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문제 정의
- 에리스리톨의 이러한 기능적 특성으로 인하여 최근 저칼로리 음료와 청량감을 부여하는 과자류, 환자용 식이식품 등에 많이 이용되고 있으나 스펀지케이크에 에리스리톨을 첨가한 연구는 아직 이루어지지 않았다. 따라서 본 연구에서는 스펀지케이크 제조에서 당알코올류 중 열량이 거의 없는 설탕 대체감미료로서 케이크에서 식품 안전성과 저열량 구현 가능성을 가지고 있는 에리스리톨을 첨가한 스펀지케이크를 제조하여 스펀지케이크의 품질 특성을 밝힘으로써 건강 지향적 저열량의 스펀지케이크의 제조를 위한 조건을 확립하고 다양한 스펀지케이크 개발을 위한 기초자료를 제공하고자 하였다.
가설 설정
- 1) All values are mean±SD in triplicate.
- matter. 2) All values are mean±SD in triplicate. 3) The different letters within a column are significantly different at p<0.
- 2) The different letters within a column are significantly different at p<0.05.
- 2) The different letters within a column are significantly different at p<0.05.
- 2) All values are mean±SD in triplicate. 3) The different letters within a column are significantly different at p<0.05.
제안 방법
- 14를 사용하여 측정하였다. 각 시료는 케이크의 중심부를 40x40x30 mm의 크기로 잘라 압착했을 때 얻어지는 force distance curve로부터 시료의 TPA(texture profile analysis)를 computer로 분석하여 경도(hardness), 탄력성 (springiness), 응집 성 (cohesiveness), 점 착성 (guminess), 부서짐성 (brittleness) 을 각각 10회 반복 측정하였다.
- 스펀지 케 이크의 crumb의 색도는 색차계 (Choroma Meter, CR-200b, Minolta Co., Osaka, Japan)를 사용하여 crumb의 중앙 부분을 측정하였다. 각 처리구 간의 색도차이는 Hunter/s L(명도), a(적색도), b(황색도)값으로 측정하였다.
- 스펀지케이크의 관능검사는 식품영양학과 3학년 재학생 20명을 선정하여 실험목적을 설명하고 각 측정치에 관하여 충분히 숙지시킨 후 검사에 응하도록 하였다. 시료의 평가는 색 (color), 향(flavor), 맛(taste), 조직감(texture)과 전반적 인기 호도(overall preference) 등 5항목을 9점 척도법(대단히 좋다: 9점, 좋지도 싫지도 않다: 5점, 대단히 나쁘다: 1점)으로 평가하였다.
- 숙지시킨 후 검사에 응하도록 하였다. 시료의 평가는 색 (color), 향(flavor), 맛(taste), 조직감(texture)과 전반적 인기 호도(overall preference) 등 5항목을 9점 척도법(대단히 좋다: 9점, 좋지도 싫지도 않다: 5점, 대단히 나쁘다: 1점)으로 평가하였다.
- 같다. 에리스리톨은 감미도가 70으로 설탕 감미도 기준으로 환산하여 설탕의 30%, 50%를 대체하였으며, 스펀지케이크는 공립법(15)으로 제조하였다. 케이크의 반죽은 달걀에 설탕과 에리스리톨을 첨가하여 40oC 로 중탕한 뒤 반죽기 (KitchenAid K5SS, KitchenAid Inc.
- 에리스리톨을 첨가한 스펀지케이크의 조직감 특성은 케이크를 구운 후 실온에서 1시간 정도 식힌 후 Rheometer (Compac-100, Sun scientific Co., Ltd., Tokyo, Japan)로 최대 무게 10 kg, 거리 50%, Table speed 120 mm/min, Prove No. 14를 사용하여 측정하였다. 각 시료는 케이크의 중심부를 40x40x30 mm의 크기로 잘라 압착했을 때 얻어지는 force distance curve로부터 시료의 TPA(texture profile analysis)를 computer로 분석하여 경도(hardness), 탄력성 (springiness), 응집 성 (cohesiveness), 점 착성 (guminess), 부서짐성 (brittleness) 을 각각 10회 반복 측정하였다.
- 부피는 종자치환법에 따라 측정하였다. 케이크의 비 용적 (specific loaf volume, mL/g)은 부피 를 무게 로 나누어 케이크 1 g 이 차지하는 부피로 구하였다.
대상 데이터
- 본 연구의 대체 재료인 에리스리톨은 천연에서 얻을 수 있는 4탄당의 당알코올로서 체내에서 거의 대사가 되지 않고 요로 배설되기 때문에 FDA에 의하면 0.2 kcal/g(13), 후생성의 난소화성 당류의 에너지 평가법에 의한 측정결과는 0 kcal/g로 열량이 거의 없는 것으로 평가되고 있다(14). 또한 에리스리톨의 섭취는 혈당과 인슐린 수치에 영향을 끼치지 않아 제2형 당뇨병의 위험성을 낮추며, 충치균의 활동을 억제하여 충치를 유발하지 않고, 강한 감미제의 쓴 뒷맛을 완화시키고 청량감을 제고하여 미각을 향상시킨다 (13, 14).
- 스펀지케이크는 시판용 1등급 박력밀가루(삼양사, 서울, 한국)와 설탕(삼양사)을 사용하여 제조하였으며, 달걀(젤란, 오경농장, 양산, 한국)은 시판제품을 실험 당일 구입하여 사용하였다. 첨가 시료로 사용된 에리스리톨(Mitsubishi, Tokyo, Japan) 시판제품을 구입하여 사용하였다.
- 첨가 시료로 사용된 에리스리톨(Mitsubishi, Tokyo, Japan) 시판제품을 구입하여 사용하였다.
데이터처리
- 전반적인 상관관계 확인을 통해 에리스리톨 대체량 조절로 각 결과인자를 값에 변화를 줄 수 있음을 확인하였다. 구체적인 상관정도와 영향도를 확인하기 위해 회기분석을 실시하였고, 그 결과를 Table 6에 나타내었다.
- 본 실험의 모든 결과는 평균과 표준편차로 표시하고 각 평균 간의 유의성 검정은 ANOVA test(SPSS ver. 14) 분석 후 Duncan's multiple range test로 검정을 실시하였고, 모든 유의성 차이는 유의수준 p<0.05에서 비교하였다. 첨가 수준별 조직감의 각 항목들 간 인자들의 상관관계는 Matrix Plot 과 Regression Analysis(Minitab)로 분석하였다.
- 05에서 비교하였다. 첨가 수준별 조직감의 각 항목들 간 인자들의 상관관계는 Matrix Plot 과 Regression Analysis(Minitab)로 분석하였다.
이론/모형
- 반죽의 pH는 AACC법(16)에 따라 pH meter(827 pH lab, Metrome, Herisau, Swizeland)로 즉정하였다.
- 스펀지케이크를 구워서 1시간 동안 방냉시킨 후 무게 (g)를 측정하였다. 부피는 종자치환법에 따라 측정하였다. 케이크의 비 용적 (specific loaf volume, mL/g)은 부피 를 무게 로 나누어 케이크 1 g 이 차지하는 부피로 구하였다.
- 수분함량은 105oC 상압가열건조법으로, 회분 함량은 550oC 회화법을 사용하여 분석하였고, 조단백질 함량은 Micro-Kjeldahl법으로, 조지방은 Soxlet법으로 추출하였다.
- 일반성분은 AOAC법(17)에 의해 분석하였다. 수분함량은 105oC 상압가열건조법으로, 회분 함량은 550oC 회화법을 사용하여 분석하였고, 조단백질 함량은 Micro-Kjeldahl법으로, 조지방은 Soxlet법으로 추출하였다.
성능/효과
- Ronda(1)는 당알코올을 100% 대체한 실험에서 7종의 당알코올 중 oligosaccharide 를 제외한 6종류의 당알코올 대체케이크의 crumb 의 명도가 증가하였다. 적색도(a)는 대체량이 증가하면서 감소하였으나 대조군과 30% 대체군 간의 유의적인 차이는 없었다. 황색도 (b) 는 대조군에 비하여 증가하는 경향을 나타내었으나 대조군과 30% 대체군 간의 유의적인 차이는 없었다.
- High fructose corn syrup(HFCS)을 설탕 대신 비율을 달리하여 제조한 엔젤케이크에서는 반죽의 비중이 100% 대체 시 유의적인 차이를 나타내었으나, 25%, 50%, 75% 대체 시에는 유의적인 차이가 나타나지 않았다 (19). HFCS는 100% 대체 시 유의적인 차이를 나타내었지만 본 실험에서는 50% 대체에서부터 비중의 증가를 나타내었다. 당질계의 올리고당과 당알코올계의 말티톨을 이용한 스펀지케이크의 제조에서 반죽의 비중이 대조군보다 유의적이지는 않지만 감소하였으며(7), 올리고당(fructooligosaccharide & isomaltooligosaccharide) 40% 대체 스펀지케 이크에서 반죽의 비중이 대조군보다 유의적으로 감소한 결과(10)와 다르게 나타났다.
- 4), 탄력성은 음의 상관관계를 보였고, 응집성은 약한 양의 상관관계를 보였다. 경도, 점착성과 부서 짐 성은 양의 상관관계를 보였다. 전반적인 상관관계 확인을 통해 에리스리톨 대체량 조절로 각 결과인자를 값에 변화를 줄 수 있음을 확인하였다.
- 2%로 다소 낮았다. 경도, 점착성과 부서짐성은 p값이 0.000으로서 통계적으로 충분히 유의한 회귀식을 도출할 수 있고, 에리스리톨 첨가량이 경도, 점착성, 부서짐성 변동에 미치는 영향율은 79.2-81.7%로 높게 나타났다. 따라서 에리스리톨 대체량 변화에 따라 경도, 점착성, 부서짐성에 크게 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.
- 경도는 대조군보다 에리스리톨 대체군이 컸으며 대체비율이 높을수록 유의적으로 증가하여 스펀지케이크가 단단해짐을 알 수 있었다(p<0.05). 설탕의 50%를 에리스리톨로 대체한 경우 경도는 124.
- 3과 같다. 관능평가 결과 스펀지케이크의 맛은 30%와 50% 모두 6.4로 대조군 5.8에 비하여 높은 값을 나타내었으며, 유의적인 차이는 없었다. 향은 에리스리톨 첨가 군과 대조군 간에 큰 차이를 보이지 않았고, 케이크의 색에 대한 기호도는 첨가량이 늘어날수록 줄어들었다.
- 8%가 탄수화물로 이루어져 있으며, 단백질이나 지방 성분이 없기 때문에 에리스리톨을 대체한 스펀지케이크의 일반성분도 대조군과 비교하여 큰 변화를 나타내지 않았다. 대체군에서 조회분과 조단백질이 약간 감소하였으나(p<0.05), 30%와 50% 첨가군 사이에 통계적으로 유의적 인 차이를 나타내 지 않았고, 조지 방의 경우 50% 첨가 군에서 약간 감소하였으나 대조군과 유의적인 차이를 보이지 않았다.
- 7%로 높게 나타났다. 따라서 에리스리톨 대체량 변화에 따라 경도, 점착성, 부서짐성에 크게 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.
- 반죽의 비중은 스펀지케이크의 부피와 조직감(texture) 특성에 영향을 미치는 요인으로, 비중이 클수록 케이크의 부피는 줄어들고 점착성이 커지는 특성을 나타낸다(18). 본 실험 결과, 반죽의 비중은 대조군보다 에리스리톨 대체군에서 높았으며, 30% 대체군은 대조군과 유의적인 차이가 나타나지 않았으나 50% 대체 시 유의적인 차이를 나타내었다(p<0.05). High fructose corn syrup(HFCS)을 설탕 대신 비율을 달리하여 제조한 엔젤케이크에서는 반죽의 비중이 100% 대체 시 유의적인 차이를 나타내었으나, 25%, 50%, 75% 대체 시에는 유의적인 차이가 나타나지 않았다 (19).
- 스펀지케이크 부피는 Table 2에서와 같이 에리스리톨 대체 시 대조군에 비하여 대체군 모두 부피가 유의적으로 작았으며(p<0.05), 50% 대체 시 대조군에 비해 부피가 더욱 크게 감소하였다. 에리스리톨 스펀지케이크의 부피는 반죽의 비중 증가에 따른 결과와 일치하였다.
- 에리스리톨 대체량의 변화에 대한 각 결과인자들의 상관관계를 보면(Fig. 4), 탄력성은 음의 상관관계를 보였고, 응집성은 약한 양의 상관관계를 보였다. 경도, 점착성과 부서 짐 성은 양의 상관관계를 보였다.
- 000으로서 통계적으로 유의하였다. 에리스리톨 대체량이 탄력성 변동에 미치는 영향율은 66.4%로 나타났다. 응집성은 회귀식에 대한 p 값이 0.
- 에리스리톨을 대체한 반죽의 pH는 Fig. 2에서와 같이 30% 대체 시 pH는 7.7이었고, 50% 대체 시 7.5로 에 리스리톨 대체량이 증가할수록 반죽의 pH는 유의적으로 감소하였다 (p<0.05).
- 탄력성의 감소는 청경채(21)와 같은 식이섬유소가 풍부한 재료나 올리고당(10)을 넣었을 경우 보수력이 높아져 탄력성이 증가하는 것과 달리 에리스리톨은 흡수성이 낮으므로 에리스리톨 대체 스펀지케이크의 수분량이 줄어들어 탄력성이 감소한 것으로 생각된다. 응집성은 뚜렷한 경향성을 나타내지 않았으나 30% 대체군에서 대조군보다 높게 나타났으나 50% 대체 시 대조군에 비해 유의적으로 감소하였다. 점착성과 부서짐성은 에리스리톨 대체군이 대조군에 비하여 높았으며, 대체률이 높아질수록 유의적으로 증가하였다 (p<0.
- 경도, 점착성과 부서 짐 성은 양의 상관관계를 보였다. 전반적인 상관관계 확인을 통해 에리스리톨 대체량 조절로 각 결과인자를 값에 변화를 줄 수 있음을 확인하였다. 구체적인 상관정도와 영향도를 확인하기 위해 회기분석을 실시하였고, 그 결과를 Table 6에 나타내었다.
- 응집성은 뚜렷한 경향성을 나타내지 않았으나 30% 대체군에서 대조군보다 높게 나타났으나 50% 대체 시 대조군에 비해 유의적으로 감소하였다. 점착성과 부서짐성은 에리스리톨 대체군이 대조군에 비하여 높았으며, 대체률이 높아질수록 유의적으로 증가하였다 (p<0.05).
- 이러한 색에 대한 기호도 감소는 에리스리톨 첨가 시 메일라드 반응이 잘 일어나지 않아서 색이 옅어지기 때문인 것으로 판단된다. 조직감과 전반적인 기호도에서는 에리스리톨 첨가군이 대조군에 비하여 유의적으로 높은 값을 나타내었다. 조직감은 30%에서 7.
- 조직감과 전반적인 기호도에서는 에리스리톨 첨가군이 대조군에 비하여 유의적으로 높은 값을 나타내었다. 조직감은 30%에서 7.3, 50%에서 6.9를 보여 대조군 5.0에 비하여 높았으며 30% 첨가군의 기호도가 더 높았다. 전반적인 기호도에서도 30%의 경우 7.
- 케이크의 비용적(specific volume)도 에리스리톨 대체 군의 비용적이 대조군보다 작았으며(p<0.05), 30% 대체 시 15.2% 감소하였고, 50% 대체 시 22.5%로 감소하여 대체 비율이 증가할수록 케이크의 비용적이 감소하는 양상을 나타내었다. Lee 등(10)은 40% 올리고당 대체 스펀지케이크의 제조에서 비용적이 유의적으로 증가하여 본 에리스리 톨의 결과와 상이하였다.
- 이러한 경도의 증가는 에리스리톨의 기포안정성이 낮아 케이크의 부피가 줄고 기공이 잘 발달하지 못했기 때문으로 사료된다. 탄력성은 경도와 반대로 에리스리톨 대체량이 늘어날수록 감소하였으나 30% 대체군과 대조군 간에는 유의적인 차이를 보이지 않았다. 탄력성의 감소는 청경채(21)와 같은 식이섬유소가 풍부한 재료나 올리고당(10)을 넣었을 경우 보수력이 높아져 탄력성이 증가하는 것과 달리 에리스리톨은 흡수성이 낮으므로 에리스리톨 대체 스펀지케이크의 수분량이 줄어들어 탄력성이 감소한 것으로 생각된다.
후속연구
- 1% 줄어들어 가장 좋지 않았다고 보고하였다. 따라서 본 연구에서 비용적 감소를 보완하기 위하여 팽창제와 유화제의 보완이 필요할 것으로 판단된다.
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