전분의젤라틴화및호화보통곡류 (cereals), 근경류 (roots and tubers), 두류 (beans) 등의전분을구성하는전분입자들 (starch granules) 은 10% 내지 17% 의수분을함유하고있다. 전분입자 ( 澱粉粒子 ) 들속에존재하는전분분자들은직접, 또는물분자들을사이에두고서로수소결합 (hydrogen bond) 을통해서결합되어미셀들 (micelles), 즉분자들의소집합체 ( 小集合體 ) 들을형성하고있다. - 전분입자들은일반적으로부분적인결정성 (crystalline properties) 을가진영역 ( 領域 ) 과완전히무정형의성질 (amorphous properties) 을가진영역을함께가진결정질물질 (crystallites)
전분을물속에서가열하면온도상승에따라전분의분산액 (dispersion) 은점도 (viscosity) 가매우큰투명한 (transparent) 또는유백색 (opaque) 의현탁액, 즉교질용액또는콜로이드용액 (colloidal solution) 을형성하며, 농도가클때나특히냉각할때는반고체 (semi-solid) 의젤 (gel) 을형성한다.
전분의젤라틴화과정과최종단계인호화과정 제 1 단계전분입자들 (starch granules) 이찬물속에존재할때는전분입자들의외곽에는방벽 (a barrier) 이될만한막들 (membranes) 이없음으로일부물분자들은자유롭게흡수, 즉수화현상 (hydration) 이일어나나전분입자들의외관상의모양에는별변화가없다. 그러나전분입자들의현탁액 (suspension) 의온도가점차로상승됨에따라전분입자들은 25 30% 의물을흡수 (imbibition) 하게된다. 이시기에있어서의변화, 즉물의흡수과정은가역적 (reversible) 이며물을흡수한전분을건조시키면이흡수된수분은쉽게증발하여제거된다.
제 2 단계전분입자들의현탁액 (starch granule suspension) 의온도가계속상승됨에따라전분입자들의물흡수량은증가하고, 전분입자들의팽윤 (swelling) 이급속하게일어난다. 아직도팽윤된전분입자들은그형태를유지하나이흡수과정은비가역적인과정 (irreversible process) 이며, 많은수용성인전분성분들이전분입자바깥으로빠져나가서물에녹게된다. 이상의단계를제 2 단계로볼수있다.
마이야들 (Meyer, K. H., et al., 1940; Meyer, L. H., 1960 참조 ) 에의하면, 대부분의옥수수전분 (corn starch) 은 60 에서는자체의중량의 300% 에달하는물을, 70 에서는 1,000% 에달하는물을흡수하며, 어떤임계온도 (critical temperature) 에도달하면최고의팽윤 (the point of maximum swelling) 을나타내는상태를지나서전분입자들은그형태를잃고붕괴 (disintegrate) 된다. 붕괴직전에는이상의옥수수전분입자들은자체중량의 2,500% 에달하는수분을흡수하여팽윤된다고한다 (Meyer, K. H. et al., 1940 ; Meyer, L. H., 1960 참조 ).
제 3 단계이상과같은단계를거쳐서전분입자들이계속적으로붕괴됨에따라, 어느정도의투명한교질상태의용액이형성되며, 1. 광선의투과율 (optical transmittance) 이증가하고 2. 점도 (viscosity) 의계속적인급증후갑작스럽고급격한감소가일어나며, 3. 전분입자들의이방성 ( 異方性 ) 또는방향부동성 ( 方向不同性, anisotropy) 이소실되고, 또한복굴절 ( 複屈折,birefringence) 을나타내는성질도상실된다 4. 한계점까지팽윤된전분입자들에서입자구성물들, 예로서아밀로펙틴분자들의일부분해성분들, 아밀로오스분자들의누출 (leaking) 과전분입자들의붕괴과정 ( 대체로 85 이상 ) 에따라, 외관상의점성에큰변화가일어나게된다
[ 그림 7-3] 곡선 (curve) 상의 A 점부근에서는가장큰입자들만이젤라틴화 (gelatinize) 되며, 한편, B 점에서는큰입자들의이방성, 즉, 방향부동성 (anisotropy) 이소실된다. B 점과 C 점사이에서는대부분의입자들이, C 점과 D 점사이에서는작은입자들만이젤라틴화된다. 입자의크기가큰것들이낮은온도에서먼저젤라틴화되며작은입자들일수록더높은온도에서젤라틴화되는경향이있음을알수있다 (Radley, J. A., 1954).
이와같이전분입자들의현탁액을가열할때는팽윤된후비가역적으로붕괴되고그결과로전분입자들의형태가소실되는반면에, 외관상의점성 (apparent viscosity) 크게변화한, 투명하거나유백색인교질용액이형성된다. 이상과같은변화의전체과정들은젤라틴화또는교질화라고불리며, 이과같은변화의특성들은일반적으로점도계 (a viscometer) 를사용한유동학적성질들의변화를측정함으로써잘평가될수있다 한편, 전분의농도가크거나, 특히냉각될때는점탄성 (viscoelasticity) 과가소성 (plasticity) 을가진반고체상태 (semi-solid) 의젤 (gel) 이형성된다.
젤라틴화온도와호화온도 젤라틴화가일어나는최저온도, 즉임계온도 (critical temperature) 는그전분의젤라틴화온도로알려져있다. 또한호화가일어나기시작하는온도는호화온도 (pasting temperature) 라고부를수있다.
전분입자자체의강도, 다공성 ( 多孔性, porosity), 결정성영역 (crystalline regions) 의성질과크기등은일반적으로전분입자들자체의고유한성질이므로젤라틴화내지는호화온도는전분의종류에따라다르다. 수분함량의증가는일반적으로젤라틴화와호화온도를내리게한다. 그러나그반대로지방산들과같은소수성그룹들과복합체들을형성한전분입자들의경우, 그젤라틴화온도는더높아진다. 특히분자량이큰아밀로오스와지방질의복합체는젤라틴화를강하게억제한다고한다 (Nakayama, M. and Suzuki, S., 1977). 그외에도측정방법들에따라서도호화온도는일치되지않는다..
호화온도를젤라틴화가완결되는온도 (completion temperature), 또는젤라틴화온도의범위의상한치 ( 上限値, the upper limit) 등으로표시하는경우가많다. 예로서 Nakayama 들 (Nakayama, M. and Suzuki, S., 1977) 은브라벤더 - 아밀로그라프 (a Brabender amylograph) 를사용하여, 주요전분들의젤라틴화온도의범위를조사 ; 쌀의경우, 그하한과상한치들은 61 /78, 밀은 52 /63, 옥수수는 62 /72, 감자는 56 /66, 수수는 68 /75, 타피오카 (tapioca) 는 58 /70 이었다고한다.
호화전분, 즉전분젤의성질전술한대로호화온도이상으로물속에서가열된전분의콜로이드용액은전분의농도가크거나, 냉각될때는기본적으로는고분자량아밀로오스분자들의사슬 (chains) 들이상호접근했을때이루는, 주로수소결합을통한입체적인결합으로삼차원의격자구조 (a three-dimensional lattice structure) 를형성하고, 그격자간에부분적으로붕괴된아밀로펙틴분자들이결합하고있으며점탄성 ( 粘彈性, viscoelasticity) 과가소성 ( 可塑性, plasticity) 을함께가진, 복잡한유동학적성질들 (rheological properties) 을가진반고체 ( 半固體, semi-solid) 젤 (gel) 을형성한다 ( 그림 7-4 참조 ).
전분젤 (starch gel) 은쉽게압력에의해서액상 (liquid state), 즉졸 (sol) 상태로되거나, 전단력 ( 剪斷力, sharing force) 에의해서끊어지나이상과같은외부에서의힘이제거될때는다시반고체의젤로돌아간다. 즉, 전분젤은의액성을나타내는젤 (thixotropic gels) 의하나이다.
표 7-1 호화된전분의특징 : 5% 의현탁액을젤라틴화시킨후냉각하여젤화한것 전분의출처 (sources) 맛 (taste) 조직 (texture) 투명도 (clarity) 감자 약간특징있는맛 길게늘어지며, 끈끈한젤 맑음 (clear) 옥수수 곡류맛 (cereal) 짧게끊어지며, 단단한젤 유백색 (opaque) 타피오카 (tapioca) 무미 (bland) 길게늘어지며, 끈끈한젤 맑거나투명함 아미오카 (amioca) 곡류맛 길게늘어지며, 끈끈한젤 맑거나투명함 쥐의일종 (arrowroot) 무미 짧게끊어지며, 끈끈한젤 투명함 (translucent) 밀 곡류맛 짧게끊어지며, 연한젤 약간유백색 쌀 곡류맛 짧게끊어지며, 단단한젤 약간유백색 사고 (s 무미 길게늘어지며, 끈끈한젤 맑거나투명함 감자를비롯한서류 ( 薯類 ) 의전분들은대체적으로투명하고길게늘어지며, 연하고끈끈한젤을형성하는반면에, 옥수수와같은곡류의전분들은일반 적으로유백색의짧게끊어지는단단한젤을형성하는경향이있다.
전분의젤형성은주로그전분의아밀로오스분자들에의해서일어나며, 아밀로펙틴분자들은젤을잘형성하지않고 (non-gelling portion) 전분젤의끈끈한 (pituitous) 또는길게늘어지는 (stringy) 성질에기여한다고한다. 찰옥수수전분의뜨거운교질용액의점도는같은조건하에서의보통옥수수의교질용액의점도보다월등하게클뿐아니라감자전분의교질용액의점도와비슷했다고한다. 이들은또한보통옥수수전분의경우, 그 4% 교질용액은냉각후곧단단한유백색의젤 (gel) 을형성하였으나, 거의 100% 의아밀로펙틴으로되어있는찰옥수수전분의경우 20% 교질용액은수일동안방치하여도젤화되지않고점조 (viscous) 한상태로남아있었다고보고하고있다.
전분의젤라틴화및호화과정의기구 1. 전술한대로전분입자들속에서아밀로오스와아밀로펙틴분자들은서로직접, 또는수화된물분자들 (hydrated water molecules) 을통해서수소결합 (hydrogen bond) 으로이들분자들의섬유상집합체, 즉미셀들 (micelles) 을형성하고있으며, 이미셀들이모여서전분층 (starch striations 또는 starch layers) 을형성하고이와같은전분층들이층층이겹쳐서전분입자들을형성하고있다. 2. 전분입자내부에는규칙적배열 (regular arrangement) 을가진영역, 즉결정성을가진영역과불규칙한무정형의상태를가진영역들 (amorphous regions) 이함께존재한다. 즉, 전분입자들은결정질 ( 結晶質, crystallite) 물질의하나이다. 실제로전분입자들은결정성물질들 (crystalline compounds) 의특성인이방성, 즉방향부동성 (anisotropy) 을나타낸다.
한편, 전분입자들의현탁액 (colloidal solution or dispersed system) 을서서히가열하면, 물분자들과의상호작용이활발해진다. 전분분자들사이의수소결합들은물분자들을통해서간접적으로결합하는형태가된다. 따라서전분입자들은계속팽윤 (swelling) 되며전분분자들사이의결합은점차로약해진다
물분자가계속전분분자들사이에들어감에따라전분입자들의팽윤 (swelling) 과정은어느한계점에달한후, 전분입자들의붕괴 (disintegration) 가계속적으로일어나며미셀들은파괴되고전분분자들은자유로이활동하게되며, 여기서전분분자들의콜로이드용액 (colloidal solution) 이형성된다. 전분입자들의계속되는팽윤에의해서최대치 ( 最大値 ) 에도달했던교질용액의점도 (viscosity) 는팽윤된전분입자들의붕괴에의해서무작위적 ( 無作爲的, at random) 으로분산된전분분자들때문에그점도는급격하게감소하게된다. 결정성물질의특징인이방성, 즉방향부동성 (anistropy) 은없어진다.
한편, 전분입자들의농도가높거나, 특히온도가내려가면, 분산된무질서하게퍼져있는전분분자들은물분자들을사이에두고다시수소결합을통해서느슨하게결합되고, 이때반고체 (semi-solid) 인전분젤 (starch gel) 이형성되며, 점도는다시증가하게된다 ( 그림 7-4 및그림 7-5 참조 ). 전분의젤라틴화및호화과정들은대략이상과같이간단히요약해서설명할수있을것이다.
[ 그림 7-5] 전분입자의호화, 젤라틴화 (gelatinization) 과정을나타내는그림.
[ 그림 7-4] 감자전분의 20% 현탁액 (suspension) 을 210 까지가열하고다시냉각할때의조밀도, 즉점도의변화. 냉각할때는반고체 (semi-solid) 를형성하기때문에점도는다시증가한다.
전분의젤라틴화의열역학적인측면 전분입자들이물속에서가열되는동안에규칙적인상태 (an ordered state) 에서불규칙적상태 (a disordered state) 로옮겨가는과정또는불용성인전분입자들이개개의구성성분들로풀어져가는과정이라는견해를인용하고있다. 전분의젤라틴화란 ⑴ 전분입자들의복굴절 ( 복굴절, birefringence) 과그특징있는 X- 선회절도 (X 線回折圖, X- ray diffraction pattern) 의소실 ( 消失 ) 에서알수있는결정성 ( 結晶性, crystallinity) 의상실, ⑵ 열의흡수, ⑶ 전분분자들의수화 (hydration) 와이에따른전분입자들의팽윤등을수반한다고설명하고있다.
(Pravisani, C. I. et al., 1985) 은감자전분의경우, 67.5 이상에서만전분분산액의젤라틴화는완전히진행된실험사실에대해서 67.5 이하에서는외부에서가해지는열에너지가감자전분입자들의무정형영역의불규칙상태 (disorder) 를증가시키기는하나결정성영역의고도의안정성 (high stability) 에영향을줄정도는못되고, 67.5 이상에서는가열에너지가무정형영역의분자들의운동성 (mobility) 을증가시킴으로써결정성영역이파괴된다고설명하고있다.
젤라틴화및호화과정의측정전술한대로전분이젤라틴화됨에따라다음과같은성질에변화가일어난다. 즉, 1. 팽윤 (swelling) 에의한부피의팽창 2. 결정성물질들 (crystalline compounds) 의특징인이방성, 즉방향부동성 (anisotropy) 과복굴절 (birefringence) 현상의소실 ( 消失 ) 3. 전분입자들의파괴에의하여부분적으로파괴된전분입자들의수가증가됨에따른색소흡수능력의증가와각종전분가수분해효소들의작용증가 4. 용해현상 (solubilization) 의증가 5. 점도 (viscosity) 의증가 ( 제 9 장참조 ) 등을들수있다.
[ 그림 7-6] 가열된전분현탁액을특수한니콜프리즘 (crossed Nicol prism) 을장치한현미경으로볼때, 편광 (polarized light) 아래에있는감자전분입자들의특수확대사진. 입자들은그결정성때문에십자형으로네개의부분으로갈라져서서로맞서는부분끼리같은색깔 (dichroism) 로보인다.
이현상은결정성을가진물질들, 특히방사선구조 (radial structure) 를가진결정성물질들에서주로볼수있는현상으로알려져있다. 한편, 젤라틴화된전분입자들은복굴절을나타내는성질을상실하기때문에이상의현상을볼수없으므로, 이사실을이용하여전체전분입자들의수에대한젤라틴화된입자들의수를각온도마다산출할수있다.
또한전분현탁액에콩고레드 (Congo red) 를가하면젤라틴화가일어나기직전의전분입자들은이색소를잘흡수하므로, 전체전분입자들의수에대한염색된입자들의수의비율을온도에따라추적함으로써전체전분분자들중에서젤라틴화된분자들의비율, 즉젤라틴화도 (degree of gelatinization) 와온도사이의관계를알수있다.
[ 그림 7-1] 감자및밀전분의젤화 (gelatinization) 에의한침전물, 5g 의전분을 100ml 의물에풀고일정한속도로일정한온도까지가열한후, 이현탁액을 250ml 로다시희석하여 15 에서실린더 (graduated cylinder) 속에서현탁물을가라앉게한다. 가라앉은현탁물의부피 (sedimentation volume) 를측정함으로써온도와부피의변화, 즉온도와젤라틴화도 (degree of gelatinization) 사이의관계를알수있다.
[ 그림 7-2] 전분현탁액의각온도에있어서의광선투과량을전류의크기로전환하여교질화곡선 (gelatinization curve) 을구한쿠크들 (Cook, D. H. and Axtmayer, J. H., 1937) 의방법.
가장대표적이고각종전분들의젤라틴화또는호화를연구하는데있어서가장중요한방법들의하나가전분현탁액의온도변화에따른외관상의점도 (apparent viscosity) 변화를브라벤더아밀로그라프 (a Brabender amylograph) 등의점도측정장치를사용하여추적하는방법이다. 제 9 장에서알수있듯이전분현탁액은뉴우톤유체 (Newtonian fluids) 의성질을갖고있지않기때문에점도라는용어 ( 用語 ) 보다는외관상점도 (apparent viscosity) 또는조밀도 (consistency) 라는용어가이론적으로는더적절하다.
이외에도 X- 선회절연구 (X-ray diffraction studies), 효소에의한가수분해율또는소화율 (enzymatic digestibility) 의조사, 핵자기공명분광분석법 (nuclear magnetic resonance spectroscopy), 시차주사식열량측정법 ( 示差走査式熱量測定法, differential scanning calorimetry) 등을열거하고있다. 이들중가장예민하고널리사용되고있는방법들은전분입자들의복굴절성질의상실과효소의소화율의변화를이용한두가지방법들과전술한브라벤더아밀로그라프등을사용한방법등이있다. 그러나실제식품들중전분의경우에는첫번째방법들은사용할수없으며, 젤라틴화된전분에대한글루코아밀레이스 (glucoamylase) 와같은전분가수분해효소의가수분해정도의변화를이용한후자의방법이가장적합하다고말하고있다.
전분의젤라틴화에영향주는요인들전분의젤라틴화의본질은전분입자내부의미셀구조들 (micelle structures) 의붕괴와아밀로오스나아밀로펙틴분자들간에또는내부구조체들사이의수소결합의파괴에있으므로, 전분입자들내부의미셀구조들의성질들그리고전분분자들간의수소결합에영향을주는요인들은모두전분의젤라틴화에영향을준다. 전분의젤라틴화에영향을주는요인들로서는 1. 전분의종류 2. 전분의수분함량 3. 전분현탁액 (starch dispersion) 의 ph 4. 전분현탁액에함께존재하는다른성분들, 예로서염류 (salts) 또는당류 (sugars) 등의영향등을생각할수있다.
전분의종류 젤라틴화에있어서전분의종류는매우큰영향을준다 ( 제 6 장의표 6-4 중전분의종류에따른젤라틴화온도참조 ). 한예로서감자전분과옥수수전분의경우를들수있다. 감자전분의경우에는이전분 10g 을 20ml 의찬물로갠후 80ml 의끓는물을가하여섞어줌으로써쉽게젤라틴화및호화가일어난다. 한편, 옥수수전분의경우에는물에풀어서이용액을비교적높은온도로가열해주어야만젤라틴화에이어호화가일어난다. 이상의차이는전술한대로두전분입자들의구조나크기의차이에기인하는것으로볼수있다.
한편, 타케다들 (Takeda, C. et al., 1974) 곡류전분중의일부아밀로오스성분들이 100 에서도젤라틴화와호화가잘일어나지않은사실을보고하고있다. 이들은이와같은곡류전분중의고온에서도젤라틴화또는호화가잘되지않는아밀로오스성분들은지방산과같은지방질과결합된형태로있는복합체들이아닌가추정하고있다.
수분 전분의수분함량이많을수록젤라틴화및호화는잘일어난다. 이것은전분입자들이이미수분을흡수하여어느정도팽윤상태에있으며, 또한전술한대로물분자는계속전분입자들의무정형영역을급격하게팽윤시킴으로써결정성영역을파괴시키기때문인것으로생각된다. ph 전분의팽윤 (swelling) 과젤라틴화및호화는전분의현탁액의 ph 에의해서크게영향받는다. 특히, 알칼리성에서는전분의팽윤과젤라틴화및호화는촉진된다. 예로서, 전분의현탁액에가성소오다 (NaOH) 를가할때는그농도가충분하면가열하지않아도팽윤, 젤라틴화및호화가일어나는사실이알려져있다.
염류일부염류 (salts) 와전술한알칼리들은전분입자들 (starch granules) 의팽윤을촉진시키며, 결국그전분의교질화즉젤라틴화온도 (gelatinization temperature) 를내려준다. 이상과같은작용을가진물질들은일반적으로팽윤제 (swelling agents) 로알려져있다. 이들팽윤제는적당한농도에서는실온에서도전분현탁액을젤라틴화에이어호화시킬수있다.
예로서, 0.53% 의가성소오다 (NaOH), 0.75% 의가성가리 (KOH), 12 내지 15% 의포타슘싸이오시아네이트 (KCNS), 26 내지 28% 의요오드칼리 (KI), 30 내지 35% 의질산암모늄 (NH 4 NO 3 ), 29% 의질산은 (AgNO 3 ) 등은실온에서도전분현탁액을젤라틴화에이어호화시키는사실이알려져있다. 또, 고농도의염화물들 (chloride salts 염화캄슘 (CaCl 2 ), 염화아연 (ZnCl 2 ) 등 ) 도전분현탁액을실온에서젤라틴화에이어호화시킨다고한다 한편, 황산염들 (sulfates) 은젤라틴화와호화를억제하여준다. 예로서, 황산마그네슘 (MgSO4) 의진한용액에서는전분은 115 까지가열하여도젤라틴화에이어호화되지않는사실이알려져있다.
당류 당류 (sugars) 는그농도가매우낮을때는전분의젤라틴화또는호화에거의영향을미치지않으나, 농도가 20% 이상, 특히 50% 이상이되면전분의젤라틴화와호화를크게억제하여주는사실이알려져있다 (Savage, H. L. et al., 1978 ; Bean, M. M. et al., 1978). 즉, 당류와당알콜류는젤라틴화또는호화온도를크게상승시키는것으로알려져왔다. 설탕, 포도당, 과당의경우, 같은농도에서의젤라틴화온도의상승 (elevation of gelatinization temperature) 정도는설탕 포도당 과당의순서라고한다 (Bean, M. M. et al., 1978). ( 그림 7-7 참조 ).
[ 그림 7-7] 네종류의설탕용액 0.5%(W/W) 의농도로분산된연근 (lotus root) 에서추출한전분의젤라틴화 (gelatinization curves). 설탕의농도가클수록더높은온도에서젤라틴화됨을알수있다.
생전분과호화전분결정성물질과결정질물질일반적으로고체물질들은그내부에서구성원자나분자가일정한규칙성을갖고공간에배열된, 예를들어다이아몬드 (diamond) 와같은결정성물질들 (crystalline compounds) 과그물질내부에서구성원자나분자들이아무규칙성없이존재하는, 예로서고무나유리와같은비결정성물질들, 즉무정형물질들 (amorphous compounds) 로분류된다. 그러나, 일부물질들에있어서는그구성원자나분자가규칙적인배열을가진영역, 즉결정성영역 (crystalline regions) 과그구성원자나분자들이아무규칙성없이존재하는영역, 즉무정형영역 (amorphous regions) 을함께가지고있으며, 이와같은물질들은이미언급한바있듯이결정질 ( 結晶質 ) 물질 (crystalline compounds) 이라고부른다.
전분의 X 선회절도형 : A, B 및 V 도형회절도결정성물질, 또는일부영역또는영역들이결정성구조 (crystalline structure) 를가지고있는결정질물질들에진공하에서 X- 선을조사 ( 照射 ) 하면, 조사된 X- 선은규칙적으로배열된원자들, 또는분자들중의원자들에의해서일정한산란현상 (scattering) 을일으키며, 이를사진으로찍으면그결정성구조를나타내주는뚜렷한반점 (spots) 이나 ( 분말시료의겨우 ) 동심원륜 (concentric ring) 으로된선들 ( 결정시료의경우 ) 이찍힌 X- 선회절도형 (X- 線回折圖型, X-ray diffraction pattern) 을보여준다.
곡류전분입자들 (cereal starch granule) 이나근경전분입자들 (tuber and root starch granules) 등의내부에서일부미셀들 (micelles) 을형성하고있는아밀로오스나아밀로펙틴분자들은부분적으로어느정도규칙적으로배열되고있는결정성영역 (crystalline region) 이존재하기때문에비교적뚜렷한 X- 선회절도형 (X-ray diffraction pattern), 따라서 X- 선회절도 (X-ray diffraction diagrams) 를보여준다.
옥수수전분과같은곡류전분은일반적으로 A 도형 (Atype diffraction pattern) 으로알려진 X- 선회절도 (X-ray diffraction diagrams) 를보여주며, 감자, 사고 (sago), 얼레지등의근경류의전분, 밤, 바나나의전분등은 B 도형으로알려진 X- 선회절도를주는것으로알려져있다. 한편, C 도형으로알려진 X- 선회절도형이있으나이는 A 도형을주는전분과 B 도형을주는전분들의혼합물에의해서얻어지는것으로믿어지고있다 (Radley, J. A., 1954 ; Whistler, R. L. et al., 1984). 즉, 전분입자내에 A 도형과 B 도형을주는입자들이혼합된경우등을생각할수있다 ( 그림 7-8 참조 ). 실제로 C 도형의 X- 선회절도를주는전분들로서는고구마, 칡, 타피오카 (tapioca), 녹두, 참두, 완두등이알려져있다 (Nakamura, M. and Suzuki, S., 1977).
[ 그림 7-8] 각종전분의 X- 선회절도형 (X-ray diffraction pattern).
한편, 호화된전분의콜로이드용액에뷰타놀이나아밀알콜등을가하면, 호화된전분분자들은풀어져분산된상태에서침전되며, 이렇게하여얻은호화전분분자들의침전물을건조하여진공하에서얻은 X- 선회절도는 V 도형으로알려지고있다 ( 그림 7-8 참조 ).
일반적으로호화된전분은그종류에관계없이모두 V 도형의 X- 선회절도를준다. 이 V 도형의 V 라는글자는호화 (pasting) 를의미하는독일어 (Verkleisterung) 또는풀, 즉호화전분의회절스펙트럼내지는회절도 (Verkleisterungspektrum) 의약자이며, 카쓰 (Katz, J.., 1938) 등에의해서명명되었다. 이 V 도형의 X- 선회절도에는결정성영역의존재를나타내주는뚜렷한동심원륜 (concentric ring) 은없으며, A, B 또는 C 도형의 X- 선회절도들과는뚜렷이구별된다. 한편, X- 선회절도대신에그림 7-10 과같은더정밀하고구체적인자료들을제공해주는 X- 선회절곡선들 (X-ray diffraction curves) 이사용되는경우가늘고있다.
[ 그림 7-10] 감자전분의 X- 선회절곡선이온도의상승에따라호화될때변화하는모습. 68 에서는 X- 선회절도의동심원륜에해당하는회절강도 (diffraction intensity) 에서극대치를보이는부분들이소실되고있다.
생전분과호화전분전술한바와같이곡류, 감자나고구마등의근경류나두류등의생전분 ( 生澱粉, native starch) 에있어서는그전분입자들의일부영역이결정성구조를가진결정질들 (crystallites) 이기때문에 A, B 또는 C 도형등의 X- 선회절도를준다. 그러므로 A, B 또는 C 도형의 X- 선회절도를주는전분은모두생전분또는그와구조가유사한전분으로볼수있다. 국제적으로통용되고있지않지만, 과거에는우리나라와, 특히일본에서는이들전분을 β- 전분으로불러오기도했었다.
한편, 이들전분들이호화된것, 즉호화전분 ( 糊化澱粉, starch paste) 은 V 도형의 X- 선회절도또는회절곡선을주며, 따라서 V 도형의 X- 선회절도를주는전분은일단호화전분또는이와유사한구조를가진전분으로볼수있다. 이들호화전분 (starch paste, 흔히 gelatinized starch 로도불려진다 ) 들은역시구체적으로통용되고있지않으나우리나라나와일본에서는 α- 전분으로불려져왔었다. 따라서전분의호화 (pasting) 또는넓은뜻으로젤라틴화과정은 α- 화 (α- 化 ) 과정으로볼수도있다.
호화전분의성질이호화전분들의경우에는생전분들의경우와달리이미아밀로오스나아밀로펙틴분자들, 특히아밀로펙틴분자들의미셀들 (micelles) 이붕괴되어모든분자들이분산, 또는풀어져있는상태에있으므로, 물을가하여잠시가열하거나뜨거운물을가하면이물을급속하게흡수하여팽윤 ( 澎潤 ) 되며, 곧다시완전한호화상태가된다. 호화전분은전분분해효소들의작용을받기쉬우며, 따라서호화전분으로된식품들은생전분으로된식품들보다소화율 (digestibility) 이좋다. 이와같은사실은쌀 ( 생전분 ) 과밥 ( 호화전분 ), 밀가루 ( 생전분 ) 와빵 ( 호화전분 ) 등의관계에서쉽게납득할수있다. 전술한대로전분의호화및젤라틴화의진행정도는전분가수분해효소들을사용한가수분해정도, 즉소화율 (digestibility) 에의해서정할수있으며자주사용되는방법들이다.
전분의노화원래노화 (retrogradation) 라는용어는호화또는젤라틴화된전분의현탁액에서전분분자들이자연발생적 (spontaneously) 으로침전하여불용성의덩어리를형성하는과정또는현상에대해서사용되어왔다. 호화된전분의현탁액을방치하여두면, 현탁액의빛깔은유백색 ( 乳白色 ) 으로변하며, 더욱흐려지고, 점도는매우서서히감소되는동시에효소작용도점차로억제된다. 이와같은과정을거쳐서형성되는침전은원래의현탁상태로있는전분과는달리찬물에서는잘풀어지지도않는다 ( 그림 7-11 참조 ).
이현상은호화된전분의현탁액중의일부전분분자들이상호간에수소결합으로다시결합되는과정, 즉재결정화 (recrystallization) 되는과정에의하여묽은용액에서는침전젤 (coagel) 을, 진한용액에서는젤 (gel) 을형성하여궁극적으로는 B 도형과같은 X- 선회절도로특징지워지는반결정성상태 ( 半結晶性狀態, semicrystalline state) 를가져온다 (Whistler, R. L., Radley, J. A., 1954 참조 ). 노화 (retrogradation); V 도형의 X- 선회절도내지는회절곡선을주었던전분분자들이시간의경과에따라그일부가다시결정화됨으로써 B 도형의 X- 선회절도또는회절곡선을나타낸다.
한편, 노화 (retrogradation) 는아밀로오스의경우, 특히고분자아밀로오스의경우, 아밀로펙틴의경우와달리빠른속도로회합하여, 물에녹지않은침전물을형성하여쉽게노화되는사실이알려져있는반면에, 아밀로펙틴은서서히회합 (reassociate) 하여결정질영역 ( 結晶質領域, crystallite region) 을형성하는사실이오래전부터알려져왔다. 아밀로오스는각종지방산류를비롯한지방질성분들과복합체들 (complexes) 을형성하는성질이아밀로펙틴분자들에비해서월등히강하며, 자연전분 (native starch) 들에서도이런형태로존재하는경우가많다. 이런경우 100 이상의온도에서도젤라틴화되기가매우힘들며, 반대로낮은온도에서도노화가잘일어나지않는다
노화에영향을주는요인들전분의노화 (retrogradation) 에영향을주는요인들로서는 1. 전분의종류 2. 수분함량 3. 온도 4. 전분내의아밀로오스와아밀로펙틴의함량 5. ph 6. 전분의농도, 즉현탁액속의전분의농도 7. 염류 (salts) 또는각종이온들의함량
전분의종류전분의종류에따라노화되는용이도 ( 容易度, degree of easiness) 가다른사실은바로그전분분자들의구조상의차이에기인되는것으로믿어지고있다. 그림 7-12 에서볼수있듯이밀이나옥수수의전분들은가장노화되기쉬우며, 감자나고구마의전분, 타피오카 (tapioca) 의전분, 그리고특히찰옥수수 (waxy corn) 의전분은잘노화되지않는다.
[ 그림 7-12] 각종전분의 2% 수용액의노화속도 (rate of retrogradation). 1. 옥수수 (corn), 2. 밀 (wheat), 3. 감자 (white potato), 4. 고구마 (sweet potato), 5. 칠기 (arrowroot), 6. 타피오카 (tapioca), 7. 찰옥수수 (waxy corn)
찹쌀, 찰옥수수, 찰수수등의전분들은잘노화되지않는다. ( 아밀로펙틴함량 (amylopectin content) 이 100% 내지 94%). 여러종류의전분의노화되는경향은그전분의아밀로오스나아밀로펙틴의함량만으로는설명되지않으며, 전분입자들자체나그전분입자들속의아밀로오스나아밀로펙틴분자들의구조상의특징도중요한듯하다.
[ 그림 7-13] 25 에있는 0.85% 의아밀로오스 (amylose) 의수용액의노화속도와그정도 (rate and extent of retrogradation). ⑴ 밀, ⑵ 옥수수, ⑶ 감자전분에서얻은아밀로오스 밀과옥수수에서얻은아밀로오스는급속도로노화되는데반해서, 이들에비해서그분자량이더큰것으로알려진감자전분의아밀로오스는쉽게노화되지않으며, 또완전히노화되지도않는다
아밀로오스및아밀로펙틴의함량아밀로오스는전술한바와같이직선상의분자구조를갖고있기때문에물에분산되어쉽게콜로이드용액 (colloidal dispersion) 을만들수있으나, 이콜로이드용액은불안정 (metastable) 하며쉽게침전으로가라앉아서부분적인결정구조 (crystalline structure) 를갖는경향이있다. 즉, 노화되기쉽다. 아밀로펙틴 (amylopectin) 은가지가많은분자구조를갖고있어서분산되어콜로이드용액을만들기어려우나, 즉호화되기힘드나, 일단호화된후에는매우안정하며, 침전을형성하는데많은시간이걸린다. 따라서, 전분중에서도아밀로오스함량이큰전분일수록노화되기쉬우며, 그반면에아밀로펙틴의함량이클수록노화되기어렵다.
[ 그림 7-14]0 에서 0.85% 의농도의아밀로오스 (amylose)- 아밀로펙틴 (amylopectin) 혼합물 (mixture) 의노화속도 (rate of degradation). ⑴ 90% 아밀로오스 ⑵ 75% 아밀로오스 ⑶ 50% 아밀로오스 아밀로오스와아밀로펙틴의혼합용액에서아밀로펙틴의함량이클수록노화되기가어려울뿐만아니라노화도완전하지않음을보여주고있다.
전분의농도농도가커짐에따라그침전속도 (rate of precipitation) 는증가한다. 즉, 전분의노화속도 (rate of retrogradation) 는일반적으로전분의농도가증가됨에따라증가한다. 이와같은경향은전분자체보다그구성아밀로오스의경우특히뚜렷하다.
[ 그림 7-15] 옥수수아밀로오스수용액에있어서아밀로오스의노화속도에미치는농도의영향. 1.0% 인경우에는 10 시간내에 90% 이상이노화되나, 0.2% 에서는 20 시간이경과된후에겨우노화가일어나며, 또그노화도완전하지않다
수분함량전분의수분함량은전분의노화에큰영향을준다. 일반적으로말해서, 수분함량 (moisture content) 이 30% 에서 60% 사이의경우에는노화가잘일어나며, 수분함량이 60% 이상이거나 30% 이하의경우에는전분분자들의침전 (precipitation) 이억제되므로노화는잘일어나지않는것으로알려져있다. 온도일반적으로 60 이상의높은온도에서는노화는잘일어나지않는다. 한편온도가이보다낮을때는일반적으로는온도가낮을수록노화가잘일어나게된다. 그러나일단냉동된상태로된후에는전분분자들의자유로운이동, 즉전분분자들의집합체 (aggregates) 형성이억제되므로노화는잘일어나지않는다는사실이알려지고있다.
[ 그림 7-16] 노화 (retrogradation) 에미치는온도의영향의한예. 그림 7-16 은 0 에있는아밀로오스현탁액의노화는 25 에서의같은농도의아밀로오스현탁액의경우보다더빨리, 더완전히진행됨을보여주고있다.
전분의현탁액은순수한물과는달리 0 에서도얼지않는다. 냉동점 (freezing point) 이하의온도에서는수분이결정화 (crystallization) 될때전분분자들이분리되어나오며, 해동 (thawing) 될때는이전분분자들은섬유상 (fibrous) 또는해면상 ( 海綿狀, spongy) 의덩어리로존재하며, 이런전분분자들의대부분은다시가열했을경우에도호화되지않는다.
ph 의영향 ph 가중성영역에있는경우에는노화속도나노화정도에는별영향을주지않는듯하다. 그리고탄산 (carbonic acid), 붕산 (boric acid), 인텅스텐산 (phosphotungstic acid) 등의약산들 (weak acids) 의존재도노화속도나노화정도에별영향을주지않는듯하다. 그러나, 황산 (H2SO4), 염산 (HCl), 인산 (H 3 PO 4 ) 등의강산들 (strong acids) 은비록그농도가낮은경우에도노화속도를현저하게증가시킨다. 한편, 강산이존재하는경우에는전분분자의가수분해가일어나며, 따라서노화속도는일단급속도로증가하고어떤최고치 (the maximum value) 에달한후, 산에의한가수분해에의해서노화된전분의양은서서히감소하게된다 ( 그림 7-17 참조 ).
[ 그림 7-17]25 에있어서노화정도 (extent of retrogradation) 에영향을주는산가수분해 (acid hydrolysis) 의효과.
알칼리는전분의팽윤 (swelling), 용해 (solubilization), 호화등을매우강하게촉진시켜준다. 따라서알칼리의존재, 또는 ph 가 7 보다알칼리성인용액에서는노화가전혀일어나지않거나잘일어나지않는다.
염류또는각종이온의영향노화현상도호화현상과마찬가지로전분분자들사이의수소결합과밀접한관련이있는현상이므로, 수소결합에영향을주는것으로알려진물질들은노화 (retrogradation) 에도큰영향을준다. 대부분의염류 (salts), 예로서염화칼슘 (CaCl 2 ), 염화아연 (ZnCl 2 ) 등과같은염화물들 (chlorides) 은호화 (gelatinization) 를촉진하는반면에노화 (retrogradation) 를억제한다. 다만황산마그네슘 (MgSO 4 ) 과같은황산염들 (sulfates) 은노화를촉진한다.
노화를억제하는방법들대부분의전분질가공식품들속의전분은호화된상태, 즉호화전분으로되어있으나, 전술한대로이들호화전분은시간의경과에따라노화되어물에잘풀어지지않는, 소화율 (digestibility) 이낮은노화전분 (retrograded starch) 으로변하므로, 이와같은노화, 즉 β- 화는바람직하지않다. 노화억제방법수분함량의조절노화는수분함량이 60% 이상, 또는 30% 이하에서는그속도가급격하게감소되며, 특히수분함량이 10 15% 이하에서는거의일어나지않는다고한다.
호화전분으로된식품들 (pre-gelatinized products) 에있어서는노화를억제하기위해서흔히그수분함량을 15% 이하로급격하게제거함으로써노화를효과적으로억제할수있다. 대부분의비스켓류, 건빵류, 라면류등과같은전분이주성분인가공식품들속의전분은호화전분의형태로존재하나, 이들식품을장기간두어도노화되지않는이유중의하나는이들식품의수분함량이극히낮기때문인것으로 (10% 이하 ) 생각되고있다.
그동안소비량이급증해온대표적인주식대용 ( 主食代用 ) 즉석식품 (instant foods) 인라면역시대표적인호화전분즉석식품류 (instant pre-gelatinized starch products) 의하나이다. 라면은증기처리 (steaming) 하여호화시킨, 가는면의덩어리를 140 150 의튀김유에서 60 90 초가량튀겨서그속의수분함량을 20% 전후에서 5.5 7.0% 로감소시켜, 저장중의호화된전분의노화를억제하여주고있다 (Kim, T. W. et al., 1975 참조 ). 또한, 이라면에는각종의식품유화제들 ( 食品用乳化制類, food emulsifiers) 을사용하여호화된전분의안정성을돕고있다. 한편, 서구 ( 西歐 ) 여러나라와미국등에서는귀리, 쌀등을가압하에튀겨서 (puffed oats, puffed rice) 만든호화전분식품들 (pre-gelatinized starch products) 이아침식사용즉석곡류가공품들 (breakfast cereals) 로서널리사용되고있다.
냉동법수분함량이큰, 그속의전분이호화전분의상태로있는식품들은냉동 (freezing) 되면노화가일시적으로억제된다. 그러나, 단순한냉동만으로노화를막는방법은만족스럽지못하다. 효과적인노화방지방법들의하나는한식품의빙점이하에서수분함량을 15% 이하로유지하는과정을포함한방법이다. 이와같은방법을이용한식품으로서는과거에활발하게연구된냉동건조미가있다. - 쌀의경우에는대략 -6.7 이하로냉각해야냉동된다고한다. 이냉동건조된쌀은흡습성이매우강하기때문에 (hygroscopic), 수분을통과시키지않는포장이필요하므로보통통조림되어저장된다.
일단호화된쌀은냉동과정또는냉동저장 (freezing storage) 중, 그리고사용하기직전의해동과정 (thawing process) 중에호화된전분의일부가점차로재결정화되어불용성인미세결정들 (insoluble microcrystallines), 즉침전을형성하는경향이있으며, 이침전은다시가열하여도호화되지않는다.
설탕및기타당류의첨가설탕은수용액이나교질용액에서는수화 (hydrate) 되는경향이크기때문에결과적으로탈수제 (dehydrating agent) 로서작용하며, 따라서설탕은그농도가클때는전분현탁액에서전분의침전을억제하는효과를갖는다. 즉, 전분식품들속의설탕농도가클수록그탈수작용에의해서전분의유효수분함량 (effective moisture content) 은감소되어노화가잘일어나지않는다.
한편, 최들 (Choi, C. R. and Shin, M. S., 1996) 은여러문헌들을조사하여, 단당류, 이당류중에서설탕 ( 자당 ) 이호화전분의노화를가장효과적으로억제하며, 쌀의호화전분의경우, 설탕보다는올리고당들 (straight chain maltooligosaccharides) 의노화억제효과가더컸다고보고 - 올리고당시럽내의이당류 (isomaltose) 와삼당류가조직상의여러변화들을억제했으며, 또한노화도가장효과적으로억제했었다고보고하고있다.
유화제의사용모노글리세라이드류 (monoglycerides), 다이글리세라이드류 (diglycerides) 와같은유화제들 (emulsifying agents) 의첨가는전분의교질용액 (colloidal solution) 의안정도 (stability) 를증가시키며, 따라서전분분자들의침전내지는부분적인결정질영역 (partial crystalline regions) 들의형성을억제함으로써호화전분의노화를억제하여준다. 유화제들로서는모노, 다이글리세라이드이외에락트산, 즉젖산 (lactic acid) 의유도체들 (fatty acid lactylates) 이있다. 이락트산의유도체 ( 스테아릴락틸락트산의칼슘염 ) 들은이상의목적을위해서밀가루에중량으로서 0.1% 내지 1.0% 가량혼합시켜서사용된다.
빵의스테일링즉빵속의전분의노화 빵이나기타밀가루로만든과자류를잠시두면빵이나과자류의껍질부분 (bread crust) 은내부에서의수분의확산에의해서눅눅해지는반면에빵의속부분 (bread crumb) 은그조직 (texture) 이점차로딱딱해지며 (Kim, S. K., 1976), 한편오랫동안방치할때는전반적 ( 全般的 ) 인탈수 ( 脫水 ) 또는건조현상, 그속의유지의산패 (rancidity), 단백질의변질, 빵조직의탄력성상실등의여러변화가일어나면서풍미 ( 風味 ) 가급속도로저하된다.
빵제품의스테일링으로알려진변화는건조에따른수분제거 (dehydration), 단백질의경우, 글루텐젤구조 (gluten gel structure) 가점차경화되어딱딱하고부스러지기쉬운상태로되며, 지방질의공기중의산소에의한산화 (atmospheric oxidation) 에의한여러변화들을제외한다면, 빵제품의주성분인전분의노화가주원인이되는것으로생각되고있다. 구운지얼마안되는신선한빵류의 X- 선회절도형 (Xray diffraction pattern) 은호화전분의경우의 V 도형을보이나스테일링이일어나면서 B 도형으로바꿔지며, 또한스테일링이일어남과동시에아밀레이스들의가수분해작용 (hydrolysis by amylolytic enzymes) 이급격하게억제되는사실이알려져있다 (Radley, J. A., 1954).
1. 빵의맛과형기의변화 2. 빵의속부분 (crumb) 이계속딱딱해지는현상 3. 빵의속부분이계속불투명하게보이게되는현상 4. 빵의속부분의부스러지기쉬워지는 (crumbliness) 현상 5. 빵의속부분의호화전분의결정화 (crystallization) 가계속진행되는과정 6. 빵의속부분의흡수성의감소 7. 빵의속부분에대한 β- 아밀레이스의가수분해작용의계속되는억제 8. 수용성전분함량의감소등
빵제품의스테일링을억제하는요인들또는방법들빵제품들의스테일링방지방법들도근본적으로는일반적인노화방지방법들과동일하며, 물리적인방법으로서는빵제품들의저장온도를 60 이상으로두거나, - 10 에서 -50 사이에둠으로써효과적으로억제할수있다.
펜스들 (Pence, J. W. et al., 1955) 은빵류를냉동하여그신선도 (freshness) 를유지하려면, 냉동할때나반대로해동 ( 解凍, thawing) 할때스테일링 (staling) 이가장빠르게촉진되는 18 에서 -7 사이의온도범위 (the critical staling range, 65 20 ) 를가급적빨리통과하도록하는것이가장중요하다고말하고있다. 또한이들 (Pence, J. W. et al., 1955) 은 -18 (0 ) 에서냉동저장된빵류 (frozen bread) 는 6 주일 (42 일 ) 저장한후에도하루, 즉 24 시간경과한일반빵류와거의동등한굳기 (firmness) 를나타냈으며, 아직도신선하다고판정되었다고보고하고있다. 케이크류의경우에도 -18 에서저장된냉동케이크류 (frozen cakes) 는 4 주일 (28 일 ) 후에도하루지난일반케이크류보다그품질이우수한경우가있었다고한다 (Pomeranz, Y., 1971).
한편, 빵제품들의스테일링억제를위해서는호화전분의노화억제의경우처럼, 각종유화제들 (emusifiers), 즉글리세릴모노스테아레이트 (glyceryl monostearate), 글리세릴올레오스테아레이트 (glyceryl oleostearate), 소오비탄모노스테아레이트 (sorbitan monostearate), 폴리옥시에틸렌소오비탄모노스테아테이트 (polyoxymethylene sorbitan monostearate), 폴로옥시에틸렌스테아레이트 (polyoxyethylene stearate) 등과같은계면활성제 (surface active agents, surfactants) 의첨가가효과적임이알려지고있다.
그외에도빵제품류의스테일링은옥수수물엿 (corn syrup), 포도당시럽, 덱스트린류의존재에의해서억제 스테일링억제물질로서의효과의크기는맥아당시럽 포도당시럽 덱스트린 설탕 맥아당 포도당 수용성전분 (soluble starch) 의순서였다고한다. 근래각종말토올리고당류 (maltooligosaccharides) 의뛰어난빵류의스테일링 (staling) 억제효과가연구보고됨.
α- 아밀레이스들 (α-amylases) 은빵내부의전분을일부가수분해하면서덱스트린류, 또는포도당이나맥아당과같은저급당류 ( 低級糖類, lower sugars) 를형성하여간접적으로빵류의스테일링을억제하여준다고한다. 특히세균에서추출한 α- 아밀레이스 (α-amylase) 는내열성때문에그작용이반죽과정뿐만아니라빵을굽는과정에서도지속되며빵의속부분 (crumb) 이딱딱해지는것을억제하여빵의스테일링을억제하는것으로생각되고있다 (Pomeranz, Y., 1971).
전분의식품중에서의기능할트맨 (Hartman, W. E., 1966) 은전분의에너지원으로서의역할이외의기능으로서표 7-4 에표시된바와같은여러기능들 (functions) 을열거하고있다. 전분의가열분해전분은비교적높은온도에서는그대로가열하여도전분분자들의열분해 (thermal degradation) 가일어나며, 아직잘연구되어있지않은가열분해물들과함께수용성전분, 즉덱스트린들도형성된다.
표 7-4 식품속에서의전분 (starch) 의여러기능들 (functions) 기능 (function) 에의한분류농화제 (thickening agent) 로서젤형성제 (gelling agent) 로서안정제 (stabilizer) 로서결착제 (binding agent) 로서수분유지제 (moisture return agent ) 로서피막제, 살포용분말 (coating or du sting agent) 로서조형제 (moulding agent) 로서희석제, 유동촉진제 (diluent, flowaid) 로서 식품의종류소오스 (sauces), 수우프 (soups), 그래비 (gravies) 푸딩류 (puddings), 고무드롭스 (gum dro ps) 청량음료 (beverages), 시럽 (syrups), 샐러드드레싱 (salad dressing) 가공육류제품 (processed meat products ) 과자류 (confectionery items) 빵, 과자류젤리 (jellies), 과자류베이킹파우더 (baking powder
전분의가열분해전분을부분적으로가수분해 (partial hydrolysis) 할때덱스트린류가형성됨은전술한바와같다. 한편, 전분은비교적높은온도에서는그대로가열하여도전분분자들의열분해 (thermal degradation) 가일어나며, 아직잘연구되어있지않은가열분해물들과함께수용성전분, 즉덱스트린들도형성된다. 이상의과정은전분의가열분해 (pyrolysis) 로알려져있으며, 이와같은과정에서형성된덱스트린류 (dextrins) 는가수분해과정 (hydrolysis processes) 에서형성된일반적인덱스트린류와구별하기위해서파이로덱스트린류 (pyrodextrins) 로불려지고있다 (Horton, D ; Whistler, R. L. et al., 1965 참조 ).
파이로덱스트린류에는전분을 80 120 에서직접가열하여얻은물에대한용해성 (solubilization degree) 은크게향상되지않았으나흰색깔의파이로덱스트린류 (white pyrodextrins), 그리고 180 210 에서직접가열하여얻은물에대한용해성이크게증가되어찬물에도잘풀리는노란색깔의파이로덱스트린류 (yellow pyrodextrins) 로분류되는경우도있다.
생전분의경우, 물에대한용해성을비롯한여러성질들은가열온도가 180 이상이되어야급격하게변화하는것으로알려져있다. 한편, 180 이상에서계속강하게가열할때는열파괴가계속진행되어카아보닐화합물들, 유기산들, 후란유도체들 (furans) 등이형성된다. 일반적으로이상의파이로덱스트린류 (pyrodextrins) 의공통적인특징으로서는대체로물에잘풀어지며, 점성 (viscosity) 이전분보다더적은용액을만들며, 효소작용도더받기쉽다는점등을들수있다. 이상과같은전분의가열분해에의한파이로덱스트린류의형성은빵을구어서만들때빵의껍질 (crust of bread) 에서, 빵을썰어서구워토오스트 (toast) 를만들때, 또는전분을그대로고온에서가열하여수용성전분을만들때볼수있다.