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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 새로운 식품 소재의 발굴 및 현재까지 식혜 제조 시 첨가 재료로 사용된 바 없는 천궁을 이용하여 천궁의 기능적인 특성을 이용하려는 목적으로 천궁 추출물을 이용한 식혜를 제조하여 품질 특성을 살펴보았다.
- 본 연구에서는 성인병 예방 및 생리적 기능을 함유한 천궁을 전통 식품인 식혜에 응용하여 건강 기능성 식품 소재로서의 발굴 및 개발의 일환으로 이용하고자 한다.
- 본 연구에서는 심혈관계 질환에 활용되고 있는 재료 중 미나리과(Umbelliferae)에 속하며, 다년생 초본인 천궁(Cnidium officinale Makino)을 이용한 기능성 식품 활용 가능성을 살펴보고자 한다. 천궁은 뿌리나 지하부를 이용하는 약용자원 식물로 10월 중․하순경에 수확하여 근경을 그대로 말리거나 혹은 쪄서 말린 후 주로 생약재로 이용한다.
제안 방법
- 식혜의 관능검사는 대구가톨릭대학교 식품가공학과 대학원생 16명을 대상으로 검사방법과 평가특성에 대해 충분히 교육을 시킨 후 7점 항목 척도법으로 나타내었다. 각각의 시료는 원통형 투명한 용기(높이 5.5 cm, 밑지름 3.5 cm, 윗지름 5.0 cm)에 30 g씩 담아 제시하였으며, 평가항목은 크게 외관(appearance), 향미(flavor), 맛(taste), 밥알의 통통함(Plump rice), 삼킨 후 느낌(after swallow), 기호도(acceptability) 항목을 조사하였다. 외관, 향미, 맛, 밥알의 통통함은 강도 측정으로(1점-가장 약하다, 7점-가장 강하다) 하였으며, 삼킨 후 느낌과 전반적인 기호도는 기호도 측정(1점-가장 기호도가 낮았다.
- 식혜 밥알의 조직감은 냉각한 밥알을 체에 30분간 받쳐 rheometer(Compac-100, Sun Sci. Co Ltd, Japan)를 이용하여 mastication test를 실시하였고, plunger diameter 1 mm, table speed 60 mm/min, load cell 2 kg, deformation 10%의 조건으로 시료당 3회 반복 측정하여 평균치를 나타내었으며, 견고성(hardness), 응집성(cohesiveness), 탄력성(springiness), 씹힘성(chewiness), 부서짐성(brittleness)을 측정하였다.
- 식혜물의 당도는 당도계(Master-M Cat No. 2313, Atago Japan)를 이용하여 측정하였으며 밥알의 수분함량은 냉각한 밥알을 30분간 체에 받쳐 수분 측정기(FD-600, KETT Electric Laboratory, Japan)로 측정하였다.
- 식혜물의 탁도는 spectrophotometer(Optizen 3220UV, Mecasys Co., Korea)를 사용하여 파장 558 nm에서 투과도를 측정하였다.
- 천궁 추출물을 첨가한 식혜는 Kim et al(2002)의 방법을 참고하여 40℃물에 엿기름 가루를 담가 두었다가 손으로 20분마다 주물러서 체에 걸러낸 다음 앙금이 가라앉으면 상층액을 취하여 엿기름 물로 사용하였다. 엿기름, 물과 멥쌀밥만으로 제조한 시료를 대조군으로 하여 물 대신 천궁 추출물 20%, 40%, 60%, 80%, 100%(v/v)를 첨가하여 식혜를 제조하였다. 천궁 추출물을 첨가한 엿기름물에 준비된 고두밥을 넣어 60℃에서 4시간 당화하여 밥알을 건져 내고 5분간 끓인 후, 설탕량은 시중에서 판매되고 있는 식혜 당도를 고려하여 5%를 첨가한 후(Park SI 2006) 냉각시켜 4℃에서 20일간 저장하면서 실험 재료로 사용하였다.
- 천궁 추출물을 첨가한 식혜의 pH를 비커에 담아 pH meter(pH 210, Hanna, Italy)를 이용하여 3회 반복 측정하여 평균값을 나타내었다.
- 엿기름, 물과 멥쌀밥만으로 제조한 시료를 대조군으로 하여 물 대신 천궁 추출물 20%, 40%, 60%, 80%, 100%(v/v)를 첨가하여 식혜를 제조하였다. 천궁 추출물을 첨가한 엿기름물에 준비된 고두밥을 넣어 60℃에서 4시간 당화하여 밥알을 건져 내고 5분간 끓인 후, 설탕량은 시중에서 판매되고 있는 식혜 당도를 고려하여 5%를 첨가한 후(Park SI 2006) 냉각시켜 4℃에서 20일간 저장하면서 실험 재료로 사용하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용한 쌀은 2010년 경북 상주 산이며, 엿기름(국산)은 삼미농산, 물은 롯데 생수, 천궁은 정우당에서 구입하여 사용하였다. 12 L 용량을 표시한 아래 넓이가 같은 원형냄비(지름 35 cm, 높이 35 cm)에 천궁 600 g과 물 24 L를 넣고 100℃에서 가열하여 12 L의 용량을 맞추어 추출한 후 면보에 걸러 천궁 추출물로 사용하였다(Jeong et al 2012). 천궁 추출물을 첨가한 식혜는 Kim et al(2002)의 방법을 참고하여 40℃물에 엿기름 가루를 담가 두었다가 손으로 20분마다 주물러서 체에 걸러낸 다음 앙금이 가라앉으면 상층액을 취하여 엿기름 물로 사용하였다.
- 본 실험에 사용한 쌀은 2010년 경북 상주 산이며, 엿기름(국산)은 삼미농산, 물은 롯데 생수, 천궁은 정우당에서 구입하여 사용하였다. 12 L 용량을 표시한 아래 넓이가 같은 원형냄비(지름 35 cm, 높이 35 cm)에 천궁 600 g과 물 24 L를 넣고 100℃에서 가열하여 12 L의 용량을 맞추어 추출한 후 면보에 걸러 천궁 추출물로 사용하였다(Jeong et al 2012).
데이터처리
- 데이터 분석은 computer program package인 SAS 9.1를 이용하여 각 실험군 간의 평균과 표준편차를 구하고, 시료 간의 차이검증은 일원배치분산분석(ANOVA)을 사용하였으며, Duncan's multiple range test에 따라 p<0.05에서 유의성을 검증하였다.
이론/모형
- DPPH free radical 소거능은 Lee & Lee(2007)의 방법을 참고하여 당화액 10 g에 에틸알코올 20 mL를 가하여 stirrer를 사용하여 균질화시킨 후 3,600 rpm, 20분간 centrifuge Eppendorf, Germany)를 사용하여 원심분리 후 취한 상등액 3 mL 와 DPPH 용액 6 mL를 갈색병에 넣어 섞은 뒤 30분간 정치한후 spectrophotometer(Optizen 3220UV, Mecasys Co., Korea)를 사용하여 흡광도 517 nm에서 측정하였으며, 다음의 식에 의해 전자공여능을 산출하였다.
- 식혜물의 총 산도는 Kim et al(2002)의 방법으로 pH 측정 시료액과 동일한 것으로 0.1 N NaOH 용액으로 pH 8.3까지 적정하였고, 이 때 소비된 0.1 N NaOH의 소비량을 lactic acid로 환산하여 표시하였다.
- 12 L 용량을 표시한 아래 넓이가 같은 원형냄비(지름 35 cm, 높이 35 cm)에 천궁 600 g과 물 24 L를 넣고 100℃에서 가열하여 12 L의 용량을 맞추어 추출한 후 면보에 걸러 천궁 추출물로 사용하였다(Jeong et al 2012). 천궁 추출물을 첨가한 식혜는 Kim et al(2002)의 방법을 참고하여 40℃물에 엿기름 가루를 담가 두었다가 손으로 20분마다 주물러서 체에 걸러낸 다음 앙금이 가라앉으면 상층액을 취하여 엿기름 물로 사용하였다. 엿기름, 물과 멥쌀밥만으로 제조한 시료를 대조군으로 하여 물 대신 천궁 추출물 20%, 40%, 60%, 80%, 100%(v/v)를 첨가하여 식혜를 제조하였다.
성능/효과
- a와 b값은 천궁 추출물의 첨가량이 증가할수록 높게 나타났으며, texture에서는 경도와 탄력성이 천궁 추출물의 첨가량이 증가할수록 높게 나타났으며 응집성은 낮게 나타났다. DPPH radical 소거능은 천궁 추출물의 첨가량이 높을수록 높은 항산화력을 보였으며, 식혜의 관능검사에서 외관, 맛, 향, 조직감, 전체적인 기호도에서 천궁 추출물 40～60% 첨가 시 유의적으로 높은 기호도를 보였다(p<0.05).
- L값은 천궁 추출물의 첨가량이 많을수록 감소하였으며, 저장 기간에 따라 증가하였다. a와 b값은 천궁 추출물의 첨가량이 증가할수록 높게 나타났으며, texture에서는 경도와 탄력성이 천궁 추출물의 첨가량이 증가할수록 높게 나타났으며 응집성은 낮게 나타났다. DPPH radical 소거능은 천궁 추출물의 첨가량이 높을수록 높은 항산화력을 보였으며, 식혜의 관능검사에서 외관, 맛, 향, 조직감, 전체적인 기호도에서 천궁 추출물 40～60% 첨가 시 유의적으로 높은 기호도를 보였다(p<0.
- 향에서 엿기름 향은 천궁 추출물 첨가량이 증가할수록 엿기름 향이 감소하는 경향을 보였으며, 천궁 추출물 60% 이상 첨가 시 엿기름 향이 유의적인 차이 없이 가장 낮은 값을 보였다. 구수한 향은 시료간 유의적인 차이가 없었으며, 천궁 추출물 60% 첨가 식혜가 3.80으로 가장 높게 나타났다. 맛에서 쓴맛은 천궁 추출물이 증가할수록 유의적으로 높게 나타났으며(p<0.
- 천궁 추출물의 첨가량을 달리한 식혜를 냉장 보관(4℃)하면서 pH의 변화를 살펴본 결과는 Table 2와 같다. 대조군의 pH는 저장 초기 6.51이었으며, 천궁 추출물 첨가 식혜는 6.10～6.18로 천궁 첨가량이 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. 저장 기간에 따라 모든 시료군에서 pH는 감소하였으며, 저장 6일째까지 천궁 추출물 60% 이상 첨가 식혜군들은 저장 초기와 유의한 차이는 없었다.
- 천궁 추출물 첨가 식혜밥의 수분함량과 당도를 저장 기간에 따라 측정한 결과는 Table 4와 같다. 대조군의 식혜밥알의 수분함량은 73.93%였으며, 천궁 추출물 첨가 식혜밥의 수분함량은 71.67～73.33%로 대조군에 비해 낮게 나타났다. 저장 기간에 따라 모든 시료군의 밥알 수분함량은 감소하였으며, 대조군에 비해 천궁 추출물 첨가량이 증가할수록 수분함량이 감소하였다.
- 맛에서 쓴맛은 천궁 추출물이 증가할수록 유의적으로 높게 나타났으며(p<0.001), 당도와 구수한 맛과 엿기름 맛은 시료 간의 유의적인 차이가 없었다.
- Kim et al(2002)은 식혜의 조직감은 당화 시간에 따라 밥알의 형태가 맥아효소에 의해 가수 분해되어 전분립이 빠져나와 밥알의 조직감에 영향을 주는 것으로 보고한 바 있으며, 시판 식혜(경도 441～556)가 제조 식혜(경도 316)보다 경도와 탄력성이 높은 이유를 시판 식혜의 경우 통조림 공정을 거치므로 당화되지 않은 전분이 수분을 흡수하면서 과도한 팽윤이 일어남에 따라 제조 식혜와 다른 조직감을 보인다고 하였다. 본 실험에서 대조군이 천궁 추출물 천궁 식혜보다 경도와 탄력성이 낮으며, Kim et al(2002)의 보고에서 시판 식혜와 제조 식혜와의 경도 비교를 살펴볼 때 약 139.5～175.9%의 증가를 보이고 있음으로 천궁식혜 추출물 식혜는 대조군에 비해 120%의 증가로 시판 식혜의경도와 비슷한 경향을 보였다.
- 03으로 나타났으며, 천궁 추출물의 첨가량이 증가할수록 다소 증가하는 경향을 보였다. 본 실험에서 식혜에는 5%의 백설탕을 첨가하였기 때문에 당화 시간 후 당화액 만의 당도는 8～10%정도로 나타났다. Suh et al(1997)은 당화 6시간 후 10～11%의 당도를 보고한 바 있으며, Park SI(2006)은 가루 녹차 첨가 식혜에 10%의 백설탕을 첨가한 당도가 18.
- 식혜의 pH는 천궁 추출물 첨가량이 증가할수록 감소하였으며 저장기간에 따라 감소하였다. 산도는 pH와 반대의 경향으로 나타났으며, 천궁 추출물 첨가 식혜의 밥알의 수분함량은 천궁 추출물 첨가량이 많아질수록 감소하였다. 당도는 천궁 추출물 첨가량이 많아질수록 증가하였으며, 저장 기간에 따라 다소 증가하였다.
- 기능성 식품 소재로 천궁을 활용하고자 하는 연구의 일환으로 천궁 추출물의 첨가량은 달리하여 전통 음료인 식혜를 제조한 후 품질 특성을 살펴본 결과는 다음과 같다. 식혜의 pH는 천궁 추출물 첨가량이 증가할수록 감소하였으며 저장기간에 따라 감소하였다. 산도는 pH와 반대의 경향으로 나타났으며, 천궁 추출물 첨가 식혜의 밥알의 수분함량은 천궁 추출물 첨가량이 많아질수록 감소하였다.
- 저장 기간에 따라 모든 시료군의 밥알 수분함량은 감소하였으며, 대조군에 비해 천궁 추출물 첨가량이 증가할수록 수분함량이 감소하였다. 식혜의 당도는 13.33～15.03으로 나타났으며, 천궁 추출물의 첨가량이 증가할수록 다소 증가하는 경향을 보였다. 본 실험에서 식혜에는 5%의 백설탕을 첨가하였기 때문에 당화 시간 후 당화액 만의 당도는 8～10%정도로 나타났다.
- 천궁 추출물 첨가 40% 이상에서는 저장 20일이 지나도 저장 초기 대조군과 비슷한 탄력성을 나타내었다. 씹힘성과 부서짐성은 천궁 추출물 첨가량이 증가할수록 높게 나타났으며, 저장 기간에 따라 증가하는 경향을 보였다. Kim et al(2002)은 식혜의 조직감은 당화 시간에 따라 밥알의 형태가 맥아효소에 의해 가수 분해되어 전분립이 빠져나와 밥알의 조직감에 영향을 주는 것으로 보고한 바 있으며, 시판 식혜(경도 441～556)가 제조 식혜(경도 316)보다 경도와 탄력성이 높은 이유를 시판 식혜의 경우 통조림 공정을 거치므로 당화되지 않은 전분이 수분을 흡수하면서 과도한 팽윤이 일어남에 따라 제조 식혜와 다른 조직감을 보인다고 하였다.
- 이것은 천궁 추출물 DPPH radical 소거능 79.5±0.05%으로 대조군에 비해 천궁 추출물 첨가군에서 다소 높게 나타났으며, 저장 기간 6일 이후에도 대조군에 비해 높은 항산화능을 보임을 알 수 있었다.
- 37로 가장 낮게 나타났다. 이는 물 대신 천궁 추출물을 첨가함으로써 백색도값이 감소하였으며, 저장 기간에 따라 대조군과 천궁 추출물 40% 첨가 식혜를 제외한 시료군에서는 유의적으로 L값이 감소하였다. 헛개나무 열매 추출물을 첨가한 식혜의 L값은 추출물 첨가량에 따라 유의적으로 감소하였으며, 저장 기간에 따라서 20, 40, 60% 첨가 식혜는 낮아지고 80%와 100% 첨가 식혜는 높아지는 경향을 보였다고 하였으며(Kim et al 2007), Lee JH(2011)는 오미자 첨가에 따라 명도 L값의 범위가 39.
- 18로 천궁 첨가량이 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. 저장 기간에 따라 모든 시료군에서 pH는 감소하였으며, 저장 6일째까지 천궁 추출물 60% 이상 첨가 식혜군들은 저장 초기와 유의한 차이는 없었다. 한편, Lee JH(2011)의 오미자열매 추출액 첨가 식혜와 Kim JS(2012)의 오디 첨가 식혜의 대조군이 6.
- 33%로 대조군에 비해 낮게 나타났다. 저장 기간에 따라 모든 시료군의 밥알 수분함량은 감소하였으며, 대조군에 비해 천궁 추출물 첨가량이 증가할수록 수분함량이 감소하였다. 식혜의 당도는 13.
- 50%로 나타나 당화 후 당액의 당도가 8%정도로써 본 실험과 유사한 결과를 보였다. 저장 기간에 따라 식혜의 당도는 다소 증가하였으며, 대조군은 9일 이후 당도의 변화가 없었으며, 천궁 추출물을 첨가한 식혜는 유의적으로 증가하는 경향을 보였다. Ann & Lee(1995)는 설탕을 첨가하여 제조한 시판 식혜의 경우 당도가 11～16%정도라고 보고하여 Kim et al(1999)은 설탕을 첨가하지 않은 백미 식혜인 경우 최대 8.
- 87로 높게 나타났다. 전체적인 기호도에서 천궁 추출물 60% 첨가 식혜가 5.4, 40% 첨가 식혜 4.93, 80% 첨가 식혜 4.87, 20% 첨가 식혜 4.53, 100% 첨가 식혜 4.40, 대조군 4.13순으로 나타나 천궁 추출물을 첨가하여 식혜를 제조할 경우 천궁 추출물 40～60% 첨가가 전반적인 관능조건을 만족시키는 것으로 생각된다.
- 천궁 추출물을 첨가한 식혜의 저장 기간에 따른 탁도의 변화는 Table 5와 같다. 제조 당일 대조군의 탁도는 0.22였으며, 천궁 추출물 첨가 식혜는 0.29～0.37을 나타냈고 천궁 추출물 첨가량이 증가할수록 탁도는 증가하였다. 저장 기간에 따라 탁도는 계속 높아졌으며, 저장 9일째는 대조군은 0.
- 조직감과 맛에서도 천궁 추출물 60% 첨가 식혜가 각각 5.07, 5.53으로 높게 나타났으며, 그 다음 순으로 천궁 추출물 40% 첨가 식혜가 4.47, 4.87로 높게 나타났다.
- 천궁 추출물 첨가 식혜의 산도(Table 3)는 pH와 반대의 경향으로 나타났으며, 저장 기간 동안 점차 pH는 낮아지고 산도는 높아졌다. 천궁 추출물의 산도는 1.
- 001), 당도와 구수한 맛과 엿기름 맛은 시료 간의 유의적인 차이가 없었다. 한편 천궁 추출물 60% 첨가 식혜에서 구수한 맛이 가장 높은 점수를 보였으며, 엿기름 맛도 낮게 나타났다. 밥알의 통통함에서는 대조군과 천궁 추출물 40%와 60% 첨가 식혜가 같은 4.
- 이는 천궁 추출물 첨가 식혜 밥알의 기계적 특성과 상이한 결과를 보였는데 기계적 검사 시 밥알을 체에 걸러 물기를 뺀 상태에서 측정한 반면 기호도 검사 시 식혜 밥알을 따로 제공 후 식혜물과 함께 섞어 먹게한 결과 패널들이 느낀 밥알의 퍼짐성이 시료마다 다소 다르게 느꼈으리라 사료된다. 향에서 엿기름 향은 천궁 추출물 첨가량이 증가할수록 엿기름 향이 감소하는 경향을 보였으며, 천궁 추출물 60% 이상 첨가 시 엿기름 향이 유의적인 차이 없이 가장 낮은 값을 보였다. 구수한 향은 시료간 유의적인 차이가 없었으며, 천궁 추출물 60% 첨가 식혜가 3.
- 001), 저장 기간에 따라 증가하는 경향을 보였다. 황색도인 b값도 a값과 함께 천궁 추출물 첨가량이 증가할수록 높아졌으며, 저장 기간에 따라 증가하는 경향을 보였다. 이는 천궁 추출물이 대조군에 비해 a값과 b값이 높기 때문이라 사료된다.
후속연구
- 0%의 저해율을 보인다고 한 바 있다. 따라서 천궁 추출물의 첨가는 항산화 효능을 가진 기능성 식혜의 개발에 도움이 되리라 생각된다.
- 이는 천궁에 함유된 sucrose 등의 유리당에 의한 것으로(Hwang & Yang 1998) 천궁 추출물의 첨가량을 증가시키고 관능을 해치지 않는 범위 내에서 식혜 음료로서의 적당한 당도를 찾아내고 유용성을 가지고 위해 시판 식혜와의 비교 연구가 필요하리라 사료된다.
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