For the development of the effective method to prevent the deterioration of rice bran after milling, series of the experiments for characterization of lipase action in low-miosture soilid state, and for analysis of relation of water activity to thermal inactivation of rice bran lipase $\underline{in situ}$, have been conducted. And to produce edible oil from rice bran, optimization of the operation variables in extrusion cooking of rice bran also have been carried out through the evaluation of the extraction and refining characteristics of the extrusion/stabilized rice bran.
Two species of rice bran lipase was isolated by using hydrophobic chromatography on otyl-Sepharose CL 4B column. The isolated major lipase showed an isoelectric point of 8.53 and a specific activity of 5.83U/mg of enzyme protein. This enzyme showed its maximal reaction rate at pH 8.0 and 37℃ and preferentially hydrolized the shorter chain length of fatty acid ester of triglyceride.
In low-moisture solid state, the lipolysis was not required the mediation of the aqueous phase as a vehicle, however, the reaction rate was controlled by the rate of diffusion from the enzyme to lipid substrate. It was confirmed by the results as followings; The measurable lipolysis action occured at a water activity as low as 0.21. Lipolysis rate, however, increased by increasing water activity and the maximum extent of lipolysis tends toward a different final value at each different water activity. The rate of lipolysis was directly propotional to enzyme concentration only at the water activity above 0.75.
In thermal inactivation of lipase in bran, the rate constant on destrution of lipase in the bran of different moisture contents was increased as increase the moisture content. The D-value at 110℃ was increased in the order of 33, 72, and 154 sec for the bran hydrated at 23.3, 12.7 and 5.88%, respectively.
The free energy changes was between 23 and 26 kcal/mole, and the entrophy changes was smaller than that of the solution state and decreased as moisture content decreased. The thermal destruction of lipase protein in rice bran in situ was showed a typical protein denaturation involving the ruoture of hydrogen bond, but the modification of protein structure in transient activation step was less than that of in solution state.
In extrusion-cooking, by using the limited production rate far below from the maximum conveying capacity of the main screw, the average residence time distribution was slightly affected by the changes of production rate. Regardless of the moisture content of the bran fed, at extrusion temperature above 128℃, all lipase activity in the bran was completely lost. Net specific energy input (NSE) varied with changes in the die opening and moisture contents and ranged from 166.4 to 221.1 kJ/kg. The efficiency of converting input power to extruder into heat was above 0.80 in all experimental set.
The rice bran was extruded with significant increase in bulk desity and decrease in moisture content by agglomeration into peller form and vaporization of moisture during extrusion without expansion. The extusion/ stabilized rice bran was significantly improved the solvent extraction characteristics. The percolation rate of the stabilized bran was of 9 times compare to that of rice bran treated by conventional method. The extraction time to reach 1% residual oil was decreased in the order of 116,67 and 10 min for hot air dried rice bran, steam cooked rice bran and extrusion/ stabilized rice bran, respectively, regardless of the bran weight loaded in percolator.
Among the refining process used for deacidification of rice bran oil with high free fatty acids, the steam refining process was showed less effective than caustic refining in deacidification and bleaching. However, the neutral oil loss was significantly reduced. To optimization of the steam refining, a quadratic equation having correlation coefficient of 0.96 was obtained through a series of experiments with varing the time, temperature and amount of steam. The most significant factor affecting the degree of deacidification were the temperature and amount of steam.
현미를 도정할 때 부산물로 생성되는 미강의 저장성 향상을 위한기초 및 응용연구로서, 미강내 리파제를 정제.분리하여, 저수분 고형하에서의 지질가수분해 특성을 살펴보았고, 수분활성이 미강내 리파제의 열 불활성화에 미치는 영향을 조사하였다. 그리고, 식용 미강안정화처리의 최적 조업조건을 추출특성 및 정제특성의 조사를 통하여, 확립하였다.
Octyl-Sepharose CL 4B 에 의한 소수성 크로마토그라피를 이용하여 2종의 미강리파제를 순수 분리하였다. 분리된 주 리파제의 등전점은 8.53, 순도는 효소단백질 mg당 5.83U였다. 이 분리된 효소의최적 pH와 온도는 8.0 및 37℃이며, 사슬의 탄소수가 적은 지방산의 에스터 결합에 큰 친화성을 나타내었다.
저수분 고형상태하에서, 지질가수분해에는 자유수에 의한 기질의 매개를 필요로 하지는 않았으나, 지질분해속도는 효소가 기질로의 확산되는 속도에 의하여 조절됨을 다음과 같은 실험결과로부터 추론할수 있었다. 수분활성도가 낮은 0.21에서도 지질가수분해가 진행되었고 분해속도는 수분활성도가 증가할수록 높아지며, 최종 가수분해 정도는 수분활성도에 따라 독특한 값을 나타내었다. 효소의 농도증가에 따른 분해속도의 증가는 수분활성도가 0.75이상인 경우에만 비례적으로 증가하였다.
수분 함량별 미강의 열처리에 의한, 효소의 불활성화 반응상수는 수분함량이 증가할수록 큰 값을 보여, 110℃에서의 값은 수분함량이 5.88%, 12.7%, 23.3%로 증가함에 따라, 154초, 72초 및 33초로각각 감소하였다. 자유에너지의 변화는 전형적인 수소결합 붕괴에 의한 단백질 열변성의 경우와 같은 23-26 Kcal/mole 의 범위에 있었고, 엔트로피의 변화는 수용액 상태에서 나타내는 값보다 작고, 수분함량이 감소할수록 작은 값을 나타내는 경향이었다. 저수분고형상태에서는 가열변성에 의한 단백질 구조의 변형이 수용액상태에서보다 적게 일어났음을 보여주었다.
압출성형공정에 있어서, 스크류의 최대 이송능력보다 훨씬 작은 생산속도에서 운전을 함으로써, 생산속도 변화에 따른 투입미강의 체류시간 분포를 크게 변화시키지 않을 수 있었다. 압출온도 128℃ 이상에서 생산된 미강의 리파제는, 투입미강의 수분함량에 관계없이 완전히 불활성화 되었다. 이 때 순소요전력은, 생산속도에는 무관하고, 투입미강의 수분함량 및 출구다이의 갯수에 따라 166.4-221.1KJ/Kg의 범위에 있었다. 순소요전력의 열전환율은 시험조건 내에서는 모두 0.80이상의 높은 효율을 보였다.
압출성형공정에 의하여 미강이 펠렛으로 성형되고, 압출시 팽화가 일어나지 않은 채로 수분의 휘발이 동반되어 용적밀도는 크게 증가하고 수분감소가 일어났다. 압출.안정화 처리된 미강은 추출특성이 크게 향상되어, 기존 처리미강보다 용제용출속도가 9배정도 증가하여, 용출추출기 내에 투입한 미강의 양과는 관계없이, 잔존유지함량이 1%에 도달하는 시간이 열풍건조처리미강 및 증기증숙처리미강의 116분 및 67분에서 10분으로 크게 단축되었다.
고산 미상조유의 탈산공정중 증기증류법은 가성소다법보다 탈산 및 탈색효과에 있어 덜 효과적이었으나, 중성지질의 손실을 크게 감소시키는 장점을 나타냈다. 증기양, 시간 및 온도에 따른 일련의 증기증류법에 의한 탈산실험을 실시하여 상관계수가 0.96인 4원의 실험식을 얻어 증기증류법의 최적조건을 확립하였고, 탈산에 가장 큰 영향을 미치는 인자는 온도와 증기량임을 밝혔다.
