KR20050089689A

KR20050089689A - 초고압을 이용한 전분 가수분해방법

Info

Publication number: KR20050089689A
Application number: KR1020040015210A
Authority: KR
Inventors: 백무열; 이재황; 김병용
Original assignee: 경희대학교 산학협력단
Priority date: 2004-03-05
Filing date: 2004-03-05
Publication date: 2005-09-08
Also published as: KR100540607B1

Abstract

본 발명은 초고압을 이용한 전분 가수분해방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 ⅰ)전분에 산용액을 가하여 전분현탁액을 제조하는 단계; ⅱ)상기 전분현탁액에 소정의 시간동안 초고압을 가하는 단계; 및 ⅲ)초고압 처리된 전분현탁액에 대해 고액분리를 수행하는 단계를 포함하는 초고압을 이용한 전분 가수분해방법을 제공한다. 본 발명의 초고압을 이용한 전분 가수분해방법으로 전분을 가수분해하게 되면 공정의 간편화와 시간 및 비용절감효과와 함께 미생물의 살균, 효소의 불활성화, 단백질의 응고, 가공 시 원료 천연의 향과 맛 및 영양성분의 변화와 손실 방지, 전분의 호화 등의 효과를 얻을 수 있다.

Description

초고압을 이용한 전분 가수분해방법{HYDROLYSIS METHOD OF STARCH USING ULTRA HIGH PRESSURE}

본 발명은 전분 가수분해방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 ⅰ)전분에 산용액을 가하여 전분현탁액을 제조하는 단계; ⅱ)상기 전분현탁액에 소정의 시간동안 초고압을 가하는 단계; 및 ⅲ)초고압 처리된 전분현탁액에 대해 고액분리를 수행하는 단계를 포함하는 초고압을 이용한 전분 가수분해방법에 관한 것이다.

전분은 포도당 분자가 α-1,4 및 α-1,6 글루코시드(glucoside) 결합으로 연결되어 있는 자연계에 존재하는 거대 생체 고분자로서, 인류가 섭취하는 열량의 70~80%를 공급한다. 전분의 가수분해산물을 생산하는 방법은 크게 산으로 가수분해하는 산당화법과 효소를 이용한 효소당화법으로 나눌 수 있다. 종래에는 산당화법이 많이 이용되고 있었으나, 근래에는 효소로서 당화시켜 가수분해산물을 얻는 방법이 많이 사용되면서 산당화법의 이용 빈도는 줄어들고 있는 형편이다.

산으로 전분 분자를 가수분해하는 산당화법은 전분과 산용액을 혼합하여 가열하는 방식으로 이루어진다. 전분분자의 α-1,4 및 α-1,6 글루코시드 결합은 저농도의 산과 함께 가열하면 쉽게 가수분해 된다. 이때, 산이 가지는 수소이온이 촉매작용을 하므로 전분의 농도는 물론 수소이온의 농도가 높거나 반응온도가 높을수록 가수분해가 빠르게 일어난다. 상기 산당화법에 있어서, 가수분해가 완전히 진행되려면 산의 수소이온이 전분분자와 작용할 때 반드시 물분자가 같이 있어야 하지만 실제로 전분유의 농도가 낮아도 전분분자가 미셀을 이루고 있어 고르게 분산되지 못하므로 저항을 갖는 부분이 발생하는 문제점이 있다. 또한, 산당화법은 가수분해 시 전분의 농도와 비례해 역합성이 발생하는 문제점이 있다. 포도당과 역합성으로 생성된 당의 비율은 전분농도 및 온도조건에 따라 다르며 전분의 농도가 높을수록 역합성이 많이 일어나게 된다. 또한, 산당화법은 가열 및 냉각과정을 필요로 하여, 에너지 비용이 소요되고 공정시간이 길어지게 되어 생산성이 떨어지며, 가열로 인해 원료 천연의 향과 맛 및 영양성분이 변화 및 손실되는 문제점이 있다.

한편, 전분분자의 글루코시드(glucoside) 결합은 효소의 작용으로도 쉽게 분해되므로 전분분해효소를 이용하는 효소당화법이 있다. 산으로 가수분해하는 방법과 달리 당화 후 전분 가수분해산물을 중화시킬 필요가 없어서 중화 시 생성되는 염류를 제거할 필요가 없으며, 당화액 중의 포도당의 순도가 높고, 생산비가 적은 장점을 가지고 있기 때문에 현재 전분 가수분해에 있어 주로 사용되는 방법이지만, 곡류 전분 자체의 성분이 순수하지 않고 여러 효소들이 함께 작용함으로써 당화과정에서 여러 물질들이 형성되어 정제를 위해서는 별도의 공정을 요하게 되고, 효소를 사용하는 일반적인 공정과 마찬가지로 비교적 장시간을 요하고, 반응조건의 최적화가 까다로운 문제점이 있으며, 생산된 당은 장기보관을 하려면 살균과정을 거쳐야하는 번거로움이 있다.

초고압이 생체고분자에 미치는 효과는 분자간의 공간을 줄이고 사슬간의반응을 촉진시키는데 있다. 이러한 초고압 기술은 설비비용이 고가이고 한번에 처리할 수 있는 시료의 양이 제한되어 있다는 단점 때문에 아직까지는 식품산업에 널리 이용되어지지 못하고 있는 실정이나, 최근 설비비용이 점차 저렴해지고 한번에 처리할 수 있는 시료의양을 증가시키는 등 초고압처리 관련기술의 발달과 기존의 가열가공방식과는 달리 초고압처리 시 식품의 영양소 파괴를 최소화하고 풍미를 유지할 수 있다는 장점이 부각되면서 일본 등 일부 국가에서 시판되는 과일쥬스나 젤리 등 제한된 식품분야에서 사용되어지고 있다. 또한, 가열처리 없이 식품 중 유해미생물의 살균이 가능하여 식품의 향미를 보존하면서 저장성을 증진시킬 수 있다는 장점으로 인하여 미국, 유럽 등 선진국에서 새로운 비가열 가공방법의 일환으로 이와 관련된 다양한 연구들이 진행 중에 있다.

이와 같은 이유로 초고압처리에 의한 미생물의 살균과 단백질의 변성 등은 그 작용기작이 상당 부분 확립되어져 있는 반면 초고압처리 기술의 다른 분야에의 적용은 미미한 실정이다. 최근, 초고압처리기술을 전분가공분야에 적용하기 위한 시도가 일부 있었으며, 그 결과 초고압처리가 전분입자의 형태학적인 변화를 일으키거나 전분의 호화를 야기한다는 연구결과[Katopo, H. et al., Carbohydr. Polym., 47, 233-244 (2002); Douzals, J. P. et al., J. Agric. Food Chem., 49, 873-876 (2001); 천기철 등, 산업식품공학 1 (3), 184-191 (1997)]들이 보고된 바 있다. 그러나, 전분에 대한 초고압처리 적용에 관한 연구는 아직까지 극히 미미한 실정이며, 특히 초고압처리를 이용한 전분의 가수분해방법 및 가수분해산물의 특성에 관한 내용은 상기 문헌 어디에도 기재된 바가 없다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 공정의 간편화와 시간 및 비용절감효과와 함께 미생물의 살균, 효소의 불활성화, 단백질의 응고, 가공 시 원료 천연의 향과 맛 및 영양성분의 변화와 손실 방지, 전분의 호화 등의 효과를 얻을 수 있는 초고압을 이용한 새로운 전분의 가수분해방법을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 ⅰ)전분에 산용액을 가하여 전분현탁액을 제조하는 단계; ⅱ)상기 전분현탁액에 소정의 시간동안 초고압을 가하는 단계; 및 ⅲ)초고압 처리된 전분현탁액에 대해 고액분리를 수행하는 단계를 포함하는 초고압을 이용한 전분 가수분해방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 산용액이 염산, 황산, 옥살산으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 초고압을 이용한 전분 가수분해방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 산용액이 상기 전분의 중량을 기준으로 3 내지 30배의 양으로 가해지는 것을 특징으로 하는 초고압을 이용한 전분 가수분해방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 초고압이 100MPa 이상의 압력인 것을 특징으로 하는 초고압을 이용한 전분 가수분해방법을 제공한다.

이하에서 본 발명에 대해 보다 상세히 설명한다.

본 발명의 초고압을 이용한 전분 가수분해방법은 전분에 산용액을 가하여 전분현탁액을 제조하는 단계를 포함한다. 본 발명의 초고압을 이용한 전분 가수분해방법에 있어서 사용되는 전분은 한정되지는 않으며, 종래의 산당화법 또는 효소당화법에서 사용가능한 모든 종류의 전분, 예를 들면 쌀, 밀, 보리, 옥수수, 감자, 고구마, 카사바 등이 본 발명의 방법에 의해 가수분해될 수 있다. 상기 전분현탁액을 제조하는 방법은 일반적인 산당화법과 다르지 않아 본 명세서에서는 자세하게 기재하지는 않는다. 상기 전분현탁액을 제조함에 있어서, 전분 및 산용액의 비율은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 적절한 범위에서 조절할 수 있을 것이다. 상기 전분과 산용액의 비율은 산용액이 전분의 중량을 기준으로 3 내지 30배의 양으로 가해지는 것이 바람직하다.

상기 산용액은 특히 제한되지 않고 종래의 산당화법에 사용 가능한 공지의 산용액을 모두 사용할 수 있으며, 바람직하게는 염산, 황산, 옥살산으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상인 것이 적합하다.

상기 전분현탁액은 소정의 시간동안 초고압처리를 하게 된다. 전술한 바와 같이, 초고압처리는 비가열 가공방법의 일종으로 기존의 가열처리에 의한 식품의 조직감 및 풍미저하 등을 극복할 수 있는 새로운 가공기술로 각광을 받고 있다. 초고압처리는 식품의 살균, 가공 및 조리가 가능한 기술로 파스칼의 원리에 의해 압력매개체인 물이나 오일을 통해 주어진 압력이 시스템에 순간적으로 균일하게 전달되도록 한다. 본 명세서에서 초고압은 상기 100MPa 이상의 압력을 의미한다. 본 발명에서 상기 전분현탁액에 가해지는 압력은 100MPa 이상의 압력이 바람직한데, 그 이유는 상기 전분현탁액에 가하지는 압력이 100MPa 미만인 경우에는 가수분해 능력이 매우 떨어지기 때문이다. 상기 전분현탁액에 초고압을 가하는 시간은 1 내지 300분 정도가 바람직하다. 초고압을 가하는 시간이 1분 미만이면 본 발명의 가수분해효과가 미미하고, 300분을 초과하는 경우에는 공정시간이 길어져 바람직하지 않기 때문이다.

본 발명의 초고압을 가하는 단계는 0℃ 내지 100℃ 범위에서 수행되는 것이 바람직하고, 20℃ 내지 70℃ 범위에서 수행되는 것이 더욱 바람직하다. 20℃ 미만의 온도에서 초고압처리를 수행하기 위하여는 별도의 냉각장치가 필요한 경우가 있고, 반면 일반적으로, 70℃ 이상의 온도에서는 전분원료의 맛과 향이 변질되고, 영양성분의 파괴 등의 부작용이 염려되기 때문이다. 본 발명의 초고압을 이용한 전분 가수분해방법은 70℃이상으로 가열하는 과정 없이도 높은 전화율과 전분의 호화 등을 달성할 수 있기 때문에, 종래의 산당화법 또는 효소당화법에서 일반적으로 요구되던 가열 및 보온, 냉각공정을 요하지 않아 원료 천연의 향과 맛 및 영양성분의 변화와 손실을 방지할 수 있고, 에너지 절감, 공정의 단순화 및 생산성 향상 등의 효과가 있다. 또한, 본 발명의 초고압을 이용한 전분 가수분해방법은 강한 압력으로 인해 미생물의 살균, 효소의 불활성화, 단백질의 응고, 전분의 호화 등의 효과를 달성할 수 있다.

상기와 같이 초고압처리를 한 전분현탁액은 고액분리를 거치게 된다. 상기 고액분리는 공지의 방법, 예를 들면 막분리, 여과분리, 응집침전분리, 부유흡착, 원심분리 등의 방법으로 이루어 질 수 있으며, 현탁액의 점도가 상당히 높은 수준이고 공정시간단축을 통한 생산성의 향상을 고려하면 원심분리가 바람직하다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 태양인 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시예로만 제한되는 것은 아니다.

실시예 1 (산용액을 이용한 전분 현탁액의 제조 및 초고압처리)

각각 5, 10, 15, 25g의 옥수수전분(수분함량 10.55%)에 각각 2N 염산, 황산 및 옥살산 용액을 가하여 100g으로 만든 12 종류의 전분현탁액을 제조하였다. 상기 전분현탁액은 레토르트파우치에 넣고 밀봉하였다. 상기 전분현탁액이 담긴 레토르트파우치를 초고압용기(내부용적: 600ml)에 넣고 압력전달매개(pressure medium)로서 증류수를 채운 후 초고압기(모델명:MFP-7000, 미쯔비시 중공업 제품)를 이용하여 상온(25℃), 600MPa에서 30분간 압력을 가하였다. 상기 초고압처리를 한 다음, 원심분리를 하여 고액분리를 실시하였다. 도 1은 본 발명의 초고압을 이용한 전분 가수분해방법 및 가수분해물의 물성분석과정을 간략하게 나타낸 흐름도이다.

분석을 위하여, 상기 원심분리한 시료 중 상등액을 별도의 용기(bial)에 담아 냉장보관하였고, 침전물은 증류수로 세척하여 중화시킨 후 풍건하여 건조하였다. 건조된 침전물은 유발에 넣고 분쇄하고 80메쉬(mesh sieve)체를 통과분을 수집하여 급속 냉동고(deep freezer)에 보관하였다. 염산처리 전분의 경우 수분함량은 9.09%이고, 황산처리 전분의 수분함량은 9.88%, 옥살산처리 전분은 9.46%의 수분을 포함하고 있었다.

실시예 2 (초고압처리 전분 시료 중 상등액의 환원당의 함량 측정)

상기 실시예 1에서 원심분리로 수득한 상등액 중에 포함된 환원당의 함량을 환원당 정량법인 DNS비색법으로 측정하였다. 즉, 염산, 황산 및 옥살산으로 처리한 상등액 시료를 각각 NaOH, CaCO₃및 BaCO₃로 중화하고 동량의 증류수로 희석한 후 희석액 1㎖와 DNS시약 3㎖를 혼합하여 끓는 물에 5분간 중탕한 후 서랭시켜 분광광도계(모델명: Hitachi 220s)를 이용하여 550㎚에서 흡광도를 측정하였다. 측정된 흡광도 값은 미리 측정한 글루코오스 표준곡선에 적용하여 글루코오스의 양으로 환산하였다. 실험결과를 표 1 및 도 2에 나타내었다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 2N 염산용액으로 처리한 시료의 경우 0.87~7.52㎎/㎖의 범위로 함량이 측정되었고, 2N 황산용액으로 처리한 시료는 0.18~0.72㎎/㎖의 범위로 환원당이 측정되었으며, 2N 옥살산용액으로 처리한 시료는 0.34~2.98㎎/㎖의 범위로 환원당이 측정되었다. 또한, 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 사용한 전분의 함량이 높아질수록 환원당의 함량이 증가하는 경향을 보였다.

[표1]실시예 1에서 분리한 상등액 중 환원당의 함량(단위:㎎/㎖)

전분함량	2N 염산	2N 황산	2N 옥살산
5g	0.87	0.18	0.34
10g	2.27	0.29	0.65
15g	3.63	0.46	1.38
20g	7.52	0.72	2.98

실시예 3 (초고압처리 전분의 가수분해율 측정)

실시예 1에서 초고압 처리한 전분의 가수분해율을 특정하였다. 상기 실시예 1에서 원심분리하여 수득한 침전물을 감압 가열건조법으로 건조한 후 고형분의 무게를 측정하였고, 상기 건조고형분의 무게와 처리 전 시료의 전분의 무게의 비를 구하는 방법으로 가수분해율을 측정하였다.

하기 식 1은 가수분해율을 구하는 방법을 표시한 것이다.

[식 1]

측정한 가수분해율은 하기 표 2 및 도 3에 표시하였다. 표 2에 나타난 바와 같이, 황산 및 옥살산으로 처리한 시료의 경우는 가수분해율이 13.22~14.41% 범위였으며, 염산용액으로 처리한 시료의 경우는 42.76~47.24% 범위였다. 또한, 도 3에서 보는 바와 같이, 모든 산에 있어서 전분의 함량에 따른 가수분해율의 차이는 보이지 않았다.

[표 2] 전분의 가수분해율(단위: %)

전분함량	2N 염산	2N 황산	2N 옥살산
5g	47.24	13.94	13.98
10g	45.10	13.22	13.78
15g	47.35	14.41	13.78
20g	42.77	14.09	13.70

실시예 4 (초고압처리 전분의 입자형태 관찰)

실시예 1에서 수득한 침전물의 형태를 주사전자현미경(SEM, 모델명: Stereoscan 440, Link ISIS사 제조)과 광학현미경(Olympus사 제품, 모델명: BX40-32H02)으로 관찰하였다. 도 4는 초고압처리 전분시료를 원심분리하여 얻은 침전물을 건조시킨 초고압 산처리 전분 입자의 형태로 SEM(Scanning Electron Microscopy)을 이용하여 2,000배의 배율로 관찰한 사진이다. 그리고, 도 5는 광학 현미경으로 초고압 산처리 전분 입자를 증류수로 팽윤시켜 1,000배의 배율로 관찰한 사진이다. 전분 입자 형태의 특징은 열에 의한 산처리 전분과 달리 입자의 형태를 유지한 상태에서 도 4와 도 5에서 볼 수 있듯이 염산처리 전분의 경우 부분적으로 전분입자의 파손이 일어났으며 전분 함량이 높을수록 그 정도가 심하게 나타났고 함량이 낮을수록 증류수로 팽윤시켰을 때 겔을 형성하고 있는 부분의 비율이 높았다. 황산처리 전분의 형태는 생전분과 유사했고 필름(film)의 형태를 보인 옥살산처리 전분은 분쇄했을 때 전분입자의 기본 형태를 유지하지 못했고 표면이 거친 입자의 형태를 보였으며 증류수로 팽윤 시켰을 때 겔의 형상을 나타냈다. 겔의 형상을 나타낸 옥살산 전분의 경우에도 전분의 가수분해가 염산의 경우보다 적게 일어나 초고압처리 전분의 경우 겔화와 전분 가수분해와는 다른 특성을 가지는 것으로 판단되었다. 즉, 겔화가 되었다고 전분의 가수분해가 더 촉진되지는 않았으며, 초고압에 의한 겔화와 가수분해는 다른 메카니즘에 의하여 일어나는 것으로 판단된다.

실시예 5 (상등액 중 당의 분자량 분포 측정)

실시예 1에서 수득한 상등액의 분자량 분포를 H₂O:MeOH(1:1)의 혼합용매를 전개용매로 하고 1ml/min.의 용출속도로 조정한 GPC(영린기기 제품)를 이용하여 측정하였다. 하기 표 3, 4 및 5는 각각 염산, 황산 및 옥살산용액을 첨가하여 초고압처리된 전분현탁액을 원심분리하여 수득한 상등액의 분자량의 분포를 측정한 결과를 정리한 것이다. 하기 표 3 내지 5에서 알 수 있는 바와 같이, 초기 전분현탁액 중 전분의 함량이 높을수록 시료 중 고분자 물질인 올리고머의 농도가 높은 것을 알 수 있다. 또한, 염산으로 처리한 경우 글루코오스와 말토오스(maltose)까지 가수분해가 된 것을 알 수 있지만 황산이나 옥살산으로 처리한 경우 가수분해가 일어나기는 했지만 글루코오스와 말토오스는 거의 발견되지 않았고 올리고머만 일부 검출되었다.

[표 3] 염산처리 전분 시료 중 상등액의 분자량 분포

전분함량	피크(peak)	분자량(Mw)	면적 %	분석결과
5%	1	176808	2.79	올리고머
	2	24940	10.86	올리고머
	3	360	82.13	말토오스
	4	180	4.22	글루코오스
20%	1	141714	19.63	올리고머
	2	22612	28.86	올리고머
	3	1349	2.56	올리고머
	4	360	43.76	말토오스
	5	180	5.19	글루코오스

[표 4]황산처리 전분 시료 중 상등액의 분자량 분포

전분함량	피크(peak)	분자량(Mw)	면적 %	분석결과
5%	1	1265	93.34	올리고머
	2	470	1.56	올리고머
	3	360	1.99	말토오스
	4	180	3.11	글루코오스
20%	1	1223	98.66	올리고머
20%	2	518	1.34	올리고머

[표 5]옥살산처리 전분 시료 중 상등액의 분자량 분포

전분함량	피크(peak)	분자량(Mw)	면적 %	분석결과
5%	1	889	100	올리고머
20%	1	391898	21.71	올리고머
	2	38214	12.33	올리고머
	3	623	65.96	올리고머

실시예 6 (초고압으로 처리한 전분의 열적특성 측정)

생전분 및 실시예 1에서 수득한 초고압처리 전분(원심분리 후 수득한 침전물)의 열적 특성을 시차주사열량기(DSC, 퍼킨-엘머(Perkin Elmer)사 제품, 모델명: DSC-7)를 이용하여 측정하였다. 시료는 전분현탁액 중 전분의 농도가 20%인 경우로 하였고, 측정은 시료의 수분함량을 60%로 보정한 후 팬(pan)에 넣고 밀봉하여 5℃/min.의 속도로 25℃부터 130℃ 까지 가열하여 결정용해 개시온도(T₀), 피크온도(T_P), 종결온도(T_C) 및 결정용해 엔탈피(ΔH, Joule/g)를 측정하는 방식으로 수행되었다. 결과는 하기 표 6 및 도 7a에 기재하였다. 또한, 상기 초고압처리 전분의 농도 의존도를 관찰하기 위하여 각각 전분농도가 전분현탁액 중 5%, 10% 및 15%일 때의 열적특성을 전술한 것과 동일하게 측정하였고, 그 결과를 하기 표 7 및 도 7b에 나타내었다.

하기 표 6 및 도 7a에서 알 수 있는 것과 같이, 생전분의 열적 특성과 비교했을 때 염산 및 황산처리 전분은 생전분과 유사한 열적특성을 보였고 다만, 염산처리 전분의 경우 ΔH는 낮은 값을 보였다. 한편, 옥살산처리 전분은 생전분 및 염산, 황산처리 전분과 다른 열적특성을 보이고 있는데, 이는 겔이 형성되었기 때문으로 판단되었다.

또한, 표 7 및 도 7b에서 알 수 있는 것과 같이, 전분 함량이 높을수록 ΔH 값은 증가하는 경향을 보였지만 T₀, T_P, T_C 등은 큰 차이를 보이지 않았다.

[표 6]초고압으로 처리한 산처리전분의 호화특성

	T₀(℃)	Tp(℃)	T_C(℃)	ΔH(J/g)
생전분	62.39	71.77	89.73	13.34
염산 20%	62.47	75.23	92.73	9.68
황산 20%	59.42	70.02	89.92	14.00
옥살산 20%	45.30	60.68	73.80	1.87

[표 7]초고압으로 처리한 염산처리전분의 농도에 따른 호화특성

	T₀(℃)	Tp(℃)	T_C(℃)	ΔH(J/g)
염산 5%	62.55	76.862	87.56	4.75
염산 10%	62.08	74.25	89.78	8.48
염산 15%	62.32	78.28	93.29	8.64
염산 20%	62.47	75.23	92.73	9.68

실시예 7 (초고압으로 처리한 전분의 X-선 회절도 양상 측정)

생전분 및 실시예 1에서 수득한 초고압처리 전분에 대해 X-선회절분석기(Mac science사 제조)를 이용하여 회절각도(2θ) 5 내지 40°까지 X-선 회절패턴을 측정하였다(도 8a 참조). 시료는 전분현탁액 중 전분의 농도가 20%인 경우로 하였다. 도 8에서 나타낸 것과 같이, 염산처리 전분과 황산처리 전분의 X-선 회절도에서는 각각 회절각도 15.0˚, 17.0˚, 17.7˚ 및 22.8˚에서 봉우리(peak)가 나타나 전형적인 A형을 나타내었으나 옥살산처리 전분의 X-선 회절도에서는 봉우리(peak)가 나타나지 않았다. 또한, 염산처리 전분은 전분의 함량이 낮을수록 일부 결정형 영역이 파괴되어 봉우리(peak)가 작아지는 경향을 보였고, 황산처리 전분은 전분 함량에 관계없이 생전분과 유사한 회절패턴을 보였으며, 옥살산처리 전분은 전분의 함량에 관계없이 호화가 일어나 결정형 영역이 파괴되어 봉우리(peak)가 나타나지 않음을 알 수 있었다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 초고압을 이용한 전분 가수분해방법으로 전분을 가수분해하는 경우, 가수분해 공정의 간편화와 시간 및 비용절감효과와 함께 미생물의 살균, 효소의 불활성화, 단백질의 응고, 가공 시 원료 천연의 향과 맛 및 영양성분의 변화와 손실 방지, 전분의 호화 등의 효과를 얻을 수 있다.

앞에서 설명된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

도 1은 본 발명의 초고압을 이용한 전분 가수분해방법 및 가수분해물의 물성분석과정을 개략적으로 표시한 흐름도

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 각각 염산, 황산 및 옥살산을 첨가하여 초고압처리한 옥수수전분 현탁액을 원심분리하여 수득한 상등액 중에 포함된 환원당의 함량을 나타낸 그래프

도 3은 본 발명의 실시예에 따라 각각 염산, 황산 및 옥살산을 첨가하여 초고압 처리한 전분의 가수분해율을 나타낸 그래프

도 4a, b, c 및 d는 각각 생전분과 염산, 황산 및 옥살산을 첨가하여 초고압처리한 후 원심분리하여 수득한 침전물의 주사전자현미경(SEM) 사진

도 5a, b, c, d 및 e는 각각 생전분과 염산(5% 전분), 염산(20% 전분), 황산 및 옥살산을 첨가한 전분현탁액을 초고압처리한 후 원심분리하여 수득한 침전물을 증류수로 팽윤시킨 다음 1,000배의 배율로 관찰한 전분 입자의 현미경 사진

도 6a, b, c, d, e 및 f는 각각 전분의 함량이 5% 및 20%인 염산, 황산 및 옥살산용액의 전분현탁액을 초고압 처리한 후 원심분리하여 수득한 상등액의 분자량 분포를 GPC로 측정한 결과

도 7a는 전분의 함량이 20%인 염산, 황산 및 옥살산용액의 전분현탁액을 초고압 처리한 후 원심분리하여 수득한 침전물의 열적 특성을 시차주사열량기( Differential Scanning Calorimeter, DSC)를 이용하여 측정한 결과이고, 7b는 초고압 가수분해시 분해능이 가장 좋은 염산을 이용하여 전분농도 의존성을 파악하기 위하여 5 - 20% 농도의 전분 현탁액을 만들어 초고압 처리한 후 원심분리하여 얻은 침전물의 열적특성을 시차주사열량기를 이용하여 측정한 결과

도 8a는 전분의 함량이 20%인 염산, 황산 및 옥살산용액의 전분현탁액을 초고압 처리한 후 원심분리하여 얻은 침전물의 X-선 회절도이고, 8b는 초고압 가수분해시 분해능이 가장 좋은 염산을 이용하여 5 - 20% 농도의 전분 현탁액을 만들어 초고압 처리한 후 원심분리하여 얻은 침전물의 X-선 회절 특성의 초기전분농도 의존성을 파악하기 위한 X-선 회절도

Claims

ⅰ)전분에 산용액을 가하여 전분현탁액을 제조하는 단계;

ⅱ)상기 전분현탁액에 소정의 시간동안 초고압을 가하는 단계; 및

ⅲ)초고압 처리된 전분현탁액에 대해 고액분리를 수행하는 단계를 포함하는 초고압을 이용한 전분 가수분해방법.
제1항에 있어서,

상기 산용액은 염산, 황산, 옥살산으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 초고압을 이용한 전분 가수분해방법.
제1항에 있어서,

상기 산용액은 상기 전분의 중량을 기준으로 3 내지 30배의 양으로 가해지는 것을 특징으로 하는 초고압을 이용한 전분 가수분해방법.
제1항에 있어서,

상기 초고압은 100MPa 이상의 압력인 것을 특징으로 하는 초고압을 이용한 전분 가수분해방법.
제1항에 있어서,

상기 초고압을 가하는 단계는 20℃ 내지 70℃ 범위의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 초고압을 이용한 전분 가수분해방법.