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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 여러 가지 기능적 특성을 가진 trehalose 를 제빵 분야에 이용하고자 빵용 밀가루 대비 trehalose를 0, 2, 4, 6% 첨가하여 반죽의 rheology에 미치는 영향으로 Farinograph, Viscograph에 의한 pasting 특성, 반죽의 pH 및 총산도, 효모에 의한 발효팽창력 등의 반죽 특성을 조사하여 향후 빵 제조에 활용 하고자 하였다.
제안 방법
- Trehalose가 밀가루 반죽의 rheology에 미치는 영향을 평가하기 위하여 밀가루 대비 설탕을 6% 첨가한 것을 대조구로 하여 trehalose를 각각 2, 4, 6% 첨가하여 farinograph, viscograph, 반죽의 pH 및 총산도, 반죽의 발효팽창력 등을 분석하였다. Farinograph 분석에서 trehalose 첨가량이 증가함에 따라 반죽의 견도와 반죽형성시간은 증가하였으나, 흡수율, 안정도, 약화도, FQN 등은 감소하였다.
- Trehalose를 첨가한 빵용 밀가루 반죽을 120분 동안 발효시키 면서 20분 단위로 반죽의 pH 변화를 측정하였다. 빵용 밀가루와 밀가루 대비 설탕 6%에 trehalose를 각각 0, 2, 4, 6% 혼합한 300 g에 증류수 180 mL, 효모 7.
- 강력분에 trehalose를 0, 2, 4, 6% 첨가하여 Farinograph로 견도, 흡수율, 반죽형성시간, 안정도, 약화도, FQN 등을 분석한 결과는 Table 1과 같다. 반죽의 견도는 대조구가 488 FU이었고, trehalose 2% 첨가구가 487 FU, 4% 첨가구가 490 FU로 유의적 차이가 없었으나(p<0.
- 2℃의 farinograph mixing bowl에 빵용 밀가루 300 g과밀가루 대비 설탕 6%에 trehalose 0, 2, 4, 6%를 각각 넣고 기계를 작동하면서 그래프 커브의 중앙이 500±20 BU에 도달할 때까지 증류수를 가하여 흡수량을 조절하였다. 견도(consistency), 흡수율(water absorption), 반죽형성시간(development time), 안정도 (stability), 약화도(degree of softening, 12 min after peak), farinograph quality number (FQN) 등의 값을 분석하였다.
- 미리 예열한 30±0.2℃의 farinograph mixing bowl에 빵용 밀가루 300 g과밀가루 대비 설탕 6%에 trehalose 0, 2, 4, 6%를 각각 넣고 기계를 작동하면서 그래프 커브의 중앙이 500±20 BU에 도달할 때까지 증류수를 가하여 흡수량을 조절하였다.
- 반죽의 발효팽창력은 trehalose 0, 2, 4, 6% 첨가하여 제조한 반죽을 100 g씩 취하여 둥글리기 한 후 10 mL 단위로 표시된 원통형 유리 발효기(직경 5.5 cm×높이 25 cm) 밑면에 넣고 뚜껑을씌워 30℃의 인큐베이터에서 2시간 발효시키면서 20분 단위로 발효되는 부피를 mL로 측정하였다.
- Trehalose를 첨가한 빵용 밀가루 반죽을 120분 동안 발효시키 면서 20분 단위로 반죽의 pH 변화를 측정하였다. 빵용 밀가루와 밀가루 대비 설탕 6%에 trehalose를 각각 0, 2, 4, 6% 혼합한 300 g에 증류수 180 mL, 효모 7.5 g을 반죽기(VM-0008, DaeYung Co., Ltd., Seoul, Korea)에서 저속 3분, 중속 2분간 혼합하여 온도 27℃의 반죽을 제조하여 뚜껑이 있는 플라스틱 용기에 넣고 30℃의 인큐베이터에서 발효시키면서 측정하였다. 반죽의 pH는 AACC 방법(02-52)(17)에 따라 반죽 10 g을 취하여 증류수 100 mL에 균일하게 용해 후 pH meter (MP 220, Mettler Toledo, Urdorf, Switzland)로 측정하였다.
- KG, Duisburg, Germany)를 이용하여 AACC 방법(61-01)(16)에 따라 분석 하였다. 빵용 밀가루와 밀가루 대비 설탕 6%에 trehalose를 각각 0, 2, 4, 6%를 혼합한 53 g을 증류수 450 mL에 현탁하여 측정용 볼에 넣고 핀을 결합하였다. 회전속도를 75 rpm으로 조정하고 1분에 1.
- 빵용 밀가루와 밀가루 대비 설탕 6%에 trehalose를 각각 0, 2, 4, 6%를 혼합한 53 g을 증류수 450 mL에 현탁하여 측정용 볼에 넣고 핀을 결합하였다. 회전속도를 75 rpm으로 조정하고 1분에 1.5℃의 비율로 온도를 상승시키면서 30℃에서 93℃까지 가열하여 1.5시간 동안 호화개시온도(gelatinization temperature; ℃), 최고점도(maximum viscosity; BU), 최고점도온도(maximum viscosity temperature; ℃), 최종점도(final viscosity; BU), breakdown (BU), setback (BU) 등을 5회 반복 측정하였다.
대상 데이터
- Rheology 분석용 재료는 강력 1등급 밀가루(Daehan Flour Mills Co., Ltd., Incheon, Korea), 효모(Choheung Corporation, Ansan, Korea), 설탕(CJ Cheiljedang, Incheon, Korea), trehalose (Hayashibara Co., Ltd., Okayama, Japan) 등을 사용하였다. Trehalose는 타피오카 전분으로 제조한 흰색 결정 분말로 순도 99.
데이터처리
- 1)Values are Mean±S.D. a-cMeans with the same letter in row are not significantly different by duncan's multiple range test (p<0.05).
- 1)Values are Mean±SD a-dMeans with the same letter in row are not significantly different by duncan’s multiple range test (p<0.05).
- 각 항목에 대하여 실험을 3회 반복 실시하였고 실험 결과는 평균값±표준편차(Mean±SD)로 나타냈다.
- 통계분석은 Statistical Analysis System (SAS) 통계 프로그램을 이용하여 분산분석 (ANOVA)을 실시하였고, 던컨의 다중 범위시험법(Duncan's multiple range test)으로 p<0.05 수준에서 시료 간의 유의성을 검증하였다.
이론/모형
- Trehalose를 첨가한 빵용 밀가루의 Farinograph 특성을 AACC 방법(54-21)(15)에 따라 Farinograph (No 183538, Type 860000, Brabender Co. Ltd., Duisburg, Germany)로 분석하였다. 미리 예열한 30±0.
- Trehalose를 첨가한 빵용 밀가루의 pasting 특성을 Brabender Viscograph (Viscograph E, Brabender GmbH & Co. KG, Duisburg, Germany)를 이용하여 AACC 방법(61-01)(16)에 따라 분석 하였다.
- , Seoul, Korea)에서 저속 3분, 중속 2분간 혼합하여 온도 27℃의 반죽을 제조하여 뚜껑이 있는 플라스틱 용기에 넣고 30℃의 인큐베이터에서 발효시키면서 측정하였다. 반죽의 pH는 AACC 방법(02-52)(17)에 따라 반죽 10 g을 취하여 증류수 100 mL에 균일하게 용해 후 pH meter (MP 220, Mettler Toledo, Urdorf, Switzland)로 측정하였다.
- 반죽의 총산도는 pH 측정을 위하여 준비한 반죽을 2시간 발효하면서 20분 단위로 AACC 방법(02-31)(18)에 따라 반죽 20 g을 취하여 증류수 100 mL로 희석한 후 10방울의 formaldehyde를 가하여 효모의 활성을 정지시키고 0.1 N-NaOH (F=1.001) (DaeJung Chemical & Metals Co. Ltd., Goryeong, Korea) 용액으로 pH가 6.6이 될 때까지 적정하여 소모된 0.1 N-NaOH mL를총산도로 하였다.
성능/효과
- Trehalose 첨가량이 증가할수록 최종점도, breakdown, setback 등은 감소하였다. 120분 발효 동안 반죽의 pH 변화는 trehalose 4% 첨가구가 가장 낮았고, 반죽의 총산도는 trehalose 4% 첨가구가 가장 높았다. 반죽의 발효팽창력도 trehalose 4% 첨가구가 다른 시험구에 비해 큰 부피를 나타냈다.
- Breakdown은 대조구와 trehalose 2% 첨가구는 108 BU로 유의적 차이가 없었으나, 4%와 6% 첨가구는 93 BU 및 90 BU로 대조구보다 낮아 유의적 차이가 있었다(p<0.05).
- 낮은 농도의 trehalose 첨가에서는 breakdown에 영향을 주지 않았으나 높은 농도에서는 낮추는 것으로 나타났다. Breakdown은 팽윤된 전분이나 곡류가루 입자들의 안정성을 설명하는 척도로, 팽윤된 전분입자의 안정성이 낮을 경우 큰 breakdown을 나타내는데, 본 실험에서 높은 농도의 trehalose 첨가는 팽윤된 전분입자의 안전성에 영향을 미치는 것으로 나타났다.
- Viscograph 분석에서 trehalose 첨가가 호화개시온도, 최고점도온도에는 영향을 주지 못하였으나, 최고점도는 trehalose 6% 첨가구에서 가장 낮았다. Trehalose 첨가량이 증가할수록 최종점도, breakdown, setback 등은 감소하였다. 120분 발효 동안 반죽의 pH 변화는 trehalose 4% 첨가구가 가장 낮았고, 반죽의 총산도는 trehalose 4% 첨가구가 가장 높았다.
- Farinograph 분석에서 trehalose 첨가량이 증가함에 따라 반죽의 견도와 반죽형성시간은 증가하였으나, 흡수율, 안정도, 약화도, FQN 등은 감소하였다. Viscograph 분석에서 trehalose 첨가가 호화개시온도, 최고점도온도에는 영향을 주지 못하였으나, 최고점도는 trehalose 6% 첨가구에서 가장 낮았다. Trehalose 첨가량이 증가할수록 최종점도, breakdown, setback 등은 감소하였다.
- 05). 낮은 농도의 trehalose 첨가에서는 breakdown에 영향을 주지 않았으나 높은 농도에서는 낮추는 것으로 나타났다. Breakdown은 팽윤된 전분이나 곡류가루 입자들의 안정성을 설명하는 척도로, 팽윤된 전분입자의 안정성이 낮을 경우 큰 breakdown을 나타내는데, 본 실험에서 높은 농도의 trehalose 첨가는 팽윤된 전분입자의 안전성에 영향을 미치는 것으로 나타났다.
- 1과 같다. 반죽 후의 pH는 대조구와 시험구간에 차이가 없었으나 발효가 진행됨에 따라 차이가 있어 발효 40분에 대조구가 5.77이었고, 2% 첨가구가 5.66, 4% 첨가구가 5.62, 6% 첨가구가 5.67 로 4% 첨가구가 가장 낮았다. 발효 60분까지는 대조구의 pH가 5.
- 반죽을 시작하여 그래프의 피크에서 12분 후에 측정하는 약화도(DS; Degree of softening)는 대조구가 40 FU이었고, trehalose 2%와 4% 첨가구가 42 FU로 유의적 차이가 없었으나, 6% 첨가구는 46 FU로 유의적 차이가 있었다(p<0.05).
- 반죽의 견도는 대조구가 488 FU이었고, trehalose 2% 첨가구가 487 FU, 4% 첨가구가 490 FU로 유의적 차이가 없었으나(p<0.05) 6% 첨가구는 502 FU로 증가하여 유의적 차이가 있었다.
- 발효 20분에 trehalose 4% 첨가구는 155 mL 로 부피가 가장 많이 팽창하였고, 2%와 6% 첨가구는 110 mL이었으며 대조구는 100 mL로 부피 팽창이 가장 적어 유의적 차이가 있었다(p<0.05).
- 발효 60분까지는 대조구의 pH가 5.59로 가장 높았으나 발효가 더 진행되어 80분부터는 대조구보다 6% 첨가구의 pH가 다소 높았으나 유의적 차이는 없었다 (p<0.05).
- Chang 등(19)은 반죽에 설탕을 첨가하면 반죽의 견도를 낮추고 끈기는 적어지고 신장성은 증가하였으나 탄력성과 점도에는 영향을 주지 않는다고 하였다. 본 실험에서는 trehalose 4% 첨가까지는 유의적 차이가 없어 영향을 주지 않았으나 6% 첨가구는 대조구에 비해 견도가 다소 높았다. 이는 설탕에 비하여 trehalose의 흡습성이 낮기 때문으로 생각된다.
- 안정도는 대조구와 trehalose 2% 첨가까지 유의적 차이가없었고, trehalose 4% 첨가구가 11.3분, 6% 첨가구가 10.5분으로 대조구에 비하여 짧아져 유의적 차이가 있었다(p<0.05).
- 05). 이러한 경향은 발효 120분까지 진행되어 4% 첨가구가 5.30로 가장 낮았고 6% 첨가구가 5.40으로 가장 높아 trehalose 첨가량이 많으면 발효에 다소 영향을 주는 것으로 나타났다. Holmes와 Hoseney(29)는 식빵을 스트레이트법으로 제조 시 반죽 후의 pH는 6.
- 특히 Rosell과 Foegeding(23)은 반죽의 rheology 특성은 반죽 내에 함유되어 있는 전분, 단백질, 수분함량, 전분과 전분, 단백질과 단백질, 전분과 단백질 등의 상호작용에 따라 달라져 반죽의 되기, 끈기, 흡수율 등이 달라진다고 하였다. 이상의 실험에서 trehalose 6% 첨가구의 견도가 다소 증가하였으나 흡수율, 안정도, FQN 등이 낮아져 반죽 믹싱시간이 짧아지고 반죽이 연하여 제품이 부드럽게 될 것으로 생각된다.
- 최고점도는 대조구에 비하여 trehalose 첨가량이 많을수록 낮아져 유의적 차이가 있었으며(p<0.05), 이러한 결과는 amylograph에서도 동일하였다(자료생략).
- 05). 최종점도는 대조구가 430 BU로 가장 높았고, trehalose 2%와 4% 첨가구는 유의적 차이가 없었으며, 6% 첨가구는 330 BU로 가장 낮아 trehalose 첨가가 최종점도에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이는 당이 밀가루 전분과 단백질의 결합을 방해하기 때문에 점도가 낮아진 것으로 생각된다.
- 호화개시온도는 대조구와 trehalose 2%, 4% 첨가구는 65℃ 정도로 유의적 차이가 없었으나 (p<0.05), 6% 첨가구는 66.1℃로 상승하여 유의적 차이가 있어 (p<0.05) trehalose 첨가량이 일정농도 이상이면 호화개시온도가 상승하는 것으로 나타났다.
- 이는 설탕에 비하여 trehalose의 흡습성이 낮기 때문으로 생각된다. 흡수율은 대조구와 trehalose 2% 첨가구가 63.2%로 동일하였고, 첨가량이 많을수록흡수율이 적어져 6%, 첨가구는 61.8%이었다. 반죽형성시간은 대조구가 8.
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