KR102150804B1 - 감자를 주성분으로 하는 전분의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 저항성 전분 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 저항성 전분은 식품에 첨가 시 팽윤과 점도 증가, 겔 형성, 수분 결합과 같은 바람직한 물리화학적 성질을 가지므로 여러 식품에 유용하다. 특히 상기 저항성 성분은 부드러운 향 그리고 가공 시 좋은 물성을 가지며 바삭바삭함, 우수한 팽창성을 가지며 최종 제품에 향상된 조직감을 부여할 수 있다. 또한 아밀라아제와 같은 소화효소에 대한 저항성을 가져 다이어트에 유용하며, 미네랄의 흡수를 촉진함과 동시에 담석 발생의 빈도를 줄여 인체에 유익한 생리적 효과를 전해줄 수 있다.
Description
본 발명은 감자를 주성분으로 하는 전분의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 저항성 전분에 관한 것으로, 상세하게는 전분의 원료인 감자의 가공 시 열처리, 전자빔 조사 및 유기산 접촉 등의 공정을 추가함으로써 탄수화물 소화 효소에 대한 저항성이 높은 저항성 전분의 제조방법에 관한 것이다.
전분은 식물체에 존재하는 포도당 다당류로서, 인간에게는 일차적인 주요한 에너지 공급원으로 위장관 내에서 아밀라아제에 의해 주로 분해된다. 일반적으로 전분은 체내에서 빠르게 소화되기 때문에 식후 혈당을 높이는 등 당뇨병 환자에게 바람직하지 않다.
이처럼 전분의 소화 속도는 혈당 및 인슐린 반응과 관련이 있기 때문에, 2000년대 들어 성인병과 관련하여 전분의 소화성을 감소시킨 고분자 형태의 전분에 대한 관심이 증가하고 있다.
소화 저항성 전분은 건강한 사람의 위장관 내에서 소화 또는 흡수되지 못한 전분과 전분의 분해 산물을 통틀어서 정의하며, 비전분질 다당류, 저항성 올리고당, 저항 전분 및 유사 탄수화물 등이 소화 저항성 전분에 포함된다.
특히 저항성 전분(Resistant Starch: RS)은 기능성 원료로 특히 높은 식이섬유함량을 필요로 하는 식품에 이용되는데, 저항 전분은 섭취한지 120분 이내에 소장에서 D-글루코스(D-glucose)로 분해되지 않는 전분의 한 종류로 대장에서 발효되며, 하기 4가지 특징으로 인해 소화에 대한 저항성을 갖는다.
첫째, 단단한 분자구조는 소화효소와 다양한 아밀라제의 접근을 제한하고 또 생전분 입자의 저항적 특성도 접근을 어렵게 한다.
둘째, 전분입자 그 자체는 분해효소로부터 파괴되는 것을 방지하는 구조(예를 들면 생감자, 익지 않은 바나나, high amylose maize starch 등)로 되어 있다.
셋째, 전분입자의 젤라틴화 후 냉각으로 인한 노화로 소화가 되지 않는다.
넷째, 에테르화, 에스테르화 혹은 가교결합 등에 의해 화학적으로 변성된전분은 소화효소에 의해 파괴되지 않는다.
상기와 같은 특징에 따라 저항성 전분은 RS1 내지 RS4로 불려지는 4가지로 분류되는데, RS1은 물리적으로 접근할 수 없는 전분으로 전립이나 부분 파쇄된 곡물이나 종자에 싸여 있는 것을, RS2는 생전분 입자(바나나 혹은 감자와 같이)나 고아밀로스(high-amylose) 옥수수 전분을, RS3은 노화전분으로 천연전분을 가공한 것 혹은 이를 이용한 식품 중의 전분을, RS4는 효소적 소화에 저항하도록 화학적으로 변성시킨 전분을 말한다.
저항성 전분을 제조하기 위한 원료로 다양한 종류의 곡물이 이용될 수 있다. 쌀, 보리, 밀, 옥수수 등의 곡물은 대부분 주식용으로 사용되고 있는 식물자원으로 곡물의 성분 중 전분이 차지하는 비율은 70 내지 80%로 곡류 가공품의 모든 특성은 주성분인 전분에 의해 영향을 받는다.
저항성 전분은 거친 조직과 강한 향을 주는 전통적 식이섬유와는 대조적으로 증가된 팽창률, 바삭바삭함, 튀김을 제조 시 기름을 덜 흡수함 등으로 인해 식감을 향상시키며. 이러한 특성으로 인하여 빵, 케익, 머핀, 파스타와 반죽 식품 등을 포함한 많은 식품 영역에서 다양하게 응용될 수 있다.
저항성 전분은 그 특성상 치료식 또는 다이어트 식품의 제조에 응용될 수 있으며 이를 이용한 가공 식품에 관한 연구와 기술 개발이 지속적으로 진행되고 있다.
이와 관련하여 2017년 농촌진흥청 국립식량과학원에서는 일반 쌀에 비해 아밀로스 함량이 약 2배 높은 저항 전분 고함유 기능성 쌀 품종으로, 고아미2호, 고아미3호, 고아미4호 및 도담쌀 등을 개발하고, 저항 전분의 기능성 및 가공이용기술개발 연구를 추진해오고 있으며, 도담쌀로부터 제조된 누룽지를 포함하는 다이어트용 식품 조성물을 출원한 바 있다(대한민국 공개특허 제10-2017-0054867호). 그러나 이는 특정 품종의 쌀만을 이용해야 하기 때문에 상기와 같은 특수한 쌀 이외에 전분을 함유하는 다른 작물, 특히 감자를 가공하여 소화 저항성 식품 조성물을 제조하는데 적용될 수 없는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 감자의 가공 시 열처리, 전자빔 조사 및 유기산 접촉 등의 공정을 추가함으로써 탄수화물 소화 효소에 대한 저항성이 높은 저항성 전분의 함유량을 극대화한 감자를 주성분으로 하는 전분의 제조방법 및 이로부터 제조된 저항성 전분의 제공을 목적으로 한다.
본 발명은 감자를 주성분으로 하는 전분의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 저항성 전분에 관한 것이다.
본 발명의 일 양태는,
a) 감자를 세척 및 분쇄하는 단계;
b) 상기 분쇄된 감자를 가열 및 냉각하는 단계;
c) 상기 b) 단계 감자를 전자빔으로 조사하는 단계; 및
d) 상기 c) 단계 감자를 유기산과 접촉시키는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 감자를 주성분으로 하는 전분의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에서 상기 분쇄는 감자를 평균입경 0.1 내지 1㎛의 크기로 분쇄하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 b) 단계는,
b1) 분쇄된 감자를 100 내지 150℃에서 10 내지 60분간 가열하는 단계;
b2) 상기 b1) 단계를 거친 감자를 -30 내지 0℃에서 1 내지 3시간 동안 냉각하는 단계; 및
b3) 상기 b1) 단계 및 b2) 단계를 순차적으로 1 내지 5회 반복하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 c) 단계의 전자빔 조사량은 1 내지 100 kGy이며, 상기 유기산은 아스코르브산(ascorbic acid), 구연산(citric acid), 사과산(malic acid), 호박산(succinic acid), 옥살호박산(oxalsuccinic acid), 초산(acetic acid), 이타콘산(itaconic acid), 주석산(tartaric acid), 피루브산(pyruvic acid), 푸마르산(fumaric acid), 시스-아코니틴산(cis-aconitic acid), 알파-케토글루타르산(alpha-ketoglutaric acid), 카페인산(caffeic acid), 신남산(cinnamic acid), 쿠마린산(coumaric acid), 젖산(lactic acid), 피트산(phytic acid), 프로피온산(propionic acid), 아디프산(adipic acid), 글루콘산(gluconic acid) 및 판토텐산(Pantothennic acid)에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 혼합물인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 양태는 상기에 따른 제조방법으로부터 제조된 저항성 전분에 관한 것이다.
본 발명에 따른 저항성 전분은 식품에 첨가 시 팽윤과 점도 증가, 겔 형성, 수분 결합과 같은 바람직한 물리화학적 성질을 가지므로 여러 식품에 유용하다. 특히 상기 저항성 성분은 부드러운 향 그리고 가공 시 좋은 물성을 가지며 바삭바삭함, 우수한 팽창성을 가지며 최종 제품에 향상된 조직감을 부여할 수 있다. 또한 아밀라아제와 같은 소화효소에 대한 저항성을 가져 다이어트에 유용하며, 미네랄의 흡수를 촉진함과 동시에 담석 발생의 빈도를 줄여 인체에 유익한 생리적 효과를 전해줄 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명에 따른 감자를 주성분으로 하는 전분의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 저항성 전분을 상세히 설명한다. 다만 다음에 소개되는 구체예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다.
따라서 본 발명은 이하 제시되는 구체예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 구체예들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 기재된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다
일반적으로 저항성 전분(RS)은 4가지 유형으로 분류된다. 1형은 세포벽 등과 같이 알파-아밀라아제가 물리적으로 접근하기 어려운 전분으로부터 생성된다. 2형은 날감자, 바나나 등과 같이 조리되지 않은 전분으로서 소화에 저항하지만 조리되면 젤라틴화(gelatinization)이후 소화될 수 있는 물리적 구조를 보유하는 완전한 고유 전분 과립이다. 3형은 조리되고 젤라틴화된, 또는 고유 구조가 파괴된 전분인데, 전분 분자는 처리 동안 자기-결합하고, 상기 전분은 조리 이후 알파-아밀라아제 저항성을 가진다. 4형은 알파-아밀라아제 절단을 간섭하는 전분 화학적 변형의 결과이다.
상기 저항성 전분은 상기 유형 이외에도 전분의 나선형 아밀로스 구조에 지방과 같은 소수성기를 포집하여 형성된 아밀로스-지질 복합체도 포함할 수 있다.
이러한 저항성 전분은 식이섬유와 유사한 생체조절기능을 가져 혈중 글루코스와 인슐린 수준을 낮추고, 체중조절을 하며 심혈관계 질환을 억제하고, 배변량을 증가시키며, 대장의 pH를 낮추어 대장암의 억제효과가 있음이 밝혀져 있다(Silvester KR등 1997, Silvi S 등 1999, Birt DF 등 2013).
또한 인간이 저항성 전분을 섭취하게 될 경우 소장에서 흡수되지 못한 저항성 전분은 대장으로 이동하여 대장환경에 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 특히 단쇄지방산(short chain fatty acid)의 생산이 두드러진 특징이며 대장암의 위험도를 낮추는 부티릭산의 생성이 현저히 증가한다고 알려져 있다.
본 발명에 따른 감자를 주성분으로 하는 전분의 제조방법은,
a) 감자를 세척 및 분쇄하는 단계;
b) 상기 분쇄된 감자를 가열 및 냉각하는 단계;
c) 상기 b) 단계 감자를 전자빔으로 조사하는 단계; 및
d) 상기 c) 단계 감자를 유기산과 접촉시키는 단계;
의 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 a) 단계는 감자의 분쇄물을 준비하는 단계이다.
상기 감자(Solanum tuberosum)는 가지과의 여러해살이 식물로, 세계에서 네 번째로 많이 생산되는 곡물이다. 하지감자, 지슬, 북감저(北甘藷), 마령서(馬鈴薯)라고도 한다. 원산지는 남미 안데스 지역인 페루와 북부 볼리비아로 알려져 있으며, 주로 온대 지방에서 재배한다. 식용하는 부위는 덩이줄기로, 대표적인 구황작물(救荒作物) 중 하나이다.
감자는 삶아서 주식 또는 간식으로 하고 굽거나 기름에 튀겨 먹기도 한다. 소주의 원료와 알코올의 원료로 사용되고, 감자 녹말은 당면, 공업용 원료로 이용하는 외에 좋은 사료도 된다. 또한 비타민과 미네랄을 함유하고 있으며, 지방과 단백질에 비해 탄수화물 함량이 높고 철분, 마그네슘과 같은 중요한 무기성분 및 비타민 C, B1, B2, 나이아신과 같은 인체에 꼭 필요한 비타민을 함유하고 있으며, 당분이 낮아 좋은 영양 식품이다.
본 발명에서 상기 a) 단계의 감자는 당업계에서 식용 및 사료용 등으로 통상적으로 사용되는 것이라면 종류에 한정하지 않으며, 형태 및 색상이 일정한 감자를 준비한 후, 감자에 붙은 진흙 및 모래 등의 이물질이 제거되도록 깨끗이 세척한다. 이어서 상기 감자에서 감자 눈이나 껍질을 제거하는 것이 좋다.
이물질 및 껍질 등이 제거된 감자는 잘게 갈아서 페이스트(paste) 형태로 분쇄(마쇄)할 수 있다. 상기 분쇄는 예를 들어, 절단, 밀링, 프레스, 분쇄, 전단 혹은 저미기 등을 포함한다. 밀링은 예를 들어 볼 밀링, 해머 밀링, 회전자/고정자 건식 혹은 습식 밀링, 동결 밀링, 블레이드 밀링, 나이프 밀링, 디스크 밀링, 롤러 밀링 또는 기타 유형의 밀링을 포함할 수 있다. 기타 기계적 처리는, 예컨대, 스톤 그라인딩(stone grinding), 크래킹(cracking), 기계적 째기(mechanical ripping) 혹은 찢기(tearing), 핀 그라인딩(pin grinding) 혹은 공기 마찰 밀링(air attrition milling)을 포함한다.
상기와 같은 분쇄는 전분을 개방(opening up), 응력을 부여(stressing), 파괴 및 파쇄하여, 고분자 사슬을 절단하거나 결정화도를 낮춤으로써 후술할 유기산 처리에 따라 저항성 전분의 생성을 더욱 촉진할 수 있다.
상기 감자 페이스트는 평균 입경이 0.1 내지 500㎛의 크기를 갖도록 분쇄할 수 있다. 감자 페이스트가 상기 범위를 벗어나는 경우 전분의 결정구조가 변화하여 용매나 효소의 과도한 접촉이 발생하며, 가공된 전분의 사용 시 점도를 조절하기 어려워 식감 등이 떨어질 수 있다.
본 발명에서 상기 a) 단계는 감자를 분쇄한 이후에 필요에 따라 수분을 제거하는 공정을 더 포함할 수 있다. 이는 감자 내에 존재하는 수분이 추후 단계에서 전자빔으로 조사하거나 유기산과 접촉할 때 방해가 되기 때문이다.
상기 수분을 제거할 때에는 수분이 제거된 감자페이스트는 처음의 분쇄된 감자페이스트의 전체 중량과 비교하여 85 내지 90%의 중량이 되도록 감자즙이 제거되는 것이 유효성분의 충분한 보존 및 전분 입자의 형태를 유지할 수 있어 좋다.
상기와 같이 분쇄된 감자는 가열 및 냉각하는 단계(b 단계)를 거칠 수 있다. 상기 열처리는 전체 감자 전분 중 변성전분의 함량을 증가시키기 위한 것으로, 가열 및 냉각을 반복함으로써 달성할 수 있다.
본 발명에서 상기 b) 단계로 더욱 상세하게는,
b1) 분쇄된 감자를 100 내지 150℃에서 10 내지 60분간 가열하는 단계;
b2) 상기 b1) 단계를 거친 감자를 -30 내지 0℃에서 1 내지 3시간 동안 냉각하는 단계; 및
b3) 상기 b1) 단계 및 b2) 단계를 순차적으로 1 내지 5회 반복하는 단계;
를 포함하여 진행할 수 있다.
상기 b1) 단계는 분쇄된 감자에 열처리를 진행하는 것으로, 열처리에 따른 효과를 더욱 높이기 위해 감자 이외에 물 또는 알코올 등의 용매가 더 첨가될 수 있다. 상기와 같이 용매가 첨가되는 경우 조성물 내의 전분의 첨가량은 전체 조성물 100 중량% 중 10 내지 70 중량%, 더욱 바람직하게는 45 내지 55 중량%를 포함하도록 한다.
상기 b1) 단계의 조성물은 압력기(pressure reactor)에 투입한 후, 100 내지 150℃에서 10 내지 60분간 가열하는 것이 좋다. 상기 범위를 벗어나는 온도 또는 시간으로 가열하는 경우 전분의 결정이 완전히 용해되지 않아 저항성 전분의 생성이 더뎌질 수 있다.
다음으로 상기 조성물을 -30 내지 0℃에서 1 내지 3시간 동안 냉각할 수 있다. 상기와 같은 냉각은 용해된 전분을 재결정화하는 것으로, 용해를 통해 전분입자가 젤라틴화된 후, 온도의 하강으로 인해 노화되어 소화효소에 소화되지 않는 저항성 전분(RS 3형)이 생성될 수 있다.
본 발명에 따른 조성물은 이러한 가열-냉각을 1회 사이클로 하였을 때 1 내지 5회 반복할 수 있다. 여러 번 가열 및 냉각을 반복함에 따라 결정 형성을 촉진하고 조성물 내에 아밀라아제와 같은 소화 효소에 저항성을 가지는 전분 및 식이섬유의 양이 증가할 수 있다.
상기 c) 단계는 상기 전분에 전자빔을 조사하는 단계로, 상기와 같이 전분에 전자빔을 조사함으로써 전분의 결합이 파괴되거나 자체적으로 가교화됨과 동시에 활성이 높은 중성 라디칼이 생성되어 후술할 유기산과의 접촉을 통해 화학적 가교현상을 촉진시켜 저항성 전분(RS 4형)의 생성을 촉진할 수 있다.
본 발명에서 상기 c) 단계는 전자빔을 액체 상태의 전분 조성물에 1 내지 100 kGy의 조사량으로 조사할 수 있으며, 상기 전자빔의 에너지 강도는 전분 조성물의 농도에 따라 상기 범위 내에서 자유롭게 조절하는 것이 좋다.
상기 전자빔은 원자 궤도로부터 전자를 방출하는 물질에 축적된 에너지로서, 무거운 하전된 입자, 예컨대, 알파 입자 혹은 양자, 베타 붕괴 또는 전자빔 가속기에서 생성된 전자나 전자기 방사선, 예를 들어, 감마선, x선, 또는 자외선에 의해 제공될 수 있다.
상기 전자빔은 조사 시 조사 환경, 조사 장치, 조건 등을 한정하지 않는다. 예를 들어 상기 전자빔 조사 시 전분을 이루는 사슬의 작용화를 위해 조사가 이루어지는 반응기는 내부에 양자, 헬륨핵, 아르곤이온, 규소이온, 네온이온, 탄소이온, 인이온, 산소이온 혹은 질소이온 등과 같은 전자보다 무거운 입자가 포함될 수 있다. 또한 반응성을 더욱 높이기 위해 양으로 하전된 입자가 증가된 개환 사슬 절단을 위해 그들의 루이스산 특성을 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 최대 산화가 요망될 경우, 산소 이온이 이용될 수 있고, 최대 질화가 요망될 경우, 질소 이온이 이용될 수 있다.
상기 전자빔은, 예컨대, 정전기 발생기, 캐스케이드 발생기, 트랜스포머 발생기, 주사 시스템을 구비한 저 에너지 가속기, 선형 캐소드를 구비한 저 에너지 가속기, 선형 가속기 및 펄스 가속기에 의해 발생될 수 있다. 일례로서, 전자빔 장치는 4개의 가속 헤드를 포함할 수 있으며, 이러한 다수의 헤드(각각은 비교적 낮은 빔 파워를 지님)는, 물질 내의 과도한 온도 상승을 방지함으로써, 물질의 연소를 방지하고, 또한 물질 층의 두께를 통해서 선량의 균일성을 증가시킬 수 있다.
상기 전자빔의 조사시간은 1초 내지 10분일 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 조사장치 및 방법 등도 한정하지 않으며, 예를 들어 선형 전자빔 가속기를 컨베이어 등과 같이 일정한 속도 및 방향으로 작동하는 장치 위에 설치한 후, 컨베이어 위에 조성물을 놓고 작동 속도를 조절함으로써 달성할 수 있다.
본 발명에서 상기 d) 단계는 상기 c) 단계를 통해 전자빔이 조사된 감자를 유기산과 접촉하는 단계로, 상기와 같이 전자빔의 조사를 통해 반응성이 증가된 전분에 유기산이 접촉됨으로써 가교 현상의 발생과 함께 저항성 전분의 생성이 증가할 수 있다.
본 발명에서 상기 유기산은 상기 전분의 가교를 촉진함과 동시에 상기 전분을 통해 제조되는 식품의 탄력성, 조직력을 증가시키고, 미생물의 번식을 억제하며, 관능성을 증진시키는 기능을 한다. 또한 상기 유기산은 식품 내 칼슘의 흡수를 촉진하며 체내 대사활동을 원활하게 하는 효과를 가진다.
상기 유기산으로 예를 들면, 아스코르브산(ascorbic acid), 구연산(citric acid), 사과산(malic acid), 호박산(succinic acid), 옥살호박산(oxalsuccinic acid), 초산(acetic acid), 이타콘산(itaconic acid), 주석산(tartaric acid), 피루브산(pyruvic acid), 푸마르산(fumaric acid), 시스-아코니틴산(cis-aconitic acid), 알파-케토글루타르산(alpha-ketoglutaric acid), 카페인산(caffeic acid), 신남산(cinnamic acid), 쿠마린산(coumaric acid), 젖산(lactic acid), 피트산(phytic acid), 프로피온산(propionic acid), 아디프산(adipic acid), 글루콘산(gluconic acid) 및 판토텐산(Pantothennic acid) 등을 들 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 둘 이상 혼합하여 사용하여도 무방하다.
상기 유기산으로 더욱 바람직하게는 이타콘산과 푸마르산의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 유기산들은 저항성 전분의 수율이 높으며, 다른 유기산들에 비해 신맛이나 향이 덜해 전분에 첨가하여도 위화감이 적은 장점이 있다.
상기 유기산으로 이타콘산과 푸마르산의 혼합물을 사용하는 경우 이들의 조성비는 이타콘산 : 푸마르산이 0.1 내지 0.5 : 1 중량비를 유지하는 것이 좋다. 상기 범위에서 다른 유기산들에 비해 혼합 유기산의의 산기와 전분 내 히드록실기가 에스테르 결합을 증가시킴으로써 전분의 가교에 따른 노화 효과를 촉진할 수 있으며, 생성되는 전분의 관능성을 해치지 않아 바람직하다.
또한 상기 유기산은 전체 전분 100 중량% 중 0.1 내지 1 중량% 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 범위에서 용매에 의한 유기산의 희석이 발생하지 않으며, 효과적인 전분의 노화 진행을 촉진할 수 있다.
상기와 같이 유기산으로 처리한 전분은 염기를 사용하여 전분을 중화시키는 것이 좋다. 전분의 중화 시 사용하는 염기는 당업계에서 통상적으로 사용하는 것이라면 종류에 한정하지 않으며, 일예로 수산화나트륨, 수산화칼슘, 수산화칼륨 등을 들 수 있다.
중화가 끝난 전분은 물을 이용하여 유기산 및 산과 염기의 반응으로 생성된 염을 제거한 후, 30 내지 80℃에서 서서히 건조시키는 것이 좋다. 이후에는 전분을 분쇄하여 저항성 전분의 함량이 증가한 식품용 전분을 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 저항성 전분은 식품에 첨가 시 팽윤과 점도 증가, 겔 형성, 수분 결합과 같은 바람직한 물리화학적 성질을 가지므로 여러 식품에 유용하다. 특히 상기 저항성 성분은 부드러운 향 그리고 가공 시 좋은 물성을 가지며 바삭바삭함, 우수한 팽창성을 가지며 최종 제품에 향상된 조직감을 부여할 수 있다. 또한 아밀라아제와 같은 소화효소에 대한 저항성을 가져 다이어트에 유용하며, 미네랄의 흡수를 촉진함과 동시에 담석 발생의 빈도를 줄여 인체에 유익한 생리적 효과를 전해줄 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명에 따른 감자를 주성분으로 하는 전분의 제조방법 및 이로부터 제조되는 저항성 전분을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 및 비교예에 제한되는 것은 아니다.
하기 실시예 및 비교예를 통해 제조된 시편의 물성을 다음과 같이 측정하였다.
(저항성 전분의 수율)
원심분리관 (50 ㎖)에 실시예 및 비교예를 통해 제조된 시료(1g, dry basis)와 acetate 완충용액 (sodium acetate buffer, pH 5.2) 20 ㎖를 넣고 잘 섞은 다음, 항온수조 (100℃)에서 1시간 교반한 후 급속 냉각 (실온)시켰다. 여기에 효소 용액(pancreatic pullulanase solution) 2㎖를 넣고 항온수조 (37℃)에서 교반시켜 16시간 동안 반응시켰다. 그 후 에탄올 용액을 첨가하여 알코올 농도가 80%가 되도록 한 후 1시간 방치한 다음 미리 칭량한 규조토(celite)가 담겨진 도가니(2G3, IWAICI)로 여과한 다음 에탄올(95%, 78%)과 아세톤 순으로 세척하였다. 그리고 생성된 불용성 잔사를 오븐(105℃)에서 16시간 건조한 다음 무게를 측정하였고 여과 전 도가니의 무게 차로 불용성 잔사의 무게를 계산하였다.
[식 1]
(상기 식 1에서 S는 저항전분의 함량(%), P는 시료 전체의 무게, R은 불용성 잔사의 무게, C는 도가니의 무게이다.)
효소 용액은 Pancreatic-gravimetric methods에 의거하였으며, 상세하게는 판크레아틴(pancreatin, 1g)에 증류수(12㎖)를 넣고, 10분간 교반한 후 3000 rpm에서 10분간 원심분리한 후 상징액 10㎖를 취한 것과 0.2㎖ 풀루라나아제(pullulanase)를 1.8㎖ 증류수에 혼합하여 사용하였다.
(체지방 변화량)
2형 당뇨 및 비만 마우스 30마리를 실험동물로 사용하였다. 5주령이 되었을 때 10마리씩 세 그룹으로 나누어 실시예 및 비교예에 따라 제조된 시편을 각각의 그룹에 식수와 함께 6주간 자유롭게 급여한 후, 복부에서 채취한 지방 조직의 무게를 실험동물용 저울을 이용하여 측정한 후 평균값을 계산하였다.
(관능검사)
실시예 및 비교예를 통해 제조된 시료에 물, 소금 및 후추를 혼합하여 감자전을 제조한 후, 이에 대한 관능검사를 실시하였다. 관능검사는 20 내지 40세의 남녀 20인의 패널을 대상으로 외관, 향, 맛, 식감 및 전체적인 기호도의 총 5가지 관능항목에 대해 5점 척도법(점수가 높을수록 우수)으로 평가하였으며, 각 평가항목의 평균을 계산하되 소수점 셋째 자리에서 반올림하였다.
(실시예 1)
먼저 충분히 수세한 감자를 250㎛의 크기로 잘게 분쇄한 후, 물과 1 : 1 중량비로 혼합하고 이를 125℃에서 30분간 가열하였다. 그리고 이를 다시 -10℃에서 1시간 30분간 냉각하였으며, 이러한 가열 및 냉각을 1 사이클로 하여 3회 반복하였다. 가열 및 냉각이 끝난 감자는 다시 질소 분위기 하에서 50 kGy의 전자빔을 5초간 조사하였다.
다음으로 전자빔이 조사된 감자에 상기 감자 및 물의 혼합물 100 중량% 대비 0.5 중량% 농도의 이타콘산을 첨가한 후, 50℃에서 24시간 동안 완전히 건조시켜 분말화하였다. 제조된 분말의 물성을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.
(실시예 2)
상기 실시예 1에서 전분 제조 시 이타콘산을 대체하여 푸마르산을 첨가한 것을 제외하고 동일한 방법으로 제조하였다. 제조된 분말의 물성을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.
(실시예 3)
상기 실시예 1에서 전분 제조 시 유기산으로 푸마르산과 이타콘산의 혼합물을 사용하되, 상기 혼합물의 중량비는 푸마르산 : 이타콘산 = 1 : 0.25 중량비였다. 제조된 분말의 물성을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.
(실시예 4)
상기 실시예 3에서 전분 제조 시 유기산의 첨가량을 2 중량%로 한 것을 제외하고 동일한 방법으로 제조하였다. 제조된 분말의 물성을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.
(실시예 5)
상기 실시예 3에서 전분 제조 시 유기산의 첨가량을 0.05 중량%로 한 것을 제외하고 동일한 방법으로 제조하였다. 제조된 분말의 물성을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.
(실시예 6)
상기 실시예 1에서 전분 제조 시 열처리 시간을 90분으로 한 것을 제외하고 동일한 방법으로 제조하였다. 제조된 분말의 물성을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.
(실시예 7)
상기 실시예 1에서 전분 제조 시 열처리 시간을 5분으로 한 것을 제외하고 동일한 방법으로 제조하였다. 제조된 분말의 물성을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.
(비교예 1)
상기 실시예 1에서 전분 제조 시 가열 및 냉각 공정을 진행하지 않은 것을 제외하고 동일한 방법으로 제조하였다. 제조된 분말의 물성을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.
(비교예 2)
상기 실시예 1에서 전분 제조 시 전자빔을 조사하지 않은 것을 제외하고 동일한 방법으로 제조하였다. 제조된 분말의 물성을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.
(비교예 3)
상기 실시예 1에서 전분 제조 시 유기산을 첨가하지 않은 것을 제외하고 동일한 방법으로 제조하였다. 제조된 분말의 물성을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.
[표 1]
상기 표 1과 같이 본 발명에 따라 제조된 전분은 열처리, 전자선 조사 및 유기산의 첨가에 따라 저항성 전분의 함량이 증가한 것을 알 수 있다. 구체적으로, 유기산으로 이타콘산과 푸마르산의 혼합물을 사용하는 경우 가장 높은 저항성 전분 함량을 보이고 있으며, 열처리 시간에 따라서도 저항성 전분의 함량이 변화하는 것을 알 수 있다. 다만 유기산의 첨가량이나 열처리 시간이 본 발명에서 정해진 범위를 초과하는 경우, 오히려 저항성 전분의 함량이 감소하는 것을 알 수 있다. 이는 유기산이나 전자빔이 전분의 분자구조를 과도하게 변경하는 경우, 오히려 저항성 전분의 생성을 방해하기 때문으로 보인다.
또한 실시예 및 비교예를 통해 제조된 전분을 섭취한 쥐의 복부지방 조직을 조사한 결과, 저항성 전분의 첨가량에 따라 체지방 감소 효과가 두드러지는 것을 확인할 수 있다.
관능평가 결과에서도 유기산의 첨가량에 따라 관능검사 결과가 일부 변화하는 것을 알 수 있었으나, 식품으로 가공 시 관능성에 큰 차이는 없는 것으로 확인되었다. 특히 실시예 3의 전분은 일반적인 전분을 대체할 수 있는 저항성 전분의 함량이 높으며, 조리 시에도 맛, 향과 같은 관능성이 높은 것을 알 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (6)
- a) 감자를 평균입경 250㎛의 크기로 분쇄하는 단계;
b) 상기 분쇄된 감자를 가열 및 냉각하는 단계;
c) 상기 b) 단계 감자를 전자빔으로 조사하는 단계; 및
d) 상기 c) 단계 감자를 유기산과 접촉시키는 단계;
를 포함하되,
상기 b) 단계는
b1) 분쇄된 감자를 100 내지 150℃에서 10 내지 60분간 가열하는 단계;;
b2) 상기 b1) 단계를 거친 감자를 -30 내지 0℃에서 1 내지 3시간 동안 냉각하는 단계; 및
b3) 상기 b1) 단계 및 b2) 단계를 순차적으로 1 내지 5회 반복하는 단계;
를 포함하고,
상기 c) 단계의 전자빔 조사량은 50kGy, 전자빔의 조사시간은 5초이며,
상기 (d) 단계의 유기산은 이타콘산 : 푸마르산이 0.1 내지 0.5 : 1 중량비로 혼합된 혼합물을 사용하고,
상기 (d) 단계 이후,
유기산으로 처리한 전분에 수산화나트륨, 수산화칼슘, 수산화칼륨인 염기를 사용하여 중화시키고, 중화가 끝난 전분에 대해 물을 이용하여 유기산 및 산과 염기의 반응으로 생성된 염을 제거한 후, 30 내지 80℃에서 건조시키고 분쇄하는 것을 특징으로 하는 감자를 주성분으로 하는 전분의 제조방법.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20030006162A (ko) * | 2001-07-11 | 2003-01-23 | 강원도 | 감자의 저항성전분을 주재로 하는 스프조성물 및저항성전분의제조방법 |
JP2010011756A (ja) * | 2008-07-01 | 2010-01-21 | Shoichi Kobayashi | 有機酸を用いた澱粉系素材の改質方法及び改質澱粉素材 |
KR20170054867A (ko) | 2015-11-10 | 2017-05-18 | 대한민국(농촌진흥청장) | 도담쌀로부터 제조된 누룽지를 포함하는 다이어트용 식품 조성물 |
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2019
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