해조류 단백질 농축물을 활용한 3D 식품 프린트 기술 응용 고령친화식품의 제조 및 특성 Manufacturing and Characteristics of Senior-Friendly Foods with Seaweed Protein Concentrates Applying 3D Food Printing Technology
푸드테크(FoodTech)는 식품의 생산·유통·소비 전반에 인공지능(artificial intelligence, AI), 사물인터넷(internet of thing, IoT), 바이오기술(biotechnology, BT) 등과 같은 첨단기술을 접목하여 부가가치를 향상시킨 식품 관련 신산업을 말한다. 이로 인하여 ...
푸드테크(FoodTech)는 식품의 생산·유통·소비 전반에 인공지능(artificial intelligence, AI), 사물인터넷(internet of thing, IoT), 바이오기술(biotechnology, BT) 등과 같은 첨단기술을 접목하여 부가가치를 향상시킨 식품 관련 신산업을 말한다. 이로 인하여 3D 식품 프린팅 기술을 포함한 푸드테크는 식품공급과 관련된 자동화 기술, 3D 프린팅 기술과 AI 로봇기술 등을 활용하여 대체식품(대체 소재를 활용한 육고기 스테이크, 패티, 횟감 등), 대체식품 소재(배양육, 대체 식물성 단백질 및 곤충단백질 등) 및 소비자 맞춤형 식품(메디푸드, 고령친화식품 등의 케어푸드 등) 등의 개발에 활발히 응용되고 있다.
고령인구는 전 세계적으로 급격하게 증가하고 있고, 이는 노동력의 감소에 따른 산업 생산성 저하와 빈곤, 질병, 소외 문제와 먹거리 등과 같은 노후 생활에 영향을 미치는 사회적 어려움을 야기하고 있으며, 우리나라도 예외는 아니다.
블루푸드(blue food)는 내수면 및 해면에서 양식하거나 어획한 수산물로 만든 식품을 통칭하며, 단순한 식품의 개념을 넘어 지속 가능한 식량생산, 해양생태계 보전, 건강에 좋은 영양 공급원 등의 의미를 포함하고 있다. 해조류는 고령인들이 섭취하여야 하는 필수 영양소인 단백질, 무기질(칼슘 및 칼륨), 비타민(비타민 B2, B3, C, A 및 D) 5종, 식이섬유 등과 같은 영양성분이 풍부한 식품소재이면서 블루푸드에 적합한 소재 중의 하나이다.
이러한 일면에서 블루푸드 소재를 활용한 푸드테크 기술 접목 고령친화식과 같은 식품 트렌드에 맞는 제품의 개발이 필요하나, 이에 대한 연구는 찾아보기 어렵다.
본 논문은 해조류를 소재로 하여 푸드테크 기술을 접목한 고령친화식의 개발을 목적으로 제1장에서 3D 프린터 잉크 소재용 해조류의 스크리닝을 시도하였고, 제2장에서 국내산 마른김을 활용한 대체 단백질 농축 건조물(이하 농축물으로 칭함) 추출 및 정제 공정 최적화를, 제3장에서 마른김 단백질 농축물을 활용한 3D 프린터용 잉크의 배합공정 최적화를, 제4장에서 잉크 압출 및 적층 공정 최적화를, 제5장에서 경도 조절에 의한 2-3단계 고령친화식품을 제조하고, 이의 품질특성을 고령친화식품의 기준규격과 검토하여 살펴보았다.
마른 해조류(이하 해조류라 칭함) 9종[갈조류 3종(다시마, 미역 및 톳), 녹조류 3종(구멍갈파래, 청각 및 매생이), 마른 홍조류 3종(참우뭇가사리, 참김 및 꼬시래기)] 45건의 품질특성, 추출 특성 및 위생 특성을 검토하여 적정한 3D 프린터 잉크용 소재를 스크리닝하고자 하였다.
해조류 9종 45건의 단백질 및 총아미노산 함량은 100 g 당 각각 15.1±8.4 g (6.5-38.6 g) 및 6.06-37.78 g (6.06-37.78 g)이었고, 이 중 참김이 각각 35.8±2.5 g (32.1-38.6 g) 및 24.53 g (31.28-37.78 g)으로 가장 높았고, 다음으로 매생이 31.9±1.4 g (29.9-33.9 g) 및 30.40 g (28.89-31.93 g), 구멍갈파래 19.2±2.6 g (16.8-23.4 g) 및 19.79 g (16.29-23.29 g)의 순이었으며, 나머지 6종은 평균 18% 미만이었다. 이들 해조류 9종의 주요 아미노산은 모두 aspartic acid 및 glutamic acid이었으며, 제한아미노산은 tryptophan, methonine 또는 histidine이었다. 해조류의 염도는 참김 0.5±0.2 g (0.2-0.7 g), 매생이 11.1±20.4 g (8.9-14.7 g) 및 구멍갈파래 4.7±0.6 g (4.1-5.5 g) 등으로, 잉크 소재로 이용 시 매생이 및구멍갈파래의 경우 탈염 공정도 고려하여야 할 것으로 판단되었다. 헌터색조는 명도의 경우 구멍갈파래[30.8±1.4 (29.0~32.6)], 참김[28.3±2.7 (23.9~31.3)], 매생이[ 3.8±3.1 (20.2~26.9)]의 순이었고, 적색도의 경우 참김[1.5±2.0 (0.5~5.0)], 매생이[0.8±0.3 (0.5~1.2)], 구멍갈파래[–2.8±0.4 (-3.3~-2.2)]의 순이었으며, 황색도의 경우 구멍갈파래[9.2±0.8 (8.4~10.5)], 참김[7.9±2.1 (4.6~9.5)], 매생이[6.1±1.1 (5.0~7.1)]의 순이었다.
해조류 9종 45건의 100 g 당 중금속은 납이 0.046±0.079 mg (0.003-0.264 mg), 카드뮴이 0.053±0.036 mg (0.004-1.137 mg), 총수은이 0.007±0.008 mg 0.001-0.030 mg), 총비소가 4.327±3.687 mg (0.760-12.049 mg)이었으며, 이들 모두는 기준규격(식품공전)의 범위 내에 있었다. 해조류 9종 45건의 일반세균수는 8.9±7.6 CFU/g (0.1-22.6 CFU/g)이었고, 대장균 및 황색포도상구균은 모두 불검출이었다. 따라서, 해조류 9종 45건의 중금속, 일반세균수, 대장균 및 황색포도상구균의 결과를 기준규격(식품공전)에 적용하였을 때 모두 적합하였다. 물 및 용매를 달리하여 해조류 9종으로부터 추출한 해조류 농축물 100 g 당 수율 및 단백질은 물 추출의 경우 50.2±31.3 g (14.6-82.5 g) 및 31.2±17.6 g (10.5-62.7 g)으로 가장 높았고, 다음으로 0.1 N NaOH 추출[14.1±3.6 g (7.1-18.9 g) 및 45.5±20.4 g (15.1-75.4 g)], 0.1 N HCl 추출[14.0±4.8 g (5.6-18.4 g) 및 23.01±2.2 g (2.1-39.4 g)]의 순이었다. 따라서, 이후 해조류 단백질 농축물의 검체는 물 추출하고, 이를 건조한 것을 사용하였다.
또한, 해조류 9종으로부터 물 추출법을 적용한 해조류 단백질 농축물 100 g 당 수율 및 단백질의 경우 각각 참김(82.5 g 및 62.7 g)이 가장 높았고, 다음으로 파래(79.0 g 및 46.3 g), 매생이(76.8 g 및 44.9 g)의 순이었으며, 나머지 6종은 평균 70% 및 40% 미만이었다. 또한, 해조류로부터 단백질 추출 및 정제를 위하여 물 추출하는 것이 적절하였고, 물 추출할 시 단백질 함량 및 수율이 가장 높은 해조류는 참김이었다. 따라서, 해조류 단백질 농축물용 원료는 참김이 적절하였다.
반응표면분석법(RSM)을 활용한 3D 프린팅 잉크 소재용 마른김의 단백질 농축물 추출 공정 최적화에 대한 결과는 다음과 같다. 마른김의 단백질 농축물의 추출 공정 최적화의 설계는 반응표면분석법의 중심합성계획(CCD)에 따라 실시하였다. 독립변수는 초음파기의 처리 온도(X1: 38.2~71.8℃), 처리 시간(X2: 199.0~401.0분) 및 물 교환 횟수(X3: 1.3~4.7회)로 설정되었고, 종속변수는 Y1: 수율 (고형물 g/100 g 건조김) x 100, Y2: 건물당 단백질 함량(g 단백질/100 g 건물 기준 추출물) x 100, Y3: 출력물 형태에 대한 관능평가으로 설정되었다. 마른김 단백질 농축물의 제조를 위한 최적 공정은 초음파기로 57.2℃에서 243분간 추출 처리한 다음 상층액을 2회 제거하는 공정으로 실시하였다.
이들 최적 조건으로 제조한 마른김 단백질 정제물의 수율(Y1)은 78.4 g/100 g, 건물당 단백질 함량(Y2)은 68.9 g/100 g, 출력물 형태에 대한 관능평가(Y3)은 5.0점으로 예측되었으며, 실제로 측정한 Y1은 76.5 g/100 g, Y2는 68.0 g/100 g 및 Y3는 5.0점으로, 5% 유의수준에서 예측값과 차이가 없었다(P>0.05).
반응표면분석법(RSM)을 활용한 3D 프린팅 김 단백질 농축물 베이스 잉크의 배합공정 최적화는 중심합성회전계획법(CCRD)을 적용하여 다음과 같이 실시하였다. 즉, 김 농축물 분말(A)과 가공용수(B), 그리고 전분(C)을 독립변수로 설정하여 배합 비율의 중심값을 변환식[X1: A/(B+C), X2: B/C]으로 암호화 한 다음 배합공정 최적화를 시도하였다. 이때, 종속변수는 Y1: 수분 (g/100 g), Y2: 경도(× 1,000 N/m2), Y3: 출력물 형태에 대한 관능평가(점수)으로 하였다.
이들 최적 조건으로 제조한 3D 프린팅 잉크의 수분(Y1)은 84.4 g/100 g, 경도(Y2)는 26.1×1,000 N/m2, 출력물 형태에 대한 관능평가(Y3)은 4.1점으로 예측되었으며, 실제로 측정한 Y1은 84.6 g/100 g, Y2는 27.2×1,000 N/m2 및 Y3은 4.5점으로, 5% 유의수준에서 예측값과 차이가 없었다(P>0.05).
김 단백질 농축물 이용 잉크를 활용하여 고품질의 제품을 제조할 목적으로 3D 식품 프린팅 압출 및 적층과 같은 출력 공정에 대하여 표면반응분석법의 중심합성계획법으로 최적화하고자 하였다. 독립변수는 압출 유량(X1: 12.0~24.0 mm3/sec), 노즐의 이송속도(X2: 550~950 mm/sec), 노즐과 베드(bed) 간의 거리(SOD) (X3: 0.5~0.9 mm) 및 노즐 내경(X4: 0.97~2.01 mm)으로 설정하였고, 종속변수는 선폭 변형률(Y1, %), 단면적 변형률(Y2, %), 출력물 형태에 대한 관능평가(Y3, 점)으로 설정하여 살펴보았다.
이들 최적 조건으로 제조한 3D 프린팅 출력조건(압출 및 적층)의 종속변수에 대한 예측치는 선폭 오차(Y1)는 2.6%, 단면적 변형률(Y2)은 1.2%, 출력물 형태에 대한 관능평가(Y3)은 5.0점으로 예측되었으며, 실제로 측정한 Y1은 3.2%, Y2는 1.9%, Y3는 5.0점으로, 5% 유의수준에서 예측값과 차이가 없었다(P>0.05).
김 단백질 바(bar) 제조를 위한 잉크의 3D 프린팅의 출력조건은 노즐의 이송 속도 671.0 mm/min, 노즐과 베드(bed) 간 거리는 0.8 mm, 노즐 직경 1.49 mm 및 압출 유량 18.0 mm3/sec을 설정하고 Z축으로 원점을 맞춘 후 프린팅하였다. 이어서, 3D 프린팅 출력물을 이용한 김 단백질 바를 얻어진 출력물을 찜기에서 10분간 가열(92±3℃)한 다음 저온(3±1℃)에서 1시간 냉각하여 제조하였다.
고령친화식품용 김 단백질 바(bar)는 김 대체 단백질 소재 잉크를 장착한 3D 식품 프린터에 구명한 최적의 출력조건으로 적용하고, 3차원 모델이 탑재된 캐드에서 출력물의 패턴 및 선 간의 거리(2.0~4.5 mm, 0.5 mm 간격)를 달리하여 패턴과 동일하게 제조하였다. 그리고, 고령친화식 김 단백질 바가 고령친화식품으로서의 적합 여부는 식품공전과 한국산업표준에 제시되어 있는 기준규격 항목에 대하여 분석하고, 비교하여 살펴보았다.
김 단백질 바(bar)의 선 간 거리(2.0~4.5 mm, 0.5 mm 간격)별에 따른 출력물의 경도는 선 간 거리가 길어질수록 낮아지는 경향을 나타내어, 선 간 거리 2.0~4.0 mm 출력물의 경우 (12.1-30.1)×1,000 N/m2이었다. 따라서, 김 단백질 바의 경도는 식품공전의 기준규격에 적용하는 경우 그 범위 내에 있었고, 한국산업표준의 기준규격에 적용하는 경우 선 간의 거리가 2.0/2.5 mm에 해당하는 출력물은 2단계 고령친화식품에 해당하였고, 3.0/3.5/4.0 mm에 해당하는 출력물은 3단계 고령친화식품에 해당하였다.
시제품인 김 단백질 바(bar)는 고령친화식품으로서 색, 향, 맛 및 형태와 같은 각각의 성상에 대하여 관능검사를 실시한 결과 시제품인 김 단백질 바의 색택과 향미를 가지고 이미, 이취가 없다고 판단되었고, 평균도 5.0점이었으며, 이물도 인정되지 않았다. 또한, 시제품인 김 단백질 바는 대장균이 불검출이었다. 따라서, 시제품의 성상 및 이물, 위생 특성은 모두 식품공전과 한국산업표준의 기준규격에 적합하였다.
한편, 시제품 100 g 당 영양 특성은 단백질 10.1 g, 비타민 A 3.5 μg RAE, 비타민 D 8.3 µg, 리보플라빈 불검출, 나이아신 불검출, 비타민 C 불검출, 칼슘 40.3 mg, 칼륨 171.5 mg, 식이섬유 6.4 g으로, 식품공전과 한국산업표준의 기준규격에 적용하는 경우 적합한 영양성분은 3종(단백질, 비타민 D 및 식이섬유)이었다.
이상의 시제 김 단백질 바(bar)의 성상 및 이물, 위생, 영양 및 물성 특성에 대한 결과를 식품공전 고령친화식품 기준규격에 적용하는 경우 영양조제식품과 경도조절식품에 모두 적합하였고, 한국산업표준 고령친화식품 기준규격에 적용하는 경우 제2단계 및 제3단계 고령친화식품으로 판정되었다.
푸드테크(FoodTech)는 식품의 생산·유통·소비 전반에 인공지능(artificial intelligence, AI), 사물인터넷(internet of thing, IoT), 바이오기술(biotechnology, BT) 등과 같은 첨단기술을 접목하여 부가가치를 향상시킨 식품 관련 신산업을 말한다. 이로 인하여 3D 식품 프린팅 기술을 포함한 푸드테크는 식품공급과 관련된 자동화 기술, 3D 프린팅 기술과 AI 로봇기술 등을 활용하여 대체식품(대체 소재를 활용한 육고기 스테이크, 패티, 횟감 등), 대체식품 소재(배양육, 대체 식물성 단백질 및 곤충단백질 등) 및 소비자 맞춤형 식품(메디푸드, 고령친화식품 등의 케어푸드 등) 등의 개발에 활발히 응용되고 있다.
고령인구는 전 세계적으로 급격하게 증가하고 있고, 이는 노동력의 감소에 따른 산업 생산성 저하와 빈곤, 질병, 소외 문제와 먹거리 등과 같은 노후 생활에 영향을 미치는 사회적 어려움을 야기하고 있으며, 우리나라도 예외는 아니다.
블루푸드(blue food)는 내수면 및 해면에서 양식하거나 어획한 수산물로 만든 식품을 통칭하며, 단순한 식품의 개념을 넘어 지속 가능한 식량생산, 해양생태계 보전, 건강에 좋은 영양 공급원 등의 의미를 포함하고 있다. 해조류는 고령인들이 섭취하여야 하는 필수 영양소인 단백질, 무기질(칼슘 및 칼륨), 비타민(비타민 B2, B3, C, A 및 D) 5종, 식이섬유 등과 같은 영양성분이 풍부한 식품소재이면서 블루푸드에 적합한 소재 중의 하나이다.
이러한 일면에서 블루푸드 소재를 활용한 푸드테크 기술 접목 고령친화식과 같은 식품 트렌드에 맞는 제품의 개발이 필요하나, 이에 대한 연구는 찾아보기 어렵다.
본 논문은 해조류를 소재로 하여 푸드테크 기술을 접목한 고령친화식의 개발을 목적으로 제1장에서 3D 프린터 잉크 소재용 해조류의 스크리닝을 시도하였고, 제2장에서 국내산 마른김을 활용한 대체 단백질 농축 건조물(이하 농축물으로 칭함) 추출 및 정제 공정 최적화를, 제3장에서 마른김 단백질 농축물을 활용한 3D 프린터용 잉크의 배합공정 최적화를, 제4장에서 잉크 압출 및 적층 공정 최적화를, 제5장에서 경도 조절에 의한 2-3단계 고령친화식품을 제조하고, 이의 품질특성을 고령친화식품의 기준규격과 검토하여 살펴보았다.
마른 해조류(이하 해조류라 칭함) 9종[갈조류 3종(다시마, 미역 및 톳), 녹조류 3종(구멍갈파래, 청각 및 매생이), 마른 홍조류 3종(참우뭇가사리, 참김 및 꼬시래기)] 45건의 품질특성, 추출 특성 및 위생 특성을 검토하여 적정한 3D 프린터 잉크용 소재를 스크리닝하고자 하였다.
해조류 9종 45건의 단백질 및 총아미노산 함량은 100 g 당 각각 15.1±8.4 g (6.5-38.6 g) 및 6.06-37.78 g (6.06-37.78 g)이었고, 이 중 참김이 각각 35.8±2.5 g (32.1-38.6 g) 및 24.53 g (31.28-37.78 g)으로 가장 높았고, 다음으로 매생이 31.9±1.4 g (29.9-33.9 g) 및 30.40 g (28.89-31.93 g), 구멍갈파래 19.2±2.6 g (16.8-23.4 g) 및 19.79 g (16.29-23.29 g)의 순이었으며, 나머지 6종은 평균 18% 미만이었다. 이들 해조류 9종의 주요 아미노산은 모두 aspartic acid 및 glutamic acid이었으며, 제한아미노산은 tryptophan, methonine 또는 histidine이었다. 해조류의 염도는 참김 0.5±0.2 g (0.2-0.7 g), 매생이 11.1±20.4 g (8.9-14.7 g) 및 구멍갈파래 4.7±0.6 g (4.1-5.5 g) 등으로, 잉크 소재로 이용 시 매생이 및구멍갈파래의 경우 탈염 공정도 고려하여야 할 것으로 판단되었다. 헌터색조는 명도의 경우 구멍갈파래[30.8±1.4 (29.0~32.6)], 참김[28.3±2.7 (23.9~31.3)], 매생이[ 3.8±3.1 (20.2~26.9)]의 순이었고, 적색도의 경우 참김[1.5±2.0 (0.5~5.0)], 매생이[0.8±0.3 (0.5~1.2)], 구멍갈파래[–2.8±0.4 (-3.3~-2.2)]의 순이었으며, 황색도의 경우 구멍갈파래[9.2±0.8 (8.4~10.5)], 참김[7.9±2.1 (4.6~9.5)], 매생이[6.1±1.1 (5.0~7.1)]의 순이었다.
해조류 9종 45건의 100 g 당 중금속은 납이 0.046±0.079 mg (0.003-0.264 mg), 카드뮴이 0.053±0.036 mg (0.004-1.137 mg), 총수은이 0.007±0.008 mg 0.001-0.030 mg), 총비소가 4.327±3.687 mg (0.760-12.049 mg)이었으며, 이들 모두는 기준규격(식품공전)의 범위 내에 있었다. 해조류 9종 45건의 일반세균수는 8.9±7.6 CFU/g (0.1-22.6 CFU/g)이었고, 대장균 및 황색포도상구균은 모두 불검출이었다. 따라서, 해조류 9종 45건의 중금속, 일반세균수, 대장균 및 황색포도상구균의 결과를 기준규격(식품공전)에 적용하였을 때 모두 적합하였다. 물 및 용매를 달리하여 해조류 9종으로부터 추출한 해조류 농축물 100 g 당 수율 및 단백질은 물 추출의 경우 50.2±31.3 g (14.6-82.5 g) 및 31.2±17.6 g (10.5-62.7 g)으로 가장 높았고, 다음으로 0.1 N NaOH 추출[14.1±3.6 g (7.1-18.9 g) 및 45.5±20.4 g (15.1-75.4 g)], 0.1 N HCl 추출[14.0±4.8 g (5.6-18.4 g) 및 23.01±2.2 g (2.1-39.4 g)]의 순이었다. 따라서, 이후 해조류 단백질 농축물의 검체는 물 추출하고, 이를 건조한 것을 사용하였다.
또한, 해조류 9종으로부터 물 추출법을 적용한 해조류 단백질 농축물 100 g 당 수율 및 단백질의 경우 각각 참김(82.5 g 및 62.7 g)이 가장 높았고, 다음으로 파래(79.0 g 및 46.3 g), 매생이(76.8 g 및 44.9 g)의 순이었으며, 나머지 6종은 평균 70% 및 40% 미만이었다. 또한, 해조류로부터 단백질 추출 및 정제를 위하여 물 추출하는 것이 적절하였고, 물 추출할 시 단백질 함량 및 수율이 가장 높은 해조류는 참김이었다. 따라서, 해조류 단백질 농축물용 원료는 참김이 적절하였다.
반응표면분석법(RSM)을 활용한 3D 프린팅 잉크 소재용 마른김의 단백질 농축물 추출 공정 최적화에 대한 결과는 다음과 같다. 마른김의 단백질 농축물의 추출 공정 최적화의 설계는 반응표면분석법의 중심합성계획(CCD)에 따라 실시하였다. 독립변수는 초음파기의 처리 온도(X1: 38.2~71.8℃), 처리 시간(X2: 199.0~401.0분) 및 물 교환 횟수(X3: 1.3~4.7회)로 설정되었고, 종속변수는 Y1: 수율 (고형물 g/100 g 건조김) x 100, Y2: 건물당 단백질 함량(g 단백질/100 g 건물 기준 추출물) x 100, Y3: 출력물 형태에 대한 관능평가으로 설정되었다. 마른김 단백질 농축물의 제조를 위한 최적 공정은 초음파기로 57.2℃에서 243분간 추출 처리한 다음 상층액을 2회 제거하는 공정으로 실시하였다.
이들 최적 조건으로 제조한 마른김 단백질 정제물의 수율(Y1)은 78.4 g/100 g, 건물당 단백질 함량(Y2)은 68.9 g/100 g, 출력물 형태에 대한 관능평가(Y3)은 5.0점으로 예측되었으며, 실제로 측정한 Y1은 76.5 g/100 g, Y2는 68.0 g/100 g 및 Y3는 5.0점으로, 5% 유의수준에서 예측값과 차이가 없었다(P>0.05).
반응표면분석법(RSM)을 활용한 3D 프린팅 김 단백질 농축물 베이스 잉크의 배합공정 최적화는 중심합성회전계획법(CCRD)을 적용하여 다음과 같이 실시하였다. 즉, 김 농축물 분말(A)과 가공용수(B), 그리고 전분(C)을 독립변수로 설정하여 배합 비율의 중심값을 변환식[X1: A/(B+C), X2: B/C]으로 암호화 한 다음 배합공정 최적화를 시도하였다. 이때, 종속변수는 Y1: 수분 (g/100 g), Y2: 경도(× 1,000 N/m2), Y3: 출력물 형태에 대한 관능평가(점수)으로 하였다.
이들 최적 조건으로 제조한 3D 프린팅 잉크의 수분(Y1)은 84.4 g/100 g, 경도(Y2)는 26.1×1,000 N/m2, 출력물 형태에 대한 관능평가(Y3)은 4.1점으로 예측되었으며, 실제로 측정한 Y1은 84.6 g/100 g, Y2는 27.2×1,000 N/m2 및 Y3은 4.5점으로, 5% 유의수준에서 예측값과 차이가 없었다(P>0.05).
김 단백질 농축물 이용 잉크를 활용하여 고품질의 제품을 제조할 목적으로 3D 식품 프린팅 압출 및 적층과 같은 출력 공정에 대하여 표면반응분석법의 중심합성계획법으로 최적화하고자 하였다. 독립변수는 압출 유량(X1: 12.0~24.0 mm3/sec), 노즐의 이송속도(X2: 550~950 mm/sec), 노즐과 베드(bed) 간의 거리(SOD) (X3: 0.5~0.9 mm) 및 노즐 내경(X4: 0.97~2.01 mm)으로 설정하였고, 종속변수는 선폭 변형률(Y1, %), 단면적 변형률(Y2, %), 출력물 형태에 대한 관능평가(Y3, 점)으로 설정하여 살펴보았다.
이들 최적 조건으로 제조한 3D 프린팅 출력조건(압출 및 적층)의 종속변수에 대한 예측치는 선폭 오차(Y1)는 2.6%, 단면적 변형률(Y2)은 1.2%, 출력물 형태에 대한 관능평가(Y3)은 5.0점으로 예측되었으며, 실제로 측정한 Y1은 3.2%, Y2는 1.9%, Y3는 5.0점으로, 5% 유의수준에서 예측값과 차이가 없었다(P>0.05).
김 단백질 바(bar) 제조를 위한 잉크의 3D 프린팅의 출력조건은 노즐의 이송 속도 671.0 mm/min, 노즐과 베드(bed) 간 거리는 0.8 mm, 노즐 직경 1.49 mm 및 압출 유량 18.0 mm3/sec을 설정하고 Z축으로 원점을 맞춘 후 프린팅하였다. 이어서, 3D 프린팅 출력물을 이용한 김 단백질 바를 얻어진 출력물을 찜기에서 10분간 가열(92±3℃)한 다음 저온(3±1℃)에서 1시간 냉각하여 제조하였다.
고령친화식품용 김 단백질 바(bar)는 김 대체 단백질 소재 잉크를 장착한 3D 식품 프린터에 구명한 최적의 출력조건으로 적용하고, 3차원 모델이 탑재된 캐드에서 출력물의 패턴 및 선 간의 거리(2.0~4.5 mm, 0.5 mm 간격)를 달리하여 패턴과 동일하게 제조하였다. 그리고, 고령친화식 김 단백질 바가 고령친화식품으로서의 적합 여부는 식품공전과 한국산업표준에 제시되어 있는 기준규격 항목에 대하여 분석하고, 비교하여 살펴보았다.
김 단백질 바(bar)의 선 간 거리(2.0~4.5 mm, 0.5 mm 간격)별에 따른 출력물의 경도는 선 간 거리가 길어질수록 낮아지는 경향을 나타내어, 선 간 거리 2.0~4.0 mm 출력물의 경우 (12.1-30.1)×1,000 N/m2이었다. 따라서, 김 단백질 바의 경도는 식품공전의 기준규격에 적용하는 경우 그 범위 내에 있었고, 한국산업표준의 기준규격에 적용하는 경우 선 간의 거리가 2.0/2.5 mm에 해당하는 출력물은 2단계 고령친화식품에 해당하였고, 3.0/3.5/4.0 mm에 해당하는 출력물은 3단계 고령친화식품에 해당하였다.
시제품인 김 단백질 바(bar)는 고령친화식품으로서 색, 향, 맛 및 형태와 같은 각각의 성상에 대하여 관능검사를 실시한 결과 시제품인 김 단백질 바의 색택과 향미를 가지고 이미, 이취가 없다고 판단되었고, 평균도 5.0점이었으며, 이물도 인정되지 않았다. 또한, 시제품인 김 단백질 바는 대장균이 불검출이었다. 따라서, 시제품의 성상 및 이물, 위생 특성은 모두 식품공전과 한국산업표준의 기준규격에 적합하였다.
한편, 시제품 100 g 당 영양 특성은 단백질 10.1 g, 비타민 A 3.5 μg RAE, 비타민 D 8.3 µg, 리보플라빈 불검출, 나이아신 불검출, 비타민 C 불검출, 칼슘 40.3 mg, 칼륨 171.5 mg, 식이섬유 6.4 g으로, 식품공전과 한국산업표준의 기준규격에 적용하는 경우 적합한 영양성분은 3종(단백질, 비타민 D 및 식이섬유)이었다.
이상의 시제 김 단백질 바(bar)의 성상 및 이물, 위생, 영양 및 물성 특성에 대한 결과를 식품공전 고령친화식품 기준규격에 적용하는 경우 영양조제식품과 경도조절식품에 모두 적합하였고, 한국산업표준 고령친화식품 기준규격에 적용하는 경우 제2단계 및 제3단계 고령친화식품으로 판정되었다.
FoodTech is a new food industry that enhances the added values across food production, distribution, and consumption by applying advanced technologies including artificial intelligence (AI), the Internet of things (loT), and biotechnology (BT). For the reason, FoodTech, which includes 3D food-printi...
FoodTech is a new food industry that enhances the added values across food production, distribution, and consumption by applying advanced technologies including artificial intelligence (AI), the Internet of things (loT), and biotechnology (BT). For the reason, FoodTech, which includes 3D food-printing techniques, is being actively applied in process automatization related to food supply and the development of alternative foods (meat steak, patties, sashimi, etc. using alternative materials), alternative food ingredients (cultured meat, plant proteins, insect proteins, etc.), and consumer-friendly foods (senior-friendly foods, Medifood and Carefood).
The elderly population is rapidly increasing globally and the resulting decrease in the labor force has caused social problems affecting retirement life, such as reduced productivity in industries, poverty, disease, alienation, and foods. South Korea is no exception to this.
Blue food is defined as food derived from aquatic animals, plants or algae that are caught or cultivated in freshwater and marine environments. The term goes beyond the simple concept of food to include sustainable food production, conservation of marine ecosystems, and the supply of nutrients with health benefits. Seaweed is a food material that contains a lot of proteins, minerals (calcium and potassium), five vitamins (B2, B3, C, A, and D), and dietary fiber, which is an essential nutritional ingredient for the elderly. Seaweed is thus a suitable ingredient for blue foods.
In the sense, it is necessary to develop senior-friendly foods, one of the food trends, by using seaweed, one of the blue materials, as a food material and food technology as an application technology. However, studies on the topic are difficult to search. This study was conducted to develop a senior food by applying FoodTech to seaweed. Namely, this study was conducted to screen seaweed materials for 3D printing ink material in Chapter 1, to optimize concentration processes for dried protein concentrates (DPC) as an alternative material, using dried laver produced in South Korea in Chapter 2, to optimize blending process for the 3D printing ink based on laver DPC and to optimize the ink extrusion and lamination process in Chapter 3. Finally, in Chapter 5, the production of senior-friendly food corresponding to the step 2–3 through hardness control is presented. The quality characteristics of the senior food are then examined by reviewing the standard criteria.
To select a suitable 3D printing ink material through screening, the quality characteristics, and concentration and hygienic properties were examined for 45 different samples of 9 types of dried seaweed (3 brown algae species [sea tangle, sea mustard, Hizikia fusiforme], 3 green algae species [Ulva australis, sea staghorn, seaweed fulvescens], and 3 red algae species [ceylon moss, laver, sea string].
The protein and total amino acid contents of the 45 samples of 9 seaweed species were 15.1±8.4 g (6.5-38.6 g) and 6.06–37.78 g (6.06-37.78 g), respectively, per 100 g. The highest contents were found in laver at 35.8±2.5 g (32.1-38.6 g) and 24.53 g (31.28-37.78 g) of proteins and total amino acids, respectively, followed by sea staghorn at 31.9±1.4 g (29.9-33.9 g) and 30.40 g (28.89-31.93 g), respectively, and U. australis at 19.2±2.6 g (16.8-23.4 g) and 19.79 g (16.29-23.29 g), respectively. The contents in the remaining six species were <18%. The main amino acids in all nine seaweed species were aspartic acid and glutamic acid, and the limiting amino acid was tryptophan, methionine, or histidine. The salinity of the tested seaweeds was laver 0.5±0.2 g (0.2–0.7 g), seaweed fulvescense 11.1±20.4 g (8.9–14.7 g), and U. australis 4.7±0.6 g (4.1–5.5 g). This suggested that a desalting process could be required if using seaweed fulvescense or U. australis as an ink material. In the Hunter Lab, lightness was the highest in U. australis [30.8±1.4 (29.0~32.6)], followed by laver [28.3±2.7 (23.9~31.3)] and seaweed fulvescense [23.8±3.1 (20.2~26.9)]. Redness was the highest in laver [1.5±2.0 (0.5~5.0)], followed by seaweed fulvescense [0.8±0.3 (0.5~1.2)] and U. australis [–2.8±0.4 (-3.3~-2.2)]. Yellowness was the highest in U. australis [9.2±0.8 (8.4~10.5)], followed by laver [7.9±2.1 (4.6~9.5)] and seaweed fulvescense [6.1±1.1 (5.0~7.1)].
The heavy metal contents per 100 g of the 45 samples of 9 seaweed species were as follows: Pb 0.046±0.079 mg (0.003–0.264 mg), Cd 0.053±0.036 mg (0.004–1.137 mg), total Hg 0.007±0.008 mg (0.001–0.030 mg), all of which were found to be within the standard criteria (Food Code). The viable cell count in the 45 samples of 9 seaweed species was 8.9±7.6 CFU/g (0.1–22.6 CFU/g); E. coli and S. aureus were not detected. Thus, with respect to the heavy metal contents, total bacterial count, and counts of E. coli and S. aureus, all 45 samples of the 9 seaweed species were also found to be within the standard criteria (Food Code).
For the seaweed protein concentrates from the nine species using various types of solvents, the yield and protein content per 100 g were the highest in residues [50.2±31.3 g (14.6–82.5 g) and 31.2±17.6 g (10.5–62.7 g), respectively] after water extraction, followed by residues [14.1±3.6 g (7.1–18.9 g) and 45.5±20.4 g (15.1–75.4 g), respectively] after 0.1 N NaOH extraction, and residues [14.0±4.8 g (5.6–18.4 g) and 23.01±2.2 (2.1–39.4 g), respectively] after 0.1N HCl extraction. From the results, thereafter, the protein concentrates was used as a sample by extracting dry seaweed with water, removing the extracts, and then drying the residues.
Additionally, the yield and protein content per 100 g of protein concentrates from the 9 seaweed species using water were the highest for laver (82.5 g and 62.7 g, respectively), followed by U. australis (79.0 g and 46.3 g, respectively) and seaweed fulvescens (76.8 g and 44.9 g, respectively). The yield and protein content in the remaining 6 species were <70% and 0.05).
Through RSM, the blending process for the 3D printing ink based on the laver protein concentrate was optimized. The central composite rotatable design (CCRD) was applied to set the laver protein concentrate powder (A), water (B), and starch (C) as the independent variables to encode the median blending ratio as a conversion equation [X1: A/(B+C), X2: B/C] for optimization. The dependent variables were Y1: water content (g/100 g), Y2: hardness (×1,000 N/m2), Y3: sensory evaluation of the 3D printability (score).
For the 3D printing ink produced under optimal conditions, the predicted water content (Y1) was 84.4 g/100 g, the predicted hardness (Y2) was 26.1×1,000 N/m2, and the predicted score for sensory evaluation of the 3D printability (Y3) was 4.1 score, while the actual values were Y1 84.6 g/100 g, Y2 27.2×1,000 N/m2, and Y3 4.5, indicating no significant difference from the predicted values at a 5% significance level (P>0.05).
Through RSM, the process of ink extrusion and lamination for 3D printing was optimized based on the CCD with the aim to develop a high-quality an ink based on a laver protein concentrate. The independent variables were the flow rate (X1: 12.0–24.0 mm3/sec), nozzle speed (X2: 550–950 mm/sec), standard-off distance (SOD) (X3: 0.5–0.9 mm), and nozzle diameter (X4: 0.97–2.01 mm). The dependent variables were the strain rate of line width (Y1, %), strain rate of cross-sectional area (Y2, %), and sensory evaluation of the 3D printability (Y3, score).
For the dependent variables of the optimized 3D printing output conditions (ink extrusion and lamination), the predicted line the strain rate of line widthr (Y1) was 2.6%, the predicted strain rate of cross-sectional area (Y2) was 1.2%, and the predicted score for sensory evaluation of the 3D printability (Y3) was 5.0 score. The actual values were Y1 3.2%, Y2 1.9%, and Y3 5.0 score, indicating no significant difference from the predicted values at a 5% significance level (P>0.05).
To produce the laver protein bar, the output conditions for the 3D printing ink were set at nozzle speed 671.0 mm/min, SOD 0.8 mm, nozzle diameter 1.49 mm, and flow rate 18.0 mm3/sec. The printing was conducted after calibrating the zero point along the Z-axis. Next, the printed object was treated in a steamer via 10 min heating (92±3℃) and 1 hr at low-temperature cooling (3±1℃) to produce the laver protein bar.
The laver protein bar as a senior-friendly food was produced under the optimized output conditions applied to a 3D food printer with an ink based on a laver protein material, while the distance between the line and the pattern of the printed object (2.0–4.5 mm, in 0.5 mm intervals) were varied in the CAD loaded with the 3D model to reproduce the pattern. The suitability of the laver protein bar as a senior-friendly food was verified by comparatively analyzing the items of the Food Code and Korean Standards (KS) standard criteria.
For the printed laver protein bar per distance (2.0–4.0 mm, in 0.5 mm intervals), the hardness tended to decrease as the distance increased; it was (12.1–30.1) × 1,000 N/m2 in the printed object with 2.0–4.0 mm distance. Hence, the hardness of the laver protein bar fell within the set range according to the Food Code standard criteria, and according to the KS criteria, the printed object with 2.0/2.5 mm distance, both all of which were found to be within the standard criteria as a step 2 of senior-friendly food and those with 3.0/3.5/4.0 mm distance satisfied the criteria as a step 3 of senior-friendly food.
The prototype of laver protein bar as a senior-friendly food was assessed via sensory evaluation in terms of its color, flavor, taste, and shape. It was shown to have no off-taste or off-odor, with a unique color and flavor, obtaining 5.0 score. No foreign matter was detected. Additionally, no E. coli was detected in the prototype. Thus, the unique appearance, foreign material, and hygienic properties of the prototype bar uniformly satisfied the Food Code and KS standard criteria.
Meanwhile the nutritional properties per 100 g of the prototype were as follows: protein 10.1 g, vitamin A 3.5 μg RAE, vitamin D 8.3 µg, riboflavin ND, niacin ND, vitamin C ND, calcium 40.3 mg, potassium 171.5 mg, and dietary fiber 6.4 g. The nutritional properties that satisfied the Food Code and KS standard criteria were the protein, vitamin D, and dietary fiber.
Based on the results on the unique appearance, foreign material and hygienic, nutritional, and physical properties of the prototype of laver protein bar, the Food Code standard criteria for nutrient formula food and hardness-controlled food were satisfied, and according to the KS criteria on senior-friendly foods, the prototype was determined to be a step 2–3 senior food.
FoodTech is a new food industry that enhances the added values across food production, distribution, and consumption by applying advanced technologies including artificial intelligence (AI), the Internet of things (loT), and biotechnology (BT). For the reason, FoodTech, which includes 3D food-printing techniques, is being actively applied in process automatization related to food supply and the development of alternative foods (meat steak, patties, sashimi, etc. using alternative materials), alternative food ingredients (cultured meat, plant proteins, insect proteins, etc.), and consumer-friendly foods (senior-friendly foods, Medifood and Carefood).
The elderly population is rapidly increasing globally and the resulting decrease in the labor force has caused social problems affecting retirement life, such as reduced productivity in industries, poverty, disease, alienation, and foods. South Korea is no exception to this.
Blue food is defined as food derived from aquatic animals, plants or algae that are caught or cultivated in freshwater and marine environments. The term goes beyond the simple concept of food to include sustainable food production, conservation of marine ecosystems, and the supply of nutrients with health benefits. Seaweed is a food material that contains a lot of proteins, minerals (calcium and potassium), five vitamins (B2, B3, C, A, and D), and dietary fiber, which is an essential nutritional ingredient for the elderly. Seaweed is thus a suitable ingredient for blue foods.
In the sense, it is necessary to develop senior-friendly foods, one of the food trends, by using seaweed, one of the blue materials, as a food material and food technology as an application technology. However, studies on the topic are difficult to search. This study was conducted to develop a senior food by applying FoodTech to seaweed. Namely, this study was conducted to screen seaweed materials for 3D printing ink material in Chapter 1, to optimize concentration processes for dried protein concentrates (DPC) as an alternative material, using dried laver produced in South Korea in Chapter 2, to optimize blending process for the 3D printing ink based on laver DPC and to optimize the ink extrusion and lamination process in Chapter 3. Finally, in Chapter 5, the production of senior-friendly food corresponding to the step 2–3 through hardness control is presented. The quality characteristics of the senior food are then examined by reviewing the standard criteria.
To select a suitable 3D printing ink material through screening, the quality characteristics, and concentration and hygienic properties were examined for 45 different samples of 9 types of dried seaweed (3 brown algae species [sea tangle, sea mustard, Hizikia fusiforme], 3 green algae species [Ulva australis, sea staghorn, seaweed fulvescens], and 3 red algae species [ceylon moss, laver, sea string].
The protein and total amino acid contents of the 45 samples of 9 seaweed species were 15.1±8.4 g (6.5-38.6 g) and 6.06–37.78 g (6.06-37.78 g), respectively, per 100 g. The highest contents were found in laver at 35.8±2.5 g (32.1-38.6 g) and 24.53 g (31.28-37.78 g) of proteins and total amino acids, respectively, followed by sea staghorn at 31.9±1.4 g (29.9-33.9 g) and 30.40 g (28.89-31.93 g), respectively, and U. australis at 19.2±2.6 g (16.8-23.4 g) and 19.79 g (16.29-23.29 g), respectively. The contents in the remaining six species were <18%. The main amino acids in all nine seaweed species were aspartic acid and glutamic acid, and the limiting amino acid was tryptophan, methionine, or histidine. The salinity of the tested seaweeds was laver 0.5±0.2 g (0.2–0.7 g), seaweed fulvescense 11.1±20.4 g (8.9–14.7 g), and U. australis 4.7±0.6 g (4.1–5.5 g). This suggested that a desalting process could be required if using seaweed fulvescense or U. australis as an ink material. In the Hunter Lab, lightness was the highest in U. australis [30.8±1.4 (29.0~32.6)], followed by laver [28.3±2.7 (23.9~31.3)] and seaweed fulvescense [23.8±3.1 (20.2~26.9)]. Redness was the highest in laver [1.5±2.0 (0.5~5.0)], followed by seaweed fulvescense [0.8±0.3 (0.5~1.2)] and U. australis [–2.8±0.4 (-3.3~-2.2)]. Yellowness was the highest in U. australis [9.2±0.8 (8.4~10.5)], followed by laver [7.9±2.1 (4.6~9.5)] and seaweed fulvescense [6.1±1.1 (5.0~7.1)].
The heavy metal contents per 100 g of the 45 samples of 9 seaweed species were as follows: Pb 0.046±0.079 mg (0.003–0.264 mg), Cd 0.053±0.036 mg (0.004–1.137 mg), total Hg 0.007±0.008 mg (0.001–0.030 mg), all of which were found to be within the standard criteria (Food Code). The viable cell count in the 45 samples of 9 seaweed species was 8.9±7.6 CFU/g (0.1–22.6 CFU/g); E. coli and S. aureus were not detected. Thus, with respect to the heavy metal contents, total bacterial count, and counts of E. coli and S. aureus, all 45 samples of the 9 seaweed species were also found to be within the standard criteria (Food Code).
For the seaweed protein concentrates from the nine species using various types of solvents, the yield and protein content per 100 g were the highest in residues [50.2±31.3 g (14.6–82.5 g) and 31.2±17.6 g (10.5–62.7 g), respectively] after water extraction, followed by residues [14.1±3.6 g (7.1–18.9 g) and 45.5±20.4 g (15.1–75.4 g), respectively] after 0.1 N NaOH extraction, and residues [14.0±4.8 g (5.6–18.4 g) and 23.01±2.2 (2.1–39.4 g), respectively] after 0.1N HCl extraction. From the results, thereafter, the protein concentrates was used as a sample by extracting dry seaweed with water, removing the extracts, and then drying the residues.
Additionally, the yield and protein content per 100 g of protein concentrates from the 9 seaweed species using water were the highest for laver (82.5 g and 62.7 g, respectively), followed by U. australis (79.0 g and 46.3 g, respectively) and seaweed fulvescens (76.8 g and 44.9 g, respectively). The yield and protein content in the remaining 6 species were <70% and 0.05).
Through RSM, the blending process for the 3D printing ink based on the laver protein concentrate was optimized. The central composite rotatable design (CCRD) was applied to set the laver protein concentrate powder (A), water (B), and starch (C) as the independent variables to encode the median blending ratio as a conversion equation [X1: A/(B+C), X2: B/C] for optimization. The dependent variables were Y1: water content (g/100 g), Y2: hardness (×1,000 N/m2), Y3: sensory evaluation of the 3D printability (score).
For the 3D printing ink produced under optimal conditions, the predicted water content (Y1) was 84.4 g/100 g, the predicted hardness (Y2) was 26.1×1,000 N/m2, and the predicted score for sensory evaluation of the 3D printability (Y3) was 4.1 score, while the actual values were Y1 84.6 g/100 g, Y2 27.2×1,000 N/m2, and Y3 4.5, indicating no significant difference from the predicted values at a 5% significance level (P>0.05).
Through RSM, the process of ink extrusion and lamination for 3D printing was optimized based on the CCD with the aim to develop a high-quality an ink based on a laver protein concentrate. The independent variables were the flow rate (X1: 12.0–24.0 mm3/sec), nozzle speed (X2: 550–950 mm/sec), standard-off distance (SOD) (X3: 0.5–0.9 mm), and nozzle diameter (X4: 0.97–2.01 mm). The dependent variables were the strain rate of line width (Y1, %), strain rate of cross-sectional area (Y2, %), and sensory evaluation of the 3D printability (Y3, score).
For the dependent variables of the optimized 3D printing output conditions (ink extrusion and lamination), the predicted line the strain rate of line widthr (Y1) was 2.6%, the predicted strain rate of cross-sectional area (Y2) was 1.2%, and the predicted score for sensory evaluation of the 3D printability (Y3) was 5.0 score. The actual values were Y1 3.2%, Y2 1.9%, and Y3 5.0 score, indicating no significant difference from the predicted values at a 5% significance level (P>0.05).
To produce the laver protein bar, the output conditions for the 3D printing ink were set at nozzle speed 671.0 mm/min, SOD 0.8 mm, nozzle diameter 1.49 mm, and flow rate 18.0 mm3/sec. The printing was conducted after calibrating the zero point along the Z-axis. Next, the printed object was treated in a steamer via 10 min heating (92±3℃) and 1 hr at low-temperature cooling (3±1℃) to produce the laver protein bar.
The laver protein bar as a senior-friendly food was produced under the optimized output conditions applied to a 3D food printer with an ink based on a laver protein material, while the distance between the line and the pattern of the printed object (2.0–4.5 mm, in 0.5 mm intervals) were varied in the CAD loaded with the 3D model to reproduce the pattern. The suitability of the laver protein bar as a senior-friendly food was verified by comparatively analyzing the items of the Food Code and Korean Standards (KS) standard criteria.
For the printed laver protein bar per distance (2.0–4.0 mm, in 0.5 mm intervals), the hardness tended to decrease as the distance increased; it was (12.1–30.1) × 1,000 N/m2 in the printed object with 2.0–4.0 mm distance. Hence, the hardness of the laver protein bar fell within the set range according to the Food Code standard criteria, and according to the KS criteria, the printed object with 2.0/2.5 mm distance, both all of which were found to be within the standard criteria as a step 2 of senior-friendly food and those with 3.0/3.5/4.0 mm distance satisfied the criteria as a step 3 of senior-friendly food.
The prototype of laver protein bar as a senior-friendly food was assessed via sensory evaluation in terms of its color, flavor, taste, and shape. It was shown to have no off-taste or off-odor, with a unique color and flavor, obtaining 5.0 score. No foreign matter was detected. Additionally, no E. coli was detected in the prototype. Thus, the unique appearance, foreign material, and hygienic properties of the prototype bar uniformly satisfied the Food Code and KS standard criteria.
Meanwhile the nutritional properties per 100 g of the prototype were as follows: protein 10.1 g, vitamin A 3.5 μg RAE, vitamin D 8.3 µg, riboflavin ND, niacin ND, vitamin C ND, calcium 40.3 mg, potassium 171.5 mg, and dietary fiber 6.4 g. The nutritional properties that satisfied the Food Code and KS standard criteria were the protein, vitamin D, and dietary fiber.
Based on the results on the unique appearance, foreign material and hygienic, nutritional, and physical properties of the prototype of laver protein bar, the Food Code standard criteria for nutrient formula food and hardness-controlled food were satisfied, and according to the KS criteria on senior-friendly foods, the prototype was determined to be a step 2–3 senior food.
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