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서 론
백미는 제조방식에 따라 물리적 특성과 이화학적 특성이 달라지며, 저장기간에 따라 이러한 특성이 변화한다. 백미 의 제조방식은 다양하지만 최근 씻지 않는 쌀을 제조하기 위한 방법에 대한 연구가 진행되어왔으며, 주요 제조방식 은 건식, 반건식 및 가수정미방식이 있다(1). 제조방법은 백미의 표면에 연마나 세척 등의 공정에 의하여 표면에 잔류하고 있는 미강 및 미분을 제거하는 것이다. 또한 제조 장치에 따라 품질특성이 크게 다르며(2), 품질특성은 저장 특성과 밀접한 관계가 있다. 국내의 쌀 제조시설인 미곡종 합처리장(RPC, Rice Processing Complex) 및 대형 식품공장 에서는 건식과 가수정미방식을 주로 사용하여 씻지 않는 쌀을 제조하고 있다. RPC에서는 대부분 습식연미기를 활용 하는 반건식 제조방식을 사용하고 있으나 건식 및 반건식 제조방식의 품질차이에 대한 연구는 미비한 실정이다.
일본에서는 씻지 않는 쌀을 무세미라 정의하였고, 2000 년도에 전국무세미협회에서 최초의 기준과 측정방법을 설 정하였다. 또한 2001년도에 일본정미공업협회에서는 가수 정미가공방식, 특수가공방식, 건식 3가지 제조방식과 5개 회사의 7개 제품을 기준으로 지정하였다. 그러나 현재까지 무세미(클린라이스)에 대한 기준인 탁도의 기준이 전국무 세미협회는 28 ppm이고, 일본정미공업협회는 40 ppm으로 서로 상이한 현실이다.
한편, 국내에서는 씻지 않는 쌀에 대한 정의 및 기준이 정립되지 않은 상태이며, 현재까지 진행된 연구는 기준 정 립보다는 제조시스템 개발에 주력하여 통일된 기준 마련이 불가능 하였다. 특히 RPC 등에서 용이하게 사용할 수 있는 제조시스템이 개발되지 않은 현실이다.
씻지 않는 쌀은 조리시간 단축의 편리성이 있으며, 세척 수 미사용으로 인한 환경보호의 효과가 있고, 일반 백미보 다 상미기간이 연장되어 저장성(3,4)이 우수하며, 다양한 쌀 제품의 생산으로 경쟁력 향상 등의 장점을 가지고 있다. 이러한 씻지 않는 쌀의 생산을 위해서는 균일한 품질기준의 마련이 필요하며, 제조방법에 따른 품질특성 및 저장특성 에 관한 연구가 필요하다.
따라서 본 연구에서는 씻지 않는 쌀의 제조방식에 따른 저장특성을 조사하기 위하여 최근 개발된 건식, 반건식 및 가수정미방식의 제조 시스템을 이용하였으며, 저장기간과 저장온도에 따라 변화하는 저장특성을 분석하였다.
재료 및 방법
공시재료는 경북 김천지역에서 수확한 추청 벼로서 김천 건양 RPC에서 건식, 반건식 및 가수정미방식 정미기를 이 용하여 시료를 제조하였다. 건식, 반건식을 이용하여 제조 된 시료는 각각 백도 41, 43수준으로 제조하였으며, 가수정 미방식을 이용하여 제조된 시료는 건식으로 제조된 시료 (백도 41, 43수준)를 가수정미방식을 이용하였으며 총 6점 (Table 1)을 제조하였다. 시료 제조 중 외기의 평균 온·습도 는 각각 11.3℃, 59.0%이었고, 가공실 내부의 평균 온·습도 는 각각 12.6℃, 54.8%이었다.
| Items | Type | Whiteness | Milling machine |
|---|---|---|---|
| DT1 | Dry | 41 | Kapika, Yamamoto, Japan |
| DT2 | 43 | ||
| SDT1 | Semi-Dry | 41 | NCP, Satake, Japan |
| SDT2 | 43 | ||
| WT1 | Wet | 41 | SJR, Satake, Japan |
| WT2 | 43 |
제조된 6가지 시료는 연구원으로 이송한 후, 포장재(PE, 3 kg용)를 이용하여 1포대당 2.6 kg씩 포장하여 10, 20, 30℃ 로 설정된 챔버에 저장하였다. 1주일 간격으로 함수율, 탁 도, 백도, 색도(b 값), 건고물량, 지방산가, 총균수를 측정하 였으며, 총 저장기간은 상미기간을 고려하여 12주로 하였다.
실험에 사용한 건식 정미시스템(Kapika, Yamamoto Co., Higashine, Japan)은 2마찰 1건식 연미의 구성으로 2 ton/hr 의 처리능력을 보유한 one pass형 시스템이었다. 시스템의 각 단의 작동전류는 백도 41과 43을 기준으로 각각 19.5(마 찰1)-81.5(마찰2)-29(연미) A, 21(마찰1)-115(마찰2)-20(연 미) A 수준이었다.
반건식 정미시스템(NCP, Satake Co., Hiroshima, Japan) 은 1연삭, 1마찰, 1습식연미로 구성되었으며, 처리능력은 5 ton/hr이었고, 습식연미 가수량은 0.3 L/min 이었다. 시스 템의 작동전류는 백도 41 및 43 수준에서 각각 80(연 삭)-140(마찰)-100(연미) A, 90(연삭)-160(마찰)-130(연미) A로 나타났다.
한편, 가수정미방식 시스템(SJR, Satake Co.)은 건식 정미 시스템에서 제조된 시료에 3회 가수(4.0, 0.48, 0.86 L/min) 하여 제조하는 시스템으로 처리능력은 1.2 ton/hr 이었다. 시스템의 작동전류는 백도 41 및 43 수준에서 각각 21(마찰 1)-115(마찰2)-20(연미)-56(가수) A, 50(마찰1)-20(마찰 2)-25(연미)-56(가수) A로 나타났다.
함수율은 10 g의 곡립을 오븐에서 135℃로 24시간 동안 건조하여 건조 전후의 무게차를 이용하여 측정한 후 5 g 분쇄-105℃-5시간 표준 측정법으로 환산하여 이용하였다 (5). 환산식은 다음과 같다.
M105 = 100 – 1.0121 (100 – M135)
where M105 : 105℃법에 의한 함수율 (%, w.b.)
M135 : 135℃법에 의한 함수율 (%, w.b.)
색도는 백미를 대상으로 색차계(CM-2500d, Minolta, Osaka, Japan)를 이용하였으며, 측정값 중 b 값(Yellow[60], Blue[-60])을 대상으로 5회 반복 측정한 후 최대 최솟값을 제외한 3회의 평균값을 사용하였다.
탁도는 현탁액을 일본정미공업협회(2001) 기준으로 제 조하여 측정하였으며, 현탁액은 시료 5 g을 1,000 mL 용량 의 삼각플라스크에 투입한 후, 20℃의 증류수 40 mL를 가하 여, shaker(SR-25, TAITEC, Koshigaya, Japan)를 진폭 40 mm, 진동수 150 회/min, 진동시간 30 sec로 설정하여 진탕 하여 채취하였다. 채취된 현탁액의 탁도는 NTU 단위를 측정할 수 있는 탁도계(2100N Turbidimeter, HACH, Loveland, CO, USA)로 3회 반복 측정하여 평균치를 이용하 였다.
건고물량은 이물, 싸라기, 분상질립 등을 제거한 시료 20 g을 3점으로 균분한 후, 15℃의 증류수 300 mL를 가수하 여 100회/40 sec의 속도로 진탕하고 상등액을 10 mL 채취하 여 측정하였다. 채취한 액은 105℃에서 건조하여 방냉한 후 측정한 중량의 평균치를 이용하였다(6).
총균수는 시료 10 g을 멸균팩(WHIRL-PAK, NASCO., Atlanta, Georgia, USA)으로 채취한 후, 0.85% 멸균생리식염 수를 가하여 10배 희석하였고, 이후 스토마커(Stomacher Power Mixer, Duksan, Seoul, Korea)로 희석액을 균질화한 후, 희석액 1 mL와 0.85% 생리식염수로 단계별로 희석한 1 mL를 Petrifilm(PCA, 3M, St. Paul, MN, USA)에 분주하여 37℃에서 48시간 동안 배양한 후, 집락수 30∼300개인 평판 을 택하여 CFU (colony forming unit)/g으로 표기하였다.
지방산가는 AACC 방법(7)에 준하여 분쇄한 시료 10 g을 원통여지에 담아 탈지면으로 가볍게 충진한 후, 1시간 이내 Soxhlet방법으로 지방을 추출하였다. 추출용 용매로는 petrolium ether를 사용하였으며, 흡습(siphoning) 속도(3분 당 1회)와 끓는점 범위(30～60℃)를 맞추어 16시간 동안 추출한 용액은 회전감압농축기 (R-210, Buchi, Flawil, Switzerland)로 용매를 제거하여 지방성분만을 취한 후 제 조한 BAP(benzene alcohol phenolphthalein) 용액 50 mL로 재용해시키고 표준색인 분홍색으로 변색될 때까지 0.0178 N KOH로 적정하여 지방산가로 환산하였다.
결과 및 고찰
Fig. 1은 시료의 저장기간 동안 온도 및 습도의 변화를 나타낸 것이다. 그림에서 알 수 있듯이 시료의 저장 온도조 건은 10, 20, 30℃이었으며, 실제 측정된 평균온도는 각각 11.26±0.98℃, 18.89±0.83℃, 28.70±0.42℃로 나타났다. 또 한 평균상대습도는 온도조건별로 각각 46.12±3.81%, 51.38±4.60%, 29.37±9.13%로 측정되었다.
Fig. 2는 저장기간에 따른 제조방식 및 저장온도별 백도 의 변화를 나타낸 것이다. 그림에서 보는 바와 같이 저장기 간이 경과함에 따라 각 시료의 백도는 점차 감소하는 경향 을 나타내었다. 특히 각 저장온도별 가수정미방식(WT1, WT2)으로 조제한 시료의 백도는 저장 초기 1주 동안 급격 히 감소하였으며, 이러한 현상은 가수정미방식으로 제조된 시료의 초기 함수율이 다른 시료보다 높아 백도가 높게 나타났고, 이는 무세미가 일반 백미보다 백도가 높게 나타 난 연구(6) 결과와 유사하였다. 또한 저장 기간 동안 시료 표면의 건조로 인하여 함수율이 감소하여 백도의 감소폭이 큰 것으로 나타났다. 1주후부터는 모든 제조방식의 경우 시료의 백도가 천천히 감소하는 경향을 나타내었으며, 저 장온도 및 제조방식별 시료에 따른 백도는 변화가 거의 없는 것으로 나타났다. 이는 일반적인 제조방법에 의해 제 조하여 PE 포장으로 저장한 백미의 저장기간에 따른 백도 변화와 비슷한 경향(8)을 나타내었다. 따라서 저장 기간 동안의 백도는 가수정미방식으로 제조된 백미 저장특성 변화의 판단 기준으로 사용하는 것은 어려운 것으로 판단되 었다.
Fig. 3은 6가지 방식으로 제조된 시료를 온도조건 10, 20, 30℃에서 12주간 저장하였을 때의 색도 b 값의 변화를 나타낸 것이다. 그림에서 알 수 있듯이 저장기간이 경과함 에 따라 모든 시료의 색도 b 값이 증가하였으며, 이는 Choi 등(9)과 Ha 등(10)의 연구결과와 비슷한 경향을 나타내었으 나, 저장온도의 영향은 크지 않은 것으로 나타났다. 특히 가수정미방식 중 백도 41기준인(WT1) 경우에는 시료의 색 도 b 값은 증가폭이 가장 크게 나타났다. 저장 초기 시료 (WT1)의 색도 b 값은 모든 저장 온도 조건에서 약 10.5 이었으며, 최종 저장시기인 12주에는 약 1.3이상 증가하여 약 11.8로 나타났다. 이는 가수정미방식 중 백도 43기준인 (WT2) 경우보다 잔류한 미강이 많기 때문에 지방산패가 더 발생하여(11) 색도 b 값의 증가폭이 큰 것으로 판단되었 다. 또한 가수정미방식은 초기 함수율이 높기 때문에 지방 산패에 촉매역할을 한 것으로 판단되었다. 따라서 가수정 미방식 중 백도 41기준(WT1)의 제조방식은 건식 및 반건식 제조방식보다 지방산패의 확률이 높아 저장특성이 불리한 것으로 판단되었다.
Fig. 4는 총 6가지 시료를 온도조건 10, 20, 30℃에서 12주 간 저장하는 동안의 함수율 변화를 나타낸 것이다. 그림에 서 알 수 있듯이 저장기간이 경과하고 저장온도가 높을수록 함수율의 감소폭이 큰 것으로 나타났다. 초기 함수율은 가 수정미방식(WT)의 경우가 약 15.7%로 가장 높았고, 건식 (DT) 및 반건식(SDT)의 경우에는 초기 함수율이 각각 15.3, 15.0% 수준이었다. 저장온도가 10℃인 경우에는 최종함수 율이 약 14%(SDT) 이었으며, 저장온도 20℃에서의 최종함 수율은 약 13.8%(SDT)로 나타났다. 또한 저장온도 30℃에 서는 최종함수율이 약 12.8%(DT)로 나타났다. 함수율의 감소속도는 모든 저장온도에서 초기 1주까지가 급격히 감 소한 후 약 4주간 일정한 함수율을 유지하였다. 저장기간 5주 후부터 함수율은 다시 감소하는 경향을 나타내었으며, 저장온도 30℃에서 함수율 감소폭이 가장 큰 것으로 나타났 다. 이는 Lee 등(12)의 무세미를 30℃에서 12개월간 저장 시 고온증발에 의한 수분함량 감소현상과 유사한 결과이 었다.
저장초기 1주 동안의 함수율 감소가 급격한 것은 시료 표면의 수분이 먼저 건조되기 때문이다. 따라서 가수정미 방식으로 제조된 백미는 표면의 수분이 다른 제조방식보다 많기 때문에 건조되는 수분량이 많아 수분함량의 감소폭이 크게 나타난 것으로 판단된다. 이후 함수율 감소속도는 시 료 표면의 수분이 건조된 이후 내부의 수분이 표면으로 이동하는 동안 유지되었으며, 저장 약 5주부터는 수분이 표면으로 이동하여 수분의 감소속도가 증가한 것으로 판단 되었다. 이러한 현상은 벼의 함수율이 높거나 저장온도가 높을수록 호흡작용이 왕성해지는 벼의 특성(13)에 따른 것 으로써 호흡으로 인해 내부의 수분이 표면으로 이동하는 동안의 기간에는 수분감소속도가 증가하지 않는 것으로 판단되며, 저장온도가 높을수록 함수율이 감소하여 저장성 이 감소하는 것으로 판단되었다.
본 연구에서 제조한 6가지 시료의 저장기간에 따른 탁도 의 변화를 Fig. 5에 나타내었다. 그림에서 보는 바와 같이 저장온도별 탁도는 저장기간이 경과함에 따라 감소하는 경향을 나타내었으나, 약 1∼2주후부터는 큰 변화가 나타 나지 않았다. 가수정미방식(WT1, WT2)의 탁도가 건식 (DT) 및 반건식(SDT)의 초기값(약 15∼18 NTU)과 비교하 여 약 5.0 NTU 수준으로 낮게 나타났다. 이는 가수정미방식 을 적용할 경우 백미의 표면에 미강 및 이물질 등이 잔류할 가능성이 다른 제조방식보다 적었기 때문으로 판단되었다.
Fig. 6은 저장기간에 따른 6가지 시료의 건고물량의 변화 를 나타낸 것이다. 그림에서 알 수 있듯이 시료의 건고물량 은 저장기간이 경과함에 따라 점차 감소하는 경향을 나타내 었다. 특히 가수정미방식(WT1, WT2)의 초기 건고물량이 다른 방식의 값보다 약 0.2∼0.4 g/100 g의 수준으로 낮게 나타났다. 또한 저장온도가 높을수록 건고물량의 감소폭이 더 큰 것으로 나타났으며, 이는 Yokoe 등(6)의 연구결과와 유사하였다. 따라서 저장온도가 높고 저장기간이 길어질수 록 백미의 표면이 건조되어 건고물량에 영향을 미치지 않는 미강 및 전분입자가 탈락되기 때문인 것으로 판단되었다.
Fig. 7은 저장온도 및 제조방식별 12주간 저장한 시료의 총균수 변화를 나타낸 것이다. 그림에서 보는 바와 같이 저장기간이 경과함에 따라 시료의 총균수는 저장초기에 증가하다가 감소하는 경향을 나타내었다. 저장온도 10℃의 경우에는 초기의 총균수(103∼104 CFU/g)가 증가한 후 감소 하여 최종 저장기간인 12주에 초기 총균수와 비슷한 값을 나타내었다. 저장온도 20℃의 경우에는 각 시료의 총균수 가 점차 증가한 후 감소하여 저장기간 6주에 초기의 총균수 까지 도달한 후 다시 감소하는 경향을 나타내었다. 저장온 도 30℃의 경우에는 각 시료의 총균수(103∼104 CFU/g)가 점차 증가하여 저장기간 3주차에 최고치에 도달한 후 점차 감소하였으며, 저장기간 4주에 초기 총균수와 유사한 값을 나타낸 후 102∼103 CFU/g 수준으로 감소하였다. 따라서 총균수는 저장온도가 높을수록 초기에 증가한 후 감소하는 속도가 빠른 것으로 나타났다. 이는 저장온도가 높을수록 함수율의 감소속도가 빠르기 때문에 세균의 번식에 필요한 수분 공급이 열악하여 감소한 것으로 판단되었다.
지방산가는 곡물의 안전저장 여부를 판단하는 중요한 기준으로써(14) 쌀에는 약 1%의 지방질이 있으며(15), 저장 중에 지방이 산소와 결함하여 산화를 일으켜 밥의 찰기와 식미를 저하시킨다. 쌀의 안전저장에 대한 지방산가의 기 준은 규정되어 있지 않으나 벼 또는 현미의 기준을 준용해 서 사용하고 있다. Kim 등(16)은 벼의 안전저장기간을 조사 하기 위하여 일본전농시설자재부에서 제시한 현미의 지방 산가 20 mL KOH/100 g-dry matter를 적용하여 저장실험을 수행하였고 본 연구에서도 이러한 기준을 쌀에 적용하 였다.
Fig. 8은 저장온도 및 제조방식별 12주간 저장한 시료의 지방산가 변화를 나타낸 것이다. 그림에서 알 수 있듯이 저장기간이 경과함에 따라 지방산가는 점차 증가하는 경향 을 나타내었고, 저장온도가 높을수록 지방산가의 증가폭이 더 큰 것으로 나타났다. 저장온도 10℃인 경우에는 전체 시료의 지방산가가 실험 종료 시인 12주차에 20 mL KOH/100 g-dry matter이하로 나타났다. 저장온도 20℃인 경우에는 시료(WT1)의 지방산가가 저장기간 6주차부터 안 전저장한계를 초과하였으며, 백도가 41인 시료(DT1, SDT1, WT1)의 경우에는 저장기간 12주차에 모두 지방산 가의 안전저장한계를 초과하는 것으로 나타났다. 저장온도 가 30℃인 경우에는 20℃의 경우보다 증가속도가 빠르게 나타나 저장기간 약 7주차부터 백도 41인 시료(DT1, SDT1, WT1)의 지방산가가 20 mL KOH/100 g-dry matter를 초과하 는 것으로 나타났다. 이는 백미 표면의 잔류미강이 백도가 43인 시료(DT2, SDT2, WT2)의 경우보다 많기 때문으로 판단되었다.
곡립 내부의 지방질이 변패되는 원인은 산소와 접촉에 의한 산화와 저장 중 열에 의한 변패가 있는데(17), 본 연구 에서는 PE 포장재를 사용하였기에 산소와의 접촉보다 저장 중 열에 의하여 지방질의 변패가 발생한 것으로 판단되었 다. 또한 가수정미방식으로 제조한 시료 중 백도 41인 시료 (WT1)의 지방산가가 저장기간 중 가장 높게 나타나 저장성 이 가장 떨어지는 것으로 나타났다.
요 약
본 연구는 제조방식별로 제조된 씻지 않는 쌀의 저장특 성을 조사하기 위하여 최근 개발된 건식(DT), 반건식(SDT) 및 가수정미방식(WT)의 제조 시스템으로 공시재료를 조제 한 후 저장기간과 저장온도에 따른 품질특성을 분석하여 수행하였다. 공시재료는 각각 백도가 41(DT1, SDT1, WT1) 과 43(DT2, SDT2, WT2)의 두 가지 수준으로 조제하였으며, 저장기간은 약 12주이었고, 저장온도는 각각 10, 20 및 30℃ 로 설정하였다. 저장기간 동안의 품질특성을 살펴본 결과 색도 b값과 지방산가는 점차 증가하는 경향을 나타내었으 며, 백도, 함수율, 탁도, 건고물량 및 총균수는 감소하는 경향을 나타내었다. 그러나 백도, 색도 b값, 탁도 및 건고물 량은 저장초기인 1주차 이후부터는 변화가 적게 나타났다. 반면 함수율, 총균수, 지방산가는 제조방식보다 저장온도 의 영향이 큰 것으로 나타났으며, 저장온도가 높을수록 함 수율과 지방산가는 감소폭이 크게 나타났고, 총균수는 증 가폭이 크게 나타났다. 또한 함수율, 탁도, 건고물량은 제조 방식의 영향을 받아 가수정미방식으로 제조된 시료의 경우 에는 각 항목의 초기값이 다른 제조방식과 차이가 큰 것으 로 나타났다. 가수정미방식으로 제조된 시료(WT1, WT2) 의 초기함수율은 높게 나타났으며, 탁도 및 건고물량은 다 른 제조방식의 시료보다 낮게 나타났으나, 저장기간이 경 과함에 따른 감소폭은 비슷한 것으로 나타났다.
따라서 본 연구에서는 건식, 반건식 및 가수정미방식으 로 제조한 백미는 저장온도와 저장기간이 증가할수록 저장 성이 떨어지는 경향을 나타내었고, 특히 가수정미방식으로 제조된 시료는 초기 품질특성 중 함수율이 높게 나타나 저장중의 산패에 영향을 주는 지방산가가 증가하여 저장성 이 낮은 것으로 판단되었다.
