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찹쌀가루는 찹쌀과 동량의 물을 넣어 25℃ incubator(IQ820, Yamato, Tokyo, Japan)에서 1일 1회씩 저어 주면서 7일간 수침하였다. 수침 공정은 찹쌀의 성분이나 구조를 일부 변형시켜 팽화하기에 적합하도록 하는 과정으로, 이것은 수침 단계에서 발생하는 미생물 및 이들이 분비하는 효소 작용에 의해 유도된다고 보고되었는데, 수침기간을 고문헌에서는 3∼20일로 기록하고 있으나, 최근의 연구에서는 최적 수침 기간을 7일 이내로 보고하고 있으므로 본 연구에서는 수침기간을 7일로 하였다(Park YM & Oh MS 1985; Park JY et al 1992; Lee YH et al 2001; Kang SH & Ryu GH 2002; Kim HR et al 2009a; Kim HR et al 2009b; Park SG 2015). 수침시킨 찹쌀은 3회 수세 후 실온에서 2시간 물기를 제거한 다음 roll mill(돌 캐싱 롤러, 미래산업, 천안)을 이용하여 2회 분쇄하고, 체(20 mesh)를 통과시켰다. 이렇게 분쇄하고 체를 통과시킨 찹쌀가루를 600 g씩 소분하여 -18℃ 냉동고(CS-G11ZX, LG전자(주), 서울)에 저장하면서 시료로 사용하였다. 이때 찹쌀가루의 수분함량은 41.89±0.08%였다.

유과 반죽, 반대기, 바탕 제조를 위한 재료의 비율과 방법은 여러 연구(Baik EY et al 2007; Park JN et al 2008; Yang S et al 2008; Sung NY et al 2011; Kim JY et al 2012)의 결과와 예비 실험을 통해 결정하였고, 실험 조건의 균일화를 위해 유과반죽을 찔 때 솥에서 찌지 않고 100℃의 수증기를 균일하게 발생시키는 콤보텀 오븐을 사용하였다. 재료는 찹쌀가루 100 g, 청주 8 g, 물 8 g, 설탕 6 g, 생콩가루 6 g을 모두 혼합하여 바닥에 구멍이 뚫린 스테인리스 스틸 소재의 트레이(527 mm×323 mm×65 mm, 가로×세로×높이)에 면보와 실리콘 패드를 깔고 혼합한 재료를 높이 1.5 cm 정도 되게 평평하게 펼쳐 넣은 후 뚜껑을 닫지 않고 100℃의 콤보텀 오븐(OSP 6.10, HRS, Eglfing, Germany)에서 20분간 증자하였다(상대습도 100%). 이후 실험 조건별로 Fig. 1과 같이 유과 반죽, 반대기, 바탕을 제조하였다.

Fig. 1. 
Schematic diagram for preparation of Yukwa base.

^* 0, 5, 10, 20 min punching for punching process.

^** 0, 6, 12, 18, 24, 30, 36 hr drying for drying process.

(1) 꽈리치기 조건에 따른 유과 반죽 및 바탕의 제조

증자한 재료를 반죽기(Model K5-A, Kitchen Aid, USA)로 speed no.2(95±5 rpm)와 speed no.4(155±5 rpm)에서 각각 0, 5, 10, 20분간 꽈리치기 하여 유과 반죽을 제조하였다. 이때 사용한 반죽 용기는 밑이 둥근 형태의 타원형(스테인리스 스틸 소재, 용량 5 L)이었다. 꽈리치기한 유과 반죽을 12 cm 간격을 둔 두 개의 나무 판(35 cm×3 cm×0.6 cm, 길이×폭×두께)사이에 넣고, 밀대로 0.6 cm 두께로 밀어 40℃ 열풍건조기(J-300M, Jisico, 서울)에서 2시간 동안 1차 건조를 하고, 이것을 3 cm×1 cm×0.6 cm(길이×폭×두께) 크기로 칼로 절단한 다음 다시 40℃ 열풍건조기에서 22시간 2차 건조하였다. 건조 시 시료는 구멍이 촘촘히 뚫린 금속망에 가지런히 늘어놓고, 열풍건조기에 넣어 바람이 골고루 통하도록 하였다. 시료 제작 시 덧가루는 붙지 않을 최소한도의 양(5 g 내외)만 사용하였고, 후에 붓으로 모두 털어 내었다. 건조가 끝난 성형물(반대기)은 자동 온도 조절 전기 튀김기(Serie F21-RC, Tefal, China)로 120℃에서 1분 30초간 1차 튀김을 하고, 160℃에서 30초간 2차 튀김을 한 후 30분간 키친 타올 위에서 실온 방냉하여 바탕을 제조하였다.

(2) 건조 시간에 따른 반대기 및 바탕의 제조

증자한 재료를 반죽기(Model K5-A, Kitchen Aid, USA)로 95 rpm에서 10분간 꽈리치기한 후, 이것을 위와 같은 방법으로 0.6 cm 두께로 밀어 0시간 건조군은 3 cm×1 cm×0.6 cm(길이×폭×두께) 크기로 플라스틱 스크레퍼(13.5 cm×3.5 cm× 0.3 cm, 가로×세로×두께)를 사용하여 바로 절단하였다. 6, 12, 18, 24, 30, 36시간 건조군은 0.6 cm 두께로 민 반죽을 40 ℃ 열풍건조기(J-300M, Jisico, 서울)에서 2시간 동안 1차 건조를 하고, 이것을 3 cm×1 cm×0.6 cm(길이×폭×두께) 크기로 칼로 절단한 다음, 다시 40℃ 열풍건조기에서 4, 10, 16, 22, 28, 34시간 2차 건조하여 각각 도합 6, 12, 18, 24, 30, 36시간 건조 반대기를 제조하였다. 건조 0시간 시료와 각각의 시간 동안 건조가 끝난 반대기는 자동 온도 조절 전기 튀김기(Serie F21-RC, Tefal, China)로 120℃에서 1분 30초간 1차 튀김을 하고, 160℃에서 30초간 2차 튀김을 한 후 30분간 키친 타올 위에서 실온 방냉하여 바탕을 제조하였다.

(1) 색도

유과 반죽의 색도는 색차계(ZE-2000, Nippon Denshoku, Tokyo, Japan)를 이용하여 시료 겉면의 L, a, b값을 측정하였다. 시료는 두께 0.6 cm로 민 유과 반죽을 직경 2.0 cm의 금속제 커터로 찍어낸 후 작업시 사용한 덧가루를 제거하여 사용하였다. 표준색판으로는 백판(Y=94.96, X=93.00, Z=111.54)을 사용하였다(Lee JK 2000).

(2) 기포 분포

유과 반죽 미량을 슬라이드 글라스에 놓고 커버 글라스로 압착한 다음 광학현미경(CHK, Olympus Optical Co. Ltd., Tai- pei, Taiwan)을 이용하여 40배율로 유과 반죽의 기포 분포를 관찰하였다(Kang SH & Ryu GH 2002).

(3) 미세 구조 관찰

유과 반죽의 미세 구조 관찰을 위해 3 cm×1 cm×0.6 cm(길이×폭×두께)로 성형한 반죽을 -80℃의 냉동고(UB5-25, So- Low, Cincinnati, USA)에서 8시간 냉동 후 칼 사용 시 시료가 손상될 우려가 있어 손으로 냉동 반죽 단면을 절단한 다음, 동결건조기(XL's auto cascade multi refrigerant, Virtis, Germany)로 -45℃에서 72시간 동결 건조시켰다. 동결 건조한 절단 단면을 알루미늄 표본 지지대 위에 얹고 Ion Sputter (E-1045, Hitachi, Tokyo, Japan)를 이용하여 약 150초 동안 Pt coating한 후 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, S-4800, Hitachi, Tokyo, Japan)으로 관찰하였다. 이때 가속 전압은 3.0 kV, 1,000배율로 관찰하였다(Kang SH & Ryu GH 2002).

(4) 조직감

유과 반죽의 조직감은 Texture Analyzer(TA-XT Express, Stable Microsystems Ltd., Surrey, England)를 사용하여 측정하였다. 측정조건은 Table 2와 같다(Kum JS et al 2001).

(1) 수분 함량

반대기의 수분 함량은 상압 가열 건조법으로 열풍건조기(J-300M, Jisico, 서울)를 사용하여 105℃에서 항량이 될 때까지 건조시킨 후 수분 함량을 측정하였다.

(2) 미세 구조 관찰

유과 반죽의 미세 구조 관찰 시와 동일한 방법으로 관찰하였는데, 동결 건조기에 넣는 시료는 이때도 냉동 상태의 반대기를 손으로 절단하여 시료의 손상을 억제하였다.

(1) 팽화율

바탕의 팽화율은 종자치환법에 따라 팽화 전후의 반대기와 바탕 5개의 무게 및 부피를 측정하여 다음과 같이 계산하였다(Lee SA et al 2000; Yang S et al 2008).

a : Yukwa base volume
b : Yukwa Bandegi volume
c : Yukwa Bandegi weight

(2) 외관 및 단면 관찰

바탕의 외관 및 단면은 디지털카메라(Digital IXUS 860IS, Canon, Tokyo, Japan)를 이용하여 관찰하였다(Yu C et al 2006).

모든 실험은 3회 이상 반복하여 이루어졌으며, 그 결과들은 SAS(SAS 9.2, Cary, North Carolina, USA)를 이용하여 분산 분석(ANOVA)과 Duncan's multiple range test로 유의차를 검증하였다.

유과 반죽의 색도 측정 결과는 Table 3과 같으며, 꽈리치기를 하지 않은 군보다 꽈리치기를 한 군이 유의하게 명도(L값)가 커졌다(p<0.001). Cho TO 등(2006), Park YM(2014)도 인절미 제조 시 반죽을 치대면 인절미가 공기를 포집하면서 밝게 되어 L값이 증가하였다고 하여 본 연구와 같은 결과를 나타내었다. 본 연구의 명도 결과는 ｢음식디미방｣(Baik DH 2006), ｢규합총서｣(Yoon SJ 2003) 등의 고서에서 나타낸 반죽에 가는 실이 보이고 유백색이 될 때까지 꽈리가 일도록 치댄다는 것이 꽈리치기에 의한 공기 혼입과 그에 따른 백색화로 인한 것으로 이를 뒷받침하는 결과로 생각되었다. 그러나 꽈리치기를 한 군 사이에서는 명도에 유의차가 나타나지 않았는데, 본 실험의 조건하에서는 꽈리치기 시간이나 속도의 차이에 따른 공기 혼입량에 큰 차이가 없었던 것으로 생각되었다. 적색도(a값)는 꽈리치기에 의해 그 값이 약간 증가했으나, 증가폭이 미미하여 색상에 별 영향은 없을 것으로 생각되었으며, 황색도(b값) 역시 꽈리치기에 의해 그 값이 약간 증가했으나, 증가 폭이 미미하여 색상에는 별 영향을 미치지 않았을 것으로 생각되었다. 따라서 꽈리치기에 의한 반죽의 색상 변화는 공기 혼입에 따른 백탁이 주로 일어나는 것으로 생각되었다.

유과 반죽의 기포 분포는 Fig. 2에 나타낸 것처럼 꽈리치기 속도가 빠를수록, 꽈리치기 시간이 길수록 기포수가 증가하여 균일해지고 미세해졌다. Jeon HJ 등(1995), Kang SH 등(2001)도 꽈리치기 횟수와 시간이 증가함에 따라 반죽 내부에 존재하는 기공의 크기가 작고 기공의 형태가 구형으로 균일하게 분포되는 경향을 보였다고 하여 본 연구와 동일한 결과를 나타내었으며, 이러한 유과 반죽을 건조하여 튀긴 유과는 팽화도가 높고 조직감이 우수한 제품을 생산할 수 있을 것이라고 하였다. 이것은 꽈리치기로 형성된 기공의 크기 및 분포가 반대기의 건조 및 유과의 기공 구조, 팽화도 및 조직감에 중요한 인자가 되기 때문이다. 반죽에 형성된 기공의 크기 및 분포는 건조 및 수분 조절시 내부의 수분 확산에 의한 균일한 수분분포를 초래해 튀길 때 유과 특유의 부드러운 조직감에 중요한 역할을 한다고 알려져 있다(Kang SH & Ryu GH 2002).

Fig. 2. 
Air cell structure of Yukwa dough with various levels of punching speed and time (×40)¹⁾.

¹⁾ 0 min; No punching, S2_05; 95 rpm for 5 min, S2_10; 95 rpm for 10 min, S2_20; 95 rpm for 20 min, S4_05; 155 rpm for 5 min, S4_10; 155 rpm for 10 min, S4_20; 155 rpm for 20 min.

주사 전자 현미경으로 관찰한 유과 반죽의 미세 구조를 Fig. 3에 나타내었다. 꽈리치기 시간이 증가함에 따라 초기에 전분 입자의 붕괴가 일어나지 않아 매끄럽던 표면이 점차 입자의 표면 구조가 붕괴되어 거칠어지고 주위의 빈 공간이 증가하는 것을 관찰할 수 있어, 꽈리치기기가 진행됨에 따라 전분 입자의 조직 구조가 파괴되어 공기를 포집할 수 있는 막을 형성할 수 있게 되는 것으로 생각되었다. 이러한 변화는 155 rpm이 95 rpm보다 더 강하게 나타났다.

Fig. 3. 
Scanning electron micrographs of Yukwa dough with various levels of punching speed and time (×1,000)¹⁾.

¹⁾ 0 min; No punching, S2_05; 95 rpm for 5 min, S2_10; 95 rpm for 10 min, S2_20; 95 rpm for 20 min, S4_05; 155 rpm for 5 min, S4_10; 155 rpm for 10 min, S4_20; 155 rpm for 20 min.

유과 반죽의 조직감은 Table 4에 나타내었다. Texture profile analysis test결과 경도, 부착성, 탄력성, 검성, 씹힘성은 모두 꽈리치기를 하지 않은 군이 가장 높았으며, 응집성은 유의차가 없었다. 전통적인 유과제조 공정에서 증자한 유과 반죽을 봉으로 꽈리치기하면 처음보다 가해지는 힘이 감소하는 것을 경험적으로 느낄 수 있으며, Cho TO 등(2006), Park YM(2014)도 인절미 제조 시 반죽을 치대면 경도가 낮아진다고 하여 본 연구와 같은 결과를 나타내었다. 꽈리치기 속도와 시간의 영향은 경도와 부착성, 검성은 95 rpm과 155 rpm 모두 꽈리치기 5분 후에 급격히 감소했다가 시간이 증가할수록 그 값이 점차 증가하였으며, 155 rpm이 95 rpm보다 상기 경향이 더 강하게 나타났다. 이와 같은 결과는 처음에 꽈리치기에 의해 아밀로펙틴의 결합이 끊어져 연해지고 부착성이 줄어드나, 꽈리치기가 계속 진행됨에 따라 아밀로펙틴이 서로 엉켜서 점차 치밀해져 경도, 부착성, 검성이 증가했기 때문으로 생각되며, 155 rpm이 95 rpm보다 에너지가 더 크므로 상기의 경향이 더 강하게 나타난 것으로 생각되었다(Sohn KH 2006).

탄력성은 95 rpm과 155 rpm 모두 꽈리치기 시간에 따른 유의차를 나타내지 않았다. 씹힘성은 95 rpm은 5분, 10분, 20분 순으로 씹힘성이 감소되었으나, 155 rpm은 꽈리치기 시간에 따른 씹힘성에 유의차가 나타나지 않았는데, 이는 155 rpm에서는 5분 꽈리치기로 씹힘성이 95 rpm에서 15분 꽈리치기한 정도로 저하하여 거의 최저치에 도달하였고 그 이상의 꽈리치기에서는 씹힘성에 큰 변화가 없었던 것으로 생각되었다.

이상 꽈리치기 공정이 유과 반죽의 조직감에 미치는 영향을 살펴 보았는데, Kang SH 등(2001)은 유과의 조직감이 유과 반죽의 점탄성 및 기포의 크기 및 분포에 의해 결정된다고 하였다. 일정시간 이상의 꽈리치기를 실시함으로써 혼입되는 공기가 균일하고 미세하게 분포되고, 반죽의 물성 변화가 적절하게 일어나, 기름에 튀길 때 기공의 팽창이 고르게 일어나고 구조가 유지되는 것으로 생각되었다.

Table 5에 꽈리치기 조건에 따른 바탕의 팽화율을 나타내었다. 팽화율은 155 rpm의 5분 꽈리치기에서 가장 높았으며, 155 rpm의 10분, 95 rpm의 5분 및 10분 꽈리치기에서는 그 다음으로 팽화율이 높았다(p<0.001). 155 rpm의 20분 꽈리치기에서는 팽화율이 가장 낮아서 빠른 속도로 장시간 치댄 경우는 꽈리치기를 전혀 하지 않은 경우와 마찬가지로 팽화가 잘 일어나지 않는 것을 나타내었다. Fig. 1에서 유과 반죽의 기포 분포는 꽈리치기 속도가 빠를수록, 꽈리치기 시간이 길수록 기포수가 증가하여 균일해지고 미세해졌는데, 팽화율은 155 rpm의 20분 꽈리치기에서처럼 빠른 속도로 오랜 시간 치대어 반죽의 물성이 단단해지면 혼입된 기포가 균일하게 분포하였음에도 불구하고, 유과의 팽화가 잘 일어나지 않았다. 155 rpm에서 5분 또는 95 rpm에서 5∼10분의 꽈리치기로 공기의 혼입 및 조직의 연화가 알맞게 일어나야 혼입된 공기가 팽창시 공기를 둘러싼 기벽을 잘 밀어내어 팽화가 순조롭게 일어나는 것으로 생각되었다.

Fig. 4에 꽈리치기 조건에 따른 바탕의 외관과 단면을 나타내었다. 외관은 꽈리치기를 하지 않은 바탕의 표면은 매우 거칠고 모양이 불균일하게 부풀었으며, 표면색은 진한 황색을 나타내었다. 이때의 단면은 큰 기공이 존재하는 공동상의 형태로 불균일한 기공 구조를 나타내어 꽈리치기 과정이 부족하거나 생략되면 유과의 품질이 매우 나빠지는 것을 나타내었고, 이러한 결과는 여러 연구에서도 보고된 바 있다(Jeon HJ et al 1995; Shin DH & Choi U 1990). 이에 반해 95 rpm에서 10분 또는 155 rpm에서 5분간 꽈리치기한 바탕의 외관은 표면이 매끄럽고 연한 황색으로 잘 부풀었으며, 단면은 기공이 균일한 조직 구조를 형성하였다. 95 rpm에서 10분 교반한 바탕은 155 rpm에서 5분 교반한 바탕보다 팽화율은 약간 낮았지만 기공의 상태가 가장 균일하게 팽화하였고, 155 rpm에서 5분 교반한 바탕은 기공의 상태도 균일하였고 팽화율이 가장 높았다. 반면, 155 rpm에서 20분 꽈리치기한 바탕은 외관이 가장 작고 색이 진하며, 단면의 기공상태가 너무 조밀하여 유과 특유의 부드러운 느낌이 나지 않았다. 따라서 바탕에 적당한 부피와 색, 기공의 균일성을 부여하는 꽈리치기 조건은 95 rpm에서 10분 또는 155 rpm에서 5분간 교반하는 조건으로 생각되었다.

Fig. 4. 
Appearance and cross section of Yukwa base with various levels of punching speed and time¹⁾.

¹⁾ 0 min; No punching, S2_05; 95 rpm for 5 min, S2_10; 95 rpm for 10 min, S2_20; 95 rpm for 20 min, S4_05; 155 rpm for 5 min, S4_10; 155 rpm for 10 min, S4_20; 155 rpm for 20 min.

건조 시간에 따른 반대기의 수분 함량은 40℃에서 36시간동안 건조하여 그 변화를 Table 6에 나타내었다. 반대기의 수분 함량은 건조 12시간까지 급격하게 감소하여 처음 45.72%에서 20.12%까지 감소하였으나, 그 이후에는 완만한 수분 함량 감소가 나타나서 24시간 후에는 14.93%, 36시간 후에는 12.73%의 수분 함량을 나타내었다. Lee SA 등(2000)도 반대기의 건조 과정 중 초기에는 수분 감소가 빠르게 일어나고, 점차 수분 감소 속도가 완만해지는 것을 보고하여 본 연구와 동일한 결과를 나타내었다.

주사 전자 현미경으로 관찰한 반대기의 미세 구조를 Fig. 5에 나타내었다. 건조 0시간과 6시간의 반대기에서는 입자의 표면 구조가 일부 유지되어 있으나, 건조 12시간의 반대기부터 수분 증발이 많아짐에 따라 구조의 붕괴가 일어나 주위에 빈 공간이 군데군데 보이고 있으며, 건조 24∼36시간의 구조는 비슷한 형태를 나타내어서 24시간 이상의 건조에 따른 미세 구조의 변화는 크게 없는 것으로 생각되었다.

Fig. 5. 
Scanning electron micrographs of Yukwa Bandegi with various levels of drying time (×1,000).

Table 7에 건조 시간에 따른 바탕의 팽화율을 나타내었다. 24시간 건조까지는 건조 시간이 증가함에 따라 팽화율이 증가하였으나, 30시간 건조부터 감소하기 시작하여 24시간 건조 시 바탕의 팽화율이 가장 높았다. 반대기의 수분 함량은 유과의 조직감 및 팽화율과 밀접한 관계를 가지는 것이 알려져 있는데(Lee SA et al 2000; Lee YH et al 2001), 본 연구에서 가장 팽화율이 높았던 24시간 건조 시의 반대기의 수분함량은 14.93%였다. 기존에 보고된 유과의 팽화에 적절한 수분 함량은 Shin DH & Choi U(1990)는 12∼14%, Lee SA 등(2000)은 17%, Lee YH 등(2001)은 18%로 본 연구와 차이가 있으나, Kang SH & Ryu GH(2002)는 14∼17%로 15% 정도인 본 연구와 같은 범위에 속하였다. 이처럼 연구에 따라 최적 수분 함량에 차이가 나는 것은 재료 및 실험 조건, 실험 환경에 따른 차이로 생각된다. 반대기의 수분은 튀김 시 상 변화에 의한 기공 형성제 역할 뿐 아니라, 기공을 유지할 수 있는 점탄성에 중요한 인자로서 알려져 있는데(Kang SH et al 2001), 반대기의 수분 함량이 높으면 과량의 기공 형성으로 튀김시 형성되는 아밀로펙틴막이 얇고 약해서 파열되며, 수분이 너무 적으면 아밀로펙틴의 호화가 거의 일어나지 않아 팽화가 원활하게 일어나지 않는다고 한다(Lee SA et al 2000; Lee YH et al 2001). 본 연구에서 0∼18시간 건조 시 수분 함량 45.72∼16.72%는 적정 수분 함량보다 높아서 원할한 팽화가 일어나지 않았던 것으로 생각되며, 30∼36시간 건조 시 수분 함량 13.52∼12.73%는 적정 수분 함량에 부족하여 팽화가 부족했던 것으로 생각되었다.

Fig. 6에 건조 시간에 따른 바탕의 외관과 단면을 나타내었다. 바탕의 외관은 건조 0시간에는 형태를 제대로 형성하지 못하고 표면이 심하게 일그러지면서 늘어진 형태가 관찰되었고, 건조 6시간의 바탕은 건조 0시간에 비하여 외관이 유과 형태를 갖추기는 했으나, 모양을 유지하지 못하고 표면이 수축하였다. 즉, 건조 0∼6시간의 경우는 Table 7에 나타낸 것처럼 팽화가 현저히 부족하고, 유과의 외관도 갖추지 못하였다. 건조 12시간 이후의 바탕들은 모두 유과 형태를 갖추었고 그 모양을 유지하였다. 바탕의 단면 구조는 건조 0∼18시간의 바탕에서 공동상이 나타났고 이로 인한 불균일한 기포의 분포가 관찰되었다. 이와 대조적으로 건조 24∼36시간의 바탕의 단면구조는 모두 균일하고 미세한 기포의 분포가 관찰되었는데, Fig. 4에서 반대기의 미세 구조가 건조 24∼36시간에서 비슷한 형태를 나타낸 것이 위의 결과를 초래한 것으로 생각되었다. 이상으로 균일한 기공 구조 형성에는 40℃에서 24시간 이상 건조하여 수분 함량 15% 부근까지 건조할 필요가 있으며, 24시간보다 더 오래 건조하여 수분 함량이 더 낮아지면 균일한 기공 구조는 형성되나 팽화율이 떨어지므로 24시간 건조가 가장 적합한 것으로 생각되었다.

Fig. 6. 
Appearance and cross section of Yukwa base with various levels of drying time.