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문제 정의
- 따라서 본 연구는 멥쌀을 주재료로 제조한 글루텐 프리 쌀 파스타의 텍스처 단점을 보완하기 위해 높은 아밀로오스 함량, 낮은 호화온도, 강한 겔의 특성을 갖고 있는 메밀, 녹두, 도토리 전분을 첨가하여 글루텐 프리 쌀 파스타를 제조하고 이에 따른 텍스처 특성 변화를 구체적으로 살펴보았다. 또한, 이를 통해 전분의 첨가에 따른 글루텐 프리 쌀 파스타의 구체적인 텍스처 특성을 규명하여 향후 글루텐 프리 식품 연구의 새로운 메뉴개발 자료로 제시하고자 한다.
- 따라서 본 연구는 멥쌀을 주재료로 제조한 글루텐 프리 쌀 파스타의 텍스처 단점을 보완하기 위해 높은 아밀로오스 함량, 낮은 호화온도, 강한 겔의 특성을 갖고 있는 메밀, 녹두, 도토리 전분을 첨가하여 글루텐 프리 쌀 파스타를 제조하고 이에 따른 텍스처 특성 변화를 구체적으로 살펴보았다. 또한, 이를 통해 전분의 첨가에 따른 글루텐 프리 쌀 파스타의 구체적인 텍스처 특성을 규명하여 향후 글루텐 프리 식품 연구의 새로운 메뉴개발 자료로 제시하고자 한다.
- 본 실험 결과 글루텐 프리 쌀 파스타에 메밀, 녹두 그리고 도토리 전분을 첨가하여 쌀 파스타의 텍스처 단점이 보완되었다. 본 실험은 멥쌀을 주 재료로 제조한 글루텐 프리 쌀 파스타의 텍스처 단점을 보완하기 위해 메밀, 녹두, 도토리 전분을 첨가하여 나타나는 텍스처 특성을 기계적 측정을 통해 연구한 논문이다. 그러나 파스타 제조 시 각 시료의 첨가되는 수분 함량을 조절하지 않아 절대적인 값에 대한 실험이 아닌 상대적인 특성을 비교한 실험이라는 것이 그 한계성이라 지적할 수 있다.
제안 방법
- 세몰리나 대조군을 설정하고, 멥쌀가루 500 g을 기준으로 메밀, 녹두, 도토리 전분을 50 g씩 첨가량을 증가하여 10%, 20%, 30% 비율로 계량하였으며, 멥쌀가루는 500 g에 차감된 값으로 계산하여 90%, 80%, 70%의 비율로 첨가 하였다. 5 g의 정제염과 25 g의 잔탄검은 대조군 및 실험군 시료에 첨가하여 총 11가지 시료의 계량을 완료 하였다. 반죽 배합기(vertical type mixer, N-5, Hobart, Triy, OH, USA)를 이용하여 모든 재료를 믹싱볼에 투입한 뒤, 500 g 기준 300 mL의 물을 넣어주었고 1분 30초간 혼합하여 반죽을 제조하였다.
- 글루텐 프리 쌀 파스타의 조리실험은 건면 50 g을1000 mL의 끓는 증류수에 넣고 2분간 삶은 후 냉수로 30초간 냉각하여 파스타를 제조하였으며, 종이타올(Kimtech pure paper towel, Yuhan kimberly, Seoul, Korea)로 파스타 표면의 수분을 제거 한 후 중량을 측정하였다. 각 시료는 3회 반복 측정하였다.
- 글루텐 프리 쌀 파스타의 조리실험은 건면 50 g을1000 mL의 끓는 증류수에 넣고 2분간 삶은 후 냉수로 30초간 냉각하여 파스타를 제조하였으며, 종이타올(Kimtech pure paper towel, Yuhan kimberly, Seoul, Korea)로 파스타 표면의 수분을 제거 한 후 중량을 측정하였다. 각 시료는 3회 반복 측정하였다.
- 글루텐 프리 파스타의 선행연구에 따르면 진공 상태 속에서 가해지는 강한 압력과 스크류를 통과해 디스크 밖을 빠져나오는 강한 팽윤력으로 인해 압출방식의 파스타가 훨씬 더 견고한 파스타를 제조할 수 있다 보고하였다(Wang N 등 1999, Chillo S 등 2010, Marti A & Pagani MA 등 2013) 따라서 본 연구도 완성된 반죽을 압출타입 파스타 제조기(extruder pasta machine D-35, La parmigiana Co., Fidenza, Italy)에 넣어 스크류를 통과 시킨 다음, 부착된 지름 6 mm, 두께 1.5mm의 마케로치니 디스크로 빠져나오는 파스타를 45 mm 길이로 잘라 제조하였다(Hildebrand C & Kenedy J 2010).
- 메밀, 녹두, 도토리 전분을 첨가한 글루텐 프리 쌀 파스타의 기계적 텍스처 측정은 조리 전과 후로 나뉘어 실시되었다.
- 주 재료인 쌀가루와 메밀, 녹두, 도토리 가루 1 g을 시료 판에 최대한 얇게 펴서 측정하였다. 메밀, 녹두, 도토리가루를 첨가하여 제조한 글루텐 프리 쌀 파스타는 시료별로 각각 1 g씩 생면과 숙면을 고르고 얇게 펴서 할로겐 수분측정기(Moisture Analyzer, MB-45, Ohaus Co., Nanikon, Switzland)에 넣고 각각 3회 반복 측정하여 그 평균값을 구하였다.
- 본 연구에서는 글루텐 프리 쌀 파스타의 텍스처 특성 향상을 위해 높은 아밀로오스 함량, 낮은 호화온도, 겔화가 가능하다는 특징을 갖고 있는 묵 재료들인 녹두(MB), 메밀(BW), 도토리(AC) 전분을 각각 10%, 20%, 30%를 첨가하여 파스타를 제조하고, 이에 대한 특성을 분석하였다. 조리 전과 후 수분 함량에 있어 대조군이 가장 낮았고, 모든 실험군은 유의적으로 높은 값을 나타내었다.
- 세몰리나 100%로 제조한 일반적인 파스타를 실험 대조군으로 이용하였고, 총 5차례 예비실험을 실시하였으며, 압출 방식으로 글루텐 프리 파스타를 제조한 선행 연구를 토대로 배합 비율을 정하였다(Kahlon TS & Chiu MCM 2015).
- 세몰리나 대조군을 설정하고, 멥쌀가루 500 g을 기준으로 메밀, 녹두, 도토리 전분을 50 g씩 첨가량을 증가하여 10%, 20%, 30% 비율로 계량하였으며, 멥쌀가루는 500 g에 차감된 값으로 계산하여 90%, 80%, 70%의 비율로 첨가 하였다. 5 g의 정제염과 25 g의 잔탄검은 대조군 및 실험군 시료에 첨가하여 총 11가지 시료의 계량을 완료 하였다.
- 시료의 texture 측정은 texture analyzer(TA-XT Express, Stable Micro Systems. Ltd, Godalming, UK)를 사용하여 경도(hardness), 부착성(adhesiveness), 탄력성(springiness), 씹힘성(cohesiveness), 응집성(cohensiveness) 총 5가지 항목에 대한 측정을 실시하였다. 측정은 HDP/PFS(Pasta Firmness/stickiness.
- 주 재료인 쌀가루와 메밀, 녹두, 도토리 가루 1 g을 시료 판에 최대한 얇게 펴서 측정하였다. 메밀, 녹두, 도토리가루를 첨가하여 제조한 글루텐 프리 쌀 파스타는 시료별로 각각 1 g씩 생면과 숙면을 고르고 얇게 펴서 할로겐 수분측정기(Moisture Analyzer, MB-45, Ohaus Co.
대상 데이터
- 글루텐 프리 쌀 파스타 제조에 사용할 쌀가루는 쌀가루, (주)대두식품(군산, 대한민국) 박력 쌀가루를 이용하였으며 메밀전분(메밀 100%, 화미식품, 봉평, 대한민국)과 녹두전분(녹두 100%, 화미식품, 중국산), 도토리 전분(도토리 100%, 화미식품, 중국산)은 일괄적으로 구매하여 사용하였다. 잔탄검(xanthan gum 100%, SoleGraells.
- 메밀, 녹두, 도토리 전분, 소금은 40 mesh체(Scandicrafts, Camarillo, CA, USA)에 내려 준비하고 사용되는 모든 재료는 전자저울(CP3202S, Sartorius Co., Goettingen, Germany)에 측량하여 실험재료로 이용하였다. 세몰리나 100%로 제조한 일반적인 파스타를 실험 대조군으로 이용하였고, 총 5차례 예비실험을 실시하였으며, 압출 방식으로 글루텐 프리 파스타를 제조한 선행 연구를 토대로 배합 비율을 정하였다(Kahlon TS & Chiu MCM 2015).
- 글루텐 프리 쌀 파스타 제조에 사용할 쌀가루는 쌀가루, (주)대두식품(군산, 대한민국) 박력 쌀가루를 이용하였으며 메밀전분(메밀 100%, 화미식품, 봉평, 대한민국)과 녹두전분(녹두 100%, 화미식품, 중국산), 도토리 전분(도토리 100%, 화미식품, 중국산)은 일괄적으로 구매하여 사용하였다. 잔탄검(xanthan gum 100%, SoleGraells. S.A. Barcelona, Spain)은 회사 홈페이지를 통해 구매하였고 대조군으로 사용할 세몰리나(semolina 100%, Decceco, Fara S. Martino, Italy)와 올리브오일(extra virgin olive oil 100%, Decceco, Fara S. Martino, Italy)은 이탈리아 수입산, 소금은 국내산 정제염(한주소금 100%, 동성, 신안, 대한민국)을 사용하였다.
- 파스타 조리는 시료 50 g을 500 mL의 끓는 물 100°C에 넣어 세몰리나 대조군은 4분, 전분을 첨가한 쌀 파스타 시료는 2분간 삶은 다음 건져내어, 2 g의 올리브유를 뿌려 버무려 준 뒤, 실온에서 1분간 냉각하였다. 조리된 파스타는 즉시 본 실험의 시료로 사용하였다.
데이터처리
- A-C Means in a row by different superscripts are significantly different at 5% significance level by Duncan's multiple range test.
- A-D Means in a row by different superscripts are significantly different at 5% significance level by Duncan's multiple range test.
- A-E Means in a row by different superscripts are significantly different at 5% significance level by Duncan's multiple range test.
- a-d Means in a column by different superscripts are significantly different at 5% significance level by Duncan's multiple range test.
- a-e Means in a column by different superscripts are significantly different at 5% significance level by Duncan's multiple range test.
- 모든 실험은 3회 반복 측정하여 그 결과를 SPSS Statistics(ver. 18.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)를 이용하여 분석하였다. 시료간의 유의성 검정은 one-way ANOVA를 이용하여 분석하였으며, p<0.
- 시료간의 유의성 검정은 one-way ANOVA를 이용하여 분석하였으며, p<0.05 수준에서 Duncan의 다중범위검정(Duncan's multiple range test)를 실시하여 각 시료간의 통계 유의성을 검증하였다.
- Ltd, Godalming, UK)를 사용하여 경도(hardness), 부착성(adhesiveness), 탄력성(springiness), 씹힘성(cohesiveness), 응집성(cohensiveness) 총 5가지 항목에 대한 측정을 실시하였다. 측정은 HDP/PFS(Pasta Firmness/stickiness. Rig)로 3회 반복 측정하여 평균값과 표준편차를 구하였다. 실험에 사용한 texture analyzer의 측정조건은 pro-test speed, test speed, post-speed 1.
성능/효과
- 씹힘성과 응집성은 대조군이 가장 높았고, RICE가 가장 낮았으며 3가지 전분의 첨가량이 증가할수록 높아졌다. 30% 실험군 간 비교에서는 MB30과 AC30에서 높은 씹힘성을 나타내었고, BW30은 높은 응집성을 나타내었다.
- 94 mm)이 가장 높았으며 전분의 첨가량이 증가할수록 응집성은 높아졌다. 30% 첨가 집단 간 비교에서 MB30은 0.93 mm을 나타내어 대조군과 유의적 차이를 나타내지 않았으므로 녹두 전분의 첨가는 응집성을 크게 향상 시킬 수 있을 것으로 사료된다.
- 경도는 대조군이 가장 높았으고, RICE가 가장 낮았으며, 전분의 첨가량이 증가할수록 경도는 높아졌다. AC30은 122.80 g으로 실험군 집단에서 가장 높은 값을 기록하여 도토리 전분의 첨가로 경도를 크게 높일 수 있음을 확인하였다.
- 경도는 대조군이 가장 높았으고, RICE가 가장 낮았으며, 전분의 첨가량이 증가할수록 경도는 높아졌다. AC30은 122.
- 경도는 도토리 전분의 첨가로 증가되었고 20% 첨가군 간 비교에 있어 녹두전분을 첨가한 시료가 가장 높은 값을 나타내며 유의적 차이를 나타내었으나, 다른 비교에 있어 유의적 차이는 나타나지 않았다.
- 10 mm)하였는데, 조리 후 급격하게 높아지는 부착성은 글루텐 프리 쌀 파스타의 가장 큰 단점이라 할 수 있다(Giménez MA 등2015). 그러나 본 실험 결과 메밀, 녹두, 도토리 전분을 첨가할수록 부착성은 낮아지는 결과를 나타내어 전분의 첨가가 부착성이 높아지는 단점을 보완 할 수 있음을 확인하였다.
- 조리 후 중량은 녹두 전분 첨가로 증가하였고 메밀,도토리 전분의 첨가로 감소하였다. 기계적 텍스처 측정 결과 메밀, 녹두, 도토리 전분의 첨가로 경도, 씹힘성, 응집성, 탄력성은 높아졌고, 부착성은 낮아졌다. 첨가량이 증가할수록 메밀은 탄력성을, 녹두는 씹힘성과 응집성을, 도토리 전분은 경도를 크게 증가시켰다.
- 86%로 가장 낮게 나타났고, 메밀 전분 첨가량이 증가할수록 수분 함량은 낮아지는 결과를 나타내었으며, 녹두 전분의 첨가는 수분함량을 증가 시켰다. 도토리 전분을 첨가한 시료들은 조리 전, 첨가량이 증가할수록 수분 함량은 높아지는 경향을 나타내었으나, 조리 후에는 첨가량이 증가할수록 수분 함량은 낮아져서 조리 전과 후, 각각 상반되는 결과를 나타내었다.
- 메밀 전분 첨가량이 증가할수록 수분 함량은 낮아졌으며, 녹두 전분과 도토리 전분 첨가량이 증가할수록 수분 함량은 증가하였다. 이는 도토리 전분의 수분 함량 값이 메밀, 녹두 전분에 비해 높다는 선행연구와 일치하는 경향을 나타낸다(Cho SA & Kim SK 2000).
- 조리 전과 후 수분 함량에 있어 대조군이 가장 낮았고, 모든 실험군은 유의적으로 높은 값을 나타내었다. 메밀 전분의 첨가량이 증가할수록 수분함량은 낮아졌고, 녹두 전분 첨가량이 증가할수록 수분 함량은 높아졌다. 도토리 전분은 조리 전 측정에 있어 함량이 증가할수록 높아졌으나, 조리 후에는 반대로 낮아졌다.
- 첨가량이 증가할수록 메밀은 탄력성을, 녹두는 씹힘성과 응집성을, 도토리 전분은 경도를 크게 증가시켰다. 본 실험 결과 글루텐 프리 쌀 파스타에 메밀, 녹두 그리고 도토리 전분을 첨가하여 쌀 파스타의 텍스처 단점이 보완되었다. 본 실험은 멥쌀을 주 재료로 제조한 글루텐 프리 쌀 파스타의 텍스처 단점을 보완하기 위해 메밀, 녹두, 도토리 전분을 첨가하여 나타나는 텍스처 특성을 기계적 측정을 통해 연구한 논문이다.
- 본 연구에 사용한 쌀가루의 수분 함량은 13.81%, 메밀, 녹두, 도토리 전분은 각각 11.52%, 14.20%, 15.38%, 대조군으로 사용한 세몰리나는 10.82%였다. 메밀, 녹두, 도토리 전분을 첨가한 글루텐 프리 쌀 파스타의 수분함량 측정 결과는 Table 1과 같다.
- 부착성과 탄력성은 대조군이 가장 낮았고 RICE가 가장 높았으며 전분 첨가량이 증가할수록 높아졌다. 쌀가루의 함량이 높을수록 부착성이 높아지는 실험 결과는 슈퍼자미 분말의 첨가량이 증가할수록 생면 파스타의 부착성이 증가했던 Noh JS & Park KH(2013)의 연구와도 일치하는 경향을 나타내었다.
- 수분 흡수율 측정 결과, 모든 글루텐 프리 실험군에 비해 세몰리나 대조군(132.73%)이 두 배 정도 낮은 수분 흡수율을 나타내었다. Holliger A(1963)의 선행연구에 따르면 단백질 함량이 적은 스파게티 면에서 흡수율이 높고, 단백질 함량이 높은 스파게티 면에서 흡수율이 낮았다 보고하였으며, 이는 강한 단백질 망상구조의 형성이 전분 입자들 사이로 수분이 침투하는 것을 방해하여 발생하는 현상으로(Sözer N & Kaya A2003) 본 실험도 글루텐 망상구조의 부재로 인해 모든 실험군의 수분 흡수율이 높아진 것으로 사료된다.
- Holliger A(1963)의 선행연구에 따르면 단백질 함량이 적은 스파게티 면에서 흡수율이 높고, 단백질 함량이 높은 스파게티 면에서 흡수율이 낮았다 보고하였으며, 이는 강한 단백질 망상구조의 형성이 전분 입자들 사이로 수분이 침투하는 것을 방해하여 발생하는 현상으로(Sözer N & Kaya A2003) 본 실험도 글루텐 망상구조의 부재로 인해 모든 실험군의 수분 흡수율이 높아진 것으로 사료된다. 실험군간 비교에서는 AC30(213.37%)이 가장 낮은 수분 흡수율을 나타났으며, 녹두전분을 30% 첨가한 MB30이 가장 높은 값(227.69%)을 나타내었다.
- 씹힘성과 응집성은 대조군이 가장 높았고, RICE가 가장 낮았으며 3가지 전분의 첨가량이 증가할수록 높아졌다. 30% 실험군 간 비교에서는 MB30과 AC30에서 높은 씹힘성을 나타내었고, BW30은 높은 응집성을 나타내었다.
- 씹힘성은 조리 전 측정결과와 같이 전분의 첨가량이 증가할수록 높아지는 경향을 나타내었으며 실험군 집단에서는 MB30(73.94 mm)이 가장 높은 값을 나타내었다.
- 응집성은 RICE(0.52 mm)가 가장 낮았고 대조군(0.94 mm)이 가장 높았으며 전분의 첨가량이 증가할수록 응집성은 높아졌다. 30% 첨가 집단 간 비교에서 MB30은 0.
- 조리 전 수분 측정값은 세몰리나 대조군(20.70%)이 가장 낮게 나타났으며, 가장 높은 수분 함량을 나타낸 시료는 도토리 전분을 30% 첨가한 AC30(36.38%)과 20% 첨가한 AC20(36.34%)이었다.
- 조리 전 중량 값은 세몰리나 대조군이 1.45 g으로 가장 낮았고 녹두, 도토리 전분 첨가량이 증가 할수록 중량은 높아졌다. 조리 후 중량 값도 대조군이 3.
- 본 연구에서는 글루텐 프리 쌀 파스타의 텍스처 특성 향상을 위해 높은 아밀로오스 함량, 낮은 호화온도, 겔화가 가능하다는 특징을 갖고 있는 묵 재료들인 녹두(MB), 메밀(BW), 도토리(AC) 전분을 각각 10%, 20%, 30%를 첨가하여 파스타를 제조하고, 이에 대한 특성을 분석하였다. 조리 전과 후 수분 함량에 있어 대조군이 가장 낮았고, 모든 실험군은 유의적으로 높은 값을 나타내었다. 메밀 전분의 첨가량이 증가할수록 수분함량은 낮아졌고, 녹두 전분 첨가량이 증가할수록 수분 함량은 높아졌다.
- 조리 후 수분 측정값 역시 조리전과 비슷한 양상을 나타내었는데, 세몰리나 대조군이 36.86%로 가장 낮게 나타났고, 메밀 전분 첨가량이 증가할수록 수분 함량은 낮아지는 결과를 나타내었으며, 녹두 전분의 첨가는 수분함량을 증가 시켰다. 도토리 전분을 첨가한 시료들은 조리 전, 첨가량이 증가할수록 수분 함량은 높아지는 경향을 나타내었으나, 조리 후에는 첨가량이 증가할수록 수분 함량은 낮아져서 조리 전과 후, 각각 상반되는 결과를 나타내었다.
- 45 g으로 가장 낮았고 녹두, 도토리 전분 첨가량이 증가 할수록 중량은 높아졌다. 조리 후 중량 값도 대조군이 3.36 g으로 가장 낮게 나타났고, 녹두 전분 첨가량이 증가할수록 높아졌으며, 메밀, 도토리 전분 첨가량이 증가할수록 낮아졌다. 모든 글루텐 프리 쌀 파스타 실험군은 세몰리나 대조군에 비해 높은 중량을 나타내었는데, 쌀가루의 경우 물과 친화력이 큰 불용성 식이섬유 함량이 높고 수분 결합력이 크기 때문에 반죽의 제조 및 조리 과정 중 밀가루에 비해 더 많은 수분과 결합하여 중량이 증가한 것으로 사료된다(Baik SJ & Kim HS 2001).
- 중량 및 수분 흡수율은 세몰리나 대조군이 모든 실험군에 비해 가장 낮았고 메밀, 녹두, 도토리 전분의 첨가로 중량은 증가하였다. 조리 후 중량은 녹두 전분 첨가로 증가하였고 메밀,도토리 전분의 첨가로 감소하였다. 기계적 텍스처 측정 결과 메밀, 녹두, 도토리 전분의 첨가로 경도, 씹힘성, 응집성, 탄력성은 높아졌고, 부착성은 낮아졌다.
- 도토리 전분은 조리 전 측정에 있어 함량이 증가할수록 높아졌으나, 조리 후에는 반대로 낮아졌다. 중량 및 수분 흡수율은 세몰리나 대조군이 모든 실험군에 비해 가장 낮았고 메밀, 녹두, 도토리 전분의 첨가로 중량은 증가하였다. 조리 후 중량은 녹두 전분 첨가로 증가하였고 메밀,도토리 전분의 첨가로 감소하였다.
후속연구
- 본 실험은 멥쌀을 주 재료로 제조한 글루텐 프리 쌀 파스타의 텍스처 단점을 보완하기 위해 메밀, 녹두, 도토리 전분을 첨가하여 나타나는 텍스처 특성을 기계적 측정을 통해 연구한 논문이다. 그러나 파스타 제조 시 각 시료의 첨가되는 수분 함량을 조절하지 않아 절대적인 값에 대한 실험이 아닌 상대적인 특성을 비교한 실험이라는 것이 그 한계성이라 지적할 수 있다. 파스타의 수분 함량은 텍스처 뿐만 아니라 다양한 특성에 영향을 미치며 향후 파스타의 첨가되는 수분 함량에 따른 텍스처 특성에 관한 확장된 연구가 나오기를 기대한다.
- 본 연구를 통해 향후 글루텐 프리 식품 연구 및 제조에 활용될 수 있는 전분과 쌀에 대한 특성들을 조사할 수 있었고 앞으로 이에 대한 연구 개발의 좋은 기초 자료로 활용되기를 기대한다.
- 그러나 파스타 제조 시 각 시료의 첨가되는 수분 함량을 조절하지 않아 절대적인 값에 대한 실험이 아닌 상대적인 특성을 비교한 실험이라는 것이 그 한계성이라 지적할 수 있다. 파스타의 수분 함량은 텍스처 뿐만 아니라 다양한 특성에 영향을 미치며 향후 파스타의 첨가되는 수분 함량에 따른 텍스처 특성에 관한 확장된 연구가 나오기를 기대한다.
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