서 론
산업사회 구조가 다양화·전문화되고 여성들의 사회·경 제활동 참여가 늘어나면서 식생활의 형태는 편리하고 간편 해졌으며, 가공식품 사용이 점차 증가되어가고 있다. 이러 한 소비형태에 발맞추어 영양 및 기능성이 강화된 쌀가공 품 소재 개발이 요구되어진다.
파보일드미는 벼를 침지하여 찌고 건조하여 도정한 가공 미로 주로 고온 다습한 기후를 가진 동남아시아 및 열대아 프리카 지역 등에서 벼 수확 후 저장을 목적으로 이용되어 왔다(Gariboldi, 1974; Bhatacharya, 2011). 파보일드미는 제 조 과정 중 물리·화학적인 변화가 일어나면서 여러 가지 장점들이 수반되는데 침지 시 미강에 있는 영양물질이 이 동되고 증자과정을 거치면서 곡립이 완전히 교질화되어 도 정 시 균열미와 쇄미가 감소되고 도정수율이 향상되며, 쌀 알의 구조는 더 조밀하고 투명해진다(Bhattacharya, 2004; Messia et al., 2012; Prakash et al., 2014). 또한 영양성분 이 배유까지 이동되어 성분 중 비타민과 무기염이 증가되 며(Bhattacharya, 2004; Messia et al., 2012), 볍씨 내의 아 밀라아제 및 리파아제 등 다양한 효소들이 불활성화 됨으 로써 저장기간이 연장되고(Elbert et al., 2001; Messia et al., 2012), 조리 시 영양 손실이 적고 조리 후의 밥알의 형태는 원래모양 그대로 유지되어 냉동식품 및 통조림 등 가공제품 제조에 유리하다(Derycke et al., 2005; Messia et al., 2012).
통일형 벼는 1971년 인디카와 자포니카 품종 간 원연교 잡에 의해 개발된 품종으로 보급이후 부족했던 식량자급이 완전히 해결되었으며 농가소득 증대에 큰 기여를 해왔다. 그러나 냉해에 약하고 아밀로오스와 단백질 함량이 높아 자포니카형보다 미질 및 밥맛이 떨어진다는 이유로 생산이 점점 감소되었고, 자포니카 일반형 품종으로 점차 교체되 기 시작되었으며(Choi, 2002), 1990년 후반부터는 고품질 품종 연구에 집중하게 되었다(Cho et al., 2012a; Cho et al., 2012b). 최근에는 기후변화에 따른 쌀 생산량 감소 및 쌀가공품 제조에 따른 원료곡의 경쟁력 향상을 위하여 다 수성인 통일형 품종이 다시 조명을 받게 되었다.
본 연구에서는 농촌진흥청에서 육성된 다수성 통일형과 자포니카형 벼 품종을 이용하여 파보일드미 제조 후 이화 학적 특성을 비교 검토함으로써 파보일드미 이용 확대를 위한 기초자료로 활용하고자 실험을 수행하였다.
재료 및 방법
공시재료는 농촌진흥청 국립식량과학원에서 육성한 다수 성 통일형 품종인 다산(Dasan), 세계진미(Saegyejinmi), 한 아름2호(Hanareum2)와 초다수 자포니카 품종인 보람찬 (Boramchan)벼 4품종이 사용되었다. 실험에 사용한 원료 미(milled rice; un-parboiled rice)는 백미로서 파보일드미의 대조구로 이용되었다.
볍씨를 여러 번 씻어 65°C의 물(볍씨의 1.5배)에 수분함 량 30%가 될 때까지 침지하여 찜솥에 60분 동안 증자한 후, 40°C가 유지되는 건조기(Model SW-90D, Sangwoo Sci. Co. Ltd., Korea)에 쌀의 임계 수분함량인 12~14%가 될 때 까지 건조하였다. 제조된 파보일드미는 저온저장고(2~5°C)에 보관하였고, 분석용 가루는 분쇄기(HMF-1100, Hanil Electric. Co. Ltd., Korea)에 분쇄 후 100mesh 체로 쳐서 사용하였다.
쌀의 외관상 품위는 쌀품위 분석기(Model RN-300, Kett Co. Ltd., Japan)를 사용하여 완전미(head rice), 쇄미(broken rice), 균열미(cracked rice)를 분리하여 백분율로 환산하였다. 품종별 도정미의 길이와 폭은 Caliper로 20개씩 측정하여 평균값으로 나타내었다.
쌀 5 g을 씻어 200 mL 비이커에 담고 증류수 100 mL를 넣어 30분간 실온에서 침지한 후 20분간 중탕하였다. 조리 액은 미리 항량시킨 100 mL 비이커에 담아 건조시킨 후 남아 있는 고형분량을 측정하였다.
쌀알의 경도는 각 시료별 완전미를 무작위로 50립씩 추출 하여 Texture Analyzer(Model TAXT, Stable Micro System Co. Ltd., Haslemere, England)를 사용하여 측정하였다. 시 험조건은 pre-test speed 3.0 mm/s, test speed 1.0 mm/s, post test speed 10.0 mm/s, trigger force 5.0 g이었고, Probe 는 지름이 5 mm인 원통형 P/10이 사용되었다.
쌀가루 5 g을 100 mL 용량플라스크에 넣고 정용하여 1 시간 동안 교반한 후 희석된 용액 1 mL을 시험관에 취하 고 Dinitrosalicylic acid(DNS) 시약 1 mL을 가하여 잘 섞 은 후 100°C 물에서 10분간 중탕하였다. 상온에서 충분히 식힌 후 증류수 3 mL을 넣고 540 nm에서 흡광도를 측정 하였고, 함량은 표준곡선식에 대입하여 구하였다.
원료미와 파보일드미의 색도는 색차계를 이용하였다 (Model JS555, Color Techno System Co. Ltd., Japan). 기기 의 측정경에 표준 색판(X=94.22, Y=96.11, Z=114.55)을 설 치하여 보정한 후 시료를 원형 cell에 넣고 밝은 정도를 나 타내는 L(lightness), 붉은색의 정도를 나타내는 a(redness) 및 노란색의 정도를 나타내는 b(yellowness)값을 구하였다.
팽윤력과 용해도는 Schoch & Leach의 방법(Schoch & Leach, 1964)을 변형하여 측정하였다. 쌀가루 0.5 g에 증류 수 30 mL을 넣고 각각의 온도에서 30분간 가열 후 3,500 rpm에서 20분간 원심분리 하였다. 침전된 무게와 항 량된 용기에 분리된 상징액을 부어 105°C에서 건조한 무 게로부터 다음 식을 이용하여 용해도를 계산하고 이로부터 팽윤력을 계산 하였다.
결과 및 고찰
쌀의 외형 특성인 쌀알의 크기와 형태는 쌀의 품질평가에 이용되어지며, 분류기준은 다음과 같다(Son et al., 2002). 쌀알의 크기는 장경을 측정했을 경우 초장립종(extra long) 은 7.5 이상, 장립종(long)은 6.6~7.5, 중립종(medium)은 5.5~6.6, 단립종(short)은 5.5 mm 이하로 구분되며, 쌀알의 형태는 장경과 단경의 비율(입장/입폭)로 표시되는데 세장 형(slender)은 3.0, 중원형(medium)은 2.1~3.0, 단원형(bold) 은 1.1~2.0, 원형(round)은 1.0 이하로 분류 된다. 이 기준 에 의하면 우리나라 품종의 쌀알의 크기와 형태는 통일형 이 각각 중립종, 중원형이며, 자포니카형은 단립종, 단원형 에 속한다.
통일형 다수성 벼 품종인 다산, 세계진미 및 한아름2호 와 자포니카 초다수성 품종인 보람찬 벼를 파보일링 한 후 미립의 형태를 비교한 실험결과는 Table 1과 같다. 통일형 과 자포니카형의 쌀알의 크기는 각각 5.6~5.9, 4.9 mm로 자 포니카형 보다 통일형이 길었고, 중립종, 단립종에 속하였으 며, 쌀알의 형태는 장폭비가 각각 2.23~2.30, 1.60으로 중원 형과 단원형이었다. 파보일드미의 장폭비는 두 형태 모두 약간 감소하는 경향으로 파보일링 과정 중 배아 끝부분이 둥글게 마모되고 배유부분이 단단하게 밀착되었기 때문이며 가열시간이 길어질수록 감소된다(Bhattacharya, 2004).
벼 품종간 원료미와 파보일드미 도정 후 정미특성 비교 는 Table 2와 같다. 완전미율은 원료미의 경우 보람찬벼가 95.8%로 가장 높고 통일형은 다산, 세계진미 및 한아름 2호가 90.6~92.0%로 자포니카 형보다 낮았으며, 품종 간 유의적인 차이는 없었다. 또한 파보일드미의 경우 품종 중 보람찬벼가 99.8%로 가장 높았고, 원료미와 비교 시 모든 품종에서 2.9~4.6% 증가되었다. 이상의 결과로부터 파보일 드미의 도정수율은 파보일링 과정 중 열처리에 의한 완전 호화로 균열미와 쇄미가 적어지기 때문에 향상되고, 증자 시 열처리 정도와 건조 시 임계수분함량에 영향을 받는다 (Saifullah et al., 2004; Buggenhout et al., 2013; Nasirahmadi et al., 2014).
공시된 품종들의 원료미와 파보일드미의 경도 및 고형분 함량 측정결과는 Table 3과 같다. 경도는 원료미의 경우 통일형이 223~245 N 범위로 자포니카형인 보람찬보다 높 았고, 파보일드미의 경우 품종 중 다산벼가 454 N로 가장 높았고 한아름2호 >세계진미 >보람찬 순으로 파보일링 후 모든 품종에서 1.7~1.9배 높아졌으며, 아밀로오스와 단 백질 함량이 높은 통일형 품종이 자포니카형 보다 높았다. 파보일드미의 경도는 파보일링 과정 중 전분이 교질화되어 배유조직이 치밀해지고, 쌀알곡 내에 존재하는 아밀로오스, 지질 및 단백질 등이 복합체를 형성함으로써 증가되며, 열 처리의 심도에 비례된다(Saifullah et al., 2004; Derycke et al., 2005). 따라서 파보일드미 저장 시 원료미보다 대기 중 의 수분흡수가 느리고, 해충의 가해가 적어져 저장성 향상 이 기대된다(Juliano & Bechtel, 1985; Elaine, 2004; Sujatha et al., 2004).
조리후의 취반수에 유출된 고형분 함량은 원료미의 경우 4.2~5.6% 범위로 통일형이 자포니카 형보다 낮은 경향으로 세계진미 >다산 >한아름2호 순이었으며, 파보일링 후 33~37% 감소되었고 품종 간 유의적인 차이는 없었다. 파 보일드미의 고형분 함량은 열처리 시간이 길어질수록 감소 되며, 원료미보다 낮아지는데 파보일링 중 호화과정을 거 치면서 쌀알 내의 전분입자와 단백체간의 응집력이 커짐으 로써 조리 시 조리수에 전분과 단백질 용출이 적어지기 때 문이다(Priestley, 1975; Juliano et al., 1981; Sujatha et al., 2004). 또한 자포니카형 보다 통일형 품종에서 낮은 경향 은 아밀로오스와 단백질 함량 때문으로 판단된다(Saifullah et al., 2004; Derycke et al., 2005).
따라서 파보일드미를 이용한 가공제품은 가공 시 영양분 손실이 적고, 밥알이 달라붙지 않아 제품형태 유지에 유리 할 것으로 판단된다(Priestley, 1975; Derycke et al., 2005; Messia et al., 2012).
환원당은 설탕을 제외한 대부분 단당류와 이당류가 이에 속하며 식품의 맛과 갈변에 영향을 미친다(Weenen, 1998; Borrelli et al., 2003). 공시된 품종들의 원료미와 파보일드 미의 환원당 함량 분석결과는 Table 4와 같다. 환원당 함 량은 원료미의 경우 통일형이 3.5~4.9%로 자포니카형인 보람찬 보다 높았으며, 파보일링 후 자포니카형은 1.8배, 통일형은 2.1~3.3배 증가되었다. 파보일링 후의 환원당 함 량 증가는 파보일링 과정 중 침지 시 아밀라아제 및 리파 제 등의 효소작용 때문으로 판단되어지며, 침지와 증자 시 시간이 길어질수록 함량이 증가된다(Yang & Cho, 1995; Prakash et al., 2014).
색깔은 식품의 기호와 관련된 요인 중의 하나로 상품적 가치는 물론 식품의 변질 및 신선상태 등을 판정하는 데 중요한 기준이 된다. 품종들의 원료미와 색도 측정 결과는 Table 4와 같다. 색도 중 밝은 정도를 나타내는 명도는 원 료미와 파보일드미의 경우 품종 중 각각 보람찬이 가장 높 고 세계진미 >한아름2호 >다산 순이었으며, 파보일링 후 모든 품종에서 L(Lightness)값이 낮고, a, b 값이 높아져 어두워짐을 알 수 있었다. 이러한 파보일드미의 변색은 벼 침지 시 미강에 들어있는 지방질이 산화되거나, 가열 처리 시 열에 의한 환원당과 아미노산 결합으로 배유까지 흡수· 확산되기 때문이며(Ail & Bhattacharya, 1980; Lambert, 2006; Lambert, 2008), 침지 시의 온도, 시간, 열처리 정도 및 제조 공정 등에 영향을 받는다(Pillaiyar & Mohandoss, 1981; Elbert et al., 2001; Islam et al., 2004; Sareepuang et al., 2008; Dutta & Mahanta, 2012). 파보일링후의 어두 워진 파보일드미는 침지 시 물의 pH조절, 아황산 수소염 (bisulfite) 첨가 및 건조 시 알곡의 수분함량을 조절함으로 써 억제될 수 있다(Jayanarayanan, 1964; Nasirahmadi et al., 2014).
전분입자는 부분적으로 결정형 고분자를 가지고 있어 수 분과 열을 가하게되면 결정구조와 아밀로오스의 배열 등이 달라지게 되며, 전분입자의 중심에서부터 무정형 부분이 밀집하게 됨으로써 구조적으로 안정상태가 유지된다(Kulp & Lorenz, 1981; Donovan et al., 1983; Lee & Shin, 2006). 이러한 안정 정도는 입자내의 결합력 및 결정화 정도와 관 계가 있으며 가공적성 등에 영향을 미치게 된다.
용해도와 팽윤력은 전분 입자내의 결합강도를 예측하고 (Teste & Karkalas, 1996), 전분입자의 결정영역과 전분사 슬의 무정형간의 상호작용 정도 평가에 이용되어지는데 전 분의 아밀로오스-지질 복합체, 입자내 네트워크 결합 강도, 아밀로오스와 아밀로펙틴의 비율 및 전분 분자간의 회합 정도 등에 영향을 받는다(Wong & Lelievre, 1982; Derycke et al., 2005; Huang et al., 2007; Han et al., 2007; Kim et al., 2012).
품종별 원료미와 파보일드미를 분말화한 후 각각 25(상 온)와 75°C(호화온도 이상)가 유지되는 항온수조에 30분간 가열 후 용해도 및 팽윤력을 조사한 결과는 Table 5와 같 다. 25°C에서 용해도는 원료미의 경우 1.7~2.6% 범위로 자포니카형인 보람찬 품종이 통일형 보다 높았고, 파보일 드미의 경우 모든 품종에서 원료미보다 2.0~2.9배 증가되 었으며, 품종 중 보람찬이 가장 높았다(Derycke et al., 2005). 25°C에서 팽윤력은 원료미의 경우 자포니카형인 보 람찬이 3.3%로 가장 높고 통일형 품종은 2.7~2.9% 범위로 품종 간 유의적인 차이는 없었으며, 파보일링 후 원료미보 다 1.8~2.2배 향상되었다. 이상의 결과로부터 파보일링 후 자포니카 품종이 통일형보다 용해도 및 팽윤력이 높은 경 향을 나타냈는데 통일형의 경우 자포니카 형보다 아밀로오 스와 단백질함량이 높기 때문으로 판단된다(Derycke et al., 2005). 75°C에서 원료미의 용해도는 품종 중 자포니카형인 보람찬이 4.0%로 가장 높고 통일형 품종은 2.8~3.6% 범위 로 품종 간 유의적인 차이는 없었고, 25°C에서보다 1.4~2.0배 증가되어 전분을 호화온도 이상으로 가열하면 수용성 성분들의 용출이 쉬워졌기 때문으로 판단된다(Lee et al., 2004). 파보일드미의 용해도는 4.2~5.0% 범위로 25°C에서의 용해도보다 8.4~14% 감소되어 호화온도 이상 으로 가열처리를 할 경우 전분이 재회합됨으로써 용해도가 감소되기 때문이며(Priestley, 1975; Biliaderis et al., 1993), 찰벼품종을 이용한 파보일드미의 결과와 유사한 경향을 나 타냈다(Yoo et al., 2013). 75°C에서의 팽윤력은 원료미의 경우 7.7~8.6% 범위로 25°C에서 보다 약 2.6~2.9배 증가 되었고, 파보일드미의 경우 8.4~9.9% 범위로 품종간 유의 적인 차이는 없었으며 원료미보다 약 1.1배, 25°C보다 약 1.4~1.7배 증가되었다. 파보일링 후 증가된 팽윤력은 증자 과정을 거치면서 전분 결정구조의 일부가 호화되고 호화과 정 중에 새로운 수소결합이 형성됨으로써 물분자의 유입이 더 쉬워졌기 때문이다(Derycke et al., 2005; Huang et al., 2007). 또한 이전 연구결과인 찰벼 품종을 이용한 파보일 드미의 팽윤력은 약 9.7~11.7% 범위로 메벼와 비교 시 약 1.4배 감소되어 아밀로오스 함량과 상관관계가 있는 것으로 판단되어진다(Hermansson & Svegmark, 1996; Fredriksson et al., 1997). 즉, 찹쌀전분은 대부분 아밀로펙틴으로 구성되어 있어 분자구조가 군데군데 가지를 친 그물모양을 이루고 있 어 팽윤이 쉬운 반면, 상대적으로 아밀로오스 함량이 높은 메벼 전분은 나선상의 직선구조를 이루고 있어 수분 흡수가 느리고 어렵기 때문이다. 이상의 결과로부터 높은 온도 (75°C)에서 용해도가 감소되고 팽윤력이 증가되는 파보일드 미는 식품 조리 시 영양분 손실이 적고, 쌀을 이용한 퓨전요 리 등의 각종 가공제품 제조 시 쌀알이 달라붙지 않고 형태 유지가 지속되어 상품가치를 높일 수 있다고 판단된다.
요 약
다수성 통일형 및 자포니카형 벼 품종을 이용하여 파보 일드미 제조 후 이화학적 특성을 비교 연구함으로써 파보 일드미 이용 확대를 위한 기초자료로 활용하고자 실험을 수행하였다. 모든 품종들의 쌀알의 길이와 폭은 원료미보 다 파보일드미에서 짧아지는 경향을 나타냈고, 도정수율은 원료미의 경우 보람찬벼가 95.8%로 가장 높고 파보일링 후 모든 품종에서 2.9~4.6% 범위로 증가되었다. 경도는 원 료미의 경우 통일형이 223~245 N 범위로 자포니카인 보람 찬 보다 높았고, 파보일링 후 모든 품종에서 1.7~1.9배 증 가되어 저장성 향상이 기대된다. 고형분 함량은 자포니카 형 보다 통일형 품종에서 낮았고, 파보일링 후 33~37% 감 소되었으며, 환원당 함량은 파보일링 후 모든 품종에서 증 가되었고 색도와 부의 상관을 나타냈다. 용해도와 팽윤력 은 원료미의 경우 상온(25°C)보다 75°C에서 모두 높았고, 파보일드미의 경우 높은 온도(75°C)에서 각각 감소 및 증 가되어 가열을 이용한 가공제품 제조 시 영양분 손실이 적 고, 형태유지가 지속되어 상품가치를 높일 수 있다고 판단 되었다.
