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문제 정의
- 본 연구는 난백거품 형성 능력 및 안정성의 정확한 평가를 위하여 거품 형성시 투입된 시료의 양, whipping 시간 및 속도 등을 조절하여 표준화된 측정방법을 제시하고자 하였으며 측정방법의 재현성을 검증하여 산업체에서 간편하게 적용되는 것을 목적으로 실시하였다.
- Franke and Kie ling(13)는 건조 온도나 시료의 분무시 가해지는 압력에 따라 분무 건조 전란 분말의 기능 특성이 달라질 수 있음을 보고하였으나 변화된 기능 특성을 설명할 수 있는 난백단백질들의 구조적 변성이나 소수성, SH 함량 등의 변화는 조사하지 않았다. 현재 본 연구팀에서는 건조과정에서 일어나는 단백질의 변화가 거품 형성 능력 및 안정성에 미치는 영향을 조사하고 있다.
제안 방법
- 거품 형성용기의 바닥면은 Fig. 1(b)와 같이 일정한 크기(2 mm)와 간격의 구멍을 내어 시간의 경과에 따른 거품안정성을 평가하였다. 거품 형성 시 용기의 바닥면과 동일한 크기의 실리콘 패드를 용기 바닥에 장착하여 거품 형성 중 시료의 유출을 완벽히 차단하였다.
- 거품 부피의 측정 후 용기 바닥면의 실리콘 패드를 제거하고 drainage testing unit(Fig. 1(c))으로 교체하였으며 일정 시간 간격으로 액화된 거품의 무게를 digital balance(Ohaus, USA)를 이용하여 측정하였다. 거품 생성능력과 안정성의 평가 시에는 냉장저장 중인 달걀을 상온에 1시간 방치하여 시료의 온도 차이에 의한 거품 생성능력 및 안정성의 변화를 최소화하였다.
- 거품 측정장치는 시료의 저항에 따른 교반 속도의 변화가 보정될 수 있는 electronic heavy duty stirrer(IKA, Nara, Japan)를 사용하였으며 주방용 거품기에 사용되는 것과 동일한 프로펠러를 장착하여 시료의 양(60-80 g), 교반시간(1-3분), 교반속도 (1, 000-1, 400rpm)를 변화시키며 거품 형성의 최적 조건을 설정하였다. 거품 형성의 측정시에는 Fig.
- 1(b)와 같이 일정한 크기(2 mm)와 간격의 구멍을 내어 시간의 경과에 따른 거품안정성을 평가하였다. 거품 형성 시 용기의 바닥면과 동일한 크기의 실리콘 패드를 용기 바닥에 장착하여 거품 형성 중 시료의 유출을 완벽히 차단하였다. 거품 부피의 측정 후 용기 바닥면의 실리콘 패드를 제거하고 drainage testing unit(Fig.
- 거품 형성을 위한 최적 시료량(70g)을 결정한 후 whipping 속도 및 시간에 따른 거품 형성능력을 측정하였다. Table 1과 같이 형성된 거품의 overrune whipping 속도(1,000-1, 400 rpm) 및 시간의 증가(1-3분)에 따라 증가하는 경향을 나타냈으나 1,200rpm, 2분 이상의 조건에서는 whipping 속도 및 시간의 증가에 따라 생성된 거품 부피의 유의적인 증가는 나타나지 않았다.
- 거품 생성능력과 안정성의 평가 시에는 냉장저장 중인 달걀을 상온에 1시간 방치하여 시료의 온도 차이에 의한 거품 생성능력 및 안정성의 변화를 최소화하였다. 또한 동일한 조건에서 20회 반복 측정하여 평가 방법의 재현성을 검증하였다.
- 그러나 거품의 정량적 이동은 현실적으로 쉽지 않으며 많은 측정 오차를 일으킬 수 있다. 본 실험에서는 거품의 형성시 구멍이 뚫린 용기의 바닥면을 동일한 크기의 siHcon 마개로 덮어 시료의 손실 없이 거품을 형성하였으며 거품의 형성 후 마개를 제거하고 Fig. 1(c)와 같은 drainage test unit으로 옮겨 신속한 거품안정성 측정이 가능하도록 하였다.
- 신선한 계란을 4주까지 4oC에서 저장하며 저장기간에 따른 거품 형성능력 및 안정성의 변화를 측정하였다. 난백의 거품 형성능력은 조사된 저장기간 동안 유의적인 차이가 나타나지 않은 반면 거품안정성의 경우 저장 2주 경과 후부터 유의적으로 감소하였다(p<0.
- 앞서 제시한 거품 형성능력 및 안정성 평가 방법의 유용성을 조사하기 위하여 신선한 난백, 신선한 난백을 동결건조하여 제조한 동결건조 난백분말 및 상업용 난백분말의 거품 형성능력과 안정성을 측정하였다(Fig. 4). 신선한 난백과 동일한 고형분 함량을 가지도록 분말을 증류수에 용해시켜 측정한 시료의 거품 형성 능력은 신선한 난백, 동결 건조 난백, 분무건조 난백의 순으로 높은 것으로 나타났으며 형성된 거품의 overrun을 기준으로 하였을 때 동결건조 분말의 거품 형성 능력은 신선 난백의 80%, 분무 건조 난백은 40% 수준으로 유의적으로 감소하였다 (P<0.
- 초기 시료량의 변화가 거품 overrun에 미치는 효과를 조사하기 위하여 1,000rpm, 2분으로 whipping 조건을 고정하고 신선한 난백의 거품 overrun을 측정하였다. Fig.
-
거품 형성 능력 및 안정성의 재현성 평가
평가방법의 재현성을 검증하기 위하여 위의 실험에서 설정된 whipping 조건(시료량 70 g, whipping 속도 1, 200 rpm, whipping 시간 2분)에서 신선한 난백의 거품 형성능력을 20회 반복측정하였다(Fig. 3(a)).
- 표준화된 방법의 실용성을 검증하기 위하여 신선한 난백, 동결 건조 난백, 분무 건조 난백분의 거품 형성 능력과 안정성의 차이를 조사하였으며, 신선란을 4oC에서 4주간 저장하며 저장 기간에 따른 거품 형 성능력과 안정성의 변화를 측정하였다.
- 1(a)에서 제시된 바와 같이 회전축과 거품 형성용기의 벽면거리 및 프로펠러의 최하단과 바닥면의 거리를 일정하게 유지하여 프로펠라 회전 시 발생하는 원심력에 의한 거품 형성 저해를 제거하였다. 형성된 거품의 부피는 거품 형성용기 벽면에 표시된 눈금선(100-1,000 mL, 10mL 간격)을 읽어 측정하였으며 ovenun(%)으로 나타내었다.
대상 데이터
- 난백은 조인(주)에서 공급한 신선한 달걀을 할란하여 난황을 제거한 후 사용하였으며 동일한 난백을 동결건조하여 동결건조 난 백을 제조하였다. 분무건조로 제조된 상업용 난백분말은 Ovonor(France)사의 제품을 사용하였다.
- 백을 제조하였다. 분무건조로 제조된 상업용 난백분말은 Ovonor(France)사의 제품을 사용하였다.
데이터처리
- 모든 실험은 3회 이상 반복 측정하였으며, 결과의 통계분석은 Minitab Ver. 13.1 (Minitab inc., USA)을 이용하였다. 처리 구간의 유의적 차이 (p <0.
- , USA)을 이용하였다. 처리 구간의 유의적 차이 (p <0.05)는 ANOVA와 Tukey의 다중비교 검정법을 사용하였다.
성능/효과
- 05). 거품안정성의 경우에도 신선한 난백이 일정 시간 내 액화된 양이 가장 작아 유의적으로 높은 안정성을 나타냈으며 동결 건조 난백과 분무건조 난백 간에도 유의적인 차이가 관찰되었다(P<0.05). 이 결과는 본 연구에서 사용한 평가방법을 이용하여 각 시료의 거품 형성 능력 및 안정성의 차이를 효과적으로 구별해 낼 수 있음을 의미하며 건조 과정 중 거품 형성에 중요한 역할을 수행하는 단백질의 변화가 일어나는 것으로 생각할 수 있다.
- Davis와 Foe-geding(12)은 본 실험에서와 같이 foam lamellae를 통하여 구멍난 용기의 바닥면으로 유출되는 시료의 양을 측정하였으며 액화된 시료가 전체거품무게의 50%가 되는데 소요되는 시간으로 표현하였다. 본 연구에서 제시한 표현 방법은 거품의 안정성과 실제 가공 공정시 소요되는 시간을 고려하여 특정 시간 내의 안정성 지표로 활용할 수 있을 것으로 생각되며 30분 이상의 경과 시에는 모두 높은 재현성이 관찰되었다(결과 미제시).
- 본 연구에서는 거품안정성 평가의 모든 경우 거품 형성 직후부터 90분까지 15분 간격으로 drainage weight의 변화를 모두 측정하였으나 결과의 표현시에는 45분 후 측정한 drainage weight로 나타내었다. Fig.
- 4). 신선한 난백과 동일한 고형분 함량을 가지도록 분말을 증류수에 용해시켜 측정한 시료의 거품 형성 능력은 신선한 난백, 동결 건조 난백, 분무건조 난백의 순으로 높은 것으로 나타났으며 형성된 거품의 overrun을 기준으로 하였을 때 동결건조 분말의 거품 형성 능력은 신선 난백의 80%, 분무 건조 난백은 40% 수준으로 유의적으로 감소하였다 (P<0.05). 거품안정성의 경우에도 신선한 난백이 일정 시간 내 액화된 양이 가장 작아 유의적으로 높은 안정성을 나타냈으며 동결 건조 난백과 분무건조 난백 간에도 유의적인 차이가 관찰되었다(P<0.
- 05). 이 결과는 본 연구에서 사용한 평가방법을 이용하여 각 시료의 거품 형성 능력 및 안정성의 차이를 효과적으로 구별해 낼 수 있음을 의미하며 건조 과정 중 거품 형성에 중요한 역할을 수행하는 단백질의 변화가 일어나는 것으로 생각할 수 있다.
- 3(a)). 측정된 거품의 평균 overrune 622.8%, 표준편차는 29.4로서 매우 높은 재현성을 나타내었으며 거품 부피의 측정 시 나타난 오차의 일부는 측정과정 중 시료의 방치 시간 차이 및 시료의 불균일성에 따른 것으로 판단된다. 따라서 거품 형성 전 시료의 온도 및 상온방치 시간을 조절할 경우보다 정확한 거품 형 성 능력의 평가가 가능할 것으로 생각된다.
후속연구
- 4로서 매우 높은 재현성을 나타내었으며 거품 부피의 측정 시 나타난 오차의 일부는 측정과정 중 시료의 방치 시간 차이 및 시료의 불균일성에 따른 것으로 판단된다. 따라서 거품 형성 전 시료의 온도 및 상온방치 시간을 조절할 경우보다 정확한 거품 형 성 능력의 평가가 가능할 것으로 생각된다. 또한 거품의 생성량을 초기 시료의 부피에 대한 증가량으로 표현한 경우에도 동일한 결과가 관찰되었으며 따라서 산업적 응용을 위해서는 단순히 생성된 거품의 부피를 측정하여 시료의 거품 형성능력을 비교하여도 문제가 없을 것으로 판단된다.
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