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문제 정의
- 변형 전분 중 산 처리 전분은 낮은 온도에서 강력한 겔을 형성하는 경향이 있고 NaOa(sodium hypochlorite)로 처리하여 전분의 -OH그룹 일부분을 산화, 알데히드기(-CHO), 케톤기(-C=O), 카르복 실기(-COOH) 등으로 치환하여 만든 산화전분은 졸을 형성하려는 성질을 가지고 있으며 덱스트린류(dextrines)는 전분의 직쇄 구조의 일부 절단, 단축으로 겔화 경향이 미약하여 모두 가래떡과 같은 조직감을 형성, 유지하는 데는 만족하지 못한 것으로 알려져 있다 29~31). 그러나 전분분자의 많은 ~OH그룹을 화학적으로 처리하여 가교(cross linking) 화시킨 가교 전분(cross linked starch) 유도체와 안정화 전분(stabilized starch) 등은 점성, 고온에 대한 저항성, 전분입자 팽윤, 수화, 전분의 -OH그룹과 반응 정겔 안정성, 전분의 수분 흡수 능력, 투명성 등 29)이 떡볶이용 가래떡의 노화에 어떤 형태로든 영향을 미칠 것으로”) 예상되어 이들 일부를 중심으로 가래떡의 원료에 첨가, 가래떡의 물성과 조직감의 변화를 관찰, 변형 전분의 최적화를 모색하고자 하였다.
- 본 연구는 변형전분이 가래떡의 노화에 어떤 영향을 미치는지를 규명하기 위해 실시하였다. 우선 변형 전분이 가래떡의 노화에 미치는 영향을 Avrami equa- tion으로 검토하였는데 그 결과 Avrami equation 지수n값은 실험 구 모두 1.
- 본 연구자들은 이를 실제적으로 해결하기 위하여 계속적으로 노력하고 있는데 그 연구의 일환으로 유화 안정제, 보수제, 겔형성제, 결착제, 조직개량제, 증점제(점성 강화제), 점도 안정제 등의 기능을 가진 식품 첨가물인 변형 전분(modified starch)을 이용, 이것이 가래떡의 노화에 어떤 영향을 미치는지를 검토하게 되었다. 실제 변형전분은 그 제조방법에 따라 구조적 특성과 기능 등이 다르긴 하지만 전분의 호화와 노화, 전분과 단백질의 상호관계와 전분의 끈기, 굳기, body성.
제안 방법
- 시차주 사열량기는 시료의 용융이나 결정성의 변화 등 물리적 상태 변화와 분자 수준의 반응에서 생기는 열의 수지 즉 흡. 발열로 나타난 엔탈피(enthalpy)를 정량적으로 측정하는 기기로 시료는 10 mg으로 절단하여 알루미늄 팬에 넣고 2시간 동안 방치하여 시료를 균일하게 한 후 10 ℃/min의 가열 속도로 20℃에서 180℃ 3"39)까지 가열하여 열 반응 곡선을 얻은 후 호화 개시 온도(To : onset temperature), 최대 호화 온도(Tp : peak temperature) 와 용융 enthalpy(melting enthalpy, /H)를 결정하였다40"). 전자레인지를 이용한 떡의 용융신전성은 petri dish에 직경 10 mmx높이 2 mm되는 크기의 샘플을 넣고 2, 450 MHz의 전자파를 1분간 처리했을 때 나타나는 용융 상태를 Martin 직경으로 측정하여 결정 하였다.
- Avrami equation% ~%)의 적용을 위해 경도(hardness)만 Texture Analyser(Stable Micro Systems Co. Ltd., TA-XT2, England), post-test speed : 10.0 mm/s, pre-test speed : 10.0 mm/s, test speed : 5.0 mm/s, force units : grams, strain : 50%, distance format : strain, time : 0.01 sec, trigger force : 5 g 조건)를 이용하여 측정하였다. 그것은 경도가 가래떡의 품질을 결정하는 가장 중요한 요인이기 때문이다 (경도 실험은 4일 동안 실온에서 실시하고 Avrami equation의 최대 노화 정도를 측정하기 위해서는 10일 동안 정치하였음29)) 가래떡의 측정시료는 ©1.
- Table 1. Avrami exponent, rate constant and time constant of Korean rice cake formulated with modified starch for 4 days(Group : see the legend of Fig. 1).
- 2. Plot log (ln{(EL-Et)/(EL-E0)}) vs log time for the Korean rice cake formulated with modified starch for 4 days(Group : See the leg end of Fig. 1).
- 모든 실험은 떡 제조 후 4일을 기준으로 하였는데 그 이유는 3~4일이 지난 떡은 실제 상품으로서의 가치가 없기 때문이다. 관능적 조직검사는 색깔(color), 맛(taste), 표면끈기 (cohesive- ness), 조직의 경도(hardness), 조직의 점탄성 (viscoelas- ticity), 그리고 전반적인 기호성 (overall acceptability) 등을 7점 채점법(7점 : 매우 양호, 1점 : 매우 나쁨)으로 하고 이 결과를 정량적 특성묘사 시험 법(quantitative description analysis, QDA)을 사용하여 서로 비 교하였다.
- 또 호화. 노화 양상을 결정하기 위하여 시차주사 열량기 (DSC, differential scanning calorimeter, TA Instruments, Inc. Dupont DSC 2910 module, USA)를 이용하였으며 가래떡의 용융(melting characteristics)과 신전성(spreadability)을 검토하기 위하여 전자레인지(micro- wave oven, MR-M253, LG전자, 한국)를 이용하였다. 시차주 사열량기는 시료의 용융이나 결정성의 변화 등 물리적 상태 변화와 분자 수준의 반응에서 생기는 열의 수지 즉 흡.
- 5x1 on로 절단하여 직경이 5 cm인 원통형 plunger를 이용하였다. 노화는 떡의 경도를 경시적으로 분석한 자료를 Avrami equation에 의해서 분석한 후 식의 절편으로부터 속도상수 k를, 결정화양상을 나타내는 Avreni exponent n 을식의 기울기로부터 각각 구하여 떡의 노화 특성을 결정하였다. Avrami equation 은 다음과 같다.
- 경도는 노화와 직접적인 관계를 갖는 요인으로 보통 떡이 노화되면 노화 정도에 비례해서 떡 조직의 경도가 높아지게 된다. 따라서 우선 경도를 측정하고 이를 기본으로 노화의 정도(程度) 및 속도에 관한 조직의 변화를 관찰하였다. Avrami equation에서의 지수 결정화 즉 노화 양상에 대한 정보를 주는데 이 값은 떡의 결정화 양상 즉 결정 핵 형성 시간, 비결정 부분 즉 노화되지 않는 부분, 결정 형성 속도에 의존하는 복합적인 것을 의미해주는 값이다.
- 58% 이하, 삼신케미컬(주))를 사용하였다. 떡볶기용 가래떡의 제조는 쌀 500 g(수화전 쌀가루의 수분 함량 13.9%, 단백질 6.8%, 총 amylose 17.8%)을 상온의 물에 일정 시간 동안 침지한 후 건져낸 다음 이를 roll grinder(Condition :SE 1100, 1, 420 rpm, 1.5 HP, Dong-A Elec, Co. Korea)로 미세한 쌀가루로 만들었다. 쌀가루 중량비의 25%에 해당하는 온수(70 ℃)와 쌀가루 중량비의 2%에 해당하는 변형전분을 첨가(일반적인 사용량의 +20%), 반죽한 후 반응을 위해 1시간 동안 정치시켰다(20℃).
- 변형전분 첨가의 가래떡 노화 양상을 이해하기 위하여 전분과 같은 중합체의 용융이나 결정성의 물리적 상태의 변화, 분자 수준의 반응에서 생기는 열의 수지 즉 흡. 발 열 반응의 enthalpy를 정량적 으로 측정하여 전분의 호화와 노화 과정을 열역학적으로 해석하는 데 시차주사 열량기 (DSC, differential scanning calori- meter) 를 이용하였다.
- 변형전분을 첨가한 가래떡의 색깔과 관능적 조직감을 검토하기 위하여 떡의 표면 색깔, 내부 조직의 관능적 조직감 등을 주관적인 패널로 하여금 검토하도록 하였다. 떡의 표면은 저장기간 동안 광택, 단단함, 색깔, 균일성 등 여러 가지가 변하게 되는데 그것은 떡 자체 내의 이화학적 변화는 물론 외부 환경에 따른 자연적인 물리적 변화 때문이다 (생물학적 변화는 제외).
- 변형전분의 가래떡 노화에 미치는 영향을 검토하기 위하여 우선떡의 조직감 중 가장 결정적인 요인이 되는 경도(hardness)에 대한 실험을 실시하였다. 경도는 노화와 직접적인 관계를 갖는 요인으로 보통 떡이 노화되면 노화 정도에 비례해서 떡 조직의 경도가 높아지게 된다.
- Korea)로 미세한 쌀가루로 만들었다. 쌀가루 중량비의 25%에 해당하는 온수(70 ℃)와 쌀가루 중량비의 2%에 해당하는 변형전분을 첨가(일반적인 사용량의 +20%), 반죽한 후 반응을 위해 1시간 동안 정치시켰다(20℃). 정치한 것은 알루미늄 찜기를 이용, 수증기로 상압에서 증자하여 호화시키고 이를 압출 성형기(Multifunctional extruder, 동아산업, 한국)를 이용하여 떡볶이 가래떡 샘플(지름 1.
- 발열로 나타난 엔탈피(enthalpy)를 정량적으로 측정하는 기기로 시료는 10 mg으로 절단하여 알루미늄 팬에 넣고 2시간 동안 방치하여 시료를 균일하게 한 후 10 ℃/min의 가열 속도로 20℃에서 180℃ 3"39)까지 가열하여 열 반응 곡선을 얻은 후 호화 개시 온도(To : onset temperature), 최대 호화 온도(Tp : peak temperature) 와 용융 enthalpy(melting enthalpy, /H)를 결정하였다40"). 전자레인지를 이용한 떡의 용융신전성은 petri dish에 직경 10 mmx높이 2 mm되는 크기의 샘플을 넣고 2, 450 MHz의 전자파를 1분간 처리했을 때 나타나는 용융 상태를 Martin 직경으로 측정하여 결정 하였다. 색도는 색차계(Color Reader, CR-10, Minolta Co.
대상 데이터
- 본 실험에서 사용한 멥쌀은 아키바레계인 한림농협쌀이며 변형전분은 식품첨가물용 starch sodium octenyl succinate(이하 SSOS : 수분 10%, 이물질 없음, pH 6.2(30% 용액), 조단백 0.58% 이하, 하이텍스(주)), starch a -hydroxypropyl phosphate(SHPP : 수분 10%, 이물질 없음, pH 6.6(30% 용액), 조단백 0.54% 이하, 삼신케미컬(주)), acetylated starch adipate(ASA : 수분 10%, 이물질 없음, pH 6~8(30% 용액), 조단백 0.58% 이하, 삼신케미컬(주))를 사용하였다. 떡볶기용 가래떡의 제조는 쌀 500 g(수화전 쌀가루의 수분 함량 13.
- 쌀가루 중량비의 25%에 해당하는 온수(70 ℃)와 쌀가루 중량비의 2%에 해당하는 변형전분을 첨가(일반적인 사용량의 +20%), 반죽한 후 반응을 위해 1시간 동안 정치시켰다(20℃). 정치한 것은 알루미늄 찜기를 이용, 수증기로 상압에서 증자하여 호화시키고 이를 압출 성형기(Multifunctional extruder, 동아산업, 한국)를 이용하여 떡볶이 가래떡 샘플(지름 1.5 cmx길이 10 cm)을 제조하였다 떡은 실온에서 약 30분가량 냉각시킨 후 폴리에틸렌랩(polyethylene wrap)으로 포장한 후 실온(20℃)에 저장하면서 원하는 실험 시료로 사용하였다.
성능/효과
- 0%였다. 4일 동안의 b* 값의 변화를 보면 대조구(4.32—635 : 47.0%), ASA (4.66-승5.73 : 23.0%), SSOS(4.9I5.89 : 20.2%), SHPP (4.89T.12 : 4.7%)로 SHPP가 가장 b* 의 색깔 변화가 없는 반면 대조구가 가장 많이 변한 것으로 나타났다(Fig. 9).이러한 색깔의 변화를 종합해 볼 때 저장 중 떡의 표면 색깔 변화는 변형 전분을 사용한 경우 적게 일어나는 편이었으며 전체적으로 제조 직후의 표 면 색깔과 크게 다르게 보이지 않았다.
- 4)가 용융enthalpy가 적은 것으로 나타났으며 특히 SHryP의 경우는 가장 적은 폭으로 증가하였다. 가래떡의 열용융 신전성(熱熔融伸剪性, Martin diameter)은 대조구, ASA, SSOS, SHPP 순으로 좋게 나타났으며 SHPP를 첨가한 것이 가장 좋은 용융 신전성을 나타내었다. 변형전분을 첨가한 가래떡의 색깔과 관능적 조직감의 경우에는 L* 값은 저장기간에 따라 SSOS와 SHPP의 경우에는 그 값이 많이 변하지 않고 안정한 편이었다.
- 결과에 의하면(Table 1) Avrami equations] 지수 값은 실험구 모두 L03~ 1.37 범위로 나타났는데 ASA가 1.37로 가장 높고 SSOS는 1.03, SHPP는 1.15, 대조구는 1.16을 나타내었다. 이것은 실험 구 모두 노화 진행 속도와 관계없이 전분입자의 결정화 즉시 노화가 일어남을 의미하고 있다.
- 7%) 순서로 SHPP가 가장 색깔 변화가 없었다. 관능적 조직감은 변형 전분을 사용한 경우 높게 나타나고 특히 SHPP는 가장 좋은 관능적 조직감을 유지하는 것으로 나타났다.
- 관능적 조직감 관찰에서는 저장 4일 후 색깔(color), 맛(taste), 표면끈기 (cohesiveness), 조직의 경도(hardness), 조직의 점탄성(viscoelasticity), 그리고 전반적인 기호 성 (overall acceptability) 등에 많은 변화가 관찰되었다. 그 결과 (Fig. 10), 제조 직후에는 시료 모두 거의 동일한 평가를 받았지만 4일 후에는 QDA 양상이 매우 다르게 나타날 정도로 값의 변화가 현저하게 나타났다. 특히 대조구의 경우에는 색깔(6.
- 떡볶기용 가래떡의 열적 성질 중 열용융 신전성(熱熔融伸展性, heat spreadability, Martin diameter로 표시함)은 가래떡 구조의 온도 친화성, 내부 구조의 분자결합 정도를 이해하는 데 매우 좋은 요인이며 주로 치즈와 같은 전분-단백질 혼합겔 구조의 관찰에 많이 이용되고 있다. 그 결과 (Fig. 6) 떡의 용융신전성은 대조구, ASA, SSOS, SHPP 순으로 좋게 나타났으며 SHPP를 첨가한 것은 용융신전성이 매우 좋은 것으로 나타났다. 용융신전성 이 좋다는 것은 조직의 유연성이 높고 균일하며 수소결합과 같은 약한 결합의 영향을 많이 받고 있다는 의미이다.
- 4) 등이 저장하면서 매우 낮게 평가되었으며 그 중 표면끈 기, 경도 점탄성기호도 등은 특히 낮은 값을 나타내었다. 그러나 변형전분을 사용한 경우는 대부분 높은 관능적 평가를 보였는데 특히 SHPP의 경우는 색깔(7.0 -^6.1), 맛(6.9->5.9), 표면 끈기(6.4—6.0), 조직의 경도(6.7T.4), 조직의 점탄성(6.3—5.8), 그리고 전반적인 기호성(6.7-X.2) 등이 제조 직후의 시료와 비슷한 관능적 가치로 평가되어 가장 좋은 관능적 조직감을 유지하는 시료로 나타났다. 이와 같이 변형전분을 첨가한 떡의 관능성이 좋은 것은 전분분획들이 다시 회합하여 쉽게 결정화되지 않거나 수분 이탈 방지와 내부 성분간의 상호 친화력을 강화하는 데 기여하기 때문으로 해석된다.
- 특히 색깔은 고화 또는 노화 정도를 간접적으로 짐작하는데 매우 중요한 요소로 보통 표면의 탈수, 공기와의 접촉 정도, 표면조직의 수축 정도와 같은 물리적 변화는 물론 일부 성분 상호간에 일어나는 갈 변화 등의 화학적 변화 등 복잡한 요인들에 의해서 일어난다. 따라서 가래떡의 저장기간 중 색깔의 변화는 최소화하는 것이 가장 바람직한데, 본 연구의 결과를 보면 L* 값은 저장기간에 따라 SSOS와 SHmP의 경우에는 그 값이 많이 변하지 않았으나 (변화율 : SSOS : -0.50%, SHPP : -0.61%), ASA는 -9.9%대조구는 T1.2%로 앞의 두 시료보다는 많이 변한 것으로 나타났다(Fig. 7).특히 변형 전분SSOS와 SHPP는 모두 대조구보다 안정한 편이었다.
- 시차주 사열량기 (DSC, differential scanning calorimeter) 를 이용한 변형전분의 가래떡에 대한 열적 특성 검토에서는 저장기간에 따라 변형전분을 사용한 경우 전분입자의 호화 개시 온도가 조금씩 높아졌고 그 중 SHryP가 가장 완만하게 상승하였다. 떡의 최대 호화 온도에서도 저장기간에 따라 SHPP는 거의 변하지 않고 SSOS, ASA는 약간 증가하였고 대조구는 더 많이 증가한 것으로 나타났다. 용융enthalpy(AH)는 대조구(21.
- 호화 개시 온도는 전분구조의 겔화가 일어나는 임계 온도로 전분입자 자체의 결합강 다공성, 결정성 영역의 성질과 크기, 팽윤정도 등 전분입자 구조의 형상을 짐작하는 데 유용한 요소이다. 실험 결과 저장기간에 따라 변형전분을 사용한 경우 전분입자의 호화 개시 온도가 조금씩 높아졌는데 그 중 SHPP가 가장 완만하면서 낮게 상승한 것으로 나타났다. 호화 개시 온도가 가장 낮고 완만한 것은 이미 전분분자가 변형전분과 약하게 수소결합하였 거나 열에 대한 친화력이 SHPP가 가장 크기 때문으로 해석할 수 있다.
- 떡의 최대 호화 온도에서도 저장기간에 따라 SHPP는 거의 변하지 않고 SSOS, ASA는 약간 증가하였고 대조구는 더 많이 증가한 것으로 나타났다. 용융enthalpy(AH)는 대조구(21.2—26.177.1)에 비해서 변형전분을 첨가한 경우 <SSOS: 21.1—23.7—24.1, ASA : 2L 1—24.8—25.4)가 용융enthalpy가 적은 것으로 나타났으며 특히 SHryP의 경우는 가장 적은 폭으로 증가하였다. 가래떡의 열용융 신전성(熱熔融伸剪性, Martin diameter)은 대조구, ASA, SSOS, SHPP 순으로 좋게 나타났으며 SHPP를 첨가한 것이 가장 좋은 용융 신전성을 나타내었다.
- 본 연구는 변형전분이 가래떡의 노화에 어떤 영향을 미치는지를 규명하기 위해 실시하였다. 우선 변형 전분이 가래떡의 노화에 미치는 영향을 Avrami equa- tion으로 검토하였는데 그 결과 Avrami equation 지수n값은 실험 구 모두 1.03~ 1.37범위로 나타났다. 이것은 변형전분을 첨가한 가래떡 전분입자의 결정화 즉시 노화가 일어난다는 것을 의미하며 대조구(control)의 Avrami equation 지수 ”값이 가장 높은 값을 나타내었 다.
- 9).이러한 색깔의 변화를 종합해 볼 때 저장 중 떡의 표면 색깔 변화는 변형 전분을 사용한 경우 적게 일어나는 편이었으며 전체적으로 제조 직후의 표 면 색깔과 크게 다르게 보이지 않았다. 특히 SHPP를 첨가한 경우는 환원당의 갈 변화 억제, 수분 활성도의 감소 공기와 떡 표면 간의 직접 접촉에 의한 탈 수 억제 등으로 인한 표면 경화(case hardering)의 지연 등의 효과가 가장 좋아 저장 중 색깔의 변화가 가장 적게 일어났다.
- 4). 저장기간에 따라 SHryP는 거의 변하지 않고 SSOS, ASA는 약간 증가, 대조구는 보다 많이 증가한 것으로 나타났다. 이것은 SHPP의 경우, 이열적(易熱的) 성질이 다소 높아 호화된 후 전분분자들의 구조가 급격히 약화되었거나 또 전분이 호화된 후 정상적인 전분분자의 재배열을 하는 과정에서 SHPP가 가래떡의 전분분자 입자들 사이에 끼어들어 전분분자들끼리의 complex 형성을 방해하기 때문으로 추측된다.
- 08로 나타났다.즉, 대조구에 비해서 변형전분을 첨가한 경우는 노화 속도상수가 낮게 나타났는데 그 중 SHPP는 가장 낮은 값을 나타내었다. 이러한 경향은 노화 속도의 시간상수 1/*값에서 잘 나타나 있다.
- 이러한 색깔의 변화를 종합해 볼 때 저장 중 떡의 표면 색깔 변화는 변형 전분을 사용한 경우 적게 일어나는 편이었으며 전체적으로 제조 직후의 표 면 색깔과 크게 다르게 보이지 않았다. 특히 SHPP를 첨가한 경우는 환원당의 갈 변화 억제, 수분 활성도의 감소 공기와 떡 표면 간의 직접 접촉에 의한 탈 수 억제 등으로 인한 표면 경화(case hardering)의 지연 등의 효과가 가장 좋아 저장 중 색깔의 변화가 가장 적게 일어났다. 이러한 것은 SHPP의 분자구조에 기인하는 것으로 보이는데 우선 하이드록실기(hydroxyl group)가 많고 수소결합의 가능성이 많으며 전분과 단백질과의 결합 사이사이에 가교 역할을 하면서 존재수분을 보유하는 유연한 구조 때문에 44) 저장 중 표면 색깔의 변화가 최소화된 것으로 생각된다.
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