I. 서 론

쌀(Oryza sativa L.)은 우리나라를 포함한 아시아 국가에서 재배되는 주요한 농작물 중 하나이며, 세계적으로 가장 중요 한 식량공급원이다(Kwak et al. 2017). 쌀은 80% 이상이 전 분으로 구성되어 있으며, 아밀로펙틴의 함량에 따라 멥쌀, 찹 쌀 등으로 분류하며(Oh & Shin 2015), 쌀 품종에 따라서도 전분의 구성이 달라 쌀의 영양성분 및 특성에 차이가 발생 한다. 따라서, 용도와 목적에 맞는 쌀 품종을 파악하는 것이 중요하며, 산업에서 활용하기 위한 특성 연구들이 진행되어 오고 있다(Kum & Lee 1999;Han et al. 2012;Kwak et al. 2017).

식생활 패턴의 변화로 인해 1인 당 쌀 소비량은 지속적으 로 감소하였고, 쌀을 주식인 밥으로 소비하는 경우도 줄어 들었다(Statistics Korea 2018). 정부에서는 매년 일정량 이 상의 재고미를 보유하게 되고 이는 주정 및 사료 제조업에 소진하는 것으로 알려져 있는데, 적정 재고미 수준 80만 톤 을 2배 이상 상회하고 있다(Statistics Korea 2018). 반면, 가공용 쌀 및 쌀가공식품 시장은 성장하고 있으며, 그 중 떡 류 제조업에서 소비하는 쌀 소비량이 2017년 17만 톤으로 주 정 제조업 다음으로 많은 것으로 나타났다(Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs 2018). 최근에는 지역 별로 다양하게 첨가되는 부재료에 따라 떡이 특산품으로 자 리매김 하고 있고, 건강식으로서 떡에 대한 관심 증가와 어 린이용 간식 및 아침대용식으로 각광받고 있다. 2016년 전 체 떡류 제조업체는 13,560개이며, 그 중 13,108개 업체가 소규모인 것으로 조사되었다. 소규모의 자영업 중심으로 떡 제조업이 발전하면서 떡 제조 원료인 쌀은 주로 습식 자가 제분하여 사용하는데, 이는 쌀을 수세 및 수침 후, 분쇄하는 공정으로 인해 생산효율이 낮고, 떡의 원료가 되는 쌀의 제 분 상태, 수분함량, 품종 및 입자에 따라 떡의 품질에 차이 가 나타난다(Jung et al. 2017). 건식 쌀가루는 도정된 쌀을 수침하지 않고, 바로 제분하여 사용하므로 습식 쌀가루에 비 해 폐수처리비 절감, 인건비 감소 등으로 생산성이 향상되 고, 가공 제품의 일정한 품질이 유지되는 장점이 있다. 하지 만 제분과정 중 일부 전분은 물리적 충격을 받아서 치밀도 가 낮은 미세다공구조로 변하기 때문에 전분분해효소와 수 분에 의해서 빠르게 수화되는 특성을 가지는 손상전분이 되 며(Jun et al. 2008), 제분 과정 중에 열이 발생하여 조직감 이 단단해지는 문제가 발생할 수 있다(Kim et al. 2009). 제분 방식의 차이에 따라 쌀가루 입자크기가 달라지고, 입 자크기에 따라 전분의 호화특성이 달라져 가공적성에 영향 을 미치게 된다(Kum & Lee 1999). 건식 제분한 쌀가루 (Choi et al. 2015) 및 전분(Kwak et al. 2017)의 특성에 대한 연구들이 보고되고 있으며, 일부 건식 쌀가루를 이용 한 백설기(Kim et al. 2017), 증편(Park et al. 2018) 등 떡 가공 연구들이 진행되고 있으나 극히 일부이며, 원료와 가공에 대해 개별적으로 진행된 연구가 보고되고 있다. 떡 산업의 지속적인 발전을 위해서는 쌀 품종 및 쌀가루 제분 방법부터 떡 종류에 따른 가공적성까지 복합적으로 접근할 필요가 있으며, 절편과 같이 기본이 되는 떡 종류의 제조방 법 및 품질의 표준화가 필요할 것으로 판단되었다. 따라서, 본 연구에서는 치는 떡의 기본이 되는 절편 제조에 적합한 건식 쌀가루의 쌀 품종 및 입도를 선정하기 위해 건식 쌀가 루의 이화학적 특성 및 호화특성 등을 평가하였으며, 절편 을 제조하여 품질에 미치는 영향을 분석하였다.

II. 연구내용 및 방법

1. 실험재료

실험에 사용된 쌀의 품종은 농촌진흥청 국립식량과학원에 서 육성한 것으로 도정률 95%로 도정한 5종(삼광벼, 다산1 호벼, 보람찬벼, 설갱벼, 한아름2호벼)의 쌀을 제공받아 사용 하였다. 도정한 쌀은 air mill (Nara machinary co. Ltd., Japan)로 건식 제분하여 예비실험을 통해 50-150 μm 내외의 입자크기로 조절하였다. 품종에 따른 건식제분 쌀가루는 −20 °C에서 냉동보관하며 실험에 사용하였으며, 대조구로 삼광벼 를 쌀 무게 2배수의 물에 4시간 침지하여 불린 후 물을 제 거하여 50-150 μm로 제분한 쌀가루를 사용하였다.

2. 건식 쌀가루의 전분 추출

손상전분함량 및 미세구조분석을 위해 품종별 건식 쌀가 루의 전분을 추출하였으며, 알칼리 침지법(Yamamoto & Shirakawa 1999)을 응용하여 분리하였다. 쌀가루 100 g을 0.2% NaOH 용액으로 1시간 침지하고, 고속냉장원심분리기 (VS-24SMT, Vision Scientific Co. Ltd., Bucheon, Korea) 를 이용하여 3,000 rpm에서 10분간 원심분리하여 상등액은 따라 버리고 단백질을 제거하기 위해 0.2% NaOH 용액을 넣어 반복하여 세척하였다. 상등액의 노란색이 사라지면 1 N HCl 용액을 사용하여 pH 7.0으로 중화시키고 반복적으로 증 류수를 넣고 5,000 rpm으로 10분간 원심분리하였다. 분리된 전분은 실온에서 풍건하였으며 건조된 전분은 분쇄기 (HR2860/55, Philips, Amsterdam, Netherlands)로 분쇄한 후 100 mesh 체에 통과시켜 준비하였다.

3. 건식 쌀가루의 미세구조

쌀 품종에 따른 건식 쌀가루의 전분입자 형태를 관찰하기 위하여 주사전자현미경(JSM-7500F, JEOL, Massachusetts, USA)을 이용하였다. Stub에 양면테이프를 붙인 후 시료를 골고루 도포하고, 금/백금으로 도금하여 전도성을 갖도록 하 였다. 주사전자현미경을 이용하여 가속전압 3 kV, phototime 85 sec으로 3,000배의 배율로 관찰하였다.

4. 건식 쌀가루의 입자크기

품종별 건식쌀가루의 입자크기는 particle size analyzer (HELOS/BR&Rodos, Sympatec, Germany)를 이용하였으며, 10초간 0.5-3,500 μm의 범위에서 측정하였다.

5. 건식 쌀가루의 손상전분 및 수분흡수지수

품종에 따른 건식쌀가루의 손상전분 함량은 AACC(1992) 방법을 응용하여 Megazyme kit (K-SDAM, Megazyme International Ireland, Ireland)을 사용하여 측정하였다. 수분 흡수지수는 쌀가루 5 g과 30 mL의 증류수를 넣고 완전히 현 탁시킨 후, 1분간 저어주고 고속냉장원심분리기(VS-24SMT, Vision Scientific Co. Ltd., Bucheon, Korea)로 2,000×g에 서 30분간 원심분리 하였다. 분리된 용액에서 상등액을 제거 한 다음, 남은 고형분의 무게를 재어 다음과 같이 수분흡수 지수를 계산하였다.

6. 건식 쌀가루의 호화특성

신속점도측정은 AACC를 변형하여 Rapid visco analyzer (RVA Tecmaster, Newport Scientific Pty Ltd., NSW, Australia) 를 이용하여 측정하였다. 쌀가루 3.5 g과 물 25 mL를 canister에 넣고 수분함량을 14%로 고정하여 측정에 사용하 였다. 50°C에서 1분, 4.45분간 95°C까지 상승시키고, 2.7분 간 95°C를 유지한 후, 3.91분간 50°C로 냉각, 1.24분간 50°C를 유지하면서 점도를 측정하였다. 호화개시온도(Pasting temperature), 최고점도(Peak viscosity, PV), 최저점도(Hot paste viscosity, HPV), 최종점도(Cold paste viscosity, CPV) 를 나타내었고, 강하점도(Breakdown viscosity, PV-HPV) 및 치반점도(Setback viscosity, CPV-PV)를 계산하였다.

7. 절편의 제조방법 표준화

건식 쌀가루 절편의 제조 방법은 예비실험을 통해 반죽의 수분첨가비율을 설정하고, 건식 쌀가루 이용에 따른 조직감 개선을 위해 찰기를 부여하고, 탄력성을 높이는 펀칭 (punching)기술을 적용하였다. 표준화된 배합비는 <Table 1> 과 같이 절편의 1회 생산계획에 따라 Batch(g) 단위로 제시 하였으며, 이를 Baker’s (%) 기준으로 환산하였다. 절편 제 조<Figure 1>는 건식 쌀가루 2 kg에 1% (쌀가루 무게 기준) 의 소금과 60% (쌀가루 무게 기준)의 물을 혼합한 소금물을 넣고 반죽하여 고슬고슬한 상태로 만든다. 반죽을 시루(28× 28×20 cm)에 넣고 스팀보일러(DA-030, Donga machine, Gyeonggi, Korea)에 15분간 찐 후 펀칭기(KM-89, Kyungchang machine, Seoul, Korea)를 이용하여 10분간 펀칭한다. 펀칭 한 떡은 소형제병기(KM-102, Kyungchang machine, Seoul, Korea)를 이용해 2회 압출하여 절편을 완성한다. 대조구는 습식 쌀가루를 사용하였고 습식 쌀가루 2 kg에 1% (쌀가루 무게 기준)의 소금과 20% (쌀가루 무게 기준)의 물을 혼합 한 소금물을 첨가하여 절편을 제조하였다.

8. 건식 쌀가루 절편의 이화학적 특성

품종별 입도크기에 따른 건식 쌀가루로 제조한 절편의 수 분함량은 AOAC(1995)를 참고하여 105°C에서 상압건조하여 측정하였다. 절편의 외관은 1 cm 길이로 절단하여 caliper (CD-15CPX, Mitutoyo, Kawasaki, Japan)를 이용하여 넓이 와 높이를 측정하였으며, 절편의 색도는 겉면을 색차계(Color i7, X-rite Inc., MI, USA)를 사용하여 L (lightness), a (redness), b (yellowness) 값을 측정하였다. 절편의 텍스쳐는 절편을 상 온에서 10분간 방랭 시킨 후 일정한 크기의 틀로 찍어 자른 후 Table 2의 조건으로 texture analyzer (TA-XT plus, Stable micro system ltd., Surrey, UK)를 이용하여 측정하였다. 측 정 조건은 Φ 50 mm aluminum cylinder probe를 사용하여 TPA (texture profile analyzer) 방법으로 2회 압축하였고, 80% 변형율을 적용하였다. 각 시료마다 20회 반복 측정하였고, 결과는 경도(hardness), 부착성(adhesiveness), 탄성(springiness), 응집성(cohesiveness)과 씹힘성(chewiness)을 확인하였다.

9. 통계처리

SPSS (Statistical Package for Social Sciences, SPSS Ins., Chicago IL, USA) software를 이용하여 평균±표준편차로 나타내었고, 시료 간의 유의성 검증은 Duncan’s multiple range test에 의해 p<0.05 수준에서 유의적 차이를 검증하였다.

III. 결과 및 고찰

1. 건식 쌀가루의 미세구조

품종별 건식 쌀가루 전분의 미세구조는 <Figure 2>와 같 다. 습식 쌀가루에서 분리한 전분 및 품종별 건식 쌀가루에 서 분리한 전분 모두 다면체, 다각형의 구조를 보였으며, 다 산 품종의 경우, 전분 입자의 각진 상태가 가장 약하게 나타 났다. 입자크기가 클수록 다각형의 특징을 보였으며, 입자크 기가 작아질수록 각진 상태는 약해지고, 다면형의 특징을 보 였다. 전분의 구조는 쌀 품종에 따라 영향을 받는 것으로 알 려져 있으며, 분리된 전분의 생식플라즈마에 따라 전분의 모 양과 크기가 달라진다(Lawal et al. 2011). 입자크기에 따른 건식 제분 시 물리적 충격에 의해 전분 입자의 형태에 영향 을 미치고, 입자가 분쇄됨에 따라 각이 깨지면서 부드러운 다면체의 구조를 갖는 것으로 판단되었다.

2. 건식 쌀가루의 입자크기

쌀 품종에 따라 입자크기별(50-150 μm)로 건식 제분한 쌀 가루의 입자크기를 측정한 결과는 <Table 3>과 같다. Test 1 에서 건식 제분한 쌀가루 품종에 따라 중앙입자크기(median) 는 42.50-49.84 μm의 분포를 보여 Test 1에서 분쇄된 건식 쌀가루의 입도는 50 μm로 설정하였다. Test 2에서 분쇄된 건 식 쌀가루의 중앙입자크기는 59.87-121.05 μm의 분포를 보 였으며, Test 3의 건식 쌀가루 평균입자크기는 161.25- 214.85 μm로 측정되어 이하 Test 2, 3의 입도는 100 및 150 μm인 것으로 설정하였다. 삼광 품종의 경우, 동일한 에 너지 투입 시 입자크기가 가장 큰 것으로 나타나 제분효과 가 적은 것으로 판단되었으며, 설갱 품종의 입자크기가 가장 작게 측정되어 제분 효과가 가장 높을 것으로 판단되었다. 쌀가루의 입자크기는 paste 및 gel consistency등 호화특성에 영향을 미치는 요인으로 보고된 바 있어(Choi et al. 2006), 쌀가루 가공에 적합한 품종 및 입자크기의 선정이 중요할 것 으로 판단되었다.

3. 건식 쌀가루의 손상전분 및 수분흡수지수

품종에 따른 손상전분 함량 및 수분흡수지수는 <Table 4> 에 제시하였다. 습식 제분한 대조군의 손상전분 함량은 3.39%로 유의적으로 가장 낮게 측정되었고(p<0.05), 입자크 기를 50 μm로 제분한 건식 쌀가루 품종 중 보람찬의 손상전 분 함량이 13.01%로 유의적으로 가장 높게 측정되었다 (p<0.05). 입자크기 100 및 150 μm 제분 시, 보람찬 및 한 아름 품종의 손상전분 함량이 높게 측정되었으며, 입자크기 가 커질수록 손상전분함량은 감소하는 결과를 보였다. 건식 제분 시 입자크기를 작게 할수록 전분이 받는 물리적 충격 이 증가하여 미세다공구조로 변하기 때문에 전분분해효소와 수분에 의해서 빠르게 수화되는 특성을 가지는 손상전분 함 량이 증가된 것으로 판단되었다(Jun et al. 2008). 손상전분 함량이 많을수록 수분결합력과 전분의 호화에 영향을 미치 게 되는데, 건식 쌀가루 중 삼광 쌀가루의 손상전분 함량이 가장 낮게 측정되어 호화가 가장 어려울 것으로 예측되었으 며, 보람찬 및 한아름 품종이 유의적으로 높은 결과를 보였 다(p<0.05). 수분흡수지수도 손상전분과 유사한 경향을 보여 50 μm로 제분한 건식 쌀가루는 한아름 품종이 가장 높게 측 정되었고(p<0.05), 100 및 150 μm로 제분 시 한아름과 보람 찬 품종이 높게 측정되었다. 쌀가루로 떡과 빵 등의 가공식 품을 제조할 때, 수분흡수력이 높으면 부드러운 조직감을 기 대할 수 있어 바람직한 특성으로 평가되고 있다. 수분흡수력 은 입자 표면에 흡착되거나 전분의 비결정 부분에 침투되는 물의 양을 측정한 것으로 건식 제분 시 물리적인 충격으로 전분의 치밀도가 낮아져(Lee et al. 2004), 표면적이 증가하 고 비결정 부분이 생성되어 수분흡수지수가 높게 측정된 것 으로 판단되었다(Kim et al. 2017).

4. 건식 쌀가루의 호화특성

품종에 따라 건식 제분한 쌀가루의 호화특성은 <Table 5> 에 나타내었다. 50 μm로 제분한 쌀가루의 호화개시온도는 습 식 쌀가루가 62.48°C로 보람찬 품종의 쌀가루 62.43°C와 유 사한 결과를 보였으며, 삼광 품종이 63.78°C로 가장 높은 경 향을 보였다. 삼광 쌀가루의 손상전분함량이 가장 낮게 측정 되어 전분의 팽윤도가 낮아 호화개시온도가 높은 것으로 판 단되었다. 최고 점도는 습식 쌀가루가 162.79로 측정되었으 며, 모든 입자크기에서 다산 및 한아름 품종의 최고 점도가 유의적으로 높은 결과를 보였으며(p<0.05), 설갱이 습식 쌀 가루와 유의차를 보이지 않았다. Setback은 전분의 노화를 고려할 수 있는 지표로써 아밀로오스 함량, 분자량에 따라 측정된다(Wani et al. 2012). 본 연구에서 쌀가루의 입자크기 가 커질수록 높게 측정되었으며, 모든 입자크기에서 다산 품 종이 유의적으로 가장 높게 측정되어(p<0.05), 다산 품종의 아밀로오스 함량이 높은 것으로 판단되었다. 호화액의 안정 성 지표인 breakdown 값은 한아름 품종이 모든 입자크기에 서 유의적으로 가장 높게 측정되었으며(p<0.05), 입자크기가 50 μm일 때 가장 낮은 결과를 보여 쌀가루의 입자크기가 작 을수록 열에 안정한 것으로 판단되었다(Oh et al. 2014).

5. 건식 쌀가루 절편의 이화학적 특성

품종별 입도크기에 따른 건식 쌀가루로 제조한 절편의 수 분함량 및 크기 측정결과는 <Table 6>과 같다. 보람찬 쌀가 루로 만든 절편의 수분함량은 입자 크기에 따라 48.83- 53.64%로 습식 쌀가루로 만든 절편의 수분함량과 차이를 보 이지 않았으나 삼광, 다산, 설갱 및 한아름 쌀가루로 만든 절 편의 수분함량은 대조군과 비교하여 유의적으로 낮게 측정 되었다(p<0.05). 절편의 넓이와 높이를 측정한 결과, 습식 쌀 가루로 만든 절편은 48.11 mm로 측정되었으며 높이는 12.07 mm로 측정되었다. 설갱 쌀가루로 제조한 절편의 넓이는 대 조군과 유의차를 보이지 않았으나 건식 쌀가루로 절편 제조 시 습식 쌀가루로 제조한 절편보다 넓은 것으로 나타났다 (p<0.05). 절편의 높이도 대조군과 비교하여 건식쌀가루로 만 든 절편이 유의적으로 높게 측정되었으며(p<0.05), 입자크기 가 클수록 높이가 증가하는 경향을 보였다.

품종별 입도크기에 따른 건식 쌀가루로 제조한 절편의 색 도 측정 결과는 <Table 7>과 같다. 습식 쌀가루를 이용한 절 편의 L값은 71.87로 측정되었으며, a값은 −1.85, b값은 7.44 로 측정되었다. 보람찬 쌀가루로 만든 절편의 L값은 대조군 과 차이를 보이지 않았으며, 삼광, 다산, 설갱 및 한아름으로 만든 절편의 L값은 대조군과 비교하여 유의적으로 높게 측 정되었다. 쌀 품종별 입자크기에 따른 b값은 습식 절편과 비 교하여 유의적으로 높게 측정되는 결과를 보였다.

품종별 입자크기에 따라 건식 제분한 쌀가루로 제조한 절 편의 조직감 측정결과는 <Table 8>과 같다. 대조군의 경도 는 3.15 kg으로 측정되었으며, 보람찬 쌀가루의 경도는 2.60- 2.63으로 대조군과 비교하여 유의적으로 감소하는 결과를 보 였다(p<0.05). 대조군과 비교하여 건식 쌀가루로 만든 절편 의 경도는 대체로 높은 경향을 보이며, 삼광 및 설갱 쌀가루 는 입자크기가 커질수록 경도가 증가하는 결과를 보여 건식 제분 시 발생되는 열에 의해 절편의 조직감이 단단하게 측 정되는 것으로 판단되었다(p<0.05).

IV. 요약 및 결론

본 연구에서는 건식 쌀가루 제조를 위한 벼의 품종과 입 도를 선정하고, 절편의 품질에 미치는 영향을 분석하고자 하 였다. 쌀 품종에 따른 건식 쌀가루의 입자크기를 분류한 결 과 50, 100, 150 μm로 구분할 수 있었으며, 제분을 위해 동 일한 에너지 투입 시 설갱 품종의 입자크기가 가장 작게 측 정되어 제분효과가 가장 높을 것으로 판단되었다. 수분결합 력과 전분의 호화에 영향을 미치는 손상전분 함량은 보람찬 및 한아름 품종으로 제분 시 가장 높게 측정되었으며, 수분 흡수지수도 보람찬과 한아름 품종이 유의적으로 높게 측정 되었다(p<0.05). 품종별 건식 쌀가루의 호화특성 분석 결과, 노화를 예측할 수 있는 setback값은 모든 입자크기에서 다산 품종이 유의적으로 가장 높게 측정되었으며(p<0.05), 호화액 의 안정성 지표인 breakdown 값은 한아름 품종이 모든 입자 크기에서 유의적으로 가장 높게 측정되었다(p<0.05). 건식 제 분 시 발생되는 열에 의해 조직감이 단단해지는 문제가 발 생하는데, 보람찬 품종으로 제조한 절편은 습식 쌀가루로 제 조한 절편의 경도와 차이가 없는 것으로 나타났다. 건식 제 분 시, 쌀 품종에 관계없이 입자크기는 50 μm일 때 적절한 가공적성을 나타낼 것으로 조사되었으며, 호화에 용이하고 열안정성이 가장 높은 한아름 품종과 절편 제조 시 수분결 합력이 높아 떡의 조직감에 미치는 영향이 적은 보람찬 품 종이 건식 제분에 적합할 것으로 판단되었다.