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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 기능성 식품 소재인 실크펩타이드를 빵제조에 첨가하였을 때 제빵시 나타나는 결점의 원인을 구명하고 이들 문제점을 해결하는 방법을 연구하여 영 양과 기능적 품질을 향상시키는 기능성 빵의 제조 기술 개발하기 위해 실크펩타이드 첨가가 제빵과정 중 이화학적 성분 변화에 미치는 영향을 조사하여 기능성 빵 제조에 활용하고자 하였다.
제안 방법
- 반죽배합비의 실크펩타이드 첨가량은 베이커 퍼센트(baker's percents 밀가루 100% 기준에 대해 0, 0.5, 1, 2, 3 및 4%로 각각달리하여 실험하였으며, 반죽의 pH 조정을 위해 실크펩타이드 2.0% 첨 가구에 예비 실험을 통해 얻은 적정 첨 가량 lactic acid 0.2%를 첨가하고 이를 SP2.0%A로 하였다.
- 분산을 위한 용매는 isopropyl alcohol을 사용하였고 부피(%)에 대한 입자직경으로 측정했다. 부피를 100%로 하고 40 ㎛에서 900 ㎛까지의 입자 직경을 측정하여 입도의 평균값, 최빈치 및 총 표면적을 계산하였다.
- 분산을 위한 용매는 isopropyl alcohol을 사용하였고 부피(%)에 대한 입자직경으로 측정했다. 부피를 100%로 하고 40 ㎛에서 900 ㎛까지의 입자 직경을 측정하여 입도의 평균값, 최빈치 및 총 표면적을 계산하였다.
- 이를 감압 건조시키고 초순수를 첨가하여 20 μℓ로 정용하여 시료 추출액으로 하였다. 시료 추출액 0.2 m2를 질소 기류하에 완전히 건조시킨 후 pyridine 1 μℓ를 가하여 가온하면서 초음파로 완전히 녹이고 hexamethyldisilazane 0.2 μℓ와 trimethylchlorosilane 0.1 m2를 가하여 반응시킨 후 GC(Waters Co, Milford, MA, USA) 에 주입하여 Table 3의 조건으로 분석하였다.
- 실크펩타이드와 밀가루 및 빵의 색도는 색도계(CM-35OO, Minolta Co, Japan)를 이용하여 측정하였다. 실크펩타이드는 배합비율에 따라 믹서기(Hobalt A200C, Hobalt Co, Ohio, USA) 5 분 혼합한 후 색차를 측정하고, Hunter system에 의하여 명도(L, lightness), 적색도(a, redness), 황색도(b, yellowness) 값으로 나타내었다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용한 밀가루는 (주)대한제분 강력분, 실크 펩타이드는 (주)한국메디사 제품을 사용하였다. 이스트는 오뚜기사 생이스트 식염은 (주)한주 정제염, 쇼트닝은 삼립유지 제품, 탈지분유는 서울우유협동조합 제품을 각각 사용하였다.
- (주)한국메디사 제품을 사용하였다. 이스트는 오뚜기사 생이스트 식염은 (주)한주 정제염, 쇼트닝은 삼립유지 제품, 탈지분유는 서울우유협동조합 제품을 각각 사용하였다.
- L값은 0(검정색)에서 100(흰색)까지, a 값(적색도)은 -80(녹색)에서 100(적색)까지, b값(황색도)은 -70(청색)에서 70(황색)까지 측정하였다. 표준판은 백색판을 사용하였고 이 백색판이 나타내는 L, a, b는 각각 89.2, 0.923, 0.783 이었다. Hunter scale에 의한 총색차(/E, total color difference)는 측정된 L, a, b 값을 이용하여 다음과 같이 계산하였다.
이론/모형
- 실크펩타이드와 밀가루, 반죽 및 빵의 아미노산 분석은 Bidlingmeyer 등29)의 방법에 의해 일정 량의 시료를 6 N-HC1 용액과 혼합하여 질소 충전 후 litre에서 24시간 동안 가수분해 한 후 50 m2로 정 용하였다. 이를 0.
- 실크펩티드와 밀가루 및 빵의 일반성분은 AOAC27)방법에 따라 분석하였다. 즉, 수분 함량은 105℃의 상압 가열건조법, 회분은 600℃의 직접회화법, 조단백질 함량은 micro- Kjeldahl 법을 사용하였고, 조지방 함량은 Soxhlet 추출법으로 측정하였다.
- 제빵은 Finny 등26)의 방법을 수정한 직접반죽법 (straight dough method)을 사용하였다. 제조공정은 호발트 믹서 (Hobalt A200C, Hobalt Co, Ohio, USA)를 이용하여 쇼트닝을 제외한 나머지 원료를 첨가하여 크린-업 상태까지 혼합하였다.
- 즉, 수분 함량은 105℃의 상압 가열건조법, 회분은 600℃의 직접회화법, 조단백질 함량은 micro- Kjeldahl 법을 사용하였고, 조지방 함량은 Soxhlet 추출법으로 측정하였다. 조섬 유는 Prosky 등28)의 방법으로 total dietary fiber 측정용(Sigma Co Ltd, NY, USA)시약을 사용하여 측정하였다.
- 따라 분석하였다. 즉, 수분 함량은 105℃의 상압 가열건조법, 회분은 600℃의 직접회화법, 조단백질 함량은 micro- Kjeldahl 법을 사용하였고, 조지방 함량은 Soxhlet 추출법으로 측정하였다. 조섬 유는 Prosky 등28)의 방법으로 total dietary fiber 측정용(Sigma Co Ltd, NY, USA)시약을 사용하여 측정하였다.
성능/효과
- 발효 중 pH의 변화는 발효 30분 후까지는 대조구 및 모든 실험구의 pH 저하도는 큰 차이를 보이지 않았다. 60분간 발효에 이르면서 대조구의 pH는 5.68, 실크 펩타이드 1.0%와 4.0% 첨가구는 각각 5.73, 5.84로 대조구가 실크 펩타이드 첨가구보다 pH 더 낮게 나타났다. 발효과정 중 Sucrose 함량의 변화는 혼합 후 반죽의 sucrose 함량은 대조 구와 실크펩타이드 첨가구 모두 3, 080 mg/%를 보였으나 2차 발효 후 대조구는 550 mg%, 실크펩타이드 첨가구는 780 mg%를나타내어 발효과정 중 sucrose의 대부분이 발효과정 중 소비되어 크게 감소되는 경향을 보였으며, 실크펩타이드 첨가 구는 대조구보다 sucrose의 소비속도가 다소 느리게 나타났다.
- 발효과정 중 Sucrose 함량의 변화는 혼합 후 반죽의 sucrose 함량은 대조 구와 실크펩타이드 첨가구 모두 3, 080 mg/%를 보였으나 2차 발효 후 대조구는 550 mg%, 실크펩타이드 첨가구는 780 mg%를나타내어 발효과정 중 sucrose의 대부분이 발효과정 중 소비되어 크게 감소되는 경향을 보였으며, 실크펩타이드 첨가 구는 대조구보다 sucrose의 소비속도가 다소 느리게 나타났다. Maltose는 혼합 후 반죽의 maltose 함량은 대조구와 실크 펩타이드 첨가구는 모두 630 mg/%에서 2차 발효 후 대조구는 1, 720 mg%, 실크펩타이드 첨가구는 1, 530 mg%로 발효가 계속 진행됨에 따라 maltose 함량은 계속 증가하였으며, 발효 동안에 함량이 감소한 sucrose와는 반대 현상을 보였다. 반죽의 총 유리 아미노산 함량은 혼합 후 대조구는 125.
- 실크펩타이드 첨가구는 대조구보다 sucrose 의 소비속도가 다소 느리게 나타났다. Maltose의 변화를 보면 혼합 후 반죽의 maltose 함량은 대조구와 실크펩타이드 첨가구는 모두 630 mg%에서 2차 발효 후 대조구는 1, 720 mg%, 실크펩타이드첨가구는 1, 530 mg%로 발효가 계속 진행됨에 따라 maltose 함량은 계속 증가하였으며, 발효 동안에 함량이 감소한 sucrose 와는 반대 현상을 보였다. 빵의 sucrose와 maltose 함량은 발효의 결과와 같이 sucrose 함량은 감소되 었고 maltose 함량은 증가하였다.
- 62 mg% 로 대조구보다 실크펩타이드 첨가구가 매우 적은 양의 gluta- tnic acid가 유리되어 함량에 큰 차이를 보였다. Proline 역시 발효 후 대조구는 22.70 mg%, 실크펩타이드 첨가구는 8.53 mg%로 대조구보다 실크펩타이드 첨가반죽에서 더 적은 양이 유리되었다. 또한, cystine 역시 발효 후 유리된 아미노산 함량이 대조구가 11.
- Table 11과 같다. 대조구인 밀가루 빵은 9, 909.69 mg%, 실크펩타이드 첨가빵은 10, 455.34 mg%로 대조구보다 실크펩타이드 첨가빵의 아미노산 함량이 높았다. 이들 빵의 각 아미 노산 조성 에서 glutamic acid와 proline0] 제 일 높게 함유되어 있었다.
- 53 mg%로 대조구보다 실크펩타이드 첨가반죽에서 더 적은 양이 유리되었다. 또한, cystine 역시 발효 후 유리된 아미노산 함량이 대조구가 11.62 mg%였으나 실크펩타이드 첨 7]구는 3.91 mg%로 실크펩타이드 첨가 반죽에서 대조구보다 적게 유리되는 결과를 나타내었다. 제빵 중 cysteine 그 분자 중에 함유되 어 있는 -SH기 가 산화되어 -SS-결합을 형 성 한다.
- Maltose는 혼합 후 반죽의 maltose 함량은 대조구와 실크 펩타이드 첨가구는 모두 630 mg/%에서 2차 발효 후 대조구는 1, 720 mg%, 실크펩타이드 첨가구는 1, 530 mg%로 발효가 계속 진행됨에 따라 maltose 함량은 계속 증가하였으며, 발효 동안에 함량이 감소한 sucrose와는 반대 현상을 보였다. 반죽의 총 유리 아미노산 함량은 혼합 후 대조구는 125.11 mg%, 실크펩타이드 2.0% 첨가구는 215.이 mg%로 대조구가 적었으나, 발효 후에는 대조구가 203.25 mg%, 실크펩타이드 첨가구는 176.59 mg%로 반대의 경향을 나타내었다. 빵의 총 아미노산함량은 실크펩타이드 2.
- 발효 과정 중에 유리된 glutamic acid, proline 및 cystine이 대조구보다 실크펩타이드 첨가구에서 적게 검출된 이들 유리 아미노산은 반죽의 점탄성에 주로 관여하는 아미노산으로써 33) 반죽에서 유리된 glutamic acid의 함량을 보면 발효 후대조구는 53.97 mg%였으나, 실크펩타이드 첨가구는 0.62 mg% 로 대조구보다 실크펩타이드 첨가구가 매우 적은 양의 gluta- tnic acid가 유리되어 함량에 큰 차이를 보였다. Proline 역시 발효 후 대조구는 22.
- 이들 대부분양은 발효에 이용되어 함량이 크게 감소하는 경향을 나타내었다. 발효 중 sucrose, glucose 및 fiuitose의 소비되는 속도를 보면 실크펩티드 첨가구가 대조구보다 다소 느리게 나타났고 maltose도 같은 경향을 나타내었다. 이러한 결과는 실크 펩타이드 첨가시 완충효과의 영향으로 이스트의 발효가 저해작용을 받아 당의 소비속도가 다소 늦어진 것으로 추측된다.
- 84로 대조구가 실크 펩타이드 첨가구보다 pH 더 낮게 나타났다. 발효과정 중 Sucrose 함량의 변화는 혼합 후 반죽의 sucrose 함량은 대조 구와 실크펩타이드 첨가구 모두 3, 080 mg/%를 보였으나 2차 발효 후 대조구는 550 mg%, 실크펩타이드 첨가구는 780 mg%를나타내어 발효과정 중 sucrose의 대부분이 발효과정 중 소비되어 크게 감소되는 경향을 보였으며, 실크펩타이드 첨가 구는 대조구보다 sucrose의 소비속도가 다소 느리게 나타났다. Maltose는 혼합 후 반죽의 maltose 함량은 대조구와 실크 펩타이드 첨가구는 모두 630 mg/%에서 2차 발효 후 대조구는 1, 720 mg%, 실크펩타이드 첨가구는 1, 530 mg%로 발효가 계속 진행됨에 따라 maltose 함량은 계속 증가하였으며, 발효 동안에 함량이 감소한 sucrose와는 반대 현상을 보였다.
- 88로 대조 구보다 낮았다. 발효과정 중 pH의 변화를 보면 발효 30분 후까지는 대조구 및 모든 실험구의 pH 저하도는 큰 차이를 보이지 않았고 완만하였다. 발효시간 60분에 이르면서 대조구의 pH는 5.
- 발효과정 중 pH의 변화를 보면 발효 30분 후까지는 대조구 및 모든 실험구의 pH 저하도는 큰 차이를 보이지 않았고 완만하였다. 발효시간 60분에 이르면서 대조구의 pH는 5.68, 실크펩타이드 1.0%와 4.0% 첨가구는 각각 5.73, 5.84로 대조구는 실크펩타이드 첨가구보다 pH 더 많이낮아지기 시작하였다. 발효시간이 계속 경과하면서 pH 저하도는 실크펩타이드 첨가구들이 대조구보다 작았으며 실크펩타이드 첨 가량이 증가할수록 pH의 저 하폭이 더 작아 완만하게 나타났다.
- 84로 대조구는 실크펩타이드 첨가구보다 pH 더 많이낮아지기 시작하였다. 발효시간이 계속 경과하면서 pH 저하도는 실크펩타이드 첨가구들이 대조구보다 작았으며 실크펩타이드 첨 가량이 증가할수록 pH의 저 하폭이 더 작아 완만하게 나타났다. Lactic acid를 0.
- 즉 2분자의 L-cystein이 산화되어 -SS-결합을 갖는 L-cystine을 형성하여 polypeptide 분자간 결합을 촉진시켜 단백질 사슬사이에 3차원 망을 형성하여 반죽의 흐름성을 감소시키고 가스 보유력을 증가시킨다고 보고되어 있다36). 본 실험에서 반죽의 점탄성에 주로 관여하는 것으로 알려진 이들 아미노산은 발효후 대조구보다 실크펩타이드 첨가구에서 매우 적게 유리된결과를 나타내었으며, 이는 반죽의 점탄성에 영향을 미치는 glutamic acid, proline 및 cystine 등의 유리아미노산은 발효과정 중 대조구보다 실크펩타이드 첨가 반죽에서 적게 유리됨으로써 상대적으로 실크펩타이드 반죽 속에 이들 아미노산이 많이 남아 있게 되어 반죽의 점탄성에 영향을 미치는 반응이 대조구보다 실크펩타이드를 첨가한 반죽에서 더 크게 작용한 것과 밀접한 관계가 있는 것으로 생각된다.
- Maltose의 변화를 보면 혼합 후 반죽의 maltose 함량은 대조구와 실크펩타이드 첨가구는 모두 630 mg%에서 2차 발효 후 대조구는 1, 720 mg%, 실크펩타이드첨가구는 1, 530 mg%로 발효가 계속 진행됨에 따라 maltose 함량은 계속 증가하였으며, 발효 동안에 함량이 감소한 sucrose 와는 반대 현상을 보였다. 빵의 sucrose와 maltose 함량은 발효의 결과와 같이 sucrose 함량은 감소되 었고 maltose 함량은 증가하였다. 이러한 결과는 Koch 등38)이 보고한 직접 반죽법에서 단당류가 감소할 때까지 maltose 함량이 계속 증가하며 sucrose는 효모의 전화효소인 invertase에 의해 즉시 glucose와 fructose로 가수분해되어 발효에 이 용된다는 보고와 유사하였다.
- 59 mg%로 반대의 경향을 나타내었다. 빵의 총 아미노산함량은 실크펩타이드 2.0% 첨 가빵은 10, 455.34 mg%였고 대조구 9, 909.69 mg% 보다 실크펩타이드 첨가빵의 총 아미노산함량이 더 높았다.
- Table 10과 같다. 수분 함량은 실크펩타이드 증가에 따라 높아지는 경향을 보였고, 단백질은 대조구가 13.67%, 실크펩타이 드 2.0%, 4.0% 첨 가시 각각 15.12%, 16.82%로 단백질 함량이 많이 증가되어 실크펩타이드 첨가빵은 단백질이 보강되는 영양적 효과가 있음을 보였다. 조섬유는 실크 펩타이드 증가에도 함량의 변화는 없는 것으로 나타났다.
- 41%로 강력분이었다. 실크펩타이드의 수분은 5.80%로 낮았고, 단백 질은 90.83%로 함량이 상당히 높은 특징을 보였으며, 조지 방과 조섬유는 각각 0.05% 와 0.48%로 매우 낮았다. 실크펩타이드의 원료가 되는 견피브로인(silkfibroin)은 100% 유용한 단백질원으로써 세리신과 피브로인으로 구성되어 있으며, 가수분해시키면 유리아미노산과 올리고펩타이 드 형 태인 실크펩타이 드를 얻는다 30).
- 실크펩타이드의 조단백 질은 90.83%로 함량이 매우 높았고 총 아미노산 함량은 50, 224.12 mg%로 역시 매우 높았다. 아미노산 조성은 glycine(37.
- 밀가루의 영 양성 분 및 제빵적성에 있어 중요한 인자는 아미노산 성분이다. 밀가루에 가장 많이 함유되어 있는 glutamic acid는 글루텐을 이 루는 주된 아미노산으로 반죽 내에서 약 95% 정도가 mono amide 상태인 glutamine으로 존재함으로써 다른 아미노산과 수소결합을 이루어 결속력 및 탄력성을 증가시켜 반죽 형성에 큰 역할을 한다a? 실크펩타이드의 총 아미노산은 50, 224.12 mg%로 밀가루의 총 아미노산보다 6.7배로 매우 높은 함량이었다. 아미노산 조성 은 glycine(37.
- 7배로 매우 높은 함량이었다. 아미노산 조성 은 glycine(37.4%)이 제일 많았으며, alanine(28.2%), serine(14.7%) 및 tyrosine(8.6%) 순으로 나타났고, 이들 총 함량은 전체 아미노산 함량의 89%로 높은 비율을 차지 하였다. 이는 Nahm 등34, 이 보고한 아미노산 조성과 유사하였다.
- 7배로 매우 높은 함량이었다. 아미노산 조성 은 glycine(37.4%)이 제일 많았으며, alanine(28.2%), serine(14.7%) 및 tyrosine(8.6%) 순으로 나타났고, 이들 총 함량은 전체 아미노산 함량의 89%로 높은 비율을 차지 하였다. 이는 Nahm 등34, 이 보고한 아미노산 조성과 유사하였다.
- 이들 빵의 각 아미 노산 조성 에서 glutamic acid와 proline0] 제 일 높게 함유되어 있었다. 이들 함량을 보면 대조구 빵의 이utamic acid오¥ proline의 함량은 각각 4, 028.76 mg%, 1, 177.95 mg%였고, 실크 펩타이드 첨가빵의 이utamic acid와 proline 함량은 각각 3, 853.12 mg%, 1, 029.81 ne%로 실크펩타이드 첨가빵보다 대조구 빵이 glutamic acid와 proline의 함량이 많았으나, glycine, alanine, serine, tyrosine, aspartic acid 및 lysine의 함량은 대조구보다 실크펩타이드 첨가빵이 높았다. Cystine의 경우는 대조구가 178.
- 76 mg%였다. 전체적으로 glutamic acid와 proline의 함량은 각각 3, 443.00 mg%와 794.13 mg%로 높았으며 lysine, methionine, tyrosine 및 cystine 등의 함량은 낮게 나타났다. 이는 Kim 등32)의 밀가루의 아미노산조성 에 관한 보고와 유사하였다.
- 0% 첨가한 반죽의 제 빵 과정 중 유리 아미노산 함량 변화는 Table 9와 같다. 총 유리 아미 노산 함량은 혼합 후 대조구는 125.11 mg%, 실크펩타이드 첨가구는 215.01 mg%로 대조구가 적었으나, 발효 후에는 대조구가 203.25 mg%, 실크펩타이드 첨가구는 176.59 mg%로 반대의 경향을 나타내었다.
- 6%) 순으로 나타났고 이들 총 함량은 전체 아미노산 함량의 89%로 높은 비율을 차지하였다. 혼합 후 반죽의 pH는 대조구가 5.94였고 실크펩타이드 첨가 구들은 5.94 ~5.96으로 pH는 대조구와 거의 같은 수준이었으며, lactic acid 0.2%를 첨가한 pH 조정 구인 SP2.0%A는 5.88로 대조 구보다 낮았다. 발효 중 pH의 변화는 발효 30분 후까지는 대조구 및 모든 실험구의 pH 저하도는 큰 차이를 보이지 않았다.
- 3과 같다. 혼합 후 반죽의 sucrose 함량은 대조구와 실크펩타이드 첨가구 모두 3, 080 mg%를 보였으나 2차 발효 후 대조구는 550 mg%, 실크펩타이 첨가구는 780 mg%를 나타내어 발효과정 중 sucrose의 대부분이 발효과정 중 소비되어 크게 감소되는 경향을 보였다. 실크펩타이드 첨가구는 대조구보다 sucrose 의 소비속도가 다소 느리게 나타났다.
후속연구
- 고단백질인 실크펩타이드 첨가시는 단백질 함량이 높아져 갈변반응이 크게 작용하여 껍질의 색상은 진하게 나타났다. 따라서 실크펩타이드 첨가빵 제조시는 굽기시껍질의 색상이 빠르게 형성되고 진한 색상이 나타나므로 제조시 오븐 온도 및 굽기시간 등 작업 관리에 주의해야 할 것이다.
- Keiko 등Ae 6% 실크 펩타이드 용액을 첨가하여 제조한 케익은 노화 지연 효과가 우수하다고 보고하였다. 실크피브로인의 대부분을 차지하고 있는glycine, alanine, serine 및 tyrosine 아미노산은 의 약품 및 기능성 식품으로서의 이용에 대한 연구가 진행되고 있어 이를 이용한 새로운 연구 소재의한 분야가 될 것이다.
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