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문제 정의
- 그러나, sourdough빵 제조시 비전통적 발효법은 많은 종류의 젖산균이 발효에 관여되기 때문에 빵의 일정한 품질을 유지하기가 어려울 뿐만 아니라 빵의 식미 저하에 영향을 미치게 되므로 sourdough의 제빵에서 젖산균을 사용하기 위해서는 최적의 배양배지 조건에서 sourdough에 관계되는 우수 미생물을 분리, 선별하여 sourdough에 적용함으로써 식미가 좋고 균일한 품질의 천연발효빵을 제조할 필요성이 있다. 따라서 본 연구실에서 분리한 효모와 젖산균을 이용하여 sourdough를 제조하고, 이것을 제빵과정에 첨가하여 반죽 특성을 조사하고, 제빵 후 식미, 저장성 등의 제빵 특성을 연구 보고 하는 바이다.
- 본 연구는 효모와 젖산균을 이용하여 sourdough을 제조하고 이것을 첨가하여 만든 식빵의 제조 특성, 식미 및 저장성에 미치는 효과를 연구하였다. Sourdough 30, 50, 100%를 각각 첨가 시 1차 발효 후 젖산균과 효모의 생육에서 젖산균수는 109-10 CFU/g로 크게 증가함을 나타내었고, 효모는 젖산균의 생육에 의해 감소하는 경향을 보였다.
가설 설정
- 1)Means in the same row with different superscripts are significantly different (p<0.01).
제안 방법
- CR-200D, Tokyo, Japan)를 사용하였으며, 식빵을 횡으로 절단한 후 가로 30 mm, 세로 30 mm, 높이 15 mm로 절단한 후, 직경이 15 mm인 원통형 plunger를 이용하였다. Rheometer의 측정조건은 최대하중 2 kg, table speed 60 mm/min, 압착율은 50%로 하였으며 모든 측정조건은 3회 측정하여 그 평균값을 사용하였다.
- 반죽의 배합비는 Table 2와 같은데, 밀가루 100%를 기준으로 각 재료들을 배합하였고, sourdough를 첨가 하지 않은 대조구인 경우는 효모를 첨가하여 배합하였으나, sourdough를 첨가하는 실험구는 효모를 첨가하지 않고 sourdough만 30%첨가, 50%첨가 및 100%첨가로 구분하여 식빵을 제조하였다. Sourdough가 첨가되는 실험구들의 기타 재료 배합비는 sourdough가 첨가되는 고형분의 첨가량만큼 대조구와 비례하여 첨가하였다.
- Sourdough를 첨가하지 않은 대조구(A), 밀가루 100%에 대해 sourdough 30% 첨가구(B), 50% 첨가구(C) 및 100% 첨가구(D)로 하여 반죽의 물리적 특성을 조사하기 위하여 farinograph의 특성을 조사한 결과 Table 3과 같다. 대조구(A)의 흡수율은 66%로 나타났으며, sourdough 30% 첨가구(B), 50% 첨가구(C), 100% 첨가구(D)의 흡수율은 각각 50.
- 반죽 10 g을 취하여 250 mL 비이커에 넣고 증류수 100 mL를 가하여 균일하게 혼합하여 1.0% phenolphthalein 지시약 0.5 mL를 넣고 혼합한 후 0.1 N NaOH로 적정하여 핑크색이 30초간 지속되는 지점을 종말점으로 하여 산도를 측정하였다.
- 반죽의 배합비는 Table 2와 같은데, 밀가루 100%를 기준으로 각 재료들을 배합하였고, sourdough를 첨가 하지 않은 대조구인 경우는 효모를 첨가하여 배합하였으나, sourdough를 첨가하는 실험구는 효모를 첨가하지 않고 sourdough만 30%첨가, 50%첨가 및 100%첨가로 구분하여 식빵을 제조하였다. Sourdough가 첨가되는 실험구들의 기타 재료 배합비는 sourdough가 첨가되는 고형분의 첨가량만큼 대조구와 비례하여 첨가하였다.
- 빵의 관능검사는 5점 기호척도법을 이용하여 식감(mouth feel), 표면조직감(texture), 산미(sour), 종합적 기호도(overall acceptability)로 나누어 20명의 훈련된 pannel에 의하여 시행하였다. 즉, 매우 좋다(5점), 약간 좋다(4점), 보통이다(3점), 약간 싫다(2점), 매우 싫다(1점)로 하였으며, 관능검사 결과의 통계처리는 SAS 프로그램을 이용하여 ANOVA test와 Duncan's Multiple Range Test로 유의성을 검정하였다(24).
- 빵의 저장성은 제조된 빵을 식빵포장용 폴리에틸렌 비닐에 포장한 후 28℃에서 보관하면서 곰팡이의 형성을 육안으로 관찰하였으며, plate count agar(Difco)에 도말하여 30℃, 48시간 배양한후 나타난 colony를 bacteria와 mold로 나누어 계수하여 미생물의 오염 정도를 판별하였다.
- 1차 발효 후 반죽은 180 g으로 분할, 둥글리기를 하여 20분간 중간발효를 시켰다. 중간발효 후 가스빼기를 하고 성형하여 식빵용 빵 틀에 3개씩 넣고, 상대습도 85%, 37℃ 발효실에서 빵틀의 1 cm 높이까지 반죽이 팽창할 때까지 2차 발효를 실시하였다. 2차 발효 후 200℃의 오븐에서 굽기를 시행하였다.
- 즉, 본 실험실에서 분리한 효모(Saccharomyces sp.) 및 젖산균 (Leuconostoc sp.)을 증균하고 이 배양균 각각을 밀가루 100%에 효모 증균배지 50%와 증류수를 이용하여 희석한 젖산균 증균배지 12%을 혼합하여 수분의 함량인 62%로 맞춘 다음 반죽에 첨가하고 25℃, 24시간 배양하여 효모균수 5.9×107 CFU/g, 젖산균수 3×107 CFU/g, pH 5.11인 sourdough를 제조하였다.
- 패리노그래프 mixing bowl을 30±0.2℃로 유지하도록 하였으며, 시료는 수분함량 14%를 기준으로 300 g을 사용하였으며, 곡선의 중심선이 500 B.U.(Brabender Unit)에 도달하도록 증류수를 가하여서 반죽도달시간, 반죽형성시간, 흡수율, 안정도 및 약화도 등을 측정하였다.
- 효모는 효모 균수 측정용 petri film(3M, St. Paul, MN, USA)과 PDA배지(Difco, Detroit, MI, USA)를 이용하여 25℃, 48시간 배양한 후 나타난 colony를 현미경으로 검경하여 계수 하였으며(21), 젖산균은 bromocresol green이 0.01% 첨가된 Lactobacilli MRS배지(Difco)를 이용하여 30℃, 48시간 배양한 후 colony 주위에 노란환이 생성된 것을 젖산균으로 계수 하였다(22).
대상 데이터
- 본 연구에 사용한 밀가루는 미국산으로 제조한 강력분 1등품 (Daehan Co., Incheon, Korea)을 사용하였으며, 식염은 정제염 (Hanju Co., Ulsan, Korea)을, 쇼트닝은 롯데삼강 제품을, 탈지분유는 서울우유협동조합 제품을, yeast food는 삼립유지 제품을 사용하였다.
데이터처리
- 즉, 매우 좋다(5점), 약간 좋다(4점), 보통이다(3점), 약간 싫다(2점), 매우 싫다(1점)로 하였으며, 관능검사 결과의 통계처리는 SAS 프로그램을 이용하여 ANOVA test와 Duncan's Multiple Range Test로 유의성을 검정하였다(24).
이론/모형
- AACC방법(23)에 따라 패리노그래프(Brabender Co., Duisburg, Germany)를 이용하였다. 패리노그래프 mixing bowl을 30±0.
- 빵의 저장 중 노화속도는 Rheometer로 측정한 각 실험구의 경도를 Rojas 등(25-31)이 사용한 Avrami식을 이용하여 Avrami지수와 노화속도상수를 구하였다. 즉, Avrami 식은
-
식빵 제조
제빵은 Finny(20)의 방법을 수정한 직접 반죽법으로 시행하였다. 제빵공정은 호바터 믹서를 이용하여 쇼트닝을 제외한 원료를 첨가하여 clean-up 상태까지 혼합하고, 이 후 쇼트닝을 첨가 1단에서 3분간 혼합한 후 2단에서 글루텐이 잘 형성된 최적의 반죽상태까지 혼합하였다.
성능/효과
- 1차 발효가 완료된 시점의 반죽 부피를 조사한 결과 A, B, C, D가 각각 29, 17, 19, 21 mL가 나타났다. 이러한 결과는 발효팽창력을 조사한 결과와 유사하였는데, 1차 발효시간을 2시간씩으로 균일하게 고정하고, 2차 발효시간은 각 그룹의 반죽이 팬의 상단부 1 cm까지 도달하는데 걸리는 발효 시간을 측정한 결과, 대조구의 2차 발효시간은 60분이었고, sourdough 첨가한 B, C, D 는 각각 360, 335, 225분으로 sourdough의 첨가량이 적을수록 2차 발효시간이 길어지는 경향이었는데, 효모의 균수가 적어서 발효가 지연된 것으로 생각된다.
- 0일 때 노화의 속도상수 값(k)은 ln(El -Et )와 저장시간과의 관계를 도시하여 직선의 기울기로부터 구할 수 있다. Fig. 3에서 볼 수 있듯이 ln(El -Et )와 시간과의 관계를 나타낸 결과 sourdough 첨가량 차이와는 관계없이 모든 실험구에서 직선적인 관계를 보였으며, 그림의 기울기로부터 구한 노화의 속도 상수의 역수, 즉 시간상수 값(1/k)은 sourdough의 첨가량이 증가 될수록 시간 상수 값은 커졌는데 이는 sourdough 첨가량이 증가할수록 노화속도가 감소됨을 의미한다. 대조구(A)에 비해 B, C, D가 각각 13.
- 본 연구는 효모와 젖산균을 이용하여 sourdough을 제조하고 이것을 첨가하여 만든 식빵의 제조 특성, 식미 및 저장성에 미치는 효과를 연구하였다. Sourdough 30, 50, 100%를 각각 첨가 시 1차 발효 후 젖산균과 효모의 생육에서 젖산균수는 109-10 CFU/g로 크게 증가함을 나타내었고, 효모는 젖산균의 생육에 의해 감소하는 경향을 보였다. 빵의 관능적 평가는 sourdough가 첨가된 빵인 경우 다소 신맛을 나타내었고 식감과 조직감은 대조구와 유의성이 없었으며 종합적 기호도에서는 sourdough 100% 첨가한 빵이 선호도가 높은 것으로 나타났다.
- 또한, 세균과 곰팡이의 오염도에 있어서도 sourdough 첨가량이 증가할수록 미생물의 균수가 적게 나타났다. Sourdough 첨가시 빵의 노화 속도는 sourdough가 30, 50 및 100%로 첨가량이 증가할수록 대조구에 비해 각각 13, 20 및 36% 지연되는 것으로 나타났다.
- 2의 직선의 기울기로부터 구하였다. 그 결과 대조구와 sourdough 첨가구 모두 1.04-1.20의 범위로 정수 1에 가까운 값을 보였다. 이와 같은 결과는 Kim(27)의 빵의 노화현상이나 Kim 등 (26)의 propolis의 첨가가 식빵의 저장수명과 노화에 미치는 영향에서 나타난 빵의 노화특성과 일치하는 결과로써, sourdough 첨가 식빵은 저장 중 전분의 노화기작에 큰 영향을 미치지 않았음을 알 수 있다.
- Sourdough를 첨가하지 않은 대조구(A), 밀가루 100%에 대해 sourdough 30% 첨가구(B), 50% 첨가구(C) 및 100% 첨가구(D)로 하여 반죽의 물리적 특성을 조사하기 위하여 farinograph의 특성을 조사한 결과 Table 3과 같다. 대조구(A)의 흡수율은 66%로 나타났으며, sourdough 30% 첨가구(B), 50% 첨가구(C), 100% 첨가구(D)의 흡수율은 각각 50.9, 44.7, 33.6%로 나타나 sourdough 첨가량 증가시 흡수율이 감소되는 경향이었다. 이는 sourdough의 제조 시 반죽의 수분함량을 62%로 조정한 결과 첨가되는 sourdough의 양에 비례하여 흡수율이 낮게 나타난 결과라 생각된다.
- Sourdough를 농도별로 첨가하여 빵을 제조한 후 28℃에서 6일 동안 보존한 후 세균수와 곰팡이의 발생을 육안으로 조사한 결과 Table 5와 같다. 대조구는 3일만에 곰팡이가 발생하였고 sourdough 첨가구는 30, 50, 100%간의 차이 없이 6일 후에 곰팡이가 발생하여 대조구에 비해 약 3일의 보존기간이 늘어나는 것으로 나타났으며, 제빵 6일 후 세균과 곰팡이 오염도를 측정한 결과 sourdough 첨가량이 증가함에 따라 세균이나 곰팡이 두 미생물 모두 현저한 차이가 나타났다. Hong 등(7)은 젖산균을 이용하여 제조한 sourdough로 보리식빵을 만들어서 저장성 검사를 실시한결과, 96시간 경과 시 대조군에서만 곰팡이가 발견되었으나, sourdough가 첨가된 빵에서는 144시간이 지난 후에도 곰팡이가 생기질 않았다고 보고 하였다.
- 대조구는 반죽 후 pH는 5.6이었고 1차 발효 후, 2차 발효 후에 각각 pH가 5.3, 5.2로 완만한 pH의 감소를 보였으나, sourdough 첨가구의 경우에는 반죽 후에 pH가 6.0 정도를 유지하면서 1차 발효가 완료된 2시간 후에는 pH가 5.8, 2차 발효가 완료된 시점에는 pH가 4.0으로 급격하게 감소하였다. 이는 제빵 중 젖산균수의 변화 양상과 유사하게 나타난 결과라 하겠다.
- 빵의 저장성에서 sourdough 첨가 식빵은 6일만에 곰팡이가 발생하여 3일만에 곰팡이가 발생한 대조구에 비해 보존기간이 늘어나는 것으로 나타났다. 또한, 세균과 곰팡이의 오염도에 있어서도 sourdough 첨가량이 증가할수록 미생물의 균수가 적게 나타났다. Sourdough 첨가시 빵의 노화 속도는 sourdough가 30, 50 및 100%로 첨가량이 증가할수록 대조구에 비해 각각 13, 20 및 36% 지연되는 것으로 나타났다.
- 반죽 후의 효모 수는 대조구(A)가 sourdough 첨가구에 비해 10-102 CFU/g 정도 높게 나타났으나, 대조구와 첨가구 모두 1차 발효가 진행되면서 활발히 증식하다가 2차 발효가 끝나는 시점에서는 전반적으로 균수가 감소되는 경향이었다.
- 반죽의 수화속도를 나타내는 반죽도달시간은 B, C 및 D가 각각 4.2, 3.7 및 1.8분으로 대조구의 반죽도달시간 6.2분에 비해 sourdough 첨가량이 증가할수록 반죽도달시간은 짧아졌다. 이것은 수분의 흡수율과 같은 결과로써 sourdough의 양이 많을수록 수화속도나 반죽의 도달시간이 빨라지는 것으로 생각되었다.
- Sourdough 30, 50, 100%를 각각 첨가 시 1차 발효 후 젖산균과 효모의 생육에서 젖산균수는 109-10 CFU/g로 크게 증가함을 나타내었고, 효모는 젖산균의 생육에 의해 감소하는 경향을 보였다. 빵의 관능적 평가는 sourdough가 첨가된 빵인 경우 다소 신맛을 나타내었고 식감과 조직감은 대조구와 유의성이 없었으며 종합적 기호도에서는 sourdough 100% 첨가한 빵이 선호도가 높은 것으로 나타났다. 빵의 저장성에서 sourdough 첨가 식빵은 6일만에 곰팡이가 발생하여 3일만에 곰팡이가 발생한 대조구에 비해 보존기간이 늘어나는 것으로 나타났다.
- 신맛은 대조구(A)와 100%(D) 및 30%(B) 첨가구간에는 유의적인 차이가 없었으나, 50% 첨가구와는 유의적인 차이로 신맛이 강한 것으로 나타났다. 식감과 조직감의 관능검사 결과, 대조구와 100, 50% 모두 차이가 없었으나 30% 첨가구인 경우는 유의적인 차이가 있었으며, 관능검사 평가가 가장 나쁘게 나타났다. 종합적기호도는 A, D, C, B순으로 선호하였으나, A와 D, D와 C, C와 B 상호간의 차이는 없는 것으로 나타났다.
- 1과 같고, 이들의 관능검사 결과는 Table 6과 같다. 식빵의 외관은 sourdough를 첨가하지 않은 대조구(A)가 조금 크게 보였으며, 나머지 실험구간에는 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 식감과 조직감(표면)은 5%의 유의수준에서 각 그룹은 통계적으로 유의한차이를 보이고, 신맛과 종합적기호도는 1% 수준에서 각 그룹들간 유의차를 나타내었다.
- 식감과 조직감(표면)은 5%의 유의수준에서 각 그룹은 통계적으로 유의한차이를 보이고, 신맛과 종합적기호도는 1% 수준에서 각 그룹들간 유의차를 나타내었다. 신맛은 대조구(A)와 100%(D) 및 30%(B) 첨가구간에는 유의적인 차이가 없었으나, 50% 첨가구와는 유의적인 차이로 신맛이 강한 것으로 나타났다. 식감과 조직감의 관능검사 결과, 대조구와 100, 50% 모두 차이가 없었으나 30% 첨가구인 경우는 유의적인 차이가 있었으며, 관능검사 평가가 가장 나쁘게 나타났다.
- 이러한 결과는 발효팽창력을 조사한 결과와 유사하였는데, 1차 발효시간을 2시간씩으로 균일하게 고정하고, 2차 발효시간은 각 그룹의 반죽이 팬의 상단부 1 cm까지 도달하는데 걸리는 발효 시간을 측정한 결과, 대조구의 2차 발효시간은 60분이었고, sourdough 첨가한 B, C, D 는 각각 360, 335, 225분으로 sourdough의 첨가량이 적을수록 2차 발효시간이 길어지는 경향이었는데, 효모의 균수가 적어서 발효가 지연된 것으로 생각된다. 이러한 결과는 sourdough의 효모 수가 대조구의 효모 수에 비하여 초기의 균수가 10-102 CFU/g 정도 균수 차이가 있었으며, 또한 젖산균과 함께 공존함으로 인해 효모의 증식을 느리게 하는 요인이 작용하여 1차 및 2차 발효가 저조한 것으로 생각된다. 따라서 sourdough의 제조시 본 실험을 기초로 하여 효모의 균수를 더욱더 증균시킨 sourdough의 제조방법에 대해 연구가 필요할 것으로 생각된다.
- 1차 발효가 완료된 시점의 반죽 부피를 조사한 결과 A, B, C, D가 각각 29, 17, 19, 21 mL가 나타났다. 이러한 결과는 발효팽창력을 조사한 결과와 유사하였는데, 1차 발효시간을 2시간씩으로 균일하게 고정하고, 2차 발효시간은 각 그룹의 반죽이 팬의 상단부 1 cm까지 도달하는데 걸리는 발효 시간을 측정한 결과, 대조구의 2차 발효시간은 60분이었고, sourdough 첨가한 B, C, D 는 각각 360, 335, 225분으로 sourdough의 첨가량이 적을수록 2차 발효시간이 길어지는 경향이었는데, 효모의 균수가 적어서 발효가 지연된 것으로 생각된다. 이러한 결과는 sourdough의 효모 수가 대조구의 효모 수에 비하여 초기의 균수가 10-102 CFU/g 정도 균수 차이가 있었으며, 또한 젖산균과 함께 공존함으로 인해 효모의 증식을 느리게 하는 요인이 작용하여 1차 및 2차 발효가 저조한 것으로 생각된다.
- 종합적기호도는 A, D, C, B순으로 선호하였으나, A와 D, D와 C, C와 B 상호간의 차이는 없는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 Sourdough 무첨가 대조구가 가장 우수하다고 평가되었으나 100% 첨가구 역시 대조구와 유의적인 차이가 나지 않을 정도로 좋게 평가되었는데, 관능검사 점수 면에서 차이가 있는데도 유의성이 나타나지 않은 것은 30%와 50% 첨가 구에서의 평가가 좋지 못하면서 상대적으로 대조구와 100% 첨가구의 평가가 좋게 나왔고 이로 인하여 두 실험구간에 유의차가 없는 것으로 평가되었다고 생각한다.
- 이는 혐기성상태가 계속됨으로써 효모가 생육하는데 불리한 환경이 지속된 결과로 볼 수 있으며, sourdough 첨가구의경우 젖산균의 산 생성으로 인한 pH의 저하로 효모의 증식이 대조구에 비해 큰 폭으로 감소된 것으로 생각된다. 젖산균의 수는 반죽 후 발효과정 중 현저하게 증식하여 최초보다 102-103 CFU/g 정도 높게 나타났는데, 이러한 결과는 발효 시 초기 효모균수가 작아서 발효가 지연됨에 따라 전체적인 제빵의 시간이 길어지고, 미호기성인 젖산균의 특성상 발효과정 중에서 활발히 증식한 것으로 생각된다.
- 식감과 조직감의 관능검사 결과, 대조구와 100, 50% 모두 차이가 없었으나 30% 첨가구인 경우는 유의적인 차이가 있었으며, 관능검사 평가가 가장 나쁘게 나타났다. 종합적기호도는 A, D, C, B순으로 선호하였으나, A와 D, D와 C, C와 B 상호간의 차이는 없는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 Sourdough 무첨가 대조구가 가장 우수하다고 평가되었으나 100% 첨가구 역시 대조구와 유의적인 차이가 나지 않을 정도로 좋게 평가되었는데, 관능검사 점수 면에서 차이가 있는데도 유의성이 나타나지 않은 것은 30%와 50% 첨가 구에서의 평가가 좋지 못하면서 상대적으로 대조구와 100% 첨가구의 평가가 좋게 나왔고 이로 인하여 두 실험구간에 유의차가 없는 것으로 평가되었다고 생각한다.
후속연구
- 이러한 결과는 sourdough의 효모 수가 대조구의 효모 수에 비하여 초기의 균수가 10-102 CFU/g 정도 균수 차이가 있었으며, 또한 젖산균과 함께 공존함으로 인해 효모의 증식을 느리게 하는 요인이 작용하여 1차 및 2차 발효가 저조한 것으로 생각된다. 따라서 sourdough의 제조시 본 실험을 기초로 하여 효모의 균수를 더욱더 증균시킨 sourdough의 제조방법에 대해 연구가 필요할 것으로 생각된다.
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