[논문]반응표면분석을 이용한 청국장 제조시 마늘의 첨가조건 최적화

황초롱; 심혜진; 김경민; 조계만; 김정환; 신정혜

doi:10.9724/kfcs.2013.29.6.661

반응표면분석을 이용한 청국장 제조시 마늘의 첨가조건 최적화
Optimization of the Addition of Garlic in Cheonggukjang using Response Surface Methodology 원문보기

한국식품조리과학회지 = Korean Journal of Food & Cookery Science, v.29 no.6, 2013년, pp.661 - 669

황초롱 ((재)남해마늘연구소) , 심혜진 ((재)남해마늘연구소) , 김경민 ((재)남해마늘연구소) , 조계만 (경남과학기술대학교 식품과학부) , 김정환 (경상대학교 식품공학과.농업생명과학연구원) , 신정혜 ((재)남해마늘연구소)

초록
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마늘을 이용한 청국장의 제조조건을 최적화 하고자 중심합성계획에 따라 마늘의 첨가량($X_1$), 마늘 열처리시간($X_2$) 및 청국장 발효시간($X_3$)을 독립변수로 하고, 점질물 생성량($Y_1$), 산도($Y_2$), 아미노태 질소량($Y_3$), ${\gamma}$-GTP($Y_4$) 및 ABTS 라디칼 소거능($Y_5$)을 종속변수로 하여 반응표면분석을 실시하였다. 점질물 생성량의 정상점은 최대점으로 실제변수인 마늘의 첨가량이 6.53%, 열처리 시간 6.81분, 청국장 발효시간 55.18시간에서 13.02%의 최적 값을 보였다. 산도는 청국장의 발효시간이 길어질수록 증가하였으며, 최소값인 0.50%를 나타내는 마늘 첨가량의 실제변수는 7.75%, 열처리 시간은 3.42분, 청국장 발효는 58.60시간이었다. 아미노태 질소 함량은 80.58~158.82 mg% 범위였는데 정상점은 안장점으로 능선분석을 통해 얻어진 아미노태 질소의 최고값은 156.97 mg%였다. 이 때 마늘 첨가량 및 열처리 시간은 각각 6.21% 및 14.85분, 청국장 발효시간은 58.04시간이었다. ${\gamma}$-GTP 활성은 353.66 mU/mL의 최대값을 가질 때, 마늘 첨가량, 마늘 열처리 시간 및 청국장 발효시간이 각각 5.73%, 6.99분, 57.96시간 이었다. ABTS 라디칼 소거능은 마늘 첨가량과 청국장 발효시간을 낮추고 마늘의 열처리 시간을 높이는 경우 76.43%의 최고값 얻을 수 있었는데, 이에 따른 실제변수의 마늘의 첨가량과 열처리시간은 각각 3.78% 및 14.28분과 청국장 발효시간은 57.99시간이었다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때 마늘이 첨가된 청국장 제조를 위해 마늘은 불린 콩 무게 대비 3.78~7.75%로 첨가하되 3.42~14.85분의 범위에서 스팀가열한 후 사용하며, 55~59시간 정도 발효시키는 것이 적합하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study was performed to determine the optimal composition of Cheonggukjang added with garlic. The experiment utilized a central composite design (CCD). The evaluation was carried out by means of response surface methodology (RSM), which included 18 experimental points with three independent variables : the content of the garlic (1.3~9.7%, $X_1$), the steaming time of garlic (0~15.1 min, $X_2$), and the fermentation time of Cheonggukjang (48.2~71.8 h, $X_3$). The viscous substance ($Y_1$), acidity ($Y_2$), amino-type nitrogen ($Y_3$), ${\gamma}$-GTP activity ($Y_4$) and ABTS radical scavenging activity ($Y_5$). were assessed in four replicates with five dependent variables. The maximum content of the viscous substance was 13.02% at 6.53% ($X_1$), 6.81 min ($X_2$) and 55.18 h ($X_3$). The acidity was increased when the fermentation time was longer, and the minimum acidity point was 0.50% at 7.75% ($X_1$), 3.42 min ($X_2$) and 58.60 h ($X_3$), respectively. The content of the amino-type nitrogen at the experimental range studied was was 80.58~158.82 mg%, and the stationary point was at saddle point. Using ridge analysis, the maximum point was 156.97 mg% at 6.21% ($X_1$), 14.85 min ($X_2$) and 58.04 h($X_3$). The optimum conditions of ${\gamma}$-GTP activity was 5.73% ($X_1$), 6.99 min ($X_2$) and 57.96 h($X_3$), respectively, at the maximum point was 353.66 mU/mL. The maximum point of ABTS radical scavenging activity was 76.43% at 3.78% ($X_1$), 14.28 min ($X_2$) and 57.99 h($X_3$) at the saddle point, when the garlic steaming time was longer.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 마늘의 첨가량, 열처리 시간 및 청국장의 발효시간을 달리하여 중심합성계획에 따라 청국장을 제조하고, 품질관련 인자를 분석함으로써 마늘이 첨가된 청국장의 최적의 발효조건을 설정하고자 하였다.

제안 방법

8시간)에 대한 실험범위를 설정하여 각각 5단계로 부호화하였고, 18군으로 구분하였다(Table 1). 독립변수에 의해 영향을 받는 종속변수(Yn)는 청국장의 점질물 생성량(Y₁), 산도(Y₂), 아미노태 질소량(Y₃), γ-GTP(Y₄) 및 ABTS 라디칼 소거능(Y₅)을 측정하여 그 값을 회귀분석에 사용하였다.
마늘의 첨가량은 1∼10%, 마늘의 열처리는 0∼15분, 청국장 발효는 48∼72시간 범위에서 실시한 예비실험 결과에 기초하여 반응표면분석에 적합한 범위를 설정하였다. 마늘의 첨가량 및 열처리 시간과 청국장 발효시간의 최적화를 위하여 반응표면분석법(response surface methodology, RSM)을 이용하였으며, 주요 독립변수(Xi)로 고려되는 마늘의 첨가량(X₁, 1.3∼9.7%), 마늘 열처리 시간(X₂, 0∼15.1분), 및 청국장 발효시간(X₃, 48.2∼71.8시간)에 대한 실험범위를 설정하여 각각 5단계로 부호화하였고, 18군으로 구분하였다(Table 1). 독립변수에 의해 영향을 받는 종속변수(Yn)는 청국장의 점질물 생성량(Y₁), 산도(Y₂), 아미노태 질소량(Y₃), γ-GTP(Y₄) 및 ABTS 라디칼 소거능(Y₅)을 측정하여 그 값을 회귀분석에 사용하였다.
마늘의 첨가량은 1∼10%, 마늘의 열처리는 0∼15분, 청국장 발효는 48∼72시간 범위에서 실시한 예비실험 결과에 기초하여 반응표면분석에 적합한 범위를 설정하였다. 마늘의 첨가량 및 열처리 시간과 청국장 발효시간의 최적화를 위하여 반응표면분석법(response surface methodology, RSM)을 이용하였으며, 주요 독립변수(Xi)로 고려되는 마늘의 첨가량(X₁, 1.

대상 데이터

실험에 사용된 대두는 경남 함양군 함양농협에서 산지가 확인된 것을 구입하였으며, 마늘은 경남 남해군 새남해농협에서 남해산 깐마늘을 구입하여 사용하였다. 마늘은 흐르는 물에 세척한 다음 자연건조하여 물기를 제거한 후 4×4×4 mm 이내의 입자로 다져 실험에 사용하였다.

데이터처리

1을 사용하여 분석하였다. 결과치는 실험군당 평균±표준편차로 표시하였고, 통계적 유의성 검정은 일원배치 분산분석(one-way analysis of variance)을 한 후 p<0.05 수준에서 Duncan's multiple range test를 시행하였다. 반응표면분석 실험은 중심합성계획(central composite design)에 따라 분석하였으며, 분석결과 정상점이 안정점일 경우에는 능선분석(ridge analysis)을 통하여 원래 설정된 실험영역보다 좁아진 제한된 실험영역에서 원하는 최대값 및 최소값을 구하였다.
05 수준에서 Duncan's multiple range test를 시행하였다. 반응표면분석 실험은 중심합성계획(central composite design)에 따라 분석하였으며, 분석결과 정상점이 안정점일 경우에는 능선분석(ridge analysis)을 통하여 원래 설정된 실험영역보다 좁아진 제한된 실험영역에서 원하는 최대값 및 최소값을 구하였다.

성능/효과

0001로 모형이 적합하다고 판단할 수 있다. 반응표면의 정상점은 최대점이며, 이 때 마늘 첨가량, 마늘 열처리 및 청국장 발효시간은 각각 6.53%, 6.81분, 55.18시간이었고 이 조건에서 점질물의 최대값은 13.02%로 예상되었다(Fig. 1).
0001이었는데, 정상점은 안장점으로 능선분석을 이용하여 마늘 첨가량과 청국장 발효시간을 낮추고 마늘의 열처리 시간을 높임으로써 최고값을 예측할 수 있었다. 실제변수인 마늘의 첨가량과 열처리 시간이 각각 3.78% 및 14.28분이며 청국장 발효시간이 57.99시간 일 때 ABTS 라디칼 소거활성은 최고값인 76.43%를 얻을 수 있었다(Table 3).
0001로 모형이 적합하였다(Table 2). 예측된 정상점은 최대점으로 353.66 mU/mL의 최대값을 얻을 수 있었으며, 마늘 첨가량, 마늘 열처리 시간 및 청국장 발효시간이 각각 5.73%, 6.99분, 57.96시간일 때가 γ-GTP 활성이 최대화 되는 조건이었다.
0001 이하로 모형이 적합하였다(Table 2). 정상점은 최소점으로 실제변수인 마늘의 첨가량이 7.75%, 열처리 시간 3.42분, 청국장 발효 58.60시간에서 산도의 최적 값은 0.50%로 예측되었다(Fig 2).

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	청국장은 된장이나 고추장에 비해 어떤 성분의 함량이 높게 나타나는가?	청국장은 일반 장류와는 달리 삶은 콩에 Bacillus속 미생물을 접종해 속성 발효한 후 식품에 가미하여 식용하기 때문에 제조기간이 짧으며, 된장이나 고추장에 비해 단백질, 필수아미노산, 비타민 B1, B2 및 나이아신 등의 함량이 높다(Hong JY 등 2008). 또한 콩에서 기인된 isoflavone, phytic acid, saponin, tocopherol 등의 각종 생리활성 물질과 항산화 물질이 다량 함유되어 있어 콜레스테롤 저하, 항고혈압, 항암, 항산화 및 혈전용해 활성 등의 다양한 생리활성과 관련된 연구 결과가 보고되어 있다(Song JER 등 2004, Min HK 등 2008, Park MK 2011).
	청국장에서 콩에서 기인한 각종 생리 활성 물질은 어떤 것이 있는가?	청국장은 일반 장류와는 달리 삶은 콩에 Bacillus속 미생물을 접종해 속성 발효한 후 식품에 가미하여 식용하기 때문에 제조기간이 짧으며, 된장이나 고추장에 비해 단백질, 필수아미노산, 비타민 B1, B2 및 나이아신 등의 함량이 높다(Hong JY 등 2008). 또한 콩에서 기인된 isoflavone, phytic acid, saponin, tocopherol 등의 각종 생리활성 물질과 항산화 물질이 다량 함유되어 있어 콜레스테롤 저하, 항고혈압, 항암, 항산화 및 혈전용해 활성 등의 다양한 생리활성과 관련된 연구 결과가 보고되어 있다(Song JER 등 2004, Min HK 등 2008, Park MK 2011).
	마늘의 단점은?	마늘에 함유된 주요물질인 함황아미노산의 일종인 alliin은 allinase에 의해 분해되어 마늘 특유의 자극성 신미성분인 allicin을 생성하게 되고(Stoll A와 Seebeck E 1951), 이때 생성된 allicin 등의 thiosulfinates 화합물이 항산화, 항암, 항혈전, 콜레스테롤 저하 등의 생리적 기능성을 가지는 것으로 알려져 있다(Nishmura H 등 1988, Kim HJ 등 2010). 그러나 마늘에 존재하는 다량의 유기 황화합물은 주요 생리활성 발현에 관여함과 동시에 강한 향과 매운 맛의 자극성으로 인하여 생으로 일정량 지속적으로 섭취하는 데는 많은 어려움이 있다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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