청징 사과주스 제조시 원심분리를 이용한 청징보다는 한외여과 또는 혼합처리에 의하여 효율적인 청징 사과주스를 제조할 수 있는 것으로 나타났다. 원심분리시 회전속도가 높고 저온에서 공정을 행할수록 청징효과가 개선되어 회전속도 증가뿐만 아니라 저온의 효과가 매우 뚜렷했다. 원심분리시 최적조건은 $5^{\circ}C$, 10,000rpm에서 10분이었다. 한외여과시 공정조건에 관계없이 청징효과가 매우 우수한 것으로 나타났는데, 한외여과 최적 공정조건은 투과플럭스와 청징효과를 고려해 볼 때 온도 및 압력이 각각 $45^{\circ}C$, 150 kPa이었다. 혼합공정 후에 청징효과가 뚜렷하게 개선되지 않았는데 이는 한외여과 공정을 거치면서 이미 일정 수준의 청징이 이루어 졌음을 의미한다. 한외여과 공정의 효율성은 색도의 변화에서도 간접적으로 측정할 수 있었는데 한외여과 처리된 시료의 L*값과 ${\Delta}E$는 가장 높고 반면 a*값은 가장 낮은 것으로 나타났다. 전반적으로 비교하여 볼 때 한외여과 방법이 고품질의 청징 사과주스를 제조하는데 우수한 것으로 판단되며 또한 배제액 중의 고형성분은 식이섬유 강화 주스 제조 시에 첨가될 수 있는 이점이 있다.
청징 사과주스 제조시 원심분리를 이용한 청징보다는 한외여과 또는 혼합처리에 의하여 효율적인 청징 사과주스를 제조할 수 있는 것으로 나타났다. 원심분리시 회전속도가 높고 저온에서 공정을 행할수록 청징효과가 개선되어 회전속도 증가뿐만 아니라 저온의 효과가 매우 뚜렷했다. 원심분리시 최적조건은 $5^{\circ}C$, 10,000rpm에서 10분이었다. 한외여과시 공정조건에 관계없이 청징효과가 매우 우수한 것으로 나타났는데, 한외여과 최적 공정조건은 투과플럭스와 청징효과를 고려해 볼 때 온도 및 압력이 각각 $45^{\circ}C$, 150 kPa이었다. 혼합공정 후에 청징효과가 뚜렷하게 개선되지 않았는데 이는 한외여과 공정을 거치면서 이미 일정 수준의 청징이 이루어 졌음을 의미한다. 한외여과 공정의 효율성은 색도의 변화에서도 간접적으로 측정할 수 있었는데 한외여과 처리된 시료의 L*값과 ${\Delta}E$는 가장 높고 반면 a*값은 가장 낮은 것으로 나타났다. 전반적으로 비교하여 볼 때 한외여과 방법이 고품질의 청징 사과주스를 제조하는데 우수한 것으로 판단되며 또한 배제액 중의 고형성분은 식이섬유 강화 주스 제조 시에 첨가될 수 있는 이점이 있다.
Clarified apple juice was prepared using different clarification methods including centrifugation, ultrafiltration (UF), and combined treatment (CT). Effects of clarification methods as well as other qualify parameters were investigated Clarification was clearly improved with an increase in centrifu...
Clarified apple juice was prepared using different clarification methods including centrifugation, ultrafiltration (UF), and combined treatment (CT). Effects of clarification methods as well as other qualify parameters were investigated Clarification was clearly improved with an increase in centrifugation speed and towering temperature. Especially, lowering the temperature led to a decrease in turbidity values at 5,000 rpm. The optimum condition for centrifugation process was $5^{\circ}C$ and 10,000 rpm, respectively. UF and CT were very effective to produce clarified apple juice. The optimum condition of UF process was $45^{\circ}C$ and 150 kPa considering flux and turbidity. L*-values were increased while a*-values were decreased significantly after clarification regardless of methods (P<0.05). Vitamin C was most retained in the clarified samples using CT.
Clarified apple juice was prepared using different clarification methods including centrifugation, ultrafiltration (UF), and combined treatment (CT). Effects of clarification methods as well as other qualify parameters were investigated Clarification was clearly improved with an increase in centrifugation speed and towering temperature. Especially, lowering the temperature led to a decrease in turbidity values at 5,000 rpm. The optimum condition for centrifugation process was $5^{\circ}C$ and 10,000 rpm, respectively. UF and CT were very effective to produce clarified apple juice. The optimum condition of UF process was $45^{\circ}C$ and 150 kPa considering flux and turbidity. L*-values were increased while a*-values were decreased significantly after clarification regardless of methods (P<0.05). Vitamin C was most retained in the clarified samples using CT.
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문제 정의
본 연구에서는 원심분리, 한외여과(UF) 및 혼합처리(원심분리, 효소처리 후한외여과; combined treatment, CT)를 도입해 청징주스 를 제조한 후 이화학적 특성을 분석하였다. 또한 반응 표면 분석법 (response surface methodology, RSM) 을 이용하여 청징조건에 따른 탁도 · 색도 및 일반 성분을 분석하여 고품질 사과 주스 제조를 위한 실험적 기초자료로 제시하고자 한다.
제안 방법
03% pectinase, 40℃, 60 mEn)는 Sohn 등 ⑷의 연구와 동일한 방법으로 실행하였다. 각 공정이 끝난 뒤 0.1% NaOH 용액으로 시스템 전체를 세척한 후 약 30분 동안 증류수로 다시 세척한 후 초기 증류수의 투과 유속과 비교하였다.
반응표면 분석을 통한 최적청징 효과를 살펴보기 위하여 Table 1의 독립변수, 온도(5, 25, 45℃) 및 압력(50, 100, 150 kPa)을 각각 3가지 수준으로 설정하고 종속 변수 즉 탁도의 변화를 살펴보았다. 그 결과 모든 조건에서 공정변수와 상관없이 탁도값이 0.
따라서 국내산 과실로 제조되고 있는 대표적인 과실 음료 중의 하나인 사과주스의 가공 방법에 따른 품질 변화를 규명하기 위해 다양한 청징기법을 이용한 주스 제조의 가공 공정연구가 요구되는 단계이며, 더욱이 소비자들의 기호가 갈수록 고급화 다양화되는 것에 발맞추어 고품질의 사과 가공식품의 제조 및 최적가공 공정조건을 수립하고 여러 가공기법을 비교 · 분석할 필요성이 있다. 본 연구에서는 원심분리, 한외여과(UF) 및 혼합처리(원심분리, 효소처리 후한외여과; combined treatment, CT)를 도입해 청징주스 를 제조한 후 이화학적 특성을 분석하였다. 또한 반응 표면 분석법 (response surface methodology, RSM) 을 이용하여 청징조건에 따른 탁도 · 색도 및 일반 성분을 분석하여 고품질 사과 주스 제조를 위한 실험적 기초자료로 제시하고자 한다.
, Japan)를 이용하여 660 nm에서 3회 반복하여 흡광도를 측정하였다. 색도는 색차계 (Model CR-200, Minolta Co., Japan)를 이용하여 L*(lightness, 명도), a*(redness, 적색도), b*(yellowness, 황색도) 값을 각각 3회 반복 측정하고 아래식을 이용하여 초기 시료와의 색도 차(△E)를 나타내었다 (6).
시료 10 mL를 pH meter(Model 340, Mettler Delta Co.,U.K.)로 수소이온 농도를 측정하였으며 비중병을 이용하여 부피에 대한 질량의 비로 비중을 측정하여 3회 반복 후 평균값을 사용하였다 (6).
착즙 과정을 마친 사과주스를 청징하기 위하여 원심분리, 한외여과, 혼합처리를 실시하였다. 원심분리시 저온(5℃)과 상온(25℃)에서 원심분리기 (Model VS-21SMT, Vision Co., Korea)의 회전 속도 5, 000 rpm 및 10, 000 rpm조건 에서 청징주스를 제조하였다. 한외여과에 의한 청징의 경우 유효막면적 2.
일정량의 시료를 취하여 굴절당도계(Model Type 1, Atago Co., Japm)로 3회 반복 후 가용성 고형분의 함량을 측정하고 °Brix로 표시하였고 (6), 비타민C는 2, 4-dinitro- phenyl hydrazine 비색법을 통해 분광광도계(Model UV- 1201 PC, Shimadzu Co., Japan)를 이용하여 540 nm 에서 3회 반복하여 흡광도를 측정하였다 (6).
사과주스의 청징 공정을 분석하기 위해서 반응 표면분석 법을 이용하였다. 중심합성계획법(central composite design) 에 따라 실험을 설계한 후 실험 오차를 최소화하기 위하여 실험은 무작위 순서로 실시되었다. 실험 결과는 2차 반응 모 형식에 SAS(statistical analysis system)의 반응 표면 회귀분 석 (RSREG procedure) 을 이용하여 회귀 계수들(regression coefficients)을 구하였다.
수세. 착즙 과정을 마친 사과주스를 청징하기 위하여 원심분리, 한외여과, 혼합처리를 실시하였다. 원심분리시 저온(5℃)과 상온(25℃)에서 원심분리기 (Model VS-21SMT, Vision Co.
, Korea)로 마쇄. 착즙하였으며, 200 mesh 나일론 포로 여과 과정을 거친 시료에 항산화제(L(+)-ascorbie acid)를 1 L당 2 g씩 가하여 변색을 방지하였다.
, Korea)의 회전 속도 5, 000 rpm 및 10, 000 rpm조건 에서 청징주스를 제조하였다. 한외여과에 의한 청징의 경우 유효막면적 2.4 m2, 분획 분자량(molecuUr weight cut-off, MWCO) 50 K Dalton인 polysulfone 재질의 막(High flux biomax polysulfone membrane, Millipore, U.S.A.)을 막분리 장치(Model 7523-20, Bamut Co., U.S.A)에 이용하여 투과플럭스를 측정하였으며, ATP(average transmembrane pressure) 가 50 kPa, 100 kPa, 150 kPa, 온도가 5 ℃, 25 ℃, 45 ℃ 조건에서 각 공정의 청징 효과를 살펴보았다(Table 1). 혼합처리시의 한 단계인 효소 처리(0.
대상 데이터
본 실험에 사용된 사과는 경북 군위 지역에서 생산된 부사품종을 사용하였으며, 수세 정선 과정을 거친 후 녹즙기 (Model DO-9001, Donga osca, Co., Korea)로 마쇄. 착즙하였으며, 200 mesh 나일론 포로 여과 과정을 거친 시료에 항산화제(L(+)-ascorbie acid)를 1 L당 2 g씩 가하여 변색을 방지하였다.
본 연구는 산업자원부가 지정한 지역혁신센터(RIC)인 대구대학교 농산물 저장. 가공 및 산업화 연구센터의 지원에 의한 것입니다.
데이터처리
중심합성계획법(central composite design) 에 따라 실험을 설계한 후 실험 오차를 최소화하기 위하여 실험은 무작위 순서로 실시되었다. 실험 결과는 2차 반응 모 형식에 SAS(statistical analysis system)의 반응 표면 회귀분 석 (RSREG procedure) 을 이용하여 회귀 계수들(regression coefficients)을 구하였다. 반응표면 분석을 위해 적용된 일반적인 2차 반응 모형식은 다음과 같다 (5).
이 화학적 성분 분석 결과는 Duncan's multiple range test를 이용하여 시료 간의 유의적인 차이를 검증하였다 (a = 0.05)-
이론/모형
사과주스의 청징 공정을 분석하기 위해서 반응 표면분석 법을 이용하였다. 중심합성계획법(central composite design) 에 따라 실험을 설계한 후 실험 오차를 최소화하기 위하여 실험은 무작위 순서로 실시되었다.
성능/효과
반응표면 분석을 통한 최적청징 효과를 살펴보기 위하여 Table 1의 독립변수, 온도(5, 25, 45℃) 및 압력(50, 100, 150 kPa)을 각각 3가지 수준으로 설정하고 종속 변수 즉 탁도의 변화를 살펴보았다. 그 결과 모든 조건에서 공정변수와 상관없이 탁도값이 0.001 〜0.003으로 매우 우수한 청징효과를 나타내었는데 이는 본 실험에서 사용된 단일막의 분획분자량의 크기(50 K dalton)에 영향을 받은 것으로 사료된다.
Vitamin C의 함량은 효소 처리구 공정이 포함된 혼합처리 구에서 가장 많이 보존되었으나, 이미 보고된 효소 처리 단독의 경우(4)보다는 낮았다. 모든 시료에서 pH의 범위는 5.33 〜5.82으로 나타나 대조구의 5.11과 비교해 청징 공정에 따른 변화는 거의 없었다. 식품 중에 존재하는 가용성 고형분은 관능적 특성에 중요한 영향을 미치는데 Ko 등(12)의 연구에서와 같이 당 성분이 한외여과막을 통과하면서 증류수에 의한 희석으로 청징공정 후 감소하였으며 특히 공정이 많은 혼합공정 후 현저히 낮은 값을 나타내었다 (P<0.
원심분리, 효소 처리(4), 한외 여과 각각의 최적 청징 조건 하에서 혼합처리(combined treatment)를 한 경우 Fig. 3에서 보는 것과 같이 대조구에 비해 청징 개선 효과는 원심분리, 혼합처리, 한외여과법의 순서로 탁도가 개선되는 것을 알 수 있었으며, 원심분리 단독으로는 충분한 청징효과를 얻기는 어려웠으나 한외여과와 혼합처리의 경우에는 초기탁도와 비교해 99% 이상의 청징 개선 효과를 볼 수 있었다.
1에 나타내었다. 원심분리시 회전 속도가 5, 000 rpm에 서 10, 000 rpm으로 증가함에 따라, 저온의 경우 초기 10분까지는 회전 속도 증가에 따른 청징효과가 약 30% 정도 증가하지만 그 이후에는 약 80% 증가된 상태로 유지되었으며, 고온의 경우에는 초기에는 약 60%의 개선효과를 보이나 시간이 경과함에 따라 그 차이는 줄어든다. 이는 Kim 등(7) 의 연구결과와 일치하는 경향을 보였고, 온도에 따른 영향을 살펴볼 때 5, 000 rpm에서는 저온에서 원심분리 과정 이이루어질 경우 청칭효과가 우수한 것으로 나타나 온도에 따른 청징효과의 변화를 확인할 수 있었으나 10, 000 rpm에 서는 온도에 따른 청징효과의 차이가 미미했다.
원심분리에 의한 청징의 경우 초기 15분까지의 청징율이 높고, 그 이후의 시간 영역에서의 청징율은 현저하게 저하되어 공정비용에 비해 청징 개선율이 둔화되므로 시간의 연장을 통한 청징 효과를 얻기는 어려운 것으로 나타났다. 또한 원심분리 최적조건인 5℃, 10, 000 rpm에서 10분간 원심분리한 경우 대조구와 비교해 약 90% 정도의 청징효과를 나타내어 원심분리만으로는 충분한 청징효과를 얻기 어려웠다.
참고문헌 (14)
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