Physicochemical properties and in vitro digestibility of starch nanocrystals prepared by debranching, recrystallizing and ultrasonic treatment
탈분지화, 재결정화 그리고 초음파 처리를 통해 제조한 전분 나노 결정의 물리화학적 특성과 생체외 소화성 분석
- 주제(키워드) starch nanocrystal , debranching , recrystallizing , digestibility
- 발행기관 고려대학교 대학원
- 지도교수 임승택
- 발행년도 2020
- 학위수여년월 2020. 2
- 학위구분 석사
- 학과 대학원 생명공학과
- 세부전공 시스템식품생명공학전공
- 원문페이지 46 p
- UCI I804:11009-000000127125
- DOI 10.23186/korea.000000127125.11009.0000948
- 본문언어 영어
- 제출원본 000046025469
초록/요약
The importance of physiological functions attributed to dietary fiber has been emphasized. There are various kinds of dietary fiber such as β-glucan, soluble fiber, cellulose, guar gum, inulin, resistant starch and poly dextrose. The resistant starch is prepared by modifying native starches. Starch is rich in nature and has benefits, representatively affordable price and biodegradability. To make resistant starch used as dietary fiber, native starch was modified by enzyme and heating then treated by ultrasonication. Waxy maize starch was simultaneously debranched using debranching enzyme, isoamylase and recrystallized at 50℃ for 7 days. The effects of recrystallizing temperature, duration and ultrasonic treatment time on the physicochemical properties and in vitro digestibility of waxy maize starch were examined. The melting enthalpy and crystallinity of A-type crystal were increased as recrystallizing time prolonged. The slow association between starch chains debranched from amylopectin cluster led to the A-type crystal of high thermal stability. After 3min of ultrasonic treatment, those properties were slightly increased, however, those properties were decreased as ultrasonic treatment time extended. Because the ultrasound energy destroyed the amorphous region of recrystallized starch within 3min then decomposed the double helixed starch chains, cleaving the H-bond between chains. The particle size of recrystallized starches was reduced from 1.8μm to around 400-500nm by 10min of ultrasonic treatment and added 0.3% xanthan gum. The content of indigestible starch was increased from 2.30% to 39.04% after recrystallization for 7 days. After ultrasonic treatment, the content of RS was decreased from 39.04% to 7.14%, decomposing into the RDS (Rapidly Digestible Starch) and SDS (Slowly Digestible Starch).
more초록/요약
최근 체내에서 주요 생리기능을 담당하는 식이섬유의 중요성이 강조되고 있다. 대표적인 식이섬류로 베타글루칸, 가용성섬유, 셀룰로즈, 구아검, 이눌린, 저항전분과 폴리덱스트로스 등이 있다. 그 중 저항전분은 천연전분을 가공시켜 제조할 수 있다. 전분은 자연에 풍부하게 존재하며, 저렴한 가격과 생분해성과 같은 장점을 가진다. 식이섬유로써 사용될 저항전분을 제조하기 위해서 천연 전분을 효소, 열 그리고 초음파 처리를 이용하여 변형시켰다. 찰옥수수 전분을 탈분지 시키기 위해 아이소아밀레이즈 효소를 이용하였으며 탈분지 과정과 동시에 50 ℃에서 7일 동안 재결정화 시켰다. 재결정화 온도, 기간 그리고 초음파 처리 시간이 찰옥수수 전분의 물리화학적 특성과 생체외 소화성에 미치는 영향을 분석하였다. 융해 에너지와 A타입의 결정성은 재결정화 시간이 늘어남에 따라 증가하였다. 아밀로펙틴에서 탈분지 되어 나온 전분체인들이 천천히 결합하면서 열적 안정성이 높은 A타입의 결정을 형성하도록 하였다. 초음파를 3분간 처리하였을 경우, 융해 에너지와 A타입 결정성이 소폭 증가하였지만 처리 시간이 늘어남에 따라 감소하였다. 초음파 에너지가 3분간의 처리시간 동안 재결정화 전분의 무정형 부분을 우선적으로 파괴하고, 그 이후로는 전분사슬간의 수소결합을 제거하면서 이중나선을 이루고 있는 전분사슬들을 분해하였다. 재결정화 전분입자의 크기는 0.3% 잔탄검과 혼합한 뒤에 10분간 초음파 처리를 하였을 경우, 1.8μm에서 약 400-500nm까지 감소하였다. 7일간 재결정화 하였을 경우, 전분 속 난소화성 전분의 함량이 2.30%에서 39.04%로 증가하였다. 초음파처리 후에는 난소화성 전분이 소화성 전분으로 분해됨에 따라 그 함량이 39.04%에서 7.14%로 감소하였다.
more목차
1. Introduction 1
2. Material and methods 6
3. Results and discussion 12
3.1. Molecular weight distribution 12
3.2. Yields of recrystallized starch 15
3.3. Thermal transition properties 18
3.4. Crystalline structure 24
3.5. Particle size analysis 27
3.6. In vitro digestibility 30
4. Conclusion 33
5. References 34
