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문제 정의
- 대추정과의 품질을 높일 수 있는 제조공정의 최적조건을 선정하기 위하여 이상의 결과를 바탕으로 최적조건을 예측하고자 하였다. 대추정과의 품질 특성을 대표할 수 있는 변수로 수분함량, b 값, 응집성, 관능적 특성으로 색도와 단맛을 선정 하여 각 변수의 contour map을 superimposing 하여 최적 제조조건 범위를 Hg.
- 본 연구는 생식용 과실로 소비보다는 대추분말, 대추차, 대추엑기스 등으로 다른 식 품에 부재료로 소량 사용되 고있는 대추를 전통식품의 한 종류인 정과 제조방법을 개발하고자 한다.
- 물성, 관능 특성의 변화를 조사하였다. 우리의 전통식품인 정과의 제조는 설탕용액에서 재료를 넣고 가열하여 장시간 조림하여 제조하는 것으로 알려져 있는데, 본 연구에서는 대추 정과의 품질을 향상하기 위하여 단맛이 강하고 흡습성과 용해도가 큰 과당을 첨가하여 제조공정의 최적화하고자 하였다. 대추정과 제조공정의 최적화를 위하여 실험계획법에 의해 수행된 16개 구간에서의 실험결과를 Table 2에 나타내었다.
제안 방법
- 대추 정과의 제조 조건, 즉 각 변수의 변화에 따른 정과의색도 물성, 관능 특성의 변화를 조사하였다. 우리의 전통식품인 정과의 제조는 설탕용액에서 재료를 넣고 가열하여 장시간 조림하여 제조하는 것으로 알려져 있는데, 본 연구에서는 대추 정과의 품질을 향상하기 위하여 단맛이 강하고 흡습성과 용해도가 큰 과당을 첨가하여 제조공정의 최적화하고자 하였다.
- 대추 정과의 품질 향상을 위한 설탕 및 과당의 양에 따른 대추 정과의 최적화를 위한 제조공정을 최적화하기 위하여 중심합성 계획법(21)으로 실험계획을 수립한 후 설정된 실험 조건을 바탕으로 제조실험을 실시하였다. 제조 과정 중에 가열시간과 온도는 일정한 조건하에서 Table 1과 같이 독립변수로 물을 0.
- 대추정과의 물성은 대표성을 갖는 시료를 고른 후 시료는 원통형으로 세워서 각각의 단계별로 물성을 측정하기 위하여 물성 측정기 (Rheometer ; Compac-10011, Sun Sci, Japan)를 사용하였으며 아답터 No. 35로 측정하였다. 물성측정기를 사용하여 탄력성 (sponginess), 응집성 (cohesiveness), 씹힘 성 (gumminess), 깨짐 성 (brittleness), 강도(strength), 경도(hardness), 항복치 (jdeld) 및 점성 (viscosity) 에 대하여 3회 반복 측정하였으며, 최적화를 위한 반응표면분석에는 응집성 (cohesiveness)만 이용하였다.
- 독립변수로 물의 양과 설탕 및 과당의 조합에 따라 정과를 제조한 후 대추정과의 색도와 물성특성, 관능검사결과 비교적 유의성이 높으면서 대추정과의 품질 특성을 나타낼 수 있는 변수를 선정하여 대추정과의 수분함량과 b 값, 기계적 특성에 따른 응집성, 관능적 특성에 따른 색과 단맛의 기호도를 종속변수로 하여 측정값을 나타내었다.
- 35로 측정하였다. 물성측정기를 사용하여 탄력성 (sponginess), 응집성 (cohesiveness), 씹힘 성 (gumminess), 깨짐 성 (brittleness), 강도(strength), 경도(hardness), 항복치 (jdeld) 및 점성 (viscosity) 에 대하여 3회 반복 측정하였으며, 최적화를 위한 반응표면분석에는 응집성 (cohesiveness)만 이용하였다.
- 광원은 Illuminant D65 10°를 사용하였다. 장비는 측정전 표준흑판과 표준백판을 표준화한 후 사용하였으며, Hunter color L(명도, lightness), a(적색도 redness) 및 b 값(황색도, yellowness)을 반복 즉정하여 최적화를 위한 반응 표면분석에는 b값만 이용하였다.
- 바탕으로 제조실험을 실시하였다. 제조 과정 중에 가열시간과 온도는 일정한 조건하에서 Table 1과 같이 독립변수로 물을 0.80에서 1.20 L, 설탕은 0.85에서 1.05 kg, 과당은 0.03에서 0.07 kg으로 각 처 리조건을 -2, -1, 0, 1, 2로 다섯 단계로 부호화하여 실험을 수행하여 회귀분석에 의한 최적조건의 예측은 SAS program을 이용하였다. 회귀분석 결과 임계점이 최적점이 안장점일 경우에는 능선분석을 하여 최적조건을 다시 구하였으며 제조조건에 따른 대추정과의 품질특성의 모니터링과 최적조건범위 예측은 각 반응변수의 contour map을 이용하여 예측하였다.
- 시료의 번호에서 선입견을 없애기 위해 세자리 숫자의 난수표 번호 방식을 이용하였다. 평가항목은 색 (color)과 단맛(sweet taste)을 5 점법으로 하여 기호도 검사를 실시하였으며, 관능검사 항목에 대해 (매우 나쁘다 : 1 점, 조금 나쁘다 : 2 점, 보통이다 : 3 점, 조금 좋다 : 4 점, 매우 좋다 : 5 점) 평가하였다.
- 07 kg으로 각 처 리조건을 -2, -1, 0, 1, 2로 다섯 단계로 부호화하여 실험을 수행하여 회귀분석에 의한 최적조건의 예측은 SAS program을 이용하였다. 회귀분석 결과 임계점이 최적점이 안장점일 경우에는 능선분석을 하여 최적조건을 다시 구하였으며 제조조건에 따른 대추정과의 품질특성의 모니터링과 최적조건범위 예측은 각 반응변수의 contour map을 이용하여 예측하였다.
대상 데이터
- 관능검사 시에 선정된 관능요원으로는 충분한 훈련을 거쳐 품질의 차이를 식별할 수 있는 능력이 갖추어진 20 대 여대생 15 명을 선발하여 실시하였다. 시료의 번호에서 선입견을 없애기 위해 세자리 숫자의 난수표 번호 방식을 이용하였다.
- 대추정과의 색도는 color meter(Spectrophotometer CM- 3600d, Minolta Co Japan)를 이용하여 즉정하였으며, 사용한 광원은 Illuminant D65 10°를 사용하였다. 장비는 측정전 표준흑판과 표준백판을 표준화한 후 사용하였으며, Hunter color L(명도, lightness), a(적색도 redness) 및 b 값(황색도, yellowness)을 반복 즉정하여 최적화를 위한 반응 표면분석에는 b값만 이용하였다.
- 본 연구에 사용한 대추는 경산에 소재하고 있는 (주)알알이물산에서 씨를 제거한 건대추를 구입하여 사용하였다.
이론/모형
- 여대생 15 명을 선발하여 실시하였다. 시료의 번호에서 선입견을 없애기 위해 세자리 숫자의 난수표 번호 방식을 이용하였다. 평가항목은 색 (color)과 단맛(sweet taste)을 5 점법으로 하여 기호도 검사를 실시하였으며, 관능검사 항목에 대해 (매우 나쁘다 : 1 점, 조금 나쁘다 : 2 점, 보통이다 : 3 점, 조금 좋다 : 4 점, 매우 좋다 : 5 점) 평가하였다.
성능/효과
- 수분함량을 제외한 다른 품질특성에 대하여 일정수준 이내의 유의성이 있는 것으로 나타나 수립된 회귀식이 높은 적합도를 보였으며, 특히 관능적 특성에 대하여는 높은 유의성을 나타내었다. 가장 높은 유의성을 나타낸 단맛의 경우 물의 양은 0.91 L, 설탕과 과당의 양이 각각 0.89 kg, 0.05 kg의 조건에서 단맛의 관능적 점수가 3.26으로 예측되었으나 최적점이 안장점으로 나타나 능선분석을 실시하여 얻은 최대점은 물, 설탕과 과당의 양이 1.15 L, 0.99 kg, 0.06 kg일 때 3.68의 점수를 얻을 수 있을 것으로 예측되었다.
- 대하여만 유의성을 나타내었다. 과당의 경우에도 관능적 특성 인 색과 단맛에 대하여 0.05%의 유의성을 나타내어 대추정과의 품질특성에는 물의 양이 유의성 있는 영향을 미치는 것으로 나타났다.
- 대추정과 제조 시 설탕과 물 양에 따른 응집성의 변화는 설탕의 양에 따라 약간의 차이는 있었으나 설탕 및 물 양에 따른 유의적인 차이는 없었다. 과당의 양에 따른 응집성의 변화는 과당의 양이 0.03 kg일 때에는 설탕의 양이 높을수록 높았고, 과당의 양이 0.065 kg일 때에는 설탕의 양이 적을수록 응집성이 높은 경향을 나타냈으며, 과당의 양이 0.050 kg일 때 설탕의 양에 관계 없이 응집성이 모두가 유사한 경향을 보였다.
- 05 1kg일 때 설탕의 양과 무관하게 일정한 값을 나타내었고 물 양에 따라 다소 증가하는 경향을 보였다. 과당의 양이 낮을 때에는 설탕 양이 낮은 구간에서, 높을 때에는 설탕 양이 높은 구간에서 색상에 대한 기호도가 높게 나타났고, 물 양에 따른 유의적 인 변화는 없었다.
- 관능적 특성에 해당하는 색도와 단맛에 대하여는 수립된 예측 모델식의 Pro<F이 0.01 이하로 높은 유의성을 보여 실험구간 내에서 각 측정값의 예측이 가능함을 나타내었으며 b 값 나응집성 에 대하여는 0.10이하로 다소 낮은 유의성을 나타내었다. Table 3에 제시된 회귀계수값을 이용하여 대추정과의 품질특성을 나타내는 종속변수의 예측값을 회귀식에 대입함으로서 얻을 수 있어 주어진 실험구간 내에서의 변화를 예측할 수 있을 것으로 생각된다.
- 이 현상은 설탕과 과당의 양이 증가함에 따라 대추정과 제조 중에 당에 의한 탈수현상의 증가에 의한 것으로 생각된다. 그리고 물의 양과 과당의 양에 따른 수분함량의 변화는 물과 과당의 양이 증가함에 따라 수분의 함량이 증가하였다.
- 대추정과 제조 시 설탕 0.85 kg 첨가 시에는 과당의 양이 높을 때에 보다 적을 때가 색상에 대한 기호도가 높았고 물의 양에 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 또한 설탕의 양이 1.
- 대추정과 제조 시 설탕의 양이 0.85 kg일 때에는 과당과 물이 양이 높을수록 응집성은 유의적으로 증가하였고, 설탕의 양이 L05 kg인 경우에는 과당의 양이 낮을수록 증가하며 물의 양에 영향이 받지 않는 것으로 나타났다. 대추정과 제조 시 설탕과 물 양에 따른 응집성의 변화는 설탕의 양에 따라 약간의 차이는 있었으나 설탕 및 물 양에 따른 유의적인 차이는 없었다.
- 대추정과의 단맛은 제조 중 가열에 의해 설탕과 과당이 대추의 내부로 침투되는 정도에 따라 단맛의 차이가 나며, 대추정과의 기호도에 매우 중요한 영향을 미칠 것으로 생각된다. 대추정과 제조 중에 설탕 1.05 kg 첨가에 따른 단맛에 대한 기호도의 변화는 물의 양이 적을 때에는 과당양에 따른 변화가 없었으나 물과 과당의 양이 증가할수록 증가하는 것으로 나타났다. 이는 물과 과당의 양이 증가함에 따라 과당이 대추의 내부로 침투가 잘 일어남으로 단맛이 증가하는 것으로 생각된다.
- 060 kg으로 결정 되 었다. 따라서 대추정과 제조 시 품질 특성을 높게 유지하면서 물과 설탕 및 과당의 양을 변수로 하는 제조 공정을 수행할경 우, 수분함량과 b 값, 응집 성 , 관능적 특성 으로 색도와 단맛을 종속변수로 하여 얻어진 최적 조건은 Table 6에서 보는 바와 같이 물 LOO L, 설탕 0.95 kg, 과당 0.056 kg이었다.
- 050 kg일 때 전 구간에서 낮은 값을 나타내었다. 또한 물의 양이 증가함에 따라 설탕 양이 적을 때에는 황색도 b 값은 감소하는 경향을, 설탕 양이 높을 때에는 증가하는 경향을 보였다.
- 05 kg 일 때에는 물 양의 증가에 따른 수분함량의 변화가 없는 것으로 나타났다. 또한 설탕과 과당의 양에 따른 수분 함량의 변화는 과당의 양이 높고 설탕의 양이 낮은 때 수분함량이 높았고, 설탕과 과당의 함량이 높을 때에는 수분 함량이 낮은 것으로 나타났다. 이 현상은 설탕과 과당의 양이 증가함에 따라 대추정과 제조 중에 당에 의한 탈수현상의 증가에 의한 것으로 생각된다.
- 85 kg 첨가 시에는 과당의 양이 높을 때에 보다 적을 때가 색상에 대한 기호도가 높았고 물의 양에 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 또한 설탕의 양이 1.05 kg일 때에는 색상에 대한 기호도는 과당과 물의 양이 각각 0.065 kg, 1.20 L에서 가장 높게 나타났고, 물과 과당의 양에 따라 증가하는 것으로 나타났다. 색상에 대한 기호도는 응집성의 결과와 같이 과당 양이 0.
- 2 L에서 가장 높은 수분 함량을 보였다. 또한 설탕의 함량이 1.05 kg 일 때 과당과 수분의 양에 따른 정과의 수분 함량의 변화는 물의 양이 증가함에 따라 수분 함량이 증가하는 것으로 나타났고, 과당의 양이 증가함에 따라 수분함량이 감소하였으나 과당의 양에 따른 수분 함량의 변화는 설탕 0.85 kg일 때와는 상반되는 결과가 나타났다. 전체적인 대추정과의 제조 조건에 따른 수분함량의 변화는 설탕의 양과 물의 양이 증가하였을 때 증가하였으나 설탕의 양이 1.
- 물의 양은 대추정과의 물성을 대표하는 응집성과 관능적 기호도인 색도와 단맛에 높은 유의성을 나타내었으며, 설탕은 관능적 특성 중단맛에 대하여만 유의성을 나타내었다. 과당의 경우에도 관능적 특성 인 색과 단맛에 대하여 0.
- 20 L에서 가장 높게 나타났고, 물과 과당의 양에 따라 증가하는 것으로 나타났다. 색상에 대한 기호도는 응집성의 결과와 같이 과당 양이 0.05 1kg일 때 설탕의 양과 무관하게 일정한 값을 나타내었고 물 양에 따라 다소 증가하는 경향을 보였다. 과당의 양이 낮을 때에는 설탕 양이 낮은 구간에서, 높을 때에는 설탕 양이 높은 구간에서 색상에 대한 기호도가 높게 나타났고, 물 양에 따른 유의적 인 변화는 없었다.
- 이는 물과 과당의 양이 증가함에 따라 과당이 대추의 내부로 침투가 잘 일어남으로 단맛이 증가하는 것으로 생각된다. 설탕 양에 따른 단맛에 대한 기호도의 변화는 물의 양이 적을 때에는 설탕 양이 낮은 구간에서 높았고, 물의 양이 높은 경우에는 설탕 양에 비 례하여 단맛에 대한 기호도가 높았고, 물 양이 1.05 L일 때 설탕 양과 무관하게 모든 구간에서 단맛에 대한 기호도는 유사한 경향을 보였다. 전 구간의 단맛에 대한 기호도는 물과 과당의 양이 증가함에 따라 증가는 것으로 나타났다.
- 설탕의 양에 따른 황색도 b 값의 변화는 유의적인 변화가 없었으나 정과 제조 시 과당의 양에 따른 b 값의 변화는 설탕 0.85 kg, 과당 0.065 kg일때 가장 높은 값을 나타내었으며, 과당의 양이 감소하고 물의 양이 적을수록 감소하는 경향으로 과당의 양이 0.050 kg일 때 전 구간에서 낮은 값을 나타내었다. 또한 물의 양이 증가함에 따라 설탕 양이 적을 때에는 황색도 b 값은 감소하는 경향을, 설탕 양이 높을 때에는 증가하는 경향을 보였다.
- 수분함량을 제외한 다른 품질특성에 대하여 일정수준 이내의 유의성이 있는 것으로 나타나 수립된 회귀식이 높은 적합도를 보였으며, 특히 관능적 특성에 대하여는 높은 유의성을 나타내었다. 가장 높은 유의성을 나타낸 단맛의 경우 물의 양은 0.
- 4인 구간을 설정하였다. 이 구간을 만족하는 최적조건으로 변수의 영향이 가장 적은 것으로 나타난 설탕의 양을 중심점인 0.95 kg으로 고정하여 얻은 조건은 물의 양이 0.98-1.04 L, 과당의 양은 0.052-0.060 kg으로 결정 되 었다. 따라서 대추정과 제조 시 품질 특성을 높게 유지하면서 물과 설탕 및 과당의 양을 변수로 하는 제조 공정을 수행할경 우, 수분함량과 b 값, 응집 성 , 관능적 특성 으로 색도와 단맛을 종속변수로 하여 얻어진 최적 조건은 Table 6에서 보는 바와 같이 물 LOO L, 설탕 0.
- 85 kg일 때와는 상반되는 결과가 나타났다. 전체적인 대추정과의 제조 조건에 따른 수분함량의 변화는 설탕의 양과 물의 양이 증가하였을 때 증가하였으나 설탕의 양이 1.05 kg 일 때에는 물 양의 증가에 따른 수분함량의 변화가 없는 것으로 나타났다. 또한 설탕과 과당의 양에 따른 수분 함량의 변화는 과당의 양이 높고 설탕의 양이 낮은 때 수분함량이 높았고, 설탕과 과당의 함량이 높을 때에는 수분 함량이 낮은 것으로 나타났다.
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