전분은 식품산업에서 중요한 재료로 새로운 식품을 개발하는 데 기능적 특성을 부여하기 위해서는 그 특성을 발휘할 수 있는 전분 종류가 필요하다(Singthong과 Meesit, 2017; Waewkum과 Singthong, 2021). 최근 연구에서 변형 전분의 제조를 위한 화학적 및 물리적 방법을 대체하기 위한 방법으로 미생물을 이용한 변형이 채택되고 있고, 이러한 기술은 일반적인 물리 화학적 특성 및 구조적 특성이 변형된 전분을 생성하며, 처리 조건에 따라 겔화 및 점도의 특성에 변화가 나타나는 것으로 알려졌다(Hickman 등, 2009; Jamal 등, 2016; Thanuja와 Parimalavalli, 2022). 쌀가루는 셀리악 질환 또는 기타 알레르기 반응을 방지하기 위한 gluten-free 제품에서 주재료로 사용되거나 밀가루를 대체할 방안으로 식품산업에서 다양한 가공과 응용에 사용되고 있다(Seetapan 등, 2019).

쌀은 세계적으로 소비되는 곡물 중에서 중요한 주식 중 하나이고, 백미와 유색미 두 가지로 분류된다(Adom과 Liu, 2002; Lehmann과 Robin, 2007). 유색미와 같이 색소를 포함하고 있는 곡물은 미네랄, 비타민, 플라보노이드, 안토시아닌 및 항산화제 등을 포함한 다양한 생리 활성 화합물을 함유하고 있고, 이러한 영양 및 이화학적 특성으로 색소가 들어간 쌀은 건강한 기능성 식품 중 하나로 인식되고 있으며, 기능성 성분이 강화된 유색미 품종은 기능성 식품 개발에 큰 역할을 한다(Reddy 등, 2016; Thanuja와 Parimalavalli, 2002). 유색미 중 하나인 흑미는 아시아에서 주로 사용한 쌀 품종으로 안토시아닌인 페놀 화합물로 인해 어두운색을 가지고 있고, 일반 현미와 비교하여 안토시아닌과 미량 원소가 풍부하다(Choi 등, 2018; Wattananapakasem 등, 2018). 흑미의 주요 영양소 및 생리활성 물질은 쌀 겨층과 배유에서 주로 발견되며, 암, 당뇨병, 위장병을 예방하고 심혈관계 질환을 예방하기 위한 산화 스트레스를 감소시키는 등 건강관리 측면에서 매우 유용한 기능을 가지고 있다(Arora 등, 2021). 그러나 흑미는 표면의 섬유층으로 인해 조리 중 수분 침투 및 열전달이 원활하지 않아 호화가 어려워 조리 시간이 길어지고, 조리 후 맛, 소화 및 흡수에도 직접적인 영향을 미쳐 소비자들이 주재료로 사용하는 경우가 낮다(Ojediran 등, 2020). 흑미를 가공하여 관련 제품으로 제조할 때 단백질, 안토시아닌 및 기타 영양소의 손실이 커서 활용 가치가 낮아 궁극적으로 생산 및 소비를 제한하는 경우로 이어지고 있다(Xiong 등, 2023).

지금까지 유산균 또는 미생물로 발효한 쌀과 관련한 국내 연구로는 유산균 포집 쌀가루 백설기(Lee 등, 2016), 미생물 발효 쌀 배아(Song과 Lee, 2017), 곰팡이 균주별 유색미 누룩 막걸리(Lee 등, 2020), 복합프로바이오틱스 처리 쌀 컵케이크 제조(Moon 등, 2020) 등이 있고, 국외 연구로는 자연 발효 쌀가루 및 쌀국수의 특성(Lu 등, 2005), 생균 발효 귀리가루(Duru 등, 2019), 유산균 발효 쌀가루 머핀(Chiş 등, 2020), 효소 및 열수분 처리에 의한 흑미 가루의 특성(Thanuja와 Parimalavalli, 2022), 프로바이오틱스 발효 발아현미(Pino 등, 2022), 전처리에 따른 흑미의 식감 및 조리 품질 향상에 관한 연구(Xiong 등, 2023) 등이 있다. 그러나 복합 유산균을 이용하여 발효한 흑미의 호화 특성에 관한 연구는 미흡한 편이다.

건강을 의식하는 소비자들에 의해 고품질 식품에 대한 수요가 증가함에 따라 관련 분야와 업계에서도 영양, 품질 및 기능적 특성이 강화된 신제품 개발에 많은 연구를 진행하고 있다(Guiné 등, 2020). 또한 유당불내증과 우유 단백질 알레르기, 채식 및 비건을 추구하는 소비자들의 확산으로 식물성 제품에 대한 수요도 증가하고 있다(Pino 등, 2022). 식품 가공 및 저장 중 가장 오래된 방법인 발효는 동시 또는 연속적으로 유산균과 같은 미생물이 성장하여 높은 영양적 가치를 포함하고 식품의 맛, 향 및 질감을 변화시키며, 유산균의 활동으로부터 파생된 발효식품은 몇 가지 이점을 가지고 있다는 것은 잘 알려져 있으며, 유익한 유산균의 다양하고 중요한 역할에 관한 연구가 주목을 받고 있다(Ilango와 Antony, 2021). 그리고 필수지방산, 단백질, 섬유질, 비타민, 항산화제 및 주요 미량성분을 다량으로 함유한 현미류에 관한 관심도 증가하고 있다(Beaulieu 등, 2020; Gong 등, 2017). 따라서 본 연구에서는 복합 유산균으로 현미 종류의 하나인 흑미를 발효시킨 쌀가루의 호화 특성을 분석하여 유산균에 의한 흑미의 효과를 평가하고, 흑미의 다양한 활용 가치를 높이는데 기초자료를 제공하고자 한다.

실험 재료

본 실험에서 사용한 흑미는 2020년산 국산 흑미(Jinsol Grain)로 지역 마트에서 구매하여 사용하였고, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, 기타 Lactobacillus 종으로 구성된 시판 복합 유산균 CH-1(FD-DVS CH-1, 200 U, CHR Hanse), YF-L811(FD-DVS YF-L811, 200 U, CHR Hanse), YoFlex^® Mild 1.0(FD-DVS YOFLEX MILD 1.0, 200 U, CHR Hanse)은 (주)주피터인터내셔널에서 구입하여 사용하였다.

유산균 발효 흑미 쌀가루 제조

유산균 발효 흑미 쌀가루 제조는 흑미 1 kg을 3번 세척한 후 증류수 2,000 mL를 넣고 실온에서 4시간 수침 후 물기를 제거하였다. 물기를 제거한 흑미는 복합 유산균을 혼합하지 않고 발효한 대조구, CH-0.5(CH-1 0.5%+증류수 1,250 mL), CH-1.0(CH-1 1.0%+증류수 1,250 mL), YF-0.5(YF-L811 0.5%+증류수 1,250 mL), YF-1.0(YF-L811 1.0%+증류수 1,250 mL), YM-0.5(YoFlex^® Mild 1.0 0.5%+증류수 1,250 mL), YM-1.0(YoFlex^® Mild 1.0 1.0%+증류수 1,250 mL) 등으로 복합 유산균의 종류와 양을 달리하여 7개의 시료를 제조하였고, 37±2°C의 incubator(BI-400C, Hanyang Scientific Equipment Co.)에서 72시간 동안 정치 발효한 후 60 mesh seive를 이용하여 1시간 동안 상징액을 제거하여 동결건조하였다. 동결건조한 발효 흑미는 핀밀분쇄기(KMS-300, Koreamedi Co.)로 분쇄하여 쌀가루 시료로 사용하였다.

pH, 수분흡수지수 및 수분용해지수 측정

흑미 쌀가루의 pH는 쌀가루 1 g에 증류수 9 mL를 가한 후 혼합하여 pH meter(F-72G, Horiba)를 사용해 측정하였다. 흑미 쌀가루의 수분흡수지수는 쌀가루 3 g에 증류수 30 mL를 첨가한 후 30분간 교반하고, 원심분리기(MF 600R, Hanil Electric Co.)에서 1,209×g로 30분간 원심분리하였다. 상등액을 제외한 침전물의 무게를 측정하여 수분흡수지수로 계산하였다. 수분용해지수는 수분흡수지수 측정에서 회수한 상등액을 증발접시로 이동한 후 105°C의 건조오븐(HB-502L, Hanbaek Co.)에서 건조한 후 남은 고형분의 무게를 시료에 대한 백분율(%)로 나타내었다.

입도 분석

흑미 쌀가루의 입도분석은 particle size analyzer(ELSZ-2000, Otsuka Electronics)를 이용하여 측정하였다. 입자크기 분포는 10%(D₁₀), 50%(D₅₀), 90%(D₉₀)의 누적 부피 백분율에서 입자 직경을 나타내었고, 이들 값을 이용하여 분산((D₉₀－D₁₀)/D₅₀)을 계산하였다(Jung, 2020). 비표면적은 분체의 전입자 표면적 S, 질량이 W인 분체의 단위 질량당 표면적을 S_W로 나타내어 S_W=S/W로 계산하였다(Kim 등, 2003).

주사전자현미경에 의한 입자 형태 관찰

흑미 쌀가루의 입자 형태 관찰은 주사전자현미경(JSM-5400, JEOL)을 사용하여 가속전압 25 kV, phototimes 85초의 조건에서 5,000배의 배율로 입자 형태를 관찰하였다.

X-선 회절도 분석

흑미 쌀가루의 X-선 회절 패턴 분석은 X-선 회절기(D-MAX-1200, Rigaku Co.)를 사용하여 분석하였고, target: Cu-Ka, filter: Ni, voltage: 35 kV, current: 15 mA, time constant: 1 s, F.S.R: 1×103 CPS 조건으로 회절 각도(2θ) 5~40°까지 회절시켜 측정하였다(Choi 등, 2015).

Amylogram에 의한 호화 특성 분석

흑미 쌀가루의 호화 특성은 amylogram(Brabender Measurement & Control System)을 사용하여 측정하였다. 쌀가루 10 g에 증류수 90 mL를 넣고 혼합한 현탁액을 30°C에서 10분간 교반하였고, 가열속도 5.0°C/min, 회전속도 250 rpm 조건에서 95°C까지 가열하고 15분간 유지한 후 5.0°C/min 속도로 50°C까지 냉각하면서 호화개시온도, 최고점도, 95°C 점도, 최저점도, 50°C 냉각점도, breakdwon, setback 등의 특성값을 측정하였다(Jung, 2021).

시차열량주사계에 의한 호화 특성 분석

시차열량주사계(Jade DSC, PerkinElmer Co.)를 이용한 호화엔탈피 분석은 Donovan 등(1983)의 방법에 따라 쌀가루 3.0 mg을 aluminum bath에 취하고 여기에 3배의 증류수를 microsylinge로 가하여 밀봉한 다음 30분간 방치한 후 시차열량주사계를 사용하여 30°C에서 95°C까지 10°C/min 속도로 가열하여 흡열(endothermic) peak를 얻었다. 이 peak로부터 호화개시온도(onset temperature, To), 호화정점온도(peak temperature, Tp), 호화종료온도(conclusion temperature, Tc) 및 호화엔탈피(gelatinization enthalpy, ΔH)를 5회 반복 측정하여 구하였다(Choi 등, 2015).

통계 처리

실험 결과는 SPSS 프로그램을 이용하여 일원배치 분산분석(ANOVA)으로 통계 처리하였으며, P<0.05 수준에서 Duncan’s multiple range test를 실시하여 시료 간의 유의적인 차이를 검증하였다.

pH, 수분흡수지수 및 수분용해지수

복합 유산균으로 발효한 흑미 쌀가루의 pH, 수분흡수지수 및 수분용해지수 결과는 Table 1과 같다. pH는 대조구에서 6.78로 가장 높게 나타났고, 복합 유산균으로 발효한 흑미 쌀가루는 4.22~4.80으로 대조구보다 모두 낮게 나타났으며, 시료 간에 유의한 차이가 있었다. 복합 유산균으로 발효한 흑미 쌀가루는 복합 유산균 첨가량이 높을수록 pH가 낮았고, YoFlex^® Mild 1.0을 첨가하였을 때 차이가 가장 크게 나타났다. 분무건조 공정으로 제조한 유산균 포집 쌀가루의 pH는 4.97이었고(Lee 등, 2016), Bacillus 속의 초산발효균으로 발효한 쌀 배아의 pH는 4.77~4.93으로(Song과 Lee, 2017), 본 결과와 유사하게 유산균의 유기산 발효물 등으로 pH가 낮게 나타났다. 수분흡수지수는 YoFlex^® Mild 1.0 복합 유산균 1.0%를 첨가하여 발효한 YM-1.0에서 1.31로 가장 높았으며, 그다음으로 YF-L811 복합 유산균 1.0%를 첨가하여 발효한 YF-1.0이 1.30으로 높았고 두 시료 간에는 유의한 차이가 없었다. YM-1.0과 YF-1.0을 제외한 복합 유산균 발효한 흑미 쌀가루 시료들과 대조구의 수분흡수지수는 1.23~1.25로 YM-1.0과 YF-1.0 시료와는 유의한 차이가 있었다. 수분용해지수는 수분흡수지수와 마찬가지로 YM-1.0에서 4.52%로 가장 높았고, CH-1 복합 유산균 1.0%를 첨가하여 발효한 CH-1.0에서 3.32%로 가장 낮았다. 수분흡수지수와 수분용해지수가 높게 나타난 것은 전분 구조가 비결정화 되어 물 분자와의 접촉면이 넓어지는 것으로 알려져 있는데(Tak과 Jung, 2022), YF-1.0에서 전분 입자 결합력이 가장 낮아지는 것을 알 수 있었다. 또한 산 처리에 의해서도 전분 입자가 작아져서 표면적이 증가하여 수분흡수력이 증가할 수 있고, 전분 입자들의 분해로 결정성의 변화가 각기 다르기 때문에 수분결합력이 달라질 수 있다고 하였으며(No 등, 2017), 본 연구에서도 복합 유산균의 종류에 따라 사용되는 유산균의 종류 및 함량이 달라 수분흡수지수와 수분용해지수가 차이가 있는 것으로 생각된다.

Table 1 . pH, water absorption index (WAI) and water solubility index (WSI) of black rice flour fermented with complex lactic acid bacteria starter cultures.

Samples1).	pH.	WAI.	WSI (%).
Control. CH-0.5. CH-1.0. YF-0.5. YF-1.0. YM-0.5. YM-1.0.	6.78±0.05a. 4.50±0.06cd. 4.22±0.02e. 4.80±0.45b. 4.63±0.01bc. 4.77±0.15b. 4.37±0.02de.	1.24±0.01b. 1.23±0.05b. 1.25±0.01b. 1.25±0.00b. 1.30±0.00a. 1.23±0.01b. 1.31±0.01a.	4.46±0.07a. 3.43±0.12cd. 3.32±0.07d. 3.67±0.28bc. 3.91±0.11b. 3.93±0.24b. 4.52±0.45a.

¹⁾Control, black rice flour fermented without probiotics; CH-0.5, fermented with 0.5% CH-1 probiotics; CH-1.0, fermented with 1.0% CH-1 probiotics; YF-0.5, fermented with 0.5% YF-L811 probiotics; YF-1.0, fermented with 1.0% YF-L811 probiotics; YM-0.5, fermented with 0.5% YoFlex^® Mild 1.0 probiotics; YM-1.0, fermented with 1.0% YoFlex^® Mild 1.0 probiotics..

All values are expressed as mean±SD. Means with different superscripts (a-e) within a column are significantly different (P<0.05) based on Duncan’s multiple range test..

입도분포 특성

복합 유산균으로 발효한 흑미 쌀가루의 입도분포를 측정한 결과는 Table 2와 같다. 대조구는 D₁₀, D₅₀, D₉₀에서 각각 6.05 μm, 19.74 μm, 45.44 μm로 가장 높았고, 복합 유산으로 발효한 흑미 쌀가루의 D₁₀은 4.65~5.47 μm였고, D₅₀에서는 16.64~18.06 μm, D₉₀에서는 36.94~40.42 μm로 나타났다. 복합 유산균으로 발효한 흑미 쌀가루에서 D₁₀과 D₅₀은 YF-L811 복합 유산균으로 발효한 흑미 쌀가루 시료가 높았고, D₉₀은 CH-1 복합 유산균으로 발효한 흑미 쌀가루가 높았으며, 모든 측정값에서 시료 간에 유의한 차이가 있었다. YF-L811

Table 2 . Particle size analysis of black rice flour fermented with complex lactic acid bacteria starter cultures.

Samples1).	D102) (μm).	D50 (μm).	D90 (μm).	Dispersion3).	Specific surface area (m2/kg).
Control. CH-0.5. CH-1.0. YF-0.5. YF-1.0. YM-0.5. YM-1.0.	6.05±0.07a. 4.85±0.07e. 4.65±0.06f. 5.47±0.09b. 5.25±0.12c. 5.06±0.11d. 4.86±0.02e.	19.74±0.21a. 17.44±0.18c. 17.22±0.13c. 17.94±0.17b. 18.06±0.30b. 17.86±0.22b. 16.64±0.05d.	45.44±0.42a. 40.28±0.52b. 40.42±0.16b. 38.14±0.36d. 38.82±0.98cd. 39.46±0.80c. 36.94±0.59e.	2.00±0.00c. 2.03±0.01b. 2.08±0.02a. 1.82±0.01f. 1.86±0.03e. 1.93±0.03d. 1.93±0.03d.	574.36±3.02f. 667.00±6.21b. 683.72±5.04a. 643.82±5.55de. 640.02±9.28e. 648.46±7.77cd. 656.08±2.33c.

¹⁾Control, black rice flour fermented without probiotics; CH-0.5, fermented with 0.5% CH-1 probiotics; CH-1.0, fermented with 1.0% CH-1 probiotics; YF-0.5, fermented with 0.5% YF-L811 probiotics; YF-1.0, fermented with 1.0% YF-L811 probiotics; YM-0.5, fermented with 0.5% YoFlex^® Mild 1.0 probiotics; YM-1.0, fermented with 1.0% YoFlex^® Mild 1.0 probiotics..

²⁾D₁₀, particle size of the minimum 10% measurement; D₅₀, particle size of the minimum 50% measurement; D₉₀, particle size of the minimum 90% measurement..

³⁾Dispersion＝[(D₉₀－D₁₀)/ D₅₀]..

All values are expressed as mean±SD. Means with different superscripts (a-f) within a column are significantly different (P<0.05) based on Duncan’s multiple range test..

복합 유산균으로 발효한 쌀가루의 입자가 CH-1 복합 유산균으로 발효한 쌀가루보다 입자가 크다는 것을 알 수 있었다. 분산도는 CH-1.0에서 2.08로 가장 높았고, YF-L811 복합 유산균 0.5%를 첨가하여 발효한 YF-0.5에서 1.82로 가장 낮았으며 시료 간에 유의한 차이가 있었다. YF-L811 복합 유산균을 혼합하여 발효한 흑미 쌀가루의 분산도가 다른 복합 유산균 집단보다 낮은 것으로 나타나 입자가 가장 균일한 것을 알 수 있었다. 비표면적은 CH-1.0에서 683.72 m²/kg으로 가장 높았고, 대조구에서 574.36 m²/kg으로 가장 낮았으며 시료 간에 유의한 차이가 있었다. 대조구와 비교하여 복합 유산균으로 발효한 흑미 쌀가루의 비표면적이 높은 것은 복합 유산균 발효에 의해 흑미 쌀가루의 입자가 작아진 것으로 생각된다. 쌀 제품의 품질을 향상시키기 위해서는 쌀가루의 입자크기가 작고 손상 전분의 함량이 낮을수록 좋으며, 입자크기가 작은 쌀가루를 이용하여 국수를 제조하면 국수의 표면이 매끄러워지고 쌀 컵케이크에서는 부피가 커진다고 하여(Kim 등, 2019; Kim과 Shin, 2014; Lin 등, 2021), 복합 유산균을 첨가하여 발효한 흑미 쌀가루의 활용 가치가 있을 것으로 보이며, 그중에서 CH-1 복합 유산균으로 발효한 흑미 쌀가루의 비표면적이 높아 이용 가치가 높을 것으로 생각된다. 쌀가루를 생산하기 위해서는 쌀알을 분쇄하는 과정에서 전분 입자의 무결정성이 기계적인 힘과 열의 영향을 받아 손상되고, 손상 전분과 가루의 크기는 쌀가루 및 쌀가루 첨가 제품의 품질에 영향을 미치는 핵심 지표로 알려져 있다(Asmeda 등, 2016; de la Hera 등, 2013).

입자의 형태적 특성

복합 유산균으로 발효한 흑미 쌀가루를 주사전자현미경으로 관찰한 형태적 특성은 Fig. 1과 같다. 대조구가 복합 유산균으로 발효한 흑미 쌀가루보다 입자의 크기가 크고 거친 것으로 나타났고, 효소로 발효한 쌀가루에서도 과립 전분의 표면 변화가 있었으며, Auh 등(2006)의 연구와 같이 구형이 되는 경향이 유사한 결과를 보였다. 입도분포에서도 YF-L811 복합 유산균을 혼합하여 발효한 쌀가루의 비표면적이 다른 복합 유산균으로 발효한 쌀가루보다 낮아 입자가 큰 것으로 나타났고(A 표기), CH-1과 YoFlex^® Mild 1.0을 혼합하여 발효한 쌀가루도 구형의 형태를 보이지만 주위에 전분입자가 노출되거나 유리되어 작은 입자가 많은 것으로 나타났다(B 표기). 전분입자에 산 처리를 하면 표면이 갈라지고 내부에 산이 침투하여 가수분해가 진행되면서 입자가 파괴되는 현상이 나타나며, 가수분해 시간이 길어질수록 작은 입자의 수가 증가한다고 하였다(Jiping 등, 2007; No 등, 2017).

Fig 1. Scanning electron microscope images of black rice flour fermented with complex lactic acid bacteria starter cultures. Control, black rice flour fermented without probiotics; CH-0.5, fermented with 0.5% CH-1 probiotics; CH-1.0, fermented with 1.0% CH-1 probiotics; YF-0.5, fermented with 0.5% YF-L811 probiotics; YF-1.0, fermented with 1.0% YF-L811 probiotics; YM-0.5, fermented with 0.5% YoFlex^® Mild 1.0 probiotics; YM-1.0, fermented with 1.0% YoFlex^® Mild 1.0 probiotics.

X-선 회절도

복합 유산균으로 발효한 흑미 쌀가루의 X-선 회절 패턴을 분석한 결과는 Fig. 2와 같다. 대조구의 회절각도는 15.30°, 17.03°, 17.83°, 23.09°에서 강한 peak를 보였고, 유산균으로 발효한 흑미 쌀가루의 회절각도도 17~18°에서 분리되지 않은 두 개의 peak와 15°와 23°에서 각각의 peak를 보여 A형 X-선 회절 패턴이었고, 같은 유산균을 이용하여 발효했을 경우에는 유산균 함량이 높을수록 그래프가 형태가 낮아지는 경향이었다. Sompong 등(2011)의 흑미에 관한 연구와 Thanuja와 Parimalavalli(2022)의 효소 처리한 흑미를 측정한 연구의 X-선 회절 패턴 연구에서도 A형 결정형을 보였다. 시차열량주사계에 의한 호화 특성 분석 결과에서 호화엔탈피가 증가하는 결과를 통해 발효가 쌀 전분을 변형시킨 것으로 전분 과립의 비경질 영역이 발효 중 가수분해된 것을 알 수 있었다(Lu 등, 2005). 그러나 X-선 회절 패턴의 경질 영역은 변하지 않고 A형 결정형을 보인 것으로 복합 유산균으로 인한 흑미 쌀가루 내 전분의 변형은 크지 않은 것으로 나타났다.

Fig 2. X-ray diffraction pattern of black rice flour fermented with complex lactic acid bacteria starter cultures. Control, black rice flour fermented without probiotics; CH-0.5, fermented with 0.5% CH-1 probiotics; CH-1.0, fermented with 1.0% CH-1 probiotics; YF-0.5, fermented with 0.5% YF-L811 probiotics; YF-1.0, fermented with 1.0% YF-L811 probiotics; YM-0.5, fermented with 0.5% YoFlex^® Mild 1.0 probiotics; YM-1.0, fermented with 1.0% YoFlex^® Mild 1.0 probiotics.

Amylogram에 의한 호화 특성

복합 유산균으로 발효한 흑미 쌀가루의 amylogram에 의한 호화 특성을 분석한 결과는 Table 3과 같다.

Table 3 . Amylogram properties of black rice flour fermented with complex lactic acid bacteria starter cultures.

Samples1).	Initial pasting temperature (°C).	Maximum viscosity (BU2)).	Minimum viscosity (BU).	Cold viscosity (BU).	Breakdown (BU).	Setback (BU).
Control. CH-0.5. CH-1.0. YF-0.5. YF-1.0. YM-0.5. YM-1.0.	62.32±0.75bcd. 62.44±0.29bc. 62.48±0.45bc. 63.46±0.45a. 61.52±0.37d. 63.00±0.70ab. 61.72±0.98cd.	409.80±11.10b. 389.60±12.60c. 428.40±12.10a. 320.00±4.30f. 364.60±9.07d. 363.80±5.93d. 350.40±6.54e.	150.80±8.11a. 135.20±5.59b. 146.20±4.27a. 110.60±3.58d. 126.60±1.82c. 128.80±3.56c. 124.80±3.11c.	327.20±9.42a. 267.60±11.01c. 283.80±6.87b. 231.60±4.34f. 251.00±4.64d. 249.20±11.12de. 238.80±7.12ef.	259.80±8.14b. 253.80±15.55b. 282.20±9.63a. 209.40±4.04e. 237.80±7.79c. 235.60±7.09cd. 225.60±5.41d.	−82.60±8.78a. −122.00±21.41b. −144.60±7.67c. −88.40±7.06a. −113.60±9.13b. −114.60±12.10b. −111.60±4.62b.

¹⁾Control, black rice flour fermented without probiotics; CH-0.5, fermented with 0.5% CH-1 probiotics; CH-1.0, fermented with 1.0% CH-1 probiotics; YF-0.5, fermented with 0.5% YF-L811 probiotics; YF-1.0, fermented with 1.0% YF-L811 probiotics; YM-0.5, fermented with 0.5% YoFlex^® Mild 1.0 probiotics; YM-1.0, fermented with 1.0% YoFlex^® Mild 1.0 probiotics..

²⁾BU: Brabender units..

All values are expressed as mean±SD. Means with different superscripts (a-f) within a column are significantly different (P<0.05) based on Duncan’s multiple range test..

대조구의 호화개시온도는 62.32°C였고, 복합 유산균으로 발효한 흑미 쌀가루의 호화개시온도는 61.52~63.46°C로 나타났다. CH-1을 첨가하여 발효한 흑미 쌀가루는 첨가량에 따라 호화개시온도의 차이가 없었으나, YF-L811과 YoFlex^® Mild 1.0을 첨가하여 발효한 흑미 쌀가루는 첨가량이 높을수록 호화개시온도는 낮아졌다. 최고 점도는 CH-1.0에서 428.40 BU로 가장 높았고, 그 외 복합 유산균으로 발효한 흑미 쌀가루 시료들은 320.00~389.60 BU로 대조구의 409.80 BU보다 낮았으며, 시료 간에 유의한 차이가 있었다. 최저점도와 냉각점도에서는 대조구가 각각 150.80 BU, 327.20 BU로 가장 높았고, YF-0.5에서 110.60 BU, 231.60 BU로 복합 유산균으로 발효한 흑미 쌀가루 시료들이 대조구보다 낮게 나타났으며, 시료 간에 유의한 차이가 있었다. Lu 등(2005)의 연구에서도 발효에 의해 최고점도와 냉각점도도 감소하는 경향으로 본 연구 결과와 유사하였다. 최고점도와 최저점도의 차이인 breakdown은 CH-1.0에서 282.20 BU로 가장 높아 유산균 발효에 의해 열과 전단에 의해 쉽게 분해되어 안정성이 낮아지는 것으로 나타났고, YF-0.5에서 209.40으로 가장 낮아 호화액의 안정도가 높은 것으로 나타났으며, 시료 간에 유의한 차이가 있었다. 냉각점도와 최고점도의 차이인 setback에서는 대조구가 -82.60 BU로 가장 높았고, CH-1.0에서 -144.60 BU로 가장 낮았고 유의한 차이가 있었으며, 복합 유산균으로 발효한 흑미 쌀가루 시료들은 대조구보다 낮은 setback 값을 보여 전분 구조 형성이 낮고 점도변화가 적다고 할 수 있다(Park 등, 2016). Setback은 amylose 재배열을 나타내는 것으로 높은 냉각점도와 setback 값을 보인 대조구는 전분에 amylose 함량이 높다는 것을 의미한다고 할 수 있다. 지방, 단백질, 섬유질 등과 같은 화학적 조성이 전분의 점도에 영향을 미치며, 흑미와 같은 색소 성분을 포함한 유색미의 경우에는 지방과 단백질이 포함되어 있어 amylose와 amylose-lipid 또는 amylose와 amylose-protein 사이에 복합체를 형성하고, 이러한 복합체는 더 높은 냉각점도와 setback을 초래하는 것으로 알려져 있다(Alcázar-Alay와 Meireles, 2015).

시차열량주사계에 의한 호화 특성

복합 유산균으로 발효한 흑미 쌀가루를 시차열량주사계로 호화 특성을 분석한 결과는 Table 4와 같다. 복합 유산균으로 발효한 흑미 쌀가루의 호화개시온도는 60.41~60.88°C였는데, CH-1.0에서 가장 높았고 대조군은 60.23°C로 가장 낮았으며 시료 간에 유의한 차이가 있었다. 호화정점온도와 호화종료온도에서도 대조구가 각각 67.74°C 및 74.75°C로 가장 낮았으며, 복합 유산균으로 발효한 흑미 쌀가루 시료군들이 대조구보다 높았고 시료 간에 유의한 차이가 있었다. 호화엔탈피는 대조구에서 7.57 cal/g으로 가장 낮았고 CH-0.5에서 9.91 cal/g으로 가장 높았으며, 시료 간에 유의한 차이가 있는 것으로 나타나 Moon 등(2020)의 복합프로바이오틱스 처리한 쌀가루의 연구에서 시료 간에 호화엔탈피의 유의적 차이는 없는 것과 다소 상이한 결과를 보였다. 복합 유산균으로 발효한 흑미 쌀가루에서는 복합 유산균 첨가량이 높을수록 호화엔탈피는 낮아지는 것으로 나타났다. 호화엔탈피는 전분의 이중나선 구조를 파괴하는 데 필요한 에너지를 나타내는 것으로(Sun 등, 2020), 유산균에 의해 생성된 산 성분의 증가는 전분 과립의 비결정성 영역을 가수분해하여 전분 과립에 결정 구조가 상대적으로 증가하는 경향을 보이게 하였고, 증가한 결정 구조는 더 많은 열을 흡수하려는 성질이 있어 결과적으로 호화엔탈피가 높게 나타나게 된 것으로 생각된다(Lu 등, 2005). 그리고 전분의 호화를 방해하는 단백질, 지방 및 섬유질 등의 비전분 성분이 높을수록 전분을 겔화하는데 높은 에너지가 사용되어 호화엔탈피가 높아진 것으로 보인다. 흑미를 복합 유산균으로 발효하여 쌀가루로 제조하였을 경우 입자가 작고 분산도가 낮아 입자가 균일하여 국수와 같은 제품 제조에 적합하며, 노화도가 낮고 호화 엔탈피가 높아 단단한 겔화나 점도가 필요한 제품 또는 냉동식품 등에도 응용이 가능할 것으로 판단되며, 복합 유산균으로 발효하여 제조한 흑미 쌀가루를 활용한 추가 연구가 필요할 것으로 생각된다.

Table 4 . Differential scanning caloirmetry thermal properties of black rice flour fermented with complex lactic acid bacteria starter cultures.

Samples1).	Onset temperature (°C).	Peak temperature (°C).	End temperature (°C).	ΔH (cal/g).
Control. CH-0.5. CH-1.0. YF-0.5. YF-1.0. YM-0.5. YM-1.0.	60.23±0.43c. 60.61±0.13ab. 60.88±0.07a. 60.80±0.17a. 60.71±0.13ab. 60.77±0.14a. 60.41±0.31bc.	67.74±0.38b. 68.30±0.24a. 68.27±0.15a. 68.29±0.12a. 68.24±0.09a. 68.57±0.31a. 68.29±0.20a.	74.75±0.45b. 75.31±0.30a. 75.08±0.22ab. 75.08±0.16ab. 74.93±0.18ab. 75.28±0.25a. 75.11±0.26ab.	7.57±0.90d. 9.91±0.37a. 9.68±0.20a. 9.31±0.42ab. 8.75±0.34bc. 8.45±0.36c. 8.24±0.24c.

¹⁾Control, black rice flour fermented without probiotics; CH-0.5, fermented with 0.5% CH-1 probiotics; CH-1.0, fermented with 1.0% CH-1 probiotics; YF-0.5, fermented with 0.5% YF-L811 probiotics; YF-1.0, fermented with 1.0% YF-L811 probiotics; YM-0.5, fermented with 0.5% YoFlex^® Mild 1.0 probiotics; YM-1.0, fermented with 1.0% YoFlex^® Mild 1.0 probiotics..

All values are expressed as mean±SD. Means with different superscripts (a-d) within a column are significantly different (P<0.05) based on Duncan’s multiple range test..

본 연구는 Streptococcus thermophilus, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, 기타 Lactobacillus 종으로 구성된 시판 복합 유산균 CH-1, YF-L811, YoFlex^Ⓡ Mild 1.0을 각각 0.5%와 1.0%를 증류수와 혼합한 후 흑미를 72시간 동안 수침 발효한 후 물기를 제거한 다음 동결건조하여 분쇄한 쌀가루의 호화 특성을 분석하였다. pH는 대조구에서 6.78, 발효한 흑미 쌀가루에서 4.22~4.80으로 나타났고, 수분흡수지수와 수분용해지수는 YM-1.0에서 각각 1.31과 4.52%로 가장 높았다. 입도분포 특성에서 복합 유산균으로 발효한 흑미 쌀가루의 D₅₀은 4.65~5.47이었으며, 분산도에서 CH-1 복합 유산균으로 발효한 흑미 쌀가루 시료군은 대조구보다 높았고, 다른 복합 유산균 발효 흑미 쌀가루는 대조구보다 낮았으며, 비표면적은 복합 유산균 발효 흑미 쌀가루의 모든 시료가 대조구보다 높았다. Amylogram에 의한 호화 특성에서 최고점도와 breakdown은 CH-1.0에서 각각 428.40 BU 및 282.20 BU로 가장 높았고 최저점도, 냉각점도 및 setback에서는 대조구에서 가장 높았으며, YF-0.5는 최고점도, 최저점도, 냉각점도 및 breakdown에서 가장 낮았고 setback은 CH-1.0에서 가장 낮았다. 시차열량주사계에 의한 호화 특성 결과, 대조구는 호화개시온도, 호화정점온도, 호화종료온도 및 호화엔탈피에서 가장 낮은 것으로 나타났고, CH-0.5는 호화종료온도와 호화엔탈피에서 가장 높게 나타났다.