KR20060037153A - A preparation method of enzyme-resistant starch using extrusion process - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압출성형공법을 이용한 효소저항전분의 생산방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압출성형공법을 이용한 효소저항전분의 생산방법에 있어서, 수분함량, 바렐온도, 스크류 회전속도, 구연산, 비타민 C 등 유기산 첨가 등의 압출성형공정변수, 압출성형 후 저장·건조 조건, 압출성형 횟수 등 여러 가지 영향인자들을 최적화하고, 탄산가스 주입에 의한 압출성형공정을 새로이 도입함으로써 효소저항전분의 수율을 최대화시킨, 고효율의 경제적인 효소저항전분 생산방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing enzyme-resistant starch using an extrusion molding method, and more particularly, to a method for producing enzyme-resistant starch using an extrusion molding method, water content, barrel temperature, screw rotation speed, citric acid, vitamin C Optimized various factors such as extrusion molding process such as addition of organic acid, storage and drying conditions after extrusion molding, and number of extrusion molding, and maximized yield of enzyme resistance starch by introducing new extrusion molding process by injection of carbon dioxide gas. The present invention relates to a method for producing high efficiency and economic enzyme starch.

압출성형공법, 효소저항전분, 탄산가스 주입Extrusion method, enzyme resistance starch, carbon dioxide injection

Description

압출성형공법을 이용한 효소저항전분의 생산방법{A preparation method of enzyme-resistant starch using extrusion process}A preparation method of enzyme-resistant starch using extrusion process

도 1은 본 발명에서 압출성형 효소저항전분을 제조하기 위해 사용한 실험용 쌍축 동방향 압출성형기(THK 31T, Inchen Machinery, Korea)의 스크류 배열을 나타낸 그림이다.1 is a diagram showing the screw arrangement of the experimental twin-axial co-extrusion molding machine (THK 31T, Inchen Machinery, Korea) used to prepare the extruded enzyme resistance starch in the present invention.

도 2는 본 발명에서 사용한 인산완충용액을 이용한 효소저항전분의 분석방법을 도표화한 것이다.Figure 2 is a diagram of the analysis method of enzyme resistance starch using the phosphate buffer solution used in the present invention.

도 3은 본 발명에서 사용한 Mes-Tris 완충용액을 이용한 효소저항전분의 분석방법을 도표화한 것이다.Figure 3 is a diagram of the analysis method of enzyme resistance starch using Mes-Tris buffer solution used in the present invention.

도 4는 수분함량과 바렐온도(60~80℃)에 따른 압출성형 소맥전분의 RS 수율 변화를 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing the change in RS yield of extruded wheat starch according to the water content and barrel temperature (60 ~ 80 ℃).

도 5는 수분함량과 바렐온도(50~110℃)에 따른 압출성형 소맥전분의 RS 수율 변화를 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing the change in RS yield of extruded wheat starch according to moisture content and barrel temperature (50 ~ 110 ℃).

본 발명은 압출성형공법을 이용한 효소저항전분의 생산방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압출성형공법을 이용한 효소저항전분의 생산방법에 있어서, 수분함량, 바렐온도, 스크류 회전속도, 구연산, 비타민 C 등 유기산 첨가 등의 압출성형공정변수, 압출성형 후 저장·건조 조건, 압출성형 횟수 등 여러 가지 영향인자들을 최적화하고, 탄산가스 주입에 의한 압출성형공정을 새로이 도입함으로써 효소저항전분의 수율을 최대화시킨, 고효율의 경제적인 효소저항전분 생산방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing enzyme-resistant starch using an extrusion molding method, and more particularly, to a method for producing enzyme-resistant starch using an extrusion molding method, water content, barrel temperature, screw rotation speed, citric acid, vitamin C Optimized various factors such as extrusion molding process such as addition of organic acid, storage and drying conditions after extrusion molding, and number of extrusion molding, and maximized yield of enzyme resistance starch by introducing new extrusion molding process by injection of carbon dioxide gas. The present invention relates to a method for producing high efficiency and economic enzyme starch.

1980년대 이후 전분은 단순한 에너지원으로서의 역할 뿐만 아니라 인류의 건강증진에 기여할 수 있는 자원으로도 인식되기 시작하였다. 이러한 관점에서 인체 소화기관에 존재하는 전분분해효소에 저항성이 있는 전분, 즉 효소저항전분(enzyme-resistant starch, RS)에 대한 생산공정 및 인체에 미치는 기능성에 대한 연구가 시작되었다(Englist et al., Classification and measurement of nutritionally important starch fractions, Eur. J. Clin. Nutri. 46(2): 33-40, 1992). 효소저항전분은 인체 소장에서 소화되지 않은 섬유소와 영양학적인 측면에서 유사성이 많지만 식감이나 점탄성, 응집성, 수분흡착도, 수분용해도, 색도 등과 같은 물리적인 기능성은 섬유소를 비롯한 인체내 비소화성 영양소와 다른 점이 많아 기존의 식품에 첨가할 수 있다. 즉 빵류, 햄버거, 스낵, 파스타, 곡류팽화식품, 팽화스낵, 스프, 요구르트, 음료, 기능성 식품의 유사한 성질을 가진 식품 뿐만 아니라 나아가서 새로운 개념의 식품(innovative foods)의 개발에도 적용될 수 있는 소재가 될 수 있다(Brown et al., The use of high maize starch inthe preparatuin of nutritional foods, Food Australia 52(1,2): 22-26, 2000).Since the 1980s, starch has been recognized as not only a simple energy source but also a resource that can contribute to the health of humankind. From this point of view, research on the production process and functional effects on starch, which is an enzyme-resistant starch (RS) resistant to starch degrading enzymes present in the human digestive system, has begun (Englist et al. , Classification and measurement of nutritionally important starch fractions, Eur. J. Clin. Nutri. 46 (2): 33-40, 1992). Enzyme-resistant starch has many similarities in terms of nutrition with undigested fiber in human small intestine, but physical functions such as texture, viscoelasticity, cohesiveness, water absorption, water solubility, and color are different from non-digestible nutrients in human body including fiber. Many can be added to existing foods. In other words, it will be a material that can be applied not only to foods with similar properties such as breads, hamburgers, snacks, pasta, grain expanded foods, expanded snacks, soups, yogurts, beverages, and functional foods, but also to the development of new innovative foods. Brown et al., The use of high maize starch in the preparatuin of nutritional foods, Food Australia 52 (1,2): 22-26, 2000.

저항전분은 유사 이래로 있었던 것이다. 구조적인 분리방법인 건식제분(dry milling) 과정을 거쳐 효소의 작용이 용이하지 않은 구조를 가진 곡류, 성분의 분리인 습식제분(wet milling)을 거쳐 생산된 전분을 수분과 열처리를 거치지 않아 완전히 호화되지 않은 전분도 저항전분의 범주에 속한다. 이러한 전분을 호화와 노화를 반복하여 결정을 형성시켜 건조한 전분(RS-3)과 전분의 하이드록실(hydroxyl) 기 간의 가교의 형성시킨 변성전분(RS-4)에 대한 연구가 활발하게 진행되었으며, 이 때 원료는 고아밀로오스 옥수수전분을 많이 사용하고 있다.Resistant starch has been around since similarity. Starch produced through dry milling, which is a structural separation method, and wet milling, which is a separation of components, and wet milling, which are not easily separated by enzymes, are completely dehydrated. Unstarched starch also belongs to the category of resistance starch. Research on modified starch (RS-4) formed by crosslinking between starch (RS-3) and hydroxyl group of starch by forming crystals by repeating gelatinization and aging of starch, At this time, the raw material uses a lot of high amylose corn starch.

호화와 노화과정을 거쳐 생산되는 RS-3는 125℃의 고온에서 용융시킨 다음 4℃에서 보관하는 가열과 냉각저장동안 결정을 형성시켜 인체 효소에 저항하여 소화되지 않은 전분이다. 효소저항전분 형성수율을 향상시키기 위하여 비휘발성 유기산, 구연산, 젖산 등을 첨가하여 전분사슬의 일부분해를 유도하여 효소저항전분 수율을 증가시키는 연구가 수행되었다. 가압상태의 120~130℃에서 전분의 호화공정을 압출성형공정을 이용하여 압출성형한 압출성형물의 효소저항전분 수율과 유기산 첨가에 의해 효소저항전분 수율이 향상되었다는 연구논문이 발표되었다.RS-3, produced through gelatinization and aging, is an undigested starch that resists human enzymes by forming crystals during heating and cooling storage at 125 ° C. In order to improve the yield of enzyme-resistant starch, a study was conducted to increase the yield of enzyme-resistant starch by adding nonvolatile organic acid, citric acid, lactic acid, etc., to induce partial degradation of starch chain. A paper was published that the yield of enzyme-resistant starch was improved by the addition of organic acid and the yield of enzyme-resistant starch of the extruded extruded molding at 120-130 ℃ under pressure.

전분은 적정한 수분과 온도조건하에서 가열하면 호화가 일어나고, 이를 냉각하면 전분분자의 재결합으로 B형의 결정형이 형성되는데, 이러한 일련의 과정을 노화라고 하며, 상기 노화에 의해 형성된 아밀로오스의 결정화를 RS-3라고 한다. 그러므로 전분의 노화와 관계되는 요인들이 효소저항전분 함량에 영향을 줄 수 있다. 즉, 전분의 종류, 아밀로오스 함량, 수분함량, 가열-냉각회수, 가열온도, 첨가물질에 따라 RS-3 생성에 영향을 미칠 수 있다. RS-3를 증가시키기 위한 물리적 처리방 법으로 알려진 공정은 압출성형, 어닐링 처리법(Annealing), 수분-열처리법 등이 있으며, 이러한 방법 중에서 압출성형 방법은 연속적으로 대량생산이 가능하다.Starch is gelatinized when heated under appropriate moisture and temperature conditions. When it is cooled, recrystallization of starch forms a crystalline form of Form B. This series of processes is called aging, and the crystallization of amylose formed by aging is RS-. 3 is called. Therefore, factors related to aging of starch may affect the enzyme resistance starch content. That is, the type of starch, amylose content, moisture content, heat-cooled recovery, heating temperature, and additives may affect RS-3 production. Processes known as physical treatment methods for increasing RS-3 include extrusion, annealing, and moisture-heat treatment, among which extrusion molding can be continuously mass-produced.

이와 관련한 종래 기술로 국내공개특허 제2000-4816호는 압출성형공법을 이용한 효소저항전분 함량의 추가방법에 대해 개시하고 있다. 그러나, 상기 종래 기술은 별다른 비교처리 없이 단순히 수분함량이 10~50%(w/w)인 전분을 80~150℃에서 압출하고, 상기와 같이 압출한 전분을 추가로 100~150℃에서 가열하며, 또한 상기와 같이 압출한 전분을 -10 ~ -20℃에서 일정시간 방치하는 것을 특징으로 하는 방법에 지나지 않는 것으로, 효소저항전분의 수율을 최대로 높일 수 있는 최적의 수분함량과 온도 등 압출성형공정변수 등에 대해서는 전혀 연구되어 있지 않다. In the related art, Korean Laid-Open Patent Publication No. 2000-4816 discloses an additional method of enzymatic resistance starch content using an extrusion molding method. However, the prior art simply extrudes starch having a water content of 10 to 50% (w / w) at 80 to 150 ° C., and further heats the extruded starch at 100 to 150 ° C. without any comparative treatment. In addition, the extruded starch is a method characterized in that it is left for a certain time at -10 ~ -20 ℃, extrusion molding such as the optimum water content and temperature to maximize the yield of enzyme-resistant starch Process variables have not been studied at all.

이러한 연구는 주로 국외에서 수행되었으며, 국내에서는 전남대 식품영양학과와 공주대 식품공학과에서만 일부 수행된 상태이다. 하지만, 상기 국내외에서의 연구도 수분함량, 바렐의 온도분포, 스크류 회전속도, 유기산의 첨가량에 따른 체계적인 연구는 심도있게 수행되지 않은 실정이다. 따라서, 압출성형공정변수와 효소저항전분 수율에 대한 연구를 통해 수율에 유의적으로 영향을 미치는 공정변수를 최적화할 필요성이 있었다.These studies were mainly carried out outside the country, and in Korea, only some of them were conducted in the Department of Food and Nutrition, Chonnam National University and the Department of Food Science and Technology, Kongju National University. However, the studies at home and abroad have not been conducted in a systematic manner according to moisture content, temperature distribution of barrel, screw rotation speed, and amount of organic acid added. Therefore, it was necessary to optimize the process variables that significantly affect the yield through the study of extrusion process and enzyme resistance starch yield.

한편, 호화된 옥수수전분 압출성형물을 -2℃ ~ 상온에서 저장함에 따른 효소저항전분의 형성에 대한 연구도 전남대 식품영양학과와 공주대 식품공학과에서 일부 수행되었다. 그러나, 이 또한 상기 압출성형공정변수와 마찬가지로 기본적인 저장기간과 온도에 따른 유의적인 인자 및 압출성형물의 크기와 압출성형물의 저장조건(온도와 기간) 이외에 습도, 건조속도의 조절에 의한 결정형성 카이네틱스(kinetics)의 해석을 통한 결정형성 속도(reaction rate constant)를 증가시켜 단시간에 효소저항전분 수율을 증가시키기 위한 연구의 필요성이 있었다.On the other hand, the study on the formation of enzyme-resistant starch by storing the luxury corn starch extrudates at -2 ℃ ~ room temperature was partly carried out in the Department of Food Science and Nutrition, Chonnam National University. However, like the above extrusion molding process, the crystallization kinetics are controlled by controlling the humidity and the drying rate in addition to the basic storage period and the significant factors depending on the temperature, the size of the extrudate and the storage conditions (temperature and duration) of the extrudate. There is a need for a study to increase the yield of enzyme resistance starch in a short time by increasing the reaction rate constant through analysis of kinetics.

임계탄산 또는 탄산가스주입에 의한 압출성형공정은 열에 불안정한 영양소의 파괴를 최소화하고 압출성형물 내부기공의 조절에 의하여 조직감의 조절을 위하여 기공형성제로 기존의 수분대신 탄산가스를 주입하여 팽화시키는 공정이다. 이의 식품가공에의 응용분야를 보면 비타민 C의 파괴율 최소화, 유제품강화 압출성형물의 제조, 열적 특성 및 물성 변화에 대한 연구 등 매우 폭넓다(Ryu et al., 1995-2002). 따라서, 이러한 탄산가스 주입에 의한 압출성형 공정을 효소저항전분 생산에 응용하면 고수분함량에서 기공형성을 통한 건조속도 및 결정형성속도의 조절, 효소저항전분 형성의 최대화, 기공형성에 의한 압출물의 파괴력 감소를 통한 압출물의 분쇄에너지 요구량의 감소 등 기존의 공정과 비교하여 많은 이점이 있지만 아직까지 국내외에서 상기 탄산가스 주입에 의한 압출성형공정을 효소저항전분 생산에 적용하기 위한 연구는 전혀 시도되지 않았다. Extrusion molding process by injection of critical carbonic acid or carbonic acid is the process of minimizing the destruction of nutrients that are unstable to heat and inflating by injecting carbonic acid gas into the pore forming agent instead of the existing moisture to control the texture by controlling the internal pores of the extrudate. Its applications in food processing are very broad, including minimizing the breakdown rate of vitamin C, producing dairy-enhanced extruded products, and studying thermal and physical properties (Ryu et al., 1995-2002). Therefore, if the extrusion molding process by the carbon dioxide injection is applied to the production of enzyme-resistant starch, the control of drying rate and crystal formation rate through pore formation at high moisture content, maximization of enzyme-resistant starch formation, breaking force of extrudate by pore formation Although there are many advantages compared to the existing process, such as reduction of the grinding energy requirement of the extrudate through reduction, so far no research has been attempted to apply the extrusion molding process by the carbon dioxide injection to the enzyme-resistant starch production at home and abroad.

그러므로 본 발명자는 상기한 점들을 고려하여 압출성형공정변수에 따른 효소저항전분 수율, 압출성형후 공정변수에 따른 결정형성속도, 효소저항전분의 생성을 향상시키는 첨가제와 탄산가스주입에 의한 효소저항전분 생산공정 개발에 관한 연구를 통해 고효율의 경제적인 압출성형공정을 응용한 효소저항전분 생산방법을 제공하고자 하였다.Therefore, in view of the above, the present inventors have found that the yield of enzyme resistance starch according to the extrusion molding process variable, the crystal formation rate according to the process variable after extrusion molding, and the enzyme resistance starch by the injection of carbon dioxide gas with additives to improve the production of enzyme resistance starch. Through researches on production process development, we tried to provide a method for producing enzyme-resistant starch by applying high-efficiency and economical extrusion process.

본 발명의 목적은 압출성형공법을 이용한 효소저항전분의 생산방법에 있어서, 수분함량, 바렐온도, 스크류 회전속도, 유기산 첨가 등의 압출성형공정변수, 압출성형 후 저장·건조 조건, 압출성형 횟수 등 여러 가지 영향인자들을 최적화하고, 탄산가스 주입에 의한 압출성형공정을 새로이 도입함으로써 보다 고효율의 경제적인 효소저항전분 생산방법을 제공하는데 있다. An object of the present invention is to produce an enzyme-resistant starch using the extrusion molding method, the water content, barrel temperature, screw rotation speed, extrusion process parameters such as the addition of organic acid, storage and drying conditions after extrusion molding, number of extrusion molding, etc. By optimizing various influence factors and introducing a new extrusion molding process by injecting carbon dioxide, it is possible to provide a more efficient method for producing enzyme-resistant starch.

이하, 본 발명의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in detail.

본 발명은 상기 목적에 따라 압출성형공법을 이용한 효소저항전분의 최적 생산방법을 제공한다.The present invention provides an optimal production method of enzyme-resistant starch using the extrusion molding method according to the above object.

본 발명은 압출성형공법을 이용한 효소저항전분의 생산방법에 있어서, 전분을 바렐온도 95~110℃, 수분함량 30~40%(w/w), 스크류 회전속도 250~350 rpm의 조건에서 구연산, 비타민 C, 열안정성 액화효소 또는 고아밀로오스 중 선택된 어느 하나를 첨가하여 압출성형함을 특징으로 한다. The present invention is a method for producing enzyme-resistant starch using the extrusion molding method, the starch is citric acid, at a barrel temperature of 95 ~ 110 ℃, water content 30 ~ 40% (w / w), screw rotation speed of 250 ~ 350 rpm It is characterized by extruding by adding any one selected from vitamin C, thermostable liquefied enzyme or high amylose.

이 때, 상기 바렐온도 95~110℃, 수분함량 30~40%(w/w) 및 스크류 회전속도 250~350 rpm의 조건은 효소저항전분의 수율을 최대화 하기 위한 압출성형시의 최적 조건으로, 여기에 구연산, 비타민 C, 열안정성 액화효소 또는 고아밀로오스 중 선택된 어느 하나를 첨가함으로써 효소저항전분의 수율을 더더욱 증가시킬 수 있다. At this time, the barrel temperature of 95 ~ 110 ℃, water content 30 ~ 40% (w / w) and screw rotation speed of 250 ~ 350 rpm conditions are the optimum conditions during extrusion molding to maximize the yield of the enzyme resistance starch, The yield of enzyme-resistant starch can be further increased by adding any one selected from citric acid, vitamin C, thermostable liquefied enzyme or high amylose.

상기에서 구연산, 비타민 C, 열안정성 액화효소, 고아밀리오스 등의 첨가제는 전분 중량 기준으로 0.1% 내지 10.0%를 첨가함이 바람직하다.In the above, additives such as citric acid, vitamin C, thermostable liquefied enzyme, and high amylose are preferably added in an amount of 0.1% to 10.0% based on the starch weight.

또한 본 발명은 상기와 같은 조건에서 압출성형한 전분을 0℃~80℃의 온도, 수분함량 50~70%(w/w)의 조건에서 6시간~3일 동안 저장 및 건조함을 특징으로 한 다.In another aspect, the present invention is characterized in that the starch extruded under the above conditions are stored and dried for 6 hours to 3 days at a temperature of 0 ℃ ~ 80 ℃, moisture content 50 ~ 70% (w / w) All.

이와 관련하여 종래기술 국내공개특허 제2000-4816호는 압출한 전분을 100~150℃ 온도에서 가열하고, -10 ~ -20℃에서 일정시간 방치함을 특징으로 하는 효소저항전분의 생산방법을 개시하고 있지만, 본 발명은 그에서 더 나아가 상기와 같이 압출성형공정변수를 최적화함으로써 압출성형한 전분의 저장·건조온도시의 상한선을 80℃ 까지 가능하게 하며, 전분의 노화를 최대로 촉진시킬 수 있는 저장건조시의 전분의 수분함량이 50~70%(w/w) 임을 최초로 밝힌다는 점에서 커다란 차이점을 갖는다. In this regard, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2000-4816 discloses a method for producing enzyme-resistant starch, characterized in that the extruded starch is heated at a temperature of 100-150 ° C. and left at a constant time at −10 to −20 ° C. However, the present invention further goes above that by optimizing the extrusion process parameters as described above, the upper limit of the storage and drying temperature of the extruded starch can be up to 80 ° C, and the starch can be accelerated to the maximum. There is a big difference in the fact that the content of starch during storage and drying is 50 ~ 70% (w / w) for the first time.

본 발명은 또한 상기와 같은 압출성형 및 압출성형 후의 저장·건조 조건에 추가로 탄산가스나 임계탄산을 주입함을 특징으로 하는 효소저항전분의 생산방법을 제공한다. The present invention also provides a method for producing enzyme-resistant starch, characterized by injecting carbon dioxide gas or critical carbonic acid in addition to the storage and drying conditions after extrusion and extrusion molding as described above.

이와 같이 압출성형공정과정에서 탄산가스나 임계탄산을 바렐 내부로 주입하면, 80℃ 이하에서 팽화가 일어나지 않는 압출성형물의 내부에 기공이 형성되어 건조한 압출성형물의 분쇄가 훨씬 용이해지며, 상기와 같이 건조 압출성형물의 분쇄효율이 증가함에 따라 효소저항전분의 수율도 크게 향상된다. As such, when carbon dioxide or critical carbonic acid is injected into the barrel during the extrusion molding process, pores are formed in the extrudate that does not cause swelling at 80 ° C. or lower, thereby making it easier to crush the dried extrudate. As the grinding efficiency of the dry extrudate increases, the yield of enzyme-resistant starch is also greatly improved.

이러한 탄산가스나 임계탄산의 주입을 통한 전분의 압출성형공정은 본 발명에서 세계 최초로 제공되는 것이며, 이 때, 탄산가스나 임계탄산은 8~12기압으로 주입하는 것이 바람직하다.This extrusion molding process of starch through the injection of carbonic acid gas or critical carbonic acid is provided for the first time in the world in this invention, at this time, it is preferable to inject carbonic acid gas or critical carbonic acid at 8 to 12 atm.

본 발명은 또한 탄산가스나 임계탄산의 주입에 의해 전분을 압출성형함에 있어서 효소저항전분의 수율을 더욱 향상시킬 수 있는 방법으로, 압출성형된 전분의 저장·건조시 마이크로웨이브를 처리함을 특징으로 한다. 이 때, 마이크로웨이브의 처리횟수를 증가시킬수록 효소저항전분의 수율은 더욱 증가된다. The present invention is also a method for further improving the yield of enzyme-resistant starch in extrusion molding starch by injection of carbon dioxide gas or critical carbonic acid, characterized in that the processing of microwaves during storage and drying of the extruded starch do. At this time, as the number of microwave treatment increases, the yield of enzyme-resistant starch increases.

마지막으로 본 발명은 상기한 압출성형 및 저장·건조 조건에서 전분의 압출성형 횟수를 2회로 함을 특징으로 하는 효소저항전분의 생산방법을 제공한다. 최적의 압출성형 조건 및 최적의 압출성형물 저장·건조 조건에서의 효소저항전분 생산공정을 2회 반복하면 1회 압출성형시보다 효소저항전분의 수율이 현저히 크게 증가한다.Finally, the present invention provides a method for producing enzyme-resistant starch, characterized in that the number of extrusion molding of starch twice in the above-mentioned extrusion molding and storage and drying conditions. Repeated production of enzyme-resistant starch under optimal extrusion molding conditions and storage and drying conditions of extruded moldings yields significantly higher yields of enzyme-resistant starch than single extrusion.

한편, 본 발명에서 사용된 재료 및 실험과정은 하기와 같다. On the other hand, the materials and experimental procedures used in the present invention are as follows.

1. 재료1. Material

압출성형 효소저항전분 제조용 전분은 수분함량 13%(w/w, 이하 동일), 아밀로오스 함량 28%인 일반 옥수수 전분(삼양제넥스(주)), 수분함량 14%, 아밀로오스 함량 27%인 일반 옥수수 전분(두산(주))과 수분함량 14.2%, 아밀로오스 함량 15.5%인 소맥전분을 사용하였다.Starch for the production of extruded enzyme-resistant starch is a general corn starch with 13% water content (w / w, below), 28% amylose content (Samyang Genex), 14% water content, and 27% amylose content corn (Doosan Co., Ltd.) and wheat starch having a water content of 14.2% and an amylose content of 15.5% were used.

2. 압출성형공정2. Extrusion molding process

압출성형 효소저항전분의 제조는 실험용 쌍축 동방향 압출성형기(THK 31T, Inchen Machinery, Korea)를 사용하였으며, 스크류 배열은 도 1과 같다. 스크류 직경은 3.0cm 이며, 길이와 직경비(L/D ratio)는 25:1이였고, 사출구는 원형으로 직경이 3mm인 것을 사용하였다. 바렐의 온도 조절은 전열기와 냉각수를 사용하여 조 절하였다.The production of the extrusion enzyme resistance starch was used for the experimental twin-axial coextrusion machine (THK 31T, Inchen Machinery, Korea), the screw arrangement is shown in FIG. The screw diameter was 3.0 cm, the length and diameter ratio (L / D ratio) was 25: 1, and the injection hole was used as a circular diameter of 3mm. The temperature control of the barrel was controlled by using a heater and cooling water.

압출성형 공정변수는 바렐온도, 수분함량 및 스크류 회전속도 등이며, 바렐의 온도는 80/70/60/40℃에서 130/120/80/40℃(바렐부위 1/2/3/4)의 범위, 수분함량은 20~40% 범위, 스크류 회전속도는 250~350 rpm 범위에서 각각 실험을 수행하였다.Extrusion process variables include barrel temperature, moisture content and screw rotation speed. Barrel temperatures range from 80/70/60/40 ℃ to 130/120/80/40 ℃ (1/2/3/4 barrel). In the range, the water content was 20 to 40% range, the screw rotation speed was performed in the 250 to 350 rpm range, respectively.

원료 사입량은 원료사입기 스크류 회전속도 20 rpm에서 157.8g/min로 고정하였다. 압출성형한 압출성형물의 전분사슬의 결정화를 증가시키기 위하여, 저장온도 0~80℃의 범위에서 저장한 다음 열풍건조하여 압출성형물을 수분함량 8% 이하로 건조한 후 가정용 소형 분쇄기로 분쇄한 압출성형 효소저항전분 분말을 시료하여 분석하였다. The raw material injection amount was fixed at 157.8 g / min at 20 rpm of the raw material feeder screw rotation speed. In order to increase the crystallization of the starch chain of the extruded extruded product, the extruded enzyme was stored at a storage temperature of 0 to 80 ° C. and then dried by hot air drying to dry the extruded product with a water content of 8% or less and then pulverized with a small household grinder. Resistant starch powder was sampled and analyzed.

3. 효소저항전분 분석방법3. Enzyme Resistance Starch Analysis Method

(1) 인산완충액을 사용한 효소저항전분 수율(1) Enzyme Resistance Starch Yield Using Phosphate Buffer

효소저항전분 생성율은 효소중량법(AOAC, 1990)을 변형하여 도 2와 같이 분석하였다. 즉, 시료 0.5 g(d.b.)을 인산완충용액(pH 6.0) 25 mL와 열에 안정한 알파 아멜레이즈(heat-stable α-amylase) 0.05 mL를 혼합하여 100℃ 항온수조에서 30분 동안 반응하여 실온에서 냉각하였다. 냉각한 시료를 0.275N NaOH를 가하여 pH 7.5로 조절한 다음 인산완충용액(pH 6.0) 1.0 mL에 프로테아제(protease) 50 mg을 희석한 용액 0.05 mL를 가하여 60℃에서 30분 동안 반응한 다음 실온에서 냉각하였다. 냉각한 시료 0.325N HCl을 가하여 pH 4.3으로 조절한 다음 아밀로 글로코시다 제(amyloglucosidase) 0.15 mL을 가하여 60℃에서 30분 동안 반응한 다음 실온으로 냉각하여 80% 알코올로 희석하여 셀라이트(celite) 0.5 g을 가한 글래스 필터(glass filter)를 사용하여 여과한 잔사를 건조한 후 정량하여 잔사량과 시료의 무게의 비로 나타내었다.The enzyme resistance starch production rate was analyzed as shown in Figure 2 by modifying the enzyme weight method (AOAC, 1990). That is, 0.5 g (db) of the sample is mixed with 25 mL of phosphate buffer solution (pH 6.0) and 0.05 mL of heat-stable α-amylase, and reacted for 30 minutes in a 100 ° C constant-temperature water bath, and cooled at room temperature. It was. The cooled sample was adjusted to pH 7.5 by adding 0.275N NaOH, and then 0.05 mL of a 50 mg dilute solution of protease was added to 1.0 mL of phosphate buffer solution (pH 6.0). Cooled. 0.325N HCl was added to adjust the pH to 4.3, then 0.15 mL of amyloglucosidase was added thereto, reacted at 60 ° C. for 30 minutes, cooled to room temperature, diluted with 80% alcohol, and celite (celite). ) The filtered residue was dried and quantified by using a glass filter to which 0.5 g was added. The ratio of the residue to the weight of the sample was expressed.

효소저항전분 생성 수율(%) = 건조 후 불용성 잔사의 무게 / 시료의 무게 × 100Yield yield of enzyme-resistant starch (%) = weight of insoluble residue after drying / weight of sample × 100

(2) Mes-Tris 완충용액을 사용한 효소저항전분 수율(2) Enzyme Resistance Starch Yield Using Mes-Tris Buffer

Mes-Tris 완충용액을 사용한 효소저항전분 수율은 도 3과 같은 절차로 분석하였다. 즉, 압출성형 효소저항전분 시료 1g, ,Mes-Tris 완충용액(pH 8.2) 40 mL와 열에 안정한 알파 아밀레이스 0.1 mL를 혼합하였다. 상기 혼합액을 항온수조 100℃에서 예열 5분 후 15분간 반응시킨 다음 실온에서 냉각하였다.The yield of enzyme resistance starch using Mes-Tris buffer was analyzed by the same procedure as in FIG. 3. That is, 1 g of an extruded enzyme resistance starch sample, 40 mL of, Mes-Tris buffer solution (pH 8.2) and 0.1 mL of heat stable alpha amylase were mixed. The mixture was reacted for 15 minutes after 5 minutes of preheating in a constant temperature water bath at 100 ° C. and then cooled at room temperature.

Mes-Tris 완충용액(pH 8.2) 1 mL에 프로테아제(protease) 50 mg을 희석한 용액 0.1 mL를 냉각한 시료에 첨가하여 항온수조 60℃에서 30분간 교반한 다음 0.567 N HCl 5 mL 첨가하여 pH 4.6으로 보정하였다. 보정한 시료액에 아밀로글루코시다제(amyloglucosidase) 0.1 mL를 첨가하여 항온수조 60℃ 3분간 shaking 하여 반응시킨 후 실온에서 냉각하였다. 냉각 시료액에 총 알콜농도 80%가 되도록 95% 에탄올 첨가후 1시간 방치하여 셀라이트(celite) 0.5 g을 글래스 필터(glass filter)에 덮어서 진공흡입 여과한 불용성 잔사를 95% 에탄올과 78% 아세톤으로 세척 후 불용성 잔사를 105℃ 오븐에서 건조 항량 후 불용성 잔사의 무게를 정량하여 다음 식에 대입하여 계산하였다. 0.1 mL of a solution diluted with 50 mg of protease in 1 mL of Mes-Tris buffer (pH 8.2) was added to the cooled sample, stirred for 30 minutes at 60 ° C in a constant temperature water bath, and then 5 mL of 0.567 N HCl was added to pH 4.6. Corrected. 0.1 mL of amyloglucosidase was added to the calibrated sample solution, and the reaction was stirred for 3 minutes at 60 ° C. in a constant temperature water bath, followed by cooling at room temperature. After adding 95% ethanol to 80% total alcohol concentration in the cooled sample solution, it was left to stand for 1 hour, and 0.5 g of celite was covered with a glass filter. The insoluble residue obtained by vacuum suction filtration was 95% ethanol and 78% acetone. After washing, the insoluble residue was calculated by quantifying the weight of the insoluble residue after drying in an oven at 105 ° C. and substituting the following equation.

효소저항전분 생성 수율(%) = 건조 후 불용성 잔사의 무게 / 시료의 무게 × 100Yield yield of enzyme-resistant starch (%) = weight of insoluble residue after drying / weight of sample × 100

이하, 본원발명의 구성을 실시예를 들어 보다 자세하게 설명한다.Hereinafter, the structure of the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

[실시예 1: 옥수수 전분으로부터 압출성형을 이용한 효소저항전분 생산의 최적화]Example 1 Optimization of Enzyme Resistance Starch Production by Extrusion from Corn Starch

1. 압출성형 공정변수에 따른 효소저항전분 수율1. Yield of Starch Resistance by Extrusion Process Variables

효소저항전분(이하, RS라 함)의 수율을 최대로 향상시킬 수 있는 최적의 조건을 결정하기 위하여, 1차 단계로 RS 수율에 영향을 미치는 압출성형 공정변수인 바렐온도 및 수분함량과, 압출성형한 다음 압출성형물 내부 전분사슬의 결정화를 유도하기 위한 저장온도 및 건조온도에 따른 RS 수율을 분석하였다.In order to determine the optimum condition to improve the yield of enzyme-resistant starch (hereinafter referred to as RS) to the maximum, barrel temperature and water content, which are extrusion process variables affecting RS yield in the first step, and extrusion After molding, the RS yield was analyzed according to storage temperature and drying temperature to induce crystallization of the internal starch chain.

원료는 삼양제넥스(주)에서 생산한 수분함량 13%, 아밀로오스 함량 28%인 일반 옥수수 전분을 사용하였으며, 압출성형 공정변수는 바렐온도 80℃와 100℃, 수분함량 20%(w/w)와 40%(w/w), 스크류 회전속도 250rpm, 원료 사입량은 157.8 g/min(원료 사입기스크류 회전속도 20rpm)으로 고정하였다.The raw material used was corn corn starch with 13% moisture content and 28% amylose content produced by Samyang Genex Co., Ltd., and the extrusion process parameters were barrel temperature 80 ℃ and 100 ℃, water content 20% (w / w) and 40% (w / w), the screw rotation speed 250rpm, the raw material injection amount was fixed at 157.8 g / min (raw material feeder screw rotational speed 20rpm).

또한, 상기와 같은 압출성형 조건에서 압출성형한 전분을 저장온도 25℃에서 2일간 저장한 다음 100℃에서 2시간 건조하여 얻은 시료와, 80℃에서 6시간 동안 건조한 다음 100℃에서 2시간 건조하여 수분함량 5%(w/w) 이하가 되도록 한 시료를 각각 분쇄하여 RS 수율을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. Further, the starch extruded under the above extrusion molding conditions were stored for 2 days at a storage temperature of 25 ° C. and then dried at 100 ° C. for 2 hours, dried at 80 ° C. for 6 hours, and then dried at 100 ° C. for 2 hours. RS yields were measured by grinding the samples each having a water content of 5% (w / w) or less. The results are shown in Table 1 below.

압출성형 공정변수에 따른 RS 수율의 변화(pH 6.0 인산완충용액)Changes in RS Yield According to Extrusion Process Parameters (pH 6.0 Phosphate Buffer) 압출성형 공정변수Extrusion Process Variables 수분조절 및 건조Moisture control and drying RS 수율(%)RS yield (%) 바렐온도(℃)Barrel Temperature (℃) 수분함량(%(w/w))Water content (% (w / w)) 8080 2020 25℃에서 2일2 days at 25 ℃ 5.725.72 8080 2020 80℃에서 6시간6 hours at 80 ℃ 4.014.01 8080 4040 25℃에서 2일2 days at 25 ℃ 7.017.01 8080 4040 80℃에서 6시간6 hours at 80 ℃ 4.914.91 100100 2020 25℃에서 2일2 days at 25 ℃ 5.025.02 100100 2020 80℃에서 6시간6 hours at 80 ℃ 4.964.96 100100 4040 25℃에서 2일2 days at 25 ℃ 5.135.13 100100 4040 80℃에서 6시간6 hours at 80 ℃ 5.725.72

상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 바렐온도 80℃ 보다 100℃에서 RS 수율이 좀 더 증가하였으며 수분함량이 20%(w/w)에서 40%(w/w)로 증가할수록 압출성형물의 RS 수율이 높았다. 또한, 본 실험에서 압출성형 후 저장온도는 유의적으로 RS 수율에 영향을 미치지 않았다. 다만 효소저항전분을 식품중간소재로 이용하기 위해서는 분쇄공정이 필요하므로 건조가 필수적이고, 또 저장온도가 낮으면 건조에 필요한 건조시간이 증가하여 효소저항전분 생산단가를 높이는 요인이 되므로, 저장온도로 80℃가 25℃ 보다 양호하다는 결론을 얻었다.As can be seen in Table 1, the RS yield was more increased at the barrel temperature of 80 ° C. than at 100 ° C., and the water content increased from 20% (w / w) to 40% (w / w) in the extruded molding. Yield was high. In addition, the storage temperature after extrusion in this experiment did not significantly affect the RS yield. However, in order to use enzyme-resistant starch as a food intermediate material, drying is necessary because the grinding process is necessary. If the storage temperature is low, the drying time required for drying increases, which increases the production cost of enzyme-resistant starch. It was concluded that 80 ° C was better than 25 ° C.

2. 저장온도와 건조온도에 따른 RS 수율2. RS yield according to storage temperature and drying temperature

두산(주)에서 생산한 일반 옥수수 전분(수분함량 14%, 아밀로오스 함량 27%)을 바렐온도 110℃, 수분함량 35%(w/w), 스크류 회전속도 250 rpm에서 압출성형한 후 상기 압출성형물을 다양한 온도에서 저장 및 건조하여 저장온도와 건조온도에 따른 RS 수율을 좀 더 자세하게 검토하였다. 먼저 저장온도 25℃에서 8시간 동안 저장한 다음 건조온도 60℃에서 4시간과 8시간 건조하여 수분함량을 10%(w/w) 이하로 조절한 후 분쇄하였다. 또한, 저장과 건조를 동시에 수행하기 위하여 70℃와 110℃에서 4시간 및 8시간 건조한 압출성형물을 분쇄하여 RS 수율을 분석하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The extruded product after extrusion of general corn starch produced by Doosan Corporation (water content 14%, amylose content 27%) at barrel temperature 110 ℃, water content 35% (w / w), screw rotation speed 250 rpm Was stored and dried at various temperatures to examine the RS yield according to storage temperature and drying temperature in more detail. First stored for 8 hours at a storage temperature of 25 ℃ and then dried for 4 hours and 8 hours at a drying temperature of 60 ℃ to adjust the moisture content to 10% (w / w) or less and then pulverized. In addition, the RS yield was analyzed by pulverizing the extrudate dried for 4 hours and 8 hours at 70 ℃ and 110 ℃ to perform storage and drying at the same time. The results are shown in Table 2 below.

저장온도와 건조온도에 따른 압출성형 옥수수 전분의 RS 수율 변화Changes in RS Yield of Extruded Corn Starch by Storage and Drying Temperatures 저장 및 건조조건Storage and drying conditions RS 수율(%)RS yield (%) 저장 및 건조온도(℃)Storage and drying temperature (℃) 건조시간Drying time 25* 25 * 44 8.298.29 25** 25 ** 88 9.459.45 7070 44 8.708.70 7070 88 11.8111.81 110110 44 10.4210.42 110110 88 9.689.68

*, **: 저장온도 25℃에서 저장한 다음, 건조온도 60℃에서 각각 4시간, 8시간 건조 * , ** : Store at 25 ℃ and then dry for 4 hours and 8 hours at 60 ℃

실험 결과 상기 표 2에서 알 수 있듯이, 상기 1.에서의 압출성형 공정변수 설정에 관한 실험과 같이 저장온도에 따라 RS 수율의 유의적인 차이는 보이지 않았다. 즉, 저장온도 25℃와 70℃에서 건조시간이 4시간에서 8시간으로 증가할수록 RS 수율은 증가하는 경향을 보였지만 건조온도 110℃에서는 건조시간이 4시간에서 8시 간으로 증가해도 RS 수율이 증가되지 않았다. 따라서, 상기 결과로부터 저장 및 건조온도는 80℃ 까지가 가장 적합함을 확인할 수 있었다.Experimental results As can be seen in Table 2, as shown in the experiment for the extrusion molding process variable setting in 1. The significant difference in the RS yield was not seen depending on the storage temperature. That is, the RS yield tended to increase as the drying time increased from 4 hours to 8 hours at storage temperatures of 25 ℃ and 70 ℃, but the RS yield increased even if drying time increased from 4 hours to 8 hours at 110 ℃. It wasn't. Therefore, from the above results, it was confirmed that the storage and drying temperatures were most suitable up to 80 ° C.

3. 열안정성 액화효소(Thermamyl) 첨가와 RS 수율3. Addition of Thermostable Limease (Thermamyl) and RS Yield

삼양제넥스(주)에서 생산한 옥수수 전분(수분함량 13%, 아밀로오스 함량 28%)에 열에 안정한 전분분해효소인 써마밀(Thermamyl; heat-stable α-amylase)을 상기 전분 중량 기준으로 3% 첨가하여 압출성형한 후 그 RS 수율을 분석함으로써 열안정성 액화효소의 첨가에 따른 영향을 검토하였다. 이 때, 바렐온도는 95℃로 고정하여 효소의 불활성화를 최소화하였으며, 수분함량은 25%(w/w), 30%(w/w), 35%(w/w)로 조정하였다. To the corn starch produced by Samyang Genex Co., Ltd. (13% water content, 28% amylose content) was added 3% of thermylyl (heat-stable α-amylase), a heat stable starch dehydrogenase, based on the starch weight. After extrusion molding, the RS yield was analyzed to examine the effect of the addition of thermostable liquefied enzyme. At this time, the barrel temperature was fixed at 95 ℃ to minimize the inactivation of the enzyme, the water content was adjusted to 25% (w / w), 30% (w / w), 35% (w / w).

또한 예비수분조절(preconditioning)의 영향을 검토하기 위하여, 압출성형하기 전에 전분의 수분함량을 35%(w/w)로 조절한 후 12시간 동안 냉장고에 보관하여 전분입자 내부로 수분을 충분히 확산시킨 다음, 써마밀(Thermamyl)을 첨가하면서 압출성형하였다. 이 때, 압출성형물의 건조조건은 80℃에서 6시간 동안 열풍건조한 시료를 분쇄하여 분석하였다.In addition, in order to examine the effect of preconditioning, the moisture content of starch was adjusted to 35% (w / w) before extrusion molding, and then stored in a refrigerator for 12 hours to sufficiently diffuse moisture into the starch particles. Next, extrusion was carried out while adding thermamil. At this time, the drying conditions of the extrusion molded product was analyzed by grinding the hot-air dried sample for 6 hours at 80 ℃.

그 결과 하기 표 3에 나타낸 바와 같이, 열안정성 액화효소(전분분해효소)인 써마밀(Thermamyl)의 첨가와 함께 수분함량 35%(w/w)에서 압출성형한 시료의 경우, RS 수율이 4.22%에서 7.13%로 크게 증가하였다. 또한, 동일한 효소함량이 첨가되었을 때 수분함량이 25%(w/w)와 30%(w/w)일 경우에는 RS 수율이 각각 5.15%와 5.13%로 차이가 없었으나, 수분함량이 35%(w/w)일 경우에는 RS 수율이 7.13%로 크게 증 가하였다. 한편, 예비수분조절에 의하여는 RS 수율이 증가하지 않았다.As a result, as shown in Table 3, the RS yield was 4.22 for the sample extruded at 35% water (w / w) with the addition of thermylyl, a thermostable liquefied enzyme (starch). It increased significantly from% to 7.13%. In addition, when the same enzyme content was added, when the water content was 25% (w / w) and 30% (w / w), the RS yield was 5.15% and 5.13%, but the water content was 35%. In the case of (w / w), the RS yield increased significantly to 7.13%. On the other hand, RS yield did not increase by preliminary moisture control.

효소처리 및 수분함량의 차이에 의한 RS 수율의 변화(pH 6.0 인산완충용액)Changes in RS Yield due to Enzyme Treatment and Difference in Water Content (pH 6.0 Phosphate Buffer) 압출성형 공정변수Extrusion Process Variables 예비수분조절Reserve Moisture Control RS 수율(%)RS yield (%) 바렐온도(℃)Barrel Temperature (℃) 수분함량 (%(w/w))Moisture content (% (w / w)) 써마밀 첨가 (Thermamyl)Add Thermamil (Thermamyl) 9595 2525 첨가adding -- 5.155.15 9595 3030 첨가adding -- 5.135.13 9595 3535 무첨가No addition -- 4.224.22 9595 3535 첨가adding -- 7.137.13 9595 3535 무첨가No addition 12시간12 hours 3.643.64 9595 3535 첨가adding 12시간12 hours 3.983.98

4. 비타민 C 첨가에 따른 RS 수율4. RS yield according to vitamin C addition

비타민 C 수용액은 약산으로 전분사슬을 분해한다. RS 수율을 증가시키기 위하여 구연산과 같은 비휘발성 유기산을 첨가할 경우 RS 수율이 증가한다는 연구결과가 있으므로, 비타민 C를 옥수수 전분에 상기 전분 중량 기준으로 3%를 첨가하여 RS 수율변화를 결정하였다. 이 때, 바렐온도 90, 110, 130℃에서 수분함량 35%(w/w), 스크류 회전속도 250 rpm으로 고정하였다. Vitamin C aqueous solution breaks down starch chains with weak acids. Since the RS yield increases when a nonvolatile organic acid such as citric acid is added to increase the RS yield, a change in RS yield was determined by adding 3% of vitamin C to corn starch based on the starch weight. At this time, the water content was fixed at a barrel temperature of 90, 110 and 130 ° C. at 35% (w / w) and a screw rotation speed of 250 rpm.

그 결과, 하기 표 4에 나타낸 바와 같이, 비타민 C를 첨가하였을 때, 바렐온도 90, 110, 130℃에서 RS 수율은 각각 6.42%, 4.69%, 4.52%로 감소하는 경향을 보였으며, 바렐온도 90℃에서 가장 높은 6.42%의 RS 수율을 보였다. As a result, as shown in Table 4 below, when vitamin C was added, the RS yield decreased at 6.42%, 4.69%, and 4.52% at barrel temperatures 90, 110, and 130 ° C, respectively, and barrel temperature 90 The highest RS yield was 6.42% at ℃.

비타민 C 첨가에 따른 압출성형 옥수수 전분 RS 수율 변화(pH 6.0 인산완충용액)Yield Changes of Extruded Corn Starch RS with Vitamin C (pH 6.0 Phosphate Buffer) 바렐온도(℃)Barrel Temperature (℃) RS 수율(%)RS yield (%) 9090 6.426.42 110110 4.694.69 130130 4.524.52

[실시예 2: 소맥전분으로부터 압출성형공법을 이용한 효소저항전분 생산의 최적화][Example 2: Optimization of Enzyme Resistance Starch Production Using Extrusion Molding Method from Wheat Starch]

1. 압출성형 횟수에 따른 소맥전분의 RS 수율1. RS yield of wheat starch according to the number of extrusion molding

고아밀로오스 옥수수 전분을 사용한 효소저항전분의 제조방법에서는, 옥수수 전분을 고온에서 호화시킨 다음 냉각시키는 과정을 여러 번 반복하면 전분 사슬 간의 결합증가에 의해 결정이 증가하여 RS 수율이 증가하므로 호화 및 냉각과정을 계속해서 반복한다. 압출성형공정을 이용한 효소저항전분 전분의 생산공정에서도 호화(용융)와 냉각을 반복하기 위하여 압출성형한 다음 수분조절과 건조한 압출성형물을 조분쇄하여 다시 압출성형을 반복한 후 그에 따른 RS 수율의 변화를 검토하였다.In the production method of enzyme-resistant starch using high amylose corn starch, the crystallization of corn starch at high temperature and then repeated several times to increase the crystal yield due to the increase of the bonds between the starch chains and increase the RS yield. Continue to repeat. In the production process of starch-resistant starch starch by extrusion molding process, extrusion molding was performed to repeat gelatinization (melting) and cooling, and then water molding and dry extruding molding were coarsely pulverized, and extrusion molding was repeated. Was reviewed.

그 결과, 하기 표 5에 나타낸 바와 같이, 바렐온도 115℃, 수분함량 40%(w/w), 스크류 회전속도 250 rpm의 압출성형 조건에서 소맥전분을 압출성형한 후 건조조건을 달리하여 압출성형한 압출물의 RS 수율은 2.88% 였지만, 동일한 조건에서 압출성형을 2회 반복했을 때에는 그 RS 수율이 3.3~3.4%로 증가하였다. As a result, as shown in Table 5, extrusion starch was extruded under the extrusion temperature of barrel temperature 115 ℃, water content 40% (w / w), screw rotation speed 250 rpm, extrusion molding by varying the drying conditions The RS yield of one extrudate was 2.88%, but the RS yield increased to 3.3-3.4% when the extrusion was repeated twice under the same conditions.

또한, 압출성형할 때 1회 압출성형한 소맥전분은 원료사입기로 사입이 용이 하지 않았으므로 새로이 1차 압출물 50%와 원료 소맥전분 50%를 혼합하여 압출성형하였으며, 그 경우 얻어진 압출성형물의 RS 수율은 저장온도 80℃를 제외하고는 25℃ 및 45℃에서 저장한 경우 둘 다 1차 압출성형물을 다시 압출성형한 시료와 비교하여 동일한 RS 수율을 나타내었다. In addition, since the one-time extruded wheat starch was not easy to insert into the raw material inserter during extrusion molding, newly extruded 50% of the primary extrudate and 50% of the raw wheat starch were extruded, and in this case, the obtained RS The yields showed the same RS yield when compared to the sample extruded again from the primary extrudate when stored at 25 ° C. and 45 ° C. except the storage temperature of 80 ° C.

따라서, 상기 결과로부터 압출성형공정을 이용한 효소저항전분 생산공정에서도 압출성형을 2회 반복할 경우 RS 수율을 더욱 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있었으며, 1차 압출성형물을 최적 저장온도에서 저장하여 노화를 촉진시킨 다음 다시 동일한 조건으로 압출성형할 경우 RS 수율을 크게 향상시킬 수 있을 것으로 기대되었다.Therefore, it can be seen from the above results that the RS yield can be further improved by repeatedly extruding the enzyme-resistant starch production process using the extrusion molding process, and the first extrusion molded product is stored at an optimal storage temperature for aging. When accelerated and then again extruded under the same conditions, it was expected that the RS yield could be greatly improved.

압출성형 횟수에 따른 압출성형 소맥전분의 RS 수율 변화(Mes-Tris 완충용액)Changes in RS Yield of Extruded Wheat Starch According to the Number of Extrusions (Mes-Tris Buffer) 압출성형 공정변수Extrusion Process Variables 예비수분조절Reserve Moisture Control RS 수율(%)RS yield (%) 압출성형 횟수 (cycles)Extrusion Cycles 바렐온도(℃)Barrel Temperature (℃) 수분함량 (%(w/w))Moisture content (% (w / w)) 1One 115115 4040 80℃에서 6시간6 hours at 80 ℃ 2.882.88 22 115115 4040 45℃에서 12시간12 hours at 45 ℃ 3.333.33 22 115115 4040 25℃에서 24시간24 hours at 25 ℃ 3.413.41 2* 2 * 115115 4040 80℃에서 6시간6 hours at 80 ℃ 2.672.67 2* 2 * 115115 4040 45℃에서 12시간12 hours at 45 ℃ 3.593.59 2* 2 * 115115 4040 25℃에서 24시간24 hours at 25 ℃ 3.373.37

2*: 1회 압출성형물 50%와 원료 소맥전분 50%를 혼합하여 2차 압출성형2 * : 2nd extrusion by mixing 50% of one time extruded product and 50% of raw wheat starch

2. 압출성형 공정변수에 따른 RS 수율2. RS yield according to extrusion process

압출성형공정의 바렐온도(60, 70, 80℃)와 수분함량(25, 30, 35%(w/w))에 따른 소맥전분의 RS 수율변화를 알아보기 위하여 스크류 회전속도 250 rpm, 저장온도 0℃에서 3일간 저장하여 80℃에서 건조한 시료의 RS 수율을 분석하였다.Screw rotation speed 250 rpm, storage temperature for the change of RS yield of wheat starch according to barrel temperature (60, 70, 80 ℃) and water content (25, 30, 35% (w / w)) of extrusion process RS yield was stored for 3 days at 0 ° C. and dried at 80 ° C.

그 결과, 하기 표 6에 나타낸 바와 같이, 바렐온도와 수분함량에 따른 압출성형 소맥전분의 RS 수율은 바렐온도 80℃에서 전반적으로 높았으며, 수분함량의 경우에는 그 함량 변화에 따라 유의적인 RS 수율의 차이를 보이지 않았다. 일반적으로 수분함량이 증가할수록 전분겔의 노화시 사슬의 이동성이 증가하여 노화도가 증가하지만 본 실험에서는 고수분 함량에서 RS 수율의 증가가 나타나지 않았다. As a result, as shown in Table 6, the RS yield of the extruded wheat starch according to the barrel temperature and the moisture content was generally high at the barrel temperature of 80 ℃, in the case of the moisture content significant RS yield according to the content change Did not show a difference. In general, as the water content increases, the chain mobility during starch gel aging increases the aging degree, but in this experiment, the RS yield was not increased in the high moisture content.

한편, 바렐온도 60℃에서는 수분함량이 낮을수록 RS 수율이 높은 것으로 나타났다. 이것은 전분이 호화된 후 노화과정에 의해 아밀로오스의 재결합이 많아짐에 따라 효소저항전분 함량(타입 3)이 증가했거나 호화도가 낮아 B 형의 결정형을 유지하고 있는 전분입자에 의해 효소저항전분 2 계열의 전분이 유지된 때문인 것으로 사료되었다.On the other hand, at a barrel temperature of 60 ° C., the lower the water content, the higher the RS yield. After starch was gelatinized, amylose recombination increased due to the aging process, which increased the enzyme resistance starch content (type 3) or lowered the degree of gelatinization. The starch was believed to be retained.

압출성형 공정변수에 따른 압출성형 소맥전분의 RS 수율 변화(Mes-Tris 완충용액)Changes in RS Yield of Extruded Wheat Starch According to Extrusion Process Variables (Mes-Tris Buffer) 바렐온도(℃)Barrel Temperature (℃) 스크류 회전속도 (rpm)Screw speed (rpm) 저장·건조조건 온도 (℃)/시간(day)Storage and drying conditions Temperature (℃) / hour (day) 수분함량 (%(w/w))Moisture content (% (w / w)) RS 수율(%)RS yield (%) 6060 250250 0℃/3일0 ℃ / 3 days 2525 4.404.40 3030 3.553.55 3535 2.842.84 7070 250250 0℃/3일0 ℃ / 3 days 2525 2.862.86 3030 2.342.34 3535 2.882.88 8080 250250 0℃/3일0 ℃ / 3 days 2525 3.903.90 3030 2.962.96 3535 3.743.74

한편 도 4는 수분함량과 바렐의 온도에 따른 RS 수율을 나타낸 3차원 그래프로, 수분 35%(w/w), 바렐온도 80℃에서 가장 높은 RS 수율을 보였으나, 실험범위에서 최대 RS 수율의 최적 수분함량과 바렐온도는 찾지 못하였다. 수분함량 25%(w/w)에서 35%(w/w) 범위에서 바렐온도 60℃에서 70℃로 증가함에 따라 RS 수율은 감소하다가 70℃에서 80℃로 증가할 때 RS 수율은 증가하는 경향을 보였다. On the other hand, Figure 4 is a three-dimensional graph showing the RS yield according to the moisture content and the temperature of the barrel, the highest RS yield at 35% moisture (w / w), barrel temperature 80 ℃, but the maximum RS yield in the experimental range The optimum moisture content and barrel temperature could not be found. RS yield decreased with increasing barrel temperature from 60 ° C to 70 ° C in the water content range of 25% (w / w) to 35% (w / w) and then increased as the yield increased from 70 ° C to 80 ° C. Showed.

따라서, 바렐온도와 수분범위를 넓혀서 최적 압출성형 공정변수를 결정할 실험의 필요성이 있었고, 그에 따라 수분함량을 10%(w/w)에서 40%(w/w) 범위, 바렐온도를 50℃에서 110℃ 범위로 넓혀 그에 따른 RS 수율의 변화를 도 5에 나타내었다. Therefore, there was a need for experiments to determine the optimum extrusion process parameters by widening the barrel temperature and moisture range. Accordingly, the water content ranged from 10% (w / w) to 40% (w / w) and the barrel temperature was increased at 50 ° C. It is shown in Figure 5 the change in RS yield according to widening to 110 ℃ range.

그 결과, 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 수분함량이 40%(w/w)로 증가하고 바렐온도가 95℃에서 110℃인 범위에서 RS 수율이 최대가 됨을 확인하였다.As a result, as can be seen in Figure 5, the moisture content was increased to 40% (w / w) and the maximum RS yield in the range of the barrel temperature is 95 ℃ to 110 ℃.

3. 구연산 첨가와 RS 수율3. Citric acid addition and RS yield

구연산 첨가에 따른 압출성형 소맥전분의 RS 수율을 조사하기 위하여, 바렐 온도 110℃, 수분함량 40%(w/w), 스크류 회전속도 250 rpm에서 구연산 분말의 함량을 전분 중량 기준으로 2.5%, 5.0%, 10.0%로 첨가했을 때의 RS 수율 변화를 검토하였다.In order to investigate the RS yield of the extruded wheat starch according to the addition of citric acid, the content of citric acid powder at the barrel temperature of 110 ° C., water content of 40% (w / w), and screw rotation speed of 250 rpm was 2.5%, 5.0 based on the starch weight. The change of RS yield at the time of addition at% and 10.0% was examined.

그 결과, 하기 표 7에 나타낸 바와 같이, 구연산의 첨가량이 높아질수록 압출성형 소맥전분의 RS 수율은 증가하는 경향을 보였으며, 특히 저장온도 80℃에서 6시간 건조했을 때가 RS 수율이 가장 높았다.As a result, as shown in Table 7, the RS yield of the extruded wheat starch tended to increase as the amount of citric acid increased, and the RS yield was highest when dried for 6 hours at a storage temperature of 80 ° C.

구연산 첨가에 따른 압출성형 소맥전분의 RS 수율 변화(Mes-Tris 완충용액)Changes in RS Yield of Extruded Wheat Starch by Addition of Citric Acid (Mes-Tris Buffer) 바렐온도(℃)Barrel Temperature (℃) 스크류 회전속도 (rpm)Screw speed (rpm) 저장조건Storage condition 수분함량 (%(w/w))Moisture content (% (w / w)) 구연산함량 (%)Citric acid content (%) RS 수율RS yield 110110 250250 80℃/6시간80 ℃ / 6 hours 4040 2.52.5 4.924.92 5.05.0 5.045.04 10.010.0 6.666.66 110110 250250 45℃/12시간45 ℃ / 12 hours 4040 2.52.5 3.363.36 5.05.0 4.474.47 10.010.0 4.774.77 110110 250250 25℃/24시간25 ℃ / 24 hours 4040 2.52.5 4.474.47 5.05.0 4.394.39 10.010.0 4.854.85

4. 스크류 회전속도 및 수분함량과 RS 수율4. Screw rotation speed, moisture content and RS yield

바렐온도 60℃에서 스크류 회전속도를 250 rpm과 350 rpm으로 조정하고 , 수분함량을 25%(w/w) 및 35%(w/w)으로 조정한 후 소맥전분을 압출성형하여 그 RS 수율을 비교 분석하였다. 이 때, RS 수율을 증가시키기 위하여 고아밀로오스 옥수수 전분(Himaize)을 전분 중량 기준으로 10% 만큼 첨가하였으며, 또한 바렐온도 80℃ 이하에서 팽화가 일어나지 않는 압출성형물 내부에 기공을 형성시켜 RS 수율을 향상시키고 건조한 압출성형물의 분쇄효율을 향상시키기 위하여 압출성형공정과정 중 CO2 가스를 바렐 내부로 10 atm 주입하였다.Adjust the screw rotation speed to 250 rpm and 350 rpm at the barrel temperature of 60 ℃, adjust the water content to 25% (w / w) and 35% (w / w), and extrude the wheat starch to improve its RS yield. Comparative analysis. At this time, in order to increase RS yield, high amylose corn starch (Himaize) was added as much as 10% based on the starch weight. Also, pores were formed in the extrudates that did not cause swelling at a barrel temperature of 80 ° C. or lower to improve RS yield. In order to improve the grinding efficiency of the dry extrudate, 10 atm of CO 2 gas was injected into the barrel during the extrusion process.

그 결과 하기 표 8에 나타낸 바와 같이, 수분함량과 스크류 회전속도를 각각 25%(w/w)에서 35%(w/w), 250 rpm에서 350 rpm으로 증가시켰을 때 압출성형 소맥전분의 RS 수율이 약간 증가하였으며, 고아밀로오스를 전분 중량 기준으로 10% 만큼 첨가하였을 때 첨가하지 않은 시료와 비교하여 현저하게 RS 수율이 증가되었다. 이는 스크류 회전속도의 증가와 함께 전분분자의 절단(macrodegradation)에 의해 전분사슬 간의 결합이 증가되어 RS 수율이 증가한 것으로 판단되었으며, 아밀로오스가 효소저항전분의 생성에 매우 중요하다는 점을 시사하였다.As a result, as shown in Table 8 below, the RS yield of the extruded wheat starch was increased when the water content and the screw rotation speed were increased from 25% (w / w) to 35% (w / w) and 250 rpm to 350 rpm, respectively. There was a slight increase, and RS yield was markedly increased when high amylose was added by 10% based on the starch weight, compared to the unadded sample. This resulted in an increase in RS yield due to increased starch chains by macrodegradation with increasing screw rotational speed, suggesting that amylose is very important for the production of enzyme-resistant starch.

또한, CO2 가스를 압출성형공정 중 바렐 내부로 주입하면, 압출성형물 내부에 기공이 형성되어 압출성형물의 파괴력이 감소함으로써 분쇄를 용이하게 할 수 있음을 알게 되었고, 따라서 CO2 가스를 주입하여 전분을 압출성형하면 그 건조 압출성형물의 분쇄효율을 향상시켜 분쇄비용을 절감할 수 있을 것으로 기대되었다.In addition, it was found that when CO 2 gas is injected into the barrel during the extrusion process, pores are formed in the extrudate and the breakage force of the extrudate is reduced, thereby facilitating crushing. Accordingly, CO 2 gas is injected into the starch. The extrusion was expected to improve the grinding efficiency of the dry extrusion molding to reduce the grinding cost.

스크류 회전속도와 수분함량에 따른 RS 수율의 변화(Mes-Tris 완충용액)Changes in RS Yield with Screw Rotation Speed and Water Content (Mes-Tris Buffer) 바렐온도(℃)Barrel Temperature (℃) 스크류 회전속도 (rpm)Screw speed (rpm) 수분함량 (%(w/w))Moisture content (% (w / w)) 고아밀로오스 첨가 (%(w/w))Add high amylose (% (w / w)) CO2 주입(atm)CO 2 injection (atm) RS 수율(%)RS yield (%) 6060 250250 2525 1010 1010 5.185.18 350350 5.375.37 250250 3535 5.195.19 350350 6.876.87

5. 저장·건조 조건과 RS 수율5. Storage and drying conditions and RS yield

(1) 수분함량과 RS 수율(1) moisture content and RS yield

전분의 압출성형 후 저장·건조 조건 중 수분함량에 따른 RS 수율 변화를 조사하기 위하여, 압출성형조건을 수분함량 30%(w/w), 스크류 회전속도 250 rpm, 바렐온도 60℃ 및 90℃로 고정시켜 소맥전분을 압출성형한 후, 상기 압출성형물의 수분함량을 상기 압출성형물에 수분을 분무하여 50~70%(w/w)로 조절한 후 0℃에서 3일간 냉장저장하여 RS 수율을 조사하였다. In order to investigate the change of RS yield according to moisture content during storage and drying conditions after extrusion of starch, the extrusion conditions were changed to water content of 30% (w / w), screw rotation speed of 250 rpm, barrel temperature of 60 ℃ and 90 ℃. After extruded wheat starch by fixation, the water content of the extruded product was sprayed at 50-70% (w / w) by spraying water on the extruded product, and then refrigerated at 0 ° C. for 3 days to investigate RS yield. It was.

그 결과 하기 표 9에 표시한 바와 같이, 저장건조시 수분함량이 증가할수록 RS 수율이 크게 증가하였으며, 특히 바렐온도 90℃, 스크류 회전속도 250 rpm, 수분함량 30%(w/w)의 압출성형조건과 저장·건조시 수분함량 70%(w/w)의 조건에서 생산한 소맥전분 압출성형물의 RS 수율이 5.01%로 가장 높았다. 이러한 현상은 저장건조시 수분함량이 증가할수록 아밀로오스 사슬간의 유동성 증가에 의한 재결정화를 활발히 촉진시켜 효소저항전분 수율이 현저하게 증가한 것으로 사료되었다.As a result, as shown in Table 9, the RS yield increased significantly as the moisture content increased during storage and drying, in particular, extrusion temperature of barrel temperature 90 ℃, screw rotation speed 250 rpm, water content 30% (w / w) The RS yield of wheat starch extrudates produced at 70% (w / w) of moisture and storage and drying conditions was the highest at 5.01%. This phenomenon is believed to increase the yield of enzyme-resistant starch by actively promoting recrystallization by increasing the fluidity between amylose chains as storage moisture is increased.

(2) 구연산 첨가 및 저장·건조 수분함량과 RS 수율(2) Citric acid addition and storage and drying moisture content and RS yield

압출성형공정 중의 구연산 첨가 및 저장건조시의 수분함량에 따른 RS 수율 변화를 조사하였다. 이를 위해 바렐온도 100℃, 수분함량 40%(w/w), 스크류 회전속도 250 rpm로 압출성형 조건을 고정시키고, 구연산분말의 함량을 전분 중량 기준으로 0%, 2.0% 및 3.0%로 첨가하여 압출성형물을 제조한 다음, 상기 압출성형물의 저장시 증류수를 압출성형물에 분무하여 수분함량을 60%(w/w)로 조절하여 압출성형 소맥전분의 RS 수율을 검토하였다.Changes in RS yield with citric acid addition and storage drying during extrusion were investigated. To this end, the extrusion molding conditions were fixed at a barrel temperature of 100 ° C., water content of 40% (w / w), and screw rotation speed of 250 rpm, and the content of citric acid powder was added at 0%, 2.0%, and 3.0% based on the starch weight. After preparing the extruded product, the RS yield of the extruded wheat starch was investigated by spraying distilled water onto the extruded product during storage of the extruded product to adjust the water content to 60% (w / w).

그 결과 하기 표 9에 나타낸 바와 같이, 압출성형된 압출물을 저장·건조시 증류수를 분무하여 저장한 시료의 경우에 RS 수율이 크게 증가하였으며, 압출성형시 구연산의 첨가에 의해 RS 수율이 상승하였다. 최대의 RS 수율은 3%의 구연산 첨가와 저장·건조시 분무하여 압출성형물의 수분함량을 60%(w/w)로 조정한 시료에서 6.78%로 나타났다.As a result, as shown in Table 9, the RS yield was greatly increased in the case of the sample stored by spraying distilled water during storage and drying the extruded extrudate, the RS yield was increased by the addition of citric acid during extrusion molding . The maximum RS yield was 6.78% in the sample with 3% citric acid added and sprayed during storage and drying to adjust the water content of the extrudate to 60% (w / w).

구연산 첨가와 저장건조시 수분함량에 따른 압출성형 소맥전분의 RS 수율 변화(Mes-Tris 완충용액)Changes in RS Yield of Extruded Wheat Starch According to Moisture Content during Citric Acid Addition and Storage Drying (Mes-Tris Buffer) 바렐온도(℃)Barrel Temperature (℃) 압출성형 수분함량 (%(w/w))Extrusion Moisture Content (% (w / w)) 구연산 첨가량 (%)Citric acid addition amount (%) 저장온도 /기간Storage temperature / period 저장건조 수분함량 (%(w/w))Storage dry moisture content (% (w / w)) RS 수율(%)RS yield (%) 100100 4040 -- 0℃/3일0 ℃ / 3 days 6060 4.254.25 100100 4040 -- 0℃3일0 ° C 3 days -- 2.522.52 100100 4040 -- 80℃/6시간80 ℃ / 6 hours 6060 3.433.43 100100 4040 -- 80℃/6시간80 ℃ / 6 hours -- 1.901.90 100100 4040 2.02.0 0℃/3일0 ℃ / 3 days 6060 5.465.46 100100 4040 2.02.0 0℃/3일0 ℃ / 3 days -- 2.542.54 100100 4040 2.02.0 80℃/6시간80 ℃ / 6 hours 6060 4.224.22 100100 4040 2.02.0 80℃/6시간80 ℃ / 6 hours -- 1.721.72 100100 4040 3.03.0 0℃/3일0 ℃ / 3 days 6060 7.727.72 100100 4040 3.03.0 0℃/3일0 ℃ / 3 days -- 5.305.30 100100 4040 3.03.0 80℃/6시간80 ℃ / 6 hours 6060 6.786.78 100100 4040 3.03.0 80℃/6시간80 ℃ / 6 hours -- 3.333.33

6. 탄산가스(CO6. CO2 22 ) 주입과 RS 수율Injection and RS yield

탄산가스와 임계탄산 주입에 의한 압출성형공정은 원래 열에 불안정한 영양소를 강화하기 위하여 100℃ 이하에서 탄산가스나 임계탄산을 주입하여 기공을 형성하는 기공형성제로 이용하기 위한 공정이다. 그러나, 상기한 바와 같이 탄산가스를 압출성형공정을 이용한 효소저항전분의 생산공정에 적용시킨 경우 현재까지 재래식 압출성형공정을 응용하여 효소저항전분을 생산할 때의 문제점을 깨끗이 해결할 수 있었다. 즉, 압출성형공정을 이용한 효소저항전분 생산은 고수분함량이 필수적이므로 저장·건조후에는 압출성형물의 기공이 붕괴되어 그 강도가 매우 높아 분쇄하는데 문제가 있었는데, 압출성형시 탄산가스나 임계탄산을 바렐내부로 주입하면 압출물의 내부 조직에 기공이 형성되어 건조한 압출성형물의 분쇄가 용이할 수 있었다.Extrusion molding process by injecting carbon dioxide and critical carbonic acid is a process for using as a pore-forming agent to form pores by injecting carbonic acid gas or critical carbonic acid at 100 ° C. or lower to reinforce nutrients that are unstable to heat. However, when carbonic acid gas was applied to the production process of enzyme-resistant starch using the extrusion molding process as described above, it was possible to solve the problem of producing enzyme-resistant starch by applying the conventional extrusion molding process to date. That is, the production of enzyme-resistant starch by the extrusion molding process is essential, so the pores of the extruded product collapsed after storage and drying, and the strength thereof was very high. When injected into the barrel, pores were formed in the internal structure of the extrudate, so that the dry extrudate could be easily crushed.

또한 탄산가스와 수분이 압출성형기 바렐로 주입될 경우에는 탄산이 수분과 반응하여 탄산이 생성됨으로써 전분의 사슬이 분해될 수 있으며, 이미 알아본 바와 같이 구연산과 같은 유기산을 첨가할 경우 RS 수율이 현저하게 증가하므로, 결국 탄산가스와 유기산의 주입에 의해 RS 수율을 향상시킬 수 있다. In addition, when carbonic acid gas and water are injected into the extruder barrel, carbonic acid reacts with water to generate carbonic acid, and as a result, RS yield is remarkable when an organic acid such as citric acid is added. As a result, the RS yield can be improved by injecting carbon dioxide gas and organic acid.

따라서, 본 실험에서는 압출성형시 탄산가스를 주입한 후 여러 가지 압출성형공정변수의 값에 따른 RS 수율을 분석하였다. 즉, 사출구의 직경 3.0mm, 탄산가스 주입압력 약 10 기압, 바렐온도 80~100℃에서 반죽의 수분함량, 마이크로웨이브 건조, 구연산 첨가 및 고아밀로오스 옥수수 전분의 첨가에 따른 RS의 수율변화를 결정하는 실험을 하기와 같이 수행하였다.Therefore, in this experiment, after the injection of carbon dioxide gas during extrusion, the RS yield was analyzed according to the values of various extrusion process variables. In other words, the yield change of RS was determined by the diameter of the injection hole 3.0mm, carbon dioxide injection pressure about 10 atm, barrel temperature 80 ~ 100 ℃ according to moisture content of dough, microwave drying, citric acid addition and high amylose corn starch. The experiment was performed as follows.

(1) 수분함량과 RS 수율(1) moisture content and RS yield

수분함량 30, 35, 40%(w/w)에서 탄산가스 주입에 의한 소맥전분의 RS 생성수율을 실험하였다. 생산된 압출성형물은 탄산가스 주입을 통해 기공이 형성되어 분쇄가 용이하였다. 특히, 수분함량 40%(w/w)에서 탄산가스를 주입하지 않았을 경우에는 압출성형물의 강도가 매우 높아 분쇄가 불가능하였지만, 탄산가스를 주입하였을 경우에는 분쇄가 용이하였다.RS production yield of wheat starch by carbon dioxide injection at 30, 35 and 40% (w / w) was tested. The produced extrudate was easily pulverized by forming pores through carbon dioxide injection. Particularly, when the carbon content was not injected at 40% (w / w) of water content, the extrudate was very hard to grind, but when the carbon dioxide was injected, the grinding was easy.

수분함량의 증가에 따른 RS 수율의 증가경향은 재래식 일반공정에서와 마찬가지로 탄산가스 주입을 통한 압출성형공정에서도 동일하게 나타났다(표 10 참조). 그러나 탄산가스 주입만을 통해서는 RS 수율이 증가되지 않았다. The increase in RS yield with increasing water content was the same in the extrusion process through carbon dioxide injection as in the conventional general process (see Table 10). However, RS yield did not increase through carbon dioxide injection alone.

수분함량에 따른 탄산가스주입 압출성형 소맥전분의 RS 수율변화( Mes-Tris 완충용액)Changes in RS Yield of Carbon Dioxide Injection Extruded Wheat Starch According to Water Content (Mes-Tris Buffer) 수분함량(%(w/w))Water content (% (w / w)) 저장·건조조건Storage and drying condition CO2 주입(atm)CO 2 injection (atm) RS 수율(%)RS yield (%) 3030 80℃/6시간80 ℃ / 6 hours 1010 1.881.88 3535 80℃/6시간80 ℃ / 6 hours 1010 2.352.35 4040 80℃/6시간80 ℃ / 6 hours 1010 2.052.05

(2) 마이크로웨이브 건조와 RS 수율(2) microwave drying and RS yield

탄산가스 주입을 통해 생산한 압출성형물을 저장할 때 마이크로웨이브 처리를 하여 RS 수율을 향상시키기 위한 실험을 수행하였다. 그 결과, 하기 표 11에 나타낸 바와 같이 마이크로웨이브 처리를 통해 RS 수율이 향상되는 것을 알 수 있었다. 또한, 마이크로웨이브 처리를 반복했을 때 RS 수율이 더욱 증가하는 것으로 나타났다.When storing the extrudate produced through the injection of carbon dioxide gas was experimented to improve the RS yield by microwave treatment. As a result, it was found that the RS yield is improved through the microwave treatment as shown in Table 11 below. In addition, the RS yield was further increased when the microwave treatment was repeated.

마이크로웨이브 처리에 따른 탄산가스주입 압출성형 소맥전분의 RS 수율변화(Mes-Tris 완충용액)Changes in RS Yield of Carbon Dioxide Injection Extruded Wheat Starch by Microwave Treatment (Mes-Tris Buffer) 수분함량 (%(w/w))Moisture content (% (w / w)) 저장·건조조건Storage and drying condition 마이크로웨이브 횟수Microwave count CO2 가스 주입(stm)CO 2 gas injection (stm) RS 수율(%)RS yield (%) 3535 80℃/6시간80 ℃ / 6 hours 1One 1010 2.752.75 3535 80℃/6시간80 ℃ / 6 hours 22 1010 3.023.02

(3) 구연산 첨가와 RS 수율(3) citric acid addition and RS yield

탄산가스 주입을 통한 압출성형공정을 응용한 효소저항전분 제조공정에서 구연산 첨가에 따른 압출성형 소맥전분의 RS 수율을 검토하기 위하여 바렐온도 90℃, 수분함량 40%(w/w), 스크류 회전속도 250 rpm에서 구연산분말의 함량을 전분 중량 기준으로 0.5% 및 1.0%로 첨가한 후 그 RS 수율변화를 분석하였다.In order to examine the RS yield of the extruded wheat starch according to the addition of citric acid in the enzymatic resistance starch manufacturing process using the injection molding process by injection of carbon dioxide gas, barrel temperature 90 ℃, water content 40% (w / w), screw rotation speed At 250 rpm, the content of citric acid powder was added at 0.5% and 1.0% based on the starch weight, and the change in RS yield was analyzed.

그 결과 하기 표 12에 나타낸 바와 같이, 구연산의 첨가량이 높아질수록 압출성형 전분의 RS 수율이 증가하는 경향을 보였던 일반 압출성형공정에서와 달리 탄산가스 주입을 통한 압출성형공정에서는 구연산의 첨가량이 0.5%(w/w)에서 1.0%(w/w)로 증가할수록 RS 수율이 감소하는 경향을 보였다. 이는 구연산의 첨가량 차이가 0.5%로 적기 때문이거나 탄산가스 주입의 영향인 것으로 판단되었지만, 보다 자세한 원인의 규명이 필요하다고 생각되었다.As a result, as shown in Table 12, the amount of citric acid added was 0.5% in the extrusion process using carbon dioxide injection, unlike the general extrusion process in which the RS yield of the extruded starch increased as the amount of citric acid increased. As the ratio increased from (w / w) to 1.0% (w / w), the RS yield tended to decrease. This may be due to the small difference in the amount of citric acid added at 0.5% or the effect of carbon dioxide injection.

구연산 첨가에 따른 탄산가스 주입 압출성형 소맥전분의 RS 수율변화(Mes-Tris 완충용액)Changes in RS Yield of Carbon Dioxide Injection Extruded Wheat Starch by Addition of Citric Acid (Mes-Tris Buffer) 수분함량 (%(w/w))Moisture content (% (w / w)) 저장·건조조건Storage and drying condition 구연산 첨가량 (%)Citric acid addition amount (%) CO2 가스 주입 (atm)CO 2 gas injection (atm) RS 수율(%)RS yield (%) 4040 80℃/6시간80 ℃ / 6 hours 0.50.5 1010 5.025.02 4040 80℃/6시간80 ℃ / 6 hours 1.01.0 1010 3.843.84

(4) 고아밀로오스 첨가와 RS 수율(4) high amylose addition and RS yield

탄산가스 주입을 통한 압출성형공정에서 고아밀로오스 첨가에 따른 RS 수율 변화를 검토하기 위하여, 바렐온도 60℃, 수분함량 35%(w/w), 스크류 회전속도 350 rpm에서 고아밀로오스를 전분 중량 기준으로 10% 만큼 첨가하여 압출성형한 후 그 RS 수율을 고아밀로오스를 첨가하지 않은 시료의 RS 수율과 비교 분석하였다. In order to examine the change of RS yield according to the addition of high amylose in the extrusion process through the injection of carbon dioxide gas, the high amylose was starch based on starch weight at a barrel temperature of 60 ° C, water content of 35% (w / w), and screw rotation speed of 350 rpm. After extrusion by adding 10%, the RS yield was compared with the RS yield of the sample without high amylose.

그 결과 하기 표 13에 나타낸 바와 같이, 고아밀로오스를 전분 중량 기준으로 10% 첨가하였을 때 첨가하지 않은 시료와 비교하여 현저하게 RS 수율이 증가되었다. 이는 아밀로오스가 효소저항전분의 생성에 매우 중요함을 의미한다.As a result, as shown in Table 13, when the 10% by weight of high amylose was added based on the starch weight, the RS yield was significantly increased compared to the sample not added. This means that amylose is very important for the production of enzyme resistant starch.

고아밀로오스 첨가에 따른 탄산가스 주입 압출성형 소맥전분의 RS 수율변화(Mes-Tris 완충용액)Changes in RS Yield of Carbon Dioxide Injection Extruded Wheat Starch with High Amylose Addition (Mes-Tris Buffer) 바렐온도 (℃)Barrel temperature (℃) 수분함량 (%(w/w))Moisture content (% (w / w)) 스크류 회전속도Screw rotation speed 고아밀로오스Goamylose CO2 가스 주입 (atm)CO 2 gas injection (atm) RS 수율(%)RS yield (%) 6060 3535 350350 무첨가No addition 1010 5.395.39 첨가adding 6.876.87

이상 상기 실시예를 통하여 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 압출성형공법을 이용한 효소저항전분의 생산방법에 있어서, 수분함량, 바렐온도, 스크류 회전속도, 구연산, 비타민 C 등 유기산 첨가 등의 압출성형공정변수, 압출성형후 압출성형물의 저장·건조 조건, 압출성형 횟수, 탄산가스 주입의 새로운 도입 등 효소전분의 생산에 영향을 미칠 수 있는 여러 가지 요소들을 최적화함으로써 효소저항전분의 수율을 최대화 할 수 있는, 고효율의 경제적인 효소저항전분 생산방법을 제공하므로 식품가공산업상 매우 유용한 발명이다.


















As described above in detail through the above examples, the present invention is an extrusion molding process such as water content, barrel temperature, screw rotation speed, citric acid, addition of organic acids such as vitamin C, etc. It is possible to maximize the yield of enzyme-resistant starch by optimizing various factors that can affect the production of enzyme starch, such as parameters, storage and drying conditions of extruded products after extrusion, number of extrusion moldings, and new introduction of carbon dioxide injection. It is a very useful invention in the food processing industry because it provides a high efficiency and economical enzyme resistance starch production method.


















Claims (5)

압출성형공법을 이용한 효소저항전분의 생산방법에 있어서,In the production method of enzyme-resistant starch by using the extrusion molding method, 전분을 바렐온도 95~110℃, 수분함량 30~50%(w/w), 스크류 회전속도 250~350rpm의 조건에서 구연산, 비타민 C, 열안정성 액화효소 또는 고아밀로오스 중 선택된 어느 하나를 첨가하여 압출성형함을 특징으로 하는 효소저항전분의 생산방법.Starch is extruded by adding any one selected from citric acid, vitamin C, thermostable liquefied enzyme or high amylose under conditions of barrel temperature 95 ~ 110 ℃, water content 30 ~ 50% (w / w), screw rotation speed 250 ~ 350rpm Method for producing enzyme-resistant starch, characterized in that the molding. 제 1항에 있어서, 압출성형한 전분을 0~80℃, 수분함량 30~70%(w/w)의 조건에서 6시간~3일 동안 저장 및 건조함을 특징으로 하는 효소저항전분의 생산방법.The method for producing enzyme-resistant starch according to claim 1, wherein the extruded starch is stored and dried for 6 hours to 3 days under conditions of 0 to 80 DEG C and a water content of 30 to 70% (w / w). . 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 탄산가스나 임계탄산을 주입하여 압출성형함을 특징으로 하는 효소저항전분의 생산방법.3. The production method of enzyme-resistant starch according to claim 1 or 2, wherein extrusion is performed by injection of carbon dioxide gas or critical carbonic acid. 제 3항에 있어서, 압출성형한 전분을 마이크로웨이브 처리하여 저장 및 건조함을 특징으로 하는 효소저항전분의 생산방법.4. The method for producing enzyme-resistant starch according to claim 3, wherein the extruded starch is stored and dried by microwave treatment. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 압출성형 횟수를 2회로 함을 특징으로 하는 효소저항전분의 생산방법.3. The production method of enzyme resistant starch according to claim 1 or 2, wherein the number of extrusion molding is performed twice.
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