KR20230094326A - 거품 유지력이 개선된 맥주 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 예는 맥즙, 분지 덱스트린 및 효모를 포함하는 발효용 맥즙 용액을 준비하는 단계; 및 상기 발효용 맥즙 용액을 발효시켜 맥주 원액을 수득하는 단계;를 포함하는 방법으로서, 상기 발효용 맥즙 용액 내에서 분지 덱스트린의 함량은 1.5~8%(w/w)인 것을 특징으로 하는 맥주 제조방법을 제공한다. 본 발명의 일 예에 따른 맥주 제조방법은 낮은 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값을 가지면서 동시에 냉장보관시 백탁 현상이 거의 발생하지 않는 분지 덱스트린을 포함하는 발효용 맥즙 용액을 사용하여, 거품 유지력 및 바디감이 개선된 맥주의 제조가 가능한다.

Description

거품 유지력이 개선된 맥주 제조방법{Manufacturing method of beer with improved foam retention}
본 발명은 맥주 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 거품 유지력 및 바디감이 개선된 맥주 제조방법에 관한 것이다.
최근 맥주 소비가 증가하면서 다양한 기능성 맥주들이 개발되고 있다. 특히, 건강 및 체중관리에 대한 관심도가 높아지면서 저칼로리 맥주에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 예를 들어, 대한민국 등록특허공보 제10-0913487호에는 식이섬유 함량 90% 및 평균중합도 10의 특성을 가지는 난소화성 말토덱스트린을 자비액의 05 ~ 1 중량% 첨가하여 90분 동안 100℃에서 호프와 함께 자비하여 맥즙을 제조하는 단계를 포함하는, 식이섬유 맥주의 제조방법이 개시되어 있다. 또한, 대한민국 등록특허공보 제10-1705456호에는 맥아를 분쇄하는 단계; 상기 맥아 분쇄물을 물과 혼합하여 매시(mash)를 제조하는 단계; 상기 매시에 당화효소를 첨가하고, 당화시켜 당화액을 제조하는 단계; 상기 당화액을 자비하여 맥즙을 형성하는 단계; 및 상기 맥즙에 효모를 투입하고 발효시켜 맥주를 제조하는 단계를 포함하고, 이 때, 상기 맥아를 분쇄하는 단계, 매시를 제조하는 단계, 당화액을 제조하는 단계 및 맥즙을 형성하는 단계로 구성되는 군들로부터 선택되는 하나 이상의 단계에서 난소화성 말토덱스트린 또는 폴리덱스트로스인 수용성 식이섬유 및 발효성 당인 단당류 또는 이당류의 당을 첨가하되, 발효가 되지 않는 삼당류 이상의 올리고당은 함께 첨가하지 않아, 상기 단당류 또는 이당류인 당이 맥주 내에서 효모 발효에 이용되어 알코올로 전환되고 비발효성 당의 맥주 내 잔류가 억제되어 맥주 내 탄수화물 함량이 낮아지는, 식이섬유 함량이 05 내지 5 중량%이고, 탄수화물 함량이 01 내지 3 중량%인 맥주의 제조 방법이 개시되어 있다. 상기 저칼로리 맥주 제조방법에서는 주로 난소화성 말토덱스트린을 첨가하여 맥즙을 제조하거나 효모 발효에 이용하고 있는데, 이 경우 제조된 맥주의 거품 유지력이 떨어지거나 바디감이 떨어지는 문제가 있다.
덱스트린은 전분을 산, 열 또는 효소 등으로 가수분해 시킨 산물로서, 전분보다 분자량이 작은 다당류를 총칭한다. 덱스트린은 글루코스를 구성 단위로 하여, α-1,4-글루코시드 결합의 직쇄 구조를 형성하는 성분과, α-1,6-글루코시드 결합을 포함하는 분지 구조를 형성하는 성분으로 이루어져 있다. 그 중 α-1,6-글루코시드 결합을 포함하는 분지 구조는 아밀라제 등의 소화 효소에 의해 소화(분해)가 되기 어려운 구조이다. 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 거품 유지력 및 바디감이 개선된 맥주 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 확인하였다. 또한, 본 발명의 발명자들은 상기 백탁이 개선된 분지 덱스트린을 맥즙에 첨가하고 발효시켜 맥주를 제조하는 경우 맥주의 거품 유지력 및 바디감이 개선되는 점을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
상기 목적을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 예는 맥즙, 분지 덱스트린 및 효모를 포함하는 발효용 맥즙 용액을 준비하는 단계; 및 상기 발효용 맥즙 용액을 발효시켜 맥주 원액을 수득하는 단계;를 포함하는 방법으로서, 상기 발효용 맥즙 용액 내에서 분지 덱스트린의 함량은 1.5~8%(w/w)인 것을 특징으로 하는 맥주 제조방법을 제공한다. 상기 분지 덱스트린은 글루코스 단위들의 α-1,4 글리코시드 결합으로 이루어진 선형 주사슬 및 상기 주사슬에 외측에 형성되고 글루코스 단위들로 이루어진 분지 사슬을 포함하는 구조를 가진 덱스트린으로서, 상기 분지 사슬은 주사슬의 외측에 형성된 비고리형 구조의 분지 사슬 및 적어도 1개 이상의 폐쇄된 고리형 구조의 분지 사슬을 포함하고, 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값이 4~10이고, 중량평균분자량(Mw)이 15,000~40,000이고, 분지도가 4.5~5.5%인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 예에 따른 맥주 제조방법은 낮은 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값을 가지면서 동시에 냉장보관시 백탁 현상이 거의 발생하지 않는 분지 덱스트린을 포함하는 발효용 맥즙 용액을 사용하여, 거품 유지력 및 바디감이 개선된 맥주의 제조가 가능한다.
도 1은 본 발명의 실시예 1.2.에서 분지화 반응 시간 경과에 따른 반응 산물의 분자량을 HPLC로 분석한 결과이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1.3.에서 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 1.4.에서 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 1.5.에서 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 5는 본 발명의 실시예에서, 제조예 9에서 수득한 DE 7의 분지 덱스트린의 분자량을 겔투과크로마토그래피(Gel permeation chromatography, GPC)로 측정한 스펙트럼이다.
도 6은 본 발명의 실시예에서, 제조예 9에서 수득한 DE 7의 분지 덱스트린의 분지도를 1H NMR(500 MHz)로 측정한 스펙트럼이다.
도 7은 본 발명의 실시예에서, 제조예 9에서 수득한 DE 7의 분지 덱스트린, 비교제조예 4에서 수득한 DE 11의 덱스트린 및 상업적으로 시판되고 있는 DE 8의 찰옥수수전분 기반 덱스트린의 냉장 보관 안정성을 비교한 결과이다.
도 8은 본 발명의 실시예에서, 제조예 9에서 수득한 DE 7의 분지 덱스트린, 비교제조예 4에서 수득한 DE 11의 덱스트린 및 상업적으로 시판되고 있는 DE 8의 찰옥수수전분 기반 덱스트린의 용해도를 비교한 결과이다.
도 9는 본 발명의 실시예에서, 제조예 9에서 수득한 DE 7의 분지 덱스트린, 비교제조예 4에서 수득한 DE 11의 덱스트린 및 상업적으로 시판되고 있는 DE 8의 찰옥수수전분 기반 덱스트린을 소정 조건의 항온 항습기에 보관하였을 때 시간 경과에 따른 분말 상태를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.
본 발명에서 사용되는 용어인 '덱스트린(Dextrin)'은 전분을 산, 열 또는 효소 등으로 가수분해시킬 때 전분에서 말토스에 이르는 중간 단계에서 생성되는 여러가지 가수분해 산물로서, 통상적으로 전분보다 분자량이 작은 다당류를 총칭하며, 다양한 중합도를 가진 당류들이 혼합되어 있는 조성물에 해당한다. 일반적으로 덱스트린은 전분을 아밀라제로 가수분해시켜 제조되고, 글루코스 단위 구조가 α-1,4-글리코시드 결합 또는 α-1,6-글리코시드 결합에 의해 연결된 중합체의 혼합물이며, 약 1~13 범위의 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값을 가진다.
본 발명에서 사용되는 용어인 '분지 덱스트린(Branched dextrin)'은 전분을 공지의 방법으로 가수 분해하여 얻어지는, 소위 통상의 덱스트린과 비교하여, α-1,6-글루코시드 결합으로 이루어지는 분지 구조의 비율이 높은 덱스트린을 가리킨다.
본 발명에서 덱스트린의 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값은 다양한 중합도를 가진 당류들이 기여하는 평균값이다.
본 발명에서 덱스트린의 중량평균분자량(Mw)은 다양한 중합도를 가진 당류들이 기여하는 평균값이다.
본 발명은 거품 유지력 및 바디감이 개선된 맥주 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 예에 따른 맥주 제조방법은 맥즙, 분지 덱스트린 및 효모를 포함하는 발효용 맥즙 용액을 준비하는 단계; 및 상기 발효용 맥즙 용액을 발효시켜 맥주 원액을 수득하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 일 예에 따른 맥주 제조방법에서 상기 발효용 맥즙 용액 내에서 분지 덱스트린의 함량은 1.5~8%(w/w)이고, 맥주의 거품 유지력, 바디감, 전체 기호도 등을 고려할 때 1.8~5%(w/w)인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 예에 따른 맥주 제조방법에서 상기 발효용 맥즙 용액 내에서 효모의 함량은 크게 제한되지 않으며 원활한 발효를 고려할 때 0.01~0.5%(w/v)인 것이 바람직하고, 0.05~0.25%(w/v)인 것이 바람직하다. 상기 효모 함량이 0.1%(w/v)인 경우를 효모의 수로 환산하면 약 1.0×107 cell/㎖ 이다.
본 발명의 일 예에 따른 맥주 제조방법에서 상기 발효용 맥즙 용액의 가성 고형분 함량은 8~18° 플라토(Plato)인 것이 바람직하고 맥주의 거품 유지력, 바디감, 전체 기호도 등을 고려할 때 10~15° 플라토(Plato)인 것이 더 바람직하다.
본 발명의 일 예에 따른 맥주 제조방법에서 상기 발효 온도는 약 10~20℃인 것이 바람직하고 발효 시간은 8~20일 인 것이 바람직하나 반드시 여기에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 예에 따른 맥주 제조방법은 상기 맥주 원액을 숙성하고 여과하여 맥주를 수득하는 단계를 더 포함할 수 있다. 발효가 끝난 미성숙 맥주(Young Beer, 숙성 전의 상태)를 숙성조로 옮기고 일정기간 저온에서 숙성시키면 맥주 본연의 향과 맛이 나게 된다. 이 숙성 과정을 통해 효모 및 각종 응고물질이 가라앉고 맥주가 탄산가스로 포화되어 맥주의 청량감을 더해 주게 된다. 상기 숙성 온도는 2~10℃인 것이 바람직하고, 숙성 시간은 1~7일인 것이 바람직하나 반드시 여기에 제한되는 것은 아니다. 숙성(저장) 단계 과정을 거치고 난 후 맥주는 여과기, 바람직하게는 3단계의 정밀여과기를 통해 여과되고, 이를 통해 맥주 중의 효모나 단백질 중 침전되지 않고 일부 현탁되어 있는 부유물 등이 제거된다.
본 발명의 일 예에 따른 맥주 제조방법에서 상기 맥즙은 분쇄한 맥아에 더운 물을 부어 60∼70℃로 높여서 당화시킨 후 여과하여 액체에 녹지 않는 물질을 제거한 액으로서 맥아즙이라고도 한다. 상기 맥즙의 제조 과정은 맥아의 분쇄, 맥아 당화(담금), 맥아 당화액 여과, 여과된 맥아 당화액에 홉 첨가 및 자비, 맥아즙 월풀 및 냉각 등의 단계들로 이루어진다. 상기 맥아 당화(담금) 단계는 맥아 분쇄물을 물과 혼합하여 매시(mash)를 제조하고 여기에 당화 효소를 첨가한 후 소정의 조건에서 당화 반응을 진행시키는 것으로 구성된다. 상기 당화 효소는 β-아밀라제를 포함하고, 바람직하게는 α-아밀라제, β-아밀라제 및 프로티아제의 조합으로 구성될 수 있다. 상기 당화 효소들의 첨가량은 크게 제한되지 않으며 각각 맥아 건조중량 대비 0.01~0.05%(w/w)일 수 있다. 상기 당화 반응 온도는 40~65℃에서 선택될 수 있고, 당화 반응 시간은 0.5~3 hr에서 선택될 수 있다. 또한, 상기 당화 반응은 온도 구배를 통해 2단계로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 당화 반응은 40~50℃에서 20~60분 동안 진행되는 1차 당화 반응 및 55~65℃에서 40~100분 동안 진행되는 2차 당화 반응으로 구성될 수 있다. 상기 자비 단계는 여과된 맥아 당화액을 끓임조(자비조)에 옮기고 여기에 홉을 첨가한 후 끓여 주는 공정이다. 여과된 맥아 당화액을 홉과 함께 100℃ 이상의 고온으로 끓이면 홉으로부터 맥주 특유의 쌉쌀한 맛이 추출되고 맥즙이 살균되며, 모든 효소의 활성도 없어지게 된다. 상기 월풀 단계는 자비 단계를 거친 맥즙을 월풀에 넣고 15~30분 동안 정치시켜 맥즙과 홉 찌꺼기를 분리하고, 수득한 깨끗한 맥즙을 5~25℃로 냉각시키는 공정이다.
본 발명의 일 예에 따른 맥주 제조방법에서 상기 분지 덱스트린은 낮은 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값을 가지면서 동시에 냉장보관시 백탁 현상이 거의 발생하지 않는 신규 분지 덱스트린이다. 이하, 본 발명의 일 예에 따른 신규 분지 덱스트린을 구체적으로 설명한다.
백탁이 개선된 분지 덱스트린
본 발명의 일 예에 따른 분지 덱스트린은 글루코스 단위들의 α-1,4 글리코시드 결합으로 이루어진 선형 주사슬 및 상기 주사슬에 외측에 형성되고 글루코스 단위들로 이루어진 분지 사슬을 포함하는 구조를 가진 덱스트린이다. 본 발명의 일 예에 따른 분지 덱스트린에서 상기 분지 사슬은 주사슬의 외측에 형성된 비고리형 구조의 분지 사슬 및 적어도 1개 이상의 폐쇄된 고리형 구조의 분지 사슬을 포함한다. 상기 비고리형 구조의 분지 사슬은 주사슬과 α-1,6 글리코시드 결합하여 형성된 것이다. 또한, 상기 폐쇄된 고리형 구조의 분지 사슬은 주사슬의 말단 글루코스 단위가 외측에 형성된 비고리형 분지 사슬에 존재하는 글루코스 단위와 α-1,4 글리코시드 결합 또는 α-1,6 글리코시드 결합하여 형성되거나, 외측으로 형성된 비고리형 분지 사슬의 말단 글루코스 단위가 다른 비고리형 분지 사슬에 존재하는 글루코스 단위와 α-1,4 글리코시드 결합 또는 α-1,6 글리코시드 결합하여 형성된 것이다.
본 발명의 일 예에 따른 분지 덱스트린의 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값은 4~10이고, 다양한 물성을 고려할 때 5~9인 것이 바람직하고, 5.5~8인 것이 더 바람직하다. 또한, 본 발명의 일 예에 따른 분지 덱스트린의 중량평균분자량(Mw)은 15,000~40,000이고, 다양한 물성을 고려할 때 19,000~30,000인 것이 바람직하고, 19,500~25,000인 것이 더 바람직하다. 또한, 본 발명의 일 예에 따른 분지 덱스트린의 최소 분자량은 1,000이고, 다양한 물성을 고려할 대 1,100인 것이 바람직하고, 1,200인 것이 더 바람직하다. 또한, 본 발명의 일 예에 따른 분지 덱스트린의 최대 분자량은 50,000이고, 다양한 물성을 고려할 때 45,000인 것이 바람직하고, 40,000인 것이 더 바람직하다. 또한, 본 발명의 일 예에 따른 분지 덱스트린의 분지도는 4.5~5.5%이고, 다양한 물성을 고려할 때 4.8~5.2%인 것이 바람직하고, 4.9~5.1%인 것이 더 바람직하다.
본 발명의 일 예에 따른 분지 덱스트린은 선형 주사슬과 분지 사슬을 포함하는 분자 구조, 소정 범위의 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값, 소정 범위의 중량평균분자량(Mw) 및 소정 범위의 분지도를 만족하는 경우 더 높은 DE 값을 가지는 옥수수전분 기반의 덱스트린 또는 더 높은 분지도 및 더 높은 DE 값을 가지는 찰옥수수전반 기반의 덱스트린보다 더 우수한 냉장보관 안정성, 수 용해도, 흐름성을 보이며 더 낮은 흡습성 등과 같이 다양한 물성을 발휘한다. 예를 들어, 본 발명의 일 예에 따른 분지 덱스트린의 30 중량% 수용액은 더 높은 DE 값을 가지는 옥수수전분 기반의 덱스트린 수용액 또는 더 높은 분지도 및 더 높은 DE 값을 가지는 찰옥수수전반 기반의 덱스트린 수용액과 비교할 때 냉장보관(4℃) 조건에서 7일 동안 보관하여도 백탁이 발생하지 않는다. 또한, 본 발명의 일 예에 따른 분지 덱스트린을 100㎖의 증류수에 10 중량%의 양으로 첨가하고 600 rpm으로 교반하였을 때 완전히 용해되는 시간은 2~4.5 분이다. 또한, 본 발명의 일 예에 따른 분지 덱스트린을 100㎖의 증류수에 20 중량%의 양으로 첨가하고 600 rpm으로 교반하였을 때 완전히 용해되는 시간은 6~9분이다. 또한, 본 발명의 일 예에 따른 분지 덱스트린을 100㎖의 증류수에 30 중량%의 양으로 첨가하고 600 rpm으로 교반하였을 때 완전히 용해되는 시간은 13~18분이다. 또한, 본 발명의 일 예에 따른 분지 덱스트린을 증류수에 용해시켜 50 중량% 농도의 용액으로 제조한 후 가열하면서 점도를 측정하였을 때 30℃에서 점도는 250~300 센티포이즈(cPs)이고, 40℃에서의 점도는 150~200 센티포이즈(cPs)이고, 50℃에서의 점도는 110~140 센티포이즈(cPs)이고, 60℃에서의 점도는 80~110 센티포이즈(cPs)이다. 또한, 본 발명의 일 예에 따른 분지 덱스트린의 안식각은 31~36°이다. 또한, 본 발명의 일 예에 따른 분지 덱스트린을 30℃ 온도 및 75% 상대 습도 조건의 항온 항습기에 넣고 보관하였을 때 24 h 또는 48 hr가 경과한 시점의 수분 함량은 15.5~16.5%(w/w)이다.
본 발명의 일 예에 따른 분지 덱스트린의 제조방법은 (a) 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 4~10인 액화 전분을 포함하는 전분 액화액을 수득하는 단계; 및 (b) 상기 전분 액화액에 분지 효소(branching enzyme)를 전분 건조중량 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 4~10인 분지 덱스트린을 포함하는 분지 덱스트린 함유 용액을 수득하는 단계를 포함한다. 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. 또한, 본 발명의 일 예에 따른 분지 덱스트린의 제조방법은 더 바람직하게는 정제된 분지 덱스트린 함유 용액을 농축하고 건조하는 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-글리코시드 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 건조중량 대비 0.01~0.1%(w/w)인 것이 바람직하고, 전분 건조중량 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 5~9인 것이 바람직하다.
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 건조중량 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 24~60 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 5~9인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 예에 따른 분지 덱스트린은 고도 분지된 사이클릭 덱스트린(Highly branched cyclic dextrin, HBCD)으로 분류될 수 있다. 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 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 선형의 사슬에 α-1,6 글루코시드 결합을 통하여 형성된 분지상의 글루코스 중합체 다당류 사슬의 연결이 깨지고, 이러한 깨진 연결이 분지 효소(branching enzyme)에 의해 환상의 사슬을 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 있다. 또한, 고도 분지된 사이클릭 덱스트린의 상업적인 제품으로는 일본의 Ezaki Glico사가 공급하는 Cluster Dextrin®이 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명의 기술적 특징을 명확하게 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 보호범위를 제한하는 것은 아니다.
1. 1차 실험 : 분지 덱스트린 제조조건 확립 및 백탁 개선 효과 확인
1.1. 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 건조중량 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 7이었다. 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.
1.2. 분지 효소(branching enzyme)를 이용한 2단계 처리 전분 액화액의 분지화 반응 조건 확립
실시예 1.1.에서 수득한 2단계 처리 전분 액화액의 pH를 약 6.0으로 조정하고, 여기에 분지 효소(제품명 : Branchzyme; 공급사 : Novozymes)를 원료 전분 건조중량 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]
Figure pat00001
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 1.2.에서 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.
1.3. 분지 효소(branching enzyme) 첨가량에 따른 분지 덱스트린의 백탁 수준 측정
(1) 분지 덱스트린의 제조
제조예 1.
실시예 1.1.에서 수득한 2단계 처리 전분 액화액의 pH를 약 6.0으로 조정하고, 여기에 분지 효소(제품명 : Branchzyme; 공급사 : Novozymes)를 원료 전분 건조중량 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 1.1.에서 수득한 2단계 처리 전분 액화액의 pH를 약 6.0으로 조정하고, 여기에 분지 효소(제품명 : Branchzyme; 공급사 : Novozymes)를 원료 전분 건조중량 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 1.1.에서 수득한 2단계 처리 전분 액화액의 pH를 약 6.0으로 조정하고, 여기에 분지 효소(제품명 : Branchzyme; 공급사 : Novozymes)를 원료 전분 건조중량 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 1.1.에서 수득한 2단계 처리 전분 액화액의 pH를 약 6.0으로 조정하고, 여기에 분지 효소(제품명 : Branchzyme; 공급사 : Novozymes)를 원료 전분 건조중량 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 1.3.에서 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 건조중량 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 건조중량 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.
1.4. 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 건조중량 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 10분 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 5이었다. 이후, 2단계 처리 전분 액화액의 pH를 약 6.0으로 조정하고, 여기에 분지 효소(제품명 : Branchzyme; 공급사 : Novozymes)를 원료 전분 건조중량 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 5이었다.
제조예 6.
2단계 액화 반응을 약 95℃에서 약 15분 동안 진행하여 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값이 약 6인 2단계 처리 전분 액화액을 수득한 점을 제외하고는 제조예 5와 동일한 조건 및 방법으로 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값이 약 6인 분지 덱스트린을 제조하였다.
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 1.4.에서 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 11이며, 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.
1.5. 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 건조중량 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 건조중량 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 건조중량 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 건조중량 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 건조중량 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 1.5.에서 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.
2. 2차 실험 : 최적 분지 덱스트린 제조 및 다양한 물성 확인
2.1. 덱스트린의 제조
제조예 9.
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 건조중량 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 7이었다. 이후, 2단계 처리 전분 액화액의 pH를 약 6.0으로 조정하고, 여기에 분지 효소(제품명 : Branchzyme; 공급사 : Novozymes)를 원료 전분 건조중량 대비 1.0%(w/w)의 양으로 첨가하고 70℃에서 48 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 7이었다. 또한, 분지 덱스트린 함유 용액을 감압농축하여 고형분 농도가 약 50 브릭스(Brix)인 덱스트린 함유 농축액을 얻고, 이를 분무건조(Spary dry)하여 분말 형태의 분지 덱스트린을 수득하였다.
비교제조예 4.
옥수수전분을 이온교환수(ion exchanged water)에 현탁하여 전분 농도가 30 중량%인 전분 현탁액을 준비하였다. 이후, 전분 현탁액의 pH를 약 5.8로 조정하고 여기에 내열성 알파-아밀라제(제품명 : Liquozyme supra; 공급사 : Novozyme)을 전분 건조중량 대비 0.15%(w/w)의 양으로 첨가한 후 약 105℃에서 약 20분 동안 가열처리하여 액화 반응을 진행하였다. 액화 반응에 의해 수득한 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 8이었다. 이후, 전분 액화액의 온도를 약 85℃로 냉각하고, 여기에 당 분해 효소인 엑소-글루코아밀라제(exo-glucoamlase; 제품명 : AMG; 공급사 :Novozyme)를 원료 전분 건조중량 대비 0.15%(w/w)의 양으로 첨가하고 약 85℃에서 20분 동안 당화 반응을 진행하여 덱스트린을 생성시켰다. 이후, 당화 반응 산물 함유 용액을 여과, 탈색 및 이온교환정제 등과 같은 일련의 과정으로 처리하여 덱스트린 함유 용액을 수득하였다. 수득한 덱스트린의 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값은 약 11이었다. 또한, 덱스트린 함유 용액을 감압농축하여 고형분 농도가 약 50 브릭스(Brix)인 덱스트린 함유 농축액을 얻고, 이를 분무건조(Spary dry)하여 분말 형태의 덱스트린을 수득하였다.
2.2. 분지 덱스트린과 다른 덱스트린의 다양한 물성 비교
(1) 분자량 비교
제조예 9에서 수득한 DE 7의 분지 덱스트린, 비교제조예 4에서 수득한 DE 11의 덱스트린 및 상업적으로 시판되고 있는 DE 8의 찰옥수수전분 기반 덱스트린의 분자량을 겔투과크로마토그래피(Gel permeation chromatography, GPC)를 이용하여 측정하였다. 먼저, 분말 형태의 덱스트린을 초순수에 용해시키고 0.45㎛ 기공 크기의 나일로 필터로 여과하여 시료를 준비하였다. 이후, 시료를 GPC 분석 기기(모델명 : EcoSEC HLC-8320 GPC; 공급사 : Tosoh)에 투입하여 GPC 분석 스펙트럼을 얻고, 이를 다당류 표준물질과 비교하여 분자량을 산출하였다. GPC 분석의 세부 조건은 다음과 같다.
* 주입양 : 100 ㎕; 전개 용매 : 0.1M 질산나트륨 용액; 유속 :1.0 ㎖/min; 컬럼 : Tskgel guard PWxl + 2개의 TSKgel GMPWxl + TSKgel G2500PWxl(7.8㎜×300㎜); 컬럼 온도 : 40℃; 검출기 : RI-detector; 데이터 처리 : EcoSEC software
도 5는 본 발명의 실시예에서, 제조예 9에서 수득한 DE 7의 분지 덱스트린의 분자량을 겔투과크로마토그래피(Gel permeation chromatography, GPC)로 측정한 스펙트럼이다. 또한, 하기 표 2에 제조예 9에서 수득한 DE 7의 분지 덱스트린, 비교제조예 4에서 수득한 DE 11의 덱스트린 및 상업적으로 시판되고 있는 DE 8의 찰옥수수전분 기반 덱스트린의 분자량 측정 결과를 정리하였다.
덱스트린 구분 최소 분자량 최대 분자량 중량평균분자량
제조예 9의 분지 덱스트린(옥수수전분 기반, DE 7) 1,263 35,391 21,100
비교제조예 4의 덱스트린(옥수수전분 기반, DE 11) 1,201 27,260 11,000
시판 덱스트린 제품(찰옥수수전분 기반, DE 8) 1,326 35,394 18,300
(2) 분지도 비교
제조예 9에서 수득한 DE 7의 분지 덱스트린, 비교제조예 4에서 수득한 DE 11의 덱스트린 및 상업적으로 시판되고 있는 DE 8의 찰옥수수전분 기반 덱스트린의 분지도를 1H NMR(500 MHz)을 이용하여 측정하였다. 상기 덱스트린의 분지도는 덱스트린에 존재하는 글루코스 단위구조 총 결합수 중 글루코스 단위구조의 α-1,6 결합수의 백분율로 정의되며 하기와 같은 식으로 계산할 수 있다.
Figure pat00002
도 6은 본 발명의 실시예에서, 제조예 9에서 수득한 DE 7의 분지 덱스트린의 분지도를 1H NMR(500 MHz)로 측정한 스펙트럼이다. 도 6에서 5.86 ppm의 피크는 α-1,4 결합을 나타내고 5.50 ppm의 피크는 α-1,6 결합을 나타낸다. 제조예 9에서 수득한 DE 7의 분지 덱스트린의 분지도는 5.03% 이었고, 비교제조예 4에서 수득한 DE 11의 덱스트린의 분지도는 3.93% 이었고, 상업적으로 시판되고 있는 DE 8의 찰옥수수전분 기반 덱스트린의 분지도는 5.24% 이었다. 상업적으로 시판되고 있는 DE 8의 찰옥수수전분 기반 덱스트린의 분지도가 가장 높게 나온 이유는 덱스트린의 원료 전분인 찰옥수수전분에 α-1,6 결합을 가지는 아밀로펙틴의 함량이 높기 때문이다.
(3) 냉장 보관 안정성 비교
제조예 9에서 수득한 DE 7의 분지 덱스트린, 비교제조예 4에서 수득한 DE 11의 덱스트린 및 상업적으로 시판되고 있는 DE 8의 찰옥수수전분 기반 덱스트린을 각각 증류수에 용해시켜 30 중량% 농도의 덱스트린 용액을 준비하고, 4℃에서 7일 동안 냉장보관하면서 백탁의 발생 여부를 관찰하였다. 도 7은 본 발명의 실시예에서, 제조예 9에서 수득한 DE 7의 분지 덱스트린, 비교제조예 4에서 수득한 DE 11의 덱스트린 및 상업적으로 시판되고 있는 DE 8의 찰옥수수전분 기반 덱스트린의 냉장 보관 안정성을 비교한 결과이다. 도 7에서 보이는 바와 같이 제조예 9에서 수득한 DE 7의 분지 덱스트린은 비교제조예 4에서 수득한 DE 11의 덱스트린보다 덱스트로스 당량 값은 낮지만 더 우수한 냉장 보관 안정성을 나타냈다. 또한, 제조예 9에서 수득한 DE 7의 분지 덱스트린은 상업적으로 시판되고 있는 DE 8의 찰옥수수전분 기반 덱스트린보다 분지도 및 덱스트로스 당량 값은 낮지만 더 우수한 냉장 보관 안정성을 나타냈다.
(4) 용해도 비교
제조예 9에서 수득한 DE 7의 분지 덱스트린, 비교제조예 4에서 수득한 DE 11의 덱스트린 및 상업적으로 시판되고 있는 DE 8의 찰옥수수전분 기반 덱스트린을 각각 100㎖의 증류수에 미리 설정한 농도(%, w/w)로 첨가하고 600 rpm으로 교반하면서 완전히 용해되는 시간을 측정하여 용해도를 비교하였다. 도 8은 본 발명의 실시예에서, 제조예 9에서 수득한 DE 7의 분지 덱스트린, 비교제조예 4에서 수득한 DE 11의 덱스트린 및 상업적으로 시판되고 있는 DE 8의 찰옥수수전분 기반 덱스트린의 용해도를 비교한 결과이다. 도 8에서 보이는 바와 같이 제조예 9에서 수득한 DE 7의 분지 덱스트린은 비교제조예 4에서 수득한 DE 11의 덱스트린보다 덱스트로스 당량 값은 낮지만 더 높은 용해도를 나타냈다. 또한, 제조예 9에서 수득한 DE 7의 분지 덱스트린은 상업적으로 시판되고 있는 DE 8의 찰옥수수전분 기반 덱스트린보다 분지도 및 덱스트로스 당량 값은 낮지만 더 높은 용해도를 나타냈다.
(5) 흐름성 비교
안식각 측정기(BT-200 Tester with Funnel 5㎜)로 제조예 9에서 수득한 DE 7의 분지 덱스트린, 비교제조예 4에서 수득한 DE 11의 덱스트린 및 상업적으로 시판되고 있는 DE 8의 찰옥수수전분 기반 덱스트린의 안식각(Angle of repose)을 측정하고, 안식각 값에 기초하여 덱스트린 시료의 흐름성을 평가하였다. 안식각이란 고결되지 않은 분말이 사면 위에 퇴적될 때 흘러내리지 않고 퇴적될 수 있는 최대의 경사각을 말하며, 일반적으로 안식각이 작으면 분말의 흐름성이 좋다는 것을 의미한다. 완전 평면인 기준판 위의 일정한 높이에 고정된 특수한 깔대기에 시료 100g을 통과시키고, 형성된 원뿔의 높이를 측정하여 안식각을 계산하였다. 하기 표 3에 제조예 9에서 수득한 DE 7의 분지 덱스트린, 비교제조예 4에서 수득한 DE 11의 덱스트린 및 상업적으로 시판되고 있는 DE 8의 찰옥수수전분 기반 덱스트린의 안식각 측정 결과를 요약하였다.
덱스트린 구분 안식각 흐름성 평가(안식각에 따른 흐름성 평가지표 참조)
제조예 9의 분지 덱스트린(옥수수전분 기반, DE 7) 34.99° Good
비교제조예 4의 덱스트린(옥수수전분 기반, DE 11) 35.18° Good
시판 덱스트린 제품(찰옥수수전분 기반, DE 8) 40.84° Fair-aid not needed
상기 표 3에서 보이는 바와 같이 제조예 9에서 수득한 DE 7의 분지 덱스트린은 상업적으로 시판되고 있는 DE 8의 찰옥수수전분 기반 덱스트린보다 더 좋은 흐름성을 보였다.
(6) 흡습성 비교
제조예 9에서 수득한 DE 7의 분지 덱스트린, 비교제조예 4에서 수득한 DE 11의 덱스트린 및 상업적으로 시판되고 있는 DE 8의 찰옥수수전분 기반 덱스트린을 각각 30℃, 상대 습도 75%인 항온 항습기에 넣고 보관하면서 시간 경과에 따른 중량을 측정하고 이를 통해 수분 함량(중량%)을 계산하였다. 도 9는 본 발명의 실시예에서, 제조예 9에서 수득한 DE 7의 분지 덱스트린, 비교제조예 4에서 수득한 DE 11의 덱스트린 및 상업적으로 시판되고 있는 DE 8의 찰옥수수전분 기반 덱스트린을 소정 조건의 항온 항습기에 보관하였을 때 시간 경과에 따른 분말 상태를 나타낸 것이다. 또한, 하기 표 4에 제조예 9에서 수득한 DE 7의 분지 덱스트린, 비교제조예 4에서 수득한 DE 11의 덱스트린 및 상업적으로 시판되고 있는 DE 8의 찰옥수수전분 기반 덱스트린을 소정 조건의 항온 항습기에 보관하였을 때 시간 경과에 따른 수분 함량을 정리하였다.
덱스트린 구분 시간 경과별 수분 함량(%, w/w)
7 hr 24 hr 48 hr
제조예 9의 분지 덱스트린(옥수수전분 기반, DE 7) 16.2 16.2 16.3
비교제조예 4의 덱스트린(옥수수전분 기반, DE 11) 17.6 17.8 17.8
시판 덱스트린 제품(찰옥수수전분 기반, DE 8) 15.3 16.4 16.4
도 9 및 상기 표 4에서 보이는 바와 같이 제조예 9에서 수득한 DE 7의 분지 덱스트린 및 상업적으로 시판되고 있는 DE 8의 찰옥수수전분 기반 덱스트린은 시간의 경과되어도 흡습 정도가 크지 않아 분말 상태를 유지하였으나, 비교제조예 4에서 수득한 DE 11의 덱스트린은 시간이 경과함에 따라 흡습에 의해 분말이 응집되는 현상이 발생하였다.
(7) 점도 비교
제조예 9에서 수득한 DE 7의 분지 덱스트린, 비교제조예 4에서 수득한 DE 11의 덱스트린 및 상업적으로 시판되고 있는 DE 8의 찰옥수수전분 기반 덱스트린을 증류수에 용해시켜 50 중량% 농도의 덱스트린 용액을 준비하고 소정의 온도 변화에 따른 RVA(Rapid Visco Analysis) 특성을 측정하였다. 하기 표 5에 제조예 9에서 수득한 DE 7의 분지 덱스트린, 비교제조예 4에서 수득한 DE 11의 덱스트린 및 상업적으로 시판되고 있는 DE 8의 찰옥수수전분 기반 덱스트린의 50 중량% 농도 수용액에 대해 온도 변화에 따른 점도 측정 결과를 정리하였다.
덱스트린 구분 온도 변화에 따른 점도(50 중량% 수용액, cPs)
30℃ 40℃ 50℃ 60℃
제조예 9의 분지 덱스트린(옥수수전분 기반, DE 7) 269 176 126 96
비교제조예 4의 덱스트린(옥수수전분 기반, DE 11) 129 93 72 58
시판 덱스트린 제품(찰옥수수전분 기반, DE 8) 365 226 125 112
(8) 검토
제조예 9에서 수득한 DE 7의 분지 덱스트린은 비교제조예 4에서 수득한 DE 11의 덱스트린보다 덱스트로스 당량 값은 낮지만 더 우수한 냉장 보관 안정성, 더 높은 용해도, 유사한 흐름성 및 더 낮은 흡습성을 나타냈다. 또한, 제조예 9에서 수득한 DE 7의 분지 덱스트린은 DE 8의 찰옥수수전분 기반 덱스트린보다 분지도 및 덱스트로스 당량 값은 낮지만 더 우수한 냉장 보관 안정성, 더 높은 용해도, 더 우수한 흐름성 및 유사한 저 흡습성을 나타냈다. 제조예 9에서 수득한 DE 7의 분지 덱스트린의 이러한 특성은 제조 과정에서 사용한 분지 효소에 의해 글루코스 단위들의 α-1,4 글리코시드 결합으로 이루어진 선형 주사슬에 α-1,6 글리코시딕 결합으로 외측에 형성된 분지 사슬 뿐만 아니라, 선형 주사슬의 말단 글루코스 단위가 외측에 형성된 분지 사슬에 존재하는 글루코스 단위와 α-1,4 글리코시드 결합 또는 α-1,6 글리코시드 결합하거나, 외측으로 형성된 분지 사슬의 말단 글루코스 단위가 다른 분지 사슬에 존재하는 글루코스 단위와 α-1,4 글리코시드 결합 또는 α-1,6 글리코시드 결합하여 적어도 1개 이상의 폐쇄된 고리형 구조의 분지 사슬을 형성하기 때문인 것으로 판단된다.
3. 3차 실험 : 덱스트린을 이용한 맥주의 제조 및 물성 확인
3.1. 다양한 덱스트린을 이용한 맥주의 제조
제조예 10.
맥아를 준비한 후, 이를 분쇄하였다. 상기 맥아 분쇄물을 물과 혼합하여 매시(mash)를 제조하였다. 상기 매시에 α-아밀라제, β-아밀라제 및 프로티아제를 각각 맥아 건조중량 대비 0.02%(w/w), 0.03%(w/w) 및 0.04%(w/w)의 양으로 첨가하고 45±5℃에서 약 30분 동안 1차 당화를 진행하고, 60±5℃에서 약 60분 동안 2차 당화를 진행한 후, 80℃에서 10분 동안 처리하여 효소를 실활시켰다. 이후, 제조된 당화액을 여과하여 여과액을 수득하였다. 이후, 여과액에 홉을 맥아 건조중량 대비 0.44%(w/w)의 양으로 첨가하고 100~105℃에서 60분 동안 자비하여 맥즙을 수득하였다. 이후, 맥즙을 월풀에 넣고 정치시켜 홉 찌꺼기를 제거하고 깨끗한 맥즙을 수득하였다. 이후, 맥즙을 약 5℃로 냉각하고 물(water)을 맥즙 부피 대비 14%(v/v)의 양으로 첨가하여 고형분 함량이 조정된 발효용 맥즙을 수득하였다. 이후, 발효용 맥즙에 효모와 제조예 9에서 수득한 DE 7의 분지 덱스트린을 첨가하고 12℃에서 약 4일 동안 혐기 조건에서 발효시켜 맥주 원액을 수득하였다. 상기 효모의 첨가량은 발효용 맥즙 대비 0.1%(w/v) 이었다. 또한, 상기 분지 덱스트린의 첨가량은 발효용 맥즙 대비 약 2.04%(w/w) 이었다. 이후, 맥주 원액을 약 4℃에서 저장하여 숙성시키고 여과하여 맥주를 수득하였다.
제조예 11.
제조예 9에서 수득한 DE 7의 분지 덱스트린의 첨가량이 발효용 맥즙 대비 약 0.5%(w/w)인 점을 제외하고는 제조예 10과 동일한 방법 및 동일한 조건으로 맥주를 제조하였다.
제조예 12.
제조예 9에서 수득한 DE 7의 분지 덱스트린의 첨가량이 발효용 맥즙 대비 약 1.01%(w/w)인 점을 제외하고는 제조예 10과 동일한 방법 및 동일한 조건으로 맥주를 제조하였다.
제조예 13.
제조예 9에서 수득한 DE 7의 분지 덱스트린의 첨가량이 발효용 맥즙 대비 약 4.17%(w/w)인 점을 제외하고는 제조예 10과 동일한 방법 및 동일한 조건으로 맥주를 제조하였다.
제조예 14.
제조예 9에서 수득한 DE 7의 분지 덱스트린 대신 비교제조예 4에서 수득한 DE 11의 덱스트린을 사용한 점을 제외하고는 제조예 10과 동일한 방법 및 동일한 조건으로 맥주를 제조하였다.
제조예 15.
제조예 9에서 수득한 DE 7의 분지 덱스트린 대신 상업적으로 시판되고 있는 DE 18의 말토덱스트린(공급사 : 대상주식회사)을 사용한 점을 제외하고는 제조예 10과 동일한 방법 및 동일한 조건으로 맥주를 제조하였다.
비교제조예 5.
맥아를 준비한 후, 이를 분쇄하였다. 상기 맥아 분쇄물을 물과 혼합하여 매시(mash)를 제조하였다. 상기 매시에 α-아밀라제, β-아밀라제 및 프로티아제를 각각 맥아 건조중량 대비 0.02%(w/w), 0.03%(w/w) 및 0.04%(w/w)의 양으로 첨가하고 45±5℃에서 약 30분 동안 1차 당화를 진행하고, 60±5℃에서 약 60분 동안 2차 당화를 진행한 후, 80℃에서 10분 동안 처리하여 효소를 실활시켰다. 이후, 제조된 당화액을 여과하여 여과액을 수득하였다. 이후, 여과액에 홉을 맥아 건조중량 대비 0.44%(w/w)의 양으로 첨가하고 100~105℃에서 60분 동안 자비하여 맥즙을 수득하였다. 이후, 맥즙을 월풀에 넣고 정치시켜 홉 찌꺼기를 제거하고 깨끗한 맥즙을 수득하였다. 이후, 맥즙을 약 5℃로 냉각하고 물(water)을 맥즙 부피 대비 14%(v/v)의 양으로 첨가하여 고형분 함량이 조정된 발효용 맥즙을 수득하였다. 이후, 발효용 맥즙에 효모를 발효용 맥즙 대비 0.1%(w/v)의 양으로 첨가하고 12℃에서 약 4일 동안 혐기 조건에서 발효시켜 맥주 원액을 수득하였다. 이후, 맥주 원액을 약 4℃에서 저장하여 숙성시키고 여과하여 맥주를 수득하였다.
맥주 제조시 사용한 제조예 9에서 수득한 DE 7의 분지 덱스트린, 비교제조예 4에서 수득한 DE 11의 덱스트린 및 상업적으로 시판되고 있는 DE 18의 말토덱스트린(공급사 : 대상주식회사)의 당류 성분을 HPLC로 분석하였고, 그 결과를 하기 표 6에 정리하였다.
당류 성분 덱스트린별 당류 성분 함량(중량%, HPLC 피크 면적 기준)
제조예 9(DE 7) 비교제조예 4(DE 11) 상업 시판 말토덱스트린(DE 18)
DP1 0.2 1.1 1.7
DP2 0.6 2.9 6.9
DP3 1.6 4.5 10.5
DP4+ 97.6 91.5 80.9
* DP1 : 글루코스
* DP2 : 글루코스 단위 기반의 중합도가 2인 2당류(disaccharide)
* DP3 : 글루코스 단위 기반의 중합도가 3인 3당류(trisaccharide)
* DP4 : 글루코스 단위 기반의 중합도가 4 이상인 다당류
3.2. 맥주의 물성 및 관능평가
(1) 발효 공정 파라미터 측정
제조예 10 내지 제조예 15 및 비교제조예 5의 발효 공정 특성으로 초기 가성 고형분, 가성 발효도 및 그에 따른 맥주의 알코올 함량을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 7에 정리하였다.
맥주 제조 과정 구분 초기 가성 고형분
(° Plato)		 가성 발효도(%) 알코올 함량(%, v/v)
제조예 10 11.8 67.8 4.0
제조예 11 10.5 76.1 4.0
제조예 12 10.8 69.9 4.0
제조예 13 13.4 43.4 4.0
제조예 14 11.8 67.8 4.0
제조예 15 11.8 67.8 4.0
비교제조예 5 10.3 77.7 4.0
* 가성 고형분 : 초기 가성 고형분은 발효 전 맥즙(첨가성분 포함)에 포함되어 있는 고형분(당질, 단백질 등) 함량이고 최종 가성 고형분은 발효 후 맥주 원액에 포함되어 있는 고형분 함량이며, 시료를 여과 및 탈기 후 DMA5000M 측정기로 측정함
*
Figure pat00003
* 알코올 함량 : 발효 후 맥주 원액에 포함되어 있는 알코올 함량으로서, 시료를 여과 및 증류한 후 DMA5000M 측정기로 측정함
(2) 거품 발생량 측정 및 거품 유지력 평가
제조예 10 내지 제조예 15 및 비교제조예 5에서 수득한 맥주 시료 200㎖를 메스실리더에 넣고 800 rpm으로 10초 동안 교반하였을 때의 거품 발생량을 측정였다. 또한, 초기 거품 발생 후 거품 발생량의 절반이 될 때까지의 유지 시간을 측정 하고 이를 통해 거품 유지력을 평가하였다. 하기 표 8에 거품 발생량 측정 및 거품 유지력 평가 결과를 정리하였다.
맥주 구분 거품 발생량(㎖) 거품 유지 시간(초)
제조예 10 280 250
제조예 11 280 180
제조예 12 280 210
제조예 13 280 270
제조예 14 280 180
제조예 15 280 220
비교제조예 5 270 160
상기 표 8에서 보이는 바와 같이 맥주 제조 과정에서 동일한 첨가량을 기준으로 비교하였을 때(제조예 10, 제조예 14, 제조예 15), 덱스트린으로 제조예 9에서 수득한 DE 7의 분지 덱스트린을 첨가하였을 때 거품 유지력이 가장 우수하였다. 한편, 발효 단계에서 맥즙 내의 덱스트린 함량이 1.5%(w/w) 이상일 때 맥주가 적정 수준의 거품 유지력을 가지는 것으로 판단된다.
(3) 관능평가
관능평가 전문 패널 20명을 대상으로 제조예 10, 제조예 14, 제조예 15 및 비교제조예 5에서 수득한 맥주에 대해 관능평가를 진행하였고, 그 결과를 하기 표 9에 정리하였다. 관능평가 항목은 바디감, 쓴맛, 탄산감, 전체 기호도이고, 7점 척도를 기준으로 관능평가 결과를 정량화하였다.
* 바디감 : 매우 불량하다(1점) - 매우 양호하다(7점)
* 쓴맛 : 매우 불량하다(1점) - 매우 양호하다(7점)
* 탄산감 : 매우 불량하다(1점) - 매우 양호하다(7점)
* 전체 기호도 : 매우 불량하다(1점) - 매우 양호하다(7점)
맥주 구분 관능평가 항목
바디감 쓴맛 탄산감 전체 기호도
제조예 10 6.5 6.5 5.0 6.1
제조예 14 5.5 5.5 4.8 5.2
제조예 15 5.4 5.8 4.7 5.3
비교제조예 5 5.1 5.5 5.0 5.2
상기 표 9에서 보이는 바와 같이 맥주 제조를 위한 발효 공정 단계에서 덱스트린으로 제조예 9에서 수득한 DE 7의 분지 덱스트린을 사용하였을 때 바디감 및 전체 기호도가 우수한 것으로 나타났다.
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 (10)

  1. 맥즙, 분지 덱스트린 및 효모를 포함하는 발효용 맥즙 용액을 준비하는 단계; 및
    상기 발효용 맥즙 용액을 발효시켜 맥주 원액을 수득하는 단계;를 포함하는 방법으로서,
    상기 발효용 맥즙 용액 내에서 분지 덱스트린의 함량은 1.5~8%(w/w)이고,
    상기 분지 덱스트린은 글루코스 단위들의 α-1,4 글리코시드 결합으로 이루어진 선형 주사슬 및 상기 주사슬에 외측에 형성되고 글루코스 단위들로 이루어진 분지 사슬을 포함하는 구조를 가진 덱스트린으로서, 상기 분지 사슬은 주사슬의 외측에 형성된 비고리형 구조의 분지 사슬 및 적어도 1개 이상의 폐쇄된 고리형 구조의 분지 사슬을 포함하고, 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값이 4~10이고, 중량평균분자량(Mw)이 15,000~40,000이고, 분지도가 4.8~5.2%인 것을 특징으로 하는 맥주 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 분지덱스트린은 덱스트로오스 당량(dextrose equivalent, DE) 값이 5~9이고, 중량평균분자량(Mw)이 19,000~25,000이고, 최소 분자량이 1,000이고 최대 분자량이 50,000이며, 분지도가 4.9~5.1%인 것을 특징으로 하는 맥주 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 비고리형 구조의 분지 사슬은 주사슬과 α-1,6 글리코시드 결합하여 형성된 것이고, 상기 폐쇄된 고리형 구조의 분지 사슬은 주사슬의 말단 글루코스 단위가 외측에 형성된 비고리형 분지 사슬에 존재하는 글루코스 단위와 α-1,4 글리코시드 결합 또는 α-1,6 글리코시드 결합하여 형성되거나, 외측으로 형성된 비고리형 분지 사슬의 말단 글루코스 단위가 다른 비고리형 분지 사슬에 존재하는 글루코스 단위와 α-1,4 글리코시드 결합 또는 α-1,6 글리코시드 결합하여 형성된 것인, 맥주 제조방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분지 덱스트린은 하기의 단계들에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 맥주 제조방법 :
    (a) 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 4~10인 액화 전분을 포함하는 전분 액화액을 수득하는 단계; 및
    (b) 상기 전분 액화액에 분지 효소(branching enzyme)를 전분 건조중량 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 4~10인 분지 덱스트린을 포함하는 분지 덱스트린 함유 용액을 수득하는 단계.
  5. 제4항에 있어서, 상기 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, 맥주 제조방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 내열성 알파-아밀라제의 첨가량은 전분 건조중량 대비 0.01~0.1%(w/w)인 것을 특징으로 하는, 맥주 제조방법.
  7. 제4항에 있어서, 상기 내열성 알파-아밀라제의 실활을 위한 가열처리 시간은 2~10분인 것을 특징으로 하는, 맥주 제조방법.
  8. 제4항에 있어서, 상기 분지 효소(branching enzyme)의 첨가량은 전분 건조중량 대비 0.7~1.5%(w/w)인 것을 특징으로 하는, 맥주 제조방법.
  9. 제4항에 있어서, 상기 분지화 반응 시간은 24~60 hr인 것을 특징으로 하는, 맥주 제조방법.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분지 덱스트린은 고도 분지된 사이클릭 덱스트린(Highly branched cyclic dextrin, HBCD)인 것을 특징으로 하는, 맥주 제조방법.
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