차전자피 분말을 첨가한 식빵의 품질 특성
전소현․김미리 충남대학교 식품영양학과
Quality Characteristics of White Bread Added with Psyllium Husk Powder
So Hean Jeon and Mee Ree Kim
Department of Food & Nutrition, Chungnam National University
ABSTRACT This study aimed to examine the quality characteristics of white bread added with psyllium husk powder.
The characteristics of the dough containing psyllium husk powder were analyzed based on farinography and amylo- graphy, and pH level, SEM, and color value of white bread added with 2.5%∼10% psyllium husk powder were measured. Farinograph measurement of the bread showed that water absorption, development time, and peak time increased with addition of psyllium husk powder. The amylograph analysis showed that peak viscosity, hot paste viscosity, and breakdown increased with addition of psyllium husk powder. Volume, specific volume, and baking loss rate of white bread decreased with increasing psyllium husk powder amount. The pH levels of dough and bread decreased with increasing amount of psyllium husk powder. The L, a, and b values of the crust decreased, L value of the crumb decreased, and a and b values increased with increasing psyllium husk powder amount (P<0.05).
Key words: psyllium husk powder, bread, farinograph, amylograph, quality characteristics
Received 9 June 2020; Accepted 20 July 2020
Corresponding author: Mee Ree Kim, Department of Food and Nutrition, Chungnam National University, Daejeon 34134, Korea E-mail: [email protected], Phone: +82-42-821-6837
Author information: So Hean Jean (Graduate student), Mee Ree Kim (Professor)
서 론
차전자피(psyllium husk)는 질경이 씨앗의 껍질이다. 질 경이(Plantago ovata Forsskaol)는 쌍떡잎식물인 질경이 목 질경이과의 다년생 초본으로 한국, 일본, 중국, 시베리아 동부, 히말라야, 말레이시아 등지의 풀밭이나 길가 또는 빈 터에 서식하는 자생식물로 전 세계적으로 265종으로 구성 되며, 민간요법으로 다양하게 활용되어 왔다. 특히 상처치 유, 호흡계질환, 소화계질환, 염증 등의 항염제로 사용되어 왔으며(Samuelsen, 2000), 차전자피의 주요 성분으로는 다 량의 점액질, 지방질, aucubin, galactan, polysaccharide, succinic acid 등이 알려져 있다(Cha 등, 2003). 차전자피에 함유된 80% 수용성 식이섬유는 우수한 식이섬유 공급원으 로, 수용성 식이섬유는 중성지질 농도를 낮추는 작용이 있는 것으로 보고되었다(Hong 등, 2002).
차전자피는 생체 내 소화효소에 의해 대부분 가수분해되 지 않는 난소화성 식이섬유원으로 장내세균에 의해 이용되 고 에너지 열량이 낮아 저칼로리 식품소재로 주목받고 있다
(Davidson 등, 1998). 성인병 예방과 체지방 감량의 효과를 기대할 수 있고 장내 연동운동을 촉진해 원활한 배변 활동을 도와주며 쾌변으로 장내 유해균을 배출시켜 예로부터 서양 에서는 하제로 많이 사용되어 왔다(Gelissen 등, 1994). 이 밖에 차전자피는 장에서의 지방 흡수를 억제하여 체지방 저 하에도 효과를 보였으며, 식후 혈당 조절에도 유용하게 이용 될 수 있을 것으로 나타났다(Choi와 Nam, 2005).
차전자피의 선행연구를 보면, 차전자피의 aucubin 성분 은 간독성에 대한 해독작용과 제2형 당뇨병 환자의 총 콜레 스테롤 농도 저하작용 등 만성 퇴행성질환에 대한 예방 및 치료 효과 연구(Anderson 등, 1999; Hong 등, 2002), 차전 자피가 함유된 시판용 체지방 감량제만으로 6주간 섭취하게 한 결과 배변 상황 개선 및 혈청지질 농도 감소 효과 연구 (Yim, 2002), 차전자피 첨가가 체중을 감소시키고 수분함 량, 지방함량, 변의 건조중량을 유의적으로 증가시켜 부작용 없이 변 배설을 도와주었다는 연구(Yim 등, 2003)와 같이 생리활성에 관한 연구들이 있었다. 차전자피를 식품에 접목 한 연구로는 차전자피의 높은 수분 흡착력을 이용해 차전자 피와 옥수수 전분, 감자 전분, 쌀 크림을 이용해 빵을 제조하 여 차전자피의 글루텐 대체 물질로의 가능성에 대한 보고 (Zandonadi 등, 2009)와 차전자피를 이용하여 제조한 구운 쌀 도넛의 품질 특성 및 노화 특성(Shin 등, 2018), 차전자피 분말 및 가식성 코팅에 의한 도넛의 품질변화(Oh 등, 2019), 차전자피 함량에 따른 쌀 압출성형물의 물리적 특성(Lee와
Ryu, 2019), 차전자피 분말을 첨가한 석류젤리의 품질 특성 (Kim, 2019)에 관한 연구들이 보고되고 있지만, 식품에 차 전자피를 첨가하여 연구한 사례는 많지 않다.
건강에 관한 관심의 증가로 빵에 기존 주재료 이외 기능성 부재료를 이용한 건강 지향적인 제품을 선호하는 소비자들 이 많아짐에 따라 빵의 주재료인 밀가루만을 이용하여 만들 기보다 기능성이 첨부된 부재료를 활용한 건강 지향적인 식 품의 수요가 증가하고 있으며(Woo 등, 2006), 간편하지만 고품질의 건강함을 추구하는 기능성 제품이 늘어나고 있다 (Jang 등, 2003). 그중 빵에 식이섬유 첨가는 국민들의 일일 식이섬유 섭취 증가에 기여할 수 있어 식이섬유 첨가를 통한 최적의 제품을 얻을 수 있는 노력이 주목받게 되었고, 식이 섬유를 강화한 빵의 개발 및 연구들이 베이커리 산업에서 중요한 부분을 차지하게 되었다(Brennan과 Samyue, 2004).
식이섬유를 함유한 빵은 암, 심혈관계 질병, 고혈압, 당뇨병, 위장병, 체중증가와 같은 건강 문제들을 극복하는 데 유익한 영향을 주며(Adams와 Engstrom, 2000), 식이섬유는 기술 적인 과정에서 빵을 기능적으로 개선하고 저장 기간의 연장 에 도움을 준다(Prokopov 등, 2015)는 연구 결과에서와 같 이 실제로 식이섬유는 빵의 볼륨, 탄력성, 껍질의 부드러움, 견고성을 조절하며(Esphark, 2016), 낮은 수준의 수용성 식 이섬유 첨가는 반죽의 구조를 강화하고 제품의 질을 향상시 킨다(Sivam 등, 2011). 또한 기존의 빵, 과자에 익숙한 소비 자들에게 재료 특유의 냄새나 맛, 기능성을 강화하고 재료 함량을 높임으로써 맛의 상승을 통해 수요를 증가시키는 요 인이 될 수 있다.
식이섬유와 생리활성물질이 풍부한 미강(Kim 등, 1997), 다시마(Kim과 Kang, 1998), 발아현미(Cho, 2007), 스피루 리나(Lee 등, 2011), 건오디박(Kim 등, 2013), 가시파래 (Kim 등, 2019), 마른김(Kim 등, 2020) 등을 빵에 첨가한 연 구가 진행되고 있으나, 차전자피 분말을 첨가한 식품에 관한 연구는 앞서 살펴본 바와 같이 미비하다. 차전자피는 검이라 부르는 친수성 콜로이드를 함유하고 있는데(Hashemi 등, 2015) 이는 다량의 수용성 다당류로 이루어져 있으며, 식품 산업에서는 겔화제, 점증제 등으로 이용(Rosell 등, 2007) 할 수 있다. 이러한 수용성 다당류, 식이섬유 등과 같은 다양 한 생리활성 성분을 함유한 차전자피 분말을 이용하여, 본 연구에서는 차전자피 첨가량을 달리해 식빵을 제조하여 식 빵의 이화학적 특성을 분석해 차전자피 최적 배합비를 제시 하였고, 새로운 기능성 식품 개발에 대한 기초자료로 활용하 고자 하였다.
재료 및 방법
실험재료
본 실험에 사용한 차전자피(Solgar Vitamin & Herb Co., Ltd., New York, NY, USA)는 분말 제품을 사용하였으며, 강력분(Samyang Flour Mills Co., Ltd., Asan, Korea), 설
탕(Samyang Well Food Co., Ltd., Seoul, Korea), 소금 (Shinahn Bay Salt Co., Busan, Korea), 버터(Seoulmilk Co., Ltd., Seoul, Korea), 분유(Seoulmilk Co., Ltd., Yang- ju, Korea), 생이스트(Gloripan Co., Ltd., Pyeongtaek, Ko- rea)를 실험재료로 사용하였다.
일반성분 분석
차전자피 분말의 일반성분은 AACC법(2000)에 근거하여 수분 함량은 105°C 오븐 건조 방법에 따라 측정하였고 회분 함량은 직접 회화법에 의해 분석하였으며, 조지방은 Soxh- let법(AOAC, 1975)으로 측정하였다. 조단백질은 Kjeltec auto sampler system 1035 Analyzer(Tecator Co., Hoga- nas, Sweden)를 사용하여 Micro-Kjeldahl법(AACC, 2000) 으로 측정된 질소량에 질소계수 5.95를 곱하여 산출하였다.
조섬유는 H2SO4-KOH법으로 정량하였다. 총 식이섬유 함 량은 AOAC(1975) 방법에 따라 식이섬유 자동추출장치 (Fibertec-1023, Foss Co., Chicago, IL, USA)를 사용하 여 분석하였다.
Farinograph 측정
Farinograph 특성 측정은 AACC법(2000)에 따라 Fari- nogram-E(M81044, Brabender Co., Ltd., Duisburg, Ger- many)를 사용하여 측정하였다. Farinograph mixing bowl 의 온도를 30±0.2°C로 조정하고, 강력분 300 g에 차전자피 분말을 2.5, 5, 7.5, 10, 15% 첨가하여 Farinogram curve의 중앙이 500±20 B.U.(Farinogram Unit)에 도달할 때까지 흡수량을 조절하였다. 이 과정에서 수분 흡수율(water ab- sorption), 반죽 도달시간(arrival time), 반죽 형성시간(de- velopment time), 최고점도 도달시간(peak time), 반죽 안 정도(stability), 반죽 파괴시간(breakdown) 등을 측정하였 다.
Amylograph 측정
호화도는 RVA(Rapid Visco Analyzer, RVA-4D, New- port Scientific Ltd., Sydney, Australia)를 이용하여 측정 하였다(Deffenbaugh와 Walker, 1989). 강력분에 차전자피 분말을 2.5, 5, 7.5, 10, 15% 첨가한 시료를 각각 3.5 g씩 계량하여 알루미늄 용기에 넣고 증류수 25 mL를 가한 다음, 플라스틱 회전축을 이용하여 회전속도 75 rpm으로 교반하 여 현탁액을 만들었다. 이를 25°C로 맞춘 신속 점도계에서 1분간 빠른 속도로 교반한 다음, 1분에 1.5°C씩 상승시키면 서 95°C까지 가열하고, 이 상태에서 2.5분 유지한 후 50°C 로 냉각시키면서 측정하였다.
이를 통하여 호화 개시온도(initial pasting temperature), 최고온도(peak temperature), 최고점도(peak viscosity), 최고점도 시간(peak time), 강하점도(break down), 최종점 도-최저점도(set back) 값을 측정하였다.
Table 1. Formulas of white bread added with different amount of psyllium husk powder (Unit: %) Ingredients1) Wheat flour Psyllium husk
powder Salt Sugar Butter Yeast Water Powdered milk Control
PHP 2.5 PHP 5.0 PHP 7.5 PHP 10 PHP 15
100 97.5 95.0 92.5 90.0 85.0
0 2.5
5 7.5 10 15
2 2 2 2 2 2
5 5 5 5 5 5
4 4 4 4 4 4
3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5
64 72 80 91 105 120
2 2 2 2 2 2
1)Control: white bread added with 0% psyllium husk powder, PHP 2.5: white bread added with 2.5% psyllium husk powder, PHP 5.0: white bread added with 5.0% psyllium husk powder, PHP 7.5: white bread added with 7.5% psyllium husk powder, PHP 10: white bread added with 10% psyllium husk powder, PHP 15: white bread added with 15% psyllium husk powder.
시료의 제조
차전자피 분말의 첨가량을 달리한 식빵의 제조에 사용된 반죽의 배합비는 Table 1과 같다. 차전자피 분말 첨가군은 밀가루 100 g 대비 2.5%, 5%, 7.5%, 10%, 15%로 차전자피 분말 첨가량을 달리하여 제조하였다. 차전자피는 수분 흡수 율이 높아 반죽을 연화시키므로 성형 가능한 반죽을 만들기 위해 물의 양을 조정하였으며 불림(수용액을 만들어 침지) 과정을 통해 수화 후 사용하였다. 제빵공정은 직접반죽법 (Straight dough method)에 준하여 다양한 예비실험과 관 능검사 결과를 바탕으로 하였고, 모든 재료를 한 번에 믹서 (YSM50, Daeyung Bakery Machinery Co., Ltd., Seoul, Korea)에 넣고 재료를 혼합한 후, 클린업 단계에서 버터를 넣어 최종단계까지 믹싱하여 발효실(Aeromat 1.08, Wa- chtel, Hilden, Germany)에서 60분간 1차 발효(건열 26°C, 습열 76%)를 하였다. 1차 발효가 끝난 후 3등분으로 분할하 여 둥글리기 한 후 같은 조건에서 10분간 중간발효를 하였 다. 3개의 산형으로 성형한 반죽을 식빵 팬에 팬닝하여 35분 간 2차 발효(건열 36°C, 습열 85%)를 하였다. 오븐(FDO- 7104, Daeyung Bakery Machinery Co., Ltd.)에서 윗불 185°C, 아랫불 160°C에서 30분을 굽고 1시간 방랭하여 폴 리에틸렌 봉지에 담아 시료로 사용하였다.
무게, 부피, 비용적 및 굽기 손실률
식빵의 무게는 실온에서 1시간 방랭한 후에 전자저울 (KB-500, Kyungin, Seoul, Korea)을 사용하여 무게를 측 정하였고 식빵의 부피는 종자치환법(AACC, 2000)에 의해 측정하였다. 비용적은 식빵 무게에 대한 식빵 부피의 비(mL/
g)로 측정하여 표시하였다. 굽기 손실률은 반죽 무게와 식빵 무게의 차이로 굽는 동안에 손실된 무게의 비율을 구한 것으 로 계산하였다.
pH 및 산도 측정
pH는 시료 5 g을 증류수 45 mL와 함께 넣어 균질화하여 sonication(Powersonic 420, Hwashin Technology, Se- oul, Korea)에 40°C에서 30분간 침지시킨 후, centrifuge (Combi-514R, Hanil Co., Seoul, Korea)에서 3,000 rpm 으로 20분간 원심분리하여 상층액을 취해 pH meter(420
Benchtop, Orion Research, Inc., Beverly, MA, USA)로 측정하였다. 산도의 시료는 pH의 시료와 동일하며 상층액 10 mL를 취하여 pH 8.3까지 적정하는 데 필요한 0.1 N NaOH 양(mL)을 citric acid 함량(%)으로 환산하여 총산 함 량을 표시하였다.
주사전자현미경(SEM)
주사전자현미경 관찰은 시료인 식빵 10 g을 떼어낸 다음 Vacuum tray freeze dryer(TD 6070K, Ilsin Engineering Co., Seoul, Korea)에서 급속동결 진공 건조하여 시료(수분 함량 2.0%)를 Ion spotter(E-1010, Hitachi Co., Tokyo, Japan)에서 60초간(Au+Pd) 도금한 후 주사전자현미경 (Scanning Electron Micro Microscope, S-3500N, Hita- chi Co.)으로 가속전압 5.0 kV 조건에서 500배, 1,500배율 로 각각의 시료를 찍은 후 비교 관찰하였다.
식빵의 외관
식빵의 외관은 식빵과 카메라와의 거리를 삼각대를 이용 하여 카메라가 흔들리지 않도록 고정한 다음 디지털카메라 (HDR-PJ50, Sony Co., Tokyo, Japan)로 촬영하였다.
색도
색도는 색차계(Spectrophotometer CM-600, Konica Minolta Sensing, Inc., Tokyo, Japan)를 사용하여 Hunter color system의 L값(lightness), a값(redness), b값(yel- lowness)을 총 3회 반복 측정해 평균값으로 나타내었다. 식 빵의 속(crumb)을 20 g씩 갈아 균일하게 섞은 후 10 g을 취해 페트리디쉬(60×12 mm)에 빈공간이 생기지 않게 담아 색도를 측정하였다. Standard color value는 L값 99.81, a 값 -0.19, b값 3.91인 calibration plate를 표준으로 삼았다.
통계처리
본 실험 결과는 3회 반복하여 측정한 값을 SPSS 24.0 (Statistical Package for Social Science, SPSS Inc., Chi- cago, IL, USA) software package 프로그램 중에서 기술 통계를 실시하여 평균과 표준편차를 구하여 나타내었으며 분산분석(ANOVA)을 실시하여 유의성이 있는 경우에 Dun-
Table 2. Proximate composition of psyllium husk powder (Unit: %) Sample Moisture Crude protein Crude fat Crude ash Dietary fiber Psyllium husk powder 8.66±0.691) 3.14±0.15 0.49±0.01 3.03±0.03 87.15±0.08
1)All values are mean±SD (n=3).
Table 3. Farinogram characteristics of wheat flour added with various levels of psyllium husk powder Sample Psyllium husk powder contents (PHP, %)
Control PHP 2.5 PHP 5.0 PHP 7.5 PHP 10 PHP 15 Absorption (%)
Arrival time (min) Development time (min) Peak time (min) Stability (min) Breakdown (s)
64.83±0.81e1)2) 2.13±0.29c 8.50±0.50d 5.33±0.29d 17.50±1.80a 246.61±11.56a
74.00±0.78d 5.37±0.29c 9.03±0.29c 14.14±0.87c 15.20±0.48a 119.26±4.21b
79.53±0.11c 8.20±0.50b 10.24±0.14c 16.58±0.11b 14.47±0.29a 103.11±13.44bc
94.27±0.09bc 10.43±0.76a 13.80±0.50b 20.65±0.54ab 13.80±0.58b 93.31±0.81c
100.51±0.72b 11.30±0.20a 15.02±0.50b 23.27±0.06a 11.17±0.29b 87.26±1.34d
107.37±1.14a 16.73±0.58a 19.14±1.04a 26.74±0.81a 10.03±0.11c 59.41±10.11e
1)All values are mean±SD (n=3).
2)Different superscripts (a-e) in the same row are significantly different by Duncan’s multiple range test at P<0.05.
can의 다중범위검정(Duncan’s multiple range test)을 이 용하여 시료 간의 유의차를 검정하였다(P<0.05).
결과 및 고찰
차전자피 분말의 일반성분 분석
차전자피 분말의 일반성분 측정 결과는 다음 Table 2와 같다. 차전자피의 수분 함량은 8.66%, 조단백질 3.14%, 조 지방 0.49%, 조회분 3.03%로 나타났으며 식이섬유는 87.15
%로 나타났다. 차전자피 분말을 첨가한 쿠키 품질 특성 연구 (Qaisrani 등, 2014)에서는 수분 함량이 6.43%, 조단백질 2.08%, 조지방 0.09%, 조회분 3.85%, 식이섬유는 76.63%
로 본 연구 결과와 비슷한 수치를 보였다. 국내산 식물성 식 품 중 식이섬유의 함량 연구를 살펴보면 견과 종실류 4.27~
10.83%, 해조류 28.70~38.19%(Lee와 Lee, 1993), 차전 자피와 비슷한 식재료인 홍화씨 분말은 39.6%를 함유(Lee, 2010)하고 있으며, 차전자피 분말은 87.15%로 이보다 더 높은 식이섬유를 함유하고 있다.
Farinograph
Farinograph는 밀가루 반죽의 일정한 굳기(consisten- cy)에 필요한 수분 함량인 흡수율 및 반죽의 특성 등 물리적 성질을 파악한다. 밀가루의 흡수율은 여러 가지 요소에 의해 영향을 받으나 주로 단백질 함량, 펜토산 함량, 손상 전분의 함량, 식이섬유 등에 의해 영향을 받으며, 최종 제품의 부피 와 조직에 영향을 미친다(Kim 등, 2009).
차전자피 분말의 첨가량을 달리한 반죽의 Farinogram을 측정한 결과는 Table 3과 같다. 반죽의 수분 함량은 작업의 편이성이나 최종 빵 제품의 부피와 조직에 영향을 미치게 된다. 쌀, 옥수수 및 전분 등을 첨가하면 밀가루 단백질의 희석효과로 수분 흡수율은 낮아지고(Seyam과 Kidman, 1975), 식이섬유를 첨가하면 수분 흡수율이 증가하고 그로
인해 수분 보수력이 향상되어 노화 지연에 도움을 주는 것으 로 알려져 있다(Sych 등, 1987). 수분 흡수율은 대조군의 64.8에 비해 차전자피 분말의 첨가군에서 74.0~107.4로 유 의적으로 증가하였다(P<0.05). 차전자피 분말 첨가 시 밀단 백질은 희석되나 혼합분의 수분 흡수율이 증가한 것은 식이 섬유 함량에 기인한다고 생각된다. 수분 흡수율은 빵의 품질 에 중요한 인자로 작용하는데, 차전자피 분말을 첨가할 경우 함유된 식이섬유로 인해 반죽을 혼합하는 데 첨가할 수 있는 수분량이 증가하게 되고 그에 상응하여 빵의 수분 함량이 높아짐으로써 빵의 노화를 지연시킬 것으로 사료된다. 이는 들깨 분말에 함유된 식이섬유가 흡수율을 증가시킨다는 연 구(Gi와 Jeong, 2013), 녹차가루와 찰 흑미가루를 함께 첨 가한 반죽의 수분 흡수율이 증가했다는 연구(Kim과 Lee, 2008)와 유사한 결과였다.
도달시간은 Farinogram curve의 윗부분이 500 B.U.에 도달하는 시간으로 밀가루가 물을 흡수하는 속도를 나타낸 다. 대조군의 도달시간은 2.1분인데 비해 차전자피 분말의 첨가군에서는 5.4~16.7분으로 나타나 첨가량이 많을수록 증가하였는데, 이것 또한 차전자피 분말에 함유된 식이섬유 때문에 수분 흡수율이 증가함에 따라 시간이 지연된 것으로 판단된다.
시료를 반죽하기 시작하여 Farinogram 상에 최고점에 도 달하는 시간을 분으로 나타낸 반죽 형성시간은 단백질의 질 과 흡수율에 따라 영향을 받으며, 보편적으로 글루텐 함량이 높은 강력분이 박력분보다 흡수율이 높고 반죽 시간이 길어 제빵 적성에 적합하다. 따라서 반죽 형성시간이 길어질수록 빵의 경우에는 제품성이 좋아지는데, 대조군의 반죽 형성시 간은 8.5분이었고 차전자피 분말 첨가군에서는 9.0~19.1분 으로 대조군보다 유의적인 차이를 보였다(P<0.05). 일반적 으로 밀가루를 대체하는 가루의 첨가량이 많을수록 반죽 형 성시간이 줄어드는데 차전자피 분말 식이섬유의 보수력으 로 글루텐 형성을 지연시켜 반죽 형성시간이 길어진 것으로
Table 4. Amylogram characteristics of wheat flour added with various levels of psyllium husk powder Sample Psyllium husk powder contents (PHP, %)
Control PHP 2.5 PHP 5 PHP 7.5 PHP 10 PHP 15 Initial pasting
temperature (°C) Peak temperature (°C) Peak viscosity (BU) Viscosity at 95°C (BU) Breakdown (BU) Viscosity at 50°C (BU) Set back (BU)
69.03±0.53a1)2) 93.00±0.50a 640.17±0.29e 479.84±0.78d 160.33±0.29d 780.40±0.46c 140.21±0.66a
66.01±0.90a 93.08±1.01a 675.21±5.77d 484.88±2.89c 190.33±0.03c 790.67±0.43bc 115.66±0.01ab
66.00±0.57a 90.03±0.21b 705.55±2.20c 514.88±13.44b 190.67±1.38c 785.01±12.73bc 80.33±0.27b
63.04±0.45b 90.00±2.11b 730.00±10.11b 524.11±4.95b 205.89±15.11c 795.00±7.44b 65.67±0.26c
58.57±0.35c 84.01±0.31c 860.13±4.95ab 629.79±18.24a 230.34±5.00b 920.25±2.87a 60.43±0.45d
55.51±0.77d 83.03±0.57c 1,160.44±12.73a 872.38±11.01a 288.06±2.89a 1,200.52±10.41a 40.33±0.09e
1)All values are mean±SD (n=3).
2)Different superscripts (a-e) in the same row are significantly different by Duncan’s multiple range test at P<0.05.
추측된다. 이와 관련하여 발아 새찰보리 복합분의 첨가량이 증가할수록 글루텐 형성 속도의 감소에 의해 반죽 형성시간 이 증가한다는 연구(Ha 등, 2012)와 압출성형 율피 분말 첨가 반죽 시 율피 분말에 함유된 식이섬유가 증가하면서 글루텐의 흡수와 팽윤 시간이 늦어짐에 따라 반죽 형성시간 이 증가한다는 연구(Lee, 2018) 결과와 일치한다. 반죽의 굳기가 최고점에 도달하는 시간은 대조군이 5.33분인데 비 해 차전자피 분말 첨가량이 많을수록 26.74분까지 증가하 였다.
안정도는 커브의 윗부분이 500 B.U.에 머무는 시간으로 반죽 시 글루텐의 형성으로 점탄성이 생겨 반죽이 안정성을 갖게 되는데, 안정성이 클수록 반죽의 힘이 강하여 반죽시간 을 길게 할 수 있어 재료의 충분한 믹싱이 가능하고 이때 형성된 글루텐은 빵의 부피를 좋게 하여 제빵적성이 좋아진 다(Lee, 2018). 또한 반죽 안정성 시간이 짧을수록 발효 과 정 중에 일정한 형태를 유지하기 어렵고, 또한 오븐 속에서 크게 수축할 수 있다. 안정도는 대조군에서 17.5분이고 차전 자피 분말의 첨가량이 증가함에 따라 감소하는 경향을 보였 다(P<0.05).
약화도는 반죽 파괴시간으로 반죽이 500 B.U.를 떠나는 시간이며, 반죽의 안정도와 관계가 있다. 대조군의 약화도 값은 246.6초인 것에 비해 차전자피 분말을 첨가한 시료들 의 경우에는 각각 119.3, 103.1, 93.3, 87.3, 59.4초로 떨어 져 차전자피 분말을 첨가할 경우 형성된 글루텐 피막이 쉽게 파괴됨을 보여 주었다.
Amylograph
Amylograph는 α-amylase 호화 활성도를 측정하기 위 한 점도계로서, 온도상승에 따라 점도 변화에 영향을 주는 전분 함량 및 α-amylase의 효과를 예측할 수 있다. 점도는 전분입자의 팽윤 정도, 팽윤된 전분의 열과 전단에 의한 저 항도, 가용성 전분의 존재, 팽윤된 입자끼리의 상호작용 등 에 의해 영향을 받는다(Kim 등, 2009).
차전자피 분말 첨가 반죽의 점도 변화를 측정한 amylo- gram은 Table 4에 나타내었다. 대조군의 호화 개시온도는 69°C였고 차전자피 분말 15%에서 55.5°C로 제일 낮게 나
타났으며, 2.5%와 5%의 첨가군은 유의적인 차이를 보이지 않았다. 본 실험 결과는 밀가루에 식이섬유를 첨가하였을 때 호화 개시온도가 지연되었다는 연구(Kim과 Ryu, 1997) 와는 다른 결과로 식이섬유의 높은 보수력으로 호화에 필요 한 자유수가 감소하여 호화 개시온도가 높았으나, 본 실험에 서는 차전자피 분말 첨가량이 증가할수록 수분량도 증가하 여 호화에 필요한 충분한 수분으로 호화 개시온도가 낮게 나타난 것으로 보인다.
전분이 호화온도에 도달하면 전분 현탁액의 점도가 증가 하여 전분 겔을 형성하는데, 전분 분해효소인 amylase에 의한 액화 속도가 겔 형성보다 커서 점도가 감소하게 되는 시점의 점도가 최고점도이다. 최고점도의 온도는 2.5% 첨가 군에서 대조군과 같은 93°C로 나타났으며, 5%와 7.5% 첨 가군에서는 90°C, 10% 첨가군은 84°C, 15% 첨가군은 83°C로 나타났다. 본 실험에서 최고점도는 대조군이 640 B.U.로 가장 낮았고 차전자피 분말 첨가량이 증가할수록 높 아져 15% 첨가군에서 1,160 B.U.로 나타났는데, 이와 같은 결과는 식이섬유가 풍부한 칡 전분을 첨가한 연구(Lee 등, 2000)와 질경이 분말을 첨가한 연구(Shin과 Hwang, 2001) 에서 첨가량이 증가할수록 최고점도가 높게 나타난 연구 결 과와 일치한다.
최고점도와 최고점도에서 95°C로 15분간 유지한 점도를 뺀 값인 강하점도는 차전자피가 증가할수록 높아졌고 전분 의 노화 정도를 예측할 수 있는 노화점도(set back)의 값은 대조군에서 140 B.U.였으며, 차전자피 분말 첨가량에 따른 set back 값은 2.5% 115 B.U.에서 15% 40 B.U.까지 첨가 량이 증가할수록 점차 감소하는 경향을 보였다. 노화점도는 냉각으로 인한 노화 경향을 예측할 수 있는데 이 값이 클수 록 노화가 빠르게 일어남을 의미한다. 이 결과로부터 차전자 피 분말의 첨가량이 증가할수록 노화점도의 값이 대체로 감 소함을 알 수 있었고, 첨가량이 증가할수록 노화가 감소할 것이라는 결과를 유추할 수 있다.
식빵의 무게, 부피, 비용적 및 굽기 손실률
차전자피 분말의 첨가량에 따른 식빵의 무게, 부피, 비용 적, 굽기 손실률의 측정 결과는 Table 5와 같다. 식빵의 무
Fig. 1. Photograph of breads and cut loaves added with psyllium husk powder. Control: white bread added with 0% psyllium husk powder, PHP 2.5: white bread added with 2.5% psyllium husk powder, PHP 5.0: white bread added with 5.0% psyllium husk powder, PHP 7.5: white bread added with 7.5% psyllium husk powder, PHP 10: white bread added with 10% psyllium husk powder, PHP 15: white bread added with 15% psyllium husk powder.
Table 5. Weight, volume and specific volume, baking loss rate of breads added with psyllium husk powder Psyllium husk powder contents (PHP, %)
Control PHP 2.5 PHP 5.0 PHP 7.5 PHP 10 PHP 15 Weight (g)
Volume (cc)
Specific volume (mL/g) Baking loss rate (%)
462.33±0.91d1)2) 2,087.11±1.22a 4.51±0.01a 10.21±0.01f
465.64±0.60c 2,065.32±0.37b 4.44±0.01b 10.52±0.37e
466.54±1.87c 1,895.49±4.90c 4.06±0.02c 10.81±0.18d
466.91±0.67c 1,783.16±4.07d 3.82±0.01c 11.18±0.17c
469.88±0.56b 1,424.24±1.25e 3.03±0.00d 11.21±0.20b
471.62±0.39a 1,334.59±3.48f 2.83±0.01e 11.23±0.21a
1)All values are mean±SD (n=3).
2)Different superscripts (a-f) in the same row are significantly different by Duncan’s multiple range test at P<0.05.
게는 대조군이 462.33 g으로 가장 가벼웠고, 15% 첨가군에 서 471.62 g으로 가장 무거웠다. 식빵의 부피는 대조군이 2,087.11 mL이고 첨가량이 증가할수록 낮아지기 시작했으 며, 15% 첨가군에서 1,334.59 mL로 가장 낮게 나타났다.
식빵의 부피는 반죽 및 굽는 과정에서 발생한 가스와 글루텐 그물망 구조에 갇혀 있는 가스 보유력에 의해 영향을 받게 된다. Choi 등(2007)은 반죽의 가스 보유력이 단백질의 양 과 질, 산화 정도, 가수량, 산도 등에 영향을 받는다고 보고한 바 있다. 식이섬유를 첨가했을 때 글루텐의 희석과 섬유 구 성성분, 수분과 글루텐 사이의 상호작용에 의해 식빵의 부피 가 감소한다는 연구 결과(Choi, 2005)에서와 같이 차전자피 의 식이섬유가 부피 감소에 영향을 준 것으로 사료된다.
식빵의 부피를 의미하는 비용적은 대조군에서 4.51 mL/g 으로 가장 높은 값을 나타냈으며, 차전자피 분말 15% 첨가 군에서 2.83 mL/g으로 가장 낮았고 차전자피 분말 첨가량 에 따라 유의적인 차이를 보였다(P<0.05). 비용적은 첨가되 는 부재료의 종류와 첨가되는 양에 따라 영향을 받으며, 비 용적이 높을수록 발효 과정에 도움을 주는 것으로 나타났다 (Jung, 2016). 백련차 분말을 첨가한 식빵(Kim 등, 2008), 시금치 분말을 첨가한 식빵(Kim, 2018), 볶은 미강을 첨가 한 식빵(Shin 등, 2017)에서도 식빵의 부피는 비용적이 높 을수록 제품의 부피가 높게 나타나 본 연구 결과와 일치하였 다.
굽기 손실률은 대조군이 10.21%로 가장 낮았고 2.5~15
% 첨가군에서 10.52~11.23%로 차전자피 분말의 첨가량이 증가할수록 증가하였고 시료 간 유의적인 차이를 보였다 (P<0.05). 차전자피 분말을 첨가한 식빵 제조 시 물의 양을 조절하여 각 시료의 성분 차이로 인한 수분의 활용성 차이가 굽기 손실률에도 영향을 주었을 것으로 판단된다. 당귀잎을 첨가한 식빵(Kim 등, 2017), 오미자를 첨가한 식빵(Park 등, 2010) 등의 연구 결과와 유사한 경향을 나타냈다. 반죽 은 굽는 과정 중에 반죽에 열이 침투하여 수증기압이 증가하 고 비점이 낮은 액체부터 물까지 팽창되면서 기체로 빠져나 가며 손실이 발생하는 굽기 손실은 식빵의 구조적인 변형에 관여하며, 제품의 저장수명을 저하하는 원인이 된다(Cho 등, 2004). 차전자피 분말의 첨가량이 증가할수록 식빵의 골격을 형성시켜 주는 글루텐의 결합력이 약화하고 글루텐 망상구조에 영향을 주어 기포 유지능력이 저하되기 때문에 굽기 손실률은 증가하였다.
식빵의 외관 및 절단면
차전자피 분말을 첨가한 식빵의 외관은 Fig. 1과 같다.
차전자피 분말 첨가량이 증가할수록 식빵 모양이 불균형적 이었으며, 기공의 조밀도도 작아져 식빵의 부피가 감소하는 것으로 확인되었다. 식빵의 높이는 차전자피 분말 2.5%에서 대조군보다 소폭 높았으나 부피는 대조군이 소폭 낮은 것으 로 나타나, 이는 제빵기에서 꺼내어 식히는 과정 중 발생한 차이로 보이며 분말 첨가량이 점차 증가할수록 감소하였다.
종자치환법으로 측정한 부피와 경향이 동일하여 차전자피 분말의 첨가량이 많을수록 부피는 작았으나, 식빵의 내부 단면은 육안으로 관찰 시 차전자피 분말이 증가할수록 내부
Table 6. pH and acidity for dough and white bread added with psyllium husk powder
Psyllium husk powder contents (PHP, %)
Control PHP 2.5 PHP 5.0 PHP 7.5 PHP 10 PHP 15
pH Dough
Bread
5.58±0.03a1)2) 5.75±0.01a
5.53±0.05a 5.72±0.01a
5.47±0.01b 5.66±0.01a
5.43±0.01b 5.55±0.01b
5.40±0.01b 5.51±0.01bc
5.37±0.02c 5.45±0.01c Acidity
(%)
Dough Bread
0.18±0.03c 0.22±0.02bc
0.19±0.04c 0.25±0.01b
0.22±0.01c 0.27±0.02b
0.22±0.01c 0.28±0.01b
0.25±0.01b 0.31±0.01ab
0.28±0.01a 0.33±0.01a
1)All values are mean±SD (n=3).
2)Different superscripts (a-d) in the same row are significantly different by Duncan’s multiple range test at P<0.05.
Control PHP 2.5 PHP 5.0
PHP 7.5 PHP 10 PHP 15
Fig. 2. Scanning electron microscopy im- ages of white bread with different mount of psyllium husk powder (×500). Con- trol: white bread added with 0% psyllium husk powder, PHP 2.5: white bread added with 2.5% psyllium husk powder, PHP 5.0: white bread added with 5.0% psyllium husk powder, PHP 7.5: white bread add- ed with 7.5% psyllium husk powder, PHP 10: white bread added with 10% psyl- lium husk powder, PHP 15: white bread added with 15% psyllium husk powder.
조직이 조밀해지는데, 이는 쑥부쟁이 분말을 첨가한 식빵 (Kim 등, 2016), 연잎 분말을 첨가한 식빵(Park 등, 2009) 과 유사한 결과로 나타났다. 단면의 색은 차전자피 분말을 첨가할수록 연한 갈색을 띠게 되는데 이는 차전자피 분말의 색을 띠는 것으로 보이며, 색도에서 L값이 첨가량이 증가할 수록 점차 낮아져 어두워지는 경향과 crust 부분의 a, b값이 점차 감소하는 것은 외관 사진을 통해 관찰할 수 있었다.
반죽과 식빵의 pH와 산도
차전자피 분말을 첨가하여 제조한 식빵 반죽과 완성된 식 빵의 pH를 측정한 결과는 Table 6과 같다. 식빵의 pH가 증가할수록 aminocarbonyl 반응이 용이하여 색이 진해지 고, 이산화탄소발생량이 감소하여 제빵 후 빵의 무게는 증 가하고 부피는 감소하는 원인이 되고, 빵과 과자에서도 반죽 의 pH에 따라 겉껍질 색과 최종 제품의 품질 특성에 큰 영향 을 미친다(Lee, 2015).
대조군에서 반죽의 pH가 5.58로 가장 높았고 차전자피 분말 첨가량 15%에서 5.37로 가장 낮은 값을 보였으며, 차 전자피 첨가에 의한 식빵 완제품의 pH 변화는 대조군에서 최대 5.75에서 15% 첨가군에서 5.45로 최소치를 볼 수 있 었다. Kim(2019)에 따르면 차전자피 분말의 pH는 6.28이 었으며, 차전자피 분말의 첨가량이 증가함에 따라 식빵의 반죽과 완제품에서 유의적으로 pH가 감소하는 경향을 보였
다(P<0.05). 일반적으로 빵 반죽의 pH는 첨가 원료의 pH, 삼투압 등에 영향을 받으며, 이스트의 생육 조건은 pH 5.0 정도이다. 발효가 진행되면서 pH는 저하되고, pH 저하 정도 는 원료 단백질의 완충 작용에 영향을 받는다(Tae 등, 2015).
이러한 경향은 석류 분말을 첨가하거나(Shin 등, 2008) 솔 잎 발효액을 이용한 식빵 제조 시 첨가량이 많을수록 pH가 낮아진다는 결과와 유사했으며(Choi 등, 2007), 한라봉 분 말(Bing과 Chun, 2013), 크랜베리 분말(An과 Lee, 2010) 을 첨가하여 식빵을 제조했을 때와도 유사한 경향이었다.
이로써 일반적으로 첨가한 부재료의 pH와 첨가량이 식빵의 pH에 영향을 주는 것을 알 수 있었다.
반면 산도는 반죽에서 대조군이 0.18%, 차전자피 분말 첨가량이 증가할수록 0.19~0.28%로 산도가 증가하는 경향 을 보였으며, 식빵의 산도도 대조군이 0.22%, 차전자피 분 말 첨가군은 0.25~0.33%로 유의적으로 증가하여 반죽과 식빵 모두 차전자피 분말 첨가량이 증가할수록 산도가 증가 하는 경향을 보였다.
식빵의 전자주사현미경(SEM) 촬영 영상
강력분에 차전자피 분말을 첨가하여 제조한 식빵을 완전 히 식힌 후 급속 동결한 다음 진공 건조하여 시료를 만들어 관찰했으며, 이때 coolstage(DEBEN)의 온도가 20±0.5°C 가 되었을 때 0 Pa의 압력으로 하였고 그 결과는 Fig. 2, 3과
Table 7. Hunter’s color value of white bread with different psyllium husk powder
Color Psyllium husk powder contents (PHP, %)
Control PHP 2.5 PHP 5 PHP 7.5 PHP 10 PHP 15
Crust
L a b
48.83±0.41a1)2) 16.62±0.13a 32.26±0.26a
46.60±0.26b 16.34±0.05a 30.57±0.23b
44.14±0.12c 15.75±0.02b 28.86±0.20c
43.98±0.19cd 15.25±0.07c 28.11±0.35c
43.72±0.04d 14.61±0.42d 27.42±0.39c
41.43±0.57e 13.35±0.29e 26.85±0.63c Crumb
L a b
80.74±0.02a
−0.08±0.01e 13.07±0.12d
78.20±0.05b 0.83±0.33d 14.10±0.05c
73.31±0.75c 1.54±0.08c 14.60±0.43c
73.58±0.35c 2.06±0.55b 15.4±0.29b
69.33±0.03d 2.25±0.04b 15.55±0.01b
68.60±0.01e 3.03±0.08a 15.39±0.07a
1)All values are mean±SD (n=3).
2)Different superscripts (a-e) in the same row are significantly different by Duncan’s multiple range test at P<0.05.
Control PHP 2.5 PHP 5.0
PHP 7.5 PHP 10 PHP 15
Fig. 3. Scanning electron microscopy images of white bread with different mount of psyllium husk powder (×1,500).
Control: white bread added with 0%
psyllium husk powder, PHP 2.5: white bread added with 2.5% psyllium husk powder, PHP 5.0: white bread added with 5.0% psyllium husk powder, PHP 7.5:
white bread added with 7.5% psyllium husk powder, PHP 10: white bread added with 10% psyllium husk powder, PHP 15: white bread added with 15% psyl- lium husk powder.
같았다.
식빵을 500배, 1,500배로 확대하여 보면 대조군의 crumb 사진은 기공이 크고 매끈한 모습을 보였고, 차전자피 분말 첨가량이 증가할수록 대조군에 비해 많은 입자가 매우 정돈 된 구조로 형성되었다. 이는 차전자피 분말의 겔 형성이 많 아짐에 따라 단면의 기공 크기가 줄어들고 좀 더 조밀한 구 조를 띠는 것으로 판단된다. 또한 첨가한 차전자피 분말의 양이 많아질수록 차전자피 분말에 함유된 전분과 섬유질의 양이 증가하므로 상대적으로 식빵의 단백질 함량이 줄어들 고 차전자피 분말에 많이 함유된 섬유질 또한 글루텐 형성을 방해하게 된다. 차전자피 분말 첨가 시 식빵 반죽이 전분을 둘러싼 starch-protein matrix 구조가 약해져서 불연속인 형상을 나타내며 식빵의 부피가 줄어들게 되고 crumb의 부 드러움이 감소하는 원인이 된다(Kim과 Cho, 2010).
대조군은 얇고 잘 발달한 기공벽에 의해 제빵 시 온도가 증가함에 따라 발효 시 생산된 이산화탄소, 수증기, 휘발성 알코올 증기 등을 보유하여 부피가 크고 부드러운 crumb 조직을 만드는 반면, 첨가된 차전자피 분말의 양이 증가할수 록 약화한 글루텐 망상구조와 이산화탄소의생산량 부족으 로 부피와 부드러움이 줄어들게 된다. 이러한 결과는 칡즙을 넣은 식빵(Roh, 2010)의 주사전자현미경 관찰에서 칡 분말 의 함량이 높아질수록 식이섬유로 인해 기공에서 가스가 빠
져나간 흔적으로 기공의 크기가 작아지는 경향과 약화한 기 공끼리 합쳐져 매끈한 모양을 보이는 경향과 유사했다.
식빵의 색도
차전자피 분말을 첨가하여 식빵의 색도를 측정한 결과는 Table 7과 같다. 빵의 색도는 첨가된 재료의 색소, 굽기 온 도, 사용한 당의 종류와 사용량, pH 등의 영향을 받는다(Shin 과 Kim, 2008).
식빵의 crust 색도에서 차전자피 분말의 첨가량이 증가함 에 따라 L, a, b값이 유의적으로 감소하는 경향을 나타내었 다(P<0.05). Crust의 L값은 대조군이 48.83으로 가장 밝았 고 차전자피 분말의 첨가량이 증가할수록 46.60~41.43으 로 점차 낮아져 어두워지는 경향을 보였으며, crumb의 L값 은 crust와 마찬가지로 대조군보다 차전자피 분말을 첨가한 실험군에서 점차 감소하였다. 빵 반죽은 발효 중에 발생하는 이산화탄소와 알코올, 유기산 등을 글루텐과 전분의 피막을 포집하여 구웠을 때 특유의 향과 부피를 형성한다(Kim과 Yoo, 2016). 그러나 소맥분에 글루텐을 함유하지 않은 재료 를 첨가할 경우 기포들은 붕괴하거나 합쳐져 막이 두껍게 피막을 형성해 빛의 반사가 잘 되지 못하고 결과적으로 명도 가 떨어지게 된다(Han 등, 2013).
반면 crumb의 a값과 b값은 crust와 달리 첨가량이 증가
할수록 점차 증가함을 보여주었다. 빵 제조 시 갈색화 반응 의 영향을 덜 받는 crumb은 crust보다 높은 L값과 낮은 a, b값을 갖고 있으며, Kim(2019)의 연구에 의하면 차전자피 분말의 L값은 65.76, a값은 3.57, b값은 17.55로 보고하여 차전자피 분말 색도에 의한 것으로 판단된다. Crumb의 색 도가 분말 첨가량 증가에 따라 L값은 유의적으로 감소하였 고 a값과 b값은 증가하는 경향을 보였는데, 볶은 미강을 첨 가한 식빵(Shin 등, 2017), 누룽지 분말 첨가 식빵(Choi 등, 2017), 도토리 분말 첨가 식빵(Park 등, 2017)과 일치하는 것을 확인할 수 있었다.
요 약
본 연구에서는 식이섬유가 풍부한 차전자피 분말의 첨가량 을 달리하여 제조한 식빵의 품질 특성을 분석하였다. 생리활 성과 기능성이 우수한 차전자피 분말을 대중적으로 소비되 는 식빵에 첨가한 결과, Farinograph는 차전자피의 첨가량 이 증가할수록 수분 흡수율과 arrival 시간이 증가함을 알 수 있었고, 안정성과 약화도는 유의적인 감소를 나타냈다.
Amylograph 특성으로는 호화개시온도가 대조군은 69.0°C 였으나, 차전자피를 첨가함에 따라 66.0~55.5°C로 낮아졌 으며, 최고점도는 차전자피 분말이 증가할수록 높아졌고 break time도 같은 양상을 보였다. 노화 정도를 예측할 수 있는 set back 값은 차전자피 분말의 첨가량이 증가할수록 높아져서 식빵의 노화도가 감소할 것으로 유추할 수 있었다.
차전자피 분말의 첨가량을 달리하여 제조한 식빵의 부피와 비용적은 첨가량이 증가할수록 감소하였으며, 굽기 손실률 은 10.21%로 대조군에서 가장 낮았고 첨가군에서 점차 증 가함을 보여주었으며, pH는 반죽과 식빵에서 차전자피 분말 의 증가함에 따라 점차 감소하였다. 식빵의 전자주사현미경 과 외관 관찰에서는 차전자피 분말이 증가할수록 대조군보 다 단면의 기공 크기가 줄고 조밀한 구조를 띠었으며 부피는 줄어들었다. 식빵의 crust 부분은 차전자피 분말이 증가함 에 따라 L값, a값, b값이 유의적으로 감소하는 경향을 나타 냈지만, crumb의 색도는 a값, b값이 유의적으로 증가하는 경향을 보여주었다. 결론적으로 차전자피 분말을 첨가하여 식빵 제조 시에 차전자피의 식이섬유로 인해 노화 지연 측면 에서 15% 첨가군이 가장 우수할 것으로 사료되었다. 그동안 은 차전자피의 생리적 적용에 관한 연구에만 그쳤지만, 본 연구를 통해 이를 식품에 접목해 소비자에게 생소한 차전자 피 분말을 이용하여 제과제빵 산업에서 식빵류뿐 아니라 다 양한 제품에 차전자피 분말을 사용할 수 있는 기초자료로 가치 있는 것으로 보인다.
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