KR20100099368A

KR20100099368A - 유기산을 이용한 저 지아이 소맥분의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 저 지아이 소맥분

Info

Publication number: KR20100099368A
Application number: KR1020090017823A
Authority: KR
Inventors: 신상익; 김영종; 류종렬; 허철성
Original assignee: 주식회사한국야쿠르트
Priority date: 2009-03-03
Filing date: 2009-03-03
Publication date: 2010-09-13
Also published as: KR101066688B1

Abstract

본 발명은 유기산을 이용하여 저 GI 소맥분을 제조하는 방법 및 그 방법에 의해 제조된 저 GI 소맥분에 관한 것으로서, a)수산화나트륨을 이용하여 pH 값이 3.5~4.5로 조정된 유기산 용액을 제조하는 단계; b)상기 a)단계의 유기산 용액을 소맥분에 첨가한 후 실온에서 방치하는 컨디셔닝 단계; c)상기 b)단계의 소맥분 반죽을 건조한 다음 분쇄한 후 130~150℃에서 3~5시간 동안 열처리하여 가교결합을 형성하는 단계; d)증류수와 에탄올을 이용하여 상기 c)단계의 소맥분에서 가교결합을 형성하지 않은 유기산을 제거하는 단계; 및 e)상기 d)단계의 소맥분 반죽을 건조 시키고 마쇄한 후 균질화하는 단계를 포함하여 제조된 저 GI 소맥분은 섭취시 혈중 GI를 낮추는 효과가 있으므로 면류, 쿠키, 스낵, 소맥분 프리믹스, 혈당상승과 관계된 당뇨병, 비만과 같은 성인병에 유용한 식품뿐만 아니라 다이어트 제조 식품에도 훌륭한 식품원료로 사용할 수 있다.

유기산, 가교결합, 저 GI, 소맥분

Description

유기산을 이용한 저 지아이 소맥분의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 저 지아이 소맥분 {Method for production of low GI wheat flour using organic acid and low GI wheat flour manufactured by thereof}

본 발명은 유기산을 이용하여 저 GI 소맥분을 제조하는 방법 및 그 방법에 의해 제조된 저 GI 소맥분에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소맥분에 pH를 조정한 유기산을 가한 후 일정시간 동안 컨디셔닝을 한 후 열처리하여 소맥분 내 가교결합을 유도한 후 잉여 유기산을 제거하는 과정을 거쳐 건조 및 마쇄하여 제조하는 것을 특징으로 하는 저 GI 소맥분의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 저 GI 소맥분에 관한 것이다.

식품의 GI(Glycemic Index, 당지수)는 식품을 섭취했을 때에 상승되는 혈당치 피크의 높이를 나타내는 지표로서, 일반적으로 여러가지 식품을 섭취한 후의 혈당치의 변화에 대하여 포도당을 섭취한 후의 혈당치의 변화와 비교하여 포도당, 백미 및 식빵의 어느 하나를 100으로 하여 지수화한 것이다. 이 지수가 낮을 수록, 혈당 치를 낮추는 기능이 있는 인슐린의 분비량이 적어진다. 따라서, GI가 높은 경우에는 인슐린이 지나치게 분비되기 때문에, 췌장의 랑게르한스섬의 베타 세포에 부담이 가해져 당뇨병 등의 원인이 되고 있다. 그러므로 소맥분을 이용한 면류, 쿠키, 스낵 등의 식품에 GI가 낮은 소맥분을 이용하여 당뇨병 등 성인병의 예방을 할 필요가 있다.

한편, 가교결합(Cross-linking), 에스테르화(Esterification), 에테르화(Eterification) 등의 화학적 처리를 통해 전분의 물성적 성질에 변화를 주는 것은 식품분야에서 많이 이루어지고 있다. 특히 STMP(Sodium trimetaphosphate)와 STPP(Sodium tripolyphosphate)를 이용하여 효소저항 전분을 만드는 연구가 이루어지고 있다. 하지만 화학적인 가교제를 이용한 변성전분 제조방법은 그 안전성에 대한 의구심이 계속적으로 제기되고 있는바 시트르산과 같은 유기산을 이용한 가교결합방법에 대한 연구가 주목을 받고 있다. 유기산은 영양학적으로 기존 화학적 가교제보다 인체에 유해하지 않고 전분 내에서 가교결합을 이루어 전분의 소화를 저해하는 특징이 있다. 특히 시트르산, 아디프산, 주석산 등과 같은 유기산은 구조적으로 가교결합을 할 수 있는 브리지(Bridge)구조를 가지고 있으며, CH₂기에 따라 그 결합 길이가 좌우가 되고 결합특성 또한 영향을 받게 된다. CMC(Carboxyl methyl cellulose)와 같은 폴리머(polymer)를 이용하여 히드로젤(hydrogel)을 제조할때 유기산을 첨가하면 이들 유기산에 의한 가교결합에 의해 보다 단단한 젤을 형성할 수 있다.

본 발명자들은 상기와 같은 점을 착안하여 소맥분에 유기산을 첨가한 후 열처리를 하여 소맥분에 저 GI 특성을 부여하는 제조방법을 개발하여 본 발명을 완성하였다.

본 발명은 유기산 처리와 열처리를 병행함으로서 소맥분의 GI를 낮춘 저 GI 소맥분의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 저 GI 소맥분을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 a)수산화나트륨을 이용하여 pH 값이 3.5~4.5로 조정된 유기산 용액을 제조하는 단계;

b)상기 a)단계의 유기산 용액을 소맥분에 첨가한 후 실온에서 방치하는 컨디셔닝 단계;

c)상기 b)단계의 소맥분 반죽을 건조한 다음 분쇄한 후 130~150℃에서 3~5시간 동안 열처리하여 가교결합을 형성하는 단계;

d)증류수와 에탄올을 이용하여 상기 c)단계의 소맥분에서 가교결합을 형성하 지 않은 유기산을 제거하는 단계; 및

e)상기 d)단계의 소맥분 반죽을 건조 시키고 마쇄한 후 균질화하는 단계를 포함하여 저 GI 소맥분을 제조하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

유기산 용액의 제조공정

소맥분 100중량부에 대하여 40중량부의 유기산을 증류수에 용해한 후 수산화나트륨으로 pH 값을 3.5~4.5로 조정한 다음 최종농도가 40% 유기산 용액이 되도록 정용하는 공정으로서, 유기산을 그대로 용액을 만들어 이용할 경우에는 소맥분내 단백질 및 전분에 심한 가수분해를 유도할 수 있기 때문에 수산화나트륨을 이용하여 pH를 3.5~4.5 범위로 조정하는 것이 바람직하다.

또한 소맥분내 유기산이 충분히 침투할 수 있게 하기 위해 소맥분 100중량부에 대하여 40중량부로 유기산을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, pH 조정시 온도가 올라가는 현상이 발생하므로 온도를 낮추면서 pH를 조정하는 것이 중요하다.

여기서, 유기산은 영양학적으로 기존 화학적 가교제보다 인체에 유해하지 않고 전분 내에서 가교결합을 이루어 전분의 소화를 저해하는 특성이 있기 때문에 시트르산, 글루타르산, 타르타르산, 주석산 등을 사용하는 것이 바람직하다.

컨디션닝(Conditioning) 공정

상기와 같이 제조한 유기산 용액을 소맥분과 잘 혼합한 다음 밀봉하여 실온에 24~72시간 동안 방치하는 공정으로서, 소맥분내 유기산이 잘 침투할 수 있도록 하기 위해 실온에서 24~72시간 동안 방치하는 것이 바람직하다.

열처리(Heating) 공정

상기 컨디션닝 공정이 끝난 소맥분 반죽을 넓은 판에 얇게 펴서 시트(Sheet)를 만들어 4% 수분함량이 될 때 까지 건조 시킨 후, 분쇄기로 분쇄한 다음 130~150℃ 건조기에서 3~5시간 동안 열처리를 하는 공정으로서, 유기산이 소맥분에서 가교결합 및 다양한 결합(예:pyroconversion)을 유도할 뿐만 아니라 열처리 시간이 증가할수록 유기산에 의한 가교결합이 증가하나, 열처리 시간이 5시간을 초과하면 전분에 결합되었던 유기산이 일부 해리되는 문제가 발생하게 되며, 장시간 열처리를 진행하면 갈변반응이 많이 진행되어 색깔변화가 심하게 일어나기 때문에 130~150℃에서 3~5시간 동안 열처리를 실시하는 것이 바람직하다.

또한, 소맥분 반죽의 수분함량이 4%가 되도록 하는 것은 열처리과정 중 일어날 수 있는 유기산에 의한 가수분해를 차단하고, 이에 따라 동반될 수 있는 갈변현상을 최소화하기 위함이다.

소맥분의 수세 공정

소맥분과 가교결합 등 반응하고 남아있는 유기산을 제거하기 위한 공정으로서 증류수와 에탄올을 이용하는 것이 바람직하다.

왜냐하면, 증류수를 이용하는 것은 열처리 후 잔류하고 있는 유기산을 제거하기 위함이고, 에탄올을 이용하는 것은 최종 건조시 건조시간을 단축하기 위함이다.

또한 소맥분을 증류수로 수세한 후 에탄올로 다시 수세하는 것은 보다 효과적으로 잔류하는 유기산을 제거하기 위함이다.

소맥분의 건조 및 마쇄 공정

상기 공정에서 수세된 소맥분을 건조 시킨 후, 건조된 소맥분을 마쇄한 후 체를 이용하여 균질화하는 공정으로서, 열처리과정에서 생길 수 있는 지나친 중합반응에 의해 생성될 수 있는 부산물의 제거 및 소재로써의 이용성을 높이기 위해서 건조, 마쇄, 균질화 하는 것이다.

본 발명에 따른 저 GI 소맥분은 섭취시 혈중 GI를 낮추는 효과가 있으므로 면류, 쿠키, 스낵, 소맥분 프리믹스, 혈당상승과 관계된 당뇨병, 비만과 같은 성인병에 유용한 식품뿐만 아니라 다이어트 제조 식품에도 훌륭한 식품원료로 사용할 수 있다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 그러나 다음의 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당업자에 의한 통상적인 변화가 가능하다.

<실시예 1>

시트르산을 이용한 저 GI 소맥분 제조

1-1. 시트르산 용액의 제조공정

시트르산 100g을 증류수 100mL에 용해 시킨 후 10N 수산화나트륨을 이용하여 pH 값을 3.5로 조정하였다. 이렇게 pH가 조정된 시트르산 용액을 250mL로 정용하였다.

1-2. 컨디션닝(Conditioning) 공정

소맥분 250g에 상기 실시예 1-1에서 미리 제조된 시트르산 용액 250mL을 가한 후 잘 섞어서 소맥분 반죽을 제조한 후, 실온에서 24시간 동안 방치하였다.

1-3. 열처리(Heating) 공정

상기 실시예 1-2의 컨디션닝 공정이 끝난 소맥분 반죽을 넓은 판에 얇게 펴서 시트(Sheet)를 만든 후 40℃ 건조기에서 4% 수분함량이 될 때 까지 건조하였다. 그런다음, 건조된 소맥분을 분쇄기로 분쇄한 후 110℃ 건조기에서 3시간 동안 열처리를 실시하였다.

1-4. 소맥분의 수세 공정

상기의 실시예 1-3의 열처리된 소맥분을 1L 증류수에 분산 시킨 후 30분 동안 교반하였다. 교반 후 상기 분산액을 5000rpm에서 원심분리하여 상층액을 제거하고 잔사부분을 취하였다.·상기 과정을 1회 반복한 후, 에탄올을 이용하여 다시 1회 세척하였다.

1-5. 소맥분의 건조 및 마쇄 공정

상기 실시예 1-4의 수세된 소맥분 반죽을 40℃ 건조기에서 건조 시키고, 볼밀(Ball mill)을 이용하여 마쇄한 후 100mesh 체(sieve)를 이용하여 균질화하여 저 GI 소맥분을 제조하였다.

<실시예 2>

시트르산을 이용한 저 GI 소맥분 제조

상기 실시예 1-3의 열처리(Heating) 공정에서 110℃ 건조기에서 5시간 동안 열처리하는 것을 제외하고 나머지 공정은 상기 실시예 1과 동일하게 하여 저 GI 소맥분을 제조하였다.

<실시예 3>

시트르산을 이용한 저 GI 소맥분 제조

상기 실시예 1-3의 열처리(Heating) 공정에서 130℃ 건조기에서 3시간 동안 열처리하는 것을 제외하고 나머지 공정은 상기 실시예 1과 동일하게 하여 저 GI 소맥분을 제조하였다.

<실시예 4>

시트르산을 이용한 저 GI 소맥분 제조

상기 실시예 1-3의 열처리(Heating) 공정에서 130℃ 건조기에서 5시간 동안 열처리하는 것을 제외하고 나머지 공정은 상기 실시예 1과 동일하게 하여 저 GI 소맥분을 제조하였다.

<실시예 5>

시트르산을 이용한 저 GI 소맥분 제조

상기 실시예 1-3의 열처리(Heating) 공정에서 150℃ 건조기에서 3시간 동안 열처리하는 것을 제외하고 나머지 공정은 상기 실시예 1과 동일하게 하여 저 GI 소맥분을 제조하였다.

<실시예 6>

시트르산을 이용한 저 GI 소맥분 제조

상기 실시예 1-3의 열처리(Heating) 공정에서 150℃ 건조기에서 5시간 동안 열처리하는 것을 제외하고 나머지 공정은 상기 실시예 1과 동일하게 하여 저 GI 소 맥분을 제조하였다.

<시험예 1>

소화효소를 이용한 저 GI 소맥분의 가수분해율 측정

상기 실시예 1 내지 6의 저 GI 소맥분의 소화효소에 대한 가수분해정도를 조사하였다. 가수분해 정도를 측정하기 위해 Englyst et al(1992) 방법을 변형시킨 방법을 이용하였다.

효소액은 다음과 같은 과정을 거쳐 제조하였다.

판크레아틴(pancreatin) 1g을 증류수 12mL에 분산 시킨 후 10분간 교반하였다. 교반한 분산액을 1500rpm에서 10분간 원심분리 하였다. 분리된 상층액 10mL에 아밀로글루코시디아제(amyloglucosidase) 0.2mL을 가하고 1.8mL 증류수를 추가로 첨가하여 효소액을 완성하였다.

저 GI 소맥분의 가수분해정도을 측정하기 위해 각각의 실시예 1 내지 6의 소맥분 30mg을 취한 후 0.1M pH 5.2 초산완충용액을 0.75mL 가하였다. Glass ball을 가한 후 10분간 끊인 후, 37℃ 인큐베이터(incubator)에서 15분간 Shaking(250rpm) 하면서 냉각 시켰다. 냉각된 시료액에 상기와 같이 미리 제조한 효소액을 0.75mL 가한 후 120분간 반응 시키면서 10분, 60분, 120분에 반응액을 취하여 가수분해율을 측정하였다. 취한 반응액은 10분간 끊여서 효소반응을 정지하였으며, 반응액 중 포도당 농도는 GOD-POD Kit을 이용하여 측정하였다. 대조구는 시트르산을 처리하지 않은 소맥분으로 하였다

그 결과를 표 1에 나타내었다.

표 1에서 확인할 수 있는 바와같이, 소맥분에 대한 열처리 온도가 높을수록 소화효소에 대한 가수분해 감소율이 높게 나타났으며, 소맥분에 대한 열처리 시간이 길수록 소화효소에 대한 가수분해 감소율이 높게 나타났음을 알 수 있었다.

따라서 150℃, 5시간 동안 열처리 하였을 때 소화효소에 대한 저항력이 가장 우수한 것으로 나타났다.

<실험예 2>

열처리 조건에 따른 저 GI 소맥분의 백도 측정

상기 실시예 1 내지 6의 저 GI 소맥분의 백도를 비교 조사하였다. 저 GI 소맥분의 백도 변화를 측정하기 위해 Hunter difference meter(Minolta CT210, Japan)를 이용하였다. 건조 처리한 저 GI 소맥분을 홀더(holder)에 골고루 넣은 후 Hunter difference meter로 찍어서 표준값에 대한 total color difference를 계산하였다. 표준값은 Y= 92.9, x=0.3143, y=0.3216을 이용하였다.

그 결과를 표 2에 나타내었다.

표 2에서 확인할 수 있는 바와같이, 110℃에서 열처리한 소맥분은 대조구와 백도에 있어서 큰 차이를 보이지 않았으나, 130℃이상에서 열처리한 소맥분은 백도가 감소하는 경향을 보였다. 이것은 일부 분해된 단백질과 전분 가수분해물 사이에서 일어나는 갈변현상 때문이라 생각되며, 150℃에서 열처리한 소맥분은 카라멜화도 동반되었다고 생각된다.

또한 가수분해 감소비율과 백도의 감소경향이 정의 상관관계를 보이는 것으로 보아 높은 온도로 열처리하는 과정에서 시트르산의 탈수에 의한 가교결합이 일어났으며, 부가적으로 열전환(pyroconversion)과 같은 중합반응이 일어났을 것으로 생각되어진다.

<실험예 3>

저 GI 소맥분의 GI 값 측정

상기 실시예 1 내지 6의 저 GI 소맥분의 GI값을 측정하기 위하여 쥐실험을 진행하였다.

마우스에 공급할 시료는 다음과 같이 처리하였다.

실시예 1 내지 6에서 제조한 각각의 저 GI 소맥분을 10% 현탁액으로 만들어서 10분간 95℃에서 가열 처리한 후 바로 deep freezer에서 냉각한 후 건조하여 분말로 만들어 사용하였다. 상기 각 소맥분은 7.5% 현탁액으로 만들어서 실험에 이용하였다. 대조구로는 시트르산 처리를 하지 않은 소맥분과 효소저항전분(RS4, MGPI)을 이용하였으며, 상기와 동일하게 처리하였다.

실험에 이용한 마우스는 적응시간을 주기 위해 56마리 수컷 ICR 마우스를 각각 7마리씩 게이지에 넣은 후 1주일 동안 키운 후, 실험하기 전 16시간 동안 절식시켰다. 절식 시킨 마우스에 미리 준비한 상기 각 소맥분을 500㎕ 경구 투여 한 후, 0~180분 동안 30분 간격으로 혈당을 측정하였다. 혈액은 꼬리에서 취하였으며, 혈중 당 농도는 아큐책 혈당 측정기(Accu-Ch다 Active Glucose System, Roche Ltd.)를 이용하였다. GI 값은 Wolever et al(1991)가 고안한 방법을 이용하였다.

그 결과를 표 3에 나타내었다.

표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 대조구인 시트르산이 처리되지 않은 일반 소맥분의 GI 값은 65.5로 나타났으며, 알려져 있는 소맥분의 GI 값(55)보다는 높은 수치이다. 이것은 본 실험에서 시료를 먼저 중탕 처리하여 이용했기 때문에 기존에 알고 있는 수치보다 높게 나온 것으로 생각된다

난소화성 획분이 90%이상인 효소저항전분은 GI 값이 29.6으로 가장 낮은 값을 보였으며, 시트르산 처리구인 실시예 1 내지 6의 소맥분 중에서 150℃에서 5시간 열처리한 소맥분(실시예 6)이 GI 값이 39.6으로 가장 낮게 나타났다.

이상의 결과는 시험예 1의 열처리된 소맥분의 소화효소 가수분해측정 결과와 일치하는 경향을 보이는 것으로써 높은 온도에서 장시간 열처리시 GI값이 낮아지는 것을 알 수 있었다.

또한 기존 효소저항전분의 GI 값과 비교해서 유사한 경향을 보인 150℃에서 5시간 열처리한 소맥분(실시예 6)은 저 GI 소재로 이용이 가능하며, 열처리 온도와 시간을 조절하므로써 소맥분의 효소저항성을 조절할 수 있음을 알 수 있었다.

<실험예 4>

저 GI 소맥분의 점성특성 측정

실시예 1 내지 6의 저 GI 소맥분의 점성특성을 Rapidly Visco Analyzer(RVA:Mode RVA-4, Newport Scientific Pty. Ltd., Warriewood, Australia, 이하 'RVA'로 표기)를 이용하여 관찰하였다. 실시예 1 내지 6의 소맥분을 각각 2.5g 칭량하여 RVA 시료통에 넣고, 25mL 증류수를 가하여 잘 혼합한 후 RVA에 장착한다. RVA 측정은 일정하게 shear를 주면서 13분 heating-cooling profile을 이용하여 측정하였으며, 측정 조건은 표 4와 같다.

그 결과를 도 2에 나타내었다.

도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 110℃에서 열처리한 소맥분은 점성을 나타냈으나, 130℃~150℃에서 열처리한 소맥분은 점성을 나타내지 않았다. 이것은 130℃이상에서 열처리하면 시트르산에 의한 가교결합이 형성되어 소맥분내 전분들의 팽윤을 억제하기 때문이다. 반대로 110℃에서 처리한 소맥분의 경우 시트르산이 가교결합을 형성하기에는 낮은 온도로 처리했기 때문에 가교결합이 잘 형성되지 않았음을 가리킨다.

또한 5시간 열처리한 소맥분이 3시간 열처리한 소맥분에 비해 점성이 낮은 것으로 보아 보다 긴 시간동안 열처리한 소맥분내에서 시트르산이 가교결합을 좀 더 많이 생성하였음을 알 수 있다.

도 1은 본 발명의 저 GI 소맥분의 점성적 특성을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.

Claims

a)수산화나트륨을 이용하여 pH 값이 3.5~4.5로 조정된 유기산 용액을 제조하는 단계;

b)상기 a)단계의 유기산 용액을 소맥분에 첨가한 후 실온에서 방치하는 컨디셔닝 단계;

c)상기 b)단계의 소맥분 반죽을 건조한 다음 분쇄한 후 130~150℃에서 3~5시간 동안 열처리하여 가교결합을 형성하는 단계;

d)증류수와 에탄올을 이용하여 상기 c)단계의 소맥분에서 가교결합을 형성하지 않은 유기산을 제거하는 단계; 및

e)상기 d)단계의 소맥분 반죽을 건조 시키고 마쇄한 후 균질화하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 유기산을 이용한 저 GI 소맥분 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 c)단계의 소맥분 반죽의 건조는 소맥분 반죽의 수분함량이 4%가 되도록 건열 처리하는 것을 특징으로 하는 유기산을 이용한 저 GI 소맥분 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 b)단계의 유기산 용액을 가한 소맥분을 24~72시간 동안 컨디셔닝하는 것을 특징으로 하는 유기산을 이용한 저 GI 소맥분 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 a)단계의 유기산은 소맥분 100중량부에 대하여 40중량부가 되도록 증류수에 첨가하는 것을 특징으로 하는 유기산을 이용한 저 GI 소맥분 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 d)단계는 c)단계의 소맥분을 증류수로 수세한 후 에탄올로 다시 수세 하여 가교결합을 형성하지 않은 유기산을 제거하는 것을 특징으로 하는 유기산을 이용한 저GI 소맥분 제조방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한항에 있어서,

상기 유기산은 시트르산, 글루타르산, 타르타르산, 주석산 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기산을 이용한 저 GI 소맥분 제조방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 유기산을 이용한 저 GI 소맥분.
제6항의 방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 유기산을 이용한 저 GI 소맥분.