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문제 정의
- 본 실험은 볶음공정 변수, 즉 볶음온도 및 볶음시간이 추출효율 및 추출액의 이화학적 특성에 미치는 영향을 조사하여 최적 볶음조건을 확립하기 위하여 수행되었다. 즉 볶음온도를 160, 180, 200℃로, 볶음시간을 5, 10, 15분으로 조절하여 볶은 오미자를 파쇄한 후 90℃ 열수 추출한 추출액의 pH, 산도, 색도, 총당, 환원당, 고형분 함량을 분석한 결과를 회귀분석을 통하여 공정변수의 함수로 나타내고자 하였으며, 색깔, 향, 맛, 기호도 등 관능검사 결과를 반응표면분석기법을 사용하여 모델링하고 관능특성이 가장 우수한 조건을 선택하여 볶음공정을 최적화하고자 하였다.
제안 방법
- 건조 오미자를 원적외선 볶음기 (THR-020, 태환자동화산업(주), 한국)를 사용하여 25rpm으로 회전하면서 온도 및 시간을 달리하여 볶았다. 볶음 온도는 160, 180, 200℃로, 볶음 시간은 5, 10, 15분으로 조절하였다.
- 관능검사는 추출액의 색깔, 향, 맛, 기호도에 대하여 11명의 관능 요원을 대상으로 9점 채점법으로 실시하였다. 관능검사 결과는 SAS(13)를 사용하여 분산분석 및 Duncan의 중범위검정을 실시하여 차이에 대한 유의성을 확인하였다.
- 볶음 온도는 160, 180, 200℃로, 볶음 시간은 5, 10, 15분으로 조절하였다. 볶은 오미자는 종실이 손상되지 않도록 나무로 된 롤러를 통과시켜 직경이 2~3 mm 정도가 되도록 파쇄한 후 105℃에서 건조하여(10) 수분함량을 측정하고 동일한 건물량에 대하여 추출하였다.
- 달리하여 볶았다. 볶음 온도는 160, 180, 200℃로, 볶음 시간은 5, 10, 15분으로 조절하였다. 볶은 오미자는 종실이 손상되지 않도록 나무로 된 롤러를 통과시켜 직경이 2~3 mm 정도가 되도록 파쇄한 후 105℃에서 건조하여(10) 수분함량을 측정하고 동일한 건물량에 대하여 추출하였다.
- 또한 오미자의 추출 시 전처리 공정으로서 파쇄와 볶음을 도입하여 추출효율을 획기적으로 향상시켰으며 관능특성을 개선한 연구가 수행된 바 있다(9). 본 연구에서는 볶음에 의한 추출공정 개선 가능성을 확인한 연구(9)의 후속 단계로서 볶음온도와 시간을 달리한 오미자 추출액의 이화학적 특성 및 관능 특성을 비교하고 볶음 공정 변수에 의한 영향을 반응표면기법으로 분석하여 볶음 공정을 최적화 하였다.
- . 색도는 추출액 5mL를 직경 5 cm인 폴리프로필렌 페트리접시에 담아 백지(type 6000, Sindo Ricoh Co.) 위에 올려놓고 색차계(CR-200, Minolta Camera Co., Japan)를 사용하여 L값(밝기), a값(적색도), b값(황색도)을 측정하였다. 모든 이화학적 평가는 2회 반복하여 평균값을 비교하였다.
- 오미자차 또는 음료 가공을 위한 오미자 볶음공정의 영향을 조사하기 위하여 볶음온도와 시간을 달리한 오미자 추출액의 이화학적 특성 및 관능 특성을 비교하고 볶음공정 변수가 관능특성에 미치는 영향을 반응표면기법으로 분석하여 볶음공정을 최적화 하였다. 온화한 볶음조건에서는 추출액의 산도, 고형분, 환원당 함량이 증가하였으나 과도한 볶음조건에서는 이들 함량이 감소하였다.
- 최적 볶음조건을 확립하기 위하여 수행되었다. 즉 볶음온도를 160, 180, 200℃로, 볶음시간을 5, 10, 15분으로 조절하여 볶은 오미자를 파쇄한 후 90℃ 열수 추출한 추출액의 pH, 산도, 색도, 총당, 환원당, 고형분 함량을 분석한 결과를 회귀분석을 통하여 공정변수의 함수로 나타내고자 하였으며, 색깔, 향, 맛, 기호도 등 관능검사 결과를 반응표면분석기법을 사용하여 모델링하고 관능특성이 가장 우수한 조건을 선택하여 볶음공정을 최적화하고자 하였다.
- 추출액의 품질은 관능검사를 실시하여 평가하였다. 관능검사는 추출액의 색깔, 향, 맛, 기호도에 대하여 11명의 관능 요원을 대상으로 9점 채점법으로 실시하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용한 오미자는 건조된 것으로 서울 경동시장에서 구입하였다.
데이터처리
- 관능검사는 추출액의 색깔, 향, 맛, 기호도에 대하여 11명의 관능 요원을 대상으로 9점 채점법으로 실시하였다. 관능검사 결과는 SAS(13)를 사용하여 분산분석 및 Duncan의 중범위검정을 실시하여 차이에 대한 유의성을 확인하였다.
- , Japan)를 사용하여 L값(밝기), a값(적색도), b값(황색도)을 측정하였다. 모든 이화학적 평가는 2회 반복하여 평균값을 비교하였다.
이론/모형
- 볶음공정의 온도 및 시간에 따른 추출액의 관능특성 변화모형을 SAS(13)를 이용하여 반응표면분석법(14)으로 해석하였다.
- 추출액의 환원당은 DNS법으로 측정하여 % glucose로 나타내 었다(12). 색도는 추출액 5mL를 직경 5 cm인 폴리프로필렌 페트리접시에 담아 백지(type 6000, Sindo Ricoh Co.
성능/효과
- 에서 보고한 바 있다. 또한 90℃ 열수를 사용한 추출공정에서 1회 추출로 유기산, 당, 가용성 고형분 등 거의 모든 유용물질을 추출할 수 있어 볶음/파쇄는 추출액의 관능특성을 향상시킬 뿐만 아니라 추출시간을 단축시킬 수있는 중요한 전처리 공정으로 확인되었다.
- 따라 산도가 낮아지는 경향을 보였다. 볶음온도 160℃ 및 180℃에서 5분간 볶은 경우와 같이 볶음조건이 온화한경우 추출액의 산도가 각각 0.642% 및 0.607%로 높아졌는데 이는 볶음에 의해서 오미자의 구조가 가용성 성분의 용출이 용이한 구조로 바뀌어 대조구보다 많은 양의 유기산이 용출된 것으로 사료된다. 반면에 볶음온도 180℃에서, 10분이상 볶았을 때와 200℃에서 5분 이상 볶았을 때의 산도는 대조구에 비하여 낮아졌는데, 이는 높은 온도에서 장시간 열처리에 의해 오미자의 유기산이 분해되거나 다른 성분과 결합하여 불용화 됨을 의미하고 있다.
- 84에 비하여 낮은 pH를 보였다. 볶음온도 160℃의 경우 볶음시간에 따른 pH 의 변화는 거의 없었던 반면, 볶음온도 180℃와 200℃의 경우는 볶음시간이 증가함에 따라 pH가 다시 상승하였으며 볶음시간에 따른 pH 상승정도는 온도가 높아짐에 따라 더욱 뚜렷한 경향을 보였다. 이러한 결과는 볶음 중 열에 의해 유기산이 분해되었거나 가열 중 다른 성분과 결합하여 용해도가 낮아져 나타난 결과로 추측되었으며, 따라서 오미자의 볶음은 160℃에서는 15분 이내, 180℃에서는 10분 이내, 200℃에서는 5분 이내로 실시하는 것이 바람직할 것으로 생각된다.
- 오미자 추출액의 종합적 기호도 역시 볶음에 의해 향상되었으며 온도 180℃에서 10분간 볶은 오미자로부터 추출한 추출액이 가장 높은 점수를 보임으로써 오미자 볶음의 적정 조건은 180℃, 10분으로 결정되었다. 오미자 추출액의 관능특성은 볶음에 의해 현저하게 향상되었다.
- 온화한 볶음조건에서는 추출액의 산도, 고형분, 환원당 함량이 증가하였으나 과도한 볶음조건에서는 이들 함량이 감소하였다. 오미자 추출액의 색도는 볶음시간이 길어짐에 따라 추출액의 L값이 높아지는 경향을 보였으며 a값은 온도에 따라 높아졌다가 낮아지는 경향을 보였다. b값은 볶음에 의해 급격히 증가하는 경향을 보이다가 과도한 볶음 시 다시 감소하는 추세를 나타내었다.
- 맛에 대한 반응표면은 180℃ 에서 10분간 볶은 오미자로부터 추출한 경우가 가장 높은 점수를 보였다. 오미자 추출액의 종합적 기호도 역시 볶음에 의해 향상되었으며 온도 180℃에서 10분간 볶은 오미자로부터 추출한 추출액이 가장 높은 점수를 보임으로써 오미자 볶음의 적정 조건은 180℃, 10분으로 결정되었다. 오미자 추출액의 관능특성은 볶음에 의해 현저하게 향상되었다.
- b값은 볶음에 의해 급격히 증가하는 경향을 보이다가 과도한 볶음 시 다시 감소하는 추세를 나타내었다. 오미자추출액의 색깔에 대한 관능적 품질특성은 180℃, 10분의 경우가 가장 높은 점수를 보였으며 반응표면으로 나타낸 결과 볶음에 의해 색깔이 전반적으로 향상되는 것으로 나타났다. 추출액의 향도 볶음에 의해 개선되었으며 180℃, 10분 이상에서는 비슷한 점수를 보였다.
- 경향을 보였다. 이 결과는 볶음조건이 온화한 경우는 볶음에 의해서 오미자의 구조가 가용성 성분의 용출이 용이한 형태로 변화하였으나 볶음조건이 과도한 경우에는 유기산, 당 등 가용성 물질이 중합에 의하여 불용성 거대분자를 생성하거나 Maillard 반응 또는 캬라멜화 등 갈변반응에 의해 melanoidin 등의 색소 형성(15)에 관여함으로써 가용성 물질의 양이 감소하는 것으로 생각된다. 이와 함께 과다한 열처리에 의해 오미자의 구조가 수축 또는 경화되어 물이 침투하기 어려운 구조로 바뀌는 현상(16)도 추출액의 가용성 고형분 함량을 낮추는 원인으로 작용할 것으로 생각되었다.
- 볶음온도 160℃의 경우 볶음시간에 따른 pH 의 변화는 거의 없었던 반면, 볶음온도 180℃와 200℃의 경우는 볶음시간이 증가함에 따라 pH가 다시 상승하였으며 볶음시간에 따른 pH 상승정도는 온도가 높아짐에 따라 더욱 뚜렷한 경향을 보였다. 이러한 결과는 볶음 중 열에 의해 유기산이 분해되었거나 가열 중 다른 성분과 결합하여 용해도가 낮아져 나타난 결과로 추측되었으며, 따라서 오미자의 볶음은 160℃에서는 15분 이내, 180℃에서는 10분 이내, 200℃에서는 5분 이내로 실시하는 것이 바람직할 것으로 생각된다.
- 92를 나타내었고 볶음에 의해 급격히 증가하는 경향을 보였으며, 과도한 볶음(180℃ 15 분 또는 200℃ 10분 이상)에 의해서 다시 감소하는 추세를 나타내었다. 이상의 결과로부터 적당한 볶음은 추출액의 적색도와 황색도를 높여 색깔을 개선함을 알 수 있었으며, 양호한 추출액의 색깔을 갖도록 볶음조건이 결정되어야 할 것으로 사료되어 오미자 추출액의 색에 대한 관능적 품질에 대한 평가를 실시하였다.
- 이와 함께 과다한 열처리에 의해 오미자의 구조가 수축 또는 경화되어 물이 침투하기 어려운 구조로 바뀌는 현상(16)도 추출액의 가용성 고형분 함량을 낮추는 원인으로 작용할 것으로 생각되었다. 이상의 결과를 토대로 오미자의 볶음조건은 160℃에서 15분이내, 180℃에서 10분 이내, 또는 200℃에서 5분 이내가 적당할 것으로 판단되었다.
- 종합적 기호도는 역시 Table 10과 Fig. 4에 나타난 바와 같이 열처리에 의해 기호도가 향상되는 것으로 나타났으며, 온도 180℃에서 10분간 볶은 오미자로부터 추출한 추출액이 가장 높은 점수인 6.36을 보임으로써 오미자 볶음의 조건은 180℃, 10분이 바람직한 것으로 나타났다.
- 최적 볶음조건으로 확인된 180℃에서 10분간 볶은 오미자로부터 추출한 추출액의 관능품질을 볶지 않은 오미자로부터 추출한 대조구와 비교한 결과, Table 12와 같이 볶은 오미자 추출액의 색깔, 향, 맛, 종합적 기호도가 대조구에 비하여 유의하게 우수한 점수를 나타내어 볶음에 의해 오미자 음료, 차 등 가공식품의 품질을 향상시킬 수 있을 것으로 기대되었다.
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