The Korean Journal of Crop Science. December 2018. 304-313
https://doi.org/10.7740/kjcs.2018.63.4.304


ABSTRACT


MAIN

  • 서 론

  • 재료 및 방법

  •   재료 및 로스팅 처리

  •   일반성분 분석

  •   현미 아밀로스 함량

  •   저항전분 및 가용전분 함량

  •   색도 측정

  •   In vitro 가수분해지수 및 혈당지수

  •   식미관능평가

  •   통계분석

  • 결과 및 고찰

  •   원료의 일반성분

  •   현미 겉보기 아밀로스 함량

  •   로스팅 처리후 현미가루의 색도 비교

  •   저항전분, 가용전분 함량 변화

  •   전분 가수분해 지수 및 혈당지수 변화

  •   로스팅 처리 후 도담쌀 현미가루의 관능평가

  • 적 요

서 론

쌀(Oryza sativa L.)은 전세계 인구의 1/3가량이 주식으로 소비하고 있는 식품으로 알려지고 있지만, 최근 국내 식생활패턴 및 소비자 기호도 변화 등으로 매년 1인당 쌀 소비가 감소하고 있다(KOSTAT, 2016). 우리나라의 쌀 산업은 농업소득의 70%, 농가소득의 30%를 차지하는 중요한 소득원이다(Moon, 2010). 시대의 흐름과 소비자의 요구에 따라 다양한 쌀 품종이 개발되었으며, 농업기술의 발전에 따른 쌀 생산량 증가 및 쌀시장 개방에 따른 수입량이 증가되어 쌀 소비를 확대하기 위해 다양한 노력이 요구되었다. 이에 밥쌀용뿐만 아니라 다양한 가공용도개발을 통한 쌀 가공제품 개발을 통하여 소비 촉진하는 방법에 대해 많은 연구가 추진되었고, 이를 위한 쌀가루제조기술개발에 관한 연구등도 보고되었다.

쌀의 주요 성분인 전분은 서로 구조가 다른 아밀로오스와 아밀로펙틴으로 구성되어 있으며, 일반적으로 쌀은 아밀로스 함량에 따라 1~2%는 waxy, 7~20%는 저 아밀로스, 20~25%는 중간 아밀로스와 25% 이상은 고아밀로스 쌀로 분류된다(Song et al., 2008). 아밀로오스 함량과 밥맛이 부의 상관관계가 있어서 이를 줄여 밥맛 좋은 쌀을 생산하려는 연구가 진행되었으나, 최근에는 다이어트 및 건강에 관심이 늘고 가공용으로 이용하고자 아밀로스 함량이 높은 품종으로 국립식량과학원에서 개발한 고아미 2호에 대해 연구가 추진된 바 있다(Choi et al., 2009).

또한, Zhu et al. (2011)의 보고에 따르면 저항전분 함량과 식이섬유 함량은 아밀로스 함량과 정의 상관을 보인다고 한다.

소화적인 특성에 따라 전분을 쉽게 소화되는 전분(Rapidly Digestible Starch, RDS), 천천히 소화되는 전분(Slowly Digestible Starch, SDS), 저항전분(Resistant Starch, RS)으로 분류 할 수 있다. 저항전분은 식이섬유와 같이 사람의 소장에서 소화효소에 의해 분해 및 흡수가 되지 않으며, 대장의 미생물에 의해 발효되는 전분으로 식후 혈당 상승을 억제하고, 콜레스테롤과 중성지방 농도를 감소시켜 심혈관계 질환의 예방에 효과가 있다고 보고되고 있다(Oh et al., 2000).

식품의 종류마다 전분의 서로 다른 가수 분해율을 나타내는데 이러한 차이는 인체 내에서 혈당 반응에 영향을 미치는 것으로 보고되었다. 또한 곡물의 in vitro 전분 가수 분해율(hydrolysis index, HI)과 실제 인체 섭취 후 혈당지수(glycemic index, GI)와 유의적인 상관관계를 확인하였다.

국립식량과학원에서 개발한 벼 품종인 고아미4호와 도담쌀은 저항전분을 함유한 고아밀로스 품종이다(Yoon et al., 2013). 호화개시온도가 높고, 밥쌀용으로는 식감이 적당하지 않아서 이러한 기능성 성분을 함유한 쌀을 이용하여 다양한 가공식품개발연구가 추진 중이다(Choi, 2010; Lee et al., 2017). 저항전분 함량은 가공방법에 따라서 함량이 변화되는데, 증기(Steam), 고압증기멸균법(Autoclaving), 굽기(Baking), 압출(Extrusion) 등의 다양한 열처리를 통해 증가하거나 감소 될 수 있다. 따라서 저항전분을 향상하는 조건 등을 탐색하여 가공기술 방법을 개발하는 것이 이러한 기능성 쌀 소비확대 연구에 필수적이라고 생각된다.

본 연구에서는 이러한 저항전분을 함유한 기능성 쌀을 이용하여 다이어트용 선식으로 활용하고자 저항전분을 함유한 고아밀로스 쌀 2품종을 시험재료로 이용하여 로스팅(roasting) 온도 및 시간에 따라 현미가루의 색도, 전분함량, in vitro 가수분해율 및 혈당지수를 분석하여 다양한 기능성 제품개발을 위한 기초자료로 활용하고자 한다.

재료 및 방법

재료 및 로스팅 처리

본 연구에 사용된 시험재료는 2016년에 농촌진흥청 국립식량과학원 중부작물부시험포장인 수원지역에서 표준재배법으로 생산된 일미(Oryza sativa cv. Ilmi)와 고아미4호(Goami4)와 도담쌀(Dodamssal)를 사용하였다. 일미는 대조품종으로서 밥쌀용 쌀이고, 고아밀로스 쌀 중 소화효소에 잘 분해되지 않는 난소화성 전분을 함유한 품종으로 국내에서는 고아미2호, 고아미3호, 고아미4호, 도담쌀 4품종이 개발되어 있다. 일품벼에 MNU (N-methyl-N-nitroso-urea)를 처리한 돌연변이 품종인 고아미 2호를 개량하여 만든 것이 고아미3호와 4호이다(Kwak et al., 2014). 이 중 가장 최근 개발된 품종인 고아미4호와 고아미와 고아미2호를 교배하여 육성한 도담쌀 2가지를 품종특성이 다르다고 판단해 시험재료로서 이용하였다. 이중 정조는 제현기(Model SY88-TH, Ssangyong Ltd., Incheon, Korea)를 이용하여 왕겨를 분리한 현미를 실험에 사용하였다. 로스팅 처리는 원적외선 만능볶음기(Model FEC- 006, Biotech, Incheon, Korea)를 이용하였다. 로스팅 조건은 180, 210, 240, 270, 300°C의 온도에서 각 10, 20, 30분 동안 처리하여 3품종의 시료를 준비하였다.

일반성분 분석

시험재료로 이용된 일미, 고아미4호, 도담쌀 3품종의 수분, 지방, 단백질, 회분을 AOAC방법에 따라 분석하였다. 수분정량은 상압건조방법으로 105°C에서 건조하여 정량하였고, 조회분은 600°C 직접회화법으로 측정하였다. 지방은 Soxhlet 추출기(Soxtec System HT1043 extraction unit, Foss Tecator, Hoganas, Sweden)를 사용하여 diethyl ether로 추출하여 정량하였으며, 조단백질은 semimicro-Kjeldhl법으로 자동 단백질 분석기(Kjeltec 2400 AUT, Foss Tecator, Hilleroed, denmark)로 분석하였다. 탄수화물은 시료 100 g에 수분, 조지방, 조단백질, 조회분 값을 감하여 산출하였다. 또한 칼로리는 일본식품성분표의 에너지 환산계수(탄수화물 4.20, 단백질 4.32, 조지방 9.21)를 사용하여 계산하였다(Kim et al., 2000).

현미 아밀로스 함량

본 시험에서 로스팅에 이용된 쌀 3품종의 현미상태의 아밀로스 함량을 Juliano (1985)의 비색정량법에 따라 분석하였다. 시료 100 mg에 95% ethanol 1 mL를 넣고, 1 N sodium hydroxide 용액 9 mL을 넣어서 완전 분산시키고 100°C에서 호화시킨 후 냉각시켰다. 호화액에 1 N acetic acid를 넣어 중화시키고 I2-KI용액(0.2% iodine과 2% potassium iodide) 2 mL을 첨가하여 정색반응을 시킨 후, 분광광도계(UV Spectrophotometer 1601, Shimadzu Co., Kyoto, Japan)를 이용한 620 nm의 파장에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로는 Potato amylose를 사용하여 검량선 작성 후 아밀로스 함량을 산출하였다.

저항전분 및 가용전분 함량

로스팅 조건에 따른 전분함량 변화를 측정하기 위해 저항전분 및 가용전분 함량을 처리전과 처리 후에 각각 분석하여 비교하였다. Megazyme International Ireland Ltd. (Wicklow, Ireland)사의 kit을 이용하여 AOAC 방법으로 측정하였다(McCleary et al., 2002). 시료 100 mg에 pancreatin α- amylase로 37°C에서 16시간 반응하였고, 침전물에 2 M KOH 용액을 첨가하여 분산 및 용해시켰다. pH 3.8인 1.2 M sodium acetate buffer와 amyloglucosidase을 첨가하여 50°C에서 30분 반응시킨 후 가수분해 된 glucose양에 따라 가용전분과 저항전분을 각각 환산하여 구하였다. 본 연구에서는 원료 처리전에 비해 로스팅 조건별로 처리 후에 변화된 수분함량을 각각 보정하여 저항전분과 가용전분 함량을 각각 구하였다.

색도 측정

로스팅 시간과 온도에 따라 3품종의 시험재료를 곡물분쇄기(Cyclotec TM 1093, FOSS Co., Denmark)를 이용하여 분쇄후 100 mesh의 체에 쳐서 각 분석에 이용하였다. 색도는 Color Differencemeter (Model CM-3500d, Minolta, Osaka, Japan)를 이용하여 명도(Lightness), 적색도(Redness), 황색도(Yellowness)를 측정하였다.

In vitro 가수분해지수 및 혈당지수

현미 로스팅에 따른 쌀 3품종의 가수분해 지수(hydrolysis index, HI) 및 혈당지수(estimated glycemic index, eGI)를 구하기 위해 Englyst et al. (1992)의 방법을 수정하여 전분 소화율을 분석하였다. porcine pancreatic α-amylase (P7545, Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA)를 증류수에 분산시키고, 3,000 rpm, 10분간 원심분리 한 후 상등액을 분리하여 0.3 mL amyloglucosidase (A9913, Sigma-Aldrich)를 첨가하여 혼합효소를 만들었다. 전분시료 100 mg에 pH 5.2 sodium acetate buffer 4 mL을 혼합한 후 미리 제조한 혼합효소 1 mL와 5개의 유리구슬을 첨가하였고, 150 rpm의 일정한 속도에서 교반하면서 반응하였다. 180분 동안 반응시킨 시료를 취하여 80% 에탄올 용액 속에 혼합한 후 glucose 함량은 glucose oxidase and peroxidase assay kits (Megazyme, Ireland)를 이용하여 분석하였다. In vitro 혈당지수 는 쌀가루 시료와 표준물질(white bread)의 소화율 곡선의 면적 비율로 전분 가수분해지수를 계산한 후 Goni et al. (1997)의 계산식(eGI=39.71+0.549 HI)으로부터 eGI값을 구하였다.

식미관능평가

로스팅 처리후에 저항전분 함량이 가장 높았던 도담쌀을 대상으로 관능평가를 수행하였다. 열처리 180-300°C중 저항전분 함량과 외형 등을 종합적으로 판단하여 210, 240, 270°C에서 10분, 20분, 30분 열처리 한 총 9개의 시료를 분석하였다. 기호도 검사를 위해 관능평가에 대한 사전 교육을 받은 20명을 패널로 선정하여 기호도 검사를 실시하였다. 관능평가항목은 색깔, 향, 단맛, 쓴맛, 탄맛, 고소함 및 전체적 기호도 등 7가지 항목을 사용하였고 관능평가 척도는 5점 평점법(5: 가장 좋다, 1: 가장 싫다)으로 점수를 표시하였다. 시료는 세 자리 숫자의 난수표로 표기되어 순서 없이 제공하였다.

통계분석

자료 분석은 SAS 9.3 (SAS Institute Inc., Cary, NC, USA) PC package를 이용하였다. 실험결과는 2번 이상 반복값을 구하여 평균±표준편차로 나타내었으며, 각 변수에 대해 일원배치분산분석(one-way ANOVA)을 실시하였고, 사후검정으로는 Duncan’s multiple range test를 적용하였으며, α= 0.05수준에서 유의성을 검정하였다.

결과 및 고찰

원료의 일반성분

본 연구에서 이용된 일미, 고아미4호, 도담쌀 현미의 수분, 조지방, 단백질, 조회분 및 탄수화물 등의 일반성분을 분석하였다(Table 1). 수분함량의 경우 12.2~13.5% 범위로 분석되었으며, 조지방의 경우는 2.12~3.08%, 단백질 함량의 경우 6.2~7.63%으로 분석되었다. 또한 조회분 함량은 1.11~1.58%로 확인되었으며 탄수화물 함량은 74.8~77%로 확인되었다. 또한 칼로리는 356.30~362.81 kcal로 나타났다. 본 연구결과 조지방과 단백질, 회분의 함량은 고아미4호>도담쌀>일미 순으로 유의한 결과를 나타났으며 탄수화물 함량은 고아미4호가 가장 낮으며, 일미와 도담쌀은 유의한 차이가 나타나지 않았다. 탄수화물을 제외한 일반성분이 고아미 4호가 가장 높은 결과를 나타낸 반면 밥쌀용 중간아밀로스 품종인 일미의 조지방과 조단백질, 회분 함량은 낮으나 탄수화물 함량은 77%로 가장 높게 나타내었다. 이는 쌀 품종별 일반성분을 비교한 Lee et al. (2017)의 결과와 고아밀로스 쌀 품종의 성분 함량은 비슷한 경향을 나타내었고, 밥쌀용 품종인 신동진에 비해 일미의 탄수화물 함량은 다소 낮게 나타났는데 이는 선행연구결과에서 보고한 신동진의 현미 천립중이 27.7 g으로 중대립형에 비해 일미는 19.8 g으로 상대적으로 적은 품종 특성에서 기인한 것으로 판단된다.

Table 1. Proximate composition of different brown rice cultivars.

CultivarsMoisture (%)Fat (%)Protein (%)Ash (%)Carbohydrate (%)Calorie (kcal)
Ilmi13.5±0.1a2.12±0.02c6.24±0.04c1.11±0.10c77.0±0.1a356.6±0.5b
Goami413.0±0.1b3.08±0.17a7.63±0.03a1.58±0.03a74.8±0.4b360.3±0.1b
Dodamssal12.2±0.0c2.54±0.01b7.18±0.01b1.19±0.02b76.9±0.0a362.8±0.1a

1)Values indicate the means of three replications. a-c Different letters within the same column indicate significant differences (p<0.05).

현미 겉보기 아밀로스 함량

시험에 이용된 품종별 현미의 겉보기 아밀로스 함량은 일미 19.2, 고아미4호에서 35.1, 도담쌀에서 37.2%로 나타나 도담쌀에서 유의적(p<0.05)으로 가장 높은 함량을 나타내었다(Fig. 1). Shim et al. (2015)에 의하면 도담쌀의 아밀로스 함량이 38.7%, Chun et al. (2014)은 고아미4호의 아밀로스 함량이 35.8%로 보고하였고, 본 연구에서도 유사한 경향을 나타내었다. 한편 Lee et al. (2017)에서 도담쌀아밀로스 함량이 32.1%, Yoon et al. (2013)은 고아미4호의 아밀로스 함량이 37.1%로 보고 한바 있어 도담쌀의 함량이 고아미4호보다 낮게 보고된 결과가 있으며 본 결과와 다소 차이가 있는데, 이는 요오드 비색법을 이용한 겉보기 아밀로스 함량을 측정하는데 있어서의 순수전분이 아닌 현미를 이용한 재료의 성분 차이 기인한다고 생각되고, 또한 재배방법 및 재배시기, 토양 등의 재배조건 등에 의한 시료차이의 영향으로 생각된다(Kim et al., 2010). 따라서 같은 품종이라도 생산조건에 따라 가공원료의 기본 성분 분석이 필요하다고 판단된다.

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Fig. 1.

Amylose contents of different brown rice cultivars. Results are expressed as mean±standard deviation (n = 3). abc means with different lower case superscript letters are significantly different (p<0.05).

로스팅 처리후 현미가루의 색도 비교

온도와 시간에 따른 로스팅 처리 후 현미의 분쇄전 외형 및 분쇄 후 현미가루의 사진을 Fig. 2에 나타내었고, 분쇄하여 100mesh 체로 균일화한 현미가루의 색차계로 분석한 결과를 Table 2에 나타내었다. 육안으로 판단했을 때, 270°C 30분 및 300°C에서 처리한 현미는 어두운 갈색을 나타내 선식용으로 이용하기에 과다한 열처리가 된 것으로 보여 졌다.

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Fig. 2.

Appearance of roasted grains according to various temperature and time (A) Brown rice of Dodamssal cultivar (B) Brown rice flours of Dodamssal cultivar.

Table 2. Hunter color values of roasted brown rice flours according to various temperature and time of different cultivars.

Treatment temp. (°C)
-time (min)
IlmiGoami4Dodamssal
L-valuea-valueb-valueLabLab
Control89.1±0.8efg1.0±0.1wx10.4±0.2uv93.2±0.5a0.5±0.1C7.5±0.2z89.4±0.4efg1.1±0.1vw9.9±0.3w
180-1088.4±0.5ghi0.9±0.1xy11.0±0.2t91.5±0.5b0.5±0.2C8.6±0.2y89.4±0.2defg0.9±0.1wxy10.2±0.2vw
180-2089.3±0.7defg0.6±0.3BC10.1±0.2vw91.8±0.4b0.6±0.1ABC9.2±0.2x89.8±0.7cd0.9±0.1xyz10.5±0.4u
180-3088.7±0.4fgh0.7±0.1zAB11.2±0.2t91.0±0.4bc0.7±0.1yzA10.0±0.2w88.9±0.5efg1.2±0.1v12.4±0.3r
210-1089.5±0.3def0.8±0.1yzA11.7±0.2s90.2±0.3de1.4±0.1u12.2±0.2r89.9±0.4def0.9±0.1xy11.1±0.3t
210-2087.8±0.4hi1.6±0.1t14.5±0.3o86.8±0.3j2.5±0.1r16.1±0.2m87.6±0.3ij2.0±0.1s15.3±0.2n
210-3084.5±0.5l2.7±0.1q17.0±0.2ij84.5±0.4l3.4±0.1o17.6±0.3h81.7±0.5m4.1±0.2n19.1±0.3e
240-1084.8±0.3l2.8±0.1q17.3±0.2i85.7±0.6k3.0±0.1p16.6±0.3kl84.3±0.4l3.4±0.1o18.2±0.2f
240-2075.6±0.3o5.5±0.1k20.5±0.3b75.8±0.6o5.3±0.1l19.5±0.2d75.8±0.8o5.2±0.5l20.7±0.6b
240-3068.5±0.5s6.9±0.1d19.9±0.3c71.5±0.3q5.7±0.1j18.2±0.1f70.0±0.4r6.7±0.1e21.1±0.3a
270-1075.1±1.2o5.6±0.1k20.7±0.4b73.1±0.4p5.5±0.1k18.3±0.2f79.1±0.4n4.8±0.1m20.0±0.3c
270-2064.0±0.5w7.0±0.1cd18.8±0.3e65.8±1.2v6.2±0.3hi17.7±0.8gh67.7±0.6t7.1±0.1bc20.5±0.2b
270-3060.7±0.9y7.0±0.2bcd17.0±0.5ij64.9±1.0uv6.0±0.1i17.0±0.4ij56.7±0.6A7.3±0.1a16.2±0.4lm
300-1064.0±0.9w6.7±0.2e18.2±0.4f66.3±0.5u5.7±0.1j16.8±0.3jk61.8±0.9x7.3±0.2a18.0±0.5fg
300-2059.9±0.4yz6.5±0.2f15.9±0.2m58.5±1.1z6.2±0.2gh15.1±0.4n54.9±1.0B7.1±0.3b15.3±0.6n
300-3055.3±0.5B6.1±0.1i13.8±0.3p52.2±1.1D6.4±0.2fg13.1±0.4q52.4±1.0C6.7±0.2e13.4±0.4q

1)Values indicate the means of three replications.
a-z, A-C Different letters within the same column indicate significant differences (p<0.05).

색도 비교 결과, 처리 온도가 높아지거나, 같은 처리온도에서도 시간이 증가할수록 명도는 낮아지고, 적색도는 높아졌으며, 황색도는 높아졌다가 300°C처리 후에는 낮아지는 경향을 나타내었다. 하지만 180°C 10, 20, 30분과 210°C 10분 처리까지는 명도의 차이가 뚜렷하지 않았다. 품종별로는 로스팅 처리전 고아미4호의 명도가 가장 높았고, 적색도는 가장 낮았으며 일미와 도담쌀이 유사한 경향을 나타내었으며, 황색도는 일미>도담쌀>고아미4호의 순이었다. 시료 처리 후, 로스팅 처리온도와 시간이 증가할수록 명도가 낮아지고, 황색도와 적색도가 증가하는데 있어서 품종간 값이 다소 차이는 있었으나 뚜렷한 차이는 보이지 않았고, 이것은 열처리에 기인한 것으로 판단된다. Boekel (2006)는 곡물의 볶음은 열처리로서 이화학적 특성을 변화시킨다고 하였고, 특히 비효소적 갈색화 반응인 메일라드 반응 때문에 가열온도 및 시간에 따라 명도가 낮아진 Lee et al. (2018)과의 결과와 비슷한 경향이었다. 이에 영향을 미치는 요소 중 아미노산과 당의 종류, 처리온도, 시간 및 수분함량이 Maillard 반응에 영향을 미치고 이것이 색도에 영향을 미치는 물질의 종류와 양이 결정된다고 하였는데 본 연구에서는 처리온도와 시간이 품종성분의 차이보다 크게 영향을 미친 것으로 생각된다(Jousse et al., 2002).

저항전분, 가용전분 함량 변화

로스팅 처리의 온도 및 시간에 따른 일미, 고아미4호, 도담쌀의 저항전분(resistant starch, RS) 및 가용전분(soluble starch, SS)의 함량 변화를 Fig. 3 (A)와 (B)에 각각 나타내었다. 저항전분은 RS1, RS2, RS3, RS4로 4가지 타입으로 분류할 수 있다(Brown et al., 2001). RS1은 물리적으로 효소가 침투할 수 없는 전곡류 등이나 부분적으로 분쇄된 종자, RS2는 녹색바나나나 생감자 전분과 같이 호화되지 않은 결정형 전분입자로 이루어진 것이며, RS3는 열처리등과 같은 식품가공 후에 아밀로오스나 아밀로펙틴의 재 결정화나 노화과정에서 생기는 전분이다. RS4는 화학적으로 구조가 변화된 전분이다(Sushil et al., 2010).

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Fig. 3.

(A) Resistant starch content (B) Soluble starch content of roasted brown rice flours according to various temperature and time of different cultivars.

따라서 본 연구에서 이용된 로스팅 처리전의 시료의 저항전분은 주로 RS2형, 로스팅 처리 후는 RS3형이 추가적으로 생성 된다고 할 수 있다.

중간 아밀로스 품종인 일미는 로스팅 처리전과 처리 후 모든 조건에서 저항전분이 1% 미만으로 차이가 없는 결과를 보였다. 한편, 고아밀로스 품종인 고아미 4호와 도담쌀 현미의 처리전 RS 함량은 10.42, 6.14%로 고아미4호가 높았다. 이는 Lee et al. (2017)에서 보고한 결과와 같이 원료의 저항전분 함량은 도담쌀에 비해 고아미4호가 높은 특성을 나타내었고 이는 품종 특성에 기인한 것으로 생각된다. 로스팅 처리후 고아미4호는 비슷하거나 약간 감소되었으나, 240°C, 10분 처리에서 11.65% 270°C, 10분 처리에서 12.11%까지 저항전분 함량이 약간 증가되는 경향을 보이다가 300°C의 20분, 30분 처리에서 각각 7.89, 5.5%로 감소하는 경향을 나타내었다. 한편, 도담쌀의 경우 로스팅 후 180-300°C구간 모두에서 로스팅 전보다 저항전분 함량이 증가하였고, 처리전에는 고아미4호 보다 함량이 낮았지만 210°C이상 처리에서는 고아미4호에 비해 저항전분 함량이 높은 결과를 나타내었다. 저항전분에 대한 여러 생리활성이 보고됨에 따라 저항전분 함량을 증가시키려는 연구가 보고 되었는데, 수분이 충분하지 않은 35% 이하 조건에서 호화(gelatinization)온도 이상을 처리하였을 때 SDS나 RS가 증가된다는 연구가 보고되었다(Zavareze et al., 2011). 본 연구에서도 종자가 기본적으로 가진 수분(12-13%)에 가열처리를 한 것이 저항전분 함량 증가에 영향을 주었다고 생각된다. Chung et al. (2009)의 보고에 따르면 열처리에서 RS함량은 아밀로스 함량에 따라 영향을 준다고 하였고, 아밀로스 함량이 높을수록 일반전분에 비해 더 높은 저항전분 함량이 생성된다고 하였다. 본 연구에서도 중간아밀로스 품종인 일미의 경우에는 자연적으로도 거의 존재하지 않고, 가공 후에도 생성되지 않는다는 것을 확인 할 수 있었고, 저항전분을 함유한 고아밀로스 품종인 고아미4호와 도담쌀의 경우 품종간 차이는 있었지만 증가하였는데, 도담쌀의 저항전분 증가율이 높은 것이 아밀로스 함량이 높은 것이 기인한 것이라고 생각된다. 가용전분은 가수분해 효소를 처리하여 분해된 전분이 당으로 변환된 것으로서 저항전분 함량이 적은 일미의 가용전분이 80.54%로 고아미4호와 도담쌀에 비해 8%가량 높았다. 일미의 로스팅 처리 후 300°C, 30분 처리를 제외하고는 대체로 78-81%범위로 처리전과 비슷한 함량 결과를 보였다. 고아밀로스 쌀 품종인 고아미4호와 일미의 경우 처리 전 가용전분이 각각 67.47, 72.09%로 도담쌀의 가용전분이 높았다. 이는 저항전분 함유 쌀 품종 현미의 총 전분이 약 78%로 비슷하지만, 상대적으로 RS함량이 고아미4호가 높기 때문에서 오는 차이라고 생각된다. 로스팅 후 저항전분함유 고아밀로스 쌀 품종에서도 가용전분이 감소하였고, 210°C-270°C의 온도조건에서 고아미4호에 비해 도담쌀의 가용전분이 더 낮았는데 이는 도담쌀의 저항전분 증가량과도 관련이 있을 것이라 판단된다.

전분 가수분해 지수 및 혈당지수 변화

로스팅 처리의 온도와 시간에 따른 일미, 고아미4호, 도담쌀 현미의 180분 동안 in vitro 소화율을 측정하여 HI와 eGI를 분석한 결과를 Table 3에 나타내었다. 볶음처리전과 후 모든 시료에 있어서 일미에 비해 저항전분 함유 고아밀로스 쌀인 고아미4호와 도담쌀의 전분가수분해지수와 혈당지수가 낮은 결과를 나타내었는데, 이는 Li et al. (2017)이 보고한 소화율 분석결과에서 아밀로스 함량이 높은 쌀이 빨리 소화되는 전분(Rapidly digestible starch, RDS)함량이 낮아 혈당을 급격히 올리지 않고, 저항전분(Resistant starch, RS)이 높아서 전분분해가 덜되기 때문이라고 생각된다. 무처리 시료의 경우 저항전분 함유 고아밀로스 쌀인 고아미4호와 도담쌀의 HI와 eGI의 유의적인 차이는 나타나지 않았고, 180°C처리에서는 10분과 20분 처리에서는 품종별로 일관적이지 않았는데, 온도 및 시간이 시료 전체에 충분히 균일하게 처리되지 않아서 무처리 시료와 비슷한 결과가 도출되었다고 생각되지만, 비교적 충분히 처리된 30분의 경우 HI와 eGI가 낮아지고 고아미4호와 도담쌀 모두 비슷한 결과를 나타내었다. 210°C처리의 경우 일미>고아미4호>도담쌀의 결과를 보였으나, 30분 처리의 경우 고아밀로스 쌀 품종의 유의한 차이는 나타나지 않았고 210°C 처리된 시료의 경우 비슷한 HI와 eGI 값을 나타내었다. 240°C, 270°C, 300°C와 같이 온도가 높아질수록 HI와 eGI 값이 증가되었으며, 가장 일미>고아미4호>도담쌀의 순서대로 높았으며 품종별로 유의한 결과를 나타내었다. 도담쌀의 경우 240°C 10분 처리를 제외하고 20분, 30분 처리된 시료는 210°C와 비슷한 값을 나타내었다. 일미의 경우는 180°C처리를 제외하고 열처리를 할수록 HI와 eGI값이 높아졌지만, 고아밀로스 품종의 경우 180, 210, 240°C 처리 후 HI와 eGI값이 처리 전에 비해 감소하는 결과를 나타내었다. 이는 Jaspreet et al. (2010)에서 열처리 후 전분이 호화되고, 전분이 재결정화 되면서 노화가 되어 저항전분이 생성되어 소화효소의 작용이 용이하지 않아서 생기는 결과라고 보고 하였다. Roopa et al. (2008)의 보고에 따르면 로스팅이나 압력처리는 소화율을 23% 증가시켜 RDS의 함량을 높인다고 하였는데 본 연구에서도 각 품종별 특정온도 처리후에 HI와 eGI가하는 것으로 보아 로스팅을 이용한 식품가공시 적절한 온도와 시간 처리가 중요하다고 생각된다. Park et al. (2017)의 선행연구결과에서 일품의 경우 HI와 eGI가 각각 45.5±0.09, 64.68±0.05으로 본연구의 일미 37.4±0.9, 60.3±0.5에 비해 품종은 다르지만 일반쌀 품종끼리 비교했을 때 높은 경향이었고, 같은 저항전분 함유 쌀 품종인 도담쌀의 경우에도 각각 32.7±0.46, 57.6±0.25으로 본 연구의 도담쌀의 분석 결과인 29.4±1.8, 55.9±1에 비해 높은 경향을 나타내었다. Anthony et al. (2009)이 보고한 바와 같이 현미에 포함된 단백질과 지방이 전분의 소화율에 영향을 미쳐 현미의 가수분해율과 혈당지수가 낮게 나왔다고 생각된다. 따라서 저혈당 가공제품 개발을 위해 시료의 선정과 식품가공 방법 및 처리조건의 설정이 매우 중요하다고 판단된다.

Table 3. Hydrolysis index (HI) and estimated glycemic index (eGI) of roasted brown rice flours according to various temperature and time of different cultivars.

Treatment temp. (℃) -time(min)IlmiGoami4Dodamssal
HIeGIHIeGIHIeGI
Control37.4±0.9p60.3±0.5p30.1±0.1r56.3±0.1r29.4±1.8r55.9±1.0r
180-1033.6±0.2q58.2±0.1q26.4±1.6t54.2±0.9t18.5±1.8wx49.9±1.0w
180-2037.6±0.5p60.4±0.3op17.0±0.1xy49.1±0.1wx21.4±0.1uv51.5±0.1uv
180-3033.5±0.6q58.1±0.3q14.7±0.9y47.8±0.5y14.7±0.4y47.8±0.2xy
210-1040.1±1.6no61.8±0.9mn21.4±0.3uv51.5±0.2uv19.4±1.4vw50.4±0.8v
210-2042.3±1.7n62.9±0.9m23.6±0.1tu52.7±0.1tu22.4±0.5uv52.0±0.3uv
210-3039.6±1.0op61.5±0.6no21.7±0.7uv51.6±0.4uv20.2±0.2vw50.8±0.1v
240-1059.9±1.5j72.6±0.9j27.1±1.8st54.6±1.0st27.7±0.4rs54.9±0.2rs
240-2058.0±0.8j62.9±0.9mn28.8±0.1r52.7±0.1tu21.9±0.2uv52.0±0.3uv
240-3049.6±1.0l61.5±0.6nop28.7±0.5rs51.6±0.4uv21.6±0.9uv50.8±0.1v
270-1079.1±0.6f83.2±0.4f51.9±0.7k68.2±0.4k33.2±0.3q58.0±0.2q
270-2085.0±0.6e86.4±0.3e50.7±0.6kl67.6±0.3k25.8±0.5st53.9±0.3t
270-3070.6±0.3h78.5±0.2h51.5±1.1k68.0±0.6k30.1±0.2r56.3±0.1r
300-1090.8±1.1d89.6±0.7d66.6±0.6i76.3±0.4i44.8±0.3m64.3±0.2l
300-2094.6±0.7c91.7±0.4bc93.9±0.1cd91.3±0.1c51.5±1.2kl68.0±0.7k
300-30102.9±0.2a96.2±0.1a97.4±0.6b93.2±0.3b75.7±0.5g81.3±0.3g

1)Values indicate the means of three replications.
a-y Different letters within the same column indicate significant differences (p<0.05).

로스팅 처리 후 도담쌀 현미가루의 관능평가

로스팅 처리 후에 저항전분이 증가되어 그 함량이 가장 높았고, 혈당지수(eGI)가 가장 낮은 품종인 도담쌀을 건강 기능성 선식 등 가루제품으로 활용하고자 적합한 온도범위의 최적 로스팅 조건을 선정하기 위해 관능평가를 실시하였다. 로스팅 처리된 도담쌀의 온도 조건 중 저항전분 함량이 가장 낮았던 180°C와 과다하게 로스팅 처리되어 육안으로도 적절하지 않다고 판단한 300°C 온도조건을 제외하고, 210, 240, 270°C 온도조건에서 각각 10분, 20분, 30분으로 시간을 달리 처리한 총 9가지 도담쌀을 시료로 이용하였다. 그 결과를 Fig. 4에서 나타내었는데 210°C에서는 30분, 240°C에서는 10분 처리한 도담쌀의 기호성이 전체적인 항목에서 높은 결과를 보였으며, 270°C처리 시료는 10분, 20분, 30분의 전체기호도가 2.71, 1.61, 1.33 순서로 다른 모든 처리구에 비해 낮아 적합하지 않은 온도라고 판단되었다. 240°C 10분 처리한 도담쌀 현미 쌀가루의 경우 단맛의 기호도는 210°C 30분과 3.17로 같았고, 그 외 색깔, 향, 고소한 맛, 쓴맛, 탄맛의 기호도에 있어서 높아 전체적인 기호도가 3.97로 가장 높은 결과를 보였고, 210°C의 30분 처리된 시료도 3.92 값을 보여 두 번째로 뛰어난 기호도를 나타내었다. Lee et al. (2003)의 보고에 따르면 볶음 조건에 따른 멥쌀가루의 관능특성에서 145-185°C에서 각각 25과 40분을 볶음 처리한 결과 온도가 높고 오랜 시간을 볶을수록 기호도가 증가하였는데, 이때 적정온도가 본 연구에 비해 다소 낮지만 처리시간은 길어 비슷한 결과가 나타날 수 있다고 기대되지만, 본 연구에서 이용된 시료는 현미이고 쌀 품종 특성도 달라 추가 시험이 필요하다고 생각된다. 또 다른 연구에서 Lee et al. (2010)이 보고한 바와 같이 입자크기와 맛의 유의적인 차이는 없었으나, 볶음공정에 의한 Maillard 반응에 의한 다양한 저분자 화합물의 생성이 선식 고유의 관능적 특성에 영향을 미친다고 하여 온도처리가 맛에 큰 영향을 주기 때문에 이에 기호도 평가는 제품개발을 위한 필수 기초지표로 활용 할 수 있을 것으로 생각된다.

http://static.apub.kr/journalsite/sites/kjcs/2018-063-04/N0840630404/images/kjcs_63_04_04_F4.jpg
Fig. 4.

Sensory characteristics of roasted brown rice flours of Dodamssal cultivar according different roasting temperatures (A) 210°C (B) 240°C (C) 270°C.

적 요

본 연구는 쌀 품종의 가공처리에 따른 우수성 증대를 위해 저항전분을 함유한 고아밀로스 품종인 도담쌀 및 고아미4호와 중간아밀로스 쌀인 일미를 로스팅 처리하여 특성을 비교하였다. 일미는 로스팅 처리전후 저항전분 함량이 모두 1% 미만으로 차이가 없는 결과를 보였고, 저항전분 함유 쌀 품종인 고아미 4호와 도담쌀 현미의 처리전 RS 함량은 10.42, 6.14%로 고아미4호가 유의적으로(p<0.05) 높았지만 로스팅 처리후 210°C이상 처리에서 고아미4호에 비해 도담쌀의 저항전분 함량이 높은 결과를 나타내었다. 가용전분함량은 로스팅 후 저항전분 함유 쌀 품종에서는 감소하였다. 전분가수분해지수와 혈당지수의 경우 모든 시료에서 일미>고아미4호>도담쌀 순으로 높았으며, 고아미4호와 도담쌀은 180-240°C의 온도로 처리했을 때 처리전에 비해 HI와 eGI가 낮아지는 결과를 나타내었다. 저항전분 함량이 높고, 혈당지수가 낮은 도담쌀을 건강 기능성 선식으로 활용하고자 관능평가를 실시한 결과, 240°C 10분과 210°C 30분 로스팅 처리시료에서 색깔, 향, 고소한 맛, 쓴맛, 탄맛, 단맛의 점수가 높은 결과를 나타내었다. 따라서 본 연구결과에서 도담쌀이 기능성 쌀 가공 식품을 위한 적합한 품종이라고 확인되었으며 개발된 적합한 로스팅 조건을 이용하여 제품개발을 위한 기초자료로 활용 할 수 있을 것이라 기대된다.

Acknowledgements

본 연구는 농촌진흥청 국립식량과학원 농업과학기술사업(과제번호:PJ011253022018)의 지원에 의해 이루어진 것이며 이에 감사드립니다.

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