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문제 정의
- 그래서 본 연구에서는 유과제조에 바람직한 찹쌀가루를 제조하여 산업화하고, 유과품질의 표준화를 꾀하기 위하여 국내산 찹쌀인 신선찰을 백미로 도정하여 실온에서 15일간 수침하였다. 일정한 기간 수침한 찹쌀을 건져 말린 후 제분하여 100 mesh 체를 통과하여 찹쌀가루를 제조하고, 수침 찹쌀로부터 전분을 분리하여 가루와 전분의 이화학적 및 호화 특성을 비교하였고, 전분의 분자구조 특성을 조사하였다.
제안 방법
- RVA용 알루미늄 용기에 시료 3 g(수분함량 12% 기준)과 증류수 25 mL를 넣어 분산시키고, 0∼1분은 50℃, 1∼4.7분은 95℃, 4.7∼7.2분은 95℃를 유지하다가 7.2∼11분은 50℃로 냉각 11∼13분까지 유지하면서 점도를 측정하였다.
- 두 개의 column, Shodex OHpak SB-806 HQ와 OHpak SB-804 HQ를 사용하여 50℃에서 100 μL 시료를 주입하였다.
- 백미 찹쌀 150 g을 두 번 씻은 후 300 g의 물을 넣고 실온에서 보관하면서 수침 0, 1, 2, 3, 5, 10, 15일에 찹쌀을 건져 수세 후 18±3℃에서 건조하였다.
- 수침기간에 따른 찹쌀가루는 수세한 찹쌀을 낟알로 일정 기간 수침한 다음 체로, 밭쳐 물기를 제거한 후, 수세하여 상온에서 건조 후 분쇄하여 제조하였다. 백미 찹쌀 150 g을 두 번 씻은 후 300 g의 물을 넣고 실온에서 보관하면서 수침 0, 1, 2, 3, 5, 10, 15일에 찹쌀을 건져 수세 후 18±3℃에서 건조하였다.
- 전분은 수침한 찹쌀을 체에 밭쳐 수세 후 alkaline steeping method(Oh SM 등 2014)로 분리하였다. 수침한 찹쌀에 0.2% NaOH 용액을 가하여 1시간 방치한 다음, 마쇄기(Daesung Artlon, Model DA282-2, Gyeonggido, Korea)로 2분씩 3회 마쇄 후 100 mesh와 270 mesh 체를 차례로 통과시켰다. 통과된 현탁액을 원심분리(Supra 22K, Hanil Science Industrial Co.
- 두 개의 column, Shodex OHpak SB-806 HQ와 OHpak SB-804 HQ를 사용하여 50℃에서 100 μL 시료를 주입하였다. 시료는 eluent A(150 mM sodium hydroxide)와 eluent B(500 mM sodium acetate)를 함유한 150 mM sodium hydroxide 사이의 gradient로 0.5 mL/min의 속도로 용출하였다.
- 시료의 전처리는 Kim HS & Huber KC(2010)의 방법, 분석조건은 Chaisiricharoenkul J 등(2011)의 방법을 변형하여 실험하였다.
- 유과제조에 바람직한 찹쌀가루의 특성을 알아보고, 적합한 쌀가루를 제조하여 공급하고자 국내산 일반 찹쌀인 신선찰을 수침시간을 달리한 찹쌀가루와 찹쌀전분을 제조하여 이화학적 특성과 분자구조를 알아보았다. 찹쌀가루의 조단백질, 조회분, 팽윤력과 용해도는 수침시간이 길어짐에 따라 감소하였으며, 물 결합능력은 수침 0일에 비해 증가하였으나, 일정한 경향을 보이지 않았다.
- 이 현탁액을 원심분리기(VS-21SMT, Vision Scientific Co., Ltd, Seoul, Korea)로 8,000 rpm(2,730 × g)에서 30분간 원심분리한 후 상징액을 제거하고, 침전된 시료의 무게로 물 결합능력을 계산하였다.
- 아세톤으로 깨끗이 닦은 시료 부착용 stub에 이중테이프를 잘라 붙이고, 그 위에 건조된 찹쌀가루와 찹쌀전분을 부착시켰다. 이를 금/백금으로 도금하여 전도성을 갖게 한 다음, 주사전자현미경을 사용하여 가속전압 15 kV, photo time 85 sec 조건에서 500배, 5,000배로 관찰하였다.
- 일정기간 수침하여 제조한 찹쌀가루와 찹쌀전분의 입도분포는 LS Particle Size Analyzer(LS 13 320, Beckman Coulter Inc, CA, USA)를 이용하여 분석하였다. 찹쌀가루와 전분의 입자형태는 주사전자현미경(Scanning electron microscope, JOEL, JSM-5400, Tokyo, Japan)으로 관찰하였다.
- 그래서 본 연구에서는 유과제조에 바람직한 찹쌀가루를 제조하여 산업화하고, 유과품질의 표준화를 꾀하기 위하여 국내산 찹쌀인 신선찰을 백미로 도정하여 실온에서 15일간 수침하였다. 일정한 기간 수침한 찹쌀을 건져 말린 후 제분하여 100 mesh 체를 통과하여 찹쌀가루를 제조하고, 수침 찹쌀로부터 전분을 분리하여 가루와 전분의 이화학적 및 호화 특성을 비교하였고, 전분의 분자구조 특성을 조사하였다.
- 일정기간 수침하여 제조한 찹쌀가루와 찹쌀전분의 입도분포는 LS Particle Size Analyzer(LS 13 320, Beckman Coulter Inc, CA, USA)를 이용하여 분석하였다. 찹쌀가루와 전분의 입자형태는 주사전자현미경(Scanning electron microscope, JOEL, JSM-5400, Tokyo, Japan)으로 관찰하였다. 아세톤으로 깨끗이 닦은 시료 부착용 stub에 이중테이프를 잘라 붙이고, 그 위에 건조된 찹쌀가루와 찹쌀전분을 부착시켰다.
- 찹쌀전분의 분지 사슬길이 분포는 High performance anion exchange chromatograph(HPAEC, Dionex ICS-5000, Dionex Co., Sunnyvale, CA, USA)로 pulsed amperometric detector를 사용하여 측정하였다. 시료의 전처리는 Kim HS & Huber KC(2010)의 방법, 분석조건은 Chaisiricharoenkul J 등(2011)의 방법을 변형하여 실험하였다.
- 2∼11분은 50℃로 냉각 11∼13분까지 유지하면서 점도를 측정하였다. 호화개시온도(initial pasting temperature), 최고점도(peak viscosity, P), 최저점도(trough viscosity, T), 50℃에서 냉각점도(Final viscosity, F)로부터 breakdown(P-T)과 setback(F-T) viscosity를 계산하여 비교하였다.
대상 데이터
- 백미 찹쌀 150 g을 두 번 씻은 후 300 g의 물을 넣고 실온에서 보관하면서 수침 0, 1, 2, 3, 5, 10, 15일에 찹쌀을 건져 수세 후 18±3℃에서 건조하였다. 건조된 찹쌀을 분쇄기(Daesung Artlon, Model DA282-2, Gyeonggido, Korea)로 분쇄 후 100 mesh 체를 통과시켜 가루로 사용하였다. 전분은 수침한 찹쌀을 체에 밭쳐 수세 후 alkaline steeping method(Oh SM 등 2014)로 분리하였다.
- 0) 증류수로 씻어 원심 분리하였다. 분리된 전분은 실온에서 건조하였으며, 건조된 전분은 분쇄기(Daesung Artlon, Modal DA282-2, Gyeonggido, Korea)를 이용하여 100 mesh 체에 통과시켜 시료로 사용하였다.
- 찹쌀은 국내산으로 일반벼 품종인 신선찰벼로 농업회사법인 죽암농장(주)(Jukamfarm Co. Ltd. Goheunggun, Korea)에서 2013년 수확한 것을 도정하여 백미로 구입 사용하였다. 찹쌀전분은 찹쌀과 수침 후 건조한 찹쌀로부터 분리하였다.
데이터처리
- SPSS 12.0K(SPSS Inc. USA) 통계모델을 이용하여 ANOVA에 의해 분산분석을 실시하였고, p<0.05 수준에서 Duncan's multiple range test로 유의성을 검증하였다.
이론/모형
- 물 결합능력은 Medcalf DF & Gilles KA(1965) 방법에 의해 측정하였다.
- 수분함량(Method 44-15.02)은 105±5℃ 상압건조방법, 조단백질(Method 46-13.01)은 microKjeldahl 법, 조회분(Method 08-01.01)은 550℃에서 직접회화법을 이용하여 측정하였다.
- 건조된 찹쌀을 분쇄기(Daesung Artlon, Model DA282-2, Gyeonggido, Korea)로 분쇄 후 100 mesh 체를 통과시켜 가루로 사용하였다. 전분은 수침한 찹쌀을 체에 밭쳐 수세 후 alkaline steeping method(Oh SM 등 2014)로 분리하였다. 수침한 찹쌀에 0.
- 제조한 찹쌀가루와 전분의 일반성분은 공인된 AACCI(2013) 방법을 이용하여 실험하였다. 수분함량(Method 44-15.
- 찹쌀가루와 전분의 호화양상은 신속점도 측정기(RVA, TecMaster, Perten Instruments AB, Hagersten, Sweden)를 이용하여 AACCI Method 61-02.01(2013)로 측정하였다. RVA용 알루미늄 용기에 시료 3 g(수분함량 12% 기준)과 증류수 25 mL를 넣어 분산시키고, 0∼1분은 50℃, 1∼4.
- , Ltd, Seoul, Korea)로 8,000 rpm(2,730 × g)에서 30분간 원심분리한 후 상징액을 제거하고, 침전된 시료의 무게로 물 결합능력을 계산하였다. 팽윤력과 용해도는 Schoch TJ(1964) 방법에 의해 80℃에서 측정하였으며, 다음과 같은 식으로 계산하였다.
성능/효과
- 67%로 가장 높았다. 10일과 15일 수침하면 조단백질 함량이 가장 낮아져 3.67%, 3,68%로 거의 유사하였다. 수침 3일에서 5일 사이에 6.
- 이에 반해 전분 호화액의 점도는 수침 5일까지 수침 0일에 비해 증가한 양상을 나타냈으며, 수침 10일에 감소하였다가 다시 수침 15일에 호화액의 점도가 증가하였다. Breakdown 점도는 수침 2일까지 증가하다가 증가와 감소를 반복하였고, setback 점도는 경향을 찾을 수가 없었다. 즉, 찹쌀가루 호화액이나 전분 호화액의 점도는 수침기간에 따른 일정한 경향을 나타내지 않았으며(Kim SW 등 2008), 이는 수침과정 중에 성분의 감소, 입자 크기의 감소와 중간크기 입자가 형성되는 등 전체적으로 전분 호화에 미치는 영향이 다르며, 찹쌀을 수침하여 제조하는 유과용 찹쌀가루는 본 시험 결과 전분 호화액의 점도와는 상관이 없는 것으로 생각되었다.
- 본 연구의 모든 결과는 3회 이상 반복 측정하였고, 평균과 표준편차로 나타냈다. SPSS 12.
- 2와 같이 수침 0일 찹쌀가루는 100∼250 μm의 큰 크기의 피크가 크게 나타났으며, 15∼35 μm의 피크가 작게 보였다. 수침 1일에서 3일까지는 세포들이 모인 큰 입자크기의 피크가 점차 감소하고, 작은 입자크기의 피크가 증가하는 형태를 보였다. 수침기간이 5일에서 10일까지 길어지면 3개의 피크가 나타났는데, 40∼70 μm의 피크가 생겼고, 그 크기는 수침기간이 긴 10일 가루에서 더 크게 나타났다.
- 수침 15일에는 찹쌀가루 입자의 표면이 불규칙하고, 작은 전분입자가 노출되어 있는 모양을 확인할 수 있었고, 입자 주변에 작은 입자들이 떨어져 있는 것을 볼 수 있었다. 수침기간이 길어지면 무정형 부분이 쉽게 분리되어 쌀알 표면이 갈라진 금을 확인할 수 있었고, 이런 구조적인 변화가 기계적인 힘에 의해 찹쌀가루의 세포들이 모인 덩어리에서 전분입자가 쉽게 분리될 수 있을 것으로 생각되었다. Kim WS & Shin MS(2007)는 찹쌀가루의 입자의 모양이나 크기 또는 물을 흡수하는 속도 등이 가공과정에서 중요하게 작용하여 최종제품의 품질에 영향을 줄 것으로 생각되었다.
- 수침시간이 증가할수록 찹쌀전분의 분지사슬의 DP6∼12 분포율은 29.48%에서 수침 15일에 39.03%로 증가하여 수침기간이 길어지면 찹쌀전분의 분지사슬 중합도에 의해 노화가 억제될 수 있음을 알 수 있었다.
- 이 결과로부터 찹쌀은 수침시간이 증가할수록 조단백질과 조회분이 감소하였고, 찹쌀가루의 입자크기 분포도는 2개의 피크에서 3, 4개의 피크로 증가하였으며, 아밀로펙틴의 분지 사슬의 중합도 DP6∼12 분포율은 증가하였고, DP13∼24 분포율은 감소하였다.
- 전분의 물결합 능력은 0일 140.03%로 쌀가루보다 낮았으나, 수침 1, 2일에는 159.95%까지 상승하였으며 수침 3일에는 감소하였지만 수침 5일부터 15일까지 147.66∼151.94%를 보였다.
- 조회분 함량은 수침 0일이 가장 높은 값으로 0.39%이었다가 점차 낮아졌으며, 3∼15일 사이에는 0일에 비하여는 수치가 낮았지만, 일정한 감소 경향을 보이지 않았다.
- 즉, 수침 15일된 찹쌀로 찹쌀가루를 제조하면 유리된 전분입자 분획이 많고, 아밀로펙틴의 DP6∼12와 같은 저분자 사슬이 높아져 유과용 찹쌀가루 호화액이 노화가 억제되고, 찹쌀호화액의 끈기와 퍼짐성 및 공기 함유로 미세한 기공을 가져 팽화력이 우수한 제품을 제조할 수 있을 것으로 생각되었다.
- 즉, 신선찰을 수침하여 유과 제조용 찹쌀가루를 제조할 때 가루의 입자분포도에서 3∼4개의 피크를 가지며, 유리전분입자 크기인 2∼10 μm의 피크 면적이 넓고 전분의 아밀로펙틴의 분지 사슬 DP6∼12 분포율이 높은 것이 좋을 것으로 생각되었다.
- 즉, 입자크기 분포도로 보면 수침시간을 10∼15일 사이로 정하는 것이 바람직할 것으로 생각되었다.
- 1과 같았다. 찹쌀가루 입자는 수침기간에 따라 작은 입자들의 비율이 크게 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 수침기간이 길어질수록 수침시킨 찹쌀가루의 입자의 크기가 작아지는 경향을 보였다.
- 찹쌀가루의 수분함량은 8.11∼9.26% 범위로 나타났고, 조단백질 함량은 수침하지 않은 찹쌀가루가 6.67%로 가장 높았다.
- 유과제조에 바람직한 찹쌀가루의 특성을 알아보고, 적합한 쌀가루를 제조하여 공급하고자 국내산 일반 찹쌀인 신선찰을 수침시간을 달리한 찹쌀가루와 찹쌀전분을 제조하여 이화학적 특성과 분자구조를 알아보았다. 찹쌀가루의 조단백질, 조회분, 팽윤력과 용해도는 수침시간이 길어짐에 따라 감소하였으며, 물 결합능력은 수침 0일에 비해 증가하였으나, 일정한 경향을 보이지 않았다. 찹쌀가루의 입자크기 분포도는 100∼250 μm의 큰 피크는 감소하고, 15∼35 μm의 작은 피크는 증가하였다.
- 이런 세포가 유지된 가루와 유리된 전분의 분획으로 인한 2가지 피크 형태를 가진 쌀가루가 반죽성과 가공성이 우수하여 베이커리제품이 만들어질 수 있음을 확인하였다(Lee SH & Shin MS 2009; Shin MS 등 2010; Kim JM & Shin MS 2014). 찹쌀을 오래 수침하면 찹쌀가루의 크기가 다양한 분포를 나타낼 뿐만 아니라, 유리된 전분입자의 비율이 증가함을 알 수 있었고, 아밀로펙틴의 분지 구조로 인해 뜨거운 상태의 전분호화액을 치면 미세한 구조를 형성할 수 있어 유과의 팽화력과 내부 구조 형성에 도움을 줄 것으로 생각되었다. 즉, 입자크기 분포도로 보면 수침시간을 10∼15일 사이로 정하는 것이 바람직할 것으로 생각되었다.
- 찹쌀전분의 수분함량은 6.41∼9.77% 범위로 유의적인(p<0.05) 차이가 있었으며, 조단백질 함량은 수침 0일 0.57%이었다가 수침기간이 길어질수록 감소하여 수침 10일과 15일에는 각각 0.42, 0.43%이었다.
- 찹쌀전분의 아밀로펙틴 분지사슬 중합도 분포율은 수침시간이 길어지면 DP6∼12의 분포율이 증가하였으며, DP13∼24의 분포율은 감소하였다.
- 물이 충분한 조건에서 전분을 가열하면 전분입자는 팽윤되고 분자사슬이 용해되는데, 팽윤력과 용해도는 전분에 따라 다르며, 물 흡수 능력의 지표가 된다고 하였다(Choi GC 등 2003). 찹쌀전분의 팽윤력은 가루보다 높아 수침 0일이 22.35였으며, 수침기간이 길어지면 약간 감소하다가 3일 이후부터 증가하였다. 찹쌀전분의 용해도는 가루와는 달리 매우 낮은 값을 보였는데, 이는 가열 중에 용출될 저분자가 수침과정에서 제거되었기 때문으로 생각되었다.
- 일반적으로 쌀가루의 가공성은 peak 점도가 높으면 좋은 특성을 갖는 것으로 알고 있으나, 유과 제조에 사용되는 찹쌀가루는 이 가루로 유과를 제조해서 평가가 이루어져야 할 것으로 생각되어 추후 실험을 통해 확인해야 할 것이다. 호화액의 peak와 breakdown 점도는 수침 10일 찹쌀가루가, trough, final, setback 점도는 수침 2, 3일 찹쌀가루가 모두 높은 점도를 나타냈다. 이는 수침 중에 나타나는 찹쌀의 성분변화나 전분의 구조적인 변화 때문이라고 생각되며, 아밀로펙틴으로만 구성된 찹쌀의 경우 아밀로펙틴의 분자구조와 분지중합도 등을 통해서 상관성을 찾아보는 것이 필요할 것으로 생각되었다.
후속연구
- 즉, 신선찰을 수침하여 유과 제조용 찹쌀가루를 제조할 때 가루의 입자분포도에서 3∼4개의 피크를 가지며, 유리전분입자 크기인 2∼10 μm의 피크 면적이 넓고 전분의 아밀로펙틴의 분지 사슬 DP6∼12 분포율이 높은 것이 좋을 것으로 생각되었다. 그러나 이 수침과정으로 제조된 찹쌀가루로 유과를 제조하여 품질을 평가하는 실험이 추가적으로 진행되어야 바람직한 결과를 도출할 수 있을 것이다.
- Peak 점도는 전분과 가루 사이에 큰 차이를 보이나, peak와 trough 점도 사이의 차이와 final 점도와 trough 점도의 차이는 비슷한 것에 대한 원인을 검토하는 것이 필요할 것으로 생각되었다. 또한 수침 15일된 찹쌀로 제조한 찹쌀가루는 모든 호화액의 점도가 매우 낮았으나, 전분 호화액의 점도는 높아 수침 15일에 생성된 물질 중에 가열에 의한 전분의 점도를 낮추는 것이 있을 것으로 생각되나, 이를 확인하기 위해서는 더 세분된 연구가 진행되어야 할 것으로 생각되었다.
- 호화액의 peak와 breakdown 점도는 수침 10일 찹쌀가루가, trough, final, setback 점도는 수침 2, 3일 찹쌀가루가 모두 높은 점도를 나타냈다. 이는 수침 중에 나타나는 찹쌀의 성분변화나 전분의 구조적인 변화 때문이라고 생각되며, 아밀로펙틴으로만 구성된 찹쌀의 경우 아밀로펙틴의 분자구조와 분지중합도 등을 통해서 상관성을 찾아보는 것이 필요할 것으로 생각되었다. 일반적으로 쌀의 RVA 점도특성은 전분입자 사이에 존재하는 지방과 단백질에 의해 팽윤과 붕괴 등에 영향을 크게 받는 것으로 알려져 있다.
- 찹쌀가루 호화액의 모든 점도는 수침 10일과 15일의 값이 완전히 다른 양상을 보이기 때문에 품질 지표를 호화액의 점도로 나타내기에는 어려움이 있다고 생각되었다. 일반적으로 쌀가루의 가공성은 peak 점도가 높으면 좋은 특성을 갖는 것으로 알고 있으나, 유과 제조에 사용되는 찹쌀가루는 이 가루로 유과를 제조해서 평가가 이루어져야 할 것으로 생각되어 추후 실험을 통해 확인해야 할 것이다. 호화액의 peak와 breakdown 점도는 수침 10일 찹쌀가루가, trough, final, setback 점도는 수침 2, 3일 찹쌀가루가 모두 높은 점도를 나타냈다.
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