일반적인 방법과 초고압 처리방법을 이용한 변성전분 및 교차변성 전분의 유리전이와 노화적 특성 파악

국문 초록 (Abstract)

천연 옥수수 전분을 사용 목적에 따라 물리적, 화학적으로 변성시켜 공업 및 식품용으로 사용하는데, 이러한 전분을 변성 전분이라 한다. 대표적인 변성전분으로 가교전분과 아세틸전분이 있다. 가교전분의 경우 전분의 무정형 영역에 전분사슬의 유동성을 억제시킴으로 점도를 증가시켜 점증제로 사용 되거나, 전분질 식품의 노화 억제를 증진시키는 특성을 가지고 있다. 아세틸 전분의 경우, 전분입자 사이에 아세틸기가 도입되면서 전분의 안정성이 증진되고, 노화 저항성을 증진시키는 특성을 가지고 있다.
현재까지 전분의 호화적 특성에 관련된 연구는 많이 진행되어 왔지만, 노화특성과 관련된 연구는 많이 진행되지 않았다. 특히, 초고압을 이용하여 변성시킨 전분의 노화적 특성 중 유리전이 온도와 관련된 연구는 진행된바 없다. 그러므로 본 연구에서는 초고압을 이용하여 가교 및 치환시킨 전분과 이들을 교차변성 시킨 전분, 그리고 일반적인 방법으로 변성시킨 전분의 노화적 특성을 알아보았다. DSC를 이용하여 유리전이 온도와 ice melting entlahpy를 측정하였고, XRD를 이용하여 결정화도를 측정해 보았다. 가교제로는 POCl3를 사용하였고, 치환제로는 Anhydfied acetic를 이용하였으며 초고압 처리는 400MPa 에서 15분간 하는 것으로 하였다. 또한 이들의 상관관계를 알아보기 위해 Avrami equation을 이용, 비교 분석해 보았다. 그 결과 유리전이 온도, ice melting enthalpy, 결정화도까지 모든 측면에서 가교방법과 치환방법이 초기 전분의 노화속도를 느리게 함으로써 전분의 노화를 억제시키는 것을 확인할 수 있었다. 또한 초고압 처리를 하였을 경우, 각 전분별로 노화속도가 달라짐으로써, 초고압처리가 노화속도에 영향을 주는 것을 확인할 수 있었고, 천연전분과 비교해 보았을 때, 노화속도를 감소시키는 것을 확인할 수 있었다. 유리전이 온도와 ice meltping enthalpy, 결정화도 세 요소 모두 전분의 다른 영역에서 일어나는 현상들을 측정하는 요소이지만 노화적 측면에 있어서는 모두 밀접한 관련이 있는것을 확인할 수 있었다. 그러므로 유리전이 온도와 ice melting enthalpy도 전분의 노화를 측정하는 지표로 삼을 수 있다는 가능성을 볼 수 있었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Native corn starch does not meet the functional properties required in food products. Therefore, modified starch used in the food industry. That because modified starch overcome undesirable changes in product texture and restricts retrogradation. Cross-linked starch decrease the retrogradation rate and increase the gelatinization temperature. For the reason that cross-linking reduce mobility of amorphous chains in the starch granule. Acetylation is one of the most common methods used to stabilize starch. Acetylated starch has been used for its stability and resistance to retrogradation.
Many researchers studied about gelatinization and retrogradation properties of conventional modified or dual-modified starch. But no information that retrogradation properties, including the glass transition temperature, ice melting enthalpy of non-thermal modified and dual-modification of starch using ultra high pressure (UHP) process.
The objective of this study was to investigate the glass transition and retrogradation properties of conventionally and ultra high pressure (UHP)-assisted cross-linked (POCl3), acetylated and dual-modified (POCl3-AC & AC-POCl3) corn starch.
Glass transition and retrogradation properties of conventionally and UHP assisted acetylated, cross-linked and dual-modified corn starches with acetic anhydride and POCl3 were investigated using differential scanning calorimetry (DSC) and X-Ray diffractometer (XRD). Corn starches were acetylated with acetic anhydride in an aqueous alkaline condition containing sodium hydroxide under two different conditions at 60 ℃ for 30 min under atmospheric pressure or at 25 ℃ for 15 min under 400 MPa of ultra high pressure (UHP) and cross-linked with phosphorous oxychloride (POCl3) in an aqueous alkaline condition containing sodium hydroxide under two different conditions at 45 ℃ for 2 hr under atmospheric pressure or at 25 ℃ for 15 min under 400 MPa of ultra high pressure (UHP). Gelatinized starches were stored at 4 ℃ for 2 weeks of period. During storage, glass transition temperature, ice melting enthalpy and relative crystallinity were measured and retrogradation rate was estimated using Avrami equation. The initial glass transition temperatures and initial relative crystallinity of both conventionally and UHP-assisted cross-linked, acetylated and dual-modified corn starches were higher than native corn starch. Avrami exponents(n) from glass transition temperature, ice melting enthalpy and relative crystallinity of all samples were close to 1.0 indicating that recrystallization at a single temperature have an instantaneous nucleation followed by rod-like growth of crystals. Whereas, retrogradation rate for all modified corn starches were lower than native corn starch. Although, glass transition temperature, ice melting enthalpy and relative crystallinity are different physicochemical properties of starch, those characteristics are closely related with starch retrogradation phenomenon. Thus glass transition temperature and ice melting enthalpy could be used as indicators for retrogradation of corn starch like relative crystallinity.