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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 김치로부터 분리된 유산균인Lactobacillus plantarum CGKW3을 배양한 다음 분무건조공정으로 유산균을 쌀가루에 포집하여 분말화 하였으며 제조된 유산균 포집 쌀가루를 이용하여 백설기 제조에 첨가한 다음 다양한 품질특성 및 저장안정성을 조사하였고 떡의 대중화 및 상품화를 위한 기초자료를 제공하고자 하였다.
- 본 연구에서는 우리나라 전통식품 중 하나인 떡의 대중화 및 상품화를 위하여 김치로부터 분리된 Lactobacillus plantarum CGKW3이 포집된 쌀가루를 이용하여 관능 및 저장성이 향상된 백설기를 제조하고자 하였다. 유산균 포집 쌀가루는 무처리 쌀가루 대비 각각 10%(LP-B10), 20%(LP-B20) 및 30%(LP-B30)를 첨가하여 제조된 백설기의 수분함량 및 pH는 각각 33.
가설 설정
- 2) Means±SD (n=3) within each column (a-e) followed by the same letter are not significantly different (p<0.05).
- 2)Means±SD (n=3) within each column (a-d) followed by the same letter are not significantly different (p<0.05).
제안 방법
- 각각의plate는 37℃에서 24시간 배양한 다음 형성된 colony 수를 계측하고, colony에 희석배수를 곱하여 시료 g당 CFU (colony forming unit)로 나타내었다. 곰팡이의 형성은 육안으로 디지털 사진기(Powershot S5 IS, Canon, Tokyo, Japan)를 이용하여 같은 장소, 조명에서 시료와 사진기의 거리 및 높이는 일정하게 유지하고 플래시가 터지지 않도록 촬영하였다.
- 백설기를 25×25×25mm의 크기로 자른후 hardness(견고성), cohesiveness(응집성), springiness(탄력성), chewiness(씹힘성)를 측정하였다.
- 유산균포집 쌀가루를 혼합한 백설기의 재료 배합비는Table 1과 같다. 백설기에 들어가는 유산균 포집 쌀가루 첨가량을 정하기 위해 예비 실험을 거쳐 재료 전체의 10%, 20% 및 30%의 수준으로 유산균 포집 쌀가루를 무처리 쌀가루 함량과 대체 하였으며, 쌀가루 대비 설탕(Samyang Co., Seoul, Korea) 10%, 정제소금(CJ Cheiljedang Co., Seoul, Korea) 1% 및 증류수 50%(w/v)를 첨가한 다음 20 mesh 표준망체(0.84 mm, Chunggye)에 통과시켜 백설기 제조에 사용하였다. 백설기의 제조는 지름 25 cm×25 cm의 stainless steel 시루 안에 젖은 면 보자기를 깔고 혼합한 재료를 넣어4 cm 두께가 되도록 위를 평평하게 하여 젖은 면 보자기를 덮은 후 찜통(GRA-SD203C, Tongyang/Magic Co.
- 백설기의 관능검사는 30명의 훈련된 평가원을 대상으로 7점 척도(1, 대단히 싫어함; 7, 대단히 좋아함)를 사용하여 평가하였다. 평가 항목은 appearance(외관), color(색), flavor(향미), taste(맛), texture(조직감), hardness(딱딱함) 및 overall preference(전체적 기호도) 였으며, 정확한 결과를 위해서 각 시료간 물을 이용하여 입안을 헹구고 충분한 시간 간격을 두고 검사를 실시하였다.
- 백설기의 제조는 지름 25 cm×25 cm의 stainless steel 시루 안에 젖은 면 보자기를 깔고 혼합한 재료를 넣어4 cm 두께가 되도록 위를 평평하게 하여 젖은 면 보자기를 덮은 후 찜통(GRA-SD203C, Tongyang/Magic Co., Seoul, Korea)에 증기가 오르면 20분간 찐 다음 10분간 뜸을 들이는 방법으로 제조하였으며, 실온에서 10분간 방냉한 다음실험용 시료로 사용하였다.
- 백설기의 조직감은 rheometer(COMPAC-100, Sun scientific Co., Tokyo, Japan)를 이용하여 분석하였다. 백설기를 25×25×25mm의 크기로 자른후 hardness(견고성), cohesiveness(응집성), springiness(탄력성), chewiness(씹힘성)를 측정하였다.
- 분무건조에 의한 유산균포집 쌀가루 제조를 위해 유산균배양액 대비 50%(w/v)의 쌀가루를 첨가하여 교반한 다음atomizer가 장착된 분무건조기(KL-8, Seogang engineering Co., Ltd., Cheonan, Korea)를 이용하여 inlet temperature 160℃, outlet temperature 100℃로 설정하였고, atomizer speed 17,000 rpm에서 시료 공급속도는 12 mL/min의 조건으로 제조하였으며, -70℃이하 냉동고에 보관하면서 분석용 시료로 사용하였다. 대조구로는 증류수에 쌀가루를 첨가하여 교반 한 다음 분무건조한 분말을 사용하였다.
- 색도 측정은 백설기를 표준색도가 L=94.5, a=0.18, b=0.32로 보정된 색차계(Chromameter CR300, Minolta Co, Osaka, Japan)를 사용하여, 명도를 나타내는 L*(lightness),적색도를 나타내는 a*(redness), 황색도를 나타내는b*(yellowness)값을 측정하였으며, 색차 ΔE는 아래와 같이 계산하였다.
- 수분함량은 백설기 1 g을 적외선 수분측정기(MB-45, Moisture analyzer, INC., Ohaus, NJ, USA)를 이용하여 105℃에서 수분함량이 항량에 도달할 때까지 건조하여 측정하였다.
- 저장안정성 및 미생물 안전성을 평가하기 위해 백설기를 실온에서 30분간 냉각 한 다음, 25×25×25 mm로 잘라polyethylene film bag에 밀봉하여 25℃에서 6일간 저장하였다.
- 저장안정성은 시료 1 g에 증류수 9 mL를 혼합하여 1분간 균질한 후 pH meter(Mettler toledo Instruments Ltd.)로 측정하였으며, 미생물 안전성은 시료 1 g에 0.85% sodium chloride 용액(w/v, Duksan pure chemicals Co., Ltd.) 9 mL를 첨가하여 10배 희석법으로 희석한 다음 각각의 희석액 100 μL를 plate count agar(Difico Co., Detroit, MI, USA)배지에 접종하여 평판 측정법으로 일반세균을 측정하였다.
- 백설기의 관능검사는 30명의 훈련된 평가원을 대상으로 7점 척도(1, 대단히 싫어함; 7, 대단히 좋아함)를 사용하여 평가하였다. 평가 항목은 appearance(외관), color(색), flavor(향미), taste(맛), texture(조직감), hardness(딱딱함) 및 overall preference(전체적 기호도) 였으며, 정확한 결과를 위해서 각 시료간 물을 이용하여 입안을 헹구고 충분한 시간 간격을 두고 검사를 실시하였다.
대상 데이터
- , Cheonan, Korea)를 이용하여 inlet temperature 160℃, outlet temperature 100℃로 설정하였고, atomizer speed 17,000 rpm에서 시료 공급속도는 12 mL/min의 조건으로 제조하였으며, -70℃이하 냉동고에 보관하면서 분석용 시료로 사용하였다. 대조구로는 증류수에 쌀가루를 첨가하여 교반 한 다음 분무건조한 분말을 사용하였다.
- 쌀가루는 국내산으로 농업회사법인 ㈜영풍(Daegu, Korea)에서 제공받은 것을 60 mesh 표준망체(0.25 mm, Chunggye, Seoul, Korea)에 통과시킨 뒤, Autoclave(HB-506-4, Hanbaek Sci Co., Bucheon, Korea)로 121℃, 1.2기압에서 15분동안 처리한 다음 유산균 포집을 위한 피복물질로 사용하였다.
- 유산균 배양액은 김치로부터 분리한 Lactobacillus plantarum CGKW3(KACC92075P)을 사용하였으며, 균주의 배양을 위한 배지(sucrose 20 g, skim milk 10 g, yeast extract 10 g, K2HPO4 2 g, sodium citrate 10 g, MgSO4 2 g을 증류수 1 L에 용해)를 제조한 다음 액체 종균 3%를접종하고 37℃에서 24시간동안 정치배양(IL-21, Jeio tech., Daejeon, Korea) 하였다.
데이터처리
- 모든 실험결과는 3회 반복하여 실시하였고 그 결과 값을 평균±표준편차로 나타내었으며 SPSS(19.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)를 이용하여 분산분석(ANOVA)과 Duncan’s multiple range test(p<0.05)를 실시하였다.
성능/효과
- 1) NTS, rice flour 100%; Con, spray-dried rice flour 100%; LP-B10, add with rice flour included L. plantarum CGKW3 by spray-drying 10%; LP-B20, add with rice flour included L. plantarum CGKW3 by spray-drying 20%; LP-B30, add with rice flour included L. plantarum CGKW3 by spray-drying 30%.
- 1) NTS, rice flour 100%; Con, spray-dried rice flour 100%; LP-B10, add with rice flour included L. plantarum CGKW3 by spray-drying 10%; LP-B20, add with rice flour included L. plantarum CGKW3 by spray-drying 20%; LP-B30, add with rice flour included L. plantarum CGKW3 by spray-drying 30%.
- pH는 유산균 포집 쌀가루 첨가량이 10%, 20% 및 30%로 증가함에 따라 pH 5.86에서 5.46으로 유의적으로 저하되었으며, 무처리군 및 증류수에 쌀가루를 첨가하여 분무건조한 대조군은 각각 pH 6.13 및 pH 6.17로 나타났다. Cha 등(17)은 Lactobacillus acidophilus를 배양한 밀가루 발효물면(noodles)의 pH에서 발효물 첨가량이 20%로 증가함에 따라 pH 6.
- 유산균 포집 쌀가루를 첨가한 백설기의 관능평가를 외관(appearance), 색(color), 향(flavor), 맛(taste), 조직감(texture), 단단한 정도(hardness) 및 전반적인 기호도(overall acceptability)를 평가한 결과는 Table 5와 같다. 관능평가 결과 외관 및 색은 LP-B10에서 가장 높았으며, 대조구(Con) 및 LP-B30에서 가장 낮게 나타났다. 이는 Con의 수분함량이 분무건조에 의해 무처리(NTS)보다 낮게 나타났으며, 색도는 LP-B30부터 b값은 증가하고 a값은 감소하여 밝기가 어두워짐에 따라 기호도가 낮아진 것으로 판단된다.
- 저장안정성의 경우 LP-B20 및 LP-B30에서 pH는 6일간 유의적인 변화를 나타내지 않았으며, 미생물 안전성은 저장 2일까지 일반세균이 발견되지 않아 저장안전성이 향상되었음을 확인하였다. 관능평가 결과 유산균 포집 쌀가루를 첨가한 경우 백설기의 외관, 색, 향, 맛, 조직감, 단단한 정도 및 전반적인 기호도가 상승하였고, 특히 20%의 유산균 포집 쌀가루를 첨가 했을 때 전반적인 기호도 및 저장성이 유의적으로 상승하였다. 따라서, 유산균 포집 쌀가루 첨가는 백설기의 관능 및 저장특성을 향상시키고 품질특성을 개선시켜 쌀가공품의 다양성 및 상품화에 기여할 수 있을 것으로 사료된다.
- 백설기의 수분함량은 유산균 포집 쌀가루 첨가량이 증가함에 따라(LP-B10~LP-B30, 유산균 포집 쌀가루 10~30%) 33.39~36.70%로 증가하는 경향을 나타내었으며, NTS(무처리 쌀가루 100%) 및 Con(분무건조 쌀가루 100%)에서 각각 34.84% 및 30.68%의 함량을 나타내었다. 이는 Con의 수분함량이 NTS보다 낮게 함유되어 있어 백설기 제조시 전분의 호화에 필요한 수분이 부족하여 호화를 방해하는 동시에 가열로 인한 응고성이 커지므로 백설기의 수분함량이 낮게 나타난 것으로 사료된다.
- 이러한 유산균의 효과는 유기산, 지방산 및 펩타이드 등의 부산물에 의한 것으로 알려져 있으며(23), Choi 등(24)의 김치유산균으로 발효한 쌀가루의 유기산조성에서 lactic acid 함량 증가를 통해 저장안전성 향상에 유리한 역할을 할 수 있을 것이라고 보고하였다. 본 연구결과에서는 백설기를 제조한 다음 유산균수 측정결과 모두 사멸함을 확인하였으며(data not shown),이는 증기에 20분간 찐 다음 10분간 뜸을 들이는 과정에서 유산균이 사멸한 것으로 사료된다. 따라서, 유산균 포집 쌀가루를 이용한 백설기의 저장 안전성 향상은 유산균 포접을 통한 유기산함량의 증가로 인한 pH 조절과 더불어 적절한 수분함량이 중요한 요소라 판단된다.
- 분무건조 공정을 이용하여 제조된 유산균포집 쌀가루의 유산균수는 7.57 log CFU/mL였고, pH 및 산도는 각각 4.97및 0.19%를 나타내었다. 유산균 포집 쌀가루 첨가량에 따른 백설기의 수분함량 및 pH는 Table 2에 나타내었다.
- 유산균 포집 쌀가루 첨가량에 따른 백설기 색도를 측정한 결과는 Table 3에 나타내었다. 색도는 NTS에서 L값, a값 및 b값이 각각 87.66, -1.29 및 7.91을 나타내었으며, L값은 Con에서 90.01로 가장 높고 LP-B30에서 82.96으로 가장 낮게 나타났다. a값 및 b값은 유산균 포집 쌀가루 첨가량이 증가함에 따라 각각 -0.
- 46이었다. 색도는 유산균 포집 쌀가루에 의해 L값은 감소하고, a값 및 b값은 증가하는 경향을 나타내었으며, △E값은LP-B10에서 가장 낮게 나타났다. 조직감에서는 유산균 포집 쌀가루 첨가량이 증가할수록 경도(931.
- 72 g에 비해 증가하는 경향을 나타내었다. 유산균 포집 쌀가루는 증류수에 쌀가루를 첨가하여 분무건조 한 Con에 비해 백설기의 조직감이 NTS와 유사하거나 개선되는 효과를 나타내었다. 백설기 자체는 탄성의 변화가 적은 시료임에도 불구하고 탄력성 및 내부 결합력인 응집성이 증가하였으며(21), LP-B20에서 NTS군과 기계적 조직감이 매우 유사한 경향을 나타내어 향후 조직감이 개선된 백설기를 제조할 수 있을 것으로 사료된다.
- 이는 본 연구결과에서 유산균 포집 쌀가루 첨가에 의해 백설기의 수분 보수력 증가로 Con에 비해 경도가 증가하는 경향을 나타내었다. 응집성(cohesiveness) 및 탄력성(springiness)은 유산균 포집 쌀가루 첨가량이 증가함에 따라 각각 8.96~10.58% 및 31.41~34.48%로 Con 구간의6.72% 및 25.61%에 비해 백설기의 응집성 및 탄력성이 증가하였다. 씹힘성(chewiness)은 유산균 포집 쌀가루 첨가량 증가에 따라 42.
- Yoon(20)의 연잎 가루를 첨가한 백설기 제조 연구에서 경도는 떡의 품질평가에 가장 중요한 요소로 주로 수분 함량과 관련이 있다고 보고하였다. 이는 본 연구결과에서 유산균 포집 쌀가루 첨가에 의해 백설기의 수분 보수력 증가로 Con에 비해 경도가 증가하는 경향을 나타내었다. 응집성(cohesiveness) 및 탄력성(springiness)은 유산균 포집 쌀가루 첨가량이 증가함에 따라 각각 8.
- 3에 나타내었다. 일반세균수의변화는 LP-B20 및 LP-B30의 경우 저장 2일차까지 일반세균의 생장을 나타내지 않아 시중에 판매되는 백설기(NTS)대비 2일 이상의 미생물 안전성이 연장되는 효과를 나타내었으며, LP-B10의 경우 저장 2일차에 유해 미생물 수가 4 log CFU/g 이상 증가하여 낮은 안전성을 나타내었다. 특히 6일 동안 육안으로 관찰한 결과, 유산균 포집 쌀가루 첨가량 정도에 따라 곰팡이의 번식 정도를 확연히 알 수 있었다(Fig.
- 37 g)이 유의적으로 증가하였다. 저장안정성의 경우 LP-B20 및 LP-B30에서 pH는 6일간 유의적인 변화를 나타내지 않았으며, 미생물 안전성은 저장 2일까지 일반세균이 발견되지 않아 저장안전성이 향상되었음을 확인하였다. 관능평가 결과 유산균 포집 쌀가루를 첨가한 경우 백설기의 외관, 색, 향, 맛, 조직감, 단단한 정도 및 전반적인 기호도가 상승하였고, 특히 20%의 유산균 포집 쌀가루를 첨가 했을 때 전반적인 기호도 및 저장성이 유의적으로 상승하였다.
- 이러한 경향은 향 및 맛에서도 같았다. 조직감 및 단단한 정도에서는 Con 및 NTS에 비해 유산균 포집 쌀가루를 첨가한 백설기의 기호도가 모두 높은 평가를 받았다. 이는 Lee 등(26)의 쌀가루분쇄 방법 및 입자 크기에 따른 백설기의 관능평가에서 수분함량이 높을수록 쫄깃한 정도가 높게 평가된다는 보고로 미루어 볼 때, 본 평가 또한 수분 보수력 증가에 의해 전반적인 씹힘성이 개선된 것으로 사료된다.
- 일반세균수의변화는 LP-B20 및 LP-B30의 경우 저장 2일차까지 일반세균의 생장을 나타내지 않아 시중에 판매되는 백설기(NTS)대비 2일 이상의 미생물 안전성이 연장되는 효과를 나타내었으며, LP-B10의 경우 저장 2일차에 유해 미생물 수가 4 log CFU/g 이상 증가하여 낮은 안전성을 나타내었다. 특히 6일 동안 육안으로 관찰한 결과, 유산균 포집 쌀가루 첨가량 정도에 따라 곰팡이의 번식 정도를 확연히 알 수 있었다(Fig. 3). 최근 유산균을 이용한 빵의 보존법이 안전한 대안으로 평가받고 있다(22).
- 특히 NTS를 기준으로 유산균포집 쌀가루 첨가량 증가에 따른 ΔE값은 LP-B10에서 3.66로 색의 변화가 가장 낮았고, LP-B30에서 6.85로 가장 높은 변화를 나타내었다.
후속연구
- 관능평가 결과 유산균 포집 쌀가루를 첨가한 경우 백설기의 외관, 색, 향, 맛, 조직감, 단단한 정도 및 전반적인 기호도가 상승하였고, 특히 20%의 유산균 포집 쌀가루를 첨가 했을 때 전반적인 기호도 및 저장성이 유의적으로 상승하였다. 따라서, 유산균 포집 쌀가루 첨가는 백설기의 관능 및 저장특성을 향상시키고 품질특성을 개선시켜 쌀가공품의 다양성 및 상품화에 기여할 수 있을 것으로 사료된다.
- 유산균 포집 쌀가루는 증류수에 쌀가루를 첨가하여 분무건조 한 Con에 비해 백설기의 조직감이 NTS와 유사하거나 개선되는 효과를 나타내었다. 백설기 자체는 탄성의 변화가 적은 시료임에도 불구하고 탄력성 및 내부 결합력인 응집성이 증가하였으며(21), LP-B20에서 NTS군과 기계적 조직감이 매우 유사한 경향을 나타내어 향후 조직감이 개선된 백설기를 제조할 수 있을 것으로 사료된다.
- 03으로 저하되는 경향을 나타내었는데, 이는 유산균 발효물의 유기산에 의한 것으로 본 연구에서도 유사한 경향을 나타내었다. 이는 본 연구결과에서도 유산균 포집 쌀가루의 첨가를 통한 pH 저하 및 보수력 증가로 백설기의 식감 개선이 가능할 것으로 사료된다.
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