Rheological Properties of Cross-Linked Potato Starch

가교화 감자전분의 유변학적 특성

The objective of the present study was to investigate the rheological properties of potato starch cross-linked with different concentrations (0, 0.125, 0.25, and 0.5%, w/v) of cross-linking agents (10 g of adipic acid and 40 g of acetic anhydride). Cross-linked potato starch dispersions showed shear-thinning behaviors (n=0.43~0.63) at $25^{\circ}C$. Apparent viscosity (${\eta}_{a,100}$), consistency index (K), and yield stress (${\sigma}_{oc}$) significantly increased with an increase in the concentrations of cross-linking agents from 0.125 to 0.5% (w/v). Storage modulus (G') and loss modulus (G'') increased, whereas complex viscosity (${\eta}^*$) was reduced with increasing frequency (${\omega}$) from 0.63 to 62.8 rad/s. Magnitudes of G' and G'' for cross-linked potato starch were significantly increased with an elevation in the concentrations of cross-linking agents. G' values of cross-linked potato starches were significantly higher than G'', indicating that the starches had more elastic properties than viscous properties. Cox-Merz rule was not applicable to potato starch dispersions.

본 연구는 천연 감자전분과 adipic acid와 acetic anhydride를 혼합하여 제조한 가교제를 각각 다양한 농도(0.125, 0.25, 0.5%)로 반응시켜 제조한 가교화 감자전분의 유변학적 특성에 대해 조사하였다. 천연 감자전분 분산액과 가교화 감자전분 분산액은 $25^{\circ}C$에서 shear-thinning의 거동(n=0.43~0.63)을 냈으며, 천연 감자전분 분산액에 비해 가교화 감자전분 분산액의 점조도 지수(K), 겉보기 점도(${\eta}_{a,100}$), Casson 항복응력(${\sigma}_{oc}$) 값이 증가하는 경향을 나타내었고, 첨가된 가교제의 농도가 증가함에 따라서 증가하는 경향을 나타내었다. 또한, 동적 점탄 특성에 의하면 천연 감자전분 분산액과 가교화 감자전분 분산액은 모두 약한 겔과 같은 거동을 보여주었으며, G'과 G'' 값들은 첨가된 가교제의 농도와 적용된 진동수 범위(0.63~62.8 rad/s)에서 진동수(${\omega}$)가 증가함에 따라 증가하는 경향을 나타내었고 이들 동적점 탄성 데이터로부터 천연 감자전분과 비교하여 가교화 감자전분 시료들은 가교제에 의해 입자 간 강한 결합을 형성하여 유변학적 특성이 향상되는 것을 확인할 수 있었다. Cox-Merz 중첩원리는 천연 감자전분 분산액과 가교화 감자전분 분산액 모두에 잘 적용되지 않았다.