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Journal of the East Asian Society of Dietary Life - Vol. 30 , No. 4

[ Original research ]
Journal of the East Asian Society of Dietary Life - Vol. 30, No. 4, pp.261-273
Abbreviation: J East Asian Soc Diet Life
ISSN: 1225-6781 (Print) 2288-8802 (Online)
Print publication date 31 Aug 2020
Received 05 Jun 2020 Revised 21 Jul 2020 Accepted 21 Jul 2020
DOI: https://doi.org/10.17495/easdl.2020.8.30.4.261

차전자피 분말을 첨가한 식빵의 저장중 노화에 미치는 영향
전소현1 ; 김다희2 ; 김수진2 ; 김미리3,
1충남대학교 식품영양학과 박사과정
2충남대학교 식품영양학과 석사과정
3충남대학교 식품영양학과 교수

Effects of Bread Added with psyllium Husk Powder on Aging during Storage
So Hean Jeon1 ; Da Hee Kim2 ; Su Jin Kim2 ; Mee Ree Kim3,
1Ph. D. Student, Dept. of Food & Nutrition, Chungnam National University, Daejeon 34134, Republic of Korea
2Master Student, Dept. of Food & Nutrition, Chungnam National University, Daejeon 34134, Republic of Korea
3Professor, Dept. of Food & Nutrition, Chungnam National University, Daejeon 34134, Republic of Korea
Correspondence to : Mee Ree Kim, Tel: +82-42-821-6837, Fax: +82-42-821-8671, E-mail: mrkim@cnu.ac.kr


Abstract

The purpose of this study was to evaluate the storage quality characteristics of white bread supplemented with psyllium husk powder (0, 2.5, 5.0, 7.5, 10, and 15%) during storage at 4℃ for 5 days. During the entire storage period, moisture content was higher in bread containing with added psyllium husk powder compared with the control bread. Textural properties analysis according to TPA (texture profile analysis) showed that the hardness of the control group maintained a lower gap than breads with added psyllium husk powder during the entire storage period. Moreover, DSC (differential scanning calorimetry) results show that the ΔH (crystal melting enthalpy) of bread containing psyllium husk powder was lower than that of control bread, which indicates the slowing down of retrogradation. The total phenolic content increased with increasing amount of psyllium husk powder. Antioxidant activities, such as hydroxyl radical scavenging activity, of white bread containing psyllium husk powder increased with increasing amount of psyllium husk powder. The sensory preference test results demonstrated that bread with 5.0% added psyllium husk powder scored higher in terms of overall preference compared to the others. These results suggest that bread added with psyllium husk powder showed delayed retrogradation of bread during storage.


Keywords: psyllium husk powder, white bread, TPA, DSC

서 론

차전자피(psyllium husk)는 질경이(Plantago ovata Forsskaol)의 성숙한 종자인 차전자의 껍질을 일컫는 말이다. 질경이과에 속한 다년생초본인 질경이는 6개에서 8개의 흑색 종자가 나오며, 종자는 납작한 타원형으로 길이가 2 mm에서 2.5 mm정도이며, 두께는 0.3 mm에서 0.5 mm정도로 바깥면에 광택 있는 갈색 또는 황갈색을 나타내는데, 이 바깥면 부분이 차전자피이다. 차전자피는 생체내 소화효소에 의해 대부분 가수분해되지 않는 난소화성 식이섬유소원으로 장내세균에 의해 이용되므로 에너지 열량이 낮아 저칼로리 식품소재로서 주목받고 있다(Davidson MH 등 1998). 차전자피에 다량 포함된 arabinoxylan 등의 식이섬유는 점도가 높고 수분흡수력이 좋아 물에 넣었을 때 겔과 같은 특성을 띠어 가공식품의 안정제 등에 활용되기도 한다(Thakur VK & Thakur MK 2014).

차전자피의 주요 성분으로는 다량의 점액질, aucubin, polysaccharide, galactan, succinic acid 등이 알려져 있으며 선행연구에 따르면 차전자피의 aucubin 성분은 제2형 당뇨병 환자의 총 콜레스테롤 농도 저하작용 등 만성 퇴행성 질환에 대해서도 예방 및 치료 효과가 있다는 연구결과가 보고되었다(Anderson JW 등 1999). 이밖에도 차전자피가 함유된 시판용 체지방 감량제만으로 배변상황이 개선되고, 혈청지질 농도가 감소되었으며(Yim MY 등 2002), 차전자피 투여군에서 GPT 및 GOT 등의 혈청 임상생활학적 지표효소 활성이 낮게 나타났다(Hong SS 등 2002). 또한 차전자피의 첨가가 체중을 감소시키고, 변의 건조중량을 유의적으로 증가시켜 부작용없이 배설이 개선된 연구(Hong SS 등 2003)와 같이 생리활성에 관한 선행연구는 많이 진행되고 있다. 그러나 차전자피를 식품에 접목한 국내 연구로는 차전자피를 이용하여 제조한 구운 쌀 도넛의 품질 특성 및 노화 특성 연구(Shin SY 등 2018), 차전자피 분말 및 가식성 코팅에 의한 도넛의 품질 변화(Oh HB 등 2019), 차전자피 함량에 따른 쌀 압출성형물의 물리적 특성(Lee JW & Ryu GH 2019), 차전자피 분말을 첨가한 석류젤리의 품질 특성 연구(Kim HN 2019) 정도로 식품에 차전자피를 접목한 연구가 매우 미흡한 실정이다.

최근 제빵에서 식이섬유에 대한 중요성이 재인식되면서 식이섬유 첨가에 따른 제빵특성에 관한 연구가 진행되고 있으며(Lee HY & Suh SC 2002), 식이섬유를 빵에 첨가하여 제조하는 사례가 증가하고 있다(Alexandrina S 등 2017). 실제로 식이섬유는 빵의 볼륨, 탄력성, 껍질의 부드러움, 견고성을 조절하며(Esphark NS 2016), 낮은 수준의 수용성 식이섬유의 첨가는 반죽의 구조를 강화시키고, 제품의 질을 향상시킨다(Sivam AS 등 2011). 이러한 연구 결과를 근거로 제빵 제품의 노화를 방지하여 저장성을 증가시키고, 항산화 활성을 가진 기능성 소재로 식이섬유가 풍부한 차전자피(psylloum husk)를 첨가한 식빵을 제조하여 차전자피 식이섬유의 높은 수분흡착력이 제품의 품질에 어떠한 영향을 미치는지 연구하고 저장특성을 알아보고자 하였다. 또한 관능평가를 통해 차전자피 첨가 식빵의 적절한 첨가 비율과 제빵의 최적 조건을 제시하고자 하였다.


재료 및 방법
1. 실험재료

본 실험에 사용한 차전자피(Solgar Vitamin & Herb Co., Ltd., NewYork, NY, USA)는 분말 제품을 시중에서 구매하여 사용하였으며, 강력분(Samyang Flour Mills Co., Ltd., Asan, Korea), 설탕(Samyang Well Food Co., Ltd., Seoul, Korea), 소금(Shinahn Bay Salt Co., Busan, Korea), 버터(Seoulmilk Co., Ltd., Seoul, Korea), 분유(Seoulmilk Co., Ltd., Yangju, Korea), 생이스트(Gloripan Co., Ltd., Pyeongtaek, Korea)를 실험재료로 사용하였다.

2. 식빵의 제조

차전자피의 첨가량을 달리한 식빵의 제조에 사용된 반죽의 배합비는 Table 1과 같고, 제조방법은 Fig. 1과 같다. 차전자피 첨가군은 밀가루 100 g 대비 2.5%, 5%, 7.5%, 10%, 15%로 차전자피 첨가량을 달리하여 제조하였고, 차전자피 분말은 차전자피 50 g에 2배의 물을 넣어 불림(수용액을 만들어 침지)과정을 통해 수화 후 사용하였다. 제빵공정은 직접반죽법(straight dough method)에 준하여 차전자피 분말의 적절한 첨가비를 찾기 위해 0∼100%까지 첨가량을 다양하게 하여 예비실험과 관능실험를 진행한 후, 결과를 바탕으로 가장 적절했던 0, 2.5, 5.0, 7.5, 10, 15%로 첨가량을 선정하였다. 믹서기(Model YSM50, 400 × 600 × 1,100, Daeyung Bakery Machinery Co., Ltd., Seoul, Korea)에 넣고 재료를 혼합한 후, 클린업 단계에서 버터를 넣어 최종단계까지 믹싱하여 발효실(Aeromat 1.08, Wachtel, Hilden, Germany)에서 60분간 1차 발효(건열 26℃, 습열 76%)를 하였다. 1차 발효가 끝난 후, 3등분으로 분할하여 둥글리기 한 후 10분간 중간발효를 하고, 성형한 반죽을 식빵팬에 팬닝하여 35분간 2차 발효(건열 36℃, 습열 85%)를 하였다. 오븐(THE PICCOLO Ⅱ-3, Wachtel, Hilden, Germany)에서 윗불 185℃, 아랫불 160℃에서 30분을 굽고 1시간 방냉하여 완전히 식힌 다음 polyethylene 비닐로 포장하여 저장고(B.O.D incubator, HB-103M, Hanbaek Co., Seoul Korea)에서 5일간 4.0℃±0.2℃에 저장하면서 실험을 진행하였다.

Table 1. 
Formulas of white bread added with different amount of psyllium husk powder
Ingredients (%) Control1) PHP 2.5 PHP 5.0 PHP 7.5 PHP 10 PHP 15
Wheat flour 100 97.5 95.0 92.5 90.0 85.0
Psyllium husk powder 0 2.5 5 7.5 10 15
Salt 2 2 2 2 2 2
Sugar 5 5 5 5 5 5
Butter 4 4 4 4 4 4
Yeast 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5
Water 64 72 80 91 105 120
Powdered milk 2 2 2 2 2 2
1) Control: white bread added with 0% psyllium husk powder.
PHP 2.5: white bread added with 2.5% psyllium husk powder.
PHP 5.0: white bread added with 5.0% psyllium husk powder.
PHP 7.5: white bread added with 7.5% psyllium husk powder.
PHP 10: white bread added with 10% psyllium husk powder.
PHP 15: white bread added with 15% psyllium husk powder.


Fig. 1. 
Formula of white bread added with different levels psyllium husk powder.

3. 식빵의 수분

식빵의 수분함량은 후드믹서기(HMF-985, Hanil, Seoul, Korea)를 이용하여 분쇄하고, 각 시료를 약 1.5 g 취하여 적외선 수분측정기(ISCO, US/Retriever 500, Sartorius, Frankfurt, Germany)를 사용하여 측정하였다. 실험을 3회 반복 측정하고 그 평균값을 구하였다.

4. 식빵의 당도 및 환원당

당도는 시료 5 g에 증류수 45 mL를 넣고 Bag Mixer (Model 400, Interscience, Mourjou, France)의 속도를 7로 하여 2분간 균질화한 후 4,326.7×g에서 20분간 원심분리하여 취한 상층액을 당도계(N-1E Brix 0∼32%, Atago, Tokyo, Japan)를 사용하여 측정하였다.

환원당은 시료 5 g에 증류수 45 mL를 첨가하고 Bag Mixer(Interscience)로 균질화(speed 7, 2 min)한 후 dinitrosalicylic acid(DNS)에 의한 비색법(Miller GL 1959)으로 분광광도계(UV-1800 240V, Beckman, Fullerton, CA, USA)를 사용하여 550 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준곡선은 포도당(Sigma Aldrich Co., St. Louis, MO, USA)을 농도별로 반응시켜 작성하였다.

5. 식빵의 기계적 조직감

식빵의 조직감 특성을 알아보기 위하여 Texture analyser(TA/XT2, Stable Micro System Ltd., London, England)를 사용하여 식빵의 crust 부분을 제거 후 crumb 부분만 정사각형 모양(1 cm × 1 cm × 1 cm)으로 깍둑썰기하여 probe를 연속 2회 압착하였을 때 얻어지는 힘-시간 곡선으로부터 경도(hardness), 탄력성(springiness), 응집성(cohesiveness), 검성(gumminess), 씹힘성(chewiness), 복원성(resillience)을 측정하였다. 분석 조건은 Pre-test speed 2.0 mm/s, Test speed 0.5 mm/s, Post-test speed 3.0 mm/s, Strain 50.0%, Force 5 g으로 하여 측정하였다.

6. 시차주사열량계(DSC)에 의한 노화도 특성

차전자피 첨가가 식빵의 노화에 미치는 영향을 조사하기 위하여 Kim HJ 등(2013)의 실험방법을 참고하여 시차주사열량계(DSC, Differential Scanning Calorimetry)(DSC1, Mettler Toledo, Greifensee, Switzerland)를 통해 노화 특성을 측정하였다. 제빵 직후의 식빵과 4℃에서 5일 동안 저장한 빵을 동결건조 및 분쇄한 후 standard volume pan(00026763, Mettler Toledo)에 분쇄한 샘플 2 μg과 증류수 8 μL를 넣고 수분이 증발하지 않도록 sample sealing press(Mettler Toledo)에 넣고 밀봉하였다. 이때 시료는 10℃/min의 속도로 15℃에서 90℃까지 가열하였으며, sensitivity는 0.04 μW로 하였고, endothermic peak의 면적(ΔH) 및 호화개시온도(TO), 최고호화온도(TP), 호화완료온도(TC)는 STARe Software(Mettler Toledo, Toledo, OH, USA)로 분석하였다.

7. 총 페놀 함량

총 페놀 함량은 Folin-Ciocalteu’s phenol reagent가 페놀성 화합물에 의해 몰리브덴 청색으로 환원되는 원리로 측정하였다(Singleton VL 등 1999). 시료 1.5 g에 메탄올 25 mL를 넣고 12시간 동안 교반하여 3,000 rpm으로 4℃에서 10분간 원심 분리하여(Hanil) 얻어진 상징액을 증발농축기(EYELA SB-1000, Tokyo Rikakikai Co., Ltd., Tokyo, Japan)로 용매를 휘발하여 추출액만 얻었다. 각각 추출물 200 mg에 메탄올을 2 mL 넣어 100 mg/mL 농도의 추출물 용액을 시료 용액으로 사용하여 측정하였다. 시료 100 μL에 증류수 100 μL와 0.2 N Folin-Ciocalteu’s reagent 1 mL를 넣고 5분간 반응시킨 후 7.5% Na2CO3 800 μL를 넣고 빛을 차단하여 30분간 반응시키고, 760 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준 검량선은 포화 tannic acid(Yakuri Pure Chemicals Co., Kyoyo, Japan)를 사용하였다.

8. DPPH 라디칼 소거능

항산화 활성을 가지는 물질과 만나면 항산화 물질이 DPPH(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl)의 라디칼을 소거시켜 탈색되는 점을 이용하여 DPPH 라디칼 소거 활성을 측정하는 방법이다. 총 페놀의 시료와 동일한 방법으로 추출하여 200 mg/mL 농도로 희석한 추출물 용액을 시료 용액으로 사용하여 측정하였다. 농도별로 희석한 시료용액 50 μL에 1.5 × 10-4 mM DPPH 용액 150 μL를 넣고 빛을 차단하여 30분 동안 반응시킨 후 515 nm에서 흡광도를 측정하였다. DPPH 라디칼 소거능(%)을 아래 식으로 계산하고, 농도별 라디칼 소거능에 대한 검량선에서 DPPH 라디칼 소거능이 50%가 되는 농도인 IC50 값을 구하였다(Blois MS 1958).

Free radicalscavenging effect%=AbsDPPH-AbssampleAbsDPPH×100
9. 식빵의 관능적 특성

차전자피 분말을 첨가한 빵에 대한 기호도 관능검사와 강도 관능검사를 평가하였다. 기호도 검사는 평가항목으로 전반적인 외관, 냄새, 맛, 조직감, 전체적인 기호도, 구입의향에 대하여 9점 척도(1점 매우 싫다, 9점 매우 좋다)를 사용하여 충남대학교 식품영양학과 학생 10명과 30∼40대 주부 10명을 대상으로 관능평가를 실시하였다.

강도특성은 충남대학교 식품영양학과 대학원생과 학부생 중에서 검사방법 및 관능적 품질 특성에 대한 교육과 예비검사를 통해 참여 의지가 강하고 적극적인 성격을 보인 12명을 최종적인 관능검사원으로 선정하였다. 이들에게 식빵의 외관, 향미, 맛, 텍