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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 starter의 활성을 최대로 나타낼 수 있는 밀가루 단백질 함량, 수분 첨가 비율 및 영양원을 탐색하여 적정 starter 배합비율을 제시하고자 하였으며 식빵 제조에 첨가하면서 식빵의 품질 특성 및 관능성에 미치는 영향을 고찰하여 starter의 상업적 이용 가능성을 조사하였다.
가설 설정
- 1)Moisture content of all flours was controlled to 14.0%.
- 1)Score from 5=very good to l=very poor.
- 3)Same letter in the same row are not significantly different at 5% level.
제안 방법
- 85% NaCl) 90 mL와 혼합한 후 시료를 단계적으로 희석한 다음 젖산균은 Bromo Cresol Purple agar plate에 도말하여 30℃에서 48시간 배양한 후 콜로니수가 30~300개가 나타나는 평판을 선택하여 균수를 측정하였다. 효모는 Potato Dextrose Agar 평판배지를 사용하여 30"C에서 48시간 배양한 후 위와 동일한 방법으로 측정하였다.
- Starter 활성에 미치는 요인들을 조사하기 위하여 밀가루 단백질 함량, 수분첨가비율 및 다양한 영양원을 첨가하면서 starter에 내재된 미생물의 생육과pH 및 적정산도의 변화정도를 관찰하면서 최대의 활성을 나타내는 starter 배합을 제시 하고자 하였다. 또한 완성된 starter를 빵 제조에 효모 대신 첨가하면서 식빵의 품질 및 관능 특성을 검토하여 천연 제빵 발효종으로서 starter의 상업적 이용 가능성을 타진하였다.
- 200%로 변화시켰다. 그리고 강력분에 물을 110% 첨가한 starter에 설탕, 식염, 올리고당 등의 영양원을 각각 첨가하면서 영양원이 starter의 활성에 미치는 영향을 조사하였다.
- 빵의 관능검사는 훈련된 패널요원 10명을 대상으로 냄새, 맛, 텍스쳐 및 색상에 대하여 기호도 검사를 실시한 후 1(매우 좋음)에서 5(매우 나쁨)까지의 점수를 사용하여 통계처리 하였다 (17).
- 생균수 측정은 4일간 starter를 배양하면서 24시간마다 starter 배지 10 g을 취하여 생리식염수(0.85% NaCl) 90 mL와 혼합한 후 시료를 단계적으로 희석한 다음 젖산균은 Bromo Cresol Purple agar plate에 도말하여 30℃에서 48시간 배양한 후 콜로니수가 30~300개가 나타나는 평판을 선택하여 균수를 측정하였다. 효모는 Potato Dextrose Agar 평판배지를 사용하여 30"C에서 48시간 배양한 후 위와 동일한 방법으로 측정하였다.
- 1차 발효가 끝난 반죽은 150 g으로 분할하여 둥글리기한 후 10분간 중간 발효를 시켰다. 중간 발효가 끝난 후 밀대를 사용하여 가스빼기를 하고 반죽을 원통형으로 성형하여 빵틀에 3개씩(150 gX3) 넣고 37℃, 상대습도 85%의 발효기에서 틀의 상단 1 cm 높이로 반죽이 팽창할 때까지 2차 발효를 실시하였다. 2차 발효가 끝난 반죽은 190~200℃의 오븐(DT, Darang Co.
- 최대 활성을 보이는 stater 배합을 결정하기 위하여 밀가루는 강력분(1등급)을 control로 하고 중력분 및 고 강력분을 대체하여 위와 동일한 방법으로 밀가루의 단백질 함량이 starter 활성에 미치는 영향을 조사하였으며 또한 수분함량이 starter의 활성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 starter의 수분 함량을 밀가루 함량(강력 분)을 기준으로 60%, 110% 및 200%로 변화시켰다. 그리고 강력분에 물을 110% 첨가한 starter에 설탕, 식염, 올리고당 등의 영양원을 각각 첨가하면서 영양원이 starter의 활성에 미치는 영향을 조사하였다.
대상 데이터
- 대한 제분(주)에서 생산된 중력분 및 강력분(1등급)을 사용하였으며 단백질 함량을 강력분(1등급)보다 2% 증가시킨 고강력분은 강력분(1등급)에 활성글루텐(100% vital wheat gluten, Sung Rim Co., Korea)을 혼합한 후 사용하였다. 사용한 밀가루의 일반성분은 Table 1과 같다.
- 사용한 밀가루의 일반성분은 Table 1과 같다. 설탕은 시판용 정백당(제일제 당(주)), 식염(한주소금(순도 98.00%), 생이스트(오뚜기(주)), 쇼트닝(롯데삼강(주)) 그리고 순도 50% 이상의 프락토 올리고당(대상(주))을 구입하여 사용하였다. 정량에 사용한 표준 용액은 0.
이론/모형
- Doerry와 Hutz(13)의 방법에 따라 starter를 Table 2와 같이 제조한 후 배양하였다. Starter의 배양방법은 1일째는 밀가루 1.
- 제빵은 Finny(15)의 방법을 변형한 직접반죽법을 사용하였으며 제빵에 사용한 원료의 배합비는 Table 3과 같다. 제조공정은 4일째 완성된 starter를 밀가루와 함께 첨가한 후 Hobart mixer A-200(Hobart Co.
성능/효과
- 0 X103 cfu/g으로 증가하였으며 배양 2일째는 대조구에 비하여 10배 이상의 균수 증가를 보였다. 1%의 식염을 첨가한 경우 효모 수가 10배 이상 증가하였으며 설탕을 첨가한 경우와 유사한 경향을 보여 식염 및 설탕의 첨가는 효모의 활성을 크게 촉진시키는 것으로 추측되었다. 식염을 2% 첨가한 시험구는 대조구와 같이 균수의 증가를 나타내지 않았다.
- 2)To determine the effect of water level on starter activity, 60%, 110% and 200% of water is added altematively based on 100% of strong flour.
- Starter의 시험구 중 강력분을 사용하고 수분함량 110%에 설탕 5% 및 식염 1%을 사용한 starter의 발효 팽창력이 대조구보다 높았다. Starter를 첨가하여 만든 빵은효모를 첨가하여 만든 빵에 비하여 체적을 제외한 모든 품질특성 에서 우수하였으며 특히 관능 특성 에서 유의적으로 높은 점수를 받았다. 이상의 결과를 종합해 보면 강력분, 수분 110%, 설탕 5% 및 식염 1%를 배합하여 3일 동안 30℃에서 refresh시킨 starter는 실제 제빵시 효모의 효과적인 대 체제로서 사용할 수 있으며 상업적 이용 가능성이 있는 것으로 나타났다.
- Starter에 식염을 첨가한 시험구는 배양 2일째의 pH값이 대조구의 4일째 배양한 pH값과 같은 값을 보여 식염의 첨가가 starter의 활성을 증가시키는데는 가장 효과적임을 나타내었다. 한편, 식염의 농도를 2% 사용한 경우에는 미생물 증식 속도가 현저하게 느려져 배양 4일째의 pH 값이 4.
- 한편 설탕의 농도가 10%이상 그리고 식염의 농도가 2%이상으로 증가되면 삼투압의 영향으로 균의 생장이 억제되는 경향을 나타내었다. Starter의 시험구 중 강력분을 사용하고 수분함량 110%에 설탕 5% 및 식염 1%을 사용한 starter의 발효 팽창력이 대조구보다 높았다. Starter를 첨가하여 만든 빵은효모를 첨가하여 만든 빵에 비하여 체적을 제외한 모든 품질특성 에서 우수하였으며 특히 관능 특성 에서 유의적으로 높은 점수를 받았다.
- 단백질 함량에 따른 젖산균 균수의 변화(Table 6)를 보면 밀가루 단백질 함량에 관계없이 starter를 4일간 배양하는 동안 젖산균은 계속 증식하는 경향을 나타내었다. 이러한 결과는 soda cracker를 4일간 발효하는 동안 세균 수가 크게 증가하였다는 Sugihara 등(8)의 보고와 매우 유사하였다.
- 맛에 있어서는 대조구와 starter를 첨가한 빵은 유의적인 차이를 보이지 않았으나 풍미는 대조구에 비하여 유의적인 차이를 보였다. Cho(21)는 bifidobacterium을 이용한 빵의 제조 방법에서 bifidobacteria로 starter를 제조한 후 빵에 첨가하면 풍미가 아주 다른 빵이 제조된다고 보고하였는데 본 실험의 관능평가결과도 유사한 경향이었다.
- 국내에서 시판되고 있는 밀가루에는 효모보다 젖산균의 수가 100배정도 더 많이 함유되어 있었다. 밀가루 단백질 함량이 많을수록 pH 및 적정산도의 변화가 적어 미생물의 생장에 더 안정적인 경향을 나타냈으며 단백질 함량은 강력분 수준 (12.0%이상)이 starter 제조에 적합하였다. 수분 첨가함량이 60% 정도인 경우는 110% 이상인 경우보다 균수가 10배 이상적 었으며 수분함량이 200%인 경우는 pH 및 적정산도의 변화가 커서 오히려 starter의 활성을 저해하는 경향을 나타내었다.
- 밀가루의 단백질 함량에 따른 효모 균수의 변화를 보면 (Table 5) 중력분, 강력분 및 고 강력분에서 4일간 배양하는 동안 효모 균수가 모두 IT cfu/g을 유지하면서 그 수가 거의 증가하지 않았다. 한편 고 강력분에서 효모 균수가 다소 높았으나 유의적인 차이는 없었다.
- 같다. 밀가루의 단백질 함량이 낮을수록 pH의 저하 폭이 컸으며 적정산도는 크게 증가하였다. 이러한 pH와 적정산도의 변화는 배양하는 동안 starter내 존재하는 젖산균의 생균 수 증가(Table 6)와 밀접한 관계가 있는 것으로 생각되며 생균수가 지수 함수적으로 증가하는 배양 2일까지는 pH 및 적정 산도가 크게 감소 또는 증가하였다.
- 강력분 밀가루에 첨가되는 수분의 양을 달리하였을 때 starter의 발효 팽창력에 미치는 영향을 조사한 결과는 다음과 같다. 배양 2일째 60% 수분 첨가구는 3.5 cm가, 110% 첨가구는 5.0 cm가, 그리고 200% 첨가구는 4.0 cm가 팽창되어 수분의 함량이 적을수록 starter의 팽창정도가 가장 크게 감소하였으며 다음으로 수분함량(200%)이 많은 경우에도 팽창정도가 감소하는 경향을 나타내었다. 수분함량을 200% 첨가한 시험구에서 starter의 팽창정도가 감소한 것은 강력분의 글루텐 희석의 결과로 보여지며 이와 동시에 pH 및 적정산도의 변화가 비교적 커서(Table 8) 미생물의 발효가 억제되었을 것으로 생각된다.
- 한편, 몰딩 에러는 반죽의 신장성과 크게 관련되며 반죽의 신장성은 pH에 의한 글루텐의 연화현상과 밀접한 관계를 갖는다(19). 본 실험에서 대조구의 1차 발효 후 pH가 5.5이었 던 반면 시험 구의 pH는 4.6을 나타내어 글루텐의 연화 정도가 대조구보다 커 미세한 기공 및 몰딩 에러를 감소시킨 것으로 추측된다.
- 생균수의 변화 : Fig. 2와 같이 starter의 수분 첨가비율을 60%, 110% 및 200%로 변화시켰을 때 60% 수분 첨가 starter의 경우 최대 젖산균의 수가 IO® cfu/g을 나타내어 110% 및 200%의 수분을 첨가한 starter의 젖산균 수보다 10배 이상 감소하는 경향을 나타내었다. 한편 수분함량을 110% 첨가한 시험구에서 젖산균 수가 가장 많았고 배양 2일부터 109 cfu/g 이상의 균수를 유지 하였으나 200%를 첨가한 시험구에서는 균수가 다소 감소하는 경향을 나타내었다.
- 설탕, 식염 및 올리고당을 각각 첨가한 starter의 팽창력을 조사한 결과(Fig. 6)를 보면 식염에 대한 영향이 가장 크며 다음으로 설탕의 영향이 컸다. 반면에 올리고당의 첨가는 starter의 활성을 감소시키는 것으로 나타났다.
- 설탕을 첨가한 경우 효모는 배양 1일째 대조구의 균수가 초기 1.2x103에서 1.9X103 cfu/g으로 변화가 없었던 것과 대조적 으로 5% 및 10% 첨가구 모두 배양 1일째 6.0 X103 cfu/g으로 증가하였으며 배양 2일째는 대조구에 비하여 10배 이상의 균수 증가를 보였다. 1%의 식염을 첨가한 경우 효모 수가 10배 이상 증가하였으며 설탕을 첨가한 경우와 유사한 경향을 보여 식염 및 설탕의 첨가는 효모의 활성을 크게 촉진시키는 것으로 추측되었다.
- 0%이상)이 starter 제조에 적합하였다. 수분 첨가함량이 60% 정도인 경우는 110% 이상인 경우보다 균수가 10배 이상적 었으며 수분함량이 200%인 경우는 pH 및 적정산도의 변화가 커서 오히려 starter의 활성을 저해하는 경향을 나타내었다. 따라서 적정 수분함량은 강력분인 경우 no%가 적정하였다.
- 0 cm가 팽창되어 수분의 함량이 적을수록 starter의 팽창정도가 가장 크게 감소하였으며 다음으로 수분함량(200%)이 많은 경우에도 팽창정도가 감소하는 경향을 나타내었다. 수분함량을 200% 첨가한 시험구에서 starter의 팽창정도가 감소한 것은 강력분의 글루텐 희석의 결과로 보여지며 이와 동시에 pH 및 적정산도의 변화가 비교적 커서(Table 8) 미생물의 발효가 억제되었을 것으로 생각된다.
- 높았다. 식염 2% 첨가군은 배양 2일째 식염 1% 첨가군에 비하여 팽창 정도가 약 30%정도 감소하였다. 올리고당을 첨가한 경우는 첨가농도에 관계없이 거의 비슷한 팽창 정도를 나타내었다.
- 2X107 cfu/g으로 10배 이상의 균수의 증가를 나타내어 설탕의 첨가가 젖산균의 증식을 빠르게 촉진시켰다. 식염을 첨가한 경우 배양 1일째 대조구는 3.0 xlO6 cfu/g을 보였으나 식염 1%을 첨가한 시험구는 9.0 xio7 cfu/g을 보여 젖산균의 생장 촉진이 뚜렷하였으며 배양 2일 이후에도 대조구에 비하여 생장이 다소 촉진되는 경향을 나타내었다.
- 한편, 식염을 2% 첨가한 시험구는 대조구와 유사한 균수를 나타내었다. 올리고당을 첨가한 경우는 대조구에 비하여 모두 균수가 비슷하게 유지되어 올리고당을 밀가루 반죽에 5-10% 첨 가할 때는 젖산균의 생장에 영향을 주지 않는 것으로 나타났다.
- 원료 밀가루에 존재하는 효모는 평균 1.1X103 cfu/g이었으며 반면 젖산균은 평균 3.0X10° cfu/g을 나타내어 젖산균이 효모보다 100배정도 더 많이 함유되어 있었다(Table 4). Sugihara 등⑻은 soda cracker 제조에 사용되는 밀가루에 존재하는 젖산균수가 2.
- 이상과 같은 빵의 품질 특성을 고려하였을 때 starter를 첨가한 빵의 품질 특성이 대조구보다 우수하였다.
- 한편 수분함량을 110% 첨가한 시험구에서 젖산균 수가 가장 많았고 배양 2일부터 109 cfu/g 이상의 균수를 유지 하였으나 200%를 첨가한 시험구에서는 균수가 다소 감소하는 경향을 나타내었다. 이상의 결과로부터 starter가 최대 활성을 갖기 위해서 첨가되는 수분 함량은 밀가루 함량보다 많아야 하나 2배 이상 되면 오히려 starter의 활성을 감소시키는 것으로 예측되었다.
- Starter를 첨가하여 만든 빵은효모를 첨가하여 만든 빵에 비하여 체적을 제외한 모든 품질특성 에서 우수하였으며 특히 관능 특성 에서 유의적으로 높은 점수를 받았다. 이상의 결과를 종합해 보면 강력분, 수분 110%, 설탕 5% 및 식염 1%를 배합하여 3일 동안 30℃에서 refresh시킨 starter는 실제 제빵시 효모의 효과적인 대 체제로서 사용할 수 있으며 상업적 이용 가능성이 있는 것으로 나타났다.
- 이상의 결과에서 starter를 첨가한 빵이 맛, 풍미, 색상 그리고 조직감에서 대조구보다 높은 평가를 받았다.
- 이상의 실험에서 효모 및 젖산균의 균수는 배양하는 동안 밀가루 단백질 함량에 따라 차이를 보이지 않았으나 단백질 함량이 높을수록 균수가 다소 증가하는 경향을 나타내 었다. 따라서 starter의 배양시간이 길면 길수록 단백질 함량이 높은 밀가루를 사용하는 것이 starter의 활성에 좋은 영향을 미치며 또한 starter의 배양시간은 강력분을 사용할 경우 2일이나 3일정도의 배양시간으로 충분한 활성을 보일 것으로 생각된다.
- 적정산도는 배양 1일째 모든 시험구에서 비슷한 값을 보였으나 배양 2일째부터 수분 60% 첨가구에 비하여 수분 110% 및 200% 첨가구의 적정산도가 크게 증가하는 경향을 나타내었다.
- 품질 특성 : 지금까지의 실험 결과에서 나타난 가장 적합한 starter의 배합 구성은 강력분 100%, 수분함량 110%, 설탕 5%, 식염 1%이었다. 이 배합을 이용하여 starter를 만들어 빵을 제조한 후 대조구와 비교한 빵들의 품질 특성은 Table 10과 같다.
- 식염 및 설탕의 첨가는 효모 및 젖산균의 수를 크게 증가시켰으나 올리고당은 거의 영향을 미치지 않았다. 한편 설탕의 농도가 10%이상 그리고 식염의 농도가 2%이상으로 증가되면 삼투압의 영향으로 균의 생장이 억제되는 경향을 나타내었다. Starter의 시험구 중 강력분을 사용하고 수분함량 110%에 설탕 5% 및 식염 1%을 사용한 starter의 발효 팽창력이 대조구보다 높았다.
- 2와 같이 starter의 수분 첨가비율을 60%, 110% 및 200%로 변화시켰을 때 60% 수분 첨가 starter의 경우 최대 젖산균의 수가 IO® cfu/g을 나타내어 110% 및 200%의 수분을 첨가한 starter의 젖산균 수보다 10배 이상 감소하는 경향을 나타내었다. 한편 수분함량을 110% 첨가한 시험구에서 젖산균 수가 가장 많았고 배양 2일부터 109 cfu/g 이상의 균수를 유지 하였으나 200%를 첨가한 시험구에서는 균수가 다소 감소하는 경향을 나타내었다. 이상의 결과로부터 starter가 최대 활성을 갖기 위해서 첨가되는 수분 함량은 밀가루 함량보다 많아야 하나 2배 이상 되면 오히려 starter의 활성을 감소시키는 것으로 예측되었다.
- 한편, 각 영양원의 첨가 농도 별 영향을 보면 설탕을 첨가한 군에서는 10% 첨가군보다는 5% 첨가군의 팽창정도가 다소 높았다. 식염 2% 첨가군은 배양 2일째 식염 1% 첨가군에 비하여 팽창 정도가 약 30%정도 감소하였다.
- 한편, 식염의 농도를 2% 사용한 경우에는 미생물 증식 속도가 현저하게 느려져 배양 4일째의 pH 값이 4.6으로 나타나 대조구에서 2일째 배양한 starter의 활성에도 미치지 못하는 것으로 나타났다. 올리고당의 첨가는 starter의 활성에 큰 영향을 주지 않았다.
- 한편, 적정산도는 pH 값의 감소와 반비례적으로 증가하여 설탕의 첨가가 starter의 활성을 증가시키고 있는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 밀가루 brew에서 포도당을 첨가한 경우 젖산균의 생균수가 크게 증가하며 이에 따라 pH값은 감소하고 적정산도는 증가한다고 보고한 Cho(12)의 실험 결과와 유사하였다.
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