[식품화학, 식품가공학] 전분의 이화학적 특성 / 팽윤력,용해도 / 전분의 호화,노화

 

목차
1. 전분의 이화학적 특성
2. 전분의 팽윤력 및 용해도
3. 전분의 호화
4. 전분의 노화

 

 

1. 전분의 이화학적 특성

① 이화학적 특성

physiochemical property = physical property + chemical property

즉, 물질의 성질을 나타내는 물리적이고 화학적인 성질.

 

 

② 전분의 이화학적 특성 값

전분의 이화학적 특성이란 전분의 물리적, 화학적인 성질을 말하는 것이다. 아래의 표에서 전분의 이화학적 특성 값을 찾아볼 수 있다.

전분 종류	입자크기(㎛)		Amylos (%)	팽창력 (95℃)	용해도 (95℃,%)	호화온도 (℃)	맛	입자 모양
	Range	Average
보리	2~35	20	22	-	-	59~64	Low	원형, 타원형I
일반옥수수	5~25	15	26	24	25	62~72	Low	원형, 다각형
찰옥수수	5~25	15	1	64	23	63~72	Low	원형, oval indentation
high amylose	-	15	최대 80	6	12	85~87	Low	원형
감자	15~100	33	24	1000	82	56~69	Slight	달걀형, oyster indentation
쌀	3~8	5	17	19	-	61~78	Low	다각형의 cluster
호밀	2~35	-	23	-	-	57~70	Low	타원형, 렌즈모양
sago	20~60	-	27	97	-	60~72	Low	달걀형, some truncate forms
sorghum	5~25	15	26	22	22	68~75	Low	원형, 다각형
타피오카	5~35	20	17	71	48	52~64	Fruity	round-oval, truncated on side
밀	2~35	-	25	21	41	62~75	Low	원형, 타원형
귀리	-	25	27	-	-	-	Low	원형

 

 

 

 

2. 전분의 팽윤력 및 용해도

전분은 물에 녹지 않고 물보다 비중이 커서 물에서 침전되는 성질을 지니고 있다. 또한 전분을 물에 넣고 가열하면 전분입자가 팽윤 되면서 콜로이드 용액을 형성하여 풀어지고 농도가 클 때나 일부 냉각되었을 때는 반고체의 gel 상태가 된다.

 

- 팽윤력 : 전분 입자가 팽윤하여 터지기 전까지 최대로 수분을 흡수할 수 있는 능력

- 용해도 : 전분입자 중에 물에 녹는 성분이 전분 입자로부터 용출, 용해되는 정도

(* 시료 건물량= 측정무게측정 무게(g) X (100-수분함량(%)) / 100)

 

 

3. 전분의 호화

전분 입자에 물을 가하고 다량의 물 존재하에서 가열하면 온도가 상승하여 60~70℃ 부근에서 물을 흡수하여 팽윤(swelling)하고 전분 입자들의 분산액은 점도가 매우 큰 유백색의 콜로이드 용액을 형성하는 물리적 변화를 전분의 호화라 부른다.

 

생전분(β-starch)은 일반적으로 전분 입자에 일부 물분자가 흡수되는 수화(hydration) 현상 후 물의 흡수량이 증가되어 급속하게 팽윤(swelling)되므로 미셀(micelle)이 붕괴되고 방향 부동성을 소실하면서 교질 용액을 형성한다. 일반적으로 전분은 수화(hydration), 팽윤(swelling), 미셀의 붕괴(disintergration of micelle)되어 교질 용액을 형성하는 과정을 거쳐 호화가 된다. 이렇게 호화되어 불규칙한 분자 배열을 가지는 무정형 상태의 전분을 호화전분(α-starch)라고 한다.

 

a. 수화(hydration) 단계 : 전분에 물을 가하면 물분자들이 마이셀을 형성하고 있는 아밀로오스나 아밀로펙틴 분자들 사이에 침투하여 부피가 증가한다. 전분 현탁액의 온도가 높아짐에 따라 전분 입자들은 중량의 20~30%의 물을 흡수하는데 외관에 큰 변화는 없다. 이 과정은 가역적이어서 건조 시 원상태로 돌아온다.

 

b. 팽윤(swelling) 단계 : 전분 현탁액의 온도가 상승하면 수분을 계속 흡수하고 전분이 급속하게 팽윤하여 분자들 사이의 간격은 계속 늘어나게 된다. 즉 온도가 계속 상승하여 호화 온도에 도달하면 분자 간 수소 결합이 끊어지고 전분 입자의 마이셀이 느슨해지는 등 전분 구조의 붕괴가 일어나기 시작하며 수용성 성분들이 전분 입자에서 빠져나간다. 이 반응은 비가역적이다.

 

 

c. 교질(colloid) 용액의 형성 : 전분 입자들이 붕괴됨에 따라 아밀로오스와 아밀로펙틴 분자들로 된 교질 용액이 형성된다. 즉 전분 입자들이 소실되고 전분 현탁액은 투명한 교질 용액으로 변해 광선의 투과율이 증가하고 점도가 급속히 증가하며 복굴절(birefringence)이 상실된다.

 

 

4. 전분의 노화

호화된 전분, 즉 α-전분의 콜로이드 용액을 낮은 온도에서 장시간 방치할 때 아밀로스 분자들은 서서히 부분적인 결정성을 다시 갖게 되어 β-전분으로 되돌아가는 현상을 노화(retrogradation) 또는 β-화 라고 한다. 노화된 전분은 호화전분보다 효소의 작용을 받기 어려우며 소화가 잘 안 된다. α-화된 전분이 노화되어 β-전분으로 되돌아가면 전분 입자는 다시 미셀의 모양으로 되돌아가게 된다.

 

노화 과정 : 노화가 진행되는 과정에서는 호화 상태에서 불규칙적인 배열을 하고 있던 졸(sol) 상태의 전분 입자들이 수소결합에 의해 부분적으로 규칙적인 분자 배열을 한 마이셀 구조를 가지며 반 결정 상태의 침전을 형성하는 젤(gel) 상태로 다시 되돌아가게 된다. 노화가 일어날 때는 분자의 회합점에서 그물 모양의 구조가 형성되고 이를 중심으로 수소결합이 증가하면서 회합점이 커진다. 회합 부분이 커지면서 용해도는 감소하고 수화수는 손실되며 침전되는 경향을 갖는다. 이에 따라 젤은 불투명해지며 물을 밖으로 방출하는 이액현상(syneresis)이 나타난다.