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ISSN : 1226-4768(Print)
ISSN : 2288-1247(Online)
Food Engineering Progress Vol.18 No.1 pp.1-6
DOI : https://doi.org/10.13050/foodengprog.2014.18.1.1

Effect of Added Wheat Flour on Retardation of Retrogradation in Garaetteok

Hee-Sun Kim, Kyung-Mi Kim1, Gwi-Jung Han1, Hyeon-Gyu Lee2, Myung-Hwan Kim*
Department of Food engineering, Dankook University
1Department of Agrofood Resources, National Academy of Agricultural Science, RDA
2Department of Food and Nutrition, Hanyang University
Corresponding Author : Myung-Hwan Kim, Department of Food Engineering, Dankook University, Cheonan, 330-714, Korea Tel: +82-41-550-3563; Fax: +82-41-559-7868 kim1@dankook.ac.kr
October 30, 2013 November 6, 2013 November 11, 2013

Abstract


가래떡 노화억제에 대한 밀가루첨가의 효과

김 희선, 김 경미1, 한 귀정1, 이 현규2, 김 명환*
단국대학교 식품공학과
1농촌진흥청 국립농업과학원 농식품자원부
2한양대학교 식품영양학과

초록

This study was performed to analyze the degree in the reduction of retrogradation in Garaetteok during 3 days at 4℃ with the addition of 0.8% wheat flour. The water holding capacity of the control (CO) and Garaetteok with 0.8% wheat flour added (TR) after storage for 3 days was 45.8% and 76.0% respectively compared with that in the initial storage stage. The water solubility of TR showed higher values than that of CO throughout the storage period, and the difference between CO and TR increased as the storage period increased. For the X-ray diffraction (XRD) pattern, CO showed an A-type pattern and the peak was sharp with the peak size increasing as the storage period increased, whereas TR showed a single peak throughout the storage period. Enthalpy changes (ΔE) by differential scanning calorimeter (DSC) of CO and TR after storage for 3 days were 851.8 and 16.1 J/kg respectively with hardness of 96.3 and 4.0 N respectively, which were significantly different at the 0.1% level.


    Rural Development Administration
    PJ008540022013

    서 론

    떡은 만드는 방법에 따라 찌는 떡, 치는 떡, 빚는 떡, 지 지는 떡으로 나뉘며 가래떡은 치는 떡의 일종으로 전분질 가공식품으로서 전분의 노화가 잘 일어나는 수분함량의 범 위에 속하기 때문에 저장유통과정에서 호화된 전분의 재결 정화에 의한 노화현상으로 조직감 경화, 소화성 및 식미 저하 등의 품질저하가 나타나게 된다. 실온저장 시 1-2일 의 짧은 저장수명을 가지며 떡 자체가 굳어져서 그대로 먹 기 어려운 상태로 되며 이러한 노화된 떡을 재증숙 시 품 질저하의 문제점을 안고 있다. 가래떡의 주재료인 쌀가루 는 70-80%의 전분을 함유하고 있으며 전분노화는 전분의 종류 및 농도, 아밀로스나 아밀로펙틴의 비율과 구조, 전분 이외의 구성성분, 수분함량, 저장온도, 첨가물질 및 가공공 정 등의 여러 가지 요인들에 의하여 복합적인 영향을 받는 다(Yu et al., 2009). 수분함량은 50-60%인 전분 겔이 최대 의 결정성을 나타내며 20% 이하나 90% 이상일 때 결정화 가 억제되고(Zeleznak & Hoseney, 1986) 노화정도는 호화 시에 사용된 수분함량보다 노화과정 중에 함유된 물에 의 하여 영향을 받으며(Zelenak & Hoseney, 1986; Lie & Thompson, 1998) 특히 용해된 아밀로펙틴이 크게 관여한다 (Singh et al., 2012). 저장온도는 결정핵의 생성이 최대인 유리전이온도(Tg, glass transition temp.)와 결정핵의 생장이 최대인 용융점(Tm, melting point temp.)의 중간온도에서 노화가 잘 일어나며 Tm 이상의 온도나 Tg 이하의 온도에 서 저장하면 결정화가 억제된다(Biliaderis CG, 1990). 첨가물 을 이용한 가래떡의 노화억제에 관한 연구들로는 trehalose와 변성전분(Kim & Chung, 2010), maltitol(Song, 2002), 밀가 루(Kim & Chung, 2009), 멥쌀비율(Shin et al., 2010), 생미 강(Choi, 2009), 볶음미강(Choi & Lee, 2010), surfactant(Shin & Song, 2004), 올리고당(Shon et al., 1997) 등 다양한 물 질들을 활용하였다.

    밀가루는 amylase, protease, lipoxygenase, polyphenol oxidase, peroxidase 등의 다양한 효소를 지니고 있다(Rani et al., 2001). 밀의 alpha-amylase는 주로 외피(pericarp)에 존재하며 소량이 종피(seed coat)와 호분층(aleurone layer) 에 존재한다(Kruger & Tipples, 1980). 밀 또는 밀가루의 저장과정에서는 효소활성이 나타나지 않으나 수분을 공급 하면 활성을 띄게 된다. 준강력분 Punjab 종의 밀의 경우 롤 밀(roll mill)을 이용하여 밀 제분과정에서 alpha-amylase activity는 2.60-5.90 units/g protein으로 나타났으며 최종 밀 가루제품의 alpha-amylase activity는 5.90 units/g protein이었 다(Rani et al., 2001).

    따라서 본 연구에서는 밀가루 자체에 포함되어있는 전분 가수분해효소를 이용하여 가래떡의 노화를 억제시키는 방 법으로써 가래떡 제조과정에서 열처리공정이 끝난 다음 0.8%(w/w)의 밀가루를 첨가 후 제조된 가래떡을 4℃에서 3일간 저장하면서 노화억제정도를 분석하였다.

    재료 및 방법

    재료

    본 실험에 사용한 멥쌀가루는 충청남도 부여군에서 2011 년 수확한 멥쌀(혼합 품종, 유촌농산미곡처리장)을 사용하였 고, 소금은 천일염(Daesang, Seoul, Korea), 밀가루는 중력분 (CJ Cheiljedang, Seoul, Korea)을 구입하여 사용하였다.

    가래떡제조

    가래떡 제조 시 멥쌀을 2회 수세하여 3시간 동안 수침 한 후, 체에 건져 30분간 물기를 제거한 다음 불린 쌀 무 게의 1%(w/w)에 해당하는 소금을 첨가하여 roll mill(KM- 18, Kyungchang Machine, Gyeonggi Gwangju, Korea)로 1차 분쇄한 다음 20 mesh 체에 통과시켜 사용하였다. 분 쇄한 쌀 무게의 22%가 되도록 물을 첨가하여 다시 혼합한 후, roll mill로 2차 분쇄하였다. 가스레인지 화력의 중간 정도로 가열하여 물이 끓기 시작하면, 찜기에 실리콘 시루 밑을 깔고 쌀가루를 담아 25분 동안 가열하였다. 일반 가 래떡제조는 가열이 끝난 시료를 녹즙기(NJE-3570, NUC, Daegu, Korea)로 사출시켜 가래떡 모양으로 성형하였고, 밀가루를 첨가한 가래떡제조는 가열이 끝난 후 시료의 내 부온도가 70℃ 이하가 되도록 방냉한 후 불린 쌀 무게의 0.8%에 해당하는 중력분을 첨가하여 골고루 섞은 다음 녹 즙기를 통해 가래떡 모양으로 성형하여 분석시료로 사용하 였다. 밀가루의 함량은 예비실험을 통하여 0.1% 간격으로 0-0.9%(w/w) 범위에서 첨가하여 저장실험을 한 결과 경도 (hardness)가 가장 작은 결과의 함량인 0.8%로 첨가량을 결정하였다. 동결건조시료는 -70℃의 deep freezer(DF8517, Ilshin Lab Co. Ltd. Nanyangju, Korea)에서 얼린 후 동결 건조기(SFDSM24L, Samwon Freezing Engineering Co., Seongnam, Korea)를 사용하여 동결 건조하였다.

    포장 및 저장

    시료는 PET/AL/PE의 수증기투과(water vapor penetration) 를 제어할 수 있는 적층필름 파우치를 사용하여 상압 밀봉 하였다. 포장된 시료는 4℃의 온도조건에서 3일간 저장하 였다.

    수분함량

    가래떡의 수분함량은 상압가열건조법(AOAC, 1995)으로 시료 1 g을 105℃에서 3회 반복하여 측정한 후 평균값으 로 나타내었다.

    입자분포

    시료의 입자분포는 particle size analyzer(Mastersizer 2000G, Malvern Instrument, Worchester, England)를 이용하 여 습식방법으로 측정하였다. 입도측정은 94.5% 에탄올을 용매로 사용하여 분석과정에서 입자의 팽윤을 방지하였다.

    표면미세구조

    시료표면의 미세구조는 주사전자현미경(Scanning electron micrographs, S-4300, Hitachi, Tokyo, Japan)을 이용하여 측 정하였다. 시료에 coater(Ion sputter, E-1030, Hitachi, Tokyo, Japan)를 이용하여 gold-palladium으로 10-30 nm의 두께로 코팅하여 측정하였고 가속전압 10 kV에서 500배율로 관찰 하였다.

    물 결합능력

    물 결합능력은 Medcalf & Gilles(1968)의 방법에 따라서 시료 2 g에 증류수 40 mL을 가하고 실온에서 1시간 동안 잘 저어준 다음 3,000 rpm의 속도로 20분간 원심분리한 후 1분간 거꾸로 세워 상등액을 제거하고 증가된 수분함량과 시료의 중량비로부터 물 결합능력을 구하였다.

    용해도

    용해도는 Schoch(1964)의 방법을 변형하여 시료 1 g과 물 50 mL를 원심분리 관에 담아 잘 분산시킨 후 90℃의 온도에서 30분간 가열한 다음 4,500 rpm에서 30분간 원심 분리하였다. 미리 항량하여 건조시킨 용기에 상등 액을 부 어 105℃ 드라이 오븐에서 항량된 건조무게로 다음의 식 을 이용하여 용해도를 계산하였다.

    결정구조

    시료의 결정구조는 X-ray diffractometer(XRD, Ultima IV, Rigaku, Kyoto, Japan)를 이용하여 측정하였으며 40 kV, 40 mA에서 Cu tube를 사용하여 θ -2θ법으로 5-40°의 구간에서 8.00 deg/min의 속도로 측정하였다.

    열적거동

    열적거동측정은 differential scanning calorimeter(DSC, 2010, TA Instrument, Newcastle, USA)를 이용하였으며 Cho(2007)의 방법에 준하여 측정하였다. 노화정도를 알아 보기 위하여 4℃에서 3일간 저장한 시료를 즉시 동결건조 시킨 다음 gold hermatic pan에 시료 3 mg을 넣고 시료 대 증류수의 비율이 1:2.5가 되도록 증류수를 첨가하고 즉시 밀봉한 후 pan을 실온에서 2시간 방치한 다음 분석을 진행하 였다. 실험조건으로는 측정온도 구간은 10-140℃, 가열속도는 10℃/min이었다. 이 조건으로부터 얻은 DSC thermogram 통 하여 각 시료의 호화개시온도(To), 호화정점온도(Tp) 및 호화 엔탈피(ΔE) 값을 산출하였다. 이 때, reference에는 empty pan을 이용하였다.

    조직감

    Texture Analyzer(TA-XT2, Stable micro system, Surrey, England)를 이용하여 상온(25℃)에서 10회 반복 측정하였 다. 시료의 직경은 12 mm, 높이는 10 mm 이었으며 직경이 25 mm의 probe를 사용하였다. Strain은 30%이었고 probe속 도는 1.0 mm/sec이였다.

    통계처리

    자료 분석은 SAS(Statistical Analysis System, version 9.3, SAS Institute Inc., Cary, NC, USA) program을 이용하여 t-검 정을 실시하였고, 통계적 분석을 위한 유의수준은 p<0.05로 설정하여 대조군과 처리군 간의 차이를 검증하였다.

    결과 및 고찰

    표면미세구조

    Fig. 1은 일반 가래떡과 0.8% 밀가루를 첨가한 가래떡을 4℃에서 3일간 저장한 후 저장기간에 따른 표면미세구조를 SEM으로 500배 확대한 다음 촬영한 사진으로 저장초기 일반 가래떡의 경우 표면에 미세한 기공이 관찰되었으며 표면이 거친 반면 밀가루 첨가 가래떡의 경우는 표면이 매 끄럽게 나타났다. 저장 3일 후 시료 모두가 전반적으로 치밀한 표면구조를 나타내었으며 0.8% 밀가루 첨가 가래 떡의 표면이 대조구보다 굴곡이 없었다. 가래떡 제조 시 천연첨가물로서 사용된 밀가루의 평균입자 크기와 수분함 량은 각각 64.26 μm와 7.53%이었으며 사출공정 전 멥쌀가 루의 평균입자 크기는 172.57 μm이었으며 수분함량은 45.39%이었다.

    물 결합능력

    호화 또는 호화와 노화과정을 거친 가래떡을 동결건조 한 다음 분말 화하여 물 결합능력을 비교분석한 결과(Fig. 2) 저장기간이 길어짐에 따라서 노화현상에 의하여 물 결합능 력은 작아졌으며 대조구의 경우 4℃에서 저장 3일 후 저 장초기 대비 45.8% 수준이었으나 0.8% 밀가루첨가 군에서 는 76.0% 수준으로 높게 나타났다. 물 결합능력은 전분입 자의 표면에 흡착되거나 내부로 침투되는 물의 양을 측정 하는 것으로써 비결정성부분에서 거의 이루어지며 비결정 성비율이 증가할수록 분자내부의 치밀도가 낮을수록 증가 한다(Wang & Lelievre, 1982).

    용해도

    용해도는 가열과정에서의 수용 액상으로 분리 용출되어 지는 수용성성분을 의미하며 0.8% 밀가루첨가 가래떡이 대 조구에 비하여 가열온도에 관계없이 전반적으로 높은 용해 도 값을 나타내었으며 저장기간이 길어짐에 따라서 대조구 와 0.8% 밀가루첨가 군 간의 용해도 차이는 커졌다(Fig. 3). 0.8% 밀가루첨가 가래떡의 용해도가 큰 이유는 전분입자내 의 직쇄 상 부분의 용출이 원인으로 amylose와 amylopectin 의 비율, 분자량과 전분 입자내의 micelle 구조의 강도와 특 성이 영향을 미치는데(Kim & Shin, 1992) 이러한 현상은 밀가루에 들어있는 amylase 효소에 의하여 떡 제조과정과 저장 중 가수분해가 됨으로 나타나는 현상이라 사료된다. 대조구와 0.8% 밀가루첨가 가래떡 모두 70℃ 부근부터 용 해도의 급격한 증가를 보였다. 온도가 증가함에 따라서 아 밀로스가 용출되기 때문에 용해도는 아밀로스함량에 비례 한다고도 하였다(Lorenz, 1995).

    결정구조

    XRD pattern은 전분입자의 결정구조를 나타내는 것으로 대조구의 경우에는 A형태의 XRD pattern을 나타낸 반면 0.8% 밀가루 첨가 가래떡은 단일 피크를 보임(Fig. 4)으로 서 전분의 결정성일부에서 변화가 진행되었다고 사료된다 (Lee et al., 2004). 대조구의 경우 저장기간이 길어짐에 따 라서 결정형성이 증가됨으로서 peak가 날카로워지면서 크기 가 커지는 것을 알 수 있다. 반면에 0.8% 밀가루 첨가 가 래떡의 경우에는 저장 중에도 저장초기의 XRD pattern을 그대로 유지하고 있었다. 이는 저장 중 밀가루에 포함되어 있는 amylase의 가수분해작용에 의한 것으로 사료된다. 전 분입자의 결정화정도는 입자 내부의 치밀도와 연관되는데 치밀도가 높을수록 수분흡수율이 낮으며 노화가 빨리 진행 되는 것으로 알려져 있다(Kim et al., 1999).

    열적거동

    대조구와 0.8% 밀가루 첨가 가래떡의 4℃ 저장 중 노화 양상을 분석하기 위하여 전분과 같은 중합체의 용융이나 결정성의 물리적 상태의 변화, 분자수준의 반응에서 생기 는 enthalpy를 정량적으로 측정하는 시차주사열량기(DSC) 를 이용하여 측정한 결과는 Table 1과 같다.

    대조구와 0.8% 밀가루 첨가 가래떡의 제조 직후에 호화 개시온도(Ti)는 전분구조의 겔화가 일어나는 임계온도로 전 분입자자체의 결합강도, 다공성, 결정성영역의 성질과 크기, 팽윤정도 등 전분입자구조의 형상을 짐작할 수 있다(Song et al., 2006). 저장기간에 관계없이 대조구에 비하여 0.8% 밀가루 첨가 가래떡의 호화개시온도와 최대호화온도(Tp)가 높게 나타났다. 이와 유사한 결과는 Kim 등(1997)의 연구 에서도 나타났으며 첨가 밀가루의 보수력에 의하여 물과 멥쌀전분이 이용할 자유수의 감소 때문에 나타나는 현상이 다. 저장초기 대조구와 0.8% 밀가루 첨가 가래떡의 용융엔 탈피(ΔE) 값은 각각 80.1과 62.4 J/kg으로 처리 군이 약간 낮았으며 저장 3일 후를 비교할 때 각각 851.8과 16.1 J/kg 으로 매우 큰 차이를 나타내었다. 이는 대조구의 경우는 저 장기간이 진행됨에 따라서 전분분자들이 재결합하여 노화 가 많이 진행되었다는 것을 의미하며 처리군은 노화가 거 의 진행되지 않아 상변화에 필요한 에너지가 그만큼 작게 필요하다는 것을 의미한다. 이러한 현상은 0.8% 밀가루 첨 가 가래떡의 경우 4℃저장 중 밀가루에 포함되어있는 amylase의 가수분해작용에 의한 것으로 사료된다.

    조직감

    저장초기 대조구와 밀가루를 0.8%첨가 시 가래떡의 경 도(hardness)는 각각 2.3과 2.0 N로서 대조구가 약간 높게 나타났으나(Table 2) 4℃저장 3일 후에는 밀가루를 0.8% 첨가한 가래떡의 경도(4.0 N)는 대조구(96.3 N)의 4.1% 수 준에 불과하였으며 0.1% 수준에서 유의성차이를 나타내었 다. 부착성(adhesiveness)의 경우 저장초기 대조구와 밀가루 를 0.8% 첨가한 가래떡은 각각 -387.5과 -418.9 erg의 유 사한 값으로 5% 내에서 유의성차이가 없었으나 저장 3일 후에는 대조구의 부착성은 나타나지 않은 반면 0.8% 첨가 한 가래떡은 -1283.1 erg로 저장초기보다 증가한 것을 알 수 있었다. 이러한 현상은 저장 중 밀가루에 포함되어있는 amylase의 가수분해작용에 전분의 구조변화와 함께 저분자 화 된 것에 기인되었다고 사료된다. 탄력성(springiness)의 경우 저장초기 대조구와 밀가루를 0.8% 첨가한 가래떡은 각각 1.0과 0.9의 유사한 값이었으며 저장 3일 후에는 모 두 0.9로 저장기간에 관계없이 5% 내에서 유의성차이가 없었다. 대조구와 밀가루를 0.8% 첨가한 가래떡 모두 저장 이 진행됨에 따라서 탄력성의 감소현상을 보였다. 응집성 (cohesiveness)에서는 시료내부의 결합력으로 정의되는데 저 장초기 대조구와 밀가루를 0.8% 첨가한 가래떡 모두 0.9 로 같은 값이었으며 저장 3일 후에는 각각 0.8과 0.9로 밀가루를 0.8% 첨가한 가래떡은 저장초기와 유사한 값을 보인반면 대조구의 경우는 저장 중 감소가 나타나 0.1% 수준에서 유의성차이를 나타내었다. 이러한 현상은 저장 중 밀가루에 포함되어있는 amylase의 전분가수분해작용에 의하여 저분자화가 이루어졌기 때문이라고 사료된다. 씹힘 성(Chewiness)변화는 경도변화와 유사하게 나타났으며 4℃ 에서 저장 3일 후에는 밀가루를 0.8% 첨가한 가래떡의 씹힘성(3266.7 erg)은 대조구(72379.2 erg)의 4.5% 수준으로 서 큰 차이를 보였으며 0.1% 수준에서 유의적 차이를 나 타내었다.

    요 약

    본 연구는 0.8%(w/w)의 밀가루를 첨가한 후 제조된 가래 떡을 4℃에서 3일간의 저장과정 중 노화억제정도를 분석하 였다. 저장기간 중 노화현상에 의하여 물 결합능력은 작아 졌으며 대조구(CO)는 저장 3일 후 저장초기대비 45.8% 수 준이었으나 밀가루를 0.8% 첨가한 가래떡(TR)은 76.0% 수 준으로 상대적으로 높게 나타났다. 용해도는 TR이 CO에 비하여 가열온도에 관계없이 전반적으로 높은 값을 나타내 었으며 저장기간이 길어짐에 따라서 CO와 TR 간의 차이는 커졌다. 저장초기 CO의 경우에는 A형태의 XRD pattern을 나타낸 반면 TR은 단일 피크를 보임으로서 밀가루첨가에 의하여 전분의 결정성일부에서 변화가 진행되었으며 CO의 경우 저장기간이 길어짐에 따라서 결정형성이 증가됨으로서 peak가 날카로워지면서 크기가 커진 반면에 TR은 저장 3일 후에도 저장초기의 XRD pattern을 그대로 유지하고 있었다. 저장 3일 후 CO와 TR의 가래떡 용융엔탈피(ΔE) 값은 각각 851.80과 1.61 J/kg으로 나타났으며 경도 또한 각 각 96.33 and 3.96 N로 큰 차이를 보였고 0.1% 수준에서 유의적 차이를 보였다.

    Figure

    FOODENGPROG-18-1_F1.gif

    Scanning electron micrograph (SEM) of 0.8% wheat flour added Garaetteok during storage for 3 days at 4℃ (X500). A: control, B: 0.8% wheat flour added Garaetteok.

    FOODENGPROG-18-1_F2.gif

    Water holding capacities of 0.8% wheat flour added Garaetteok during storage for 3 days at 4℃. A: control, B: 0.8% wheat flour added Garaetteok.

    FOODENGPROG-18-1_F3.gif

    Solubilities of 0.8% wheat flour added Garaetteok during storage for 3 days at 4℃. A: 0 day, B: 1 day, C: 2 day, D: 3 day.

    FOODENGPROG-18-1_F4.gif

    X-ray diffraction (XRD) patterns of 0.8% wheat flour added Garaetteok during storage for 3 days at 4℃. A: control, B: 0.8% wheat flour added Garaetteok.

    Table

    DSC endothermic properties of 0.8% wheat flour added Garaetteok during storage for 3 days at 4°C.

    Texture properties of 0.8% wheat flour added Garaetteok during storage for 3 days at 4°C.

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