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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 사과를 이용하여 삼투건조와 진공주입이 사과 건조제품의 품질에 미치는 영향을 비교하기 위하여 당 용액에 침지할 때의 물질이동 특성, 열풍건조시의 건조특성 및 사과 건조제품의 품질을 분석한 결과를 보고하고자 한다.
가설 설정
- 2)Values with the same letter in the same column are not significantly different (p<0.05).
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- 삼투건조 및 진공주입 중 발생하는 물질이동은 시료 내부의 용질이 당 용액에 대하여 확산작용이 일어나지 않으며 당 용액의농도는 균일하다는 가정하에서 구하였고, 중량 감소 (weight reduction), 수분 손실 (water loss) 및 고형분 증가 (solid gain)를 각각 아래의 식에 따라 나타내었다 (10).
제안 방법
- 40% sucrose 용액으로 처리한 사과 시료를 50oC 열풍건조기에서 시료에 보존성을 부여할 수 있는 최소 수분함량으로 판단되는 0.2 g water/g dry solid가 될 때까지 건조하면서 일정시간 마다 9개씩의 건조물을 꺼내어 수분정량하였다. 측정된 수분함량데이터를 지수 model인 Page model(Eq.
- 2까지 적정하여 소비된 양을 malic acid로 환산하여 나타내었다. Ascorbic acid는 사과 건조제품 일정량을 6% metaphosphoric acid로 마쇄, 추출한 후 추출액을 여과한 여과액을 C18 Sep- Pak cartridge(Waters, Milford, MA, USA)를 통과시킨 후 0.45 呻 membrane filter로 여과하여 HPLC로 분석하였다. μ-Bonda- pack C18 column(3.
- ws : 시료의 삼투건조 및 진공주입 후의 가용성 고형분량 (g) 이때 삼투건조와 진공주입 후의 사과 시료의 수분함량은 105oC 건조법을 사용하였고, 가용성 고형분은 사과 시료를 착즙한 착즙액의 당도를 굴절당도계(ATAGO, No. 1, Tokyo, Japan)로 측정하였으며, 각각 5개씩의 사과 시료를 3반복으로 측정하여 평균하였다.
- 생사과 시료의 부피로 나누어 계산하였다. 사과 건조제품을 20oC의 과량의 증류수에 15시간 동안 침지하여 복원시키고 여과지 위에서 작은 압력으로 1분간 여과한 후 중량을 측정하였으며, 복원력 (rehydration capacity)은 복원된 시료와 복원전의 시료의 중량비로 나타내었다(13). 조직감은 texture analyzer(TA-XT2 model, Stable Microsystems, Godalming, Surrey, UK)를 이용하여 측정하였으며, 복원한 사과 건조제품을 직경 25 mm cylindrical puncture probe로 1.
- 사과 건조제품을 떠먹는 형태의 plain yoghurt에 4oC에서 24시간 동안 복원시킨 후 훈련된 관능검사원 10명을 대상으로 외관, 맛, 조직감 및 종합적 기호도에 대하여 9점 기호척도법으로 관능검사를 실시하였으며, 또한 사과 건조제품의 건조상태에서의 외관, 맛, 조직감 및 종합적 기호도에 대하여 9점 기호 척도 법으로 관능검사를 실시하였다. 결과는 SAS 통계 프로그램(SAS InstituteInc.
- 사과 건조제품을 증류수에 15시간 동안 침지하여 복원시키고 동결건조한 후 절단한 단면을 금과 백금으로 200-300A 두께로피복한 후 주사전자현미경(SEM, S-2380N, Hitachi Ltd., Tokyo, Japan)으로 가속전압 20 kV에서 100배로 관찰하였다.
- 950으로 변화하였다. 삼투건조 및 진공주입한 사과 건조제품의 품질을 대조구와 비교하였다. 삼투건조에 의해 건조제품의 수축 도와 복원력이 대조구에 비해 크게 감소한 반면 압착력이 크게 증가하였고 적정산도와 ascorbic acid의 함량이 크게 감소하였다.
- 삼투건조와 진공주입에 의한 사과의 물질이동 특성과 열풍 건조 시 건조특성, 그리고 제조한 사과 건조제품의 품질을 비교하였다. 삼투건조 시 사과 시료의 중량이 감소하고 수분손실이 증가한 반면 진공주입 시에는 중량이 증가하고 수분손실이 감소하였으며, 진공주입 시 고형분 증가가 컸다.
- 일정 개수의 생사과 시료를 눈금실린더에 넣고 좁쌀을 일정량 부어 평형에 도달할 때까지 두드린 다음 측정한 부피에서 좁쌀의 부피를 빼어 시료의 부피로 하였고 동일 개수의 사과 건조제품의 경우에도 위와 동일한 방법으로 10개씩을 3반복하여 부피를 측정하였으며, 수축도(shrinkage)는 건조에 의해 감소된 부피를 생사과 시료의 부피로 나누어 계산하였다. 사과 건조제품을 20oC의 과량의 증류수에 15시간 동안 침지하여 복원시키고 여과지 위에서 작은 압력으로 1분간 여과한 후 중량을 측정하였으며, 복원력 (rehydration capacity)은 복원된 시료와 복원전의 시료의 중량비로 나타내었다(13).
- 사과 건조제품을 20oC의 과량의 증류수에 15시간 동안 침지하여 복원시키고 여과지 위에서 작은 압력으로 1분간 여과한 후 중량을 측정하였으며, 복원력 (rehydration capacity)은 복원된 시료와 복원전의 시료의 중량비로 나타내었다(13). 조직감은 texture analyzer(TA-XT2 model, Stable Microsystems, Godalming, Surrey, UK)를 이용하여 측정하였으며, 복원한 사과 건조제품을 직경 25 mm cylindrical puncture probe로 1.0 mm/sec의 test speed에서 시료 높이의 60%까지 압착하여 걸리는 힘으로 강도를 측정하였고 생사과의 측정값에 대한 비로 나타내었다. 이때 복원력과 조직감은 15개씩의 시료를 측정하여 평균값으로 나타내었다.
- 진공주입은 삼투건조와 마찬가지로 사과 시료와 40% sucrose 용액을혼합한 후 진공건조기 (Medel 3608, Barnstead International, Dubuque, IW, USA:에]서 600 mmHg의 압력으로 5분간 처리하였다. 처리한 사과 시료를 건져낸 후 증류수로 표면에 부착된 sucrose를 제거하고 여과지를 이용하여 표면수분을 제거한 후 분석에 사용하였다.
- 진공주입은 삼투건조와 마찬가지로 사과 시료와 40% sucrose 용액을혼합한 후 진공건조기 (Medel 3608, Barnstead International, Dubuque, IW, USA:에]서 600 mmHg의 압력으로 5분간 처리하였다. 처리한 사과 시료를 건져낸 후 증류수로 표면에 부착된 sucrose를 제거하고 여과지를 이용하여 표면수분을 제거한 후 분석에 사용하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용한 사과는 2006년산 후지 품종의 사과로 시중에서 구입하여 10oC에서 보관하며 사용하였으며, borer와 칼을 이용하여 실린더 형태(직경 1cm, 길이 1cm)로 절단한 후 실험에 사용하였다.
- 사과 건조제품을 작은 크기로 조각내어 30oC의 증류수에서 일정 시간 동안 진탕한 후 여과한 여과액을 적정산도 분석을 위한 시료로 사용하였다. 여과액 일정량을 취해 0.
데이터처리
- 실시하였다. 결과는 SAS 통계 프로그램(SAS InstituteInc., Cary, NC, USA)을 이용하여 분산분석을 하고 Duncan's multiple range test로 시료간 유의차를 검증하였다. (
이론/모형
- 삼투건조 시 사과 시료의 중량이 감소하고 수분손실이 증가한 반면 진공주입 시에는 중량이 증가하고 수분손실이 감소하였으며, 진공주입 시 고형분 증가가 컸다. 50oC에서의 열풍 건조 시 건조시간에 따른 사과 시료의 수분함량 변화를 Page model에 적용하여 지수 n, k 및 건조시간을 산출하였다. 건조시간이 대조 구의 4.
성능/효과
- 4%로 삼투건조 및 진공주입 처리에 의해 적정산도가 크게 감소하는 것으로 나타났다. 그러나 삼투건조와 진공주입에 의한 중량 증가를 고려할 경우 이들 처리구의 적정산도는 대조구 적정산도의 58.9% 와 92.7%의 값을 나타내어 삼투건조 처리 시 사과에 함유된 유기산이 삼투압에 의해 외부 당 용액으로 상당한 양이 용출되는 반면 진공주입 처리 시에는 강력한 압력에 의해 외부 당 용액이 사과 내로 유입되기 때문에 사과 내에 함유된 유기산이 외부용 액으로 거의 용출되지 않음을 알 수 있었다. Youn 등(24)은 사과를 삼투건조할 때의 유기산의 변화를 측정한 결과 유기산 총량 이 삼투건조 전의 520 mg%에서 삼투건조 후 250.
- 6%를나타내어 삼투건조 시에는 삼투작용에 의해 사과 내의 수분이 용액 속으로 용출되어 중량이 크게 감소하는 반면 진공주입 시에는 강제적인 액체의 주입에 의해 수분이 증가하여 사과 시료의 중량이 증가하는 것으로 나타났다. 그리고 고형분 증가는 각각 6.6±0.4%와 11.1±0.7%로서 진공주입에 의해 많은 양의 당이 사과 시료 안으로 침투됨을 알 수 있었다.
- 1과 같다. 대 조구의 경우 초기 수분함량이 7.99±0.52 g water/g dry solids, 삼 조속도 의존성을 나타내는 n 값(20)은 수분함량이 높을 경우 높투건조 처리구 3.14±0.33 g water/g dry solids, 진공주입 처리구4.56±0.52 g water/g dry solids로서 대조구의 수분함량이 가장 높 고 삼투건조 처리구의 수분함량이 가장 낮은 것으로 나타났다. 이는 앞의 물질이동 결과와 동일한 경향으로서 삼투건조에 의해 수분 손실이 많이 일어나는 반면 진공주입에 의해서는 당은 물론 수분도 상당한 양이 사과 내로 유입되기 때문에 진공주입 처리구가 삼투건조 처리구에 비해 높은 수분함량을 갖는 것으로 판단된다.
- 특히 맛과 조직감에 대한 기호도가 높았다. 대조구는 식이섬유의 질긴 식감을 나타내어 기호도가 매우 낮게 나타났고, 삼투 건조 처리구도 속이 빈 듯한 푸석푸석한 조직감을 나타내었다. 반면 진공주입 처리구는 당의 침투에 의해 밝고 진한 노란색을 띠었고(Fig.
- 3의 외관과 미세구조 결과에서 보는 바와 같이 진공주입에 의해 조직이 크게 붕괴되어 건조 시 심한 수축이 발생하는 것으로 판단된다. 복원력의 경우 대조구가 481.4±27.1%로 가장 높은 값을 나타내었고, 삼투건조 처리구 270.8±5.4%, 진공주입 처리구가 367.2±15.9%를 나타내어 삼투건조 및 진공주입에 의해 사과 건조제품의 복원력이 감소하고 특히 삼투건조의 복원력 감소 효과가 큼을 알 수 있었다. 삼투건조 시 당 용액이 세포사이의 공간 및 세포벽을 따라 확산되어 삼투 건조된 식품은 당이 세포벽 물질 표면에 흡착/결합하기 때문에 물의 침투가 어려워져 삼투건조된 식품의 복원력이 낮아지는 것으로 알려져 있다(19).
- 진공주입에 의해서는 대조구에 비해 수축도와 압착력이 증가하였다. 복원한 사과 건조제품에 대한 관능적 기호도 측정 결과 삼투 건조한 사과 건조제품이 외관, 조직감, 종합적인 기호도 등의 모든 관능검사 항목에서 유의적으로 높은 기호도를 나타내었고, 건조상태에서의 관능적 기호도 측정 결과에서는 진공주입한 사과 건조제품이 모든 관능검사 항목에서 유의적으로 높은 기호도를 나타내었다.
- 사과 건조제품을 plain yoghurt에서 복원시킨 후 관능적 기호도를 측정한 결과 Table 5에서 보는 바와 같이 외관, 맛, 조직감, 종합적인 기호도 등의 모든 관능검사 항목에서 삼투건조 처리 구가 대조구와 진공주입 처리구에 비해 유의적으로 높은 기호도를 나타내었으며, 특히 외관과 맛에 대한 기호도가 높았다. 삼투 건조 처리구의 경우 복원 시 사과 고유의 밝은 노란색을 띠는 반면 대조구와 진공주입 처리구는 갈변에 의해 갈색을 띠어 낮은 기호도를 나타내었고, 맛에 대한 기호도에서 삼투건조 처리구는침지용액의 당에 의해 단맛이 부여되고 풍부한 사과향을 나타내어 높은 기호도를 나타내었다.
- 진공주입 처리구의 경우에는 삼투건조에 서처럼 외부의 당이 사과의 표면 부위에 주로 흡착하는 것이 아니라 강제적인 압력에 의해 외부의 당이 식품의 내부로 상당히 침투하기 때문에 복원 시 물의 침투가 크게 어렵지 않고 침투된 당과 물의 결합에 의해 복원력이 크게 나타난 것으로 생각된다. 사과 건조제품을 복원시키고 압착력을 측정한 후 이를 생사과 시료의 압착력에 대한 비로 나타낸 결과 대조구의 경우 52.2±4.3% 로서 가장 낮은 값을 나타내었고, 삼투건조 처리구 71.3±3.7%, 진공주입 처리구가 59.4±17.1%로 대조구에 비해 압착력이 증가하며, 특히 삼투건조에 의해 압착력이 크게 증가하여 삼투건조 처 리구의 복원된 사과 시료의 조직이 가장 견고한 것으로 나타났다.
- 사과 건조제품의 미세구조를 SEM으로 조사한 결과 Fig. 3에서 보는 바와 같이 대조구(A)의 경우 일정한 크기의 air cell이 균일한 분포를 이루고 있으며, 삼투건조 처리구(B)는 air cell이 균 일하지만 대조구에 비해 상당히 커진 형상을 하고 있어 삼투건 조에 의해 사과 조직이 대조구에 비해 부피가 커지게 됨을 알 수 있었다. 한편 진공주입 처리구(C)의 경우에는 cell을 이루는 body 가 일정한 형태를 이루지 못하여 air cell이 겉으로 잘 드러나지 않는 형상을 나타내어 강제적인 압력 적용에 의해 사과의 조직이 크게 손상되었음을 알 수 있었다
- 사과 시료를 삼투건조 및 진공주입한 후의 물질이동 특성을 분 은석한 결과 Table 1에서 보는 바와 같이 중량 감소는 각각 13.8±0.5%와 -12.4±1.8%, 수분 손실은 각각 21.2±1.4%와 -6.7±1.6%를나타내어 삼투건조 시에는 삼투작용에 의해 사과 내의 수분이 용액 속으로 용출되어 중량이 크게 감소하는 반면 진공주입 시에는 강제적인 액체의 주입에 의해 수분이 증가하여 사과 시료의 중량이 증가하는 것으로 나타났다. 그리고 고형분 증가는 각각 6.
- 삼투건조 시 사과 시료의 중량이 감소하고 수분손실이 증가한 반면 진공주입 시에는 중량이 증가하고 수분손실이 감소하였으며, 진공주입 시 고형분 증가가 컸다. 50oC에서의 열풍 건조 시 건조시간에 따른 사과 시료의 수분함량 변화를 Page model에 적용하여 지수 n, k 및 건조시간을 산출하였다.
- 삼투건조 및 진공주입한 사과 건조제품의 품질을 대조구와 비교하였다. 삼투건조에 의해 건조제품의 수축 도와 복원력이 대조구에 비해 크게 감소한 반면 압착력이 크게 증가하였고 적정산도와 ascorbic acid의 함량이 크게 감소하였다. 진공주입에 의해서는 대조구에 비해 수축도와 압착력이 증가하였다.
- 사과 시료를 삼투건조 및 진공주입하고 열풍건조한 후 건조제품의 적정산도, ascorbic acid 그리고 색도를 측정한 결과는 Table 4와 같다. 적정산도의 경우 대조구가 151.2±13.7%로 가장 높고, 삼 투건조 처리구 61.4±9.3%, 진공주입 처리구가 110.8±10.4%로 삼투건조 및 진공주입 처리에 의해 적정산도가 크게 감소하는 것으로 나타났다. 그러나 삼투건조와 진공주입에 의한 중량 증가를 고려할 경우 이들 처리구의 적정산도는 대조구 적정산도의 58.
- 건조시간에 따른 사과 시료의 수분함량 변화를 변형된 Page model에 적용하여 구한 직선으로부터 지수 n, k 및 건조시간을 산출하여 Table 2에 나타내었다. 최종 수분함량이 0.2 g water/g dry solids가 될 때까지 소요되는 건조시간의 경우 대조구의 4.45hr에서 삼투건조 처리구 5.82 hr, 진공주입 처리구 6.38 hr로 증가하는 것으로 나타났다. 삼투건조 시 용질이 시료 표면에 침투 되어 결정화되어 열풍건조 중 물질이동에 대해 내부저항이 증가 (18,19)하며, 또한 삼투건조 시 이미 상당한 양의 수분이 제거되어 열풍건조 중 더 이상의 수분 제거가 어려워지기 때문에 생사 과 시료가 삼투건조한 사과 시료에 비해 초기 수분함량이 높지만 건조시간이 더 짧은 것으로 판단된다.
- 한편 사과 건조제품의 건조상태에서의 관능적 기호도를 측정한 결과 Table 6에서 보는 바와 같이 외관, 맛, 조직감, 종합적인 기호도 등의 모든 관능검사 항목에서 진공주입 처리구가 대조 구 및 삼투건조 처리구에 비해 유의적으로 높은 기호도를 나타내었으며, 특히 맛과 조직감에 대한 기호도가 높았다. 대조구는 식이섬유의 질긴 식감을 나타내어 기호도가 매우 낮게 나타났고, 삼투 건조 처리구도 속이 빈 듯한 푸석푸석한 조직감을 나타내었다.
후속연구
- 그러나 이를 복원할 경우에는 심하게 붕괴된 조직 사이로 많은 양의 물이 침투하여 복원력이 증가하고 압착력은 감소하기 때문에 복원 후의 조직감이 낮은 기호도를 나타내게 되는 것으로 판단된다. 이와 같이 과일 건조제품 제조 시 이용되는 전처리 방법으로 삼투건조와 진공주입 방법을 비교, 검토한 결과 물질이동 및 건조 특성이 크게 다르고 제조한 건조제품의 품질과 특징도 크게 차이 나기 때문에 건조제품의 적용 분야에 따라 서로 다른 전처리 방법이 이용되어야 할 것으로 판단된다.
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