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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 설향찰과 반찹쌀인 백진주, 취반용멥쌀 품종인 일품과 하이아미 등 아밀로오스 함량이 다른 4품종 쌀의 이화학적 특성을 조사하였고, 취반 시 침지 유무에 따른 밥의 조직감 차이를 비교 검토하였다.
- 본 연구에서는 아밀로오스 함량이 다른 4품종 쌀의 이화학적 특성을 조사하였고, 취반 시 침지 유무에 따른 밥의 조직감 차이를 비교 검토하였다. 쌀의 외관 특성에서 반찰벼인 백진주는 장폭 비율이 다른 품종에 비해 낮았고, 쌀알 길이는 하이아미 품종이 긴 편이었다.
제안 방법
- 쌀밥의 텍스쳐 특성을 조사하기 위하여 Texture Analyzer(TA-XT2, Stable Micro System, Haslemere, UK)를 사용하여 two-bite compression test를 실시하였다. Cylindrical aluminium probe(20 ㎜ diameter)을 사용하여 test speed 1.0 ㎜/sec, distance 80% strain mode의 조건에서 two-bite compression test를 실시하여 얻어진 texturogram으로 부터 경도(hardness), 부착성(adhesiveness), 탄성(springiness), 응 집성(cohesiveness), 씹힙성을 구하였다(Perez 등 1996).
- DSC thermogram으로부터 호화개시온도(TO), 호화정점온도(TP), 호화종결온도(TC)을 구하고, 흡열피크의 면적으로부터 호화엔탈피(ΔH)를 구하였다.
- 또한 수침에 따른 쌀알 경도 변화는 Texture analyzer(TX-XT2)를 사용하여 측정하였다. Probe 의 직경은 5 ㎜로 시료별 측정 횟수는 20회, 3반복을 실시하였다.
- 쌀가루의 호화 점도 특성은 AACC 방법(2000)에 의하여 신속점도측정기기(RVA-4, Newport scientific, Australia)를 이용 하여 쌀가루 3 g(수분 14% 기준)에 25 ㎖ 증류수로 현탁액을 만들어 50℃부터 호화를 시작하여 95℃까지 상승시킨 후 50℃ 로 다시 냉각시키면서 호화 특성을 조사하였다. RVA viscogram 으로부터 호화개시온도(initial pasting temperature), 최고점도 (peak viscosity), 최저점도(trough viscosity), 최종점도(final viscosity), 강하점도(breakdown, 최고점도－최저점도) 및 치반점도(setback, 최종점도－최고점도) 등의 RVA 특성을 조사하였다.
- 수분흡수율 측정은 쌀 1 g을 21℃의 증류수에 침지시키면서 일정 시간별로 꺼내어 여과지 위에 굴려서 표면수를 제거한 다음 무게 증가량으로부터 건물 1 g 당 수분 증가량을 계산하였다(Kim & Yoon 1994). 또한 수침에 따른 쌀알 경도 변화는 Texture analyzer(TX-XT2)를 사용하여 측정하였다. Probe 의 직경은 5 ㎜로 시료별 측정 횟수는 20회, 3반복을 실시하였다.
- 밥알의 크기가 중 간이고, 모양이 온전한 것을 핀셋으로 조심스럽게 test table 위에 높이가 평행이 되도록 놓아 측정하였다. 모든 측정은 30회 측정하였고, 이를 3회 반복하였다. 쌀밥의 텍스쳐 특성을 조사하기 위하여 Texture Analyzer(TA-XT2, Stable Micro System, Haslemere, UK)를 사용하여 two-bite compression test를 실시하였다.
- 취반한 후 60℃ 항온기에서 1시간 보관 하여 안정화시킨 후 신속하게 측정하였다. 밥알의 크기가 중 간이고, 모양이 온전한 것을 핀셋으로 조심스럽게 test table 위에 높이가 평행이 되도록 놓아 측정하였다. 모든 측정은 30회 측정하였고, 이를 3회 반복하였다.
- 모든 측정은 30회 측정하였고, 이를 3회 반복하였다. 쌀밥의 텍스쳐 특성을 조사하기 위하여 Texture Analyzer(TA-XT2, Stable Micro System, Haslemere, UK)를 사용하여 two-bite compression test를 실시하였다. Cylindrical aluminium probe(20 ㎜ diameter)을 사용하여 test speed 1.
- 침지에 따른 수분 흡수 속도가 빠를수록 취반 특성이 좋은 것으로 보고되었으며, 수분 흡수 속도는 품종, 침지온도 및 시간, 쌀알의 길이와 폭의 비 등과 관계가 있다고 판단된다(Kang & Lho 1998). 취반 전 수침 단계를 통한 쌀알의 수분과의 결합력 증가로 인하여 쌀알 경도의 변화를 비교 하였다(Fig. 2). 모든 품종에서 침지 전 쌀알 경도와 비교 시수침에 따라 경도는 큰 폭으로 감소하였다.
- 취반은 30 g의 쌀을 3회 가볍게 수세한 후 수침하지 않은 쌀과 상온에서 30분 수침한 쌀로 수침 시간을 구분하였고, 수침 후 체에 받쳐 물기를 제거하여 20분간 가열 후 10분간 뜸들여서 취반하였다. 취반한 후 60℃ 항온기에서 1시간 보관 하여 안정화시킨 후 신속하게 측정하였다.
- 품종별 백미 외관 특성인 형태와 크기를 조사하기 위해 Caliper(Model CD-15CP, Mitutoyo Corp., Japan)를 이용하여 길이, 폭, 두께를 측정하였고, 완전립 무게를 측정하여 천립 중을 비교하였다.
- 품종별 아밀로오스 함량에 따라 수분흡수 양상과 호화 특성에 차이를 보였으며, 가열 전 수침과정은 식미, 즉 쌀밥의 물리적인 특성에 영향을 줄 것으로 예상되어 취반 전 침지와 무침지에 따른 밥의 조직감 차이를 비교하였다(Table 4). 밥의 조직감의 차이는 쌀의 성분 차이뿐만 아니라, 가수량, 침지, 가열 등 취반조건에 의해 영향을 받게 된다(Kim 등 2005).
- 쌀 전분 아밀로오스 함량은 Juliano BO(1985)의 비색정량법에 따라 시료 100 ㎎에 95% ethanol과1 N sodium hydroxide를 가하고, 100℃에서 호화시킨 후 냉각시킨다. 호화액에 1 N acetic acid와 2% I2-KI 용액을 첨가하여 정색반응을 시킨 후 분광광도계(Evolution 500, Thermo, USA) 를 이용한 620 ㎚의 파장에서의 흡광도를 측정하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용된 재료는 농촌진흥청 국립식량과학원에서 2010년에 수확한 설향찰, 백진주, 일품, 하이아미로 정조를 제현한 후, 현미 중량비 91% 도정하여 백미를 시료로 사용하였다.
데이터처리
- 본 실험결과는 SPSS package를 이용하여 one-way ANOVA 및 다 범위 검정(Duncan's multiple range test)을 통하여 p<0.05수준에서 유의성 있는 그룹간의 차이를 검정하였다.
- 아밀로오스 함량 차이를 보이는 4품종의 가열에 따른 호화특성을 각각 시차주사열량계(DSC)와 신속점도측정계(RVA) 를 이용하여 분석하였다. 전분입자의 열에 의한 물리적 상전이 현상의 분석으로부터 호화특성을 설명하는 DSC 측정치 (Table 3)에 의하면 호화개시온도(TO), 호화피크온도(TP)와 호화종결온도(TC)는 각각 66.
이론/모형
- 쌀의 단백질 함량은 AOAC 방법(1995)에 따라 Micro Kjeldahl 법에 따라 측정하였다. 쌀 전분 아밀로오스 함량은 Juliano BO(1985)의 비색정량법에 따라 시료 100 ㎎에 95% ethanol과1 N sodium hydroxide를 가하고, 100℃에서 호화시킨 후 냉각시킨다. 호화액에 1 N acetic acid와 2% I2-KI 용액을 첨가하여 정색반응을 시킨 후 분광광도계(Evolution 500, Thermo, USA) 를 이용한 620 ㎚의 파장에서의 흡광도를 측정하였다.
- 쌀가루의 호화 점도 특성은 AACC 방법(2000)에 의하여 신속점도측정기기(RVA-4, Newport scientific, Australia)를 이용 하여 쌀가루 3 g(수분 14% 기준)에 25 ㎖ 증류수로 현탁액을 만들어 50℃부터 호화를 시작하여 95℃까지 상승시킨 후 50℃ 로 다시 냉각시키면서 호화 특성을 조사하였다. RVA viscogram 으로부터 호화개시온도(initial pasting temperature), 최고점도 (peak viscosity), 최저점도(trough viscosity), 최종점도(final viscosity), 강하점도(breakdown, 최고점도－최저점도) 및 치반점도(setback, 최종점도－최고점도) 등의 RVA 특성을 조사하였다.
- 쌀의 단백질 함량은 AOAC 방법(1995)에 따라 Micro Kjeldahl 법에 따라 측정하였다. 쌀 전분 아밀로오스 함량은 Juliano BO(1985)의 비색정량법에 따라 시료 100 ㎎에 95% ethanol과1 N sodium hydroxide를 가하고, 100℃에서 호화시킨 후 냉각시킨다.
- 아밀로펙틴 측쇄 사슬길이 분포는 HPAEC-PAD(high performance anion exchange chromatography-pulsed amperometric detection)을 이용하여 분석하였다(Hanashiro 등 1996). 시료를90% methanol 처리 후 중탕 가열한 호화액에 sodium azide 용액, 600 mM sodium acetate buffer(pH 4.
성능/효과
- 모든 품종에서 침지 전 쌀알 경도와 비교 시수침에 따라 경도는 큰 폭으로 감소하였다. 30분 수침과정을 거친 후 쌀알 경도는 다른 품종에 비해 설향찰은 가장 낮고, 하이아미는 높게 나타내어 품종간 차이를 보였다.
- 밥의 조직감의 차이는 쌀의 성분 차이뿐만 아니라, 가수량, 침지, 가열 등 취반조건에 의해 영향을 받게 된다(Kim 등 2005). Texture Analyzer를 이용하여 밥의 텍스쳐 특성을 비교한 결과, 경도(hardness), 부착성(adhesiveness), 탄성(springiness), 응 집성(cohesiveness), 씹힙성(chewiness) 등 모든 특성에서 4품종간 유의적인 차이를 나타냈으며, 또한 침지와 무침지에 따른 밥의 텍스쳐 특성은 상당한 차이를 보였다. 30분 침지한 후 밥의 경도(hardness)는 설향찰이 757.
- 81%로 일품에 비해 낮은 편이었다. 또한 중합도(DP, Degree of polymerization)에 따른 아밀로펙틴 측쇄사슬길이 차이를 비교한 결과(Table 2), 중합도 12 이하(A사슬)인 단쇄 비율에서 일품과 하이아미가 32.95～33.27%로 설향찰과 백진주에 비해 상대적으로 높은 비율의 유의적 차이가 있으나, B2 사슬(DP 25～36)은 설향찰과 백진주가 높은 유의차를 보였다. 중합도 37 이상인 장쇄비율 분포에서는 품종간 유의적인 차이가 없었다.
- 2). 모든 품종에서 침지 전 쌀알 경도와 비교 시수침에 따라 경도는 큰 폭으로 감소하였다. 30분 수침과정을 거친 후 쌀알 경도는 다른 품종에 비해 설향찰은 가장 낮고, 하이아미는 높게 나타내어 품종간 차이를 보였다.
- 밥의 찰기를 나타내는 부착성(adhesiveness)은 침지 과정을 거치고 지은 밥이 모든 품종에서 높아지는 경향을 나타냈고 품종간에는 설향찰의 부착성이 가장 높고, 백진주와 일품, 하이아미간의 차이는 크지 않았다. 탄력성(springiness) 은 침지로 한 밥이 무침지로 한 취반미보다 낮아지는 경향을 나타냈고, 일품과 하이아미인 멥쌀이 찹쌀보다 낮은 값을 보였다.
- 백미 외관 특성을 품종간 비교해 본 결과, 길이, 폭, 두께 차이에서 반찰벼인 백진주는 각각 4.68 ㎜, 2.77 ㎜, 1.84 ㎜로 나타내어 길이와 폭의 비인 장폭 비율이 다른 품종에 비해 가장 낮은 특성을 보였고, 하이아미는 쌀알 길이(5.26 ㎜)가 긴 편이었다. 쌀알의 무게는 흔히 천립중(one thousand kernel weight) 으로 표시하는데, 품종별 백미의 천립중은 설향찰 19.
- 설향찰과 백진주는 멥쌀인 일품과 하이아미에 비해 수분 흡수율이 높게 나타났고, 침지 후 30분 이후의 평형수분함량은 0.26～0.43 g H2O/g으로 설향찰>백진주>일품>하이아미 순이었다.
- 아밀로오스 함량 차이를 보인 품종간 아밀로펙틴 측쇄사슬길이 분포 비교에서 중합도 12 이하인 단쇄 비율에서 일품과 하이아미가 상대적으로 높을 비율을, 중합도 37 이상인 장쇄 비율 분포에서는 하이아미가 다른 품종에 비해 낮았으나, 유의적인 차이는 확인되지 않았다. 수화양상 비교에서 멥쌀인 하이아미는 다른 품종에 비해 가장 낮은 경향을 나타냈고, 수침에 따른 쌀알 경도는 높았다. 호화 특성인 DSC 측정 결과, 호화 개시, 호화피크, 호화종결온도의 품종간 차이에서 메벼보다 찰벼가 더 높게 나타냈고, 호화엔탈피는 하이아미가 다른 품종에 비해 유의적으로 낮았다.
- 본 연구에서는 아밀로오스 함량이 다른 4품종 쌀의 이화학적 특성을 조사하였고, 취반 시 침지 유무에 따른 밥의 조직감 차이를 비교 검토하였다. 쌀의 외관 특성에서 반찰벼인 백진주는 장폭 비율이 다른 품종에 비해 낮았고, 쌀알 길이는 하이아미 품종이 긴 편이었다. 단백질 함량은 6.
- 0% 이하의 함량비를 나타냈다. 아밀로오스 함량 차이를 보인 품종간 아밀로펙틴 측쇄사슬길이 분포 비교에서 중합도 12 이하인 단쇄 비율에서 일품과 하이아미가 상대적으로 높을 비율을, 중합도 37 이상인 장쇄 비율 분포에서는 하이아미가 다른 품종에 비해 낮았으나, 유의적인 차이는 확인되지 않았다. 수화양상 비교에서 멥쌀인 하이아미는 다른 품종에 비해 가장 낮은 경향을 나타냈고, 수침에 따른 쌀알 경도는 높았다.
- 비슷한 아밀로오스 함량을 가진 품종간에는 아밀로 펙틴 장쇄사슬과 부의 상관관계가 있다고 보고되었다(Han & Hamaker 2001). 일반 취반용인 일품과 하이아미의 두 품종간의 차이에서 하이아미가 최고, 최저, 최종점도 특성은 낮았으나, 강하점도는 높게 나타냈다. 노화 경향을 반영하는 치반점도(setback)는 반찰벼인 백진주가 가장 낮았으며, 아밀로오스 함량이 비슷한 멥쌀 간 차이에서는 하이아미가 유의적으로 낮은 치반점도 특성을 보여 노화가 더디게 진행됨을 예상할수 있겠다(Lee C 2003).
- 아밀로오스 함량 차이를 보이는 4품종의 가열에 따른 호화특성을 각각 시차주사열량계(DSC)와 신속점도측정계(RVA) 를 이용하여 분석하였다. 전분입자의 열에 의한 물리적 상전이 현상의 분석으로부터 호화특성을 설명하는 DSC 측정치 (Table 3)에 의하면 호화개시온도(TO), 호화피크온도(TP)와 호화종결온도(TC)는 각각 66.2～69.6℃, 74.8～78.8℃, 89.39～93.23℃로 품종간 유의적인 차이가 있었다. 호화개시온도는 일품과 하이아미가 각각 66.
- 호화 특성인 DSC 측정 결과, 호화 개시, 호화피크, 호화종결온도의 품종간 차이에서 메벼보다 찰벼가 더 높게 나타냈고, 호화엔탈피는 하이아미가 다른 품종에 비해 유의적으로 낮았다. 취반 전 수침 과정을 거친 쌀밥의 조직감에서 경도는 감소하였고, 부착성은 증가하는 경향을 보였다. 하이아미는 침지에 따른 밥의 경도 변화가 완만하고 조직감 특성 차이가 크지 않아 밥의 질감이 유지되므로, 식미에 크게 영향을 미치지 않을 것으로 예상되며 추후 대량 취반이 요구되는 급식이나 대형식당에서의 활용도를 기대해볼 수 있을 것으로 전망된다.
- 한편, Rapid Visco-Analyzer에 의한 쌀가루의 호화점도 특성은 짧은 측정시간과 적은 시료량으로도 충분히 분석이 가능하여, 식미나 가공적성을 평가하기 위하여 많이 이용되고 있다(Fitzgerald 등 2003). 호화 점도 특성에서도 품종간 유의 적인 차이가 확인되었는데 특히, 반찰인 백진주는 메벼 품종인 일품, 하이아미에 비해 최저(trough), 최종(final), 치반점도 (setback, 최종점도－최고점도)는 낮으나 최고(peak) 및 강하 점도(breakdown, 최고점도－최저점도)는 높은 특성을 보였다. 이는 멥쌀의 전분입자가 치밀하게 모여 있어 온도 상승과 유지 과정에서 잘 팽윤되지 않고, 팽윤된 전분입자들도 열과 전단력에 저항성이 높기 때문으로 해석된다(Sowbhagya 등 1994).
- 수화양상 비교에서 멥쌀인 하이아미는 다른 품종에 비해 가장 낮은 경향을 나타냈고, 수침에 따른 쌀알 경도는 높았다. 호화 특성인 DSC 측정 결과, 호화 개시, 호화피크, 호화종결온도의 품종간 차이에서 메벼보다 찰벼가 더 높게 나타냈고, 호화엔탈피는 하이아미가 다른 품종에 비해 유의적으로 낮았다. 취반 전 수침 과정을 거친 쌀밥의 조직감에서 경도는 감소하였고, 부착성은 증가하는 경향을 보였다.
- 이러한 호화온도의 차이는 전분 구조의 차이로 치밀한 결정구조를 지닐수록 가열시 느리게 팽윤되고, 호화온도는 높게 반영된다고 하였으며, 또한 아밀로펙틴의 긴 사슬이 차지하는 비율이 많으면 보다 높은 온도를 필요로 하기 때문에 호화온도는 높아진다고 하였는데(Yuan 등 1993; Matveev 등 2001), 본 연구 결과와 유사한 경향을 나타냈다. 호화상 전이에 필요한 에너지량을 나타내는 호화 엔 탈피는 4.20～6.97 J/g로 메벼보다 찰벼가 더 높게 나타냈고, 품종간 차이에서 특히 하이아미는 다른 품종에 비해 유의적으로 낮아 호화 시 전분의 결정성 부분을 용융하는데 요구되는 에너지가 적다는 것을 유추할 수 결과라 할 수 있겠다. 전분의 결정성의 차이, 즉 결정성이 낮으면 호화개시온도나 호화시 필요한 에너지도 낮다고 보고되었다(Zhou 등 2002).
후속연구
- 한편, 밥맛은 품종, 재배 및 수확 후 건조, 저장, 도정 특성등 다양한 측면에서 관여하고, 최종적으로 밥의 물리적 성상에 영향을 주는 취반 조건 등에 의해서도 좌우된다(Kim & Kim 1996; Kim 등 2005). 이러한 취반 특성은 쌀의 구성 성분, 배유부의 전분 구조에 따라 수분 흡수속도, 호화 속도 등이 상이하므로 각각의 쌀 품종의 특성별 적합한 취반조건 최적화와 식미 증진에 대한 지속적인 연구가 필요하다고 생각된다. 이외에도 특수한 가공 처리를 통한 취반시간 감소나 취반공정 시 침지 조건 및 가수량, 가열 조건의 최적화 등에 대한 연구 또한 진행되어 오고 있다(Lee & Osman 1991; Lee SJ 1996; Kwon & Kim 1999; Lee 등 2000; Han 등 2008; Lee 등 2008).
- 밥맛에 대한 소비자의 선호는 상승하고 있으나, 쌀 가공식품의 다양화와 고급화가 가속화되는 현시점에서 쌀밥의 소비 증가에는 제한성을 가지고 있다. 이를 해결하기 위한 하나의 방안으로 가정용뿐만 아니라, 단체급식, 식당 등 대량 취반용 수요 증가가 예상되는 쌀의 품질 경쟁력 확보가 필요하리라 생각된다.
- 취반 전 수침 과정을 거친 쌀밥의 조직감에서 경도는 감소하였고, 부착성은 증가하는 경향을 보였다. 하이아미는 침지에 따른 밥의 경도 변화가 완만하고 조직감 특성 차이가 크지 않아 밥의 질감이 유지되므로, 식미에 크게 영향을 미치지 않을 것으로 예상되며 추후 대량 취반이 요구되는 급식이나 대형식당에서의 활용도를 기대해볼 수 있을 것으로 전망된다.
- 필수아미노산 조성이 우수하고 밥맛이 매우 좋은 하이아미(Hong 등 2011)는 취반 시 별도의 침지 과정을 생략하여도 밥의 질감이 유지되므로 식미에 크게 영향을 미치지 않을 것으로 예상되며, 조리 작업의 효율화가 필요하고 대량 취반이 요구 되는 급식이나 대형식당에서 활용 가치를 기대해 볼 수 있을 것으로 전망된다. 향후 이러한 결과를 뒷받침할 수 있는 다양한 밥쌀용 품종에 대한 구체적이고 심도 있는 연구가 수행되어야 할 것으로 생각된다.
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