KR101848840B1 - Method for producing rice starch - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 쌀 전분 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고순도의 쌀 전분을 신속하고 높을 수율로 제조할 수 있으며, 종래의 방법에 비해 폐수의 발생량이 현저하게 감소되어 환경친화적이고 생산비도 절감되며, 쌀 단백질이 변성없이 용출되므로 쌀 단백질의 재활용도 가능한 새로운 구성의 쌀 전분 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing rice starch, and more particularly, to a method for producing rice starch having a high purity and a high yield, The present invention relates to a new method for preparing rice starch, which is capable of recycling rice protein because the rice protein is eluted without denaturation.
쌀 전분은 호화온도(Gelatinization temperature)가 65~70℃ 정도로 다른 종류의 전분들에 비해 호화온도가 비교적 낮은 편이고, 전분입자의 크기는 2~9㎛로 전분 중에서 가장 소립자이기 때문에 침투성과 점착력이 높아서 다른 전분에 비해 점성이 높고 특히 수분을 유지하는 보습성이 월등하게 우수하며, 소화흡수율도 높은 장점을 가진다. 따라서 쌀 전분은 식품 가공 보조제, 접착제, 섬유가공 보조제, 다이어트식품, 환자식, 영 유아의 이유식 등으로 활용도가 높다. Rice starch has a gelatinization temperature of 65 ~ 70 ℃ which is relatively low compared to other starches. Starch particle size is 2 ~ 9㎛, which is the smallest starch in starch, so it has high permeability and adhesion. It has a higher viscosity than other starches, especially superior in moisture retention to maintain moisture, and has a high digestion and absorption rate. Therefore, rice starch is highly utilized for food processing auxiliaries, adhesives, fiber processing auxiliaries, diet foods, patient meal, infant formula for infants and young children.
그러나 쌀 배유세포는 그 외곽에 단백질이 규칙적으로 단단하게 배열되어 있 기 때문에 옥수수나 밀, 감자 등 다른 식품들에 비해 전분의 분리가 상당히 어렵다. However, since rice bran cells are arranged regularly on the outer surface of the cells, the separation of starch is considerably more difficult than other foods such as corn, wheat, and potato.
일반적인 쌀 전분 제조방법에 의하면 쌀가루를 쌀가루 부피의 4~5배 정도 되는 다량의 0.3~0.5% 알칼리 수용액에 침지시켜서 단백질을 용해, 제거시키는데, 쌀의 배유세포 외곽에 단백질이 규칙적으로 단단하게 배열되어 있기 때문에 쌀가루를 가열하여 쌀 전분입자를 팽윤시키지 않으면 쌀 전분입자 내부로 알칼리 수용액이 유입되지 못하므로 쌀 단백질이 쉽게 용출되지 않는다. 그러나 쌀 전분이 알칼리 수용액에서는 낮은 온도에서 쉽게 호화되기 때문에 쌀을 알칼리 수용액에 침지시켜 쌀 전분을 제조하는 경우에는 가열하여 쌀 전분입자를 팽윤시키기가 곤란하다. 또한, 가열을 하더라도 30℃ 이상으로는 가열이 곤란하며, 호화지연제를 사용하여 호화를 지연시켜야 한다. According to the general rice starch preparation method, the protein is dissolved and removed by immersing the rice flour in a large amount of 0.3-0.5% alkali aqueous solution which is 4-5 times the volume of the rice flour volume. The protein is regularly arranged on the outer side of the rice blast cell Therefore, unless the rice starch particles are heated by heating the rice flour, the aqueous alkali solution can not flow into the rice starch particles, so that the rice protein does not readily elute. However, since rice starch is easily gelled at a low temperature in an aqueous alkali solution, it is difficult to swell the rice starch particles by heating the rice starch by immersing the rice in an alkaline aqueous solution. In addition, even if heated, it is difficult to heat at 30 ° C or more, and deliquescence is delayed by using a delaying agent.
이와 같은 종래의 쌀 전분 제조방법에서는 가열을 하지 못하거나 가열을 하더라도 상당히 미미한 정도 밖에 가열하지 못하기 때문에 쌀가루를 0.3~0.5% 알칼리 수용액에 18~24시간 정도로 장시간 침지시켜야 한다. In such a conventional method for producing rice starch, the rice flour must be immersed in an aqueous 0.3 to 0.5% alkali solution for 18 to 24 hours for a long time because the rice flour can not be heated or heated only to a very small extent.
더욱이 쌀가루를 알칼리 수용액에 1차로 18~24시간 정도 침지시켜 쌀 전분입자의 외곽에 있는 단백질을 용출시켜 탈수 한 다음, 쌀가루를 추가적으로 더 미분화하여 알칼리 수용액에 4~8시간 정도 더 침지시켜서 쌀 전분입자 중심부의 단백질을 용출시킨 후 여과, 수세하여 쌀 전분입자를 수득한다. Further, the rice starch is immersed in an aqueous alkaline solution for about 18 to 24 hours to elute the protein on the outer periphery of the rice starch particles to further dehydrate the rice starch, and then the rice flour is further subdivided and immersed in the alkaline aqueous solution for 4 to 8 hours, The proteins in the central portion are eluted, followed by filtration and washing with water to obtain rice starch particles.
이와 같이 종래의 쌀 전분제조방법은 쌀가루를 알칼리 수용액에 장시간 침지시켜야 하므로 제조시간이 많이 소요되어 생산성이 낮으며, 쌀 전분의 여과 및 수세 시에 전분층이 부유하게 되어 쌀 전분의 유실률이 높아 회수율이 낮은 단점을 가진다. As described above, the conventional method for producing rice starch requires a long time to immerse the rice flour in an aqueous alkaline solution. Therefore, the production time is long and the productivity is low. When the rice starch is filtered and washed, the starch layer floats, Has a low disadvantage.
그뿐만 아니라 쌀 양의 4~5배 정도되는 다량의 알칼리 수용액을 사용하여 단백질을 용해, 제거하기 때문에 폐수도 많이 발생되는데, 특히, 호화지연제 등을 사용하는 경우에는 폐수 발생량이 더 증가된다. 일반적으로 전분 1톤 제조시 최소 약 5톤~ 50톤의 폐수가 발생되는 것으로 알려져 있다. 따라서 폐수처리를 위한 대규모 폐수처리시설이 요구되는 등 폐수처리비용이 많이 발생되며, 이는 쌀 전분의 제조원가를 상승시키는 요인으로 작용하고 있다. In addition, a large amount of alkaline aqueous solution, which is about 4 to 5 times the amount of rice, is used to dissolve and remove proteins. Therefore, many wastewater is generated. In particular, when a delaying agent is used, the amount of wastewater is further increased. It is generally known that at least 5 to 50 tons of wastewater is produced when 1 ton of starch is produced. Therefore, a large-scale wastewater treatment facility for wastewater treatment is required, and the cost of wastewater treatment is high, which increases the manufacturing cost of rice starch.
또한, 알칼리 수용액을 이용하여 제조된 쌀 전분은 표면이 미황색으로 변색되기 때문에, 고품질의 쌀 전분을 제조하기 위해서는 제조된 쌀 전분을 최소 4~5회 이상 정제하는 공정을 거쳐야 고품질의 제품을 얻을 수 있다는 단점도 가진다. In order to produce high quality rice starch, the rice starch prepared by using the alkaline aqueous solution is subjected to a process of purifying the rice starch at least 4 to 5 times or more to obtain a high quality product. .
한편, 쌀 단백질은 글루텔린(Glutelin)에 속하는 오리제닌(Oryzenin)과 프롤아민(Prolamin)에 속하는 글리아딘(gliadin)으로 구성된 비교적 단순한 단백질로서, 이들은 10개의 아미노산으로 구성되어 있다. 특히, 쌀 단백질 중에는 필수 아미노산인 라이신(lysine)이 밀, 옥수수, 조 등과 같은 곡물에 비해 2배 정도 많이 함유되어 있다. 따라서 쌀 전분 제조시 쌀에서 분리된 쌀 단백질을 그냥 폐기하는 것은 상당히 비경제적이다. On the other hand, the rice protein is a relatively simple protein consisting of 10 amino acids, consisting of gliadin belonging to Oryzenin and Prolamin belonging to Glutelin. In particular, lysine, an essential amino acid, is contained in rice protein more than twice as much as grains such as wheat, corn, and crude. Therefore, it is quite uneconomical to just discard rice proteins isolated from rice during the production of rice starch.
그러나 전술한 바와 같은 종래의 방법으로 쌀 전분을 제조하는 경우에는 쌀 단백질이 알칼리의 영향으로 변성될 가능성이 높기 때문에 분리된 쌀 단백질의 재활용도가 떨어진다. However, when rice starch is prepared by the conventional method as described above, the rice protein is less likely to be recycled because it is likely to be denatured by the influence of alkali.
본 발명은 상기의 문제점에 착안하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 쌀 단백질의 용출을 위한 최적의 용매를 사용하여 고순도의 쌀 전분을 신속하고 높을 수율로 제조할 수 있으며, 또한, 종래의 방법에 비해 폐수의 발생량이 현저하게 감소되어 환경친화적이고 생산비도 절감되며, 쌀 단백질이 변성없이 용출되므로 용출된 쌀 단백질을 회수하여 재활용도 가능한 새로운 구성의 쌀 전분 제조방법에 관한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method of producing rice starch of high purity at a high yield by using an optimal solvent for dissolving rice protein, The present invention relates to a novel method for producing rice starch which is capable of recovering eluted rice proteins and recycling them because the amount of waste water generated is remarkably reduced compared with that of conventional rice starches.
본 발명의 특징에 따르면, (1) 쌀가루를 쌀가루 중량의 1.5~2배의 함수 부탄올에 투입하여 현탁액을 만들고, 알칼리 수용액을 가하여 pH를 5.8~8.0로 조절하고, 온도 50~55℃로 유지되도록 가열하여 1시간 반~2시간 동안 쌀 전분입자의 단백질을 용출시키는 1차 쌀 단백질 용출단계; (2) 상기 (1)단계를 마친 현탁액에 알칼리 수용액을 추가로 가하여 현탁액의 pH를 8.5~9.5로 조절하고, 온도가 56~58℃로 유지되도록 가열하여 40분~1시간 동안 상기 쌀 전분입자 심부층에 잔존하는 쌀 단백질을 용출시키는 2차 쌀 단백질 용출단계; (3) 상기 (2)단계를 마친 현탁액에서 쌀 전분입자를 분리 수득하는 단계; 및 (4) 상기 (3)단계에서 분리된 쌀 전분입자를 세척, 탈수하여 정제하는 단계;을 포함하는 것을 특징으로 하는 쌀 전분제조방법이 제공된다. According to a feature of the present invention, (1) a rice flour is added to a functional butanol having a weight of 1.5 to 2 times the weight of the rice flour to prepare a suspension, the pH is adjusted to 5.8 to 8.0 by adding an aqueous alkali solution, A first rice protein elution step in which the protein of rice starch particles is eluted for 1 hour and a half to 2 hours by heating; (2) The pH of the suspension is adjusted to 8.5 to 9.5 by addition of an aqueous alkali solution to the suspension after completion of the step (1), and the rice starch particles are heated for 40 minutes to 1 hour by heating to maintain the temperature at 56 to 58 ° C. A second rice protein elution step of eluting the rice protein remaining in the deep layer; (3) separating the rice starch particles from the suspension after the step (2); And (4) washing, dehydrating and purifying the rice starch particles separated in the step (3).
이상과 같은 구성을 가지는 본 발명은 다음과 같은 효과를 가진다.The present invention having the above-described configuration has the following effects.
첫째, 폐수의 발생량이 감소된다. First, the amount of waste water generated is reduced.
본 발명은 쌀 단백질에 대한 용해능력이 큰 함수 부탄올을 쌀 단백질의 용매로 사용하기 때문에 쌀가루 중량의 1.5~2배 정도만 사용하여도 쌀 전분입자에 함유된 쌀 단백질을 효과적으로 용출시키기 때문에 종래 알칼리 수용액을 쌀가루의 4~5배 이상 사용하는 방법에 비해 폐수의 발생량이 현저하게 감소된다. Since the present invention utilizes a functional butanol having a high solubilizing capacity for rice protein as a solvent for rice protein, the rice protein contained in the rice starch particles can be effectively eluted even when only about 1.5 to 2 times the weight of the rice flour is used. The amount of wastewater generated is remarkably reduced compared with the method using 4 to 5 times more than the rice flour.
또한, 함수 부탄올이 친수성이여서 본 발명에서 단백질 분리보조제로 사용되는 알칼리수용액과 잘 혼합되기 때문에 별도의 유화제를 사용하지 않아도 되며, 또한, 함수 부탄올을 쌀 단백질의 용매로 사용하기 때문에 쌀 단백질 용출단계에서 가열을 하여도 쌀 전분이 쉽게 호화되지 않으므로 별도의 호화지연제를 사용하지 않아도 된다. 유화제나 호화지연제를 사용하는 경우에는 쌀 전분 세척시 이들 약제를 제거하기 위해 많은 양의 세척수가 요구되고, 이에 따라 폐수발생량도 증가되는데, 본 발명에서는 유화제나 호화지연제가 사용되지 않으므로 이러한 점에 의해서도 폐수발생량이 감소된다.In addition, since functional butanol is hydrophilic, it is mixed well with an aqueous alkali solution used as a protein separation assisting agent in the present invention. Therefore, it is not necessary to use a separate emulsifier. Also, since functional butanol is used as a solvent for rice protein, It is not necessary to use a separate delaying agent because the rice starch does not easily age when heated. When an emulsifier or a delaying agent is used, a large amount of washing water is required to remove these agents when washing rice starch, thereby increasing the amount of waste water generated. In the present invention, an emulsifier or a delaying agent is not used. The amount of waste water generated is also reduced.
둘째, 고순도의 쌀 전분을 경제적으로 생산할 수 있다. Second, high purity rice starch can be economically produced.
본 발명은 1차 단백질 용출단계에서 현탁액의 pH를 5.8~8.0, 온도를 50~55℃로 조절함으로써 쌀 전분입자의 비결정영역의 섬유질 다발을 이완시켜 쌀 전분입자의 팽윤을 제한적으로 유도하여 쌀 전분은 호화되지 않으면서 쌀 전분입자의 비결정영역으로 용매가 유입되도록 하여 단백질을 효과적으로 용출시키며, 2차 단백질 용출단계에서는 쌀 전분입자의 심층부을 이루는 결정영역의 섬유질 다발을 이완시켜서 용매가 쌀 전분입자의 심부층까지 유입되도록 하여 1차 단백질 용출단계에서 용출되지 못하고 심부층에 잔유하는 쌀 단백질을 추가적으로 용출시킴으로써 고 순도의 쌀 전분을 제조할 수 있다. In the first protein elution step, the pH of the suspension is adjusted to 5.8 to 8.0 and the temperature to 50 to 55 ° C to relax the fiber bundles in the amorphous region of the rice starch particles to restrict the swelling of the rice starch particles, The protein is efficiently eluted by allowing the solvent to flow into the amorphous region of the rice starch particles without being enriched. In the second protein elution step, the fiber bundles of the crystal region constituting the deep part of the rice starch particles are relaxed, Layer, so that high purity rice starch can be prepared by further eluting the rice protein remaining in the deep layer without being eluted in the primary protein elution step.
또한, 종래 쌀전분 제조방법과 달리, 함수 부탄올을 용매로 사용하기 때문에 호화지연제를 사용하지 않고도 종래에 비해 비교적 높은 온도로 가열하여도 쌀 전분이 호화되지 않으므로, 1, 2차 단백질 용출단계에서 가열하여 단백질 용출속도를 증가시킴으로써 쌀 전분의 제조시간이 단축되어 생산성이 향상된다.In addition, unlike conventional rice starch production methods, since functional butanol is used as a solvent, rice starch is not degraded even when it is heated to a relatively higher temperature than conventional ones without using a delaying agent, so that in the first and second protein elution steps By heating to increase protein elution rate, the production time of rice starch is shortened and productivity is improved.
셋째, 쌀 단백질이 변성되지 않아 분리된 쌀 단백질의 재활용이 가능하다. Third, the rice protein can not be denatured and it is possible to recycle the separated rice protein.
쌀 단백질 용출단계에서 쌀 단백질이 변성되지 않도록 온도 및 pH를 조절함으로써, 쌀 단백질 변성되지 않고 용출되기 때문에 단백질을 회수하여 재활용이 가능하다. 특히, 필수아미노산인 라이신은 다른 곡물류에 비해 쌀에 2배 정도 많이 함유되어 있기 때문에 이와 같이 쌀 전분 제조시 용출된 라이신을 회수하여 사용하는 것은 상당히 유용하다. By controlling the temperature and pH so that the rice protein is not denatured in the leaching step of the rice protein, the protein can be recovered and recycled because the rice protein is not denatured and eluted. In particular, since lysine, which is an essential amino acid, is contained twice as much as rice in comparison with other grains, it is quite useful to recover and use the lysine eluted in the production of rice starch.
넷째, 쌀 전분의 회수율이 높다. Fourth, the recovery rate of rice starch is high.
쌀 전분입자들 사이의 쿨룽인력이 증가되어 쌀 전분입자의 뭉침이 발생되므로, 쌀 단백질의 용출이 완료된 후 쌀 전분입자의 분리단계에서 쌀 전분입자의 유실이 방지되고 따라서 쌀 전분의 회수율이 향상된다. The Kollung drag force between the rice starch particles is increased to cause the aggregation of the rice starch particles so that the loss of the rice starch particles is prevented during the separation step of the rice starch particles after the elution of the rice protein is completed and thus the recovery rate of the rice starch is improved .
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공정도
도 2는 pH변화에 따른 쌀 단백질의 용해도 그래프1 is a schematic diagram of a process according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the solubility of rice protein
이하에서 도면을 참조하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제조공정도로서, 본 발명은 다음과 같은 공정으로 이루어진다. FIG. 1 is a schematic view of a manufacturing process according to a preferred embodiment of the present invention, and the present invention comprises the following processes.
1) 1차 쌀 단백질 용출단계1) Primary rice protein elution step
쌀가루를 쌀가루 중량의 1.5~ 2배 정도의 함수(含水) 부탄올에 투입하여 현탁시키고, 알칼리 수용액을 추가하여 현탁액의 pH를 5.8~8.0으로 조절하고, 50~55℃가 유지되도록 가열하여 1시간 반에서 2시간 정도 반응시킨다. 이때 쌀가루가 가라앉지 않고 분산된 상태를 유지하도록 교반하면서도 반응시킨다.The pH of the suspension was adjusted to 5.8 to 8.0 by adding an aqueous alkaline solution to the rice flour at a ratio of 1.5 to 2 times the weight of the rice flour, and the mixture was heated to maintain the temperature at 50 to 55 ° C for 1 hour and a half For 2 hours. At this time, the rice flour is allowed to react while stirring to maintain the dispersed state without sinking.
함수 부탄올은 쌀가루의 단백질을 분리하기 위한 용매로서, 쌀 단백질을 구성하고 있는 거의 모든 단백질을 가용화시킨다. 특히, 함수 부탄올은 친수성을 가지지 때문에 별도의 유화제 없이도 알칼리 수용액과 잘 혼합되는 장점을 가지며, 또한, 용해도 상수(solubility parameter)가 11.0으로서, 다른 친수성 용매에 비해 용해도 상수가 높기 때문에 알칼리 수용액과의 반응성도 낮아 알칼리 수용액과 부가반응을 일으키지 않는 장점도 가진다. Functional butanol is a solvent for the separation of protein from rice flour, which solubilizes almost all the proteins that make up the rice protein. In particular, since functional butanol has a hydrophilic property, it has an advantage of being well mixed with an aqueous alkali solution even without a separate emulsifier, and has a solubility parameter of 11.0 and a higher solubility constant than other hydrophilic solvents. The addition reaction with the aqueous alkaline solution is not caused.
또한, 본 발명에서 현탁액에 물과 용매인 함수 부탄올이 혼합되어 있기 때문에, 현탁액 내에서 용매의 쿨롱인력이 낮아지고, 이에 쌀 전분입자들 사이의 쿨롱인력은 상대적으로 높아져서 쌀 전분입자의 뭉침이 발생되므로 쌀 전분입자의 현탁이 방지되는 효과를 얻을 수 있고, 따라서 쌀 전분의 회수율이 향상된다. In addition, in the present invention, since water and a functional butanol as a solvent are mixed in the suspension, the coulomb drag of the solvent in the suspension is lowered, and the coulomb force between the rice starch particles is relatively increased, so that the rice starch particles are agglomerated The effect of preventing suspension of rice starch particles can be obtained, and thus the recovery rate of rice starch is improved.
함수 부탄올은 쌀가루 중량의 1. 5~2배 정도 사용되는데, 함수 부탄올을 상기 양 정도만 사용하여도 쌀 전분입자에 함유된 단백질이 충분히 용해되며, 상기 양보다 많이 사용하여도 쌀 단백질의 용출효율이 증가되지 않으므로 경제적인 측면에서도 함수 부탄올을 상기 양보다 많이 사용하는 것은 바람직하지 않다. Functional butanol is used at about 1.5 to 2 times the weight of the rice flour. Even if the functional butanol is used only in the above amount, the protein contained in the rice starch particles is sufficiently dissolved. Even if the amount is more than the above amount, It is not economically advantageous to use the functional butanol more than the above amount.
본 단계에서는 쌀 전분입자의 비결정 영역의 섬유질 다발을 이완시키되, 쌀 전분입자가 호화되지 않도록 적절하게 팽윤시키기 위해 알칼리 수용액을 첨가하여 현탁액의 pH를 5.8~8.0로 조절하고, 반응온도를 50~55℃로 유지시킨다. In this step, the pH of the suspension is adjusted to 5.8 to 8.0 by adding an aqueous alkali solution to relax the fiber bundles in the amorphous region of the rice starch particles so that the starch particles of rice are not swollen properly, and the reaction temperature is adjusted to 50 to 55 ≪ / RTI >
일반적으로 쌀 전분입자의 팽윤이 일어나지 않으면 용매가 쌀 전분입자의 비결정영역 및 결정영역으로 침투하지 못하여 쌀 단백질이 제대로 용출되지 못하기 때문에 고순도의 쌀 전분을 얻을 수 없고, 쌀 전분 제조에 과도하게 많은 시간이 소요된다. 그러나 쌀 전분입자가 과도하게 팽윤하면 쌀 전분이 호화되기 때문에 쌀 전분이 호화되지 않도록 쌀 전분입자를 최소한으로 팽윤시킬 필요가 있다.Generally, if the swelling of the rice starch particles does not occur, the solvent will not penetrate into the amorphous region and the crystalline region of the rice starch particles, and the rice protein will not be properly eluted, resulting in a failure to obtain high purity rice starch. It takes time. However, since rice starch gels when rice starch particles are excessively swollen, it is necessary to swell the rice starch particles to a minimum so that rice starch does not become luxurious.
이와 같이 알칼리 수용액에 의해 쌀 전분입자가 적절하게 팽윤되면 쌀 단백질의 용출 속도가 향상되기 때문에 알칼리 수용액이 단백질 분리보조제로서 기능한다. 특히, 본 발명에서는 함수 부탄올을 단백질 용출을 위한 용매로 사용하고 알칼리 수용액을 단백질 분리보조제로 소량 사용하기 때문에, 쌀 단백질의 용출속도를 향상시키기 위해 현탁액의 온도를 50~55℃ 정도로 비교적 높은 수준으로 올려도 쌀 전분입자가 호화되지 않는다. When the rice starch particles are properly swollen by the aqueous alkali solution, the elution rate of the rice protein is improved, so that the aqueous alkali solution functions as a protein separation assisting agent. Particularly, in the present invention, since functional butanol is used as a solvent for protein elution and a small amount of an aqueous alkali solution is used as a protein separation assisting agent, the temperature of the suspension is raised to a relatively high level of about 50 to 55 ° C Rice starch particles are not luxurious even when put up.
도 2에 도시된 'pH변화에 따른 쌀 단백질의 용해도 그래프'를 통해 알 수 있는 바와 같이, 쌀 단백질의 용해도가 pH가 5.8에서 급격히 증가하므로 쌀 단백질의 신속한 용출을 위해 현탁액의 pH를 5.8 이상으로 조절하는 것이 바람직하다. 또한, pH가 8.0 초과하는 경우에는 쌀 단백질의 용해도가 증가하지만, 가열에 의해 쌀 전분이 호화될 가능성이 현저하게 높아지므로 알칼리 수용액의 첨가량을 pH 8.0을 초과하지 않도록 조절하는 하는 것이 바람직하다. As can be seen from the graph of 'solubility of rice protein according to pH change' shown in FIG. 2, since the solubility of rice protein rapidly increases at pH 5.8, the pH of the suspension is increased to 5.8 or more . When the pH is more than 8.0, the solubility of the rice protein is increased. However, since the possibility that the rice starch becomes luxurious by heating is remarkably increased, it is preferable to adjust the added amount of the alkaline aqueous solution so as not to exceed the pH 8.0.
알칼리 수용액으로는 탄산나트륨 수용액, 수산화나트륨 수용액, 수산화칼륨수용액, 탄산칼륨 수용액 중에서 1종 이상이 사용된다.As the aqueous alkali solution, at least one of aqueous solution of sodium carbonate, aqueous solution of sodium hydroxide, aqueous solution of potassium hydroxide and aqueous solution of potassium carbonate is used.
또한, 온도가 높을수록 단백질의 용출속도도 향상되므로, 단백질의 용출속도를 증가시키기 위해서는 현탁액을 가열할 필요가 있다. 예를 들면, 쌀 단백질의 주축을 이루는 오리제닌(oryzenin)은 온도가 10℃ 상승함에 따라 용출속도가 2~3배 증가한다. 그러나 열에 의해 단백질이 변성되지 않아야 하므로 현탁액의 가열온도를 조절하여야 한다. Further, the higher the temperature, the higher the dissolution rate of the protein. Therefore, in order to increase the dissolution rate of the protein, it is necessary to heat the suspension. For example, the oryzenin, the main axis of rice protein, increases the elution rate by 2 to 3 times as the temperature rises by 10 ° C. However, since the protein should not be denatured by heat, the heating temperature of the suspension should be controlled.
쌀 단백질이 60℃부터 변성되므로 현탁액의 온도를 60℃ 이하 유지시켜도 되지만, 현탁액의 온도가 55℃ 보다 높으면, 반응이 진행될수록 단백질의 변성이 유도되고, 쌀 전분입자가 호화될 우려도 있으므로 현탁액의 온도를 50~55℃로 조절하는 것이 바람직하다. Since the rice protein is denatured from 60 ° C, the temperature of the suspension may be maintained below 60 ° C. However, if the temperature of the suspension is higher than 55 ° C, the denatured protein may be induced as the reaction progresses and the rice starch particles may become luxurious. It is preferable to adjust the temperature to 50 to 55 占 폚.
이와 같이 본 단계에서는 현탁액의 pH를 5.8~8.0로 하고, 반응온도를 50~55℃로 하여 쌀 전분입자의 팽윤을 적절히 유도함으로써, 쌀 전분입자가 호화되지 않고 쌀 단백질이 변성없이 신속하게 용출된다. Thus, in this step, the swelling of the rice starch particles is suitably induced by adjusting the pH of the suspension to 5.8 to 8.0 and the reaction temperature to 50 to 55 ° C, so that the rice starch particles do not gel and rapidly dissolve without denaturation of the rice protein .
2) 2차 쌀 단백질 용출단계2) Second rice protein elution step
본 단계에서는 상기 1차 쌀 단백질 용출단계을 거친 현탁액에 알칼리 수용액을 추가하여 현탁액의 pH를 8.5~9.5 정도로 조절하고, 현탁액의 온도가 56~58℃ 정도를 유지하도록 가열하면서 40분에서 1시간 정도 반응시킨다. 본 단계에서도 쌀가루가 가라앉지 않도록 교반하면서 반응시킨다.In this step, the pH of the suspension is adjusted to about 8.5 to 9.5 by adding an alkali aqueous solution to the suspension subjected to the primary rice protein elution step, and the suspension is heated for about 40 minutes to 1 hour while heating to maintain the temperature of 56 to 58 ° C . In this step, the rice flour is allowed to react with stirring to prevent sinking.
본 단계에서 알칼리 수용액을 더 추가하여 현탁액의 pH를 높여서 쌀 전분입자의 심부층을 이루는 결정영역의 섬유질 다발을 좀 더 이완시켜서 용매가 쌀 전분입자의 심부층으로까지 유입되도록 하여 쌀 전분입자의 심부층에 잔존하는 쌀 단백질을 추가적으로 용출시킨다. In this step, an aqueous alkaline solution is further added to raise the pH of the suspension, so that the fibrous bundle in the crystalline region forming the deep layer of the rice starch particles is further relaxed so that the solvent flows into the deep layer of the rice starch particles, The rice protein remaining in the layer is further eluted.
쌀 단백질을 구성하는 10종의 아미노산 중에서 가장 중요한 단백질인 라이신의 등전점(PI)이 9.7인데, 이 등전점에서는 라이신의 응집작용이 발생되어 라이신의 용출이 어려워지므로 현탁액의 pH를 8.5~9.5로 조절하는 것이 바람직하다. 또한, 현탁액의 온도를 단백질이 변성되지 않는 최고 온도인 56~58℃로 올려서 쌀 전분입자의 잔여 단백질의 용출속도를 최대로 상승시킨다. The isoelectric point (PI) of the lysine, which is the most important protein among the ten amino acids constituting the rice protein, is 9.7. At this isoelectric point, the coagulation action of lysine occurs and the dissolution of lysine becomes difficult. Therefore, the pH of the suspension is adjusted to 8.5 to 9.5 . Also, the temperature of the suspension is increased to 56 ~ 58 ° C, which is the maximum temperature at which the protein is not denatured, to maximally increase the elution rate of the residual protein of the rice starch particles.
본 단계은 상기와 같은 pH 및 온도 조건에서 40분에서 1시간 정도 반응을 수행시키면 쌀 전분입자의 심부층에 잔존하는 쌀 단백질이 거의 대부분 용출되므로 순도 98% 이상의 고 순도의 쌀 전분을 얻을 수 있다. In this step, when the reaction is carried out at the above pH and temperature conditions for about 40 minutes to 1 hour, the rice protein remaining in the deep layer of the rice starch particles is mostly eluted, so that high purity rice starch having a purity of 98% or more can be obtained.
3) 쌀 전분을 분리하는 단계 3) Separation of rice starch
2차 단백질 분리단계이 끝난 다음, 현탁액을 원심분리기로 탈수하여 쌀 전분과 쌀 단백질이 함유된 액체를 분리한다. 이와 같이 원심분리하면 쌀 전분은 고형분형태로 얻어진다.After the second protein separation step, the suspension is dehydrated with a centrifuge to separate the rice starch and the liquid containing the rice protein. When centrifuged in this manner, rice starch is obtained in the form of a solid.
이때 전술한 바와 같이, 쌀 전분입자들 사이의 쿨롱인력이 상대적으로 높아서 쌀 전분입자들의 뭉침이 발생되어 현탁이 방지되므로 쌀 전분입자의 분리효율이 향상된다. At this time, as described above, since the coulomb force between the rice starch particles is relatively high, the rice starch particles are clumped to prevent the suspension, thereby improving the separation efficiency of the rice starch particles.
4) 쌀 전분 정제단계4) Rice starch purification step
상기 단계에서 분리된 쌀 전분을 수세, 농축, 탈수하여 정제하여 최종적인 쌀 전분을 수득한다. 본 단계에서는 종래의 쌀 전분 정제단계과 동일한 방법으로 수행된다. The rice starch separated in the above step is washed, concentrated, dehydrated and purified to obtain the final rice starch. This step is performed in the same manner as the conventional rice starch purification step.
필요에 따라서는 상기와 같이 정제된 쌀 전분을 α화시켜 변성전분을 제조할 수도 있다. 이 경우에는 상기와 같은 방법으로 정제된 쌀 전분을 함수율 22 ~ 25%가 되도록 물을 가하고 100토르(torr) 감압으로 50~55℃로 가열교반하여 쌀 전분을 α화 시켜서 쌀 변성전분을 만든다. 바람직하게는 이 단계은 상기 쌀 전분을 수직형 니더(Vertical kneader)를 이용하여 이루어진다. 그리고 가열되어 α화된 변성전분을 건조시킨다. 이러한 건조단계에서 쌀 전분의 α화가 고정된다. If necessary, the modified rice starch may be transformed into alpha to produce modified starch. In this case, water is added so that the moisture content of the purified rice starch is 22 to 25%, and the mixture is heated to 50 to 55 ° C under a reduced pressure of 100 torr to obtain rice starch. Preferably, this step is carried out using a vertical kneader. Then, the heated starch is dried by heating. In this drying step, the α-starch of rice starch is fixed.
이상과 같은 구성을 가지는 본 발명은 함수 부탄올을 쌀 단백질 용매로 사용하고, 알칼리 수용액을 단백질 분리보조제로 사용하기 때문에 종래의 쌀 전분제조방법에 비해 상대적으로 높은 온도로 가열하여도 쌀 전분이 호화되지 않으므로, 상대적으로 신속하게 쌀 단백질을 거의 대부분 용출시킬 수 있으며, 쌀가루의 4~5 정도의 다량의 알칼리 수용액을 사용하는 종래의 방법에 비해 폐수 발생량도 줄일 수 있는 장점이 있다. In the present invention having the above-described structure, since functional butanol is used as a rice protein solvent and an aqueous alkaline solution is used as a protein separation assisting agent, the rice starch is not agglomerated even when heated to a relatively higher temperature than conventional rice starch preparation methods Therefore, it is possible to elute almost all of the rice protein relatively quickly, and there is an advantage that the amount of wastewater can be reduced compared with the conventional method using a large amount of alkali aqueous solution of about 4 to 5 times of the rice flour.
또한, 쌀 단백질이 변성되지 않고 용출되기 때문에 쌀 단백질의 재활용도 가능한 장점을 가진다. 본 발명에서 용출된 쌀 단백질은 공지된 방법으로 회수하여 재활용한다. In addition, since rice protein is not denatured but eluted, rice protein can be recycled. The rice protein eluted in the present invention is recovered and recycled by a known method.
실험예Experimental Example 1 One
500L의 반응기에 쌀가루 100Kg과 함수 부탄올 200L(160Kg)을 투입하여 현탁액을 만들고, 알칼리 수용액을 가하여 현탁액의 pH를 7.0로 조절한 후, 52℃로 가열하여 교반하면서 2시간 반응시킨 후, 현탁액의 pH가 9.0가 되도록 알칼리 수용액을 추가로 가하고 58℃로 가열하여 1시간 동안 반응시켜서 쌀 단백질을 용출시켰다. 100 Kg of rice flour and 200 L of functional butanol (160 Kg) were added to a 500 L reactor to prepare a suspension. The pH of the suspension was adjusted to 7.0 by adding an aqueous alkali solution, followed by heating at 52 캜 for 2 hours while stirring. Was adjusted to 9.0, and the mixture was heated to 58 DEG C and reacted for 1 hour to elute the rice protein.
반응 후 현탁액을 원심분리하여 쌀 전분입자를 용액으로 부터 분리하고, 세척, 농축, 탈수를 거쳐 68Kg의 쌀 전분을 얻었다. After the reaction, the suspension was centrifuged to separate the rice starch particles from the solution, washed, concentrated, and dehydrated to obtain 68 kg of rice starch.
그리고, 현탁액에서 쌀 전분을 분리하고 남은 쌀 단백질이 함유된 용액에 1N-염산을 첨가하여 용액의 pH를 오리제닌(Oryzenin)의 등전점인 6.45로 조정하여 판형 열교환기 내에서 30~40℃로 30분간 정체 이후 디스크분리판형 원심농축기에서 정제, 농축, 탈수한 후 열풍건조기에서 50℃에서 건조하고 80메쉬로 분쇄하여 단백질 6.8kg을 수득하였다.The pH of the solution was adjusted to 6.45, which is the isoelectric point of Oryzenin, by adding 1N-hydrochloric acid to the solution containing rice protein, which was separated from the suspension of rice starch. The pH of the solution was adjusted to 30 to 40 ° C After the mixture was allowed to stand, the mixture was purified, concentrated, and dehydrated in a disk-separating centrifugal concentrator, dried in a hot-air drier at 50 DEG C and pulverized to 80 mesh to obtain 6.8 kg of protein.
Claims (1)
(2) 상기 (1)단계를 마친 현탁액에 알칼리 수용액을 추가로 가하여 현탁액의 pH를 8.5~9.5로 조절하고, 온도가 56~58℃로 유지되도록 가열하여 40분~1시간 동안 상기 쌀 전분입자 심부층에 잔존하는 쌀 단백질을 용출시키는 2차 쌀 단백질 용출단계;
(3) 상기 (2)단계를 마친 현탁액에서 쌀 전분입자를 분리 수득하는 단계; 및
(4) 상기 (3)단계에서 분리된 쌀 전분입자를 세척, 탈수하여 정제하는 단계;을 포함하는 것을 특징으로 하는 쌀 전분 제조방법.(1) The rice flour was added to the boiling water of 1.5 to 2 times the weight of the rice flour to prepare a suspension. The pH was adjusted to 5.8 to 8.0 by adding an aqueous alkali solution and heated to maintain the temperature at 50 to 55 ° C. A first rice protein elution step of eluting proteins of rice starch particles over a period of time;
(2) The pH of the suspension is adjusted to 8.5 to 9.5 by addition of an aqueous alkali solution to the suspension having been subjected to the step (1), and the rice starch particles are heated for 40 minutes to 1 hour by heating to maintain the temperature at 56 to 58 ° C. A second rice protein elution step of eluting the rice protein remaining in the deep layer;
(3) separating the rice starch particles from the suspension after the step (2); And
(4) washing, dehydrating and purifying the rice starch particles separated in the step (3).
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