Preparation of slowly digestible sweet potato flour

Abstract

The preparation and structural characteristics of the slowly digestible starch in sweet potato flour were studied under various heat-moisture treatment conditions by using response surface methodology (RSM). The moisture content of the sweet potato flour was adjusted to 18, 23 or 28%, and the starch was heated at 90, 110 or 130C for 1, 8, 15 hr in a dry oven. The optimum conditions for the preparation of slowly digestible sweet potato flour was moisture content of 22%, temperature of 103℃, and treatment time of 5.8 h. The highest SDS content in heat-moisture treated sweet potato flour was 57.6%. The relative crystallinity of the heat-moisture treated sweet potato flour was decreased, and the X-ray diffraction patterns of the samples maintained the A-type. The differential scanning calorimetry of the heat-moisture treated flour showed a decreased gelatinization temperature range as compared with native sample and T0, Tp, Tc higher than that of native sample but gelatinization enthalpies lower than that of native one. The viscosity profiles and values changed significantly with HMT, resulting in higher pasting temperature, decrease of the viscosity values and no breakdown. It indicates that heat-moisture treated sweet potato flour is more stable at high temperature and shear rates than native one. Considering what has been covered so far in this study, it is temperature that has the greatest effect on SDS formation, among the factors: moisture level, temperature, and treatment time.

혈당 조절용 전분에 대한 연구가 상당히 진행되어 있지만, 수율이 낮고, 복잡한 처리과정 등의 문제로 상용화가 어려운 실정이다. 분말 형태는 공정이 간단하고, 대량생산이 용이하여 식품산업에 적용되기에 적합하다. 그리하여 고구마 분말에 식품가공 공정에서 처리하는 방법 중 하나인 물리적 처리방법(수분-열처리)을 이용하여 지소화성 전분의 형성 최적 조건 및 구조적, 물리화학적 특성을 조사하여 혈당 조절용 식품 개발의 가능성을 알아보고자 하였다. 고구마 분말을 수분-열처리하면 변색이 되기 때문에 글루코오스 같은 짧은 당들을 제거하기 위해 물로 씻은 뒤 건조하여 시료로 사용하였다. 신품종 고구마인 대유미 분말에 대해 3가지의 요인인 수분 (18, 23, 28%), 온도 (90, 110, 130℃), 시간 (1, 8, 15시간)과 요인 수준 3개를 각각 설정한 뒤 반응표면분석법을 사용하여 소화율을 측정하여 조제한 시료들을 평가하였다. 그 결과 수분함량 22%, 온도 103℃에서 5시간 48분 동안 반응시키는 조건을 지소화성 전분 함량이 최대가 되는 최적조건으로 확립하였다. 특히 지소화성 획분의 최적 생산 함량은 57.6%로 생분말 (44.1%)에 비해 높았다. 상대적 결정화도는 이전 논문 결과들과 비슷하게 수분-열처리 이후 감소하는 경향을 나타내었으며, X선 회절 유형 측면에서는 시료마다 강도의 차이를 보이기는 했지만, A형의 결정유형은 수분-열처리 후에도 변화하지 않았다. 수분-열처리한 고구마 분말을 시차주사열량계로 열역학적 특성을 조사하였을 때 모두 생전분에 비해 호화온도와 흡열전이온도 등이 증가하였고, 호화 엔탈피값은 감소하였다. 특히 고온에서 처리하였을 때 호화 엔탈피의 값이 더욱 감소하였다. 신속점도 측정계를 이용하여 페이스트 특성을 측정하였을 때, 페이스트 형성 온도가 증가하였고, 수분-열처리를 했을 때 생분말에 비해 점도는 모두 감소하였다. 고온에서 수분-열처리를 하였을 때 상대적으로 저온에서 수분-열처리를 한 것보다 점도가 낮은 값을 나타내었다. 팽윤력을 측정한 실험에서도 이와 비슷한 경향이 나타났으며, 90℃에서 처리한 시료가 130℃에서 처리한 시료보다 팽윤력의 감소 정도가 낮았다. 수분-열처리는 고구마 분말의 지소화성 획분 증가에 영향을 주었다. 증가요인으로 온도가 가장 큰 영향을 미치지만, 온도, 시간, 수분함량 모두 지소화성 전분의 증가와 관련이 깊었다. 결론적으로, 이 연구를 통해 수분-열처리를 통해 지소화성 전분의 함량이 높은 고구마 분말을 제조할 수 있고, 이렇게 제조된 혈당 조절용 소재는 소화율이 천천히 조절되도록 유도한다는 것을 알 수 있었다. 이 연구는 고구마를 이용한 혈당 조절성 식품 소재의 제조 조건을 정립하고, 구조적 및 이화학적 특성을 구명함으로써 식품산업에서 소비자의 건강을 증대시킬 수 있는 다양한 유형의 건강기능성 제품 개발에 필요한 기초 자료를 제공하였다.