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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 HVP를 이용하여 구운 쇠고기향을 개발하기 위하여 전구물질을 선정하고, 반응표면분석법을 이용하여 전구물질의 조성을 최적화 하고자 하였다.
- 1). 우선 reaction flavor 생산에 필수요소인 반응온도와 교반속도를 선정하기 위한 실험을 실시하였다. 50g의 HVP에 대해 중량비로 각각 5%의 ribose, cysteine, thiamin, furaneol, methionine, 마늘분말 및 phospholipid를 혼합하여 고온 .
가설 설정
- 1)Acceptability was measured by marking 7 cm bar.
- 1)Not reacted.
- 3)Values with different superscripts are significantly different (p<0.05).
제안 방법
- 일반적으로 5탄당이 6탄당보다 반응성이 더 강하고, 당 종류는 향 특성보다는 반응속도에 더 관여하는 것으로 알려져 있다G). 전구물질의 선택은 먼저 쇠고기향에 중요한 황함유 향기성분을 생성하는데 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 cysteine"W8)과 thiamin08-19 반응 시켜 보았으며, Maillard반응 중간생성물로 반응성이 강한 α- dicarbonyl 화합물인 diacetyl, 그리고 furaneol을 각각 첨가하여 반응 시켰다(시료 no. 1~4). Furaneole 4-hydroxy-2, 5- dimethyl-3(2H)fiiranone으로서, 쇠고기향에 중요한 역할을 한다고 알려져 있을 뿐 아니라, cyclic a-dicarbonyl 화합물로서 Maillai'd 반응의 전구물질로 알려져 있는 화합물이다(20-23).
- 우선 reaction flavor 생산에 필수요소인 반응온도와 교반속도를 선정하기 위한 실험을 실시하였다. 50g의 HVP에 대해 중량비로 각각 5%의 ribose, cysteine, thiamin, furaneol, methionine, 마늘분말 및 phospholipid를 혼합하여 고온 . 고압 반응기에서 반응온도는 100, 130 및 15CTC로, 교반속도는 100과 200rpm으로 변화시켜 1시간 반응시킨 후 생성된 향특성을 관능적으로 평가하였다.
- HVP로부터 구운 쇠고기향를 생성시키기 위한 반응 전구물질을 선정하기 위하여 쇠고기향 생성에 중요하게 작용하는 반응들을 고려하여 전구물질을 탐색하였다. 먼저 HVP와 ribose를 기본 base로 하고 전구물질 조성을 변화시켜가면서 반응을 시킨 후 향 특성을 관능적으로 평가하였다(Table 3).
- HVP로부터 구운 쇠고기향를 제조하기 위하여 쇠고기향 생성에 중요하게 작용하는 반응들을 고려하여 전구물질을 탐색한 결과, 구운 소고기향을 생성하는 전구물질조성으로 HVP, ribose, cysteine, furaneol, thiamin, methionine, 마늘분말 및 phospholipid# 선정 하였다. 선정된 전구물질조성을 고온 ·고압 반응기를 이용하여 구운 쇠고기향 생성에 영향을 주는 반응조건들을 알아본 결과, 최적 반응조건은 130℃, 교반 속도 100 rpm 및 반응시간 1시간에 수분 7.
- 즉, 실험에 의해 선정된 전구물질 조성에서 전구물질을 하나씩 제거하고 반응을 시킨 후, 생성된 향 특성을 10명의 관능검사요원들에 의해 기호도 및 QDA를 실시하였다. Omission test를 실시하기에 앞서 모든 전구물질을 첨가한 상태에서 반응을 시킨 후 반응생성물을 관능검사 요원들에게 제공하여 느껴지는 관능적 특성들을 서술하게 하고 공통되는 용어를 파악하였다. 파악된 용어는 oily, burnt, salty, beef soup, beef jerky, sweet, 그리고 fishy였다.
- pH의 영향: pH가 구운 쇠고기향 생성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 HC1 및 NaOH로 pH를 조정한 증류수로 반응물의 pH를 조정하여 반응을 시켰다. 즉 pH를 각각 0.
- 기호도는 9점법[매우좋다(9점), 좋다(7점), 보통이다(5점), 싫다(3점), 매우싫다(1점)]을 이용하였으며 냄새의 표현은 7 cm bar를 이용하여 강도를 표시하도록 하였다. 각시료는 반응표면분석법의 design point에 맞게 전구물질을 첨가하여 반응시켜 만들었으며 용기는 세척 후 150℃ 건조 오븐에서 6시간 이상 건조시킨 갈색 유리병을 사용하였다. 또한 관능검사요원들의 관능검사에 미치는 오류를 제거하기 위해 난수표를 이용하여 시료번호를 부여하였다.
- 따라서 고온.고압 반응기에서 구운 쇠고기향을 생성시키는 조건은 130℃, 1 hr, lOOrpm으로 정하였다.
- 50g의 HVP에 대해 중량비로 각각 5%의 ribose, cysteine, thiamin, furaneol, methionine, 마늘분말 및 phospholipid를 혼합하여 고온 . 고압 반응기에서 반응온도는 100, 130 및 15CTC로, 교반속도는 100과 200rpm으로 변화시켜 1시간 반응시킨 후 생성된 향특성을 관능적으로 평가하였다.
- 수분함량: 고온 . 고압 반응에 의한 구운 쇠고기향 생성시 수분함량이 미치는 영향을 알아보기 위해 130℃, 100rpm 조건에서 위에서 제시한 전구물질조성에 각각 수분을 1.25 g에서 7.50 g까지 1.25 g씩 증가하면서 첨가하여 1시간 반응시킨 후 향특성을 관능적으로 평가하였다. 이때 수분활성도는 hygrometer(thermoconstanter TH200, Novasina, Switzerland)로 측정하였다.
- 구운 쇠고기향을 제조하기 위해 선정된 7종류의 전구물질을 모두 최적화하기가 어려우므로 구운 쇠고기향 생성에 중요한 역할을 하는 전구물질을 먼저 결정한 후 결정된 전구물질에 대하여 최적화를 하기로 하였다. 이를 위해 omission test를 행하였다.
- 선발된 10명의 관능검사요원은 각 시료의향 특성을 표현하기 위해서 0으로 부호화된 시료를 QDA 이전에 제공하여 관능검사요원들 간에 용어를 통일 할 수 있도록 하였다. 기호도는 9점법[매우좋다(9점), 좋다(7점), 보통이다(5점), 싫다(3점), 매우싫다(1점)]을 이용하였으며 냄새의 표현은 7 cm bar를 이용하여 강도를 표시하도록 하였다. 각시료는 반응표면분석법의 design point에 맞게 전구물질을 첨가하여 반응시켜 만들었으며 용기는 세척 후 150℃ 건조 오븐에서 6시간 이상 건조시킨 갈색 유리병을 사용하였다.
- 즉 전구물질 조성 중 cysteine이 가장 중요한 역할을 한다는 것을 의미하며, 그 다음으로 furaneol, thiamin, 마늘분말이 중요한 전구물질임을 의미한다. 따라서 HVP를 base 로 하여 ribose, methioninee}- phospholipid를 HVP에 대하여 5%(w/w)로 고정하고, cysteine, furaneol, thiamiri과 마늘분말 4종류의 전구물질을 반응표면 분석법으로 최적화하였다.
- 9%로 나타났다. 따라서 고온 , 고압 반응기에서 구운 쇠고기 향을 생산하기 위한 전구물질의 조성 및 반응조건은 HVP,5% ribose, 5% methionine, 5% phospholipid, 7.7% cysteine, 7.3% furaneol, 2.1% thiamin 및 6.9% 마늘분말, 수분 7.5% 첨가, 반응온도 130℃, 교반속도 100rpm, 그리고 반응시간 1시간으로 결정하였다.
- 3) 은 쇠고기향과는 전혀 다른 향 특성을 나타내었다. 따라서 구운 쇠고기 향과 가장 비슷한 향을 생성한 cysteine을 전구물질로 결정하고 다른 전구물질들을 더 첨가하여 반응을 시켜보았다(시료 no. 5~8). 그 결과 ftuaneol과의 반응(시료 no.
- 그러나 HVP에 전구물질을 혼합한 것은 액체상태가 아니기 때문에 직접적인 pH 조정에 따른 효과를 알아볼 수 없었다. 따라서 시료의 pH를 조정하는 대신, HVP 에 7.5%로 첨가하는 수분의 pH를 조정함으로 시료의 pH를 변화시켰다. pH를 조정한 증류수 첨가시 bitter, pungent, sour, 그리고 burnt robber flavor 등 원하지 않는 방향으로 향특성이 변화하였다.
- 각시료는 반응표면분석법의 design point에 맞게 전구물질을 첨가하여 반응시켜 만들었으며 용기는 세척 후 150℃ 건조 오븐에서 6시간 이상 건조시킨 갈색 유리병을 사용하였다. 또한 관능검사요원들의 관능검사에 미치는 오류를 제거하기 위해 난수표를 이용하여 시료번호를 부여하였다.
- 반응들을 고려하여 전구물질을 탐색하였다. 먼저 HVP와 ribose를 기본 base로 하고 전구물질 조성을 변화시켜가면서 반응을 시킨 후 향 특성을 관능적으로 평가하였다(Table 3). Ribose는 쇠고기향 생성에 중요한 Maillard 반응에 관여하는 환원당으로, 고기에 많이 존재하는 inosine-5'-monophospahe (I10P)로부터 생성된다(3).
- 1 g의 전구물질을 첨가하여 질소가스로 충진 후 밀봉하여 100℃ 건조오븐에서 2 시간 동안 반응시켰다. 상온으로 냉각시킨 후 ampule을 개봉하여 생성된 향의 관능적 특징을 파악하였다.
- 선발하였다. 선발된 10명의 관능검사요원은 각 시료의향 특성을 표현하기 위해서 0으로 부호화된 시료를 QDA 이전에 제공하여 관능검사요원들 간에 용어를 통일 할 수 있도록 하였다. 기호도는 9점법[매우좋다(9점), 좋다(7점), 보통이다(5점), 싫다(3점), 매우싫다(1점)]을 이용하였으며 냄새의 표현은 7 cm bar를 이용하여 강도를 표시하도록 하였다.
- 각 독립변수는 다섯 단계 (-2, -1, 0, 1, 2)로 부호화하였다(Table 2). 실험계획은 중심합성계획을 적용하였다. 측정된 값들은 2차 모델식을 적용하여 다중회귀분석에 의해 분석하였다.
- 앞에서 결정한 전구물질 조성을 가지고 구운 쇠고기향의 생성에 영향을 미치는 반응조건을 최적화하기 위하여 고온·고압 반응기를 이용하여 반응온도, 교반속도, 수분활성도 및 pH 등의 반응조건을 최적화하였다. 반응온도는 구운 쇠고기향 발현에 매우 중요한 인자로써 Maillard 반응에 필수적이다.
- 즉 선정된 전구물질 조성에서 전구물질을 하나씩 제거하여 반응을 시키고 10명의 관능검사 요원에 의해 양적묘사분석(QDA) 및 기호도 조사를 행하였다. 이때 어떤 전구물질이 제거되었을 때 향특성이 가장 부정적으로 변한 전구물질을 구운 쇠고기향 생성에 중요한 역할을 하는 전구물질이라고 판단하고 반응표면분석법시 독립변수로 사용하였다. 각 시료별 관능검사는 4회 반복 실시하였으며, 시험결과는 SAS program을 이용하여 one-way ANO\A와 Duncan, s multiple range test에 의해서 유의성(p<0.
- 대하여 최적화를 하기로 하였다. 이를 위해 omission test를 행하였다. 즉, 실험에 의해 선정된 전구물질 조성에서 전구물질을 하나씩 제거하고 반응을 시킨 후, 생성된 향 특성을 10명의 관능검사요원들에 의해 기호도 및 QDA를 실시하였다.
- 전구물질 조성을 최적화하기 위하여 50 g의 HVP에 각각 5%의 ribose, methionine 및 phospholipid를 기본 base로 하고, cysteine, furaneol, thiamin 및 마늘분말을 독립변수로 하여 반응표면분석법을 행하였다. 네 가지 독립변수, 즉, cysteine, furaneol, thiamin과 마늘분말의 HVP에 대한 중량 비(%)는 Table 2와 같다.
- 전구물질 조성을 최적화하기 위한 반응표면분석법을 행하기 전에 독립변수를 결정하기 위하여 omission test를 실시하였다. 즉 선정된 전구물질 조성에서 전구물질을 하나씩 제거하여 반응을 시키고 10명의 관능검사 요원에 의해 양적묘사분석(QDA) 및 기호도 조사를 행하였다.
- pH를 조정하여 반응을 시켰다. 즉 pH를 각각 0.66, 11.8, 12.5, 12.6, 12.7로 조정 한 증류수 3.75 g씩 넣고 반응시켜, pH 7.0인 증류수 3.75 g을 넣고 반응시킨 대조구와 관능적인 특징을 비교하였다.
- 즉 선정된 전구물질 조성에서 전구물질을 하나씩 제거하여 반응을 시키고 10명의 관능검사 요원에 의해 양적묘사분석(QDA) 및 기호도 조사를 행하였다. 이때 어떤 전구물질이 제거되었을 때 향특성이 가장 부정적으로 변한 전구물질을 구운 쇠고기향 생성에 중요한 역할을 하는 전구물질이라고 판단하고 반응표면분석법시 독립변수로 사용하였다.
- 따라서 본 실험에서는 18CTC보다 훨씬 낮은 온도에서 반응을 시켰다. 즉, 반응시간을 1시간으로 고정하고 반응온도를 100, 130, 그리고 150℃로 변화시키면서 반응을 시켰다. 온도, 시간 및 교반속도등의 반응조건을 달리하여 전구물질 조성을 반응시켰을 때 향특성은 Table 4에 나타낸 바와 같다.
- 이를 위해 omission test를 행하였다. 즉, 실험에 의해 선정된 전구물질 조성에서 전구물질을 하나씩 제거하고 반응을 시킨 후, 생성된 향 특성을 10명의 관능검사요원들에 의해 기호도 및 QDA를 실시하였다. Omission test를 실시하기에 앞서 모든 전구물질을 첨가한 상태에서 반응을 시킨 후 반응생성물을 관능검사 요원들에게 제공하여 느껴지는 관능적 특성들을 서술하게 하고 공통되는 용어를 파악하였다.
대상 데이터
- Reaction flavor의 전구물질로 사용한 thiamin과 마늘 분말은 (주)태경농산으로부터 제공받았으며, furaneole Firmenich Co., (Castet, France)로부터 구입하였다. 그 외에 D-ribose, L- cysteine, L-methionine, L-lysine 및 phospholipid 는 Sigma- Aldrich Chemical Co.
- 관능검사요원은 단국대학교 대학원에 재학 중인 석사과정대 학원생 4명과 동학과 학부과정 4학년에 재학 중인 학부생 6명을 선발하였다. 선발된 10명의 관능검사요원은 각 시료의향 특성을 표현하기 위해서 0으로 부호화된 시료를 QDA 이전에 제공하여 관능검사요원들 간에 용어를 통일 할 수 있도록 하였다.
- , (Castet, France)로부터 구입하였다. 그 외에 D-ribose, L- cysteine, L-methionine, L-lysine 및 phospholipid 는 Sigma- Aldrich Chemical Co., (St. Louis, MO, USA)로부터 구입하여사용하였다.
- 본 실험에 사용한 HVP는 (주)세우로부터 제공받아 사용하였다. Reaction flavor의 전구물질로 사용한 thiamin과 마늘 분말은 (주)태경농산으로부터 제공받았으며, furaneole Firmenich Co.
데이터처리
- 이때 어떤 전구물질이 제거되었을 때 향특성이 가장 부정적으로 변한 전구물질을 구운 쇠고기향 생성에 중요한 역할을 하는 전구물질이라고 판단하고 반응표면분석법시 독립변수로 사용하였다. 각 시료별 관능검사는 4회 반복 실시하였으며, 시험결과는 SAS program을 이용하여 one-way ANO\A와 Duncan, s multiple range test에 의해서 유의성(p<0.05)을 검정하였다(17).
- 실험계획은 중심합성계획을 적용하였다. 측정된 값들은 2차 모델식을 적용하여 다중회귀분석에 의해 분석하였다. 2차 모델식은 다음과 같다.
성능/효과
- 3에 나타내었다. Cysteine과 fura- ne이과 상관관계를 살펴보면 furaneol함량이 증가할수록 기호도가 중가 하였으며, furaneol함량이 높은 범위에서는 cysteine 함량이 증가할수록 기호도도 증가하는 경향을 나타내었다 (Fig. 3A). Furaneole 쇠고기향에 중요한 역할을 하는 향기 성분일 뿐 아니라(20), 열에 불안정하여 반응성이 강한 전구물질을 생성하며(21), cysteiiiR과의 반응으로 thiophen&과 같은 향기성분을 생성한다고 알려져 있다.
- 23) Furaneole 이와 같은 반응성으로 인해 furaneole cysteine의 함량이 증가할수록 기호도가 증가했다고 생각되어 진다. Cysteine과 thiamin의 상관관계를 살펴보면, cysteine 함량이 높고 thiamin 함량은 낮은 범위에서 또는 cysteine과 thiamin함량이 모두 높은 범위에서 기호도가 높은 경향을 보여주었다(Fig. 3B). Cysteine과 마늘함량에 있어서는 cysteine과 마늘분말의 함량이 모두 낮은 범위이거나 모두 높은 경우에 기호도가 높았다(Fig.
- 3B). Cysteine과 마늘함량에 있어서는 cysteine과 마늘분말의 함량이 모두 낮은 범위이거나 모두 높은 경우에 기호도가 높았다(Fig. 3C). Wu 등(10)은 효소분해에 의해 생성된 HVP로부터 쇠고기 향을 가진 reaction flavor를 개발하기 위하여 반응표면 분석법을 사용하여 반응조건 및 ribose와 cysteine 양을 최적화하였으며, 높은 pH, 낮은 함량의 cysteine에서 쇠고기향이 강하게 생성되었다고 보고하였다.
- Ribose, phospholipid, methionine이 제거되었을 때는 QDA 프로필이 original과 큰 차이를 보이지 않았다. Cysteine을 제거시켰을 때 기호도가 가장 감소하였으며, 그 다음으로 furaneol, thiamin, 마늘분말의 순서로 기호도가 감소하였다 (Table 6). 즉 전구물질 조성 중 cysteine이 가장 중요한 역할을 한다는 것을 의미하며, 그 다음으로 furaneol, thiamin, 마늘분말이 중요한 전구물질임을 의미한다.
- Omission test에 의해 구운 쇠고기향 생성에 중요한 역할을 하는 전구물질을 선정한 결과cysteine, furaneol, thiamin 및 마늘분말이었다. HVR 5% ribose, 5% methionine, 5% phospholipid# 기본 base로 하고, cysteine, furaneol, thiamin, 그리고 마늘분말을 독립변수로 하여 반응표면분석법을 행한 결과 전구물질의 최적조성은 7.7% cysteine, 7.3% furaneol, 2.1% thiamin 및 6.9% 마늘 분말로나타났다.
- 5% 첨가시 좋은 구운 쇠고기향이 생성되었다. Omission test에 의해 구운 쇠고기향 생성에 중요한 역할을 하는 전구물질을 선정한 결과cysteine, furaneol, thiamin 및 마늘분말이었다. HVR 5% ribose, 5% methionine, 5% phospholipid# 기본 base로 하고, cysteine, furaneol, thiamin, 그리고 마늘분말을 독립변수로 하여 반응표면분석법을 행한 결과 전구물질의 최적조성은 7.
- 5~8). 그 결과 ftuaneol과의 반응(시료 no. 6)에 의해 구운 쇠고기 향이 발현됨을 알 수 있었다. 그 외에 아미노산 및 phospholipid등 여러가지 전구물질을 반응시켜본 결과 구운 쇠고기향을 생성하는 전구물질조성으로 HVP, ribose, cysteine, furaneol, thiamin, methionine, 마늘 분말 및 phospholipid를 결정하였다(시료 no.
- 2). 먼저 cysteine 이 제거 되었을 때 구운 쇠고기향의 강도가 현저하게 감소하였으며, QDA 프로필도 original시과 큰 차이가 있음을 알 수 있었다. 그외에 furaneol, thiamin, 마늘분말이 제거되었을 때 쇠고기 향이 감소하였으며, QDA 프로필도 original과 차이가 있었다.
- 7313이었다. 반응표면분석 결과 안장점을 나타내어 능선분석을 통해 최적점을 구해본 결과 Table 9에 나타낸 바와 같이 최적 전구물질조성은 7.7% cysteine, 7.3% furaneol, 2.1% thiamin 및 마늘분말6.9%로 나타났다. 따라서 고온 , 고압 반응기에서 구운 쇠고기 향을 생산하기 위한 전구물질의 조성 및 반응조건은 HVP,5% ribose, 5% methionine, 5% phospholipid, 7.
- 선정 하였다. 선정된 전구물질조성을 고온 ·고압 반응기를 이용하여 구운 쇠고기향 생성에 영향을 주는 반응조건들을 알아본 결과, 최적 반응조건은 130℃, 교반 속도 100 rpm 및 반응시간 1시간에 수분 7.5% 첨가시 좋은 구운 쇠고기향이 생성되었다. Omission test에 의해 구운 쇠고기향 생성에 중요한 역할을 하는 전구물질을 선정한 결과cysteine, furaneol, thiamin 및 마늘분말이었다.
- 파악된 용어는 oily, burnt, salty, beef soup, beef jerky, sweet, 그리고 fishy였다. 전체적인 향의 강도는 omission test시 모든 전구물질을 첨가한 상태에서 반응을 시킨 original에 비해 각 전구물질을 제거한 반응에 서약해졌으며, 제거된 전구물질의 종류에 따라 파악된 각각 의향 특성별로 감소 정도도 차이가 있었다(Fig. 2). 먼저 cysteine 이 제거 되었을 때 구운 쇠고기향의 강도가 현저하게 감소하였으며, QDA 프로필도 original시과 큰 차이가 있음을 알 수 있었다.
- 수분함량이 낮을 경우 반응이 제대로 일어나지 않았으며, 반대로 수분함량이 너무 높을 경우에는 반응 생성물의 향도 원하지 않는 방향으로 변했을 뿐 아니라 반응물의 형태도 좋지 않았다. 즉, HVP에 대해 중량비로 7.5%의 증류수를 첨가했을 경우 구운 쇠고기향이 생성되었음은 물론이며, 반응시킨 후 상온에서 냉각하고 이를 분말화 할 수 있었다. 그러나 수분함량이 많은 경우 상온에서 방치해도 분말화 하는데 어려움이 있었다.
- Omission test를 실시하기에 앞서 모든 전구물질을 첨가한 상태에서 반응을 시킨 후 반응생성물을 관능검사 요원들에게 제공하여 느껴지는 관능적 특성들을 서술하게 하고 공통되는 용어를 파악하였다. 파악된 용어는 oily, burnt, salty, beef soup, beef jerky, sweet, 그리고 fishy였다. 전체적인 향의 강도는 omission test시 모든 전구물질을 첨가한 상태에서 반응을 시킨 original에 비해 각 전구물질을 제거한 반응에 서약해졌으며, 제거된 전구물질의 종류에 따라 파악된 각각 의향 특성별로 감소 정도도 차이가 있었다(Fig.
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