과열증기 처리가 현미의 산패에 미치는 영향

본 실험에 사용한 현미는 2013년에 재배된 백진주미를 부천의 시장에서 구입하였으며, 품질변화를 최소화하기 위 하여 밀봉한 후 냉장보관하며 사용하였다.

현미에 2배의 물을 가수하여 1시간동안 상온에서 침지 한 후 오븐형 과열수증기 발생장치(QF-5100CB-L-24H, Naomoto Crop., Osaka, Japan)를 이용하여 120°C, 160°C, 200°C 및 240°C의 과열증기로 5-20초간 처리하였다. 과열 증기 처리한 현미를 상온에서 20분간 건조하여 수분함량을 14%로 조절하고 분쇄기(HGB25E, Warning Laboratory Science, Torrington, CT, USA)로 분쇄한 후 lipase와 lipoxygenase 활성을 측정하였으며, 과열증기 처리한 시료 중 일 부는 알루미늄 재질의 파우치에 담아 밀봉한 후 50°C incubator에서 15일간 저장 한 후 산가측정과 관능평가에 사용하였다.

쌀가루의 전분손상도는 Park et al. (2006)의 방법에 의 하여 분석하였다. 시료 9 g을 100 mL 정용플라스크에 넣 고 α-amylase solution (Aspergillus oryzae 125,000 unit in 450 mL acetate buffer) 45 mL를 첨가하여 잘 혼합한 다 음 30°C 진탕수조에서 25분 반응시켰다. 이 용액에 3.68 N H₂SO₄ 용액 3 mL와 12% sodium tungstate 용액 2 mL 를 가하여 잘 혼합한 후 2분간 정치시켜 Whatman No. 4 여과지로 여과를 하였다. 여액을 굴절당도계(WM-7, Agato, Tokyo, Japan)를 이용하여 brix를 측정한 후 전분손상도 값 을 계산하였다.

$\text{Damaged starch (\%)=}\frac{\left({\text{B}}_{\text{2}}{\text{-B}}_{\text{1}}\right)\text{×V×F}}{\text{M}}$

Lipoxygenase의 활성 측정은 Kim & Lee (1997)의 방법 을 참고하였다. 시료 5 g에 5배수의 0.05 M phosphate buffer (pH 7.0)를 넣어 10°C incubator에서 30분간 교반하 여 추출한 후 원심분리한 상층액을 조효소로 사용하였다. 큐벳(cuvette)에 10 mM linoleic acid (Sigma, St. Louis, MO, USA)를 50배 희석한 용액 2.9 mL와 조효소액 0.1 mL를 넣고 반응시켜 생긴 과산화물을 234 nm에서 흡광도 (Model UV-1201, Shimadzu Co., Tokyo, Japan)의 변화를 측정하였으며 이 때 온도를 25°C로 하였다. 대조구는 큐벳 에 기질 2.9 mL와 0.05 M phosphate buffer (pH 7.0) 0.1 mL를 첨가한 것으로 하였으며, 분당 0.001의 흡광도 증가 를 1 unit으로 계산하였다.

산가측정은 AACC (1983)와 Sung et al. (2011)의 방법 을 참고하였다. 시료를 분쇄 또는 세절하여 삼각플라스크 에 넣고 검체가 잠길정도의 에테르를 넣고 가끔씩 흔들면 서 약 2시간 방치하였다. 시료의 고형물이 유출되지 않게 건조여지로 여과하고 다시 삼각플라스크에 시료와 에테르 를 넣고 흔들어 섞은 후 여과지로 거르는 과정을 3회 반 복하였다. 여액을 분액 깔대기에 옮기고, 0.5배의 물을 가 수하여 잘 흔들어 충분히 씻은 후 물층의 제거 조작을 2 회 반복하고 에테르층을 분리하여 무수황산나트륨으로 탈 수하였다. 탈수한 시료를 40°C에서 감압증발시켜 에테르를 제거하고 남은 유지를 수거하였다. 수거한 유지 5 g을 삼 각플라스크에 넣고 1:2 (v/v)로 혼합한 에탄올:에테르 혼합 액 100 mL를 넣어 녹인 후 페놀프탈레인 지시약을 사용 하여 엷은 홍색이 30초간 지속될 때까지 0.1 N 에탄올성 수산화칼륨 용액으로 적정하여 산가를 측정하였다.

$\text{Acid value}\frac{\text{5.611×a×f}}{\text{S}}$

관능평가는 전주대학교 한식조리학과 학생 30명을 대상 으로 실시하였으며, 과열증기 처리 후 15일간 저장한 시료 를 제공하고 외관을 살펴보도록 하였으며, 정수된 물 30 mL에 시료 5 g을 혼합하여 난수표에서 추출한 세 자리의 번호를 부여한 후 무작위로 제공한 뒤 냄새, 맛, 그리고 전체적인 기호도를 평가하도록 하였다. 시료와 시료사이에 는 물을 제공하여 입안을 헹구도록 하였다.

모든 실험 데이터는 3회 측정하여 SPSS Version 21.0 package program (SPSS INC., Chicago, IL, USA)와 Microsoft Excel 2013 (Microsoft, Redmond, WA, USA)을 이용하여 통계처리 하였다.

현미의 과열증기에 의한 전분 손상도를 Fig. 1에 나타내 었다. 과열증기 처리하지 않은 현미의 전분 손상도는 5.47%로 나타났다. 과열증기의 온도가 높아짐에 따라 전분 의 손상도 증가하였으며, 처리시간이 길어짐에 따라서도 전분 손상도가 증가하는 경향을 보였으며, 특히 240°C의 과열증기 처리구의 경우 처리시간이 증가함에 따라 급격하 게 전분손상도가 커져서 20초간 처리한 현미 시료의 경우 최대 22.78%의 손상도를 나타내었다. 전분의 손상도가 높 아지게 되면 전분을 저장할 때 수분 흡수율이 증가하여 품 질에 좋지 않은 영향을 미치게 된다(Han & Koh, 2012). 전분손상도에 따른 관능적 차이를 알아본 결과 전분손상도 15%까지는 차이를 보이지 않는 것으로 나타나(data not shown) 과열증기 처리가 가능한 범위는 160°C의 경우에는 20초, 200°C의 경우에는 15초, 240°C에서는 10초 정도인 것으로 나타났다.

Fig. 1. Degree of starch damage in superheated steam-treated brown rice. Brown rice was treated at 160°C (▲), 200°C (●) and 240°C (■). Samples below the dashed line showed no difference in sensory test.

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임의의 온도의 과열증기로 시료를 처리한 후 상온에서 건조하여 수분함량을 14%로 조정하고 분쇄한 현미가루의 lipoxygenase 활성변화를 Fig. 2에 나타내었다. 160°C, 200°C, 240°C의 과열증기로 처리한 시료의 lipoxygenase의 활성 변화를 보면, 과열증기의 온도가 높을수록 높은 불활 성화도를 나타내었다. 160°C의 과열증기 처리 시료의 경우 에는 5초 처리한 시료는 약 10% 정도 불활성되었으며, 15 초 처리 후에는 70%정도의 불활성정도를 보였고, 20초 처 리 후에는 완전히 불활성화되었다. 200°C 과열증기 처리구 의 경우에는 5초 처리만으로도 40%정도의 불활성화를 나 타내었으며, 15초 처리 후에는 95%의 불활성화를 나타내 었다. 240°C 과열 증기 처리시료는 모든 시료의 효소가 불 활성화되는 것으로 나타났다. Vetrimani et al. (1992)는 현 미를 마이크로웨이브로 3분간 처리하였을 경우 lipase의 활 성이 80% 정도 불활성화되어 과열증기가 마이크로웨이브 에 비해 lipase를 불활성화시키는데 효과적인 것으로 보고 하였으며, lipoxygenase는 현미의 표층과 배아에 존재 (Shastry & Rao, 1975; Yamanoto et al., 1980)하는데, 열 처리를 할 경우 효소의 불활성화에 의해 rice bran oil의 품질을 안정화시킬 수 있다고 보고(Imai et al., 1999)하고 있어 고온의 과열증기 처리가 현미 또는 현미 가루를 장기 간 저장하는데 적절한 처리방법임을 알 수 있었다.

Fig. 2. Lipoxygenase activity of superheated steam treated brown rice. Brown rice was treated at 160°C (▲), 200°C (●) and 240°C (■). Lipoxygenase activity was expressed as a percentage of that of unheated (control), which was taken as 100%.

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과열증기 처리한 시료를 알루미늄 파우치에 100 g씩 넣 어 밀봉한 후 50°C의 incubator에 넣어 15일간 저장한 후 시료의 산가를 측정한 결과를 Fig. 3에 나타내었다. 쌀의 저장 시에 화학적 성분 변화 중 한 가지는 지방산의 증가 이며(Sung et al., 2011), 특히 현미에서 그 변화가 뚜렷하 게 나타난다. 쌀에는 약 1% 정도의 지방질이 있는데 쌀의 저장 중 쉽게 산패되어 쓴맛과 냄새를 생성하거나 산가 증 가에 영향을 미친다. 이러한 산가의 증가는 대개 lipase, lipoxygenase 등의 효소가 관여하여(Han et al., 1996)들이 관여하고 있는 것으로 알려져 있어 저장 중 품질 지표로서 이용된다(Ohtsubo et al., 1987). 50°C에서 15일 저장 후 무처리 시료의 산가는 145.6 mL KOH/g으로 나타났고, 과 열증기 처리시간이 긴 시료의 산가가 낮게 나타나 240°C 의 과열증기 처리한 시료의 경우 5초 처리한 시료는 62.59 mL KOH/g, 20초 처리한 시료는 39.59 mL KOH/g이었다. 과열증기처리 온도에 따른 산가의 변화를 보면 5초 처리하 였을 경우 160°C 과열증기 처리시료는 102.83 mL KOH/g 이었으나, 240°C 과열증기 처리시료는 62.59 mL KOH/g으 로 과열증기의 온도가 높을수록 낮은 산가를 나타내어 높 은 온도의 과열증기로 처리하는 것이 현미의 산패를 억제 하고 저장성을 증가시키는데 도움이 되는 것으로 나타났다.

Fig. 3. Acid value of superheated steam treated brown rice after 15 day storage at 50°C. Brown rice was treated at 160°C (▲), 200°C (●) and 240°C (■).

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과열증기 처리 후 15일간 저장한 시료의 관능평가 결과 를 Fig. 4에 나타내었다. 색, 이취, 이미, 기호도를 평가한 결과 과열증기 무처리구의 경우 과열증기 처리구에 비해 이취와 이미(신맛, 쓴맛)는 높게 나타났으며, 색과 기호도 는 낮은 것으로 나타났다. 색과 기호도에 있어서는 240°C 과열 증기 처리구가 가장 높은 값은 나타냈으며, 이미와 이취도 가장 낮은 값을 나타내었다. 이는 과열증기 처리 직후 측정한 색을 관찰한 결과 240°C 과열증기 처리한 시 료가 가장 밝은 색을 보였는데(data not shown), 15일 저 장 후에도 밝은 색을 나타내었고, 앞선 실험결과에서 lipoxygenase의 불활성화 정도가 가장 높게 나타난 것이 영 향을 미친 것으로 판단된다. Kang et al. (2013)의 실험결 과에 의하면 적외선 가열처리가 현미의 관능평가에 있어 처리를 하지 않은 현미에 비해 전체적인 기호도, 향, 외관, 조직감등에 대해서 모두 높을 결과를 나타낸 것으로 나타 나, 가열처리가 현미의 관능평가에 긍적적 영향을 미치는 것으로 보였다.

Fig. 4. Sensory evaluation of superheated steam treated brown rice after 15 day storage at 50°C. Brown rice was treated at 160°C (▲), 200°C (●), 240°C (■) and untreated (◆).

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