로스팅 온도와 시간에 따른 카무트 음료의 이화학적 및 품질 특성
이휘림1․오현빈1․김시연1․김영순1,2
1고려대학교 의생명융합과학과
2고려대학교 식품영양학과
Physicochemical Characteristics and Quality Properties of a Cereal-Based Beverage Made with Roasted Kamut (Triticum turgidum ssp.)
Phyrim Lee1, Hyeonbin O1, Si Yeon Kim1, and Young-Soon Kim1,2
1Department of Integrated Biomedical and Life Sciences and
2Department of Food & Nutrition, Korea University
ABSTRACT In this study roasted kamut was used to develop a novel cereal-based beverage, and the antioxidant activities, protein content and quality properties of this novel beverage were investigated. Kamut was roasted at different temperatures (150, 200, and 250°C) and for different time periods (15 and 30 min). The moisture content of kamut decreased as the roasting time and temperature were increased. The total polyphenols content, the total flavonoids content, and the FRAP had the highest values at the 250°C/30 min roasting condition. The lowest 2,2’-azino-bis(3-ethyl- benzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS) IC50 value was also observed at the 250°C/30 min roasting condition. The protein content was the highest at the 200°C/30 min roasting condition. Kamut and kamut beverages showed lower L-values with increasing the roasting temperature and time. The browning index in 250°C/30 min roasting condition was increased by three times compared to that of control. The yield and pH of the kamut beverage tended to decrease as the roasting time and temperature increased. The total soluble solids, turbidity, and suspension stability of the kamut beverages increased with a higher roasting temperature and a longer roasting time.
Key words: kamut, roasting, cereal-based beverage, antioxidant activities, protein content
Received 12 July 2019; Accepted 24 July 2019
Corresponding author: Young-Soon Kim, Department of Integrated Biomedical and Life Sciences, Korea University, Seoul 02841, Korea E-mail: [email protected], Phone: +82-2-940-2806
Author information: Phyrim Lee (Graduate student), Hyeonbin O (Graduate student), Si Yeon Kim (Graduate student), Young-Soon Kim (Professor)
서 론
식물성 음료는 유당불내증, 갈락토오스혈증과 같은 증상 과 우유 단백질로 인한 알레르기에 대한 대체 방안으로 주목 받고 있다(Kim 등, 2013). 우유를 대체하기 위한 식물성 음 료는 주로 곡류, 두류, 견과류 증 단백질 함량이 높은 식물성 소재를 이용해 제조하며, 이는 동물성 재료의 낮은 지속 가 능성 및 가공과정에서 발생하는 높은 이산화탄소 발생량 등 부정적인 문제를 해결할 수 있는 환경 친화적인 대체제로 제시되고 있다(Kim, 2011; Kim, 2018). 또한 식물성 소재 는 높은 식이섬유, 비타민, 페놀류와 같이 식물 생장 메커니 즘에 따라 이차대사산물로 생성되는 생리활성물질을 함유 하여 체내 산화적 스트레스로부터 세포 손상을 억제하는 항 산화 기능을 수행할 수 있다고 보고되었다(Lee 등, 2018d).
전 세계적으로 식물성 식품 소재에 대한 수요 증대에 호응 하여 식품 업계에서는 식물성 소재를 이용한 다양한 건강기 능식품을 개발하고 있으며, 그중 높은 선호도를 보인 음료 형태의 기능성 연구가 진행되어 왔다(Kaur와 Das, 2011;
Kim, 2008). 식물성 음료에 대한 선행연구로는 발아현미를 이용한 선식(Bang 등, 2017), 로스팅 서리태를 이용한 음료 (Jeong 등, 2016), 오트 밀크(Deswal 등, 2014), 쌀과 잣을 이용한 음료(Lee와 Rhee, 2003), 타이거넛츠 음료(Sanful, 2009) 등의 제조와 기능성 및 품질 특성이 보고되고 있다.
다양한 식물성 재료 중 곡류는 식이섬유, 비타민, 페놀화 합물을 비롯한 여러 미량성분을 함유하고 있어 영양적으로 우수하여 다양한 공정을 거쳐 식품으로 활용되고 있으며, 퀴노아, 치아시드, 아마란스 등 기능성 곡물의 수요가 곡물 시장에서 급성장세를 보인다(Sung, 2015). 그중 카무트 (Triticum turanicum Jakubz)는 4배체 소맥종이며 황금색 의 고대 원시작물로 재배환경에 따라 12.3~23.7%의 단백 질과 400~1,000 pbb의 셀레늄 및 높은 생리활성물질을 함 유하고 있어 대사성 질환의 예방에 효과적인 식물성 단백질 급원으로 알려져 있다(Quinn, 1999; Choi 등, 2016). 카무 트로 제조한 파스타와 빵을 먹인 쥐의 경우 플라즈마 항산화 효소 활성이 증가하였고, 인터루킨 6, 인터루킨 17, 인터페
론 c 등 사이토카인 수치가 유의적으로 감소하는 등 항염증 효과를 나타냈으며, LDL 콜레스테롤의 감소 및 혈당 감소 효과가 보고되었다(Bordoni 등, 2017).
로스팅은 열처리를 통해 식품의 특성을 향상하는 공정으 로 수분 함량 조절, 조직감 향상, 색도 및 향미의 증진, 전분 의 호화가 일어나게 한다(Bang 등, 2017; Jeong 등, 2016).
로스팅 처리는 분해, 합성, 축합 반응으로 수용성 고형분 함 량을 증가시키고, 세포벽 구조 변화를 일으켜 생리활성물질 과 고형분의 용출이 용이하도록 한다(Lee, 2006). 또한 로스 팅 처리는 갈색화 반응의 촉진으로 생성된 amino-carbonyl 반응생성물은 지방질 산패에 대한 항산화 활성을 가지며, 갈색색소 및 향기 성분의 생성, 분산성 등의 제품 품질에 미치는 영향이 보고되고 있다(Lee 등, 2018c; Yoon과 Kim, 1989; Jousse 등, 2002).
이처럼 카무트는 항산화 활성과 풍부한 단백질 함량 등 생리적 기능이 높은 식품 소재로서 가공식품으로 개발하기 에 적합함에도 불구하고, 파스타, 빵, 과자 등 이외에 새로운 이용에 관한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 로스팅 공정의 시간과 온도를 달리한 카무트의 항산화 성분 함량 및 단백질 함량 변화를 분석하고, 이를 소재로 한 음료 의 품질 특성을 분석하여 카무트 및 곡류를 이용한 식물성 음료 제조를 위한 기초자료로써 활용하고자 하였다.
재료 및 방법
재료 및 로스팅 공정
본 실험에 사용된 카무트(KAMUT Co., Missoula, MT, USA)는 캐나다에서 2017년에 수확한 것으로 3회 세척한 후 물기를 제거하고 물에 3시간 불린 다음 6시간 동안 25°C 에서 건조한 후 조건별로 50 g씩 로스팅 기계(SCR-301, Barwell, Hongkong, China)를 이용하여 150, 200, 250°C 에서 각각 15분과 30분 로스팅한 다음 25°C에서 2시간 냉 각하였다.
로스팅 카무트의 수분 함량
로스팅 카무트의 수분 함량은 moisture analyzer(MB- 45, OHAUS, Zurich, Switzerland)를 이용해 105°C에서 로 스팅 카무트 낟알을 5 g씩 측정하였다.
시료 추출물의 제조
로스팅된 카무트를 분쇄한 뒤 40 mesh 체에 거르고 동결 건조 하여 수분 함량을 0.51~0.70%로 맞추고, methanol (Daejung Chemical & Metals Co., Ltd., Gyeonggi, Ko- rea)과 1:10(v/v)으로 혼합한 혼합액은 shaker(Model 75, Burrell Scientific, Pittsburgh, PA, USA)를 이용해 25°C 에서 6시간 동안 185 rpm으로 추출한 후 4°C, 3,000 rpm에 서 10분간 원심분리(Hetteich Universal 32R, Andreas Hetteich GmbH & Co. KG, Tuttlingen, Germany) 한 다음
여과(No.1, Whatman, Buckinghamshire, UK)하여 -20°C 냉동고에 보관하면서 항산화 시료로 사용하였다.
로스팅 카무트의 총 폴리페놀 화합물 함량
카무트의 총 폴리페놀 화합물 함량은 Folin-Ciocalteu법 에 의거하여 측정하였다(Jeong 등, 2016). 전 처리한 시료 10 µL에 증류수 790 µL를 혼합하고 0.9 N Folin-Ciocal- teu’s reagent(Merk KGaA, Darmstadt, Germany) 50 µL 와 20% sodium carbonate solution(Merk KGaA) 150 µL 를 연속적으로 혼합하여 25°C의 암실에서 2시간 동안 반응 시킨 후 ELISA microplate reader(Apollo 11 LB913, Berthold Technologies Co., Bad Wildbad, Germany)로 750 nm에서 흡광도를 측정하였다. 시료의 폴리페놀 화합물 함량은 gallic acid(Merck KGaA) 0.008 g과 증류수 4 mL 를 혼합한 용액으로 검량선을 작성하고 총 폴리페놀 화합물 함량을 gallic acid equivalent(µg GAE/mg)로 환산하였다.
로스팅 카무트의 총 플라보노이드 함량
카무트의 총 플라보노이드 함량은 Zhang 등(2017)의 방 법을 응용하여 측정하였다. 시료 1 mL에 5% sodium ni- trite(Junsei Chemistry, Tokyo, Japan) 150 µL를 넣어 암 실에서 6분간 반응시키고, 이에 10% AlCl3 300 µL를 혼합 해 암실에서 5분간 반응한 후, 이에 다시 1 N NaOH 1 mL를 첨가해 ELISA microplate reader(Apollo 11 LB913, Berthold Technologies Co.)를 이용하여 520 nm에서 흡 광도를 측정하였다. 표준물질로 quercetin(Sigma-Aldrich Co., Ltd., St. Louis, MO, USA) 0.008 g에 증류수 40 mL를 혼합하여 총 플라보노이드 함량을 quercetin equivalent (µg QE/mg)로 환산하였다.
로스팅 카무트의 FRAP 측정
카무트의 환원력은 Oyaizu(1986)의 방법을 응용하여 측 정하였다. 각 시료 250 µL에 sodium phosphate mono- basic(Sigma-Aldrich Co., Ltd.) 용액과 sodium phos- phate dibasic(Sigma Aldrich Co., Ltd.) 용액을 1:2 비율로 혼합한 0.2 M phosphate buffer(pH 6.6) 250 µL와 1%
potassium ferricyanide(Daejung Chemical & Metals Co., Ltd.) 용액 250 µL를 첨가해 50°C에서 30분간 반응시킨 후, 10% trichloroacetic acid 용액을 250 µL 첨가하였다.
이를 650 rpm에서 10분간 원심분리 한 상등액 500 µL와 증류수 500 µL, 0.1% FeCl3 100 µL를 혼합해 ELISA mi- croplate reader(Apollo 11 LB913, Berthold Technolo- gies Co.)를 이용하여 700 nm에서 흡광도를 측정하였다.
로스팅 카무트의 ABTS 라디칼 소거능 측정
카무트의 ABTS 라디칼 소거능은 희석된 시료 10 µL와 ABTS[2,2’-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid), Sigma Aldrich Co., Ltd.] reagent 200 µL를 혼합한
Washing and dehydration of kamut
↓
Soaking (3 h) and dehydration (6 h)
↓ Roasting
(150°C, 200°C, 250°C / 15 min, 30 min)
Cooling (2 h)
↓
Mixing (kamut : water=1:5)
↓ Fist-stage grinding (for 3 min at 19,000 rpm)
Adding salt
↓
Second-stage grinding (for 2 min at 20,000 rpm)
↓ Sieving (40 mesh)
↓ Kamut beverage
Fig. 1. Preparation of beverage with roasted kamut.
후 25°C 암실에서 60분간 반응한 다음 ELISA microplate reader(Apollo 11 LB913, Berthold Technologies Co.)로 405 nm에서 흡광도를 측정해 IC50값으로 나타내었다(Song 등, 2016). IC50(mg/mL)는 50%의 free radical을 소거하는 항산화 물질의 농도를 의미한다.
로스팅 카무트의 단백질 함량
로스팅에 조건에 따른 카무트의 단백질 함량은 Bradford assay에 의해 측정되었다(John, 2009). 수분 함량을 0.51~
0.70%로 맞춘 로스팅 카무트 분말의 단백질은 1:1(w/v)로 99.9% ethanol(Merck KGaA)을 이용해 12시간 동안 진탕 하여 추출하였다. Bradford reagent는 95% ethanol(Merck KGaA) 50 mL에 100 mg Coomassie Brilliant Blue G- 250(Sigma-Aldrich Co., Ltd.)을 녹인 후 85%(w/v) phos- phoric acid(Daejung Chemical & Metals Co., Ltd.) 100 mL를 가한 다음 DW를 첨가하여 1 L 용액을 제조하였다.
희석된 reagent는 여과(No. 1, Whatman)하여 실온에 보관 하며 사용하였다. 시료 추출액 100 µL에 reagent 5 mL를 가하고 거품이 생성되지 않도록 1분간 진탕한 후 5분간 반 응하여 ELISA microplate reader(Apollo 11 LB913, Ber- thold Technologies Co.)로 595 nm에서 흡광도를 측정하 였다. 단백질 정량은 bovine serum albumin(Sigma-Aldrich Co., Ltd.)을 표준물질로 한 표준곡선과 비교하여 측정하였 다.
로스팅 카무트 음료 제조
로스팅 카무트 음료는 Lee와 Rhee(2003)의 방법에 따라 Fig. 1의 과정으로 제조하였다. 로스팅 카무트와 물을 1:5 (w/v)로 혼합하여 처음 mixer(SMX-S1000JR, Shinil Co., Ltd., Cheonan, Korea)를 이용해 3분간 19,000 rpm으로 분쇄한 후 소금 7.5 g을 첨가하고 다시 2분간 20,000 rpm으 로 분쇄하였다. 분쇄된 혼합물은 40 mesh 체로 통과시켜 잔여 고형물을 제거하여 카무트 음료를 제조하였다.
로스팅 카무트와 카무트 음료의 색도
로스팅 카무트와 카무트 음료의 색도는 colorimeter (CR-400, Konica Minolta, Tokyo, Japan)를 이용하여 명 도(L), 적색도(a), 황색도(b)를 3회 반복 측정하였다. 색도 측정값을 통해 아래의 공식에 따라 총색차(ΔE)를 계산하였 다. 이때 standard에 해당하는 색도는 로스팅하지 않는 카 무트를 기준으로 하였다. 갈색도(BI, browning index)는 1 g의 시료에 80% methanol(Daejung Chemical & Metals Co., Ltd.)을 가해 3시간 동안 진탕하여 추출한 후 5분간 1,000 rpm에서 원심분리 한 용액의 상층액을 ELISA mi- croplate reader(Apollo 11 LB913, Berthold Technolo- gies Co.)를 이용해 420 nm에서 흡광도를 측정하였다(Klim 과 Nagy, 1988).
∆
카무트 음료의 품질 특성
카무트 음료의 수율은 첨가하는 카무트와 물에서 40 mesh 체로 고형물을 제거하여 완성한 음료 중량을 원료의 중량으로 나누어 백분율(%)로 나타내었다.
카무트 음료의 가용성 고형분 함량은 굴절당도계(PR- 201α, Atago Co., Ltd., Tokyo, Japan)를 이용하여 °Brix로 나타내어 측정하였다.
카무트 음료의 탁도는 음료 원액을 25°C에서 ELISA mi- croplate reader(Apollo 11 LB913, Berthold Technolo- gies Co.)로 590 nm에서 흡광도를 측정하여 나타내었다 (Song과 Jung, 2009).
카무트 음료의 pH는 시료 원액을 DW로 10배 희석하고 1분간 균질화(Ingenieurbüro CAT, M. Zipperer GmbH, Staufen, Germany)한 후 여과지(No. 4, Whatman)로 여과 한 시료를 25°C에서 pH meter(SP-701, Suntex, Instru- ment Co., Taipei, Taiwan)로 측정하였다.
카무트 음료의 분산 안정성은 Priepke 등(1980)의 방법 을 이용하여 측정하였다. 각 시료 30 mL를 50 mL 튜브에 담아 4°C에서 5일 동안 움직이지 않도록 보관한 후 상층부 와 하층부의 1/3 지점의 중앙에서 각각 시료 3 mL를 취하였 다. 채취한 시료는 5 mL 튜브에 담아 105°C에서 2시간 건조 하여 고형분 함량을 측정하고 상층부와 하층부의 비율을 계 산하여 분산 안정성을 측정하였다.
통계처리
모든 실험은 각 3회 반복 측정하여 측정값의 평균과 표준
편차를 구하였다. SPSS(IBM SPSS Statistics 24, IBM, Armonk, NY, USA)를 이용하여 분산분석(ANOVA) 하였 고, P<0.05 수준에서 시료 간의 유의성을 검증하기 위해 다중범위검정(Duncan’s multiple range test)을 실시하여 결과값을 평균±표준편차로 표시하였다.
결과 및 고찰
수분 함량
카무트의 로스팅 조건에 따른 수분 함량은 Table 1과 같 다. 로스팅하지 않은 카무트의 수분 함량은 25.88%이며, 150°C에서 15분, 30분 로스팅한 카무트와 200°C에서 15 분 로스팅한 카무트는 21.04~11.72%로 온도가 높아지고 시간이 길어질수록 수분 함량은 유의적으로 감소하는 경향 을 보였다(P<0.05). 또한 200°C에서 30분 로스팅한 카무트 와 250°C에서 15분, 30분 로스팅한 카무트는 1.22~0.23%
로 유의적인 차이를 보이지 않았고 다른 조건의 카무트보다 수분 함량이 현저히 낮은 값을 나타냈다. 볶음처리를 한 동 부가루 연구에서 볶음 온도와 시간에 따라 수분 함량이 10.69~2.68 g/100 g으로 감소하였고(Lee 등, 2018b), 로 스팅 온도와 시간에 따른 녹두가루 연구(Kim 등, 2018)에서 도 11.00~2.76 g/100 g으로 감소하였다. 또한 쥐눈이콩의 연구(Lee, 2014)에서도 로스팅하지 않은 시료와 비교 시 120°C로 20분 로스팅한 시료의 수분 함량이 약 26% 감소 하였다고 보고하여 본 연구 결과와 유사한 결과를 나타냈다.
총 폴리페놀 화합물 함량, 총 플라보노이드 함량 및 항산화 활성
카무트의 총 폴리페놀 화합물과 총 플라보노이드 함량은 Table 1과 같다. 총 폴리페놀 화합물은 Folin-Ciocalteu 시 약이 인몰리브덴산(phosphomolybdic acid)과 반응해 환원물 을 생성하는 원리를 이용해 측정했다(Folin과 Denis, 1912).
카무트의 총 폴리페놀 화합물 함량은 대조군(279.80 µg GAE/mg)과 비교 시 로스팅하였을 때 291.26~350.41 µg GAE/mg으로 유의적으로 증가하는 경향을 나타냈다. 총 플 라보노이드 함량 또한 대조군(173.02 µg QE/mg)과 비교 시 202.34~250.56 µg QE/mg으로 증가하는 경향을 나타냈 다. 이는 로스팅 처리로 열을 제공함으로써 열이 일부 당 결합을 분해하고 수분을 증발시켜 팽윤을 야기함으로써 수 용성 물질의 추출이 용이하게 되고, 갈색화 반응으로 생성된 색소 및 향기 성분으로 카무트의 항산화 활성에 긍정적 영향 을 미친 것으로 사료된다(Lingle, 2001). 녹두에 관한 연구 중 로스팅 시간이 증가할수록 총 폴리페놀 화합물 함량과 총 플라보노이드 함량이 증가하였다는 보고가 있었고(Song 등, 2013), 일반 옥수수보다 볶음 옥수수 추출물에서 더 높 은 비율의 폴리페놀 화합물이 검출되어(Lee 등, 2017), 본 연구 결과와 유사한 경향을 나타냈다.
FRAP 활성은 ferric 이온이 ferrous로 환원되는 것을 측
정하여 항산화 활성을 분석하는 방법이다(Kim 등, 2009).
측정한 흡광도 값 자체가 FRAP 활성, 즉 시료의 환원력이며 높은 수치를 나타낼수록 항산화 활성이 높음을 의미한다.
로스팅 조건을 달리한 카무트의 FRAP 활성을 측정한 결과 는 Table 1과 같다. FRAP 활성은 대조군에서 0.35를 나타 냈고, 로스팅 시간과 온도가 증가할수록 그 수치가 증가하여 250°C/30 min에서 0.78로 가장 높은 값을 나타냄으로써 항산화 활성이 증가한 것을 확인하였다. 이는 본 연구에서 총 폴리페놀 화합물과 총 플라보노이드 함량 증가 및 ABTS 라디칼 소거능 IC50의 감소와 유사하게 로스팅 시간과 온도 가 증가할수록 항산화 활성이 증가하는 경향을 나타냈다.
로스팅 향미벼(Lee 등, 2018a)에서도 무처리 구간보다 우 수한 항산화 활성을 나타내었고, 250°C에서 30분 로스팅 처리 시 가장 높은 항산화 활성을 나타내어 본 연구 결과와 유사한 경향을 보였다.
로스팅 카무트의 ABTS 라디칼 소거 활성을 IC50으로 나 타낸 결과 대조군에서 319.13 µg/mL로 가장 높은 IC50 값을 나타냈고 로스팅 시간이 길어지고 온도가 높아질수록 유의 적으로 감소하여 250°C/30 min에서 약 2.42배 감소한 값인 131.63 µg/mL를 나타냈다. 라디칼 소거 활성은 주로 천연 물의 페놀 성분에 의하며, 열처리 시의 반응산물인 mela- noidin 또한 항산화 활성이 높은 것으로 알려져 있다(Choi 등, 2007; Kim 등, 2008). 로스팅 카무트의 총 폴리페놀 화합물 함량의 증가와 로스팅 처리에 따른 반응 산물의 생성 으로 카무트의 라디칼 소거능이 증가한 것으로 사료된다.
녹두가루 추출물에서 볶음 시간과 온도가 증가함에 따라 ABTS 라디칼 소거 활성이 증가하였고(Kim 등, 2018), 둥 굴레의 볶음 처리에 따라 항산화 성분 및 활성이 증가하여 (Kim 등, 2005), 본 연구 결과와 유사한 경향을 나타냈다.
단백질 함량
카무트의 로스팅 조건에 따른 단백질 함량 변화는 Table 1과 같다. 카무트의 단백질 함량은 대조군에서 25.74%이 며, 로스팅 온도와 시간이 증가할수록 단백질 함량 또한 증 가하여 200°C로 30분 로스팅하였을 때 26.67%로 가장 높 은 값을 나타냈다. 반면 250°C에서 각각 15분, 30분 로스팅 한 결과 단백질 함량은 26.15%, 26.16%로 감소한 것으로 나타났다. 쥐눈이콩의 경우에도 90°C에서 120°C로 로스팅 온도가 증가함에 따라 단백질 함량이 증가하는 경향을 보였 고(Lee 등, 2014), 콩의 조리방법에 따른 단백질 함량 변화 에 관한 연구에 따르면 100°C에서 40분 끓이거나 110~
125°C로 20분 볶을 경우 콩의 단백질 함량이 증가한 것으로 보고하였다(Im 등, 2016). 발아현미의 단백질 분석 결과 로 스팅 시간이 15분에서 25분으로 증가했을 때 14.10%에서 14.55%로 증가하였고, 로스팅 온도가 220°C에서 230°C로 증가했을 때 단백질 함량은 13.65~13.82%로 감소하였다 (Bang 등, 2017). 이는 로스팅 온도가 일정 온도 이상으로 올라갈 경우 갈색화 반응이 가속화된 결과 아미노산과 당의
결합으로 단백질 함량이 감소한 것으로 사료된다(Ashoor와 Zent, 1984).
색도
로스팅 카무트와 음료의 색도는 Table 2와 같다. 식품의 색은 식품의 외관에 중요한 영향을 미치는 요인으로 기호도 뿐만 아니라 다양한 기능성을 나타내기도 한다. 카무트의 L값은 250°C/30 min에서 42.08로 유의적으로 낮은 값을 나타냈지만(P<0.05), 그 외의 조건에서는 대조군 60.39보다 낮은 값인 51.94~54.70으로 유의적인 차이를 나타내지 않 았다. 카무트의 a값은 대조군에서 2.34를 나타냈고, 200°C/
30 min과 250°C/15 min에서 각각 3.68, 5.47을 나타냈으 며 그 외의 조건에서는 2.53~2.86으로 유의적인 차이를 보 이지 않았다. 카무트의 b(yellowness)값은 대조군에서 9.71 을 나타냈고, 250°C/30 min에서 6.21로 유의적으로 낮은 값을 나타냈으며(P<0.05) 그 외의 조건에서는 12.04~13.17 로 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 볶음귀리에 관한 연구 (Lee 등, 2018b)에서도 볶음 온도 및 시간이 증가할수록 L값이 감소하는 경향을 보인다고 보고하였다. 로스팅한 카 무트의 총색차는 로스팅 시간과 온도가 증가할수록 증가하 여 250°C/30 min에서 19.80으로 가장 높았다. 로스팅 카무 트의 갈색도는 250°C/30 min에서 0.36으로 대조군 0.12보 다 3배 높은 값을 나타냈으며, 이를 제외한 조건에서는 로스 팅 시간이 짧아지고 온도가 낮아질수록 갈색도 값이 감소하 였지만 이들 간 유의적인 차이는 보이지 않았다.
카무트 음료의 L값은 250°C/30 min에서 23.51로 가장 낮은 값을 보이며 150°C/15 min과 150°C/30 min, 200°C/
15 min에서 48.07~49.60 범위로 높은 값을 나타냈다. 음료 의 a값은 250°C/30 min에서 3.94를 보이며 그 외의 조건에 서는 -0.61~0.25의 값을 나타냈다. 또한 음료의 b값은 대 조군에서 3.34를 나타냈고, 250°C/30 min에서 3.62로 가 장 높은 값을 보였다. 그 외의 조건에서는 -1.46~2.91로 감소한 값을 나타냈다. 카무트 음료의 총색차는 150°C/15 min에서 5.82로 가장 낮은 값을, 250°C/30 min에서 32.17 로 가장 높은 값을 보였다. 로스팅 처리는 열이 동반되는 과 정으로 곡물의 물리 화학적 특성을 변화시키며 이는 당과 아 미노산의 중합반응으로 발생하는 비효소적 갈색화(Maillard) 반응에 의한 것이다. 또한 곡물을 구성하는 당과 아미노산의 종류, 가열 온도 및 시간에 따라 생성되는 물질이 결정되며 (Jousse 등, 2002), 로스팅 처리를 통한 카무트의 색도 변화 도 이와 같은 Maillard 반응에 의한 것으로 사료된다.
카무트 음료의 품질 특성
카무트 음료의 품질 특성은 Table 3과 같다. 카무트 음료 제조 시의 수율은 원재료에서 음료 제조 시 고형분을 제거하 고 남은 비율로 대조군이 86.63%로 가장 높았으며, 로스팅 조건 중에서는 150°C/15 min에서 85.07%로 높은 값을 보
였다. 로스팅 시간이 증가하고 온도가 높아질수록 유의적으 로 감소하여 250°C/15 min과 250°C/30 min에서 각각 58.77%, 61.79%로 낮은 값을 나타냈다(P<0.05). 볶음조건 에 따른 보리차의 수율에 관한 연구에서 볶음 정도가 높은 보리가 고형분 추출률이 증가하였다고 보고하여(Yoon과 Kim, 1989), 본 연구 결과와 유사하였다. 카무트 음료의 가 용성 고형분 함량은 대조군에서 1.57°Brix로 가장 낮은 값을 나타냈고, 로스팅 조건 중에서는 150°C/15 min에서 1.80
°Brix로 가장 낮은 값을, 250°C/30 min에서 5.47°Brix로 가장 높은 값을 보였다. 이는 발아 벼(Lee 등, 2009), 미숙보 리(Lee 등, 1994)의 로스팅 과정에서 온도가 높고 시간이 길어질수록 가용성 고형분 함량의 증가가 보고된 것과 유사 한 결과이다. 카무트 음료의 수율과 가용성 고형분 함량의 변화는 로스팅 처리에 따른 전분의 열분해 현상 및 물리 화학 적 변화로 전분이 수용성화되었기 때문으로 사료된다(Lee 등, 2009).
카무트 음료의 탁도는 대조군에서 2.08, 로스팅 조건에 따라 2.09~2.57의 범위를 나타내며 로스팅 온도가 높아지 고 시간이 길어질수록 탁도가 유의적으로 증가하는 경향을 나타냈다(P<0.05). 이는 로스팅 조건에 따라 불용성 전분이 용출되는 정도의 차이가 발생하기 때문으로 사료된다(Lee 등, 1994). 시간에 따른 수수차(Ko 등, 2012), 팥차(Song 등, 2013)에서 볶음시간이 증가할수록 탁도가 증가하였다 고 보고되어 본 연구와 유사하였다.
카무트 음료의 pH는 대조군에서 6.86으로 가장 높았고, 로스팅 조건에 따라 5.88~6.72의 범위로 로스팅 온도가 높 아지고 로스팅 시간이 길어질수록 pH가 낮아지는 경향을 나타냈다. 로스팅 시 열처리에 의한 pH 변화는 Maillard 반 응으로 염기성 아미노산이 당과 결합해 가용 아미노산이 감 소하고 유기산의 전구체 aldohexose의 aldehyde기가 산화 되어 carbonyl기로 전환되기 때문으로 사료된다(Lee와 Rhee, 2003; Saunders와 Jervis, 1966). 볶음 조건에 따른 맥문동(Bae 등, 2010)의 경우 로스팅 온도가 높아질수록 5.78에서 4.82로 pH가 감소하는 결과를 나타내어 본 연구 결과와 유사하였다.
카무트 음료의 분산 안정성은 대조군에서 0.44, 로스팅 조건에 따라 0.44~0.82로 로스팅 시간이 길어지고 온도가 높아질수록 분산 안정성이 증가하였다. 용액의 분산성은 용 액을 구성하는 입자의 크기와 분포에 영향을 받으며, 1 μm 이상의 입자가 커질수록 분산 상태를 유지하는 시간은 감소 한다(Walstra와 van Vliet, 2008). 현미 로스팅에 관한 연구 (Koh 등, 2014)에 따르면 로스팅에 따라 혼합액의 분산 상 태를 유지하는 시간이 감소하였다고 보고하여 본 연구의 분 산 안정성 결과와 상이한 경향을 나타내었다. 이는 곡물의 종류에 따른 입자당 무게의 차이와 로스팅 온도와 시간에 따른 다공성 구조 형성으로 인한 물 결합력 및 점도 상승의 차이 때문일 것으로 사료된다.
요 약
본 연구에서는 식물성 단백질과 항산화 물질을 풍부하게 함 유하고 있는 카무트를 활용한 음료 개발의 일환으로 로스팅 온도(150°C, 200°C, 250°C) 및 시간(15 min, 30 min) 조건 을 달리한 로스팅 가공이 카무트의 항산화 성분 및 활성과 단백질 함량에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 로스팅 공정 을 거친 카무트를 소재로 한 음료를 제조하고 그 품질 특성 을 분석하였다. 설정한 조건 내에서 로스팅 공정의 온도가 높고 시간이 길어질수록 카무트의 총 폴리페놀 함량, 총 플 라보노이드 함량이 증가하였고 FRAP, ABTS 라디칼 소거 활성의 결과에서도 높은 항산화 활성을 보였다. 단백질 함량 은 온도 및 시간에 따라 증가하여 200°C, 30분 로스팅 조건 에서 가장 높은 값을 보였으며, 로스팅 온도가 더 높고 시간 이 긴 조건에서는 단백질 함량이 약 0.5% 감소하였다. 로스 팅 처리로 카무트 및 카무트 음료의 명도가 감소하였고 갈색 도가 증가했으며 카무트의 로스팅 과정 중 발생하는 갈색화 반응이 항산화 활성 변화에 영향을 준 것으로 판단된다. 로 스팅한 카무트를 활용한 음료의 품질 특성 결과 카무트의 로스팅 정도에 따라 수율 및 pH는 감소하였고 가용성 고형 분, 탁도 및 분산 안정성은 증가하였다. 본 연구의 결과를 바탕으로 음료 제조를 위한 카무트의 최적 로스팅 조건은 이외의 로스팅 조건과 비교 시 총색차, 수율, 분산 안정성이 적절하며, 총 폴리페놀 및 플라보노이드, FRAP, ABTS 라 디칼 소거 활성 향상, 단백질 함량 증가를 보인 200°C, 15분 으로 사료된다. 본 연구에서는 로스팅 카무트와 용액 비율을 동일하게 하여 음료를 제조하였지만, 그 비율을 달리하여 제조한 음료에 관한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된 다.
REFERENCES
Ashoor SH, Zent JB. Maillard browning of common amino acids and sugars. J Food Sci. 1984. 49:1206-1207.
Bae KM, Park SH, Jung KH, Kim MJ, Hong SH, Song YO, et al. Effects of roasting conditions on physicochemical prop- erties and sensory properties on Liriopis tuber. J Korean Soc Food Sci Nutr. 2010. 39:1503-1508.
Bang YS, Jang EH, Chung HJ. Quality and physicochemical characteristics of newly developed Sunsik products with ger- minated brown rice. Korean J Food Sci Technol. 2017. 49:
513-518.
Bordoni A, Danesi F, Di Nunzio M, Taccari A, Valli V. Ancient wheat and health: a legend or the reality? A review on KAMUT khorasan wheat. Int J Food Sci Nutr. 2017. 68:278- 786.
Choi JH, Kim E, Lee KS. Quality characteristics of sourdough bread made with kamut sour starter. Culin Sci Hosp Res. 2016.
22:117-133.
Choi Y, Jeong HS, Lee J. Antioxidant activity of methanolic extracts from some grains consumed in Korea. Food Chem.
2007. 103:130-138.
Deswal A, Deora NS, Mishra HN. Effect of concentration and temperature on the rheological properties of oat milk. Food
Bioprocess Technol. 2014. 7:2451-2459.
Folin O, Denis W. On phosphotungstic-phosphomolybdic com- pounds as color reagents. J Biol Chem. 1912. 12:239-243.
Im JY, Kim SC, Kim S, Choi Y, Yang MR, Cho IH, et al. Protein and amino-acid contents in Backtae, Seoritae, Huktae, and Seomoktae soybeans with different cooking methods. Korean J Food Cook Sci. 2016. 32:567-574.
Jeong SO, Kim HY, Han JS, Kim MJ, Kang MS, Kim AJ.
Manufacture and quality evaluation of beverage with prepared with roasted Seoritae. Korean J Food Nutr. 2016. 29:557-564.
John MW. The protein protocols handbook. Humana Press, Totowa, NJ, USA. 2009. p 17-24.
Jousse F, Jongen T, Agterof W, Russell S, Braat P. Simplifies kinetic scheme of flavor formation by the Maillard reaction.
J Food Sci. 2002. 67:2534-2542.
Kaur S, Das M. Functional foods: An overview. Food Sci Bio- technol. 2011. 20:861. https://doi.org/10.1007/s10068-011-0121- 7
Kim HB. A study on the improvement of the distribution struc- ture in the Korean beverage market. Master’s thesis. Konkuk University, Seoul, Korea. 2011.
Kim HJ, Lee JH, Lee BW, Lee YY, Lee BK, Woo KS. Change of quality and physicochemical characteristics of mung-bean flours with germination and roasting condition. Korean J Food Nutr. 2018. 31:149-159.
Kim HY, Woo KS, Hwang IG, Lee YR, Jeong HS. Effects of heat treatments on the antioxidant activities of fruits and vegetables. Korean J Food Sci Technol. 2008. 40:166-170.
Kim JH, Jeong CH, Choi GN, Kwak JH, Choi SG, Heo HJ.
Antioxidant and neuronal cell protective effects of methanol extract from Schizandra chinensis using an in vitro system.
Korean J Food Sci Technol. 2009. 41:712-716.
Kim KH, Seol KH, Oh MH, Park BY, Kim HW. Overview of milk allergens and allergic reactions reduction methods. Kore- an J Dairy Sci Technol. 2013. 31:67-73.
Kim KT, Kim JO, Lee GD, Kim JS, Kwon JH. Optimization of steaming and roasting conditions for maximized hypo- glycemic properties of Polygonatum odoratum tea. J Korean Soc Food Sci Nutr. 2005. 34:549-556.
Kim SJ. Study on consumer recognition of health drinks. Mas- ter’s thesis. Sookmyung Women’s University, Seoul, Korea.
2008.
Kim YA. Soy protein: a high-quality, plant-based protein. Food Science and Industry. 2018. 51(4):270-277.
Klim M, Nagy S. An improved method to determine nonenzy- mic browning in citrus juices. J Agric Food Chem. 1988. 36:
1271-1274.
Ko JY, Woo KS, Song SB, Seo HI, Kim HY, Kim JI, et al.
Physicochemical characteristics of sorghum tea according to milling type and pan-fried time. J Korean Soc Food Sci Nutr.
2012. 41:1546-1553.
Koh E, Mun S, Surh J. Effect of roasting on particle size, water- holding capacity, and viscosity of cereal-based sunsik. Korean J Food Cook Sci. 2014. 30:526-530.
Lee DH, Park HM, Cho JH, Seo WD, Hong JH, Youn KS. Phys- icochemical properties of aromatic rice prepared using differ- ent milling recoveries and roasting procedures. Korean J Food Preserv. 2018a. 25:289-295.
Lee JH, Kim HJ, Kim MJ, Jung GH, Lee BW, Lee BK, et al.
Quality and antioxidant characteristics of roasted maize tea with different moisture contents. Korean J Food Nutr. 2017.
30:1149-1156.
Lee JH, Kim HJ, Lee BY, Lee YY, Lee BK, Woo KS. Effect of germinated and roasting treatment on the quality and phys-
icochemical characteristics of cowpea flour. J Korean Soc Food Sci Nutr. 2018b. 47:288-297.
Lee JH, Lee BK, Lee BW, Kim HJ, Park JY, Han S, et al. Evalu- ation of bioactive compounds and antioxidant activity of roast- ed oats in different extraction solvents. Korean J Food Sci Technol. 2018c. 50:111-116.
Lee KH, Kim MJ, Kim AJ. Physicochemical composition and antioxidative activities of Rhynchosia nulubilis according to roasting temperature. J Korean Soc Food Sci Nutr. 2014.
43:675-681.
Lee SH, Lee YR, Hwang IG, Woo KS, Kim KH, Kim KJ, et al. Antioxidant activities and quality characteristics of germi- nated rough rice tea according to roasting temperature, time and leaching condition. Korean J Food Sci Technol. 2009.
41:386-391.
Lee SW, Rhee C. Processing suitability of a rice and pine nut (Pinus koraiensis) beverage. Food Hydrocolloids. 2003. 17:
379-385.
Lee YK, Park JY, Bae H, Jung AR, Chang YH. Physicochemical properties of weaning food using roasting-treated cereals and granule-treated vegetables. J Korean Soc Food Sci Nutr. 2018d.
47:1312-1319.
Lee YT, Seog HM, Kim SS, Kim KT, Hong HD. Changes in physicochemical characteristics of immature barley kernels during roasting. Korean J Food Sci Technol. 1994. 26:336- 342.
Lee YT. Effect of heat treatments on in vitro starch hydrolysis of selected grains. J Korean Soc Food Sci Nutr. 2006. 35:
1102-1105.
Lingle TR. The coffee cupper’s handbook: systematic guide to the sensory evaluation of coffee’s flavor. 3rd ed. Specialty Coffee Association of America, Long Beach, CA, USA. 2001.
Oyaizu M. Studies on products of browning reaction－antioxidative activities of products of browning reaction prepared from glucosamine. Jpn J Nutr. 1986. 44:307-315.
Priepke PE, Wei LS, Nelson AI, Steinberg MP. Suspension sta- bility of Illinois soybean beverage. J Food Sci. 1980. 45:242-
245.
Quinn RM. KamutⓇ: Ancient grain, new cereal. In: Janick J, editor. Perspectives on New Crops and New Uses. ASHS Press, Alexandria, VA, USA. 1999. p 182-183.
Sanful RE. Production and sensory evaluation of tigernut bev- erages. Pak J Nutr. 2009. 8:688-690.
Saunders J, Jervis F. The role of buffer salts in non-enzymatic browning. J Sci Food Agric. 1966. 17:245-249.
Song KY, O H, Zhang Y, Joung KY, Kim YS. Effects of pump- kin (Cucurbita moschata Duch.) leaf powder on quality char- acteristics, antioxidant activities, and retarding retrogradation by shelf-life of Sulgidduck (rice cake). J Korean Soc Food Sci Nutr. 2016. 45:1792-1798.
Song SB, Ko JY, Kim JI, Lee JS, Jung TW, Kim KY, et al.
Changes in physicochemical characteristics and antioxidant activity of adzuki bean and adzuki bean tea depending on the variety and roasting time. Korean J Food Sci Technol. 2013.
45:317-324.
Song SH, Jung HS. Quality characteristics of noodle (Garakguksu) with Curcuma longa L. powder. Korean J Food Cook Sci.
2009. 25:199-205.
Song YB, Lee KS, Lee MS, Kim AJ. Bioactivity changes in mung beans according to the roasting time. Korean J Food Nutr. 2013. 26:502-507.
Sung JM. Research trend and characteristic of imported func- tional grains. Food Science and Industry. 2015. 48(2):35-41.
Walstra P, van Vliet T. Dispersed systems: Basic considerations.
In: Damodaran S, Parkin KL, Fennema OR, editors. Fenne- ma’s Food Chemistry. 4th ed. CRC Press, Boca Raton, FL, USA. 2008. p 783-847.
Yoon SK, Kim WJ. Effects of roasting conditions on quality and yields of barley tea. Korean J Food Sci Technol. 1989.
21:575-582.
Zhang Y, Song KY, O H, Joung KY, Shin SY, Kim YS. Effects of pomegranate (Punica granatum L.) peel powder on the quality characteristics, retrogradation and antioxidant activ- ities of sponge cake. Korean J Food Nutr. 2017. 30:578-590.
