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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 칼로스 쌀 품종을 이용한 쌀가루의 정상유동 특성, 동적 점탄 특성 및 페이스팅 특성을 측정하여 칼로스 쌀의 가공식품 제조를 위한 기초자료로 제공하며 칼로스 쌀로 만든 냉동 강황밥의 해동방법에 따른 품질특성을 분석하였다.
- 본 연구는 칼로스 품종으로 제조한 쌀가루 분산액(3, 6, 9%,w/w)에 따른 유변학적 특성 및 해동방법에 따른 냉동 강황 밥의 품질특성에 대하여 평가하였다. 쌀가루 분산액은 전단 담화 거동을 나타내었으며, 쌀가루 농도가 증가함에 따라 쌀가루 분산액의 점조도 지수, 겉보기 점도, Casson 항복응력 값이 증가하는 경향을 나타내었다.
제안 방법
- , Warriewood, Australia)를 사용하여 측정하였다. 3, 6,9%(w/w) 쌀가루 분산액을 50℃에서 1분간 유지시킨 후 95℃까지 6℃/분의 속도로 가열하고 95℃에서 5분간 유지시킨 다음, 다시 50℃까지 같은 속도로 냉각한 후 2분간유지시키는 표준방법으로 측정하였다. 여기서 얻은 점도 변화로부터 peak viscosity(최고점도), trough viscosity(최저점도), breakdown viscosity(최고점도－최저점도), final viscosity(최종점도), setback viscosity(최종점도－최저점도) 등이 측정되었다.
- 미국산 칼로스를 사용한 냉동 강황밥은 (주)우리식품(Pyeongtaek, Korea)에서 제공받아 사용하였으며 시료의 해동방법은 다음과 같다. 냉동밥이 담긴 용기를 각각 스팀기(미미즉석 스팀조리기, MFC-20A, MimiFC, Gyeonggi,Korea)에서 2분, 스마트오븐(DE68-04131A-06, Samsung, Seoul, Korea)에서 스팀을 누른 후 4분 50초, 전자레인지(RE-432 RM, Samsung)에서 4분 30초간 재가열하고20초간 식혀 본 실험의 시료로 사용하였다. 모든 실험은 시료 간의 차이를 줄이기 위하여 밥에 들어있는 채소와 고기는 제외하고 시료로 사용하였다.
- 동적 점탄성 실험은 2% strain 조건에서 진동수(frequency, ω) 0.63~62.8 rad/s 범위 내에서 저장탄성률(storage modulus, G′), 손실탄성률(loss modulus, G″), 복소점도(complex viscosity, η*) 및 tan δ(G″/G′)를 측정하였다.
- 수분함량은 AACC(15) 방법에 준하여 측정하였다. 밥의 수분함량은 105℃의 dry oven(Thermo Stable EOF-155, Daihan Scientific Co., Ltd., Seoul, Korea)에서 시료를 24시간 건조시킨 후 평균 수분함량 값을 측정하는 상압가열건조법으로 정량하였다. 각 시료는 3회 반복하여 평균값을 사용하였다.
- 색도는 colorimeter(JC 801, Color Techno System Corporation, Tokyo, Japan)를 이용하여 Hunter system에 의한 명도(L, lightness), 적색도(a, redness), 황색도(b,yellowness) 값을 측정하였다. 각 실험구당 3개의 샘플을 사용하여 한 샘플당 10회 반복 측정한 평균값을 나타내었다.
- 시료를 rheometer의 plate에 놓고 1.0~1,000 s-1의 광범위한 전단속도(γ) 범위에서 측정하였다.
- 시료를 원통형 용기(5 cm×2 cm, 지름×높이)에 24 g씩 담아 two-bite compression test를 실시하여 텍스처 profile을 얻어내었다.
- 쌀가루 분산액(3, 6, 9%, w/w)은 쌀가루와 증류수를 혼합하여 제조하였으며 실온에서 30분 동안 교반한 후 95℃의 항온수조에서 30분 동안 교반한 다음 사용하였다. 시료의 유변학적 특성을 측정하기 위하여 쌀가루 분산액은 가열한 후 즉시 사용하였다.
- 쌀가루 분산액(3, 6, 9%, w/w)은 쌀가루와 증류수를 혼합하여 제조하였으며 실온에서 30분 동안 교반한 후 95℃의 항온수조에서 30분 동안 교반한 다음 사용하였다. 시료의 유변학적 특성을 측정하기 위하여 쌀가루 분산액은 가열한 후 즉시 사용하였다.
- 3, 6,9%(w/w) 쌀가루 분산액을 50℃에서 1분간 유지시킨 후 95℃까지 6℃/분의 속도로 가열하고 95℃에서 5분간 유지시킨 다음, 다시 50℃까지 같은 속도로 냉각한 후 2분간유지시키는 표준방법으로 측정하였다. 여기서 얻은 점도 변화로부터 peak viscosity(최고점도), trough viscosity(최저점도), breakdown viscosity(최고점도－최저점도), final viscosity(최종점도), setback viscosity(최종점도－최저점도) 등이 측정되었다.
- 재가열하여 복원시킨 냉동밥을 각각 25알씩 발췌하여 caliper로 길이(length), 폭(width), 두께(thickness)를 측정하였다.
- 정상유동 특성은 25℃로 설정된 rheometer(MCR-102, Anton Paar, Graz, Austria)의 plate-plate system(직경5 cm, 간격 500 μm)을 이용하여 측정하였다.
- 본 실험에 사용된 칼로스 쌀은 2014년에 생산한 것으로 미국에서 수입한 것을 사용하였으며 쌀가루는 Cho 등(14)의 방법에 따라 제조하였다. 즉 쌀을 세척하여 쌀의 3배의 물을 가하여 실온에서 3시간 수침하고, 1시간 물기를 제거하여 40℃에서 건조하여 사용하였다. 분쇄기(HMF-3500SS,Hanil, Seoul, Korea)를 이용하여 분쇄하였으며 80 mesh표준체망을 통과시켜 본 실험의 시료로 사용하였다.
- 텍스처 특성은 Texture analyzer(COMPAC-100, Sun Scientific Co., Ltd., Tokyo, Japan)를 사용하여 다음과 같은 방법으로 측정하였다. 시료를 원통형 용기(5 cm×2 cm, 지름×높이)에 24 g씩 담아 two-bite compression test를 실시하여 텍스처 profile을 얻어내었다.
대상 데이터
- 미국산 칼로스를 사용한 냉동 강황밥은 (주)우리식품(Pyeongtaek, Korea)에서 제공받아 사용하였으며 시료의 해동방법은 다음과 같다. 냉동밥이 담긴 용기를 각각 스팀기(미미즉석 스팀조리기, MFC-20A, MimiFC, Gyeonggi,Korea)에서 2분, 스마트오븐(DE68-04131A-06, Samsung, Seoul, Korea)에서 스팀을 누른 후 4분 50초, 전자레인지(RE-432 RM, Samsung)에서 4분 30초간 재가열하고20초간 식혀 본 실험의 시료로 사용하였다.
- 본 실험에 사용된 칼로스 쌀은 2014년에 생산한 것으로 미국에서 수입한 것을 사용하였으며 쌀가루는 Cho 등(14)의 방법에 따라 제조하였다. 즉 쌀을 세척하여 쌀의 3배의 물을 가하여 실온에서 3시간 수침하고, 1시간 물기를 제거하여 40℃에서 건조하여 사용하였다.
- 즉 쌀을 세척하여 쌀의 3배의 물을 가하여 실온에서 3시간 수침하고, 1시간 물기를 제거하여 40℃에서 건조하여 사용하였다. 분쇄기(HMF-3500SS,Hanil, Seoul, Korea)를 이용하여 분쇄하였으며 80 mesh표준체망을 통과시켜 본 실험의 시료로 사용하였다.
- 각 실험구당 3개의 샘플을 사용하여 한 샘플당 10회 반복 측정한 평균값을 나타내었다. 표준판은 백색판을 사용하였고 L, a, b값은 각각 98.69, -0.04, -0.58이었다.
데이터처리
- , Seoul, Korea)에서 시료를 24시간 건조시킨 후 평균 수분함량 값을 측정하는 상압가열건조법으로 정량하였다. 각 시료는 3회 반복하여 평균값을 사용하였다.
- 색도는 colorimeter(JC 801, Color Techno System Corporation, Tokyo, Japan)를 이용하여 Hunter system에 의한 명도(L, lightness), 적색도(a, redness), 황색도(b,yellowness) 값을 측정하였다. 각 실험구당 3개의 샘플을 사용하여 한 샘플당 10회 반복 측정한 평균값을 나타내었다. 표준판은 백색판을 사용하였고 L, a, b값은 각각 98.
- 모든 실험 결과는 평균±표준편차로 나타내었으며 SAS version 9.4(SAS Institute Inc., Cary, NC, USA)를 이용하여 ANOVA 분석과 Fisher’s least significant differences에 의해 P<0.05 수준에서 시료 간에 유의성 검정을 시행하였다.
이론/모형
- Power law 모델식에 의하여 얻어진 유동성 지수(n)과 점조도 지수(K)로부터 전단속도 100 s-1에서의 겉보기 점도(apparent viscosity, ηa,100)를 계산하였다.
- 농도별 쌀가루 분산액의 페이스팅 특성은 Rapid ViscoAnalyzer(RVA Model 4, Newport Scientific PTY Ltd., Warriewood, Australia)를 사용하여 측정하였다. 3, 6,9%(w/w) 쌀가루 분산액을 50℃에서 1분간 유지시킨 후 95℃까지 6℃/분의 속도로 가열하고 95℃에서 5분간 유지시킨 다음, 다시 50℃까지 같은 속도로 냉각한 후 2분간유지시키는 표준방법으로 측정하였다.
- 수분함량은 AACC(15) 방법에 준하여 측정하였다. 밥의 수분함량은 105℃의 dry oven(Thermo Stable EOF-155, Daihan Scientific Co.
- 0~1,000 s-1의 광범위한 전단속도(γ) 범위에서 측정하였다. 시료의 정상유동 특성은 power law 모델식(식 1)과 Casson 모델식(식 2)을 적용하였다.
- 쌀가루의 수분, 조단백질, 조지방, 조회분 함량은 AACC(15) 방법에 따라 함량을 측정하였으며, 모든 실험은 3회 반복하여 평균값을 구하였다. 탄수화물은 100에서 이들 함량을 뺀 값으로 하였다.
성능/효과
- Power law 식으로부터 얻어진 점조도 지수와 겉보기 점도는 쌀가루 분산액의 농도가 증가함에 따라 유의적으로 증가하는 경향을 보였다. Casson 모델식으로부터 얻은 Casson 항복응력은 2.10~271.89 Pa 값의 범위를 나타내었으며 쌀가루의 농도가 증가함에 따라 증가하는 경향을 보였다. Chun과 Yoo(10)의 연구에서는 쌀가루 분산액의 농도가 증가함에 따라 단위부피당 입자 수가 증가하여 쌀가루 입자 사이의 상호작용이 증가하며, 이에 따라 겉보기 점도, 점조도 지수 및 항복응력이 증가하는 것으로 설명하고 있으며 본 연구의 연구 결과와 일치하였다.
- RVA를 사용하여 농도별 쌀가루 분산액의 페이스팅 특성치의 값은 Table 5와 같다. Pasting viscosity는 heating과 holding cycle 동안 기록되는 최고점도로 농도가 증가할수록 유의적으로 증가하는 경향을 보였다. Trough viscosity는 농도가 증가할수록 값이 증가하였으며 9%에서 1,364.
- Power law 식으로부터 얻어진 점조도 지수와 겉보기 점도는 쌀가루 분산액의 농도가 증가함에 따라 유의적으로 증가하는 경향을 보였다. Casson 모델식으로부터 얻은 Casson 항복응력은 2.
- 8 rad/s)에서 진동수가 증가함에 따라 G′과 G″ 값들이 증가하는 경향을 나타내었다. RVA에 의한 쌀가루의 페이스팅 특성은 농도가 증가할수록 peak viscosity, trough viscosity, final viscosity, breakdown viscosity, setback viscosity 값이 증가하였다. 재가열 조건에 따른 냉동 강황밥의 수분함량은 스팀기, 스마트오븐, 전자레인지로 해동한 순으로 유의적으로 높았다.
- Pasting viscosity는 heating과 holding cycle 동안 기록되는 최고점도로 농도가 증가할수록 유의적으로 증가하는 경향을 보였다. Trough viscosity는 농도가 증가할수록 값이 증가하였으며 9%에서 1,364.50 cP로 가장 높은 값을 보였다. Final viscosity는 63.
- 강황밥의 수분함량은 해동방법에 따라 스팀기 61.82%, 스마트오븐 53.39%, 전자레인지 50.32% 순으로 유의적으로 높은 값을 보였다(P<0.05).
- 기계적 텍스처 특성 분석 결과 경도, 부착성, 탄력성, 응집성, 깨짐성, 씹힘성 모든 값에서 스팀기가 유의적으로 낮은 값을 보였다. 결과적으로 스팀기를 이용하여 해동한 냉동 강황밥이 가장 부드러운 조직감을 보였다.
- 99). 구조적 측면에서 볼 때 강한 겔이나 고농도의 용액에서는 양(+)의 기울기를 나타내며 3~9% 농도의 쌀가루 분산액은 동적 점탄 특성이 양의 기울기를 나타내므로 구조적 성질이 강한 겔과 같음을 알 수 있었다. K′과 K″의 수치는 쌀가루 분산액의 농도가 증가함에 따라 유의적으로 증가하는 경향을 보였으며, 이러한 값의 증가는 분산액의 농도가 증가함에 따라 조밀한 입자 사이의 상호결합이 강해지기 때문이다(21).
- b값은 전자레인지가 가장 높은 값을 보였으며, 스팀기와 스마트오븐은 유의적으로 차이가 없었다. 기계적 텍스처 특성 분석 결과 경도, 부착성, 탄력성, 응집성, 깨짐성, 씹힘성 모든 값에서 스팀기가 유의적으로 낮은 값을 보였다. 결과적으로 스팀기를 이용하여 해동한 냉동 강황밥이 가장 부드러운 조직감을 보였다.
- Power law 모델식으로부터 얻은 유동성 지수 n 값은 비뉴턴 거동을 나타내는 지수로 1보다 크면 shearthickening을 나타내고 1보다 작으면 shear-thinning을 나타낸다(10). 모든 농도의 쌀가루 분산액은 유동성 지수(n)가 0.10~0.51로 1보다 작은 값을 가지므로 shear-thinning 거동을 나타내었으며, 농도가 증가함에 따라 shear-thinning 성질이 강해짐을 알 수 있었다. Shear-thinning 현상은 다당류 분자의 그물 구조가 전단하는 동안 파괴되어 나타나는 현상으로 설명할 수 있으며, 전단속도의 증가에 따라 그물구조 분자의 재형성 속도보다 그물구조의 파괴속도가 크기 때문에 나타나는 현상이다(17,18).
- Breakdown viscosity는 열과 전단에 대한 페이스트 저항성을 나타내며 값이 높을수록 분산액의 점도 변화 폭이 증가함을 나타낸다. 본 실험에서 breakdown viscosity는 농도가 증가할수록 값이 증가하므로 쌀가루 분산액의 농도가 증가할수록 가열 시 쌀가루 분산액의 점도 변화 폭이 증가하는 것을 알 수 있었다.
- 본 실험에서 tan δ값은 1보다 작은 값을 보이므로 쌀가루 분산액은 점성적 성질보다 탄성적 성질이 높음을 나타낸다.
- 1과 같고, Table 2에 쌀가루 분산액의 겉보기 점도(ηa,100), 점조도 지수(K), 유동성 지수(n), Casson 항복응력(σoc) 값을 나타내었다. 본 실험에서 사용된 쌀가루 분산액은 전단속도가 증가할수록 전단응력이 감소하는 pseudoplastic 특성을 나타내었다. Power law 모델식으로부터 얻은 유동성 지수 n 값은 비뉴턴 거동을 나타내는 지수로 1보다 크면 shearthickening을 나타내고 1보다 작으면 shear-thinning을 나타낸다(10).
- 본 연구에서는 모든 농도에서 ω가 증가함에 따라 G′과 G″ 수치가 증가하는 경향을 보였으며 G″보다 G′이 더욱 높은 값을 나타내었다.
- 재가열 조건에 따른 냉동 강황밥의 수분함량은 스팀기, 스마트오븐, 전자레인지로 해동한 순으로 유의적으로 높았다. 색도 측정 결과 L값은 스팀기가 유의적으로 높은 값을 보였다. a값은 음의 값을 보였으며, 스팀기에서 가장 낮았고 전자레인지에서 가장 높은 값을 보였다.
- 세 가지 재가열 방법을 사용한 냉동 강황밥의 밥알 크기측정 결과 스팀기로 재가열했을 때 밥알의 길이 9.58 mm, 폭 3.30 mm, 두께 2.05 mm로 모두 스마트오븐과 전자레인지로 해동한 것에 비해 유의적으로 높은 값을 보였다(Table 6). 스팀기를 사용하였을 때 밥알의 부피팽창이 일어나는 이유는 밥의 재가열 시 수증기로 인해 냉동밥이 수분을 흡수하기 때문으로 생각된다.
- 본 연구는 칼로스 품종으로 제조한 쌀가루 분산액(3, 6, 9%,w/w)에 따른 유변학적 특성 및 해동방법에 따른 냉동 강황 밥의 품질특성에 대하여 평가하였다. 쌀가루 분산액은 전단 담화 거동을 나타내었으며, 쌀가루 농도가 증가함에 따라 쌀가루 분산액의 점조도 지수, 겉보기 점도, Casson 항복응력 값이 증가하는 경향을 나타내었다. 쌀가루 분산액의 동적점탄 특성에 의하면 진동수 범위(0.
- 쌀가루 분산액의 농도가 증가함에 따라 G′, G″ 및 η* 값이 유의적으로 증가하는 것을 알 수 있었다.
- 46%로 가장 낮은 값을 보였으며 스마트오븐과 전자레인지로 해동한 시료 간의 차이는 없었다. 응집성은 시료의 형태를 구성하는 내부적 결합에 필요한 힘을 나타내는 특성으로 전자레인지 34.65%, 스마트오븐 27.33%, 스팀기 17.12%의 순으로 높은 값을 보였다. 깨짐성은 현저한 흐름이 일어나기 전에 변형이 없이 부서지는 특성으로 전자레인지 15,921.
- 이를 통해 쌀가루는 탄성적 성질이 점성적 성질보다 높은 것을 알 수 있었으며, ω가 증가할수록 η* 값은 감소하고 있어 쌀가루 분산액은 shear-thinning 거동을 나타냄을 다시 한 번 확인하였다.
- RVA에 의한 쌀가루의 페이스팅 특성은 농도가 증가할수록 peak viscosity, trough viscosity, final viscosity, breakdown viscosity, setback viscosity 값이 증가하였다. 재가열 조건에 따른 냉동 강황밥의 수분함량은 스팀기, 스마트오븐, 전자레인지로 해동한 순으로 유의적으로 높았다. 색도 측정 결과 L값은 스팀기가 유의적으로 높은 값을 보였다.
- 조단백질 함량 7.25±0.26%, 조지방 함량 1.23±0.20%, 조회분 함량 0.33±0.11%, 탄수화물 함량은 91.19%로 나타났다.
- 20 g로 가장 낮은 값을 나타내었다. 탄력성은 시료를 눌렀을 때 생긴 변형이 힘이 제거되었을 때 원래의 상태로 회복되는 특성으로 스팀기를 사용하였을 때 22.46%로 가장 낮은 값을 보였으며 스마트오븐과 전자레인지로 해동한 시료 간의 차이는 없었다. 응집성은 시료의 형태를 구성하는 내부적 결합에 필요한 힘을 나타내는 특성으로 전자레인지 34.
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