A Study on the Relationship Between Drying Processes and Quality in Ready-to-Eat Sorghum Rice

기술 요약: 즉석 섭취용 수수 밥의 건조 공정과 품질 간의 관계에 관한 연구

문제 제기
편리함, 영양, 맛을 갖춘 식품에 대한 수요로 인해 즉석 섭취(RTE) 쌀 시장이 성장하고 있으나, 현재 제품들은 주로 백미로 만들어지고 있다. 당뇨와 고혈려 같은 건강 문제를 해결할 잠재력을 가진 영양 밀도가 높고 단백질, 식이섬유, 미네랄이 풍키한 곡물인 수수를 활용한 RTE 제품은 매우 부족한 실정이다. 혼합 곡물 RTE 밥의 개발은 미비한 가공 기술로 인해 지체되고 있다. 본 연구는 특정 건조 공정이 수수 기반 RTE 밥의 품질에 어떤 영향을 미치는지에 대한 이해의 격차를 해소하며, 영양가, 질감, 색상 및 풍미를 보존할 수 있는 최적의 가공 방법을 식별하는 것을 목표로 한다.

연구 방법
연구진은 다음과 같은 특정 생산 공정을 사용하여 새로운 RTE 수수 밥 제품을 개발하였다: 수수 알갱이를 1%의 즉석 블랙티 분말과 0.2%의 구연산에 담가 침지한 후, 증기로 찌고, 그 다음 세 가지 서로 다른 건조 방법을 적용하였다:

1. 마이크로파 건조 (Microwave Drying, MD): 중고온 열을 10분간 가함.
2. 열풍 건조 (Air-Blast Drying, ABD): 80°C에서 2시간 동안 진행.
3. 진공 동결 건조 (Vacuum Freeze-Drying, VFD): -80°C에서 24시간 동안 냉동한 후, 24시간 동안 동결 건조 진행.

결과물은 다음과 같은 다각적인 측면에서 분석되었다:

• 영양 성분: 수분, 단백질, 지방, 총 전분, 아밀로스, 아밀로펙틴 및 아밀로스-아밀로펙틴 비율(AA).
• 질감 분석: 텍스처 프로파일 분석(TPA)을 이용한 경도, 탄성, 점착성, 응집성 및 씹는 맛(chewiness).
• 색도 분석: L*(밝기), a*(적-녹), b*(황-청) 값 측정.
• 관능 평가: 10명의 식품과학 전공 학생들로 구성된 패널이 수정된 국가 표준에 따라 색상, 외관, 향/맛, 구강 촉감을 평가함.
• 휘발성 향미 성분 분석: 헤드스페이스 고체상 미세 추출법과 가스 크로마토그래피-질량 분석법(HS-SPME/GC-MS)을 사용하여 78종의 휘발성 유기 화합물(VOCs)을 식별하였다. 주요 향기 화합물은 향기 활성도 값(OAV), 주성분 분석(PCA), 직교 부분 최소 제곱 판별 분석(OPLS-DA)을 통해 추가 분석되었다.
• 통계 분석: 모든 지표를 통합하여 최적의 건조 방법을 결정하기 위해 PCA 및 복합 점수 산출을 포함한 다변량 통계 방법을 사용하였다.

주요 결과

• 영양적 품질: VFD 샘플은 영양소 보유 측면에서 탁월한 성능을 보였다. VFD는 가장 높은 단백질(5.36%), 지방(3.62%), 전분(72.55%) 함량을 나타냈으며, 가장 낮은 수분 함량(11%)을 보였다. 반면, 고온 방식(MD 및 ABD)은 더 많은 단백질 변성과 지방 산화를 초래했다. 또한 VFD는 가장 낮은 아밀로스-아밀로펙틴 비율(0.19)을 유지하였는데, 이는 더 끈기 있고 소화하기 쉬운 질감을 시사한다.
• 질감 및 색상: VFD는 승화 과정 중에 형성된 다공성 스펀지 구조 덕분에 가장 낮은 경도(8.32 N)와 씹는 맛(7.30 mJ)을 가진 부드러운 질감을 생성하였다. 색도 분석 결과, VFD 샘플은 가장 높은 밝기(L* = 67.30)를 보였으며 천연 수수와 가장 유사했다. 반면 MD와 ABD 샘플은 마이야르 반응 및 캐러멜화 반응으로 인해 적흑색을 띠었다.
• 관감 품질: VFD는 균일한 형태, 곡립 깨짐 없음, 부드럽고 쫄깃한 질감이라는 특성과 함께 가장 높은 종합 관능 점수(90/100)를 받았다. MD와 ABD는 각각 80점과 83점으로 더 낮은 점수를 받았으며, 특히 MD 샘플은 약간의 쓴맛과 더 많은 곡립 깨짐을 보였다.
• 휘발성 향미 화합물: VFD가 영양소를 가장 잘 보존한 반면, MD는 가장 높은 다양성과 농도의 휘발성 화합물(59종, ~10,842 μg/kg)을 생성하였다. MD는 열 유도 반응인 마이야르 반응을 촉진하여 알데하이드, 케톤, 피라진류의 더 풍부한 프로파일을 형성하였다. OPLS-DA는 그룹을 구분하는 27개의 핵심 시그니처 화합물을 식별하였으며, 이 중 23개 화합물이 OAV > 1을 나타냈다.
• 복합 평가: 모든 품질 지표(영양, 질감, 색상, 관능)를 통합한 주성분 분석 결과, 복합 점수에서 VFD > MD > ABD 순으로 나타났다.

의의 및 주장
본 연구는 영양 보유, 질감, 색상 및 전반적인 관능 품질을 우선시할 때 **진공 동결 건조(VFD)**가 즉석 섭식용 수수 밥을 생산하는 데 있어 최적의 건조 방법이라고 결론지었다. 저자들은 VFD가 영양소 분해를 최소화하면서 부드러움, 씹는 맛, 자연스러운 외관 사이의 최적의 균형을 제공한다고 주장한다.

그러나 논문은 한 가지 절충점을 언급한다: VFD가 물리적 및 영양적 품질 면에서는 우수하지만, **마이크로파 건조(MD)**는 휘발성 향미 화합물 생성 측면에서 약간 더 우수하여 더 복잡한 향기 프로파일을 제공한다는 점이다. 본 연구는 특정 제품 목표(예: 최대 영양 vs 최대 향기)에 따른 건조 기술 선택에 대한 데이터 기반의 근거를 제공함으로써, 즉석 섭식용 수수 밥의 산업적 가공을 위한 기술적 지원을 제공한다. 또한 연구는 건조 방식 간의 구분을 위한 지표 역할을 할 수 있는 특정 휘발성 마커(예: MD의 2,5-디메틸피라진 및 VFD의 리모넨)를 식별하였다.