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문제 정의
- 이러한 전분의 구조를 물리, 화학적으로 변화시켜 천천히 소화되는 전분의 양을 증가시키면 소화효소에 의한 분해가 지연되어 급속한 혈당의 증가를 억제하는 항당뇨 효과가 있다는 연구들이 보고되고 있다(12-14). 따라서 본 연구에서는 고아미 2호 쌀에서 분리한 전분을 변성시켜 소화효소의 작용에 의한 분해가 천천히 이루어지도록 제조한 뒤 밀가루를 대체하여 쿠키를 만들고 그 품질특성 및 소화특성을 알아보았다. 이는 혈당조절에 효과적인 스낵 개발뿐 아니라 고아미 쌀의 이용 증대 효과를 가져올 것으로 기대된다.
제안 방법
- 대학원생 10명을 고정패널로 선정하여 관능검사에 관한 기본사항을 숙지시킨 뒤, 갈색도, 향기, 경도, 아삭거림, 그리고 전체적인 선호도를 15점 선척도법을 이용하여 평가하였다. 관능검사의 평가는 대조군을 포함한 시료군들에 각각 점수를 매겨 비교하는 다시료 비교법을 사용하였다.
- 만들어진 쿠키의 표면색도는 색차 색도계(DP-301, Minolta Co., Kyoto, Japan)를 이용하여 3회 반복 측정하고, Hunter L(명도), a(적색도), b(황색도)의 평균값을 구하였다.
- 밀가루:변성전분이 50:50인 실험군에 xanthan, carrageenan, gellan과 LBG 검을 각각 총 가루재료 함량의 0.5와 1% 수준으로 첨가한 뒤 위와 같은 방법으로 반죽을 만들고 쿠키를 제조하였다.
- 쿠키는 Aparicio-Saguilan 등(7)의 방법을 참고하여 Table 1과 같은 비율로 제조하였다. 실험군으로는 밀가루:변성전분의 비율이 각각 90:10, 70:30, 50:50이 되도록 하였으며 밀가루만을 사용한 대조군과 비교하였다. 나머지 재료의 종류와 양은 모두 동일하게 첨가하였다.
- 소화율 분석에서 가장 낮은 당지수를 보인 50% 변성전분 첨가쿠키는 혈당조절 면에서는 바람직한 결과를 얻었으나 쿠키의 중요한 특성인 바삭거림이 크게 떨어졌고, 관능검사 결과에서도 모든 항목에서 가장 낮은 점수를 얻었다. 조직감 향상을 위해 밀가루 양의 50%를 변성전분으로 대체한 후 여러 종류의 검류를 두 가지 수준(총 건조중량의 0.5 또는 1%)으로 첨가한 뒤 쿠키를 제조하고 조직감의 변화를 측정해보았다. 일반적으로 식품에 사용되는 검류는 조직 안정성, 식감, 점도 등을 조절하여 상품성을 증진시키기 위한 목적으로 사용되어 왔다(19).
- 쿠키의 경도와 부서짐성은 Textural analyzer(TX-XT2, Stable Micro Systems, Guildford, UK)를 사용하여 측정하였다. 지름 1.5 cm 쿠키 한 개를 시료로 하여 Table 2과 같은 조건에서 쿠키의 경도 및 부서짐성을 측정하였다.
- 쿠키의 경도와 부서짐성은 Textural analyzer(TX-XT2, Stable Micro Systems, Guildford, UK)를 사용하여 측정하였다. 지름 1.
대상 데이터
- , Seoul, Korea) 등을 사용하였다. 검류로는 xanthan과 gellan(Nutrasweet Kelco, Chicago, IL, USA), locus bean gum(LBG)과 carrageenan(Cesalpinia Food, Gergamo, Italy)를 사용하였다.
- Louis, MI, USA)를 사용하였고, 소화율 측정을 위해서는 invertase(Sigma I-4504), pancreatine(Sigma P-7545), amyloglucosidase(Sigma A-7255) 등을 Sigma-Aldrich사에서 구입하여 사용하였다. 그 외 쿠키제조를 위한 재료는 밀가루(CJ Cheiljedang Co., Seoul, Korea), 설탕(CJ Cheiljedang Co.), 소금, 버터(Seoul Milk, Seoul, Korea)와 달걀(Pulmuone Co., Seoul, Korea) 등을 사용하였다. 검류로는 xanthan과 gellan(Nutrasweet Kelco, Chicago, IL, USA), locus bean gum(LBG)과 carrageenan(Cesalpinia Food, Gergamo, Italy)를 사용하였다.
- 농촌진흥청에서 2006년 수확한 고아미 2호를 구입하여 Cyclotec sample miller(Tecator, Höganäs, Sweden)를 이용해 분쇄한 후 Lim 등(15)의 방법으로 전분을 분리했다.
- 농촌진흥청에서 2006년 수확한 고아미 2호를 구입하여 Cyclotec sample miller(Tecator, Höganäs, Sweden)를 이용해 분쇄한 후 Lim 등(15)의 방법으로 전분을 분리했다. 전분변성을 위한 재료로는 2-oceten-1-ylsuccinic anhydride(Sigma-Aldrich, St. Louis, MI, USA)를 사용하였고, 소화율 측정을 위해서는 invertase(Sigma I-4504), pancreatine(Sigma P-7545), amyloglucosidase(Sigma A-7255) 등을 Sigma-Aldrich사에서 구입하여 사용하였다. 그 외 쿠키제조를 위한 재료는 밀가루(CJ Cheiljedang Co.
데이터처리
- 실험에서 얻은 데이터들은 SAS software(SAS Institute, Cary, NC, USA)를 이용하여 분산분석 하였고, p<0.05 수준에서 Duncan의 다중비교법으로 유의성을 검증하였다.
이론/모형
- 대학원생 10명을 고정패널로 선정하여 관능검사에 관한 기본사항을 숙지시킨 뒤, 갈색도, 향기, 경도, 아삭거림, 그리고 전체적인 선호도를 15점 선척도법을 이용하여 평가하였다. 관능검사의 평가는 대조군을 포함한 시료군들에 각각 점수를 매겨 비교하는 다시료 비교법을 사용하였다.
- 본 실험에 사용될 변성전분인 건열처리된 Octenyl-succinated 전분(OSA 전분)의 제조는 Han과 BeMiller(14)의 방법을 참고로 하였다. 고아미 쌀전분을 물과 혼합하여 30% 현탁액을 만든 후 1 M의 NaOH를 이용하여 pH를 8.
- 소화특성에 따라 빨리 소화되는 전분(rapidly digestible starch, RDS), 천천히 소화되는 전분(slowly digestible starch, SDS), 소화되지 않는 전분(resistant starch, RS)으로 나눈 후 cookie의 소화 반응속도 및 예상 당지수(expected Glycemic Index, eGI)를 Gõni 등(17)의 방법에 따라 계산하였다.
- 제조한 쿠키의 소화율은 Englyst 등(16)의 방법으로 측정하였다. 소화특성에 따라 빨리 소화되는 전분(rapidly digestible starch, RDS), 천천히 소화되는 전분(slowly digestible starch, SDS), 소화되지 않는 전분(resistant starch, RS)으로 나눈 후 cookie의 소화 반응속도 및 예상 당지수(expected Glycemic Index, eGI)를 Gõni 등(17)의 방법에 따라 계산하였다.
- 쿠키는 Aparicio-Saguilan 등(7)의 방법을 참고하여 Table 1과 같은 비율로 제조하였다. 실험군으로는 밀가루:변성전분의 비율이 각각 90:10, 70:30, 50:50이 되도록 하였으며 밀가루만을 사용한 대조군과 비교하였다.
성능/효과
- 10명의 패널을 대상으로 한 쿠키의 관능검사 결과는 Table 6에 제시되어 있다. 갈색도는 기계적인 색도측정 결과와 마찬가지로 변성전분이 첨가된 쿠키에서 낮게 평가되었으며 특히 50% 변성전분 첨가쿠키는 육안으로도 확연하게 구분될 정도로 대조군에 비해 옅은 색을 띠었다. 고소한 냄새에서도 변성전분 첨가쿠키는 낮은 점수를 받았으며 단단함과 바삭거림 등 조직감 항목에서도 대조군 보다 낮은 점수를 받아 덜 단단하고 덜 바삭거리는 것으로 평가되었고 첨가된 변성전분의 양이 증가할수록 점수는 더 낮아졌다.
- 갈색도는 기계적인 색도측정 결과와 마찬가지로 변성전분이 첨가된 쿠키에서 낮게 평가되었으며 특히 50% 변성전분 첨가쿠키는 육안으로도 확연하게 구분될 정도로 대조군에 비해 옅은 색을 띠었다. 고소한 냄새에서도 변성전분 첨가쿠키는 낮은 점수를 받았으며 단단함과 바삭거림 등 조직감 항목에서도 대조군 보다 낮은 점수를 받아 덜 단단하고 덜 바삭거리는 것으로 평가되었고 첨가된 변성전분의 양이 증가할수록 점수는 더 낮아졌다.
- 고아미쌀에서 분리해낸 전분에 octenyl succinic anhydride기를 도입하여 에스테르화한 후 130℃에서 2시간 열처리하여 변성전분을 제조하고 이를 밀가루와 50:50으로 섞어 제조한 쿠키는 밀가루만을 사용한 쿠키와 비교해볼 때 혈당상승을 지연시키는 효과가 컸으나 쿠키의 단단함과 바삭거림은 많이 떨어졌다. 쿠키의 선호도는 색이나 고소한 냄새보다는 경도와 바삭거림과 같은 조직감 특성에 많이 좌우되므로 조직감 향상을 위해 밀가루와 변성전분을 50:50으로 섞은 후 총 가루함량의 0.
- 관능검사에서 가장 낮은 점수를 받았던 50% 변성전분 첨가 쿠키와 비교해볼 때, 50% 변성전분에 추가로 0.5% xanthan 검을 첨가한 후 제조한 쿠키의 관능검사 결과는 Table 6에 제시된 것처럼 경도는 8.95에서 9.42로 증가하였으며 바삭거림도 8.47에서 9.11로 증가하여 대조군과 유의적인 차이를 보이지 않았다. 즉, 밀가루와 변성전분을 50:50으로 섞은 후 총 가루함량의 0.
- 제조된 쿠키의 색을 기계적으로 측정한 결과는 Table 4에 나타나있다. 대조군과 비교해 볼 때, 변성전분이 함유된 쿠키의 L값(백색도)은 증가하였다. 쿠키는 재료 중 당의 카랴멜 반응뿐 아니라 당과 아미노산간에 일어나는 마이얄 반응(maillard reaction)에 의해 갈색을 띄게 되는데, 변성전분을 첨가한 시료는 첨가된 변성전분의 양만큼 밀가루의 양이 감소하면서 이에 따른 단백질의 감소로 마이얄 반응이 덜 일어났기 때문으로 생각된다.
- 제조된 각 쿠키의 소화율은 Table 5에 제시되어 있다. 대조군의 경우 RDS 함량은 18.3%, SDS함량은 21.6%, RS 함량은 60.1%였고, 이로 인한 예상 당지수(expected Glycemic Index, eGI) 값은 59.8이었다. 변성전분을 10% 첨가한 실험군은 대조군과 비교해 볼 때 RDS가 약간 증가하고 SDS가 감소하여 eGI값이 59.
- 쿠키의 단단함과 바삭거림을 texture analyzer를 이용하여 기계적으로 측정한 결과는 Table 3과 같다. 밀가루만으로 만들어진 대조군과 비교할 때 10%의 변성전분을 첨가한 쿠키는 경도가 6407 g에서 925 g으로 크게 감소하였으며, 첨가되는 변성전분의 양이 30%에서 50%로 증가할수록 경도는 각각 557, 526 g으로 계속 감소하는 결과를 보였다. 바삭바삭함으로 표현될 수 있는 파쇄성(brittleness) 또한 대조군에서는 17851 g의 값을 보였으나, 변성전분의 첨가량이 증가할수록 663, 172, 174 g으로 크게 감소하였다.
- 밀가루만으로 만들어진 대조군과 비교할 때 10%의 변성전분을 첨가한 쿠키는 경도가 6407 g에서 925 g으로 크게 감소하였으며, 첨가되는 변성전분의 양이 30%에서 50%로 증가할수록 경도는 각각 557, 526 g으로 계속 감소하는 결과를 보였다. 바삭바삭함으로 표현될 수 있는 파쇄성(brittleness) 또한 대조군에서는 17851 g의 값을 보였으나, 변성전분의 첨가량이 증가할수록 663, 172, 174 g으로 크게 감소하였다. 밀가루로 만들어진 쿠키는 반죽과정에서 gluten이 형성되어 팽창하면서 다공성 조직을 만들기 때문에 구운 후 바삭거림을 갖게된다(4).
- 8이었다. 변성전분을 10% 첨가한 실험군은 대조군과 비교해 볼 때 RDS가 약간 증가하고 SDS가 감소하여 eGI값이 59.8에서 61.5로 약간 상승하였으나 유의적인 차이는 없었다. 변성전분이 30% 첨가된 쿠키의 경우도 eGI가 59.
- 이러한 SDS 함량의 증가는 열처리 과정 중 소수성기의 상호결합에 의한 중합반응과 전분 분자간의 가교결합에 의해 소화속도가 느려지기 때문이며(14) 변성 처리 후 존재하는 소수성 OSA기로 인해 노출된 비환원성 말단이 소화효소에 의해 천천히 분해되기 때문이다(18). 본 실험에서 사용한 고아미 2호 쌀에서 전분을 분리한 후 Han과 BeMiller(14)의 방법으로 변성시켜 소화특성을 측정한 결과, 41.2%의 빨리 소화되는 전분(rapidly digestible starch, RDS), 48.6%의 천천히 소화되는 전분(slowly digestible starch, SDS), 그리고 10.2%의 소화되지 않는 전분(resistant starch, RS) 함량을 가지는 것으로 분석되었다. 이는 변성시키기 전의 고아미 쌀 전분의 소화특성(RDS 58%; SDS 29%; RS 13%)과 비교하면 RDS는 크게 감소하고, SDS는 유의적으로 증가하였기 때문에 이를 재료로 만든 쿠키의 당지수(eGI)에도 영향을 미칠 것으로 예상되었다.
- 그러나 xanthan 검의 첨가는 전분과 상호작용할 수 있는 일정한 농도가 중요하며 그 이상 첨가하면 오히려 조직감에 부정적인 영향을 미칠 수 있다(22). 본 연구에서도 xanthan 검 0.5% 첨가군에서 단단함과 바삭거림이 크게 증가 하였으나, 1% 첨가군에서는 오히려 감소하는 결과를 보였다.
- 특히 xanthan 검과 같은 이온성 검류의 경우 다른 검류에 비해 전분과 반응하여 점도상승효과가 가장 크다고 보고된 바 있다(20). 본 연구에서도 첨가된 검류 중 carrageenan, gellan, LBG 등은 두 첨가수준 모두에서 단단함과 바삭거림에 아무 영향을 주지 못했으나, xanthan 검을 총 가루함량의 0.5% 첨가한 쿠키는 경도가 526에서 4025 g, 바삭거림은 174에서 2103 g으로 크게 증가하였다(Table 3). 이 증가된 값이 비록 대조군(6407 g) 보다는 낮은 값이나 실험군 중에서는 가장 대조군에 근접한 값이다.
- 소화율 분석에서 가장 낮은 당지수를 보인 50% 변성전분 첨가쿠키는 혈당조절 면에서는 바람직한 결과를 얻었으나 쿠키의 중요한 특성인 바삭거림이 크게 떨어졌고, 관능검사 결과에서도 모든 항목에서 가장 낮은 점수를 얻었다. 조직감 향상을 위해 밀가루 양의 50%를 변성전분으로 대체한 후 여러 종류의 검류를 두 가지 수준(총 건조중량의 0.
- 쿠키는 재료 중 당의 카랴멜 반응뿐 아니라 당과 아미노산간에 일어나는 마이얄 반응(maillard reaction)에 의해 갈색을 띄게 되는데, 변성전분을 첨가한 시료는 첨가된 변성전분의 양만큼 밀가루의 양이 감소하면서 이에 따른 단백질의 감소로 마이얄 반응이 덜 일어났기 때문으로 생각된다. 실제로 측정된 쿠키의 조단백질 함량은 대조군 쿠키(8.3%)에 비해 변성전분 첨가쿠키의 단백질 함량은 10% 첨가군에서 7.5%; 30% 첨가군에서 6.2%; 50% 첨가군에서 4.7%으로 밀가루가 변성전분으로 대체되는 양이 많을수록 감소하였으며 이로 인한 갈색화 반응의 감소로 변성전분이 50% 첨가된 쿠키의 경우 백색도는 대조군(68.9)에 비해 크게 증가하였고(79.9) 적색도는 6.8에서 1.4로 크게 감소하였다. 그러나 황색 정도를 나타내는 b값은 시료간 큰 차이를 보이지 않았다.
- Xanthan 검 첨가군은 검이 첨가되지 않았을 때보다 더 효과적인 항당뇨 특성을 나타내었다. 즉, RDS는 17.2%로 시료 중 가장 낮은 값을 보였고 SDS는 26.3%으로 가장 높은 갔을 보였으며 이로 인해 eGI값을 51.4까지 낮추었다.
- 그러나, 변성전분의 양을 50% 첨가한 시료는 대조군과 비교해 뚜렷하게 변화된 특성을 보였다. 즉, RDS는 18.3에서 17.6%로 감소하였고, SDS는 21.6에서 24.0%로 유의적으로 증가하였으며 이로 인해 eGI값도 59.8에서 54.6으로 유의적으로 감소하였다. Bello-Perez 등(6)은 덜 익은 바나나에서 분리한 저항전분을 쿠키의 30% 수준으로 첨가할 때 소화율이 유의적으로 감소한다고 보고한 바 있다.
- Bello-Perez 등(6)은 덜 익은 바나나에서 분리한 저항전분을 쿠키의 30% 수준으로 첨가할 때 소화율이 유의적으로 감소한다고 보고한 바 있다. 즉, 뚜렷한 소화특성의 변화를 가져오기 위해서는 제조된 변성전분이 일정수준 이상(본 연구에서는 50% 수준)으로 첨가되어야 당지수를 효과적으로 낮출 수 있다고 사료된다.
- 11로 증가하여 대조군과 유의적인 차이를 보이지 않았다. 즉, 밀가루와 변성전분을 50:50으로 섞은 후 총 가루함량의 0.5% 수준의 xanthan 검을 첨가하여 만든 쿠키는 검을 첨가하지 않은 쿠키보다 향상된 관능적 특성을 나타내어 대조군에 가깝게 평가되었다. 그러나 xanthan 검의 첨가는 갈색의 정도나 고소한 향은 상승시키지 못하므로 바람직한 색감이나 향을 위해서는 캐라멜 색소나 향신료를 첨가할 필요가 있다.
후속연구
- 5%에 해당하는 xanthan 검을 첨가하여 반죽을 만들고 쿠키를 제조하면 검류와 전분의 상호작용으로 인해 단단함과 바삭거림 등 조직감의 향상과 함께 당지수를 효과적으로 낮춰 당뇨환자들의 간식으로 소비될 수 있을 것으로 기대된다. 본 실험에 사용된 변성전분은 당지수를 충분히 감소시킬 수 있으므로 쿠키뿐 아니라 혈당조절이 필요한 식품에 밀가루를 대체할 식품소재로 사용될 수 있을 것이며, 동시에 고아미 쌀의 소비도 증가시킬 수 있을 것으로 생각된다.
- 따라서 본 연구에서는 고아미 2호 쌀에서 분리한 전분을 변성시켜 소화효소의 작용에 의한 분해가 천천히 이루어지도록 제조한 뒤 밀가루를 대체하여 쿠키를 만들고 그 품질특성 및 소화특성을 알아보았다. 이는 혈당조절에 효과적인 스낵 개발뿐 아니라 고아미 쌀의 이용 증대 효과를 가져올 것으로 기대된다.
- 고아미쌀에서 분리해낸 전분에 octenyl succinic anhydride기를 도입하여 에스테르화한 후 130℃에서 2시간 열처리하여 변성전분을 제조하고 이를 밀가루와 50:50으로 섞어 제조한 쿠키는 밀가루만을 사용한 쿠키와 비교해볼 때 혈당상승을 지연시키는 효과가 컸으나 쿠키의 단단함과 바삭거림은 많이 떨어졌다. 쿠키의 선호도는 색이나 고소한 냄새보다는 경도와 바삭거림과 같은 조직감 특성에 많이 좌우되므로 조직감 향상을 위해 밀가루와 변성전분을 50:50으로 섞은 후 총 가루함량의 0.5%에 해당하는 xanthan 검을 첨가하여 반죽을 만들고 쿠키를 제조하면 검류와 전분의 상호작용으로 인해 단단함과 바삭거림 등 조직감의 향상과 함께 당지수를 효과적으로 낮춰 당뇨환자들의 간식으로 소비될 수 있을 것으로 기대된다. 본 실험에 사용된 변성전분은 당지수를 충분히 감소시킬 수 있으므로 쿠키뿐 아니라 혈당조절이 필요한 식품에 밀가루를 대체할 식품소재로 사용될 수 있을 것이며, 동시에 고아미 쌀의 소비도 증가시킬 수 있을 것으로 생각된다.
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