쇄하여 분말 형태의 난소화성 전분을 수득하였다.
제조예 2 내지 제조예 13 및 비교제조예 5 내지 비교제조예 6.
중화된 변성전분의 현탁액 내 변성전분 함량, 항온조의 온도 조절에 따른 열처리 온도 또는 열처리 시간을 다르게 변경한 점을 제외하고는 제조예 1과 동일한 조건 및 동일한 방법으로 분말 형태의 난소화성 전분을 수득하였다.
하기 표 1은 제조예 1 내지 제조예 13 및 비교제조예 5 내지 비교제조예 6에서의 중화된 변성전분의 현탁액 내 변성전분 함량, 열처리 온도 및 열처리 시간을 나타낸 것이다.
제조예 구분 중화된 변성전분의 현탁액 내 변성전분 함량(중량%, 변성전분 건조 중량 기준) 열처리 온도
(℃)		 열처리 시간
(초)
제조예 1 20 140 15
제조예 2 20 150 15
제조예 3 20 160 15
제조예 4 20 130 25
제조예 5 20 140 25
제조예 6 20 150 25
제조예 7 20 160 25
제조예 8 25 130 25
제조예 9 25 140 25
제조예 10 25 150 25
제조예 11 25 160 25
제조예 12 30 150 25
제조예 13 20 150 35
비교제조예 5 20 120 25
비교제조예 6 20 130 15
2. 난소화성 전분의 물성 분석
(1) 총 식이섬유(Total dietary fiber, TDF) 함량 측정 및 총 식이섬유 함량유지율의 계산
총 식이섬유 함량은 AOAC 991.43에 준거하여 측정하였다. 전분 시료 1.0g에 0.05M 농도의 MES-Tris 완충액(pH 8.2) 40㎖를 넣고 분산시킨 다음 열에 안정한 알파-아밀라아제(α-amylase) 50㎕를 가하고 100℃의 끓는 물에 30분 동안 반응시켰다. 반응액을 급속히 냉각하고, 60℃의 항온 수조에서 30분간 두어 안정화시켰다. 여기에 0.567N 농도의 염산 수용액을 가하여 pH 4.3-4.7 범위로 조절한 다음, 아밀로글루코시다제 용액 300㎕를 가하고 60℃에서 30분 동안 반응시켰다. 반응이 끝난 소화물을 실온으로 냉각시키고, GOD-POD법에 따라 분해된 글루코오스 함량을 측정하였다. 구체적으로 GOD-POD 용액 1㎖를 마이크로튜브에 넣은 다음, 상기의 소화물 상층액 100㎕를 첨가한 후 37℃의 항온 수조에서 20분간 배양하였다. 자외선 분광광도계(UV Spectrophotometer)를 이용하여 505nm에서 흡광도를 측정하고 이를 분해된 글루코오스 함량으로 환산하였다.
또한, 가교 결합에 의해 변형된 변성전분을 드럼 드라이, 압출 또는 열처리와 같은 알파화 처리를 하여 수득한 난소화성 전분의 총 식이섬유 함량 유지율을 다음과 같은 식으로 계산하였다.
Figure 112012108896986-pat00001

(2) 수분 흡수율의 측정
무수물 기준으로 전분 시료 3g을 튜브에 넣은 후 메탄올 1㎖를 첨가하고 유리봉으로 교반하면서 25℃의 증류수 29㎖을 첨가하였다. 튜브를 흔들면서 상온에서 18시간 방치한 후 원심분리기를 사용하여 4000rpm으로 30분간 원심 분리하고 상등액을 따르고 침전물의 중량을 측정하였다. 수분 흡수율은 하기의 식으로 계산하였다.
수분 흡수율(%) = [(침전물의 중량 - 무수 전분 시료의 중량)×100]/[무수 전분 시료의 중량]
(3) 난소화성 전분의 총 식이섬유 함량, 총 식이섬유 함량 유지율 및 수분 흡수율
제조예 1 내지 제조예 13 및 비교제조예 1 내지 비교제조예 6에서 제조한 난소화성 전분의 총 식이섬유 함량, 총 식이섬유 함량 유지율 및 수분 흡수율 측정 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 하기 표 2에서 총 식이섬유 함량 유지율은 비교제조예 1에서 제조한 난소화성 전분의 총 식이섬유 함량을 기준으로 하여 계산한 것이다.
난소화성 전분의 구분 총 식이섬유 함량(%) 총 식이섬유 함량 유지율(%) 수분 흡수율(%)
비교제조예 1 96 - 88
비교제조예 2 65 68 180
비교제조예 3 23 24 250
비교제조예 4 95 99 89
비교제조예 5 96 100 90
비교제조예 6 95 99 90
제조예 1 84 88 195
제조예 2 82 86 219
제조예 3 84 88 218
제조예 4 84 88 203
제조예 5 83 87 223
제조예 6 84 88 209
제조예 7 85 88 218
제조예 8 81 85 199
제조예 9 80 84 219
제조예 10 80 84 216
제조예 11 80 84 222
제조예 12 84 88 199
제조예 13 76 80 227
상기 표 2에서 보이는 바와 같이 가교 결합에 의해 변형된 변성전분을 드럼 드라이 또는 압출하여 알파화하는 경우 수분 흡수율을 증가하지만 총 식이섬유 함량이 현저하게 감소하였다. 반면, 제조예 1 내지 제조예 13에서와 같이 가교 결합에 의해 변형된 변성전분의 현탁액을 특정 온도 조건에서 열처리한 경우 총 식이섬유 함량이 본래에 가깝게 유지되면서 동시에 수분 흡수율이 현저하게 증가하였다.
이상에서와 같이 본 발명을 상기의 실시예를 통해 설명하였지만 본 발명이 반드시 여기에만 한정되는 것은 아니며 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 특정 실시 태양에 국한되지 않고 본 발명에 첨부된 특허청구의 범위에 속하는 모든 실시 태양을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (12)

  1. (a) 가교 결합에 의해 변형된 변성전분의 현탁액을 준비하는 단계; 및
    (b) 상기 변성전분의 현탁액을 130~180℃의 온도 조건에서 열처리하는 단계를 포함하고,
    상기 열처리 온도가 130℃ 이상 내지 140℃ 미만인 경우 열처리 시간은 20초 이상이고,
    상기 열처리 온도가 140℃ 이상 내지 180℃ 이하인 경우 열처리 시간은 10초 이상인 것을 특징으로 하는 가공성이 향상된 난소화성 전분의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 (a) 단계는
    (a1) 전분 농도가 15~60 중량%인 전분 현탁액을 준비하는 단계;
    (a2) 상기 전분 현탁액에 가교 결합제를 첨가하고 알칼리 pH 조건에서 가교 결합 반응시키는 단계; 및
    (a3) 상기 가교 결합 반응에 의해 변형된 변성전분의 현탁액을 중화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가공성이 향상된 난소화성 전분의 제조방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 (a2) 단계의 가교 결합제의 첨가량은 전분 현탁액의 건조 전분 100 중량부 대비 2~25 중량부인 것을 특징으로 하는 가공성이 향상된 난소화성 전분의 제조방법.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 (a2) 단계의 가교 결합제는 포스포릴클로라이드(Phosphoryl chloride), 소듐트리메타포스페이트(sodium trimetaphosphate, STMP), 소듐트리폴리포스페이트(sodium tripolyphosphate, STPP), 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 가공성이 향상된 난소화성 전분의 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 (a2) 단계의 가교 결합제는 소듐트리메타포스페이트(sodium trimetaphosphate, STMP)와 소듐트리폴리포스페이트(sodium tripolyphosphate, STPP)의 혼합물이고, 상기 혼합물의 소듐트리메타포스페이트(sodium trimetaphosphate, STMP) 대 소듐트리폴리포스페이트(sodium tripolyphosphate, STPP)의 중량비는 90:10 내지 99.9:0.1인 것을 특징으로 하는 가공성이 향상된 난소화성 전분의 제조방법.
  6. 제 2항에 있어서, 상기 (a2) 단계의 알칼리 pH 조건은 10~14인 것을 특징으로 하는 가공성이 향상된 난소화성 전분의 제조방법.
  7. 제 2항에 있어서, 상기 (a) 단계는
    (a4) 중화된 변성전분의 현탁액에 물을 첨가하여 현탁액 내 변성전분의 함량을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가공성이 향상된 난소화성 전분의 제조방법.

  8. 제 7항에 있어서, 상기 현탁액 내 변성전분의 함량은 15~35 중량%로 조절되는 것을 특징으로 하는 가공성이 향상된 난소화성 전분의 제조방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 열처리 온도가 130℃ 이상 내지 140℃ 미만인 경우 열처리 시간은 20초 이상 내지 50초 이하이고,
    상기 열처리 온도가 140℃ 이상 내지 180℃ 이하인 경우 열처리 시간은 10초 내지 45초 이하인 것을 이상인 것을 특징으로 하는 가공성이 향상된 난소화성 전분의 제조방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    (c) 상기 열처리를 거친 변성전분의 현탁액을 여과 및 건조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가공성이 향상된 난소화성 전분의 제조방법.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조되고, 총 식이섬유 함량이 70~90%인 것을 특징으로 하는 가공성이 향상된 난소화성 전분.
  12. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조되고, 수분 흡수율이 180~240%인 것을 특징으로 하는 가공성이 향상된 난소화성 전분.
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