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문제 정의
- 본 연구에서는 밥의 품질향상을 위하여 열판, IH(Induction Heat) 및 압력 밥솥의 취반기별 취반미의 이화학적 특성으로 무게, 부피 및 수분용해도지수(Water Soluble Index, WSI)의 변화, 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)을 이용한 시료의 미세구조 및 시차주사열량계(Differential Scanning Calorimetry, DSC)에 의한 상변이 특성을 비교 분석하였다. 또한, 밥의 보온 시간에 따른 소비자 기호도 조사를 통하여 바람직한 취반 profile을 위한 기초 자료를 마련하고자 한다.
가설 설정
- 2) Values with different superscripts within the same column are significantly different (p<0.05).
- 2) Values with different superscripts within the same row are significantly different (p<0.05).
제안 방법
- 2배의 물을 가하여 사용하였다(Kim 등 1986, Min 등 1992). 각 가열 방식별 취반기의 취반 후 5분 간격으로 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40 및 45분에 시료를 채취하였고, 시료 채취의 위치는 밥솥의 좌우와 중앙을 기준으로 겉, 중간 및 바닥부분을 채취하였다. 압력 밥솥의 경우, 취반 소요시간이 37분으로 다른 밥솥에 비해 짧은 관계로 40분까지 취반 후 시료를 채취하였고, 열판 밥솥의 경우, 취반은 30분에 종료되었지만, 뜸들이기 시간인 15분을 포함하여 시료를 채취하였다.
- , Seoul, Korea)을 사용하여 40 g씩 흰 사기그릇(90 mm diameter×40 mm depth)에 담아 뚜껑을 닫은 다음 소비자에게 제시하였다. 검사시료 간에 잔류성을 최소화하기 위해 물, 크래커 및 뱉는 컵 등을 함께 제시하였다. 각 시료의 용기에는 난수표를 이용하여 추출된 숫자를 기입하였으며, 시료 제시순서는 오차를 최소화하기 위해 랜덤화 완전 블록 실험계획법(randomized complete block design)을 적용하였다(Kim 등1993).
- 본 연구에서는 바람직한 취반을 위하여 열판, IH 및 압력 밥솥 취반기의 가열방식에 따른 취반 중 시간대별 취반미의 물리적 특성, 주사전자현미경(SEM)을 이용한 시료의 미세구조, 시차주사열량계(DSC)에 의한 상변이 특성 및 밥의 보온시간에 따른 소비자 검사를 비교 분석하였다. 취반 초기에 압력 밥솥 밥의 부피가 가장 크게 증가하였고, IH 밥솥 밥의 부피 변화는 꾸준히 증가하였다(p<0.
- 본 연구에서는 밥의 품질향상을 위하여 열판, IH(Induction Heat) 및 압력 밥솥의 취반기별 취반미의 이화학적 특성으로 무게, 부피 및 수분용해도지수(Water Soluble Index, WSI)의 변화, 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)을 이용한 시료의 미세구조 및 시차주사열량계(Differential Scanning Calorimetry, DSC)에 의한 상변이 특성을 비교 분석하였다. 또한, 밥의 보온 시간에 따른 소비자 기호도 조사를 통하여 바람직한 취반 profile을 위한 기초 자료를 마련하고자 한다.
- 즉, 취반수 50 mL를 원심분리 튜브에 넣고, 분산시킨 후, 흔들어 주면서 30℃에서 30분간 방치한 다음 3,000 rpm에서 10분간 원심 분리하였다. 상등액은 미리 항량을 구한 수분정량 수기에 담아 105℃에서 건조기(VS-1202D3N, Vision, Seoul, Korea)를 이용하여 하룻밤 건조하였으며, 건조 후 남은 고형분량을 측정하여 시료에 대한 백분율로서 수분용해도지수(WSI)를 산출하였다. 취반시간이 길어질수록 압력밥솥은 20분 취반 시, 열판 밥솥은 25분 취반 시, IH 밥솥은 30분 취반 시 밥물의 양이 거의 남아있지 않았으며, 밥의 취반수가 없을 경우인 취반 30분 이후에는 500 mL 비이커에 취반시료 30 g을 넣고, 증류수 30 mL를 첨가한 후 약 30초 정도 흔들어 취반수를 만들어 측정하였다.
- 소비자 기호도 검사를 위해 모든 시료는 상온에서 1시간 식혀서 밥의 온도 28℃에서 아이스크림 주걱(60 mm diameter, Saejang Co., Seoul, Korea)을 사용하여 40 g씩 흰 사기그릇(90 mm diameter×40 mm depth)에 담아 뚜껑을 닫은 다음 소비자에게 제시하였다.
- 취반기의 가열방식별 밥의 소비자 검사에 참여한 소비자들은 본 검사에 참여할 의사 및 시간적 여유가 있으며, 서울 및 경기지역에 거주하고 있는 연령 20~60대 주부 총 120명이었다. 소비자의 기호도 검사는 패널들 간의 상호작용을 최소화하기 위해 칸막이가 설치된 booth에서 수행하였다. 소비자 기호도 검사를 위해 모든 시료는 상온에서 1시간 식혀서 밥의 온도 28℃에서 아이스크림 주걱(60 mm diameter, Saejang Co.
- 압력 밥솥의 경우, 취반 소요시간이 37분으로 다른 밥솥에 비해 짧은 관계로 40분까지 취반 후 시료를 채취하였고, 열판 밥솥의 경우, 취반은 30분에 종료되었지만, 뜸들이기 시간인 15분을 포함하여 시료를 채취하였다. 시료는 약 30 g씩 채취하였으며, 취반시간 5분에서 25분까지의 채취된 취반 시료는 물기를 제거한 후, 폴리에틸렌 봉지에 밀봉하여 －20℃ 냉동고(Super Cool CF-1022D, Samsung, Seoul, Korea)에 저장하였다. 그 후 취반된 30분에서 45분까지의 시료들은 열기가 있어, 약 10분여 정도 폴리에틸렌 백에 담아 밀봉하지 않은 채로 상온에서 방냉 후 －20℃ 냉동 저장하였다.
- 시료의 상전이 특성은 Thermal Analysis Data Station(Norwalk, Conn., USA)이 연결된 시차주사열량계(DSC, PerkinElmer, Norwalk, CT., USA)를 사용하여 3회 반복 측정하였다. DSC는 indium metal에 의해 보정하였고, 시료의 비열의 균형을 위해 증류수를 넣은 stainless steel 팬을 사용하였다.
- 열판, IH 및 압력 밥솥 취반기의 가열방식에 따라 취반 중 5, 15, 25, 35 및 45분 후 채취한 시료의 DSC 측정값은 Table 4에 나타나 있다. 압력 밥솥의 시료 경우, 취반 종료시간이 다른 취반기들과 달리 일찍 끝나기 때문에, 35분 시료까지만 DSC 측정을 하였다. 각 취반기의 호화개시온도는 열판 밥솥이 41.
- 열판, IH 및 압력 밥솥 취반기의 가열방식에 따라 취반 중 5, 15, 25, 35, 및 45분 후 밥의 SEM의 미세구조를 관찰하였으며, 취반 시간대별 열판, IH 및 압력 밥솥 취반기의 밥의 표면과 단면 미세구조는 Fig. 1~5에 나타나 있다. 취반 5분 후 열판과 IH 밥솥의 밥 표면은 다각형의 모양을 뚜렷이 유지하였으며, 단면의 경우 전분입자들이 층을 이루어 계단형 모양으로 그 형태를 유지하고 있었다.
- 취반시간에 따라 채취된 시료의 미세구조를 관찰하기 위해 농도가 다른 에탄올을 이용하여 미세구조의 변형을 최소화하도록 탈수하였다. 즉, 약 30 g의 시료에 2배량의 50, 70, 80, 85, 90, 95 및 100%의 에탄올을 단계적으로 30분씩 2회 침지한 후, 침지가 끝난 시료들은 다시 2-메틸-2-프로판올에 30분 간격으로 2회 반복하여 침지하였다. 탈수된 시료는 데시케이터에 저장하였다.
- 취반기별 각 취반시간에 따라 채취한 시료의 미세구조는 주사전자현미경(SEM S-2380, Hitachi, Tokyo, Japan)으로 조사하였다. 취반시간에 따라 채취된 시료의 미세구조를 관찰하기 위해 농도가 다른 에탄올을 이용하여 미세구조의 변형을 최소화하도록 탈수하였다.
- 취반기별 각 취반시간에 따라 채취한 시료의 미세구조는 주사전자현미경(SEM S-2380, Hitachi, Tokyo, Japan)으로 조사하였다. 취반시간에 따라 채취된 시료의 미세구조를 관찰하기 위해 농도가 다른 에탄올을 이용하여 미세구조의 변형을 최소화하도록 탈수하였다. 즉, 약 30 g의 시료에 2배량의 50, 70, 80, 85, 90, 95 및 100%의 에탄올을 단계적으로 30분씩 2회 침지한 후, 침지가 끝난 시료들은 다시 2-메틸-2-프로판올에 30분 간격으로 2회 반복하여 침지하였다.
- 상등액은 미리 항량을 구한 수분정량 수기에 담아 105℃에서 건조기(VS-1202D3N, Vision, Seoul, Korea)를 이용하여 하룻밤 건조하였으며, 건조 후 남은 고형분량을 측정하여 시료에 대한 백분율로서 수분용해도지수(WSI)를 산출하였다. 취반시간이 길어질수록 압력밥솥은 20분 취반 시, 열판 밥솥은 25분 취반 시, IH 밥솥은 30분 취반 시 밥물의 양이 거의 남아있지 않았으며, 밥의 취반수가 없을 경우인 취반 30분 이후에는 500 mL 비이커에 취반시료 30 g을 넣고, 증류수 30 mL를 첨가한 후 약 30초 정도 흔들어 취반수를 만들어 측정하였다.
대상 데이터
- 본 실험에서 사용된 쌀은 2005년산 경기 추청미를 진공필름에 의해 포장되어 2℃에서 저온 저장된 저장미를 사용하였으며, 실험에 사용 시 900 g 정도로 폴리에틸렌 백에 밀봉하여 냉장 보관하면서 분석에 사용하였다.
- 쌀은 수압세미기(PR-7J, Aiho, Co. Ltd., Toyokawa, Japan)에 일정하게 수세하여 열판 밥솥(SJ-1001, Samsung, Seoul, Korea), IH(Induction Heat) 밥솥(NH-AH18K, Zojirushi, Tokyo, Japan) 및 압력 밥솥(NPC-180G, 압력 1.4 kgf/cm2, Zojirushi, Tokyo, Japan)에 제조사의 사용법에 따라 각각 최적 가수율인 1.45, 1.3 및 1.2배의 물을 가하여 사용하였다(Kim 등 1986, Min 등 1992). 각 가열 방식별 취반기의 취반 후 5분 간격으로 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40 및 45분에 시료를 채취하였고, 시료 채취의 위치는 밥솥의 좌우와 중앙을 기준으로 겉, 중간 및 바닥부분을 채취하였다.
- 취반기의 가열방식별 밥의 소비자 검사에 참여한 소비자들은 본 검사에 참여할 의사 및 시간적 여유가 있으며, 서울 및 경기지역에 거주하고 있는 연령 20~60대 주부 총 120명이었다. 소비자의 기호도 검사는 패널들 간의 상호작용을 최소화하기 위해 칸막이가 설치된 booth에서 수행하였다.
데이터처리
- 본 실험은 3회 반복 실험하였으며, 각 분석 항목에서 시료 간 차이검증은 SAS(Statistical Analysis System, ver. 9.2, SAS Institute Inc., Cary, NC, USA)를 이용하여 분산분석을 실시하였다. 분산분석 결과, 시료 간 차이가 있는 특성의 경우, SNK(Student Newman Keul)의 다중비교 방법을 사용하여 각 시료의 평균값을 비교하였다.
- , Cary, NC, USA)를 이용하여 분산분석을 실시하였다. 분산분석 결과, 시료 간 차이가 있는 특성의 경우, SNK(Student Newman Keul)의 다중비교 방법을 사용하여 각 시료의 평균값을 비교하였다. 소비자 기호도와 특성강도 변화는 Xlstat software(Xlstat User's Guide, Paris, France)를 사용하였다.
이론/모형
- DSC를 작동하기 전에 시료팬을 2시간 동안 상온에서 방치하였으며, 시료는 10℃/min 속도로 30℃에서 130℃까지 가열하였다. DSC thermogram에 의해 시료 상변화에 흡수된 열량(엔탈피, ⊿H, cal/g), 초기온도(To), 종료온도(Tc) 및 최고온도 (Tp)를 Lund(1987)에 의해 기술된 방법으로 산출하였다.
- 검사시료 간에 잔류성을 최소화하기 위해 물, 크래커 및 뱉는 컵 등을 함께 제시하였다. 각 시료의 용기에는 난수표를 이용하여 추출된 숫자를 기입하였으며, 시료 제시순서는 오차를 최소화하기 위해 랜덤화 완전 블록 실험계획법(randomized complete block design)을 적용하였다(Kim 등1993). 기호도 관능검사 항목으로는 향(odor), 외관(appearance), 맛(taste), 조직감(texture) 및 전반적인 기호도(overall acceptance), 총 5개 항목이었으며, 특성강도는 윤기(shininess), 색의 정도(color intensity), 밥 특유의 향(characteristic rice odor), 밥 특유의 맛(characteristic rice taste), 밥알 표면의 거칠음(roughness of rice surface), 경도(hardness) 및 찰기(stickiness) 등 총 7개 항목이었다.
- 소비자 기호도와 특성강도 변화는 Xlstat software(Xlstat User's Guide, Paris, France)를 사용하였다.
- 취반기별 각 취반시간에 따라 채취한 시료는 AACC 방법(2000)에 의해 부피를 측정하였다. 취반시료의 수분용해도지수(Water Soluble Index, WSI)는 Anderson(1982) 방법에 의해 측정하였다.
- 취반기별 각 취반시간에 따라 채취한 시료를 동결 건조하여 준비한 시료의 수분함량은 grain crusher(Kett, Tokyo, Japan)를 사용하여 분쇄한 다음 AOAC 방법(1995)에 의해 건조기(VS-1202D3N, Vision, Seoul, Korea)를 사용하여 105℃로 건조시켜 측정하였다.
- 취반기별 각 취반시간에 따라 채취한 시료는 AACC 방법(2000)에 의해 부피를 측정하였다. 취반시료의 수분용해도지수(Water Soluble Index, WSI)는 Anderson(1982) 방법에 의해 측정하였다. 즉, 취반수 50 mL를 원심분리 튜브에 넣고, 분산시킨 후, 흔들어 주면서 30℃에서 30분간 방치한 다음 3,000 rpm에서 10분간 원심 분리하였다.
성능/효과
- 30분에서 45분까지의 취반 시 30분에서 압력, 열판 및 IH 밥솥의 순서로 시료의 WSI 값이 높게 나타났으며, 열판 밥솥의 경우, 30분 이후(뜸들이기) 시간부터의 WSI 값은 큰 차이를 보여주고 있지 않았다. 압력 밥솥은 열판 밥솥보다 시료의 WSI 값이 높게 나타나긴 하였지만, 열판 밥솥과 마찬가지로 종료 시간까지 큰 차이를 보여주고 있지 않았다.
- IH 밥솥의 밥에서 전반적인 기호도가 가장 높게 나타났으며, 보온 시간이 길어질수록 모든 취반기의 밥은 기호도가 낮아지는 것으로 나타났다(p<0.001).
- 시간이 경과할수록 압력 밥솥과 열판 밥솥 밥의 무게와 부피 변화는 서로 유사한 경향을 나타내었다. SEM으로 조사한 미세구조에서 취반 시간대별 밥의 미세구조의 변화는 각각 취반기에 따라 전분층의 변화 경향이 다르게 나타남을 보여주었다. 취반 초기에 압력 밥솥의 경우, 비교적 빠른 시간 내에 수화 현상을 보여 주었고, 취반 후기에는 IH 밥솥의 경우 전분입자가 더 변형되어 있음을 보여 주었다.
- 8℃에서 시료의 호화 peak가 나타났다. 각 취반기별로 취반 시간이 지날수록 압력밥솥의 호화엔탈피는 점점 감소하는 경향을 보여주었다. 열판과 IH 밥솥의 경우에는 호화엔탈피가 다시 증가하는 것으로 나타났다.
- 압력 밥솥의 시료 경우, 취반 종료시간이 다른 취반기들과 달리 일찍 끝나기 때문에, 35분 시료까지만 DSC 측정을 하였다. 각 취반기의 호화개시온도는 열판 밥솥이 41.9~64.3℃, IH 밥솥이 41.4~76.9℃, 압력 밥솥이 44.8~74.2℃에 걸쳐 있었고, 호화종료온도는 열판 밥솥이 56.3~78℃, IH 밥솥이 58.4~86.6℃, 압력 밥솥이 58.1~83.5℃에 걸쳐 나타내고 있으며, 열판 밥솥의 경우, 49.5~69.6℃, IH 밥솥의 경우, 50.5~82.8℃, 압력 밥솥의 경우, 51.4~82.8℃에서 시료의 호화 peak가 나타났다. 각 취반기별로 취반 시간이 지날수록 압력밥솥의 호화엔탈피는 점점 감소하는 경향을 보여주었다.
- 001). 결론적으로 밥의 품질은 취반기의 가열방식에 영향을 받으며, 압력 밥솥과 IH 밥솥의 밥이 열판 밥솥의 밥보다 더 좋은 것으로 조사되었다.
- 이러한 취반 시간대별 밥의 미세구조의 변화는 쌀알의 부피 변화(Table 1)와 비슷한 경향을 보여주었다. 그러나 취반 45분 후 IH 밥솥의 밥에 비해 열판 밥솥의 밥의 미세구조에서 전분입자 형태를 관찰할 수 있었다(Fig. 5). 취반 종료 부근에서 IH 밥솥의 밥의 경우, 열판 밥솥의 밥에 비해 전분의 형태를 관찰하기 어려웠다.
- 각 시료의 용기에는 난수표를 이용하여 추출된 숫자를 기입하였으며, 시료 제시순서는 오차를 최소화하기 위해 랜덤화 완전 블록 실험계획법(randomized complete block design)을 적용하였다(Kim 등1993). 기호도 관능검사 항목으로는 향(odor), 외관(appearance), 맛(taste), 조직감(texture) 및 전반적인 기호도(overall acceptance), 총 5개 항목이었으며, 특성강도는 윤기(shininess), 색의 정도(color intensity), 밥 특유의 향(characteristic rice odor), 밥 특유의 맛(characteristic rice taste), 밥알 표면의 거칠음(roughness of rice surface), 경도(hardness) 및 찰기(stickiness) 등 총 7개 항목이었다. 모든 기호도 특성은 9점 항목척도(1=대단히 싫다, 5=보통, 9=대단히 좋다), 특성강도는 7점 항목척도(1=대단히 낮음 혹은 옅은, 4=보통 정도, 7=대단히 높음 혹은 진한)를 사용하였다.
- 밥의 특성강도 면에서 취반 직후 IH 밥솥의 밥이 윤기, 밥 특유의 향 및 밥 특유의 맛이 가장 높게 나타났다(p<0.001).
- 보온 12시간 후, IH 밥솥의 경우 밥이 윤기와 찰기는 가장 높았고, 표면의 거칠음은 가장 낮았으며, 압력 밥솥 밥의 경우, 색의 강도, 밥 특유의 향, 밥 특유의 맛 및 경도가 가장 높게 평가되었다(p<0.001).
- 보온 6시간 후, 압력 밥솥의 밥이 열판 밥솥과 IH 밥솥의 밥보다 색, 밥 특유의 향, 표면의 거칠음 및 경도는 높게 나타났고, 윤기는 낮게 나타났다(p<0.001).
- 소비자 검사에서 취반 직후 0, 6 및 12시간 보온 시간에서 IH 밥솥의 밥이 향, 외관, 맛, 조직감 및 전반적인 기호도가 가장 높게 나타났으며, 그 다음 압력 밥솥의 밥이 열판 밥솥의 밥보다 다소 높은 경향을 보여주었다(p<0.001).
- 001). 압력 밥솥의 경우, 열판 밥솥보다 윤기, 색, 밥 특유의 향, 밥 특유의 맛, 경도 및 찰기는 높게 나타났고, 표면의 거칠음은 낮게 나타났다. 보온 6시간 후, 압력 밥솥의 밥이 열판 밥솥과 IH 밥솥의 밥보다 색, 밥 특유의 향, 표면의 거칠음 및 경도는 높게 나타났고, 윤기는 낮게 나타났다(p<0.
- 취반 종료 부근에서 IH 밥솥의 밥의 경우, 열판 밥솥의 밥에 비해 전분의 형태를 관찰하기 어려웠다. 이러한 결과 분석에서 취반시간대별 밥의 미세구조의 변화는 취반기에 따라 전분층의 변화 경향이 다르게 나타남을 보여 주었다. 취반 초기에 압력밥솥의 경우, 비교적 빠른 시간 내에 수화 현상을 보여 주었고, 취반 후기에는 IH 밥솥의 경우, 전분입자가 더 변형되어 있음을 보여주었다.
- 1~5에 나타나 있다. 취반 5분 후 열판과 IH 밥솥의 밥 표면은 다각형의 모양을 뚜렷이 유지하였으며, 단면의 경우 전분입자들이 층을 이루어 계단형 모양으로 그 형태를 유지하고 있었다. 압력 밥솥의 밥의 경우, 취반 5분 후부터 단면의 전분 형태는 수화되어 전분의 크기가 다소 커지며, 조직의 균열을 보이고 있어, 열판과 IH 밥솥에 비해 취사 초기 단계부터 변화된 구조를 보여 주었다(Fig.
- 취반 이후 25분대에는 압력 밥솥의 밥은 다른 밥솥들의 밥과는 달리 표면의 다각형 모양은 거의 찾아볼 수 없으며, 단면의 경우, 층의 형태가 흐트러져 있는 것을 보아 쌀의 호화과정이 일어나고 있음을 보여주었다. 또한 열판 밥솥의 밥에서도 호화과정이 일어나고 있음을 볼 수 있었다.
- 취반 직후 0, 6 및 12시간 모든 보온 시간에서 IH 밥솥의 밥이 향, 외관, 맛, 조직감 및 전반적인 기호도가 가장 높게 나타났으며, 그 다음 압력 밥솥의 밥이 열판 밥솥의 밥보다 다소 높은 경향을 보여주었다(p<0.001).
- 열판, IH(Induction Heat) 및 압력 밥솥 취반기의 가열방식에 따른 취반 중 시간대별 밥의 무게와 부피 변화는 Table 1에 나타나 있다. 취반 후 10분까지 열판 밥솥과 IH 밥솥은 밥의 무게나 부피가 거의 변화가 없었다. 압력 밥솥 밥의 경우, 다른 밥솥의 밥보다 시간대별 무게와 부피가 크게 증가하였으나, 30분 이후부터 거의 일정하게 부피를 유지하였다(p<0.
후속연구
- 열판과 IH 밥솥의 경우에는 호화엔탈피가 다시 증가하는 것으로 나타났다. 이는 실험과정에서 취반시간에 따라 채취된 시료는 동결 건조하며, 각 취반기별 호화정도가 다른 상태에서 시료가 동결 건조되는 동안 전분의 재결정이 이루어지고, 호화정도에 따라 재결정 양상도 다르게 나타나는 것으로 판단되며, 향후 이에 대한 연구가 필요한 것으로 사료된다. 감소변화는 압력 밥솥의 밥이 가장 빠르면서도 크게 나타났으며, 열판 밥솥과 IH 밥솥은 비슷한 경향을 보여주었다.
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