KR101507563B1 - Production method of indigestible citrate cross-linked starch - Google Patents

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안동대학교 산학협력단
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Abstract

A production method of indigestible citrate cross-linked starch is disclosed. The production method of indigestible citrate cross-linked starch comprises the steps of: a)mixing starch and a citric acid solution having a pH of 1.0-6.5 then making a starch-citric acid mixture by mixing the citric acid solution and dry starch in the ratio of 1:1; b)making a reaction mixture by drying the starch-citric acid mixture until the water content becomes 7.5 %; and c) obtaining amorphous or crystal indigestible citrate cross-linked starch by inducing a cross-linkage reaction between the starch molecules and the citric acid by passing the reaction mixture through a continuous flow thermal reactor under the conditions that the reaction temperature is 130-190 deg. C and the screw rotary velocity is 10-50 rpm. According to the specification of the present invention, by circulating the reaction mixture repetitively in the continuous flow thermal reactor, starch′s carbonizations can be minimized and indigestible citrate cross-linked starch containing a high content of enzyme resistant starch can be manufactured.

Description

난소화성 구연산 가교화 전분의 제조방법{PRODUCTION METHOD OF INDIGESTIBLE CITRATE CROSS-LINKED STARCH} TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method for producing starch crosslinked starch,

본 발명은 난소화성 구연산 가교화 전분의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 연속순환식 가열반응기를 활용하여 전분의 탄화현상을 최소화하며 높은 함량의 효소저항전분을 함유한 난소화성 구연산 가교화 전분을 제조할 수 있는 난소화성 구연산 가교화 전분의 제조방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a method for producing starch-crosslinked starch which is capable of minimizing carbonization of starch by utilizing a continuous-circulation heating reactor, The present invention relates to a process for producing an indigestible citric acid crosslinked starch capable of producing starch.

일반적으로 효소저항전분은 소화기관을 거치면서 체내의 전분 분해효소들에 의해 분해되지 않는 전분물질을 말한다(Fuentes-Zaragoza, Riquelme-Navarrete, S, & P, 2010). 효소저항전분은 궁극적으로 혈당반응특성과 인슐린아믹(insulinaemic)반응을 조절하기를 원하거나 전분분해로부터 생성된 단당류의 과도한 흡수를 제한하기를 원하는 제2형 당뇨병 및 비만 환자들을 위해 고안되었다(Higgins, 2004; Kim et al., 2013; Sharma, Singh, & Ritika, 2008). 최근 연구결과들은 효소저항전분들은 포만감을 부여하고, 식이섬유나 프리바이오틱스(prebiotics)로써 대장을 건강하게 유지시키며, 혈당반응 특성과 인슐린아믹 반응을 개선하고, 체중감소와 유지 도움을 주며, 혈중지질조성을 개선하는 등 사람들에게 이로운 생리화학적 특성을 보유하고 있는 것으로 보고되고 있다(Higgins, 2004; Lee, Yoo, & Lee, 2012; Sharma et al., 2008). 그래서 최근 저항전분은 대사성 질환을 억제하고 건강을 증진시키는 생리화학적으로 유익한 식품원료로서 인식되고 있는 실정이다. In general, enzyme-resistant starch refers to a starch substance that is not degraded by starch degrading enzymes in the body through the digestive tract (Fuentes-Zaragoza, Riquelme-Navarrete, S, & P, 2010). Enzyme resistant starches have been devised for patients with type 2 diabetes and obesity who ultimately want to regulate blood glucose response characteristics and insulinaemic responses or to limit excessive absorption of monosaccharides produced from starch degradation (Higgins, 2004; Kim et al., 2013; Sharma, Singh, & Ritika, 2008). Recent studies have shown that enzyme-resistant starches provide a feeling of satiety, maintain a healthy bowel with dietary fiber and prebiotics, improve blood glucose response and insulin-mimic response, help with weight loss and maintenance, (Higgins, 2004; Lee, Yoo, & Lee, 2012; Sharma et al., 2008) have been reported to have beneficial physiological and chemical properties such as improving lipid composition. Recently, resistance starch has been recognized as a physiochemically beneficial food material that inhibits metabolic diseases and promotes health.

이러한 효소저항전분은 제1형부터 제4형까지 4가지 형태로 분류된다. 제1형은 전분가수분해 효소들로부터 물리적으로 보호되는 천연전분들이며, 제2형은 감자와 두류로부터 분리된 손상되거나 호화되지 않은 천연전분들이며, 제3형은 재결정되었거나 노화된 무정형 전분들이고, 제4형은 화학적으로 변형된 변성전분들이다(Kim et al., 2013; Sajilata, Singhal, & Kulkarni, 2006; Sharma et al., 2008). 제1∼3형에 속하는 효소저항전분 생산물들은 수용액 상이나 고수분 함유 식품군에 대한 열처리에 의해 전분분해효소들에 대한 저항성이 급격히 저하되어 상기에서 언급한 효소저항전분의 생리활성특성을 나타내지 못한다(Kim et al., 2013; Sharma et al., 2008). 그러나 제4형 효소저항전분들인 화학적 변성전분들은 다양한 식품가공공정을 거치더라고 여전히 지소화성(slow-digestible)과 난소화성(non-digestible) 전분들이 풍부하게 존재하는 것으로 보고되고 있다. 특히 옥시 염화인(phosphorus oxychloride) 및 소듐 트라이메타포스페이트 (sodium trimetaphosphate)와 전분 사이의 인산화 가교화 반응은 효소저항전분을 제조하는 가장 효과적인 방법으로 알려져 있다(Kim et al., 2010; Woo & Seib, 2002). 그럼에도 환경적 및 식품안전성에 대한 관심이 증가하는 현 시점에서 많은 식품가공업자들은 화학적 변성전분을 생산하거나 그들의 제품에 화학적 변성전분의 첨가를 자제하려는 추세에 있다(Kim & BeMiller, 2012; Villwock & BeMiller, 2005).These enzyme resistant starches are classified into four types, from type 1 to type 4. Type 1 is natural starches that are physically protected from starch hydrolysates, Type 2 is undamaged or undigested natural starches separated from potatoes and beans, Type 3 is amorphous starches that have been recrystallized or aged, 4 type is chemically modified modified starches (Kim et al., 2013; Sajilata, Singhal, & Kulkarni, 2006; Sharma et al., 2008). Resistance of starch degrading enzymes belonging to Forms 1 to 3 to the starch degrading enzymes is drastically lowered due to heat treatment of aqueous solution or food group containing high water content, et al., 2013; Sharma et al., 2008). However, chemically modified starches, type 4 enzyme resistant starches, have been reported to be rich in slow-digestible and non-digestible starches after undergoing various food processing operations. In particular, phosphorylation of phosphorus oxychloride and sodium trimetaphosphate with starch is known to be the most effective method for producing enzyme-resistant starch (Kim et al., 2010; Woo & Seib, 2002). Nevertheless, as environmental and food safety concerns increase, many food processors are in the process of either producing chemically modified starches or refraining from adding chemically modified starches to their products (Kim & BeMiller, 2012; Villwock & BeMiller , 2005).

한편, 전분의 인산화 가교화 반응을 통한 효소저항전분의 생산의 대안으로 전분과 구연산 사이의 가교화 반응으로 대체하려는 연구가 있다. 구연산은 120℃ 이상으로 가열할 때 탈수반응에 의해 구연산무수물(citric anhydride)을 형성하고 이는 전분의 수산기(hydroxyl group)와 에스테르화 반응을 통해 전분과 결합하고 더욱 가열할 경우 인접한 전분분자들과 2차 에스테르화 반응이 일어나 궁극적으로 구연산 가교화 전분을 생산한다. 전분과 구연산 사이의 가교화 반응을 위해 전통적으로 컨벡션오븐이나 배전기를 이용한 반건조가열반응(semi-dry heating reaction)을 사용한다. 그러나 반건조가열반응을 통해 높은 함량(35% 이상)의 효소저항전분을 생산하기 위해 140℃ 이상의 온도에서 3-9시간 동안 반응시키는 것이 일반적이며 반건조가열반응을 위한 전분-구연산 혼합분말 투입량의 증가는 반응시간을 더욱 연장시키며 대규모의 가열장치가 요구되어 경제성이 낮다. 또한 전분을 고온에서 장시간 노출시키기 때문에 가열처리 동안 전분에 있어 탄화반응이 일어나 최종산물의 중량감소(생산수율 감소) 및 갈변으로 가공적성이 감소되는 문제점을 가지고 있다.On the other hand, there is research to replace the starch-crosslinking reaction between starch and citric acid as an alternative to the production of enzyme-resistant starch through phosphorylation crosslinking of starch. Citric acid forms a citric anhydride by dehydration reaction when it is heated to 120 ° C or higher. It binds to the starch through esterification reaction with the hydroxyl group of starch, The esterification reaction occurs and ultimately produces citric acid crosslinked starch. Traditionally, semi-dry heating reactions using a convection oven or a distributor are used for the cross-linking reaction between starch and citric acid. However, in order to produce a high content (35% or more) of enzyme-resistant starch through semi-dry heating reaction, it is common to react for 3 to 9 hours at a temperature of 140 ° C or more, and the amount of starch-citric acid mixed powder Increasing the reaction time further increases the economical efficiency by requiring a large-scale heating device. Also, since starch is exposed at high temperature for a long time, carbonization reaction occurs in the starch during the heat treatment, resulting in a reduction in the weight of the final product (reduction in production yield) and a decrease in processing aptitude due to browning.

또한, 전분과 구연산 사이의 에스테르화 반응을 위한 종래기술로서, 대한민국등록특허 제10-0648093호(공고일 : 2006년11월24일)에는 압출성형공법을 이용한 효소저항전분의 생산방법이 개시되어 있다. As a conventional technique for esterification reaction between starch and citric acid, Korean Patent Registration No. 10-0648093 (published on Nov. 24, 2006) discloses a method for producing enzyme-resistant starch using an extrusion molding method .

이러한 압출성형공법을 이용한 효소저항전분의 생산방법은, 전분을 배럴온도 95~110℃, 수분함량 30~50%(w/w), 스크류 회전속도 250~350rpm의 조건에서 구연산, 비타민 C, 열안정성 액화효소 또는 고아밀로오스 중 선택된 어느 하나를 첨가하여 압출성형하되, 압출성형시 탄산가스나 임계 상태의 탄산을 주입하여 압출성형하는 것이다. The method for producing an enzyme-resistant starch using such an extrusion molding method is characterized in that starch is mixed with citric acid, vitamin C, and heat at a barrel temperature of 95 to 110 占 폚, a water content of 30 to 50% (w / w) and a screw rotation speed of 250 to 350 rpm Stable liquefying enzyme or high amylose is added and extrusion molding is carried out. In the extrusion molding, carbonic acid gas or carbonic acid in a critical state is injected for extrusion molding.

그러나, 이러한 종래기술에 의한 압출성형공법을 이용한 효소저항전분의 생산방법은, 상대적으로 낮은 사출온도(95-110℃), 빠른 스크류 회전속도(250 - 350rpm)와 수분함량이 30~50%(w/w)로 높음으로써 압출성형기에서 전분과 구연산 사이의 다중 에스테르화 반응 효율이 극히 낮아 압출성형공정의 높은 에너지 소비량에 비해, 압출성형물 내의 적은 함량의 효소저항전분이 형성되는 문제점이 있었고, 전분-구연산 용융물이 스크류와 반응기 내부표면에 눌러 붙어 반응기를 오염시키는 문제점이 발생 되었다. However, the production method of the enzyme-resistant starch using the extrusion molding method according to the related art has a relatively low injection temperature (95-110 ° C), a high screw rotation speed (250-350rpm) and a moisture content of 30-50% w / w), the efficiency of the multi-esterification reaction between starch and citric acid in the extruder was extremely low, resulting in the formation of a small amount of enzyme-resistant starch in the extrudate compared to the high energy consumption of the extrusion molding process, - There was a problem that the citric acid melt sticks to the screw and the inner surface of the reactor to contaminate the reactor.

또한, 탄산가스나 임계상태의 탄산가스를 주입하는 압출성형공법을 사용할 경우에는 탄산가스를 고압상태(10 atm 이상)로 투입해야 하는 불편함이 있으며, 탄산가스를 고압상태로 유지하는 가압장비 설치비와 운전비가 추가로 요구되고 전분-구연산 용융물 내로 주입된 탄산가스로 인해 전분과 구연산 사이의 에스테르화반응 효율은 더욱 낮아져 효소저항전분 생산량이 적어진다. 게다가 전분-구연산 혼합물을 압출성형한 후 건조시켜 다시 분쇄해야 함으로써, 생산성이 저하되는 문제점이 있었던 것이다. Further, when the extrusion molding method for injecting carbon dioxide gas or critical-state carbon dioxide gas is used, it is inconvenient to input carbon dioxide gas into the high-pressure state (10 atm or more), and the installation cost of the pressurizing equipment And operating costs are additionally required and the efficiency of esterification between starch and citric acid is lowered due to the carbon dioxide gas injected into the starch-citric acid melt, resulting in less enzyme-resistant starch production. In addition, the starch-citric acid mixture must be extruded, dried and then pulverized again, thereby deteriorating productivity.

대한민국등록특허 제10-0648093호(공고일 : 2006년11월24일)Korean Patent No. 10-0648093 (Notification Date: November 24, 2006)

본 발명의 목적은, 연속순환식 가열반응기를 활용하여 전분의 탄화현상을 최소화하며 높은 함량의 효소저항전분을 함유한 난소화성 구연산 가교화 전분을 제조할 수 있는 수단을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a means by which a continuous cycle heating reactor is utilized to minimize the carbonization of starch and to produce an indigestible citric acid crosslinked starch containing a high content of enzyme resistant starch.

본 발명의 다른 목적은, 높은 함량의 효소저항전분을 함유한 전분을 제공하는 것이다. It is another object of the present invention to provide a starch containing a high content of enzyme resistant starch.

상기 목적은, 본 발명에 따라, a) pH 1.0 - 6.5 구연산 용액을 제조한 후 전분과 혼합하되, 구연산 용액과 건조 전분을 1 : 1로 혼합하여 전분-구연산 혼합물을 만드는 단계; b) 전분-구연산 혼합물을 수분 함량이 7.5%가 되도록 건조하여 반응 혼합물을 제조하는 단계; 및 c) 상기 반응 혼합물을, 반응기 온도가 130℃ - 190℃이고, 스크류 회전속도가 10 - 50rpm 인 조건의 연속순환식 가열반응기에 3-9회 통과시켜 전분 분자와 구연산 사이의 가교화 반응을 유도하여 결정형 또는 무정형 난소화성 구연산 가교화 전분을 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 난소화성 구연산 가교화 전분의 제조방법에 의해 달성된다.The above object can be accomplished by a method of preparing a starch-citric acid mixture comprising: a) preparing a citric acid solution having a pH of 1.0 to 6.5 and mixing it with starch, wherein the citric acid solution and the dried starch are mixed at a ratio of 1: b) drying the starch-citric acid mixture to a moisture content of 7.5% to prepare a reaction mixture; And c) passing the reaction mixture through a continuous circulation heating reactor at a reactor temperature of 130 ° C to 190 ° C and a screw rotation speed of 10 to 50 rpm for 3 to 9 times to effect a crosslinking reaction between the starch molecule and citric acid To obtain a crystalline or amorphous indigestible citric acid crosslinked starch. The present invention also provides a method for producing an indigestible citric acid crosslinked starch.

상기 a) 단계는, 구연산 용액을 제조하되, 무수구연산과 구연산나트륨을 3 : 1의 중량비율로 혼합하고 정제수에 용해시켜 제조하되, 구연산 혼합물 0.1 - 0.4kg과 정제수 0.6 - 0.9kg을 혼합하여 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다. In step (a), a citric acid solution is prepared by mixing anhydrous citric acid and sodium citrate in a weight ratio of 3: 1 and dissolving in purified water, wherein 0.1 to 0.4 kg of a citric acid mixture and 0.6 to 0.9 kg of purified water are mixed The method comprising the steps of:

상기 a) 단계는, 상기 구연산 용액 1kg과 건조 전분 1kg을 반죽기에 투입하여 20-30 분간 혼합할 수 있다. In the step a), 1 kg of the citric acid solution and 1 kg of the dried starch are put into a kneader and mixed for 20-30 minutes.

상기 b) 단계는, 상기 반죽기에 의해 혼합된 전분-구연산 혼합물을 스테인레스 스틸 트레이로 옮긴 후 45℃에서 수분 함량이 7.5%가 되도록 열풍 건조하고, 분쇄하여 결정형 반응 혼합물을 제조하고, 상기 c) 단계는, 상기 b) 단계에서 제조된 반응 혼합물을 상기 연속순환식 가열반응기로 3 - 9회 반복하여 통과시켜 난소화성 구연산 가교화 전분을 얻을 수 있다. The step b) comprises transferring the starch-citric acid mixture mixed by the kneader to a stainless steel tray, hot-air drying at 45 ° C to have a water content of 7.5% and pulverizing to prepare a crystalline reaction mixture, , The reaction mixture prepared in the step b) is repeatedly passed through the continuous circulation type heating reactor 3 to 9 times to obtain an indigestible citric acid crosslinked starch.

상기 b) 단계는, b-1) 상기 반죽기에 의해 혼합된 전분-구연산 혼합물을 스테인레스 스틸 트레이로 옮긴 후 45℃에서 수분 함량이 7.5%가 되도록 열풍 건조하고, 60 메쉬로 분쇄하여 결정형 반응 혼합물을 제조하는 단계; b-2) 결정형 반응 혼합물을 압출성형기를 통과시키되, 배럴 온도는 배럴의 시료 주입구 영역에서 시료 용융물의 사출영역으로 갈수록 온도가 40℃에서 130℃로 점차 높아지도록 하고, 스크류를 150rpm으로 회전시키면서, 결정형 반응 혼합물을 호퍼를 통하여 배럴의 시료 주입구로 100 - 120 g/min의 속도로 압출성형기에 공급하는 단계; b-3) 결정형 반응 혼합물의 수분 함량이 25%가 되도록 배럴의 시료 주입구에 정제수를 주입하는 단계; 및 b-4) 상기 압출성형기의 원형노즐(지름 4 mm)을 통과한 압출성형물을 80℃에서 수분 함량이 7.5%가 되도록 열풍건조 한 후, 60 메쉬로 분쇄하여 무정형 반응 혼합물을 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다.The step b) comprises: b-1) transferring the starch-citric acid mixture mixed in the kneader to a stainless steel tray, hot-air drying at 45 ° C so that the moisture content becomes 7.5%, and pulverizing the mixture into 60- Producing; b-2) The crystalline reaction mixture was passed through an extruder and the barrel temperature was gradually increased from 40 ° C to 130 ° C as the sample was moved from the sample injection port area to the injection area of the sample melt. The screw was rotated at 150 rpm, Feeding the crystalline reaction mixture to the extruder through a hopper at a rate of 100-120 g / min into a sample inlet of the barrel; b-3) injecting purified water into the sample inlet of the barrel such that the water content of the crystalline reaction mixture is 25%; And b-4) extruding the extrudate having passed through a circular nozzle (diameter: 4 mm) of the extruder, drying the extrudate at 80 ° C with hot air so as to have a water content of 7.5%, and pulverizing the resultant mixture into 60 mesh to prepare an amorphous reaction mixture .

상기 c) 단계에 사용되는 연속순환식 가열반응기는, 압출성형기를 기본 골격으로 하고, 사출구와 성형노즐이 제거된 구조로 구성될 수 있다. The continuous-circulation-type heating reactor used in step c) may have a structure in which the extrusion molding machine is a basic skeleton and the injection port and the molding nozzle are removed.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 전술한 난소화성 구연산 가교화 전분의 제조방법으로 제조되어 효소저항전분을 함유한 것을 특징으로 하는 난소화성 구연산 가교화 전분에 의해 달성될 수 있다. The above object can be achieved by the indigestible citric acid crosslinked starch according to the present invention, which is prepared by the above-mentioned method for producing an indigestible citric acid crosslinked starch and contains enzyme resistant starch.

본 발명에 의하면, 연속순환식 가열반응기를 활용하되, 연속순환식 가열반응기의 스크류 회전에 의해 전분-구연산 반응혼합물을 지속적으로 회전 및 이동시키며 가열반응을 시킴으로써, 반응완료 후 추가적인 분쇄공정을 수반하지 않으며 전분의 탄화현상을 최소화하고 높은 함량의 효소저항전분을 함유한 난소화성 구연산 가교화 전분을 제조할 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다. According to the present invention, by utilizing a continuous-circulation-type heating reactor, the starch-citric acid reaction mixture is continuously rotated and moved by screw rotation of a continuous-circulation-type heating reactor and subjected to a heating reaction, And it is possible to provide an effect of manufacturing an indigestible citric acid crosslinked starch which minimizes the carbonization of starch and contains a high content of enzyme resistant starch.

도 1은 본 발명에 따른 무정형 난소화성 구연산 가교화 전분의 제조방법을 설명하기 위한 개략적 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 따른 결정형 난소화성 구연산 가교화 전분의 제조방법을 설명하기 위한 개략적 블럭도이다.
도 3은 본 발명에 따라 제조된 결정형과 무정형 반응 혼합물들의 주사전자현미경 사진과 X선 회절도이다.
도 4는 본 발명에 따른 연속순환식 가열반응기를 이용하여 제조한 난소화성 구연산 가교화 전분의 퓨리에변환적외선(FT-IR) 스펙트럼을 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 난소화성 구연산 가교화 전분의 제조방법에 따라 제조된 전분의 외관색 특성과 컨벡션오븐을 이용하여 제조된 전분의 외관색 특성을 설명하기 위한 비교사진이다.
1 is a schematic block diagram for explaining a method for producing amorphous indigestible citric acid crosslinked starch according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic block diagram for explaining a preparation method of the crystalline indazole-resistant citric acid crosslinked starch according to the present invention.
Figure 3 is a scanning electron micrograph and X-ray diffraction diagram of crystalline and amorphous reaction mixtures prepared according to the present invention.
FIG. 4 is a graph showing Fourier transform infrared (FT-IR) spectra of the indigestible citric acid crosslinked starch prepared using the continuous-circulation heating reactor according to the present invention.
FIG. 5 is a photograph for explaining appearance color characteristics of starch prepared according to the method for producing indigestible citric acid crosslinked starch according to the present invention and appearance color characteristics of starch prepared using a convection oven.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, the well-known functions or constructions are not described in order to simplify the gist of the present invention.

첨부된 도면 중에서, 도 1은 본 발명에 따른 무정형 난소화성 구연산 가교화 전분의 제조방법을 설명하기 위한 개략적 블럭도이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic block diagram for explaining a method for producing amorphous indigestible citric acid crosslinked starch according to the present invention.

도 1를 토대로 무정형 난소화성 구연산 가교화 전분의 제조방법을 설명하기로 한다. 1, a method for producing amorphous indigestible citric acid crosslinked starch will be described.

제조방법 설명에 앞서, 연속순환식 가열반응기는, 도면에 도시되지 않았으나, 배럴개폐형 완전맞물림 동방향 쌍축 압출성형기(인천기계, 인천)를 기본 골격으로 하여 사출구와 성형노즐을 제거하여 구성하였으며, 이는 시료 주입구부터 배출부까지 총 4부분의 가열부를 가지고 있으며 가열반응 온도는 전열기와 냉각수를 사용하여 조절하였다. 이때 시료의 회전 및 이동은 동방향으로 회전하는 쌍축스크류에 의해 이루어지며 각 스크류 직경은 3.0 cm이고, 길이와 직경비(L/D ratio)는 25:1 이었다. Prior to the description of the manufacturing method, although not shown in the drawing, the continuous-circulation-type heating reactor was constructed by removing a discharge port and a forming nozzle with a barrel-opening type biaxial extrusion molding machine (Incheon Machinery, Incheon) It has 4 parts of heating part from sample injection port to discharge part and the heating reaction temperature is controlled by using electric heater and cooling water. At this time, the rotation and movement of the specimen was made by a biaxial screw rotating in the same direction, each screw diameter was 3.0 cm, and the length and diameter ratio (L / D ratio) was 25: 1.

a) 단계a) Step

. 구연산 용액 제조단계(S1). Citric acid solution preparation step (S1)

구연산 용액을 제조하되, pH 1.0 - 6.5 가 되도록 제조한다. 이때, 구연산 용액은, 무수구연산과 구연산나트륨을 3 : 1의 중량비율로 혼합하고 정제수에 용해시켜 제조한다. 이와 같이 무수구연산과 구연산나트륨을 혼합하는 것은, 무수구연산이나 구연산나트륨을 단독으로 사용할 경우 알칼리용액이나 산 용액으로 pH를 조정하여야 하기 때문에, 본 발명에서는, 추가적인 알칼리 용액(예, 수산화나트륨 수용액)이나 산 용액(예, 염산 수용액)의 첨가 없이 전분과 구연산 사이의 가교화 반응에 필요한 구연산 용액의 pH를 달성하기 위한 것이다. A citric acid solution is prepared, with a pH of 1.0 - 6.5. At this time, the citric acid solution is prepared by mixing anhydrous citric acid and sodium citrate in a weight ratio of 3: 1 and dissolving in purified water. As described above, when anhydrous citric acid or sodium citrate is used alone, the pH must be adjusted with an alkali solution or an acid solution. Therefore, in the present invention, an additional alkali solution (for example, an aqueous solution of sodium hydroxide) Is to achieve the pH of the citric acid solution required for the cross-linking reaction between starch and citric acid without the addition of an acid solution (e.g. aqueous hydrochloric acid solution).

그리고, pH 1.0∼6.5 범위의 구연산 용액은 전분과 구연산 사이의 에스테르반응을 위해 필수적이며 높은 반응효율의 가교화반응을 위해서는 구연산 용액의 pH는 3.5가 가장 바람직하다. 만약, pH 3.5 이하이면, 반응시간 동안 전분의 가수분해가 진행되어 추가적인 세척공정 중 생산수율의 감소를 야기할 수 있으며, 또한 이중 에스테르반응에 의한 전분의 가교화보다는 단일 에스테르반응이 더 많이 일어나 최종생산물 내에 효소저항전분 함량이 감소할 수 있다. 한편 pH 3.5보다 높을 경우 전분과 구연산 사이의 에스테르화반응 효율이 낮아 고함량의 효소저항전분을 함유하는 구연산 가교화 전분을 달성할 수 없다.The citric acid solution in the pH range of 1.0 to 6.5 is essential for the ester reaction between the starch and citric acid. For the crosslinking reaction with high reaction efficiency, the pH of the citric acid solution is most preferably 3.5. If the pH is below 3.5, the hydrolysis of the starch may proceed during the reaction time, resulting in a decrease in the yield of the product during the additional washing process. Further, the single ester reaction is more likely to occur than the crosslinking of the starch by the double ester reaction The enzyme resistant starch content may decrease in the product. On the other hand, when the pH is higher than 3.5, the esterification reaction efficiency between starch and citric acid is low, so that citric acid crosslinked starch containing a high amount of enzyme resistant starch can not be obtained.

한편, 구연산 용액의 농도, 즉 구연산 용액에 함유된 구연산의 양은 구연산 용액 전체를 기준으로 10 - 40%이다. 예를 들면, 구연산 용액 1kg을 기준으로, 구연산 혼합물 0.1 - 0.4kg과 정제수 0.6 - 0.9kg을 혼합하여 제조하는 것이다. 이와 같은 구연산의 농도는 다음과 같은 영향을 미친다. 즉, 구연산을 10% 미만으로 첨가할 경우 최종생산물 내의 효소저항전분이 10% 미만으로 형성되고, 구연산을 40% 이상으로 초과하여 첨가할 경우 연속순환식 가열반응기를 통과할 때 구연산의 과도한 용융으로 스크류의 표면에서 축적 및 고화현상(또는 성형노즐의 막힘현상)가 일어나 스크류 회전을 멈추게 하는 문제점을 나타낸다. 따라서, 구연산 용액의 구연산 농도는 10 - 40%, 바람직하게는 40%로 한다. On the other hand, the concentration of the citric acid solution, that is, the amount of citric acid contained in the citric acid solution is 10 to 40% based on the entire citric acid solution. For example, based on 1 kg of a citric acid solution, 0.1 to 0.4 kg of a citric acid mixture and 0.6 to 0.9 kg of purified water are mixed. The concentration of such citric acid has the following effects. That is, when less than 10% citric acid is added, the enzyme resistant starch in the final product is formed to less than 10%, and when citric acid is added in an amount exceeding 40%, excess citric acid is melted when passing through a continuous circulation heating reactor Accumulation and solidification phenomenon (or clogging of the molding nozzle) occurs on the surface of the screw, and the rotation of the screw is stopped. Therefore, the citric acid concentration of the citric acid solution is 10 to 40%, preferably 40%.

. 전분-구연산 혼합물 제조단계(S2). The starch-citric acid mixture preparation step (S2)

구연산 농도가 10 - 40%인 구연산 용액과 건조 전분(옥수수 전분)을 1 : 1로 혼합하여 구연산 전분-구연산 혼합물을 만든다. 즉, 구연산 용액 1kg과 건조 전분 1kg을 반죽기(호바트 반죽기(Hobart Co., Troy, OH, USA)) 투입하여 20-30 분간 혼합한다. A 1: 1 mixture of citric acid solution with 10 - 40% citric acid concentration and dried starch (corn starch) is made into a citric acid starch - citric acid mixture. That is, 1 kg of citric acid solution and 1 kg of dried starch are put in a kneader (Hobart Co., Troy, OH, USA) and mixed for 20-30 minutes.

b) 단계b) Step

. 반응 혼합물 제조단계(S3). The reaction mixture preparation step (S3)

전분-구연산 혼합물을 수분 함량이 7.5%가 되도록 건조하여 반응 혼합물을 제조한다. 이를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.  The starch-citric acid mixture is dried to a water content of 7.5% to prepare a reaction mixture. Specifically, it is as follows.

먼저, 반죽기에 의해 혼합된 전분-구연산 혼합물을 스테인레스 스틸 트레이로 옮긴 후 45℃에서 수분 함량이 7.5%가 되도록 열풍 건조하고, 분쇄하여 60 메쉬 표준체망을 통과시켜 결정형 반응 혼합물을 제조한다. (b-1 단계)First, the starch-citric acid mixture mixed by a kneader is transferred to a stainless steel tray, and then dried at 45 ° C by hot air blowing to have a water content of 7.5%. The mixture is pulverized and passed through a 60 mesh standard net to prepare a crystalline reaction mixture. (Step b-1)

이어서, 결정형 반응 혼합물을 배럴개폐형 동방향 완전맞물림 쌍축 압출성형기에서 성형노즐(원형, 지름 4mm)을 통해 사출시키되, 배럴 온도는 배럴의 시료 주입구에서 시료 용융물의 사출 영역으로 갈수록 온도가 점차 높아지도록 하고, 스크류를 150rpm으로 회전시키면서, 결정형 반응 혼합물을 호퍼를 통해 100 - 120 g/min의 속도로 압출성형기에 공급한다. 이때, 배럴의 가열부위를 시료 주입구에서 시료 용융물의 사출영역까지 제1영역, 제2영역, 제3영역, 제4영역으로 구분할 경우에, 제1영역은 358℃, 제2영역은 90℃, 제3영역은 110℃, 제4영역은 130℃가 되도록 배럴온도를 제어한다. 이를 위해서 배럴의 가열부위에 전열기와 냉각수장치를 설치하여 배럴의 가열부위의 온도가 시료 주입구에서 시료 용융물의 사출 영역으로 갈수록 높아지도록 한다. 이와 같이 배럴의 온도(특히, 압출성형기 제4영역 배럴가열부)를 제어하는 것은, 전술한 바와 같은 온도 조건 이상으로 배럴온도를 제어할 때 성형노즐의 막힘 현상이 나타나고, 전술한 바와 같은 온도 조건 이하로 배럴온도를 제어할 경우에는 전분과 구연산 용액의 반응혼합물은 팽화되지 않거나 배럴 온도가 설정된 온도 조건으로 유지되는 상태에서 팽화물을 제조할 수 없게 되기 때문에 이를 해소하기 위한 것이다. (b-2)Next, the crystalline reaction mixture was injected through a molding nozzle (round, diameter: 4 mm) in a barrel-opening type full-biaxial biaxial extrusion molding machine in a barrel opening-closing type so that the temperature gradually increased from the sample inlet of the barrel to the injection area of the sample melt , While the screw is rotated at 150 rpm, the crystalline reaction mixture is fed through the hopper to the extruder at a rate of 100-120 g / min. In this case, when the heating region of the barrel is divided into the first region, the second region, the third region and the fourth region from the sample inlet to the injection region of the sample melt, the first region is 358 ° C, the second region is 90 ° C, The barrel temperature is controlled so that the third zone is at 110 ° C and the fourth zone is at 130 ° C. To achieve this, an electric heater and a cooling water device are installed in the heating part of the barrel so that the temperature of the heating part of the barrel is increased from the sample inlet to the injection area of the sample melt. Controlling the temperature of the barrel (particularly, the extruder fourth zone barrel heating section) as described above causes clogging of the molding nozzle when the barrel temperature is controlled to be higher than the above-described temperature condition, The reaction mixture of the starch and the citric acid solution is not expanded or the barrel temperature is maintained at the set temperature condition. (b-2)

그리고, 스크류 회전속도는 150 rpm으로 한다. 스크류의 회전속도를 150rpm으로 하는 것은, 스크류의 회전속도가 150rpm일 때 가장 높은 팽화율을 나타내기 때문이며, 팽화가 많이 될수록 무정형 전분의 제조가 용이하기 때문이다. 스크류의 회전속도를 150 rpm 미만으로 조작할 경우, 결정형 전분-구연산 혼합물 내의 전분입자들이 구연산에 의해 산 가수분해가 진행되어 전분-구연산 용융물이 배럴의 상단과 하단 사이의 접합부분 사이로 새어나와 팽화물을 제조할 수 없으며, 스크류의 회전속도를 150 rpm을 초과하여 조작할 경우, 팽화물의 팽화율이 낮으며 무정형 반응 혼합물을 제조할 수 없기 때문에 이를 해소하기 위한 것이다.The screw rotational speed is 150 rpm. The reason why the rotation speed of the screw is set to 150 rpm is because it shows the highest expansion ratio when the rotation speed of the screw is 150 rpm, and the amorphous starch is more easily produced as the expansion is larger. When the rotational speed of the screw is adjusted to less than 150 rpm, the starch particles in the crystalline starch-citric acid mixture undergo acid hydrolysis by citric acid, and the starch-citric acid melt leaks into the joints between the upper and lower ends of the barrel, And when the rotation speed of the screw is controlled to exceed 150 rpm, the expansion ratio of the expanded material is low, and the amorphous reaction mixture can not be produced.

이어서, 결정형 반응 혼합물을 압출성형기의 호퍼에 공급하여 혼합물을 배럴로 통과시키되, 배럴 내의 전분-구연산 용융물의 수분 함량이 25%가 되도록 호퍼에서 정량펌프를 이용하여 정제수를 주입한다. (b-3) 이때, 전분과 구연산이 혼합된 반응 혼합물은 100∼120 g/min 속도로 호퍼를 통하여 배럴의 시료 주입구에 공급한다. 만약, 반응 혼합물을 100 g/min 미만으로 공급할 경우 압출성형기 배럴온도가 일정하게 유지하기 힘들고, 반응 혼합물을 120 g/min을 초과하여 공급할 경우에는 성형노즐이나 스크류 중간부분에서 막힘현상(jamming)이 발생할 수 있다. 따라서, 반응 혼합물은 100∼120 g/min 속도로 호퍼를 통하여 배럴에 공급한다. 그리고, 호퍼에 공급되는 반응 혼합물의 수분함량이 25% 미만일 경우 배럴이나 성형노즐에서 막힘현상이 빈번히 발생하게 되어 작업이 원활하지 못하고, 수분함량이 25%를 초과할 경우 충분한 팽화가 발생하지 않아 무정형 전분-구연산 반응혼합물을 제조할 수 없다.The crystalline reaction mixture is then fed into a hopper of an extruder to pass the mixture through a barrel, where the water content of the starch-citric acid melt in the barrel is 25%, using a metering pump to feed the purified water. (b-3) At this time, the reaction mixture in which starch and citric acid are mixed is supplied to the sample inlet of the barrel through the hopper at a rate of 100 to 120 g / min. If the reaction mixture is supplied at a rate of less than 100 g / min, it is difficult to keep the extruder barrel temperature constant. If the reaction mixture is supplied at a rate exceeding 120 g / min, jamming may occur at the middle of the forming nozzle or screw Lt; / RTI > Thus, the reaction mixture is fed to the barrel through the hopper at a rate of 100-120 g / min. If the water content of the reaction mixture supplied to the hopper is less than 25%, clogging occurs frequently in the barrel or the forming nozzle, and the operation is not smooth. When the moisture content exceeds 25%, sufficient expansion does not occur, The starch-citric acid reaction mixture can not be prepared.

이어서, 전술한 과정으로 압출성형기로부터 사출시킨 압출 성형물을 80℃에서 수분 함량이 7.5%가 되도록 열풍건조 한 후, 분쇄하여 60메쉬 표준체망을 통과시켜 무정형 반응 혼합물을 얻는다. (b-4)Then, the extrudate extruded from the extrusion molding machine is dried by hot air at 80 ° C to have a water content of 7.5%, pulverized and passed through a 60-mesh standard net to obtain an amorphous reaction mixture. (b-4)

c) 단계c) Step

. 가교화 반응 유도 단계(S4). (S4)

전술한 과정으로 얻어진 반응 혼합물을, 반응기 온도가 130℃ - 190℃이고, 스크류 회전속도가 10 - 50rpm 인 조건의 연속순환식 가열반응기에 1-9회 통과시켜 전분 분자와 구연산 사이의 가교화 반응을 유도하여 무정형 난소화성 구연산 가교화 전분을 얻는다. The reaction mixture obtained by the above-mentioned process is passed through a continuous circulation type heating reactor at a reactor temperature of 130 ° C to 190 ° C and a screw rotation speed of 10-50rpm for 1-9 times to effect crosslinking reaction between starch molecules and citric acid To obtain amorphous indigestible citric acid crosslinked starch.

즉, 연속순환식 가열반응기는 반응온도(반응기의 온도) 130℃, 스크류 회전속도 20 rpm 또는 반응온도 140℃, 스크류 회전속도 20-30 rpm 의 조건으로 작동시켰다. 만약, 반응온도가 130℃ 미만이거나 초과하고, 스크류 회전속도가 10 rpm 미만이거나 50 rpm 이상인 경우에는, 무정형 반응 혼합물이 스크류나 반응기의 내벽에 달라붙게 되어 스크류 회전이 멈추어 무정형 반응 혼합물을 연속순환식 가열반응기로부터 배출시킬 수 없게 되므로, 구연산 가교화 전분을 제조할 수 없게 된다. That is, the continuous-circulation heating reactor was operated under the conditions of a reaction temperature (reactor temperature) of 130 ° C, a screw rotation speed of 20 rpm or a reaction temperature of 140 ° C, and a screw rotation speed of 20-30 rpm. If the reaction temperature is less than or equal to 130 ° C and the screw rotational speed is less than 10 rpm or more than 50 rpm, the amorphous reaction mixture will stick to the inner wall of the screw or reactor, It can not be discharged from the heating reactor, so that citric acid crosslinked starch can not be produced.

이상에서 설명한 바와 같은 과정을 거쳐 효소저항전분을 다량으로 함유한 난소화성 구연산 가교화 전분을 얻을 수 있게 된다.(S5) Through the process as described above, it is possible to obtain an indigestible citric acid crosslinked starch containing a large amount of enzyme-resistant starch (S5)

한편, 도 2는 본 발명에 따른 결정형 난소화성 구연산 가교화 전분의 제조방법을 설명하기 위한 개략적 블럭도이다. Meanwhile, FIG. 2 is a schematic block diagram for explaining a method for producing the crystalline indazole-reducing citric acid crosslinked starch according to the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이 결정형 난소화성 구연산 가교화 전분의 제조방법은, b) 단계에서 반죽기에 의해 혼합된 전분-구연산 혼합물을 스테인레스 스틸 트레이로 옮긴 후 45℃에서 수분 함량이 7.5%가 되도록 열풍 건조하고, 분쇄하여 결정형 반응 혼합물을 얻고, 이어서 c) 단계에서 상기 반응 혼합물을, 연속순환식 가열반응기에 3-9회 통과시켜 전분 분자와 구연산 사이의 가교화 반응을 유도하여 결정형 난소화성 구연산 가교화 전분을 얻는 것을 제외하고는 전술한 실시예와 같다.
As shown in FIG. 2, the crystalline starch-citric acid crosslinked starch is prepared by transferring a starch-citric acid mixture mixed in a kneader to a stainless steel tray at a temperature of 45 ° C., Dried and pulverized to obtain a crystalline reaction mixture, and then in step c), the reaction mixture is passed through a continuous circulation type heating reactor three to nine times to induce a cross-linking reaction between the starch molecule and citric acid to produce a crystalline indazole- Except that starch is obtained in the same manner as in the previous embodiment.

. 주사전자현미경(Scanning Electron Microscopy)과 X선 회절기 시험. Scanning Electron Microscopy and X-ray diffractometer test

주사전자현미경과 X선 회절기를 이용하여 상기에서 전술한 바와 같이 제조된 결정형 및 무정형 반응 혼합물의 형태학적 특성과 결정구조의 존재 여부를 조사하였다. 상기 두 종류의 반응 혼합물의 형태학적 특성은 각각의 반응 혼합물들을 양면 탄소 테입을 이용하여 알루미늄 트레이에 붙이고 금(gold)과 팔라디윰(palladium) 혼합물(60:40)을 반응 혼합물들 위에 20 nm 두께로 증착시켜 전계방출 주사전자현미경(SUPRATM 35VP, Carl Zeiss Microimaging, Inc., Thornwood, NY, USA)을 이용하여 3 kV의 가속전압에서 관찰하였다. 또한, 두 반응혼합물들의 X선 회절도는 상온(~24)의 브로민화나트륨 포화용액을 포함하는 데시케이터에 각각의 시료들(약 2 g)을 넣어 반응 혼합물들 사이의 평형수분함량을 약 14.8%로 균일하게 한 후 X-ray diffractometer(Siemens D5000, Madison, WI, USA)를 이용하여, 40 kV와 30 mA의 출력전압과 전력에서 0.3o 회절간격과 3o/min 회절속도로 4~30o 회절각도(2O) 범위에서 X선 회절도를 얻었다. 그 결과들은 첨부된 도 3의 주사전자현미경 사진들과 X선 회절도 그래프에 나타내었다.The morphological characteristics and crystal structure of the crystalline and amorphous reaction mixture prepared as described above were examined using a scanning electron microscope and an X-ray diffractometer. The morphological characteristics of the two reaction mixtures were determined by attaching each reaction mixture to an aluminum tray using a double-sided carbon tape, and a gold and palladium mixture (60:40) (SUPRA TM 35VP, Carl Zeiss Microimaging, Inc., Thornwood, NY, USA) at an accelerating voltage of 3 kV. In addition, the X-ray diffraction diagrams of the two reaction mixtures were obtained by placing each sample (about 2 g) in a desiccator containing a saturated sodium bromide saturated solution at room temperature (~ 24) to obtain an equilibrium moisture content after uniformly to 14.8% X-ray diffractometer using (Siemens D5000, Madison, WI, USA), from the output voltage and power of 40 kV and 30 mA to 0.3 o diffraction interval and 3 o / min diffraction speed four to X-ray diffraction diagram was obtained in the range of 30 ° diffraction angle (2 0 ). The results are shown in the scanning electron micrographs and the X-ray diffraction chart of FIG. 3 attached hereto.

도 3에 도시된 바와 같이, 결정형 반응 혼합물은 전분입자 구조를 유지하고 있었으며 X선 회절각 13~14o, 17o, 18o와 23o에서 강한 피크를 나타내어 결정형 반응 혼합물 내에 결정구조가 존재하고 있음을 확인하였다. 반면에 무정형 반응 혼합물은 전분입자 구조가 붕괴되어 판상의 불규칙한 구조를 나타내고 있으며 X선 회절도 역시 결정구조의 존재를 나타내는 피크가 전부 사라졌으며 전형적인 무정형 구조의 X선 회절도를 나타내었다. 따라서 본 발명에서 사용한 무정형 반응 혼합물의 제조방법은 적절한 것임을 확인하였다.
As shown in FIG. 3, the crystalline reaction mixture maintained a starch particle structure and exhibited strong peaks at X-ray diffraction angles of 13 to 14 o , 17 o , 18 o, and 23 o , Respectively. On the other hand, the amorphous reaction mixture disintegrates the starch particle structure and shows a plate-like irregular structure. X-ray diffraction also shows the X-ray diffraction pattern of a typical amorphous structure in which all the peaks showing the presence of the crystal structure disappeared. Therefore, it was confirmed that the method of preparing the amorphous reaction mixture used in the present invention is appropriate.

. 퓨리에변환적외선분광광도계(FT-IR) 시험. Fourier transform infrared spectrophotometer (FT-IR) test

연속순환식 가열반응기를 통과시킨 전분-구연산 반응혼합물 내에서 전분과 구연산 사이의 가교화반응이 일어나는지를 확인하기 위하여 난소화성 구연산 가교화 전분의 퓨리에변환적외선스펙트럼을 조사하였다. 즉, 연속순환식 가열반응기를 이용한 전분과 구연산 사이의 가교화반응 발생 유무를 확인하기 위해서 구연산 가교화 전분 분말은 2 cm-1의 해상도와 600-4000 cm-1 파장범위에서 BIO-RAD FTS3000 IR 스펙트럼 스캐너를 가지고 조사하였다. 그 결과는 첨부된 도면 3의 그래프에 나타나 있다. Fourier transform infrared spectra of starch - citric acid crosslinked starch were investigated in order to investigate the cross - linking reaction between starch and citric acid in a starch - citric acid reaction mixture passed through a continuous circulation heating reactor. I.e., citric acid crosslinked starch powder BIO-RAD FTS3000 IR in a 2 cm -1 resolution and 600-4000 cm -1 wavelength range in order to determine the cross-linking reaction has occurred between the starch with continuous circulation reactor and heated citric acid Spectral scanners were investigated. The results are shown in the graph of FIG. 3 attached hereto.

도 4에 도시된 바와 같이, 난소화성 구연산 가교화 전분의 FT-IR 스펙트럼은 천연옥수수전분에 비해 1650 cm-1 파장(전분 안에 물 분자의 강하게 결합되어 있는 특성)가 에서 피크강도가 증가하였으며 1710-1735 cm-1 파장범위(에스테르 작용기의 존재)에서 새로운 피크가 형성되었다. 그래서 도 4의 결과는 전분-구연산 반응혼합물이 압출성형기를 통과하면서 전분과 구연산 사이의 에스테르(ester)결합이 형성됨을 확인하였다.
As shown in FIG. 4, the FT-IR spectrum of the indigestible citric acid crosslinked starch showed an increase in peak intensity at 1650 cm-1 wavelength (strongly binding of water molecules in starch) compared to that of natural corn starch, and 1710 A new peak was formed in the -1735 cm-1 wavelength range (presence of ester functionality). Thus, the results of FIG. 4 confirm that the starch-citric acid reaction mixture passes through the extruder and forms ester bonds between starch and citric acid.

. 난소화성 전분함량 측정. Determination of indigestible starch content

구연산 가교화 전분 내의 효소저항전분 함량은 AACC approved method 32-40에 따라 Megazyme 사의 Resistant starch assay kit를 이용하여 측정하였다. Pancreatic α-amylase(1 g)을 100 mM sodium maleate buffer(pH 6.0)와 혼합하여 100 mL로 정용한 후 5분간 교반하였다. 여기에 희석된 amyloglucosidase 용액(300 U/mL) 1 mL를 가하여 혼합하고 3,000 rpm에서 10분간 원심분리여 상등액을 취해 전분소화효소액으로 하였다. 구연산 가교화 전분시료 100 mg(d.b)과 전분소화효소액 4 mL을 혼합하여 37℃에서 16시간 동안 항온진탕배양기(200 strokes/min) 안에서 효소반응시킨 후 99% 무수에탄올 4 mL를 가하여 혼합하고 3,000 rpm에서 10분간 원심분리하여 상등액을 100-mL 정용플라스크로 옮기고, 침전물에 50% 에탄올 수용액 8 mL을 넣어 분산시킨 후 원심분리하여 3,000 rpm에서 10분간 원심분리하고 상등액을 100-mL 정용플라스크에 취합하고 100 mM sodium acetate(pH 4.5) 용액을 가하여 100 mL로 정용하고 이를 가용성 전분 시료로 하였다. 불용성 효소저항전분 시료는 원심분리한 후 잔류물은 2 M KOH 2.0 mL과 혼합하여 20분간 얼음물 수욕조에서 용해시키고 1.2 M sodium acetate(pH 3.8) 용액 8 mL과 혼합한 후 amyloglucosidase 용액(3300 U/mL) 0.1 mL을 가하여 50℃ 항온수욕조에서 30분간 효소반응 시키 100-mL 정용플라스크로 옮기고 탈이온수로 정용하여 제조하였다. 가용성 전분과 불용성 효소저항전분 시료들 각각 0.1 mL과 GOPOD 반응시약 3 mL을 혼합하여 50℃에서 30분간 발색시켜 510 nm에서 흡광도를 측정하여 Megazyme 사에서 제공된 효소저항전분 함량 계산 프로그램을 이용하여 효소저항전분 함량을 산출하였다.The content of enzyme-resistant starch in citric acid crosslinked starches was measured using a Resistant starch assay kit from Megazyme according to AACC approved method 32-40. Pancreatic α-amylase (1 g) was mixed with 100 mM sodium maleate buffer (pH 6.0), diluted to 100 mL, and stirred for 5 minutes. 1 mL of the diluted amyloglucosidase solution (300 U / mL) was added thereto, and the supernatant was centrifuged at 3,000 rpm for 10 minutes to obtain a starch digestion solution. 100 mg (db) of citric acid-crosslinked starch samples and 4 mL of starch digestion solution were mixed and incubated at 37 ° C for 16 hours in an incubator (200 strokes / min) for enzyme reaction. Then, 4 mL of 99% The supernatant was transferred to a 100-mL constant volume flask, and 8 mL of 50% ethanol aqueous solution was added to the precipitate. The supernatant was centrifuged at 3,000 rpm for 10 minutes, and the supernatant was collected in a 100-mL constant volume flask And 100 mM sodium acetate (pH 4.5) was added to the solution, which was used as a soluble starch sample. The insoluble enzyme resistant starch samples were centrifuged and the residue was mixed with 2.0 mL of 2 M KOH and dissolved in an ice water bath for 20 minutes. After mixing with 8 mL of 1.2 M sodium acetate (pH 3.8) solution, amyloglucosidase solution (3300 U / mL) was added, and the reaction was carried out in a constant-temperature water bath at 50 ° C for 30 minutes. The reaction mixture was transferred to a 100-mL constant volume flask and prepared by deionized water. 0.1 mL of soluble starch and insoluble enzyme resistant starch samples were mixed with 3 mL of GOPOD reaction reagent, and the mixture was developed at 50 ° C for 30 minutes. The absorbance was measured at 510 nm, and the enzyme resistance was measured using an enzyme resistance starch content calculation program provided by Megazyme The starch content was calculated.

. 색도 측정. Chromaticity measurement

난소화성 구연산 가교화 전분의 색 특성은 색차계(CD-300d, Konica, Osaka, Japan)를 이용하여 분석하였고 명도, 적색도, 황색도로 나타내었다.The color characteristics of the starch crosslinked with indigestible citric acid were analyzed using a colorimeter (CD-300d, Konica, Osaka, Japan) and the lightness, redness, and yellow color were shown.

. pH 측정. pH measurement

구연산 가교화 전분 1 g (d.b)을 250 mL 비이커에 직접 칭량하고 탈이온수 100 mL를 가하여 1시간 동안 상온에서 교반한 후 pH meter를 이용하여 pH를 측정하였다.Citric acid crosslinked starch 1 g (d.b) was weighed directly into a 250 mL beaker, 100 mL of deionized water was added, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour and pH was measured using a pH meter.

. 반응효율 측정. Measurement of reaction efficiency

구연산 가교화 전분으로부터 가교화반응에 참여하지 않은 구연산을 추출하기 위해 난소화성 구연산 가교화 전분 1 g (d.b)을 50 mL 원심분리관에 넣고 40 mL의 50%(v/v) 에탄올수용액을 가하여 30분간 상온에서 진탕시킨 후 2500g에서 원심분리하여 상등액을 분리하여 100 mL 정용플라스크로 옮긴다. 침전물에 50%(v/v) 에탄올수용액을 40 mL 가하여 동일한 조작을 수행하여 상등액을 100 mL 정용플라스크로 옮긴 후 탈이온수를 이용하여 100 mL로 정용하였다. 정용플라스크로부터 25 mL를 취하여 250mL 삼각플라스크로 옮기고 0.1%(w/v) 페놀프탈레인 용액을 2-3방울 가하고 0.1 N NaOH 표준용액(역가 1.002)을 이용하여 적정한 후 아래 식에 의해 구연산 함량을 계산하였다.Citric acid To extract citric acid not participating in the cross-linking reaction, 1 g (db) of the indigestible citric acid crosslinked starch was added to a 50 mL centrifuge tube and 40 mL of 50% (v / v) aqueous ethanol solution was added After shaking at room temperature for 30 minutes, the supernatant is separated by centrifugation at 2500 g and transferred to a 100 mL constant volume flask. The same operation was carried out by adding 40 mL of a 50% (v / v) aqueous ethanol solution to the precipitate, and the supernatant was transferred to a 100 mL constant volume flask and diluted to 100 mL with deionized water. Take 25 mL of the solution from a regular flask and transfer it to a 250 mL Erlenmeyer flask. Add 2-3 drops of 0.1% (w / v) phenolphthalein solution and titrate with 0.1 N NaOH standard solution (activity 1.002) .

Figure 112013093058687-pat00001
Figure 112013093058687-pat00001

여기서 0.0064 g은 0.1 N NaOH 1mL에 대응하는 구연산의 양, 4는 희석배수를을 나타낸다.
Where 0.0064 g represents the amount of citric acid corresponding to 1 mL of 0.1 N NaOH and 4 represents the dilution factor.

또한 전분-구연산 반응혼합물(연속순환식 가열반응기를 통과시키지 않은 것)에 대하여 상기의 절차에 따라 구연산을 회수하여 정량하였다.
Citric acid was also recovered by quantitative determination of the starch-citric acid reaction mixture (not passed through a continuous circulation heating reactor) according to the procedure described above.

Figure 112013093058687-pat00002
Figure 112013093058687-pat00002

여기서 Wo는 전분-구연산 반응혼합물로부터 회수한 구연산의 양(g)이며 W₁은 구연산 가교화 전분으로부터 회수한 가교화반응에 참여하지 않은 구연산의 양(g)이다.Where W o is the amount (g) of citric acid recovered from the starch-citric acid reaction mixture and W 1 is the amount of citric acid (g) not participating in the crosslinking reaction recovered from the citric acid crosslinked starch.

. 신맛 강도 평가. Sour Strength Evaluation

구연산 가교화 전분의 신맛의 강도를 평가하기 위해 0∼3%의 범위에서 10개 농도 수준의 다른 구연산 용액들을 제조하여 차이식별 및 강도순위 검사를 통해 10명의 관능검사 평가원을 선발하였다. 선발된 관능검사 평가원들은 0%, 0.05%, 0.1%, 0.3%, 0.5%, 1%, 1.5%, 2.0%, 2.5%, 3.0%의 구연산 용액을 가지고 신맛의 강도를 훈련하였다. 관능평가를 위해 구연산 가교화 전분 1 g을 50 mL 증류수와 혼합하여 30분간 교반한 후 2500g에서 20분간 원심분리하여 상등액을 회수하여 신맛의 강도를 평가하기 위한 시료로 하였다. 시료들 사이에 정제수를 제공하여 입을 행굴 수 있도록 하였다. 신맛의 강도는 9점 척도법을 사용하여 0점은 신맛이 없으며 5점은 중간정도의 신맛을, 9점은 강한 신맛으로 하였다.
To evaluate the acidity of citric acid crosslinked starch, 10 different citric acid solutions were prepared in the range of 0 ~ 3%, and 10 sensory evaluation sites were selected through difference discrimination and strength ranking test. Selected sensory evaluators were trained on the intensity of acidity with 0%, 0.05%, 0.1%, 0.3%, 0.5%, 1%, 1.5%, 2.0%, 2.5% and 3.0% citric acid solution. For the sensory evaluation, 1 g of citric acid crosslinked starch was mixed with 50 mL of distilled water, stirred for 30 minutes, centrifuged at 2500 g for 20 minutes, and the supernatant was recovered to evaluate the sour taste. Purified water was provided between the samples to allow the mouth to be dug. The intensity of sour taste was measured by 9 point scale method. 0 point had no sour taste, 5 point had medium sour taste, and 9 point had strong sour taste.

[비교예][Comparative Example]

전분과 구연산의 가교화반응을 위해 현재 문헌상에 적용되고 있는 컨벡션오븐을 이용한 반건조가열반응(semi-dry heating reaction)에 의한 구연산 가교화 전분의 효소저항전분 함량을 표1에 나타내었다. Table 1 shows the enzyme-resistant starch content of citric acid-crosslinked starch by semi-dry heating reaction using a convection oven, which is currently applied in the literature for the cross-linking reaction between starch and citric acid.

결정형 구연산 가교화 전분 제조를 위한 반건조가열 반응조건과 효소저항전분함량Semi-Dry Heat Reaction Conditions and Enzyme Resistant Starch Content for Preparation of Crystalline Citric Acid Crosslinked Starch 결정형 반응 혼합물Crystalline reaction mixture 반건조가열 반응조건Semi-dry heating reaction conditions
효소저항전분함량
(%)

Enzyme resistant starch content
(%)
구연산농도
(%)
Citric acid concentration
(%)
pHpH 온도
(℃)
Temperature
(° C)
시간 1 )
(h)
Time 1 )
(h)
1010 3.53.5 150150 55 39.539.5 4040 3.53.5 150150 55 75.475.4

1)결정형 방응 혼합물 200 g을 반응시키는데 걸린 시간
1) The time taken to react 200 g of the crystal-type reaction mixture

[실시예1][Example 1]

결정형 구연산 가교화 전분의 효소저항전분 함량 변화에 대한 연속순환식 가열반응기 스크류 속도의 효과를 조사하기 위해 성형노즐을 제거(개방)한 연속순환식 가열반응기의 스크류 회전속도를 10, 30, 50 rpm으로 결정형 반응 혼합물을 연속순환식 가열반응기 안으로 100 g/min의 속도로 투입하여 구연산 가교화 전분을 제조하였다. 연속순환식 가열반응기 운전조건과 효소저항전분함량은 표2에 제시하였다.In order to investigate the effects of the screw speed of the continuous-circulation heating reactor on the enzyme-resistant starch content of the crystalline citric acid crosslinked starch, the rotation speed of the screw of the continuous-circulation heating reactor in which the shaping nozzle was removed (open) was measured at 10, 30 and 50 rpm , The crystalline reaction mixture was fed into a continuous circulation type heating reactor at a rate of 100 g / min to prepare citric acid crosslinked starch. The operating conditions of the continuous-circulation heating reactor and the enzyme-resistant starch content are shown in Table 2.

결정형 구연산 가교화 전분의 효소저항전분 함량에 대한 연속순환식 가열반응기 스크류 회전속도의 효과Effect of Rotation Speed of Continuous Circulating Heating Reactor on the Enzyme Resistant Starch Content of Crystalline Citric Acid Crosslinked Starch 결정형 반응 혼합물Crystalline reaction mixture 연속순환식 가열반응기 운전조건Continuous circulation type heating reactor operating condition 효소저항전분함량
(%)
Enzyme resistant starch content
(%)
구연산농도
(%)
Citric acid concentration
(%)
pHpH 반응
온도
(℃)
reaction
Temperature
(° C)
스크류
회전속도
(rpm)
screw
Rotation speed
(rpm)
통과
회수
(회)
Pass
collection
(time)
실제작업
시간 1 )
(h)
Actual work
Time 1 )
(h)
1010 3.53.5 150150 1010 55 1.251.25 25.525.5 1010 3.53.5 150150 3030 55 0.920.92 21.721.7 1010 3.53.5 150150 5050 55 0.670.67 16.316.3 4040 3.53.5 150150 1010 55 1.401.40 89.489.4 4040 3.53.5 150150 3030 55 0.980.98 68.968.9 4040 3.53.5 150150 5050 55 0.650.65 54.754.7

1 )난소화성 구연산 가교화 전분 2500 g을 제조하는데 걸린 실제 작업시간 1 ) Actual working time for producing 2500 g of indigestible citric acid crosslinked starch

표2 에서 제시된 바와 같이 스크류 회전가 50 rpm에서 10 rpm으로 감소할 수록 구연산 가교화 전분 내의 효소저항전분 함량은 증가하였다. 전분의 건조중량 대비 40% 구연산 용액을 사용한 경우에 있어 스크류 속도 10 rpm에서 비교예1 에 제시된 저항전분 함량보다 높은 수준을 나타내었다.
As shown in Table 2, the enzyme resistant starch content in the citric acid crosslinked starch increased as the screw rotation decreased from 50 rpm to 10 rpm. When the 40% citric acid solution was used as the dry weight of the starch, the content of the starch was higher than that of Comparative Example 1 at a screw speed of 10 rpm.

[실시예 2][Example 2]

결정형 구연산 가교화 전분의 효소저항전분 함량 변화에 대한 연속순환식 가열반응기의 반응온도의 효과를 조사하기 위해 반응온도를 130℃, 150℃, 170℃, 190℃로 하여 결정형 반응 혼합물을 연속순환식 가열반응기 안으로 100 g/min의 속도로 투입하면서 구연산 가교화 전분을 제조하였다. 연속순환식 가열반응기 운전조건과 효소저항전분함량은 표3에 제시하였다.
In order to investigate the effect of the reaction temperature of the continuous-circulation type heating reactor on the enzyme-resistant starch content of the crystalline citric acid crosslinked starch, the reaction mixture was heated to 130 ° C., 150 ° C., 170 ° C., and 190 ° C., The citric acid crosslinked starch was prepared by charging into a heating reactor at a rate of 100 g / min. The operating conditions of the continuous-circulation-type heating reactor and the enzyme-resistant starch content are shown in Table 3.

결정형 구연산 가교화 전분의 효소저항전분 함량에 대한 연속순환식 가열반응기의 반응온도의 효과Effect of Reaction Temperature on the Enzyme Resistant Starch Content of Crystalline Citric Acid Crosslinked Starch in a Continuous Circulating Heating Reactor 결정형 반응 혼합물Crystalline reaction mixture 연속순환식 가열반응기 운전조건Continuous circulation type heating reactor operating condition 효소저항전분함량
(%)
Enzyme resistant starch content
(%)
구연산농도
(%)
Citric acid concentration
(%)
pHpH 반응
온도
(℃)
reaction
Temperature
(° C)
스크류 회전속도
(rpm)
Screw rotation speed
(rpm)
통과
회수
(회)
Pass
collection
(time)
1010 3.53.5 130130 1010 55 21.221.2 1010 3.53.5 150150 1010 55 25.525.5 1010 3.53.5 170170 1010 55 34.634.6 1010 3.53.5 190190 1010 55 44.044.0 4040 3.53.5 130130 1010 55 54.954.9 4040 3.53.5 150150 1010 55 89.389.3 4040 3.53.5 170170 1010 55 88.188.1 4040 3.53.5 190190 1010 55 95.795.7

표3 에 제시된 바와 같이 10% 구연산 용액을 사용하여 제조한 결정형 반응 혼합물의 경우에 있어 온도가 상승하면서 구연산 가교화 전분 내의 효소저항전분 함량은 증가하였다. 반응온도 190℃의 경우 동일한 구연산 농도를 사용한 비교예의 효소저항전분보다 높은 수준을 나타내었다. 한편 40% 구연산 용액을 사용하여 제조한 결정형 반응 혼합물의 경우 150℃에서 효소저항전분 최대치를 나타내었으며 반응온도가 190℃로 상승하면서 미미한 감소가 관찰되었으나 동일한 구연산 용액 농도를 사용한 비교예의 효소저항전분함량보다는 150∼190℃ 처리군들이 높은 효소 저항전분 함량을 나타내었다.As shown in Table 3, in the case of the crystalline reaction mixture prepared using 10% citric acid solution, the enzyme resistant starch content in the citric acid crosslinked starch increased with increasing temperature. The reaction temperature was higher than that of the enzyme-resistant starch of Comparative Example using the same citric acid concentration at 190 ° C. On the other hand, the crystalline reaction mixture prepared using the 40% citric acid solution showed the maximum value of the enzyme-resistant starch at 150 ° C. and a slight decrease was observed while the reaction temperature was increased to 190 ° C. However, the enzyme resistant starch content Treated group showed high enzyme - resistant starch content.

[실시예 3][Example 3]

결정형 구연산 가교화 전분의 효소저항전분 함량 변화에 대한 연속순환식 가열반응기 통과회수의 효과를 조사하기 위해 연속순환식 가열반응기 통과회수를 1회에서 9회까지로 하여 결정형 반응 혼합물을 연속순환식 가열반응기 안으로 100 g/min의 속도로 투입하면서 구연산 가교화 전분을 제조하였다. 연속순환식 가열반응기 운전조건과 효소저항전분함량은 표4에 제시하였다.In order to investigate the effect of the circulating heating reactor passing rate on the change of the enzyme resistant starch content of the crystalline citric acid crosslinked starch, the number of times of passage of the continuous circulation heating reactor was changed from 1 to 9 times, The citric acid crosslinked starch was prepared by feeding into the reactor at a rate of 100 g / min. The operating conditions of the continuous-circulation-type heating reactor and the enzyme-resistant starch content are shown in Table 4.

결정형 구연산 가교화 전분의 효소저항전분 함량에 대한 연속순환식 가열반응기 통과회수에 대한 효과Effects of Crystalline Citric Acid Crosslinked Starch on Enzyme Resistant Starch Contents in Continuous Circulating Heating Reactor 결정형 반응 혼합물 조건Crystalline reaction mixture conditions 연속순환식 가열반응기 운전조건Continuous circulation type heating reactor operating condition 효소저항전분함량
(%)
Enzyme resistant starch content
(%)
구연산농도
(%)
Citric acid concentration
(%)
pHpH 반응
온도
(℃)
reaction
Temperature
(° C)
스크류 회전속도
(rpm)
Screw rotation speed
(rpm)
통과
회수
(회)
Pass
collection
(time)
1010 3.53.5 150150 1010 1One 5.85.8 1010 3.53.5 150150 1010 33 8.68.6 1010 3.53.5 150150 1010 55 26.026.0 1010 3.53.5 150150 1010 77 43.743.7 1010 3.53.5 150150 1010 99 57.157.1 4040 3.53.5 150150 1010 1One 34.834.8 4040 3.53.5 150150 1010 33 56.856.8 4040 3.53.5 150150 1010 55 89.189.1 4040 3.53.5 150150 1010 77 88.288.2 4040 3.53.5 150150 1010 99 88.988.9

표4 에 제시된 바와 같이 10% 구연산 용액을 사용하여 제조한 결정형 반응 혼합물의 경우 연속순환식 가열반응기 통과회수가 증가하면서 구연산 가교화 전분 내의 효소저항전분 함량은 증가하였다. 특히 3회 통과 후부터 효소저항전분 함량은 급격히 증가하였다. 한편 40% 구연산 용액을 사용하여 제조한 결정형 반응 혼합물의 경우 연속순환식 가열반응기 통과회수가 5회까지 증가하였으며 5회~9회 통과회수 범위에서 큰 차이를 나타내지 않았다.
As shown in Table 4, in the case of the crystalline reaction mixture prepared using 10% citric acid solution, the content of enzyme resistant starch in the citric acid crosslinked starch increased with increasing the number of circulating heating reactor passing times. Especially, the enzyme resistant starch content increased rapidly after 3 passings. On the other hand, in the case of the crystalline reaction mixture prepared by using 40% citric acid solution, the number of passages in the continuous circulation type heating reactor was increased up to 5 times, and no significant difference was shown in the range of 5 to 9 passages.

[실시예 4][Example 4]

무정형 구연산 가교화 전분의 제조를 위해 무정형 반응 혼합물은 연속순환식 가열반응기에 100 g/min의 속도로 호퍼를 통해 공급하여 1-9회 연속순환식 가열반응기를 통과시켜 무정형 구연산 가교화 전분을 형성하였다. 연속순환식 가열반응기 운전조건과 효소저항전분함량은 표 5에 제시하였다.
Amorphous citric acid To prepare crosslinked starch, the amorphous reaction mixture was fed through a hopper at a rate of 100 g / min into a continuous-circulation heating reactor and passed through a circulating heating reactor for 1-9 times to form amorphous citric acid crosslinked starch Respectively. The operating conditions of the continuous-circulation-type heating reactor and the enzyme-resistant starch content are shown in Table 5.

무정형 구연산 가교화 전분의 효소저항전분 함량에 대한 연속순환식 가열반응기 통과회수에 대한 효과Effects of Amorphous Citric Acid Crosslinked Starch on Enzyme Resistant Starch Contents in Continuous Circulation Heating Reactor Passing Recovery 무정형 반응 혼합물 조건Amorphous reaction mixture conditions 연속순환식 가열반응기 운전조건Continuous circulation type heating reactor operating condition 효소저항전분함량
(%)
Enzyme resistant starch content
(%)
구연산농도
(%)
Citric acid concentration
(%)
pHpH 반응
온도
(℃)
reaction
Temperature
(° C)
스크류회전속도
(rpm)
Screw rotation speed
(rpm)
통과
회수
(회)
Pass
collection
(time)
불용성Insoluble 가용성Availability
(불용성+가용성
gun
(Insoluble + availability)
2020 3.53.5 -- -- -- 1.61.6 3.63.6 5.25.2 2020 3.53.5 130130 2020 1One 0.40.4 21.921.9 22.322.3 2020 3.53.5 130130 2020 22 0.30.3 23.923.9 24.224.2 2020 3.53.5 130130 2020 33 0.10.1 23.923.9 24.025.724.025.7 2020 3.53.5 130130 2020 44 0.40.4 25.325.3 25.225.2 2020 3.53.5 130130 2020 55 0.00.0 25.225.2 25.625.6 2020 3.53.5 130130 2020 66 0.00.0 25.625.6 26.026.0 2020 3.53.5 130130 2020 77 0.00.0 26.026.0 26.026.0 2020 3.53.5 130130 2020 88 0.00.0 27.427.4 27.427.4 2020 3.53.5 130130 2020 99 1.11.1 24.724.7 25.825.8

표5 에 제시된 바와 같이 20% 구연산 용액을 사용하여 제조한 무정형 반응 혼합물을 이용하여 무정형 구연산 가교화 전분을 제조하였을 때 연속순환식 가열반응기 1회 통과 시 효소저항전분 함량의 급격한 증가가 관찰되었으나 2∼9회까지 통과회수 범위에서는 큰 차이를 나타내지 않았다. 반면 무정형 구연산 가교화 전분은 결정형 구연산 가교화 전분에 비해 효소저항전분함량이 낮았으나 특이하게 무정형 구연산 가교화 전분의 효소저항전분은 물에 용해가 가능한 가용성 효소저항전분으로 구성되어 있었다.As shown in Table 5, when the amorphous citric acid crosslinked starch was prepared by using the amorphous reaction mixture prepared by using 20% citric acid solution, a rapid increase of the enzyme resistant starch content was observed in one cycle of the continuous circulation heating reactor, To 9 times, there was no significant difference in the number of passing times. On the other hand, the amorphous citric acid crosslinked starch had a lower content of enzyme resistant starch compared to the crystalline citric acid crosslinked starch, but the enzyme resistant starch of the amorphous citric acid crosslinked starch was composed of soluble enzyme resistant starch soluble in water.

[실시예 5][Example 5]

비교예와 실시예3 에서 제조한 난소화성 구연산 가교화 전분들의 외관색특성을 측정하여 도4 와 표6 에 나타내었다.
The appearance color characteristics of the indigestible citric acid crosslinked starch prepared in Comparative Example and Example 3 were measured and shown in FIG. 4 and Table 6.

컨백션오븐과 연속순환식 가열반응기를 이용한 난소화성 구연산 가교화 전분들의 색특성Color Characteristics of Pre-crosslinked Citric Acid Bridged Oven and Continuous Circulating Heating Reactor 시료sample 반응기Reactor 명도(L*)Brightness (L * ) 적색도(a*)Redness (a * ) 황색도(b*)Yellowness (b * ) 비교예1 ) Comparative Example 1 ) 컨백션오븐Conversion Oven 85.085.0 2.12.1 19.919.9 실시예42 ) Example 4 2 ) 연속순환식
가열반응기
Continuous circulation type
Heating reactor
94.694.6 -0.5-0.5 3.63.6
천연전분Natural starch -- 96.896.8 -0.1-0.1 1.41.4

1)반응조건: 40% 구연산 용액( pH 3.5)를 사용하여 제조한 결정형 반응 혼합물, 반응온도 150℃, 반응시간 5시간1) Reaction conditions: Crystalline reaction mixture prepared by using 40% citric acid solution (pH 3.5), reaction temperature 150 ℃, reaction time 5 hours

2)반응조건: 40% 구연산 용액(pH 3.5)을 사용하여 제조한 결정형 반응 혼합물, 반응온도 150℃, 스크류 회전속도 10 rpm, 연속순환식 가열반응기 통과회수 5회
2) Reaction conditions: Crystalline reaction mixture prepared by using 40% citric acid solution (pH 3.5) at a reaction temperature of 150 ° C, a screw rotating speed of 10 rpm,

위에서 확인되는 바와 같이 컨백션오븐에서 반응시킨 난소화성 구연산 가교화 전분은 명도가 감소하였고 황색도는 증가하였다. 반면에 연속순환식 가열반응기를 통과시켜 제조한 난소화성 구연산 가교화 전분은 천연전분의 색특성과 큰 차이를 나타내지 않았다.
As can be seen above, the brightness of the ovariectable citric acid crosslinked starch reacted in the convection oven decreased and the yellowness increased. On the other hand, the indigestible citric acid crosslinked starch prepared by passing through a continuous circulation heating reactor showed no significant difference from the color characteristics of natural starch.

[실시예 6][Example 6]

연속순환식 가열반응기를 이용한 구연산 가교화 전분들의 pH, 반응효율, 신맛의 강도를 측정하였다. 연속순환식 가열반응기 운전조건과 각 측정치를 표7에 나타내었다.
The pH, reaction efficiency and acidity of citric acid crosslinking precursors were measured by using a continuous circulation heating reactor. The operating conditions and the measured values of the continuous circulation type heating reactor are shown in Table 7.

결정형 구연산 가교화 전분의 pH, 반응효율, 신맛의 강도PH, reaction efficiency, and acidity of crystalline citric acid crosslinked starch 결정형 반응 혼합물Crystalline reaction mixture 연속순환식 가열반응기 운전조건Continuous circulation type heating reactor operating condition
pH

pH

반응효율
(%)

Reaction efficiency
(%)

신맛의 강도
(점)

The intensity of acidity
(point)
구연산농도
(%)
Citric acid concentration
(%)
pHpH 반응
온도
(℃)
reaction
Temperature
(° C)
스크류 회전속도
(rpm)
Screw rotation speed
(rpm)
통과
회수
(회)
Pass
collection
(time)
1010 3.53.5 150150 1010 55 7.07.0 28.6328.63 00 1010 3.53.5 150150 5050 55 5.85.8 1.171.17 44 1010 3.53.5 190190 1010 55 7.27.2 78.0378.03 00 4040 3.53.5 150150 1010 55 7.27.2 30.0530.05 00 4040 3.53.5 150150 5050 55 6.36.3 17.1517.15 1One 4040 3.53.5 190190 1010 55 7.87.8 61.4361.43 00

표 6에서 확인되는 바와 같이 50 rpm에서 반응을 제외하고는 신맛은 없었으며 pH 또한 7.0이상을 나타내어 본 특허에서 제공한 난소화성 구연산 가교화 전분은 반응 후 세척공정을 요구하지 않는다.As can be seen in Table 6, except for the reaction at 50 rpm, there was no sour taste and the pH was more than 7.0. Thus, the indigestible citric acid crosslinked starch provided in this patent does not require a washing step after the reaction.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It is obvious to those who have. Accordingly, it should be understood that such modifications or alterations should not be understood individually from the technical spirit and viewpoint of the present invention, and that modified embodiments fall within the scope of the claims of the present invention.

S1 : 구연산 용액 제조단계 S2 : 전분-구연산 혼합물 제조단계
S3 : 반응 혼합물 제조단계 S4 : 가교화 반응 유도 단계
S5 : 완료단계
S1: Citric acid solution preparation step S2: Starch-citric acid mixture preparation step
S3: reaction mixture preparation step S4: step of inducing crosslinking reaction
S5: Completion phase

Claims (7)

a) pH 1.0 - 6.5 구연산 용액을 제조한 후 전분과 혼합하되, 구연산 용액과 건조 전분을 1 : 1로 혼합하여 전분-구연산 혼합물을 만드는 단계;
b) 전분-구연산 혼합물을 수분 함량이 7.5%가 되도록 건조하여 반응 혼합물을 제조하는 단계; 및
c) 상기 반응 혼합물을, 반응 온도가 130℃ - 190℃이고, 스크류 회전속도가 10 - 50rpm 인 조건의 연속순환식 가열반응기에 3-9회 반복하여 통과시켜 전분 분자와 구연산 사이의 가교화 반응을 유도하여 결정형 또는 무정형 난소화성 구연산 가교화 전분을 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
난소화성 구연산 가교화 전분의 제조방법.
a) preparing a citric acid solution having a pH of 1.0 to 6.5 and mixing it with starch, mixing the citric acid solution and the dried starch in a ratio of 1: 1 to prepare a starch-citric acid mixture;
b) drying the starch-citric acid mixture to a moisture content of 7.5% to prepare a reaction mixture; And
c) The above reaction mixture is repeatedly passed through a continuous circulation type heating reactor at a reaction temperature of 130 ° C. to 190 ° C. and a screw rotation speed of 10 to 50 rpm for 3 to 9 times to effect crosslinking reaction between starch molecules and citric acid To obtain a crystalline or amorphous indigestible citric acid crosslinked starch.
Process for the preparation of indigestible citric acid crosslinked starch.
제1항에 있어서,
상기 a) 단계는,
구연산 용액을 제조하되, 무수구연산과 구연산나트륨을 3 : 1의 중량비율로 혼합하고 정제수에 용해시켜 제조하되, 구연산 혼합물 0.1 - 0.4kg과 정제수 0.6 - 0.9kg을 혼합하여 제조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
난소화성 구연산 가교화 전분의 제조방법.
The method according to claim 1,
The step a)
Preparing a citric acid solution by mixing citric acid anhydride and sodium citrate in a weight ratio of 3: 1 and dissolving in purified water, wherein 0.1 to 0.4 kg of a citric acid mixture and 0.6 to 0.9 kg of purified water are mixed ≪ / RTI >
Process for the preparation of indigestible citric acid crosslinked starch.
제1항에 있어서,
상기 a) 단계는,
상기 구연산 용액 1kg과 건조 전분 1kg을 반죽기에 투입하여 20-30 분간 혼합하는 것을 특징으로 하는,
난소화성 구연산 가교화 전분의 제조방법.
The method according to claim 1,
The step a)
1 kg of the citric acid solution and 1 kg of dried starch are put into a kneader and mixed for 20-30 minutes.
Process for the preparation of indigestible citric acid crosslinked starch.
제3항에 있어서,
상기 b) 단계는,
상기 반죽기에 의해 혼합된 전분-구연산 혼합물을 스테인레스 스틸 트레이로 옮긴 후 45℃에서 수분 함량이 7.5%가 되도록 열풍 건조하고, 분쇄하여 결정형 반응 혼합물을 제조하고,
상기 c) 단계는,
상기 b) 단계에서 제조된 반응 혼합물을 연속순환식 가열반응기로 3-9회 반복하여 통과시켜 난소화성 구연산 가교화 전분을 얻는 것을 특징으로 하는,
난소화성 구연산 가교화 전분의 제조방법.
The method of claim 3,
The step b)
The starch-citric acid mixture mixed by the kneader was transferred to a stainless steel tray, followed by hot-air drying at 45 ° C so as to have a water content of 7.5% and pulverization to prepare a crystalline reaction mixture,
The step c)
Wherein the reaction mixture prepared in the step b) is repeatedly passed through the continuous circulation type heating reactor 3 to 9 times to obtain an indigestible citric acid crosslinked starch.
Process for the preparation of indigestible citric acid crosslinked starch.
제3항에 있어서,
상기 b) 단계는,
b-1) 상기 반죽기에 의해 혼합된 전분-구연산 혼합물을 스테인레스 스틸 트레이로 옮긴 후 45℃에서 수분 함량이 7.5%가 되도록 열풍 건조하고, 분쇄하여 결정형 반응 혼합물을 제조하는 단계;
b-2) 결정형 반응 혼합물을 압출성형기로 통과시키되, 배럴 온도는 배럴의 시료 주입구 영역에서 시료 용융물의 사출영역으로 갈수록 온도가 점차 높아지도록 하고, 스크류를 150rpm으로 회전시키면서, 결정형 반응 혼합물을 호퍼를 통하여 배럴의 시료 주입구로 100 - 120 g/min의 속도로 압출성형기에 공급하는 단계;
b-3) 결정형 반응 혼합물의 수분 함량이 25%가 되도록 배럴의 시료 주입구에 정제수를 주입하는 단계; 및
b-4) 상기 압출성형기의 원형노즐을 통과한 압출 성형물을 80℃에서 수분 함량이 7.5%가 되도록 열풍건조 한 후, 분쇄하여 무정형 반응 혼합물을 제조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
난소화성 구연산 가교화 전분의 제조방법.
The method of claim 3,
The step b)
b-1) transferring the starch-citric acid mixture mixed by the kneader to a stainless steel tray, hot-air drying at 45 ° C to have a water content of 7.5%, and pulverizing to prepare a crystalline reaction mixture;
b-2) The crystalline reaction mixture is passed through an extruder, the temperature of which is gradually increased from the sample injection port area of the barrel to the injection area of the sample melt, while rotating the screw at 150 rpm, To a sample inlet of the barrel at a rate of 100 - 120 g / min to the extruder;
b-3) injecting purified water into the sample inlet of the barrel such that the water content of the crystalline reaction mixture is 25%; And
b-4) drying the extrudate passed through the circular nozzle of the extrusion molding machine at a temperature of 80 ° C in a hot air stream to have a water content of 7.5%, and pulverizing the resultant to prepare an amorphous reaction mixture.
Process for the preparation of indigestible citric acid crosslinked starch.
제1항에 있어서,
상기 c) 단계에 사용되는 연속순환식 가열반응기는, 압출성형기를 기본 골격으로 하고, 사출구와 성형노즐이 제거된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는,
난소화성 구연산 가교화 전분의 제조방법.


The method according to claim 1,
The continuous-circulation-type heating reactor used in the step c) is characterized in that the extruder has a basic skeleton and a structure in which a discharge port and a forming nozzle are removed.
Process for the preparation of indigestible citric acid crosslinked starch.


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