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문제 정의
- 이에 본 연구에서는 단호박을 이용하여 새로운 가공식품의 중간소재로 개발하고자 산업적으로 많이 사용되고 있는 열풍, 진공건조와 새로운 건조방법 의 적용의 일환으로 선정한 냉풍건조에 앞서 건조시 발생되는 문제점을 보완하기 위해 여러 가지 잇점을 줄 수 있는 삼투건조를 전처리로 행하고 각각 열풍, 진공, 냉풍건조한 후 품질특성을 비교 평가하여 가장 적합한 건조방법을 찾고자 하였다.
가설 설정
- 2)Values are mean ± SD (n=3).
제안 방법
- 냉풍건조를 위하여 Fig. 1과 같은 냉풍건조장치를 제작하였으며 상단에 blower와 하단에 suction fan을 달아 하강냉풍을 형성하도록 하였으며 이때 냉풍의 속도는 3 m/sec 정도로 건조하였다. 냉풍의 온도는 10℃로 설정 하여 삼투 처리한 단호박을 3일간 건조하였다.
- 단호박을 이용하여 새로운 가공제품을 개발하고자 여러가지 잇점을 줄 수 있는 삼투건조를 최적조건에서 처리하고 산업적으로 많이 사용되고 있는 열풍, 진공건조와 새로운 건조방법의 적용을 위해 선정한 냉풍건조를 행한 후 품질특성을 비교 평가하였다. 삼투처리 후 열풍, 진공, 냉풍건조된 단호박의 수분함량은 sucrose로 삼투처 리한 경우가 모든 건조방법에서 glucose 처 리구보다 낮았으며 , 건조방법에 따른 비타민 C의 함량은 glucose로 삼투처리 후 냉풍건조한 경우가 35.
- 대류형 열풍건조기(Model. EDO-L Dae rim Instrument Co., Tokyo, Japan)를 이용하여 ]05℃에서 항량이 될 때까지 건조하여 수분함량으로 결정하였고 대조구 의 수분함량은 80.38%였다.
- 삼투건조시 agent로 glucose와 sucrose를 이용하여 23℃, 52°Brix, 80분의 조건하에서 삼투처리한 후 수 초간 세척하여 시료 표면에 부착된 당을 제거하고 건조하였다.
- 삼투처리 후 다양한 건조방법에 따라 건조된 단호박의 표면구조를 관찰하기 위해 각 시료에 gold ion coating한 후 주사전자현미경(scanning electron microscope: S-4300, Hitachi, Tokyo, Japan)을 이용하여 측정하였다.
- 삼투처리 후 열풍, 진공, 냉풍건조한 단호박의 색도변화를 L값(lightness), a값(redness), b값(yellowness) 그리고 전반적인 색차로 나타내었다. Table 2에서 보는 바와 같이 명도를 나타내 는 L값은 생 단호박과 비교하여 삼투처리 시 약간의 증가가 있음을 보여주었고 삼투처리 후 열풍, 진공건조에서는 감소되는 경향이 었으며 냉 풍건조에서 는비교적 생 단호박과 유사하였다.
- 나타내었다. 삼투처리한 단호박을 진공건조 및 열풍건조를 행한 경우 고온에서 건조가 진행됨으로 인해 수분함량의 변화가 심하여 1시간 간격으로 수분함량을 측정하였고, 냉풍건조는 12시간 단위로 측정하여 건조속도를 구하였다. 건조방법에 따른 건조속도를 살펴보면, 건조초기에는 열풍건조의 건조속도가 진공건조에 비해 빠르게 진행되었으나 건조시간이 증가할수록 진공건조를 행한 처리구의 건조속도가 증가함을 확인할 수 있었다.
- 색도의 측정 은 색차계(CR-200, Minolta Co., Tokyo, Japan)를 사용하여 L값(lightness), a값(redness) 및 b값(yellowness)을 측정하였고, 전반적인 색차는 아래 식으로 나타내었다. 이때 standard plate의 L, a, b값은 각각 97.
- 진공건조는 진공건조기 (VOC-300SD, Rikakikai Co., Tokyo, Japan)를 이용하여 60℃, 70 mmHg에서 삼투 건조 처리한 단호박을 12시간 건조하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용한 단호박은 경북북부 지역에서 재배된 것으로 일반 재래시장에서 구입했으며, 2.5X2.5X0.5 cm 크기의 slab 형태로 무게가 1.7±0.1 g이 되 게 절단하여 사용하였다.
이론/모형
- 비타민 C 함량은 각 시료 일정량에 5% metaphosphoric acid 용액을 가하여 마쇄한 후 같은 용액으로 100 mL가 되게 정용한 다음 원심 분리한 것을 측정용 시료로 하여 2,4-dini-trophenylhydrizine(DNP) 비색법을 이용하여 540 nm에서 흡광도를 측정하였으며, 비타민 CCascrobic acid)의 검량선에 의해 정량하였다.
성능/효과
- 인 색차로 나타내었다. Table 2에서 보는 바와 같이 명도를 나타내 는 L값은 생 단호박과 비교하여 삼투처리 시 약간의 증가가 있음을 보여주었고 삼투처리 후 열풍, 진공건조에서는 감소되는 경향이 었으며 냉 풍건조에서 는비교적 생 단호박과 유사하였다. 적색도를 나타내는 a값은 열풍건조를 제외한 각 건조방법에서 생단호박에 비해 높은 값을 나타내었으며, 황색도를 나타내는 b값은 삼투처리 후 냉풍건조한 경우 약간의 증가가 발견되었다.
- Z/E값을 살펴보면 삼투처리 후 열풍건조를 행한 처 리구의 변화가 가장 크게 나타나, 열에 의한 손실로 인해 열풍건조에서 많은 변화가 일어난다는 Yang과 Atallah(19)의 보고와 유사하였다. rz리고, glucose를 이용한 삼투처 리가 sucrose 처 리구보다 건조후 Z/E값의 변화가 비교적 작은 것으로 나타나 건조 단호박제조를 위한 효과적인 삼투용액임을 확인하였다.
- 2에 나타내었다. 건조 단호박의 표면구조는 삼투용액과 건조방법에 따라 상이하였는데, 삼투처리 후 냉풍건조된 단호박을 제외하고 열풍 및 진공건조된 단호박의 조직 손상이 크게 나타났다. Saurel 등(20)은 삼투처리시 세포벽의 수축이 일어나며 이것은 세포내의 수분손실에 기인한다고 보고하였다.
- 건조 단호박의 표면구조는 삼투용액과 건조방법에 따라 상이하였는데, 삼투처리 후 냉풍건조된 단호박을 제외하고 열풍 및 진공건조된 단호박의 조직 손상이 크게 나타났다. 건조방법 및 건조시간에 따른 수분함량과 비타민 C함량을 살펴보면 수분함량의 경우 건조효율성을 고려할 때 sucrose로 삼투처리 후 진공건조한 단호박이 가장 우수하였으나, 비타민 C함량에서는 glucose로 삼투처리 후 냉풍건조한 단호박이 가장 양호하였다. 삼투용액 에 따른 건조방법별 건조속도는 sucrose로 삼투처리한 단호박의 건조속도가 glucose 처리구보다 빠름을 알 수 있었다.
- 삼투처리한 단호박을 진공건조 및 열풍건조를 행한 경우 고온에서 건조가 진행됨으로 인해 수분함량의 변화가 심하여 1시간 간격으로 수분함량을 측정하였고, 냉풍건조는 12시간 단위로 측정하여 건조속도를 구하였다. 건조방법에 따른 건조속도를 살펴보면, 건조초기에는 열풍건조의 건조속도가 진공건조에 비해 빠르게 진행되었으나 건조시간이 증가할수록 진공건조를 행한 처리구의 건조속도가 증가함을 확인할 수 있었다. 이러한 현상은 열풍건조의 경우 건조가 진행될수록 시료 표면적의 수축으로 건조속도에 영향을 미 친다고 알려져 있다(24).
- 진공건조된 단호박은 세포조직의 손상은 나타났으나 주름은 관찰할 수 없었고 열풍건조에 비해 세포의 붕괴현상이 덜 진행됨을 확인하였으며; glucose로 삼투 처리된 단호박의 조직이 sucrose로 삼투처리 된 단호박의 조직 보다 양호하였는데, 이는 삼투처리시 glucose가 sucrose보다 당의 코팅효과가 우수하여 세포조직을 더 잘 보호하기 때문이라고 사료된다. 냉풍건조의 경우 열풍, 진공건조된 단호박과 비교시 세포의 형태를 뚜렷하게 관찰할 수 있었으며 세포의 모양이 균일하게 유지되고 있음을 확인하였다. 또한, glucose로 삼투처리 후 냉풍건조된 단호박이 sucrose로 처리한 단호박보다 세포조직이 치밀하고 덜 손상되었음을 알 수 있었다.
- 이러한 결과는 삼투처리동안 비타민 C의 손실은 있지만, 삼투 후 건조처리 중에는 당이 보호작용을 하여 비타민 C의 손실을 최소화한다는 Flink(23)의 보고와 유사하였다. 따라서, 건조효율에서는 진공건조공정이 가장 우수하였으나, 영양성분의 보존적인 측면에서는 냉풍건조가 효과적임을 확인하였다.
- 냉풍건조의 경우 열풍, 진공건조된 단호박과 비교시 세포의 형태를 뚜렷하게 관찰할 수 있었으며 세포의 모양이 균일하게 유지되고 있음을 확인하였다. 또한, glucose로 삼투처리 후 냉풍건조된 단호박이 sucrose로 처리한 단호박보다 세포조직이 치밀하고 덜 손상되었음을 알 수 있었다.
- 비타민 C함량은 fresh 상태에서 62.24 mg/100 g이었으며 glucose 및 sucrose를 이용한 삼투건조 후의 함량은 각각 50.38 mg/100 g과 43.04 mg/100 g으로 나타나 glucose의 비타민 C 잔존율이 sucrose보다 우수함을 알 수 있었다. Youn 등(18)은 사과의 삼투건조시 고농도의 당이 보호작용을 하여 비타민 C의 손실을 적게 한다고 보고하였는데 삼투효과가 비교적 우수한 이ucose가 비 타민 C의 손실을 적게 하는 것임을 확인하였다.
- 건조방법 및 건조시간에 따른 수분함량과 비타민 C함량을 살펴보면 수분함량의 경우 건조효율성을 고려할 때 sucrose로 삼투처리 후 진공건조한 단호박이 가장 우수하였으나, 비타민 C함량에서는 glucose로 삼투처리 후 냉풍건조한 단호박이 가장 양호하였다. 삼투용액 에 따른 건조방법별 건조속도는 sucrose로 삼투처리한 단호박의 건조속도가 glucose 처리구보다 빠름을 알 수 있었다.
- 열풍 및 진공건조공정이 냉풍건조에 비해 건조효율이 좋았으며, 냉풍건조는 다른 건조방법에 비해 서서히 건조가 진행됨을 확인하였다. 삼투용액별로는 거의 비슷한 경향을 나타내었으며, glucose로 당침 한 처 리구가 sucrose 처 리구보다 건조시간에 따른 수분함량이 높음을 알 수 있었다. 이러한 결과는 Lerici 등(22)이 보고한 것처럼 삼투처리시 당이 표면에 남아있어 건조를 지연시켰기 때문으로 사료된다.
- 비교 평가하였다. 삼투처리 후 열풍, 진공, 냉풍건조된 단호박의 수분함량은 sucrose로 삼투처 리한 경우가 모든 건조방법에서 glucose 처 리구보다 낮았으며 , 건조방법에 따른 비타민 C의 함량은 glucose로 삼투처리 후 냉풍건조한 경우가 35.69 mg/100 g으로 가장 높게 측정되었다. 전반적으로 침지용액에 따른 L, a, b값은 유사한 경향이 었으며, 냉풍건조가 색도변화가 가장 작게 일어나 생단호박의 색상과 유사하였다.
- 3에 나타내었다. 삼투처리 후 열풍건조와 진공건조를 한 경우 건조 후 3시 간까지는 빠르게 수분함량이 감소하였지만, 9시간 이후로는 수분함량의 변화가 거의 없는 것으로 나타나 사실상 건조가 완료되 었음을 보여주었다. 냉풍건조의 경우 1일 까지는 급격한 수분함량의 감소가 일어났으나 1.
- 삼투처리전 단호박의 수분함량은 80.38%이었으며, 삼투처리 후 수분함량은 sucrose의 경우 62.54%, glucose의 경우는 55.23%로 생 과에 비해 각각 22%, 31% 정도의 수분감소가 일어 났으며, glucose가 sucrose에 비해 삼투건조 효과가 높았다. 열풍, 진공, 냉풍건조후의 수분함량은 sucrose로 삼투처리한 경우가 모든 건조방법에서 glucose 처리구보다 낮았으며, sucrose로 삼투처리 후 냉풍건조한 구간이 13.
- 5일 이후부터는 수분함량이 완만하게 감소되었으며, 2일 이후에는 수분함량의 변화가 없는 것으로 나타났다. 열풍 및 진공건조공정이 냉풍건조에 비해 건조효율이 좋았으며, 냉풍건조는 다른 건조방법에 비해 서서히 건조가 진행됨을 확인하였다. 삼투용액별로는 거의 비슷한 경향을 나타내었으며, glucose로 당침 한 처 리구가 sucrose 처 리구보다 건조시간에 따른 수분함량이 높음을 알 수 있었다.
- 23%로 생 과에 비해 각각 22%, 31% 정도의 수분감소가 일어 났으며, glucose가 sucrose에 비해 삼투건조 효과가 높았다. 열풍, 진공, 냉풍건조후의 수분함량은 sucrose로 삼투처리한 경우가 모든 건조방법에서 glucose 처리구보다 낮았으며, sucrose로 삼투처리 후 냉풍건조한 구간이 13.87%로 가장 낮았다. 이와 같이 건조 후 수분함량이 13.
- Table 2에서 보는 바와 같이 명도를 나타내 는 L값은 생 단호박과 비교하여 삼투처리 시 약간의 증가가 있음을 보여주었고 삼투처리 후 열풍, 진공건조에서는 감소되는 경향이 었으며 냉 풍건조에서 는비교적 생 단호박과 유사하였다. 적색도를 나타내는 a값은 열풍건조를 제외한 각 건조방법에서 생단호박에 비해 높은 값을 나타내었으며, 황색도를 나타내는 b값은 삼투처리 후 냉풍건조한 경우 약간의 증가가 발견되었다. 전반적으로 침지용액에 따른 L, a, b 값은 유사한 경향이 었으며, 냉풍건조에서 색도변화가 가장 작게 일어나 생단호박의 색상과 유사하였다.
- 열풍건조된 단호박의 경우 삼투용액의 종류에 상관없이 세포조직의 손상이 심하였으며 세포전체에 주름이 관찰되었는더, 이러한 현상은 높은 온도에서 장시간 침지시 수분손실에 의한 원형질분리와 함께 열풍에 의해 조직의 손상이 증가된 것으로 나타나 Yoon 등(21)의 연구 결과와 유사한 경향이었다. 진공건조된 단호박은 세포조직의 손상은 나타났으나 주름은 관찰할 수 없었고 열풍건조에 비해 세포의 붕괴현상이 덜 진행됨을 확인하였으며; glucose로 삼투 처리된 단호박의 조직이 sucrose로 삼투처리 된 단호박의 조직 보다 양호하였는데, 이는 삼투처리시 glucose가 sucrose보다 당의 코팅효과가 우수하여 세포조직을 더 잘 보호하기 때문이라고 사료된다. 냉풍건조의 경우 열풍, 진공건조된 단호박과 비교시 세포의 형태를 뚜렷하게 관찰할 수 있었으며 세포의 모양이 균일하게 유지되고 있음을 확인하였다.
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