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가설 설정
- 1) Different small letters represent significant difference among samples in solubility (p<0.05).
- 2) NS represents not significant difference by the temperature in solubility (p<0.05).
- 3) Added with 7% NMD based on total ingredients weight except water.
- 3) Different small letters represent significant difference among samples in swelling power (p<0.05).
- 4) Different capital letters represent significant difference by the temperature in swelling power (p<0.05).
제안 방법
- 관능검사에 대한 기본 지식이 있는 10명의 식품영양학과 대학원생을 패널로 하여 면의 쫄깃함(elasticity), 씹힘성(chewiness), 단단함(hardness), 부착성(adhesiveness), 매끄러운 정도(smoothness), 전반적인 기호도(overall acceptance)의 6가지 특성에 대하여 선척도법(15 cm)을 이용하여 평가하도록 하였다. 제시된 시료는 면을 끓는 물에 6분간 조리하여 냉수에 1분 동안 냉각시킨 뒤 체에 밭쳐 3분간 방치하여 물기를 제거하고 미리 끓여 놓은 육수와 함께 제공하였다.
- 면의 제조에 사용한 재료의 배합은 예비실험을 통해 적합한 비율을 구하였으며, 배합비는 Table 1과 같다. 난소화성 말토덱스트린은 식이섬유를 함유하고 있어 물을 흡수하는 특성을 가지므로 동량의 물을 첨가할 경우 각 면마다 반죽의 점성이 크게 차이가 나므로 반죽 시 손에 반죽이 들러붙지 않는 점성을 기준으로 물을 첨가하여 면을 제조하였다. 면 제조 시에는 각 재료를 중량하여 반죽기(KMC550, Kenwood, UK)에 넣고 반죽기 속도 3단으로 3분 동안 교반한 후 혼합한 재료에 계란, 물, 소금 혼합물을 넣고 10분 동안 반죽하였다.
- 난소화성 말토덱스트린을 이용한 식품의 품질에 관한 연구로는 난소화성 말토덱스트린을 첨가한 저 열량 머핀 제조(Kim YA 2005), 난소화성 말토덱스트린이 케이크의 특성에 미치는 영향(Kim YA 2004) 등이 보고되었으나, 난소화성 말토덱스트린을 이용한 글루텐 프리 제품의 품질 특성에 관한 연구는 매우 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 밀가루를 사용하지 않고 식후혈당 상승억제의 기능을 가진 난소화성 말토덱스트린과 쌀가루, 메밀가루, 감자전분, 검류를 이용하여 기능성 글루텐 프리면을 제조한 후 면의 품질 특성을 분석하였다.
- 면의 제조에 사용한 재료의 배합은 예비실험을 통해 적합한 비율을 구하였으며, 배합비는 Table 1과 같다. 난소화성 말토덱스트린은 식이섬유를 함유하고 있어 물을 흡수하는 특성을 가지므로 동량의 물을 첨가할 경우 각 면마다 반죽의 점성이 크게 차이가 나므로 반죽 시 손에 반죽이 들러붙지 않는 점성을 기준으로 물을 첨가하여 면을 제조하였다.
- 반응 전과 반응 종료 시 흡광도의 차를 이용하여 α-amylase 저해 활성과 동일한 식을 통해 저해율을 산출하였다.
- 본 연구에서는 난소화성 말토덱스트린의 함량을 다르게 첨가하여 쌀가루, 메밀가루, 감자전분, 잔탄검으로 글루텐 프리면 생면을 제조하고 이들의 특성을 분석하였다. 면의 품질 특성 조사에 앞서 난소화성 말토덱스트린의 α-amylase 및 α-glucosidase 저해 활성을 측정한 결과, 난소화성 말토덱스트린 농도가 증가함에 따라 각 효소의 저해 활성은 유의적으로 증가하는 것으로 나타났다.
- 생면의 미세구조를 관찰하기 위하여 생면을 3×3×2 mm로 절단한 뒤 동결건조기(PVTFD20R, Ilshin, Korea)를 이용하여 건조하였다.
- 시료 2 g에 증류수 20 mL를 가하고 magnetic stirrer로 1시간 동안 교반한 후 8,000 rpm으로 20분간 원심분리기(Supra 22K, Hanil, Korea)를 이용하여 원심분리하였다. 원심분리 후 상등액을 제거한 뒤 침전물의 무게를 측정하여 처음 시료중량과의 중량비로부터 수분결합력을 산출하였다.
- 이를 carbon tape 위에 붙이고 전도성 물체로 진공상태에서 160초 동안 코팅(E-1030 Ion sputter, Hitachi, Japan)하였으며, 주사전자현미경(S-4300 & EDX-350, Hitachi, Japan)으로 시료의 단면을 1,000배 배율에서 관찰하였다.
- 제조한 생면의 수분결합력(Water binding capacity, WBC)은 Medcalf DG & Gilles KA(1965)의 방법을 수정하여 측정하였다.
- 끓는 물에 생면을 6분간 조리하여 냉수에 1분 동안 냉각 시키고 체에 밭쳐 3분간 방치한 후 실험에 사용하였다. 조리 면의 조직감 특성은 Texture analyzer(TX-XT2, Stable Micro Systems, Surrey, UK)를 사용하여 압축시험(compression test)으로 TPA(texture profile analysis) 특성치를 측정하였다. 면시료는 1×2 cm로 자른 후 plate 위에 올려놓고 직경 20 mm 의 원형 probe plunger를 사용하여 측정하였다.
- 즉, 0.2%의 bovine serum albumin과 0.02%의 NaN3를 함유한 100 mM potassium phosphate buffer(pH 7.0)를 용매로 하여 α-glucosidase enzyme solution(70 unit/mL) 및 5 mM pNPG(ρ-nitrophenyl-α-D-glucopyranoside)를 제조하였다.
- 5 g을 50 mL 원심분리관에 취하고 증류수 30 mL를 가하여 shaking water bath(SWB-10, JEIO Tech, Korea)에서 50∼80℃에서 진탕한 후, 8,000 rpm으로 20분간 원심분리하였다. 침전물의 무게를 측정하고, 상등액을 따로 취하여 105℃에서 12시간 건조한 후 무게를 측정하여 용해도와 팽윤력을 산출하였다.
대상 데이터
- 쌀가루는 100%의 생미분(㈜부미식품)을 이용하였고, 메밀가루(봉평영농조합), 감자전분(㈜대명제분)을 지역마트에서 구입하여 이용하였다. 잔탄검(xanthan gum)은 ㈜가루나라 제품을 사용하였고, 난소화성 말토덱스트린은 ㈜대상의 제품을 이용하였다.
- 쌀가루는 100%의 생미분(㈜부미식품)을 이용하였고, 메밀가루(봉평영농조합), 감자전분(㈜대명제분)을 지역마트에서 구입하여 이용하였다. 잔탄검(xanthan gum)은 ㈜가루나라 제품을 사용하였고, 난소화성 말토덱스트린은 ㈜대상의 제품을 이용하였다.
데이터처리
- 1) Means with the different letters are significantly different among samples by Duncan's multiple range test (p<0.05).
- 1) Means with the different letters are significantly different for each color value by Duncan's multiple range test (p<0.05).
- 통계처리 실험 결과는 SPSS(version 20)를 이용하여 분산분석을 실시한 후 Duncan's multiple range test로 p<0.05 수준에서 유의성을 검증하였다.
이론/모형
- 난소화성 말토덱스트린의 α-glucosidase 저해 활성은 Watanabe J 등(1997)의 방법을 이용하여 측정하였다.
- 생면의 용해도(Solubility) 및 팽윤력(Swelling power)은 Ahn HK 등(1990)의 방법으로 측정하였다. 즉, 시료 0.
- 실험에 사용한 난소화성 말토덱스트린의 α-amylase 저해 활성은 Ali H 등(2006)의 방법을 이용하여 측정하였다.
성능/효과
- 난소화성 말토덱스트린을 첨가한 글루텐 프리 생면의 용해도를 50∼80℃ 사이에서 10℃ 간격으로 측정한 결과는 Table 4와 같다. 80℃를 제외한 각 온도에서의 용해도는 생면에 난소화성 말토덱스트린의 첨가량이 증가할수록 유의적으로 증가하여 난소화성 말토덱스트린이 용해도 증가에 영향을 준 것으로 나타났다. Chung KM(1993)의 연구에서 식이섬유가 풍부한 쑥을 쌀가루에 5%, 10% 첨가하였을 때 용해도가 증가하였으며, 10%의 쑥을 첨가했을 때에는 용해도가 쌀가루 보다 2배 증가하였다고 보고하였다.
- 난소화성 말토덱스트린을 첨가한 조리면의 관능적 특성을 분석한 결과는 Table 7과 같다. 경도, 부착성, 부드러움성, 씹힘성, 전체적인 기호도에서는 면 종류간에 유의적인 차이가 나타나지 않았다. 탄력성은 NMD 5가 6.
- 난소화성 말토덱스트린을 첨가한 조리면의 조직감 측정결과는 Table 6과 같다. 경도는 난소화성 말토덱스트린을 첨가할수록 유의적으로 감소하여 NMD 9가 가장 낮게 나타났다. 따라서 난소화성 말토덱스트린은 면에 첨가되었을 때 면의 경도를 감소시켜 면을 부드럽게 하는 것으로 나타났다.
- 생면의 단면을 주사전자현미경으로 측정한 결과, 난소화성 말토덱스트린의 첨가로 전분입자 간의 물리적인 결합상태가 개선되었음을 볼 수 있었다. 관능검사 결과, 경도, 부착성, 부드러움성, 씹힘성, 전체적인 기호도는 면 사이에 유의적인 차이가 나타나지 않았으며, 탄력성은 NMD 0, NMD 5, NMD 7 사이에 유의적인 차이가 나타나지 않아 7%까지의 난소화성 말토덱스트린 첨가는 관능적 특성을 저하시키지 않는 것으로 나타났다.
- 난소화성 말토덱스트린을 첨가하지 않은 NMD 0군의 수분결합력은 192.50%이고 난소화성 말토덱스트린을 5∼9% 첨가한 생면의 수분결합력은 219.25∼224.25%으로 나타나 난소화성 말토덱스트린 무첨가군에 비해 첨가군의 수분결합력이 유의적으로 증가한 것으로 나타났다.
- 난소화성 말토덱스트린을 첨가한 조리면의 인장강도를 측정한 결과를 보면 NMD 0, NMD 5, NMD 7의 인장강도 사이에는 유의적인 차이를 보이지 않았으나, NMD 9면의 인장강도는 낮게 나타났다(Table 6).
- 난소화성 말토덱스트린의 α-glucosidase 저해 활성은 농도 의존적으로 증가하였으며, 8,000 ppm에서는 54.8%의 α-glucosidase 저해율을 나타내었다.
- 난소화성 말토덱스트린의 농도가 증가할수록 α-amylase 저해 활성이 증가하였으며, 8,000 ppm 농도에서는 85.80%의 매우 높은 α-amylase 저해능을 나타내었다.
- 경도는 난소화성 말토덱스트린을 첨가할수록 유의적으로 감소하여 NMD 9가 가장 낮게 나타났다. 따라서 난소화성 말토덱스트린은 면에 첨가되었을 때 면의 경도를 감소시켜 면을 부드럽게 하는 것으로 나타났다. 씹힘성과 탄력성은 난소화성 말토덱스트린 7% 첨가군까지는 유의적으로 영향을 주지 않았으나 9% 첨가 시에는 감소되었다.
- 따라서 난소화성 말토덱스트린을 첨가한 글루텐 프리면 제조 시 난소화성 말토덱스트린을 5∼7% 첨가할 경우 면의 조직감 및 인장강도에 큰 영향을 미치지 않고 면을 제조할 수 있을 것으로 판단되었다.
- 또한 1,000 ppm, 2,000 ppm과 같은 낮은 말토덱스트린 농도에서도 α-amylase에 비해 α-glucosidase 에 대해 높은 저해 활성을 보여주었다.
- 이는 난소화성 말토덱스트린에 함유된 식이섬유가 수분 흡수력이 커서 면의 부피를 증가시킴으로써 나타난 결과라고 생각된다. 또한 NMD 5를 제외한 글루텐 프리 생면의 팽윤력은 온도가 증가할수록 점차 증가하였고, 난소화성 말토덱스트린의 첨가량이 가장 많은 NMD 9이 가장 높은 팽윤력을 나타내었다. Jeon ER(1998)의 연구에서도 식이섬유를 첨가한 쌀전분의 팽윤력이 온도가 상승함에 따라 증가하였다고 보고하여 식이섬유가 팽윤력을 높이는데 영향을 준 것으로 나타나 본 연구와 비슷한 양상을 보여주었다.
- 면의 품질 특성 조사에 앞서 난소화성 말토덱스트린의 α-amylase 및 α-glucosidase 저해 활성을 측정한 결과, 난소화성 말토덱스트린 농도가 증가함에 따라 각 효소의 저해 활성은 유의적으로 증가하는 것으로 나타났다. 또한 글루텐 프리 생면의 품질특성을 분석한 결과, 난소화성 말토덱스트린 함량이 증가함에 따라 수분결합력과 용해도가 증가하는 양상을 나타내었으며, 팽윤력은 온도가 증가할수록 모든 군에서 서서히 증가하였다. 생면의 색도를 측정한 결과, 난소화성 말토덱스트린을 첨가한 면의 L값은 감소하고, b값은 증가하였다.
- 면의 품질 특성 조사에 앞서 난소화성 말토덱스트린의 α-amylase 및 α-glucosidase 저해 활성을 측정한 결과, 난소화성 말토덱스트린 농도가 증가함에 따라 각 효소의 저해 활성은 유의적으로 증가하는 것으로 나타났다.
- 따라서 기능성 원료를 첨가할 때는 원료의 첨가로 인해 품질의 저하가 일어나지 않도록 첨가량이나 제조법에 유의해야 한다. 본 연구에서는 탄력성을 제외한 다른 관능적 특성은 난소화성 말토덱스트린의 첨가에 의해 크게 영향을 받지 않는 것으로 나타나 난소화성 말토덱스트린의 첨가가 면의 관능적인 특성을 저하시키지 않은 것을 확인할 수 있었다.
- 씹힘성과 탄력성은 난소화성 말토덱스트린 7% 첨가군까지는 유의적으로 영향을 주지 않았으나 9% 첨가 시에는 감소되었다. 부착성은 난소화성 말토덱스트린 무첨가군에 비해 첨가군의 값이 대체로 큰 것으로 나타났으며, NMD 5, NMD 7, NMD 9 사이에는 유의적인 차이는 나타나지 않았다. 응집성은 난소화성 말토덱스트린 첨가에 따라 유의적인 차이를 나타내지 않았다.
- 난소화성 말토덱스트린의 함량을 달리하여 제조한 생면의 색도를 측정한 결과는 Table 5와 같다. 생면의 L값은 난소화성 말토덱스트린의 함량이 증가할수록 유의적으로 감소하였으며, b값은 유의적으로 증가하였다. 이는 생면에 쌀가루의 함량이 줄고 옅은 황색을 띤 난소화성 말토덱스트린이 첨가량이 증가하면서 면의 색이 더 황색을 띠고 색이 어두워졌기때문으로 생각된다.
- 면의 인장강도는 난소화성 말토덱스트린 7% 첨가군까지는 유의적인 차이는 없었으며, 9% 첨가군이 가장 낮은 값을 나타내었다. 생면의 단면을 주사전자현미경으로 측정한 결과, 난소화성 말토덱스트린의 첨가로 전분입자 간의 물리적인 결합상태가 개선되었음을 볼 수 있었다. 관능검사 결과, 경도, 부착성, 부드러움성, 씹힘성, 전체적인 기호도는 면 사이에 유의적인 차이가 나타나지 않았으며, 탄력성은 NMD 0, NMD 5, NMD 7 사이에 유의적인 차이가 나타나지 않아 7%까지의 난소화성 말토덱스트린 첨가는 관능적 특성을 저하시키지 않는 것으로 나타났다.
- 또한 글루텐 프리 생면의 품질특성을 분석한 결과, 난소화성 말토덱스트린 함량이 증가함에 따라 수분결합력과 용해도가 증가하는 양상을 나타내었으며, 팽윤력은 온도가 증가할수록 모든 군에서 서서히 증가하였다. 생면의 색도를 측정한 결과, 난소화성 말토덱스트린을 첨가한 면의 L값은 감소하고, b값은 증가하였다. 조리면의 조직감 측정 시, 경도는 난소화성 말토덱스트린의 첨가로 감소하였으며, 씹힘성과 탄력성은 난소화성 말토덱스트린 7% 첨가군까지는 유의적인 차이가 없었다.
- 이들 결과를 종합해서 볼 때 NMD 5는 부착성을 제외한 경도, 탄력성, 응집성, 씹힘성, 인장강도가 NMD 0과 유의적인 차이를 나타내지 않았으며, NMD 7은 경도를 제외한 조직감 특성 및 인장강도에서 NMD 0과 유의적인 차이를 나타내지 않아 NMD 5와 NMD 7은 NMD 0의 조직감과 큰 차이를 가지고 있지 않은 것으로 나타났다. 따라서 난소화성 말토덱스트린을 첨가한 글루텐 프리면 제조 시 난소화성 말토덱스트린을 5∼7% 첨가할 경우 면의 조직감 및 인장강도에 큰 영향을 미치지 않고 면을 제조할 수 있을 것으로 판단되었다.
- 이상의 결과를 볼 때 쌀가루, 메밀가루, 감자전분, 잔탄검및 난소화성 말토덱스트린으로 제조한 글루텐 프리 생면 제조 시 난소화성 말토덱스트린을 5∼7% 첨가시켜 제조하는 것이 우수한 품질의 면을 형성할 수 있는 것으로 나타났다.
- 생면의 색도를 측정한 결과, 난소화성 말토덱스트린을 첨가한 면의 L값은 감소하고, b값은 증가하였다. 조리면의 조직감 측정 시, 경도는 난소화성 말토덱스트린의 첨가로 감소하였으며, 씹힘성과 탄력성은 난소화성 말토덱스트린 7% 첨가군까지는 유의적인 차이가 없었다. 한편, 응집성은 난소화성 말토덱스트린 첨가에 따른 유의적인 차이가 나타나지 않았다.
- 경도, 부착성, 부드러움성, 씹힘성, 전체적인 기호도에서는 면 종류간에 유의적인 차이가 나타나지 않았다. 탄력성은 NMD 5가 6.08로 가장 높은 값을 나타내었고 NMD 9이 가장 낮은 값을 보였으나 NMD 0, NMD 5, NMD 7사이에 유의적인 차이는 없었다.
- 팽윤력에 있어서는 난소화성 말토덱스트린 첨가군이 무첨가군보다 팽윤력이 전반적으로 높게 나타났다(Table 4). 이는 난소화성 말토덱스트린에 함유된 식이섬유가 수분 흡수력이 커서 면의 부피를 증가시킴으로써 나타난 결과라고 생각된다.
- 한편, 본 연구에서 제조된 면인 NMD 5, NMD 7, NMD 9에 함유된 난소화성 말토덱스트린 농도는 각각 50,000 ppm, 70,000 ppm, 90,000 ppm으로, α-amylase 저해 활성 실험을 위해 사용된 1,000∼8,000 ppm의 난소화성 말토덱스트린의 농도보다 훨씬 높으므로 제조면에서의 α-amylase 저해 활성은 본 실험에서 나타난 α-amylase 저해 활성보다 훨씬 높을 것으로 사료되었다.
후속연구
- 한편, 건강에 대한 관심이 크게 증가하면서 생리활성을 가진 원료를 첨가한 기능성 식품들이 많이 제조되고 있는데 이러한 원료 첨가는 제품의 특성을 변화시킬 수 있다. 따라서 생리활성을 가진 원료라도 이것이 본래 가지고 있는 특성으로 인해 제조한 식품의 관능적 품질 특성이 저하되는 경우도 있으므로, 단지 생리활성을 가진 원료가 첨가된 제품의 제조뿐만 아니라 품질 특성에 대한 연구도 수행할 필요가 있다. 식품 제조 시 원료의 일부를 식이섬유로 대체하거나 첨가할 경우 겔 형성능, 수분 흡착능, 지방 흡착능 및 유화능 등이 변화하므로 최종 제품의 텍스처는 변화될 수 있다(Lee HI et al 2013).
- 이들 결과를 볼 때, 난소화성 말토덱스트린은 탄수화물의 분해 효소인 α-amylase 및 α-glucosidase 활성을 크게 낮춤으로써 탄수화물 분해를 억제하고 단당류 생성을 저해 하는 것으로 나타나, 난소화성 말토덱스트린이 첨가된 면은 섭취 후 혈당이 급속하게 상승되는 것을 지연시키는데 도움을 줄 수 있을 것으로 기대되었다.
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