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문제 정의
- 관능검사는 한식조리 교육생 중 미각이 뛰어난 연수생 10명을 모집하여 이를 대상으로 실시되었다. 관능검사를 위한 사전 교육은 2011년 7월 초 30분간 실시되었으며, 실험목적과 취지를 설명하고 평가항목을 잘 인지할 수 있도록 하기 위해 실시하였다. 관능 패널은 남성 2명, 여성 8명으로 구성되었고, 평균 연령은 39.
- 따라서 본 연구에서는 노인의 생리적 특성에 적합하고 건강유익성을 주는 간식제품으로 흑임자 튀일을 개발함에 있어, 반응표면분석법을 이용하여 과학적으로 최적의 재료 배합비를 산출하고자 한다.
제안 방법
- 고령화 친화식품이면서 당뇨병, 비만, 대장암에 유익 가능성이 있는 노인용 간식으로 저항전분이 함유된 흑임자 튀일을 개발하였다. 노화쌀가루가 혼입시 문제점으로 지적되는 입안에서의 잔존감을 없애고 최적의 품질을 얻기 위하여, 난백과 노화쌀가루를 독립변수로 배합비를 달리하였고 색도, 텍스쳐, 관능적 특성을 반응변수로 설정하여 반응표면분석법을 적용함으로써 최적 배합비를 산출하였다.
- 관능적 특성(맛, 색감, 질감, 향미, 기호도), 색도(명도, 황색도, 적색도), 텍스쳐(경도, 파쇄성, 부착성)의 총 11가지 변수를 반응변수로 설정하여 노화쌀과 난백의 최적 배합비를 산출하였다(Fig. 2). 반응변수인 관능속성 5가지의 목표값은 13점으로 설정하였고, 색도와 텍스쳐의 목표치는 단순히 높은 값이 좋은 것은 아니므로 관능검사에서 가장 높은 점수를 보인 6번 시료의 측정치를 기준으로 삼았다.
- 노화 쌀을 이용한 튀일의 경도분석을 위하여 Texture Analyzer (TXT2i, Stable Micro Systems LTD, version 1.22, UK)를 이용하여 시료의 경도(hardness), 파쇄성(fracturability), 부착성 (adhesiveness), 탄력성(springiness), 씹힘성(chewiness)을 “Mea- sure force in compression return to start” 방법으로 3회 반복 측정하여 평균값으로 나타내었다.
- 고령화 친화식품이면서 당뇨병, 비만, 대장암에 유익 가능성이 있는 노인용 간식으로 저항전분이 함유된 흑임자 튀일을 개발하였다. 노화쌀가루가 혼입시 문제점으로 지적되는 입안에서의 잔존감을 없애고 최적의 품질을 얻기 위하여, 난백과 노화쌀가루를 독립변수로 배합비를 달리하였고 색도, 텍스쳐, 관능적 특성을 반응변수로 설정하여 반응표면분석법을 적용함으로써 최적 배합비를 산출하였다. 그 결과, 노화쌀 6 g, 난백 30 g의 실험군에서 가장 높은 관능점수(12.
- 예비조사를 통해 튀일의 관능적 특성에 난백과 노화쌀가루의 비율이 텍스쳐의 아삭함 증가, 노화쌀의 이취 감소에 영향을 미치는 변수로 결정되었다. 따라서 흑임자 튀일의 특성에 영향을 미치는 노화쌀가루(X1)와 난백(X2)의 양을 독립변수로 설정하고, 중심합성계획법에 따라 Table 2와 같이 두 요인들의 수준을 -1.414, -1, 0, 1, 1.414의 다섯 단계로 부호화 하였다. 흑임자 튀일의 품질특성으로 예상되는 색도(L, a, b), 텍스쳐, 관능적 특성을 종속변수로 하였다.
- 맛 1점은 ‘단맛이 없거나 고소하지 않다’, 15점은 ‘단맛이 나고 고소하다’, 식감 1점은 ‘눅눅하고 입안에 달라붙는다’, 15점은 ‘바삭거린다’로 정하였고, 전체적인 기호도 1점은 ‘매우 싫다’, 15점은 ‘매우 좋다’로 설정하여 평가하도록 하였다.
- 이 밥을 Steam convection oven(셀프쿠킹센터)에서 140℃, 습도 80%, 40분간 다시 조리하고, 급속냉각, 건조하는 과정을 4회 반복한다. 모든 과정이 끝난 노화 쌀을 믹서(NFM-8860, NUC, 한국)를 이용하여 곱게 분쇄한 후 50 mesh 체에 내려 고운 가루만 제품 개발에 이용하였다.
- 색감(color) 1점은 ‘색이 균일하지 않고 연하거나 지나치게 진한 색을 띈다’, 15점은 ‘균일한 색을 띈다’, 향미 1점은 ‘밀가루 향 또는 산패취가 난다’ 15점은 ‘버터 향 또는 고소한 향이 난다’ 라고 표현하고 평가하게 하였다.
- Wadikar et al(2010)은 반응표면분석법을 이용하여 생강을 넣은 즉석편이식품의 애피타이져를 개발하였다. 소비자 만족도에 많은 영향을 미치는 인자로 관능검사 결과치를 지적하였고, 이를 반응변수로 최적의 배합비를 결정할 때 소망 함수(desirability function : D) 값이 0.7 이상이 되어야 함을 지적하였다.
- 튀일 제조 방법은 분량의 재료를 계량한 후, 끓는 물에 중탕한 버터에서 모든 재료를 혼합하고 나서, 팬닝 팬에 모양 틀을 얹고 고르게 펴 바른다. 예열된 Steam convection oven (셀프쿠킹센터, 라오치오날코리아, 한국)에서 온도 150℃, 습도 0% 조건으로 8분간 조리하였다.
- 튀일의 재료배합비를 최적화하기 위해 반응표면분석(RSM: response surface methodology)으로 자료를 분석하였다. 재료의 배합성분(X1: 노화쌀가루, X2: 난백)을 각각의 독립변수로 설정하고, 색도, 텍스쳐, 관능특성을 종속변수 Y로 설정하였다. 종속변수 Y값을 Minitab 통계프로그램을 이용하여 2차 다항 회귀식을 산출하였고, 독립변수에 대한 종속값의 반응표면 상태를 3차원 그래프를 통해 관찰하였고, 최적배합비를 산출하였다.
- 22, UK)를 이용하여 시료의 경도(hardness), 파쇄성(fracturability), 부착성(adhesiveness), 탄력성(springiness), 씹힘성(chewiness)을 “Mea- sure force in compression return to start” 방법으로 3회 반복 측정하여 평균값으로 나타내었다. 제품 특성에 적합한 probe (P/O, 25s-1/4inch diameter ball)를 이용하여 pre-test speed 1.0 mm/s, test speed 1.0 mm/s, post-test speed 10.0 mm/s, distance 1.0 mm, force 5 g의 조건으로 시료를 측정하였다.
- 반응변수인 관능속성 5가지의 목표값은 13점으로 설정하였고, 색도와 텍스쳐의 목표치는 단순히 높은 값이 좋은 것은 아니므로 관능검사에서 가장 높은 점수를 보인 6번 시료의 측정치를 기준으로 삼았다. 즉, 명도 65, 적색도 8.0, 황색도 28.0, 경도 2,500.0, 파쇄성 1,500.0, 부착성 0.2를 목표값으로 설정하였다. 그 결과, 최적의 배합비로 노화쌀 8.
- 414의 다섯 단계로 부호화 하였다. 흑임자 튀일의 품질특성으로 예상되는 색도(L, a, b), 텍스쳐, 관능적 특성을 종속변수로 하였다.
대상 데이터
- 관능검사를 위한 사전 교육은 2011년 7월 초 30분간 실시되었으며, 실험목적과 취지를 설명하고 평가항목을 잘 인지할 수 있도록 하기 위해 실시하였다. 관능 패널은 남성 2명, 여성 8명으로 구성되었고, 평균 연령은 39.7세(표준편차 5.29세)이었다. 제품에 관능적 특성을 보다 정확하게 측정하기 위하여 15점 척도를 이용한 정량적 묘사분석방법(quantitative descriptive analysis) 을 이용하였다.
- 관능검사는 한식조리 교육생 중 미각이 뛰어난 연수생 10명을 모집하여 이를 대상으로 실시되었다. 관능검사를 위한 사전 교육은 2011년 7월 초 30분간 실시되었으며, 실험목적과 취지를 설명하고 평가항목을 잘 인지할 수 있도록 하기 위해 실시하였다.
- 본 실험에 사용하는 노화쌀가루는 RS3가 함유된 전분이며, 직접 제조(Kim & Shin 2006)하여 사용하였다.
- 본 연구팀에서 제조한 동일한 노화쌀가루로 저항전분의 함량을 분석한 결과, 13.9%(Ha et al 2012)로 확인되었으며, 이 노화쌀가루를 Table 1의 재료와 분량으로 실험군과 대조군의 튀일을 제조하였다. 예비실험을 통해 실험군의 배합비는 결정되었고, 대조군은 실험군에서 노화쌀을 제외시킨 시료이다.
- 본 실험에 사용하는 노화쌀가루는 RS3가 함유된 전분이며, 직접 제조(Kim & Shin 2006)하여 사용하였다. 함께 들어가는 재료로는 박력분(대한제분), 설탕(제일제당), 무염버터 (서울우유), 달걀(농협), 흑임자(농협), 꽃소금(샘표)을 사용하였다.
데이터처리
- MINITAB(version 14.0) 프로그램을 이용하여 반응표면분석을 실시하였다. 튀일의 재료배합비를 최적화하기 위해 반응표면분석(RSM: response surface methodology)으로 자료를 분석하였다.
- 종속변수 Y값을 Minitab 통계프로그램을 이용하여 2차 다항 회귀식을 산출하였고, 독립변수에 대한 종속값의 반응표면 상태를 3차원 그래프를 통해 관찰하였고, 최적배합비를 산출하였다. 실험군, 대조군간의 차이를 검증하기 위하여 독립 t-test를 실시하였다.
- 재료의 배합성분(X1: 노화쌀가루, X2: 난백)을 각각의 독립변수로 설정하고, 색도, 텍스쳐, 관능특성을 종속변수 Y로 설정하였다. 종속변수 Y값을 Minitab 통계프로그램을 이용하여 2차 다항 회귀식을 산출하였고, 독립변수에 대한 종속값의 반응표면 상태를 3차원 그래프를 통해 관찰하였고, 최적배합비를 산출하였다. 실험군, 대조군간의 차이를 검증하기 위하여 독립 t-test를 실시하였다.
이론/모형
- RS3 함유 노화쌀 제조는 Kim & Shin(2006)의 방법을 참조 하였다.
- 29세)이었다. 제품에 관능적 특성을 보다 정확하게 측정하기 위하여 15점 척도를 이용한 정량적 묘사분석방법(quantitative descriptive analysis) 을 이용하였다. 색감(color) 1점은 ‘색이 균일하지 않고 연하거나 지나치게 진한 색을 띈다’, 15점은 ‘균일한 색을 띈다’, 향미 1점은 ‘밀가루 향 또는 산패취가 난다’ 15점은 ‘버터 향 또는 고소한 향이 난다’ 라고 표현하고 평가하게 하였다.
- 0) 프로그램을 이용하여 반응표면분석을 실시하였다. 튀일의 재료배합비를 최적화하기 위해 반응표면분석(RSM: response surface methodology)으로 자료를 분석하였다. 재료의 배합성분(X1: 노화쌀가루, X2: 난백)을 각각의 독립변수로 설정하고, 색도, 텍스쳐, 관능특성을 종속변수 Y로 설정하였다.
성능/효과
- 노화쌀 가루가 모두 같은 양으로 설계된 시료 3, 4, 7과 5, 8번을 각각 비교해 보면, 난백의 양에 따라 명도, 적색도, 황색도의 변화가 일관성 있게 나타났다. 3, 4, 7번 시료에서 노화쌀 함량이 10.5 g일 때 난백의 함량이 많아지면 L값은 감소하고, 적색도 a값, 황색도 b값은 증가함을 보였다. 이런 경향은 5, 8번 시료의 비교를 통해서도 확인할 수 있었다.
- )의 첨가량이 다른 9개의 실험군 흑임자튀일의 색도 측정 결과는 Table 5와 같다. 9개 실험군의 명도(L)값은 64.97～70.71사이의 값을 나타내고 있으며, 노화쌀 15 g, 난백 12 g일 때 가장 높은 명도값 70.71을 보였다. 이 결과는 RS 첨가한 시리얼 제품 개발 연구(Aigster et al 2011)에서 RS의 함량이 높은 시료에서 명도값이 증가했다는 결과와 유사하다.
- 33을 보여 스낵으로 적합한 품질 특성을 보였다. 관능적 특성(맛, 색감, 질감, 향미, 기호도), 색도(명도, 황색도, 적색도), 텍스쳐(경도, 파쇄성, 부착성)의 총 11가지 반응변수를 이용하여 노화쌀과 난백의 최적 배합비를 산출한 결과, 노화쌀 8.6 g, 난백 33.5 g이 최적의 배합비로 결정되었다. 흑임자 튀일의 품질특성은 노화쌀가루의 함량보다는 난백의 함량에 더 많은 영향을 받았으며, 노화쌀과 난백의 함량이 증가하면 a값, b값, 파쇄성, 부착성이 증가하는 경향을 띄었다.
- 난백, 노화쌀 비율을 달리한 9시료의 색, 질감, 맛, 향미, 전반적 기호도가 난백, 노화쌀에 영향을 받는 정도를 이차 회귀방정식 모델로 나타내면 Table 4와 같다. 관능적 평가에서 R2값은 60.7～87.1%로 비교적 높은 설명력을 보였고, 색, 질감, 맛, 향미, 전반적인 기호도는 모두 노화쌀의 함량이 적을수록, 난백의 함량은 많아질수록 높아짐을 보였다(Table 4, Fig. 1(a)).
- 노화쌀가루가 혼입시 문제점으로 지적되는 입안에서의 잔존감을 없애고 최적의 품질을 얻기 위하여, 난백과 노화쌀가루를 독립변수로 배합비를 달리하였고 색도, 텍스쳐, 관능적 특성을 반응변수로 설정하여 반응표면분석법을 적용함으로써 최적 배합비를 산출하였다. 그 결과, 노화쌀 6 g, 난백 30 g의 실험군에서 가장 높은 관능점수(12.5점)를 보였고, 색도는 L값 64.97, a값 7.68, b값 27.76 텍스쳐의 경도 707.77, 파쇄성 1013.33을 보여 스낵으로 적합한 품질 특성을 보였다. 관능적 특성(맛, 색감, 질감, 향미, 기호도), 색도(명도, 황색도, 적색도), 텍스쳐(경도, 파쇄성, 부착성)의 총 11가지 반응변수를 이용하여 노화쌀과 난백의 최적 배합비를 산출한 결과, 노화쌀 8.
- 2를 목표값으로 설정하였다. 그 결과, 최적의 배합비로 노화쌀 8.6 g, 난백 33.5 g이 결정되었다. 이 배합비에서 색감 10.
- 1 g에서 증가할수록 증가하다가 15 g을 기점으로 낮아지는 경향을 보였고, 난백의 함량이 증가하면 명도가 증가하다가 난백 16 g 이상부터 명도가 감소하는 경향을 보였다. 나머지 황색도와 적색도의 경우 노화쌀의 함량이 늘어나면 감소하다가 12 g 이상에서 다시 증가하는 양상을 보였고, 난백함량이 많아질수록 적색도와 황색도가 증가하였다.
- 노화쌀가루와 난백의 첨가량을 달리하여 제조한 흑임자튀일의 관능 평가 결과는 Table 3에 제시하였다. 노화쌀 6 g, 난백 30 g 시료에서 색감 11.60, 질감 11.67, 맛 12.47, 향미 10.63, 전반적 기호도 12.47의 가장 높은 관능적 품질을 보인 반면에 노화쌀 6 g, 난백 12 g의 배합에서 가장 낮은 관능점수를 보였다.
- 노화쌀 가루가 모두 같은 양으로 설계된 시료 3, 4, 7과 5, 8번을 각각 비교해 보면, 난백의 양에 따라 명도, 적색도, 황색도의 변화가 일관성 있게 나타났다. 3, 4, 7번 시료에서 노화쌀 함량이 10.
- 05). 노화쌀 첨가군의 L값은 64.97로 노화쌀 무첨가군보다 유의적으로 밝은 색을 띄었다. 황색도와 적색도는 역시 2 시료간의 유의적 차이를 보여 노화쌀 함유 튀일이 덜 붉고, 더 푸른 빛깔을 띄었다.
- 노화쌀 첨가군의 관능적 측면은 색감 11.60, 텍스쳐 11.67, 맛 12.47로 노화쌀 무첨가 시료의 8.01～8.69점과 비교할 때 유의적으로 높은 점수를 보였다(p<0.01).
- 이런 경향은 5, 8번 시료의 비교를 통해서도 확인할 수 있었다. 따라서 노화쌀의 함량이 동일할 경우, 난백의 함량이 증가하면 명도는 감소하고 황색도와 적색도는 증가하는 것으로 나타났다.
- 또한 노화쌀 무첨가 시료과 노화쌀 첨가 시료 두 제품간의 관능특성을 비교한 결과에서 노화쌀 첨가 시료에서 유의적으로 높은 명도(p<0.05), 낮은 수치의 경도(p<0.001)와 파쇄성(p< 0.001)을 보였고, 관능적 특성에서 맛(p<0.001), 식감(p<0.01), 색감(p<0.01) 측면에서 더 우수하게 평가되었다.
- 또한 노화쌀의 첨가로 명도가 높아짐을 확인하였고(p<0.05), 튀일의 황색도와 적색도는 노화쌀보다는 난백의 함량에 따라서 영향을 받으며, 난백량이 많아 짐에 따라 적색도와 황색도가 증가함을 확인할 수 있었다.
- 본 연구에서 사용한 쌀전분 형태 대신 밀전분을 가열, 냉각하여 제조한 RS3를 박력분에 첨가하여 쿠키의 관능특성 변화를 살펴본 연구(Kim & Shin 2006)에서 박력분에 30% RS를 첨가했을 때 맛, 바삭함, 색 측면에서 대조군보다 더 좋은 관능특성을 보였고, 촉촉한 정도는 낮은 점수를 보였다. 또한 땅콩쿠키에 30% RS를 첨가한 경우, 색, 모양, 바삭한 정도, 전반적인 관능특성도 RS 비첨가군과 비교시 별 차이가 없는 것으로 조사되었다. 즉, 박력분에 30% 밀전분 RS 를 첨가해도 RS 비첨가군보다 맛이 좋았지만, 본 연구에서 사용한 쌀가루 RS의 경우 첨가량이 늘어나면 튀일의 맛이 저하되었으며, 노화쌀가루 함량 대비 난백 함량이 증가할 경우에는 관능적 특성이 개선됨을 확인할 수 있었다.
- Fig 1(b)는 튀일의 색도에 대한 노화쌀가루, 난백의 교호작용을 3차원 그래프로 나타낸 것이다. 명도는 노화쌀 함량이 4.1 g에서 증가할수록 증가하다가 15 g을 기점으로 낮아지는 경향을 보였고, 난백의 함량이 증가하면 명도가 증가하다가 난백 16 g 이상부터 명도가 감소하는 경향을 보였다. 나머지 황색도와 적색도의 경우 노화쌀의 함량이 늘어나면 감소하다가 12 g 이상에서 다시 증가하는 양상을 보였고, 난백함량이 많아질수록 적색도와 황색도가 증가하였다.
- 반응표면식의 R 2 값은 명도 75.0, 적색도 61.9, 황색도 50.4로 나타나 모델식의 설명력이 비교적 높은 것으로 평가되었다(p<0.001).
- 본 실험 시료에서 “외부 힘에 의해 변형된 물체가 힘이 제거 되면 다시 원래의 형태로 되돌아가는 성질”인 탄성과 “입에서 되풀이하여 깨물어 삼키기 쉽게 되는 성질”인 씹힘성은 모든 시료에서 0.00～0.02 수준으로 매우 낮게 나타났다.
- 본 연구에서 사용한 쌀전분 형태 대신 밀전분을 가열, 냉각하여 제조한 RS3를 박력분에 첨가하여 쿠키의 관능특성 변화를 살펴본 연구(Kim & Shin 2006)에서 박력분에 30% RS를 첨가했을 때 맛, 바삭함, 색 측면에서 대조군보다 더 좋은 관능특성을 보였고, 촉촉한 정도는 낮은 점수를 보였다.
- 예비조사를 통해 튀일의 관능적 특성에 난백과 노화쌀가루의 비율이 텍스쳐의 아삭함 증가, 노화쌀의 이취 감소에 영향을 미치는 변수로 결정되었다. 따라서 흑임자 튀일의 특성에 영향을 미치는 노화쌀가루(X1)와 난백(X2)의 양을 독립변수로 설정하고, 중심합성계획법에 따라 Table 2와 같이 두 요인들의 수준을 -1.
- 001). 이 모델식에 따르면 명도, 적색도, 황색도에 영향을 미치는 정도는 노화쌀보다는 난백의 함량이 더 높은 것으로 평가되었다.
- 이상의 결과를 통해 본 연구에서 개발된 노화쌀를 첨가한 튀일이 노화쌀 무첨가 제품보다 더 우수한 물성과 관능적 특성을 지닌 것으로 평가되었다. 또한 노화쌀의 첨가로 명도가 높아짐을 확인하였고(p<0.
- 001). 즉, 노화쌀 무첨가군보다 노화쌀 첨가 시료가 덜 단단하고 파쇄하기 쉬운 물성을 지닌 것으로 나타났다. 스낵 제품은 경도와 파쇄성이 낮을수록 바람직하다 (Nath & Chattopadhyay 2007)의 결과를 고려할 때 본 제품에서 개발된 제품이 간식으로 높은 품질 특성을 지닌 것으로 평가된다.
- 또한 땅콩쿠키에 30% RS를 첨가한 경우, 색, 모양, 바삭한 정도, 전반적인 관능특성도 RS 비첨가군과 비교시 별 차이가 없는 것으로 조사되었다. 즉, 박력분에 30% 밀전분 RS 를 첨가해도 RS 비첨가군보다 맛이 좋았지만, 본 연구에서 사용한 쌀가루 RS의 경우 첨가량이 늘어나면 튀일의 맛이 저하되었으며, 노화쌀가루 함량 대비 난백 함량이 증가할 경우에는 관능적 특성이 개선됨을 확인할 수 있었다.
- 5 g이 최적의 배합비로 결정되었다. 흑임자 튀일의 품질특성은 노화쌀가루의 함량보다는 난백의 함량에 더 많은 영향을 받았으며, 노화쌀과 난백의 함량이 증가하면 a값, b값, 파쇄성, 부착성이 증가하는 경향을 띄었다. 또한 노화쌀 무첨가 시료과 노화쌀 첨가 시료 두 제품간의 관능특성을 비교한 결과에서 노화쌀 첨가 시료에서 유의적으로 높은 명도(p<0.
후속연구
- 제과류에 사용 시 식감이 거칠고 단단한 알갱이의 잔존감을 주며, 떡 제품에 이용하면 노화가 촉진되고 경도가 증가한다고 보고(Kim & Shin 2003) 된다. 따라서 저항전분을 첨가할 때 개발되는 식품의 특성에 맞춰 저항전분의 최적량 결정과 타 재료 첨가를 통한 물성 개선에 관한 연구가 필요하다.
- 01) 측면에서 더 우수하게 평가되었다. 따라서 전통적인 튀일 제조 방법 대신에 건강기능성이 있는 저항전분 함유 노화쌀가루와 흑임자를 첨가한 레시피가 더 우수한 관능적 특성과 아삭거리는 텍스쳐를 지닌 것으로 평가되어 건강지향적인 어르신을 대상으로 하는 간식제품으로 상품화 가능성이 높을 것으로 판단된다.
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