KR20220113015A - 백탁이 개선된 분지 덱스트린의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 예는 전분 현탁액에 내열성 알파-아밀라제를 첨가하고 85~115℃에서 가열처리하여 액화 반응을 진행하고, 바로 125~145℃에서 가열처리하여 내열성 알파-아밀라제를 실활시킨 후, 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값이 2~10인 액화 전분을 포함하는 전분 액화액을 수득하는 단계; 및 상기 전분 액화액에 분지 효소(branching enzyme)를 전분 건조 중량 대비 0.6%(w/w) 이상의 양으로 첨가하고 20 hr 이상의 시간 동안 분지화 반응을 진행하여 분지 덱스트린을 생성시킨 후, 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값이 2~10인 분지 덱스트린을 포함하는 분지 덱스트린 함유 용액을 수득하는 단계를 포함하는 분지 덱스트린의 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따른 방법을 사용하여 분지 덱스트린을 제조하는 경우, 분지 덱스트린의 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값을 안정적으로 제어할 수 있고, 나아가 냉장보관시 발생하는 백탁 현상을 크게 억제할 수 있다.
Description
본 발명은 분지 덱스트린의 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 낮은 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값을 가지면서 동시에 냉장보관시 백탁 현상이 거의 발생하지 않는 분지 덱스트린의 제조방법에 관한 것이다.
덱스트린은 전분을 산, 열 또는 효소 등으로 가수분해 시킨 산물로서, 전분보다 분자량이 작은 다당류를 총칭한다. 일반적으로 덱스트린은 전분을 아밀라제로 가수분해시켜 제조되고, 글루코스 단위 구조가 α-1,4-글리코시딕 결합 또는 α-1,6-글리코시딕 결합에 의해 연결된 중합체의 혼합물이며, 약 1~13 범위의 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값을 가진다.
일반적으로 덱스트린은 부분 수용성이거나 완전 수용성인 특징을 보이는데, 약 10 이하의 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값을 가지는 덱스트린의 수용액은 냉장 조건 등에서 장시간 보관하는 경우 백탁 현상이 발생한다. 이를 해결하기 위해 1차적으로 제조한 덱스트린은 추가로 당화시켜 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값을 높이는 방법이 제시되었다. 예를 들어, 대한민국 등록특허 제10-1700826호에는 DE가 약 8인 덱스트린에 베타-아밀라제 및 트랜스 글루코시다아제를 동시에 첨가하고 효소반응시키거나 DE가 약 8인 덱스트린에 말토스 생성 아밀라아제 및 트랜스 글루코시다아제를 동시에 첨가하고 효소반응시켜 DE 값이 약 10~52인 분기 덱스트린의 제조방법이 개시되어 있다. 상기 선행기술의 경우 제조된 분기 덱스트린은 DE 값이 너무 높아 그 용도가 제한되는 문제가 있다.
본 발명은 종래의 기술적 배경하에서 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 낮은 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값을 가지면서 동시에 냉장보관시 백탁 현상이 거의 발생하지 않는 분지 덱스트린의 제조방법을 제공하는데에 있다.
본 발명의 발명자들은 전분 액화액을 제조할 때 전분을 내열성 알파-아밀라제로 처리하여 가수분해한 후 내열성 알파-아밀라제의 실활을 위해 pH를 조정하는 대신 고온으로 가열처리하면 전분 액화액에 포함된 액화 전분의 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값을 일정한 수준으로 유지할 수 있고, 상기 액화 전분을 분지 효소(branching enzyme)로 처리하여 분지화 반응을 진행하면 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값이 거의 변화하지 않으면서 백탁이 개선된 분지 덱스트린이 생성된다는 점을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
상기 목적을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 예는 전분 현탁액에 내열성 알파-아밀라제를 첨가하고 85~115℃에서 가열처리하여 액화 반응을 진행하고, 바로 125~145℃에서 가열처리하여 내열성 알파-아밀라제를 실활시킨 후, 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값이 2~10인 액화 전분을 포함하는 전분 액화액을 수득하는 단계; 및 상기 전분 액화액에 분지 효소(branching enzyme)를 전분 건조 중량 대비 0.6%(w/w) 이상의 양으로 첨가하고 20 hr 이상의 시간 동안 분지화 반응을 진행하여 분지 덱스트린을 생성시킨 후, 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값이 2~10인 분지 덱스트린을 포함하는 분지 덱스트린 함유 용액을 수득하는 단계를 포함하는 분지 덱스트린의 제조방법을 제공한다. 본 발명의 일 예에 따른 분지 덱스트린의 제조방법은 바람직하게는 분지 덱스트린 함유 용액을 수득한 후, 분지 덱스트린 함유 용액을 순차적으로 여과, 탈색 및 이온교환정제 처리하여 정제된 분지 덱스트린 함유 용액을 수득하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 분지 덱스트린의 제조방법에서, 상기 전분 현탁액을 구성하는 전분의 종류는 크게 제한되지 않으며, 예를 들어, 옥수수전분, 찰옥수수전분, 감자전분, 고구마전분, 밀전분, 쌀전분, 타피오카전분, 사고전분(sago starch), 소검전분(sorghum starch) 또는 고아밀로오스전분 등에서 선택될 수 있고, 백탁 개선의 정도 및 경제성 등을 고려할 때 옥수수전분인 것이 바람직하다. 또한, 전분 현탁액의 전분 농도는 크게 제한되지 않으며, 내열성 알파-아밀라제의 균일한 혼합 등을 고려할 때 20~45 중량%인 것이 바람직하고, 25~40 중량%인 것이 바람직하다. 상기 전분 현탁액의 pH는 내열성 알파-아밀라제가 첨가되기 전에 원활한 가수분해 반응을 위해 효소 최적 범위로 조정되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 전분 현탁액의 pH는 약 5~7의 범위로 조정될 수 있고, 바람직하게는 5.5~6.5의 범위로 조정될 수 있다. 또한, 전분 현탁액은 내열성 알파-아밀라제의 가수분해 활성을 향상시키기 위해 조촉매로서 금속 이온을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전분 현탁액은 내열성 알파-아밀라제의 조촉매로 마그네슘 이온, 칼슘 이온 등과 같이 2가의 금속 양이온을 포함할 수 있고, 바람직하게는 칼슘 이온을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 분지 덱스트린의 제조방법에서, 전분 현탁액에 내열성 알파-아밀라제를 첨가하고 효소 최적 온도 범위로 가열처리하면 액화 반응이 진행되는데, 상기 액화 반응에 의해 전분의 1,4-α-글리코시딕 결합은 내열성 알파-아밀라제에 의해 무작위적으로 가수분해된다. 전분의 액화 반응을 위해 첨가되는 내열성 알파-아밀라제의 첨가량은 크게 제한되지 않으나, 액화 전분의 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값을 용이하게 제어하기 위한 관점에서 전분 건조 중량 대비 0.01~0.1%(w/w)인 것이 바람직하고, 전분 건조 중량 대비 0.02~0.08%(w/w)인 것이 바람직하다. 또한, 상기 액화 반응은 액화 전분의 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값을 용이하게 제어하기 위한 관점에서 전분 현탁액에 내열성 알파-아밀라제를 첨가하고 100~115℃에서 2~10분 동안 가열처리하여 1단계 액화 반응을 진행한 후 냉각하고, 85~100℃에서 1~60분 동안 가열처리하여 2단계 액화 반응을 진행하는 것으로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 액화 반응은 내열성 알파-아밀라제를 첨가하고 102~110℃에서 3~8분 동안 가열처리하여 1단계 액화 반응을 진행한 후 냉각하고, 90~99℃에서 5~50분 동안 가열처리하여 2단계 액화 반응을 진행하는 것으로 구성되는 것이 더 바람직하다. 상기 1단계 액화 반응에서는 전분이 급격하게 가수분해되어 일정 수준의 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값을 갖는 액화 전분을 경제적으로 얻을 수 있고, 상기 2단계 액화 반응에서는 전분이 서서히 가수분해되어 액화 전분의 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값을 용이하게 제어할 수 있다. 또한, 전분의 액화 반응이 종료된 후 전분 액화액에 존재하는 내열성 알파-아밀라제는 추가적으로 가수분해 반응이 진행되어 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값이 변하는 것을 방지하기 위해 바로 실활된다. 본 발명의 일 예에 따른 분지 덱스트린의 제조방법에서 내열성 알파-아밀라제의 실활은 전분 액화액의 pH를 조정하는 일반적인 방법이 아닌 전분 액화액을 고온으로 가열처리하는 방법을 사용한다. 내열성 알파-아밀라제를 고온에서 가열처리하면 후술하는 분지화 반응에서 내열성 알파-아밀라제에 의한 추가적인 가수분해 반응이 일어나지 않아 분지 덱스트린의 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값을 안정적으로 유지할 수 있다. 상기 내열성 알파-아밀라제의 실활을 위한 가열처리 온도는 경제성 및 액화 전분의 열분해를 억제하는 측면을 고려할 때 127~140℃인 것이 바람직하다. 또한, 상기 내열성 알파-아밀라제의 실활을 위한 가열처리 시간은 2~10분인 것이 바람직하고 3~8분인 것이 더 바람직하다. 본 발명의 일 예에 따른 분지 덱스트린의 제조방법에서, 전분 현탁액을 내열성 알파-아밀라제로 가수분해하여 액화시키고 내열성 알파-아밀라제를 고온으로 가열처리한 후 수득되는 전분 액화액은 소정의 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값을 가진 액화 전분을 포함하는데, 상기 액화 전분의 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값은 분지 덱스트린의 백탁 현상 발생 억제 측면을 고려할 때 3~9인 것이 바람직하다. 본 발명에서 전분 액화액에 포함된 액화 전분의 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값은 다양한 크기의 액화 전분이 기여하는 평균값이다.
본 발명의 일 예에 따른 분지 덱스트린의 제조방법에서, 전분 액화액에 분지 효소(branching enzyme)를 첨가하고 효소 최적 온도 범위에서 처리하면 분지화 반응이 진행되는데, 상기 분지화 반응에 의해 액화 전분에 존재하는 α-1,4-글리코시딕 결합이 깨지고 선형의 α-1,4 부분 내에 α-1,6 분지가 생성된다. 상기 전분 액화액의 pH는 분지화 효소가 첨가되기 전에 원활한 분지화 반응을 위해 효소 최적 범위로 조정되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 전분 액화액의 pH는 약 5~7의 범위로 조정될 수 있고, 바람직하게는 5.5~6.5의 범위로 조정될 수 있다. 상기 분지 효소(branching enzyme)의 첨가량은 분지 덱스트린의 백탁 현상 발생 억제 측면을 고려할 때 전분 건조 중량 대비 0.7~1.5%(w/w)인 것이 바람직하다. 또한, 상기 분지화 반응 온도는 사용되는 분지화 효소의 종류에 따라 다양한 범위에서 선택될 수 있고, 예를 들어 50~80℃, 바람직하게는 55~75℃에서 선택될 수 있다. 또한, 상기 분지화 반응 시간은 분지화 반응에 생성되는 분지 덱스트린의 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값을 일정하게 유지하는 관점에서 22~48 hr인 것이 바람직하다. 본 발명의 일 예에 따른 분지 덱스트린의 제조방법에서, 전분 액화액에 분지화 효소를 첨가하고 분지화 반응을 진행한 후 수득되는 분지 덱스트린 함유 용액은 소정의 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값을 가진 분지 덱스트린을 포함하는데, 상기 분지 덱스트린의 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값은 분지 덱스트린의 백탁 현상 발생 억제 측면을 고려할 때 3~9인 것이 바람직하다. 본 발명에서 분지 덱스트린 함유 용액에 포함된 분지 덱스트린의 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값은 다양한 크기의 분지 덱스트린이 기여하는 평균값이다.
본 발명의 제조방법에 의해 수득되는 분지 덱스트린 함유 용액에 포함된 분지 덱스트린은 바람직하게는 대부분 고도 분지된 사이클릭 덱스트린(Highly branched cyclic dextrin, HBCD)이다. 옥수수전분은 약 20~30%(w/w)의 아밀로스와 70~80%(w/w)의 아밀로펙틴으로 구성되는데, 특히 아밀로펙틴의 가수분해물은 분지화 반응에 의해 쉽게 고도 분지된 사이클릭 덱스트린(Highly branched cyclic dextrin, HBCD)으로 전환된다. 고도 분지된 사이클릭 덱스트린이란 내분기(內分岐) 환상(環狀) 구조 부분과 외분기(外分岐) 구조 부분을 갖는, 중합도가 20부터 10000의 범위에 있는 글루칸을 말한다. 여기서, 내분기 환상 구조 부분이란, α-1,4-글루코시드 결합과 α-1,6-글루코시드 결합으로 형성된 환상 구조 부분을 말한다. 외분기 구조 부분이란, 그 내분기 환상 구조 부분에 결합한 비환상 구조 부분을 말한다. 고도 분지된 사이클릭 덱스트린은 중합도(분자량)가 큰 것이고, α-시클로덱스트린(n = 6), β-시클로덱스트린(n = 7), γ-시클로덱스트린(n = 8) 등의 글루코스가 6 내지 8개 결합한 일반적인 시클로덱스트린과는 다른 물질이다. 고도 분지된 사이클릭 덱스트린은 전체적으로 나선형 구조(Helical structure)를 가지는 반면, 사이클로덱스트린은 전체적으로 환형 구조를 갖는다. 고도 분지된 사이클릭 덱스트린은 아밀로펙틴과 같이 선형의 체인에 알파-1,6 결합을 통하여 고도의 분지상을 가진 글로코스의 중합체 다당류의 체인의 연결이 깨지고, 이러한 깨진 연결이 분지 효소(branching enzyme)에 의해 환상의 체인을 가지게 된다. 상기 분지 효소(branching enzyme)는 동식물, 미생물에 널리 분포되는 글루칸쇄 전이 효소이고, 아밀로펙틴의 클러스터 구조의 이음매 부분에 작용하여 이것을 환상화하는 반응을 촉매한다. 상기 고도 분지된 사이클릭 덱스트린의 구체적인 예로는 일본 특허 공개 평 8-134104에 기재된, 내분기 환상 구조 부분과 외분기 구조 부분을 갖는 글루칸을 들 수 잇다. 또한, 고도 분지된 사이클릭 덱스트린의 상업적인 제품으로는 일본의 Ezaki Glico사가 공급하는 Cluster Dextrin®이 있다.
본 발명에 따른 방법을 사용하여 분지 덱스트린을 제조하는 경우, 분지 덱스트린의 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값을 안정적으로 제어할 수 있고, 나아가 냉장보관시 발생하는 백탁 현상을 크게 억제할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 방법을 사용하여 분지 덱스트린을 제조하는 경우, 전분 액화액에 존재하는 알파-아밀라아제를 고온으로 가열처리하여 실활시키는 과정에서 미액화된 전분이 완전히 액화되는 장점이 있고 알파-아밀라아제를 실활시키기 위해 별도의 염산 등을 사용하지 않기 때문에 분지 덱스트린을 정제하기 위해 사용되는 이온교환 정제의 부하를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 2에서 분지화 반응 시간 경과에 따른 반응 산물의 분자량을 HPLC로 분석한 결과이다.
도 2는 본 발명의 실시예 3에서 분지 효소(branching enzyme) 첨가량을 다르게 하여 분지 덱스트린을 제조하고(제조예 1 내지 제조예 4), 제조한 분지 덱스트린의 백탁 수준을 측정한 결과이다.
도 3은 본 발명의 실시예 4에서 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값이 서로 다른 분지 덱스트린을 제조하고(제조예 5 내지 제조예 8), 제조한 분지 덱스트린의 백탁 수준을 측정한 결과이다.
도 4는 본 발명의 실시예 5에서 제조방법을 달리하여 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값이 약 8인 덱스트린을 제조하고(제조예 7, 비교제조예 1 내지 비교제조예 3), 제조한 덱스트린의 백탁 수준을 측정한 결과이다
도 2는 본 발명의 실시예 3에서 분지 효소(branching enzyme) 첨가량을 다르게 하여 분지 덱스트린을 제조하고(제조예 1 내지 제조예 4), 제조한 분지 덱스트린의 백탁 수준을 측정한 결과이다.
도 3은 본 발명의 실시예 4에서 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값이 서로 다른 분지 덱스트린을 제조하고(제조예 5 내지 제조예 8), 제조한 분지 덱스트린의 백탁 수준을 측정한 결과이다.
도 4는 본 발명의 실시예 5에서 제조방법을 달리하여 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값이 약 8인 덱스트린을 제조하고(제조예 7, 비교제조예 1 내지 비교제조예 3), 제조한 덱스트린의 백탁 수준을 측정한 결과이다
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명의 기술적 특징을 명확하게 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 보호범위를 제한하는 것은 아니다.
실시예 1 : 2단 액화를 통한 전분 액화액의 제조 조건 확립
옥수수전분을 이온교환수(ion exchanged water)에 현탁하여 전분 농도가 30 중량%인 전분 현탁액을 준비하였다. 이후, 전분 현탁액의 pH를 약 5.9로 조정하고 여기에 내열성 알파-아밀라제(제품명 : SEBstar HTL; 공급사 : Advanced Enzymes)을 전분 건조 중량 대비 0.04%(w/w)의 양으로 첨가하고 염화칼슘을 칼슘 이온의 농도가 약 85 ppm이 되도록 첨가한 후 약 105℃에서 약 5분 동안 가열처리하여 1단계 액화 반응을 진행하였다. 1단계 액화 반응에 의해 수득한 1단계 처리 전분 액화액의 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값은 약 4이었다. 이후, 1단계 처리 전분 액화액을 약 95℃로 냉각하고 약 95℃에서 약 20분 동안 정치하여 2단계 액화 반응을 진행하였다. 이후, 2단계 처리 전분 액화액을 약 130℃에서 약 5분 동안 가열처리하여 효소 실활을 진행하였다. 효소 실활 후 수득한 2단계 처리 전분 액화액의 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값은 약 6.5이었다. 효소 실활 후 수득한 2단계 처리 전분 액화액을 약 90℃로 냉각하고 약 90℃에서 정치하면서 정치 시간에 따른 2단계 처리 전분 액화액의 빙점을 측정하였고, 하기 표 1에 그 결과를 요약하였다.
| 정치 시간(분) | 0 | 30 | 60 | 90 | 120 |
| 빙점(℃) | 75 | 75 | 75 | 75 | 75 |
상기 표 1에서 보이는 바와 같이 2단계 처리 전분 액화액은 내열성 알파-아밀라제가 완전히 실활되어 정치 시간이 경과하여도 빙점의 변화가 없는 것으로 확인되었다.
실시예 2 : 분지 효소(branching enzyme)를 이용한 2단계 처리 전분 액화액의 분지화 반응 조건 확립
실시예 1에서 수득한 2단계 처리 전분 액화액의 pH를 약 6.0으로 조정하고, 여기에 분지 효소(제품명 : Branchzyme; 공급사 : Novozymes)를 원료 전분 건조 중량 대비 1%(w/w)의 양으로 첨가하고 70℃에서 분지화 반응을 진행하여 분지 덱스트린을 생성시켰다. 상기 분지 효소(EC 넘버 : 2.4.1.18)는 α-1,4-D-글루칸 사슬의 부분을 동일한 글루칸 사슬의 자유 6-하이드록실기 또는 인접한 글루칸 사슬의 자유 6-하이드록실기로 전달하여 α-1,6-글루코시딕 결합을 생성시키고 결과적으로 분지점(branch point)의 수를 증가시키는 효소로서, 1,4-α-글루칸 분지 효소(1,4-α-glucan branching enzyme), Q-효소( Q-enzyme), 분지 글리코실트랜스퍼라제(branching glycosyltransferase) 또는 글리코겐 분지 효소(glycogen branching enzyme)로도 불리운다. 상기 분지화 반응은 분지 효소에 의해 유도되는 반응으로서, 전분 또는 액화 전분에 존재하는 α-1,4-글리코시딕 결합이 깨지고 선형의 α-1,4 부분 내에 α-1,6 분지를 생성시키는 반응이다.
[아밀로스 형태의 액화 전분을 기질로 하는 분지화 반응 개략도]
분지화 반응 시간 경과별로 반응 산물을 샘플링하고 여과, 탈색 및 이온교환정제 등과 같은 일련의 과정을 거쳐 시료를 준비하였다. 샘플링된 시료의 분자량을 HPLC를 이용하여 측정하였다. HPLC 분석 조건은 다음과 같다.
* 컬럼 : SB-806M HQ column
* 이동상 용매 : 물 또는 0.1N Sodium nitrate
* 유속 : 1 ㎖/min
* 컬럼 온도 : 40℃
* 통액 시간 : 20 min
도 1은 본 발명의 실시예 2에서 분지화 반응 시간 경과에 따른 반응 산물의 분자량을 HPLC로 분석한 결과이다. 도 1에서 용어 "당화"는 분지화 반응을 나타낸다. 도 1에서 보이는 바와 같이 실시예 1에서 수득한 2단계 처리 전분 액화액에 함유된 액화 전분의 머무름시간(retention time)은 약 8.7분 이었고, 분지화 반응 시간이 경과할 수록 반응 산물의 머무름시간(retention time)은 증가하다가 분지화 반응 시간이 24 hr 이상인 경우에는 반응 산물의 머무름시간(retention time)이 약 9.2 hr로 일정하였다. 상기 결과로부터 분지화 반응 시간이 24 hr일 때 분지화 반응이 완료되고 더 이상 진행하지 않는다는 것을 알 수 있다. 한편, 분지화 반응 시간이 24 hr 이상인 경우 제조된 분지 덱스트린의 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값은 기질로 사용한 2단계 처리 전분 액화액(액화 전분)과 유의적인 차이가 없이 거의 동일하였다.
실시예 3 : 분지 효소(branching enzyme) 첨가량에 따른 분지 덱스트린의 백탁 수준 측정
(1) 분지 덱스트린의 제조
제조예 1.
실시예 1에서 수득한 2단계 처리 전분 액화액의 pH를 약 6.0으로 조정하고, 여기에 분지 효소(제품명 : Branchzyme; 공급사 : Novozymes)를 원료 전분 건조 중량 대비 0.2%(w/w)의 양으로 첨가하고 70℃에서 약 24 hr 동안 분지화 반응을 진행하여 분지 덱스트린을 생성시켰다. 이후, 분지화 반응 산물 함유 용액을 여과, 탈색 및 이온교환정제 등과 같은 일련의 과정으로 처리하여 분지 덱스트린 함유 용액을 수득하였다.
제조예 2.
실시예 1에서 수득한 2단계 처리 전분 액화액의 pH를 약 6.0으로 조정하고, 여기에 분지 효소(제품명 : Branchzyme; 공급사 : Novozymes)를 원료 전분 건조 중량 대비 0.4%(w/w)의 양으로 첨가하고 70℃에서 약 24 hr 동안 분지화 반응을 진행하여 분지 덱스트린을 생성시켰다. 이후, 분지화 반응 산물 함유 용액을 여과, 탈색 및 이온교환정제 등과 같은 일련의 과정으로 처리하여 분지 덱스트린 함유 용액을 수득하였다.
제조예 3.
실시예 1에서 수득한 2단계 처리 전분 액화액의 pH를 약 6.0으로 조정하고, 여기에 분지 효소(제품명 : Branchzyme; 공급사 : Novozymes)를 원료 전분 건조 중량 대비 0.8%(w/w)의 양으로 첨가하고 70℃에서 약 24 hr 동안 분지화 반응을 진행하여 분지 덱스트린을 생성시켰다. 이후, 분지화 반응 산물 함유 용액을 여과, 탈색 및 이온교환정제 등과 같은 일련의 과정으로 처리하여 분지 덱스트린 함유 용액을 수득하였다.
제조예 4.
실시예 1에서 수득한 2단계 처리 전분 액화액의 pH를 약 6.0으로 조정하고, 여기에 분지 효소(제품명 : Branchzyme; 공급사 : Novozymes)를 원료 전분 건조 중량 대비 1.2%(w/w)의 양으로 첨가하고 70℃에서 약 24 hr 동안 분지화 반응을 진행하여 분지 덱스트린을 생성시켰다. 이후, 분지화 반응 산물 함유 용액을 여과, 탈색 및 이온교환정제 등과 같은 일련의 과정으로 처리하여 분지 덱스트린 함유 용액을 수득하였다.
(2) 분지 덱스트린의 백탁 수준 측정
제조예 1 내지 제조예 4에서 수득한 분지 덱스트린 함유 용액을 냉장 조건(4℃)에서 7일 동안 보관하면서 백탁 현상 발생 여부를 육안으로 관찰하였다.
도 2는 본 발명의 실시예 3에서 분지 효소(branching enzyme) 첨가량을 다르게 하여 분지 덱스트린을 제조하고(제조예 1 내지 제조예 4), 제조한 분지 덱스트린의 백탁 수준을 측정한 결과이다. 도 2에서 시료 "Control"은 상업적으로 시판되는 덱스트린 제품으로서, 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값은 약 11이다. 상기 시료 "Control"은 농도가 약 30%(w/w)인 옥수수 전분 현탁액의 pH를 약 6.2로 조정하고 여기에 내열성 알파-아밀라제(제품명 : KLEISTASE L-1; 공급사 : AMANO Enzymes)를 전분 건조 중량 대비 0.08%(w/w)의 양으로 첨가한 후 약 86℃에서 액화 반응을 진행하고, 전분 액화액의 pH를 약 3으로 조정하여 효소를 실활한 후 여과, 탈색 및 이온교환정제 등과 같은 일련의 과정을 거쳐 제조한 덱스트린이다. 도 2에서 보이는 바와 같이 실시예 1에서 수득한 2단계 처리 전분 액화액을 분지 효소로 처리하여 분지 덱스트린을 제조할 때 분지 효소 첨가량이 전분 액화액을 제조하기 위해 사용한 원료 전분 건조 중량 대비 0.8%(w/w) 이상일 때 분지 덱스트린의 백탁 현상이 발생하지 않았다. 한편, 상업적으로 시판되는 덱스트린 제품인 "Control"은 냉장 보관 약 7일 후에 백탁이 상당 수준으로 발생하였다.
실시예 4 : 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값에 따른 분지 덱스트린의 백탁 수준 측정
(1) 분지 덱스트린의 제조
제조예 5.
옥수수전분을 이온교환수(ion exchanged water)에 현탁하여 전분 농도가 30 중량%인 전분 현탁액을 준비하였다. 이후, 전분 현탁액의 pH를 약 5.9로 조정하고 여기에 내열성 알파-아밀라제(제품명 : SEBstar HTL; 공급사 : Advanced Enzymes)을 전분 건조 중량 대비 0.04%(w/w)의 양으로 첨가하고 염화칼슘을 칼슘 이온의 농도가 약 85 ppm이 되도록 첨가한 후 약 105℃에서 약 5분 동안 가열처리하여 액화 반응을 진행하였다. 이후, 전분 액화액을 약 130℃에서 약 5분 동안 가열처리하여 효소 실활을 진행하였다. 효소 실활 후 수득한 전분 액화액의 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값은 약 4이었다. 이후, 전분 액화액의 pH를 약 6.0으로 조정하고, 여기에 분지 효소(제품명 : Branchzyme; 공급사 : Novozymes)를 원료 전분 건조 중량 대비 0.8%(w/w)의 양으로 첨가하고 70℃에서 24 hr 동안 분지화 반응을 진행하여 분지 덱스트린을 생성시켰다. 이후, 분지화 반응 산물 함유 용액을 여과, 탈색 및 이온교환정제 등과 같은 일련의 과정으로 처리하여 분지 덱스트린 함유 용액을 수득하였다. 수득한 분지 덱스트린의 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값은 약 4이었다.
제조예 6.
옥수수전분을 이온교환수(ion exchanged water)에 현탁하여 전분 농도가 30 중량%인 전분 현탁액을 준비하였다. 이후, 전분 현탁액의 pH를 약 5.9로 조정하고 여기에 내열성 알파-아밀라제(제품명 : SEBstar HTL; 공급사 : Advanced Enzymes)을 전분 건조 중량 대비 0.04%(w/w)의 양으로 첨가하고 염화칼슘을 칼슘 이온의 농도가 약 85 ppm이 되도록 첨가한 후 약 105℃에서 약 5분 동안 가열처리하여 1단계 액화 반응을 진행하였다. 1단계 액화 반응에 의해 수득한 1단계 처리 전분 액화액의 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값은 약 4이었다. 이후, 1단계 처리 전분 액화액을 약 95℃로 냉각하고 약 95℃에서 약 15분 동안 정치하여 2단계 액화 반응을 진행하였다. 이후, 2단계 처리 전분 액화액을 약 130℃에서 약 5분 동안 가열처리하여 효소 실활을 진행하였다. 효소 실활 후 수득한 2단계 처리 전분 액화액의 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값은 약 6이었다. 이후, 2단계 처리 전분 액화액의 pH를 약 6.0으로 조정하고, 여기에 분지 효소(제품명 : Branchzyme; 공급사 : Novozymes)를 원료 전분 건조 중량 대비 0.8%(w/w)의 양으로 첨가하고 70℃에서 24 hr 동안 분지화 반응을 진행하여 분지 덱스트린을 생성시켰다. 이후, 분지화 반응 산물 함유 용액을 여과, 탈색 및 이온교환정제 등과 같은 일련의 과정으로 처리하여 분지 덱스트린 함유 용액을 수득하였다. 수득한 분지 덱스트린의 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값은 약 6이었다.
제조예 7.
2단계 액화 반응을 약 95℃에서 약 25분 동안 진행하여 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값이 약 8인 2단계 처리 전분 액화액을 수득한 점을 제외하고는 제조예 6과 동일한 조건 및 방법으로 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값이 약 8인 분지 덱스트린을 제조하였다.
제조예 8
2단계 액화 반응을 약 95℃에서 약 30분 동안 진행하여 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값이 약 10인 2단계 처리 전분 액화액을 수득한 점을 제외하고는 제조예 6과 동일한 조건 및 방법으로 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값이 약 10인 분지 덱스트린을 제조하였다.
(2) 분지 덱스트린의 백탁 수준 측정
제조예 5 내지 제조예 8에서 수득한 분지 덱스트린 함유 용액을 냉장 조건(4℃)에서 7일 동안 보관하면서 백탁 현상 발생 여부를 육안으로 관찰하였다.
도 3은 본 발명의 실시예 4에서 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값이 서로 다른 분지 덱스트린을 제조하고(제조예 5 내지 제조예 8), 제조한 분지 덱스트린의 백탁 수준을 측정한 결과이다. 도 3에서 시료 "Control"은 상업적으로 시판되는 덱스트린 제품으로서, 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값은 약 11이여, 도 2에서 언급한 내용과 동일하다. 제조예 5 내지 제조예 8에서와 같이 전분 액화액을 제조하는 과정에서 내열성 알파-아밀라제를 pH를 조정하여 실활시키는 대신 약 130℃의 고온 가열 처리로 실활시키면 추가적인 가수분해 반응을 완전히 차단하고 전분 액화액의 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값을 안정화시킬 수 있으며, 이후 전분 액화액을 분지 효소로 처리하고 분지화 반응을 완료하면, 전분 액화액과 거의 동일한 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값을 갖는 분지 덱스트린을 제조할 수 있다. 도 3에서 보이는 바와 같이 이렇게 제조된 분지 덱스트린은 10 이하의 낮은 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값을 가짐에도 불구하고 장시간 냉장 보관시 백탁 현상이 발생하지 않는다. 한편, 상업적으로 시판되는 덱스트린 제품인 "Control"은 제조예 5 내지 제조예 8에서 제조한 분지 덱스트린에 비해 더 높은 DE 값을 보였지만, 냉장 보관 약 7일 후에 백탁이 상당 수준으로 발생하였다.
실시예 5 : 제조방법에 따른 덱스트린의 백탁 수준 측정
(1) 덱스트린의 제조
비교제조예 1.
옥수수전분을 이온교환수(ion exchanged water)에 현탁하여 전분 농도가 30 중량%인 전분 현탁액을 준비하였다. 이후, 전분 현탁액의 pH를 약 5.9로 조정하고 여기에 내열성 알파-아밀라제(제품명 : SEBstar HTL; 공급사 : Advanced Enzymes)을 전분 건조 중량 대비 0.04%(w/w)의 양으로 첨가하고 염화칼슘을 칼슘 이온의 농도가 약 85 ppm이 되도록 첨가한 후 약 105℃에서 약 5분 동안 가열처리하여 1단계 액화 반응을 진행하였다. 1단계 액화 반응에 의해 수득한 1단계 처리 전분 액화액의 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값은 약 4이었다. 이후, 1단계 처리 전분 액화액을 약 95℃로 냉각하고 약 95℃에서 약 25분 동안 정치하여 2단계 액화 반응을 진행하였다. 이후, 2단계 처리 전분 액화액을 약 130℃에서 약 5분 동안 가열처리하여 효소 실활을 진행하였다. 효소 실활 후 수득한 2단계 처리 전분 액화액의 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값은 약 8이었다. 이후, 효소 실활 후 수득한 2단계 처리 전분 액화액을 여과, 탈색 및 이온교환정제 등과 같은 일련의 과정으로 처리하여 덱스트린 함유 용액을 수득하였다. 수득한 덱스트린의 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값은 약 8이었다.
비교제조예 2.
옥수수전분을 이온교환수(ion exchanged water)에 현탁하여 전분 농도가 30 중량%인 전분 현탁액을 준비하였다. 이후, 전분 현탁액의 pH를 약 5.9로 조정하고 여기에 내열성 알파-아밀라제(제품명 : SEBstar HTL; 공급사 : Advanced Enzymes)을 전분 건조 중량 대비 0.04%(w/w)의 양으로 첨가하고 염화칼슘을 칼슘 이온의 농도가 약 85 ppm이 되도록 첨가한 후 약 105℃에서 약 5분 동안 가열처리하여 1단계 액화 반응을 진행하였다. 1단계 액화 반응에 의해 수득한 1단계 처리 전분 액화액의 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값은 약 4이었다. 이후, 1단계 처리 전분 액화액을 약 95℃로 냉각하고 약 95℃에서 약 20분 동안 정치하여 2단계 액화 반응을 진행하였다. 이후, 2단계 처리 전분 액화액의 pH를 약 3으로 조정 후 100℃로 가열하여 효소 실활을 진행하였다. 효소 실활 후 2단계 처리 전분 액화액의 pH를 약 6.0으로 조정하고, 여기에 분지 효소(제품명 : Branchzyme; 공급사 : Novozymes)를 원료 전분 건조 중량 대비 0.8%(w/w)의 양으로 첨가하고 70℃에서 24 hr 동안 분지화 반응을 진행하여 분지 덱스트린을 생성시켰다. 이후, 분지화 반응 산물 함유 용액을 여과, 탈색 및 이온교환정제 등과 같은 일련의 과정으로 처리하여 분지 덱스트린 함유 용액을 수득하였다. 이온교환정제 과정에서 제조예 7에 비해 약 2배의 부하가 걸렸다. 수득한 분지 덱스트린의 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값은 약 8이었다.
비교제조예 3.
옥수수전분을 이온교환수(ion exchanged water)에 현탁하여 전분 농도가 30 중량%인 전분 현탁액을 준비하였다. 이후, 전분 현탁액의 pH를 약 5.9로 조정하고 여기에 내열성 알파-아밀라제(제품명 : SEBstar HTL; 공급사 : Advanced Enzymes)을 전분 건조 중량 대비 0.04%(w/w)의 양으로 첨가하고 염화칼슘을 칼슘 이온의 농도가 약 85 ppm이 되도록 첨가한 후 약 105℃에서 약 5분 동안 가열처리하여 1단계 액화 반응을 진행하였다. 1단계 액화 반응에 의해 수득한 1단계 처리 전분 액화액의 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값은 약 4이었다. 이후, 1단계 처리 전분 액화액을 약 95℃로 냉각하고 약 95℃에서 약 15분 동안 정치하여 2단계 액화 반응을 진행하였다. 이후, 2단계 처리 전분 액화액의 pH를 약 6.0으로 조정하고, 여기에 분지 효소(제품명 : Branchzyme; 공급사 : Novozymes)를 원료 전분 건조 중량 대비 0.8%(w/w)의 양으로 첨가하고 70℃에서 24 hr 동안 분지화 반응을 진행하여 분지 덱스트린을 생성시켰다. 이후, 분지화 반응 산물 함유 용액을 여과, 탈색 및 이온교환정제 등과 같은 일련의 과정으로 처리하여 분지 덱스트린 함유 용액을 수득하였다. 수득한 분지 덱스트린의 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값은 약 8이었다.
(2) 덱스트린의 백탁 수준 측정
제조예 7 및 비교제조예 1 내지 비교제조예 3에서 수득한 덱스트린 함유 용액을 냉장 조건(4℃)에서 7일 동안 보관하면서 백탁 현상 발생 여부를 육안으로 관찰하였다.
도 4는 본 발명의 실시예 5에서 제조방법을 달리하여 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값이 약 8인 덱스트린을 제조하고(제조예 7, 비교제조예 1 내지 비교제조예 3), 제조한 덱스트린의 백탁 수준을 측정한 결과이다. 도 4에서 보이는 바와 같이 제조예 7에서 제조한 분지 덱스트린 함유 용액의 경우 냉장 조건에서 7일 동안 보관하여도 백탁이 발생하지 않은 반면, 비교제조예 1 내지 비교제조예 3에서 제조한 덱스트린 함유 용액의 경우 냉장 조건에서 7일 동안 보관하는 경우 백탁이 상당 수준으로 발생하였다.
이상에서와 같이 본 발명을 상기의 실시예를 통해 설명하였지만 본 발명이 반드시 여기에만 한정되는 것은 아니며 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 본 발명에 첨부된 특허청구의 범위에 속하는 모든 실시 형태를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (9)
- 전분 현탁액에 내열성 알파-아밀라제를 첨가하고 85~115℃에서 가열처리하여 액화 반응을 진행하고, 바로 125~145℃에서 가열처리하여 내열성 알파-아밀라제를 실활시킨 후, 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값이 2~10인 액화 전분을 포함하는 전분 액화액을 수득하는 단계; 및
상기 전분 액화액에 분지 효소(branching enzyme)를 전분 건조 중량 대비 0.6%(w/w) 이상의 양으로 첨가하고 20 hr 이상의 시간 동안 분지화 반응을 진행하여 분지 덱스트린을 생성시킨 후, 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값이 2~10인 분지 덱스트린을 포함하는 분지 덱스트린 함유 용액을 수득하는 단계를 포함하는 분지 덱스트린의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 내열성 알파-아밀라제의 첨가량은 전분 건조 중량 대비 0.01~0.1%(w/w)인 것을 특징으로 하는 분지 덱스트린의 제조방법.
- 제2항에 있어서, 액화 반응은 전분 현탁액에 내열성 알파-아밀라제를 첨가하고 100~115℃에서 2~10분 동안 가열처리하여 1단계 액화 반응을 진행한 후 냉각하고, 85~100℃에서 1~60분 동안 가열처리하여 2단계 액화 반응을 진행하는 것으로 구성되는, 분지 덱스트린의 제조방법.
- 제3항에 있어서, 전분 액화액에 포함된 액화 전분의 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값은 3~9인 것을 특징으로 하는 분지 덱스트린의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 내열성 알파-아밀라제의 실활을 위한 가열처리 시간은 2~10분인 것을 특징으로 하는 분지 덱스트린의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 분지 효소(branching enzyme)의 첨가량은 전분 건조 중량 대비 0.7~1.5%(w/w)인 것을 특징으로 하는 분지 덱스트린의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 분지화 반응 시간은 22~48 hr인 것을 특징으로 하는 분지 덱스트린의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 분지 덱스트린 함유 용액에 포함된 분지 덱스트린의 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값은 3~9인 것을 특징으로 하는 분지 덱스트린의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 분지 덱스트린은 고도 분지된 사이클릭 덱스트린(Highly branched cyclic dextrin, HBCD)인 것을 특징으로 하는 분지 덱스트린의 제조방법.
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