제빵 이론 - 제빵 발효

1차 발효

1. 빵 반죽의 발효

빵 반죽의 발효는 이스트(효모)의 생리 작용을 통해 가스를 생성하고, 반죽 내의 성분이 숙성되면서 빵의 맛과 향을 형성하는 과정이다. 이스트는 당을 분해하여 이산화탄소(CO₂)와 알코올을 생성하며, 이 과정에서 다양한 유기산과 향기 성분이 형성된다.

2. 발효의 목적

(1) 반죽의 팽창 작용

• 이스트가 당을 분해하여 생성한 이산화탄소(CO₂)가 반죽 내에 형성된 글루텐 망에 포집되어 반죽이 부풀어오른다.
• 팽창된 반죽은 가벼운 조직을 형성하고, 최종적으로 부드러운 빵을 만들 수 있다.

(2) 반죽의 숙성

1) 빵 고유의 향 생성

• 발효 과정에서 알코올, 유기산, 에스테르 등의 다양한 향기 성분이 생성되어 빵 특유의 풍미가 형성된다.
• 장시간 발효할 경우 풍미가 더욱 깊어지고 복합적인 향이 형성된다.

2) 반죽의 신장성, 탄력성 등의 물리적 변화

• 글루텐 결합이 안정화되면서 반죽의 신장성이 증가하여 성형이 용이해진다.
• 글루텐이 적절히 발달하면 탄력성이 향상되어 빵의 볼륨이 증가한다.
• 단백질과 전분이 분해되어 반죽의 물리적 성질이 변화하고 가스 보유력이 향상된다.

3. 발효 중 반죽의 변화

(1) 단백질

• 이스트가 단백질을 직접적으로 분해하지 않지만, 반죽 내 단백질 분해효소(프로테아제)가 활성화되어 일부 단백질이 분해된다.
• 단백질의 분해는 반죽을 부드럽게 만들고, 신장성을 증가시키는 역할을 한다.

(2) 전분

• 발효 과정에서 전분이 부분적으로 당으로 전환된다.
• 이스트는 단순당(포도당, 과당 등)만을 에너지원으로 사용하므로, 효소(알파-아밀라아제)에 의해 전분이 분해되어야 한다.
• 전분이 포도당으로 분해되기까지는 시간이 오래 걸린다. 전분이 당으로 변환되지 않으면 발효가 원활히 이루어지지 않을 수 있다.
• 포도당은 단당류 분해효소인 찌마아제에 의해 탄산가스와 알코올로 분해되고, 66Kcal의 열(반죽온도 상승)을 낸다.

(3) 설탕

• 설탕은 이스트의 영양원 역할을 하며, 발효를 촉진한다.
• 그러나 과량의 설탕은 삼투압을 증가시켜 이스트의 활성을 저해할 수 있다.
• 설탕 분해효소인 인베르타아제(인버타아제)에 의해 빠른 속도로 포도당과 과당으로 분해된다.
• 포도당과 과당은 단당류 분해효소인 찌마아제에 의해 탄산가스와 알코올로 분해되고, 66Kcal의 열(반죽온도 상승)을 낸다.

(4) 분유

• 분유는 단백질과 유당을 포함하고 있어 발효에 영향을 미친다.
• 유당은 이스트에 의해 직접 분해되지 않지만, 발효 시 열분해를 통해 갈색화 반응(마이야르 반응)에 기여하여 빵의 색과 풍미를 향상시킨다.
• 이스트나 밀가루에는 유당 분해효소인 락타아제가 들어있지 않다.

 

< 먼저 발효에 이용되는 당의 순서 >

ㅁ 포도당 -> 설탕에서 분해된 포도당 -> 설탕에서 분해된 과당 ->

    한참 뒤에 전분에서 분해된 맥아당이 다시 포도당으로 분해되어 발효에 이용 ->

    유당은 이스트나 밀가루에 분해효소가 들어 있지 않으므로, 발효에 이용되지 못하고 잔당으로 남음.

ㅁ 스트레이트법에 의한 발효 시 가장 먼저 발효되는 당은 포도당이다.

4. 가스 발생력에 영향을 주는 요인

빵 반죽의 발효 과정에서 이스트가 생성하는 가스량은 다양한 요소에 의해 영향을 받는다. 가스 발생력이 충분해야 반죽이 잘 부풀고 좋은 빵 품질을 유지할 수 있다.

(1) 이스트의 양

• 이스트의 양이 많을수록 발효 속도가 빨라지고 가스 발생량이 증가한다.
• 그러나 과량 사용 시 이스트의 대사산물이 반죽에 축적되어 빵의 풍미가 저하될 수 있다.

(2) 당의 양

• 당은 이스트의 주요 영양원으로 사용되며, 적정량의 당이 있어야 발효가 원활하게 진행된다.
• 하지만 당이 과도하면 삼투압이 증가하여 이스트의 활성이 저해될 수 있다.
• 당의 양이 3~5%까지는 가스 발생력과 비례 관계이다가 그 이상을 넘으면 가스 발생력이 약해져 발효시간이 길어진다.
• 유당은 이스트에 의해 가수분해되지 않고 잔당으로 남아 구울 때 갈색화 반응을 일으킨다.

(3) 반죽 온도

• 온도가 높으면 이스트의 활동이 활성화되어 가스 발생 속도가 증가하지만, 너무 높으면 이스트가 사멸할 수 있다.
• 발효 온도가 38℃일 때 발효 속도가 최대이다.
• 이스트 생육의 최적 온도는 일반적으로 28~32℃ 범위이다.
• 7℃ 이하: 효모 휴지, 38℃: 발효 최대, 60~63℃: 효모 사멸

(4) pH

• 이스트가 활발하게 활동하기 위한 적정 pH 범위는 4.5~4.8이다.
• pH가 낮으면(산성도가 높으면) 이스트의 활성이 저하될 수 있으며, 반대로 너무 높은 pH(알칼리성)에서는 이스트의 성장이 저해될 수 있다.
• 이스트는 발효하면서 알코올을 발산하고, 이 알코올이 분해되어 초산(아세트산)이 되는데 믹싱 시 유입된 공기 중의 유산균과 초산균에 의해 유산 및 초산 생성과 더불어 pH를 하강하게 한다.

(5) 삼투압

• 삼투압이 높아지면 이스트 내부의 수분이 빠져나가 활성이 저하될 수 있다.
• 높은 당 함량이나 소금 농도가 삼투압을 증가시켜 이스트의 생육에 영향을 미칠 수 있다.

(6) 소금의 양

• 소금은 이스트의 활동을 조절하는 역할을 한다.
• 적정량(1.75~2.0%) 사용 시 이스트의 활성을 조절하고 반죽의 글루텐 구조를 안정화한다.
• 소금이 너무 많으면 이스트의 발효가 저하되며, 너무 적으면 이스트가 과발효를 일으켜 반죽이 붕괴될 수 있다.

(7) 이스트푸드

• 이스트푸드는 이스트의 활성을 촉진하는 산화제, 환원제, 무기염류 등의 복합제제이다.
• 적절히 사용하면 발효력을 향상시키고 반죽의 안정성을 높일 수 있다.

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5. 가스 보유력에 영향을 주는 요인

빵 반죽이 발효 중 생성된 가스를 효과적으로 유지해야 볼륨이 크고 균일한 조직을 가진 빵을 만들 수 있다. 가스 보유력은 글루텐 형성과 반죽의 물리적 특성에 영향을 받는다.

(1) 밀가루 양과 질

• 강력분(단백질 11~13%)을 사용할 경우 글루텐 형성이 우수하여 가스를 잘 보유한다.
• 반대로 박력분(단백질 7~9%)을 사용하면 글루텐 형성이 부족하여 가스 보유력이 낮아진다.

(2) 발효 정도

• 적정 발효가 이루어져야 가스 보유력이 최대한 유지된다.
• 발효가 부족하면 글루텐이 충분히 발달하지 않아 가스를 잡아두지 못하며, 과발효 시에는 글루텐이 약화되어 가스가 쉽게 빠져나간다.

(3) 유지의 종류(적정량 3~4%)

• 유지(버터, 쇼트닝 등)는 반죽의 유연성을 증가시키고 가스 보유력을 향상시킨다.
• 유지의 종류와 사용량이 적절해야 반죽의 유화성이 높아지고 조직이 균일해진다.

(4) 가수량

• 수분이 부족하면 반죽이 단단해져 가스 보유력이 감소하고, 너무 많으면 반죽이 질어져 가스가 쉽게 빠져나간다.
• 적정 가수량을 유지하여 글루텐이 효과적으로 발달하도록 해야 한다.

(5) 이스트 양

• 이스트가 적절하게 사용되어야 일정한 가스가 생성되고 반죽이 안정적으로 팽창한다.
• 너무 적으면 가스량이 부족하고, 너무 많으면 과발효로 인해 글루텐이 약해질 수 있다.

(6) 유제품

• 우유나 분유는 단백질과 유당을 포함하고 있어 반죽의 구조를 안정화하고 가스 보유력을 증가시킨다.

(7) 계란(노른자)

• 노른자에는 레시틴이라는 천연 유화제가 포함되어 있어 반죽의 유연성을 증가시키고 가스를 유지하는 역할을 한다.

(8) 소금

• 적정량의 소금은 글루텐 네트워크를 강화하고 반죽의 구조를 안정화하여 가스 보유력을 증가시킨다.

(9) 반죽 온도

• 적절한 반죽 온도를 유지해야 글루텐이 적절히 발달하여 가스를 효과적으로 유지할 수 있다.

(10) pH

• 반죽의 pH가 적정 범위(4.7 전후) 내에 있어야 글루텐 네트워크가 안정적으로 유지되고 가스 보유력이 극대화된다.

(11) 산화제

• 산화제(아스코르브산 등)를 사용하면 반죽의 글루텐 결합을 강화하여 가스를 효과적으로 유지할 수 있다.

(12) 알코올, 유기산(발효 산물)

• 발효 과정에서 생성되는 알코올과 유기산은 반죽의 향미를 형성할 뿐만 아니라, 적절한 수준에서 가스 보유력에도 영향을 미친다.
• 알코올이나 유기산의 양이 과다할 경우 가스보유력을 약해진다.

 

6. 발효 관리

빵 반죽의 발효를 효과적으로 관리하는 것은 품질 좋은 빵을 만들기 위한 필수 과정이다. 발효 조건과 완료점을 정확히 파악해야 적정한 가스 형성과 숙성이 이루어진다.

(1) 1차 발효 조건

1차 발효는 반죽 내의 이스트가 충분히 활동하여 가스를 생성하고, 반죽이 숙성되는 과정이다. 일반적으로 다음과 같은 조건을 유지해야 한다.

• 온도: 27℃ (이스트의 최적 활성 온도)
• 습도: 75~80% (반죽 표면 건조 방지)
• 시간: 60~90분 (반죽의 종류와 환경에 따라 조절)
• 부피 증가: 약 3~3.5배 (손가락 테스트로 확인 가능)

(2) 1차 발효 완료점

1차 발효가 적절히 완료되었는지 판단하는 것이 중요하다. 발효가 부족하면 빵의 조직이 치밀하고 딱딱해지며, 과발효가 되면 볼륨이 감소하고 조직이 불균일해진다.

1) 스트레이트법에서의 완료점

• 반죽이 3~3.5배 정도 부풀었을 때
• 손가락을 반죽에 가볍게 눌렀을 때 자국이 천천히 회복될 때
• 반죽 표면이 부드럽고 탄력성이 있을 때

2) 스펀지도우법에서의 완료점

스펀지도우법은 스펀지(사전발효 반죽)와 본반죽(도우)을 따로 발효하는 방식이다.

• 스펀지 반죽 완료점: 부피가 4~5배 증가하고, 부드러운 탄력성을 가질 때, 반죽 중앙이 오목하게 들어가는 드롭현상이 생길 때, 반죽 표면이 유백색을 띠며 핀홀(미세한 구멍)이 생길 때
• 본반죽(도우) 완료점: 스트레이트법과 동일하게 부피가 3배 증가했을 때

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7. 발효 손실

(1) 발효 손실이란?

발효 손실이란 반죽의 발효 과정에서 수분, 가스, 일부 성분이 증발하거나 소실되는 현상을 의미한다. 이는 반죽의 무게 감소와 직접적으로 관련된다.

(2) 발효 손실의 원인

• 수분 증발: 반죽 표면이 건조하거나 습도가 낮을 때 수분이 손실됨
• 이산화탄소 배출: 이스트가 발효하면서 생성된 가스가 일부 손실됨
• 알코올 증발: 발효 중 생성된 알코올이 휘발되면서 손실됨

(3) 발효 손실량

• 일반적으로 반죽의 발효 손실량은 총 반죽 무게의 1~2% 수준이다.
• 반죽의 크기, 발효 시간, 환경 조건에 따라 달라질 수 있다.

(4) 발효 손실에 영향을 미치는 요인

• 반죽의 수분 함량: 수분 함량이 많을수록 손실률이 증가함
• 발효 시간: 발효 시간이 길수록 손실량 증가
• 온도와 습도: 고온과 낮은 습도의 환경에서는 손실률 증가
• 반죽의 표면 노출 정도: 표면이 직접 공기와 접촉할수록 손실률 증가

(5) 발효 손실률의 설명 및 계산식

발효 손실률은 발효 전후의 반죽 무게 차이를 이용하여 계산할 수 있다.

발효 손실률(%)= 발효 중 손실된 무게 / 반죽의 무게 × 100

예를 들어, 발효 전 반죽 무게가 1000g이고 발효 후 980g이라면:

1000−9801000×100=2%10001000−980​×100=2%

 

이와 같이 반죽의 무게 변화를 확인하여 발효 손실률을 관리해야 한다.