KR100454067B1 - 고압처리전분 - Google Patents
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Abstract
고압(4000바 이상)처리로 생산된 입상 예비겔화 전분을 사용한 식품의 제조방법. 전분은 식품 자체내에서 고압처리될 수 있으며, 식품은 압력처리 중에 소매 포장으로 밀봉될 수 있다.
Description
본 발명은 고압처리로 생산한 입상 예비겔화 전분의 식품에 있어서의 용도에 관한 것이다.
전분 페이스트 또는 겔화 전분은 통상 수성 전분 현탁액, 즉 충분한 과량의 물을 함유하는 현탁액을 소위 겔화 온도 이상의 온도에서 가열함으로써 생산된다. 이러한 겔화 온도는 전분의 유형에 따라 좌우되고, 일반적으로는 뚜렷하게 50℃ 이상이다. 불연속성의 부분적인 결정질 입자로서 발생하는 전분 과립은 이러한 과정에서 격렬하게 팽윤된다. 전분 중합체 중 일부(특히, 아밀로스)는 용액으로 되는 반면에, 불용성의 팽윤된 아밀로펙틴-풍부 입자는 통상적인 기술로는 더 이상 개개 입자로 분리될 수 없는 매트릭스를 생성하게 된다. 따라서, 이렇게 하여 수득된 전분 페이스트 또는 겔의 물리적 특성은 용해된 아밀로스와 팽윤된 입자의 이러한 매트릭스에 의하여 결정된다.
건조 중에, 특히 겔화 전분의 생산에 바람직하게 사용되는 롤러 건조 중에, 페이스트에 존재하는 구조는 더욱 파괴된다. 이렇게 수득된 겔화 전분에 있어서, 입상 구조는 롤러로부터 벗겨진 필름의 분쇄에 의해 종국에 가서는 완전히 파괴된다. 그러나, 이러한 방법으로 생산된 겔화 전분은 천연 전분과는 대조적으로 냉-팽윤성이다.
이러한 배경의 견지에서, 팽윤에 의하여 초래된 과립의 형태와 크기의 파괴가 예방될 수 있고, 그러함에도 불구하고 전분 과립의 예비겔화, 즉 냉-팽윤성이 성취될 수 있는 두가지 방법이 개발되었다. 이렇게 하여 수득된 전분은 "입상 냉수 팽윤성 전분"(GCWS 전분)으로 불리며 이의 자립 특성으로 해서 특수한 성질을 띤다.
이들 입상 냉수 팽윤성 전분은 분무건조 중의 예비겔화 또는 알콜-물 혼합물 중에서의 가열에 의하여 생산될 수 있다. 첫번째 공정에서, 건조 과정은 예비겔화 과정 후에 신속히 속개되어 과립의 팽윤과 응집이 방지된다. 알콜-물 혼합물에 있어서, 물의 함량은 완전한 겔화에 충분하지만, 동시에 알콜 함량은 팽윤을 방지하기에 충분히 높다.
이러한 GCWS 전분의 특별한 특성은 이로부터 매우 잘 이겨진 페이스트가 유지된다는 점이며, 이러한 특성은 저지방 시스템의 생산, 즉 지방이 전분으로 완전히 또는 부분적으로 대치되는 시스템에서 특히 관심을 끈다. 지방 소적을 시뮬레이팅하는 이들 전분의 과립 특성이 이러한 적용에 필수적인 것으로 사려된다.
현재로서는 입상 예비겔화 전분 과립을 함유하는 입상 전분 페이스트 및 겔은 직접 생산될 수는 없지만, 이들이 분쇄 건조 산물로서 수득되는 전술한 방법에 의해서만 생산될 수 있다. 이러한 맥락에서, 과량의 물의 존재하에서 즉시 개시되는 전술한 팽윤 현상도 물론 하나의 이유가 되겠지만 주된 이유는 아니다. 그 이유는 GCWS-전분이 이러한 특수 공정에 의해서만 생산가능하기 때문이다. 한층 더 중요한 사실은 전분 현탁액 중에 존재하는 개개 전분 과립이 상이한 온도에서 겔화, 즉 팽윤된다는 점이다. 통상, 현탁액의 최종 과립은 겔화 개시온도보다 약 10℃ 더 높은 온도에서만 겔화될 뿐이다. 이러한 사실은 균일한 겔화가 극도로 정확한 온도 제어없이는 결코 성취될 수 없음을 의미한다.
과량의 액체 중에서 가열함으로써 통상의 방법으로 생산된 천연 전분의 페이스트는 전분의 유형에 따라 투명하거나(예를 들면, 감자 전분 또는 밀랍성 옥수수 전분) 또는 더 크거나 더 작은 정도로 불투명하지만(예를 들면, 옥수수 전분), 지방 소적을 함유하는 미세 분산된 에멀션에 비하여, 이들은 항상 투명하다. 전분-기본 지방 대용품의 경우에 있어서 더 높은 "백색도 파워"를 수득하기 위해서, 다수의 공정이 제안되어 왔다. 이러한 공정에 의하여 수득된 제품은 소위 "미립자", 즉 대략 에멀션에 존재하는 지방 소적의 크기를 갖는 불연속 입자로서 분류될 수 있다.
다수의 유사 제품이 간행물과 특허 문헌에 기재되어 있다. 이들 제품은 전분 과립의 결정질 부분이 농축되는 특성을 공유한다. 따라서, 특정한 결정도의 보유는 (전분-기본)미립자에 필수적이다. (또한, 이러한 유형의 단백질- 및 셀룰로스-기본 제품도 개발되어 왔다.)
그러나, 예비겔화되고 제한된 팽윤 전분 과립을 함유하고(또한 여전히 부분적으로는 결정질인) 페이스트의 특별한 성질 때문에, 이러한 유형의 페이스트를 직접, 그러나 분무-건조 또는 알콜-물 처리를 통하지 않고 생산하는 것에 대단한 관심이 쏠리고 있다.
놀랍게도, 본 발명에 이르러 이러한 점이 성취될 수 있음이 밝혀졌다. 더욱이, 이러한 유형의 페이스트는 고압을 이용하여 지극히 간단한 방법으로 직접 생산될 수 있다.
원칙적으로 전분의 고압처리 기술은 공지되어 있다.
전분의 겔화 온도에 미치는 고압의 영향이 조사되었다[참조문헌:Carbohydrate Research 93:304-307(1981)]. 약 1500 atm 이하에서는, 겔화 온도는 압력 증가에 의하여 3 내지 5℃/100 atm로 상승 변위된다. 2500 atm 이상의 압력은 상기 연구에서 조사될 수 없었다.
현미경 및 DSC(차동 주사 열량측정술)연구는 밀 전분과 감자 전분의 겔화에 미치는 200 내지 1500 MPa 범위 압력의 영향을 보고하고 있다[참조문헌:Carbohydrate Polymers 2:61-74(1982)]. 전술한 간행물에서와는 대조적으로, 정수압이 겔화 온도를 감소시킨다고 한다. 소량의 물을 함유하는 시편을 제외하고는, 생성물의 특성(염색, 편광 현미경하에서의 행태, 대기압에서의 후기 겔화)에 압력이 크게 영향을 미치지 않는다고 한다.
이러한 후자의 발견은 문헌[참조:Carbohydrate Polymers 2: 91-102(1982)에서 확인되며 이에 따르면, 개시 시점에서만 겔화 온도가 경미하게 증가하였음이 관찰되었으며, 이어서 150 내지 250 MPa 압력 범위에서는 일정한 채로 유지되고 400 MPa 이하의 고압에서는 약간 감소하였다.
문헌[참조:Starke 45: 19-24(1993)]에 기술된 바와 같이 저함수량(10 내지34%) 및 고온(50 내지 250℃)에서 보리 전분 및 감자 전분으로 DSC 장치에서 수행된 추가의 연구 결과는 이러한 조건하에서는 전분을 겔화하는 데 고엔탈피 값이 요구됨을 보여준다.
이와 같이 일부 모순되는 문헌의 데이터로부터, 더군다나 단지 미량으로 수행된 연구를 토대로 한 데이터로부터는, 산업적인 실행에 있어 고압처리 전분의 사용에 대한 소수의 결론만이 도출될 수 있다.
고압(4000바 이상) 처리에 의하여 생산된 입상 예비겔화 전분을 사용하는 식품의 제조 방법. 밀, 옥수수, 타피오카, 및 완두콩 전분을 포함한 곡류 및 콩류 전분이 적당하다. 전분은 식품 자체 내에서 고압처리될 수 있으며, 식품은 압력 처리 중에 소매용 포장으로 밀봉시킬 수 있다.
본 발명에 이르러 입상의 예비겔화된 전분이 고압처리로 생산될 수 있음이 밝혀졌다. 이러한 전분은 식품, 특히 크림질의 컨시스턴시를 갖는 제품, 특히 감소된 지방 시스템에 사용하기에 탁월하게 적합하다. 이러한 유형의 전분 제품은 저지방 에멀션, 예를 들면 빵 스프레드, 드레싱, 샐러드 마요네즈, 딥 등에 바람직하게 사용될 수 있다.
미립자 특성 뿐만 아니라, 고압처리는 또한 특정의 결정도를 보장할 수 있고, 압력 및 전분/물 비율을 적당히 선택함으로써 이러한 잔류 결정도를 원하는 대로 조정할 수 있다.
고압은 대체로 및 또한 본 발명을 위하여 4000바=4 kbar=400 MPa 이상의 압력을 의미한다. 요구되는 최소 압력은 상이한 전분에 대하여 다소 다양하지만, 대부분의 전분의 경우 예를 들면, 옥수수 전분 및 밀 전분의 경우 약 500 MPa, 감자 전분의 경우 약 800 MPa이다. 현재의 통상적인 고압 식품 가공 공장의 경우, 본 발명의 목적을 위한 900 MPa의 압력을 달성하기란 거의 불가능하다. 바람직하게는, 특히 밀 전분과 옥수수 전분의 경우, 350 내지 700, 바람직하게는 450 내지 650 MPa 범위의 압력이 입상 에비겔화 전분을 수득하는 데 사용된다.
고압처리 전분은 열처리 전분에 비하여 신속히 열화되는 특징이 있다. 이러한 특성은 결정도의 불완전한 손실과 더불어 고압처리 전분의 적응 특성에 필수적이다.
고압처리는 일반적으로 -5 내지 +45℃, 바람직하게는 -2 내지 +30℃ 범위의 온도에서 수행될 수 있다. 따라서, 실온에서, 기타 기준이 필요한 온도를 더 낮추거나 높이지 않을 경우 15 내지 25℃ 범위가 손쉽게 사용될 수 있다. 고압처리가 열 겔화 온도 이하에서 수행된다는 사실이 중요하다.
적절한 전분은 특히 곡류 전분 및 콩류 전분, 바람직하게는 밀 전분, 옥수수 전분, 타피오카 전분 또는 완두콩 전분이다.
고압처리는 비교적 고 전분농도에서; 예를 들면, 수성 현탁액 중 고압에서 10 내지 50% 건조 물질, 바람직하게는 15 내지 35% 건조 물질에서 수행될 수 있다.
이에 따라 식품 자체내에서 전분 처리 기회가 제공된다.
더욱이, 이에 따라 압력 처리에 앞서 식품에 천연 전분을 가하고 후속 압력처리 전에 식품을 포장, 바람직하게는 밀봉 소매 포장할 기회가 부여된다. 즉, 전분의 고압처리는 개선된 품질 유지, 즉 질 저하의 비교적 낮은 위험성에 대한 제품 유효기간과 관련하여 특별한 장점을 의미하는 직판용 밀봉 포장이 될 때까지 수행된다.
제품의 특성은 통상의 전분과 함께 고압처리 전분을 사용함으로써 추가로 개질시킬 수 있다. 이러한 본 발명의 양태는 전분의 고압처리가 식품 시스템 중에서 수행될 경우 특히 관심을 끈다. 이러한 경우에, 감압성 전분은 고압처리 중에 유의할 만하게 변하지 않는 좀더 내압성인 전분과 배합될 수 있다. 좀더 내압성인 전분은 적용 압력에서 그다지 변하지 않는 비겔화 근 또는 괴경 전분, 특히 감자 전분 또는 칸나 전분일 수 있다.
본 발명은 특별한 장점을 제공한다. 고압처리에 의하여, 전분 과립은 매우 균일하게 겔화되고, 압력과 시간 및 시스템 중의 물의 양을 선택함으로써, 겔화도 및 팽윤 범위가 광범위한 범위에서 명확하게 조절될 수 있으며, 이에 따라 페이스트 특성(점도, 크림성, 겔 형성 등)이 각 식품의 요구조건에 맞게 명확하게 조절될 수 있다.
겔화는 또한 저온, 즉 0℃ 이하의 온도에서도 수행될 수 있기 때문에, 본 발명은 냉동식품유통조직 중에 있게 되는 식품으로도 실행될 수 있다.
상이한 전분, 예를 들면 좀더 내압성인 전분과 함께 특정의 고압에서 겔화될 수 있는 전분의 혼합물이 공정에 사용될 수 있으며, 이에 따라 예비겔화 전분 과립뿐만 아니라 또한 비겔화 전분도 함유하는 페이스트가 수득된다. 이러한 유형의 페이스트는 비겔화 전분 과립의 비율에 따른 열 의존성에 대하여 재농후화 특성을 보인다.
본 발명은 지방이 대체될 수 있고 그 자체로 칼로리 감소를 의미하기 때문에 에너지 감소 식품의 생산에 특히 중요하다. 더욱이, 전분의 낮은 소화능이 가공조건에 의하여 조정될 수 있는 겔화도에 따라 감소된다. 과거에, "내성 전분"이라는 용어는 감소된 소화능을 지닌 전분에 대해 선정되었다. 따라서, 감소된 소화능을 지닌 전분 또는 전분 분획은 이들이 소화관내 동일한 기능을 갖고 "식이 섬유"로서 알려져 있는 식물성 기원의 펙틴, 셀룰로스, 검 등과 동일한 효과를 보이기에 특히 중요하다. 지방 대용물 또는 유사물의 경우, 이러한 점은 (식물성 기원의) 통상적인"식이 섬유"는 일반적으로 식품의 특성을 용인할 수 없을 정도로 변화시킴이 없이 식품에 첨가될 수 없기 때문에 특유의 장점이다.
밀봉 포장물, 예를 들면 파우치, 튜브 등의 고압처리를 위한 본 발명의 적용은 이러한 방식으로 생산된 식품이 이미 저온살균되어 있고 소비할 때까지 안전하게 포장된 채로 유지될 수 있다는 추가의 장점이 있다.
본 발명은 하기 실시예를 참조로 하여 더욱 상세히 기술되며 이로써 본 발명이 제한되지는 않는다. 실시예 2와 3은 전분 가수분해 산물 SHP가 지방 대용품으로 사용된 DE-A 2305494와 비교하여 준비되었다.
실시예 1
밀크/식용유 에멀션
500g의 식용유 및 1500㎖의 밀크를 Ultraturrax내 7000 rpm에서 2 분간 균질화하고, 100g의 밀 전분을 첨가하고 혼합물을 폴리에틸렌(PE) 파우치에 용착밀봉한 후 혼합물을 15분간 0℃ 및 600 MPa에서 고압처리한다.
밀크색을 띤 백색의 약간의 크림질 에멀션이 수득되며 4주 경과 후에도 분리가 일어났다는 어떠한 징후도 나타나지 않았다.
본 실시예는 입상 방식으로 겔화된 전분을 함유하는 에멀션이 밀봉 포장 용기에서 직접 생산될 수 있음을 보여준다.
실시예 2
샐러드 마요네즈
240g의 식용유 및 60g의 난황을 실시예 1에서와 같이 균질화하고, 200g의 밀전분, 450㎖의 물, 30g의 프럭토스, 20g의 매운 겨자 및 8g의 일반염을 가하며, 혼합물을 잠시동안 1회 더 균질화 한 다음, 폴리에틸렌(PE) 파우치에 용착 밀봉한 후, 20℃, 600MPa에서 30분간 고압처리한다. 이러한 샐러드 마요네즈의 제형은 지방 대용품으로서 전분 가수분해물을 사용하여 DE 2305494에 따라 생산된 샐러드 마요네즈와 실질적으로 동일하다.
이러한 방법으로 생산된 샐러드 마요네즈는 칼로리 함량이 약 730kcal/100g인 통상의 샐러드 마요네즈에 비하여 칼로리 함량이 315kcal/100g이었다. 즉, DE 2305494에 따라 전분 가수분해 산물 SHP로 생산된 샐러드 마요네즈(272kcal/100g)와 동일한 정도의 크기이다.
실시예 3
쵸콜렛 빵 스프레드
50g의 밀 전분 및 159㎖의 물을 0℃ 및 600MPa에서 15분간 고압처리하고, 이렇게 하여 수득된 크림질 페이스트를 56g의 탈지 코코아 매스, 40g의 설탕 및 104g의 글루코스 시럽(79˚ Brix)과 혼합한다.
이렇게 하여 수득된 Nutella?-유사 빵 스프레드는 입안에서의 기분좋은 크림성의 부드러운 감각을 특징으로 한다. 칼로리 함량은 약 530kcal/100g을 갖는 통상의 빵 스프레드(Nutella?)에 비하여 177kcal/100g이다. 즉, 지방 대용품으로서 전분 가수분해물을 사용하여 DE 2305494에 따라 생산된 빵 스프레드에서와(210kcal/100g) 동일한 정도의 크기이다.
수분 활성치(aw)는 마찬가지로 전분 가수분해물-기본 산물의 동일한 정도의 크기인 0.90이다.
본 실시예는 필적할 만한 품질과 특성을 지닌 전분-기본 빵 스프레드가 항상 먼저 가열되어야 하고 이어서 수 시간에 걸쳐서 냉각시켜 크림질 컨시스턴시를 수득하는 오랫동안 알려져 온 전분 가수분해 산물을 사용하는 것 보다 직접(및 이에 따라 한층 더 간편하게)생산될 수 있음을 예시한다.
실시예 4
쵸콜렛 빵 스프레드
630㎖의 물, 630㎖의 밀크(지방 함량 3.5%), 500g의 프럭토스, 250g의 탈지 코코아 분말, 50g의 버터, 2g의 바닐린 및 400g의 밀 전분을 혼합하고, 폴리에틸렌(PE) 파우치에 용착밀봉한 후 75℃ 및 600MPa에서 15분간 고압처리한다.
수득된 빵 스프레드는 실시예 3에서의 것과 필적할 만한 잘 이겨진 크림질 컨시스턴시를 지닌다. 칼로리 함량은 284kcal/100g이다.
실시예 4는 높은 설탕 함량에서, 일부의 경우에 있어서, 입상 예비겔화 전분을 함유하는 제품의 생산에 고온이 필요함을 예시한다.
실시예 5
292g의 옥수수 전분 및 586㎖의 밀크(지방 함량 1.5%)를 혼합하고 600MPa(15분 및 14℃)에서 고압처리한다. 이렇게 하여 수득된 크림질 페이스트를 이어서 667g의 꿀, 71g의 코코아 분말(탈지), 34g의 탈지 분유, 140g의 프럭토스, 140g의 미분 헤이즐넛 및 60g의 버터로 균질화한다.
수득된 빵 스프레드는 우수한 스프레드성을 보이고 실시예 3 및 4에서와 컨시스턴시가 유사하다. 본 실시예는 밀 전분 이외의 전분, 이 경우에 있어서는 옥수수 전분 또한 사용될 수 있음을 예시한다.
실시예 6
300g의 밀 전분 및 600㎖의 물을 혼합하고 600MPa(15분 및 20℃)에서 고압처리한다. 이어서, 700g의 꿀, 48g의 버터, 54g의 코코아 분말 및 160g의 대두 분말을 혼합한다.
빵 스프레드는 실시예 3, 4 및 5에서 생성된 것들과 유사하고, 단백질 기재로서 대두 단백질을 사용하여도 필적할 만한 제품이 생산될 수 있음을 예시한다.
본 발명이 전술한 바와 같이 상세히 설명되었지만, 기술된 바와 같이 본 발명의 취지 또는 범위로부터 일탈함이 없이 다양하게 변화 및 변형시킬 수 있음이당해 분야의 통상의 기술자에게는 자명하다.
Claims (10)
- 전분을 좀더 내압성인 전분과 함께 350 MPa 내지 800 MPa의 압력 및 -5 내지 45℃의 온도에서 고압처리하여 생산된 입상 예비겔화 전분을 사용하는 단계를 포함하는 식품의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 전분이 곡류 전분 및 콩류 전분으로 이루어진 그룹중에서 선택되는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 전분이 밀 전분, 옥수수 전분, 타피오카 전분 및 완두콩 전분으로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 전분이 10 내지 50% 농도의 수성 현탁액 중에서 고압처리되는 방법.
- 제 4 항에 있어서, 전분이 15 내지 35% 농도의 수성 현탁액 중에서 처리되는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 전분이 식품 중에서 고압처리되는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 전분이 식품을 수용하고 있는 소매 포장품 중에서 고압처리되는 방법.
- 제 7 항에 있어서, 포장이 밀봉 포장되는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 제품이 저지방 에멀션 및 크림질 컨시스턴시를 갖는 감소된 지방 시스템으로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 제품이 빵 스프레드, 드레싱, 샐러드 마요네즈 및 딥으로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 방법.
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