Effect of Heat Treatment Conditions on the Characteristics of Gel Made from Arrowroot Starch in Korea Cultivars

This study was conducted to investigate the effects of starch concentrations and heating conditions on the gel characteristics of arrowroot starch. Arrowroot starch gels with various pHs, and starch concentrations, were prepared using different temperatures and heating times, and then stored for 24 hrs at $4^{\circ}C$. The hardness of sample gels made at pH 2.0 and 4.0 increased as the starch concentration increased from 7% to 10%, with the maximum value of 94 N being obtained when the gel was prepared at pH 4.0 with a starch concentration of 10%. The maximum hardness of samples prepared with concentrations of starch ranging from 7~9% appeared at $80^{\circ}C$, regardless of the heating temperature and time. Furthermore, the hardness of samples prepared at greater than $100^{\circ}C$ was relatively lower than that of samples prepared at other temperatures. When a starch concentration of 8% was used, the degree of gelatinization(DR) increased as the heating temperature increased, with the maximum value of DR being about 76% at $120^{\circ}C$, regardless of heating time. After storage for 24 hrs, the hardness of samples prepared at $70^{\circ}C$, $80^{\circ}C$ and $90^{\circ}C$ appeared to decrease, while that of samples prepared at $100^{\circ}C$, $110^{\circ}C$ and $120^{\circ}C$ increased. The correlation between hardness and the degree of gelatinization or retrogradation was very high when samples were prepared at $80^{\circ}C$ with a starch concentration of 9%, as indicated by a correlation coefficient of greater than 0.95. Overall, the microstructures of freeze-dried arrowroot starch gel were composed of a continuous network of amylose and amylopectin with fragmented ghost structures in an excluded phase, but these ghost structures were more evident after storage and with increased heating temperature.

국내산 칡 전분 젤 특성에 미치는 가열처리 조건의 영향

본 연구는 칡 전분 젤의 제조 조건에 따른 젤의 특성을 알아보기 위하여 여러 가지 pH(2.0, 4.0, 7.0 및 10.0)와 칡 전분 농도 (7%, 8% 및 9%), 가열조건($70^{\circ}C$, $80^{\circ}C$, $90^{\circ}C$, $100^{\circ}C$, $110^{\circ}C$ 및 $120^{\circ}C$) 및 가열시간(10 min, 20 min 및 30 min)을 달리하여 칡 전분 젤을 제조하여 초기의 특성(강도, 호화도, 미세구조)과 24시간 저장한 후의 특성을 측정하고 이를 비교 분석하였다. pH 2.0 및 7%의 조건에서는 젤이 형성되지 않았으며, 그 외의 농도에서는 pH 2.0에서 최소의 강도를 나타내었으며, pH 4.0과 10%의 조건에서 최대값(약 94 N)을 보였다. pH 7.0과 10.0에서는 전분 농도가 7%에서 9%까지는 농도 증가에 따라 젤 강도가 증가하였으나, 10%의 경우에는 오히려 감소하는 경향을 나타내었다. 그리고 여러 가지 가열조건에서 7%, 8% 및 9%의 칡 전분 농도로 제조한 시료의 경우 가열온도 및 가열시간에 관계없이 $80^{\circ}C$에서 제조된 젤이 가장높은 강도(hardness)를 나타내었으며, 상대적으로 $100^{\circ}C$ 이상의 높은 농도에서 제조된 젤의 강도의 값이 작았다. $70^{\circ}C$와 $80^{\circ}C$에서는 가열시간이 길어질수록 젤의 강도가 증가하는 경향을 보였으나, $90^{\circ}C$ 이상의 온도에서는 가열시간이 길어 질수록 젤의 강도가 감소하였다. 그리고 24시간 저장한 후의 젤의 강도는 $100^{\circ}C$ 미만의 온도에서는 저장 전보다 감소하는 경향을 보였으나, $100^{\circ}C$ 이상에서는 오히려 증가하는 경향을 나타내었다. 젤의 호화도는 가열온도 및 시간이 증가할수록 전분 농도에 관계없이 증가하였으며, $80^{\circ}C$와 9%에서 제조한 젤의 강도와 호화도가 높은 상관성(r > 0.95)을 보였다. 한편, 젤의 미세구조는 그물망 구조로 저장 후 빈 공간이 더욱 뚜렷한 구조(ghost structure)로 변화되는 양상을 나타내었다.