Saccharification of Uncooked Starch

무증자 전분의 당화에 관한 연구

For the eventual alcohol production from uncooked starch, an efficient saccharification process was examined by using the combined action of steeping, pectin depolymerase, ${\alpha}-amylase$ and glucoamylase. The total sugar content of rice, sweet potato and tapioka used were 4.53, 4.26, and 3.92 mmole/g sample. $70\;{\pm}\;10%$ of the total sugar was hydrolyzed when cooked starch was saccharified under the condition which is currently used in industry. The smaller starch particle was used, the more saccharification was obtained. Efficient saccharification was obtained by treatment with 5% $H_2SO_4$ (sample: working volume = 1:2) at $60^{\circ}C$ for 12 hr. Optimization was carried out for the saccharification of uncooked starch by the combined action of pectin depolymerase, ${\alpha}-amylase$, and glucoamylase. The conditions are: pectin depolymerase; pH 4.5, $45^{\circ}C$, 2 hr, ${\alpha}-amylase$; pH 6.0, $60^{\circ}C$, 1 hr, and glucoamylase; pH 3.5, $60^{\circ}C$, 1 hr. Simultaneous treatment of the combined action of macerating, liquifying and saccharifying enzymes yielded better result than stepwise treatment of 3 enzymes. Degrees of saccharification of uncooked tapioka, rice and sweet potato were 82, 90.5, and 84.5%, respectively on the basis of total sugar, under the optimized conditions.

본 연구는 전분을 증자하지 않고 직접 효소제를 작용시켜 효율적인 당화를 시키고자 하였다. 원료 전분의 산침지와 macerating enzyme, ${\alpha}-amylase$, glucoamylase 를 처리하여 증자 전분의 당화율보다 더 높은 당화율을 얻었다. 실험에 사용한 전분질의 전당은 시료 g당 쌀 4.53, 고구마 4.26, 타피오카 3.92 mmole 이었다. 현재 주정공업에서 사용하는 알코홀 발효 조건을 기준으로 하여 당화시킨 결과는 전당의 $70{\pm}10%$가 당화되었다. 무증자 전분의 당화시 전분질 입자의 크기에 따른 당화율은 입자가 적을수록 효율적이었다. 산 전처리에 있어서 산의 농도와 온도 및 처리 시간은 시료 : 처리 용적 - 1 : 2 일때 5 % $H_2SO_4$, $60^{\circ}C$, 12시간에서 좋은 결과를 나타내었다. 전분질의 무증자 당화에 사용하는 효소의 최적 조건은 pectin depolymerase는 pH 4. 5, $45^{\circ}C$, 2시간이 우수 하였으며, ${\alpha}-amylase$ 는 pH 6.0, $60^{\circ}C$, 1시간, 그리고 glucoamylase는 pH 3.5, $60^{\circ}C$, 1시간의 조건이 유리하였다. 효소의 처리방법은 동시 처리가 단계별 처리보다 효과가 좋았고 jar fermenter 를 사용하여 행한 것이 삼각 후라스크에서 행한 것보다 효과가 좋았다. 각 처리 결과에서 얻은 최적 조건으로 무증자 전분을 당화시킨 결과 전당을 기준으로 타피오카는 82%, 쌀은 90.5%, 그리고 고구마는 84.5%가 당화 되었다.