Gum 첨가 하이드록시프로필화 고구마전분의 유변학적 특성

김도단 동국대학교 2010 국내석사

본 연구에서는 여러 농도에서 (0, 0.3, 그리고 0.6%) 하이드록시프로필화 고구마전분 (hydroxypropylated sweet potato starch, HSPSP) 분산액과 하이드록시 프로필화 고구마전분-gum (guar gum, locust bean gum, 그리고xanthan gum) 혼합물의 유변학적 특성에 대해 관찰하였다. 25oC 에서 HPSPS-gum 혼합물은 control (0% gum) 보다 높은 전단담화 특징을 나타내었다. Gum 첨가량이 증가함에 따라 점조도 지수(K)와 겉보기점도(a,100)는 증가하였다. HPSPS-gum 혼합물의 저장탄성률(G'), 손실 탄성률(G"), 그리고 복소점도 (*) 값은 컨트롤의 그것들 보다 높았고, gum 농도에 따라 증가하였다. 사용된 gum들 중에서 특히 0.6%의 xanthan gum 첨가시 최대치의 점탄 특성을 보여주었다. HPSPS-guar gum과 HPSPS-xanthan 혼합물의 tanG"/G' 값(0.35-0.57)은 control(0.82)과 HPSPS-locust bean gum 혼합물의 값(0.88-1.06) 보다 훨씬 낮은 값을 나타내었다. 이것은 HPSPS의 탄성적 특성에서 guar gum과 xanthan gum 첨가의 효과가 두드러짐을 나타낸다. 이들 정상유동과 동적 유변 학적 매개변수들은 HPSPS 와 gum사이의 상승작용을 나타내며, 이와같은 상승작용 효과는 gum과 HPSPS 사이의 분자 상호작용과 분자 불화합성에 의한 것으로 생각된다. This study examined the steady flow and dynamic rheological behaviors of hydroxypropylated sweet potato starch (HPSPS) pastes mixed with guar gum (guar gum), locust bean gum (locust bean gum), and xanthan gum (xanthan gum) at different concentrations (0. 0.3, and 0.6%). The HPSPS-gum mixtures had higher shear-thinning fluid characteristics than the control (0% gum) at 25oC. The addition of the gums resulted in an increase in the consistency index (K) and apparent viscosity (a,100). The dynamic moduli (G', G") and complex viscosity (*) values of the HPSPS-gum mixtures were higher than those of the control, and they increased with an increase in gum concentration. In particular, the presence of xanthan gum at 0.6% in the HPSPS-gum mixture systems gave rise to the greatest viscoelastic properties among the gums examined at different concentrations. The tan  (ratio of G"/G') values (0.35-0.57) of the HPSPS-guar gum and HPSPS-xanthan gum mixtures were much lower than those of the control (0.82) and HPSPS-locust bean gum (0.88-1.06), indicating that the elastic properties in the HPSPS-gum mixture systems were strongly affected by the additions of guar gum and xanthan gum. These steady flow and dynamic rheological parameters indicated there were synergistic interactions between the HPSPS and gums. The synergistic effects of the gums and modified starch were hypothesized by considering the molecular incompatibility and molecular interactions between the gums and HPSPS.

중질유 회수증진을 위한 폴리머의 유변학 및 주입특성

장희연 인하대학교 대학원 2013 국내석사

Polymer flooding characteristics of xanthan gum solution in 3 wt% and 10 wt% salinity conditions were investigated for heavy oil recovery in glass-bead packs. The polymer flooding characteristics were compared with the HPAM injection flooding experiment in 3 wt% salinity condition. Rheological experiments were conducted to investigate the change in viscosity when the polymer was applied to a variety of reservoir conditions. According to rheology tests, it was observed that the xanthan solution was less sensitive in viscosity by increasing temperatures and salinity than the HPAM solution. However, the HPAM with zero salinity represented higher viscosity than xanthan solution with zero salinity. In flooding experiment, HPAM in a 1500 ppm in 3wt% salinity condition showed 68.1% heavy oil recovery, which was 22.9% higher than water flooding. The xanthan solution was injected under same conditions, which showed 7.2 % more heavy oil recovery than HPAM. The flooding tests conducted using xanthan solution with the increased salinity up to 10 wt% represented 67.4% heavy oil recovery, which did not show much difference from the one performed with 3 wt% salinity. Accordingly, xanthan gum injection would be more effective in higher salinity reservoir conditions than HPAM. 염도 3 wt%, 10 wt% 조건에서의 잔산검(xanthan gum)을 이용하여 주입실험을 통해 폴리머 주입공법의 특성에 대해 연구하였다. 부분적으로 가수분해된 폴리아크리라미드(HPAM)를 3 wt%의 염도 조건에서 주입하여 두 가지 폴리머의 특성을 비교하였다. 다양한 저류층 조건 내에 폴리머가 주입되었을 경우 점도 변화를 알아보기 위하여 유동학 실험이 수행되었다. xanthan gum 수용액은 HPAM 수용액에 비해 온도와 염도가 높아지는 조건에서 점도에 덜 민감한 것으로 나타났다. 그러나 염도가 없는 경우에는 HPAM이 xanthan gum보다 점도가 높게 나타났다. 염도가 3 wt% 조건에서 농도가 1,500 ppm인 HPAM 용액을 주입하여 얻은 실험에서는 중질유 회수량이 61.9%로 나타나 물을 주입하여 회수한 결과인 39.0%보다 22.9% 높게 나타났다. 위와 같은 조건에서 xanthan gum용액을 주입하는 경우 오일 회수량이 69.1%로 나타났으며 이는 HPAM을 주입했을 때 보다 7.2% 높게 회수되는 것을 관찰할 수 있었다. xanthan gum이 HPAM보다 높은 염도 조건에서 높은 점도를 나타낸 유변학 실험을 토대로 10 wt%의 염도 조건에서 xanthan gum을 주입한 결과 오일 회수량이 67.4%로 3 wt%의 염도 조건에서 얻은 결과와 큰 차이를 보이지 않았다. 따라서 염도가 높은 조건에서 xanthan gum을 주입하는 것이 HPAM보다 더 효과적임을 관찰할 수 있었다.

Guar gum이 Type-II 당뇨병 환자의 혈액성분에 미치는 영향

김은미 漢陽大學校 1989 국내석사

Guar gum, gum tragacanth 및 carboxymethyl cellulose(CMC)가 sodium caseinate의 거품성에 미치는 영향

김미숙 경성대학교 대학원 1992 국내석사

다당류 고무질을 식품에 유효하게 이용하기 위한 기초자료를 얻기 위하여 guar gum, gum tragacanth 및 CMC 등 3종의 고무질을 pH 및 농도별로 sodium caseinate에 작용시켜 이들 고무질이 거품성에 미치는 영향을 검토한 결과는 다음과 같다. 1. 표면장력은 고무질의 종류와 첨가 농도에 따라 다르게 나타났는데 즉, pH4.0(대조구, 49.7 dyne/cm)에서는 50.3-54.1 dyne/cm, pH 5.0(대조구, 48.9dyne/cm)에서는 48.2-52.3 dyne/cm, pH 7.0(대조구, 46.7 dyne/cm)에서는 45.1-49.9dyne/cm이었으며, pH 8.0(대조구, 47.1 dyne/cm)에서는 45.6-49.8 dyne/cm로써 pH4.0 및 5.0에서보다 pH 7.0 및 8.0에서 다소 낮았다. 2. 점도는 guar gum 첨가의 경우 첨가 농도에 따라 pH 4.0 및 5.0에서 각각 5.5-235.0 및 6.2-240.0 cps이었고 pH 7.0 및 8.0에서 각각 10.9-180.0 및 11.2-195.0 cps이었으며, gum tragacanth 첨가구에서는 pH 4.0 및 5.0에서 각각 3.6-42.0 및 3.5-46.5 cps, pH 7.0 및 8.0에서 각각 4.9-9.1 및 5.6-9.7 cps이었다. CMC 첨가구에서는 pH 4.0 및 5.0에서 각각 3.2-38.0 및 8.8-52.0 cps, pH 7.0 및 8.0에서 각각 10.0-111.0 및 10.9-82.0 cps이었다. 전체적으로 보아 첨가구가 대조구보다 크게 증가하였고 고무질 첨가 농도의 증가에 따라 점차 증가하였으며 guar gum, CMC 및 gum tragacanth의 순으로 점도가 크게 나타났다. 3. 혼탁도는 3종의 고무질에서 pH 4.0과 5.0, 그리고 pH 7.0과 8.0에서 각각 서로 유사하였으며 pH 4.0 및 5.0의 경우 97.7-98.7, pH 7.0 및 8.0의 경우는 93.0-95.3으로써 pH 7.0 및 8.0에서가 pH 4.0 및 5.0에서보다 다소 낮았다. 4. 거품형성능은 15분 whipping 시, 고무질의 종류 및 농도에 따라 pH 4.0 및 5.0에서 각각 220.6-443.8 및 263.1-501 1%이었고 pH 7.0 및 8.0에서는 각각 474.0-1196.7 및 494.3-1220.6%로써 pH 4.0 및 5.0에서보다 pH7.0 및 8.0에서가 높았으며, pH 4.0 및 5.0에서는 CMC 첨가구가, pH 7.0 및 8.0에서는 guar gum 첨가구가 가장 양호하였다. 5. 거품안정성은 고무질 종류 및 농도에 따라 pH 4.0(대조구. 3.2분) 및 5.0(대조구, 31.2분)에서 각각 0.6-16.7 및 15.1-56.5분이었고 pH 7.0(대조구, 8.0분) 및 8.0(대조구, 9.3분)에서 각각 5.0-82.2 및 5.5-61.8분이었으며, 3종 고무질의 거품안정성 증진 효과는 CMC, guar gum 및 gum tragacanth의 순이었다. 6. 거품의 열안정성(90℃, 30분간)은 15분 whipping 시 pH 4.0(대조구, 5.9%) 및 5.0(대조구, 5.9%)에서 각각 0-5.9 및 5.8-14.5%, pH 7.0(대조구, 1.4%) 및 8.0(대조구, 2.0%)에서 각각 0-53.2 및 11.6-62.6%이었으며 guar gum 및 CMC 첨가구가 gum tragacanth 첨가구보다 양호하였다. 전체적으로 보아 점도가 높은 guar gum 및 CMC 첨가구가 점도가 낮은 gum tragacanth 첨가구보다 거품의 안정성 및 열안정성이 높았고, 거품안정성은 pH 5.0영역에서, 열안정성은 pH 8.0 영역에서 높은 경향이었으며, 거품형성능은 표면장력 및 혼탁도가 비교적 낮은 pH 7.0 및 8.0 영역에서 양호한 편이었다. This study was desisted to elucidate the effects of guar gum, gum tragacanth. and carboxymethyl cellulose(CMC) on the foaming properties of sodium caseinate. Surface tensions of sodium caseinate solution(5%) adding to three kinds of gums at pH 4.0(control, 49.7 dyne/cm) 5.0(control, 48.9dyne/cm), 7.0(control, 46.7 dyne/cm), and 8.0(control, 47.1 dyne/cm) were 50.3-54.1, 48.2-52.3, 45.1-49.9. and 45.6-49.8 dyne/cm, respectively. Viscocities of the solutions adding to guar gum at pH 4.0, 5.0, 7.0. and 8.0 were 5.5-235.0, 6.2-240.0. 10.9-180.0. and 11.2-195.0 cps respectively, and those of the solutions adding to CMC at pH 4.0, 5.0, 7.0, and 8.0 were 3.2-38.0, 8.8-52.0, 10.0-111.0, and 10.9-82.0 cps. In case of addition of gum tragacanth the viscosity was much lower than the other two kinds of gums. Turbidities of the solutions adding to three kinds of gums were 97.7-98.7 at pH 4.0 and 5.0, and 93.0-95.3 at pH 7.0 and 8.0. The overruns of the solutions whipped for 15min at pH 4.0, 5.0, 7.0, and 8.0 were 220.6-443.8, 263.1-501.1, 474,0-1196.7, and 494.3-1220.6%, respectively. Foam stabilities of the solutions adding to CMC and guar gum were much more increased than those of the solution adding to gum tragacanth. And also the additions of guar gum and CMC to the solution were more effective than those of gum tragacanth for the heat stability of the foams. Foaming ability, foam stability and heat stability of the foam were significantly(p<0.05) affected by changing pH. The optimal pH conditions for foam stability of the three kinds of gums were at pH 5.0 and those for the heat stability of the foams were at pH 8.0. There was a tendency to increase the foaming ability by the decrease of surface tension and turbidity. Viscosity was also important factor for the foam stability and the heat stability of the foams.

Lactan Gum의 생합성과 그 응용

나건 전남대학교 대학원 1997 국내박사

본 연구에서는 Rahnella aquatilis를 이용하여 여러 가지 당으로부터 lactan gum의 생합성을 시도 하였으며, 그의 산업적 응용 및 그와 관련된 유용한 기능의 개발을 위하여 lactan gum의 유변학적 특성을 고찰하였다. Lactan gum은 높은 점도를 갖는 음이온성 다당류로, 측정된 모든 lactan gum 농도 0.1%(w/v)-1.5%에서 의가소성을 보였다. 이 때, 의가소성 정도를 나타내는 유동 지수(flow index) n 값은 1%수용액에서 0.37이었다. Lactan gum의 평균 분자량은 Gel Permeation Chromatography (GPC)로 측정한 결과 약 7.0 × 10^6 dalton을 보였다. Sucrose와 lactose 배지에서 생산된 lactan gum은 주 구성당인 mannose, galactose, galacturonic acid 의 몰 비가 약 5 : 3 : 2를 보였으나 galactose, glucose 그리고 fructose 배지에서 생산된 lactan gum은 주 구성당인 mannose, galactose, galacturonic acid의 몰 비가 각각 2 : 4 : 4, 2 : 3 : 5 그리고 7 : 1.5 : 1.5를 보였다. Fructose 배지에서 생산된 lactan gum의 겉보기 점도는 다른 탄소원에 의해 생산된 것보다 큰 값를 보였는데, 이러한 결과는 구성당 중 mannose의 비율이 클수록 점도가 크다는 것과 관련 있는 것으로 생각된다. Lactan gum 생합성에서 이당인 sucrose와 lactose의 초기 농도가 45 g/ℓ였을 때 lactan gum의 생산량은 31, 29 g/ℓ로 단당인 galactose, glucose, fructose를 기질로 하였을 때보다 훨씬 큰 lactan gum 생산 수율을 보였다. 또한, 혼합 탄소원 I (glucose : galactose = 1 : 1)과 II (glucose : fructose = 1 : 1)를 초기농도 45 g/ℓ로 하여 사용한 경우, 이당을 탄소원으로 이용할 때보다. 수율이 적었지만, 단당을 탄소원으로 사용하였을때보다는 더 큰 수율을 보였다. Lactan gum 생합성의 율속단계로 생각되는 Uridine 5'-diphosphate (UDP): glucose 4-epimerase (UDP-glucose 와 UDP-galactose를 상호전환시킴)의 활성은 발효 10시간 후부터는 단당보다 이당에서 높게 나타났다. Rahnella aquatilis는 glucose를 phosphoenolpyruvate (PEP)에 의존한 glucose phosphotransferase system (PEP:PTS)에 의하여 흡수 전달한다. 그러나, 이 균주의 galactose와 lactose 흡수전달은 proton motive force에 의해 촉진되는 능동전달(active transport)에 의해 수행된다. Rahnella aquatilis에 의해 생산되는 β-galactosidase의 fermentation에 관한 연구가 여러가지 탄소원에 따라 고찰되어졌다. β-galactosidase는 기질이 lactose나 galactose일 때 유도되었지만 glucose, sucrose에서는 강력하게 억제 되었다. 단백질당 β-galactosidase 활성은 ammonium sulfate, DEAE-sephadex A-50 ion exchange chromatography, sephadex G-200 gel filtration을 통하여 약 42배정도 증가되었다. 정제된 β-galactosidase는 40℃에서 최고 활성을 보였으며, o-nitrophenyl-β-D-galactopyranoside (ONPG) 기질하의 반응액에서 K_m값은 0.83 mM이었고, V_(max),는 약 0.17 U/mg·protein·min이었다. Lactan gum에 의하여 제조된 필름은 기존의 polyethylene 필름보다 기체 투과도가 낮았다. 또 lactan-chitosan 필름의 인장강도는 lactan과 chitosan을 단독으로 사용하였을 때 보다 증가되었다. DDS (drug delivery system)에서의 이용 가능성을 확인하기 위하여 lactan gum(수용성)을 이용하여 lactan acetate(불수용성)를 제조하였다. 이를 이용하여 제조된 microsphere는 위내와 같은 pH 1.2에서는 약물이 거의 방출되지 않았지만, 장내와 같은 pH인 7.4에서는 빠른 약물방출거동을 보였다. The biosynthesis of lactan gum was investigated using Rahnella aquatilis on various carbon sources. The rheological properties of the aqueous solution of lactan gum were also studied in order to determine the usefulness of this polysaccharide in commercial applications. Lactan gum is highly viscous anionic polysaccharide. The flow behaviour of its aqueous solution is pseudoplastic at all concentration studied (viz. 0.1%(w/w) to 1.5%). The measured degree of pseudoplasticity or flow index was 0.37 at the concentration of 1% (w/w). The average molecular weight determined by using gel permeation chromatography (GPC) was 7.Ox10^6 dalton. The lactan gums produced on lactose or sucrose contain mannose, galactose and galacturonic acid in the approximate molar ratio of 5:3:2. Moreover, the lactan gums produced on galactose, glucose and fructose contain mannose, galactose and galacturonic acid in the molar ratio of 2:4:4, 2:3:5 and 7:1.5:1.5 respectively. Steady state shear viscosity of lactan gum produced on fructose was higher than that produced on other carbon sources. From this result, it can be inferred that the viscosity of lactan gum solution increases with the increase of mannose content. With an initial concentrations at 45 g/ℓ of sucrose or lactose, the level of lactan gum produced were 31 g/ℓ and 29 g/ℓ respectively, The yield was more than 60% in both cases. The yield was greater than when dissacchrides (viz. lactose and sucrose) were used as the carbon source instead of monosaccharides (viz. glucose, galactose, fructose). The amount of lactan gum produced using two different mixtures of monosaccharides (glucose:galactose=1:1 and glucose:fructose=1:1) at the concentration of 45 g/ℓ was higher than that produced using the monosaccharides individually at the same initial concentration. However, the result was similar to that obtained using disaccharide (lactose or sucrose) at 45 g/ℓ. The UDP:glucose 4-epimerase, which can convert UDP:glucose to UDP:galactose, activity was found to be higher at 10 h of fermentation when the organism was grown on disaccharides. Rahnella aquatilis transport glucose via phosphoenolpyruvate (PEP) transferase system where glucose is assimilated via the Embden-Meyerhof-Parnas (EMP) pathway. But the present strain carries out an active transport of galactose and lactose which is facilitated by proton motive force. Studies on the synthesis of β-galactosidase from Rahnella aquatilis were carried out using different carbon sources. The synthesis of enzyme was induced by lactose and galactose but was strongly inhibited by glucose and sucrose. β-galactosidase was purified using ammonium sulfate precipitation, DEAE-Sephadex A-50 ion exchange chromatography and Sephadex G-200 gel filtration in sequence. The Specific activity of the enzyme was increased 42 fold through purification procedure. The purified enzyme showed the highest activity in potassium phosphate buffer at 40℃. The K_m, and V_(max) were estimated 0.83 mM and 0.17 U/mg protein respectively using ONPG as substract. Film prepared from lactan gum has lower gas (O₂, CO₂) permeability than polyethylene film and the tensile strength of lactan/chitosan film was found to be higher than the film prepared using lactan or chitosan individually. Lactan acetate was synthesized in order to find an application in drug delivery system(DDS). Microsphere prepared from lactan acetate was effective in releasing drug at higher pH (7.4).

(The) effects of added solulbe gums on the noodle making properties of Rye Meal

우승호 Graduate School, Korea University 2012 국내석사

The effects of adding soluble gums at different concentrations on the noodle making properties of rye meal were investigated. Soluble gums were prepared with carrageenan, gum xanthan, gum guar, and gum arabic in different concentrations (0.5, 1.0, and 3.0%, w/w, based on rye meal). Water holding capacity (WHC) of rye meal added to the soluble gums was examined. Mixing and textural properties of the rye meal, sheets, and cooked noodles with various soluble gums were measured by texture analyzer. The degree of gelatinization, in vitro hydrolysis index (HI), and expected glycemic index (eGI) were analyzed. A sensory evaluation of cooked noodles was conducted. Rye meal had a higher WHC than that of wheat flour, which tended to increase as soluble gums were added. The highest WHC occurred after adding 3.0% carrageenan (202.45%) and gum xanthan (202.44%). The dough properties of rye meal with soluble gums were analyzed using a mixograph. The results of dough properties of rye meal, the dough strength increased as the amount of soluble gum added increased, and the rye meal with 3.0% added gum guar had the highest dough stability (26.28 mm). The cooked rye noodles with soluble gums’ texture properties were measured by texture analyzer (TA). The hardness of cooked rye noodles with 3.0% added gum guar and gum xanthan was 1.0 and 1.3 N. The cooked rye noodles had similar texture properties as cooked wheat noodle. The degree of gelatinization, HI, and eGI of cooked rye noodles showed lower values than those of cooked wheat noodle and gelatinization decreased as more soluble gum added. In particular, cooked rye noodles with 3.0% gum guar showed, degree of gelatinization (51.6%), HI (63.9%), and eGI(74.8), the lowest of all. In the sensory evaluation, cooked rye noodles with 3.0% added gum guar resulted in lower scores than those of cooked wheat flour for taste and overall acceptability, but the highest score was obtained for cooked rye noodles with added soluble gums. In conclusion, noodle strand of cooked rye noodle easily broken without added soluble gums. However, they were improved after adding a soluble gum. The texture, HI, eGI, and sensory evaluation of cooked rye noodles with added soluble gums improved compared to those of cooked rye noodles without gums. The flour containing 3.0% gum guar was the most effective to prepare dough and noodles using rye meal.

쌀전분-xanthan gum 혼합물의 겔 특성

김지언 동국대학교 대학원 2002 국내석사

여러 농도(0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8%)의 xanthan gum을 첨가한 쌀전분-xanthan gum 혼합물(총 고형분 5%)의 정상유동특성(온도범위-25, 40, 55, 70℃)과 동적 점탄특성이 측정되었다. 쌀전분-xanthan gum 혼합물은 낮은 유동지수(n)를 가진 전단담화(shear-thinning) 거동을 보여주었으며, 이들은 넓은 전단속도(γ˙) 범위 내에서 유동 모델식(power law, Casson, Herschel Bulkley) 모두에 잘 적용되었다. 점조도 지수(K)와 항복응력(□_(oc), □_(h))은 xanthan gum의 농도가 증가함에 따라 증가하였다. 또한 낮은 전단속도에서 제로전단 점도(η_(o))를 보여주었으며 xanthan gum 농도가 높아질수록 높은 수치를 나타냈다. 측정온도에 따른 겉보기 점도의 온도의존성은 Arrhenius식을 이용하여 결정되었다. 동적 점탄성 측정에서 저장탄성률(G')과 손실탄성률(G")은 xanthan gum이 증가함에 따라 높은 수치를 나타냈다. 농도(0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8%)를 달리하여 xanthan gum을 첨가한 쌀전분 혼합액은 Cox-Merz 원리를 이용하여 동적 점탄성 수치에 이동인자(α)를 적용함으로써 동적 점탄성 수치로부터 정상유동성 수치를 예측할 수 있었다. 쌀전분-xanthan gum 혼합물 겔을 4℃에서 10시간 aging하는 동안 G'의 수치는 초기에 급격히 증가한 다음 몇시간 이후에 안정기(plateau)에 도달하였으며, xanthan gum의 농도와 시간에 의존하였다. 첨가되는 xanthan gum의 농도가 증가할수록 G'의 안정기가 빠르게 나타났으며, 쌀전분(0% xanthan gum)의 경우 안정기가 나타나지 않았다. 쌀전분-xanthan gum 혼합물의 겔화 과정에서의 구조형성 속도상수(K)는 first-order kinetics로부터 결정되었다. K값은 0.2% xanthan gum 농도에서 가장 낮았으며 xanthan gum의 농도가 증가함에 따라 증가하였다. The effect of xanthan gum at different concentrations (0, 0.2, 0.4, 0.6 and 0.8%) on the shear and dynamic shear rheological properties of rice starch (5% w/w) was investigated by a controlled-stress rheometer. Rice starch-xanthan gum mixtures showed that they had shear-thinning behaviors and their flow behaviors were described by power law, Casson, and Herschel-Bulkley models. Magnitudes of consistency index (K, K_(h)) and yield stress (□_(oc), □_(h)) increased with increase in xanthan gum concentration. Apparent viscosity (η_(a,100)) of rice starch-xanthan gum mixtures was described by Arrhenius equation. Dynamic frequency sweep test showed that storage modulus (G') and loss modulus (G ") of mixtures increased with the increase of xanthan gum concentration. The Cox-Merz rule with the application of the shift factor (α) was followed by rice starch-xanthan gum mixtures. During aging for 10hr, the values of G' were found to increase rapidly the early stage and attained the plateau region after a few hours except for rice starch dispersion (0% xanthan gum). The rate constant (K) for structure development in gelation was described by first-order kinetics. The magnitudes of G' and K in rice starch-xanthan gum mixtures increased with increase in xanthan gum concentration.

검첨가가 쌀보리 가루의 유변물성에 미치는 영향

윤성진 동국대학교 2015 국내석사

Studies on naked barley flour-gum mixtures are necessary because physical properties of starch-based foods can be improved by adding commercial gums. To understand the effects of adding different gums on naked barley flour, rheological, and pasting properties of barley flour-gum mixtures (5% w/w) were measured at different gum concentration (0, 0.3, 0.6% w/w). Guar, xanthan and locust bean gums were selected because of their wide use in starch-based foods. Steady shear rheological properties were determined by rheological parameters for the flow models (power law, Casson models). All samples showed antithixotropic behaviors and shear thinning behaviors with values of flow behavior index (n=0.16-0.48). Consistency index (K), apparent viscosity (ηa,100) and yield stress (σoc) values increased with an increase in concentration of gums. Storage moduli (G') were more predominant than loss moduli (G") with all concentrations of gums. From pasting properties measured by RVA, it was found that the addition of gums resulted in a significant increase in the peak viscosity, breakdown, and setback. 본 연구에서는 고성에서 생산된 국내산 쌀보리를 가루로 내어, 가장 널리 사용되는 상용 검 세 종류(guar gum, xanthan gum, locust bean gum)를 첨가하여 정상유동 특성과 동적 점탄특성, 그리고 호화특성을 측정하였다. 또한 종류가 다른 검과 여러 농도(0, 0.3, 0.6%)로 첨가된 시료의 유변학적 특성을 분석하였다. 쌀보리-검 혼합물 시스템에서의 정상유동 특성은 높은 결정계수(R2=0.95-0.99)를 나타낸power law 와 Casson 모델식의 유변학적 매개변수 로부터 결정되었다. 쌀보리-검 혼합물은 25℃에서 높은 전단 담화(shear-thining) 거동 특성으로 낮은 유동지수(flow behavior index, n=0.16-0.48)를 나타냈으며, antithixotropic 경향을 보였다. 모든 시료에서 검의 첨가와 검농도의 증가에 따라 점조도지수(K), 겉보기점도(na,100), 항복응력(Ooc)값이 증가하였다. 쌀보리-검 혼합물의 동적 점탄특성은 25℃에서 약한 겔과 같은 거동을 보였고, 모든 진동수 범위(0.63-62.8 rad•sec-1)에서 저장탄성률(G')이 손실탄성률(G")에 우세한 값을 보였다. 동적 점탄특성(G', G",n*) 측정값은 control(0% gum)보다 더 높은 값을 보였고, gum의 농도가 증가함에 따라 증가하는 경향을 나타내었다. 쌀보리-검 혼합물의 tan δ(G"/G') 값은 1보다 낮은 0.31-0.91를 나타냈으며, 이는 시료의 탄성적 성질이 점성적 성질보다 크다는 것을 의미한다. Rapid Visco Analyzer(RVA)를 이용한 호화특성 측정 결과에서는 호화개시온도(pasting temperature)가 검의 첨가와 첨가 농도에 따라서 감소(64.7-61.7℃)하는 경향을 보였으며, control(0% gum) 시료보다 낮은 값을 나타내었다.

Studies on Processing Optimization of Ready-to-Eat Bulgogi for the Long-term Storage using Radiation Technology

Jin-Gyu Park 고려대학교 대학원 2011 국내박사

불고기는 한국의 대표적인 전통식품 중의 하나로서 근래에는 세계 각국의 외국인들에게 널리 알려진 한국 식품중 하나로 손꼽히고 있다. 산업화와 핵가족화 및 여성의 사회진출에 따라 ready-to-eat/ready-to-cook 불고기 제품이 대량 생산 및 유통되고 있는데, 제조회사가 대부분 소규모 시설이며 영세하여 제조 및 유통과정 중 산화와 부패에 의한 품질 및 상품성 저하로 문제가 되고 있다. 따라서 본 연구에서는 사막 및 우주와 같은 극한 환경하에서 저장 및 고품질 유지가 가능한 ready-to-eat 불고기의 제조공정 최적화 확립을 위해 방사선 기술과 식품공학 기술을 융복합하였으며, 저장기간에 따른 불고기의 미생물학적, 이화학적 및 관능적 품질 변화를 측정하였다. 본 연구는 상기 연구목표를 달성하기 위해 총 3개의 chapter로 구성하였고, 각 chapter별 주요 결과는 다음과 같다. Chapter I 에서는 autoclave(121°C, 15분) 및 감마선 조사(0 - 20 kGy) 처리가 상법으로 제조된 불고기의 저장 안전성, 이화학적 및 관능적 품질에 미치는 영향을 비교하였다. 불고기 샘플의 autoclave 및 감마선(15 kGy) 처리에 의해 1 log CFU/g의 검출한계에서 미생물 증식이 관찰되지 않았다 (p < 0.05). 한편, 살균 처리로 인해 관능적 품질 저하가 발생하였으며, 특히 autoclave 처리된 불고기의 관능적 품질(외관, 조직, 맛 및 풍미) 저하가 매우 심했다 (p < 0.05). 즉, 고온 고압 처리로 인해 지방이 녹은 후 굳으면서 외관 기호도(greasy appearance)가 저하되었고, 조직이 무르고 잘 부서졌으며(brittle texture), 느끼한 맛(oily taste)이 강해졌다. Autoclave 및 irradiation 처리에 따른 시료의 in vitro 단백질 소화율 분석 결과 멸균 처리에 따른 유의적인 차이는 없었다. 또한, 상법으로 제조된 불고기에 대한 방사선 병용처리의 최적 조건 설정을 위해 포장방법(함기/진공), vitamin-C와 α-tocopherol(0 &#8211; 1.0%, w/w), 활성탄(0/10 g) 또는 조사 온도(실온/-20/-70°C)를 달리하여 방사선 조사를 실시하였다. 그 결과, 불고기의 미생물학적 안전성과 저장중 관능적 품질 유지를 위해 vitamin-C와 α-tocopherol(0.5%, w/w), 활성탄(10 g), 진공포장 및 -70°C 냉동 조건에서 방사선 조사(20 kGy)를 하는 것이 효과적이었다 (p < 0.05). Solid-phase microextraction (SPME) gas chromatography/mass spectrometry (GC/MS)에 의한 irradiated Bulgogi의 off-flavor 분석 결과 toluene, hexanal, heptane와 1,3-Bis(1,1-dimethylethyl)benzene 같은 irradiation off-flavor가 검출되었고, 이들 off-flavor들은 각각의 병용처리에 의해 감소되었다. 그러나 35°C에서 저장중 불고기 소스의 물성(점도) 저하로 인해 제품의 드립 유출 및 탈색 등 외관 기호도가 매우 저하되었다. 따라서, 방사선 조사된 불고기 소스의 물성 강화를 위한 gum류 (농후제/ 안정제)첨가 연구가 추가적으로 수행되어야 할 것으로 판단되었다. Chapter II에서는 방사선 조사된 불고기 소스의 물성(점도) 강화를 위해 다양한 gum류(농후제/안정제) 수용액(1%, w/w)을 대상으로 방사선 조사 영향 평가를 실시하였다. 즉, 잔탄검, 구아검 및 로커스트빈검 수용액(1%, w/w)에 대한 방사선 조사 영향평가를 실시했을 때, 잔탄검 수용액의 물성이 가장 안정적인 것으로 나타났다 (p < 0.05). 따라서 방사선 조사된 불고기 소스의 점도 강화를 위해 잔탄검(1%, w/w)을 첨가하기로 결정하였다. 한편, 잔탄검(1%, w/w)이 첨가된 불고기 소스(완제품)의 멸균처리(irradiation과 autoclave)에 따른 물성학적 및 관능적 품질을 비교하였다. 총균수는 10 kGy 이상 조사 및 autoclave 처리를 할 경우 저장기간 동안 1 log CFU/g 검출한계에서 검출되지 않았다 (p < 0.05). 한편, 소스의 점도, 색도 및 관능적 품질(색, 조직, 맛 및 풍미)은 40 kGy의 고선량 조사에 의해 저장기간 중 우수하게 유지되었으나, autoclave 처리된 소스의 경우 고온 (121°C) 처리로 인해 탄맛과 탄내가 크게 증가하여 관능적 품질이 매우 저하되는 것으로 나타났다. Chapter III에서는 선행결과를 바탕으로 ready-to-eat 불고기 완제품을 제조하였다. 즉, 초벌구이된 소고기와 잔탄검 1%가 함유된 불고기 소스를 혼합하였다. 그 후 항산화제(vitamin-C와 α-tocopherol) 0.5%를 처리하여 통조림 포장하였고, -70°C 의 냉동조건에서 감마선 조사(0 &#8211; 40 kGy)를 실시하였다. Ready-to-eat 불고기는 20 kGy의 선량에서 멸균되지 않았고, 샘플 유래 분리 미생물(Bacillus atrophaeus spore)의 D10 및 12D10 values는 각각 2.52 and 30.31 kGy인 것으로 나타나 불고기의 완전멸균을 위해 40 kGy의 선량을 적용하기로 결정하였다. 한편, 40 kGy로 조사된 Ready-to-eat 불고기 시료는 유전독성 시험결과 음성 판정을 받아 유전독성학적으로 돌연변이원성이 없음을 확인하였고, 12주간 ICR 마우스에 급여 후 나타나는 아급성 독성을 평가한 결과에서도 시험물질 투여에 의한 임상증상이나 폐사동물은 나타나지 않았으며, 혈액학적, 혈청학적 검사 및 조직병리학적 검사에서도 특이적인 변화는 관찰되지 않았다. 또한, 고선량 조사로 인한 불고기 내 지방산 및 유리아미노산 조성 변화도 없었다. 본 연구를 통해 제조된 Ready-to-eat 불고기는 완전멸균 제품으로 러시아에서 요구하는 까다로운 우주식품 인증 테스트를 모두 통과하여, Russian Institute for Biomedical Problems(IBMP)를 통해 국제 우주정거장(International Space Station)에서 우주비행 조건에서 사용할 수 있게 되었다. 결론적으로 사막 및 우주와 같은 극한 환경하에서 저장 안전성과 우수한 관능적 품질을 유지할 수 있는 ready-to-eat 불고기를 제조하기 위해 방사선 기술과 식품공학 기술을 융복합하였으며, 최적 공정은 항산화제(vitamin-C와 α-tocopherol(0.5%, w/w)), 활성탄(10 g), 진공포장 및 -70°C 냉동조건하에서 40 kGy의 선량으로 방사선 조사하는 것이었다. 또한 불고기 소스의 물성 강화를 위해 잔탄검(1%, w/w)을 첨가하였다. 본 연구를 통해 제조된 불고기 및 소스는 향후 전투식량, 우주식품, 구호식품 및 특수목적 식품 등 다양한 식품 산업에 적용 가능할 것으로 판단된다. Bulgogi is cooked beef marinated with soy sauce and raw vegetables, which may introduce spoilage bacteria into the food. Therefore, a decontamination technology is necessary for not only destruction of spoilage bacteria in Bulgogis but also its long-term storage in extreme environments. This study was conducted to develop ready-to-eat (RTE) Bulgogi for storage in extreme environments, using radiation technology. The studies are composed of three chapters, and the main results of each chapter were as follows: In chapter I, the Bulgogi samples were sterilized (p < 0.05) by different methods such as autoclave (121°C, 15 min) and gamma irradiation up to 20 kGy. The appropriate sterilizing method was determined after microbiological, physicochemical and sensory evaluations during storage at 35°C for 90 day. The bacterial survivals in Bulgogi samples were not observed after treatments of autoclave and gamma ray (15 kGy). However, the adverse effects (lipid oxidation and sensory quality deterioration) were induced by sterilizing treatments, especially the sensory qualities (color, texture and taste) of autoclaved sample were very inferior (p < 0.05) to irradiated samples. The in vitro protein digestibility was not changed by each treatment. The Bulgogi samples were irradiated up to 20 kGy under the conditions of packaging (aerobic or vacuum), antioxidant (vitamin-C and α-tocopherol (0 - 1.0%, w/w)) addition, charcoal teabag attachment (0 and 10 g), or different temperatures (room temperature, -20 and -70°C) for the predominant quality maintenance. The Bulgogi was sterilized (p < 0.05) by gamma irradiation of 20 kGy, the adverse effects (lipid oxidation and sensory property deterioration) were also improved by irradiation (20 kGy) under the conditions such as antioxidant (0.5%), charcoal (10 g), vacuum packaging, or -70oC. Solid-phase microextraction (SPME) gas chromatography/mass spectrometry (GC/MS) analysis identified volatile compounds such as toluene, hexanal, heptane, and 1,3-Bis(1,1-dimethylethyl)benzene that were created by irradiation of Bulgogi. Meanwhile, off-flavor caused by irradiation were reduced (p < 0.05) by each physicochemical treatment. The quality deteriorations (drip spillage, decoloration, lipid oxidation and rancidity) of Bulgogi were continuously induced during storage at 35°C. Thus, the viscosity strengthening of Bulgogi sauce was needed to inhibite quality dectrioration of Bulgogi. In chapter II, the quality of irradiated thickening agent/stabilizer (xanthan gum, guar gum and locust bean gum) was compared by examination of the physicochemical properties (viscosity, molecular weight, reducing end level, water solubility, UV spectrum, pH and color value). The physicochemical properties of xanthan gum were more stable (p < 0.05) than those of other samples after gamma irradiation up to 9 kGy. Therefore, it was determined that a xanthan gum (1%, w/w) must be added for viscosity strengthening of Bulgogi sauce. The effects of sterilizing methods such as gamma irradiation (0 - 40 kGy) and autoclave on microbial, physicochemical and sensory properties of Bulgogi sauce containing xanthan gum (1%, w/w) were compared. The total bacterial populations in sauce were below detection limit (< 1 log CFU/g) after irradiation at more than 10 kGy and autoclave treatments, and viscosity, color values and sensory properties (color, texture, taste, and flavor) could be excellently maintained (p < 0.05) after irradiation up to 40 kGy compared to autoclave treatment induced burnt taste and flavor. In chapter III, the sterilizing dose of RTE Bulgogi made by sauce containing xanthan gum (1%, w/w), treatment of vitamin-C and α-tocopherol (0.5%, w/w), and gamma irradiation under the frozen state (-70°C) were determined. The viable cells of RTE Bulgogi were not observed (p < 0.05) by irradiation of 40 kGy, its sensory properties (taste and flavor) were also superior to other samples (40 kGy-irradiated sample). The mutagenic safety such as Ames test (Salmonella Typhimurium reversion assay) and SOS chromotest (Escherichia coli PQ37), and subacute toxicity study (body weight, organ weight, food consumption, serum biochemical, hematological and urine analysis, and histopathological test) using ICR mice and nutritional change (fatty acid and free amino acid composition) of RTE Bulgogi were evaluated after gamma irradiation at 40 kGy. The RTE Bulgogi exposed to 40-kGy gamma ray revealed negative results in these mutagenicity tests and no subacute toxicity, and its nutritional changes were not observed. The RTE Bulgogi was certificated as space food by the Russian Institute for Biomedical Problems (IBMP) after certification tests for use in the International Space Station (ISS). The certification tests consist of a microbial test (mesophilic aerobic and anaerobic bacteria) and an organoleptic test (color, odor, texture, taste and general impression) during 51-day space environment simulating a temperature fluctuation. Finally, the RTE Bulgogi was certificated for use in space flight conditions of 30 days by the IBMP. These results indicate that irradiation (40 kGy) under the frozen (-70°C) state after combined treatment such as vitamin-C and α-tocopherol (0.5%, w/w), charcoal (10 g) teabag and vacuum packaging were effective for the long term storage (35°C, 90 days) and predominant quality maintenance of RTE Bulgogi. The xanthan gum (1%, w/w) was also helpful to maintain viscosity of sauce irradiated at 40 kGy. Thus, these RTE Bulgogi and sauce can be applied to various foods industry such as combat rations, space foods and emergency/special purpose foods.

Study on new bio-derivatives, cyanoethyl guar gum and cross-linking guar gum, as the binder in negative electrodes of Lithium-Ion Battery : Study on new bio-derivatives, cyanoethyl guar gum and cross-linking guar gum, as the binder in negative electrodes of Lithium-Ion Battery

최인영 울산대학교 일반대학원 2017 국내석사

이 논문은 합성 및 가교화를 통해 기존의 구아검 바인더의 특성을 향상시킨 결과에 대해 자세히 나타내었습니다. 기존의 구아검 바인더는 가지가 있는 구조로 인해 carboxymethyl cellulose(CMC)와 같은 선형 다당류 고분자에 비해 리튬의 이동성이 좋은 반면, 접착력은 낮습니다. 이러한 구아검의 바인더 특성을 향상시키기 위해 두 가지의 방법을 이용하여 개선하였습니다. 첫 번째로, 아크릴로나이트릴을 합성시켜 Li4Ti5O12(LTO) 활물질에 적용하였습니다. 시아노기(-C≡N)에 의해 향상된 이온 전도성으로 인하여 시아노에틸-구아검 바인더를 포함한 전극은 기존의 구아검 바인더를 포함한 전극보다 우수한 사이클 특성을 나타냈습니다. 두 번째로, 구아검의 기계적인 물성을 향상시키기 위해 가교화를 시켜 Silicon(Si) 활물질에 적용하였습니다. 가교화로 인해 접착력이 향상되어 Si 활물질의 부피팽창을 억제하고, 이에 따라 우수한 사이클 특성을 나타냅니다. 본 연구에서는 이러한 시아노에틸-구아검 바인더와 가교화 구아검의 성능을 평가하기 위해 사이클, 임피던스, CV와 같은 전기화학적 분석을 진행하였습니다. 또한 접촉각, 접착력, 함침성 테스트 등과 같은 분석을 통해 전극의 물리적인 특성에 대해 연구하였습니다.  This study presents detailed investigation about the result of improvement of pristine guar gum binders, using synthesis and crosslinking. The galactomannan gums, branched polysaccharides, facilitate the transport of lithium ions in Li4Ti5O12 (LTO) electrodes more easily than carboxymethyl cellulose (CMC) binder, linear polysaccharide, even though their binding capability is not as strong as CMC. This is attributed to a large extent of electrolyte uptake and a large LTO surface exposed to electrolyte when the guar gum binders are used. In the previous study, particularly the guar gum-containing LTO electrode shows a high reversible capacity. To improve property of the guar gum binders, the following two methods were employed. First, cyanoethyl-guar gum binder was synthesized using guar gum and acrylonitrile. Because cyano groups exhibit great binder characteristics, we expect that cyanoethyl-guar gum binders show a better performance than pristine guar gum binder. Second, we investigate the effect of crosslinking of the guar gum binder on their mechanical properties in the silicon(Si) electrodes. It improved adhesion strength due to its cross-linking, prevented volume expansion of the Si active material, and thus exhibited excellent cycle characteristic. To evaluate the effect of cyanoethyl-guar gum and cross-liking guar gum binders for LIBs, we analyzed a variety of electrochemical characterizations such as cycle performance, impedance and cyclic voltammetry(CV). In addition, physical characterizations such as contact angle, adhesion and swelling tests were employed.