Effect of Sucrose and Gluten on Glass Transition, Gelatinization, and Retrogradation of Wheat Starch

밀전분의 유리전이와 호화 및 노화에 대한 sucrose와 글루텐의 영향

Differential scanning calorimetry (DSC) was used to study effects of sucrose and gluten on wheat starch glass transition, gelatinization, and retrogradation. Glass transition temperature ($T_{g}$) of wheat starch decreased as the ratio of sucrose or gluten to starch increased. Both peak temperature ($T_{G}$) and enthalpy values of gelatinization endotherm increased or decreased with increasing ratio of sucrose or gluten, respectively. Wheat starch gel with no sucrose and gluten recrystallized up to 4 weeks of storage at $4^{\circ}C$, whereas those with sucrose and gluten completed recrystallization within 1 week. Both wheat starch gels with no sucrose and gluten, and those with sucrose and gluten at storage temperature of $32^{\circ}C$ recrystallized up to 4 weeks, with wheat starch-sucrose-gluten (1 : 0.5 : 0.12) system, which had highest ratios of gluten and sucrose to starch, showing lowest recrystallization. Nucleation and propagation rates of starch gel recrystallization based on polymer crystallization principles can be converted into peak width (${\delta}T$) and peak temperature ($T_{R}$) of retrogradative endotherm by DSC, because higher nucleation rate at storage temperature of $4^{\circ}C$ close to $T_{g}$ showed higher ${\delta}T$, whereas higher propagation rate at $32^{\circ}C$ (close to $T_{G}$) had higher $T_{R}$.

전분, 단백질, 지방, 당류 등의 복잡한 다성분계로 구성된 전분질식품의 노화를 억제하기 위한 기초자료를 얻기 위해 전체 수분함량 50%의 동일한 조건에서 밀전분과 sucrose와 글루텐을 모델계로 하여 전분의 유리전이와 호화 및 노화현상을 연구하였다. Sucrose나 글루텐은 밀전분에 대한 첨가비율이 증가함에 따라 밀전분의 유리전이온도($T_G$)를 감소시켰으며 sucrose는 밀전분의 호화온도($T_G$)와 호화엔탈피값(${\Delta}H_G$)을 증가시켰다. 글루텐을 포함한 시료들은 글루텐을 포함하지 않은 시료들보다 낮은 $T_G$와 ${\triangle}H_G$값을 나타내었다. 저장온도 $4^{\circ}C$에서 4주간 저장한 밀전분겔 시료들 중 sucrose와 글루텐을 포함하지 않는 밀전분겔은 4주의 저장기간 동안 재결정이 계속된 반면 밀전분-sucrose계와 밀전분-sucrose-글루텐계는 1주의 저장기간에 거의 재결정이 완료되었다. 저장온도 $32^{\circ}C$에서 모든 전분겔 시료들은 저장기간 1주의 저장기간에서 재결정 발생속도가 컸으며 4주의 저장기간까지 느린 속도이지만 계속적으로 재결정이 발생하였으며 밀전분에 대해 sucrose와 글루텐의 첨가비가 가장 높았던 1 :0.5 :0.12의 밀전분-sucrose-글루텐계의 노화된 정도가 가장 적었다. DSC로 측정한 노화의 결과들은 폴리머재결정원리에서의 결정의 핵형성율과 핵성장율이 노화 endotherm의 peak 폭(${\delta}T$)과 peak온도($T_R$)로 전환된다는 실험적 결과로부터 노화에 대한 해석이 가능하였다.