전분재료를 활용한 만두피의 품질 특성
Abstract
This study was conducated for the development of high functional dumpling shells using starches as substitutes to overcome the problems of material characteristics of wheat flour and the evaluation of its effects. In this study, we developed the optimum compounding ratio using modified tapioca and potato starch, and produced a high-functional dumpling shell with an increase of more than 30% transparency. In addition, we achieved an enhancement in the retrogradation inhibition power by more than 60% increase. The gelatinization temperature of the dumpling shell decreased with the increasing starch content; at 95℃, the initial viscosity, viscosity after 15 min, and maximum viscosity were all increased with increasing potato starch content, as measured via amylography. Addition of increasing amounts of starch resulted in increasing L values. Considering the textural characteristics, the starch additive made the dumplings softer, more cohesive, and less springy. As compared to existing wheat flour dumpling shells, our dumpling shells showed enhancement of all factors evaluated, including transparency, retrogradation, and texture. Therefore, we propose that dumplings using starch will contribute to the expansion of market demand, and also provide an application possibility of using starch for various other businesses, such as noodle, bakery, and special food products.
Keywords:
dumpling shell, starch, transparency, potato, tapioca서 론
기존 만두피의 제조 및 생산은 대부분 밀가루로만 구성되며, 일부 제품에 찹쌀가루를 소량 첨가하여 제조, 생산되고 있다. 만두피의 주재료인 밀가루는 글루텐이 포함되어 특유의 쫄깃하고 찰진 식감을 만들어주는 특성 때문에 식품으로 소비량이 가장 많다. 하지만 글루텐은 물에 용해되어 풀어지지 않는 불용성 단백질로서 소아지방변증(celiac disease)을 일으키므로, 글루텐에 대한 민감한 면역반응을 가지고 있는 사람들은 일체 피해야 한다(Gweon TG 등 2013). 최근 서구에서도 GMO(Genetically Modified Organism) 제품으로 생산된 밀가루와 글루텐 단백질이 없는 제품에 대한 관심이 계속적으로 증가하고 있다. 현재 만두의 유통은 대부분 현재 냉동상태로 보급되며, 이를 직영점이나 가맹점에서 중탕기를 이용하여 찐 다음 공급하고 있다. 이러한 경우, 조리 후에 만두피가 빠른 시간 내에 굳어져 식감 및 기호도가 현저히 떨어지는 문제점들이 발생하고 있다. 따라서 밀가루가 가지는 원재료의 문제적 성질을 근본적으로 대체하기 위한 시도로서 밀가루보다 호화되기 쉽고 찰진 질감을 가지는 하이드록시프로필화 타피오카 전분과 감자전분을 이용하고자 하였다.
타피오카 전분은 카사바의 뿌리로부터 추출한 것으로, 동남아시아, 아프리카, 브라질 등 열대지방에서 주식에 가까운 주요한 자원이다. 이는 점성이 높고 무색투명하며 쫄깃한 식감을 가지는, 소화 및 흡수가 잘 되는 전분이다(Lee JK 등 2013). 특히 타피오카의 히드록시프로필기를 알칼리 치환시켜 얻어지는 변성전분은 반죽의 조직감과 투명도를 개선시키는 장점이 있어 식품산업에 활용도가 높아지고 있는 추세이다(Choi MH & Yoo BS 2007). 또한 감자 전분은 글루텐이 없는 소재로 옥수수, 감자, 고구마, 타피오카, 쌀 등의 식물에서 얻어지는 가장 풍부한 천연원료 중의 하나인 고분자 물질이다(Kang IR & Han JA 2015). 때문에 최근 식품산업에서 밀가루 제품의 탄력성과 점착성을 높이기 위해 대체, 보완할 수 있는 다른 원료로써 다양한 전분을 이용하고 있다. 전분을 이용한 만두피는 영양적 측면뿐만 아니라 팽윤, 호화, 겔화, 노화 등 다양한 기능을 가지고 있다(Socorro M 등 1989; Englyst HN 등 1992; Chung HJ 등 2006; Lehmann U & Robin F 2007; Singh J 등 2010).
밀가루 대체 만두피 개발을 위해 다양한 원료를 첨가하여 품질특성을 살펴본 연구로는 콩가루(Pyun JW 등 2001), 쌀가루(Lee IO 2003), 홍어 분말(Cho HS & Kim KH 2008), 새우 분말(Kim KH 등 2009), 파래 분말(Park BH 등 2010), 새송이 분말(Kang BH 등 2011), 비파 잎 분말(Park ID 2012), 고아미 가루(Kim HA & Lee KH 2013), 울금(Seo JS 2015) 등을 첨가하여 제조한 만두피에 대한 특성 연구가 보고되었다. 그러나 이들 연구는 주로 밀가루 만두피에 천연 원료를 첨가하여 기능성을 높인 것으로서, 근본적으로 밀가루를 대체하는 경제성과 기호도를 갖춘 만두피로 활용하기 어려운 단점이 있다.
이에 본 연구는 기존 밀가루를 대체할 수 있는 원료로서 감자 전분과 하이드록시프로필화 타피오카 전분을 활용하여 만두피를 제조하고, 밀가루 만두피와 투명도, 조직감, 노화도 등 주요 특성을 비교 분석함으로써, 기존 밀가루 만두피가 가지는 재료의 문제점을 해결할 수 있는 만두피 개발에 이용하고자 하였다.
재료 및 방법
1. 재료
만두피 제조에 사용된 감자 전분 및 타피오카 변성 전분은 ㈜삼양제넥스(Samyang Genex Co., Seoul, Korea)에서 구입하여 사용하였다. 타피오카 변성 전분은 알칼리촉매하에서 propylene oxide를 첨가하여 glucose 단위 2번 탄소 위치에 hydroxy propyl기를 치환시켜 제조된 것을 사용하였다. 밀가루는 제면용 중력분(Daehan flour Co., Seoul, Korea), 쇼트닝은 ㈜오뚜기(Ottogi Co., Ltd., Seoul, Korea), Pectin은 덕산과학(Duksan Science, Seoul, Korea)에서 구입하여 사용하였다.
2. 만두피 제조
밀가루 만두피와 감자 전분 및 타피오카 변성 전분을 주원료로 한 만두피는 Table 1과 같은 배합비로 제조하였다. 첨가재료 중 pectin은 만두피의 조직감 향상을 위해 예비실험을 거쳐 3% 비율로 첨가하였다. 만두피 제조는 먼저 Mixer(5KPM50, Kitchen Aid Co., Ltd., Troy, Ohaio, USA)에 원료가루 및 pectin을 혼합하고, 여기에 쇼트닝(유동)을 넣고 5분간 1차 반죽을 하였다. 그 후에 분말량의 35%에 해당하는 물을 가하여 10분간 2차 반죽하였다. 이후 상온에서 30분간 숙성시킨 뒤 만두피 제조기(BE-8500, bethelcook Co., Seoul, Korea)를 이용하여 두께 1.0 mm, 직경 5.0 cm의 원형 만두피를 제조하였다.
Formula for dumpling shell
3. 투명도
만두피의 투명도는 먼저 test tube에 만두피 분말가루 50 mg과 5 mL 물을 넣고 30분 동안 boiling water bath에 두며 5분마다 흔들어 주었다. 그리고 페이스트 상태에서 40∼95℃ 범위로 가열하여 600 nm에서 UV/Vis spectrometer(Optizen 2120UV, Mecasys, Co., Korea)을 이용하여 투명도(%)를 측정하였으며, 5회 반복하여 평균치를 나타내었다.
4. 노화도
만두피의 노화 정도는 Tsuge H 등(1990)의 α-amylase를 이용한 노화도 측정 방법을 응용하여 측정하였으며, 5회 반복하여 평균치를 나타내었다. 시험방법은 만두피 시료 250 mg에 증류수 50 mL를 가하여 균질기(Stomacher Lab Blender 400; Seward, NY, USA)로 혼합한 후 5 mL를 취하고 증류수 3 mL, 0.1 M 인산 완충용액(pH 6.0, 0.3% NaCl) 2 mL, α-amylase 용액 2 mL를 가한 다음, 37℃ 항온수조에서 10분간 반응시켰다. 이후 4 N NaOH 용액 5 mL를 가하고 4 N HCl로 pH를 중성으로 맞춘 후 증류수를 이용하여 100 mL로 만들었다. 이 용액 10 mL로 요오드 용액 5 mL를 반응시킨 후 증류수를 가하여 100 mL로 만들고, 실온에서 20분간 방치한 후 625 nm에서 UV/Vis spectrometer(Optizen 2120UV, Mecasys, Co., Korea)을 이용하여 흡광도(%)를 측정하였다. 만두피의 노화도(degree of retrogradation; %)는 제조 직후, 30분 후, 60분 후로 나누어 측정하였으며 다음 식을 이용하여 계산하였다.
노화도(%) = 100 — (a — b)/(a — c) × 100
이때, a는 총 전분 분획의 흡광도, b는 효소 반응시킨 후 전분 분획의 흡광도, c는 효소에 의해 완전히 분해된 후 전분 분획의 흡광도이다.
5. 조직감
만두피의 조직감 특성은 두께 1.00 mm, 직경 7 cm의 원형 만두피를 끓는 물에서 삶은 후 물기를 뺀 뒤 Rheometer(compact-100, Sun Sci. Co. Ltd, Japan)를 이용하여 경도(hardness), 탄력성(springiness), 응집성(cohesiveness), 씹힘성(chewiness)을 측정하였다. 측정 조건은 plunger diameter 5 mm(No.25), table speed 120 mm/min, sample heigh 1 mm, load cell 2 kg, strain 90%로 5회 반복 측정하여 평균치를 나타내었다.
6. 색도
만두피의 색도는 만두피를 끓는 물에 넣고 3분간 끓인 후 물을 뺀 뒤 측정 용기에 담아서 색차계(CR-200, Minolta, Osaka, Japan)를 이용하여 밝기(L; lightness), 적색도(+a; redness), 황색도(+b; yellowness) 값을 5회 반복 측정하고 그 평균값으로 나타내었다. 이때 사용된 표준 백색판(standard plate)의 L, a, b 값은 90.8, +1.1, +3.2였다.
7. 호화특성
Amylograph에 의한 시료의 호화 양상 측정은 Rapid visco analyser(RVA Super 4, Newport scientific Inc., Warriewood, Australia)를 사용하였다. 시료 3 g을 증류수 25 mL가 든 원통형 알루미늄 용기에 잘 분산시킨 후 용기를 기기에 장착하고, 측정 조건은 50℃에서 1분간 유지한 후 95℃까지 1.5℃/min으로 호화시킨 후 95℃에서 15분간 유지시켜 호화 개시 온도, 최고점도, 95℃에서의 점도, 95℃에서 15분 후의 점도 등을 계산하였다.
8. 통계분석
실험결과는 SPSS(Statistics Package for the Social Science, Ver. 20.0 for Window) package를 이용하여 평균 및 표준편차를 구하고, 만두피 시료의 평균값에 대한 비교를 위해 Duncan의 다중범위 시험법(Duncan’s multiple range test)으로 p<0.05 수준에서 통계적 유의성을 검증하였다.
결과 및 고찰
1. 투명도
만두피의 투명도를 측정한 결과는 Fig. 1과 같다. 밀가루 만두피는 70℃ 이상의 높은 온도에서 광투과도가 증가하였으며, 이에 비해 감자 전분과 타피오카 변성 전분을 이용한 전분 만두피는 55∼60℃의 낮은 온도에서 광투과도가 증가하였다. 결과적으로 전분 만두피가 밀가루 만두피(WD)에 비해 낮은 온도에서도 투명도가 30% 이상 높아지는 것을 확인할 수 있었으며 특히 감자 전분 함량이 가장 높은 SD3 시료에서 투과도가 유의적으로 높아지는 것을 확인하였다. 전분 입자들은 일반적으로 밀가루에 비해 부분적인 정성(crystalline properties)을 가진 영역과 완전히 무정형의 성질(amorphous properties)을 가진 영역을 함께 가진 결정질 물질이다. 따라서 전분을 물속에서 가열하면 온도 상승에 따라 점도가 매우 큰 투명한 유백색 콜로이드 용액이 형성된다. 이러한 물리적인 변화에 의한 전분 입자들의 현탁액 온도가 계속 상승하고, 젤라틴화 과정을 거쳐 광선의 투과율이 증가하게 되는 것이다(Hoover R & Manuel H 1996; Chung HJ 등 2009).
Transmittance of dumpling shell. WD: Wheat flour 100%. SD1: Potato starch 40% + Tapioca-modified starch 60%. SD2: Potato starch 50% + Tapioca-modified starch 50%. SD3: Potato starch 60% + Tapioca-modified starch 40%. Error bar is 95% confidence interval.
2. 노화도 및 조직감
만두피의 노화도를 측정한 결과는 Fig. 2와 같다. 만두피 제조 직후 밀가루 만두피(WD)의 노화도는 20.1%였으며, 전분 만두피는 평균적으로 15.6%를 나타내었다. 이후에 전분 만두피에 비해 밀가루 만두피의 노화도가 급격히 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 특히 만두피 제조 30분 후에는 밀가루 만두피가 27%, SD1이 20%, SD2가 18%, SD3이 17%로 나타나, 밀가루 만두피에 비해 전분 만두피의 노화억제력이 유의적으로 더 우수한 것을 확인할 수 있었다. 만두피 제조 60분 이후에도 밀가루 만두피는 노화도가 30%로 증가하였으나, 전분 만두피는 18∼20%의 노화도를 유지함으로써 노화 억제력이 더 우수한 것으로 나타났다.
Retrogradation of dumpling shell. WD, Wheat flour 100%. SD1: Potato starch 40% + Tapioca-modified starch 60%. SD2: Potato starch 50% + Tapioca-modified starch 50%. SD3: Potato starch 60% + Tapioca-modified starch 40%. Error bar is 95% confidence interval.
만두피의 조직감 측정 결과는 Table 2와 같다. 먼저 경도는 밀가루 만두피의 경도가 전분 만두피에 비해 유의적으로 높았으며 특히 감자 전분의 함량이 가장 높은 SD3에서 경도가 가장 낮은 것을 확인하였다. Kang KS 등(2003)은 성분 배합에 따른 만두피의 물성 변화에서 전분이 많이 함유되었을 때는 만두피의 경도가 감소함을 보였다고 보고하였는데 이는 본 연구와 일치하였다. 그리고 탄력성과 씹힘성은 밀가루 만두피가 전분 만두피에 비해 높았으며, 전분의 함량 비율에 따라서는 유의적인 차이가 없었다. 그리고 점착성은 밀가루 만두피가 전분 만두피에 비해 유의적으로 낮았다. 일반적으로 점착성은 아밀로펙틴 함량이 높을수록 커진다. 그러므로 밀가루의 아밀로펙틴의 함량이 전분의 아밀로펙틴보다 작으므로(Miles MJ 등 1987) 밀가루 만두피의 점착성이 낮은 것으로 판단된다.
Textual properties of dumpling shell
3. 색도
만두피의 색도를 측정한 결과는 Table 3과 같다. 백색도를 나타내는 L 값은 밀가루 만두피가 86.52로 가장 낮았으며, 타피오카 변성 전분의 함량이 가장 높은 SD1의 높을수록 만두피의 L 값이 유의적으로 높게 나타났다. 적색도를 나타내는 a 값은 밀가루 만두피가 전분 만두피들보다 유의적으로 낮았고, SD3에서 가장 높게 측정되었다. 청색도를 나타내는 b 값은 대조군인 밀가루 만두피에서 가장 높았으며, 나머지 전분 만두피들 사이에는 유의적인 차이가 나타나지 않았다.
Color properties of dumpling shell
4. 호화 특성
전분 첨가량에 따른 아밀로그라프의 호화 특성은 Table 4와 같다. 호화 개시 온도는 대조군인 밀가루 만두피의 경우 68.5℃를 나타냈으나, 전분이 첨가되면서 호화 개시 온도가 낮아지는 양상을 보였다. 특히 감자 전분 함량이 가장 높은 SD3에서 호화 온도가 65.2℃로 가장 낮은 경향을 보였다. 이 결과는 Song JM 등(2001)이 감자 전분 첨가량이 많을수록 시료의 호화 개시 온도는 낮아져, 빠른 시간 안에 호화가 시작된다는 것과 동일한 경향을 보였다. 최고점도는 밀가루 만두피의 경우 215 B.U로 나타났으나, 감자 전분 함량이 증가할수록 224, 228 및 230 B.U로 높아지는 것으로 나타났다. 일반적으로 최고 점도가 높을수록 부드러움과 기호도가 높아지는 것으로 알려져 있다(Kang IR & Han JA 2015). 95℃에서 점도와 95℃에서 15분간 유지한 후의 점도에서도 밀가루 만두피에 비해 전분 분말을 첨가한 SD1, SD2, SD3 시료에서 유의적으로 높아지는 경향을 나타내었다. 밀가루의 점도에 영향을 미치는 인자로는 단백질 함량, 입도 분포 등이 알려져 있으며(Kang IR & Han JA 2015), 본 연구에서 감자전분 및 타피오카 변성 전분의 첨가가 점도 특성에 영향을 미친 것으로 생각된다. 따라서 감자 전분과 타피오카 변성 전분을 활용한 만두피는 밀가루 만두피에 비해 우수한 가공적성을 가지고 있어, 만두피 제조뿐만 아니라 식품 산업의 중간소재로서 다양하게 이용 가능할 것으로 판단된다.
Pasting properties of dumpling shell
요 약
기존 밀가루가 가지는 재료 특성을 보완, 대체하기 위해 감자 전분과 타피오카 변성 전분을 활용하여 만두피를 개발하였고, 그 효과들을 기존 밀가루와 비교 평가하였다. 전분을 이용한 만두피는 기존 밀가루 만두피에 대비하여 투명도 30%, 노화억제력 60% 이상 향상되었다. 감자 전분 함량이 가장 높은 SD3에서 호화온도가 65.2℃로 가장 낮았으며, 최고 점도는 향상되었다. 조직감에서도 전분을 함유한 SD1, SD2, SD3 만두피의 경도가 유의적으로 더 낮았다. 전체적으로 전분 만두피가 밀가루 만두피와 비교하여 투명도, 노화도, 조직감 등에서 높은 평가를 받았으며, 특히 감자 전분과 타피오카 변성 전분을 5:5, 6:4로 혼합한 SD2, SD3 시료의 품질이 우수한 것으로 나타났다. 밀가루 대신 전분을 활용한 만두피 개발은 투명도 및 노화억제 작용이 우수하고, 글루텐 민감 반응을 가진 소비자에게 장내 거부감이 없이 제공할 수 있다고 판단된다. 따라서 본 연구결과는 향후 면류, 제과제빵, 특수식품 등 다양한 제품개발의 기초자료로써 활용 가능성이 높을 것으로 여겨진다.
Acknowledgments
본 연구는 2019년도 원광보건대학교 교내 연구비 지원에 의하여 수행되었으며, 이에 감사드립니다.
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