쌀은 세계적으로 중요한 식량자원의 하나로 알곡 형태로는 밥에 한정되나, 쌀가루 형태로 이용할 경우 다양한 가공 이용 이 가능한 중간재로서 중요한 역할을 하게 된다. 최근 웰빙 열 풍과 건강에 대한 관심 증대, 식생활의 고급화, 편의화로의 소 비 양상이 변화됨에 따라 밥을 지어먹는 소비 형태에서 쌀가 루를 이용한 다양한 가공 제품으로의 적절한 활용이 요구되고 있다(Choi, 2002; Kwak et al., 2015; Lee et al., 2015). 국 내에서 가공용으로 소비되는 쌀은 연간 40만 톤이며, 쌀 소비 촉진을 정책적으로 뒷받침해 가공용 쌀 소비량을 확대하기 위 한 노력을 매년 기울이고 있다(박동규, 2010).

쌀가루는 습식(wet) 및 반습식(semi-wet), 건식(dry)의 제분방 법에 의해 제조할 수 있는데, 쌀을 분쇄할 때 발생되는 손상전 분을 줄이면서 미세한 쌀가루를 제조하기 위해서는 쌀을 투입 후 바로 분쇄하는 건식 제분보다는 세척, 불림, 탈수, 건조 과 정이 포함된 습식 제분방법이 요구된다(Chiang and Yeh, 2002). 그러나 습식 제분방법의 경우 쌀가루 입자가 곱고 손상 전분 함량이 적어 가공 적성에는 유리하나, 유통 기간이 짧으 며, 건식 제분방법에 비해 제조공정이 복잡하여 가공비용이 높 은 단점이 있다(Yeh, 2004). 최근에는 건식 제분 과정에서 쌀 이 기류에 의해 서로 충돌하거나 분쇄기 내부 벽면에 부딪히 게 하여 분쇄가 가능한 기류식제분기의 개발로 인하여 쌀가루 입자 크기를 미세화하면서 전분의 손상을 줄여주는 건식 제분 법의 이용이 확대되고 있다.

밀가루는 빵, 면, 과자 등 용도에 따라 강력분, 중력분, 박력 분으로 품질 기준이 설정되어 있으나, 쌀가루는 가공 용도에 대한 품질 기준이 없다. 제빵에서 밀가루의 단백질 함량과 질 이 최종 제품에 많은 영향을 미치지만 전분의 역할도 중요한 인자로 작용한다(D´appolonia and Gilles, 1971). 수분을 제외 한 쌀가루의 90% 이상은 전분으로 구성되어 있으므로 쌀가루 의 물리·화학적 특성은 쌀전분 특성에 따라 영향을 받게 되므 로 용도별 가공 적성이 높은 쌀가루 제조를 위해서는 적합한 원료 품종 선정, 쌀가루 품질 특성, 전분의 손상도와 호화 특 성 등을 고려한 제분방법이 필요하다. 현재까지 쌀가루 제조 와 관련한 선행 연구로 제분기의 종류와 제분방법에 따른 쌀 가루 특성 연구, 수침, 효소 처리 등 전처리 조건에 따른 가 공 적성 향상 연구가 주로 이루어져 왔으나(Kim et al., 2005; Kum et al., 1993; Kum and Lee, 1999; Ngamnikom and Songsermpong, 2011; Nishita and Bean, 1982), 쌀가공 용도별 적합한 원료 쌀 및 쌀가루 특성 구명을 통한 품질 기 준 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 아밀로스 함 량에 차이가 있는 반찰벼 및 일반 메벼를 포함한 4종의 쌀을 이 용하여 기류식제분기를 통한 건식쌀가루를 제조하였고, 쌀가루 입도 구분에 따른 품질 특성 및 제빵 적성 차이를 비교 분석함 으로써 제빵용에 적합한 쌀 원료 품종 선정 및 쌀가루 입자크기 에 대한 품질기준 마련의 기초자료로 활용하고자 한다.

재료 및 방법

실험재료

본 실험에 사용된 4종의 벼 재료는 반찰벼인 백진주와 자포 니카형 메벼인 삼광과 설갱, 통일형 메벼인 다산1호로 2013년 에 농촌진흥청 국립식량과학원 남양시험지에서 표준재배법에 의해 재배 생산하여 수확하였다. 현미 중량 대비 90.4% 백미 도정 후 진공 포장 및 냉장 보관하면서 쌀의 이화학적 분석용 시료로 사용하였다. 품종별 쌀 식빵의 가공적성 검토를 위하 여 사용한 부재료인 활성글루텐, 설탕, 소금, 탈지분유, 버터, 이스트는 시중에서 구입하여 실험하였다.

쌀의 이화학적 특성

쌀의 일반성분은 AOAC(Association of Official Analytical Chemists 2000) 방법에 따라 수분함량은 105°C 상압가열건조 법, 조단백질은 Micro Kjeldahl법으로 측정하였다. 아밀로오스 함량 분석은 Juliano(1985)의 비색정량법에 따라 분광광도계 (Evolution 500, Thermo, USA)를 이용한 620 nm에서의 흡광 도를 측정하였다. 쌀 1립의 경도 측정은 Texture analyzer (TA-XT2, Stable Micro System Ltd., Haslemere, UK)를 이 용하여 10회 3반복 실시하였고, 쌀의 백도는 백도계(Model C-300-3, Kett Electric Lab, Tokyo, Japan)를 이용하여 측정 하였다.

건식제분의 쌀가루의 입자크기 및 전분손상도 분석

품종별 건식쌀가루 입자크기에 따른 품질 특성 차이를 비교 하기 위하여 기류식제분기(Air-Classification Mill, ACM185, Hankook Crusher Co., Korea)를 이용하여 분쇄하였다. 제조된 건식쌀가루를 메시(mesh)별 체를 통과시켜 60 ~ 100 메시, 100 ~ 150 메시, 150 ~ 200 메시, 200 ~ 250 메시의 4가지 입 도로 구분하였고, 각각의 건식쌀가루 입자크기는 입도분석기 (Malvern Mastersizer 2000, Malvern Instruments Ltd., UK) 로 측정하였다. 쌀가루의 손상전분 함량은 Megazyme starch damage assay kit (Megazyme International Ltd., Wicklow, Ireland)를 사용하여 AACC method 76-31에 의하여 분석하였다.

수분흡수지수, 수분용해지수 및 호화 점도특성

품종별 건식쌀가루의 입자크기에 따른 수분흡수지수(water absorption index, WAI)와 수분용해지수(water solubility index, WSI) 측정은 Li와 Yeh (2001)의 방법에 따라 측정하 였다. 쌀가루 시료 100 mg에 증류수 10 ml을 가하여 현탁시 킨 다음 30°C 및 85°C에서 1시간 교반한 후 원심 분리한 침 전물의 질량(g)과 상등액을 건조한 후 무게를 재어 수분흡수 지수 및 수분용해지수를 산출하였다.

건식쌀가루의 입자크기에 따른 호화점도 특성은 신속점도측 정기기(RVA-4, Newport scientific, Australia)를 이용하여 쌀 가루 3 g에 증류수 25 ml로 현탁액을 만들어 50°C부터 호화를 시작하여 95°C까지 상승시킨 후 50°C로 다시 냉각시키면서 호화점도 특성을 측정하였다.

쌀 식빵 가공 적성

품종별 건식쌀가루의 입자크기에 따른 쌀 식빵 제조는 활성 글루텐(15%), 이스트, 설탕, 탈지분유, 소금, 버터, 계란액을 첨 가하여 반죽하였고, 빵틀(13×5.5×4.5cm)에 성형하여 40분간 1 차 발효시킨 후 180°C에서 25분간 구웠다. 쌀 식빵의 무게는 구운 후 1시간 방냉하여 측정하였고, 부피는 종자치환법으로 측정하였으며, 이들로부터 비체적(specific volume: ml/g)을 계 산하였다(Yoon et al., 2011).

통계분석

통계분석은 SPSS package를 이용하여 분산분석 및 던컨의 다 범위 검정(Duncan’s multiple range test)을 통하여 p < 0.05 수준에서 유의성 있는 그룹의 평균치간의 차이를 검정하였으 며, 상관관계는 Pearson의 상관계수로 나타내었다.

결과 및 고찰

쌀의 이화학적 특성

품종별 원료 쌀의 이화화적 특성 분석 결과, 쌀의 수분 함 량은 13.5 ~ 14.2%, 조단백질은 5.1 ~ 6.6% 범위로 다산1호의 단백질 함량이 상대적으로 높았다. 아밀로스 함량은 반찰벼인 백진주(9.8%)를 제외한 메벼 품종별 19.6 ~ 20.7% 차이를 나 타냈다. 쌀의 아밀로스 함량은 쌀 식빵 품질에 주된 작용을 하는데, 아밀로스 함량이 높은 고아밀로스 품종은 높은 호화 온도 특성으로 인해 빵 반죽시 발효가 제대로 일어나지 못하 여 제빵 적성에 좋지 않은 것으로 보고되었다(Yoon et al., 2011). 쌀의 외관 특성을 나타내는 원료곡의 백도 차이는 39.4 ~ 57.8로 일반 메벼이면서 불투명한 유백색을 띠는 설갱 이 가장 높았다. 품종별 쌀알 1립 경도는 2,527 ~ 5,522 g로 설갱이 다른 품종에 비해 유의적으로 낮았는데, 이같이 쌀의 경도(단단함) 차이는 건식 제분방법에 의한 쌀가루 제조 시 입 자크기가 거칠고 손상전분 함량이 높아지게 하는 요인으로 작 용하게 될 것으로 판단된다(Yeh, 2004).

품종별 건식쌀가루 입자크기에 따른 손상전분 함량 변화

본 연구에서는 품종별 건식쌀가루 입자크기에 따른 품질 특 성 차이를 비교하기 위하여 기류식 제분기를 이용하여 건식쌀 가루를 제조하고, 60, 100, 150, 200, 250 메시(mesh) 각각의 체를 통과시켜 60 ~ 100 메시, 100 ~ 150 메시, 150 ~ 200 메시, 200 ~ 250 메시 4가지 입도 구분에 따른 품종별 건식쌀가루의 평균 입자크기와 손상전분 함량 변화를 비교하였다(Table 2). 품 종별 건식쌀가루의 60 ~ 100 메시, 100 ~ 150 메시, 150 ~ 200 메시, 200 ~ 250 메시 4가지 입도 구분에 따른 평균 입자크기 는 각각 118.9 μm, 87.4 μm, 65.3 μm, 46.1 μm를 나타냈다. 또한, 건식쌀가루의 입도 구분에 따른 평균 손상전분 함량은 각각 6.5%, 8.0%, 8.7%, 10.5%로 모든 품종에서 쌀가루의 입자크기가 작아질수록 손상 전분의 함량은 높아졌다. 또한 건 식쌀가루의 입자크기와 손상전분 함량과의 상관관계를 확인해 본 결과(Fig. 1), 쌀가루의 입자크기가 미세할수록 손상전분 함 량은 유의적으로 높아지는 부의 상관성을 나타냈다(r = –0.570*). 이는 쌀가루의 손상전분 함량은 입자크기와 밀접한 관련성을 가진다는 여러 보고와 일치하였다(Chiang and Yeh, 2002; Nishita and Bean, 1982). Table 1

건식쌀가루의 입도 구분에 따른 품종별 손상전분 함량 비교 결과(Table 2), 메시가 커질수록 손상전분 함량은 높아졌으며 200 ~ 250메시 체를 통과한 쌀가루에서는 설갱을 제외한 모든 품종에서 손상전분 함량이 10% 이상으로 높아지는 특성을 보 였다. 설갱은 60 ~ 100 메시, 100 ~ 150 메시, 150 ~ 200 메시, 200 ~ 250 메시의 4가지 입도 구분에 따른 손상전분 함량이 4.0 ~ 6.3%로 다른 품종에 비해 유의적으로 낮았으며, 쌀가루 입자크기에 따른 손상전분 함량 변화 폭도 가장 적었다. 이같 이 쌀가루의 입자크기에 따른 손상전분 함량의 증가는 쌀가루 의 물리화학적 특성에 영향을 주고, 손상을 받은 전분은 수분 흡수력을 증가시켜 반죽 적성 저하 및 제빵 적성에 좋지 않은 영향을 미치게 될 것으로 판단된다(Brites et al., 2008; Yoon et al., 2011).

품종별 건식쌀가루 입자크기에 따른 수분흡수지수(WAI), 수분용해지수(WSI) 및 호화점도 특성

30°C 및 85°C의 온도를 달리하여 품종별 건식쌀가루 4가지 입도 구분에 따른 수분흡수지수(WAI)와 수분용해지수(WSI)를 분석한 결과는 Table 3에 나타내었다. 모든 품종에서 건식쌀가 루의 입자크기가 작아질수록 수분흡수지수(WAI)와 수분용해 지수(WSI)는 증가하는 경향을 나타냈고, 온도가 높을수록 입 자 크기에 따른 증가폭이 컸다. 특히, 200 ~ 250 메시 체를 통과한 입자크기를 가진 건식쌀가루의 경우 30°C 온도에서 수 분흡수지수(WAI) 및 수분용해지수(WSI)가 각각 1.9 ~ 2.6 g/g, 2.5 ~ 4.2%로 설갱을 제외한 모든 품종에서 다른 입자크기의 건식쌀가루보다 가장 유의적으로 높게 나타냈다. 품종별 수분 흡수지수(WAI) 및 수분용해지수(WSI) 차이 비교 결과, 30°C 와 85°C 온도 모두에서 설갱의 수분흡수지수(WAI)가 다른 품 종에 비해 낮은 경향을 나타냈다. 쌀가루의 수분흡수력은 제 빵 적성에 큰 영향을 미치는 인자로 손상전분과 밀접한 관련 성이 있는데(Kum and Lee, 1999; Nishita and Bean, 1982), 이는 앞서 Table 2 제시된 설갱을 제외한 모든 품종에서 200 ~ 250 메시 체를 통과한 건식쌀가루의 손상전분 함량이 높 은 것과 상응되는 결과로 고찰된다.

이와 같이 품종 및 쌀가루 입자크기에 따라 수분흡수지수 (WAI), 수분용해지수(WSI)에서도 차이를 나타내어 이들의 상 관관계를 확인하였다(Fig. 2). 그 결과, 쌀가루의 입자크기가 작아질수록 수분흡수지수(r = –0.533*, r = -0.593*)와 수분용해 지수(r = –0.857**, r = –0.584*)는 높아지는 유의적인 부의 상 관관계를 나타냈다(p<0.05, p<0.01). 수분흡수지수(WAI) 및 수 분용해지수(WSI)는 쌀가루 입자크기가 감소하고 손상전분 함 량이 증가함에 따라 높아진다는 결과와 일치하였다(Choi et al., 2006; Nishita and Bean, 1982).

신속점도계에 의한 품종별 건식쌀가루 입자크기에 따른 호 화점도 측정 결과(Table 4), 쌀가루 입자크기에 따라 최고 (peak)와 최저(trough), 최종(final) 점도는 각각 199.5 ~ 303.0 RVU, 75.8 ~ 139.0 RVU, 114.0 ~ 262.0 RVU 범위로 차이를 나타냈다. 품종별 건식쌀가루 입자크기에 따라 호화점도 특성 변화는 다른 양상을 나타냈는데, 최고(peak) 점도의 경우 백진 주와 삼광, 다산1호는 200 ~ 250 메시 체를 통과한 미세한 쌀 가루가 가장 낮은 점도 특성의 경향을 보였으나, 설갱의 경우 입자크기가 굵은 쌀가루(100 메시 미만)에서 가장 낮은 점도 특성을 나타냈다. 본 연구에서 건식쌀가루 입자크기에 따른 호 화점도 특성의 변화는 일정한 양상을 보이지 않았는데, Fitzgerald 등의 보고(2003)에 의하면, 신속점도계에 의한 호화 점도 차이는 쌀가루의 입자크기뿐만 아니라 쌀의 전분 조성 차이, 단백질, 지방 함량 차이 등 복합적인 영향에 기인한다고 보고되었다. 이와 관련하여 다양한 쌀가루 입자크기에 따른 성 분 특성 차이 변화와 호화점도 특성 변화에 대한 세부적인 연 구 고찰이 필요할 것으로 판단된다.

품종별 건식쌀가루 입자크기에 따른 제빵 적성 비교

품종별 건식쌀가루 입도별로 15% 활성글루텐을 첨가하고 쌀 식빵을 제조하여 비체적(specific volume: ml/g) 차이를 통 한 품질 차이를 비교해 본 결과는 Fig. 3에 나타냈다. 품종별 쌀 식빵의 비체적(specific volume: ml/g) 비교에선, 설갱이 가 장 우수하였으며, 건식쌀가루 입자크기 차이에 의한 쌀 식빵 의 비체적 차이 변이도 가장 적음을 확인할 수 있었다. 아밀 로스 함량이 낮은 백진주와 일반 메벼인 삼광과 다산1호는 설 갱에 비해 쌀 식빵의 비체적이 전반적으로 낮은 경향을 나타 냈다. 쌀 품종의 아밀로스 함량 차이는 쌀 식빵 제조에 중요 한 요인으로 작용하는데(Kang et al., 2013; Yoon et al., 2011), 백진주로 제조된 쌀식빵의 경우 특히, 100메시 이하 혹 은 200 ~ 250메시의 쌀가루로 제조 시 쌀 식빵의 비체적 (specific volume: ml/g)이 낮고 빵 내부 큰 기공이 발생하여 품질이 떨어지는 특성을 보였다. 저아밀로스 품종으로 제조된 쌀 식빵의 경우 상대적으로 높은 아밀로펙틴 비율로 인해 전 분 결합력으로 높아 빵 반죽 시 이스트에 의한 발효가 원활하 지 못하고 빵 부피가 낮았다고 보고(Kang et al., 2013)되어 본 연구와 유사하였다.

건식 쌀가루의 입자크기가 고울수록 쌀 식빵의 비체적 (specific volume: ml/g)은 증가하는 경향을 나타냈으나, 200 ~ 250메시 이상의 체를 통과한 매우 미세한 건식쌀가루로 제조한 쌀 식빵의 경우에는 대부분의 품종에서 가장 낮은 비 체적을 나타냈다(Fig. 4). 이는 앞서 Table 2에서 제시된 건식 쌀가루 입자크기가 미세할수록 손상전분 함량이 증가하여, 빵 반죽 시 수분흡수력이 증가되고 발효가 일어나지 못해 부피가 작아져 최종적으로 쌀 식빵의 품질을 떨어지는 결과를 초래한 것으로 판단된다. 한편, 모든 품종에서 150 ~ 200 메시 체를 통과한 입자크기를 가진 건식쌀가루로 제조 시 빵의 모양과 부피가 가장 우수하여 비체적(specific volume: ml/g)이 높은 경향을 보였다(Fig. 4). 설갱 역시 200 ~ 250 메시 체를 통과 한 건식쌀가루로 제조하였을 경우 쌀 식빵의 비체적(specific volume: ml/g)이 가장 낮아 품질이 떨어지는 경향을 나타냈다. 따라서 쌀가루 입자크기는 쌀 식빵 제조 시 반죽과정에서 망 상구조 형성과 발효 시 부피 팽창에 중요한 요인으로 작용되 어, 과도하게 작은 입자크기의 쌀가루는 입자간의 응집력이 증 가하게 되고 발효 과정에 팽창이 크게 저하되므로 이로 인하 여 빵의 부피가 감소하여 열등한 내부 구조를 초래한 것으로 보인다(Kang et al., 2013; Yoon et al., 2011). 결론적으로, 150 ~ 200 메시 체를 통과한 입자크기를 가진 건식쌀가루를 이 용하면 우수한 품질의 쌀 식빵 제조가 가능하며, 향후 제빵용 으로 적합한 건식쌀가루 품질 지표로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

적 요

본 연구에서는 4품종의 쌀을 이용하여 입도 구분에 따른 건 식쌀가루 품질 특성 및 제빵 적성 차이를 비교 분석함으로써 쌀 식빵 제조에 적합한 쌀 원료 품종 및 쌀가루 입자크기에 대한 품질기준 마련의 기초자료로 활용하고자 한다.