발효의 기본(빵은 왜 부풀어 오르는가?)

 

1. 빵이 부풀고 볼륨감이 형성되는 이유 :

 

반죽을 발효시키고 구우면 그 반죽은 몇 배나 부풀어 구워진다. 

이렇게 부풀어 오르는 빵을 만들기 위해 반죽은 여러 번의 발효와 수작업이 필요하다. 

발효와 팽창은 반죽의 크기를 키우는 일이며, 작업은 반죽에 스트레스를 주게 된다.

 

따라서 볼륨이 있는 빵을 만들려면??

 

한 번에 반죽을 부풀리지 말고, 반죽을 부풀렸다가 볼륨을 꺼트리기를 반복해야 한다!!!

반죽을 조금씩 강하게 키우면서 발효시키고 부풀리는 것이 중요하다. 

 

발효한 반죽은 풍선 껌을 부는 것과 같다. 풍선껌과 불어 넣을 숨이 필요하다. 

제빵에서 이 숨(공기)는 탄산가스가 역할을 하며, 풍선껌 역할을 하는 것은 글루텐이다. 

 

2. 탄산가스의 생성 :

 

탄산가스는 반죽이 발효하면서 생성된다. 

반죽 안의 이스트에 의한 알코올이 발효하기 때문에 반죽이 발효하는 것이다.

이스트 대사는 이스트가 포도당을 영양원으로 섭취하고,

세포 내에서 포도당을 분해하여 탄산가스 에탄올 등을 생성하는 생화학 반응을 말한다.

탄산가스는 이스트가 내뿜는 냄새가 없고 맛이 없는 가스이고, 역할을 생각해보자면 풍선껌을 부풀리는 숨이라고 할 수 있다.

이 대사를 통해 탄산가스와 더불어 생성되는 에탄올은 빵의 풍미를 만드는 데 기여한다.

또한 대사를 할 때 열이 방출되기 때문에 반죽 온도가 상승하여 이스트를 활동이 더욱 활발해진다.

이렇듯 이스트의 대사는 반죽의 발효에서 가장 중요한 역할을 한다.  

 

3. 글루텐 형성 :

 

글루테닌과 글리아딘이라는 밀 단백질이 부풀어 오르는 풍선껌 역할을 한다. 

탄성이 있는 글루테닌과 점성이 있는 글리아딘에 물이 더해지고,

반죽하는 과정에서 치대기, 때리기 등 물리적인 힘이 가해지면 글루텐이 입체적인 그물 모양 조직으로 형성된다.

빵을 만들 때는 믹싱 공정에서 글루텐이 형성된다.

 

초기에는 늘어나지 않던 반죽이 점점 얇게 펴지게 되는 것은 글루텐이 생성됐기 때문이다.

그러므로 반죽의 믹싱이 잘됐는지를 확인할 때 반죽을 늘여서 원하는 수준의 글루텐이 형성되었는지 확인하는 것이다.

 

유연한 성질을 가진 글루텐은 이스트의 발효로 생긴 탄산가스를 조직 내에 잡아두고,

가스가 빠져 나가지 않도록 조직을 부풀려 보존하고 유지한다.

이때, 글루텐의 구조 밀도가 높을수록 가스를 보존하고 유지하는 힘이 크고 팽창한다. 

 

정리하면, 빵이 부풀기 위해서는

반죽에 의해 만들어지는 이스트의 생화확 반응과 믹싱에 의한 글루텐의 점탄성이 꼭 필요하다. 

 

 

발효 중의 크루아상! 부피가 커지고 있다.

 

4. 반죽의 긴장과 완화 :

 

반죽이 발효되며 글루텐과 글루텐 사이가 연결되어 반죽의 탄력이 강해진다. 

하나의 글루텐에 시스테인이라는 함유 아미노산이 같은 간격으로 배열되어 있다.

시스테인은 마주보는 글루텐에 배열된 시스테인과 화학반응을 일으켜 좀 더 구조적 안정성을 갖는 시스테인으로 바뀐다.

(나란히 배열된 SH기를 가진 시스테인끼리 화학반응을 일으켜 S-S 결합을 가지는 시스테인으로 바뀐다.)

이것이 글루텐과 글루텐을 연결하는 가교의 역할을 하여 글루텐을 안정시키고 강화한다.

이를 '생지의 산화'라고도 한다.

 

반면, 과하게 발효되거나 과하게 숙성된 반죽에서는 S-S결합 했던 시스테인이 SH기를 갖는 시스테인으로 분해된다.

이는 '생지의 환원'이라고 한다.

글루텐의 가교가 없어져, 글루텐 조직이 불안정해지고 반죽은 느슨한 상태가 되는 것이다. 

 

※참고 :

 

S-S결합[ S-S bond , ~結合 ]

• 두 시스틴(cystine) 잔기의 황원자 사이의 단일결합. 펩티드 간의 혹은 펩티드 내에서 떨어져 있는 부위를 연결시켜 단백질의 구조 형성에 기여함.

(해양과학용어사전, 2005. 10. 7., 한국해양학회 발췌)

• 유황원자상호의 화학결합. 시스테인 2분자의 SH기가 서로 이 결합을 함으로써 시스틴이 된다. 이 반응이 단백질 중의 시스테인 사이에서 일어나는 것에 의해 그 단백질의 2차, 3차 구조나 성질이 영향을 받는다. 이황화결합(disulfide bond)이라고도 한다.

[네이버 지식백과]에스에스결합[S-S bond, ~結合] (영양학사전, 1998. 3. 15., 채범석, 김을상)

 

 

5. 오븐 내에서 일어나는 일

최종 발효를 끝낸 반죽의 중심 온도는 대게 30˚C~ 35˚이다.

반죽은 오븐에 넣은 다음 가열되어 변화하기 시작한다.

반죽이 50˚C 전후가 되면 유동성이 생기게 된다.

반죽은 60˚C~70˚C에서 급격히 팽창하다가 80˚C가 되면 팽창이 멈추게 된다.
이 시기에 빵의 볼륨이 결정되고 크러스트가 형성되며 색이 입혀진다. 

95˚C 이상이 될 때 빵의 크러스트는 노릇하게 구워져 갈색 빛이 돌게 된다.

이렇게 소성(오븐에 굽는 과정)을 거쳐서 반죽은 빵이라는 음식이 되는 것이다. 
 

간단 과정 설명 :

 

1. 이스트의 활동 :

• 오븐에 반죽을 넣으면 60˚C까지는 이스트가 살아있다. 이스트가 발효 활동과 탄산가스 생성을 계속 한다. 
• 40˚C에서는 이스트가 활동에 가장 적합하기 때문에 탄산가스 생성 양이 많아진다
• 이스트의 탄산가스 생성은 양은 줄지만, 50˚C전후까지 이어진다.

2. 수분의 증발 :

• 반죽의 중심 온도가 60˚C를 넘게 되면 반죽 안 수분이 기화되기 시작하여 빵의 팽창을 돕는다. 
• 80˚C를 넘을 때 수증기 발생이 가장 많아진다.
• 약 95˚C에서는 남아 있는 수분이 거의 다 증발하여, 빵은 속까지 잘 구워지게 된다. 

 

3. 글루텐의 응고 :

• 반죽 온도가 60˚C 아래에서는 글루텐은 점탄성이 풍부해 빵이 부풀어 오르게 된다.
• 그러나 60˚C를 넘기게 되면 열로 인한 변성이 시작되고, 약 75˚C 쯤엔 글루텐이 완전히 응고된다. 
• 글루텐이 응고되며 빵의 골격이 완성된다. 

 

4.전분의 팽창과 고체화 : 

 

• 최종 발효가 끝난 반죽에는 생 전분과 손상된 전분이 있는데, 손상 전분은 제분 중 상처를 입은 전분을 말한다.
• 반죽의 온도가 40˚C ~50˚C 일때 먼저 손상된 전분이 당으로 분해되고, 이를 '당화'라고 한다.
• 반죽이 55˚C ~65˚C 정도로 온도가 높아지면 상처가 없는 생 전분이 반죽 내의 수분을 흡수하여 팽윤된다.
• 여기서 전분 입자는 수분 때문에 팽창한 상태이다. 
• 반죽 온도가 70˚C 을 넘으면 전분 입자가 깨지고 점성이 커지고 완전한 호화가 된다. 
• 반죽 온도가 85˚C 이상이 되면 물이 수증기가 되어 방출되고 전분은 고체화가 된다.
• 최종적으로 전분은 고체화 되어 글루텐의 골격을 메우는 역할을 하게 된다.

 

※ 참고 : 호화는 녹말에 물을 가하여 가열하면 팽윤(膨潤)하고 점성도가 증가하여 전체가 반투명인 거의 균일한 콜로이드 물질이 되는 현상이다.(두산백과)