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문제 정의
- 본 연구는 바이오그린 21 사업 연구비 지원에 의하여 연구되었으므로 이에 감사하는 바이다.
- 개발되었다. 본 연구에서는 이러한 신형질미의 용도 개발및 가공적성에 대한 기초자료를 제공하고자 일품벼 유래 돌연변이 품종 쌀의 호화, 노화 및 밥의 취반 특성을 검토하였다.
제안 방법
- 저장하는 동안의 변화를 알아보기 위해 실온으로 식힌 겔을 4℃에서 1일, 3일, 7일동안 저장하면서 노화도를 측정하였다. Haake Rheometer(RS 150, Haake Inc., Ger- many)를 이 용하였고 직 경 35 mm parallel plate와 1 mm gap size 조건으로 분석하였다. 모든 실험은 선형 점탄성 영역(10 Pa) 에서 이루어졌다.
- 10g의 쌀전분에 90mL 증류수를 첨가한후 중탕으로 30분간 교반하면서 겔을 만들었다. 겔을 80℃ 에서 4℃로 2℃/min의 속도로 온도를 내리면서 유변학적인 특성의변화를 측정하였다. 저장하는 동안의 변화를 알아보기 위해 실온으로 식힌 겔을 4℃에서 1일, 3일, 7일동안 저장하면서 노화도를 측정하였다.
- 모든 실험은 선형 점탄성 영역(10 Pa) 에서 이루어졌다. 겔의 수분 증발을 막기 위해 가장 자리에실리콘 오일을 처리하였다.
- 후 꺼내어 토요식미계 측정 징-치(MA-90B, Toyo, Japan)로 식미지수를 측정하였다. 또한 400 g의 쌀을 상온에서 20분간 수침한 후 전기밥솥(LG전자)으로 30분간 취반하고 10분간뜸을 들인 후 관능평가를 실시하였다. 밥의 냄새, 윤기, 경도, 찰기, 밥맛, 전체적 기호도에 대하여 5점 척도법으로 훈련된 관능평가 패널 요원 10명을 대상으로 3회 반복하였다.
- 밥의 물리적 특성은 textrometer를 이용하여 블록 즉정법으로경도, 찰기, 탄성, 응집성, 씹힘성 등을 측정하였다(Table 6). 네품종간에 모든 텍스쳐 특성에서 유의적인 차이가 있었다.
- 밥의 텍스쳐를 블록 측정법으로 측정하기 위하여 쌀 시료 30 g에 쌀 무게 1.25배의 증류수를 첨가하여 열전도가 빠르고 내열성이 있는 스테인레스 컵(직경: 60 mm, 높이: 70 mm)에 담아 상온에서 20분간 수침한 후 전기밥솥(LG전자)으로 30분간 취반하고 10분간 뜸을 들였다. 밥이 담긴 컵을 texture analyzer(TA-XT 2, Stable micro system, England)의 table 위에 올려놓고 밥의 물성을 측정하였다.
- 25배의 증류수를 첨가하여 열전도가 빠르고 내열성이 있는 스테인레스 컵(직경: 60 mm, 높이: 70 mm)에 담아 상온에서 20분간 수침한 후 전기밥솥(LG전자)으로 30분간 취반하고 10분간 뜸을 들였다. 밥이 담긴 컵을 texture analyzer(TA-XT 2, Stable micro system, England)의 table 위에 올려놓고 밥의 물성을 측정하였다. 이때 측정 조건은 Two-cycle compression, Force-versus-time program, Pre-test speed: 5 mm/s, Post-test speed: 5 mm/s, Strain: 80%, Probe diameter: 20 mm, Contact area: 314 mm2로 하였다.
- 백미의 외형적 특성을 관찰하기 위해 a Kan Scope 3.0 image acquisition와 computer precessor를 갖준 광학현미경 (Camscope video microscope IT system, Sometech, Korea)을 이용하였다.
- 아밀로그램 특성은 AACC Method 61-02(15)에 의하여 신속점 도측정계 (Model RVA-4, Newport Scientific, Warriewood, Australia)를 이 용하여 측정 하였다. 시 료 3 g을 25 ml의 증류수에 분산시켜 처음 1분간은 50℃로 유지시킨 후 95℃로 12℃/ min의 가열속도로 가열하고 95℃에서 2분 30초간 유지시킨 후다시 50℃로 12℃/min의 속도로 냉각시켜 2분간 유지시키면서점도를 측정하였다. 총 실험 시간은 13분으로 실험 후 초기 호화 온도, 최고 점도, 최저 점도, 최종 점도, 강하 점도, 치반 점도를 계산, 비교하였다.
- 식미 검정은 백미 33g을 평량하여 토요 식미계 부속 장치에 넣고 끓는 물이 들어있는 항온수조(MB-90A)에서 15분간 호화시킨 후 꺼내어 토요식미계 측정 징-치(MA-90B, Toyo, Japan)로 식미지수를 측정하였다. 또한 400 g의 쌀을 상온에서 20분간 수침한 후 전기밥솥(LG전자)으로 30분간 취반하고 10분간뜸을 들인 후 관능평가를 실시하였다.
- 쌀 입자의 크기는 10개 이상의 입자를 취하여 캘리퍼(Caliper CD-15CP, Mitutoyo Corp., Japan)를 이용하여 장축, 단축 및 두께를 측정하였다.
- 겔을 80℃ 에서 4℃로 2℃/min의 속도로 온도를 내리면서 유변학적인 특성의변화를 측정하였다. 저장하는 동안의 변화를 알아보기 위해 실온으로 식힌 겔을 4℃에서 1일, 3일, 7일동안 저장하면서 노화도를 측정하였다. Haake Rheometer(RS 150, Haake Inc.
- 시 료 3 g을 25 ml의 증류수에 분산시켜 처음 1분간은 50℃로 유지시킨 후 95℃로 12℃/ min의 가열속도로 가열하고 95℃에서 2분 30초간 유지시킨 후다시 50℃로 12℃/min의 속도로 냉각시켜 2분간 유지시키면서점도를 측정하였다. 총 실험 시간은 13분으로 실험 후 초기 호화 온도, 최고 점도, 최저 점도, 최종 점도, 강하 점도, 치반 점도를 계산, 비교하였다.
대상 데이터
- 쌀가루는 백미를 마쇄기(Cyclotec 1093 sample mill, Tecator, Sweden)로 갈아 제조하였다. 전분은 알칼리 침지법(11)에 의하여 분리하였다.
- 일품벼 의 수정 배 에 메 칠니트로조우레 아(N-methyl-N-nitrosourea)를 처리한 돌연변이 세 품종, 백진주, 설갱, 고아미2호와 일품벼를 시료로 사용하였으며 이 품종들은 20이년 농촌진흥청 작물과학원 벼육종시험포장(수원)에서 수확하여 사용하였다.
데이터처리
- 측정값을 SAS(Statistical analysis system)를 이용하여 평균, 분산분석, Duncan의 다중범위시험법 (Duncan's multiple range test)으로 유의성을 검증하였다.
이론/모형
- 따라 분석하였다. 백미의 총 아밀로스 함량은 Juliano의방법(13)과 Sowbhagya와 Battacharya(14)의 비색법으로 정량하였다.
- 쌀 시료의 일반 성분은 백미를 쌀가루로 만들어 AOAC방법 (12)에 따라 분석하였다. 백미의 총 아밀로스 함량은 Juliano의방법(13)과 Sowbhagya와 Battacharya(14)의 비색법으로 정량하였다.
- 쌀전분의 노화 경향은 Jung(17)의 방법에 따라 rheometer를이용하여 측정하였다. 10g의 쌀전분에 90mL 증류수를 첨가한후 중탕으로 30분간 교반하면서 겔을 만들었다.
- 아밀로그램 특성은 AACC Method 61-02(15)에 의하여 신속점 도측정계 (Model RVA-4, Newport Scientific, Warriewood, Australia)를 이 용하여 측정 하였다. 시 료 3 g을 25 ml의 증류수에 분산시켜 처음 1분간은 50℃로 유지시킨 후 95℃로 12℃/ min의 가열속도로 가열하고 95℃에서 2분 30초간 유지시킨 후다시 50℃로 12℃/min의 속도로 냉각시켜 2분간 유지시키면서점도를 측정하였다.
- 쌀가루는 백미를 마쇄기(Cyclotec 1093 sample mill, Tecator, Sweden)로 갈아 제조하였다. 전분은 알칼리 침지법(11)에 의하여 분리하였다. 쌀가루와 전분은 100메시 체에 통과시켰다.
- 전분도 동일한 방법으로 측정하였다. 전분의 노화도는 Wang의 방법(16)에 따라 위 조건으로 DSC에서 호화된 전분을 4℃에서 7일간 저장한 후 다시 DSC를 이용하여 30℃부터 11이까지 5℃/min의 속도로 가열하며 흡열 피크를 얻었다. 노화도는 호화시 얻은흡열피크의 엔탈피에 대한 7일간 저장한 후 얻은 흡열피크의엔탈피의 비로 나타내었다.
성능/효과
- 80℃와 4℃의 탄성률은 고아미2호, 일품쌀, 설갱, 백진주 순으로 낮아졌는데 그 변화정도는 일품쌀과 백진주가 비슷하게 낮았고 설갱이 일품쌀보다 기울기가 약간 컸으며 고아미2호는 현저하게 컸다. 저장일수에 따라 탄성률은 증가하였는데 고아미2호는 저장 하루 만에 가장 많이 증가하였으며 저장 기간 동안 가장 높은 반면에 반찹쌀인 백진주는 가장 낮았으며 저장 1일 이후의 탄성률은 고아미2호를 제외한 모든 품종에서 거의 변화가 없었다.
- 96%로 매우 높았다. RVA에 의한 쌀가루 현탁액의 호화 특성은 일품 쌀에 비해 백진주는 강하점도치가 높은 반면, 치반점도치는 낮은 특징을 보였다. 그러나 고아미2호는 강하점도치가 현저히 낮았고 치반점도치는 두드러지게 높은 특징을 보였다.
- 가열한 겔의 온도가 내려감에 따라 복소탄성률은 증가하였으며 온도에 따른 탄성률의 변화는 고아미2호에서 가장 크게 나타났다. 80℃와 4℃의 탄성률은 고아미2호, 일품쌀, 설갱, 백진주 순으로 낮아졌는데 그 변화정도는 일품쌀과 백진주가 비슷하게 낮았고 설갱이 일품쌀보다 기울기가 약간 컸으며 고아미2호는 현저하게 컸다.
- 경도가 낮고 윤기와 찰기가 높은 반찹쌀의 백진주는 선호도가 가장 높은 것으로 나타난 반면에 경도가 높고 찰기가 낮은 고아미2호는 가장 바람직하지 않은 관능 특성을 보였다. 호화가 잘 되지 않는 고아미2호를 취반미로 이용하기 위해서는다른 품종보다 충분한 물과 압력 밥솥 등을 이용한 고온의 취반조건이 필요하다고 생각된다.
- 네품종간에 모든 텍스쳐 특성에서 유의적인 차이가 있었다. 경도와 찰기는 설갱과 백진주가 일품쌀보다 높은 반면에 고아미2 호는 일품쌀보다 현저히 낮은 값을 보였다. 고아미2호는 취반이 잘 안 되었으며 밥의 조직감이 다른 품종들과는 현저히 달랐다.
- RVA에 의한 쌀가루 현탁액의 호화 특성은 일품 쌀에 비해 백진주는 강하점도치가 높은 반면, 치반점도치는 낮은 특징을 보였다. 그러나 고아미2호는 강하점도치가 현저히 낮았고 치반점도치는 두드러지게 높은 특징을 보였다. DSC와 rheometer를 이용한 전분의 노화도는 고아미2호 > 설갱 = 일품 쌀 > 백진주의 순으로 낮아졌다.
- 차이를 보였다. 돌연변이 품종들이 모두 회분과 지방함량이 일품쌀에 비해 유의하게 높았으며 특히 고아미2호는 일품쌀보다 1.5배 정도 높은 함량을 나타내었다. 아밀로스 함량은 백진주가 6.
- 아밀로스 함량이 높은 전분 입자들은 치밀한 입자들로 모여있어 팽윤된 전분입자들이 열과 전단력에 대한 저항성이 높아지므로 호화온도가 상승한다고 한다(21). 모든 점도특성에서 돌연변이 품종들이 일품쌀보다 낮은 값을 보였다. 특히 고아미2호는 최고점도와 최저 점도치는 상당히 낮은 반면에 최종점도치가 현저히 높아 강하점도 (breakdown) 는 낮고 치반점도 (setback)는 높은 특징을 보였다.
- 밥의 냄새, 윤기, 경도, 찰기, 맛, 총평에 대한 관능평가를 실시한 결과(Table 7), 모든 관능 특성치에서 품종간에 유의한 차이를 나타내었으며 특히 윤기와 총평에서 큰 차이를 나타내었다. 경도가 낮고 윤기와 찰기가 높은 반찹쌀의 백진주는 선호도가 가장 높은 것으로 나타난 반면에 경도가 높고 찰기가 낮은 고아미2호는 가장 바람직하지 않은 관능 특성을 보였다.
- 또한 400 g의 쌀을 상온에서 20분간 수침한 후 전기밥솥(LG전자)으로 30분간 취반하고 10분간뜸을 들인 후 관능평가를 실시하였다. 밥의 냄새, 윤기, 경도, 찰기, 밥맛, 전체적 기호도에 대하여 5점 척도법으로 훈련된 관능평가 패널 요원 10명을 대상으로 3회 반복하였다.
- 차이를 나타내었다. 백진주와 설갱의 호화개시온도는 일품쌀보다 낮은 반면에 고아미2호는 약 80℃로 가장 높은 온도를 나타내었다. 이는 아밀로스 함량이 높을수록 호화개시온도가 높아진다는 사실(21)에 비추어 볼 때, 아밀로스 함량 차이가 호화개시온도 차이를 가져온 것으로 생각된다.
- 쌀의 크기 및 모양을 나타내는 길이, 두께, 너비, 장폭비는 품종 간에 유의적인 차이를 보였다. 백진주의 크기는 일품쌀과 비슷하였으나 설갱은 약간 더 긴 경향이었으며, 고아미2호는 길이, 너비 및 두께 모두 가장 작은 값을 나타내었고 장폭비가 가장 컸지만 돌연변이 3품종은 일품쌀과 마찬가지로 단립종이었다. 국제 미작 연구소(IRRI)의 벼 품종 입형의 분류 기준에 따르면 우리나라 대부분의 품종은 단립형의 중원립(bold)으로분류된다고 보고되었다(19).
- 이는 고아미2호가 다른 품종보다 낱알의 크기가 작고(Table 1) 호화시 팽윤이잘 되지 않아(28) 블록 시료로 측정시 probe에 미끄러져 밥알의 경도가 제대로 측정되지 못했기 때문인 것으로 생각된다. 본 실험을 통해 찰기가 있는 자포니카 품종은 블록측정법이 적합하지만 찰기가 없는 푸석푸석한 밥의 텍스쳐를 측정하기 위해서는 블록측정법보다 낱알측정법이 적합하다는 것을 알수있었다.
- 시차 주사 열량계에 의한 쌀가루의 호화특성을 보면(Table 4), 호화 상전이에 필요한 에너지량을 나타내는 첫번째 흡열피크의 호화개시온도는 고아미2호가 63.7℃로 다른 품종보다 12℃ 이상 높은 것으로 측정되었으며 호화온도 범위는 백진주가 가장 넓게 나타났다. 아밀로펙틴의 가지가 많을수록 호화온도 범위가 넓어진다는 결과에 비추어 볼 때(24), 반찹쌀인 백진주의 아밀로펙틴 단쇄비율이 높은 것으로 추측된다.
- 주사 열량계에 의한 쌀 전분의 호화특성은 Table 5와 같이 호화 상전이의 첫번째 피크만 나타났다. 쌀 전분의 호화온도는 고아미2호에서 가장 높았고 이는 쌀가루에서의 호화경향과 일치하였으며 돌연변이품종들 모두 일품쌀보다 엔탈피가약간 높게 나타났다. 호화시킨 전분을 4℃에서 7일 동안 저장한 후의 DSC 흡열피크 특성에서 (Table 5) 고아미2호의 흡열피크의 엔탈피가 가장 높았으며 백진주가 가장 낮았다.
- 쌀가루와 전분의 호화 특성은 RVA를 이용하여 측정한 결과 (Table 3), 호화 개시온도와 여러 가지 점도치에서 품종간에 현저한 차이를 나타내었다. 백진주와 설갱의 호화개시온도는 일품쌀보다 낮은 반면에 고아미2호는 약 80℃로 가장 높은 온도를 나타내었다.
- 심복백은 청주 등의 주조가공 시 생산 수율에 미치는 주요 요인으로 심백율이 높을 수록 발효 과정 중 효모의 작용을 받기 쉬운 것으로 보고되었다(18). 쌀의 크기 및 모양을 나타내는 길이, 두께, 너비, 장폭비는 품종 간에 유의적인 차이를 보였다. 백진주의 크기는 일품쌀과 비슷하였으나 설갱은 약간 더 긴 경향이었으며, 고아미2호는 길이, 너비 및 두께 모두 가장 작은 값을 나타내었고 장폭비가 가장 컸지만 돌연변이 3품종은 일품쌀과 마찬가지로 단립종이었다.
- 외관은 백진주, 설갱이 불투명한 배유 특성을 나타내었고 고아미2호는 상당히 심한 심복백의 특성을 나타내었다. 아밀로스 함량은 백진주가 6.42%로 반찹쌀의 특성을 나타내었으며 고아미2호는 33.96%로 매우 높았다. RVA에 의한 쌀가루 현탁액의 호화 특성은 일품 쌀에 비해 백진주는 강하점도치가 높은 반면, 치반점도치는 낮은 특징을 보였다.
- 5배 정도 높은 함량을 나타내었다. 아밀로스 함량은 백진주가 6.43%로 반찹쌀의 특성을 나타내었으며 설갱은찹쌀보다 더 불투명하였으나 일품쌀보다 약간 낮은 17.23%로멥쌀의 특성을 보였다. 한편 고아미 2호는 33.
- 1과 Table 1에 나타난 바와 같다. 원품종인 일품쌀의 색깔은 투명하고 옅은 담황색을 나타내었으나 돌연변이인 백진주는 찰벼보다 약간 덜 불투명했으며설갱은 찰벼보다 더 뽀얀 배유특성을 나타내었고 고아미2호는 옅은 황색을 띠면서 대부분이 심복백으로 차 있었다. 돌연변이 품종들은 일품쌀보다 심백율이 높은 것으로 나타나 쌀 가공식품 소재로서의 가능성을 보여준다.
- 일품벼 유래 돌연변이 품종의 호화, 노화 및 취반 특성들 이원품종인 일품벼와 현저한 차이를 나타내었다. 외관은 백진주, 설갱이 불투명한 배유 특성을 나타내었고 고아미2호는 상당히 심한 심복백의 특성을 나타내었다.
- 낮아졌다. 일품쌀과 유의적인 차이를 나타내는 설갱과 고아미2호는 밥보다는 다른 용도로 활용하는 것이 적당할 것으로 사료된다.
- 80℃와 4℃의 탄성률은 고아미2호, 일품쌀, 설갱, 백진주 순으로 낮아졌는데 그 변화정도는 일품쌀과 백진주가 비슷하게 낮았고 설갱이 일품쌀보다 기울기가 약간 컸으며 고아미2호는 현저하게 컸다. 저장일수에 따라 탄성률은 증가하였는데 고아미2호는 저장 하루 만에 가장 많이 증가하였으며 저장 기간 동안 가장 높은 반면에 반찹쌀인 백진주는 가장 낮았으며 저장 1일 이후의 탄성률은 고아미2호를 제외한 모든 품종에서 거의 변화가 없었다. 고아미2호 전분이 가장 높은 노화도를 나타내는 것은 쌀전분이 X-ray 회절도에서 A형을 나타내는 것과는 다르게 고아미2호(수원 464호)는 B형의 전분이며 중합도 12이상의 긴 사슬이 많은 아밀로펙틴 분포를 나타내는 것 (28)과 관련이 있는 것으로 생각된다.
- 고아미2호는 취반이 잘 안 되었으며 밥의 조직감이 다른 품종들과는 현저히 달랐다. 찰기가 없이 푸석푸석한 특성을 비롯하여 모든 텍스쳐특성값이 다른 품종보다 크게 떨어지는 경향이었다. 낱알 측정법으로 측정한 고아미2호의 경도는 일품쌀보다 1.
- 모든 점도특성에서 돌연변이 품종들이 일품쌀보다 낮은 값을 보였다. 특히 고아미2호는 최고점도와 최저 점도치는 상당히 낮은 반면에 최종점도치가 현저히 높아 강하점도 (breakdown) 는 낮고 치반점도 (setback)는 높은 특징을 보였다.
- 호화시킨 전분을 4℃에서 7일 동안 저장한 후의 DSC 흡열피크 특성에서 (Table 5) 고아미2호의 흡열피크의 엔탈피가 가장 높았으며 백진주가 가장 낮았다. 호화시흡열피크의 엔탈피와 노화 전분의 흡열피크와의 비로 나타낸 노화도(Table 5)는 고아미2호가 56.56%로 가장 높았으며 백진주는 4% 이하의 노화도를 나타내었으며 이는 RVA로 측정 한치 반점도 (setback)와 비슷한 경향을 나타내었다. 품종간 노화도 차이를 나타내는 것은 이미 보고(27)된 바와 같이 아밀로스와 아밀로펙틴과의 비율, 전분 구조, 단백질 함량 등이 영향을 미친 것으로 보인다.
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