식품영양학과 201323353 박소연

실험일자 : 2015년 4월 6일

담당 교수 : 류다연 교수님

실험조리 11. 밀가루의 글루텐 함량

1) 실험목적 : 밀가루에 물을 넣고 반죽하면 밀가루의 글리아딘과 글루테닌이 서로 연결되어 점성과 탄성을 가진 글루텐이 형성되는 것을 이해하고 밀가루를 글루텐 함량에 따라 분류하여 밀가루 종류별 글루텐 함량을 습부율로 측정하는 법을 알아본다.

2) 재료 및 기구

① 실험재료 : 강력분, 박력분, 중력분 각 100g, 물

② 실험기구 : 숟가락, 메스실린더, 키친타올, 거즈, 저울, 볼

3) 실험방법 (실험과정 함께)

실험에 사용할 밀가루를 각각 100g씩 계량하고 볼에 담아주었다. 메스실린더를 이용해 물 50mL를 밀가루가 든 볼에 넣고 숟가락으로 둥글게 원을 그리며 50번 정도 돌려주어 덩어리지게 만들어 주었다. 어느정도 한 덩어리가 되면 가해지는 힘을 조별로 최대한 일정하게 주기 위해 숟가락을 이용해 뒤집어가며 눌러주며 표면이 매끈해지도록 계속 눌러주었다. 그릇과 숟가락에 묻은 밀가루도 모두 모아서 한 덩어리를 만든 후 거즈로 반죽을 싸서 미즈근한 물에 10분정도 담궈주었다. 10분 뒤 흐르는 수돗물에 반죽이 물에 흐트러지지 않도록(너무 세어나오지 않도록) 주의하면서 반죽을 조물조물 해주고 어느 정도 지났을 때 반죽이 약간 담홍색을 띄기 시작하면 거즈에 묻은 밀가루까지 최대한 떼어내어 밀가루반죽만 손에 쥐고 힘을 주었을 때 맑은 물이 나올 때 까지 조물조물해 밀가루속의 글루텐을 분리해 주었다. 주무르면서 중간중간 안에 하얀 전분이 남아있는 지 확인하며 진행하고 글루텐만 남게 되면 물기를 손으로 짠 뒤 키친타올에 달라붙지 않도록 살살 닦아 전자저울로 습부량을 측정하고 습부율을 계산해 주었다.                   [eqn: 습부율(%)= {습부`중량(g)} over {밀가루`중량(g)} `X``100]

시료	밀가루 중량(g)	습부중량(g)	습부율(%)
강력분	100g	40.2g	40.2%
중력분	100g	29.41g	29.41%
박력분	100g	21.96g	21.96%

4) 결과

5) 고찰

①밀가루의 종류

밀가루는 여러 나라들의 주식으로 섭취될 뿐만 아니라, 여러 방법으로 가공하여 다양하게 조리되어 사용되어 왔다. 밀입자는 바깥 부분부터 과피, 종피, 호분층세포, 배아 및 배유로 되어 있으며 이를 제분하여 밀기율과 배아부분이 제거된 배유부분을 식용에 사용한다. 원료 밀의 중량에 대해 제분된 밀가루의 중량의 비율을 제분율이라고 하고, 우리나라는 제분한 뒤 회분 함량에 따라 등급을 나눈다.  밀가루의 성분은 제분과정, 밀의 종류에 따라 다르나 일반적으로 12~14%수분을 가진 밀가루는 지질 2%이하, 회분 0.5%, 나머지의 대부분은 전분과 단백질로 구성되어 있다.

특히 밀의 단백질은 밀의 성질을 결정하는 중요한 요인으로 작용한다. 밀의 단백질은 대부분 (약85%가) 글루텐(Gluten)으로 되어 있고, 이는 적었을 때 물을 흡수하여 강한 점성으로 반죽이 늘어나게 하는 글리아딘(Gliadin)과 탄력성을 가져 고무줄 같은 특성을 부여하는 글루테닌(Glutenin)으로 이루어진다. 이 두 단백질은 영양학적으로 중요한 리신, 트립토판, 메티오닌이 부족한 불완전 단백질이지만 밀가루에 물을 넣고 반죽하면 글라아딘과 글루테닌이 수화되어 점탄성이 있는 글루텐을 형성하기 때문에 글루텐의 끈기로 반죽이 찰지게 되고, 조리 시 쫄깃하고, 구었을 때 가볍고 폭신한 덱스처의 제품을 만들 수 있다. 글루텐의 점탄성이란 점성이 나타나는 동시에 탄성을 가져 외부에서 물체에 힘을 가했을 때, 힘이 제거되더라도 즉시 원위치로 복구되지는 않지만 다시 복구가 일어나는, 액체로서의 성질과 고체로서의 성질이 동시에 나타나는 것을 말한다.

우리의 실험은 각 종류의 밀가루 반죽을 흐르는 물에 주물러 씻어 전분을 씻어내 밀 종류별 글루텐의 함량을 알아보는 실험이다. 반죽을 물에 씻어 전분이 씻겨나가고 남은 순수한 글루텐을 습부율이라고 하며, 이를 건조기 105℃에서 함량이 될 때까지 건조한 것을 건부율이라고 한다. 이를 토대로 글루텐의 함량에 따라 밀을 강력분, 중력분, 박력분으로 분류할 수 있다. 먼저 강력분은 경질밀을 원료로 한 것으로 글루텐 함량이 13%이상으로 습부율은 35%이상으로 나타난다. 글루텐 단백질의 함량이 제일 많기 때문에 다른 밀가루에 비해 강한 탄력성과 점성을 가지며 수분 흡착력이 놓아 반죽을 구었을 때 많이 부풀고 엉겨붙는 힘이 강해 주로 빵, 빵가루, 식빵 등의 제빵에 많이 사용된다.

중력분은 글루텐 함량이 10~13%정도로 습부율은 25~35%로 나타난다. 여러 가지 용도로 사용되는 다목적용 밀가루다. 강력분과 박력분 중간의 성질을 가져 가장 흔하게 사용하는 밀가루이다. 우동, 국수, 수제비, 칼국수 등의 여러 면 요리에 많이 사용된다. 박력분은 연질밀로 만들며 글루텐의 점탄성이 약하고 수분 흡착력도 약하다. 글루텐 함량이 10이하, 습부율은 19~25%로 나타난다. 강력분처럼 결이 부드럽게 찢어지는 것보단 부스러지  기 때문에 주로 바삭한 음식인 쿠키나, 머핀, 케익류에 주로 사용된다.

즉, 단백질 함량이 높을수록 부드러운 식감을 주기 때문에 강력분이 제빵에 많이 사용되고 반대로 단백질 함량이 낮을수록 바삭한 식감을 줄 수 있기 때문에 박력분이 과자, 튀김에 사용이 된다.

* 실험결과 고찰

이번 실험은 전분은 물에 녹지만 밀가루 속 단백질은 물에 녹지 않는다는 성질을 이용해 밀가루 반죽을 물에 빨아 불용성의 글루텐만 남겨 중량을 재는 과정으로 진행했다. 먼저 50번 정도 숟가락을 이용해 저어 주었을 때, 강력분의 경우 크게 점탄성은 없지만 비교적 잘 늘어났고, 중력분과 박력분은 뚝뚝 끊겼다. 박력분의 경우에는 가루가 나듯이 흩어졌다. 후 200번 정도 치댄 후에는 강력분은 끊어짐 없이 잘 늘어났고 박력분도 앞에서 보다 잘 늘어났지만 끊김이 나타났다. 중력분은 이들 중간정도를 나타냈다. 실제 반죽을 하고 나서도 강력분의 반죽이 좀 더 단단하게 느껴졌다. 실험에 있어 물에 빨아주는 과정이 제일 오래 걸렸고 까다로웠다. 우리는 실험에 밀가루를 100g씩 계량해 사용해 습부량이 곧 습부율로 나타났다. 실험 결과 습부율은 각각 강력분 40.2%, 중력분 29.41%, 강력분 21.96%로 실제 밀가루의 습부율의 범위에 잘 맞게 나타나 물에 전분을 씻어내는 과정에서 실험이 잘 이루어지지 않을 까 걱정이 많았는데 실험값에 맞게 실험이 잘 이루어졌다.

② 글루텐 형성 과정

밀의 글루텐 형성은 얼마나 더 글루텐 구조가 반죽에서 발전했는지의 변화정도라고 할 수 있다. 밀은 반죽의 혼합과정에서 물과 첨가되면 단백질이 수화되어 망상구조인 3차원 그물구조인 글루텐 복합체가 형성된다. 이렇게 형성된 그물구조는 건물의 뼈대처럼 반죽의 구조를 형성하여 내부에 수분과 전분을 함유해, 반죽에 열을 가하면 그물구조 내의 전분이 호화되고 수분이 증가되어 부피가 커져 부풀어 오르게 되어 파괴되지 않고 형태를 유지하게 된다.

즉, 발효전의 미세 기공 내 함유되어 있는 전분입자는 발효 후 기공이 커지며 단백질 분자를 둘러싼 섬유망형태가 되면서 빵의 속살을 형성하고, 재발효과정까지 거치면 이 섬유망들이 서로 뭉쳐 크기가 커지고 3차원적 그물망 구조가 되며 단백질과 전분의 상호작용이 더욱 강화되고 망 전체에 걸쳐 기공의 수가 증가하게 된다. 만약 글루텐이 덜 발전되면 손에서 부서지고, 반죽을 잡아 당겼을 때 더 많이 늘어나면 잘 발전된 것이라고 할 수 있다.

* 글루텐 형성에 영향을 줄 수 있는 여러 요인

(1) 밀가루의 종류: 밀가루의 종류로는 박력분, 중력분, 강력분이 있는데 글루텐의 함량은 박력분<중력분<강력분 순으로 되어있다. 때문에 요리를 할 용도에 따라 쿠키나 바삭한 질감을 원할 때는 박력분, 식빵같이 쫄깃한 식감을 주고 싶을 때 강력분등으로 알맞은 밀가루를 사용한다. 또한 입자의 사이즈가 작을수록 잘 뭉쳐진다.

(2) 물 : 물을 한 번에 첨가하면 수분을 흡수하지 못하고 서로 엉겨있게 되므로 조금씩 첨가하면 물하고 입자가 만날 수 있게 하여 수화도를 올려주도록 한다. 또한 물의 온도도 글루텐 형성에 영향을 줄 수 있는 데 약 30도, 미적지근한 온도에서 글루텐이 물에 잘 빠져나오게 된다. 만약 고온의 물을 사용하면 가수량이 같아도 반죽이 단단해 질 수 있다. 이는 전분의 일부가 팽윤되지 않고 호화되기 때문으로 수온과 가수량으로 도우의 단단함을 조절할 수 있다는 의미가 될 수 있다. 예를 들어 쿠키나 케익류은 글루텐의 형성이 낮아야 하므로 시원한 물로 반죽해준다.

(3) 반죽방법과 정도 : 반죽은 글루텐 형성을 균일하게 하고 촉진시키기 위해 치대는 과정을 가진다. 반죽을 치대게 되면 입자와 잘 만날 수 있게 되므로 많이 치댈수록 좋다고 생각할 수 있으나 너무 많이 반죽을 해주면 글루텐 형성이 많이 되어서 찢어질 수 있기 때문에 적당한 정도로 반죽을 해주어야 한다. 또한 반죽은 숙성하는 과정을 거치면 수화과정을 글루텐이 퍼지게 되 글루텐이 용출되면서 표면이 매끄럽게 형성한다.

(4) 첨가물

① 유지 : 지방은 밀가루 반죽에서 글루텐 표면에 얇은 막을 형성하여 단백질과 물의 접촉을 방해해 글루텐의 형성을 억제하여 연화시키는 작용으로 제품을 매끄럽게 한다.

② 소금: 소금을 적댱량 사용하면 글루텐의 강도를 높여주고, 과량 사용하면 글루텐을 더욱 강화하여 제품이 질겨지게 된다.

③ 설탕 : 설탕은 친수성이 있어 밀가루 반죽 시 물을 흡수하여 글루텐형성에 이용되는 수분의 양이 부족하게 되어 글루텐 형성을 억제할 수 있으므로 설탕을 첨가하지 않을 때보다 더 오래 반죽해야 한다. 적당량의 설탕 첨가는 글루텐이 연화되어 팽창제에서 생성된 기체로 인해 제품의 부피가 증가하게 된다. 하지만 설탕의 양이 너무 적으면 제품이 질겨질 수 있고, 반대로 양이 너무 많으면 글루텐 형성이 정상적으로 안 되어 가열시 기체가 팽창하여 제품 표면이 갈라지게 된다.

➃ 달걀 (노른자-지방/ 흰자-단백질)

흰자는 수분이 많기 때문에 물과 같이 자신이 응고되면서 골격을 유지시켜주고 이산화탄소가 나가지 못하게 막 형성을 해 도우의 안전성과 팽화성을 증가시킨다.

(5) 팽창제

밀가루에 팽창제를 첨가하면 기체([eqn: CO _{2}])를 생성하여 반죽을 구 잘 부풀고 다공성의 조직감을 갖게 된다. 팽창제는 화학적 팽창제와 생물학적 팽창제로 분류된다.

화학적 팽창제로 식소다, 중탄산나트륨[eqn: (2NaHCO _{3} )]를 넣고 가열하면 [eqn: CO _{2}]가 생성되어 부풀게 되고 알카리 성인 중탄산나트륨은 밀가루의 플라본 색소를 누렇게 변화시킨다.

베이킹 파우더는 식소다의 결점을 보완한 것으로 [eqn: CO _{2}]을 생성하여 반죽을 부풀게 해주며 산이나 산을 형성할 수 있는 재료와 보존제로 전분 등을 포함한 것이다.

생물학적 팽창제로 이스트는 영양소로 당을 사용하는 데 치마아제가 당을 발효시켜 이산화탄소가 생성된다, 이스트 발효의 최적온도는 28~30℃로 이보다 높은 온도에서는 이스트 세포가 파괴되므로 발효가 되지 않아 이산화탄소 발생이 않아 온도 조절이 매우 중요하다.

6) 참고문헌

한눈에 보이는 실험조리. 우인애 외 4인 공저, 교문사, p.57~58

조리원리, 박춘란 외 인 공저, 문은당, p.50~65

조리과학, 이혜수 외 지음, 교문사, P.93~113