Tamas, Laszlo;Bekes, Ferenc;Morrell, Matthew K.;Appels, Rudi
Journal of Plant Biotechnology
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제1권1호
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pp.13-19
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1999
The visco-elastic properties of gluten are major determinants of the processing properties of doughs. These visco-elastic properties are strongly influenced by the ratio of monomeric and polymeric proteins and the size distribution of the polymeric proteins, which make up the gluten fraction of the dough. Recent studies have revealed that other features, such as the number of the cysteine residues of the HMW-GS, also play an important role in determining the functional characteristics. To modify the processing properties at molecular level, the relationship between the structure of molecules and dough properties has to be understood. In order to explore the relationships between individual proteins and dough properties, we have developed procedures for incorporating bacterially expressed proteins into doughs, and measuring their functional properties in small-scale equipment. A major problem in investigating the structure/function relationships of individual seed storage proteins is to obtain sufficient amounts of pure polypeptides from the complex families of proteins expressed in the endosperm. Therefore, we have established a simplified model system in which we produce specific protein genes through bacterial expression and test their functional properties in smallscale apparatus after incorporation into base flour. An S poor protein gene has been chosen as a template gene. This template gene has been modified using standard recombinant DNA techniques in order to test the effects of varying the number and position of cysteine residues, and the size of the protein. Doughs have been mixed in small scale apparatus and characterized with respect to their polymeric composition and their functional properties, including dough mixing, extensibility and small scale bating. We conclude that dough characteristics can be manipulated in a predictable manner by altering the cysteine residues and the size of high molecular weight glutenins.
빵을 발효하는 과정에서 반죽을 담는 용기를 기존에 사용하는 스테인레스 용기 대신 옹기를 이용하면 어떨까? 빵을 굽는 과정에서 철판이 아닌 옹기판을 사용하면 빵 맛에 영향을 미칠까? 하는 고민을 해보았고 이를 확인하기 위해 실험을 하였다. 결과는 발효실에서 옹기의 특성이 그대로 반죽에 긍정적인 영향을 주고 있었다. 옹기의 장점 중 하나인 보온성이 발효실 내부 온도와 더욱 가깝게 유지되며 반죽의 표면온도와 중심온도가 일치되는 시간이 스테인레스 용기를 사용하는 것보다는 짧은 시간에 이루어진다. 따라서 반죽의 전체온도를 낮은 편차에서 일정하게 유지됨으로써 발효시간을 단축시켜 줄 수 있는 장점을 가질 수 있다. 그리고 구운 후 제품의 부피와 표면 색상이 철판보다는 옹기판에서 좋은 결과를 보였으며 관능평가 역시도 기호도 면에서 우수한 평가를 받았다. 옹기를 사용함으로써 발효식품에 긍정적인 효과를 주듯이 빵을 만드는 과정에서도 옹기를 적절하게 활용한다면 더욱 더 좋은 품질을 생산할 수 있을 것으로 기대한다.
본 연구는 효모와 젖산균을 이용하여 sourdough을 제조하고 이것을 첨가하여 만든 식빵의 제조 특성, 식미 및 저장성에 미치는 효과를 연구하였다. Sourdough 30, 50, 100%를 각각 첨가 시 1차 발효 후 젖산균과 효모의 생육에서 젖산균수는 $10^{9-10}CFU/g$로 크게 증가함을 나타내었고, 효모는 젖산균의 생육에 의해 감소하는 경향을 보였다. 빵의 관능적 평가는 sourdough가 첨가된 빵인 경우 다소 신맛을 나타내었고 식감과 조직감은 대조구와 유의성이 없었으며 종합적 기호도에서는 sourdough 100% 첨가한 빵이 선호도가 높은 것으로 나타났다. 빵의 저장성에서 sourdough 첨가 식빵은 6일만에 곰팡이가 발생하여 3일만에 곰팡이가 발생한 대조구에 비해 보존기간이 늘어나는 것으로 나타났다. 또한, 세균과 곰팡이의 오염도에 있어서도 sourdough 첨가량이 증가할수록 미생물의 균수가 적게 나타났다. Sourdough 첨가시 빵의 노화속도는 sourdough가 30, 50 및 100%로 첨가량이 증가할수록 대조구에 비해 각각 13, 20 및 36% 지연되는 것으로 나타났다.
흑미가루 첨가비율 증가에 따른 반죽의 물리적인 특성을 조사한 결과 흑미가루 첨가량을 증가시켰을 때 회분 함량은 증가하였고 단백질 함량과 gluten 함량은 감소하였다. farino-graph는 흑미가루 첨가량이 증가함에 따라 흡수율, 안정도, 반죽형성시간, 탄력도 및 v/v(valorimeter value)값은 감소하였고 약화도는 증가하여 반죽 시간 및 반죽의 탄력성과 신장성이 감소하였다. Amylograph는 호화개시온도, 최고점도에서의 온도는 낮았으나 최고점도 및 $94^{\circ}C$에서의 점도의 감소로 제빵시 ${\alpha}-amylase$의 활성을 높임으로써 발효능력의 향상을 가져왔다. Extensograph는 신장도, 신장저항도 및 에너지는 감소하였으나 R/E비는 높아짐으로써 제빵성은 흑미가루 첨가량이 증가할수록 낮아졌다. 상기 실험결과 farinograph와 amylograph, extensograph의 측정은 밀가루 중에 함유된 gluten의 신장성 및 신장저항성의 특성, 발효에 따른 발효력 및 가스포집력을 종합한 제빵 특성을 나타내므로 흑미가루가 혼합된 혼합분의 경우 밀가루 100% 시료보다는 단백질 함량의 저하로 제빵 특성치가 낮게 나타나 제빵 특성에 영향을 주므로 단백질원인 활성글루텐이나 산화제 등의 첨가로 반죽의 물성 개선에 관한 실험과 제빵 품질 특성에 대한 실험이 계속 필요하리라 생각된다.
반죽을 중종법으로 제조하여 1차발효 후 냉동생지 제조시 비타민 C의 양을 다르게 첨가하여 효모의 생균수, 제품의 부피, 비용적, 조직감 및 관능검사 등에 미치는 영향을 조사하였다. 효모의 생균수는 비타민 C를 100 ppm 첨가한 것에서 높은 생존율을 나타냈다. 비용적과 부피에서는 비타민 C를 150 ppm 첨가한 것에서 가장 높은 값을 나타냈다. 제품의 조직감에 미치는 영향은 비타민 C의 첨가량이 많을수록 높은 값을 모여 첨가량이 많을수록 부드럽지 못함을 나타냈다. 관능검사에서는 비타민 C를 100 ppm 첨가한 것이 높은 점수를 얻었다.
감자 lipoxygenase가 밀가루반죽의 지질분포, 지방산조성, 카로테노이드 및 색도 등의 화학적 성분 변화에 미치는 영향을 연구하기 위해 감자 lipoxygenase를 밀가루 g당 $6.5{\times}10\;unit$ 수준으로 첨가하여 실험하였다. 밀가루에 감자 lipoxygenase를 첨가하므로서 밀가루 반죽의 과산화물가가 증가하고 지방산조성 중 linoleic acid의 현저한 감소와 함께 유리지질함량이 증가하였다. 효소의 첨가에 의한 유리지질의 증가는 효소에 의한 불포화지방산의 산화와 관련이 있는 것으로 보여진다. 또한 lipoxygenase 첨가에 의해 밀가루 반죽내의 카로테노이드 함량이 낮아져서 효소에 의한 탈색효과가 관찰되었다. 색차계에 의해 측정된 색도 역시 효소첨가로 밀가루 반죽의 적색도와 황색도가 낮아져서 색깔이 옅어졌다.
냉동용 yeast doughnut dough의 안정성을 향상시킬 수 있는 적정배합비를 결정하기 위하여 설탕, SSL 및 $KBrO_{3}$의 첨가량을 3 변수와 3 levels fractional factorial 설계에 의하여 RSM computer program을 사용하여 최적조건을 조사하였다. 대조구의 부피에 가장 가까운 도우넛을 생산하는데 적합한 배합은 premix에 설탕 2%, SSL 0.3%, $KBrO_{3}$ 25ppm을 첨가하는 것이었으며, 이때 compressed yeast는 premix의 7.8%를 사용하였다. 그리고 대조구의 텍스쳐에 가까운 도우넛을 생산하는데 적합한 배합은 premix에 설탕 2%, SSL 0.4%, $KBrO_{3}$ 10ppm을 첨가하는 것이었고, 전체적인 품질이 우수한 도우넛을 생산하는데 적합한 배합은 premix에 설탕 2%, SSL 0.4%, $KBrO_{3}$, 20ppm을 첨가하며, 이 때 역시 compressed yeast는 premix의 7.8%를 사용하는 것이었다. 그리고 반죽을 만들 때 floor time을 생략하는 것이 도우넛의 부피와 텍스쳐를 우수하게 유지하는데 도움이 되었다. 이와 같이 결정된 냉동용 yeast doughnut dough의 배합비에 따라 반죽을 만들어 성형한 다음 $-18^{\circ}C$에서 냉동저장하면서 저장 중 품질변화를 측정한 결과, 저장 2주까지는 도우넛의 부피와 텍스쳐가 대조구와 유사하였으나, 3주 후부터는 대구조보다 바람직하지 못하게 나타났다.
우리밀 생산농가의 소득증대와 소비촉진을 위한 연구로써 국내 육성 11개 밀품종인 조광밀, 그루밀, 은파밀, 탑동밀, 우리밀, 올그루밀, 알찬밀, 고분밀, 금강밀, 서둔밀, 수원 265호와 수입밀인 DNS Dark Northern Spring Wheat) 및 ASW (Australian Standard White) 등에 대하여 반죽특성을 살펴보았다. 밀가루 반죽의 점착성은 조광밀이 81.8g으로 가장 컸으며, 국산밀의 평균이 54.0 g, 수입밀 DNS 52.9 g, ASW 58.7 g 이었다. 인장력은 탑동밀이 87.6 g으로 가장 컸다. 조직감중 탄성, 껌성, 견고성 및 씹힘성은 우리밀이 각각 0.980, 1.022.8, 1,562.7. 1,00.9로 가장 높았으며, 응집성은 수원 265호가 0.710, 부착성은 그루밀이 -609.4로 가장 높았다. Amylogram특성에서 밀가루의 호화개시온도는 65-69$^{\circ}C$ 범위이었으며, 최고점도와 최저점도 및 5$0^{\circ}C$ 냉각시 최종점도에서 우리밀이 각각 1,140 B.U., 1,100 B.U., 1,730 B.U.로 가장 높았다. Farinogram 특성에서 흡수율은 도달시간이 3.52분으로 가장 긴 수원 265호가 65.1%로 가장 컸으며, 반죽의 형성시간과 약화도 및 안정도에서 고분밀이 각각 9.7분, 32.1분 및 29.9분으로 가장 길었으며, 반죽의 저항성은 올그루밀이 110 B.U.로 가장 높았다.
쌀겨와 발효쌀겨, 쌀겨유의 쇼트닝 대체에 따른 제빵특성 변화에 대하여 조사하였다. 빵 반죽에 대한 쌀겨의 첨가는 제빵 후 명도의 감소, 황색도 및 적색도의 증가와 전반적 물성 변화를 가져오나, 5% 정도의 쌀겨 첨가는 쌀겨의 기능성을 가지면서 대조구와 외관 및 물성적으로 큰 차이를 보이지 않았다. 효모로 예비 발효한 발효쌀겨의 첨가는 대조구와 큰 차이를 보이지 않으면서 texture 및 풍미가 향상되었다. 빵 반죽에 대한 쌀겨유의 쇼트닝 대체는 첨가 수준이 클수록 반죽 내 비 용적이 감소되었다. 황색의 쌀겨유의 첨가는 반죽의 명도를 낮추고 황색도를 증가시켰다. 또한 쇼트닝의 쌀겨유 대체는 경도, 씹힘성 그리고 부서짐 등의 증가를 가져오는 불리한 점이 있으나, 50% 정도의 쌀겨유 대체는 빵의 물성변화에 있어 대조구와 큰 차이를 나타내지 않았다. 또한 쌀겨유의 대체는 관능평가에서 부피의 상대적 감소 및 경도의 증가로 인한 질감의 저하를 가져오나, 제빵 후 풍미 향상을 유도하는 것으로 나타났다. 이상의 결과로 볼 때 쌀겨, 발효쌀겨 그리고 쌀겨유의 제빵과정 중 첨가는 빵의 색, 부피 등 외관상 대조구에 비하여 다소 변화를 가져올 수 있으나, 쌀겨 특히, 발효쌀겨의 첨가는 오히려 맛 과 풍미 향상을 가져오는 것으로 사료된다.
Sour liquid 발효가 식빵의 제조조건과 품질에 미치는 영향을 알아보았다. Lactobacillus brevis와 Lactobacillus brevis와 Lactobacillus plantarum을 혼합 배양하면 sour dough bread 사용 유산균 중 산생성력이 가장 높았고 pH도 낮았다. Sour liquid 발효 제조시 제빵의 제조조건에 가장 적합한 배양조건, 배양온도, 시간 및 배지의 조서에 대해 실험하였다. L. brevis와 L. plantarum의 배양은 3$0^{\circ}C$에서 24시간 하였다. 배지조성 중 글루코오스를 2% 첨가하고 영양원으로서 yeast extract 0.4%를 첨가한 것의 결과가 가장 좋았다. Sour liquid ferments를 제빵제조시 중종 (sponge dough)에 넣었을 때 반죽의 pH를 4.64까지 낮추어 주어 발효력을 증가시켰고, total titratable acidity(TTA)도 보통 식빵의 0.46%보다 높은 0.54%를 나타내었다. 품질평가에 있어서, sour dough liquid를 이용한 식빵의 경우가 보통식빵보다 비용적 (specific volume)이 좋았다. 맛과 외형 특히 관능적인 품질(향취)이 증가되었다. 이는 유산균이 생성한 초산, 젖산 및 아미노산 등이 영향을 미치기 때문으로 보인다. 제품을 $25^{\circ}C$에서 6일 동안 저장하면서 노화도를 측정한 결과 보통식빵보다 노화지연에 훨씬 효과적으로 나타났고 Sour liquid ferments는 유산균 등이 생성한 유기산들이 곰팡이의 생육을 억제하여 제품의 저장기간이 연장되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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