Abstract

In an agitated bead reaction system, the enzymatic saccharification of uncooked starch was substantially enhanced. The enhancement mechanism was investigated front the view of the structural aspect of starch. The mechanical impact caused by the movement of the attrition-milling media resulted neither the destruction of microcrystalline structure nor the fragmentation of starch granule. instead, the most distinct phenomenon was the swelling of starch granule up to about 2.5 times, and the swelling mechanism was not similar with that caused by cooking. However, in the case of the enzyme addition in the attrition coupled reaction system, the swollen starch was easily fragmented into the large number of small particles by the synergistic action of the enzyme and milling-media. The exposed surface area of the fragmented particles plays the major role in enhancing the saccharification. The saccharification rate was quite different depending on the source of starch, the reason was discussed in terms of the granular structure of uncooked starches.

분쇄마찰매체에 의한 무증자 생전분의 효소당화촉진 mechanism을 전분의 구조적 측면을 중심으로 규명하였다. 당화촉진 효과를 줄 수 있는 수준의 분쇄마찰매체의 기계적 교반운동은 생전분의 미세결정구조(microcrystalline structure) 파괴는 물론 전분입자를 붕괴 (fragmentation) 시키는 효과도 없었다. 생전분 입자구조 변화의 중요한 특징은 입자구조의 팽윤(swelling) 현상으로써 팽윤된 전분은 보수능력이 2.5배 정도까지 증가되었다. 이와 같은 기계적 충격에 의한 전분입자의 팽윤현상은 가열호화에 의한 $\alpha$-전분화에 따른 팽윤현상가는 상이하였다. 생전분을 장시간 bead-milling하여 전처리하며 팽윤시킨 생전분은 당화가 촉진되었으나 bead와 효소를 동시에 첨가시킨 경우의 당화속도와 수율에는 미치지 못하였다. 분쇄마찰 반응계에서 효소를 첨가 무증자 전분을 당화시킬 경우에는 생전분입자 2시간 전후하여 수많은 입자로 fragmentation되었다. 생전분의 당화촉진 mechanism은 분쇄마찰매체에 의하여 전분입자가 균열팽윤되고 이 팽윤된 생전분은 보다 쉽게 효소작용을 받아 침식되며 이 침식된 전분입자는 분쇄마찰매체에 의하여 더욱 가속적으로 fragmentation되어 효소작용이 촉진된다고 판단된다. 옥수수, 감자, 고구마 등 각종 생전분은 그 종류에 따라 분쇄마찰 반응계를 활용한 무증자 당화에 많은 차이가 있었으며 이를 전분입자의 구조와 연결시켜 고찰하였다.

Keywords

• Enzymatic Saccharification of Uncooked Starch;
• Attrition-Milling Media;
• Agitated Bead Reaction System;
• Uncooked Starch;
• Enhancing Mechanism;
• Starch Structure;
• Swelling