Structural properties and in vitro digestibility of amylosucrase treated waxy corn starch affected by repeated retrogradation

Abstract

아밀로수크레이스 (AS) 처리 후 반복 노화 과정을 거친 찰 옥수수 녹말의 구조 및 소화 특성의 변화를 조사하였다. AS처리로 연장된 아밀로펙틴 사슬의 결정화를 양적, 질적으로 가속화하기 위해 다양한 노화 조건을 사용하였다. 반복 노화 조건은 4 °C에서 1일 또는 5일 저장하여 총 1회, 2회, 3회 반복하였고, AS처리 하지 않은 대조구 녹말 또한 같은 조건으로 노화 처리를 하여 비교하였다. AS 처리 후 녹말의 특성은 이온크로마토그래피를 통한 사슬 길이 분포 결과로 파악하였다. 녹말의 노화 후 결정 구조 특성은 X-선 회절, 시차주사 열량계를 이용하여 알아보았고, 소화율을 측정하여 결정 구조가 소화율에 미치는 영향에 대해서도 조사하였다. AS 처리 후 짧은 사슬 분포는 감소하였고 반면에 긴 사슬 분포는 증가하였다. 반복 노화 후에 모든 AS 처리 녹말의 X-선 회절도형은 B형을 나타내었고, 대조구 녹말과 비교하여 높은 상대적 결정화도와 용융 엔탈피값을 나타내었다. 소화율 결과에서는 높은 RS함량과 낮은 속도 상수를 보였다. 이는 5일 간격으로 세 반복 노화 처리한 실험구에서 더욱 큰 효과로 나타났다. 이 실험을 통해, 반복 노화는 AS 처리로 연장된 사슬의 재회합을 유도하여 노화를 가속화한다는 것을 증명하였다. 이는 대조구 녹말보다 AS 처리 녹말의 구조 및 소화 특성에 더 많은 변화를 가져왔고, 반복 노화에 의한 결정 구조의 차이는 소화율에 영향을 준다는 것 또한 확인하였다.

The structural characteristics and in vitro digestion properties of AS-treated waxy corn starch that underwent repeated retrogradation were investigated in this study. Various retrogradation conditions were used to accelerate crystallization of amylopectin chains elongated by AS. The retrogradation conditions were as follows: gelatinized starch gel was stored at 4 °C for 1 or 5 d to perform single-, double-, and triple-retrogradation treatment. AS control starch underwent the same procedure for comparison. High-performance anion-exchange chromatography was used to analyze the branch chain length distribution of AS-treated starches. The structural characteristics of starches after repeated retrogradation were determined by X-ray diffractometry and differential scanning calorimetry. in vitro digestibility was also evaluated in order to assess the effects of different crystal structures on their digestion properties. After the AS treatment, the proportion of short chains (DP 6-12) decreased, whereas that of long chains (DP 25-36 and DP ≥ 37) increased. The X-ray diffraction patterns of all AS-treated starches displayed a B-type polymorph, higher relative crystallinity (%), and greater melting enthalpy after repeated retrogradation. Regarding in vitro digestibility, starches treated with repeated retrogradation showed a higher yield of RS and a lower kinetic constant. These results were more prominent in AS-treated starches with 5 d interval of repeated retrogradation. Conclusively, this study demonstrated that repeated retrogradation could induce reassociation of chains elongated by AS-treatment, thereby accelerating starch retrogradation. It is suggested that repeated retrogradation brings more changes in structural properties and digestibility of AS-treated starch than those of control starch. Also, different crystal structures induced by repeated retrogradation affect the digestion properties. These findings suggest that repeated retrogradation is one of promising technologies for developing industrial RS products in the food industry.