본 연구는 스펀지 케이크의 기능성을 증진하고자 하는 연구의 일환으로 항산화, 항균성을 비롯한 여러 가지 건강 기능 증진 작용을 하는 울금가루를 스펀지 케이크에 첨가하여 개발하는데 목적이 있다. 이를 위하여 세 단계로 연구가 이루어졌다. 첫 번째 단계로는 혼합물 실험계획법으로 울금을 첨가한 스펀지 케이크의 최적 재료 혼합비율을 찾고, 두 번째 단계로는 ...
본 연구는 스펀지 케이크의 기능성을 증진하고자 하는 연구의 일환으로 항산화, 항균성을 비롯한 여러 가지 건강 기능 증진 작용을 하는 울금가루를 스펀지 케이크에 첨가하여 개발하는데 목적이 있다. 이를 위하여 세 단계로 연구가 이루어졌다. 첫 번째 단계로는 혼합물 실험계획법으로 울금을 첨가한 스펀지 케이크의 최적 재료 혼합비율을 찾고, 두 번째 단계로는 반응표면분석법을 이용하여 스펀지 케이크 제조시 공정의 최적조건을 확립하고자 하였다. 세 번째 단계는 이렇게 확립된 최적 조건으로 만든 울금가루 첨가 스펀지 케이크의 특성을 실험하였다. 이를 기초로 울금을 음식에 이용할 수 있는 방안과 이를 첨가한 스펀지 케이크의 상품화를 위한 자료를 제시하고자 하였다. 첫 번째 단계로 울금가루를 첨가한 스펀지 케이크 재료의 최적 혼합비율을 찾고자 스펀지 케이크의 품질에 영향을 주는 인자인 설탕, 울금가루, 기름 첨가율을 독립변수로 설정하였다. 예비실험을 거쳐 밀가루 100 g을 기준으로 하여 설탕 116.0~129.5%, 울금가루 0.5~5.0%, 기름 10.0~23.5%의 범위에서 혼합물 실험계획법(mixture design) 중 D-optimal design을 이용하였다. 각 설정된 범위를 입력하였을 때 10개의 실험점이 형성되었고, 4개의 반복점이 선택되어 실험점은 모두 14개가 설정되었다. 각 조건별 실험결과를 모델링화 하여 F-test를 통해 유의성을 검증한 결과 색도의 명도, 적색도, 황색도, 텍스쳐의 경도, 검성과 씹힘성은 linear 모델로 결정되었고, 관능검사의 모든 항목은 quadratic 모델로 결정되었다. 모델의 적합성을 분석한 결과 모든 항목에서 probability가 모두 5% 이내의 유의성을 보여주어 모델로서 적합함이 인정되었다. 반응표면과 trace plot의 분석 결과 울금가루 첨가량율이 높을수록 명도는 낮고, 적색도와 황색도는 높아졌다. 텍스쳐는 울금가루 첨가율이 증가할수록 경도, 검성, 씹힘성이 증가하여 케이크의 부드러움이 저하되었고, 기름 첨가율이 증가할수록 부드러움이 증가하였다. 관능검사 결과 울금가루에 의하여 많은 영향을 받았으며, 적정 수준 이상의 설탕, 울금가루와 기름이 첨가될 경우에는 기호도가 감소함을 알 수 있었다. 이상의 결과를 토대로 울금가루 첨가 스펀지 케이크의 최적 재료 혼합비율을 설정한 결과 수치 최적화에서는 설탕 123.4%, 울금가루 1.6%, 기름 14.9%이었고, 모형적 최적화에서는 desirability가 0.792에 해당하는 설탕 123.6%, 울금가루 1.6%, 기름 14.9%로 수치 최적화 점과 거의 일치하였다. 두 번째 단계로는 울금가루를 첨가한 스펀지 케이크의 제조공정을 최적화 하고자 하였다. 독립변수로 스펀지 케이크의 제조공정 중 케이크의 품질에 영향을 주는 인자인 휘핑시간, 섞는 횟수, 기름의 온도를 예비실험을 거쳐 각각 12~26분, 100~190회, 20~90℃를 설정하였다. 반응표면분석법의 D-optimal design을 이용하여 실험을 디자인 하였을 때 4개의 반복점과 14개의 실험점이 형성되어 실험점은 모두 18개가 설정되었다. 각 조건별 실험결과를 모델링화 하여 F-test를 통해 유의성을 검증한 결과 비중, 점도, 부피, 색도(명도), 텍스쳐(경도, 검성, 씹힘성)은 linear 모델로 결정되었고, 관능검사(외관, 냄새, 맛, 부드러운 정도, 전반적인 기호도)에서는 quadratic 모델로 결정되었다. 모델의 적합성을 분석한 결과 모든 항목에서 probability가 모두 5% 이내에서 유의성을 보여 모델로서 적합함이 인정되었다. 반응표면과 trace plot의 결과 휘핑시간, 섞는 횟수가 증가할수록 비중은 증가하고 점도와 부피는 감소하였다. 기름의 온도가 증가할수록 부피는 증가하였고, 휘핑시간과 섞는 횟수가 증가할수록, 기름의 온도는 낮아질수록 텍스쳐 항목은 증가하여 부드러움이 감소하였다. 관능검사 결과 휘핑시간, 섞는 횟수와 기름의 온도가 증가할수록 최대값을 보인 후 감소하여 과도한 휘핑시간, 섞는 횟수와 기름의 온도가 낮거나 너무 높은 경우 좋아하지 않음을 알 수 있었다. 이상의 결과를 토대로 수치 최적화에서는 휘핑시간 15.0분, 섞는 횟수 129.5회, 기름 온도 75.1℃로 결정되었고, 모형적 최적화에서는 desirability가 0.798에 해당하는 휘핑시간 15.0분, 섞는 횟수 129.8회, 기름 온도 75.0℃로 결정되어 수치 최적화 점과 거의 일치하였다. 세 번째 단계로 첫 번째와 두 번째 단계에서 최적의 조건으로 나온 재료 혼합비율과 제조공정에 따라 울금가루를 첨가한 가루의 특성 측정, 스펀지 케이크 반죽의 물리적 측정, 스펀지 케이크의 미세구조 측정, 20±1℃에서 4일간 저장하며 스펀지 케이크의 물리적 및 미생물학적 특성을 비교 실험하였다. 실험처리구인 대조구는 재료 혼합비와 제조 공정의 최적화에서 울금가루를 제외한 것이고, 첨가구는 재료 혼합비와 제조 공정의 최적화에서 찾은 조건을 그대로 사용한 것으로 하였다. 밀가루와 밀가루에 울금가루 1.6% 첨가한 가루의 특성을 측정한 결과 RVA로 측정한 호화도에서 두 처리구간에 초기 호화온도와 최고점도는 유의적인 차이를 보이지는 않았다. 최저 점도는 밀가루 156.0±0.2 RVU, 울금가루 첨가구는 148.0±0.4 RVU이었고, 최종 점도에서는 서로 간의 유의차는 보이지 않았다. Breakdown은 밀가루 84.0±2.2 RVU, 첨가구 94.0±1.5 RVU 이었다. 리올로지는 farinograph로 측정하였으며, 울금가루를 첨가한 경우 반죽의 강도와 흡수율은 증가하였으며, 형성시간은 감소하였다. 반죽의 안정도는 밀가루 6.7±0.28분이었고, 울금가루 첨가구는 7.5±0.21분이었고, 반죽 연화시간은 밀가루 458.0±11.3초, 울금가루 첨가구는 487.0±21.2초 이었다. 반죽내성은 밀가루 40.0±0.0 FU에 비하여 울금가루 첨가구는 19.5±0.7 FU로 2배 정도 낮았고, Farinograph quality number는 울금가루 첨가구가 더 높았다. 스펀지 케이크 반죽의 특성은 울금가루 첨가구의 비중이 다소 높았고, 점도는 낮았다. 미세구조를 관찰하기 위하여 주사 전자현미경으로 크럼(crumb) 부위를 1,000배로 측정한 결과 울금가루 첨가구가 전분입자의 경계면이 뚜렷하였고, 굵은 알갱이가 보였다. 최적 조건으로 만든 스펀지 케이크의 저장 중 물리적인 특성과 미생물학적 특성을 측정한 결과는 다음과 같다. 저장 0시간에는 두 처리구간에 수분함량에 차이가 없었지만, 저장기간이 길어질수록 첨가구가 높게 유지되었고, 감소되는 폭도 작았다. 울금을 첨가하여 스펀지 케이크를 만들어 저장할 경우 촉촉함을 더 오랫동안 유지할 수 있음을 알 수 있었다. 부피는 저장 0시간부터 24시간까지는 대조구의 부피가 컸으나 저장 36시간과 48시간에는 부피에 차이를 보이지 않았고, 저장 72시간 이후부터는 울금가루 첨가구의 부피가 오히려 더 큼을 알 수 있었다. 색도 중 명도(L)는 울금가루 첨가구가 대조구보다 낮았고, 두 처리구 모두 저장기간 동안 다소 감소하였다. 적색도(a)와 황색도(b)는 저장기간이 길어질수록 두 처리구 모두 감소하였고, 울금가루 첨가구가 대조구에 비해 높은 값을 보여 케이크의 색이 더 노란색을 띄는 것을 알 수 있었다. 총색차(ΔE)는 울금가루 첨가구가 대조구 보다 높았고, 저장기간이 길어질수록 다소 감소하였지만 큰 변화는 없었다. 텍스쳐는 두 처리구 모두 저장 기간이 길어질수록 경도, 검성과 씹힘성이 증가하여 부드러움이 감소하는 경향을 보였다. 저장 초기에는 울금가루 첨가구가 대조구에 비해 높은 값을 보였고, 저장 24시간 이후부터는 울금가루 첨가구가 낮은 수치를 나타내었다. 이 결과로 볼 때 울금을 첨가할 경우 저장할수록 부드러움을 유지해 줌으로 저장성 향상에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다. 스펀지 케이크의 단면에 곰팡이가 생기는 시기는 대조구의 경우 저장 10일에, 울금가루 첨가구는 저장 14일로 확인되었다. 대조구는 저장 0시간부터 48시간 까지는 총균수가 존재하지 않다가 저장 72시간이 되었을 때 1.1×10 CFU/mL으로 나타났고, 저장 96시간이 되었을 때에는 1.6×102 CFU/mL로 총균수가 증가하였다. 반면 울금가루 첨가구의 경우 96시간까지도 총균수가 존재하지 않아 울금이 균을 억제하는 효과가 있음을 알 수 있었다. 이상의 결과에서 울금가루를 첨가한 스펀지 케이크의 최적의 조건은 설탕 123.4%, 울금가루 1.6%, 기름 14.9%을 첨가하여 휘핑시간 15.0분, 섞는 횟수 129.5회, 기름 온도 75.1℃로 결정되었고, 이 조건으로 케이크를 만들 경우 저장 기간 동안 좋은 품질의 상태를 유지하며 저장성 향상에도 도움을 주는 것을 알 수 있었다. 따라서 울금가루를 첨가한 스펀지 케이크의 최적의 재료 혼합비율과 제조공정을 바탕으로 울금가루를 이용한 스펀지 케이크 제조와 울금가루 첨가 스펀지 케이크의 산업화가 가능할 것으로 기대된다.
본 연구는 스펀지 케이크의 기능성을 증진하고자 하는 연구의 일환으로 항산화, 항균성을 비롯한 여러 가지 건강 기능 증진 작용을 하는 울금가루를 스펀지 케이크에 첨가하여 개발하는데 목적이 있다. 이를 위하여 세 단계로 연구가 이루어졌다. 첫 번째 단계로는 혼합물 실험계획법으로 울금을 첨가한 스펀지 케이크의 최적 재료 혼합비율을 찾고, 두 번째 단계로는 반응표면분석법을 이용하여 스펀지 케이크 제조시 공정의 최적조건을 확립하고자 하였다. 세 번째 단계는 이렇게 확립된 최적 조건으로 만든 울금가루 첨가 스펀지 케이크의 특성을 실험하였다. 이를 기초로 울금을 음식에 이용할 수 있는 방안과 이를 첨가한 스펀지 케이크의 상품화를 위한 자료를 제시하고자 하였다. 첫 번째 단계로 울금가루를 첨가한 스펀지 케이크 재료의 최적 혼합비율을 찾고자 스펀지 케이크의 품질에 영향을 주는 인자인 설탕, 울금가루, 기름 첨가율을 독립변수로 설정하였다. 예비실험을 거쳐 밀가루 100 g을 기준으로 하여 설탕 116.0~129.5%, 울금가루 0.5~5.0%, 기름 10.0~23.5%의 범위에서 혼합물 실험계획법(mixture design) 중 D-optimal design을 이용하였다. 각 설정된 범위를 입력하였을 때 10개의 실험점이 형성되었고, 4개의 반복점이 선택되어 실험점은 모두 14개가 설정되었다. 각 조건별 실험결과를 모델링화 하여 F-test를 통해 유의성을 검증한 결과 색도의 명도, 적색도, 황색도, 텍스쳐의 경도, 검성과 씹힘성은 linear 모델로 결정되었고, 관능검사의 모든 항목은 quadratic 모델로 결정되었다. 모델의 적합성을 분석한 결과 모든 항목에서 probability가 모두 5% 이내의 유의성을 보여주어 모델로서 적합함이 인정되었다. 반응표면과 trace plot의 분석 결과 울금가루 첨가량율이 높을수록 명도는 낮고, 적색도와 황색도는 높아졌다. 텍스쳐는 울금가루 첨가율이 증가할수록 경도, 검성, 씹힘성이 증가하여 케이크의 부드러움이 저하되었고, 기름 첨가율이 증가할수록 부드러움이 증가하였다. 관능검사 결과 울금가루에 의하여 많은 영향을 받았으며, 적정 수준 이상의 설탕, 울금가루와 기름이 첨가될 경우에는 기호도가 감소함을 알 수 있었다. 이상의 결과를 토대로 울금가루 첨가 스펀지 케이크의 최적 재료 혼합비율을 설정한 결과 수치 최적화에서는 설탕 123.4%, 울금가루 1.6%, 기름 14.9%이었고, 모형적 최적화에서는 desirability가 0.792에 해당하는 설탕 123.6%, 울금가루 1.6%, 기름 14.9%로 수치 최적화 점과 거의 일치하였다. 두 번째 단계로는 울금가루를 첨가한 스펀지 케이크의 제조공정을 최적화 하고자 하였다. 독립변수로 스펀지 케이크의 제조공정 중 케이크의 품질에 영향을 주는 인자인 휘핑시간, 섞는 횟수, 기름의 온도를 예비실험을 거쳐 각각 12~26분, 100~190회, 20~90℃를 설정하였다. 반응표면분석법의 D-optimal design을 이용하여 실험을 디자인 하였을 때 4개의 반복점과 14개의 실험점이 형성되어 실험점은 모두 18개가 설정되었다. 각 조건별 실험결과를 모델링화 하여 F-test를 통해 유의성을 검증한 결과 비중, 점도, 부피, 색도(명도), 텍스쳐(경도, 검성, 씹힘성)은 linear 모델로 결정되었고, 관능검사(외관, 냄새, 맛, 부드러운 정도, 전반적인 기호도)에서는 quadratic 모델로 결정되었다. 모델의 적합성을 분석한 결과 모든 항목에서 probability가 모두 5% 이내에서 유의성을 보여 모델로서 적합함이 인정되었다. 반응표면과 trace plot의 결과 휘핑시간, 섞는 횟수가 증가할수록 비중은 증가하고 점도와 부피는 감소하였다. 기름의 온도가 증가할수록 부피는 증가하였고, 휘핑시간과 섞는 횟수가 증가할수록, 기름의 온도는 낮아질수록 텍스쳐 항목은 증가하여 부드러움이 감소하였다. 관능검사 결과 휘핑시간, 섞는 횟수와 기름의 온도가 증가할수록 최대값을 보인 후 감소하여 과도한 휘핑시간, 섞는 횟수와 기름의 온도가 낮거나 너무 높은 경우 좋아하지 않음을 알 수 있었다. 이상의 결과를 토대로 수치 최적화에서는 휘핑시간 15.0분, 섞는 횟수 129.5회, 기름 온도 75.1℃로 결정되었고, 모형적 최적화에서는 desirability가 0.798에 해당하는 휘핑시간 15.0분, 섞는 횟수 129.8회, 기름 온도 75.0℃로 결정되어 수치 최적화 점과 거의 일치하였다. 세 번째 단계로 첫 번째와 두 번째 단계에서 최적의 조건으로 나온 재료 혼합비율과 제조공정에 따라 울금가루를 첨가한 가루의 특성 측정, 스펀지 케이크 반죽의 물리적 측정, 스펀지 케이크의 미세구조 측정, 20±1℃에서 4일간 저장하며 스펀지 케이크의 물리적 및 미생물학적 특성을 비교 실험하였다. 실험처리구인 대조구는 재료 혼합비와 제조 공정의 최적화에서 울금가루를 제외한 것이고, 첨가구는 재료 혼합비와 제조 공정의 최적화에서 찾은 조건을 그대로 사용한 것으로 하였다. 밀가루와 밀가루에 울금가루 1.6% 첨가한 가루의 특성을 측정한 결과 RVA로 측정한 호화도에서 두 처리구간에 초기 호화온도와 최고점도는 유의적인 차이를 보이지는 않았다. 최저 점도는 밀가루 156.0±0.2 RVU, 울금가루 첨가구는 148.0±0.4 RVU이었고, 최종 점도에서는 서로 간의 유의차는 보이지 않았다. Breakdown은 밀가루 84.0±2.2 RVU, 첨가구 94.0±1.5 RVU 이었다. 리올로지는 farinograph로 측정하였으며, 울금가루를 첨가한 경우 반죽의 강도와 흡수율은 증가하였으며, 형성시간은 감소하였다. 반죽의 안정도는 밀가루 6.7±0.28분이었고, 울금가루 첨가구는 7.5±0.21분이었고, 반죽 연화시간은 밀가루 458.0±11.3초, 울금가루 첨가구는 487.0±21.2초 이었다. 반죽내성은 밀가루 40.0±0.0 FU에 비하여 울금가루 첨가구는 19.5±0.7 FU로 2배 정도 낮았고, Farinograph quality number는 울금가루 첨가구가 더 높았다. 스펀지 케이크 반죽의 특성은 울금가루 첨가구의 비중이 다소 높았고, 점도는 낮았다. 미세구조를 관찰하기 위하여 주사 전자현미경으로 크럼(crumb) 부위를 1,000배로 측정한 결과 울금가루 첨가구가 전분입자의 경계면이 뚜렷하였고, 굵은 알갱이가 보였다. 최적 조건으로 만든 스펀지 케이크의 저장 중 물리적인 특성과 미생물학적 특성을 측정한 결과는 다음과 같다. 저장 0시간에는 두 처리구간에 수분함량에 차이가 없었지만, 저장기간이 길어질수록 첨가구가 높게 유지되었고, 감소되는 폭도 작았다. 울금을 첨가하여 스펀지 케이크를 만들어 저장할 경우 촉촉함을 더 오랫동안 유지할 수 있음을 알 수 있었다. 부피는 저장 0시간부터 24시간까지는 대조구의 부피가 컸으나 저장 36시간과 48시간에는 부피에 차이를 보이지 않았고, 저장 72시간 이후부터는 울금가루 첨가구의 부피가 오히려 더 큼을 알 수 있었다. 색도 중 명도(L)는 울금가루 첨가구가 대조구보다 낮았고, 두 처리구 모두 저장기간 동안 다소 감소하였다. 적색도(a)와 황색도(b)는 저장기간이 길어질수록 두 처리구 모두 감소하였고, 울금가루 첨가구가 대조구에 비해 높은 값을 보여 케이크의 색이 더 노란색을 띄는 것을 알 수 있었다. 총색차(ΔE)는 울금가루 첨가구가 대조구 보다 높았고, 저장기간이 길어질수록 다소 감소하였지만 큰 변화는 없었다. 텍스쳐는 두 처리구 모두 저장 기간이 길어질수록 경도, 검성과 씹힘성이 증가하여 부드러움이 감소하는 경향을 보였다. 저장 초기에는 울금가루 첨가구가 대조구에 비해 높은 값을 보였고, 저장 24시간 이후부터는 울금가루 첨가구가 낮은 수치를 나타내었다. 이 결과로 볼 때 울금을 첨가할 경우 저장할수록 부드러움을 유지해 줌으로 저장성 향상에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다. 스펀지 케이크의 단면에 곰팡이가 생기는 시기는 대조구의 경우 저장 10일에, 울금가루 첨가구는 저장 14일로 확인되었다. 대조구는 저장 0시간부터 48시간 까지는 총균수가 존재하지 않다가 저장 72시간이 되었을 때 1.1×10 CFU/mL으로 나타났고, 저장 96시간이 되었을 때에는 1.6×102 CFU/mL로 총균수가 증가하였다. 반면 울금가루 첨가구의 경우 96시간까지도 총균수가 존재하지 않아 울금이 균을 억제하는 효과가 있음을 알 수 있었다. 이상의 결과에서 울금가루를 첨가한 스펀지 케이크의 최적의 조건은 설탕 123.4%, 울금가루 1.6%, 기름 14.9%을 첨가하여 휘핑시간 15.0분, 섞는 횟수 129.5회, 기름 온도 75.1℃로 결정되었고, 이 조건으로 케이크를 만들 경우 저장 기간 동안 좋은 품질의 상태를 유지하며 저장성 향상에도 도움을 주는 것을 알 수 있었다. 따라서 울금가루를 첨가한 스펀지 케이크의 최적의 재료 혼합비율과 제조공정을 바탕으로 울금가루를 이용한 스펀지 케이크 제조와 울금가루 첨가 스펀지 케이크의 산업화가 가능할 것으로 기대된다.
A functional sponge cake was prepared by introducing a turmeric(Curcuma longa L.) root powder(TP), a raw material for curry powder and is known to assist in the various biological functions in the human body, into the manufacturing recipe as a sub-ingredient. Whole process of the research consisted ...
A functional sponge cake was prepared by introducing a turmeric(Curcuma longa L.) root powder(TP), a raw material for curry powder and is known to assist in the various biological functions in the human body, into the manufacturing recipe as a sub-ingredient. Whole process of the research consisted of three major consecutive approaches, namely, ingredient formulation, dough preparation process development, and product characteristicsand storage ability evaluation. In the first stage, the optimum ingredient formulation with added TP for the manufacturing of sponge cake was explored using a statistical mixture design. Secondly, optimum dough preparation conditions for the manufacturing of sponge cake with the optimized ingredient formulation as obtained in the first stage were obtained using RSM(response surface methodology) technique. Thirdly, the product characteristics and storage ability of the final products were evaluated. The complete D-optimal design of the RSM for the ingredient mixture with added TP consisted of 14 experimental points with 4 repetitive runs for the ingredient formulations such as 116.0~129.5% sugar, 0.5~5.0% TP, and 10.0~23.5%(w/w, per wheat flour) soybean oil. Here, the ranges of each ingredient for the RSM experiment were selected after extensive preliminary experiments. In the analysis of variance, the linear regression model was highly significant(P<0.05), with a high coefficient of determination for Hunter colorimetric characteristics(L, a, b) and textural hardness, gumminess, and chewiness of the crumb while the quadratic regression model was adequate for the sensory evaluation responses at high significant level(P<0.05) with high coefficient of determination. With the addition of TP, response surface- and trace plot showed increasing with colorimetric redness and yellowness or decreasing with colorimetric lightness trends in the characteristic values of the cake crumb. The introduction of TP has also impaired the smoothness of the cake by raising the textural hardness and gumminess values of the crumb althoughthis adverse effect was partially offset by means of adding soybean oil into the mixture. In consequence, the proposed optimum levels of the ingredient mixture for manufacturing sponge cakewith added TP were 123.4% sugar, 1.6% TP, and 14.9% soybean oil, as based on both numerical and graphic statistical analyses. The complete D-optimal design of the RSM for the dough preparation consisted of 14 experimental points with 4 repetitive runs for the dough processing conditions such as 12~26 min whipping time, 100~190 times numbers of folding, and 20~90℃soybean oil temperature. Here, the ranges of each processing condition for the RSM were selected after extensive preliminary experiments. In the analysis of variance,the linear regression model was highly significant(P<0.05), with a high coefficient of determination for specific gravity and viscosity of the cake dough and volume, Hunter colorimetric lightness, and textural hardness, gumminess, and chewiness of the crumb. In the mean time, the quadratic regression model was adequate for sensory evaluation responses regarding smell, taste, smoothness and general preference of the product at high significant level(P<0.05) with high coefficient of determination . Results of the response surface and trace plot indicated that both whipping time and, more preferably, numbers of folding have caused increased specific gravity of the dough and loaf volume of the crumb. The loaf volume has also increasedalong with the temperature of the added soybean oil. However, the smoothness of the cake crumb has decreased as whipping time and numbers of folding increased and temperature of the added soybean oil decreased. Sensory evaluation result of the cake showed that preferences increased as whipping time, numbers of folding, and temperature of soybean oil approached to the optimum values and then decreased as they exceeded the optimum levels. In consequence, the optimum process conditions for manufacturing sponge cake with added TP were 15.0 min whipping time, 130 times numbers of folding, and 75℃ soybean oil temperature, as based on both numerical and graphic statistical analyses. In the final stage, the physical and microbiologicalquality of the final sponge cake that contained TP at 1.6%(w/w, per wheat flour) level was evaluated during preservation at 20±1℃ for 4 days. Adding TP into wheat flour at 1.6%(w/w) level caused no noticeable changes in a Rapid Visco Analyzer(RVA) pasting curve. The paste viscosities of the wheat flour(control) and wheat flour with added TP showed 156.0±0.2 RVU(control) and 148.0±0.4 RVU(TP cake) in the trough viscosities and 84.0±2.2 RVU(control) and 94.0±1.5 RVU(TP cake) in the final viscosities. The rheological properties of the cake dough were measured using a Farinograph. With the addition of the TP, increases in the strength and water absorption, along with decrease in the development time of the cake dough were noticed in the Farinogram. Among the Farinogram parameters for cake dough, stabilities were 6.70.28 min(control) and 7.50.21 min(TP cake), times to breakdown were 458.011.3 min(control) and 487.021.2 min(TP cake), and mixing tolerance indices were 40.00.0 FU(control) and 19.50.7 FU(TP cake). The Farinograph quality number was higher for the TP cake than the control. The specific gravity of TP cake dough was higher than the control. In the microstructure of the TP cake dough, thick starch granules of the turmeric powder, being isolated from wheat starch was seen in the electron micrograph of one thousand magnifications. The final product evaluation and storage test of the cake resulted in as follows. During the 96 hours of storage period, the TP cake has retained the moistness of the crumb better than the control by maintaining the original moisture content of the product effectively. The initial loaf volume of the control that has been kept larger for 24 hours after preparation became almost alike in the sizes with that of the TP after 48 hours of storage and then reversed after 48 hours. The Hunter colorimetric lightness(L) value has decreased during whole storage period although the control has maintainedlighter tints than the TP cake during all periods. The colorimetric redness(a) and yellowness(b) also decreased as storage period extended while the higher values have been maintained with the TP cake than the control. Total color difference(ΔE) was shown higher for the TP cake than for the control although the difference became not significantly different with storage. The textural hardness, gumminess, and chewiness increased during all storage period, which exhibited the decreasedsoftness of the cake. The initial higher levels of the textural hardness for the TP cake became lower than the control after 24 hours, whichalso exhibited the possible role of the TP for extending the storage stability of the sponge cake. The cakes became moldy during the extended storage period of 10(control) to 14(TP cake) days after preparation. Total aerobic count of the control that has been negative during the initial 48 hours was counted as 1.1×10 CFU/mL and 1.6×102 CFU/mL after 72 and 96 hours. In contrast, no appearance of total aerobes was confirmed from the TP cake, possibly due to the antimicrobial activity of the turmeric powder. In conclusion, the major ingredientof 123.4% sugar, 1.6% turmeric powder, and 14.9%(w/w, per wheat flour) soybean oil and the dough preparation condition of 15.0 min whipping time, 129.5 times numbers of folding, and 75.1℃ soybean oil temperature were proposed as the optimum ingredient formulation and dough preparation condition for the manufacturing of the sponge cake thatcontains TP. The final product that was manufactured according to the proposed procedures was proven to maintain the better physical and microbial quality conditions than the control that contained no turmeric ingredient. The scale-up study for the industrialization of the proposed results and the animal test to confirm the physiological benefit of thedeveloped product as a functional die t are further research to be continued.
A functional sponge cake was prepared by introducing a turmeric(Curcuma longa L.) root powder(TP), a raw material for curry powder and is known to assist in the various biological functions in the human body, into the manufacturing recipe as a sub-ingredient. Whole process of the research consisted of three major consecutive approaches, namely, ingredient formulation, dough preparation process development, and product characteristicsand storage ability evaluation. In the first stage, the optimum ingredient formulation with added TP for the manufacturing of sponge cake was explored using a statistical mixture design. Secondly, optimum dough preparation conditions for the manufacturing of sponge cake with the optimized ingredient formulation as obtained in the first stage were obtained using RSM(response surface methodology) technique. Thirdly, the product characteristics and storage ability of the final products were evaluated. The complete D-optimal design of the RSM for the ingredient mixture with added TP consisted of 14 experimental points with 4 repetitive runs for the ingredient formulations such as 116.0~129.5% sugar, 0.5~5.0% TP, and 10.0~23.5%(w/w, per wheat flour) soybean oil. Here, the ranges of each ingredient for the RSM experiment were selected after extensive preliminary experiments. In the analysis of variance, the linear regression model was highly significant(P<0.05), with a high coefficient of determination for Hunter colorimetric characteristics(L, a, b) and textural hardness, gumminess, and chewiness of the crumb while the quadratic regression model was adequate for the sensory evaluation responses at high significant level(P<0.05) with high coefficient of determination. With the addition of TP, response surface- and trace plot showed increasing with colorimetric redness and yellowness or decreasing with colorimetric lightness trends in the characteristic values of the cake crumb. The introduction of TP has also impaired the smoothness of the cake by raising the textural hardness and gumminess values of the crumb althoughthis adverse effect was partially offset by means of adding soybean oil into the mixture. In consequence, the proposed optimum levels of the ingredient mixture for manufacturing sponge cakewith added TP were 123.4% sugar, 1.6% TP, and 14.9% soybean oil, as based on both numerical and graphic statistical analyses. The complete D-optimal design of the RSM for the dough preparation consisted of 14 experimental points with 4 repetitive runs for the dough processing conditions such as 12~26 min whipping time, 100~190 times numbers of folding, and 20~90℃soybean oil temperature. Here, the ranges of each processing condition for the RSM were selected after extensive preliminary experiments. In the analysis of variance,the linear regression model was highly significant(P<0.05), with a high coefficient of determination for specific gravity and viscosity of the cake dough and volume, Hunter colorimetric lightness, and textural hardness, gumminess, and chewiness of the crumb. In the mean time, the quadratic regression model was adequate for sensory evaluation responses regarding smell, taste, smoothness and general preference of the product at high significant level(P<0.05) with high coefficient of determination . Results of the response surface and trace plot indicated that both whipping time and, more preferably, numbers of folding have caused increased specific gravity of the dough and loaf volume of the crumb. The loaf volume has also increasedalong with the temperature of the added soybean oil. However, the smoothness of the cake crumb has decreased as whipping time and numbers of folding increased and temperature of the added soybean oil decreased. Sensory evaluation result of the cake showed that preferences increased as whipping time, numbers of folding, and temperature of soybean oil approached to the optimum values and then decreased as they exceeded the optimum levels. In consequence, the optimum process conditions for manufacturing sponge cake with added TP were 15.0 min whipping time, 130 times numbers of folding, and 75℃ soybean oil temperature, as based on both numerical and graphic statistical analyses. In the final stage, the physical and microbiologicalquality of the final sponge cake that contained TP at 1.6%(w/w, per wheat flour) level was evaluated during preservation at 20±1℃ for 4 days. Adding TP into wheat flour at 1.6%(w/w) level caused no noticeable changes in a Rapid Visco Analyzer(RVA) pasting curve. The paste viscosities of the wheat flour(control) and wheat flour with added TP showed 156.0±0.2 RVU(control) and 148.0±0.4 RVU(TP cake) in the trough viscosities and 84.0±2.2 RVU(control) and 94.0±1.5 RVU(TP cake) in the final viscosities. The rheological properties of the cake dough were measured using a Farinograph. With the addition of the TP, increases in the strength and water absorption, along with decrease in the development time of the cake dough were noticed in the Farinogram. Among the Farinogram parameters for cake dough, stabilities were 6.70.28 min(control) and 7.50.21 min(TP cake), times to breakdown were 458.011.3 min(control) and 487.021.2 min(TP cake), and mixing tolerance indices were 40.00.0 FU(control) and 19.50.7 FU(TP cake). The Farinograph quality number was higher for the TP cake than the control. The specific gravity of TP cake dough was higher than the control. In the microstructure of the TP cake dough, thick starch granules of the turmeric powder, being isolated from wheat starch was seen in the electron micrograph of one thousand magnifications. The final product evaluation and storage test of the cake resulted in as follows. During the 96 hours of storage period, the TP cake has retained the moistness of the crumb better than the control by maintaining the original moisture content of the product effectively. The initial loaf volume of the control that has been kept larger for 24 hours after preparation became almost alike in the sizes with that of the TP after 48 hours of storage and then reversed after 48 hours. The Hunter colorimetric lightness(L) value has decreased during whole storage period although the control has maintainedlighter tints than the TP cake during all periods. The colorimetric redness(a) and yellowness(b) also decreased as storage period extended while the higher values have been maintained with the TP cake than the control. Total color difference(ΔE) was shown higher for the TP cake than for the control although the difference became not significantly different with storage. The textural hardness, gumminess, and chewiness increased during all storage period, which exhibited the decreasedsoftness of the cake. The initial higher levels of the textural hardness for the TP cake became lower than the control after 24 hours, whichalso exhibited the possible role of the TP for extending the storage stability of the sponge cake. The cakes became moldy during the extended storage period of 10(control) to 14(TP cake) days after preparation. Total aerobic count of the control that has been negative during the initial 48 hours was counted as 1.1×10 CFU/mL and 1.6×102 CFU/mL after 72 and 96 hours. In contrast, no appearance of total aerobes was confirmed from the TP cake, possibly due to the antimicrobial activity of the turmeric powder. In conclusion, the major ingredientof 123.4% sugar, 1.6% turmeric powder, and 14.9%(w/w, per wheat flour) soybean oil and the dough preparation condition of 15.0 min whipping time, 129.5 times numbers of folding, and 75.1℃ soybean oil temperature were proposed as the optimum ingredient formulation and dough preparation condition for the manufacturing of the sponge cake thatcontains TP. The final product that was manufactured according to the proposed procedures was proven to maintain the better physical and microbial quality conditions than the control that contained no turmeric ingredient. The scale-up study for the industrialization of the proposed results and the animal test to confirm the physiological benefit of thedeveloped product as a functional die t are further research to be continued.
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