활성 글루텐 및 검질 첨가에 따른 발아 현미 첨가 우리밀 식빵의 노화 특성 The Effect of Vital Gluten and Gum on the Retrogradation of Breads Made with Korean Wheat Flour and Sprouted Brown Rice원문보기
This study examined the effects of sprouted brown rice (SR), gluten (G), and hydroxypropyl-methyl-cellulose (H) on the suppression of retrogradation in breads made with Korean wheat flour. An amylograph was used to determined the pasting properties of dough samples made with Korean wheat flour and a...
This study examined the effects of sprouted brown rice (SR), gluten (G), and hydroxypropyl-methyl-cellulose (H) on the suppression of retrogradation in breads made with Korean wheat flour. An amylograph was used to determined the pasting properties of dough samples made with Korean wheat flour and additions of SR, SR+G, SR+H, and SR+G+H, respectively. In addition, a texture analyzer was employed to measure the hardness changes of bread samples left at room temperature for 72 hours. Finally, the type of retrogradation was calculated by the Avrami equation. The results showed that the addition of SR significantly decreased dough viscosity. However, the dough samples containing SR, G, and H all displayed reduced cold paste viscosity and setback, indicating a suppression of staling. The bread samples containing SR added to Korean wheat flour had increased hardness, but the addition of gluten (SR+G) reduced hardness. Upon examining the bread samples stored at room temperature for 24 hours, it was shown that the addition of G and H with SR (SR+G+H) suppressed retrogradation. Finally, the Avrami model data indicated that the type of retrogradation varied according to the addition of SR, G, and H. The breads made with hard wheat flour (HWF), WM, and WM+SR+H had similar Avrami exponents ($1.20{\sim}1.28$), while those for WM+SR, WM+SR+G, and WM+SR+G+H ranged from 2.7 to 3.3. Overall, the combined addition of SR and H was considered effective for preventing retrogradation in bread made with Korean wheat flour.
This study examined the effects of sprouted brown rice (SR), gluten (G), and hydroxypropyl-methyl-cellulose (H) on the suppression of retrogradation in breads made with Korean wheat flour. An amylograph was used to determined the pasting properties of dough samples made with Korean wheat flour and additions of SR, SR+G, SR+H, and SR+G+H, respectively. In addition, a texture analyzer was employed to measure the hardness changes of bread samples left at room temperature for 72 hours. Finally, the type of retrogradation was calculated by the Avrami equation. The results showed that the addition of SR significantly decreased dough viscosity. However, the dough samples containing SR, G, and H all displayed reduced cold paste viscosity and setback, indicating a suppression of staling. The bread samples containing SR added to Korean wheat flour had increased hardness, but the addition of gluten (SR+G) reduced hardness. Upon examining the bread samples stored at room temperature for 24 hours, it was shown that the addition of G and H with SR (SR+G+H) suppressed retrogradation. Finally, the Avrami model data indicated that the type of retrogradation varied according to the addition of SR, G, and H. The breads made with hard wheat flour (HWF), WM, and WM+SR+H had similar Avrami exponents ($1.20{\sim}1.28$), while those for WM+SR, WM+SR+G, and WM+SR+G+H ranged from 2.7 to 3.3. Overall, the combined addition of SR and H was considered effective for preventing retrogradation in bread made with Korean wheat flour.
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문제 정의
본 연구에서는 건강빵의 개념으로 발아 현미를 첨가한 우리 밀 식빵에 노화 지연을 위한 검류와 글루텐을 첨가하여 제조하여 노화 유형과 속도를 분석하였다. 노화 억제재로는 Gum 류 중 쌀 빵에서 노화 지연에 가장 효과적인 결과를 보여준 hy- droxypropyl-methyl-cellulose(HPMC)를 사용하였고, 다른 복합분에서와 같이 발아 현미 첨가로 인한 부피감 감소 및 작은 부피에서의 경도 증가(Kang et al 1997a)를 보완하기 위해 글루텐을 사용하여 식빵을 제조하였다.
제안 방법
5℃씩 냉각하였다. Amylogram 변수로서 호화 개시 온도, 최고점도, 최종 점도 강하 점도, 치반 점도를 계산, 비교하였다.
노화 유형과 속도를 분석하였다. 노화 억제재로는 Gum 류 중 쌀 빵에서 노화 지연에 가장 효과적인 결과를 보여준 hy- droxypropyl-methyl-cellulose(HPMC)를 사용하였고, 다른 복합분에서와 같이 발아 현미 첨가로 인한 부피감 감소 및 작은 부피에서의 경도 증가(Kang et al 1997a)를 보완하기 위해 글루텐을 사용하여 식빵을 제조하였다. 아밀로그래프를 이용하여 첨가물에 따른 식빵의 호화 특성을 분석하고 Texture Analyzer를 이용하여 저장 기간에 따른 경도를 측정하여 Avrami 식으로 분석하여 첨가물에 따른 노화 정도를 비교하였다.
발아현미(SR)를 첨가한 우리밀(WM) 식빵의 제조에서, 활성 글루텐(G), HPMC(H)의 첨가가 식빵의 노화 지연에 미치는 영향을 파악하기 위해 Amylograph에서 호화 온도, 최고 점도, 치반점도, 강하점도에 미치는 영향을 알아보았다. 또한 TPA를 이용하여 경도를 측정하여 노화도를 살펴보고, Avrami 지수를 비선형 회귀분석을 이용하여 노화 정도를 실험값과 비교하였다.
제빵에 사용된 기본적인 원료의 시료별 배합 비율은 Table 1과 같다. 소맥분을 100% 기준으로 하는 bakers % 의 배합률을 사용하였으며, 사용 중량은 반죽기의 bowl 용량 12 quart에 맞춰 소맥분 500 으을 사용하였다. 반죽기는 bench type의 수직형 반죽기 (Mode】 A-200T, Hobart Corporation, Troy, USA)로서 12 quart 용량의 스테인레스 보울에 dough arm(hook)을 장착하여 사용하였다.
식빵 시료의 아밀로그램 특성은 Amylograph(Model 8001, Brabender Co., Detaold, Germany)를 사용하여 측정하였으며, 각 시료 65 g을 450 mL의 증류수에 넣어 현탁액을 제조하였다. 작동 조건으로 회전 속도는 75 rpm으로 측정하였고 개시 온도는 1분에 1.
식빵의 경도(hardness)는 Texture Analyzer(model TA-XT2, Stable Micro Systems Ltd., Surrey, England)를 이용하여 측정하였다. 시료를 제조 후 1일 간격으로 4일간 실온(20±2℃) 에서 밀봉하여 보관하면서 각 시료의 경도 변화를 다음과 같이 측정하였다(AACC 1983).
36 mm 직경의 원통형 탐침(plunger)을 100 mm/min의 속도로 빵의 중앙 부위를 시료 두께 25 mm에서 15 min까지 40% 압축하였다. 식빵의 노화도는 식빵의 저장 중 경도 변화의 원리를 적용하여 제빵 후 1시간 경과 시의 경도에 대한 24시간 경과 후 식빵 시료의 경도 변화의 비로 산출하였다. 제조된 식빵의 기타 텍스쳐 특성(찰기, 탄성, 응집성, 씹힘성)도 위와 동일한 방식으로 Texture Analyzer(model TA-XT2, Stable Micro Systems Ltd.
노화 억제재로는 Gum 류 중 쌀 빵에서 노화 지연에 가장 효과적인 결과를 보여준 hy- droxypropyl-methyl-cellulose(HPMC)를 사용하였고, 다른 복합분에서와 같이 발아 현미 첨가로 인한 부피감 감소 및 작은 부피에서의 경도 증가(Kang et al 1997a)를 보완하기 위해 글루텐을 사용하여 식빵을 제조하였다. 아밀로그래프를 이용하여 첨가물에 따른 식빵의 호화 특성을 분석하고 Texture Analyzer를 이용하여 저장 기간에 따른 경도를 측정하여 Avrami 식으로 분석하여 첨가물에 따른 노화 정도를 비교하였다.
이러한 전분의 노화도를 측정하는 데는 여러 가지 방법이 있지만 본 연구에서는 제조 직후 실온에서 35℃까지 냉각시킨 식빵의 경도를 기준으로 실온(2(H2℃)에 24시간 보관 후의 경도 변화로부터 노화도를 산출하였다(Table 5). 이 경우 처음 경도가 높은 수치를 나타내는 제품의 경우에는 노화도가 낮게 산출될 수도 있다는 문제점이 있으나 제조 후부터 저장 24시간까지의 경도 변화가 가장 현저하게 나타나므로 노화의 척도로 삼았다. 본 실험에서는 WM+SR+G+H가 제조 직후 경도가 3508.
전분의 종류, 아밀로오스와 아밀로펙틴의 비율, 전분 입자의 크기, 저장 온도, 수분 함량 및 첨가되는 물질의 종류에 영향을 받는다(Chung et al 2003). 이러한 전분의 노화도를 측정하는 데는 여러 가지 방법이 있지만 본 연구에서는 제조 직후 실온에서 35℃까지 냉각시킨 식빵의 경도를 기준으로 실온(2(H2℃)에 24시간 보관 후의 경도 변화로부터 노화도를 산출하였다(Table 5). 이 경우 처음 경도가 높은 수치를 나타내는 제품의 경우에는 노화도가 낮게 산출될 수도 있다는 문제점이 있으나 제조 후부터 저장 24시간까지의 경도 변화가 가장 현저하게 나타나므로 노화의 척도로 삼았다.
식빵의 노화도는 식빵의 저장 중 경도 변화의 원리를 적용하여 제빵 후 1시간 경과 시의 경도에 대한 24시간 경과 후 식빵 시료의 경도 변화의 비로 산출하였다. 제조된 식빵의 기타 텍스쳐 특성(찰기, 탄성, 응집성, 씹힘성)도 위와 동일한 방식으로 Texture Analyzer(model TA-XT2, Stable Micro Systems Ltd., Surrey, England)를 이용하여 측정하였다.
컨트롤로 사용된 일반밀(HWF), 우리 밀(WM), 우리밀(WM) 에 발아 현미(SR)를 20% 첨가한 것, 이에 활성 글루텐(G), 검질(H)을 첨가하여 제조한 식빵의 물리적 특성(탄성, 응집성, 씹힘성, 검성, 경도)을 측정하였다(Table 3). 모든 항목에서 시료 간의 유의적 차이가 나타났다.
컨트롤로 사용된 일반밀(HWF), 우리 밀(WM), 우리밀(WM) 에 발아 현미(SR)를 20% 첨가한 것, 이에 활성 글루텐(G), 검질(H)을 첨가한 복합물의 아밀로그램 특성은 Table 2와 같다. WM의 호화 개시 온도(Initial pasting temperature) 는 71.
2) Means within a column not sharing a superscript letter are significantly different p<0.05, Duncan’s multiple range test.
차이를 검정하였다. Avrami 모형 적용의 k, n, 7入값을구하기 위하여 식 (1) 을 식 (2) 로 변환하여 허를 독립 변수, Tt 를 종속 변수, 凡를 상수값으로 하여 비선형 회귀분석을 하였다. 통계 처리에는 SAS 프로그램(SAS Institute Inc.
알아보았다. 또한 TPA를 이용하여 경도를 측정하여 노화도를 살펴보고, Avrami 지수를 비선형 회귀분석을 이용하여 노화 정도를 실험값과 비교하였다. Amylograph 특성을 측정한 결과 호화개시 온도는 대조군에서 빼을 사용하고 SR을 첨가함에 따라 높아지는 경향을 보였다.
식빵의 초기 노화 속도는 초기 경도 변화에 의거하여 산출하였으나(Table 5), 식빵 시료의 최종 경도 값은 Avrami 식을 적용하여 비선형 회귀 분석을 통해 속도 상수(幻와 Avrami exponent(2)) 값을 산출하였고(Table 6), 이를 실제 경도 측정치와 비교한 모형은 Fig. 1과 같다. Armeo & Collar(1988) 에의하면 속도 상수 休) 는 노화 속도를 나타내고, Avrami expo-nent(n)은 결정핵 형성 시간 및 결정체 형성 속도 상수에 의존하는 복합된 값을 나타낸다.
평균값의 비교는 분산분석을 실시하고 유의성이 있는 경우 Duncan 법의 다중비교(multiple comparison) °11 의하여 유의적인 차이를 검정하였다. Avrami 모형 적용의 k, n, 7入값을구하기 위하여 식 (1) 을 식 (2) 로 변환하여 허를 독립 변수, Tt 를 종속 변수, 凡를 상수값으로 하여 비선형 회귀분석을 하였다.
이론/모형
반죽기는 bench type의 수직형 반죽기 (Mode】 A-200T, Hobart Corporation, Troy, USA)로서 12 quart 용량의 스테인레스 보울에 dough arm(hook)을 장착하여 사용하였다. 소량 재료들의 용해 및 분산을 위하여 반죽기 보울에 물을 먼저 넣어 water-base mixing 방법을 사용하였고 시료와 소맥분이 골고루 섞이게 채로 5회 반복하여 쳐서 사용하였다. 원료를 반죽기를 사용하여 반죽한 후 온도 27℃, 상대 습도 75%에서 2시간 발효시켰다.
식빵 시료의 제조 후 4일간의 저장 중의 경도 변화를 측정 후 Avrami 모형에 적용하여 노화 속도를 계산하였다(Avrami 1939, Chung et al 2003). Avrami 식은 다음과 같이 계산하였다(1).
우리 밀에 발아 현미를 대체한 복합분을 사용하여 AACC 법(1983)에 준하여 직접 반죽법(straight-dough method)를 이용하여 소맥분 100 g용 pan에 open-top 형태의 식빵을 제조하였다. 발아 현미의 사용량은 Michiyo et 山(2004)과 Choi JH (2001)의 연구 결과를 바탕으로 20%로 하였다.
성능/효과
WM의 호화 개시 온도(Initial pasting temperature) 는 71. 3℃로 반 소맥분(HWF)의 66.4℃보다 높았으며, SR를 첨가하면 72.4℃로 더 높아지는 경향을 보였다. 또한, WM+SR에 글루텐(G)과 검류(H)를 각각 첨가하였을 때는 호화 개시 온도가 감소하였으나, 함께 넣었을 경우 오히려 76.
또한 TPA를 이용하여 경도를 측정하여 노화도를 살펴보고, Avrami 지수를 비선형 회귀분석을 이용하여 노화 정도를 실험값과 비교하였다. Amylograph 특성을 측정한 결과 호화개시 온도는 대조군에서 빼을 사용하고 SR을 첨가함에 따라 높아지는 경향을 보였다. 또한, G와 日를 각각 따로 넣었을 때는 감소하였으나 함께 넣었을 경우 증가하는 경향을 보였다.
그러나 노화도는 WM+ SRH3+H가 낮고 WM+SR+G가 가장 높게 나타났다. Avrami 모형 분석 결과 노화 속도를 나타내는 Avrami 상수乃과 ★값은 WM, WM+SR+H 값이 대조구와 유사한 반면 WM+SR, WM+SR+G, WM+SR+G+H 값은 높게 나타났다. w 값과 k 값이 작은 경우 노화가 지연된다고 볼 수 있고 최종 평형에 도달한 노화도는 WM+SR+H가 가장 작았다.
Avrami 모형 분석 결과 노화 속도를 나타내는 Avrami 상수乃과 ★값은 WM, WM+SR+H 값이 대조구와 유사한 반면 WM+SR, WM+SR+G, WM+SR+G+H 값은 높게 나타났다. w 값과 k 값이 작은 경우 노화가 지연된다고 볼 수 있고 최종 평형에 도달한 노화도는 WM+SR+H가 가장 작았다. 이상과 같은 결과에서 우리 밀 식빵에 발아현미를 첨가하였을 때 전반적으로 노화 지연효과는 없었으나, 日와 함께 첨가시는 노화 지연효과가 있음을 확인할 수 있었다.
따라서, h 값이 작고 k값이 작은 대조구나 WM, WM十SR+H가 WM+SR, WM+SR+G, WM+SR+CHH에 비해 노화가 지연된다고 추측할 수 있다. 그러나 Fig. 1에서 나타난 바와 같이 Avrami 모형에 의한 노화 평형에 도달한 시간은 WM+SR+H가 가장 빠른 3일로 나타났고 WM+SR°1 7일, WM+SR十G7} 5일, WM+SR+G+H7} 5일로 나타났으며, WM과 KW+SR十H는 대조 구와 같은 3일로 나타났다. 따라서 昌으의 첨가로 인해 대조구(HWF)나 째에 비해 노화가 빠르게 일어나지만 日의 첨가로 노화가지 연됨을 확인할 수 있었다.
9로 가장 높았으나 24시간 후의 경도는 WM+SR+H가 가장 높게 나타났다. 그러나 노화도는 WM+SR+G가 ‘0.97’로 가장 높게 나타났고, SR을 첨가한 경우 노화도가 높게 나타났으며 검류를 첨가한 경우 노화도의 개선 효과가 나타났다.
1에서 나타난 바와 같이 Avrami 모형에 의한 노화 평형에 도달한 시간은 WM+SR+H가 가장 빠른 3일로 나타났고 WM+SR°1 7일, WM+SR十G7} 5일, WM+SR+G+H7} 5일로 나타났으며, WM과 KW+SR十H는 대조 구와 같은 3일로 나타났다. 따라서 昌으의 첨가로 인해 대조구(HWF)나 째에 비해 노화가 빠르게 일어나지만 日의 첨가로 노화가지 연됨을 확인할 수 있었다. 日를 첨가한 경우, 검류의 수분 보유력으로 인해 노화를 지연하는 것으로 여겨지고, 검류를 사용한 노화 지연 연구에서도 유사한 효과를 확인할 수 있었다(Yun et al 2006, Kang et al 2006).
3 수준으로 높게 나타났다. 따라서 우리 밀 식빵에 발아 현미 첨가를 통한 노화 개선 효과는 없었으나 검류의 첨가를 통한 노화 억제는 확인할 수 있었다. 본연구 결과 Avrami 지수는 기타 식빵 및 쌀 빵류의 분석 결과와 유사한 수준으로 나타났다(Kim & Chung 2007, Kang et al 2006).
속도 상수값이 높을수록 노화가 빨라지는 것을 의미한다. 따라서, h 값이 작고 k값이 작은 대조구나 WM, WM十SR+H가 WM+SR, WM+SR+G, WM+SR+CHH에 비해 노화가 지연된다고 추측할 수 있다. 그러나 Fig.
4℃로 더 높아지는 경향을 보였다. 또한, WM+SR에 글루텐(G)과 검류(H)를 각각 첨가하였을 때는 호화 개시 온도가 감소하였으나, 함께 넣었을 경우 오히려 76.lt로 가장 높게 나타났다. 이러한 현상은 검류와 우유 단백질 등을 첨가한 식빵의 제조에서도 보고된 바 있는데(Yun et al 2006), 전분 입자가 호화되는데 필요한 수분을 검류와 단백질이 흡수하여 전분 입자의 수분 결핍이 발생됨으로써 전분 입자의 호화가 지연되는 것으로 여겨진다.
검류인 HPMC(H)를 넣은 경우에 최고 점도가 높게 나타났는데, 이는 검 질의 속성인 점증 효과에 따라호화액의 점도가 증가하기 때문으로 여겨진다. 발아 현미 복합분에 글루텐(G)과 검류(H)를 첨가한 경우 약간의 점도 증가 효과가 나타났다. 전분의 노화 정도를 반영하는 50℃ 냉각 점도(cold paste viscosity)와 치반 점도(setback) 은 SR을 첨가하자 현저하게 낮아져 노화 지연 효과가 일부 확인되었다.
이 경우 처음 경도가 높은 수치를 나타내는 제품의 경우에는 노화도가 낮게 산출될 수도 있다는 문제점이 있으나 제조 후부터 저장 24시간까지의 경도 변화가 가장 현저하게 나타나므로 노화의 척도로 삼았다. 본 실험에서는 WM+SR+G+H가 제조 직후 경도가 3508.9로 가장 높았으나 24시간 후의 경도는 WM+SR+H가 가장 높게 나타났다. 그러나 노화도는 WM+SR+G가 ‘0.
전분의 노화 정도를 반영하는 냉각점도와 setbacke 발아 현미를 첨가하자 현저하게 낮아졌으며, 최종 점도는 HWF, WM, WM+SR+G+H, WM+SR+H, WM+SR, WM+SR+G 순으로 나타났다. 식빵의 제조 직후와 24시간 후의경도 변화는 WM+SR+G+H가 제조 직후 가장 높았으나, 24시간 후의 경도는 WM+SR+H가 높게 나타났다. 그러나 노화도는 WM+ SRH3+H가 낮고 WM+SR+G가 가장 높게 나타났다.
탄성의 경우 글루텐(G)이나 검류(H) 의 사용에 따른 개선 효과가 높지 않았으나 응집성의 경우 글루텐의 첨가시 응집성이 증가하였다. 씹힘성(chewiness), 검성(gumminess)와 경도(hardness) 항목에서는 일반밀을 사용한 식빵에 비해 우리 밀과 발아 현미 복합분을 사용한 시료가 전반적으로 높은 값을 나타냈다. 우리 밀만으로 제조한 식빵(WM)에 비해 발아 현미(SR)와 글루텐(G)을 첨가한 식빵의 경우 경도, 검성, 씹힘성이 모두 낮아졌으나, 검류(H)를 첨가한 경우에는 오히려 증가하였다.
측정 결과, 일반 밀(HWF)을 사용한 경우 경도가 가장 낮았으며, 시간이 경과함에 따라 모든 시료에서 경도의 증가를 나타내었으나 증가의 폭은 다르게 나타났다. 우리 밀(빼을사용하였을 경우에는 일반 밀(HWF)보다 경도가 다소 증가하였고, 동일하게 시간이 경과할수록 증가하는 경향을 보였다. 여기에 발아 현미(SR)를 첨가한 경우 경도가 증가하였다.
w 값과 k 값이 작은 경우 노화가 지연된다고 볼 수 있고 최종 평형에 도달한 노화도는 WM+SR+H가 가장 작았다. 이상과 같은 결과에서 우리 밀 식빵에 발아현미를 첨가하였을 때 전반적으로 노화 지연효과는 없었으나, 日와 함께 첨가시는 노화 지연효과가 있음을 확인할 수 있었다.
최고점도는 SR를 넣은 모든 시료에서 현저히 감소하였다. 전분의 노화 정도를 반영하는 냉각점도와 setbacke 발아 현미를 첨가하자 현저하게 낮아졌으며, 최종 점도는 HWF, WM, WM+SR+G+H, WM+SR+H, WM+SR, WM+SR+G 순으로 나타났다. 식빵의 제조 직후와 24시간 후의경도 변화는 WM+SR+G+H가 제조 직후 가장 높았으나, 24시간 후의 경도는 WM+SR+H가 높게 나타났다.
측정 결과, 일반 밀(HWF)을 사용한 경우 경도가 가장 낮았으며, 시간이 경과함에 따라 모든 시료에서 경도의 증가를 나타내었으나 증가의 폭은 다르게 나타났다. 우리 밀(빼을사용하였을 경우에는 일반 밀(HWF)보다 경도가 다소 증가하였고, 동일하게 시간이 경과할수록 증가하는 경향을 보였다.
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