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문제 정의
- 따라서, 본 연구에서는 품종별 국내산 및 수입산 쌀가루의 입자크기에 따른 품질특성에 대한 기초자료를 확보하기 위하여 쌀가루의 입도를 분석하고, 아밀로오스, 조단백질, 조지방 함량 등의 이화학적 특성과 색도, 호화특성, 수분흡수지수, 수분용해지수 등의 품질특성 차이를 비교하고자 하였다.
- 본 연구에서는 쌀의 새로운 품종들이 개발됨에 따라 기존품종이나 국외에서 재배되는 품종과 비교하고, 품종별 쌀가루의 입자크기에 따른 품질특성에 대한 기초자료를 확보하기 위하여 쌀가루의 입도를 분석하고, 아밀로오스, 조단백질, 조지방 함량 등의 이화학적 특성과 색도, 호화특성, 수분흡수지수, 수분용해지수 등의 품질특성 차이를 비교하고자 하였다. 사용된 원료 쌀은 국내산 쌀은 미소미, 현품, 선품, 친들 및 삼광 등 5가지 품종과 수입쌀은 미국쌀, 중국쌀, 태국쌀 등 3가지 품종을 입자크기에 따라 150 mesh, 200 mesh, 250mesh로 분류하여 실험용으로 하였다.
제안 방법
- 본 연구에서는 쌀의 새로운 품종들이 개발됨에 따라 기존품종이나 국외에서 재배되는 품종과 비교하고, 품종별 쌀가루의 입자크기에 따른 품질특성에 대한 기초자료를 확보하기 위하여 쌀가루의 입도를 분석하고, 아밀로오스, 조단백질, 조지방 함량 등의 이화학적 특성과 색도, 호화특성, 수분흡수지수, 수분용해지수 등의 품질특성 차이를 비교하고자 하였다. 사용된 원료 쌀은 국내산 쌀은 미소미, 현품, 선품, 친들 및 삼광 등 5가지 품종과 수입쌀은 미국쌀, 중국쌀, 태국쌀 등 3가지 품종을 입자크기에 따라 150 mesh, 200 mesh, 250mesh로 분류하여 실험용으로 하였다. 가공용 쌀가루의 품종 및 입자크기에 따라 150 mesh는 95.
- 쌀가루 시료 100 mg에 증류수 10 mL를 가하여 잘 섞이도록 분산시킨 다음, 30℃ 및 85℃에서 1시간 동안 교반한후 원심분리 하였다. 원심 분리한 침전물의 양(g)과 상등액을 건조한 후 무게를 재어 수분흡수지수 및 수분용해지수를 산출하였다.
- 제분된 쌀가루는메시(mesh)별 150, 200 및 250 mesh의 표준체를 통과시켜 입자크기에 따라 < 150 mesh, 150~200 mesh, 200~250 mesh의 쌀가루를 분류시켰으며, 밀봉하여 냉동실에 보관하면서 시료로 이용하였다.
- 품종별 가공용 쌀가루 입자크기에 따른 입도분석은 입자크기로 분류된 쌀가루를 입도분석기(Malvern Mastersizer 2000,Malvern Instruments Ltd., MV, UK)를 이용하여 각각 쌀가루의 농도가 0.03%가 되도록 에탄올을 분산용매로 하여 측정하였다.
- 품종별 가공용 쌀가루 입자크기에 따른 품질특성 차이를 비교하기 위하여 이화학적 특성을 분석하였다. 아밀로스 함량은 쌀가루 0.
대상 데이터
- 실험에 사용된 쌀은 국립식량과학원 중부작물부 시험용 포장에서 2015년에 재배 및 수확한 것으로, 자포니카형인 미소미(Misomi), 현품(Hyunpum), 선품(Sunpum), 친들(Chindeul),삼광(Samkwang) 등의 5가지 품종과 수입산 쌀은 자포니카 형인 미국산(American rice)과 중국산(Chinese rice), 인디카형인 태국산(Thai rice)으로 전자상거래를 통하여 유통되는 수입쌀 중에서 가장 최근에 생산된 쌀을 구입하여 사용하였다. 쌀가루 제조는 상업용 기류식 제분기(Air-Classification Mill, Samwonpowertk Ltd.
- 실험에 사용된 쌀은 국립식량과학원 중부작물부 시험용 포장에서 2015년에 재배 및 수확한 것으로, 자포니카형인 미소미(Misomi), 현품(Hyunpum), 선품(Sunpum), 친들(Chindeul),삼광(Samkwang) 등의 5가지 품종과 수입산 쌀은 자포니카 형인 미국산(American rice)과 중국산(Chinese rice), 인디카형인 태국산(Thai rice)으로 전자상거래를 통하여 유통되는 수입쌀 중에서 가장 최근에 생산된 쌀을 구입하여 사용하였다. 쌀가루 제조는 상업용 기류식 제분기(Air-Classification Mill, Samwonpowertk Ltd., Seoul, Korea)를 이용하여 제형 5마력 3.75 kw에서 건식 제분하여 사용하였다. 제분된 쌀가루는메시(mesh)별 150, 200 및 250 mesh의 표준체를 통과시켜 입자크기에 따라 < 150 mesh, 150~200 mesh, 200~250 mesh의 쌀가루를 분류시켰으며, 밀봉하여 냉동실에 보관하면서 시료로 이용하였다.
데이터처리
- 3) Any means in the same column followed by the same letter are not significantly different by Duncan's multiple range test (p<0.05).
- 4) Any means in the same column followed by the same letter are not significantly different by Duncan's multiple range test (p<0.05).
- 본 실험의 연구결과에 대한 data값은 SPSS package program(version 12.0, SPSS, Chicago, IL, USA)으로 평균과 표준편차를 구하고, one-way analysis of variance(ANOVA)를 이용하여 평균값을 비교하였으며, Duncan's multiple range test를 실시하여 5%(p<0.05) 유의수준에서 평균 간의 다중비교를 검증하였다.
이론/모형
- 그 중 5 mL를 취하여 여기에 1 mL acetic acid, 2 mL 2% I2-KI(iodine solution)를 가한 후, 증류수를 이용하여 100 mL로 맞춘 다음, 20분 후 분광광도계(Evolution 500,Thermo, Somerset, NJ, USA)를 이용하여 620 nm에서 흡광도를 측정하였다(Juliano 1985). 조단백질과 조지방 함량은 AOAC(2000) 방법에 따라 분석하였다. 조단백질은 Micro Kjeldahl 질소 정량법에 따라 Foss digester 2020와 자동분석장치(FossKjeltec 2400, Foss Tecator, Huddinge, Sweden)를 이용하여 분석하였으며, 조지방은 Soxhlet 추출기(Soxtec System HT 1043 extraction unit, Foss Tecator Eden Prairie, MN.
- 조단백질과 조지방 함량은 AOAC(2000) 방법에 따라 분석하였다. 조단백질은 Micro Kjeldahl 질소 정량법에 따라 Foss digester 2020와 자동분석장치(FossKjeltec 2400, Foss Tecator, Huddinge, Sweden)를 이용하여 분석하였으며, 조지방은 Soxhlet 추출기(Soxtec System HT 1043 extraction unit, Foss Tecator Eden Prairie, MN., USA)를 사용하여 diethyl ether로 추출하여 측정하였다.
- 품종별 가공용 쌀가루의 입자크기에 따른 수분흡수지수(water absorption index, WAI)와 수분용해지수(water solubility index, WSI)의 측정은 Anderson(1982)의 방법에 따라 측정하였다. 쌀가루 시료 100 mg에 증류수 10 mL를 가하여 잘 섞이도록 분산시킨 다음, 30℃ 및 85℃에서 1시간 동안 교반한후 원심분리 하였다.
- 품종별 가공용 쌀가루의 호화특성은 신속점도계(RapidVisco Analyzer, model RVA-3D, Newport Scientific, Warriewood,Australia)를 이용하여 측정하였다. 품종 및 입자크기별로 제분한 쌀가루 3 g(수분함량 14%)을 정확하게 칭량하여 분석용 전용용기에 넣고 여기에 증류수 25 mL를 넣었다.
성능/효과
- 8가지 쌀의 품종 중에서 평균 입자크기는 국내산의 경우, 현품이 입도별 150, 200 및 250 mesh가 각각 21.60, 21.19 및 20.92%로 가장 높았으며, 삼광이 각각 19.36, 19.28 및 19.05%로 아밀로오스 함량이 가장 낮았다(p<0.05).
- 이러한 결과는 쌀가루의 입자크기가 미세할수록 호화될 때 필요한 수분을 흡수하는 표면적이 넓기 때문에, 점도가 낮아지는 특성을 보이는 것으로 사료된다. 가공 중의 안정도를 나타내는 강하점도(breakdown)는 국내산 품종의 경우, 150 mesh의 삼광이 26.86 RVU로 가장 낮은 값을 나타내어 안정적인 것으로 나타났으나, 선품은 30.06 RVU로 가장 높은 값을 나타내었다. 수입산의 경우는 태국산이 25.
- 05). 국내산 품종의 경우, 현품 및 선품이 높았고, 삼광이 가장 낮았으며, 수입산의 경우 태국산이 다른 품종에 비해 조지방 함량이 가장 낮게 나타났다. 따라서, 쌀을 가루로 이용할 경우, 이화학적 특성, 쌀 품종 및 입자크기에 대한 특성을 고려하여 선정해야 할 것으로 판단된다(Han 등 2012b;Kang 등 2014; Lee 등 2015).
- 이러한 결과는 기존 보고에서 수입쌀의 강하점도는 미국쌀이 가장 높았고, 그 다음으로 중국쌀, 태국쌀 순이었다는 것과 본 실험결과와 비슷한 경향이었다(Song 등2008; Shin 등 2016). 노화와 관계가 있는 치반점도(setback)는쌀가루의 입자크기가 미세할수록 높아지는 경향으로 나타났다. 쌀 품종 중 입자크기별 150 mesh, 200 mesh 및 250 mesh에서 현품이 각각 10.
- 품종별 가공용 쌀가루의 입자크기에 따른 색도를 측정한 결과는 Table 5에 나타내었다. 모든 쌀 품종에서 입자크기가 미세할수록 명도(L값) 및 적색도(a값)는 증가하는 반면, 황색도(b값)는 감소하는 경향으로 나타났다. 명도를 나타내는 L 값은 현품이 가장 높은 값을 나타내었으며, 중국산이 가장 낮은 값을 보였다.
- 치반점도는 쌀가루의 입자크기가 미세할수록 높아지는 경향으로 현품이 가장 낮은 수치를 나타내어, 노화정도가 가장 더디 일어나는 것으로 알 수 있었다. 물리적 특성으로 수분흡수지수 및 수분용해지수를 측정한 결과, 쌀가루의 입자크기가 미세할수록 증가하였고, 품종간의 차이가 있었다. 이러한 가공용 쌀가루를 가공식품 개발에 이용하기 위해서는 적당한 품종 및 입자크기에 대한 특성을 고려하여야 할 것이다.
- 조단백질 함량은 쌀가루 입자크기가 미세할수록 낮아지고, 조지방 함량은 유의적으로 증가하는 경향을 보였다. 색도를 측정한 결과, 모든 쌀 품종에서 입자크기가 미세할수록 L값 및 a값은 증가하였으나, b값은 감소하는 경향으로 나타났다. 호화특성으로 RVA를 측정한 결과, 쌀가루의 입자크기가 미세할수록 최고점도, 최저점도, 최종점도는 낮아지는 경향을 보였다.
- Nishita& Bean(1982) 및 Kum & Lee(1999)도 쌀가루 입자크기가 미세할수록 WAI는 증가한다고 보고하여 본 실험의 결과와 일치하였다. 수분용해지수도 WAI와 비슷한 양상으로 쌀가루 입자크기가 미세할수록 증가하는 경향을 보였는데, 미소미가 24.83%, 현품이 24.38%, 선품이 24.92%, 친들이 24.28%,삼광이 24.80%로 품종별 큰 차이는 나타나지 않았다. 200mesh 및 250 mesh의 경우, 삼광이 각각 25.
- 가공용 쌀의 품종 및 입자크기에 따른 물리적 특성으로 물결합력을 알아보기 위하여 수분흡수지수(WAI) 및 수분용해지수(WSI)를 측정한 결과는 Table 7에 나타내었다. 수분흡수지수는 입자크기가 미세할수록 증가하는 경향을 나타내었으며, 품종별로는 150 mesh의 경우, 선품이 1.87로 가장 높게 나타났고, 친들의 경우, 1.68로 가장 낮게 나타났으며, 200mesh 및 250 mesh도 150 mesh와 비슷한 양상이었다. Nishita& Bean(1982) 및 Kum & Lee(1999)도 쌀가루 입자크기가 미세할수록 WAI는 증가한다고 보고하여 본 실험의 결과와 일치하였다.
- 노화와 관계가 있는 치반점도(setback)는쌀가루의 입자크기가 미세할수록 높아지는 경향으로 나타났다. 쌀 품종 중 입자크기별 150 mesh, 200 mesh 및 250 mesh에서 현품이 각각 10.07, 10.46 및 11.93 RVU로 가장 낮은 수치를 나타내어, 노화정도가 가장 더디 일어날 것으로 유추할 수 있었다.
- 쌀가루의 입자크기가 미세할수록 최고점도(peak viscosity), 최저점도(hot viscosity), 최종점도(final viscosity)는 낮아지는 경향을 보였다. 쌀 품종간의 차이는 최고점도의 경우, 선품이 가장 높게 나타났으며, 그 다음으로는 미소미, 삼광 순이었고, 친들은 가장 낮은 값을 나타내었다. 쌀 품종별 최고점도, 최저점도, 최종점도의 입자크기별 변화는 150 mesh 및 200 mesh의 경우, 감소의 폭이 적게 나타난 반면, 250 mesh인 경우, 감소의 폭이 다소 크게 나타났다.
- 조단백질 함량을 측정한 결과, Table 3에서 보는 바와 같이, 입자크기가 미세할수록 조단백질 함량이 낮아지는 경향을 보였다. 쌀 품종별 입자크기에 따라 조단백질 함량의 감소폭은 다르게 나타났는데, 특히 미국산의 경우, 입자크기가 작아질수록 유의적으로 감소하였으나, 현품, 선품, 삼광 등은 입자크기에 따른 조단백질 함량에는 큰 차이를 보이지 않았다. 일반적으로 쌀의 단백질 함량이 높으면 식미가 좋지 않다고 알려져 있지만(Hall & Johnson 1966; Kum & Lee 1999), Han 등(2011)은 단백질 함량이 높은 쌀 품종이 제빵 및 제면적성에 우수하여 단백질 함량과의 상관성이 높다고 보고하였다.
- 쌀 품종간의 차이는 최고점도의 경우, 선품이 가장 높게 나타났으며, 그 다음으로는 미소미, 삼광 순이었고, 친들은 가장 낮은 값을 나타내었다. 쌀 품종별 최고점도, 최저점도, 최종점도의 입자크기별 변화는 150 mesh 및 200 mesh의 경우, 감소의 폭이 적게 나타난 반면, 250 mesh인 경우, 감소의 폭이 다소 크게 나타났다. 이러한 결과는 쌀가루의 입자크기가 미세할수록 호화될 때 필요한 수분을 흡수하는 표면적이 넓기 때문에, 점도가 낮아지는 특성을 보이는 것으로 사료된다.
- 이는 Ghiashi 등(1982)의 연구에서 쌀의 호화온도는 전분입자의 결정도가 낮으면 호화온도가 낮고, 가열할 때 팽윤이 느리면 호화온도가 높아진다고 하였다. 쌀가루의 입자크기가 미세할수록 최고점도(peak viscosity), 최저점도(hot viscosity), 최종점도(final viscosity)는 낮아지는 경향을 보였다. 쌀 품종간의 차이는 최고점도의 경우, 선품이 가장 높게 나타났으며, 그 다음으로는 미소미, 삼광 순이었고, 친들은 가장 낮은 값을 나타내었다.
- 75 μm로 나타났다. 아밀로오스 함량은 입자 크기가 미세할수록 유의적으로 감소하였으며, 태국산이 가장 높았고 삼광이 가장 낮은 값을 나타내었다. 조단백질 함량은 쌀가루 입자크기가 미세할수록 낮아지고, 조지방 함량은 유의적으로 증가하는 경향을 보였다.
- 이는 Kum & Lee(1999)의 연구에서 L값은 쌀가루의 투명도와 관계가 있으며, 입자크기가 미세할수록 L값은 증가하고, b값은 감소하였다는 보고와 쌀가루 입자크기가 미세해짐에 따라 L값이 증가하였다는 여러 보고와 유사하였다(Nishita 등 1982; Lee 등 2015). 적색도를 나타내는 a값은 150 mesh보다 250 mesh가 더 높은 값을 나타내었으며, 황색 도를 나타내는 b값은 모든 품종에서 250 mesh의 입자크기가 낮은 값을 나타내어 입자크기가 미세할수록 감소하였다. Shin 등(2016)의 연구에서 품종별 국내산 및 수입산의 가공용 쌀을 건식 제분하여 쌀가루의 색도를 측정한 결과, 품종에 따라 차이가 있었으며, 특히 b값의 경우, 삼광과 태국쌀이 낮은 수치를 보였다고 한 보고와 본 실험과 일치하였다.
- 전반적으로 쌀가루 입자 크기에 따른 아밀로스 함량은 입자 크기가 미세할수록 유의적으로 감소하는 경향으로 나타났다(p<0.05).
- 아밀로오스 함량은 입자 크기가 미세할수록 유의적으로 감소하였으며, 태국산이 가장 높았고 삼광이 가장 낮은 값을 나타내었다. 조단백질 함량은 쌀가루 입자크기가 미세할수록 낮아지고, 조지방 함량은 유의적으로 증가하는 경향을 보였다. 색도를 측정한 결과, 모든 쌀 품종에서 입자크기가 미세할수록 L값 및 a값은 증가하였으나, b값은 감소하는 경향으로 나타났다.
- 조단백질 함량을 측정한 결과, Table 3에서 보는 바와 같이, 입자크기가 미세할수록 조단백질 함량이 낮아지는 경향을 보였다. 쌀 품종별 입자크기에 따라 조단백질 함량의 감소폭은 다르게 나타났는데, 특히 미국산의 경우, 입자크기가 작아질수록 유의적으로 감소하였으나, 현품, 선품, 삼광 등은 입자크기에 따른 조단백질 함량에는 큰 차이를 보이지 않았다.
- 조지방 함량은 Table 4에서 보듯이, 전반적으로 모든 품종에서 입자크기가 미세할수록 유의적으로 증가하는 경향을 보였다(p<0.05).
- 강하점도는 국내산 품종의 경우, 삼광이 가장 낮은 값을 나타내어 안정적인 것으로 나타났으나, 선품은 가장 높은 값을 나타내었다. 치반점도는 쌀가루의 입자크기가 미세할수록 높아지는 경향으로 현품이 가장 낮은 수치를 나타내어, 노화정도가 가장 더디 일어나는 것으로 알 수 있었다. 물리적 특성으로 수분흡수지수 및 수분용해지수를 측정한 결과, 쌀가루의 입자크기가 미세할수록 증가하였고, 품종간의 차이가 있었다.
- 품종 및 입자크기에 따른 가공용 쌀가루의 호화특성으로 신속점도기를 이용하여 측정한 결과로부터 얻은 RVA 특성은 Table 6에서 보는 바와 같이 쌀 품종별 유의적인 차이를 보였다(p<0.05).
- 색도를 측정한 결과, 모든 쌀 품종에서 입자크기가 미세할수록 L값 및 a값은 증가하였으나, b값은 감소하는 경향으로 나타났다. 호화특성으로 RVA를 측정한 결과, 쌀가루의 입자크기가 미세할수록 최고점도, 최저점도, 최종점도는 낮아지는 경향을 보였다. 강하점도는 국내산 품종의 경우, 삼광이 가장 낮은 값을 나타내어 안정적인 것으로 나타났으나, 선품은 가장 높은 값을 나타내었다.
후속연구
- 또한, Brites 등(2008)은 쌀가루의 입자크기는 물리화학적으로 영향을 주어 가공적성에도 영향을 미친다고 보고하였다. 따라서, 가공용 쌀은 쌀가루로 제분 시 품질이 달라질 수 있으므로, 품종에 따른 가공 용도별 이용이 가능하도록 쌀가루의 입자크기에 대한 지속적인 연구가 이루어져야 할 것이다.
- 따라서, 쌀 품종 및 쌀가루의 입자크기에 따라 국수(Hemavathy & Bhat 1994), 떡(Lee 등 2015), 빵(Yoon 등 2016)등을 제조하였을 때, 품질이 우수한 쌀 품종 및 쌀가루의 입자크기가 다르고 품질에 영향을 미치는 것으로 보고한 연구결과로 미루어 보아, 쌀가루를 이용한 가공용도별 제품개발 시 쌀 품종 및 입자크기는 중요한 요소가 될 것으로 사료된다.
- 30 μm로 체의 크기에 따라 작아졌다는 보고와 비슷한 경향이었다. 또한, 쌀가루의 입자크기는 품종에 따라서도 다소 차이가 있는 것으로 나타나, 쌀 품종별 경도, 제분방법 및 제분기 등 여러 가지 요인에 의해서도 영향을 받을 것으로 예상되어, 이에 대한 보완이 필요할 것으로 보인다. Yoon 등(2016)은 건식쌀가루의 입자크기가 미세할수록 손상전분 함량이 유의적으로 높아지는 부의 상관성을 보고하였으며, Chiang & Yeh(2002)는 쌀가루의 손상 전분은 입자크기와 밀접한 관련성으로 입자크기가 작을수록 손상전분 함량이 높아 가공적성이 좋지 않는 것으로 보고하였다.
- 일반적으로 쌀의 단백질 함량이 높으면 식미가 좋지 않다고 알려져 있지만(Hall & Johnson 1966; Kum & Lee 1999), Han 등(2011)은 단백질 함량이 높은 쌀 품종이 제빵 및 제면적성에 우수하여 단백질 함량과의 상관성이 높다고 보고하였다. 쌀가루를 가공에 이용할 경우, 단백질함량은 품종 및 입자크기에 따라 가공적성에 영향을 미치기 때문에, 그에 대한 연구가 더 필요할 것으로 판단된다.
- 이러한 문제점을 해결하기 위해서 쌀 품종 및 용도별 가공적성에 맞는 쌀가루 특성에 관한 지속적인 연구가 필요하다. 쌀가루에 관한 연구로는 주로 쌀가루를 이용한 제품개발(Kim 등 2007; Choi 2010; We 등 2010; Yoon 등 2016) 등의 연구가 보고되었으며, 쌀가루 제조에 관한 연구로는 제분조건(Kim & Bang 1996; Kim 2010), 제분방법(Kum & Lee 1999;Han 등 2012a; Lee 등 2015) 및 제분기의 종류(Chiang & Yeh2002) 등이 보고되었다.
- 쌀가루의 수분용해지수는 입자크기, 온도, 침지시간, 도정도 등이 증가함에 따라 WSI 값이 증가한다는 보고가 있었다(Kum & Lee 1999). 이렇듯 가공용 쌀가루의 품종 및 입자크기에 따라 물리적인 성질이 다르게 나타나므로 가공제품 개발 시 적합한 용도개발이 필요할 것이다.
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