Although rice production gradually increased in Korea, rice consumption has been significantly reduced during the last decade. To increase rice consumption, it is necessary to develop a wide range of rice-processed foods and functional rice materials. In association with digestion in rice-functional materials, people are interested in resistant starch (RS). The purpose of this study was to develop the citrated organic rice flour by dry process with different treatments and to investigate its physicochemical properties. Citric acid (0, 20, 30, 40% dry basis) was mixed with organic rice flour and reacted at 105oC and 150oC for 5 h. The degree of substitution increased with increasing citric acid concentration and reaction temperature. In DSC, when reacted at 105oC, onset temperature gradually decreased with increasing citric acid concentration but no DSC thermal characteristics were observed when reacted at 150oC. Relative crystallinity determined by XRD did not greatly change at 105oC but dramatically decreased at 150oC. As citric acid concentration and reaction temperature increased, rapidly digestible starch, slowly digestible starch, and total starch decreased but RS significantly increased. Therefore, RS content in organic rice flour increased with dryprocessed citric acid treatment and this could be applicable to produce functional foods for diabetes.

밤 전분은 상대적으로 노화가 빠르게 일어나기 때문에 밤 전분이 함유된 식품의경우 저장 안정성이 낮다. 이러한 특성은 식품 산업에서 밤 전분의 이용을 제한시킨다. 본 연구의 목적은 아세틸화(AC), 가교화(CL) 및 하이드록시프로 필화(HP) 시킨 밤 전분를 4°C에 저장하여, 각 저장기간 동안 변성 밤 전분의 노화특성과 노화속도를 알아보는데 있다. 전분 고형분 대비 12% (w/v)의 acetic anhydride, sodium trimetatphosphate (STMP, 99%)와 sodium tripolyphosphate (STPP, 1%) 혼합물, propylene oxide를 이용하여 각각 아세틸화, 가교화, 하이드록시프로필화 전분을 얻었다. 저장 후, 시차 열량 주사기로 -20°C부터 120°C 범위로 재가열하여 유리전이 온도(Tg’), 얼음 용융 엔탈피(ΔHi), 노화엔탈피(ΔHr) 와 노화도(DR)의 변화를 측정하였다. 밤 전분의 저장 기간이 길어질수록 Tg’, ΔHr과 DR은 증가하지만 ΔHi는 감소하는 경향을 보였다. Tg’에서 천연 밤 전분은 -6°C에서 -7°C 사이를 보이는데 반해, 변성 밤 전분의 경우 그 보다 좀 더 높 은 Tg’를 가졌다. 이것은 변성처리가 전분 체인들의 운동성을 감소시켜 유리전이 온도가 증가한 것으로 보여진다. 천 연 밤 전분의 ΔHi는 저장 1일차부터 급격히 감소하기 시작하여 저장 10일차 이후로는 변성 밤 전분들에 비해 눈에띄 게 엔탈피가 감소하였다. 이는 변성 전분내의 전분체인과 물이 겔을 형성하는 과정에서 상호작용이 제한을 받아 ‘동결 가능한 물(freezable water)’의 양이 많아졌음을 암시한다. 천연 밤 전분의 ΔHr과 DR은 저장 초기 2일 동안 급격하게 증가하여 24일차 까지 큰 폭으로 증가한 반면, 변성 밤 전분은 상대적으로 천천히 증가하였다. 이러한 결과는, 화학적 인 변성처리가 노화의 진행을 늦춘다는 것을 의미한다. Avrami 식으로 노화속도(1/k)를 구한 결과, 천연 밤 전분은 Δ Hr와 DR 에서, AC는 Tg’에서, CL은 ΔHi에서 가장 빠른 노화속도를 보였다. 반면에, HP는 Tg’, ΔHi와 ΔHr에서 가장 느 린 노화속도를 보였다. 이 결과를 통해, 저장하는 동안 무정형 영역, freezable water 영역과 결정형 영역마다 노화 속도 가 일치하지 않다는 것을 알 수 있다. 본 연구 결과가 변성 밤 전분의 노화특성을 구명하고 이들 특성이 식품산업에서 의 활용에 도움을 줄 것이라 기대된다.

스스로 분해될 수 있는 응집제는 물의 오염을 줄일 수 있어 큰 관심을 받고 있고 양성전분은 스스로 분해될 수 있는 좋은 응집제 중 하나이다. 양성전분은 전분 내 양전하를 띠기 때문에 음전하를 띠는 폐수에서 쉽게 응집역할을 할 수 있다. 양성전분의 제조는 일반적인 방법과 초고압을 이용한 방법, 초고압으로 만든 무정형입자전분(amorphous granular starch, AGS)을 이용한 방법을 사용하였으며, 이들의 물리 화학적 성질을 연구하였다. 일반적인 방법은 옥수 수전분과 양성화 시약인 (3-Chloro-2-hydroxypropyl)-trimethylammonium chloride (CHPTAC)를 40oC에서 24시간동안 반응을 시켰으며, 초고압을 이용한 방법은 같은 방법으로 550MPa 에서 30분동안 반응시켰다. 무정형입자전분을 이 용한 방법은 먼저 초고압을 이용해 제조한 무정형입자전분을 일반적인 방법과 동일하게 반응시켰다. 각각의 방법으 로 제조한 양성전분에 CHPTAC가 성공적으로 치환되었는지 확인하기 위해 질소함량, FT-IR, NMR 분석실험을 하여 성공적으로 치환된 것을 확인하였다. 결정화도를 확인하기 위해서 XRD실험을 진행한 결과, 일반적인 방법과 초고압 처리를 한 방법에서는 결정성이 약간 남아있었지만 무정형입자전분을 이용한 방법에서는 결정성이 완전히 소실된 것을 확인할 수 있었다. 현미경과 SEM을 이용하여 전분의 입자의 형태를 확인한 결과, 일반적인 방법과 초고압을 이용한 방법 및 무정형입자전분을 이용한 방법 모두에서 전분 입자의 형태에 큰 영향을 미치지 않았음을 확인 할 수 있어 양성화 반응은 전분입자의 형태에는 큰 영향을 미치지 않는다는 것을 확인할 수 있었다. DSC를 이용한 열 적 특성 분석결과에서는 양성화 반응이 옥수수전분의 열적 특성에 영향을 미치는 것을 확인 할 수 있었다. Kaolin을 이용한 양성화 전분의 응집력 실험 결과 모든 양성화 전분은 농도가 증가할수록 응집력이 증가하는 결과를 나타내 었고, 침전시간이 증가함에 따라 응집력이 증가하는 경향을 나타내었다. 이러한 결과를 통해 일반적인 방법과 초고 압을 이용한 방법으로 제조한 양성전분은 무정형입자전분을 이용하여 제조한 양성전분과 구별되는 물리화학적 성질 을 가지는 것을 확인 할 수 있었다. 비록 본 연구에서 제조한 양성전분들은 상업적으로 유통되고 있는 응집제에 비 해서는 낮은 응집력을 나타냈지만 자연적으로 분해가 될 수 있다는 장점을 가지고 있고, 새로운 형태의 양성전분을 제조할 수 있는 기반을 제공하여 전분의 활용가능성을 높여줄 수 있는 연구결과로 판단된다.

최근 10년간 꾸준히 줄어든 쌀 소비를 증가시키기 위한 기능성 쌀 소재와 쌀 가공품에 대한 필요성이 증가하였으며, 우리는 그 중에서 소화되지 않는 전분인 저항전분(resistant starch)에 주목하게 되었다. 이에 유기농 쌀 가루의 산 처리 기술의 개발과 특성에 대한 연구를 진행하였으며, 구연산처리를 한 유기농 쌀 가루는 구연산(citric acid, CA)을 쌀가루 의 건량기준 중량대비 0, 20, 30, 40% 농도로 처리한 후 105°C, 150°C에서 각각 건식으로 반응시켜 총 8가지의 구연산 처리 유기농 쌀가루(Dry-processed Citrate Organic Rice Flour, DCORF)를 제조하고 이들의 물리화학적 특성을 연구하였 다. 용해도의 결과 열처리가 높아질수록 용해도가 줄어들지만 같은 온도처리에서 CA농도의 증가 시 용해도가 증가하 는 것을 볼 수 있다. 팽윤력의 경우 CA농도가 증가할수록 감소하며, 같은 CA농도에서는 온도가 증가할수록 감소하는 경향을 보인다. Rapid Visco Analyzer(RVA)특성은 구연산을 처리하지 않은 시료들은 약 60~70°C 사이에서부터 점도가 증가하기 시작하여 95°C를 유지하는 중반에 peak viscosity 를 보여주었고, 이후에는 다시 점도의 하락을 관측할 수 있 었고, 냉각을 하는 과정에서 점도가 재상승하는 것을 확인 하였다. DCORF의 경우 구연산과 결합한 전분입자는 팽윤에 저항하기 때문에 점도가 증가하지 않는 것을 확인할 수 있었다. XRD 결과를 보면 기존의 선행된 논문들의 결과와 마 찬가지로 열처리와 구연산 처리에 따라서 패턴의 변화는 나타나지 않으나, 상대결정화도(relative crystallinity)는 구연산 처리 농도에 따라 감소하는 것을 볼 수 있었다. Differential Scanning Calorimeter (DSC)를 이용하여 열적 특성을 확인한 결과 CA의 양과 반응 온도가 증가할수록 호화개시온도는 55.0°C에서 39.7°C(105°C 40%)까지 낮아지고, 150°C에서 처 리한 시료에서는 열적 특성이 나타나지 않음을 확인할 수 있었다. RS, RDS, SDS, 와 Total starch의 양을 측정한 결과 CA 농도와 열처리 강도가 높아질수록 RDS와 SDS, Total starch는 감소하였고, RS함량은 현저히 증가하였다. 이러한 결 과로 미루어, 유기농 쌀가루에 구연산으로 건식 열처리를 하면 난소화성을 가지게 되는 것을 확인 할 수 있었으며, 본 연구 결과가 산업적으로 난소화성 기능성 유기농 쌀 제품을 개발하는데 도움이 될 것으로 기대된다

무정형입자전분(Amorphous granular starch, AGS)은 호화되어 복굴절성 및 결정성을 손실되었으나 입자 모양을 그 대로 유지하고 있어 천연 및 호화전분과 다른 물리화학적 성질을 나타낸다. Annealing은 전분에 과량의 수분을 첨가하 여 호화온도보다 낮은 온도에서 일정기간 동안 열처리 하는 물리적 변성방법으로 전분입자내의 무정형 및 결정형영역 내의 결합을 통한 안정성 증가, 이중나선구조 형성, 호화 온도 증가 및 범위의 축소, 전분입자의 팽윤력 감소 등을 유 발한다. 본 연구에서는 무정형입자감자전분(Amorphous Granular Potato Starch, AGPS)을 annealing 처리하고 이들의 물 리화학적 특성을 알아보았다. 열과 에탄올 처리를 통하여 얻어진 AGPS를 (NH4)2SO4 (81.0 %RH)와 KNO3 (93.6 %RH) 포화염 용액이 들어있는 데시케이터 안에서 일정 기간 저장하여 수분함량 18%(d.b)와 29%(d.b)인 시료를 제조하였다. 또한 AGPS에 증류수를 첨가하여 수분함량 200%(d.b)의 시료를 만들었다. 이 시료들을 4, 25, 40 각각의 온도에서 저 장하면서 DSC를 이용하여 열적특성 분석, RVA를 통해 pasting 특성, XRD를 이용하여 결정도의 변화를 확인하였고, RS함량을 측정하여 소화도를 분석하였다. DSC 분석결과, 아무 처리를 하지 않은 AGPS의 경우 어떠한 peak도 관찰되 지 않는 반면 각각의 온도에 일정 기간 동안 annealing한 AGPS의 경우 peak이 관찰되었다. 이를 통해 annealing 동안 전분입자 내의 분자들간의 사슬 간에 상호작용에 영향을 주는 것을 확인 할 수 있었다. XRD 분석결과, AGPS, 4, 25 온도에서 저장한 시료들의 XRD pattern에는 유의적인 차이가 보이지 않았다. 그러나 40에서 저장한 시료들에서는 결 정도의 변화가 확인되어 annealing한 AGPS에서 재결정화가 이루어졌음을 확인할 수 있었다. RVA 측정 결과, AGPS의 경우 천연전분과 달리 전분의 전형적인 pasting curve를 나타내지 않고 95oC에서 점도가 증가하다가 온도를 50oC로 냉 각시키면서 점도가 지속적으로 증가하는 양상을 보였다. Annealling한 AGPS 또한 비슷하지만 상대적으로 낮은 점도 를 나타내었다. RS 함량측정 결과, annealling한 AGPS의 경우 RS 함량이 모두 증가한 것을 확인할 수 있었다. 따라서 무정형입자전분에 annealing 처리를 할 경우 현재까지 존재하지 않았던 독특한 특성을 가지는 새로운 전분소재를 만들 수 있다는 것을 확인할 수 있었으며 이들이 다양한 식품산업에 응용 될 수 있을 것으로 판단된다.

감자녹말에 에탄올-열처리를 통해 제조한 무정형입자 감자녹말(Amorphous Granular Potato Starch,AGPS)과 가교화 제를 사용하여 제조한 가교화 무정형입자 감자녹말(Cross-linked Amorphous Granular Potato Starch, CL-AGPS)의 물리 화학적 특성을 연구하였다. AGPS는 10g의 일반감자녹말을 100mL EtOH (53%)에 분산시킨 후 94°C에서 20분간 가열 하였다. CL-AGPS는 일반 감자녹말을 sodium trimetaphosphate (STMP)와 Sodium tripolyphosphate (STPP)을 혼합(99:1) 한 것을 녹말고형분 대비 12%를 첨가하여 변성시켰다. 가교화된 녹말은 증류수와 섞어 15% 현탁액으로 제조하여 94°C에서 2분간 가열하였다. AGPS와CL-AGPS 모두 EtOH수세를3회 반복하였고, 건조는 40°C에서 24시간 하였다. Granule structure는 편광 및 전자현미경을 이용하여 분석하였다. AGPS와 CL-AGPS모두 부피가 커졌고 표면에 상처가 생겼지만 Granule 모양을 유지하였고 복굴절성은 소실되었다. Apparent viscosity는 일반감자녹말이 제일 낮게 나왔고 그 다음은 AGPS, CL-AGPS순으로 측정되었다. DSC 분석결과 일반감자녹말은 57°C부근부터 호화피크를 보였고 AGPS와 CL-AGPS는 호화피크를 보이지 않았다. X-ray diffraction 분석 결과 일반감자녹말은 전형적인 B-type crystal pattern을 보였다. AGPS와 CL-AGPS는 무정형 패턴(V-type)을 보였다. AGPS경우 25°C에서 일반감자녹말보다 용해도 가 높지만 60°C, 90°C에선 더 낮게 나왔다. 이것을 통해 호화온도 이상에서는 AGPS가 용해도를 억제 할 수 있음을 알 수 있었다. 호화특성은 일반감자녹말이 AGPS로 되었을 때 pasting temperature가 증가함을 알 수 있었다. 즉, 점도 가 증가하는 시간이 늦춰졌으며 최고점도가 나타나는 시간이 증가한 것을 알수 있었다. CL-AGPS의 경우 cross-liking 의 영향으로 열처리를 하여도 입자가 파괴되지 않아 점도가 증가하지 않고 아예 점도가 생성되지 않았다. Final viscosity의 경우에는 AGPS의 최종 점도가 native potato starch와 CL-AGPS보다 높았다. 물리화학적 특성을 알아본 결 과 AGPS와 CL-AGPS 모두 Granule 모양을 유지하며 복굴절성은 없고 호화피크가 보이지 않았다. AGPS의 경우 호화 온도 이상에서 점도가 증가하는 특징과 일반감자녹말보다 겉보기 점도가 높은 특성을 보여 다양한 산업에서 널리 사 용될 수 있음을 알 수 있었다.

Recently, amorphous granular starch (AGS) or non-crystalline granular starch (NGS) is of great interest because it has specific physicochemical properties compared to native starches. Various approaches have been taken to prepare gelatinized starch while still maintaining its granular shape. The granular cold-water soluble starch (GCWS) can be prepared by alcoholic-alkaline treatment or by using liquid ammonia and ethanol. However, these starches exhibit significant deformation and shrinking, and chemical treatments may raise safety issues for their potential food applications. Therefore, in this study, the optimization of preparation method for amorphous granular potato starch (AGPS) was investigated using ethanol and heat treatments. Response surface methodology (RSM) and central composite design (CCD) were used to find the optimum conditions for AGPS preparation based on granule integrity and birefringence. Optimum conditions were 53.3% ethanol and 93.87oC heat treatment for 15 min. Prepared AGPS maintained its granular structure and lost birefringence, crystallinity, and DSC amylopectin melting peak, suggesting that proper AGPS could be made using optimized conditions.

감자녹말을 이용하여 제조한 무정형입자감자녹말(Amorphous Granular Potato Starch, AGPS)은 호화가 되었지만 녹 말입자의 모양은 유지되고 복굴절성은 소실되는 화학적 변성녹말(modified starch)이다. 이러한 AGPS를 만들기 위한 최적화 조건을 찾기 위해서 반응표면분석법(Response Surface Methodology)과 central composite design (CCD)를 사용 하였다. 최적화시키기 위한 변수는 에탄올 함량과 열처리 온도로 선정하였고, 예비실험을 거쳐 그 범위를 각각 48~62%, 88~96℃로 정하였다. 실험 디자인은 55%, 92℃를 중심점으로 총 11개의 실험이 디자인되었다. 11개의 실험 디자인은 녹말입자관찰의 결과인 녹말입자의 유지와 복굴절성 손실의 정도를 관능평가방법을 이용하여 그 결과 값을 모델적용 에 적용하였다. 그 결과 AGPS 제조의 최적 조건으로 에탄올 함량 53%, 열처리 온도 94℃가 선정되었다. 선정된 조건 을 바탕으로 10g의 일반감자녹말을 100mL EtOH (53%)에 분산시킨 후 94℃에서 20분간 가열하였다. EtOH 수세는 3000 rpm으로 4℃에서 5분간 원심분리를 이용해 3회 반복하였다. 건조는 40℃에서 24시간 하였고 건조가 끝난 시료들 은 100 mesh 체를 이용해 거른 후 시료로 사용하였다. 최적화 조건으로 제조된 감자녹말이 AGPS가 맞는지 확인하기 위해 녹말입자관찰, Differential Scanning Calorimeter (DSC), X ray Diffraction (XRD) 을 측정하였다. 녹말입자관찰은 광학 및 편광현미경을 이용하여 분석하였다. AGPS는 물에 잘 분산되어 냉수에 분산시킨 후 관찰하였다. 실험 결과 녹 말입자는 부피가 조금 더 커졌지만 모양을 유지하였고 복굴절성은 완전히 소실되었다. DSC 분석결과 일반감자녹말은 60℃부근에서 감자녹말의 전형적인 호화피크를 보였고 AGPS는 호화피크를 보이지 않아 호화가 이미 되어있음을 확 인하였다. X-ray diffraction 분석 결과 일반감자녹말은 전형적인 B-type crystal pattern을 보였다. 하지만 AGPS는 결정 영역에서 피크가 보이지 않으며 완만한 곡선의 무정형 패턴을 보였다. 일반감자녹말과 AGPS를 서로 비교하여 물리화 학적 특성을 알아본 결과 RSM을 이용하여 제시한 조건으로 제조된 AGPS는 녹말입자의 모양을 유지하며 복굴절성은 소실되었고, 일반감자녹말의 호화온도에서 아무런 호화피크를 보이지 않았고 결정영역에서도 아무런 피크가 보이지 않아 제시된 조건이 최적화 조건임을 알 수 있었

최근 다양한 방법으로 제조한 무정형입자전분에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 무정형입자전분은 호화는 되 었지만 입자 모양을 그대로 유지하고 있어 pre-gelatinized starch와 다른 물리화학적 성질을 나타낸다. Annealing은 전 분에 과량의 수분을 첨가하여 호화 온도보다 낮은 온도에서 일정기간 동안 열처리 하는 물리적 변성방법으로 전분입 자내의무정형 및 결정형영역내의 결합을 통한 안정성 증가, 이중나선구조 형성, 호화 온도 증가 및 범위의 축소, 전분입 자의 팽윤력 감소 등을 유발한다. 본 연구에서는 무정형 감자전분(Amorphous Granular Potato Starch, AGPS)을 Annealing 처리하고 이들의 물리화학적 특성을 알아보았다. 열과 에탄올 처리를 통하여 얻어진 AGPS를 (NH4)2SO4(RH81.0%)와 KNO3 (RH 93.6%) 포화염 용액이 들어있는 데시케이터 안에서 일정 기간 저장하여 수분함량17.7%(d.b)와 29.2%(d.b) 인 시료를 제조하였다. 또한 AGPS에 증류수를 첨가하여 수분함량 67.0%(d.b)의 시료를 만들었다. 이 시료들을 4, 25, 40 각각의 온도에서 저장하면서 DSC를 이용하여 열적특성을 분석하였고, XRD를 이용하여 결정도의 변화를 확인하 였다. DSC 분석결과, 아무 처리를 하지 않은 무정형 감자 전분의 경우 어떠한 peak도 관찰되지 않는 반면 각각의 온 도에 일정 기간 동안 저장한 전분의 경우 peak이 관찰되었다. 4에서의 시료들의 peak은 일정하지 않은 반면 25, 40에 서 저장된 시료의 To, Tp, Tc, ΔH 모두 증가하였다. Annealing 처리는 낮은 온도보다 상대적으로 높은 온도에서 더 큰 영향을 주었고, 전분입자 내의 분자들 간의 상호결합에 영향을 준 것으로 보인다. XRD 분석결과, AGPS, 4, 25 온도에 서 저장한 시료들의 XRD pattern에는 유의적인 차이가 보이지 않았다. 그러나 40에서 저장한 시료들에서는 결정도의 변화가 확인되었다. 따라서 무정형전분에 annealing처리를 할 경우 독특한 특성을 가지는 새로운 전분소재를 만들 수 있다는 것을 확인할 수 있었으며 다양한 식품산업에 응용 될 수 있을 것으로 판단된다.

최근 폐수처리에 사용되는 합성응집제가 가격이 비싸고 오히려 환경을 오염시킨다는 우려와 함께 자연적으로 분해 가 가능한 새로운 응집제에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 양성전분은 분자 내에 양전하를 띠는 부분을 갖기 때 문에 음전하를 띠는 물질과 반응하여 훌륭한 응집제로 작용할 수 있다. 본 연구에서는 일반적인 방법과 초고압을 이 용한 양성화전분을 제조하고 이들의 물리화학적 특성을 연구하여 양성화전분의 응집제로서의 사용 가능성을 알아보 았다. 옥수수전분에 양성화 시약인 (3-Chloro-2-hydroxypropyl)-trimethylammonium Chloride (CHPTAC)를 치환시켜 다 음과 같이 3가지 양성화전분을 제조하였다. 옥수수전분과 CHPTAC를 상압 40℃에서 24시간 처리한 시료, 초고압기를 이용하여 550MPa에서 30분 동안 처리한 시료, 그리고 옥수수전분을 550MPa에서 30분 동안 초고압처리하여 무정형 옥수수전분을 제조한 후 CHPTAC와 40℃에서 24시간동안 처리한 시료를 제조하였다. 양성화전분의 물리화학적 특성 을 알아보기 위해 SEM, 질소분석, NMR, XRD, RVA, DSC, 용해도, 팽윤력 및 응집력 실험을 수행하였다. 현미경과 SEM 을 이용하여 전분의 입자 변화와 표면관찰을 한 결과, 초고압은 전분입자의 팽윤과 복굴절성 손실에 영향을 주었지만 양성화 반응은 큰 영향을 미치지 않는다는 것을 확인할 수 있었다.질소함량 분석과 NMR 분석을 통해 비록 그 정도는 달랐지만 CHPTAC가 성공적으로 치환되었음을 확인할 수 있었다.전분의 결정구조와 상대적 결정화도를 알아보기 위 해 XRD 분석을 한 결과 양성화 반응은 전분의 결정화도에 큰 영향을 미치지 않지만 초고압이 전분의 결정화도에 영 향을 준다는 것을 알 수 있었다.RVA 분석 결과 양성화전분은 모두 천연전분에 비해 점도가 증가한다는 것을 확인할 수 있었다. DSC를 이용한 열적특성 분석결과 양성화반응이 옥수수전분의 열적특성에는 그리 큰 영향을 주지 않는다 는 것을 알 수 있었다. 용해도 및 팽윤력 실험결과 정도의 차이는 있지만 온도가 증가함에 따라 모든 전분의 용해도와 팽윤력이 증가하는 경향을 나타냈다. Kaolin을 이용한 양성화전분의 응집력 실험 결과 모든 양성화 전분의 농도가 증 가할수록 응집력이 증가하는 결과를 나타내었고, 시간이 증가함에 따라 응집력이 증가하는 경향을 나타내었다. 특히 무정형전분을 제조한 후 양성화한 시료에서 가장 높은 응집력이 나타나 초고압과 양성화 반응을 같이 사용하는 경우 synergistic한 효과를 거둘 수 있을 것으로 판단된다. 이 연구를 통해 기존의 양성화전분을 만드는 과정에 무정형전분 을 활용하는 새로운 제조방법을 제시하였다.

최근 10년간 쌀 생산량과 비교해 쌀 소비량은 크게 감소하였다. 이에 쌀 소비를 진작시키기 위한 다양한 쌀 가공품 과 기능성 쌀 소재에 대한 개발 필요성이 대두되었으며, 기능성 쌀 소재 중 소화도와 관련이 있는 저항전분(Resistant Starch, RS)에 관심이 집중되고 있다. 본 연구의 목적은 유기농 쌀 가루의 산 처리 기술을 개발하고, 이들의 물리 화학 적 특성을 알아보는 것이다. 구연산처리를 한 유기농 쌀 가루는 구연산(citric acid, CA)을 쌀가루의 건량기준 중량대비 0, 20, 30, 40% 농도로 처리한 후 105℃, 150℃에서 각각 건식으로 반응시켜 총 8가지의 구연산처리 유기농 쌀가루 (Dry-processed Citrate Organic Rice Flour, DCORF)를 제조하고 이들의 물리화학적 특성을 연구하였다. Degree of substitution (DS)는 CA 농도와 반응온도가 증가할수록 높은 결과를 나타내었다. Differential Scanning Calorimeter (DSC) 를 이용하여 열적 특성을 확인한 결과 CA의 양과 반응 온도가 증가할수록 호화개시온도는 55.02℃에서 39.66℃(105℃ 40%)까지 낮아지고, 150℃에서 처리한 시료에서는 열적 특성이 나타나지 않음을 확인할 수 있었다. X-ray diffractometer 를 이용하여 결정구조와 상대적결정화도(relative crystallinity)를 확인한 결과 호화에 따른 결정구조의 변화는 확인되었 으나 A형 결정구조는 변하지 않았으며, 상대적 결정화도는 105℃에서는 큰 변화가 없었으나 150℃에서는 크게 줄어 드는 것으로 확인되었다. 팽윤력(Swelling Power)은 CA와 열처리의 정도가 커질수록 감소하는 양상을 나타내었고, 용 해도(Solubility)는 열처리의 강도가 높을수록 낮아지고, CA의 양이 많아질수록 높아지는 양상을 띠었다. RS, RDS, SDS, 와 Total starch의 양을 측정한 결과 CA 농도와 열처리 강도가 높아질수록 RDS와 SDS, Total starch는 감소하였 고, RS함량은 현저히 증가하였다. 이러한 결과로 미루어, 유기농 쌀가루에 구연산으로 건식 열처리를 하면 난소화성을 가지게 되는 것을 확인 할 수 있었으며, 본 연구 결과가 산업적으로 난소화성 기능성 쌀 제품을 개발하는데 도움이 될 것으로 기대된다.

밤전분은 다른 전분보다 상대적으로 빠른 노화 특성을 가지고 있다. 이러한 특성은 밤전분이 함유된 식품이 저장되 는 동안 그 안정성을 감소시킬 수 있고, 결국 산업에서 그 이용이 제한될 수 있다. 이 연구의 목적은 아세틸화(AC), 하이드록시프로필화(HP) 및 가교화(CL) 밤전분을 호화시킨 후 4℃에 저장하면서 저장 기간 동안 이들 변성 밤전분의 노화특성과 노화속도를 알아보는데 있다. 아세틸화 밤전분은 전분 고형분 대비 12% (w/w)의 acetic anhydride로, 하이 드록시 프로필화 밤전분은 전분 고형분대비 12% (w/w) propylene oxide로 변성시켰다. 가교화 밤전분은 sodium trimetaphosphate (STMP)와 Sodiumtripolyphosphate (STPP)을 혼합(99:1) 한 것을 전분 고형분 대비 12%를 첨가하여 변 성시켰다. 저장하는 동안의 유리 전이온도(Tg’), 얼음용 융엔탈피(ΔHi), 아밀로펙틴용융엔탈피(ΔHr)와 노화도(DR)를 각 각 측정하였다. 모든 밤전분의 Tg’, ΔHr과 DR값은 오래 저장할수록 증가하였다. 하지만, ΔHi은 감소하는 결과를 보였 다. 천연밤 전분의 ΔHi는 저장 1일차에서 빠르게 감소하였지만 변성시킨 모든 밤전분은 상대적으로 느리게 감소하였 다. 천연 밤전분의 ΔHr과 DR은 저장 2일 동안 급격하게 증가하였고 24일차까지는 천천히 증가한 반면, 모든 변성밤전 분은 24일 저장하는 동안 약간씩 증가하였다. 이러한 결과는, 화학적인 변성이 초기 노화 속도를 늦춘다는 것을 나타 낸다. 또한, 노화도에서는 천연밤 전분이 가장 높게 나왔고(68.23%), 이어서 AC (51.76%), HP (50.19%) 그리고 CL (38.71%) 순으로 나타났다. 이 결과로 보아 화학적인 변성은 밤전분의 노화를 억제한다는 것을 알 수 있었다. 노화속 도는 Avrami식을 이용하여 1/k를 구하였다. 천연밤 전분은 ΔHr와 DR 에서, AC는 Tg’에서, CL은 ΔHi에서 가장 빠른 노화속도를 보였다. 반면에, HP는 Tg’와 ΔHi에서가장 느린 노화속도를 보였다. 이러한 결과로 미루어볼 때, DSC에서 측정한 네부분이 노화에 있어서 시료마다 서로 다른 특성을 가지고 있다는 것을 의미한다. 본 연구결과가 화학적으로 변성시킨 밤전분의 노화 특성과 더불어 식품 산업에서의 활용에 도움이 될 것이라 기대된다.

주스의 품질악화를 초래하는 효소를 불활성화시키기 위해서 감귤 주스와 사과 주스 추출물에 초고압 처리와 열처리를 하여 각 시료의 PPO와 POD의 불활성화 정도를 확인하고 동역학 모델에 적용하여 이들의 불활성화 특성을 연구하였다. 감귤 주스와 사과 주스에서 모두 PPO가 POD보다 열과 압력에 대해서 상대적으로 내성을 갖는 것을 알 수 있었으며, 초고압 처리 과정을 거쳤을 때 보다는 열처리 과정을 거쳤을 때 PPO와 POD가 효과적으로 불활성화되는 것을 확인할 수 있었다. 초고압 기술은 처리 후에도 제품의 영양분과 색의 변화에 영향을 미치지 않기에, 최상의 상태와 품질로 제품을 제공 할 수 있는 장점을 가지고 있지만, 효소를 불활성시키기에는 부족하다는 단점을 가지고 있다. 이를 보완하여 산업적으로 이용되어지기 위해서는 영양분이 파괴되지 않는 열 처리 조건을 잡고, 효소를 효과적으로 불활성시킬 수 있는 초고압 처리 조건과 결합하여 최상의 결과를 얻을 수 있는 조건을 찾는 연구가 필요하다고 판단된다.

어육장의 항산화활성은 L. halophilus와 red ginseng powder를 첨가한 어육장에서 control보다 높은 결과를 얻어 기능성 향상에 기여함을 보여주었다. 반면에 ε-poly-L-lysine의 경우 기능성 부여에는 제한이 따르지만 미생물의 생육을 저해함을 보임으로서 어육장의 저장성 증진에 효과를 보였다. 또한 L. halophilus에서도 같은 효과를 보이는데, 이는 저장 중 생성되는 유기산과 pH 감소 때문인 것으로 사료된다. 관능평가의 경우 풍미에서는 L. halophilus 첨가군이, 짠맛과 전체적인 기호도는 red ginseng powder 첨가군이 가장 높은 점수를 얻었으나 control에 비해 유의차가 없었다. 병원성균이 저장 전후로 검출되자 않아 12주의 저장기간 동안에 안전한 것으로 나타났다.

국내산 고구마를 이용하여 고품질의 고구마 막걸리를 개발하기 위해 다양한 방법의 고구마 막걸리 제조 방법 선정과 믹스쳐 디자인을 이용한 고구마 막걸리의 최적 배합비를 산출하였다. 엿기름 첨가 유무에 따른 혼합당화, 분리당화발효법을 이용하여 고구마 막걸리를 제조한 결과, 동시당화발효를 이용하여 고구마 막걸리를 제조하는 것이 적합함을 확인하였다. 최적의 고구마 막걸리 배합비를 구하기 위하여 쌀, 고구마, 물 세 가지 재료 요인으로 mixture design을 이용하여 다양한 배합비를 결정한 후, 고구마 막걸리를 제조하였다. 또한 제조된 고구마 막걸리의 선호도, 총 폴리페놀 함량, DPPH 라디칼소거능을 측정하여 통계적 모델링과 분석을 하였고, trace plot 및 contour plot을 이용하여 각 재료의 함량이 반응값에 미치는 영향을 확인할 수 있었다. 프로그램에 의해 예측된 고구마 막걸리의 최적 배합비는 15.11(쌀) : 44.89(고구마) : 40(물)이었으며, 이 배합비에 따른 반응값의 예상치는 선호도 6.17, 총 폴리페놀 함량이 414.95 ㎎ GAE/ℓ, DPPH 라디칼 소거능은 38.02%로 예측되었다. 최적배합비를 바탕으로 일반고구마, 호박고구마, 자색고구마를 이용하여 고구마 막걸리를 제조한 결과, 호박고구마 막걸리의 알코올 함량이 5.83%로 가장 높게 나타났으며, 총 폴리페놀 함량과 DPPH 라디칼 소거능은 자색고구마 막걸리>호박고구마 막걸리>일반고구마 막걸리의 순서로 높게 나타났다.

죽의 기능성 향상을 위하여 2:1:1:1의 배합으로 혼합한 한약재료(가시오가피, 숙지황, 산약, 백복령)와 닭가슴살 등의 재료를 사용해 한방 영양죽을 제조하였다. 한방 닭죽의 DPPH radical 소거능, SOD 유사활성, 맛의 선호도, cost는 수학적인 canonical model과 trace plot을 이용하여 분석한 결과, SOD 유사활성 이외에는 각 성분들이 독립적으로 작용하여 상호작용이 없는 선형 모델을 보여주었다. DPPH radical 소거능, SOD유사활성, 맛의 선호도를 최대로, cost를 최소로 목적 범위를 설정하고, 각각의 canonical 계수를 이용하여 수적 최적화를 통하여 최적 배합비를 구한 결과, 한약 혼합물 101 g, 닭가슴살 38.66 g, 찹쌀 비율 41.34 g의 최적 배합비를 구하였으며, 이 배합비에 따른 맛의 선호도는 6.39, DPPH radical 소거능은 17.25 ㎎VCE/ℓ, SOD 유사활성은 2.25%, cost는 1,382.39 won으로 나타났으며, 여러 결과들 사이에 최적화된 한 값에 수렴하는 desirability는 0.714로 나타났다. 이는 한약혼합물이 많을수록 기능성 면에서는 높게 나타나지만 맛의 선호도면에서는 낮게 나타냈고, 닭가슴살의 경우에도 그 함량이 많을수록 맛의 선호도는 올라갔지만 그에 반해 cost가 높게 올라간 것을 반영한 결과로 사료된다.

POCl3 농도(0.005%, 0.02%)를 달리한 가교화 쌀전분에 PO(2%, 6%, 12%)를 처리하여 가교화 후하이드록시프로필화(CLHP) 쌀전분을 제조하고, 변성된 CLHP 쌀전분의 용해도, 팽윤력, RVA, DSC 특성을 연구하였다. 팽윤력은 일반 쌀전분 보다 다소 낮은 온도에서 일찍 증가되기 시작하였으나 그 이후에 모두 낮은 수치를 보여 CLHP 쌀전분이 일반 쌀전분보다 완만한 상승을 나타내었고 용해도는 CLHP 쌀전분이 일반 쌀전분보다 전체적으로 낮은 결과를 나타내었다. RVA 분석결과 CLHP 쌀전분의 최고점도는 일반 쌀전분보다 낮아졌고 holding strength와 final viscosity는 높은 경향을 나타내었고, breakdown은 낮아지고 setback 은 높은 것으로 나타났다. DSC 분석 결과 CLHP 쌀전분의 To, Tp, Tc가 일반 쌀전분보다 낮게 나타났으며, ΔH 역시 작은 값을 보였으며 POCl3 함량에 따른 차이, 즉 가교화에 의한 차이는 크지 않았다. 따라서 가교화 후 하이드록시프로필화 한 쌀전분의 경우 RVA점도 특성은 가교화에 의한 영향이 크고 하이드록시프로필화에 따른 영향이 작다고 볼 수 있었으며, DSC열적특성은 가교화에 의한 영향으로 하이드록시프로필화가 원활하지 않았던 것으로 생각된다. 즉 인산기에 의해 강해진 전분 입자에 의해 하이드록시프로필기의 치환이 덜 일어난 것으로 판단된다.

치환제인 PO 농도(2%, 6%, 12%)를 달리하여 제조한 하이드록시프로필화 쌀전분에 가교제인 POCl3 농도(0.005%, 0.02%)를 달리하여 처리한 HPCL 쌀전분을 제조하고, HPCL 쌀전분의 용해도, 팽윤력, pasting 특성 및 열적 특성을 연구하였다. 팽윤력은 일반 쌀전분 보다 다소 낮은 온도에서 증가되기 시작하였으나 그 이후는 모두 낮은 수치를 보여 HPCL 쌀전분이 일반 쌀전분보다 완만한 상승을 나타내었다. 용해도는 HPCL 쌀전분이 일반 쌀전분보다 전체적으로 낮은 값을 나타내었다. 한편 PO 함량이 증가할수록 팽윤력과 용해도 모두 증가하는 경향을 나타내었다. RVA pasting분석 결과, HPCL 쌀전분의 경우 일반 쌀전분보다 최고 점도는 낮아졌고 holding strength와 final viscosity는 높은 경향을 나타내었으며, breakdown은 낮아지고 setback은 높은 것으로 나타났다. 열적 특성 분석 결과 HPCL 쌀전분의 경우 일반 쌀 전분보다 낮은 To, Tp, Tc 및 ΔH를 나타내었으며, POCl3 함량이 적을수록 감소폭이 더 큰 것으로 나타났다. 따라서 HPCL 쌀전분의 경우 RVA pasting 특성은 PO 첨가량, 즉 하이드록시프로필화에 따른 영향이 크다고 볼 수 있고 DSC 열적특성은 하이드록시프로필화 및 가교화 모두 영향을 미치는 것으로 생각된다.

Physiological characteristics of brown rice and black rice were investigated to provide the fundamental information of physiological property of rice and to show the potential of rice as a functional ingredient. Bioactive compounds were extracted from brown and black rices with aqueous solvents like 80% ethanol. Total phenolics, flavonoids and antioxidative capacity of brown and black rices’ extracts were determined. Brown rice showed much higher amount of total phenolics and flavonoid contents as well as antioxidative capacity than those of milled rice indicating that most of bioactive compounds are located in the bran layer. Black rice showed higher total phenolics and flavonoid contents and antioxidative capacity than those of brown rices. The highest antioxidative capacity was obtained from Heugjinju followed by Heugseol, Sinnongheug-chal, Hopum and Samkwang. This result indicated that antioxidative capacity is affected by total phenolics and flavonoid contents. Both brown and black rices contained higher amount of ferulic acid than that of p-coumaric acid.