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문제 정의
- 따라서, 본 연구에서는 아크릴아마이드 함량이 높은 후렌치 후라이의 원료인 감자(Solanun tuberosum L.)를 실험식품으로 선정하여 아크릴아마이드 저감화를 위해 frying 온도 및 시간에 따른 아크릴아마이드 함량과 관능적 특성을 비교 분석하였다.
- 본 연구는 후렌치 후라이의 가열 온도 및 시간에 따른 아크릴 아마이드 생성량과 관능적 품질 특성을 조사하였다. 가열 온도와 가열 시간의 변화에 따라 아크릴아마이드 생성 함량에 많은 영향을 미치는 것으로 나타났다.
제안 방법
- 아래 기기 조건으로 검량선 작성을 위하여 HPLC grade water에 아크릴아마이드를 첨가하여 5, 25, 125, 250, 500 ppb 농도의 standard solution에 13C3-acrylamide이 50 ppb가 되도록 첨가하여 검량선을 작성하였다. Calibration은 표준물질인 아크릴아마이드 피크와 내부표준물질인 13C3-acrylamide 피크 면적비를 비교하여 행하여 졌으며, standard curve는 샘플에 함유된 아크릴아마이드 정량에 이용되었다.
- 기호도 평가 패널은 20-35세 사이의 건국대학교 학생 및 대학원생을 대상으로 선발하였고 후렌치 후라이에 대한 검사 및 평가방법을 교육하였다. 검사 및 평가 방법은 후렌치 후라이의 색상을 비교하고 흰 접시에 있는 시료를 모두 한 번에 입에 넣고 맛본 후, 조직감을 평가한 후 계속 씹으면서 전체적인 기호도를 평가하였다. 입안의 잔여감을 없애고 혀의 둔화현상을 최소화하기 위해서 한 시료를 평가한 후에는 정수로 한 번 입헹굼을 한 다음 1분 정도 후에 다음 시료를 평가하였다.
- 기호도 평가는 후렌치 후라이의 색상, 조직감 및 전체적인 기호도를 조사하였다. 후렌치 후라이는 palm 오일로 후라잉 후 2분 동안 실온에 방치하여 기름을 제거한 후, 흰 접시에 제시하여 50명의 패널을 대상으로 9 point hedonic scale로 색상, 조직감 및 전체적인 기호도를 평가하였다.
- 7 cm로 일정한 크기로 절단하고 블랜칭(blanching)후 예비 후라잉(prefrying)하여 포장 후 냉동하였다. 동일한 조건을 세 반복으로 제조, 처리, 분석하였다.
- 본 실험에서는 현재 패스트푸드점에서 사용되는 후라이어 기기의 유조량과 후라이어와 감자의 양에 비례하여 실험하였으며 감자량이 많아지면 냉동감자 때문에 유조의 기름온도가 급격히 떨어지고 리커버리 타임(recovered time) 이 길어지게 되므로 동시간으로 후라잉하더라도 식감, 색상, 관능에 문제가 발생할 수 있다. 따라서 유조량에 대하여 적정량의 포테이토를 온도와 시간 관계를 고려해 적정량을 매뉴얼화 하였다. 또한, 가열 온도와 시간의 설정은 현재 패스트푸드점 운영 특성상 모든 조리 시간은 3-4분 이내로 세팅되어 있으며 후라잉 시간도 3-4분 이내에 조리가 완료 되어야 한다.
- 또한 온도가 너무 낮으면 후라잉 시간이 길어져 후렌치 후라이 제품을 제공하는 시간 문제가 발생하고 기름의 흡수가 많아져 눅눅해지면 식감이 저하 될 수 있다. 따라서, 가열 온도에 따른 아크릴아마이드 생성량 변화를 보기 위해 2분 30초 동안 160, 165, 170 및 180℃에서 frying 하였으며, 가열 시간에 따른 아크릴아마이드 생성량을 측정하기 위해서 165℃에서 2분 30초, 2분 45초, 3분 동안 가열하여 아크릴아마이드 함량을 분석하였다.
- 입안의 잔여감을 없애고 혀의 둔화현상을 최소화하기 위해서 한 시료를 평가한 후에는 정수로 한 번 입헹굼을 한 다음 1분 정도 후에 다음 시료를 평가하였다. 또한 선정된 패널들은 평가 1시간 전부터 물 이외의 음료나 음식물 섭취 등의 사용을 피하도록 하였다. 색상은 색택이 매우 싫어함을 1점, 좋지도 싫지도 않음을 5점, 그리고 매우 좋아함을 9점으로 구분하였고, 조직감은 바삭한 정도를 나타내어 바삭함이 없는 것을 1점, 보통은 5점, 그리고 바삭함이 우수한 것을 9점으로 평가하였다.
- 시중에서 판매하는 L 패스트푸드점의 감자 후라이 온도는 165℃라고 하여, 후렌치 후라이를 165℃에서 2분 30초, 2분 45초, 3분간 후라잉 하면서 아크릴아마이드의 생성량을 비교하였다(Fig 1.). 후라잉 시간에 따른 아크릴아마이드 생성량은 시간이 경과함에 따라 아크릴아마이드 생성량이 유의적으로 증가하는 경향을 나타내었다.
- HPLC/MS/MS의 기기 분석조건은 아래 Table 1과 같으며, 아크릴 아마이드 분석을 위한 MRM(multiresidue method)는 Table 2에 나타내었다. 아래 기기 조건으로 검량선 작성을 위하여 HPLC grade water에 아크릴아마이드를 첨가하여 5, 25, 125, 250, 500 ppb 농도의 standard solution에 13C3-acrylamide이 50 ppb가 되도록 첨가하여 검량선을 작성하였다. Calibration은 표준물질인 아크릴아마이드 피크와 내부표준물질인 13C3-acrylamide 피크 면적비를 비교하여 행하여 졌으며, standard curve는 샘플에 함유된 아크릴아마이드 정량에 이용되었다.
- 아크릴아마이드 분석을 위해서 FDA 분석 방법과 KFDA 분석 방법을 본 실험에 적합하도록 수정하였다(1). 본 실험을 위해서 시료 100 g을 믹서기(Model AM-7, Nihonseiki kaisha Ltd.
- 검사 및 평가 방법은 후렌치 후라이의 색상을 비교하고 흰 접시에 있는 시료를 모두 한 번에 입에 넣고 맛본 후, 조직감을 평가한 후 계속 씹으면서 전체적인 기호도를 평가하였다. 입안의 잔여감을 없애고 혀의 둔화현상을 최소화하기 위해서 한 시료를 평가한 후에는 정수로 한 번 입헹굼을 한 다음 1분 정도 후에 다음 시료를 평가하였다. 또한 선정된 패널들은 평가 1시간 전부터 물 이외의 음료나 음식물 섭취 등의 사용을 피하도록 하였다.
- 크리스피(crispness)는 후렌치 후라이를 texture analyzer(TA-XT2i, Stable Micro Systems Ltd., Surrey, England)를 이용하여 측정하였다(15). 후렌치 후라이는 blate set(warner bratzler blade)가 장착된 texture analyzer를 이용하여 크리스피(N)를 측정하였으며 이때의 cross head speed는 2 mm/sec로 하였다.
- 기호도 평가는 후렌치 후라이의 색상, 조직감 및 전체적인 기호도를 조사하였다. 후렌치 후라이는 palm 오일로 후라잉 후 2분 동안 실온에 방치하여 기름을 제거한 후, 흰 접시에 제시하여 50명의 패널을 대상으로 9 point hedonic scale로 색상, 조직감 및 전체적인 기호도를 평가하였다. 기호도 평가 패널은 20-35세 사이의 건국대학교 학생 및 대학원생을 대상으로 선발하였고 후렌치 후라이에 대한 검사 및 평가방법을 교육하였다.
대상 데이터
- 후렌치 후라이는 palm 오일로 후라잉 후 2분 동안 실온에 방치하여 기름을 제거한 후, 흰 접시에 제시하여 50명의 패널을 대상으로 9 point hedonic scale로 색상, 조직감 및 전체적인 기호도를 평가하였다. 기호도 평가 패널은 20-35세 사이의 건국대학교 학생 및 대학원생을 대상으로 선발하였고 후렌치 후라이에 대한 검사 및 평가방법을 교육하였다. 검사 및 평가 방법은 후렌치 후라이의 색상을 비교하고 흰 접시에 있는 시료를 모두 한 번에 입에 넣고 맛본 후, 조직감을 평가한 후 계속 씹으면서 전체적인 기호도를 평가하였다.
- 국내에서 소비되고 있는 후렌치 후라이용 감자는 주로 미국과 캐나다에서 재배되는 러셋 버뱅크종으로 형태가 긴 조형으로 포테이토 가공전용으로 사용되고 있으며, 전량 냉동 가공되어 수입되고 있다. 따라서 감자는 시중에서 판매되는 후렌치 후라이의 원료로 사용되는 냉동감자(러셋 버뱅크종, 캐나다)를 사용하였으며 냉동고에서 보관하여 실험에 사용하였다. 감자 샘플을 냉동상태로 보관하여 사용하는 것은 감자는 갈변이 빠르게 발생하기 때문에 비교 평가 테스트의 어려움이 있다.
- 후라잉 오일의 종류는 여러 종류의 오일을 혼합하여 사용가능하다. 본 실험에서 사용된 오일은 실험 당시 패스트푸드사들이 주로 사용되던 palm 오일을 사용하여 실험을 진행하였다. 후라잉 오일로 palm 오일 100%를 사용하였으며 frying시 감자량은 점포의 fryer 유조 크기에 맞춰 실험용 fryer 유조(DHA-520, Donghwa system Co.
- 본 실험에서 사용된 오일은 실험 당시 패스트푸드사들이 주로 사용되던 palm 오일을 사용하여 실험을 진행하였다. 후라잉 오일로 palm 오일 100%를 사용하였으며 frying시 감자량은 점포의 fryer 유조 크기에 맞춰 실험용 fryer 유조(DHA-520, Donghwa system Co. Ltd., Seoul, Korea) 용량 6.7 kg에 potato량 208 g으로 하여 실험을 실시하였다. 본 실험에서는 현재 패스트푸드점에서 사용되는 후라이어 기기의 유조량과 후라이어와 감자의 양에 비례하여 실험하였으며 감자량이 많아지면 냉동감자 때문에 유조의 기름온도가 급격히 떨어지고 리커버리 타임(recovered time) 이 길어지게 되므로 동시간으로 후라잉하더라도 식감, 색상, 관능에 문제가 발생할 수 있다.
데이터처리
- 1)Mean±SD with different letters within the same column are significantly different at p<0.05 by Duncan’s multiple range test.
- 통계분석은 SAS(Statistical Analysis Systems) program(16)의 GLM(General Linear Model) procedure를 통하여 분석하였고, 처리구간의 평균간 비교는 Duncan의 다중검정을 통하여 유의성 검정(p<0.05)을 실시하였다.
성능/효과
- 반면 160℃에서 가열한 처리구는 색, 조직감 및 전체적인 기호도에서 유의적으로 가장 낮은 점수를 받았다. 가열 시간에 따른 관능적 특성 중 색은 3분 동안 가열한 처리구보다 2분 30초 및 2분 45초 가열한 처리구들이 유의적으로 높은 점수를 받았다. 조직감과 전체적인 기호도에서는 2분 30초 동안 가열한 처리구들이 우수한 점수를 받았다.
- 가열 온도에 따른 크리스피 변화는 165℃에서 유의적으로 가장 높은 수치를 나타내었고, 170℃와 180℃에서 가열한 후렌치 후라이는 유의적으로 낮은 크리스피를 나타내었다. 가열 시간에 따른 크리스피는 2분 30초 동안 가열한 처리구가 유의적으로 가장 높았다. Salvador 등(15)은 감자칩의 크리스피는 신선도를 측정하는 가장 중요한 요소이고, 크리스피는 경도(hardness)와 깨짐성(crunchiness)으로 나타내기도 한다.
- 후렌치 후라이의 가열 온도 및 시간에 따른 관능검사 결과는 Table 3에 나타내었다. 가열 온도에 따른 후렌치 후라이의 색은 165℃에서 가장 우수한 점수를 받았으며, 조직감 및 전체적인 기호도에서도 다른 처리구들에 비해 165℃에서 가열한 처리구가 가장 우수한 점수를 받았다. 반면 160℃에서 가열한 처리구는 색, 조직감 및 전체적인 기호도에서 유의적으로 가장 낮은 점수를 받았다.
- 본 연구는 후렌치 후라이의 가열 온도 및 시간에 따른 아크릴 아마이드 생성량과 관능적 품질 특성을 조사하였다. 가열 온도와 가열 시간의 변화에 따라 아크릴아마이드 생성 함량에 많은 영향을 미치는 것으로 나타났다. 일반적으로 후렌치 후라이는 160-180℃ 온도에서 2-5분간 가열하는데 아크릴아마이드의 생성은 가열 온도 및 시간에 크게 영향을 받으므로 이를 조절함으로써 식품 내 아크릴아마이드 생성을 줄일 수 있다.
- 한편, Kita 등(19)은 감자의 크리스피는 가열 온도와 가열하는 오일에도 영향을 받는다고 하였다. 그 결과 해바라기유와 콩유를 이용하여 후라잉 하였을 때 가장 높은 크리스피를 나타내었고 가열 온도는 170℃와 190℃로 가열한 처리구 보다 150℃로 가열한 처리구가 가장 높은 크리스피를 나타내었다고 하여 본 실험과 유사한 결과를 나타내었다. Rani과 Chauchan(20)은 peanut oil과 soybean oil로 가열하였을 시 크리스피가 증가하였다고 하였고, 지방함량과 크리시피도 정(+)의 상관관계가 있다고 하였다.
- 조직감과 전체적인 기호도에서는 2분 30초 동안 가열한 처리구들이 우수한 점수를 받았다. 따라서 후렌치 후라이의 관능적 품질을 우수하게 하기 위해서는 165℃에서2분 30초 동안 가열하는 것이 가장 우수할 것으로 판단된다. Park 등(13)은 후렌치 후라이의 저장 온도와 저장 기간에 따른 관능적 특성중 색에 대한 차이는 없었다고 하였으며, 색은 후렌치 후라 이의 품질 특성을 평가하는 가장 중요한 요소로 후렌치 후라이의 신선도와도 밀접한 관련이 있다(22).
- 따라서 후렌치 후라이의 아크릴아마이드의 생성을 경감시키면서 관능적으로 우수한 후렌치 후라이 제조를 위해서는 가열 온도 165℃에서 2분 30초 동안 가열하는 것이 가장 바람직할 것이라고 생각된다.
- 또한 선정된 패널들은 평가 1시간 전부터 물 이외의 음료나 음식물 섭취 등의 사용을 피하도록 하였다. 색상은 색택이 매우 싫어함을 1점, 좋지도 싫지도 않음을 5점, 그리고 매우 좋아함을 9점으로 구분하였고, 조직감은 바삭한 정도를 나타내어 바삭함이 없는 것을 1점, 보통은 5점, 그리고 바삭함이 우수한 것을 9점으로 평가하였다. 전체적인 기호도는 색 및 조직감을 바탕으로 전체적인 맛을 평가하여, 전체적인 맛이 매우 싫어함을 1점, 좋지도 싫지도 않음을 5점, 그리고 매우 좋아함을 9점으로 평가하였다.
- 색상은 색택이 매우 싫어함을 1점, 좋지도 싫지도 않음을 5점, 그리고 매우 좋아함을 9점으로 구분하였고, 조직감은 바삭한 정도를 나타내어 바삭함이 없는 것을 1점, 보통은 5점, 그리고 바삭함이 우수한 것을 9점으로 평가하였다. 전체적인 기호도는 색 및 조직감을 바탕으로 전체적인 맛을 평가하여, 전체적인 맛이 매우 싫어함을 1점, 좋지도 싫지도 않음을 5점, 그리고 매우 좋아함을 9점으로 평가하였다.
- ). 후라잉 시간에 따른 아크릴아마이드 생성량은 시간이 경과함에 따라 아크릴아마이드 생성량이 유의적으로 증가하는 경향을 나타내었다. Kim 등(18)에 따르면 후렌치 후라이를 1분간 frying 하였을 경우 96 ppb, 2분간은 497 ppb, 3분간은 1,268 ppb, 5분간은 3,393 ppb로 시간이 증가함에 따라 아크릴아마이드 생성량이 증가한다고 하여 본 실험과 유사한 결과를 나타내었다.
- 각각의 처리 온도별로 2분 30초 동안 후라잉 하였을 경우, 160℃에서 아크릴아마이드 함량은 503 ppb, 165℃에서 550 ppb, 170℃에서 669 ppb, 180℃에서 776 ppb이었다. 후라잉 온도가 증가함에 따라 후렌치 후라이의 아크릴아마이드 생성량이 유의적으로 증가하였다. Mottram 등(10)은 120℃ 이상에서 가열하였을 경우 아크릴아마이드가 생성되기 시작한다고 하였고, 온도가 증가함에 따라서도 아크릴아마이드 생성량이 증가한다고 하여 본 실험과 유사한 결과를 나타내었다.
후속연구
- 또한 제한적이기는 하나 아크릴아마이드의 독성평가에 의하면 동물실험 결과 아크릴아마이드를 장기간 다량 섭취시 암을 유발시킬 수 있으며 유전독성이 발견되었다고 하여 국제암연구기관인 IARC(International Agency for Research on Cancer)에서는 인체에 대해 발암 가능성이 있는 2A group으로 분류하고 있다(1). 따라서 본 실험결과 후렌치 후라이 제조시 가열 온도 및 시간 등 생성 요인들의 개선으로 적정조건을 선정하여 후렌치 후라이를 제조한다면 아크릴아마이드의 생성을 상당부분 줄일 수 있을 것으로 사료된다.
- 또한 아크릴아마이드 생성량을 줄이면서 관능적으로 우수한 후렌치 후라이를 제조하는 것이 중요하다. 따라서 후렌치 후라이 제조를 위해 165℃에서 2분 30초 동안 가열하는 것이 아크릴아마이드의 생성을 저감화하면서 크리스피 및 관능적 측면에서 우수한 후렌치 후라이를 제조할 수 있을 것으로 사료된다.
- Park 등(14)은 상업적으로 가공된 french fries, potat℃hip, tortilla chip, bread crust, crisp bread 등의 식품에서 아크릴아마이드 함량이 높았고, 식품군마다 다양한 아크릴아마이드 수치가 분석되었을 뿐만 아니라 같은 식품군의 다른 제품에서도 다양한 아크릴 아마이드 수치가 분석되었다. 즉, 아크릴아마이드 형성은 식품에 존재하는 acrolein, acrylic acid, 아미노산과 아미노산 환원당의 마이야르 반응물(maillard reaction products) 등의 아크릴아마이드 전구체 양에 의한 것 뿐만 아니라 온도, 시간, 튀김기름의 성질, 식품 매트릭스의 성질 등 다양한 가공 조건에 의하여 영향을 받는 것으로 알려져 있기 때문에 아크릴아마이드의 생성을 줄이기 위하여 다양한 조건의 형성원인에 대한 연구가 필요한 것으로 사료된다. 또한 외국의 경우 식품 중 아크릴아마이드 생성량이 조리 및 가공 온도, 시간에 따라 커다란 차이가 나기 때문에 현재는 아크릴아마이드 관리기준이 설정되어 있지 않다(1,14).
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