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문제 정의
- 현재까지 스낵 제품에는 옥수수가루, 쌀가루, 콩가루, 메밀가루, 감자가루 등 다양한 가루들이 사용되고 있지만 최근 기능성이 인정되고 선호도가 높은 고구마에 대한 연구는 거의 이루어지지 않았다. 따라서 본 연구에서는 자색 고구마의 기능성을 부여하여 팽화과자의 상품성과 풍미를 향상시키고, 팽화과자 제조 시 현대인의 기호에 맞는 건강편이식품으로서 제조 가능성을 조사하기 위해 자색 고구마 분말을 이용하여 제조한 팽화과자의 이화학적 품질 특성과 관능평가를 통해 자색 고구마의 가공적성을 탐색하였다.
제안 방법
- Breaking strength 측정은 Texture Analyzer(TA-XT2, Stable Micro Systems, Godlming UK)를 사용하여 측정하였다. 5 cm 간격을 두고 나란히 세워진 금속판 위에 뻥튀기를 놓고 얇은 칼날 형태의 blade-probe를 통과시켜 blade가 받는 힘을 측정하였다. Crosshead speed는 5 cm/min, 파괴력은 peak force의 높이에 의하여 측정하였다.
- Breaking strength 측정은 Texture Analyzer(TA-XT2, Stable Micro Systems, Godlming UK)를 사용하여 측정하였다. 5 cm 간격을 두고 나란히 세워진 금속판 위에 뻥튀기를 놓고 얇은 칼날 형태의 blade-probe를 통과시켜 blade가 받는 힘을 측정하였다.
- 즉, 인조미 100 g에 10 mL의 증류수를 첨가하여 10분간 교반시켜준 다음 15 g의 자색 고구마 분말과 10 mL의 증류수를 첨가하여 10분간 교반하였다. 그 다음 인조미에 흡수되지 않은 분말을 제거하기 위해 5분간 거즈를 이용하여 잔여 분말을 탈분하여 제거한 다음 50℃ 열풍건조기(HY-8000S, Hanyoung)에서 수분함량이 7, 9, 11%가 되도록 조절하였다. 제조된 펠릿은 뻥튀기 기계(Newvini, Binibbung, Seoul, Korea)에 넣어 팽화온도를 각각 236, 241, 246℃의 팽화온도에서 각각 4, 5, 6초씩 팽화시간을 달리하여 뻥튀기를 제조하였다.
- 이미 무게가 측정된 고구마 뻥튀기와 밀도를 알고 있는 겨자씨를 용기에 채워놓고 그 무게를 측정하였다. 그리고 동일한 용기에 겨자씨를 위와 같은 체적으로 채워놓고 무게를 측정하였다. 측정 후 고구마 뻥튀기의 비체적은 다음 식에 따라 계산하였다.
- 비체적은 Heieh 등(13)의 방법에 의해 측정하였다. 이미 무게가 측정된 고구마 뻥튀기와 밀도를 알고 있는 겨자씨를 용기에 채워놓고 그 무게를 측정하였다. 그리고 동일한 용기에 겨자씨를 위와 같은 체적으로 채워놓고 무게를 측정하였다.
- 일반 고구마 뻥튀기의 관능검사는 전남대학교 식품공학과 대학원생 30명을 패널로 선정하여 팽화시간과 팽화온도, 수분함량을 달리하여 제조한 일반 고구마 뻥튀기의 외관, 색, 향, 맛, 조직감 및 전체적인 기호도를 7점 평점법(1점, 매우 좋지 않음;~7점, 매우 좋음)을 사용하여 평가하였다.
- 자색 고구마 분말을 이용한 팽화과자 원료의 제조는 예비실험을 통해 결정된 최적 조건을 결정하여 일반적으로 팽화에 사용되는 인조미(소맥분 99%, 미강유 1%; YoungJin Food)에 자색 고구마 분말을 첨가하여 제조하였다. 즉, 인조미 100 g에 10 mL의 증류수를 첨가하여 10분간 교반시켜준 다음 15 g의 자색 고구마 분말과 10 mL의 증류수를 첨가하여 10분간 교반하였다.
- 그 다음 인조미에 흡수되지 않은 분말을 제거하기 위해 5분간 거즈를 이용하여 잔여 분말을 탈분하여 제거한 다음 50℃ 열풍건조기(HY-8000S, Hanyoung)에서 수분함량이 7, 9, 11%가 되도록 조절하였다. 제조된 펠릿은 뻥튀기 기계(Newvini, Binibbung, Seoul, Korea)에 넣어 팽화온도를 각각 236, 241, 246℃의 팽화온도에서 각각 4, 5, 6초씩 팽화시간을 달리하여 뻥튀기를 제조하였다.
대상 데이터
- 건조된 고구마 절편은 분쇄기 (논스탑M형 스텐분쇄기, DAE HWA, Cheonan, Korea)로 분쇄한 뒤 80 mesh체를 통과시켜 −20℃에 저장하면서 실험에 사용하였다.
- 건조된 고구마 절편은 분쇄기 (논스탑M형 스텐분쇄기, DAE HWA, Cheonan, Korea)로 분쇄한 뒤 80 mesh체를 통과시켜 −20℃에 저장하면서 실험에 사용하였다. 또한, 자색 고구마 뻥튀기의 원료 제조 시 사용된 인조미(소맥분 99%, 미강유 1%; YoungJin Food, Kimhae, Korea)는 시중에서 구입하였다.
- 본 실험에 사용된 자색 고구마(자미)는 전라남도 무안에서 생산된 것으로 2009년에 10월에 수확한 것을 시중에서 구입하였으며, 구입한 고구마는 갈변을 최소화하고자 수중에서 박피를 실시한 다음 절단기(HFS 350G, Fujee, Hwasung, Korea)를 이용하여 1 mm의 두께로 세절하였다. 세절한 일반 고구마 절편은 증류수에 침지한 다음 열풍건조기(HY-8000S, Hanyoung, Seoul, Korea)를 이용하여 55℃에서 건조하였다.
데이터처리
- 통계분석은 통계분석용 프로그램인 SPSS package(ver. 12.01, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)를 이용하여 일원배치분산분석(OneWay ANOVA)에 의해 집단 간의 평균 차이를 알아보았고, 신뢰수준 p<0.05에서 Duncan의 사후검정을 실시하였다.
이론/모형
- 비체적은 Heieh 등(13)의 방법에 의해 측정하였다. 이미 무게가 측정된 고구마 뻥튀기와 밀도를 알고 있는 겨자씨를 용기에 채워놓고 그 무게를 측정하였다.
성능/효과
- 따라서 본 실험에서는 11%의 수분을 함유하고 246°C에서 5초간 가열하여 제조한 자색 고구마 뻥튀기가 가장 큰 비체적을 나타내었고 동일한 조건에서 제조된 제품의 파괴력이 낮게 나타남으로써 선행결과를 뒷받침할 수 있었다.
- 수분함량이 9%인 시험구에서도 팽화온도가 증가할수록 높은 비체적을 보여주었고, 팽화시간이 증가할수록 다소 감소하는 경향을 보여주었다. 11%의 수분을 함유한 제품에서는 팽화온도가 증가할수록 높은 값을 나타냈으나 236℃에서 4초간 가열한 시험구에서는 약간 상이한 결과를 나타냈다. 또한 팽화시간의 증가는 높은 비체적을 나타내 다른 시험구와 마찬가지로 팽화시간이 4-5초일 때 가장 우수한 비체적을 나타내었다.
- 또한 수분함량 9%에서는 팽화시간이 짧을수록 L*값은 증가하였으며 241℃의 온도에서 4초 간 가열하였을 때 가장 높은 값을 나타내었다. 11%의 수분을 함유한 제품에서는 팽화온도에 따른 유의적 차이는 없었지만 팽화시간이 짧을수록 높게 나타났다. 따라서 전반적으로 수분함량, 팽화온도 및 팽화시간이 증가할수록 L*값이 감소하는 것을 알 수 있었다.
- 반면에 팽화시간이 짧고 온도가 높을수록 상대적으로 낮은 값을 나타내었다. 9%의 수분을 함유한 뻥튀기에서도 비슷한 경향을 나타내면서 가열 온도가 높고 팽화시간이 짧을수록 높은 값을 나타내었고, 팽화온도가 낮고 팽화시간이 길수록 낮은 값을 나타내었다. 또한 수분함량이 11%인 제품에서도 다른 시험구와 비슷한 경향을 나타내었다.
- 7%의 수분을 함유한 제품에서는 전반적으로 팽화시간에 따른 유의적 차이를 나타내지 않았으나 5초간 가열한 제품에서 팽화온도에 따른 유의적 차이를 나타내었다. 9%의 수분을 함유한 제품에서는 팽화온도와 팽화시간을 달리하여 제조하였을 때 뚜렷한 차이가 없었으며, 수분함량이 11%인 제품에서도 팽화온도 및 팽화시간에 따른 유의적 차이를 발견하지 못하였다. 수분함량에 따라서는 7%와 9%의 수분을 함유한 제품이 수분함량이 11%인 제품에 비해 다소 높게 평가되었다.
- 자색 고구마 뻥튀기의 비체적은 7%의 수분을 함유한 제품에서 팽화온도가 증가하고, 팽화시간이 증가할수록 높게 나타났다. 가열온도를 246℃로 하였을 때 전반적으로 높은 비체적을 나타내었고, 팽화시간을 5초로 설정하여 제조한 제품에서도 비체적이 높게 나타났다(Table 4). 수분함량이 9%인 시험구에서도 팽화온도가 증가할수록 높은 비체적을 보여주었고, 팽화시간이 증가할수록 다소 감소하는 경향을 보여주었다.
- 가장 낮은 비체적은 수분함량 7%, 팽화온도 236℃, 팽화시간 6초에서 제조된 자색 고구마 뻥튀기에서 7.67±0.04 cm3/g으로 나타났다.
- 결과적으로 7%의 수분을 함유하고 246℃에서 5초간 가열하여 제조한 자색 고구마 뻥튀기가 4.90±0.74의 값을 나타내 p<0.05 수준에서 유의성을 보여주었다.
- 유의적 차이를 나타낸 시험구는 7%의 수분함량에서 가열시간에 의한 차이를 나타내 6초간 가열한 제품이 높은 값을 가졌으며, 가열온도에 의한 유의적 차이는 11%의 수분을 함유한 제품에서 나타나 246℃에서 가열한 제품의 b*값이 높게 나타났다. 결과적으로 L*, a*, b*값 모두 수분함량, 팽화온도, 팽화시간에 의한 영향을 받은 것으로 생각되며 자색 고구마 뻥튀기의 품질 특성에 중요한 변수로 작용할 것으로 생각된다.
- 전반적으로 모든 시험구에서 팽화온도에 따른 뚜렷한 차이를 나타내 높은 팽화온도에서 비체적이 높게 나타나는 것을 알 수 있었으나 가장 오랜 팽화시간인 6초에서는 자색 고구마 뻥튀기의 비체적이 4-5초에서 가열한 제품에 비해 다소 감소하는 경향을 나타내었다. 결과적으로 자색 고구마 뻥튀기의 비체적은 수분함량과 팽화온도, 팽화시간이 증가함에 따라 증가하는 것을 알 수 있었으며 이에 영향을 받는 것을 발견할 수 있었다. 특히 높은 값은 수분함량 11%, 팽화온도 246℃, 팽화시간 4초에서 제조된 자색 고구마 뻥튀기에서 비체적이 10.
- 또한 자색 고구마 뻥튀기의 파괴력은 팽화온도와 팽화시간이 증가함에 따라 함께 증가하며 수분함량이 낮을수록 높은 파괴력을 나타내는 유의적인 차이를 보였다. 관능평가에서 7% 수분함량, 팽화온도 246℃, 팽화시간 5초에서 제조한 뻥튀기가 패널들에게 높은 점수를 얻었다.
- 그리고 수분함량에 따른 파괴력의 변화도 유의적 차이를 나타내었는데, 이는 펠릿내부에 팽화에 기공형성제 역할을 하는 수분의 부족으로 기공 형성이 부족하여 수분이 감소할수록 밀도가 증가하고 조직이 견고한 경향을 보였다는 Ramesh 등(18)의 연구에 의해 보고되었다. 따라서 본 실험에서도 동일한 이를 통해 수분함량이나 팽화온도 및 팽화시간과 같은 팽화조건이 자색 고구마 뻥튀기 제조 시 물리적 특성에 영향을 미친 것을 발견하여 수분함량이 적고 가열 시간이 짧으며, 낮은 온도에서 자색 고구마 뻥튀기 제조시 낮게 나타난 것으로 보인다.
- 수분함량 11%에서는 팽화온도가 증가할수록 a*값도 증가하였으며 6초의 팽화시간에서 유의적인 결과를 나타내었다. 따라서 수분함량과 팽화온도 및 팽화시간이 증가할수록 자색 고구마 뻥튀기의 a*값도 증가하는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과는 자색 고구마 첨가 요쿠르트 제조 특성에서 자색 고구마의 anthocyanin 색소에 의해 밝음의 정도가 낮아지는 결과와 일치하여 L*값이 감소하고, 요구르트 내에 잔존하는 붉은색소인 anthocyanin, anthocyanidin에 의해 a*값이 증가하였다는 보고와 비슷한 경향을 나타내었다(1).
- 11%의 수분을 함유한 제품에서는 팽화온도에 따른 유의적 차이는 없었지만 팽화시간이 짧을수록 높게 나타났다. 따라서 전반적으로 수분함량, 팽화온도 및 팽화시간이 증가할수록 L*값이 감소하는 것을 알 수 있었다. Fan 등은(14) 높은 팽화온도와 팽화시간의 증가는 뻥튀기를 팽화하였을 때 갈변을 촉진하여 L*값을 감소시킨다고 하였는데, 본 연구에서도 같은 요인인 것으로 생각된다.
- 명도를 나타내는 L*값은 팽화조건에 따라 유의적인 차이를 나타내 7%의 수분함량에서는 팽화온도가 낮고, 팽화시간이 짧을수록 높은 L*값을 보여주었다(Table 1). 또한 수분함량 9%에서는 팽화시간이 짧을수록 L*값은 증가하였으며 241℃의 온도에서 4초 간 가열하였을 때 가장 높은 값을 나타내었다. 11%의 수분을 함유한 제품에서는 팽화온도에 따른 유의적 차이는 없었지만 팽화시간이 짧을수록 높게 나타났다.
- 비체적은 수분함량과 팽화온도가 높아질수록 증가하였고, 수분함량 11%, 팽화온도 246℃, 팽화시간 4초에서 제조한 시험구가 가장 높은 값을 나타내었다. 또한 자색 고구마 뻥튀기의 파괴력은 팽화온도와 팽화시간이 증가함에 따라 함께 증가하며 수분함량이 낮을수록 높은 파괴력을 나타내는 유의적인 차이를 보였다. 관능평가에서 7% 수분함량, 팽화온도 246℃, 팽화시간 5초에서 제조한 뻥튀기가 패널들에게 높은 점수를 얻었다.
- 11%의 수분을 함유한 제품에서는 팽화온도가 증가할수록 높은 값을 나타냈으나 236℃에서 4초간 가열한 시험구에서는 약간 상이한 결과를 나타냈다. 또한 팽화시간의 증가는 높은 비체적을 나타내 다른 시험구와 마찬가지로 팽화시간이 4-5초일 때 가장 우수한 비체적을 나타내었다. 전반적으로 모든 시험구에서 팽화온도에 따른 뚜렷한 차이를 나타내 높은 팽화온도에서 비체적이 높게 나타나는 것을 알 수 있었으나 가장 오랜 팽화시간인 6초에서는 자색 고구마 뻥튀기의 비체적이 4-5초에서 가열한 제품에 비해 다소 감소하는 경향을 나타내었다.
- 팽화시간, 팽화온도, 수분함량을 다르게 하여 제조한 자색 고구마 뻥튀기의 색도 L*, a*, b* 값은 Table 14-16에 나타내었다. 명도를 나타내는 L*값은 팽화조건에 따라 유의적인 차이를 나타내 7%의 수분함량에서는 팽화온도가 낮고, 팽화시간이 짧을수록 높은 L*값을 보여주었다(Table 1). 또한 수분함량 9%에서는 팽화시간이 짧을수록 L*값은 증가하였으며 241℃의 온도에서 4초 간 가열하였을 때 가장 높은 값을 나타내었다.
- a*값은 팽화시간, 팽화온도가 증가함에 따라 함께 증가하는 유의적 차이를 나타냈으며, b*값은 몇몇 시험구에서 팽화시간과 팽화온도가 증가할수록 b*값도 증가하였다. 비체적은 수분함량과 팽화온도가 높아질수록 증가하였고, 수분함량 11%, 팽화온도 246℃, 팽화시간 4초에서 제조한 시험구가 가장 높은 값을 나타내었다. 또한 자색 고구마 뻥튀기의 파괴력은 팽화온도와 팽화시간이 증가함에 따라 함께 증가하며 수분함량이 낮을수록 높은 파괴력을 나타내는 유의적인 차이를 보였다.
- 적색도를 나타내는 a*값은 7%의 수분함량에서 팽화온도 및 팽화시간에 따른 차이가 없었으며, 9%의 수분함량에서 팽화온도가 증가할수록 높은 값을 나타내고 일부 시험구에서 6초 간 가열하였을 때 높은 a*값을 가지는 것을 알 수 있었다(Table 2). 수분함량 11%에서는 팽화온도가 증가할수록 a*값도 증가하였으며 6초의 팽화시간에서 유의적인 결과를 나타내었다. 따라서 수분함량과 팽화온도 및 팽화시간이 증가할수록 자색 고구마 뻥튀기의 a*값도 증가하는 것을 알 수 있었다.
- 9%의 수분을 함유한 제품에서는 팽화온도와 팽화시간을 달리하여 제조하였을 때 뚜렷한 차이가 없었으며, 수분함량이 11%인 제품에서도 팽화온도 및 팽화시간에 따른 유의적 차이를 발견하지 못하였다. 수분함량에 따라서는 7%와 9%의 수분을 함유한 제품이 수분함량이 11%인 제품에 비해 다소 높게 평가되었다. 결과적으로 7%의 수분을 함유하고 246℃에서 5초간 가열하여 제조한 자색 고구마 뻥튀기가 4.
- 가열온도를 246℃로 하였을 때 전반적으로 높은 비체적을 나타내었고, 팽화시간을 5초로 설정하여 제조한 제품에서도 비체적이 높게 나타났다(Table 4). 수분함량이 9%인 시험구에서도 팽화온도가 증가할수록 높은 비체적을 보여주었고, 팽화시간이 증가할수록 다소 감소하는 경향을 보여주었다. 11%의 수분을 함유한 제품에서는 팽화온도가 증가할수록 높은 값을 나타냈으나 236℃에서 4초간 가열한 시험구에서는 약간 상이한 결과를 나타냈다.
- Table 3은 자색 고구마 뻥튀기의 황색도를 나타낸 것으로 전반적으로 뚜렷한 경향을 나타내지 않았지만 몇몇 시험구에서 팽화시간 및 팽화온도가 증가할수록 b*값도 증가하였다. 유의적 차이를 나타낸 시험구는 7%의 수분함량에서 가열시간에 의한 차이를 나타내 6초간 가열한 제품이 높은 값을 가졌으며, 가열온도에 의한 유의적 차이는 11%의 수분을 함유한 제품에서 나타나 246℃에서 가열한 제품의 b*값이 높게 나타났다. 결과적으로 L*, a*, b*값 모두 수분함량, 팽화온도, 팽화시간에 의한 영향을 받은 것으로 생각되며 자색 고구마 뻥튀기의 품질 특성에 중요한 변수로 작용할 것으로 생각된다.
- 이러한 고찰을 바탕으로 하였을 때, 본 연구에서는 11%의 수분을 함유하고 246°C에서 5초간 가열하였을 때 자색 고구마 뻥튀기가 가장 적절한 비체적을 나타낸 것으로 판단된다.
- 이러한 선행연구결과와 비교하여 본 실험의 자색 고구마 뻥튀기의 파괴력도 팽화온도 및 팽화시간이 증가함에 따라 감소하였다(p<0.05).
- 자색 고구마 뻥튀기의 비체적은 7%의 수분을 함유한 제품에서 팽화온도가 증가하고, 팽화시간이 증가할수록 높게 나타났다. 가열온도를 246℃로 하였을 때 전반적으로 높은 비체적을 나타내었고, 팽화시간을 5초로 설정하여 제조한 제품에서도 비체적이 높게 나타났다(Table 4).
- 자색 고구마 뻥튀기의 실험결과는 색도 중 L*값이 팽화시간이 증가할수록 L*값이 감소하는 유의적인 차이를 나타내었으나 수분함량이나 팽화온도에 따른 차이는 나타내지 않았다. a*값은 팽화시간, 팽화온도가 증가함에 따라 함께 증가하는 유의적 차이를 나타냈으며, b*값은 몇몇 시험구에서 팽화시간과 팽화온도가 증가할수록 b*값도 증가하였다.
- 자색 고구마 뻥튀기의 파괴력은 7%의 수분을 함유한 뻥튀기에서 팽화온도가 높고 팽화시간이 짧을수록 높은 값을 나타내었다. 반면에 팽화시간이 짧고 온도가 높을수록 상대적으로 낮은 값을 나타내었다.
- 적색도를 나타내는 a*값은 7%의 수분함량에서 팽화온도 및 팽화시간에 따른 차이가 없었으며, 9%의 수분함량에서 팽화온도가 증가할수록 높은 값을 나타내고 일부 시험구에서 6초 간 가열하였을 때 높은 a*값을 가지는 것을 알 수 있었다(Table 2). 수분함량 11%에서는 팽화온도가 증가할수록 a*값도 증가하였으며 6초의 팽화시간에서 유의적인 결과를 나타내었다.
- 또한 팽화시간의 증가는 높은 비체적을 나타내 다른 시험구와 마찬가지로 팽화시간이 4-5초일 때 가장 우수한 비체적을 나타내었다. 전반적으로 모든 시험구에서 팽화온도에 따른 뚜렷한 차이를 나타내 높은 팽화온도에서 비체적이 높게 나타나는 것을 알 수 있었으나 가장 오랜 팽화시간인 6초에서는 자색 고구마 뻥튀기의 비체적이 4-5초에서 가열한 제품에 비해 다소 감소하는 경향을 나타내었다. 결과적으로 자색 고구마 뻥튀기의 비체적은 수분함량과 팽화온도, 팽화시간이 증가함에 따라 증가하는 것을 알 수 있었으며 이에 영향을 받는 것을 발견할 수 있었다.
- 즉, 자색 고구마 뻥튀기의 파괴력은 7%, 팽화온도 246℃, 팽화시간 4초에서 제조된 시험구가 965.36±9.89 g으로 가장 높게 나타났고 반면에 수분함량이 11%, 팽화온도 236℃, 팽화시간 6초에서 제조된 시험구는 628.48±7.03 g으로 제일 낮은 파괴력을 나타냈다(Table 5).
- 특히 높은 값은 수분함량 11%, 팽화온도 246℃, 팽화시간 4초에서 제조된 자색 고구마 뻥튀기에서 비체적이 10.23±0.06 cm3/g으로 가장 크게 나타났으며 뒤이어 11%의 수분을 함유하고 246℃에서 5초간 가열한 제품이 10.04±0.02 cm3/g으로 높게 나타났다.
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