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문제 정의
- 또한 전분 입자와 유화제의 관계에서 유화제는 전분입자의 표면에서 복합체를 만들어 전분입자를 안정하게 유지하고 겔화를 억제하므로 식감을 좋게 하며 전분의 노화를 억제하여 케이크의 신선함을 유지한다고 하였다. 본 논문은 케이크용 밀가루인 박력분에 P 사, W 사, O 사에서 생산하는 상업용 복합유화제를 첨가하여 케이크 반죽 제조시 물성변화를 Falling number, RVA(Rapid Visco Analyzer), Alveograph, Farinograph 등으로 측정하여 향 후 케이크 제조시 품질에 미치는 영향을 예측하고자 하였다.
제안 방법
- 1 mL를 가한 다음 플라스틱 회전축으로 교반하여 시료액을 제조하였다. 50℃로 맞춘 RVA에서 1분간 빠른 속도로 교반한 다음 분당 12℃씩 온도를 올리면서 95℃까지 가열하고 이 상태에서 2.5분간 유지시킨 후 50℃로 냉각시키면서 호화온도(pasting temperature), 최고점도(peak viscosity), 최고점도온도(peak temperature), 최종점도(final viscosity), breakdown 및 setback 값을 구하였다.
- 부착된 믹서로 반죽을 시작하여 30초가 지난 후 뚜껑을 열고 스파튜라로 반죽이 안 된 박력분을 모두 반죽에 밀어 넣어 주었다. 5개의 반죽판 위에 식용유를 바르고, 롤러와 롤러판 및 스파튜라 양면에 식용유를 바른 후, 반죽 시작 8분이 지난 다음 반죽날개의 방향을 오른쪽으로 바꾸고 반죽 추출판과 출구에 식용유를 발라서 반죽이 원활하게 나오도록 하였다. 배출되는 초기 반죽의 1 cm를 스파튜라로 잘라낸 다음 식용유를 칠한 반죽판 위에 직각으로 자른 반죽을 놓고 롤러로 9～12회 정도 눌러 반죽이 균일한 두께가 되도록 하였다.
- 2℃의 Farinograph 보울에 박력분 300 g과 상업용 복합유화제를 각각 박력분 대비 3%를 넣고 기계를 작동하면서 그래프 커브의 중앙이 500±20 BU에 도달할 때까지 흡수량을 조절하였다. Farinogram으로부터 반죽의 점탄성(consistency), 흡수율(water absorption), 반죽 발전 시간(dough development time), 안정도(stability), 약화도(time to breakdown) 및 FQN(farinograph quality number)의 값을 5회 반복 측정하여 오차범위가 큰 상하 값을 제외하고 평균값을 구하여 자료로 하였다.
- P 사, W 사, O 사의 케이크용 상업용 복합유화제를 박력분 대비 3% 첨가로 반죽의 물리적 특성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 Falling number, RVA, Alveograph, Farinograph 등으로 점도, 신장성, 반죽의 안정도, 흡수율, 내구성 및 반죽의 특성 등을 비교 분석하였다. Falling number 특성에서 복합유화제를 첨가한 경우 침강시간이 증가하여 점도가 증가되었다.
- , Germany)를 이용하여 AACC(1990) 방법(54-21)으로 다음과 같이 측정하였다. 미리 예열한 30±0.2℃의 Farinograph 보울에 박력분 300 g과 상업용 복합유화제를 각각 박력분 대비 3%를 넣고 기계를 작동하면서 그래프 커브의 중앙이 500±20 BU에 도달할 때까지 흡수량을 조절하였다. Farinogram으로부터 반죽의 점탄성(consistency), 흡수율(water absorption), 반죽 발전 시간(dough development time), 안정도(stability), 약화도(time to breakdown) 및 FQN(farinograph quality number)의 값을 5회 반복 측정하여 오차범위가 큰 상하 값을 제외하고 평균값을 구하여 자료로 하였다.
- , France)를 이용하여 다음과 같이 측정하였다(AACC 54-30A 1990). 박력분 250±0.5 g에 상업용 복합유화제를 각각 박력분 대비 3% 첨가하여 고르게 체로 친 후 박력분의 수분함량에 맞추어 2.5% NaCl 용액을 넣고 반죽을 제조하였다. 반죽기의 온도는 24℃로 맞추고 resting chamber의 온도는 25℃로 조절하되 반죽기의 온도가 올라가지 않도록 냉각수를 사용하였다.
- 5개의 반죽판 위에 식용유를 바르고, 롤러와 롤러판 및 스파튜라 양면에 식용유를 바른 후, 반죽 시작 8분이 지난 다음 반죽날개의 방향을 오른쪽으로 바꾸고 반죽 추출판과 출구에 식용유를 발라서 반죽이 원활하게 나오도록 하였다. 배출되는 초기 반죽의 1 cm를 스파튜라로 잘라낸 다음 식용유를 칠한 반죽판 위에 직각으로 자른 반죽을 놓고 롤러로 9～12회 정도 눌러 반죽이 균일한 두께가 되도록 하였다. 평평한 반죽의 중앙을 펀치로 눌러 자른 후 반죽판에 놓고 resting room에 순서대로 반죽을 넣었다.
- Falling number 특성은 Perten Instruments(Falling number 1500, Sweden)를 이용하여 AACC(1990) 방법(54-21)으로 다음과 같이 측정하였다. 수분 함량 14%를 기준으로 맞춘 박력분 7.00±0.05 g에 상업용 복합유화제를 각각 박력분 대비 3% 첨가한 것에 증류수를 25±0.2 mL 넣고 고무마개로 막은 후 20～30번 균일하게 혼합하여 일정한 현탁액을 만들었다. 이를 100℃ 비등수에 넣고 60초 동안 플런저가 상하 왕복운동하면서 호화시킨 다음 플런저가 떨어지는데 걸리는 시간을 Falling number로 표시하였다.
- , Australia)를 이용하여 다음과 같이 측정하였다(Operation 1995). 수분함량 14%를 기준으로 맞춘 박력분을 알루미늄 용기에 3.0 g 취하고 상업용 복합유화제를 각각 박력분 대비 3% 첨가하여 증류수 25±0.1 mL를 가한 다음 플라스틱 회전축으로 교반하여 시료액을 제조하였다. 50℃로 맞춘 RVA에서 1분간 빠른 속도로 교반한 다음 분당 12℃씩 온도를 올리면서 95℃까지 가열하고 이 상태에서 2.
- 평평한 반죽의 중앙을 펀치로 눌러 자른 후 반죽판에 놓고 resting room에 순서대로 반죽을 넣었다. 한편 Alveograph의 공기방출판과 템퍼에 식용유를 바르고 반죽을 방출판의 중앙에 넣고 템퍼를 닫은 다음 링을 돌려 잠그고 템퍼와 링을 직각으로 들어 낸 후 공기를 주입할 때 만들어진 반죽 보울이 팽창한도에 이르렀을 때 파괴되는데 이때 Alveolink에 Pmax(반죽의 변형에 필요한 최대저항력과 관계되는 압력), L(mm, 팽창된 반죽이 터질 때까지의 신장성), G(2.22 #, 팽창지표), W(반죽의 변형에 필요한 에너지), P/L(반죽의 탄력에 대한 저항성) 등이 표시되며 본 실험에서는 매 시료마다 5개의 반죽을 실험하고 그 평균값을 구하여 자료로 하였다.
- 호화 특성은 RVA(Rapid Visco Analyzer, Newport Scientific Pty. Ltd., Australia)를 이용하여 다음과 같이 측정하였다(Operation 1995). 수분함량 14%를 기준으로 맞춘 박력분을 알루미늄 용기에 3.
대상 데이터
- 본 실험에 사용한 재료는 박력분((주), 제일제당, 박력 1등급)과 케이크용 상업용 복합유화제는 2006년에 생산된 P 사, W 사, O 사의 것이었다. P 사 복합유화제의 성분은 모노- 디글리세라이드, 솔비톨, 정제수, 폴리글리세롤지방산에스테르, 프로필렌글리콜, 설탕 등이었고, W 사 복합유화제의 성분은 액상과당, 글리세린지방산에스테르, 프로필렌글리콜, 자당지방산에스테르, 솔비탄지방산에스테르 등이었고, O 사의 복합유화제는 솔비톨액, 대두유, 솔비탄지방산에스테르, 글리세린지방산에스테르, 자당지방산에스테르, 레시틴, 헥사메타인산나트륨, 데히드로초산나트륨, 베타카로틴, 버터향, 정제수 등이었다.
데이터처리
- 실험결과는 평균치±표준편차(Mean±S.D.)로 나타내었으며, 실험군들 간의 유의성은 SAS(statistical analysis system)통계 package(SAS Institute 1998)의 Duncan's multiple range test로 검증하였다.
이론/모형
- Alveogram 특성은 Alveograph(NG, Chopin Co., France)를 이용하여 다음과 같이 측정하였다(AACC 54-30A 1990). 박력분 250±0.
- Falling number 특성은 Perten Instruments(Falling number 1500, Sweden)를 이용하여 AACC(1990) 방법(54-21)으로 다음과 같이 측정하였다. 수분 함량 14%를 기준으로 맞춘 박력분 7.
- Farinogram 특성은 Farinograph-E(M81044, Brabender Co., Ltd., Germany)를 이용하여 AACC(1990) 방법(54-21)으로 다음과 같이 측정하였다. 미리 예열한 30±0.
- 박력분의 일반 성분 조성은 AACC(1990)방법으로 수분함량(AACC 44-15A)은 105℃ 건조법, 조단백질은 Kjeldahl 법(AACC 46-10), 조회분은 회화법(AACC 08-01)으로 측정하였다.
성능/효과
- 본 실험에 사용한 재료는 박력분((주), 제일제당, 박력 1등급)과 케이크용 상업용 복합유화제는 2006년에 생산된 P 사, W 사, O 사의 것이었다. P 사 복합유화제의 성분은 모노- 디글리세라이드, 솔비톨, 정제수, 폴리글리세롤지방산에스테르, 프로필렌글리콜, 설탕 등이었고, W 사 복합유화제의 성분은 액상과당, 글리세린지방산에스테르, 프로필렌글리콜, 자당지방산에스테르, 솔비탄지방산에스테르 등이었고, O 사의 복합유화제는 솔비톨액, 대두유, 솔비탄지방산에스테르, 글리세린지방산에스테르, 자당지방산에스테르, 레시틴, 헥사메타인산나트륨, 데히드로초산나트륨, 베타카로틴, 버터향, 정제수 등이었다.
- 박력분에 상업용 복합유화제를 각각 밀가루 대비 3% 첨가하여 측정한 Falling number의 결과는 [Table 1]과 같다. 대조구가 362±6.03, P 사의 복합유화제를 첨가한 것은 375±3.51, W 사의 복합유화제를 첨가한 것은 374±9.02, O 사의 복합유화제를 첨가한 것은 387±9.54로 복합유화제의 종류에 관계없이 Falling number가 높아져 대조 구와 시험구 간에 P<0.05 내에서 유의적인 차이가 있었으며 복합유화제가 호화된 소맥분의 점도를 높이는 것으로 나타났다. Richardson et al 등(2003) 은 β-monoglyceride를 밀전분에 첨가하여 점도를 측정한 결과 점도가 상승하였다고 하여 본 실험결과와 일치하였다.
- 부피를 간접적으로 예측할 수 있는 G값은 복합유화제 첨가시 대조구에 비하여 모두 증가하였으며 W 사의 복합유화제를 첨가한 것이 가장 큰 값으로 케이크 제조시 복합유화제를 첨가하면 부피가 커짐을 예측할 수 있었다. 반죽의 변형에 필요한 에너지인 W값은 복합유화제 첨가 시 대조구에 비하여 모두 낮아졌으며 P 사의 복합유화제를 첨가한 것이 가장 낮아 반죽이 부드럽게 부풀 수 있음을 알 수 있었다. 반죽의 탄력에 대한 저항성을 나타내는 P/L값은 복합유화제 첨가시 모두 감소하였으며 W 사의 복합유화제를 첨가한 것이 가장 낮았다.
- 본 실험에서 종류에 따라 차이는 있으나 복합유화제를 사용하면 반죽의 P값이 저하되어 케이크 반죽을 부드럽게 하는 효과가 있음을 알 수 있었다. 반죽의 신장성을 나타내는 L값은 복합유화제 첨가시 대조구에 비하여 모두 값이 증가하였으며 W 사의 복합유화제를 첨가한 것이 가장 높았고, P 사의 복합유화제를 첨가한 것이 가장 낮았다. 부피를 간접적으로 예측할 수 있는 G값은 복합유화제 첨가시 대조구에 비하여 모두 증가하였으며 W 사의 복합유화제를 첨가한 것이 가장 큰 값으로 케이크 제조시 복합유화제를 첨가하면 부피가 커짐을 예측할 수 있었다.
- 박력분에 상업용 복합유화제를 각각 밀가루 대비 3% 첨가하여 Farinogram 특성을 측정한 결과는 [Table 4]와 같다. 반죽의 점탄성(consistency)은 복합유화제 첨가시 대조구에 비하여 모두 값이 증가하였는데 P 사의 복합유화제를 첨가한 것이 가장 높았고, W 사의 복합유화제를 첨가한 것이 가장 낮았으며 대조구와 시험구간에 p<0.05 내에서 유의적인 차이가 있었다. 흡수율(water absorption)은 복합유화제 첨가로 모두 낮아져 W 사의 복합유화제를 첨가한 것이 52.
- 황(1999)은 유화제가 호빵의 품질에 미치는 영향을 조사한 결과 monoglyceride를 1% 첨가하였을 때 DATEM(Diacetyl tartaric acid esters of monoglycerides) 다음으로 반죽강화 효과가 있다고 하였다. 본 실험에서 종류에 따라 차이는 있으나 복합유화제를 사용하면 반죽의 P값이 저하되어 케이크 반죽을 부드럽게 하는 효과가 있음을 알 수 있었다. 반죽의 신장성을 나타내는 L값은 복합유화제 첨가시 대조구에 비하여 모두 값이 증가하였으며 W 사의 복합유화제를 첨가한 것이 가장 높았고, P 사의 복합유화제를 첨가한 것이 가장 낮았다.
- 반죽의 신장성을 나타내는 L값은 복합유화제 첨가시 대조구에 비하여 모두 값이 증가하였으며 W 사의 복합유화제를 첨가한 것이 가장 높았고, P 사의 복합유화제를 첨가한 것이 가장 낮았다. 부피를 간접적으로 예측할 수 있는 G값은 복합유화제 첨가시 대조구에 비하여 모두 증가하였으며 W 사의 복합유화제를 첨가한 것이 가장 큰 값으로 케이크 제조시 복합유화제를 첨가하면 부피가 커짐을 예측할 수 있었다. 반죽의 변형에 필요한 에너지인 W값은 복합유화제 첨가 시 대조구에 비하여 모두 낮아졌으며 P 사의 복합유화제를 첨가한 것이 가장 낮아 반죽이 부드럽게 부풀 수 있음을 알 수 있었다.
- Setback 값은 노화 정도를 예측할 수 있는 지표(Leelavath⋅Indiani 1987)로 그 값이 낮을수록 노화가 느려진다. 유화제는 빵과 케이크 제품을 부드럽게 하는 기능을 가지고 있으나 본 실험에서는 유화제 첨가로 setback 값이 높아져 이 값으로 노화가 빨라진다고 하기에는 적합지 않은 것으로 나타났다. Pierce⋅Walker(1987)는 스펀지 케이크에 자당지방산 에스텔을 첨가하면 부피가 커지고 부드러워지며 조직이 개선된다고 하였고, Keetels et al(1996)은 유화제의 첨가는 전분 gel과 빵이 견고해지는 것을 지연시켜 노화를 연장한다고 하였다.
- Farinogram 특성에서 복합유화제 첨가시 흡수율 감소, 반죽발전시간 증가, 안정도는 P 사의 복합유화제를 첨가한 것은 짧아졌으나 이외의 것은 길어졌다. 이상의 실험 결과 P 사의 복합유화제가 반죽 제조에 가장 적합하였으며, 케이크 제조 시 제품의 부피가 커지고 부드러우며 노화가 지연될 것으로 생각된다.
- 박력분에 상업용 복합유화제를 각각 밀가루 대비 3% 첨가하여 RVA 특성을 측정한 결과는 [Table 2]와 같다. 초기 호화온도는 복합유화제의 종류에 따라 차이가 있어 P 사와 O 사의 복합유화제를 첨가한 것은 대조구보다 높아졌고, W 사의 복합유화제를 첨가한 것은 낮아졌으며 대조구와 시험구간에 P<0.05 내에서 유의적인 차이가 있었다. Kim & Walker(1992)는 고율배합 케이크용 반죽에 mono eater 70%와 di-tri-poly ester 30%로 구성된 복합유화제를 첨가하여 DSC로 호화온도를 측정한 결과 영향을 미치지 않았다고 하였으나 본 실험에서는 유화제의 종류에 따라 호화온도에 영향을 미쳤다.
- Kim & Walker(1992)는 고율배합 케이크용 반죽에 mono eater 70%와 di-tri-poly ester 30%로 구성된 복합유화제를 첨가하여 DSC로 호화온도를 측정한 결과 영향을 미치지 않았다고 하였으나 본 실험에서는 유화제의 종류에 따라 호화온도에 영향을 미쳤다. 최고점도와 최종점도는 복합유화제의 종류에 관계없이 모두 증가하였으며, 최고점도에 도달하는 시간도 길어졌다. 약화도는 복합유화제의 종류에 관계없이 감소하였으나 setback은 증가하였다.
- Falling number 특성에서 복합유화제를 첨가한 경우 침강시간이 증가하여 점도가 증가되었다. 호화 특성에서 복합유화제 첨가로 초기호화온도는 W 사 이외의 것에서 증가하였고, 최고점도, 최종점도, setback 등은 증가하였으나 breakdown은 감소하였다. Alveogram 특성에서 복합유화제 첨가시 P값은 낮아졌고, L과 G값은 증가하였으나 P/L은 감소하였다.
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