KR20150071066A

KR20150071066A - 취반성 및 식미가 개선된 현미의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 현미

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Publication number: KR20150071066A
Application number: KR1020130157201A
Authority: KR
Inventors: 변유량; 이석훈; 하지혜; 조은영; 김고래; 이종현; 황윤희
Original assignee: (주)바이오벤
Priority date: 2013-12-17
Filing date: 2013-12-17
Publication date: 2015-06-26

Abstract

본 발명은 취반성 및 식미가 개선된 현미의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 현미를 제공한다. 본 발명에 따르면, 본 발명의 현미는 수분흡수 속도가 백미수준으로 현저히 향상되어 취반속도가 높고 식미면에서도 백미보다 우수하다는 장점이 있다. 본 발명에 따르면, 본 발명의 현미는 영양성분을 다량함유하고 있을 뿐만 아니라 취반성이 백미 수준으로 향상되어 단독 또는 백미 및 잡곡과 혼합 취반하여 현미밥 또는 잡곡밥을 지을 수 있으며, 가루 형태로 가공하여 떡, 제과류, 제면류 등에 사용가능하며 현미 알갱이 또는 가루를 건강기능성 식품소재로 사용할 수 있다.

Description

취반성 및 식미가 개선된 현미의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 현미{Method for Brown Rice Improved Cooking Quality and Taste and Brown Rice Prepared by the Same}

본 발명은 취반성 및 식미가 개선된 현미의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 현미에 관한 것이다.

쌀은 우리 국민의 식생활에 있어서 칼로리원인 동시에 생리기능 성분의 공급원으로 매우 중요한 위치를 차지하여 왔다. 그러나 현대에 이르러 현미 대신에 백미를 섭취함으로서 쌀의 영양/기능 성분의 95% 이상을 소실하였다.

오늘날 우리 사회는 식생활 패턴의 서구화와 인구 노령화로 성인병의 발병이 급증되어 국민 건강이 위협받고 이로 인한 의료비 증가 및 삶의 질이 점차 저하되고 있다. 따라서, 기존의 백미 위주의 소비 형태에서 벗어나 현미에 대한 소비자의 관심 고조되고 이들을 이용한 기능성 식품 및 소재 개발의 필요성 증대되고 있다.

현미는 식이섬유, 미량원소, 비타민, 항산화제 등과 같은 질병예방에 중요한 영양기능성분을 풍부하게 함유하고 있어 당뇨병 예방, 변비개선, 콜레스테롤 값의 저하, 비만 해소, 혈당치 개선, 빈혈방지, 자율신경실조증에 대한 회복기능 등을 나타내는 것으로 알려져 있어 현대인의 생활습관병을 예방할 수 있는 가장 이상적인 식품이다. 그러나 현미는 밥을 짓기 어렵고 강층이 잘 소화되지 않아 양양성분이 충분히 흡수되지 못하며 식미도 좋지 못하여 국민의 관심과 높은 평가를 받는 것에 비하여 소비가 증대되지 못하고 있다. 따라서, 기존의 백미 위주의 소비 형태에서 벗어나 현미의 소비를 촉진하기 위하여 현미의 취반성과 기호성이 백미에 근접한 현미를 개발하여야 한다.

본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 논문 및 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 논문 및 특허문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.

본 발명자들은 현미의 영양성분은 그대로 유지하면서 취반성 및 식미를 향상시킬 수 있는 현미의 제조방법을 개발하기 위해 예의 연구 노력한 결과, 2분도미를 침지한 다음 초고압 처리함으로써 현미의 수분흡수속도를 백미 수준까지 향상시키는 동시에 취반성과 식미를 개선시킬 수 있다는 것을 규명함으로써 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 취반성 및 식미가 개선된 현미의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 본 발명의 방법에 의해 제조된 현미를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명 및 청구범위에 의해 보다 명확하게 된다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 취반성 및 식미가 개선된 현미의 제조방법을 제공한다:

(a) 도정 전 현미 중량을 기준으로 도정 후 현미 중량이 98.6-95.0%가 되도록 현미를 도정하는 단계;

(b) 상기 도정한 현미를 25-30℃의 물에 14-22시간 침지하는 단계;

(c) 상기 침지한 현미를 고압처리하는 단계; 및

(d) 상기 고압처리한 현미를 자연건조하는 단계.

본 발명자들은 현미의 영양성분은 그대로 유지하면서 취반성 및 식미를 향상시킬 수 있는 현미의 제조방법을 개발하기 위해 예의 연구 노력한 결과, 2분도미를 침지한 다음 초고압 처리함으로써 현미의 수분흡수속도를 백미 수준까지 향상시키는 동시에 취반성과 식미를 개선시킬 수 있다는 것을 규명하였다.

본 발명의 현미 제조방법을 각각의 단계 별로 상세하게 설명하면 다음과 같다:

단계 (a): 현미를 도정하는 단계

본 발명에 따르면, 우선 현미를 도정한다.

본 명세서 용어 "현미"는 수확한 벼를 도정기를 이용하여 왕겨만 벗겨낸 것을 의미한다. 현미의 구조는 바깥쪽부터 과피, 종피 및 호분층 등의 쌀겨층과 쌀알의 기부의 작은 부분을 차지하고 있는 배(胚)와, 나머지의 대부분을 차지하는 배젖으로 이루어졌다. 본 발명에서 이용되는 현미는 일반 현미를 비롯하여 유색미 현미 등 당업계의 어떠한 현미도 포함한다.

본 명세서에서 용어 “도정”은 벼에서 벼껍질에 해당하는 부분을 제거하는 과정을 말하며, 현미의 미강층의 박리 정도에 따라 도정도가 결정된다.

도정도는 도정을 하기 전 현미 무게를 도정 후 백미 무게로 환산하는 비율(현백률)로 표현할 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 현미는 98.6% 내지 95.0%의 현백률을 갖는다.

본 발명의 다른 구현예에 따르면, 본 발명의 현미는 2분도로 도정한 것으로 현미 외강층의 왁스성분을 함유하고 있는 과피만을 제거하여 약 98.4%의 현백률을 갖는다.

단계 (b): 도정한 현미를 물에 침지하는 단계

본 발명의 일 구현예에 따르면, 도정한 현미를 25-30℃의 물에 14-22시간 침지한다.

본 발명의 다른 구현예에 따르면, 도정한 현미를 25-28℃의 물에 16-20시간 침지한다.

본 발명의 특정 구현예에 따르면, 도정한 현미를 25℃의 물에 18시간 침지한다.

하기 실시예에서 입증된 바와 같이, 25℃에서 18시간 동안 침지한 현미의 호화도가 고온에서 30분 침지한 것 보다 전체적으로 높았다. 이는 쌀 전분이 호화되기 위해서 수분이 충분하여야 하며, 쌀 전분조직이 수화작용으로 팽윤되어 조직이 연화된 상태로 될 때까지 충분한 시간이 경과되어야 초고압 처리에 의해 효과적으로 호화될 수 있는 것으로 판단된다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 방법으로 침지한 현미는 95-170 μg/g의 GABA(gamma-amino butyric acid)를 포함한다.

본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 방법으로 침지한 현미는 120-170 μg/g의 GABA를 포함한다.

본 발명의 특정 구현예에 따르면, 상기 방법으로 침지한 현미는 140-160 μg/g의 GABA를 포함한다.

단계 (c): 침지한 현미를 고압처리하는 단계

본 발명에 따르면, 침지한 현미를 고압처리한다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 침지한 현미를 50-80℃ 온도에서 400-800 MPa의 압력으로 30초-10분간 고압처리한다.

본 발명의 다른 구현예에 따르면, 침지한 현미를 65-75℃ 온도에서 500-700 MPa의 압력으로 30초-5분간 고압처리한다.

본 발명의 특정 구현예에 따르면, 침지한 현미를 70℃ 온도에서 550-600 MPa의 압력으로 2-3분간 고압처리한다.

본 발명에 따르면, 상기 고압처리는 50-80℃ 온도에서 400-800 MPa의 압력을 동시에 가하는 방식으로 실시하거나 50-80℃ 온도 조건에서 현미를 열평형 시킨 후, 압력을 가하는 방식으로 실시할 수 있다.

단계 (d): 현미를 자연건조하는 단계

고압처리한 현미는 자연건조한다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 고압처리한 현미는 25℃ 온도 조건에서 자연건조한다.

건조단계를 거쳐 제조된 본 발명의 현미는 종래의 현미와 비교하여 취반성 및 식미가 개선된 현미이다.

본 발명의 다른 일 양태에 따르면, 본 발명은 본 발명의 방법에 의해 제조된 취반성 및 식미가 개선된 현미를 제공한다.

종래의 현미는 수분흡수속도가 느려 조리시간이 길고 강층이 잘 소화되지 않아 양양성분이 충분히 흡수되지 못하여 백미에 비해 식미도 좋지 못하다는 단점이 있다.

본 발명의 현미는 현미 외강층의 왁스성분을 함유하고 있는 과피만을 제거한 것으로 영양성분을 다량 함유하고 있을 뿐 아니라 침지 및 고압처리 단계를 통해 수분흡수 및 호화도를 증가시켜 백미에 가까운 취반속도를 나타내어 개선된 취반성을 가지며, 취반 후 백미보다 단맛이 증가하는 등 식미면에서도 우수한 특성을 갖는다.

본 발명의 현미는 단독으로 또는 백미 및 잡곡과 혼합하여 취반하여 현미밥 또는 잡곡밥을 짓는데 사용될 수 있다. 뿐만 아니라 현미는 팽화, 파쇄 및 분쇄 등의 방법에 의하여 알갱이 또는 분쇄한 가루 형태로 가공되어 떡, 미음, 죽, 쌀과자 등의 쌀가공품 및 빵류, 제과류, 제면류 등의 제조에 혼합하여 사용될 수 있다. 또한 상기 현미의 알갱이 또는 가루는 영양성분이 풍부한 건강기능성 식품소재로 사용될 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 현미는 취반 후 -19 내지 -24(g)의 부착성(stickiness), 8,300 내지 9,300(g/cm²)의 경도(hardness), 22 내지 28%의 응집성(cohesive), 25 내지 35%의 탄성(springiness), 150 내지 170(g)의 껌성(gumminess) 및 50 내지 70(g)의 파쇄성(brittleness)을 갖는다.

본 발명의 다른 구현예에 따르면, 본 발명의 현미는 취반 후 -20 내지 -23(g)의 부착성(stickiness), 8,500 내지 9,100(g/cm²)의 경도(hardness), 24 내지 27%의 응집성(cohesive), 27 내지 33%의 탄성(springiness), 152 내지 165(g)의 껌성(gumminess) 및 52 내지 65(g)의 파쇄성(brittleness)을 갖는다.

본 발명의 특징 및 이점을 정리하면 다음과 같다.

(a) 본 발명은 취반성 및 식미가 개선된 현미의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 현미를 제공한다.

(b) 본 발명에 따르면, 본 발명의 현미는 수분흡수 속도가 백미수준으로 현저히 향상되어 취반속도가 높고 식미면에서도 백미보다 우수하다는 장점이 있다.

(c) 본 발명에 따르면, 본 발명의 현미는 영양성분을 다량함유하고 있을 뿐만 아니라 취반성이 백미 수준으로 향상되어 단독 또는 백미 및 잡곡과 혼합 취반하여 현미밥 또는 잡곡밥을 지을 수 있으며, 가루 형태로 가공하여 떡, 제과류, 제면류 등에 사용가능하며 현미 알갱이 또는 가루를 건강기능성 식품소재로 사용할 수 있다.

도 1은 현미시료의 Grunwald's 시약 염색 사진이다.
도 2는 현미시료의 수분흡수 특성(25℃)을 평가한 결과이다.
도 3은 현미의 침지 중 고형분 손실 정도를 평가한 결과이다.
도 4는 침지시간이 현미와 2분도미의 가압수화에 미치는 영향에 대해 측정한 결과이다.
도 5는 침지온도가 현미와 2분도미의 가압수화에 미치는 영향에 대해 측정한 결과이다.
도 6은 고압 처리압력이 현미와 2분도미의 가압수화에 미치는 영향에 대해 측정한 결과이다.
도 7은 고압 처리시간이 현미와 2분도미의 가압수화에 미치는 영향에 대해 측정한 결과이다.
도 8은 침지시간과 침지온도에 따른 가압호화도를 측정한 결과이다.
도 9는 고압처리시간에 따른 호화도를 측정한 결과이다.
도 10은 고압처리온도에 따른 호화도를 측정한 결과이다.
도 11은 처리온도에 따른 T의 변화를 측정한 결과이다.
도 12는 네오현미제조 공정을 나타낸 모식도이다.
도 13은 침지시간에 따른 GABA 함량 변화를 측정한 결과이다.
도 14는 네오현미의 수분흡수속도 향상을 측정한 결과이다.
도 15는 취반 후 네오현미의 외관변화를 촬영한 사진이다.
a, 50℃에서 30분 침지, 50℃ 초고압 처리; b, 55℃에서 30분 침지, 55℃ 초고압 처리; c, 60℃에서 30분 침지, 60℃ 초고압 처리; d, 70℃에서 30분 침지, 70℃ 초고압 처리; e, 25℃에서 18시간 침지, 50℃ 초고압 처리; f, 25℃에서 18시간 침지, 55℃ 초고압 처리; g, 25℃에서 18시간 침지, 60℃ 초고압 처리; h, 25℃에서 18시간 침지, 70℃ 초고압 처리.
도 16은 네오현미의 대표적인 질감 프로파일을 나타낸 그래프이다.
도 17은 네오현미밥의 식미관능평가 결과이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.

실시예

실시예 1: 시료현미

본 발명에서 사용한 현미시료는 백진주 현미이다. 국내에서 비교적 대량으로 재배되고 있는 여러 가지 쌀 품종을 검토한 결과 “백진주”가 가장 적합한 품종으로 판단되었다. “백진주”는 쌀품질의 고급화와 다양화를 통해 쌀소비를 촉진하기 위하여 작물시험장이 1991년부터 개발을 시작하여 10여년에 걸쳐 완성한 품종이다. 쌀알은 외관상 찹쌀과 같은 뽀얀 특성을 보이나 아밀로스 함량이 메벼와 찰벼의 중간 정도인 9.1%로 밥이 차지고 부드러운 특성을 지니고 있어 식미가 우수하다. 특히 현미밥의 경도, 점도, 탄력성, 부착성, 밥의 균형도 등 물리적 특성과 밥맛이 우수하다.

현미의 구조는 바깥쪽부터 과피(果皮, pericap)·종피(種皮, seed coat, testa)·호분층(糊粉層)으로 구성된 (1) 미강층(rice bran)과 쌀알의 기부(基部)의 작은 부분을 차지하고 있는 (2) 배(胚, embryo 또는 배아(rice germ))와 나머지의 대부분을 차지하는 (3) 배젖(胚乳, endosperm, 전분층)의 3부분으로 구성되어 있다.

현미는 치밀한 강층으로 쌓여 있어 수화속도 뿐만 아니라 취반속도도 백미에 비해 약 2배 느리고 식미도 백미와 다르다. 특히 현미의 외강층을 구성하고 있는 과피와 종피가 섬유질과 납물질(蠟物質)을 함유하고 있어 방수작용 등 내부조직을 보호하는 역할을 한다.

2분도 현미는 강층 현미 강층의 약 20% 제거를 제거한 것이다. 특히 2분도미는 외강층의 왁스성분을 함유하고 있는 과피 만을 제거하여 흡수속도가 현저히 향상된 것이 특징이다.

현미 시료를 Grunwald's 시약을 사용하여 염색법으로 관찰하였다. 염색 결과를 도 1에서 살펴보면 백미는 강층이 완전히 제거되어 배유 부분이 노출된 상태이므로 표면이 분홍색을 띠며, 이에 비하여 현미는 강층으로 덮여 있어 녹색을 띤다. 이에 비하여 2분도 현미는 육안으로는 보통 현미와 비슷하게 보이지만 염색한 사진을 표면 강층이 일부 제거되어 부분적으로 분홍색을 띤 것을 볼 수 있다. 이와 같은 결과로 미루어 보아 기계적으로 2분도 정도로 도정하여 현미의 과피 만을 선택적으로 제거하면 현미의 영양성분을 거의 그대로 유지하면서 현미의 흡수특성을 현저히 개선할 수 있음을 알 수 있다.

따라서, 현미는 일반적으로 하룻밤 물에 침지한 후 압력솥으로 취반하여도 얻어진 현미밥은 단단하고 끈기가 없어 밥알이 흩어지며 씹을 때 약간의 힘이 필요 하여 먹기 어렵고 병자나 노인, 어린이가 항상 먹기에는 무리가 있는 등 여러 가지 문제가 있다.

최근 현미를 일반 백미와 동일한 조건에서 취반되게 하기 위하여 여러 가지 전처리를 행하고 있는데 현미의 취반속도가 백미에 비해 느린 1차 원인은 현미의 수화속도가 느리기 때문이다. 쌀이 균일하게 취반되게 하기 위해서는 쌀알의 중심까지 물이 빨리 침투하여 쌀알 내부의 수분분포가 균일하여야 한다. 따라서, 취반성을 개선하기 위해서는 현미의 흡수속도를 개선하는 것이 무엇보다 중요하다.

이를 위해서 종전의 연구에서는 기계적인 부분 도정, 효소도정, 과열수증기처리에 의한 표면의 선택적 급속가열 등에 의하여 강층을 파괴 내지 연화시킴으로서 현미의 수분흡수속도를 증진시키고자 하였다. 그 결과, 기계적인 부분 도정이 가장 경제적이고 효과적이었으므로 본 발명에서는 2분도미를 초고압 처리하여 추가적으로 수분흡수속도를 백미 수준까지 향상시키는 동시에 취반성과 식미도 개선하고자 하였다.

실시예 2: 현미의 초고압 가공

2-1. 침지조건

현미의 수분흡수 특성

현미의 초고압처리 방법은 현미를 물과 함께 밀봉하고 이를 고압장치의 가압수 중에 넣고 압력을 걸어 준다. 따라서, 고압처리 과정에서 초고압이 현미에 가해지므로 압력에 의하여 물이 현미 중으로 급속히 침투하여 수화된다. 이때 고압처리에 의한 가압흡수량과 전분의 압력호화및 전분구조의 변화는 고압처리 전 현미의 침지조건에 크게 영향을 받기 때문에 먼저 침지조건이 중요하다.

도 2에 25℃의 침지수에 침지했을 때 현미 및 2분도미의 표준적인 흡수특성을 나타내었다. 현미시료와 백미의 수분흡수특성을 도 2에 비교하였다. 쌀의 수분흡수곡선은 일반적으로 초기에는 흡수속도가 빠르고 후기에는 느려져 위로 굽는 곡선을 나타내고 시간이 어느 정도 경과하면 점진적으로 포화수분함량에 근접한다. 도 2를 살펴보면 백미에 비하여 현미는 흡수속도가 매우 느림을 알 수 있다. 한편 2분도미는 흡수속도가 현저히 개선되어 백미에 근접하여 침지 2시간 이후에는 동일한 수분함량을 나타낸다. 수분함량이 급속히 증가하는 침지 30분-1시간 사이를 비교하면 흡수속도의 차이는 더욱 뚜렷하다.

2-2. 현미의 고압 처리

현미시료는 백진주 현미와 2분도미를 사용하였으며 초고압장치(QFP 35L-600, Avue, Sweden, 전라남도 산업식품연구센터)를 이용하여 고압처리 전 침지조건(시간, 온도)과 고압처리조건(압력, 온도, 시간)을 각각 변화시키면서 다음과 같이 처리하였다.

기본적으로는 수세한 현미를 25℃의 수돗물에 18시간 침지하였다. 가압처리 약 15분 전에 침지한 현미시료 200 g을 폴리에틸렌 파우치에 담고 여기에 25℃의 수돗물 300 ml를 가하고 밀봉한 다음 25℃의 수조에 약 10분간 담가 온도평형에 도달하게 하였다. 이어서 바로 PE 파우치를 고압처리 장치에 넣고 550 MPa에서 3분간 처리하였다. 이때 가압용액으로는 18℃의 물을 사용하였으며 가압처리 후 물의 온도는 37℃로 가압에 의하여 19℃상승하였다.

초고압 처리한 현미시료는 체에 부어 물을 제거하고 그 중 약 50 g의 시료는 호화도 등의 분석을 위하여 곧 바로 동결한 다음 동결건조 하였다. 또한, 초고압 처리 전후의 시료는 수분함량을 측정하기 위해서는 각 약 10 g을 채취하여 표면수를 필터 페이퍼로 닦아 준 다음 130℃ 드라이 오븐에서 24시간 건조하여 무게를 칭량하였다. 나머지 초고압 처리시료는 실온에서 풍건하였으며, 시료의 수분함량이 약 15%에 달하면 시료병에 담아 밀봉한 후 냉장고에 보관하였다.

처리압력의 변화

상기 초고압 처리조건에서 다른 조건은 동일하게 하고 처리압력을 350, 450, 550 MPa증가 시켰다. 실험에 사용한 초고압 장치의 경우 승압할 수 있는 한계압력이 550 MPa이였으므로 더 이상 고압처리는 하지 못하였다. 이때 침지하지 않은 시료 또는 초고압처리 하지 않은 시료를 대조구로 하였다.

초고압 처리회수

실험에 사용한 초고압 장치는 초고압을 장시간 걸어줄 수 없고 1회 처리시간이 약 3분이였다. 따라서 처리시간의 영향을 검토하기 위하여 25에서 18시간 침지한 현미시료를 550 MPa에서 3분간 처리하는 조작을 단속적으로 1-4회 반복하였다.

침지시간과 온도의 영향

침지온도 25℃에서 침지시간을 0, 0.5시간, 18시간으로 달리한 시료를 550 MPa의 압력으로 3분 동안 처리하였다. 또한 침지수 온도의 영향을 검토하기 위해서는 가압 처리 약 45분 전 2분도 현미 시료 200 g을 폴리에틸렌 파우치에 담고 각각 24℃, 55℃, 60℃, 65℃로 미리 가열한 수돗물 300 mL을 가하여 밀봉하였다. 이들 파우치를 각 침지수의 온도(25℃, 55℃, 60℃, 65℃)를 유지하고 있는 수조에 각각 30분간 담가 둔 다음 다시 과량의 25℃의 물에 10분간 침지하여 냉각하였다. 다음 파우치의 물을 버리고 다시 25℃의 물을 채운 후 18℃로 조정된 고압처리용 관에 넣고 550 MPa에서 3분간 초고압 처리하였다.

현미의 초고압처리 조건(전라남도 식품산업연구센터)

NO.	침지온도 ()	침지시간 (h)	가압압력 (MPa)	가압온도 ()	처리회수 (회)
1	25	0	550	18→37	1
2	25	18	350	18→29	1
3	25	18	450	18→33	1
con.	25	18	550	18→37	0
4	25	18	550	18→37	1
5	25	18	550	18→37	2
6	25	18	550	18→37	3
7	25	18	550	18→37	4
8	25	0.5	550	18→37	1
8(con)	25	0.5	550	18→37	0
9	55	0.5	550	18→37	1
9(con)	55	0.5	550	18→37	0
10	60	0.5	550	18→37	1
10(con)	60	0.5	550	18→37	0
11	65	0.5	550	18→37	1
11(con)	65	0.5	550	18→37	0

2-3. 가압 흡수특성

고압처리 전 침지시간이 가압수화에 미치는 영향

현미와 2분도미를 각각 25℃의 침지수에 30분 및 18시간 침지한 후 다음 파우치에 25℃의 물을 채운 후 밀봉하고 18℃로 조정된 고압처리용 관에 넣고 550 MPa에서 3분간 초고압 처리하였을 때 고압처리 전후의 수분함량을 도 4에 나타내었다.

현미의 초기 수분함량 즉 침지하지 않은 시료의 수분함량은 드라이 오븐 방법으로 130℃에서 24시간 건조하여 측정했을 때 20%였다. 무침지 현미의 경우 고압처리에 의하여 수분이 20%에서 33,75%로 증가하였으며, 25℃에서 30분 침지한 시료의 가압 전후의 수분함량은 35.42% 및 44.49%였다. 한편, 25℃에서 18시간 침지한 경우는 거의 포화수분에 도달하여 고압처리 전후 수분함량에 거의 변화가 없었다.

한편, 2분도미의 경우 0.5시간 침지하였을 때 수분함량은 46.67%, 18시간 침지 했을 때 59.24% 로 상술한 현미에 비하여 수분흡수속도가 현저히 향상되었음을 알 수 있다. 앞에서 기술한 것과 같이 2분도미는 현미의 강층을 1-2%만 제거한 것이므로 흡수속도가 현저히 향상된 것으로 판단된다. 따라서 2분도미는 고압처리 전후 수분함량에 큰 차이가 없었다.

고압처리 전 침지온도가 가압수화에 미치는 영향

현미와 2분도미를 각각 침지온도(25℃, 55℃, 60℃, 65℃)를 달리하여 30분간 침지한 후 다음 파우치의 물을 버리고 다시 25℃의 물을 채운 후 18℃로 조정된 고압처리용 물관에 넣고 550 MPa에서 3분간 초고압 처리하였을 때 고압처리 전후의 수분함량을 도 5에 나타내었다. 고온에서 침지한 경우는 침지과정에서 수분흡수속도가 빨라 30분 침지하여도 거의 포화수분까지 흡수되므로 고압처리 전후 수분함량에 거의 차이가 없었다.

고압처리 압력이 가압수화에 미치는 영향

현미와 2분도미를 25℃의 침지수에 18시간 침지한 후 파우치에 담고 25℃의 물을 채운 후 밀봉하여 18℃로 조정된 고압처리용 물관에 넣고 처리압력 350, 450, 550 MPa에서 각각 3분간 처리했을 때 고압처리 전후의 수분함량을 도 6에 나타내었다.

고압처리 압력에 따라 온도가 변하는데 350, 450, 550 MPa에서 고압처리한 후의 온도는 각각 29℃, 33℃ 및 37℃였다. 25℃의 침지수에 18시간 침지한 경우 고압처리 후의 수분함량 57.9-59.5%로 압력의 영향을 거의 받지 않았으며 고압처리 전의 침지미에 비하여 평균 3% 증가하였다. 이는 18시간 침지하면 현미와 2분도미가 거의 포화수분까지 흡수된 상태이므로 가압처리에 의하여 더 이상의 많은 수분을 흡수하지 못하는 것으로 생각된다.

고압처리 시간이 가압수화에 미치는 영향

현미와 2분도미를 25℃의 침지수에 18시간 침지한 후 파우치에 담고 25℃의 물을 채운 후 밀봉하여 18℃로 조정된 고압처리용 물관에 넣고 고압 처리하였다. 처리시간의 영향을 검토하기 위해서는 550 MPa에서 3분간 처리하는 조작을 단속적으로 1-4회 반복하였다.

도 7에서 알 수 있는 것처럼 가압수화는 1분 이내의 짧은 시간에 이루어지므로 1회 고압처리 했을 때 이미 평형수분함량에 도달하여 더 이상 처리횟수(처리시간)를 반복하여도 현미의 수분함량은 영향을 받지 않았다.

2-4. 가압호화(pressure gelatinization)

침지시간과 온도가 가압호화에 미치는 영향

고압처리 직후 시료를 동결건조 하여 분쇄하여 60 mesh 표준체에 사별하였다. 시료 10 mg을 밀폐 알루미늄 팬 용기에 취하고 수분함량이 70%가 되게 증류수를 가한 후 시료 캡슐화 프레스를 이용하여 밀봉하였다. 공 밀폐 알루미늄 팬을 기준 팬으로 사용하였다. DSC(DSC823^e,Mettler Toledo, SWISS)를 이용하여 25℃로부터 90℃까지 10℃/분으로 가열하여 흡열 피크로부터 호화개시온도(To), 호화정점온도(Tp)를 구하고, 흡열 피크 면적으로부터 엔탈피(H, J/g)를 구하여 다음과 같이 호화도를 계산하였다.

비-젤라틴화 전분(%) = (H / H _raw) × 100

젤라틴화 전분(%) = 100 - 비-젤라틴화 전분(%)

침지시간에 따른 DSC로 측정한 호화도를 도 8에 나타내었다. 2분도미를 25℃에서 0.5시간 및 18시간 침지한 시료를 600 MPa(개시온도 25℃, 예상 상승온도 40℃)에서 3분간 고압처리 했을 때 호화도는 각각 1.53%, 23.72%로 0.5시간 침지한 시료는 거의 호화되지 않았으나 18시간 침지한 경우 호화도가 증가하는 것을 볼 수 있다. 25℃에서 0.5시간 및 18시간 침지했을 때의 수분함량이 각각 28.01%와 43.11%이고 고압처리 과정에서 순간적으로 가압수화 되는 점을 고려하면 가압호화 되기 위해서는 외부로부터 충분한 물이 확산되어 수분이 쌀 중앙까지 균일하게 포화된 상태가 되어 쌀 전분이 호화되는데 필요한 수분이 충분하여야 한다는 것을 의미하며 또한 쌀 전분조직이 수화작용으로 팽윤되어 조직이 연화된 상태로 될 때까지 충분한 시간이 경과 되어야 초고압처리에 의하여 호화될 수 있는 것으로 생각된다.

한편 전술한 것과 같이 고온침지의 경우 영양성분의 침지손실을 방지하기 위하여 침지온도 25℃, 55℃, 60℃ 및 65℃에서 30분간 침지하였을 경우 호화도값은 각각 1.53%, 13.94%, 14.91%, 20.39%로 침지온도가 증가할수록 호화도가 증가하는 경향을 보였다(도 8). 이는 수분을 흡수하는 속도가 침지온도가 증가함에 따라 빨라지는 것이 일반적으로 알려져 있다. 이는 침지온도가 증가함에 따라 수분흡수율이 증가할 뿐만 아니라 전분조직이 수화, 팽윤되어 조직이 연화도 증가되어 가압호화가 용이하게 진행되기 때문으로 판단된다.

고압 처리시간이 가압호화에 미치는 영향

2분도 현미를 25℃ 침지수에 30분 침지한 시료와 18시간 침지한 시료를 600 MPa에서 3분간 고압처리를 했을 때 BAP법으로 측정한 호화도는 각각 5.0%와 16.65%였다.

2분도미를 25℃ 침지수에 18시간 침지한 후 600 MPa에서 3분간 6분간 및 6분간 처리 2회, 6분간 처리 3회 처리한 결과, 도 9에 나타낸 것과 같이 호화도는 각각 23.72%, 24.43%, 24.34%, 26.06%로 초고압 처리시간에 따라 영향을 거의 받지 않았다. 이는 단속적으로 고압처리한 경우는 효과가 없다는 보고와 일치하는 것으로 고압상태에서 전분의 상태변화는 다소 시간이 소요되는 과정인 것으로 생각된다.

고압처리 온도가 가압호화에 미치는 영향

침지온도 50℃, 55℃, 60℃, 70℃에서 각각 30분간 침지하고 각 침지온도와 동일 온도에서 초고압 처리한 시료의 호화도는 도 10에 나타낸 것과 같이 각각 14.69%, 16.49%, 28.62%, 38.71% 였다. 한편 25℃에서 18시간 침지 후 각각 50℃, 55℃, 60℃, 70℃에서 초고압 처리한 시료의 호화도는 18.33%, 27.01%, 32.50%, 44.89% 였다. 모든 시료는 고압 처리온도가 증가함에 따라 호화도가 증가하였다.

특히 60-70℃에서 호화도가 각각 10.09-12.39%로 크게 증가하였다. 이는 쌀의 호화온도가 65-70℃이기 때문에 이 온도영역에서 호화도가 크게 증가하는 것으로 생각된다. 25℃에서 18시간 침지한 시료의 호화도가 고온에서 30분 침지한 것보다 전체적으로 높았다. 이는 침지시간이 호화에 미치는 영향에서 알 수 있듯이 장시간 침지에 의하여 전분조직이 연화되었기 때문에 가압호화가 촉진된 것으로 생각된다.

2-5. 고압처리 현미의 DSC분석

침지온도에 따른 시료의 호화정점온도(peak temperature, Tp)를 표 2 및 도 11에 나타내었다. 시료를 25℃, 50℃, 55℃, 60℃, 70℃에서 각각 30분간 침지한 후 동일온도에서 고압처리를 하였을 때 온도가 증가함에 따라 호화정점온도가 오른쪽으로 이동하는 것을 확인할 수 있다. 이는 온도가 증가함에 따라 쌀전분의 무정형 영역이 우선 호화되기 때문에 상대적으로 전분의 결정형 부분이 증가함에 따라 호화정점온도가 증가된 것으로 판단된다.

네오현미의 DSC 특성

초고압 처리압력 : 600 MPa, 3분
침지시간(분)	침지온도(℃)	엔탈피(J/g)	초기 온도(℃)	정점 온도(℃)
30	0	11.54±0.11	60.67±0.21	67.41±0.04
	25℃	11.36±0.98	58.82±0.12	63.31±0.07
	50℃	9.11±0.30	58.84±0.38	64.94±0.35
	55℃	9.63±0.46	58.78±1.27	65.07±0.60
	60℃	8.30±0.11	59.66±0.19	65.97±0.00
	70℃	7.11±0.74	60.91±0.06	66.91±0.39

실시예 3: 네오현미의 품질특성

이상의 실험결과를 종합한 네오현미의 제조공정은 도 12와 같으며 구체적으로는 2분도정(파라핀-왁스층 제거)한 현미(백진주)를 25℃의 침지온도에서 GABA 함량이 제일 높은 침지시간인 18시간동안 침지(도 13)한 다음 초고압 처리 전 70℃에서 30분 동안 열평형 시킨 후 550-600 MPa에서 3분간 처리하고 25℃에서 자연풍으로 건조하여 제조하며, 이와 같은 처리과정을 거쳐 제조한 현미를 네오현미라 정의한다.

3-1. 수분흡수속도

포화염 용액을 넣은 데시케이터에 시료를 체에 담아 넣고 30℃ 배양기에서 모든 시료의 초기 수분함량을 일정하게 조절하였다. 초기수분함량이 약 15%로 거의 일정하게 조절된 시료 약 2 g과 증류수 20 mL를 시험관에 넣고 30℃ 수조에 침지 하였다. 다음 일정한 시간 간격으로 시료를 채망으로 꺼내어 표면수를 제거한 후 중량을 측정하였다. 수분흡수속도의 계산방법은 아래와 같다.

네오현미 시료의 30℃에서의 수분흡수속도를 백미, 2분도미 및 현미와 비교하여 도 14에 나타내었다. 침지하는 동안 수분함량이 급격히 증가하는 침지 1시간 이내의 흡수특성을 살펴보면 네오현미의 수분흡수속도는 현미에 비교되지 않을 정도로 현저히 향상되었으며 고압처리에 의하여 대조구인 2분도미보다 향상되어 목적하는 백미와 거의 동일하거나 더 빠른 흡수속도를 나타내어 성공적으로 연구목표를 달성하였다.

3-2, 최소조리시간

시료(현미, 2분도미, 네오현미, 백미) 5 g을 채망에 넣고 냄비의 끓는 증류수 200 mL에 담가 가열한다(98±2℃, HD 4413 전기 히터, PHILLIPS, 미국). 10분 후, 1분마다 10알 씩 꺼내어 2개의 슬라이드 글라스 사이에 넣고 눌러서 곡립의 중앙에 호화되지 않은 전분질의 흰점(white core)이 관찰되는 쌀알이 없어지는 시간을 최소조리시간(minimum cooking time)으로 정의하여 평가하였다.

최소조리시간을 표 3에 나타내었다. 현미의 최소조리 시간은 33.5분으로 백미 약 2배, 2분도미는 백미의 약 1.6배에 달하여 침지속도가 매우 느림을 알 수 있다. 이에 비하여 네오현미의 최소조리 시간은 19.3분으로 백미의 80%에 가까운 취반속도를 보였다.

네오현미의 최소조리 시간

시료	최소조리 시간(분)
현미	33.5
2분도미	27.3
네오현미	19.3
백미	16.7

3-3. 취반특성

네오현미 및 대조군인 현미, 2분 도미, 백미를 일반 가정용 전기밥솥을 이용하여 취반하였다. 현미 시료 10 g을 알루미늄 호일컵(직경 50 mm, 높이 60 mm)에 담고 쌀 무게의 1.5배의 증류수를 가한 다음 30분간 침지 후 전기밥솥의 현미취반기능을 이용하여 취반하였으며 20분 간 뜸 들인 후 취반특성 측정 시료로 사용하였다. 네오현미와 2분 도미는 시료 10 g에 쌀 무게 1.5배, 백미는 1.3배의 증류수를 첨가하고 동일한 방법으로 취반하였다.

취반 후 네오현미의 형태변화

600 MPa, 3분
시료		장축	단축	높이	인장비
백미		7.24±0.05	2.73±0.10	2.03±0.08	1.41
2분도미		6.10±0.66	2.85±0.21	2.36±0.11	1.19
현미		5.94±0.12	3.31±0.39	2.59±0.22	1.16
50℃, 55℃, 60℃, 70℃에서 30분 침지	50℃ 고압처리	7.35±0.66	2.98±0.03	2.20±0.10	1.44
	55℃ 고압처리	6.40±0.18	2.47±0.51	2.20±0.25	1.25
	60℃ 고압처리	6.30±0.95	3.17±0.25	2.13±0.12	1.23
	70℃ 고압처리	6.45±0.24	3.20±0.26	2.03±0.14	1.26
25℃에서 18시간침지	50℃ 고압처리	7.23±0.57	2.96±0.19	2.04±0.11	1.41
	55℃ 고압처리	6.81±0.28	3.23±0.24	1.97±0.10	1.33
	60℃ 고압처리	7.10±0.29	3.33±0.57	2.84±0.05	1.39
	70℃ 고압처리	6.51±0.48	3.21±0.02	2.58±0.18	1.27

취반 후 네오현미의 외관을 도 15에서 보면 대조군인 2분 도미에 비해 전분의 노출이 많았고, 네오현미의 형태변화에서 확인하였듯이 육안으로도 처리온도가 상승할수록 침지조건에 상관없이 시료의 길이가 짧아지는 것을 확인할 수 있었다. 하지만 다른 처리조건에서의 시료와 비슷하거나 더 많은 전분이 노출된 것을 알 수 있었고 쌀알의 형태가 그대로 유지되면서 다른 시료에 비해 파열이 관찰되지 않았다. 이것은 초고압 처리를 통하여 세포조직이 붕괴 되면서 조직이 더 치밀해졌기 때문이라고 생각된다.

실시예 4: 네오현미밥의 식미

4-1. 물성

네오현미 시료의 텍스춰(texture)는 Sun Scientific Rheometer(Compac-100, Sun Sci., Japan)를 사용하여 측정조건 테이블 스피드 30 mm/분, 로드 셀 10 kg, 70% 변형(deformation)으로 경도(hardness), 응집성(Cohesivness), 탄력성(springiness), 부착성(stickiness)을 측정하였다. 각 시료 밥알 3개씩을 10회 반복 측정하였으며 1회 측정 시 2회 연속 측정(two-bite compression test)을 실시하여 평균을 산출하였다(도 16).

네오현미 시료의 기계적 관능평가를 실시한 결과는 표 5와 같다. 초고압 처리한 시료의 경도가 대조군인 2분도미와 백미보다 낮았으며 이것은 취반 후의 무게증가를 보면 초고압 처리 시료의 수분함량이 높았기 때문에 경도가 낮은 것을 확인할 수 있었다.

식미종합평가와 정의 상관관계를 보이는 경도 대 부착성의 비인 균형값(balance value)(H₂/H₁)은 50℃에서 처리한 두 시료를 제외하고 2분 도미보다 높은 값을 나타내었다. 처리온도 증가에 따라 경도 값이 낮아지고, 부착성 값이 증가하면서 균형값이 증가하다가 70℃에서 처리한 시료에서 균형값이 떨어지는 것을 확인할 수 있었다. 이것은 취반미의 수분함량이 적어졌기 때문이라고 생각되며 균형값이 떨어져도 2분 도미보다 높거나 유사한 값을 보였다.

네오현미의 취반 후 물성

물리적 특성 시료		부착성, H₂(g)	경도, H₁ (g/㎠)	응집성 (%)	탄성 (%)	껌성 (g)	파쇄성 (g)	균형비 (H₂/H₁)×10² 〔-〕	무게증가
백미		-27.20	10489.39	15.18	20.37	92.87	33.44	0.26	2.17
2분도미		-21.43	13161.57	32.48	33.33	298.85	145.14	0.16	1.93
현미		-12.50	12179.44	39.16	39.58	411.48	193.42	0.10	2.04
50℃, 55℃, 60℃, 70℃에서 30분 침지	50℃ 고압처리	-5.50	9354.14	32.41	33.89	223.93	112.56	0.06	2.36
	55℃ 고압처리	-16.30	9030.28	26.40	24.52	119.66	40.67	0.18	2.26
	60℃ 고압처리	-19.90	7733.68	16.47	18.54	87.12	27.47	0.26	2.21
	70℃ 고압처리	-16.73	8375.42	26.36	26.73	167.22	75.81	0.20	2.07
25℃에서 18시간침지	50℃ 고압처리	-6.33	9137.01	24.97	24.86	178.74	77.86	0.07	2.33
	55℃ 고압처리	-14.89	8206.43	11.94	12.74	73.32	20.61	0.18	2.11
	60℃ 고압처리	-23.75	6352.31	25.15	22.42	108.30	29.32	0.37	2.14
	70℃ 고압처리	-21.58	8830.46	25.84	29.56	159.80	57.96	0.24	2.17

4-2. 관능평가

쌀 시료의 번호를 무작위로 선정하여 용기에 기입한 후 각 쌀 시료 20 g을 흐르는 물에 4-5회 세척 후 무게대비 1.5배의 증류수를 가한 후 30분 침지 후 전기밥솥의 백미취반기능을 이용하여 취사하였다. 쌀 시료로 지은 각 밥의 식미평가를 위하여 식미검정탁자 중앙에 대조군을 놓고 가장자리에 밥 시료를 놓고 대조군과 비교하며 식미검정표에 따라 각 밥시료를 맛보도록 하였다. 식미관능검정이 끝난 후 검정표를 수거하여 시료별, 항목별로 점수를 합계하여 검정인원수(7명)로 나눠 산술평균을 구하였다.

식미평가를 위한 네오현미 시료는 초고압 처리한 시료 중에서 품질특성과 취반특성이 가장 우수 하였던 70℃에서 30분 침지 후 70℃에서 초고압 처리한 시료를 선택하였다. 실제로 취반하였을 경우에 취반특성과 물성 및 모양 등을 고려하여 최적 조건을 설정하였다(표 5 참조). 초고압 처리한 시료의 경우 초고압 처리하지 않은 대조구에 비해 모든 면에서 우수하였다(도 17). 특히 ‘밥알이 거칠지 않고 부드럽다’, ‘밥이 찰지다’의 쌀의 조직감 면에서 높은 값을 나타내었고 대조군에 비하여 섭취 후 현미 미강층의 특유의 이물감이 훨씬 덜 하였다. 그리고 ‘밥을 먹은 후 소화가 잘 될 것 같다’도 대조군에 비해 높은 치를 나타내었는데, 이것은 췌장의 α-아밀라아제를 처리한 후 환원당인 말토오스 함량을 측정한 결과, 초고압 처리한 현미밥이 처리하지 않은 현미밥보다 소화율이 높았다고 보고한 일본의 실험결과와 일치하였다. 그리고 식미면에서 보면 데이터화 하지는 않았지만 백미를 취반하여 비교한 결과 특히 밥맛에서 네오현미의 단맛이 훨씬 우월한 것으로 나타났다. 이것은 초고압 처리 후 가수분해에 의한 환원당 증가와 관련된 것으로 보인다.

취반 후 뜸들이기가 끝난 각 시료의 밥알 10개를 골라 버니어 캘리퍼스(M500-181M, HANDO)를 이용하여 취반미의 장축, 단축 및 높이를 측정하여 생시료 대비 취반미의 인장비(elongation ratio)를 계산하였다. 버니어 캘리퍼스를 통하여 네오현미 취반미의 형태를 보았을 때, 초고압 처리 전 침지조건과 상관없이 50℃에서 초고압 처리한 시료가 백미와 가장 비슷한 형태를 보였다. 처리온도가 증가할수록 장축의 길이가 짧아지고, 장축의 길이가 짧아질수록 밥알의 둘레인 단축과 높이의 길이가 증가하면서 백미 취반미의 형태인 타원형이 아닌 둥근 형태를 보였다(표 4).

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims

다음 단계를 포함하는 취반성 및 식미가 개선된 현미의 제조방법:
(a) 도정 전 현미 중량을 기준으로 도정 후 현미 중량이 98.6-95.0%가 되도록 현미를 도정하는 단계;
(b) 상기 도정한 현미를 25-30℃의 물에 14-22시간 침지하는 단계;
(c) 상기 침지한 현미를 고압처리하는 단계; 및
(d) 상기 고압처리한 현미를 자연건조하는 단계.
제 1 항에 있어서, 상기 고압처리는 50-80℃ 온도에서 400-800 MPa의 압력으로 30초-10분간 실시하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 침지한 현미는 95-170 μg/g의 GABA(gamma-amino butyric acid)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 취반성 및 식미가 개선된 현미.
제 4 항에 있어서, 상기 현미는 취반 후 -19 내지 -24(g)의 부착성(stickiness), 8,300 내지 9,300(g/cm²)의 경도(hardness), 22 내지 28%의 응집성(cohesive), 25 내지 35%의 탄성(springiness), 150 내지 170(g)의 껌성(gumminess) 및 50 내지 70(g)의 파쇄성(brittleness)을 갖는 것을 특징으로 하는 현미.
제 4 항에 있어서, 상기 현미는 취반 후 -20 내지 -23(g)의 부착성(stickiness), 8,500 내지 9,100(g/cm2)의 경도(hardness), 24 내지 27%의 응집성(cohesive), 27 내지 33%의 탄성(springiness), 152 내지 165(g)의 껌성(gumminess) 및 52 내지 65(g)의 파쇄성(brittleness)을 갖는 것을 특징으로 하는 현미.