무정형입자전분(Amorphous granular starch, AGS)은 호화되어 복굴절성 및 결정성을 손실되었으나 입자 모양을 그대로 유지하고 있어 천연 및 호화전분과 다른 물리화학적 성질을 나타낸다. 열수처리방법(hydrothermal treatment)은 물리적인 전분 변성방법으로 열과 수분을 이용하여 전분의 변성을 유도한다. 본 연구에서는 무정형입자감자전분(Amorphous Granular Potato Starch, AGPS)에 열수처리를 통한 물리화학적 특성에 대해 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. 세가지 수분이 다른 샘플를 DSC를 이용하여 각각의 유리전이 온도를 측정하였다. 각 샘플의 유리전이 온도 이상의 온도에서 시료를 3주간 저장 후, DSC를 이용하여 열적특성 분석, XRD를 측정을 통해 상대적 결정도의 변화를 확인하였다. 또한 FT-IR 및 RAMAN을 통해 전분 Granule 내의 구조변화를 관찰하였다. DSC 분석결과, 아무 처리를 하지 않은 AGPS의 경우 어떠한 peak도 관찰되지 않았다. 그러나 열수처리한 샘플의 경우 peak이 관찰되었다. 이를 통해 열수처리로 인해 전분입자 내의 분자들간의 사슬 간에 상호작용에 영향을 주는 것을 확인할 수 있었다. XRD 분석결과, AGPS, 4, 25 온도에서 저장한 시료들의 XRD pattern에는 유의적인 차이가 보이지 않았다. 그러나 18%, 29%의 낮은 수분함량을 가진 샘플의 경우 40, 60 그리고 80에서 저장한 샘플은 15°, 17° 그리고 23°에서 Peak가 형성되었다. 변화를 나타낸 peak는 전분의 A-type의 pattern에서 나타내는 peak로 높은 온도에서 처리된 샘플의 경우 pattern의 변화가 나타난 것을 확인할 수 있었다. 상대적결정화도 또한 처리한 온도가 증가함에 따라 증가한 것을 확인하였다. FT-IR 측정 및 RAMAN 측정 결과, 열수처리한 샘플의 경우 AGPS에 비해 1074/1022 cm-1 비율의 증가 및 FWHM(The full width at half maximum)의 값이 감소하였다. 이는 샘플 내의 분자들의 상호작용 및 체인의 결합으로 인한 견고한 crystalline의 형성이 되었음을 알 수 있다. 따라서 무정형입자전분에 열수처리는 무정형입자감자의 특성에 변화를 유도하는 것을 확인하였다.

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

PURPOSES: To evaluate the feasibility of cut waste fishing net as a reinforced fiber for concrete. METHODS: Strength characteristics of fiber reinforced concrete using waste fishing net were investigated. The cut waste fishing nets with 4~5cm length were putted into the soil-cement and cement concrete for pavement slab. RESULTS: Compression and tensile strength of fiber reinforced concrete using waste fishing net were increased. CONCLUSIONS: It was concluded that cut waste fishing net can be used as a reinforced fiber for cement concrete. However, sometimes using cut waste fishing net leads to decrease the strength; therefore, further researches are needed for real project.