무수 옥테닐 호박산 처리 밀 전분을 첨가한 쿠키의 품질 특성

본 실험에 사용된 밀가루는 박력분(CJ Cheiljedang, Incheon, Korea)과 밀 전분(Roquette, France)을 사용하였다. OSA (2-Octen-1-ylsuccinic anhydride, 416487, Sigma, USA) 를 사용하여 변성 전분을 제조하였다. 쿠키 재료는 버터 (Seoulmilk, South Korea), 소금(Hanju Co., Ulsan, South Korea), 설탕(CJ Cheiljedang, Incheon, South Korea), 베이 킹파우더(BP, Jonwonfoods, Gimpo, South Korea)를 사용 하였다.

OSA 처리한 밀 전분은 Han & BeMiller (2007) 방법을 변형하여 사용하였다(Jeong et al., 2023). 수분함량이 10% 이하의 밀 전분 25 g에 증류수 71.4 g 가하여 35% 전분 slurry를 제조한 후 1M NaOH를 사용하여 pH 8.0-9.0 (Thermo Orion Star A215, Tewksbury, MA, USA)으로 조 정하였다. OSA (2-Octen-1-ylsuccinic anhydride, 416487, Sigma, USA)를 8%가 되도록 전분 slurry에 첨가하고 2시 간 동안 교반 하며 pH 8.5-9.0가 유지되도록 하였다. 반응 종료는 1M HCl를 사용하여 pH 6.5으로 중화하였다. 제조 된 OSA 전분은 원심분리기(VS-550, Vision Scientific Co., Ltd., Korea)를 사용하여 1500× g로 증류수 3회, ethanol로 1회 세척하여 남아있는 OSA층을 제거하였다. 세척한 OSA 처리 밀 전분은 열풍건조기(C-DF3, Changshin Science, Seoul, South Korea)를 사용하여 45°C에서 건조하고 분쇄 한 뒤 150 mesh 체에 통과시켜 실험에 사용하였다.

쿠키는 AACC 방법(AACC Approved Method 10-53-01, 2000)을 변형하여 제조하였다. 사용된 재료와 배합비는 Table 1과 같다. OSA 처리한 전분은 밀가루에 대해 5, 10, 20, 30, 40%로 대체하여 첨가하였다. 쿠키의 제조 방법은 버터를 mixing bowl에 넣고 버터가 녹을 때까지 섞어준 뒤, 설탕을 넣고 크림 상태가 될 때까지 혼합하였다. 물을 넣고 분리되지 않을 정도로 혼합하다가 밀가루, 전분, 소금, 베이킹파우더를 넣고 반죽하였다. 반죽 두께는 7mm로 제 조하고, 직경 6 cm의 원형 틀로 쿠키를 성형하였다. 쿠키 는 예열한 오븐(DEO-FS1900F, Daewoo, Korea) 215°C에 서 16분간 소성하고 실온에서 1시간 냉각시킨 후 실험에 사용하였다.

쿠키의 수분함량은 적외선 수분측정기(MB120, OHAUS, Parsippany, NJ, USA)를 이용하여 105°C에서 상압 가열건 조법으로 측정하였다. 쿠키의 pH는 각각의 시료 5 g과 증 류수 45mL를 넣고 균질기(Homogenizer, Model: T18D, IKA, Königswinter, Germany)를 이용하여 균질화 한 후 pH meter (Thermo Orion Star A215, Tewksbury, MA, USA)로 측정하였다.

반죽과 쿠키의 색도는 Hunter 값인 L^*, a^*, b^* 값을 표 준 백색판으로 보정한 후 색도계(Model CM-5, Minolta Co., Tokyo, Japan)를 사용하여 측정하였다. 명도를 나타내 는 L^* 값(lightness), 적색도를 나타내는 a^* 값(redness), 황 색도를 나타내는 b^* 값(yellowness)으로 표시하고, 색도차 (ΔE)는 $\Delta \text{E}=\sqrt{\text{L}{*}^2\hspace{0.17em}+\hspace{0.17em}\text{a}{*}^2\hspace{0.17em}+\hspace{0.17em}\text{b}{*}^2}$ 로 계산하였다.

쿠키의 퍼짐성은 AACC (AACC Approved Method 10- 50D, 2000)에 따라 쿠키의 두께에 대한 지름의 비를 나타 낸 퍼짐성 지수를 구하였다.

쿠키의 지름은 쿠키 4개를 가로로 정렬하여 총 길이를 3 회 반복 측정하였다. 쿠키의 두께는 4개의 쿠키를 세로로 쌓아 높이를 측정하였고 순서를 바꾸며 3회 반복 측정하여 평균값을 계산하였다.

쿠키의 경도(hardness)는 Texture Analyzer^TM (TA-XT2, StableMicro System, Godalming, Surrey, England)를 사용 하여 측정하였다. Table 2의 측정 조건에 따라 지름 5mm 의 원통형 probe (cylinder probe P/5, 5 mm dia, circle)를 사용하여 쿠키의 표면으로부터 전체 두께의 70% 변형으로 2회 반복 압착하여 측정하였다.

쿠키의 전분 소화효율은 Englyst et al. (1992)의 방법을 변형한 Shin et al. (2007)의 방법으로 측정하였다. 효소용 액은 Pancreatin 2 g에 증류수 24mL을 첨가하여 10분간 교반한 후 원심 분리하고 얻어진 상등액 20mL을 채취하 여 amyloglucosidase (AMG) 0.4 mL, 증류수 3.6mL와 혼 합하여 제조하였다. 시료 30mg에 sodium acetate buffer (0.1 M, pH 5.2) 0.75 mL와 효소용액 0.75mL을 첨가하여 37°C에서 20분과 240분간 shaking incubator에서 효소반응 후 반응액을 110°C heating block에 넣어 10분간 반응정지 시켰다. 반응액을 희석하여 GOD-POD kit (Embiel Co., Gunpo, Korea)를 이용하여 분해된 포도당을 측정하였다. RDS는 20분 동안 분해된 전분 함량, SDS는 20분부터 240분 사이의 분해된 전분 함량, RS는 240분 이후 분해된 전분 함량으로 계산하였다.

모든 실험의 결과는 3회 반복 측정값으로 mean±S.D.로 나타냈으며, SPSS (23.0 for windows, SPSS Inc., Chicago, IL, USA) 프로그램을 이용하여 분산분석(ANOVA)을 실시 하였고 측정된 각 평균값은 p<0.05 수준으로 Duncan’s multiple range test를 실시하여 유의수준을 검증하였다.

쿠키 반죽의 pH와 수분함량은 Table 3에 나타내었다. 반 죽의 pH는 대조군(control)이 6.87로 가장 낮은 값이 나왔 으며, 실험군(OSA)은 6.91-7.04로 유의적인 차이가 없었다 (p>0.05). OSA 전분 첨가는 반죽의 pH에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. OSA 전분 첨가 쿠키의 수분함량은 OSA-5%에서 6.32%로 가장 낮은 수분함량이 나타냈으며, OSA-40%에서 7.47%로 가장 높게 나타났다. OSA 전분 첨가함량이 증가할수록 수분함량이 증가하는 양의 상관관 계가 나타났다(p<0.05). RS4 형태의 옥수수 저항전분이 첨 가된 쿠키(Bae et al., 2013)와 난소화성 전분을 첨가한 파 운드케이크(Choi & Chung, 2022)에서 저항전분의 첨가량 이 증가하면 수분함량이 증가하였다는 보고와 동일한 경향 을 보였다. 이는 OSA 전분이 베이킹 과정에서 수분의 증 발을 억제해주는 효과가 있는 것으로 보인다.

OSA 전분을 5%, 10%, 20%, 30%, 40% 수준으로 밀가 루를 대체하여 첨가한 쿠키의 퍼짐성 지수는 Table 3에 나 타내었다. 쿠키는 퍼짐성이 크거나 직경이 넓은 쿠키가 좋은 제품으로 인식이 되고 있다(Doescher et al., 1987). OSA 전분 첨가 쿠키의 직경은 OSA-5%에서 27.6 mm로 가장 넓게 나왔고, OSA 전분의 첨가량이 늘어날수록 각각 27.2, 27.0, 23.8, 23.7로 유의적으로 감소하는 것으로 나타났다 (p<0.05). 쿠키의 높이는 OSA-5%에서 5.95mm로 가장 낮 았고, OSA-30%에서 7.20mm로 가장 높게 나타났으며, OSA-40%에서 6.27mm로 다시 감소하는 결과를 보였다. 이는 쿠키의 반죽 중 혼합 방법에 의한 차이가 영향을 주 는 것으로 사료된다(Lee, 2015).

퍼짐성 지수는 크기가 크고 높이가 낮을수록 높게 나타 나는데 OSA-5%가 4.63으로 가장 높았고 OSA-10%, OSA- 20%, OSA-30% 순으로 점차 낮아지는 경향을 보였다 (p<0.01). 전분의 첨가량이 증가할수록 넓이는 줄어들고 높 이는 높아져 퍼짐성 결과는 낮아지는 것으로 나타났다. 이는 Avarzed et al. (2020)가 보고한 자색 밀기울을 첨가한 쿠 키는 굽는 동안 전분의 호화가 일어나 네트워크가 형성되 어 크기가 증가되기 어렵다는 연구보고와 동일한 결과이다. 쿠키의 퍼짐성은 수분함량과 상관성이 있다는 Doescher & Hoseney (1985)의 연구결과와도 일치하는 경향을 보였다 (r = -0.638, p<0.01).

OSA 전분 첨가 쿠키의 경도는 Table 3에 나타냈다. 쿠 키의 경도는 부재료의 첨가량, 수분함량, 섬유소 함량, 반 죽의 밀도 등에 영향을 받는다(Joo & Choi, 2012). 쿠키의 경도는 OSA-10% 쿠키가 37.3N으로 가장 높게 나왔고 첨 가량이 증가할수록 유의적으로 감소하는 경향을 보였다 (p<0.05). 도라지 분말(Jeong et al., 2013), 부추분말(Lim et al., 2009)을 첨가한 쿠키에서는 부재료 첨가량이 증가할 수록 경도가 감소하는 경향으로 본 실험결과와 같은 결과 를 나타냈다. 본 연구에서 쿠키의 경도는 퍼짐성 지수와 양의 상관관계를 보였고(r = 0.844, p<0.01), 수분함량과는 음의 상관관계를 보였다(r = -0.699, p<0.01). 이는 OSA 전 분 첨가량이 증가할수록 전체적으로 글루텐 함량이 감소되 어 쿠키의 팽창성이 감소되어 이러한 결과가 나타난 것으 로 보인다. OSA 전분 첨가량이 40%를 초과하면 쿠키의 팽창성에 방해가 되는 것으로 나타났다.

OSA 전분을 첨가한 반죽과 쿠키의 색도는 Table 4에 나 타내었다. 반죽의 명도를 나타내는 L^* 값은 control이 63.2 로 나왔고 OSA의 첨가량이 증가할수록 L^* 값도 증가하는 결과가 나왔다(p<0.05). 적색도를 나타내는 a^* 값은 OSA- 40%가 -0.51로 가장 낮았고 황색도를 나타내는 b^* 값도 OSA-40%가 10.5로 가장 낮았다. 이러한 결과는 명도가 높은 OSA 전분 시료 특성이 색도에 영향을 미친 것으로 보이며 R S4 저항 전분을 첨가하였을 때 L^* 값은 증가하 고 b^*은 감소하는 Shin et al. (2002)의 연구결과와 동일하 게 나타났다.

쿠키는 반죽을 굽는 과정에 maillard 반응이 의해 색의 영향을 받는다(Baumgartner et al., 2018). 쿠키의 L^* 값은 OSA-40%가 77.8로 높은 값을 보였다. OSA 전분 함량이 증가할수록 L^* 값이 증가하는 양의 상관관계가 나타났다 (p<0.05). Lee & Kang (2007)의 보고와 같이 난소화성 전 분의 대체수준을 달리한 sugar 쿠키에서도 전분의 함량이 증가할수록 명도는 증가하고 황색도는 감소하는 비슷한 경 향을 나타냈다. a^* 값은 OSA-5%가 7.61로 가장 높았으며 OSA-40%는 1.62로 낮게 나타났다. 변성전분의 함량만큼 밀가루의 양이 감소하면서 이에 따른 단백질의 감소로 마 이야르 반응이 덜 일어나 구운 색이 제대로 나타나지 않은 것으로 보인다(Han, 2009). 수분함량과 쿠키의 a^* 값은 음 의 상관계를 나타내었다(r = -0.750, p<0.01). b^* 값은 OSA 전분의 첨가량 증가할수록 유의적으로 감소하였다(p<0.01). 견과류 첨가 쌀 쿠키에서 쌀가루와 전분의 첨가량이 증가 하면 황색도는 감소하는 것으로 보고된 바 있다(Jin et al., 2014). OSA 전분을 첨가한 쿠키의 외관은 OSA-20% 시료 군까지 대조군과 뚜렷한 차이를 보이지 않는 것으로 나타 났다(Fig. 1).

Fig. 1. Appearance of the cookies with different content of OSA-modified starch. Control; 100% wheat flour, OSA-5%; flour replacement by 5% OSA-modified starch, OSA-10%; flour replacement by 10% OSA-modified starch, OSA-20%; flour replacement by 20% OSA-modified starch, OSA-30%; flour replacement by 30% OSA-modified starch, OSA-40%; flour replacement by 40% OSA-modified starch.

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OSA 전분 첨가 쿠키의 소화율은 Table 5에 나타내었다. 대조군은 RDS 80.7%, SDS 3.52%, RS 15.7%로 가장 높 은 R DS 함량, 가장 낮은 R S 함량을 나타내었다. RDS는 OSA-5%와 OSA-10%는 유의적 차이는 없지만 전체적으로 대조군과 비교해볼 때 OSA 전분의 첨가량이 증가함에 따 라 유의적으로 감소하는 경향을 보였으며, 반대로 RS 함량 은 증가하는 것으로 나타났다(p<0.05). He et al. (2008)의 보고에 따르면 OSA 처리를 한 전분은 소수성 OSA기로 인해 노출된 비환원성 말단이 소화효소에 의해 천천히 분 해되기 때문에 R DS의 함량이 감소하였다. 본 실험에서 OSA-40%의 R S 함량은 25.7%로 대조구에 비해 10% 증 가된 것으로 나타났으며, 이는 OSA 첨가량에 따라 R S의 함량이 유의적으로 증가하였다. Han (2009)에 따르면 저항 전분의 함량이 증진된 변형 쌀전분을 첨가하면 R S 함량이 증가하는 동일한 결과를 나타냈다.