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문제 정의
- 이러한 기존 떡볶이 떡의 단점과 지금까지의 연구개발 사례가 대부분 떡볶이 떡의 품질향상과 미생물 안전성을 분리하여 고찰하여 최적 처리 조건을 도출한 점을 감안하여 본 연구에서는 곡물 또는 통곡물 떡볶이 떡 제품의 보존성과 식감 개선을 위한 전처리 및 살균 방법에 관하여 분리 및 시너지 효과에 관한 세부 연구를 동시에 진행하여 상업적 제조 공정 확립에 필요한 기반 기술을 확립하였다.
제안 방법
- pH 조정과 가열 살균을 통해 떡복이용 떡의 미생물 안전성을 확보하기 위하여 적정 pH와 가열 온도는 예비 실험을 실시하여 정하였다. 젖산 용액의 pH 조정 효과에 의해 떡 성형체의 표면에 존재하는 미생물의 생장을 억제 또는 사멸시키기 위하여 젖산용액 농도를 달리하여 pH를 2.
- 냉장 및 실온에서의 저장기간별 미생물 안정성을 고찰하기 위하여 다실 배양기(multi-room incubator, Shin jin engineering, Paju, Korea)를 이용하여 무처리 대조구와 전처리 시료구를 10oC 및 30oC에서 각각 1개월, 10개월간 보관하면서 총균, 대장균 및 대장균군 분석을 실시하였다.
- C, 48시간 동안 배양하여 집락계수법으로 총 세균수를 측정하였다. 대장균군(total coliforms) 은 젖당을 분해하여 가스를 발생하는 모든 호기성 또는 통성 혐기성 그람 음성, 무홀씨성 간균으로, 균 잔존 유무를 검사하는 정성시험과 균수를 산출하는 정량시험을 진행하였다. 구체적으로 여러 단계의 연속한 동일 희석도의 검체를 수개씩 유당부이온 발효관에 접종하여 대장균군의 존재 여부를 시험하고, 확률론적인 대장균군의 수치를 산출하여 최확수(MPN: most probable number) 로 표시하는 방법이다.
- 이때 떡 식감 관능 평가를 위한 텍스처 묘사(texture profile) 사전 훈련은 먼저 기계적, 기하학적, 촉감적 특성 용어에 대한 이해를 하고 그 다음 떡 텍스처 특성 파악을 통해 실시하였다. 떡 텍스처의 세부 특성 파악은 씹기 전 입안에서의 느낌, 처음 및 계속 씹을 때의 느낌 그리고 목구멍으로 삼킬 시의 느낌을 각각 및 종합 평가하는 방법을 통해 실시하였다.
- 0 미만에서는 신맛이 점차 강해져 제품 적용이 어려웠다. 또한 가열 온도를 80, 85, 90, 95 및 100oC로 각각 조정하여 30분 살균한 결과 100oC 이상에서 일반 세균의 현저한 감소가 관찰되어 적용 조건으로 선정하였다. 100oC 이상에서 살균하는 경우 미생물 구성 단백질이 열변성하여 포장내부의 떡 표면 및 내부에 존재하는 영양세포를 사멸하는 효과가 있기 때문이다.
- 무처리구인 대조구는 물에 쌀을 2시간 동안 불린 후, 분쇄 롤러에 투입하여 분쇄한 다음, 사각형 시루에 분쇄한 쌀가루 1,000 g 을 투입하고, 100oC 스팀에서 30분 동안 쪄서 떡 반죽을 먼저 제조하였다. 그 다음, 떡 반죽을 처리구에서 사용한 동일한 떡볶이 떡 성형기로 직경 10 mm 로 성형하여 50 mm의 길이로 절단하고 트레이에 배열 한 후에 5oC에서 12시간 동안 냉각하여 떡을 노화시켰다.
- 물에 불린 쌀 700 g을 480 W 믹서(DA377, Daesung Artlon, Paju, Korea)로 500 rpm에서 20분 동안 분쇄하고, 분쇄된 재료에 물 300 mL 및 100oC의 스팀을 가하여 20분 동안 자체 제작한 1 kg 용량의 주걱형 반죽날을 가진 소형 수평식 믹서(Horizontal type mixer, Shinwha Engineering, Hwaseong, Korea)를 이용하여 치대어 쌀 반죽을 먼저 제조하였다. 그 다음 쌀 반죽을 쌍축압출 성형기(Daesun Co.
- 본 연구에서 확립한 상온 장기 저장 떡볶이 떡의 제조공정은 크게 5단계로, 분쇄한 쌀가루와 물을 혼합하여 믹서에 투입한 후 스팀을 가하여 반죽을 만드는 증자 단계, 상기 떡 반죽물을 떡볶이 떡으로 제조하는 성형 단계, 떡 성형체를 산 용액에 침지 후 포장하는 산침지 단계, 포장된 떡을 가열 살균하는 살균 단계 및 살균된 떡을 냉각하는 냉각 단계로 구성된다.
- 본 연구의 주목적이 기존 떡볶이 떡 제조방법의 단점인 쫄깃한 식감 및 미생물 안전성 저하를 동시에 개선하기 위한 최적 성형 및 살균 공정 확립이므로 대조구로서 기존방법 처리구를 선정하였으며, 유기산 및 증숙 처리 유무에 의한 텍스처 특성 및 관능품질 분석에 있어 제조방법 차이 영향을 최소화하기 위해 처리구 떡 시료도 무처리 대조구와 동일하게 5oC 냉장 조건에서 12시간 보관한 다음 세부 분석을 실시하였다.
- 상온에서 보존성이 향상된 떡볶이용 떡의 전분 용출률은 흡광도(OD)를 이용하여 분석하였다. 100oC의 끓는 물에서 1분 30초간 익힌 후 떡 제품을 제외한 전분이 용출된 물을 시료로 하여 480 nm 파장의 빛에서 측정한 흡광도는 1.
- C 내외의 실온의 정수로 한번 입 헹굼을 한 다음 다시 시료 평가를 하도록 하여, 이전 시료가 다음 시료에 영향을 미치지 않도록 하였다. 소비자 평가에는 한 소비자당 약 15 분이 소요되었으며, 평가 기준은 5점 척도법(전반적인 맛(5점: 매우 좋다, 1점: 전혀 좋지 않다), 쫄깃한 정도 (5점: 매우 쫄깃하다, 1점: 전혀 쫄깃하지 않다))으로 하여 평가하였다.
- 스팀을 떡 반죽 혼합시 공급하여 성형한 떡볶이 떡을 젖산 용액에 침지하고 가열 살균한 처리구의 무처리 대조구 대비 맛품질 향상 효과를 관능 평가를 통해 세부 고찰하였다. 실험결과 Fig.
- 실험 샘플 떡볶이용 떡 10 g을 멸균팩에서 넣어 멸균 증류수 90 g을 투입하여 혼합, 분쇄한 후 PCA (plate count agar, Difco, Detroit, MI, USA) 배지 15 mL에서 37oC, 48시간 동안 배양하여 집락계수법으로 총 세균수를 측정하였다. 대장균군(total coliforms) 은 젖당을 분해하여 가스를 발생하는 모든 호기성 또는 통성 혐기성 그람 음성, 무홀씨성 간균으로, 균 잔존 유무를 검사하는 정성시험과 균수를 산출하는 정량시험을 진행하였다.
- 05). 이때 떡 식감 관능 평가를 위한 텍스처 묘사(texture profile) 사전 훈련은 먼저 기계적, 기하학적, 촉감적 특성 용어에 대한 이해를 하고 그 다음 떡 텍스처 특성 파악을 통해 실시하였다. 떡 텍스처의 세부 특성 파악은 씹기 전 입안에서의 느낌, 처음 및 계속 씹을 때의 느낌 그리고 목구멍으로 삼킬 시의 느낌을 각각 및 종합 평가하는 방법을 통해 실시하였다.
- 전분 용출 감소에 따른 텍스처 향상 효과를 동일한 크기로 절단한 실린더 형태의 무처리구와 실험구 시료 떡을 100oC의 끓는 물에서 1분 30초간 각각 익힌 후 물성분석기를 이용하여 텍스처 지표인 기계적 탄성 강도 측정을 통해 비교 고찰하였다. 실험 결과 Fig.
- 전분 용출 실험은 제조한 떡볶이용 떡 150 g을 100oC 물 500mL에서 1분 30초간 가열 후 떡을 제외한 전분이 용출된 물을 시료로 하여 진행하였다. 전분 용출도는 분광광도계(8453 UV-Vis Spectrophotometer, Agilent Technologies, Santa Clara, CA, USA)를 사용하여 시료액을 통과할 때 흡수되는 빛의 양인 흡광도(파장 480 nm)를 측정하여 분석하였다(7).
- C 물 500mL에서 1분 30초간 가열 후 떡을 제외한 전분이 용출된 물을 시료로 하여 진행하였다. 전분 용출도는 분광광도계(8453 UV-Vis Spectrophotometer, Agilent Technologies, Santa Clara, CA, USA)를 사용하여 시료액을 통과할 때 흡수되는 빛의 양인 흡광도(파장 480 nm)를 측정하여 분석하였다(7).
- 정확한 관능 평가를 위한 온도 및 크기에 의한 영향을 최소화 하기 위해 25oC의 일정한 온도에서 3×3×3 cm3 크기로 절단한 시료용 떡을 10 g씩 동일하게 무작위로 제시하였으며, 시료 하나를 평가한 후 25-30oC 내외의 실온의 정수로 한번 입 헹굼을 한 다음 다시 시료 평가를 하도록 하여, 이전 시료가 다음 시료에 영향을 미치지 않도록 하였다.
- pH 조정과 가열 살균을 통해 떡복이용 떡의 미생물 안전성을 확보하기 위하여 적정 pH와 가열 온도는 예비 실험을 실시하여 정하였다. 젖산 용액의 pH 조정 효과에 의해 떡 성형체의 표면에 존재하는 미생물의 생장을 억제 또는 사멸시키기 위하여 젖산용액 농도를 달리하여 pH를 2.5, 3.0, 3.5, 4.0 및 4.5 로 조정 하여 실험한 결과 pH 4.5에서 신맛이 약하여 관능품질 고려시 적합한 조건이나 미생물 생육 억제 및 사멸 효과가 떨어져 적용 pH를 4.0으로 정하였다(9-12). pH 4.
- 제조한 떡볶이용 떡 150 g을 100oC 물 500 mL에서 1분 30초동안 가열한 후 직경 10 mm, 길이 10 mm 크기의 실린더 형태로 절단한 다음 텍스처 특성을 물성분석기(Texture Analyzer, TAXTPLUS, Stable micro system Co. Ltd., Surrey, England)의 압축 기능을 이용한 경도(firmness) 측정을 통해 고찰하였다. 이때 경도 측정 시 분석 조건은 지름 5 mm의 플런저(plunger)를 이용하여 pre test speed: 2.
- 제조한 떡볶이용 떡을 두께 1 mm 씩 수직으로 잘라 동결건조 기에서 72시간 건조시켜 떡 단면 분석 시료로 하여 주사전자현미경인 FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope, SUPRA 55VP, Carl Zeiss, Wetzlar, Germany)을 이용하여 관찰하 였다. 주사전자현미경은 일반 광학 현미경으로는 관찰이 어려운 물질의 미세 영역을 500배의 고분해, 고배율로 확대하여 표면구조 및 형태를 살펴볼 수 있는 기능을 가지고 있다.
- 처리구 떡의 쫄깃한 식감을 측정하기 위해 무처리 대조구 대비 기계적 텍스처 측정을 실시하였다. 떡볶이 떡 텍스처와 관련된 기계적 측정치는 경도(firmness), 부착성(adhesiveness), 응집성 (cohesiveness), 씹힘성(chewiness)이 있는데 예비 실험을 통해 관능검사의 식감 평가 결과와 통계적 유의치가 가장 높은 값을 보이는 경도값을 중점 분석하였다(1).
- 처리구의 떡이 쫄깃해지고 전분 용출이 낮아지는 메커니즘을 확인하기 위해 떡 단면 비교 분석을 실시하였다. 실험 결과 Fig.
대상 데이터
- 떡볶이용 떡 제조에 사용한 쌀은 2016년에 도정한 신동진미 (Hanguk Industrial Inc., Nonsan, Korea)를 식자재 전문 매장에서 구입하여 4oC에서 보관하면서 맛, 향, 색상 등의 품질변화가 없는 신선한 상태에서 시료로 사용하였다. 이때 떡 제조에 사용된 원료 비율은 쌀 70%, 정제수 30% 로 무처리 대조구 및 실험구 모두 동일하게 적용하였다.
데이터처리
- Values marked above the bar with different letters are significantly different by ANOVA with Duncan’s multiple range test at p<0.05.
- 0 mm/sec, strain: 20%로 설정하여 실시하였다. 각 측정치는 20회 반복 측정한 것으로 Chauvent 이상치 판정법에 의해 이상치를 제외한 평균값을 측정값으로 하여 실험 데이터의 정확도를 기하였다(8).
- 관능 평가는 식품 연구개발을 하는 연구원 중 떡 식감에 대한 분석형 관능평가에 사전 훈련된 패널 20명을 검사원으로 선정하여 실험의 취지를 인지 시킨 후 시료 떡의 맛과 텍스처를 5점척도 채점법으로 3회 반복 평가하였으며, 각 항목 평가 점수는 통계 처리하여 유의성 검증을 실시하였다(p<0.05).
- 처리구 떡의 쫄깃한 식감을 측정하기 위해 무처리 대조구 대비 기계적 텍스처 측정을 실시하였다. 떡볶이 떡 텍스처와 관련된 기계적 측정치는 경도(firmness), 부착성(adhesiveness), 응집성 (cohesiveness), 씹힘성(chewiness)이 있는데 예비 실험을 통해 관능검사의 식감 평가 결과와 통계적 유의치가 가장 높은 값을 보이는 경도값을 중점 분석하였다(1).
- 또한 3개 이상의 실험군 간의 유의성 검정은 분산분석(ANOVA), Duncan 다중범위검증(multiple range test, p<0.05)을 이용하여 비교분석 하였다.
- 모든 실험은 5회 이상 반복 진행하였으며, 데이터의 통계처리는 SAS (Statistical Analysis System Ver. 9.0, SAS Institute, Cary, NC, USA)을 사용하여 두 실험군 간 유의성 검정을 t-검정 방법으로 실시하여 평균값을 비교하였다. 또한 3개 이상의 실험군 간의 유의성 검정은 분산분석(ANOVA), Duncan 다중범위검증(multiple range test, p<0.
성능/효과
- 처리구의 쫄깃한 식감과 관련된 탄성강도의 향상은 스팀을 이용한 떡 반죽 제조를 통해 조직 내 전분 함량의 외부 용출 감소와 관련된 것으로 판단되며, 이는 전분 용출량과 비례관계가 있는 흡광도의 감소로 유추할 수 있었다(15-17). 결론적으로 일반적인 떡 성형 공정에서 많이 발생하는 전분 손실이 떡 식감 저하에 영향을 많이 주는데 이러한 현상이 개선되어 기존 떡복이 떡에 비해 텍스처가 향상되었다(15,16).
- 유기산의 경우 미생물의 세포막을 통과한 산 성분이 세포내효소의 기능과 여러 선진대사를 방해하여 사멸 및 생육억제 효과를 나타내며, 여기에 가열에 의한 살균효과가 더해져 상온 유통기한이 확보되는 것으로 나타났다(9). 떡볶이는 글로벌 메뉴로 인기가 높은 편이라 가공식품화하여 수출할 경우 실온에서 최소 유통기한 8개월이 확보되어야 하는데, 본 연구의 떡 반죽물 성형후 산침지, 포장, 가열살균 및 냉각 공정을 적용하면 살균 기준에 충족됨을 확인할 수 있었다.
- 또한 떡볶이 떡의 가장 중요한 관능품질 요소인 쫄깃한 식감의강도도 4.2점으로 무처리구 2.2점 대비 현저하게 높은 수준을 나타냈다(p<0.05) (Fig. 3).
- 또한 무처리 대조구 대비 쌀 전분의 용출이 적어 식감이 쫄깃하여 관능평가에서 선호도가 통계적으로 유의 있게 높게 나타났다(p<0.05).
- 1). 또한 젖산 및 가열 처리한 떡볶이 떡 시료에 대한 30oC, 10개월간의 저장성 실험에서도 일반세균, 대장균 및 대장균군이 검출되지 않아 멸균상태가 유지되었으며, 전반맛, 식감 및 외관 등의 관능품질 평가에서도 3.5-3.7점의 양호한 수준으로 나타나 장기적인 상온 유통 가능성도 검증되었다. 유기산의 경우 미생물의 세포막을 통과한 산 성분이 세포내효소의 기능과 여러 선진대사를 방해하여 사멸 및 생육억제 효과를 나타내며, 여기에 가열에 의한 살균효과가 더해져 상온 유통기한이 확보되는 것으로 나타났다(9).
- 0의 젖산 용액에서 20분 동안 침지하는 유기산 처리 단계에서 떡 표면에 존재하는 미생물 영양세포 및 포자가 사멸되거나 생육이 억제된다. 마지막으로 밀봉 후 100oC, 30분 가열 살균하는 최종 단계에서 증숙 가열 및 젖산 침지에 의한 분리 살균 효과에 추가 열살균에 의한 시너지 효과가 더해져 잔존 또는 오염된 미생물이 최종 멸균상태에 도달하게 된다.
- 본 연구의 스팀을 쌀가루 반죽시 공급하여, 떡을 성형한 후 젖산 용액 침지 및 가열살균한 떡볶이 떡은 냉장 유통조건에서 30일 내외 보존이 가능한 기존 떡에 반해 미생물에 의한 변질과 관능품질의 급격한 저하 없이 상온 10개월의 장기간 보관이 가능 하였다. 또한 무처리 대조구 대비 쌀 전분의 용출이 적어 식감이 쫄깃하여 관능평가에서 선호도가 통계적으로 유의 있게 높게 나타났다(p<0.
- 실험 결과 Fig. 2B에서와 같이 반죽 혼합시 스팀을 동시에 공급하여 제조한 떡 성형체를 젖산 용액에 침지 후 가열 살균한 처리구의 경우 기계적 탄성강도가 11.4 kgm/s 2 로 무처리 대조구 8.8 kgm/s 2 대비 29% 내외로 유의차 있게(p<0.05) 상승하였다.
- 실험 결과 Fig.4A에서와 같이 무처리 대조구 떡 두 부위의 단면에서 육안으로 확인할 수 있을 정도로 크기가 큰 기공이 관찰되었으며, 그 지름은 약 40-60 µm 내외로 측정되었다.
- 예비실험을 통해 확립한 조건인 pH 4.0 젖산 용액에서 20분 침지한 다음, 100oC, 30분 가열살균 하여 제조한 떡볶이 떡 시료의 유통기한별 미생물 안전성을 관찰한 결과 30oC에서 1개월 후에도 일반세균이 전혀 검출되지 않아 상온 유통이 가능함을 확인하였다(Fig. 1). 반면 젖산 용액 침지 및 가열살균을 실시하지않은 무처리 대조구 경우 동일 조건 저장시 일반세균 증식에 의한 변질이 발생하였다(Fig.
- 일반적으로 떡의 제조에 있어 제분기 형태 및 제분 속도, 분쇄압력, 압출성형기, 가수량, 증자시간 등의 조건에 복합적으로 영향을 받아 품질 요소인 쌀가루의 입도와 분포, 전분 호화 특성및 전분 손상 등이 변하게 되는데 본 연구에서도 떡 반죽 제조 시 스팀에 의한 가열 효과에 의해 발생한 조직구조, 기공 분포, 밀도, 수분함량 등의 복합적 변화로 맛과 식감이 향상되었다.
- 처리구 떡볶이 떡 성형체 경우 기공의 크기가 10-20 µm 내외로 기존 기공의 평균 크기 40-60 µm 대비 유의차 있게 (p<0.05) 작아져 쫄깃한 식감이 향상되고, 또 내부 전분의 용출도 적어져 식감 향상의 효과가 더해지는 것으로 나타났다.
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