혼합과채 청징주스 제조를 위한 실험적 기초자료를 제시하기 위하여 원심분리, 한외여과처리, 혼합처리를 이용하여 주스를 제조하고 청징방법에 따른 청징효과 및 품질특성을 비교하였다. 원심분리를 이용하여 혼합과채주스를 청징하였을 경우 회전속도가 5,000에서 10,000 rpm으로 증가함에 따라 청징효과가 30% 이상 개선되었으나 온도에 대한 영향은 단일주스와는 달리 미미하였다. 한외여과를 이용한 경우 모든 시료에서 탁도값의 범위가 $0.001{\sim}0.003$으로 나타나 공정조건에 관계없이 청징효과가 매우 우수한 것으로 나타났다. 한외여과의 경우 탁도 이외에 투과플럭스를 고려하여 볼 때 최적 공정조건은 150 kPa, $45^{\circ}C$로 나타났다. 혼합처리할 경우 한외여과 경우와 유사하게 모든 혼합시료에서 99% 이상의 청징 개선효과를 얻을 수 있었는데, 이는 한외여과공정을 통하여 이미 대부분의 청징이 이루어졌음을 의미한다. 청징방법에 따른 색도 변화에서 L*값은 모든 시료에서 대조구보다 현저하게 증가했으며 a*값 및 ${\Delta}E$값은 한외여과 시료에서 높았으며, b*값은 원심분리 시료에서 가장 높게 나타났다. 가용성 고형분은 원심분리된 시료에서 가장 많이 보존되었으나 모든 시료에서 청징 후 감소하는 경향을 보였으며 청징공정에 따른 pH 변화는 적은 것으로 나타났다.
혼합과채 청징주스 제조를 위한 실험적 기초자료를 제시하기 위하여 원심분리, 한외여과처리, 혼합처리를 이용하여 주스를 제조하고 청징방법에 따른 청징효과 및 품질특성을 비교하였다. 원심분리를 이용하여 혼합과채주스를 청징하였을 경우 회전속도가 5,000에서 10,000 rpm으로 증가함에 따라 청징효과가 30% 이상 개선되었으나 온도에 대한 영향은 단일주스와는 달리 미미하였다. 한외여과를 이용한 경우 모든 시료에서 탁도값의 범위가 $0.001{\sim}0.003$으로 나타나 공정조건에 관계없이 청징효과가 매우 우수한 것으로 나타났다. 한외여과의 경우 탁도 이외에 투과플럭스를 고려하여 볼 때 최적 공정조건은 150 kPa, $45^{\circ}C$로 나타났다. 혼합처리할 경우 한외여과 경우와 유사하게 모든 혼합시료에서 99% 이상의 청징 개선효과를 얻을 수 있었는데, 이는 한외여과공정을 통하여 이미 대부분의 청징이 이루어졌음을 의미한다. 청징방법에 따른 색도 변화에서 L*값은 모든 시료에서 대조구보다 현저하게 증가했으며 a*값 및 ${\Delta}E$값은 한외여과 시료에서 높았으며, b*값은 원심분리 시료에서 가장 높게 나타났다. 가용성 고형분은 원심분리된 시료에서 가장 많이 보존되었으나 모든 시료에서 청징 후 감소하는 경향을 보였으며 청징공정에 따른 pH 변화는 적은 것으로 나타났다.
Clarified mixed fruit and vegetable (apple, carrot and orange) juices were prepared using different clarification methods including centrifugation, ultrafiltration (UF), and combined treatment with the blend ratio of 1:1:2, 1:2:1, and 2:1:1 (apple, orange and carrot). Effects of clarification method...
Clarified mixed fruit and vegetable (apple, carrot and orange) juices were prepared using different clarification methods including centrifugation, ultrafiltration (UF), and combined treatment with the blend ratio of 1:1:2, 1:2:1, and 2:1:1 (apple, orange and carrot). Effects of clarification methods on the clarification efficacy as well as other quality parameters were investigated. Clarification was improved with increase in centrifugation speed but was less affected by lowering temperature. Ultrafiltration process was very effective to produce clarified mixed fruit and vegetable juice. Combined treatment did not significantly improve the clarification efficacy since most clarification was already achieved during ultrafiltration process (p>0.05). L*- and b*-values increased while a*-value decreased significantly after clarification regardless of methods in all blend juices (p<0.05). Blend juices with high amount of orange or carrot were better in clarification efficacy and high amount of apple resulted in high turbidity in blend samples.
Clarified mixed fruit and vegetable (apple, carrot and orange) juices were prepared using different clarification methods including centrifugation, ultrafiltration (UF), and combined treatment with the blend ratio of 1:1:2, 1:2:1, and 2:1:1 (apple, orange and carrot). Effects of clarification methods on the clarification efficacy as well as other quality parameters were investigated. Clarification was improved with increase in centrifugation speed but was less affected by lowering temperature. Ultrafiltration process was very effective to produce clarified mixed fruit and vegetable juice. Combined treatment did not significantly improve the clarification efficacy since most clarification was already achieved during ultrafiltration process (p>0.05). L*- and b*-values increased while a*-value decreased significantly after clarification regardless of methods in all blend juices (p<0.05). Blend juices with high amount of orange or carrot were better in clarification efficacy and high amount of apple resulted in high turbidity in blend samples.
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문제 정의
본 연구에서는 여러가지 혼합비율로 제조한 혼합 과채 주스를 원심분리, 한외여과, 혼합처리(원심분리 .효소처리 후한외 여 과)를 이용해 청징 주스를 제 조하고, 선정 된 최적 공정조건에서 청징방법에 따른 청징효과 및 품질특성 변화를 비교 분석함으로서 고품질 혼합청 징주스 제조를 위한 실험적 기초자료로 제시하고자 한다.
제안 방법
, USA)에 이용하여 청징하였다. ATP (average transmembrane pressure)는 50, 100, 150 kPa, 온도는 5, 25, 45℃ 조건에서 한외여과를 실시하였다.
, Japan)를 사용하여 660 nm에서 3회 반복하여 흡광도를 측정하였다(7). 가용성 고형분 및 수소이온농도 측정 : 일정 량의 시료를취 하여 굴절당도계 (model Type 1, Atago Co., Japan)로 3회반복 후 가용성 고형분의 함량을 측정 하고 °Brix로 표시 하였고(8), 시료 10 mL 를 취하여 pH meter (model 340, Mettler Delta Co., UK)로 수소이온농도를 측정하였다.
사과, 오렌지, 당근의 혼합비를 달리한 혼합시료(Si, S2, S3)를 대상으로 원심분리, 한외여과 및 혼합처리법(원심분리 . 효소처리 후 한외여과)에 따라 청징을 실시하였다. 원심분리 기 (model VS- 21SMT, Vision Co.
효소처리 후 한외여과)에 따라 청징을 실시하였다. 원심분리 기 (model VS- 21SMT, Vision Co., Korea)의 회 전속도를 5,000 rpm과 10, 000 rpm, 온도를 저 온(5℃)과 상온(25℃) 으로 분리하여 청징주스를 제조하고 이들 시료를 원심분리처리구로 하였다. 한외여과의 경우, 분획분자량(molecular weight cut-off, MWCO) 이 50, 000 Dalton, 유효막면적이 2.
반응표면분석 법을 이용하였다. 중심합성계획법(central composite design)에 따라 실험을 설계한 후 실험오차를 최소화하기 위하여 실험은 무작위 순서로 실시되었다. 실험결과(experimental data)는 2차식 형태의 반응모형식에 SAS(statistical analysis system)의 반응표면 회귀분석(RSREG procedure)을 이용하여 회귀계수들(regression coefficients) 을 구하였다.
처리조건과 동일한 방법으로 행하였다. 즉, 혼합시료를 대상으로 pectinase(model 76290, Fluka, Switzerland)를 사용하여 농도(0.01, 0.03, 0.05%), 온도(20, 40, 60℃), 시간(40, 60, 80 min)의 각 조건에 따라 청징을 실시하였다.
혼합과채 청징주스 제조를 위한 실험적 기초자료를 제시하기 위하여 원심분리, 한외여 과처리 , 혼합처 리를 이용하여 주스를 제조하고 청징방법에 따른 청징효과 및 품질 특성을 비교하였다. 원심 분리를 이용하여 혼합과채 주스를 청징하였을 경우 회전속도가 5,000에서 10, 000 rpm으로 증가함에 따라 청징효과가 30% 이상 개선되었으나 온도에 대한 영향은 단일주스와는 달리 미미하였다.
혼합과채주스의 탁도는 일정 량의 시료 3mL를 취하여 분광광도계 (model UV-1201 PC, Shimadzu Co., Japan)를 사용하여 660 nm에서 3회 반복하여 흡광도를 측정하였다(7). 가용성 고형분 및 수소이온농도 측정 : 일정 량의 시료를취 하여 굴절당도계 (model Type 1, Atago Co.
대상 데이터
본 실험에 사용된 사과는 경북 군위지역에서 2000년도에 수확한 부사 품종, 오렌지는 미국 캘리포니아산, 당근은 일반적으로 시중에서 쉽게 구입할 수 있는 것을 사용하였다. 각 시료는 수세과정을 거쳐 사과와 당근은 박피하지 않고 오렌지는 박피하여 사용하였다.
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 실험오차를 최소화하기 위하여 실험은 무작위 순서로 실시되었다. 실험결과(experimental data)는 2차식 형태의 반응모형식에 SAS(statistical analysis system)의 반응표면 회귀분석(RSREG procedure)을 이용하여 회귀계수들(regression coefficients) 을 구하였다. 반응표면분석을 위해 적용된 일반적인 2차 반응모형식은 다음과 같다(4).
이화학적 성분 분석 결과는 Duncan's multiple range test를 이용하여 시료간의 유의적인 차이를 검증하였다 (a =0.05).
이론/모형
혼합과채주스의 한외여과를 이용한 청징 공정에서 공정압력, 온도 및 혼합비율에 따른 투과플럭스를 분석하기 위하여 반응표면분석 법을 이용하였다. 중심합성계획법(central composite design)에 따라 실험을 설계한 후 실험오차를 최소화하기 위하여 실험은 무작위 순서로 실시되었다.
성능/효과
청징방법에 따른 색도 변화에서 L*값은 모든 시료에서 대조구보다 현저하게 증가했으며 a*값 및 zlE값은 한외여과 시료에서 높았으며, b*값은 원심분리 시료에서 가장 높게 나타났다. 가용성 고형분은 원심분리 된 시료에서 가장 많이 보존되었으나 모든 시료에서 청징 후 감소하는 경향을 보였으며 청징공정에 따른 pH 변화는 적은 것으로 나타났다.
370으로 나타났다. 당근주스의 청징 전탁도가 가장 높아 각각의 시료를 일정비율로 혼합하였을 경우 당근의 혼합비율이 높은 시료(Si)의 탁도 값이 가장 높게 측정되었다. 원심분리를 이용하여 청징하는 경우 회전속도, 온도 및 시간에 따른 청징효과를 비교하여 보면 (Fig.
반응표면분석법을 이용하여 공정압력, 온도 및 혼합비율에 따른 투과플럭스를 분석한 결과(Fig. 3), 사과의 혼합 비율이 높은 S3의 투과플럭스가 모든 공정 범위에서 가장 높은값을 보였으며 다음 Si, S2의 순으로 나타났다. 투과플럭스는 공정압력 또는 온도가 증가함에 따라 증가하는 경향을 보였는데 온도변화가 투과플럭스에 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.
5에 나타나 있다. 밝기 정도를 나타내는 L*(lightness)값은 청징과정을 통해 현저하게 증가하였고 원심분리 보다 한외여과 처리 후 그 증가폭이 큰 것으로 나타났다. 한편 청징개선 효과에서도 확인된 바와 같이 한외여과를 이용해 청 징 한 시 료와 혼합처리를 이용한 청징한 시료간에 색도 차이는 없는 것으로 나타났다(Fig.
색도차 /E는 청징전 시료의 색 특성 지표로부터 계산하였는데 전반적으로 한외여과 처리된 시료의 색도차가 가장 큰 것으로 나타났다. 이 결과는 다른 청징방법과 비교하였을 때 초기청징율에 비하여 청징효과가 우수하기 때문이며, 또한 상대적으로 변화폭이 큰 L*값에 직접적인 영향을 받은 것으로 사료된다.
당근주스의 청징 전탁도가 가장 높아 각각의 시료를 일정비율로 혼합하였을 경우 당근의 혼합비율이 높은 시료(Si)의 탁도 값이 가장 높게 측정되었다. 원심분리를 이용하여 청징하는 경우 회전속도, 온도 및 시간에 따른 청징효과를 비교하여 보면 (Fig. 2), 5, 000에서 10, 000 rpm으로 회전속도가 증가함에 따라 청징효과가 30% 이상 개선되는 것을 알 수 있고 이는 Kim 등(9)의 연구결과와 일치하는 경향을 보였다. Sohn 등(10-12)이 보고한 단일주스, 특히 사과와 오렌지 주스를 저온에서 원심분리 하였을 때 청징 효과가 증가하는 현상은 혼합주스의 경우 두드러지게 나타나지 않았다.
원심분리효과: 사과, 오렌지, 당근주스의 청징전 탁도는 각각 5.017, 7.130, 7.517이며, 혼합시료인 Si, S2, S3의 경우 각각 7.000, 6.760, 6.370으로 나타났다. 당근주스의 청징 전탁도가 가장 높아 각각의 시료를 일정비율로 혼합하였을 경우 당근의 혼합비율이 높은 시료(Si)의 탁도 값이 가장 높게 측정되었다.
003으로 나타나 공정조건에 관계없이 청징효과가 매우 우수한 것으로 나타났다. 이는 본 실험에서 사용한 막의 분획분자량의 크기(50 K dalton)에 기인한 것으로 사료되며, 따라서 한외여과효과를 극대화하기 위해서는 투과플럭스를 측정하여 최대 수율을 얻을 수 있는 조건을 선정하는 것이 바람직하다고 판단되었다.
혼합 처리할 경우 한외여과 경우와 유사하게 모든 혼합시 료에서 99% 이상의 청징 개선효과를 얻을 수 있었는데, 이는 한외여과 공정을 통하여 이미 대부분의 청징이 이루어졌음을 의미한다. 청징방법에 따른 색도 변화에서 L*값은 모든 시료에서 대조구보다 현저하게 증가했으며 a*값 및 zlE값은 한외여과 시료에서 높았으며, b*값은 원심분리 시료에서 가장 높게 나타났다. 가용성 고형분은 원심분리 된 시료에서 가장 많이 보존되었으나 모든 시료에서 청징 후 감소하는 경향을 보였으며 청징공정에 따른 pH 변화는 적은 것으로 나타났다.
청징에 따른 pH의 변화는 크지 않아 그 값의 범위가 5.26~5.70으로 나타났으며 , 오렌지의 함량이 높은 혼합시료 S2의 pH는 청징 방법에 상관없이 Si, S3보다 낮은 pH를 보였는데 (Table 2) 이는 단일 오렌지 주스의 낮은 pH의 특성 (pH 4.91)에 기인한다.
3), 사과의 혼합 비율이 높은 S3의 투과플럭스가 모든 공정 범위에서 가장 높은값을 보였으며 다음 Si, S2의 순으로 나타났다. 투과플럭스는 공정압력 또는 온도가 증가함에 따라 증가하는 경향을 보였는데 온도변화가 투과플럭스에 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이미 보고된 단일주스시료에 대한 투과플럭스와 비교해 볼 때 혼합시료의 투과플럭 스가 크게 낮았으며 또한 온도와 압력 에 따른 변화도 크지 않은 것으로 나타났다 (10-12).
한외여과효과: 한외여과조건에 따라 혼합과채주스를 청징한 후 탁도를 측정한 결과 모든 시료에서 탁도값의 범위가 0.001 ~0.003으로 나타나 공정조건에 관계없이 청징효과가 매우 우수한 것으로 나타났다. 이는 본 실험에서 사용한 막의 분획분자량의 크기(50 K dalton)에 기인한 것으로 사료되며, 따라서 한외여과효과를 극대화하기 위해서는 투과플럭스를 측정하여 최대 수율을 얻을 수 있는 조건을 선정하는 것이 바람직하다고 판단되었다.
한외여과의 경우 탁도 이외에 투과플럭스를 고려하여 볼 때 최적 공정조건은 150 kPa, 45℃로 나타났다. 혼합 처리할 경우 한외여과 경우와 유사하게 모든 혼합시 료에서 99% 이상의 청징 개선효과를 얻을 수 있었는데, 이는 한외여과 공정을 통하여 이미 대부분의 청징이 이루어졌음을 의미한다. 청징방법에 따른 색도 변화에서 L*값은 모든 시료에서 대조구보다 현저하게 증가했으며 a*값 및 zlE값은 한외여과 시료에서 높았으며, b*값은 원심분리 시료에서 가장 높게 나타났다.
황색도를 나타내는b*값은 청징 후 모든 시료에서 현저하게 증가하였으며 특히 원심분리를 이용해 제조한 청징시료의 b*값은 다른 청징 방법에 의해 제조한 시료보다 현저 하게 높았다. a*값의 결과와 마찬가지로 원심분리와 혼합처리 경우 단일시료의 b*값 특성이 혼합시료에도 유지되었으나 한외여과 시에는 b*값의 변화가 일정한 경향을 나타내지 않았다(Fig.
후속연구
특히 몇가지의 채소나 과실즙을 혼합하여 섭취할 경우 효과가 큰것으로 알려져 있다(1). 따라서 국내의 생산량이 많은 과실및 채소를 이용하여 고품질의 주스를 제조하고 가공공정의 최적조건을 제시할 수 있다면 급电하는 소비자의 기호를 충족하면서 동시에 건강기능성이 향상된 신제품의 개발을 통해 국내산 과실 및 채소의 가공이용률과 소비를 증대시킬 수 있을 것으로 기대된다.
또한 농산물의 부가가치를 향상시키고 세계시장에서 경쟁력을 갖추기 위해서는 기능성의 부여나 품질고급화를 위한 노력이 시급하며 요즘 들어 각광을 받고 있는 퓨전 음료시장의 성장에 발맞추어 혼합과채주스의 품질고급화가 이루어진다면 국산 농산물의 부가가치뿐만 아니라 농산물 가공기술 및 품질향상에 의한 국제 경쟁력에 큰 도움이 될 것으로 사료된다.
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