고품질 발아현미의 공업적대량 생산기술

이성갑  농학박사.식품기술사

한경국립대 명예교수  본협회 고문.창업회장 ;기술사한림원 총무

1. 서론

○ 생활습관에 기인한 질병의 이환율이 해마다 증가하고 있는데, 건강에 유용하고 식미와 기능성이 높은 발아현미가 주목받고 있다. 종래 대량생산이 곤란한 고품질의 건조 발아현미에 대하여 일본의 FANCL Corp.이 확립한 생산기술을 중심으로 보고한다.

○ 쌀은 세계인구의 반수 이상의 주식이며, 아시아에서는 20억 인구가 섭취에너지의 60~70%를 쌀 가공품에서 얻고 있다. 쌀이 주식인 일본의 음식문화는 장수국가의 기반을 쌓게 되었으나, 음식의 다양화에 따라 쌀의 소비량은 매년 감소되고 있고, 1인당 연간 소비량은 피크를 보인1962년의 118.3kg에 비해 반감하였다. 특히 젊은 층의 쌀 이탈현상이 현저하여 과도한 다이어트지향과 서구형 식습관은 지방섭취 비율을 높여 건강을 위한 이상적인 PFC비의 균형을 붕괴하여 생활습관병의 리스크를 증가하는 요인이 되었다.

○ 정제도가 높은 탄수화물은 혈당치의 상승이 비교적 높기 때문에 섭취를 삼가는 것이 좋다는 개념이 미국의 Willet 등에 의해 제창되었다.

건강을 위한 Food guide pyramid에는 탄수화물로 hole grain을 장려하고, 정제도가 높은 백미는 섭취를 줄여야 할 식품군으로 구분하고 있다. 건강유지를 위하여 백미를 멀리하면 쌀의 소비량은 더욱 감소되고, 밥을 주식으로 하는 식문화마저도 붕괴할지도 모른다.

2. 발아현미란?

○ 현미는 영양가는 높으나, 밥 짓기가 까다롭고, 질기고 찌르는 맛이 강하여 백미를 먹는 데 길들여진 사람이 주식을 현미로 바꾸어, 매일 먹기에는 저항감이 있다는 결점이 있다. 현미의 취급과 식미에 대한 불만을 ‘발아’라고 하는 힘을 이용하여 해결하고, 현미의 영양가를 높인 것이 발아현미이다.

○ 현미가 발아될 때, 배(胚)에서 gibberelin이 생합성이 되어, 호분층(湖粉層, aleurone)으로 이동하여 -amylase가 새로 생성되고, protease,Amylase 등의 효소가 생합성 또는 활성화된다. 발아현미 제조 시 가수분해효소의 활성화반응은 배유(胚乳) 내 저장물질의 분해를 촉진시켜 저분자의 당이나 유리아미노산의 증가가 일어난다. 현미 중의 당질, 아미노산 등의 성분 변화는 발아현미에 단맛과 감칠맛을 증가시킨다. 또 당층이 유연해지므로 백미처럼 간단히 밥을 할 수 있고, 현미보다 식감이 좋다. 이는 발아현미의 흡수성이 높아짐에 따른 것이고, 현미처럼 밥 짓기 전에 장시간 물에 담가둘 필요도 없다.

○ Amylase, protease, 탈탄산효소 등의 활성화는 발아현미에 특징적인 성분 변화를 가져온다. 현미를 물에 담그면 -아미노부티르산(GABA; Gamma Amino Butyric Acid)이 현저히 증가한다. 식물체는 여러 가지 자극을 받으면 GABA가 증가하는데, 가뭄, 물, 온도, 혐기상태, 충해 등의 스트레스를 받으면 Ca농도 또는 carmodulin이 증가하여 GAD(글루타민산탈탄산효소; glutamate decarboxylase)가 유도되어 GABA 생성이 작동된다. 억제성의 신경전달물질인 GABA는 식물배아와 포유류의 뇌에 존재하는 비단백성 아미노산이다. 생체에 대한 GABA의 약리효과로 뇌기능 개선효과(기억력, 정신분열증), 혈압상승 억제효과가 알려져 있고, 최근 GABA를 2주간 경구투여하면, OVA로 감작한 BALB/c마우스의 항원 특이적 T세포 응답 OVA 특이적 항체 생성이 억제된다고 보고되었다.

○ 쌀 알레르겐으로 1M 식염수 추출분획의 분자량 14~16kDa와 26kDa등의 염가용성 단백질이 알려져 있다. 발아현미는 염가용성 단백질인 쌀알레르겐량이 현저히 감소된다. 식물은 종자에 축적된 영양소를 해충등 외적에 먹히지 않도록 소화효소를 저해하는 단백질(억제제 inhibitor)을 갖고 있다. 쌀 알레르겐도 소화효소 억제제의 하나이고 amylase inhibiter, trypsin inhibiter에 속한다. 발아할 때 쌀 알레르겐이 분해되는 것은 발아에 필요한 영양소를 이용하기 위한 -Amylase, Protease를 저해하는 단백질을 최초로 분해하는 시스템이 종자에 있기 때문이라고 추정된다.

3. 지금까지 발아현미의 문제점

○ 시장에 나온 초기의 발아현미는 수분이 30~35%인 습식(wet type)이었다. 현미를 선별, 세정, 온수 중 발아, 진공팩으로 레토르트 살균한 발아현미는 곰팡이가 생기기 쉽고, 개봉 후 즉시 사용해

야 한다. 1회용으로 100~200g씩만 포장할 수밖에 없었고, 용도도 가정용으로 한정되어왔다. 소량 포장하여 레토르트 살균이 필요하므로 대량 제조가 불가능하였다. 수분이 많아 정백미의 정선설비로 발아 후 정선(이물 착색미 등 제거)은 할 수 없고, 눈으로 직접 제거하거나 고(高)수분의 곡립 전용 정선기를 개발하지 않으면 안 되었다. 이들 품질에 관한 문제를 해결하기 위하여 발아현미를 일반 유통되는 백미와 동일한 수분 15%까지 건조할 필요가 있었다.

4. 건식 발아현미의 개발

○ 열풍으로 단시간 건조하면 균열이 발생되어 취반하면 식미가 나빠지고, 선반 건조로 완만하게 건조하면 잡균 증식으로 풍미가 나쁜 결점이 있다. 마이크로웨이브 건조는 잡균의 증식과 균열은 없으나, 대량 처리하기에는 에너지비용이 과다하다.

○ 마이크로웨이브에서는 곡립의 내부와 외부의 승온이 균일하게 이루어지므로 건조에 의한 조직의 비틀림이 적어서 균열이 적은 것으로 추정된다. 곡립 내부 가열이 가능하고 에너지비용이 적은 건조방법으로 고려된 것이, 쌀을 습열 처리 후 이어서 열풍 건조하는 방법이다. 습열처리하면 곡립 전체를 가열시킬 수 있고, 열풍건조에 의한 곡립조직의 내부와 외부의 비틀림을 없애고, 부분적인 호화에 의해 물에 담글 때 생기는 배유부의 분할의 회복도 가능하다. 잡균 증식과 균열 발생도 적

고, 비용도 비교적 싼 건조방법의 확립으로 습식의 10배인 1일 수십 톤처리가 가능하였다.

○ 발아처리용 10톤 사일로에서 대량 발아 시, 이산화탄소 농도의 구배가생기면, 탱크의 상단, 중단, 하단의 발아상태가 다른 문제가 있었다. 발아가 진행되면 탱크하단은 이산화탄소량이 많고, 상으로 갈수록 적었다. 균일한 발아를 위해 층 내의 곡립을 교반하면 배아가 떨어져 나가므로, 일정량의 에어레이션을 행하면 탱크 내의 산소와 이산화탄소의 구배를 완화할 수 있다. 에어레이션에 의한 발아처리는 곡립의 손상과무발아 곡립도 없었다. 특히 유수 중에서 미소기포 에어레이션은 현미

의 세정효과와 발아 시 균의 억제에도 도움이 된다.

○ 건식(dry type) 발아현미의 장점은 다음과 같다. ①백미와 병행 취급이가능하다(보존성이 높다). ②세미 없이 취반이 가능하다(미생물이 적다).③발아현미의 정선 이물 제거를 할 수 있다. ④대용량 공급이 가능하다.⑤향기가 있고(왕겨냄새 저하) 단맛이 증가한다.

5. 건식 발아현미의 과제

○ 수분과 온도조건이 구비되면 발아가 시작되는데, GABA로 대표되는유효성분은 증가되지만, 현미 자체가 영양을 자기소비하기 때문에 영양가 최상의 발아현미를 얻기 위하여 발아상태의 조절이 필요하다. 종전 발아 종료 시점의 지표로서 발아시간과 눈으로 판별하는 발아율 확인법(배유부에서 싹튼 상태 체크)은 발아상태와 GABA의 함량이 거의 일정하다는 전제 하에 설정된 관리방법이다. 그러나 계절에 따라 동일 발아시간에도 발아상태가 다르고, 더욱이 눈으로 판별된 시점에서는 싹은

이미 단맛 등 식미 관련 성분이 자가소비되어 버렸고, 현미에 원래 부착되어 있던 미생물에 유래된 발효취가 싹이 틀 무렵 강해져, 발아현미의 풍미를 손상시키는 것도 밝혀졌다. 눈으로 판별이 곤란한 싹이 극히 조금 나온 시점이 영양가와 풍미가 가장 좋았다.

○ 현미를 온수에 담가두면 곡립에 균열이 생기고, 균열부분에서 단맛과 감칠맛 성분이 용출되어 식미를 저하된다. 급격한 흡수 가열 건조는 배유부의 전분세포가 붕괴되어 밥을 지을 때 전분에 유래된 점성과 밥의 퍼짐이 나빠진다.

6. 진보된 건식 발아현미

○ 종자의 발아력을 평가하는 방법인 TTC(2,3,5-triphenyl tetorazolium chloride) 환원시험법은 배아에 존재하는 탈수소효소(dehydrogenase)에 의해 formazan으로 변화하여 붉은 색이 되는 성질을 이용한 것이다.

TTC의 염색 정도와 발아율은 정(+)의 상관관계를 보인다. 발아 처리한 현미를 50℃ 15분간 0.1% TTC 용액에 담그면 배유부가 붉게 염색된다.

GAD는 벼 종자가 물을 흡수하면 활성화되어 GABA가 증가하는데, GAD 활성과 TTC 염색률은 높은 상관관계(r=0.86)가 있으므로, GABA 양을 최적으로 제어하는 것이 발아현미 제조에서 가장 중요하다.

○ 쌀의 발아에 필요한 수분은 30%인데, 균열 방지를 위하여 2단계 미량가수(17%까지 가수속도 0.5%/h, 17% 이상은 0.5~1.2%/h) 하면 균열이억제되고, GABA 함유량도 높일 수 있었다. 벼 종자의 효소활성에는 호기조건이 좋으므로 2단계 미량가수법에 의하면 기상조건에서 발아되므로 종래 물에 담그는 액상 발아처리에서 염려되었던 영양성분과 식미성분의 유출을 억제할 수 있다.

○ 습열 처리를 조합한 열풍건조(건조속도; 0.8%/h)는 건조 시의 균열 방지와 배유부의 전분세포의 파괴를 감소할 수 있었다.

7. 발아현미의 기능성

○ 발아현미는 항비만효과, 혈중 콜레스테롤 저하효과, 내당기능 개선효과, 당뇨병합병증 예방효과, 혈압상승 억제효과, 아토피성 피부염 개선효과 등이 알려져 있다. 비만 남성을 대상으로 혈중지질과 혈압에 미치는 발아현미의 효과를 검증한 결과, 혈중 콜레스테롤 수치는 발아현미 섭취에 의해 저하된 것이 밝혀졌다. 또 고혈압합병군과 정상혈압군으로 나누어 혈압에 대한 효과를 살펴본 결과, 고혈압합병군에서 수축기혈압과 확장기혈압은 의미 있는 수치의 저하가 있었으나, 정상혈압군은 섭취 전후의 변화가 없었다.

○ 2형 당뇨병 환자를 대상으로 무작위 할부교차시험에서 발아현미를 주식으로 한 식사는 혈당치와 지질대사 이상을 개선하는 효과가 확인되었다. 발아현미는 여러 가지 대사 장해에 대하여 유용하고, 특히 대사성증후군의 예방과 치료의 보조로 효과적인 주식으로 확인되었다.

8. 결론

○ 고수분의 발아현미는 품질과 식미 면에서 여러 가지 문제가 있었다. TTC 변법에 의한 발아상태의 객관적인 판별법의 확립으로 영양가와풍미에 따른 최적조건을 관리와 제어가 가능하게 되었고, 발아 시의 가수속도와 건조속도를 엄격히 제어함으로써 균열을 억제하여 종래의 발아현미보다 단맛성분이 증대되고 찰기와 식미를 현저히 향상할 수 있었다.

○ 발아현미를 건식으로 함으로써 균일한 고품질의 제품 공급이 가능하게 되어 학교급식, 외식산업 등 소비도 가능하게 되었고, 발아현미 자체를 정미하는 것도 가능하게 된 이점도 있다. 수율 면에서 아직 검토해야 할 여지는 있으나, 필자가 개발한 건식 발아현미를 사용하면 임의의 비율로 도정할 수 있고, 배아미, 백미 등과 같은 새로운 타입의 발아현미도 실용화 단계에 왔다. 발아현미는 21세기의 주식으로 각광을 받고 있다. 안심하고 안전한 발아현미가 공급되지 않으면, 그 우수성을 인지하는 것이 불가능하고, 일상의 식습관으로 도입할 수 없게 된다. 고품질의 발아현미는 음식문화를 지키는 건강 쌀로 자리 잡아 국민건강 증진에 기여하게 될 것이다.

요약

○ 발아현미는 왕겨를 벗겨낸 현미를 적정한 수분온도 산소를 공급해1~5mm 정도 발아시킨 것이다. 1993년 독일 Max Planck 식품연구소에서 발아현미, 발아보리 등의 연구결과를 발표하면서 주목받게 되었다. 발아에 의해 비타민 E, GABA, SOD, amylase, protease 등 유용한 성분들이 생성되어, 현미의 나쁜 식감과 맛이 개선되고 소화가 잘 된다.

발아현미는 항비만효과, 혈중 콜레스테롤 저하 효과, 당뇨합병증 예방효과, 혈압상승 억제효과, 아토피성 피부염개선효과 등이 알려져 있다.

○ 발아를 위하여 가수한 현미(수분 30%)는 곰팡이나 미생물의 번식이 쉬워 풍미를 저해하고 유통 상 여러 가지 문제가 있으므로 건조해야 하는데, 건조 시 균열 발생으로 취반이 어려우므로, 마이크로웨이브건조나 습열 처리 후 열풍건조(건조속도; 0.8%/h)로 해결이 가능하다. 또 가수는 2단계 미량가수(수분 17%까지 0.5, 17% 이후는 0.5~1.2%/h)하면 균열도 억제되고, GABA 함량도 높게 나타난다.

○ TTC 염색법에 의한 발아상태의 판별 등 영양가와 풍미에 따른 최적조건을 관리하면, 종래의 발아현미보다 단맛성분과 식미와 찰기를 현저히 향상할 수 있다.

○ 이미 국내에서도 여러 업체에서 생산하고 있는 건조 발아현미를 식감 의개선, 생산원가 절감, 건조방법 개선 등 대량 생산체제를 갖추어 가정용은 물론 학교급식 외식산업 등의 소비를 권장해야 할 것이다. 2005년 우리의 기술로 개발한 발아현미용 품종인 거대 배아미 '큰눈'(Keunnun)도 보급되어 있으므로, 고품질의 발아현미는 건강 쌀로서 21세기의 주식으로 자리 잡아 국민건강 증진에 기여하게 될 것이다.

○ 발아현미에서 피친산이 제거되고 amylase가 배유의 전분을 단당화 저분자화시켜서 쌀의 전분이 당화되면, 백미의 반죽성질이 부족한 단점을 해결하게 되므로, 밀가루와 마찬가지로 빵, 국수, 만두, 라면 등 반죽이 필요한 요리가 가능하다. 쌀 개방 압력에 따라 수입하게 되는 쌀을 발아현미로 가공하여 밀가루나 콩 대신 사용할 수 있도록 ‘발아현미 가루 가공식품’ 개발에 정책적 배려가 필요하다  “끝”