KR101314481B1 - 혼합 곡류의 식미개선을 위한 전처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 혼합곡의 식미개선을 위한 전처리방법에 관한 것으로서, 건열 처리법의 일종인 적외선 가열법(infrared heating: micronizing)으로 곡류를 고온에서 가열하여 곡류의 수분을 순간적으로 기화함으로써 부분 팽화와 함께 전분 호화를 일으키는 전처리 방법을 특징으로 한다.
상기 전처리방법을 이용하여 혼합곡에 사용하는 현미, 잡곡류, 두류 등을 전처리함으로써 취반특성 및 식미개선 효과를 증진시킬 수 있으며, 적외선 가열법은 공정의 간편성, 저비용, 에너지 효율성, 처리곡물의 이용도(rate of grain efficiency) 증가 등의 장점을 지닌다.

Description

혼합 곡류의 식미개선을 위한 전처리 방법{Methods for the production of legumes and cereal grains with improved cooking and organoleptic properties}

본 발명은 혼합곡의 식미개선을 위한 전처리방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 건열처리법의 일종인 적외선 가열법(infrared heating: micronizing)으로 곡류를 고온에서 가열하여 곡류의 수분을 순간적으로 기화시킴으로써 부분 팽화와 함께 전분 호화를 일으켜서 혼합곡의 식미개선을 위한 전처리방법에 관한 것이다.

곡류의 소비형태가 고령화시대 및 건강지향성 편의식품을 선호하는 추세이므로 일반 백미에서 부족하기 쉬운 식이섬유와 단백질, 각종 무기질, 비타민 등을 보강하기 위하여 쌀에 다른 잡곡류를 첨가하는 혼합곡이 관심을 받고 있다.

혼합곡은 백미를 제외한 현미, 흑미, 보리, 밀, 수수 등의 잡곡과 두류를 적정비율로 섞은 것을 말한다. 잡곡 중에는 면역력증강, 혈압상승억제, 비만억제 등의 다양한 기능성 측면이 알려져 있는 반면, 동시에 조리시 수침 및 외피에 의한 거친 식감, 소화난해성 등 취반성 및 조직감이 좋지 않은 단점도 가지고 있다.

또한 취반시 잡곡류별 침지시간이 달라 사용이 번거로워 편의성을 선호하는 소비형태와 어울리는 혼합곡 Needs는 계속 증가하리라 예상된다. 혼합곡이 건강에 유익하다는 의견에는 모두 동의하지만 혼합곡의 경우 취반 특성이 일반 백미보다 떨어지므로 이를 개선, 보완할 수 있는 전처리 기술을 통해 밥을 주식으로 하는 우리나라 실정을 제대로 반영한 기능성 혼합곡의 연구개발 및 적용이 필요한 시점으로 사료된다.

현재 시판중인 혼합곡들 대부분이 잡곡류별 특성을 감안하여 취반특성을 좋게 하기 위해 증자, 압착, 침지 및 건조 등 전처리를 하였음에도 불구하고 여전히 취반시 조직감에 문제점이 있어 전처리 방법의 개선을 통해 이들 혼합곡의 문제점을 개선할 필요가 있다.

곡류의 표피층은 epicarp, mesocarp, endocarp (tube cell 층)의 여러 세포층으로 이루어진 외피(pericarp)와 안쪽으로 배와 배유를 둘러싸고 있는 과피(testa)로 구성되어 외부 유해인자로부터 배와 배유를 보호하는 역할을 하고 있다.

그러나 이러한 곡류의 표피층은 수침, 취반과정에서 수분의 내부 이동에 장애로 작용하여 딱딱한 식감과 함께 외피 자체의 질긴 질감(leathery texture)을 나타내어, 도정처리를 통하여 제거되고 있다. 최근에는 표피층에 존재하는 비타민, 무기질, 식이섬유 등의 영양 기능성이 대두되면서 도정되지 않은 형태로서의 곡류 섭취가 증가하는 추세이다.

일반적으로, 현미는 백미와 함께 취반시 딱딱하고 거친 식감을 보이며 긴 취반시간이 소요된다. 이는 백미와 달리 현미에서 수분은 먼저 외피 부분이 완전히 둘러쌓고 있지 않은 배 부분을 통하여 비교적 공간이 많은 관세포(tube cell)에 모세관 작용으로 흡수된 다음, 배유 내부로 확산되어 배유세포의 전분과 단백질 matrix를 수화하기 때문이다.

따라서 현미의 외피층 구조를 변형시킴으로써 수분의 내부 이동속도를 가속하고 외피층을 연화하는 전처리방법을 적용함으로써 현미의 취반성 및 질감개선 효과가 있을 것이라 예상된다.

보리는 다른 잡곡에 비하여 도정 후에도 취반 소요시간이 길며 단단한 식감을 나타낸다. 이러한 물성은 보리의 배유가 2~4겹의 호분층으로 쌓여 있으며 내부 배유세포막 또한 두껍고 단단하여 취반과정에서 수화와 전분의 호화가 충분히 진행되지 않기 때문인 것으로 사료된다.

이러한 보리의 물성개선을 위하여 일부 혼합곡류 제품에서는 압착공정으로 수분의 확산 이동거리를 단축하여 수화와 전분의 호화가 용이하도록 하는 압맥제조 공정이 사용되고 있으나, 취반 후의 부적절한 질감으로 대체 전처리공정이 필요하다고 사료된다.

두류는 혼합 곡류 제품에서 곡류의 단백질 함량 증가와 아미노산 균형을 통한 영양성의 개선목적으로 첨가되고 있다. 일반적으로 두류는 곡류와 함께 취반 시 크기와 높은 단백질 함량으로 인하여 수화 및 조직의 연화가 더디며, 딱딱한 식감으로 인하여 물성 개선이 요구된다.

현재 일부 두류의 전처리 방법으로서 수화 및 조직의 연화를 위한 파쇄 공정이 이용되고 있으나, 공정 과정에서의 외피손실로 인한 유용 섬유질의 손실과 지방 산패의 가속화가 예상되며, 두류에 존재하는 lipoxygenase, 영양저해 인자의 불활성화와 같은 두류의 문제점은 해결하지 못하고 있다.

시장 제품조사와 가공적성 실험을 통하여 확인한 혼합 곡류 제품의 주요 문제점으로는 취반 전 수침의 필요성, 불균일한 취반성 및 거친 질감으로 인한 관능성 저하 등을 확인할 수 있었다.

또한, 현재 시판되고 있는 일부 혼합 곡류 제품에서 사용되고 있는 원료의 전처리 방법으로는 파쇄, 증자, 압착, 발아 공정 등이 사용되고 있으나, 혼합 곡류 제품의 전반적인 문제점 해결에는 부족한 것으로 판단되었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 현재 시판되고 있는 혼합 곡류의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 적외선가열 전처리를 하여 잡곡류의 외피에 손상을 준 잡곡류를 백미와 혼합하여 취반한 경우 대조구에 비하여 잡곡밥의 냄새, 맛, 식감, 외관 전체적인 기호도 등을 크게 개선시킬 수 있도록 한 혼합곡의 식미개선을 위한 전처리방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 혼합곡에 사용하는 현미, 잡곡류, 두류 등의 취반특성 및 식미개선효과를 증진시킬 수 있도록 건열처리법의 일종인 적외선 가열법(infrared heating: micronizing)으로 곡류를 고온에서 가열하여 곡류의 수분을 순간적으로 기화시킴으로써 부분 팽화와 함께 전분 호화를 일으키는 전처리방법을 특징으로 한다.

상기 전처리방법에서 부분 팽화와 전분 호화 과정은 혼합 곡류의 원료 및 건조정도에 따라 차이가 있으나, 100~140℃에서 고온 가열하되 원료의 수분함량이 1~5% 감소할 때까지 유지시킴이 바람직하다.

본 발명은 적외선가열 전처리를 하여 잡곡류의 외피에 손상을 준 잡곡류를 백미와 혼합하여 취반한 경우 대조구에 비하여 잡곡밥의 냄새, 맛, 식감, 외관 전체적인 기호도 등을 크게 개선되는 효과를 보였다.

곡류의 가공방법으로는, 크게 건열(dry heat: puffing, roasting, micronizing) 및 습열처리(wet heat; steaming, extrusion)가 있으며, 가공의 목적, 최종제품의 특성 등에 따라 가공법이 결정된다. 혼합 곡류 제품의 경우 전처리방법의 선정은 최종제품이 밥의 형태로 취반 후 형태유지, 적절한 호화도에 의한 식감, 과도한 호화로 인한 풀어짐 방지 등의 조건이 전제되어야 하며, 이와 더불어 공정의 간편성, 경제성 및 기존 생산 공정과의 연계성 여부 등이 고려되어야 한다.

현미의 최적 적외선가열 조건 검토

적외선 가열처리는 적외선 수분분석기(MA40, Saritorius Mechatronics, Gottingen, Germany)를 이용하여 가열온도 및 처리시간, 가열처리 전 수침처리에 따른 현미 외피의 손상도, 호화도, 취반특성을 조사하여 최적조건을 검토하였다.

가) May-Grunwald 염색에 의한 외피 손상도 측정

(a) 현미 (b) 백미

그림 1. May-Grunwald 염색처리에 의한 현미와 백미의 색 변화

외피의 손상도는 May-Grunwald 염색시약(0.5% eosin Y + 0.5% methylene blue)에 시료를 염색 후 methanol로 탈색하여 외피 및 배유의 색상 및 형태를 해부현미경을 이용하여 조사하였다.

(a) 현미 (b)20% 외피제거 (c)50% 외피제거 (d)80% 외피제거 (e)백미

그림 2. 현미 도정도에 따른 May-Grunwald 염색 효과: 외피(녹청색), 배유(분홍색)

May-Grunwald 염색에 의하여 외피부분은 녹청색(green-blue), 배유 부분은 청색(pink-blue)으로 염색되는 것을 확인하였다(그림 1 참조). 현미의 외피제거 정도에 따른 염색법의 유효성을 확인하기 위하여 도정도를 달리하여 시료를 염색한 결과, 현미는 반투명한 녹청색을 나타내는 반면 도정도가 높아질수록 외피가 제거된 부분이 짙은 청색으로 염색되었으며, 호분층 까지 완전히 제거된 백미(그림 2e 참조)는 핑크색으로 염색되었다(그림 2 참조). 따라서 May-Grunwald 염색법을 통하여 현미 외피의 손상도 및 제거 정도를 빠르게 확인할 수 있을 것으로 판단된다.

나) 적외선 가열조건에 따른 현미의 물리적 특성 변화

현미시료는 침지과정의 유무에 따라 두 개 그룹으로 나누어 가열실험을 진행하였다. 즉, 침지하지 않은 시료는 적외선 수분분석기를 이용하여 105℃, 110℃, 120℃, 130℃, 140℃에서 시료의 수분함량이 1, 3, 5% 감소할 때까지 가열하여 제조하였으며, 침지시료는 상온에서 10분, 20분, 30분간 물에 침지한 현미를 105℃, 110℃, 120℃에서 시료의 초기수분함량 도달까지 가열하여 특성변화를 측정하였다.

그림 3. 적외선가열 조사온도에 따른 현미의 외관 특성변화(May-Grunwald 염색법)

그림 4. 현미의 외피손상도 및 배유의 균열에 미치는 적외선가열 조사온도의 영향:

배유균열(화살표), 외피손상(원)

현미시료는 침지유무, 가열처리온도에 관계없이 팽화되지 않았으며 시료의 외형 변화가 관찰되지 않았다. 또한 May-Grunwald 염색을 통한 실험에서도 외피 손상은 확인되지 않았다(그림 3 참조). 그러나 침지하지 않고 가열한 시료의 경우 3, 5% 수분감소까지 가열함에 따라 stress crack이 발생하였으며(그림 4a), 가열온도가 130℃ 이상에서는 일부 시료에서 외피색이 짙어지고 볶은 향이 발생하여 갈변화가 진행되는 것을 확인할 수 있었다.

침지 처리한 시료의 경우 가열온도 및 시간에 관계없이 stress crack의 발생이 낮았으며 색이나 향의 변화도 나타나지 않았다. 이러한 결과는 가열처리 후 상온 침지하여 수분흡수도 변화를 조사한 실험에서도 확인되었다(그림 5 참조).

그림 5. 적외선가열 조사온도에 따른 현미 시료의 상온 침지 후 외형 손상도

가열 처리온도가 현미의 수분흡수도에 미치는 영향을 검토하기 위하여 시료를 상온 침지한 결과, 130℃이상에서 처리한 경우 수분흡수와 함께 형태 손상이 발생하였다(그림 5 참조). 이러한 결과는 순간적인 고온으로 인하여 발생하는 배유 내부와 외부에서의 수분 기화속도 차이 때문인 것으로 사료된다.

반면 105℃, 110℃ 및 120℃에서 가열처리한 현미시료는 crack 발생에 의한 손상이 발생하지 않았으며 외피층 표면에 일부 균열과 함께 주름 형태의 변형이 발생하는 것을 확인하였다(그림 5a 참조). 이러한 형태는 적외선 가열처리와 냉각에 의한 배유와 밀착된 외피부분에 균열과 표피층의 팽창도 차이 때문인 것으로 판단되었다.

그림 6. 적외선 가열 조사온도에 따른 현미 전분의 호화도 변화

적외선 가열 조사온도에 따른 현미 전분의 호화 및 노화특성 변화

처리온도	호화특성
	호화 개시 온도(℃)	최대 점도	최대 점도 시간(min)	Breakdown 점도	최종 점도	Setback 점도 (50℃)
105℃	50.3	230	6.6	56	230	91
110℃	49.9	224	6.5	60	224	90
120℃	70.5	236	6.6	39	236	107
130℃	90.0	182	7.0	-2	182	113
140℃	57.0	61	7.0	-16	61	20

RVA로 분석한 현미의 호화특성은 105℃, 110℃, 120℃ 처리한 시료는 서로 유사한 호화특성을 나타내었으나, 가열온도가 130℃ 이상에서는 급격한 pasting 점도의 감소를 나타내었다(그림 6 참조). 140℃ 가열시료의 경우 가장 낮은 pasting 점도를 나타내었으며 전분의 호화가 최대로 발생하는 것을 확인하였다(표 1 참조).

반면, 침지처리한 현미시료에서는 가열에 의한 전분의 호화가 더 많이 진행되어, 모든 시료가 침지처리하지 않은 시료보다 낮은 pasting 점도를 나타내었다(표 2 참조). 그러나 전분의 호화도는 침지시간에 영향을 받지 않는 것으로 조사되었다(그림 7 참조).

그림 7. 침지시간에 따른 적외선 가열처리(120℃) 현미시료의 호화도 변화.

침지시간에 따른 적외선 가열처리(120℃) 현미시료의 호화 및 노화특성 변화.

처리온도 (120℃)	호화특성
	호화 개시 온도(℃)	최대 점도	최대 점도 시간(min)	Breakdown 점도	최종 점도	Setback 점도 (50℃)
10 Min	83.5	131	6.3	54	153	76
20 Min	82.6	162	6.5	65	180	83
30 Min	73.4	165	6.5	68	180	83

다) 현미의 취반 특성

현미의 취반은 가정용 전기밥솥(DWLM-101, 대웅모닝컴, American CT Technology Co., Ltd., Korea)을 사용하여 현미와 물의 비율을 1:2로 하여 40분간 가열하여 실시하였다. 현미의 취반특성은 취반 후 1시간 데시케이터에서 냉각 후 형태 변화와 식감으로 평가하였다. 형태의 변화는 곡립형태의 유지 여부를 육안검사를 통하여 확인하였으며, 식감은 퍼짐성(spreadability) 측정을 통하여 시료의 상대적 연화도로 측정하였으며, 이후 관능검사를 통하여 식감을 평가하였다.

퍼짐성은 취반 후 시료의 두께를 측정한 다음, 투명아크릴판 사이에 시료를 넣고 5㎏의 무게로 30초간 압착 후 두께의 증가율을 퍼짐성(spreadability)으로 정의하여 시료의 무른 정도로 평가하였다(그림 8 참조).

a) 압착 전 시료 b) 압착 후 시료

그림 8. 퍼짐성 실험: 퍼짐성=압착 전 시료의 폭(㎜)/압착 후 시료의 폭(㎜)

현미의 취반 실험결과, stress crack으로 인한 형태의 손상이 관찰되었다. 이러한 형태의 손상 정도는 처리온도가 높을수록, 처리시간이 길수록 심한 것으로 조사되었다. 침지하지 않은 현미의 경우 3, 5% 수분 감소까지 가열한 모든 시료에서 취반 후 형태가 손상되었으나, 1% 감소까지 가열한 경우에서는 120℃ 온도에서도 곡립 형태가 유지되었다.

반면, 침지한 시료의 경우에서는 모든 가열조건에서 형태 손상이 없었다. 따라서 현미의 적외선 가열처리시 시료 수분함량이 낮을수록 가열온도에 의한 stress crack의 발생이 높은 것을 확인하였다. 이후의 현미 취반실험은 105℃, 110℃, 120℃에서 1% 수분감소까지 가열한 시료와 10, 20, 30분간 침지 후 초기 수분함량까지 가열한 시료를 사용하여 취반 실험을 진행하였다.

그림 9. 적외선가열 조사온도에 따른 취반 현미의 퍼짐성 변화.

그림 10. 적외선가열 조사온도에 따른 침지처리 현미의 취반 후 퍼짐성 변화.

침지처리하지 않은 현미시료의 퍼짐성은 120℃에서 다소 높은 것으로 조사되었으나 대조군과 비교하여 현저한 차이는 없는 것으로 나타났다(그림 9 참조).

반면, 침지한 현미시료는 20분 침지 후 110℃ 처리한 경우 퍼짐성이 크게 증가하여 연화효과가 높은 것으로 조사되었으며, 침지하지 않은 시료보다 현미의 취반 후 연화효과가 높은 것으로 나타났다(그림 10 참조). 이러한 취반특성실험을 통하여 침지하지 않은 시료의 경우 120℃에서 수분감소 1%까지의 가열, 침지시료의 경우 20분간 상온에서 침지 후 110℃에서 가열처리하는 조건을 현미의 취반특성개선의 최적 전처리 조건으로 설정하였다.

보리의 최적 적외선가열 조건탐색

보리시료는 시중에서 구입하여 사용하였으며, 가열처리조건 및 가열처리 전의 수침에 따른 시료의 특성변화를 호화도, 수분흡수도 및 취반 후의 퍼짐성을 통하여 평가하였다.

가) 침지 및 가열처리조건에 따른 호화도 변화

침지 및 가열처리에 따른 보리전분의 호화특성은 Rapid Visco Analyzer (RVA-3D, Newport Scientific, Australia)를 이용하여 측정하였다. 가열처리조건별 시료는 적외선 수분분석기를 이용하여 110℃, 120℃, 130℃에서 수분함량이 5% 감소할 때까지 가열하여 제조하였다. 가열처리 전의 침지처리 시료는 보리를 상온에서 60분간 물에 침지한 후 수침 전 시료의 수분함량 도달까지 110℃, 120℃, 130℃에서 가열하여 호화특성을 조사하였다.

시료는 Udy cyclone 분쇄기(Udy Co., Fort Collins, Colorado, USA)로 분쇄 후 100메시 이하의 분말을 시료로 하여 고형분 농도 12%의 현탁액을 사용하였다. RVA cyclone은 4.5분 동안 50℃에서 95℃로 가열하고 95℃에서 2분간 유지 후 4.5분 동안 50℃로 냉각하는 조건을 사용하였다. 호화특성은 시료의 호화 개시온도, 최대 점도, breakdown 점도, setback 점도 및 최종 점도를 측정하여 평가하였다.

그림 11. 적외선가열 조사온도에 따른 보리전분의 호화도 변화.

적외선가열 조사온도에 따른 보리전분의 호화 및 노화특성 변화.

처리시료	호화특성
	호화 개시온도	최대 점도	최대 점도 도달시간(min)	Breakdown 점도	최종 점도	Setback 점도 (50℃)
110℃ 5%	87.25	97	6.58	11	211	125
120℃ 5%	85.75	176	6.7	48	280	152
130℃ 5%	74	176	6.63	30	278	132

보리전분의 호화특성은 침지처리의 유무에 따라 차이를 나타내었다(그림 11, 그림 12 참조). 침지처리하지 않은 경우 110℃ 가열 시료가 가장 낮은 pasting 점도를 나타내어 120℃, 130℃ 처리 시료보다 호화가 많이 일어난 것으로 조사되었다(표 3 참조). 이러한 결과는 일반적으로 높은 온도에서 호화도가 높아지는 경우와 상반되는 것으로서 비교적 짧은 가열시간이 고온처리로 더 단축되어 수분이 전분 호화에 이용되지 못하고 기화하기 때문으로 판단된다.

그림 12. 적외선가열 조사온도에 따른 침지처리 보리전분의 호화도 변화.

적외선가열 조사온도에 따른 침지처리 보리전분의 호화 및 노화특성 변화.

처리시료	호화특성
	호화 개시온도	최대 점도	최대 점도 도달시간 (min)	Breakdown 점도	최종 점도	Setback 점도 (50℃)
60min 110℃	71.25	83	6.98	-4	185	118
60min 120℃	86.4	96	6.43	-5	197	117
60min 130℃	89	104	6.63	-6	211	127

수침처리한 경우, 침지처리하지 않은 시료보다 낮은 pasting 점도를 나타내어 침지 후 가열처리로 전분의 호화가 많이 진행되는 것을 확인하였다(표 4 참조).

나) 침지 및 가열처리 조건에 따른 수분흡수도 변화

시료의 수분흡수도는 상온에서 일정 시간 시료를 침지한 다음 무게 증가량을 측정하여 수분흡수지수(WAI, Water Absorption Index)로 아래와 같이 계산하여 구하였다.

그림 13. 적외선가열 조사온도에 따른 보리전분의 수분흡수지수(WAI) 변화.

보리의 수분흡수력은 적외선 가열처리에 따라 증가하였으나 침지처리의 유무에 따라 증가 폭은 차이를 나타내었다(그림 13, 그림 14 참조). 침지처리하지 않은 보리시료의 경우 적외선가열에 의해 약 5%의 수분흡수력이 증가하였으며, 가열온도 및 가열시간에 따라서는 큰 차이가 없었다(그림 13 참조).

그림 14. 적외선가열 조사온도에 따른 침지처리 보리전분 수분흡수지수(WAI) 변화.

반면, 수침처리한 시료의 경우 가열온도가 높을수록, 침지시간이 길수록 수분흡수력은 크게 증가하여, 60분 동안 침지 후 130℃로 가열한 시료의 수분흡수도는 약 35%를 나타내었다(그림 14 참조). 이러한 침지처리시료의 높은 수분흡수도는 침지 중에 흡수된 수분이 적외선 가열처리과정에서 기화하면서 부분적인 부피 팽창으로 내부에 다공성 구조가 형성되고 전분의 호화 또한 가장 높게 일어나 수침과정 중에 스폰지와 같이 많은 수분을 흡수하기 때문인 것으로 사료되었다. 따라서 이러한 수침 후 가열처리를 통하여 높아진 수분흡수력으로 인하여 보리의 취반성이 용이하게 되며 식감 또한 개선될 것으로 예상되었다.

다) 침지 및 가열처리 조건에 따른 취반특성 변화

침지 및 가열처리에 따른 보리의 취반특성은 현미실험에서와 동일한 취반 방법을 이용하여 취반 후 형태 및 색의 이상유무와 퍼짐성 실험을 통하여 조사하였다. 시료의 퍼짐성은 현미실험에서와 동일한 방법으로 측정하였다. 가열 조건별 시료는 110℃, 120℃, 130℃, 140℃에서 수분함량이 1, 3, 5% 감소할 때까지 가열하여 제조하였다. 가열처리 전의 침지시료는 보리를 상온에서 15, 30, 60분간 물에 침지한 후 수침 전 시료의 수분함량 도달까지 110℃, 120℃, 130℃에서 가열한 시료를 사용하여 취반특성을 조사하였다.

그림 15. 적외선가열 조사온도에 따른 보리의 취반 후 퍼짐성 변화.

가열 처리조건에 따른 보리의 취반 특성실험 결과, 140 ℃처리 시료는 130℃에서 5% 가열 처리시료와 차이가 없었으며, 따라서 이후 실험에서 제외하였다. 가열처리조건에 의한 퍼짐성을 측정한 결과, 수분함량을 1, 3% 감소시키는 조건에서는 가열온도가 높아짐에 따라 퍼짐성도 증가하였으나 130℃ 이상의 온도에서는 오히려 감소하는 것으로 조사되었다(그림 15 참조).

또한 퍼짐성은 가열시간이 길수록 증가하여 수분함량을 3% 감소시키는 조건에서 120℃로 가열한 시료는 대조군에 비하여 80% 정도 퍼짐성이 증가한 최대 퍼짐성을 나타내었다. 이러한 결과를 통하여 적외선 가열처리 공정으로 보리의 취반시간이 단축되며 질감이 개선될 수 있을 것으로 판단되었다.

그림 16. 적외선가열 조사온도에 따른 침지처리 보리의 취반 후 퍼짐성 변화.

수침처리한 시료의 경우 가열온도가 높을수록, 침지시간이 길수록 퍼짐성은 증가하였으나 침지시간에 따라서는 큰 차이를 보이지 않았다(그림 16 참조). 또한 퍼짐성의 정도는 침지하지 않은 시료보다 다소 낮은 것으로 조사되었다. 이러한 결과를 통하여 15분 정도의 짧은 침지시간과 120℃의 가열처리로 보리의 취반특성이 개선될 수 있을 것으로 판단되었다.

두류의 최적 적외선가열 조건탐색: 흑태

가) 가열처리 조건에 따른 흑태의 물성 변화

흑태를 대상으로 적외선 가열처리법을 두류의 전처리방법으로 이용하여 문제점 개선 및 최적 처리조건을 조사하였다. 시료는 시중에서 판매되는 흑태를 구입하여 사용하였으며, 가열조건 및 가열처리 전의 수침에 따른 흑태의 특성 변화는 취반 후의 관능성, 수화도 및 경도 측정을 통하여 평가하였다.

시료는 적외선 수분분석기를 이용하여 110℃, 120℃, 130℃, 140℃의 온도에서, 시료의 수분함량이 1, 3, 5% 감소할 때까지 가열하여 제조하였으며, 수침효과실험의 시료는 흑태를 5, 10, 15분간 상온 침지 후 각각의 가열처리온도에서 침지전의 수분함량에 도달할 때까지 가열제조하여 사용하였다. 제조한 시료는 전기보온밥솥에서 40분간 스팀처리한 다음, 1시간 동안 데시케이터에서 냉각 후 경도를 측정하였으며, 시료의 경도는 Rheometer(Model Compac 100, Sun Scientific Co., Tokyo, Japan)을 이용하여 측정조건은 최대 하중 10㎏, 이동거리 8㎜ 및 table 속도 60㎜/min로 하여 측정하였다.

적외선 가열조사조건에 따른 흑태의 관능특성 변화

	Without Soaking Treatment
	1%	3%	5%
110℃	Pericarp rupture : + Crack : none Flavor : bland Color : same as control	Pericarp rupture : ++ Crack : none Flavor : slight nutty Color : same as control	Pericarp rupture : ++ Crack : none Flavor : nutty Color : light brown
120℃	Pericarp rupture : + Crack : none Flavor : bland Color : same as control	Pericarp rupture : ++ Crack : yes Flavor : roasting Color : light brown	Pericarp rupture : ++ Crack : yes Flavor : burnt Color : brown
130℃	Pericarp rupture : ++ Crack : yes Flavor : slight roasting Color : light brown	Pericarp rupture : ++ Crack : yes Flavor : burnt Color : brown	Pericarp rupture : +++ Crack : yes Flavor : strong burnt Color : dark brown

Pericarp rupture : + slight, ++ moderate, +++ severe

적외선 가열조건에 따른 흑태의 관능특성 변화를 측정한 결과는 표 5와 같다. 고온처리 시료(140℃)의 경우 가열시간에 관계없이 과도한 갈변에 의한 짙은 색과 탄 냄새로 인하여 이후 실험에서 제외하였다. 일반적으로 흑태시료는 가열에 따라 외피 손상, 자엽의 crack, 색 및 향의 변화가 관찰되었으며, 그 정도는 가열조건에 따라 상이하였다. 두류의 경우, 가열처리에 따른 색과 향의 변화가 제품의 품질에 가장 큰 영향을 주는 품질지표로 확인되었다.

수침처리 시료는 가열에 따라 색과 향의 변화가 크게 영향을 받지 않았으며(표 6 참조), 이러한 결과는 수침 후 증가한 수분함량으로 인하여 갈변화 반응이 억제되기 때문으로 사료되었다. 가열에 의한 시료의 crack 발생 또한 낮았으며 수분흡수 후 가열건조에 의해 주름진 외피의 형상이 관찰되어 취반시 외피의 분리가 더 많이 되는 것을 확인하였다.

적외선 가열조사 조건에 따른 침지처리 흑태의 관능특성 변화

	With Soaking Treatment
	5 Min	10 Min	15 Min
110℃	Wrinkled pericarp Crack : none Flavor : bland Color : same as control	Wrinkled pericarp Crack : none Flavor : bland Color : same as control	Loosened pericarp Crack : none Flavor : bland Color : same as control
120℃	Wrinkled pericarp Crack : none Flavor : bland Color : same as control	Wrinkled pericarp Crack : yes Flavor : bland Color : same as control	Loosened pericarp Crack : yes Flavor : bland Color : same as control
130℃	Wrinkled pericarp Crack : yes Flavor : slight roasting Color : light brown	Wrinkled pericarp Crack : yes Flavor : slight roasting Color : brown	Loosened pericarp Crack : yes Flavor : slight roasting Color : same as control

가열처리에 따른 흑태시료의 수분흡수도는 1%의 수분을 감소시키는 짧은 가열시간에서는 온도증가에 비례하여 증가하였으나, 그 이상의 가열시간에서는 증가하지 않았다(표 7 참조). 이러한 결과는 가열에 의한 단백질의 변성으로 인하여 단백질의 수화능력이 감소하기 때문인 것으로 판단되었다.

침지처리한 시료의 경우 가열처리에 의해 수분흡수도가 크게 감소하였으며 침지시간이 길수록 수분흡수도가 더 낮은 것으로 나타났다(표 8 참조). 이러한 결과는 단백질의 변성이 건열처리 보다 습열 조건에서 더 쉽게 발생하며 따라서 침지한 시료가 더 낮은 수분흡수도를 나타내는 것으로 판단되었다.

적외선가열 조사온도에 따른 흑태의 수분흡수지수(WAI) 변화.

시 료	초기수분감소량 (%)
	1	3	5
Control	30.84±3.63
110℃	33.08±1.42	35.72±3.96	34.59±4.05
120℃	37.24±0.73	34.34±1.64	37.91±5.11
130℃	48.90±3.42	32.67±1.53	40.00±1.82

적외선가열 조사온도에 따른 침지처리 흑태의 수분흡수지수(WAI) 변화.

시 료	침지 시간 (min)
	5	10	15
Control	30.84±3.63
110℃	32.75±2.82	25.60±4.26	28.91±1.80
120℃	30.38±1.16	22.12±0.42	27.65±3.60
130℃	29.59±1.38	20.96±1.90	26.74±3.00

취반 후 흑태의 경도 측정결과, 가열처리와 수침처리에 의해 대조군보다 조직의 경도가 크게 낮아지는 것을 확인할 수 있었다(그림 17, 그림 18 참조). 110℃의 처리시료의 경우, 수분함량 5% 감소까지 가열하여야 경도가 낮아졌으나 더 높은 온도에서 처리한 시료에서는 더 짧은 가열시간으로 조직의 연화가 크게 일어나는 것으로 조사되었다. 그러나 두류의 취반물성 개선을 위한 최적 가열온도와 처리시간은 경도 감소와 함께 색과 향 또한 고려되어야 할 것으로 판단된다.

그림 17. 적외선 가열조사 조건에 따른 흑태의 취반 후 경도 변화.

취반 후 흑태시료의 경도는 수침처리에 의해 크게 감소하는 것으로 조사되었다(그림 18 참조). 그러나 침지시간과 가열온도 및 가열시간이 시료의 경도에 미치는 영향은 상대적으로 낮아 가열처리 전의 짧은 침지만으로도 두류의 연화효과가 있을 것으로 예상되었다. 이러한 침지에 의한 시료의 경도 감소는 수화과정에서 단백질에 흡수된 수분이 이후 가열과정에서 단백질 변성으로 유출되어 전분의 수화 및 호화에 이용되기 때문으로 사료되었다.

따라서 두류의 경우 수침 처리로 갈변에 의한 색이나 향의 변화는 건열처리 시료보다 낮은 반면, 경도감소효과가 현저한 점을 고려할 때 두류의 물성개선을 위한 전처리방법으로 포함되어야 할 것으로 사료되었다.

그림18. 적외선가열 조사온도에 따른 침지처리 흑태의 취반 후 경도 변화.

전처리에 따른 관능특성 비교

시판중인 원료(현미, 쌀보리, 두류)들을 구매하여 전처리(가열처리) 원료와 동일한 조건으로 취반하여 관능을 비교하여 전처리에 의한 가공특성의 우수성을 검증하였다.

1) 취반방법

백미와 혼합곡 비율을 7:3으로 30분간 불린 후 동일한 조건에서 취반하기 위해 1: 1.15 로 가수하여 뜸들이는 시간을 조절할 수 있는 전기밥솥을 이용하여 취반하였다.

2) 관능검사 실시결과 각각의 원료별로 관능검사를 실시한 결과는 표 9와 같다.

(1) 혼합곡의 전처리에 따른 취반특성

백미에 적외선 가열처리한 현미와 쌀보리, 검은콩을 일정비율로 각각 또는 모두 혼합한 잡곡류를 백미:잡곡 비율을 7:3으로 혼합하여 취반한 후 냄새, 맛, 식감, 외관 전체적인 기호도 등을 관능검사한 결과를 표 14와 그림 19에 나타내었다. 적외선 가열 처리하여 잡곡류의 외피에 손상을 준 잡곡류를 백미와 혼합하여 취반한 경우 대조구에 비하여 잡곡밥의 냄새, 맛, 식감, 외관 전체적인 기호도 등을 크게 개선되는 효과를 보였다.

혼합곡 전처리에 따른 취반 후 관능특성

원 료	처리조건	냄새(구수함)	맛	식감	외관	전체기호도
	대조구	4.0	1.8	2.0	3.2	2.0
현 미	120 가열	5.0	4.2	4.6	4.2	4.2
	침지 후 120 가열	5,0	4.8	4.6	4.4	4.8
	대조구	3.8	2.4	2.2	3.2	2.4
쌀보리	120 가열	4.2	4.8	4.6	5.2	4.8
	침지 후 120 가열	4.8	5.8	6.0	5.8	6.0
	대조구	4.4	2.8	2.6	4.2	3.2
검은콩	120 가열	5.8	5.6	5.6	5.8	5.8
	침지 후 120 가열	4.6	5.2	5.2	5.8	5.2
	대조구	4.4	2.8	2.6	4.2	3.2
혼합곡	120 가열	5.8	5.6	5.6	5.8	5.8
	침지 후 120 가열	4.6	5.2	5.2	5.8	5.2

* 혼합곡 = 백미 : 현미 : 쌀보리 : 흑태 =14 : 3 : 2 : 1

그림 19. 혼합곡의 전처리 전후의 기호도

Claims (3)

1. (a) 잡곡류 및 두류로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 혼합 곡류 원료를 수침시키는 단계; 및
   (b) 상기 수침된 혼합 곡류 원료의 수분함량을 기준으로 수분함량이 1~5% 감소될 때까지 적외선 가열법(infrared heating: micronizing)으로 105~125℃에서 가열하여, 혼합 곡류 원료 내의 수분을 순간적으로 기화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합 곡류의 식미개선을 위한 전처리 방법.
2. 제1항의 전처리 방법에 의하여 취반특성과 식미개선 효과를 증진시키도록 제조된 것을 특징으로 하는 혼합 곡류 원료.
3. 제1항의 전처리 방법에 의하여 취반특성과 식미개선 효과를 증진시키도록 제조된 현미, 잡곡류 및 두류를 혼합한 것을 특징으로 하는 혼합 곡류.