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문제 정의
- 본 연구는 혼합물 실험 계획법을 이용하여 팽화미가 쌀죽의 품질 특성에 미치는 영향을 조사하여 죽의 원료로 팽화미 첨가를 위한 기초 자료로 사용하고자 하였다.
제안 방법
- 실험에 사용된 쌀(단립종)은 2010년도산 쌀(신동진, 전북 김제)과 2010년도산 찹쌀(동진, 충남 부여)을 ㈜대상에서 제공받아 사용하였고, 팽화미는 제공받은 가공용 쌀(신동진, 전북 김제)을 팽화미 제조업체(강원도 영월 소재)에 의뢰하여 제조하였다. 각 시료는 분쇄기(DA-280G, Daesung, Korea)를 사용하여 분쇄한 후 60 mesh를 통과시켜 사용하였다. 본 실험의 디자인 혼합물 디자인에 따라 설계하였고(Table 1), 실험 설계를 위하여 Minitab Statistical Software(Version 16, Minitab Inc.
- 실험 계획에 따라 제조된 쌀죽의 각 품질 특성에 미치는 영향을 모델링화하여 F-test를 통해 유의성 검사를 하였다(Table 5). 각각의 물리적 품질 특성 중 시료의 점도, 색도 중 a값과 b값이 quadratic 모델로 선택되었고, probability는 0.
- 제조된 죽을 색과 향이 없는 흰색 유리 용기에 약 25～30 g씩 넣고 뚜껑을 덮은 후 증류수와 함께 제공하였다. 이때 시료 온도는 약 40～45℃로 제공하였고, 시료의 편견을 없애기 위하여 무작위 세자리 숫자로 표기하여 한 점씩 제시하였다. 시료의 제시 순서는 무작위로 하여 위치 오류와 대조 효과에 의한 오차를 최소화하였다.
- 평가 특성 항목은 색(brown color), 향미 (flavor), 단맛(sweetness), 조직감(viscous) 및 후미(sticky)에 대하여 9점 척도법(1점=약하다, 5점=보통이다, 9점=강하다) 으로 평가하였고, 전반적인 선호도(overall acceptability)는 9점 척도법(1점=대단히 나쁘다, 5점=보통이다, 9점=대단히 좋다)로 평가하였다(Meilgaard et al 1991). 이때 조직감은 죽을 먹었을 때 처음 느껴지는 농후함(viscous)을 평가하였고, 후미는 입안에서의 끈적거림(sticky)을 평가하였다.
- 모든 실험 순서(run)는 구획에 따른 오차를 없애기 위하여 무작위로 실행하였다. 죽 제조는 실험 설계에 의한 혼합물 12 g에 소금 0.2 g, 물 100 mL를 뚜껑이 있는 용기에 넣어 혼합한 후, 95℃ 항온 수조(HK-IV-3-SWV, 한국종합기기제작소, Korea)에서 교반하면서 제조하였다.
- 6 시료가 쌀 비율이 많은 시료보다 높은 값으로 평가하였다. 죽을 먹었을 때 처음 느껴 지는 조직감(viscous)은 팽화미 함량이 많아질수록 낮은 점수로 평가하였고, 반면에 입안에서의 후미(sticky)는 팽화미 함량이 많아질수록 높은 점수로 평가하였다. 전반적으로 쌀 함량 비율이 적어지고, 팽화미 비율이 많아질수록 갈색도, 단맛, 후미의 입안에서의 끈적임을 높게 평가한 반면, 죽의 조직감(농후함)은 낮다고 평가하여 점도계에 의한 점도 측정 결과와 유사하였다.
- 시판되고 있는 5종의 죽(O사의 야채죽, D사 야채죽, C사 햇반죽, E사 야채죽)을 조사한 결과, 고형분 함량이 약 12%로 이중 쌀 함량은 약 9～12%, 찹쌀 0～5%로 조사되었다. 죽의 고형분 함량을 12%로 두고 독립 변수로 죽에 가장 영향을 줄 수 있는 팽화미 함량(A), 찹쌀 함량(B)과 쌀 함량(C)을 설정하였고, 반응변수로는 수분 함량, 당도, 점도, 색도 및 관능적 품질 특성으로 하였다. 팽화미, 찹쌀, 쌀 함량의 최소 및 최대 범위는 시판되고 있는 죽의 고형분 함량과 배합비 함량을 고려하여 예비 실험을 거쳐 전체 고형분 함량에 대한 쌀 함량은 67～100%, 찹쌀 0～5%, 팽화미 0～30%로 정하였다.
- Model과 coefficient 값들은 F-test 와 lack of fit test로 그 유의성을 검증하였고, 각 모형에 따른 성분들의 반응은 response surface plot와 trace plot을 이용하여 분석하였다. 최적화는 유의성 있는 모델로 검증된 반응에 목표 범위를 설정하여 구하였다.
- 또, 죽의 조직감인 입안에서의 농후함은 쌀(C)과 팽화미 함량이 많을 수록 증가하는 경향이었고, 팽화미보다는 쌀의 영향이 더 크게 나타났다. 최적화는 혼합 비율에 따른 팽화미, 찹쌀 및 쌀 함량에 따른 관능적 품질 특성을 모델링한 결과, 유의성이 있었던 색도(brown color), 맛(sweetness) 및 텍스쳐(viscous) 를 기준으로 하였다(Table 5). 이때 각각의 관능적 품질 특성의 하한값과 상한값은 각각 3.
- 죽의 고형분 함량을 12%로 두고 독립 변수로 죽에 가장 영향을 줄 수 있는 팽화미 함량(A), 찹쌀 함량(B)과 쌀 함량(C)을 설정하였고, 반응변수로는 수분 함량, 당도, 점도, 색도 및 관능적 품질 특성으로 하였다. 팽화미, 찹쌀, 쌀 함량의 최소 및 최대 범위는 시판되고 있는 죽의 고형분 함량과 배합비 함량을 고려하여 예비 실험을 거쳐 전체 고형분 함량에 대한 쌀 함량은 67～100%, 찹쌀 0～5%, 팽화미 0～30%로 정하였다. 11개의 실험점은 Fig.
- 시료의 제시 순서는 무작위로 하여 위치 오류와 대조 효과에 의한 오차를 최소화하였다. 평가 특성 항목은 색(brown color), 향미 (flavor), 단맛(sweetness), 조직감(viscous) 및 후미(sticky)에 대하여 9점 척도법(1점=약하다, 5점=보통이다, 9점=강하다) 으로 평가하였고, 전반적인 선호도(overall acceptability)는 9점 척도법(1점=대단히 나쁘다, 5점=보통이다, 9점=대단히 좋다)로 평가하였다(Meilgaard et al 1991). 이때 조직감은 죽을 먹었을 때 처음 느껴지는 농후함(viscous)을 평가하였고, 후미는 입안에서의 끈적거림(sticky)을 평가하였다.
- 혼합물 실험 계획법을 이용하여 팽화미가 첨가된 쌀죽 배합비율에 따른 품질 특성을 조사한 후 최적화 분석을 하였다. 실험계획에 따라 제조된 쌀죽의 각 품질 특성에 미치는 영향을 조사한 결과, 최대 가용성 고형분 함량과 점도는 쌀함량이 12%였을 때 가장 높은 10.
대상 데이터
- 실험에 사용된 쌀(단립종)은 2010년도산 쌀(신동진, 전북 김제)과 2010년도산 찹쌀(동진, 충남 부여)을 ㈜대상에서 제공받아 사용하였고, 팽화미는 제공받은 가공용 쌀(신동진, 전북 김제)을 팽화미 제조업체(강원도 영월 소재)에 의뢰하여 제조하였다. 각 시료는 분쇄기(DA-280G, Daesung, Korea)를 사용하여 분쇄한 후 60 mesh를 통과시켜 사용하였다.
- 혼합실험 계획법에 따른 배합비로 제조된 죽의 관능 특성을 평가하기 위하여 관능검사 요원 25명을 선발하였고, 훈련이 끝난 패널원 12명을 선정하여 실시하였다. 제조된 죽을 색과 향이 없는 흰색 유리 용기에 약 25～30 g씩 넣고 뚜껑을 덮은 후 증류수와 함께 제공하였다.
데이터처리
- 2) a~c Means with different letters within the same row are significantly different (p<0.05) using Duncan’s multiple range test.
- 2) a~g Means with different letters within the same column are significantly different (p<0.05) using Duncan’s multiple range test.
- 2008). Model과 coefficient 값들은 F-test 와 lack of fit test로 그 유의성을 검증하였고, 각 모형에 따른 성분들의 반응은 response surface plot와 trace plot을 이용하여 분석하였다. 최적화는 유의성 있는 모델로 검증된 반응에 목표 범위를 설정하여 구하였다.
- a~d Means with different letters within the same column are significantly different (p<0.05) using Duncan’s multiple range test.
- 본 실험에서 얻어진 각 항목의 통계적 유의성은 SPSS 18.0을 이용하여 Duncan의 다중 검증법(Duncan's multiple range test)을 실시하였고, 설정된 혼합물 디자인 속 독립변수간의 상호 작용을 알아보기 위해서 Minitab Statistical Software(Version 16, Minitab Inc. USA)을 이용해서 quadratic design model을 적용하였다(Lee, et al. 2008).
- , Ireland)를 사용하여 측정하였다(AOAC 1990a, AOAC 1990b). 탄수화물 함량은 100에서 수분, 회분, 단백질 및 식이 섬유를 제외한 값으로 하였고, 각 실험은 3회 반복하여 평균과 표준편차를 구하였다.
이론/모형
- 각 시료는 분쇄기(DA-280G, Daesung, Korea)를 사용하여 분쇄한 후 60 mesh를 통과시켜 사용하였다. 본 실험의 디자인 혼합물 디자인에 따라 설계하였고(Table 1), 실험 설계를 위하여 Minitab Statistical Software(Version 16, Minitab Inc., USA)을 사용하였다. 시판되고 있는 5종의 죽(O사의 야채죽, D사 야채죽, C사 햇반죽, E사 야채죽)을 조사한 결과, 고형분 함량이 약 12%로 이중 쌀 함량은 약 9～12%, 찹쌀 0～5%로 조사되었다.
- 쌀, 찹쌀 및 팽화미의 수분, 조단백질, 조지방 및 식이섬유 함량은 TDF assay kit(Megazyme international Ltd., Ireland)를 사용하여 측정하였다(AOAC 1990a, AOAC 1990b). 탄수화물 함량은 100에서 수분, 회분, 단백질 및 식이 섬유를 제외한 값으로 하였고, 각 실험은 3회 반복하여 평균과 표준편차를 구하였다.
- 조리된 죽의 수분 함량은 105℃ 방법(AOAC 1990c)으로 측정하였고, 가용성 고형분 함량은 디지털 당도계(PDX-1, Vee gee, USA)로 측정하였으며, °Brix %로 표시하였다.
성능/효과
- 가용성 고형분 함량과 점도의 경우 최대값을 나타내는 시료구는 쌀 함량이 12%였을 때 가장 높아, 각각 10.10±0.07～10.13±0.07 °Brix와 9,150±25～9,153±36 cP․s를 나타내었다.
- 실험 계획에 따라 제조된 쌀죽의 각 품질 특성에 미치는 영향을 모델링화하여 F-test를 통해 유의성 검사를 하였다(Table 5). 각각의 물리적 품질 특성 중 시료의 점도, 색도 중 a값과 b값이 quadratic 모델로 선택되었고, probability는 0.001, 0.037, 0.042로 5% 이내의 유의성을 보여 모델의 적합성을 보였다. 관능적 특성의 경우는 색도(갈색도), 맛(단맛), 죽의 농후함 (viscous)의 probability가 0.
- 3은 선택된 모델에 대한 관능특성의 반응 표면도와 trace plot에 의한 결과이다. 갈색도는 팽화미(A) 함량이 많을수록 그 값이 증가하였고, 찹쌀(B) 함량과 쌀(C) 함량이 많을수록 감소하는 경향을 보였다. 맛의 경우, 팽화미(A) 함량이 많을수록 단맛이 증가하는 경향이었고, 찹쌀 (B)과 쌀(C) 함량이 많을수록 단맛이 감소하였다.
- 색도는 전반적으로 쌀가루 함량이 적을수록 L 값은 낮아지고, a와 b값은 약간 증가하는 경향을 보였다. 또, 관능검사 결과, 쌀 함량이 적어지고, 팽화미와 찹쌀 비율이 높아질수록 가용성 고형분 함량, 점도, b값과 관능적 특성인 갈색도, 향미, 단맛을 높게 평가하였다. 모델링화하여 F-test 를 통해 유의성을 검사한 결과, 시료의 점도, 색도 중 a값과 b값의 probability가 5% 이내의 유의성을 보여 모델의 적합성을 보였다.
- 맛의 경우, 팽화미(A) 함량이 많을수록 단맛이 증가하는 경향이었고, 찹쌀 (B)과 쌀(C) 함량이 많을수록 단맛이 감소하였다. 또, 죽의 조직감인 입안에서의 농후함은 쌀(C)과 팽화미 함량이 많을 수록 증가하는 경향이었고, 팽화미보다는 쌀의 영향이 더 크게 나타났다. 최적화는 혼합 비율에 따른 팽화미, 찹쌀 및 쌀 함량에 따른 관능적 품질 특성을 모델링한 결과, 유의성이 있었던 색도(brown color), 맛(sweetness) 및 텍스쳐(viscous) 를 기준으로 하였다(Table 5).
- 또, 관능검사 결과, 쌀 함량이 적어지고, 팽화미와 찹쌀 비율이 높아질수록 가용성 고형분 함량, 점도, b값과 관능적 특성인 갈색도, 향미, 단맛을 높게 평가하였다. 모델링화하여 F-test 를 통해 유의성을 검사한 결과, 시료의 점도, 색도 중 a값과 b값의 probability가 5% 이내의 유의성을 보여 모델의 적합성을 보였다. 최적화는 모델링한 결과, 유의성이 있었던 색도 (갈색도), 맛(단맛) 및 텍스쳐(농후함)를 기준으로 예측된 쌀 죽의 최적비율은 팽화미 1.
- 물 결합 능력은 팽화미가 456.23±7.7%로 쌀의 112.0±2.83%, 찹쌀 124.0±2.83%에 비해 높은 값을 보였다.
- 13 °Brix와 9,153 cP·s를 나타내었다. 색도는 전반적으로 쌀가루 함량이 적을수록 L 값은 낮아지고, a와 b값은 약간 증가하는 경향을 보였다. 또, 관능검사 결과, 쌀 함량이 적어지고, 팽화미와 찹쌀 비율이 높아질수록 가용성 고형분 함량, 점도, b값과 관능적 특성인 갈색도, 향미, 단맛을 높게 평가하였다.
- , USA)을 사용하였다. 시판되고 있는 5종의 죽(O사의 야채죽, D사 야채죽, C사 햇반죽, E사 야채죽)을 조사한 결과, 고형분 함량이 약 12%로 이중 쌀 함량은 약 9～12%, 찹쌀 0～5%로 조사되었다. 죽의 고형분 함량을 12%로 두고 독립 변수로 죽에 가장 영향을 줄 수 있는 팽화미 함량(A), 찹쌀 함량(B)과 쌀 함량(C)을 설정하였고, 반응변수로는 수분 함량, 당도, 점도, 색도 및 관능적 품질 특성으로 하였다.
- 실험계획에 따라 제조된 쌀죽의 각 품질 특성에 미치는 영향을 조사한 결과, 최대 가용성 고형분 함량과 점도는 쌀함량이 12%였을 때 가장 높은 10.13 °Brix와 9,153 cP·s를 나타내었다.
- 84%이었다. 예측된 최적의 비율로 죽을 제조하여 관능적 품질 특성인 색도 (brown color), 맛(sweetness) 및 텍스쳐(viscous)을 평가한 결과, 각각 4.2, 4.0, 4.3으로 평가되어 실험계획법의 목표와 일치하였다.
- 2는 선택된 모델에 대한 반응 표면도와 trace plot를 한 결과로 팽화미 함량 (A)이 많으면 점도가 감소하고, 쌀(C) 함량이 많을수록 점도가 증가한 반면, 찹쌀(B) 함량은 팽화미와 쌀 함량과 비교하여 상대적으로 큰 영향을 끼치지 않았다. 적색도를 나타내는 a값과 황색도를 나타내는 b값의 경우 팽화미 함량(A)이 많을 수록 a값과 b값이 증가하였고, 쌀 함량(C)이 많을수록 a값과 b값이 감소하는 경향을 보였다. 이는 Kim et al(2007)의 팽화 미로 쌀을 대체하여 탁주를 제조할 경우 팽화미 첨가 시료가 쌀가루 첨가 시료보다 L값과 b값이 증가하였다는 결과와 유사하였다.
- 96이 었다. 전반적으로 쌀 함량이 낮아질수록 L값은 낮아지고, a와 b값은 약간 증가하는 경향을 보였다.
- 4와 같다. 최적 예측된 최적값은 pseudo 성분을 실제 성분 비율로 환산한 결과, 팽화미는 1.69%, 찹쌀가루 0.47%, 쌀가루 9.84%이었다. 예측된 최적의 비율로 죽을 제조하여 관능적 품질 특성인 색도 (brown color), 맛(sweetness) 및 텍스쳐(viscous)을 평가한 결과, 각각 4.
- 모델링화하여 F-test 를 통해 유의성을 검사한 결과, 시료의 점도, 색도 중 a값과 b값의 probability가 5% 이내의 유의성을 보여 모델의 적합성을 보였다. 최적화는 모델링한 결과, 유의성이 있었던 색도 (갈색도), 맛(단맛) 및 텍스쳐(농후함)를 기준으로 예측된 쌀 죽의 최적비율은 팽화미 1.69%, 찹쌀 0.47%, 쌀 9.84%이었다. 이상의 결과에서 쌀과 팽화미를 적절히 혼합할 경우 죽의 점도, 색 등의 물리적 특성과 단맛, 농후함 등의 관능적 특성이 변화되는 것을 확인할 수 있어서 죽의 원료로 팽화미를 사용할 경우, 기초 자료로 사용할 수 있을 것으로 사료된다.
- 탄수화물은 팽화미 85.77±0.02%, 찹쌀 76.76±0.01%, 쌀 77.69±0.02%로 팽화미의 전분 함량이 높게 나타났는데, 이는 팽화미의 경우 팽화에 의한 수분 함량의 차이에 의한 것으로 여겨진다.
후속연구
- 84%이었다. 이상의 결과에서 쌀과 팽화미를 적절히 혼합할 경우 죽의 점도, 색 등의 물리적 특성과 단맛, 농후함 등의 관능적 특성이 변화되는 것을 확인할 수 있어서 죽의 원료로 팽화미를 사용할 경우, 기초 자료로 사용할 수 있을 것으로 사료된다.
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