각종 쌀 조청의 이화학적 및 관능학적 품질 특성

이화학적 품질 분석용 쌀 조청은 총 5종으로, A, B, C 및 D 등 4종은 2012년 3월에 시중에 유통 중인 제품들을 구매하였으며, 제품 E는 실험실에서 개발된 제품을 강릉 소재 유명한식품에서 위탁 생산한 후 5℃에서 냉장보관하면서 공시 시료로 사용하였다.

시제품인 쌀 조청 E의 제조는 쌀을 세척과 수침 작업을 반복한 후 엿기름 가루를 쌀 중량 대비 일정량 첨가하고 상업용 효소인 Termamyl(NOVO, Denmark)을 첨가하여 가열하면서 액화하였다. 효소 처리한 액화물에 2차 엿기름 추출액 등을 첨가하여 60℃에서 당화하였으며 당화 종료 후 덱스트린과 맥아당이 함유된 당화 조성물을 얻기 위해 압착하여 여과하였다. 여과한 당화액은 가열하여 최종 총 고형분 함량이 80 °Brix가 될 때까지 농축하여 시제품을 완성하였다.

가용성고형물함량은휴대용굴절당도계(Hand refractometer, Atago Co., Ltd, Tokyo, Japan)를 이용하여 시제품을 포함한 각종 쌀 조청의 당도(°Brix)를 측정하였다. 각종 쌀 조청의 환원당 함량은 DNS법(11)으로 측정하였다. 조청 1 g을 증류수로 녹여 100 mL로 정용하여 시료액으로 하였다. 이액 1 mL에 DNS시약 3 mL를 첨가하여 항온수조에서 5분간 끓인 후 15분간 급속 냉각하였다. 여기에 증류수를 이용하여 25 mL로 정용하여 550 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로는 포도당으로 검량곡선을 작성하여 그 함량을 산출하였다. 포도당 당량(DE)의 측정은 식품공전의 포도당 시험법(12)에 따라 환원당을 산출한 후 포도당 당량을 계산하였다.

pH는 각종 쌀 조청에 증류수를 10배 첨가하여 용해하고 Whatman No. 3 여과지로 여과한 액을 사용하여 pH meter(pH 210, Hanna, Woonsocket, RI, USA)로 측정하였다. 적정 산도는 각종 쌀 조청 10 g에 10배의 증류수를 첨가하여 용해 후 100 mL 용량 플라스크로 정용하였다. 여과액 25 mL를 취한 후 0.1% phenolphthalein 지시약 2 방울을 가하여 중화 적정법을 실시하였다. 이때 시료 중 총산 함량(%)은 0.1 N NaOH의 소비량을 기초로 구연산 함량(%)으로 계산하였다(13).

쌀 조청의 색도는 Hunter L, a, b 및 ΔE값을 측정하였다. 명도(L, lightness), 적색도(a, redness), 황색도(b, yellowness), 그리고 색차인 ΔE(백색판 기준) 값을 색차계(CM-3500d, Minolta, Tokyo, Japan)로 측정하였다.

각종 쌀 조청을 1% 수용액으로 조제하여 분광광도계를 사용하여 535 nm에서의 투과도를 %T로 나타내었다.

쌀 조청의 총 폴리페놀 함량은 Pinto 등(14)의 방법에 의하여 측정하였다. 즉 쌀 조청 3 g에 추출용매인 메탄올/물/초산(70:30:5) 용액 60 mL를 첨가하여 용해하고 100 mL로 정용하여 Whatman No. 2로 여과하였다. 여과액 0.25 mL에 Folin-Ciocalteu 시약 0.25 mL와 증류수 2 mL를 첨가하여 상온에서 3분간 반응시킨 후 포화 Na₂CO₃ 0.25 mL를 첨가한 다음 37℃ 수조에서 30분간 반응하여 발색된 청색을 분광광도계(UviLine 9100, Schott Instruments, Mainz, Germany)로 750 nm에서 흡광도를 측정하였다. 총 폴리페놀 함량은 gallic acid를 이용한 표준곡선으로 환산하여 계산되었다.

쌀 조청의 물성은 Fudoh rheometer(RT-2010D·D, Rheotech Co., Tokyo, Japan)를 사용하여 점착도 시험(adhesion test) 항목 중에서 점착력(viscosity, g), 응력(strength, g) 및 점착성(visco, erg)을 측정하였다. 측정 조건은 점착도 시험의 경우 아답타는 0915 viscosity elasticity(No. 15), load head는 2000 g, table speed는 300 mm/min, start position 60 mm/end position 110 mm로 하였다. 부착도(adhesiveness, sec) 시험은 아답타(No. 16)를 사용하여 조청액이 일정 눈금까지 흘러내리는데 소요되는 시간(sec)을 측정하였다.

항산화 활성을 나타내는 지표로서 DPPH 라디칼 소거활성을 Blois(15)의 방법에 따라 조사하였다. 쌀 조청 3 g을 증류수에 용해한 추출물 0.2 mL에 0.2 mM DPPH (1,1-diphenyl-2-picryl-hydrazyl) 용액 0.8 mL를 가하여 Vortex mixer(C-VT, Chang Shin Science, Korea)로 혼합한 후 10분간 방치한 다음 525 nm에서 흡광도(optical density, O.D.)를 측정하여, 시료 첨가 전후의 흡광도 차이를 백분율(%)의 산출식인 [(시료 무첨가시 흡광도-시료 첨가시 흡광도)/시료 무첨가시 흡광도]×100으로 활성도를 계산하였다.

환원력은 Yildirim 등(16)의 방법을 변형하여 측정하였다. 시료 2.5 mL에 0.2 M phosphate 완충용액(pH 6.6) 2.5 mL와 1% potassium ferricyanide 2.5 mL를 첨가하여 혼합한 후 50℃에서 30분간 반응시켰다. 여기에 10% trichloroacetic acid(TCA) 용액 2.5 mL를 가하여 3,000 rpm으로 10분간 원심분리 하였다. 시험관에 상징액 0.5 mL를 취해 넣은 다음 증류수 0.5 mL와 0.1% FeCl3 0.1 mL를 첨가한 후 700 nm에서 흡광도를 측정하였다. 이 때 시료의 환원력은 반응액의 흡광도가 증가할수록 큰 것을 의미한다.

강릉원주대 식품가공유통학과 재학생 등 총 10명의 인원이 참가하여 시제품을 포함한 5가지 쌀 조청에 대한 관능검사를 시행하였다. 조청 제품의 색, 향, 맛, 입안 촉감 및 종합적 기호도에 대하여 9점 척도법에 따라 1점 ‘아주 나쁘다’, 그리고 9점 ‘아주 좋다’로 평가하였다.

각 실험 결과는 SPSS(Statistical Package for Social Science, SPSS Inc., Chicago, IL, USA) 통계프로그램(Version 19.0)을 이용하여 분산분석(ANOVA) 후 평균±표준편차를 구하였다. 유의성 검증은 p<0.05 수준에서 시료 간 Duncan's multiple range test를 실시하였다.

Table 1은 시중에서 구입한 4종의 쌀 조청 제품 A, B, C, D 및 본 연구에서 개발되어 위탁생산된 제품 E의 당도 측정값을 나타낸 것이다. 5가지 제품의 당도는 80.0~83.3 °Brix 범위로 그 중에서 제품 E가 80.0 °Brix로 유의적으로 가장 낮은 것으로 나타났다. 제품 E의 당도는 Park과 Kim (17)이 개발한 옥수수와 쌀 혼합 조청 제품의 당도 80.0 °Brix와 동일한 수준의 값이었다.

환원당 함량 값은 제품 A, B, C와 D제품에서 각각 45.28%, 46.39%, 47.50% 및 53.40%이었는데 시제품 E는 44.53%로서 시료 A와는 유의차가 없었지만 나머지 3종 시료(B, C, D)보다는 유의적으로 낮았던 것으로 확인되었다(p<0.05). 당화액과 표고버섯 추출액의 비율을 3:7로 첨가한 쌀 조청의 경우(18) 환원당은 44.70%로 본 연구의 시료 E나 A와 유사한 수준이었다. 포도당 당량의 측정값은 제품 A가 54.36%, 제품 B가 57.87%, 제품 C가 59.56%, 제품 D가 64.58%, 제품 E가 56.94%로 시료 D>C>B=E>A 순서로 유의적 차이를 보였다(p<0.05). 특히 제품 D의 가용성 고형물, 환원당 및 포도당 당량 값은 분석한 쌀 조청 중 유의적으로 가장 높은 것으로 나타났으며, 이는 Yang 등(6)이 보고한 멥쌀을 12시간 당화하여 제조한 조청의 환원당 54.10%, 포도당 당량 61.92%와 유사한 결과를 나타내었다.

Table 2는 시중 쌀 조청 제품 시료 A, B, C, D 및 시제품 E의 pH를 조사한 결과를 나타낸 것이다. 시중 제품 A, B, C 및 D의 pH는 각각 4.90, 5.14, 5.28과 5.03이었는데, 시제품 E의 pH는 6.25로 조사된 제품 중에서 유의적으로 가장 높게 나타났다. Park과 Na(7)가 개발한 표고버섯을 첨가한 조청의 pH는 무첨가구가 5.5, 3%첨가구의 5.8로 보고하여 본 시험에서도 각 시료 모두 조청의 전통식품규격(T012) 품질기준인 pH 4.5~6.5에 적합한 것으로 나타났다. 총 산도 는 조사 제품 별 0.15~0.23% 범위였는데 그 중에서 제품 B가 0.23%로 시료들 중 유의적으로 가장 높았던 것으로 조사되었다(p<0.05).

Table 3은 시중 쌀 조청 제품 A, B, C 및 D와 시제품 E의 색을 백색도, 적색도, 황색도 및 색차로 구분하여 조사한 것이다. 조사된 시료들의 백색도는 9.85~22.14 범위로 나타났는데 그 중에서 제품 E의 백색도가 22.14로 시료들 중 유의적으로 가장 높게 나타났다(p<0.05). 적색도 값은 0.03~3.73 범위였는데 B<A=D=E<C의 순으로 높게 나타났다. 한편, 조사된 시료들에서의 황색도 값은 3.91~9.61 범위였는데, 제품 E의 황색도는 9.61로서 D의 9.48과는 차이가 없었으나 다른 시료들에 비하여는 유의적으로 높았던 것으로 확인되었다(p<0.05). 각 시료들의 백색도, 황색도, 적색도와 표준 백색판과의 색차(ΔE)는 77.67~86.19였으나 시제품 E는 74.42로 시중 제품들과 비교하여 유의적으로 낮게 나타났다(p<0.05).

증숙마늘 분말 첨가 쌀 조청의 제조 시 당화물을 높은 온도에서 농축하는 과정에서 비효소적인 갈변반응 생성물인 hydroxymethylfurfural(HMF) 등 흑갈색의 착색물질의 증가에 기인하는 것으로 보고(19)한 것과 같이 쌀조청 시제품 제조법을 달리한 결과로 판단된다. 이는 전통적 제조법으로 생산된 제품 E의 주성분이 덱스트린과 맥아당으로서 상대적으로 시중 제품보다 총당 함량이 낮아 백색도가 증가한 것에 우선적으로 기인하는 것으로 사료된다.

Table 4는 제조사별 쌀 조청 제품 시료 A, B, C, D 및 시제품 E의 광투과도와 총 폴리페놀 함량을 나타낸 것이다. 광투과도의 경우 시중 제품 A, B, C 및 D는 69.50~96.80%T의 범위를 나타낸 데 반하여 제품 E는 56.40%T으로 가장 낮은 값을 나타내었다. 이는 전통방식으로 제조한 쌀 조청 시제품의 경우 당화물의 조성 중 덱스트린의 함량이 높고 엿기름 첨가량 또한 높았던 것에 기인하는 것으로 추측된다.

각종 쌀 조청의 총 폴리페놀 함량은 44.54~108.23 mg GAE/100 g 범위로 제품 E가 108.23 mg GAE/100 g 로 유의적으로 높은 값을 나타내었다(p<0.05). 사과를 첨가한 조청 제품의 경우 멥쌀과 함께 사과 즙액을 첨가하여 당화시킨 당화액에서는 각종 페놀성 화합물이 다량 존재하여 조청 중 총 폴리페놀화합물 함량이 증가한다고 하였다(20). 본 결과에서도 총 폴리페놀 증가는 액화와 당화 공정에서 엿기름 첨가량을 높여서 엿기름을 포함한 원료로부터 액상으로 세포벽 성분의 추출량이 높아진 것에 기인한 것으로 판단된다.

Table 5는 쌀 조청 제품 시료 A, B, C, D 및 E의 물성 중 점착도 시험 및 부착도를 조사한 것이다. 시제품 E와 제품 C의 경우 총고형분, 환원당 및 포도당 당량이 유의적으로 증가하면 점착도 시험 값은 전반적으로 증가하며 특히 부착도는 감소하는 것으로 나타났다. 점착도 시험 중 점착력의 경우 62.53~127.81 g으로 시제품 E와 시중 제품 A, B 및 D 사이에는 유의적 차이가 없었으나 C 시료와는 유의적 차이가 있는 것으로 확인되었다(p<0.05). 응력은 88.51~360.60 g 범위로 그 크기는 B=C=E<A<D 순으로 유의적 차이를 보였다. 점착성(visco)은 232.19~657.20 erg로 범위로 그 크기는 B=D=E<A=C 순으로 유의적 차이가 있는 것으로 나타났다. 부착도(adhesiveness)에서는 29.00~66.00 sec 로 그 중 제품 E의 61.00 sec가 제품 B, C의 29.00 sec, 40.00 sec에 비해 유의적으로 높았다.

부착도가 높은 것은 조청이 흘러내리는 정도가 낮은 것을 의미하는데, 이는 유탕처리한 유과 바탕에 조청을 바르고 고물을 묻혀낼 때 중요한 인자로 판단된다. 부착도는 물성에 영향을 주는 성분 중 가용성 식이섬유 다당체가 크게 기여하는 것으로 보고되었는데(21), 본 연구에서도 액화나 당화 시 적량의 엿기름 첨가로 제조한 쌀 조청 E 제품의 경우 제조업체의 기존 쌀 조청 제품의 부착도가 지나치게 높은 점이 개선되었다. 또한 쌀 조청의 주성분인 맥아당과 덱스트린 뿐 아니라 세포벽 성분으로부터 유리된 β-glucan 등 식이섬유 함량의 차이가 조청의 기계적 물성뿐 아니라 저작 시 촉감 등 관능적 특성에 영향을 주는 것으로 판단된다.

Fig. 1에서 보는 바와 같이 조사된 5종 쌀 조청 시료에서의 DPPH 라디칼 소거능은 20.4~50.3%였는데 그 중에서 시제품 E가 가장 높은 값을 나타내었다. 이는 조청 제조과정 중 엿기름 내 폴리페놀 성분이 조청으로 많이 추출된 것에 기인하는 것으로 판단된다. 이와 관련하여 Han과 Chung(22)은 총 페놀 함량이 증가할수록 라디칼 소거능이 증가한다고 보고하였는데, 본 연구에서도 시제품 E의 높은 라디칼 소거능은 총 폴리페놀 함량이 가장 높은 것과 연관된 것으로 생각된다. 보리를 자숙, 볶음 및 발아 등 가공처리함에 따른 항산화 활성도의 변화에 대한 보고(23)에 의하면 3가지 처리 중에서 발아처리된 보리에서 폴리페놀화합물이 가장 낮게 나타났으며, 자숙하거나 볶을 경우 수율과 총 폴리페놀 함량이 증가한다고 보고되었다. 즉 항산화 활성을 나타내는 DPPH 실험에서 페놀산의 추출로 인해 항산화 활성이 증가한 것으로 보고하였다. 유사한 결과로 우엉가루 첨가량이 증가할수록 총 폴리페놀 함량과 전자공여능 값이 유의적으로 증가한다고 보고되었다(24).

Fig. 1. Electron donating ability of var ious rice Jochung products. A~D, commercial rice Jochung; E, developed rice Jochung. Values are mean±SD (n=2).

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환원력은 조청의 폴리페놀 성분이 철 이온을 환원시키는 성질이 강하면 흡광도가 높아진다. 5종 쌀 조청 제품들의 환원력은 0.44~0.72 범위였는데, 그 중 제품 E가 0.72로 가장 높은 값을 나타내었다. 이는 비타민 C 0.05% 용액의 환원력 값인 2.04의 약 35.3%에 해당하는 활성도를 나타내는 것이다(Fig. 2). 항산화와 페놀성 화합물과의 상관 관계 분석에 관한 보고(25)에 의하면 환원력과 DPPH 라디칼 소거활성 등은 품종별 맥아보리에 함유된 페놀성 화합물의 효과에 의한 것으로 밝혀졌다. 보리의 부위별 페놀성 화합물 함량은 껍질부터 과피, 종피, 호분층, 배아, 배유 등 내부로 갈수록 감소해 외층부에 많고 배유층의 함량은 적다고 하였다(26). 본 연구에서 제품 E는 엿기름을 액화와 당화시 별도로 첨가하여 제조한 결과 첨가량이 증가할수록 페놀성 화합물의 영향으로 당화시 추출량이 증가하여 항산화 활성은 높아진 것으로 추측된다. Leitao 등(27)에 의하면 보리에는 catechin, procyanidin B3, prodelphinidin B3 등이, 그리고 쌀 조청 재료인 엿기름에는 ferulic acid과 sinapic acid 등이 함유되어 있기 때문인 것으로 보고하였다.

Fig. 2. Reducing power of var ious rice Jochung products. A~D, commercial rice Jochung; E, developed rice Jochung. Values are mean±SD (n=2).

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5종의 쌀 조청 제품에 대한 관능검사를 한 결과는 다음 Table 6과 같다. 쌀 조청 제품의 색은 6.70~6.80점, 향은 6.00~7.00점, 맛은 6.30~7.10점, 입안 촉감은 6.70~7.10점, 그리고 종합적 기호도는 6.30~7.10점 범위로 시료 간 유의적 차이는 확인되지 않았다(p>0.05). 색의 경우 시제품 E의 6.80점은 시판품과 유의적인 차이를 나타내지 않았지만, 색차계에 의한 L값과 ΔE의 결과 값이 각각 유의적으로 가장 높거나 낮은 것과 일치하지 않았다. 맛의 경우 시제품 E의 6.90점은 시판품과 유의적인 차이를 나타내지 않았지만, 일반적으로 엿기름을 첨가하여 제조한 조청에는 맥아당 뿐만 아니라 저감미 물질인 덱스트린류가 주로 함유되어 있어서 설탕에 비해 단맛이 크지 않아 전통 한과 제품을 포함한 가공식품의 감미료로 사용되는 데 적합하다고 판단된다. 입안촉감의 경우 앞서 기계적 강도의 부착도 결과값이 유의적으로 높은 것과 달리 본 시제품 E의 6.70점은 시판품과 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 일반적으로 액화나 당화 중 생성되는 포도당이 다수인 (Glu)n의 비소화성 올리고당인 maltooligosaccharides는 저감미 물질일 뿐 아니라, 정장 작용과 함께 단당류나 이당류에 비해 점도를 증가시켜 식품의 물성이나 입안 촉감을 개선한다는 효과적이라고 알려져 있다(28). 전반적인 기호도 경우 시제품 E의 7.00점은 향미에 영향을 주는 총 폴리페놀 함량이 유의적으로 높았음에도 시판품과 차이를 나타내지 않았다.