분쇄마찰매체 함유 반응계를 이용한 무증자 Corn starch의 고농도 당화와 당화액의 조성에 관한 연구

A Novel saccharification method of uncooked concentrated corn starch using an agitated bead reaction system

무증자 전분의 효소당화시 분쇄마찰매체를 첨가하여 분쇄마찰 효과를 주어 당화를 촉진시키는 새로운 무증자 전분 당화법을 이용하여 HFCS의 제조에 적합한 포도당 함량이 높은 고농도 당액을 얻기 위해 연구하였다. 생전분을 고농도 당화를 위해 22.5, 39, 그리고 45%(w/v)와 같이 농도를 고농도까지 증가시켜 가면서 당화시킨 결과, 분쇄마찰 반응계를 활용할 경우 39%(w/v)와 같은 높은 전분 농도에서도 효율적인 당화가 가능하였으며, 8시간 후 75%, 24시간 후에는 92% 이상이 분해되었고 이때 당 농도는 425g/L 수준에 이르렀다. 초 고농도로 전분을 투입한 경우에도 전분을 batch식으로 투입하지 않고 분할 투입하는 fed-batch식으로 분할 투입한 결과 45%(w/v)와 같은 초 고농도에서도 우수한 결과를 얻었다. 또한 고농도에서는bead size가 큰 것이 당화촉진 효과가 컸다. 생성된 당조성을 HPLC로 분석한 결과 증자법의 당조성과 거의 유사한 glucose 95%, maltose 0.7%, 그리고 higher saccharide 4.5%로써 HFCS 제조에 적합한 특성을 갖추었다. 분쇄매체의 shearing에 의한 효소실활을 검토한 바 본 실험과 같은 교반하에서는 효소가 비교적 안정하였고. 특히 $Ca^{++}$은 효소 안정화에 매우 중요한 역할을 수행하였다.

Corn starch was saccharified without cooking in an agitated bead reaction system. Uncooked corn starch was effectively hydrolyzed even at the concentration as high as 39%(w/v). After 24 hours. the extent of saccharification reached at 92%, which corresponds glucose concentration of 425g/L. Fed-batch feeding of starch was more effective than batch feeding for saccharification of uncooked corn starch. The composition of hydrolysated of uncooked starch was analyzed. which was composed of 95% glucose, 0.7% of maltose, and 4.5% of high saccharide, similar with that of cooked starch. The hydrolysate can be successfully utilized for HFCS manufacture. The starch liquefying and saccharifying enzyme was relatively stable even be the physical impact of the attrition-milling media. The enzyme stabilizer, $Ca^{++}$, played an essential role in preventing the enzyme deactivation caused by the physical impact.