KR102116332B1

KR102116332B1 - 카카오 빈과 쌀 압출성형물을 첨가한 빵의 제조방법

Info

Publication number: KR102116332B1
Application number: KR1020180041035A
Authority: KR
Inventors: 류기형; 박주연; 김영호
Original assignee: 공주대학교 산학협력단
Priority date: 2018-04-09
Filing date: 2018-04-09
Publication date: 2020-05-28
Also published as: KR20190117988A

Abstract

본 발명은 카카오 빈과 쌀 압출성형물을 첨가한 빵의 제조방법 및 이에 의해 제조된 빵을 제공한다. 본 발명의 카카오 빈과 쌀 압출성형물을 첨가한 빵의 제조방법 및 이에 의해 제조된 빵은 압출성형물의 함량 변화에 따라 제조된 빵의 이화학적 특성, 물리적 특성, 호화특성 등이 변화되고, 제조된 빵의 외관 및 기호도가 특정 비율에서 증가되는 것이 확인되었다. 따라서, 본 발명의 카카오 빈과 쌀 압출성형물을 첨가한 빵의 제조방법 및 이에 의해 제조된 빵은 식품 및 제빵 분야에서 카카오 빈을 활용할 수 있는 기술로 유용하게 사용될 수 있다.

Description

카카오 빈과 쌀 압출성형물을 첨가한 빵의 제조방법{Process for preparing bread with added cacao beans and rice extrudate}

본 발명은 빵의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 카카오 빈과 쌀 압출성형물을 첨가한 빵의 제조방법에 관한 것이다.

경제 성장에 따른 생활수준의 향상으로 인간의 수명이 증가하고 건강에 대한 관심이 높아지면서 건강유지를 위한 기능성 생리활성물질에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다(1). 그 중 항산화기능을 가진 피토케미칼(phytochemical)로는 녹차, 홍차, 적포도주 및 초콜릿류와 코코아 함유 식품 등이 있으며, 초콜릿 가공품 등의 원료가 되는 카카로 빈(cacao bean)은 카카오(Theobroma cacao) 나무 열매의 씨앗으로 적도의 남북 위도 20° 이내의 수림지역에서 광범위하게 재배되며, 카페인 성분과 유사한 테오브로민(theobromine)과 폴리페놀(polyphenol)이 주요한 성분으로 폴리페놀 함량(2), 항산화활성(3), 충치예방(4) 등 기능성 성분에 대한 연구가 진행되어 왔다. 카카오 빈은 수확하여 발효, 건조, 세척, 로스팅, 분쇄를 거쳐 껍질을 제거한 카카오 닙(cacao nibs)을 카카오 매스(cacao mass)로 가공하여 그대로 사용하거나, 이 카카오 매스(cacao mass)를 압착 또는 용매 추출하여 코코아 버터(cocoa butter)와 지방이 제거된 코코아 분말(cocoa powder)로 가공된다(5).

음료나 제과제빵의 소재로 사용되는 코코아 분말(cocoa powder)은 알칼리처리 된 것이 대부분으로 약한 알칼리처리는 색상을 조절하고 수용성을 증대시키는 역할을 하지만 폴리페놀함량은 감소하고(3), pH는 증가하게 된다(6). 빵에서 pH의 증감에 대한 연구를 보면 신안섬초 첨가시 pH의 증가로 인해 식빵의 비용적이 감소하였고(7), 한라봉 분말 첨가시는 pH의 감소로 인해 비용적이 감소하였다고 보고된 바 있다(8). 한편 코코아 분말을 이용한 연구로는 코코아 분말과 콘밀(cornmeal)을 이용한 압출성형(9), 유통되는 코코아 함유 가공품의 항산화활성과 폴리페놀 함량 연구(10), 코코아 분말을 첨가한 식빵의 단백질 및 관능특성(11), 알칼리 처리한 코코아 분말의 폴리페놀 및 안토시아닌 함량연구(12)등이 진행되어 오고 있지만 카카오 빈(cacao whole bean)을 빵에 사용한 연구는 아직 없는 실정이다. 카카오 빈 껍질(cacao bean shell)에는 변비에 효과가 있는 식이섬유가 풍부하며(13) 특히 로스팅(roasting)과 알칼리처리 하지 않은 카카오 빈(cacao whole bean)을 압출성형 하였을 때 항산화활성이 우수하다고 본 발명의 발명자에 의해 보고된 바 있다(14). 압출성형은 고온, 고압, 고전단력이 식품원료의 분자적 구조특성을 효율적으로 변화시켜서 최종적인 조직의 특성을 유도하는데(15) 카카오 빈에는 일반적으로 50% 정도의 많은 지방을 포함하기 때문에 단독으로 압출성형하기 어려워 쌀의 소비를 촉진함과 동시에 밀가루에 비해 알레르기 유발비율이 낮고 소화가 잘되며 필수아미노산 등 영양적인 측면에서 우수한 쌀(16)과 함께 카카오 빈(cacao whole bean)을 압출성형 하였다.

이에 본 발명에서는 생리활성물질로서 카카오 폴리페놀의 기능성과 항산화활성에 대한 자료는 있으나 이를 식품소재로 활용한 자료는 미비하여 그 접근을 하고자 하였다.

한국 공개특허 제10-2010-0064339호 (2010.06.14.) 한국 공개특허 제10-2017-0108594호 (2017.09.27.) 한국 공개특허 제10-2017-0037353호 (2017.04.04)

1. Sadaki O. 1996. The development of functionalfoods and materials. Bioindustry 13: 44-50. 2. Liwei Gu,SuzanneE. House, Xianli Wu,Boxin Ou,Ronald L. Prior. 2006. Procyanidin and catechin contents and antioxidant capacity of cocoa and chocolate products. J Agric Food Chem 54: 4057-4061. 3. Miller KB, Stuart DA, Smith NL, Lee CY, McHale NL, Flanagan JA, OuB, HurstWJ. 2006. Antioxidant activity and polyphenol and procyanidin contents of elected commercially available cocoa-containing and chocolate products in the United states. J Agric Food Chem 54: 4062-4068. 4. Kown IB, An BJ, YuJH, Lee SY. 1993. Structure Determination of Anti-plaque Agents for Prevention of Dental Caries from Cacao Bean Husk. Korean J Biotechnol Bioeng 8: 69-74. 5. Korea Food and Drug Administration. 2011. Korea Food Code. Korea. p 5-3-1. 6. Miller KB, HurstWJ, Payne MJ, Stuart DA, Apgar J, Swigart DS, OuB. 2008. Impact of alkalization on the antioxidant and flavonol content of commercial cocoa powders. J Agric Food Chem 56: 8527-8533. 7. Ko SH, Bing DJ, Chun SS. 2013. Qualitycharacteristics of white bread manufactured with Shinan Seomcho (Spinacia oleracea L.) powder. J Korean Soc Food Sci Nutr42: 766-773. 8. Bing DJ, Chun SS. 2013. Qualityand consumer perception of white bread with Hallabong Powder. J Korean Soc Food Sci Nutr42: 306-312. 9. Ondo SE, Ryu GH. 2013. Physicochemical and Antioxidant Properties of Extruded Cornmeal with Natural Cocoa Powder. Food Sci Biotechnol 22: 167-175. 10. Lee ES, KumJY, Hwang YO, TuOJ, Jo HB, Kim JH, Chae YZ. 2012. Comparative study on antioxidant capacities and polyphenolic contents of commercially available cocoa containing products. J Korean Soc Food Sci Nutr 41: 1356-1362. 11. Aremu CY, Agiang MA, Ayatse JOI. 1995. Protein profiles and organoleptic properties of bread from wheat flour and full-fator defatted fermented cocoa bean powder. Plant Foods for HumanNutrition 48: 287-295. 12. Li Y, Zhu S, Feng Y, XuF, Ma J, Zhong F. 2014. Influence of alkalization treatment on the color qualityand the total phenolic and anthocyanin contents in cocoa powder. Food Sci. Biotechnol 23: 59-63. 13. Castillejo G, BulloM, Anguera A, Escribano J, Salas- Salvado J. 2006. A Controlled, Randomized, Double-Blind Trial to Evaluate the Effect of a Supplementof Cocoa HuskThat Is Rich in Dietary Fiber on Colonic Transit in Constipated Pediatric Patients. Pediatrics 118: 641-648. 14. Park JY, Kim YH, Ryu GH. 2017. Physicochemical properties and antioxidant activity of extruded rice flour with various cacao (Theobroma cacao L.)bean content. J Korea Soc Food Sci Nutr 46: 1327-1335. 15. Hwang JK, Kim CT, Hong SI, Kim CJ. 1994. Solubilization of plant cell walls by extrusion. J Korean Soc Food Nutr 23: 358-370. 16. Kang SH, Ryu GH. 2001. Improvement in the Yukwamanufacturing by extrusion process with CO₂ gas injection. Food Sci Biotechnol 10: 1-6. 17. AACC. 1985. The American Association of Cereal Chemists, Approved method. The Association st. Paul, Minn. sec 54-21. 18. RVA Manual. 1995. RVA-3 series operation manual using Dos thermocline software. Newport scientific, Narrabeen, Australia. 19. Pyler EJ. 1979. Physical and Chemical Test Method. Baking Science and Technology. Vol. Ⅱ, 891-895, Sosland Pub.Co., Merrian Kansas. 20. Lee JS, Yoon SJ, Ryu GH. 2017. Qualitycharacteristics of dough and bread added with extruded chestnut shell powder under various conditions. Food Eng Prog 4: 351-359. 21. Grant LA. 1998. Effect of Starch isolation, drying and grinding techniques on its gelatinization and retrogradation properties. Cereal Chem 75: 590. 22. Ribeiro A.P.B, Silva R.C, Gioielli L.A, Almeida Goncalves M.I, Grimald R, Gonaalves L.A.G, GuenterKieckbusch T. 2012. Physico-chemical properties of brazilian cocoa butterand industrial blends. Part 1-chemical composition, solid fat content and consistency. GRASAS Y ACEITES 63: 79-88. 23. Lee JY, Lee KA, Kwak EJ. 2009. Fermentation characteristics of bread added with Pleurotus eryngii powder. J Korean Soc Food Sci Nutr 38: 757-765. 24. Oh WG, Kim JH, Lee SC. 2011. Preparation and characterization of white bread with sweet persimmon. J Korean Soc Food Sci Nutr40: 253-258. 25. Kim YS, Kim MY, Chun SS. 2008. Qualitycharacteristics of domestic wheat white bread with substitutedNelumbo nucifefa G. tea powder. J Korean Soc Food Sci Nutr21: 448-456. 26. Yoon HS, Kim JW, Kim SH, Kim YG, Eom HJ. 2014. Quality characteristics of bread added with aronia powder(Aronia melanocarpa). J Korean Soc Food Sci Nutr43: 273-280. 27. Shin JW, Shin GM. 2008. Qualityof white pan bread as affected by various concentrations of Corni fructus powder. J East Asian Soc Dietary Life 18: 1007-1013. 28. Kang MY, Nam YJ. 1999. Studies on bread-making qualityof colored rice (Suwon 415) flours. Korean J Soc Food Sci 15: 37-41. 29. SulaimanKB, Yang TA. 2015. Color characteristics of dried cocoa using shallow box fermentation technique. International Scholarly and Scientific & Innovation Vol: 9, No: 12. 30. Kim JS. 1998. Sensory characteristics of green tea bread. Korean J Food & Nutr 11: 657-661.

본 발명의 발명자들은 카카오 폴리페놀의 기능성과 항산화활성을 식품소재로 활용하는 방법에 대하여 연구하던 중, 쌀과 로스팅하지 않은 카카오 빈의 비율이 4 : 6 으로 압출성형한 압출성형물을 첨가(10, 20, 30%)하여 빵을 제조하고 그 반죽의 물성 및 식빵의 품질에 미치는 영향을 관찰함으로써, 카카오 빈의 폴리페놀과 항산화활성을 충분히 활용함과 동시에 소비자의 기호에 맞는 빵을 제조할 수 있다는 것을 발견하였다.

따라서, 본 발명은 카카오 빈과 쌀 압출성형물을 첨가한 빵의 제조방법 및 이에 의해 제조된 빵을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따라, (a) 카카오 빈-쌀 압출성형물과 밀가루를 혼합하여 반죽을 얻는 단계; 및 (b) 단계(a)에서 얻어진 반죽을 발효시킨 후 굽는 단계를 포함하는, 카카오 빈과 쌀 압출성형물을 첨가한 빵의 제조방법이 제공된다.

일 구현예에서, 단계(a)의 상기 카카오 빈-쌀 압출성형물은 쌀 : 카카오 빈의 중량비 4 : 6으로 혼합되어 압출성형된 것일 수 있다.

일 구현예에서, 단계(a)에서 카카오 빈-쌀 압출성형물 : 밀가루의 혼합 중량비가 1 : 9 ~ 2 : 8일 수 있다.

일 구현예에서, 단계(b)의 상기 발효는 1차 발효, 중간 발효, 2차 발효의 순서로 이루어질 수 있다.

일 구현예에서, 단계(a)의 상기 압출성형물은 쌍축 압출성형기를 사용하여 스크루 직경 20.0 ~ 40.0 mm, 길이/직경의 비(L/D ratio) 20 ~ 25:1인 스크루를 사용하고, 수분 함량 15 ~ 35%, 스크루 회전속도 100 ~ 300 rpm, 사출구 온도 120 ~ 140℃의 조건으로 압출성형된 것일 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따라, 상기 제조방법에 의해 제조된 카카오 빈과 쌀 압출성형물을 첨가한 빵이 제공된다.

본 발명의 카카오 빈과 쌀 압출성형물을 첨가한 빵의 제조방법 및 이에 의해 제조된 빵에 의해, 쌀과 로스팅하지 않은 카카오 빈의 압출성형물(쌀과 로스팅하지 않은 카카오 빈이 4 : 6으로 압출성형됨)을 첨가(10, 20, 30%)하여 빵을 제조하면 압출성형물의 함량 변화에 따라 제조된 빵의 이화학적 특성, 물리적 특성, 호화특성 등이 변화되고, 제조된 빵의 외관 및 기호도가 특정 비율에서 증가되는 것으로 확인되었다.

따라서, 본 발명의 카카오 빈과 쌀 압출성형물을 첨가한 빵의 제조방법 및 이에 의해 제조된 빵은 식품 및 제빵 분야에서 카카오 빈을 활용할 수 있는 기술로 유용하게 사용될 수 있다.

도 1은 압출성형물의 제조에 사용된 압출성형기의 스크루 배열이다.
도 2는 압출성형물과 비-압출성형물을 첨가하여 제조한 식빵의 발효 팽창력이다.
도 3은 압출성형물과 비-압출성형물을 첨가하여 제조한 식빵의 외관이다.

본 발명은 (a) 카카오 빈-쌀 압출성형물과 밀가루를 혼합하여 반죽을 얻는 단계; 및 (b) 단계(a)에서 얻어진 반죽을 발효시킨 후 굽는 단계를 포함하는, 카카오 빈과 쌀 압출성형물을 첨가한 빵의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 제조방법은 카카오 빈-쌀 압출성형물과 밀가루를 혼합하여 반죽을 얻는 단계[즉, 단계(a)]를 포함한다. 단계(a)에서 상기 카카오 빈-쌀 압출성형물은 쌀 : 카카오 빈의 중량비 4 : 6으로 혼합되어 압출성형된 것일 수 있다. 또한, 카카오 빈-쌀 압출성형물 : 밀가루의 혼합 중량비는 1 : 9 ~ 2 : 8일 수 있다. 반죽 형성 시에는 반죽 형성에 사용되는 통상적 첨가제, 예를 들어, 강력분, 쇼트닝, 설탕, 정제염, 이스트 등이 추가될 수 있다. 상기 압출성형물은 쌍축 압출성형기를 사용하여 스크루 직경 20.0 ~ 40.0 mm, 길이/직경의 비(L/D ratio) 20 ~ 25:1인 스크루를 사용하고, 수분 함량 15 ~ 35%, 스크루 회전속도 100 ~ 300 rpm, 사출구 온도 120 ~ 140℃의 조건으로 압출성형된 것일 수 있다.

본 발명의 제조방법은 단계(a)에서 얻어진 반죽을 발효시킨 후 굽는 단계[즉, 단계(b)]를 포함한다. 단계(b)에서 상기 발효는 1차 발효, 중간 발효, 2차 발효의 순서로 이루어질 수 있으며, 각 발효는 통상적으로 사용되는 발효 조건으로 수행될 수 있다.

본 발명은 또한, 상기 제조방법에 의해 제조된 카카오 빈과 쌀 압출성형물을 첨가한 빵을 제공한다.

본 발명의 카카오 빈과 쌀 압출성형물을 첨가한 빵의 제조방법에 의해 제조된 빵은 쌀과 로스팅하지 않은 카카오 빈의 압출성형물(쌀과 로스팅하지 않은 카카오 빈이 4 : 6으로 압출성형됨)을 첨가하여 빵을 제조하는 경우에 압출성형물의 함량 변화에 따라 제조된 빵의 이화학적 특성, 물리적 특성, 호화특성 등이 변화되고, 압출성형물의 특정 함량 비율에서 제조된 빵의 외관 및 기호도가 증가되는 것으로 확인되었다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.

<실시예>

1. 재료 및 방법

(1) 재료

본 연구에 사용된 쌀은 신통정미소(Asan, Korea)에서 구입하였고, 카카오 빈은 초코동이(Suwon, Korea)에서 구입하여 사용하였다.

쌀과 카카오 빈의 비율은 4 : 6으로 하여 압출성형 하였으며, 식빵 제조에는 강력분(Daehan Flour Mills Co., Seoul, Korea), 쇼트닝(Lottesamkang Co., Cheonan, Korea), 설탕(Samyang Co., Ulsan, Korea), 정제염(Daesang, Seoul, Korea), 이스트(Ottogi Co., Anyang, Korea)를 구입하여 사용하였다.

(2) 압출성형

압출성형물의 제조에 사용된 압출성형기는 자체 제작한 실험용 쌍축 압출성형기(THK31T, Incheon Machinery Co., Incheon, Korea)를 사용하였으며 스크루 배열은 도 1과 같다. 스크루 직경은 30.0 mm이며 길이와 직경의 비(L/D ratio)는 23:1이었고, 사출구는 원형으로 직경이 3.0 mm인 것을 사용하였으며 원료 사입량은 100 g/min으로 고정하였다. 수분함량은 25%, 스크루 회전속도는 200 rpm으로 고정하고 사출구 온도는 130℃로 각각 조절하였다. 제조된 압출성형물은 열풍건조기(DS-FCPO 250, Dongseo Sci. Co., Seoul, Korea)에서 50℃로 건조하여 가정용 분쇄기(SMKA-4000, PN Poongnyun Co., Ltd., Ansan, Korea)로 분쇄하여 50-70 mesh의 분말을 시료로 사용하였다.

(3) 반죽의 배합비

제빵에 사용한 원료의 배합비는 하기 표 1(단위: 중량부)과 같다.

반죽의 물성 및 제빵 적성 실험을 위한 카카오 빈과 쌀 압출성형물의 함량은 밀가루 100%를 대조구로 압출성형물(extruded, extrusion) 10(E10), 20(E20), 30%(E30)로 첨가하였으며 압출성형하지 않은 시료와의 차이점을 보고자 비-압출성형물(Non-extruded, Non-Extrusion)도 같은 방식(R10, R20, R30%)으로 첨가하였다. 본 발명자의 다른 실험(14)에서 로스팅(roasting)하지 않은 카카오 빈의 항산화 활성이 우수하여 이를 기본으로 하였다.

(4) 제빵 방법

제빵은 직접반죽법(straight dough method)을 사용하였고, 식빵의 반죽은 혼합기(Model 200, Hobart Co., USA)를 이용하여 유지와 물을 제외한 나머지 원료를 혼합기 안에 넣고 1단의 속도에서 1분, 물 투입 후 2분간 혼합하고 2단의 속도로 2분간 다시 혼합한 뒤 쇼트닝을 투입하였다. 반죽이 형성 될 때까지 혼합하였으며, 최종 반죽의 온도는 27-29℃가 되도록 하였다. 1차 발효는 온도 27℃, 상대습도 80%인 발효기(Daehung, Korea)에서 90분간 실시하였고, 1차 발효 후 반죽을 170 g으로 분할하여 둥글리기 한 후 10분간 중간 발효를 하였다. 밀대를 이용하여 반죽을 성형하여 3개씩(170 g×3) 식빵 틀(21.5×9.5×9 cm)에 넣고, 온도 38℃, 상대습도 85%의 발효기에서 식빵 틀까지 반죽이 팽창하도록 2차 발효하였으며, 발효가 끝난 반죽을 윗 불 190℃, 아랫 불 190℃의 오븐(FDO-7102, Dae Young, Seoul, Korea)에서 30분간 굽기 하였다. 구운 후 제품을 틀에서 분리하여 실온 25℃에서 2시간 냉각하여 폴리에틸렌 백에 포장 후 25℃에서 저장하여 실험에 사용하였다.

(5) 패리노그래프 ( Farinograph )

패리노그래프(Farinograph, Brabender Co., Ltd., Duisburg,Germany)는 AACC 54-21(17) 방법에 따라 분석하였다. 패리노그래프 믹싱볼(mixing bowl)을 30±2℃로 유지하면서 시료의 수분 함량은 14%를 기준으로 300 g 사용하였고, 시료를 혼합하면서 20초 동안 증류수를 첨가하여 패리노그래프 곡선의 중앙이 500 B.U.에 도달할 때까지 흡수량을 조절하면서 흡수율(absorption), MTI(mechanical tolerance index), 반죽도달시간(arrival time), 반죽형성시간(peak time), 출발시간(departure time), 안정도(stability)를 측정하였다.

(6) 호화특성

압출성형물과 비-압출성형물을 각각 10, 20, 30% 밀가루에 첨가한 페이스트 점도를 측정하기 위해 신속점도 측정기(RVA, Rapid viscosity analyser, RVA3D, Newport Scientific Inc., Narrabeen, Australia)를 사용하였다. 시료 3.5 g(14%, w.b.)을 알루미늄 캔에 넣은 후 증류수 25 mL를 가하고 유리막대를 이용하여 1차 교반한 후 페이스트 점도를 측정하였다. 신속점도측정기의 가열과 냉각조건은 초기온도 25℃에서 2분간 유지한 후 5분간 95℃로 가열 후 3분간 95℃로 유지하였으며, 5분간 25℃로 냉각하였다. 총 소요 시간은 20분이었으며 페달의 회전은 초기 시료의 분산을 증대시키기 위해 960 rpm으로 회전시킨 후 160 rpm에서 점도를 측정하였다(18). 도 2의 페이스트 점도곡선으로부터 최고점도(peak viscosity, PV), 저온최고점도(cold peak viscosity, CPV), 최저점도(trough viscosity, TV), 최종점도(final viscosity, FV), 구조파괴점도(breakdown viscosity, BV) 등의 페이스트 점도 지표를 각각 구하였다.

(7) 조직감(Texture)

빵은 구운 후 폴리에틸렌 백에 넣어 실온에서 24시간 방치 후 2×2×2 cm의 동일한 크기로 잘라 물성 분석기(Texture analyzer, TA-XT express, stable micro systems, Surrey,England)를 이용하여 직경이 35 mm인 실린더 프로브(cylinder probe)로 측정하였다. 측정조건은 최대하중 5 kg으로 하고 시험 속도(test speed)는 1 mm/sec, 측정 시료 높이 10 mm, 압착률은 75%로 하여 시료의 경도(hardness), 탄력성(springiness), 응집성(cohesiveness) 및 씹힘성(chewiness)을 측정하였으며 3회 반복 측정하여 그 평균값을 사용하였다.

(8) 비용적 및 굽기 손실

식빵을 구운 후 실온에서 2시간 동안 냉각한 후 종자치환법(19)으로 용적을 3회 반복 측정하고 하기 계산식 1로 계산하여 비용적(specific volume)을 나타내었다[빵 용적(Bread volume), 빵 중량(Bread weight)].

[계산식 1]

굽기 과정의 굽기 손실(baking loss)은 식빵을 구운 후 틀에서 분리하여 저울에 올려 굽기 전 무게 510 g(170 g×3)과 비교하였다. 각기 다른 세 개의 시료를 측정하여 평균값을 내어 사용하였으며, 굽기 손실율(baking loss rate)은 하기 계산식 2로 계산하여 반죽의 굽기 후 무게를 표시하였다[반죽 중량(Dough weight), 빵 중량(Bread weight)].

[계산식 2]

(9) 발효 팽창력

압출성형물과 비-압출성형물을 첨가한 반죽의 발효 팽창력은 혼합 직후의 반죽 100 g씩을 채취하여 내부 직경이 6.3 cm인 1000 mL 매스실린더(mass cylinder)에 넣어 측정하였다. 25℃ 발효실에서 발효 시키면서 15분 간격으로 150분 까지 반죽의 발효 팽창력(fermentation power)을 구하였다.

(10) 색도 측정

색도는 식빵을 제조 후 색차계(CR-300, Minolta, Osaka, Japan)를 이용하여 각 5회 반복 측정하여 평균값을 내었으며, 식빵의 외부 색도(crust color)와 내부 색도(crumb color)를 명도(lightness, L), 적색도(redness, a), 황색도(yellowness, b)로 측정하였다. 이 때 사용한 표준 백색판(standard plate)의 L값은 97.75, a값은 +1.63, b값은 -2.41이었다.

(11) 관능검사

관능평가는 훈련된 관능검사요원 제과제빵과 2학년 학생 12명으로 구성하였다. 시료는 구운 후 1일 경과된 것을 일정한 크기(3×3×3 cm)로 자른 후에 시료의 번호를 무작위로 조합하여 부착된 1회용 접시에 담아 물과 함께 실온에서 동시에 제공하였다. 각 시료를 평가한 후에는 반드시 물로 입안을 헹구어 낸 다음에 다른 시료를 평가하도록 하였다. 관능검사의 평가 항목은 맛(taste), 조직감(texture) 및 전체적 기호도(overall preference)의 3가지 항목으로 하고 9점 척도법을 사용하여 매우 나쁨(extreme bad) 1점부터 매우 좋음(extreme good) 9점까지 기록하도록 하였다.

(12) 식빵의 외관 평가

식빵의 단면구조를 나타내기 위하여 상온에서 냉각시킨 식빵의 가운데 부분을 자르고 디지털카메라(Lumix DMC-FX38, Panasonic, Japan)를 이용하여 촬영하였다.

(13) 통계처리

결과의 통계처리는 SPSS(Statistical Package for the Social Science, version 23.0) 프로그램(IBM-SPSS, Thornwood, NY, USA)을 이용하여 일원배치분산분석(one-way ANOVA)을 실시한 후 유의적 차이가 있는 항목에 대해서 p<0.05 수준에서 그 결과를 Duncan’s multiplerange test로 검정하였다.

2. 결과 및 고찰

(1) 패리노그래프

패리노그램(farinogram)은 기본적으로 반죽의 굳기에 도달하는데 필요한 흡수율 및 개략적인 반죽 특성의 두 가지 물리적 성질을 나타낸다. 압출성형물과 비-압출성형물의 패리노그램 특성은 하기 표 2와 같다.

반죽의 흡수율은 대조군이 64.50%을 나타내었으며, R10, R20, R30에서 62.05, 60.07, 58.00%로 감소하였고, E10, E20, E30도 63.01, 62.02, 61.04%로 감소하였다. 압출성형한 율피분말을 첨가한 식빵실험(20)에서는 첨가군의 흡수율이 대조군보다 높게 나타났는데 이는 율피분말에 함유된 전분입자의 손상으로 인한 손상전분과 식이섬유 때문으로 판단된다. MTI는 대조군이 20.00 B.U를 나타냈으며 R10, R20, R30과 E10, E20, E30 모두 첨가량이 증가할수록 증가하였다. MTI는 반죽 저항도를 나타내는 것으로 일반적으로 반죽에 대하여 저항성이 큰 밀가루는 낮은 값을 보이고, 값이 클수록 약한 밀가루를 나타낸다. 반죽도달시간은 대조군이 1.53 min 이었으며 R10, R20, R30은 첨가량이 증가할수록 감소하였고 E10, E20 E30은 3.02, 4.48, 6.03으로 증가하였다. 압출성형과정 중 곡류전분이 호화가 일어나 낮은 온도(25℃)에서 생전분과 다르게 물을 흡수하여 점도가 형성되어(14) 반죽도달시간이 지연된 것으로 판단된다. 반죽형성시간은 대조군이 8.00 min을 나타내었으며 R10, R20, R30은 첨가량이 증가할수록 감소하였고 E10, E20, E30은 6.80, 7.01, 7.53 min으로 증가하였다. 출발시간, 안정도 역시 대조군이 가장 높게 나타났으며 R10, R20, R30 및 E10, E20, E30 모두 첨가량이 증가할수록 감소하였다. 본 실험결과 압출성형물과 비-압출성형물 첨가 시 믹싱내구력은 부재료의 첨가로 인해 대조군에 비해 약해지는 것으로 나타났다.

(2) 호화 특성

압출성형물과 비-압출성형물의 점도는 하기 표 3과 같다.

최고점도(PV)는 농도에 영향을 받게 되는데 R10, R20, R30 및 E10, E20, E30 모두 대조군보다 첨가량이 증가할수록 낮게 나타났으며, 최저점도(TV)와 구조파괴점도(BV) 역시 대조군보다 첨가량이 증가할수록 낮게 나타났다. 최종점도(FV)와 회복점도(SV)는 대조군이 4857 cP, 3488 cP로 나타났으며 R10, R20, R30 및 E10, E20, E30의 첨가량이 증가할수록 낮게 나타났다. 최종점도는 노화도가 낮을수록 낮게 나타나며(21), 회복점도도 다양한 제품들의 조직감을 비교할 때 사용되는 지표로 전분의 노화정도를 반영하는데 R10, R20, R30보다 E10, E20, E30의 최종점도, 회복점도가 낮게 나타나 노화가 더 지연될 것으로 판단된다. Peak time은 대조군이 8.67 cP, R10에서 8.58 cP를 나타냈으며 R20, R30 및 E10, E20, E30의 첨가량이 증가할수록 감소하였다. 호화개시온도는 대조군이 69℃를 나타냈으며 R10, R20, R30 및 E10, E20, E30의 첨가량이 증가할수록 증가하였다. 카카오 빈의 지방 성분이 아밀로오스와 결합하여 호화시간을 지연시킨 것으로 판단되며 카카오 빈에 함유된 코코아 버터의 평균융점이 34℃(22)로 낮아 대조군과의 차이는 크게 나타나지 않았다.

(3) 조직감(Texture)

압출성형물과 비-압출성형물을 첨가하여 제조한 식빵의 조직감은 하기 표 4와 같다.

식품의 단단함 정도를 나타내는 경도(hardness)는 대조군이 5.39 g을 나타냈으며 R20 4.59 g, E20 4.83 g으로 대조군보다 부드러운 것으로 나타났다. R10, R30은 6.33, 6.69 g으로 나타났으며 E10, E30은 8.25, 6.49 g으로 대조군보다 단단한 것으로 나타났다. 새송이 버섯분말(23)과 신안 섬초 분말을 첨가한 식빵(7)에서는 첨가량이 증가할수록 경도가 증가하였고, 단감(24)과 백련차(25)를 첨가한 식빵에서는 첨가량이 증가할수록 경도는 감소하여 식빵은 첨가되는 부재료의 성질과 양에 따라 달라지는 경향을 나타내는 것으로 판단된다. 탄력성(springiness)은 대조군이 0.96 이었으며 R10, R20, R30 및 E10, E20, E30의 첨가량이 증가할수록 감소하였으나 유의적인 차이는 나타나지 않았다(p<0.05). 응집성(cohesiveness)은 대조군에서 0.57을 나타내었으며 R10, R20, R30 및 E10, E20, E30의 첨가량이 증가할수록 유의적으로 감소하였다(p<0.05). 씹힘성(chewiness)은 E10에서 4.28로 가장 높았으며 R20이 2.00으로 가장 낮게 나타났다. 빵의 경도는 부피, 기공의 발달정도, 수분 함량, 이스트의 양, 발효 시간, 소금의 양과 성형기술에 의해 영향을 받는데 기공이 잘 발달된 빵은 부피가 크고 부드럽기 때문에 경도가 낮아진다.

(4) 비용적 및 굽기 손실

압출성형물과 비-압출성형물을 첨가하여 제조한 식빵의 비용적과 굽기 손실은 하기 표 5와 같다.

비용적은 대조군이 4.42로 나타났으며 E10이 4.29를 나타내었다. R10, R20, R30은 4.12, 3.55, 3.28로 감소하였고 E20, E30은 4.11, 3.58로 감소하였으나 R10, R20, R30보다 높게 나타났다. 가스 보유력이 약하게 되면 빵의 부피는 감소하는데 부재료 첨가로 인한 글루텐(gluten)의 희석 효과와 60-70℃ 사이에 호화되어 구조를 형성하는 전분에 비해 34℃ 정도의 융점을 가지는 코코아 버터의 용해로 반죽의 구조가 약화되었을 것으로 판단된다. 아로니아 첨가식빵(26)과 신안 섬초 분말을 첨가한 식빵(7)도 첨가군의 양이 증가할수록 비용적이 감소하였다. 그러나 산수유 분말을 첨가한 식빵(27)에서는 첨가량이 증가할수록 비용적이 증가하였는데 이는 산수유의 신맛을 나타내는 유기산의 영향으로 반죽의 가스 팽창력을 증가시킨 것으로 판단된다.

굽기 손실은 R10에서 10.33% 로 가장 높게 나타났으며 대조군과 R20, R30 및 E10, E20, E30에서 첨가량이 증가할수록 감소하였으나 유의적인 차이는 나타나지 않았다(p<0.05). 실험 결과 첨가되는 부재료의 성질과 양, 글루텐을 형성하는 단백질의 감소로 인해 비용적과 굽기 손실이 감소한 것으로 판단된다.

(5) 발효 팽창력

압출성형물과 비-압출성형물을 첨가하여 제조한 식빵의 발효 팽창력은 도 2와 같다. 이스트는 반죽내에서 발효 환경에 적응하는데 약 45분이 소요되며 반죽에 존재하는 당은 원래 밀가루에 존재하는 유리당, 이스트 또는 밀가루의 효소에 의해 분해되는 당 및 첨가되는 당으로 발효시간 60분에서는 대조군이 250 mL로 나타났으며 R10, R20, R30에서 220, 240, 230 mL로 E10, E20, E30의 220, 220, 210 mL보다 높았으나 발효시간 90분에서는 R10, R20, R30의 320, 330, 280 mL보다 E10, E20, E30에서 330, 340, 310 mL로 높게 나타났다. 90분까지는 대조군이 가장 높은 팽창력을 보였으나 120분 발효시간에서는 대조군이 380 mL를 나타내었으며 R10, R20, R30에서 340, 350, 300을 나타내었고 E10, E20, E30에서는 400, 400, 360 mL로 E10, E20첨가량에서 대조군보다 높은 발효력을 나타내었다. 발효시간 150분에서는 E10, E20, E30첨가량에서 400, 390, 360 mL로 모두 대조군의 350 mL보다 높은 발효력을 나타내었으며 R10, R20, R30에서는 330, 300, 290 mL로 발효력이 감소하였다. Lee 등(20)은 압출성형공정을 통해 율피분말의 전분이 발효성 당으로의 전환이 가속화되어 발효팽창력의 증가에 영향을 주었다고 하였고, Kang 등(28)은 식빵에 다른 첨가물을 넣어 제조할 경우 글루텐 함량과 첨가물의 성질에 따라 활성 글루텐 등의 구조를 유지할 수 있는 보조물질을 첨가하지 않으면 구조력을 유지하기 어려워 부피가 감소한다고 하였다.

(6) 색도 측정

압출성형물과 비-압출성형물을 첨가하여 제조한 식빵의 색도는 하기 표 6과 같다.

외부(crust)의 색상은 아미노산 화합물과 환원당과의 반응에 의해 형성되는 메일라이드 반응에 기인하는 것으로 대조군이 가장 높은 명도, 적색도, 황색도를 나타내었으며 R10, R20, R30 및 E10, E20, E30의 첨가량이 증가할수록 명도, 적색도, 황색도는 감소하는 경향을 나타내었다. 내부(crumb)의 명도는 대조군이 80.23을 나타내었고 R10, R20, R30 및 E10, E20, E30의 첨가량이 증가할수록 감소하였지만 적색도는 R10, R20, R30 및 E10, E20, E30의 첨가량이 증가할수록 높게 나타났다. 황색도는 대조군이 6.54를 나타내었으며 R10, R20, R30첨가량에서는 13.75, 16.01, 15.25, E10, E20, E30의 첨가량에서는 14.10, 15.29, 14.73으로 대조군보다 높게 나타났다. 발효에 따라 다양한 색을 나타내는 카카오 빈(29)의 폴리페놀류의 영향을 받은 것으로 판단된다.

(7) 관능검사

압출성형물과 비-압출성형물을 첨가하여 제조한 식빵의 관능검사는 하기 표 7과 같다.

맛(taste)은 대조군이 8.25로 나타났으며 E10 8.00, E20 8.08로 대조군과 유의적인 차이가 나타나지 않았다(p<0.05). 조직감(texture)은 대조군이 8.50으로 나타났으며 R10 8.00, E10 8.17, E20 8.08로 대조군과 유의적인 차이가 나타나지 않았다(p<0.05). Kim(30)의 녹차 빵 관능 특성 연구에서도 대조구에 비하여 녹차분말의 첨가량이 증가할수록 조직감이 저하되어 대조구와 첨가군간의 유의적인 차이가 있다고 하였다. 전체적 기호도(overall preference)는 대조군이 8.25로 나타났으며 R10, R20, R30은 8.00, 7.92, 7.00로 감소하였고 E10, E20, E30은 8.08, 8.17, 7.42로 감소하였지만 대조군과 R10, R20, E10, E20은 유의적인 차이가 나타나지 않았다(p<0.05). 본 실험 결과 물리적 특성 및 소비자 기호도 등을 고려하여 카카오 빈과 쌀 압출성형물을 제빵에 사용 시 20%까지 첨가하는 것이 바람직한 것으로 판단된다.

(8) 식빵의 외관

압출성형물과 비-압출성형물을 첨가하여 제조한 식빵의 외관은 도 3에 나타내었다. 비용적의 결과와 같이 대조군이 가장 큰 부피를 형성하였으며, R10, R20, R30보다 E10, E20, E30의 첨가량에서 부피가 더 큰 것으로 나타났다. 실험결과 압출성형물과 비-압출성형물의 첨가량 모두 글루텐의 부족에 의해 빵의 기본 구조 형성이 이루어지지 않은 것으로 판단된다.

3. 요약

본 연구에서는 카카오 빈(cacao whole bean)을 사용하여 압출성형하고 이를 식품소재로 개발하고자 하였으며 비교를 위해 압출성형물과 비-압출성형물을 밀가루에(10, 20, 30%) 첨가하여 식빵 반죽의 물성과 품질특성에 미치는 효과를 관찰하였다. 패리노그램은 대조군이 높은 흡수율과 안정도를 나타냈으며 압출성형물과 비-압출성형물은 첨가량이 증가할수록 흡수율은 감소하였고 MTI는 증가하였다. 호화특성은 대조군이 최고점도, 구조파괴점도, 최종점도, 회복점도가 모두 높게 나타났으며 압출성형물과 비-압출성형물은 첨가량이 증가할수록 감소하였으나 R10, R20, R30보다 E10, E20, E30의 최종점도, 회복점도가 낮게 나타났다. 경도는 대조군이 5.39 g을 나타냈으며 R20 4.59와 E20 4.83 g으로 대조군보다 부드러운 것으로 나타났다. 탄력성은 유의적인 차이가 나타나지 않았으며(p<0.05), 응집성은 대조군에서 0.57을 나타내었고 R10, R20, R30 및 E10, E20, E30의 첨가량이 증가할수록 유의적으로 감소하였다(p<0.05). 씹힘성은 E10에서 4.28을 나타냈으며 R20이 2.00으로 가장 낮게 나타났다. 비용적은 대조군이 4.42였고 E10이 4.29를 나타내었다. R10, R20, R30은 4.12, 3.55, 3.28로 감소하였고 E20, E30은 4.11, 3.58로 나타났다. 굽기 손실은 R10에서 10.33%로 나타났으며 대조군과 R20, R30 및 E10, E20, E30에서 첨가량이 증가할수록 감소하였으나 유의적인 차이는 나타나지 않았다(p<0.05). 외부(crust)의 L, a, b값은 대조군이 가장 높게 나타났으며 압출성형물과 비-압출성형물의 첨가량이 증가할수록 감소하였다. 내부(crumb)의 L값은 대조군이 80.23을 나타냈으며 압출성형물과 비-압출성형물의 첨가량이 증가할수록 감소하였지만 a, b값은 증가하였다. 관능검사 결과 맛은 대조구와 E10, E20에서 유의적인 차이가 나타나지 않았고(p<0.05), 전체적 기호도는 대조군과 R10, R20, E10, E20에서 유의적인 차이가 나타나지 않았다(p<0.05). 본 실험 결과 물리적 특성 및 소비자 기호도 등을 고려하여 카카오 빈과 쌀 압출성형물을 제빵에 사용 시 10-20%까지 첨가하는 것이 바람직한 것으로 판단된다.

Claims

(a) 쌀과 로스팅하지 않은 카카오 빈이 중량비 4 : 6으로 압출성형된 카카오 빈-쌀 압출성형물과 밀가루를 1 : 9 ~ 2 : 8 중량비로 혼합하여 반죽을 얻는 단계; 및
(b) 단계(a)에서 얻어진 반죽을 발효시킨 후 굽는 단계
를 포함하는, 카카오 빈과 쌀 압출성형물을 첨가한 빵의 제조방법.
삭제
삭제
제1항에 있어서, 단계(b)의 상기 발효가 1차 발효, 중간 발효, 2차 발효의 순서로 이루어지는 것을 특징으로 하는 제조방법.
제1항에 있어서, 단계(a)의 상기 카카오 빈-쌀 압출성형물이 쌍축 압출성형기를 사용하여 스크루 직경 20.0 ~ 40.0 mm, 길이/직경의 비(L/D ratio) 20 ~ 25:1인 스크루를 사용하고, 수분 함량 15 ~ 35%, 스크루 회전속도 100 ~ 300 rpm, 사출구 온도 120 ~ 140℃의 조건으로 압출성형된 것을 특징으로 하는 제조방법.
제1항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 의해 제조된 카카오 빈과 쌀 압출성형물을 첨가한 빵.