KR19990001814A - 전분 분해효소에 대한 저항성을 갖는 전분의 함량을 증가시키는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전분 분해효소에 대한 저항성을 갖는 전분(효소저항전분)의 함량을 증가시키는 방법에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 발명은 아밀로즈 함량이 10%~40%(w/w)의 전분의 현탁액을 호화온도에서 가열하여 냉각시키고, 이 전분호액을 건조시킨 다음, 일정조건하에서 수분-열처리함으로써 효소저항전분의 함량을 증가시키는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 물리적 변성방법으로는 제조된 효소저항전분의 함량은 종래 방법에 의해 제조된 효소저항전분에 비해, 약 40%(증가분이 차지하는 퍼센트) 증가하였으므로, 본 발명의 방법을 적용하면 값비싼 고아밀로즈 전분을 사용하지 않고서도 효소저항전분의 함량이 증가된 전분을 제조할 수 있다.

Description

전분 분해효소에 대한 저항성을 갖는 전분의 함량을 증가시키는 방법

본 발명은 전분 분해효소에 대한 저항성을 갖는 전분의 함량을 증가시키는 방법에 관한 것이다. 좀더 구체적으로, 본 발명은 아밀로즈 함량이 10%~40%(w/w)인 전분의 현탁액을 가열하여 호화시키고 다시 냉각시키는 공정을 반복한 다음, 이 전분호액을 건조시키고 일정조건하에서 수분-열처리함으로써, 전분 분해효소에 대한 저항성을 갖는 전분의 함량을 증가시키는 방법에 관한 것이다.

최근 기능성 식품에 대한 관심이 높아지면서, 영양생리적으로 활성을 갖는 효소저항전분에 대해 활발한 연구가 진행되고 있다. 본 발명에서 효소저항전분은 알파, 베타-아밀라제 등의 전분 분해효소로 처리하여도 분해되지 않고 남는 전분을 의미하는데, 보통 효소저항전분이라 하면 노화된 전분을 의미한다.

효소저항전분은 식이 섬유소처럼 순환계 질환에 대한 예방효과가 있으며, 소장에서 소화·흡수되지 못하고 대장에서 미생물에 의해 발효되어, 부티릭산과 같은 단쇄지방산을 생성하므로, 암세포의 성장을 억제하는 생리적인 기능을 가지고 있다.

상술한 기능을 나타내는 효소저항전의 생성은 전분의 종류, 수분함량, 가열온도 등 여러가지 요인에 의하여 영향을 받지만, 특히 아밀로즈 함량이 큰 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.

일반적으로, 전분의 물리, 화학적 처리에 의해 제조된 변성전분은 식품산업에 널리 이용되고 있는데, 인체에 대한 안정성을 고려할 때 화학적인 변성방법보다는 물리적인 변성방법이 더 유용하다. 물리적 변성방법중에서 수분-열처리(습열처리)법은 호화가 일어나지 않도록 제한된 수분을 함유한 전분을 높은 온도에서 열처리하는 방법으로, 처리후의 전분은 열이나 산에 대해 안정성을 가지고 팽윤력이 감소하며, 점성이 변화된다.

고아밀로즈 옥수수 전분(아밀로즈 함량이 50%~70%(w/w)인 옥수수 전분)이 적절한 수분을 갖도록 조절하고, 121℃에서 가열 및 4℃로 냉각하는 과정을 반복하면, 효소저항전분의 함량이 40%(w/w) 정도까지 증가되는 변성전분이 제조되는 반면, 10%~40%(w/w) 수준의 아밀로즈를 함유한 전분류(옥수수 전분의 경우, 약 23%(w/w)정도)은 같은 방법으로 가열 및 냉각하여도, 효소저항전분의 함량이 20%(w/w) 이상되지 않는 것으로 알려져 있다.

따라서, 효소저항전분의 함량 증대를 위해서는 고 아밀로즈 전분을 원료로 사용하는 것이 바람직하나, 가격이 비싸다는 단점이 있었기에, 저렴한 보통 수준의 아밀로즈를 함유한 전분을 이용하여 효소저항전분의 함량을 높이는 획기적인 방법이 절실히 요구되었다.

이에, 본 발명자들은 효소저항전분의 함량을 높이고자 예의 연구노력한 결과, 아밀로즈 함량이 10%~40%(w/w)인 전분의 현탁액을 수회에 걸쳐 가열·냉각하고, 건조시킨 다음, 일정조건하에서 수분-열처리를 할 경우 효소저항전분의 함량이 종래 방법에 비해 약 40% (증가분이 차지하는 퍼센트) 정도 증가되는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.

결국, 본 발명의 목적은 전분 분해효소에 대한 저항성을 갖는 전분(효소저항전분)의 함량을 증가시키는 방법을 제공하는 것이다.

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다.

본 발명자들은 고아밀로즈 전분을 이용하지 않고, 일반적으로 널리 사용되고 있는 아밀로즈 함량이 10%~40%(w/w)인 전분을 사용하여 효소저항전분의 함량을 크게 증가시키고자 하였다. 이러한 목적을 달성하기 위하여, 아밀로즈 함량이 10%~40%(w/w)인 전분에 전분중량대비 2~4배 정도의 물을 가하여 전분의 현탁액을 제조하고, 그를 100~130℃에서 가열하고 냉각시키는 가열·냉각 공정을 2~6회 반복 진행한 다음, 건조시켜 건조전분의 수분 함량이 10%~30%(w/w), 바람직하게는 15%~25%(w/w)가 되도록 하고, 밀봉하여 100℃~150℃의 온도, 바람직하게는 100℃~120℃의 온도에서 3~24시간, 바람직하게는 10~20시간 열처리하였다. 상기에서, 전분은 옥수수전분, 감자전분, 고구마전분, 타피오카 전분, 사고전분, 쌀전분, 밀전분, 동부전분 등을 사용할 수 있다.

그 결과, 본 발명의 물리적 변성방법에 의해 제조된 효소저항전분의 함량은 종래방법에 의해 제조된 효소저항전분에 비해, 약 40%(증가분이 차지하는 퍼센트) 증가 하였음을 알 수 있었다.

따라서, 본 발명의 방법에 의하면, 값비싼 고아밀로즈 전분을 사용하지 않고서도 효소저항전분의 함량이 증가된 변성전분을 제조할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 구체적으로 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하는 것으로, 이들 실시예에 의해 본 발명의 범위가 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자들에게 있어서 자명할 것이다.

[실시예 1] 수분-열처리 방법에 의한 옥수수 전분의 변성

아밀로즈 함량이 약 23%(w/w)인 옥수수 전분을 수분함량이 15%(w/w)되게 조정한 다음, 밀폐용기에 넣고 열풍 오븐에서 15시간 열처리하고 실온에서 냉각하여, 효소저항전분의 함량을 분석하기 위한 시료로 사용하였다.

[비교예 1] 수분-열처리 방법에 의한 고아밀로즈 옥수수 전분의 변성

아밀로즈 함량이 70%(w/w)인 고아밀로즈 옥수수 전분을 원료로 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 수분-열처리하였으며, 이를 효소저항전분의 함량을 분석하기 위한 시료로 사용하였다.

[실시예 2] 가열·냉각 공정만을 거친 옥수수 전분의 변성

아밀로즈 함량이 약 23%(w/w)인 옥수수 전분에 물을 1:3.5의 중량비로 혼합하고, 이 현탁액을 밀폐용기에 넣고 121℃에서 1시간 가열하여 호화시킨 다음(가열공정), 호화액을 실온까지 냉각시키고 4℃ 냉장고에서 1일간 저장하였다(냉각공정). 이와 같은 가열 및 냉각 공정을 4회 반복하여 냉동건조시키고, 건조된 시료를 분쇄하여 효소저항전분의 함량을 분석하기 위한 시료로 사용하였다.

[비교예 2] 가열·냉각 공정만을 거친 고아밀로즈 옥수수 전분의 변성

아밀로즈 함량이 70%(w/w)인 고아밀로즈 옥수수 전분을 원료로 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법으로 변성전분을 제조하였으며, 이를 효소저항전분의 함량을 분석하기 위한 시료로 사용하였다.

[실시예 3] 수분-열처리 및 가열·냉각 공정을 거친 옥수수 전분의 변성

상기 실시예 1에서 열처리된 시료에 물을 1:3.5의 중량비로 혼합하고, 이 현탁액을 밀폐용기에 넣고 121℃에서 1시간 가열하여 호화시킨 다음(가열공정), 호화액을 실온까지 냉각시키고 4℃ 냉장고에서 1일간 저장하였다(냉각공정). 이와 같은 가열 및 냉각 공정을 4회 반복하여 냉동건조시키고, 건조된 시료를 분쇄하여 효소저항전분의 함량을 분석하기 위한 시료로 사용하였다.

[비교예 3] 수분-열처리 및 가열·공정을 거친 고아밀로즈 옥수수 전분의 변성

아밀로즈 함량이 70%(w/w)인 고아밀로즈 옥수수 전분을 원료로 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일한 방법으로 변성전분을 제조하였으며, 이를 효소저항전분의 함량을 분석하기 위한 시료로 사용하였다.

[실시예 4] 본 발명의 방법에 의한 옥수수 전분의 변성

아밀로즈 함량이 약 23%(w/w)인 옥수수 전분에 물을 1:3.5의 중량비로 혼합하고, 이 현탁액을 밀폐용기에 넣고 121℃에서 1시간 가열하여 호화시킨 다음(가열공정), 호화액을 실온까지 냉각시키고 4℃ 냉장고에서 1일간 저장하였다(냉각공정). 이와 같은 가열 및 냉각 공정을 4회 반복하여 냉동건조시키고, 건조된 시료를 분쇄하여 수분함량 15%(w/w)되게 조정한 다음, 밀폐용기에 넣고 열풍 오븐에서 15시간 열처리하였다. 이어, 실온에서 냉각하여 효소저항전분의 함량을 분석하기 위한 시료로 사용하였다.

[비교예 4] 본 발명의 방법에 의한 고아밀로즈 옥수수 전분의 변성

아밀로즈 함량이 70%(w/w)인 고아밀로즈 옥수수 전분을 원료로 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 4와 동일한 방법으로 변성전분을 제조하였으며, 이를 효소저항전분의 함량을 분석하기 위한 시료로 사용하였다.

[효소저항전분의 분리 및 함량 측정]

상기 실시예 1-4 및 비교예 1-4에서 제조된 시료 1g과 인산완충용액(pH 6.0) 50ml를 비이커에 넣고, 내열성 알파 아밀라제 0.1ml를 첨가하여, 끓는 항온수조에서 30분간 반응시킨 다음, 실온까지 용액을 냉각시켜 0.275N 가성소다로 pH를 7.5로 조정하였다. 이 용액에, 50mg의 프로테아제를 1ml의 인산완충액에 분산시킨 용액 0.1ml를 첨가하여 60℃에서 30분 동안 흔들면서 반응시켰고, 다시 실온까지 냉각시켜 0.325N 염산으로 pH가 4.3이 되도록 조정한 다음, 아밀로글루코시다제 0.3ml를 첨가하여 60℃에서 30분 동안 흔들면서 반응시켰다. 그런 다음, 용액의 최종 알코올 농도가 80%(v/v)되게 에탄올을 첨가하고 여과지(Whatman No. 1)를 사용하여 여과한 후, 아세톤으로 세척하고 불용성 잔사를 실온에서 하루 방치하여 건조시켜 무게를 측정하였다. 효소저항전분의 함량은 다음과 같이 산출하였다:

효소저항전분의 함량(%(w/w))=불용성 잔사의 무게(g)/시료의 무게(g) x 100

상술한 방법으로 측정한 효소저항전분의 함량은 하기 표 1에 나타내었다.

[표 1] 효소저항전분의 함량

상기 표 1에서 보듯이, 수분-열처리 방법에 의한 전분의 변성(실시예 1)으로 인한 효소저항전분의 함량은 12.1 중량%이고, 가열·냉각 공정만을 거친 전분의 변성(실시예 2)으로 인한 효소저항전분의 함량은 20.8 중량%이며, 수분-열처리 및 가열·냉각 공정을 거친 전분의 변성(실시예 3)으로 인한 효소저항전분의 함량은 21.1 중량%으로서, 수분-열처리 효과가 거의 나타나지 않았으나, 본 발명 특유의 가열·냉각 공정후 수분-열처리한 방법에 의한 전분의 변성(실시예 4)으로 인한 효소저항전분의 함량은 28.4 중량%인 바, 본 발명의 물리적 변성방법은 아밀로즈 함량이 낮은 전분에서의 효소저항전분의 함량을 크게 증가시킴을 알 수 있었다. 즉, 본 발명의 방법으로 제조된 변성전분에 포함된 효소저항전분의 함량은 가열·냉각 공정만을 거친 전분에 포함된 효소저항전분에 비해 36.5%(증가분이 차지하는 퍼센트) 증가하였으며, 수분-열처리 및 가열·냉각 공정을 거친 전분에 포함된 효소저항전분에 비해 34.6%(증가분이 차지하는 퍼센트) 증가하였다. 이울러, 본 발명의 물리적 변성방법이 아밀로즈 함량이 높은 고아밀로즈 옥수수 전분에 적용될 경우, 그에 의한 효소저항전분의 함량 증가는 종래 방법과 유사한 정도임을 알 수 있었다.

이상에서 상세히 설명하고 입증하였듯이, 본 발명의 방법으로 제조된 효소저항전분의 함량은 종래 방법에 의해 제조된 효소저항전분에 비해, 약 40%(증가분이 차지하는 퍼센트) 증가하였으며, 본 발명의 방법을 적용하면 값비싼 고아밀로즈 전분을 사용하지 않고서도 효소저항전분의 함량이 증가된 전분을 제조할 수 있다.

Claims (4)

1. 아밀로즈 함량이 10%~40%(w/w)인 전분의 수현탁액을 100~130℃에서 가열하고 냉각시키는 가열·냉각 공정을 반복 진행하여 건조시킨 다음, 전분의 수분 함량이 10%~30%(w/w)가 되도록 하고 열처리하는 것을 특징으로 하는 전분 분해효소에 대한 저항성을 갖는 전분의 함량을 증가시키는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   전분은 옥수수 전분, 감자 전분, 고구마 전분, 타파오카 전분, 밀 전분, 사고 전분, 쌀 전분 및 동부 전분으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 전분인 것을 특징으로 하는

   방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   가열·냉각 공정은 2~6회 반복하는 것을 특징으로 하는

   방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   열처리는 100℃~150℃의 온도에서 3시간~24시간 가열하는 것을 특징으로 하는

   방법.