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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 농촌테마마을 등 호박이 주요 작물인 마을의 관광객의 체험상품 및 식품가공용 중간소재로 활용할 수 있는 방안으로 호박분말, 식물성 단백질인 대두분말, 양념채소 및 과일분말 등을 재료로 차별화하여 뜨거운 물을 부어 즉석에서 먹을 수 있는 영양식으로 간식은 물론 식사대용 등으로 활용할 수 있는 간편식 형태의 즉석 호박죽을 제조하기 위한 반응표면분석법의 최적조건을 찾고자 하였다.
제안 방법
- 호박분말을 이용한 즉석 호박죽의 관능적 특성을 알아보기 위해 농식품자원부 연구원 16명을 패널로 선정하여 실험의 목적, 관능적 특성 및 검사방법 등을 충분히 설명한 후 관능검사를 실시하였다. 16명의 패널요원이 16가지 시료 중에서 6가지의 시료를 평가하도록 하였으며 각 처리는 6번 반복하여 평가하였다. 평가방법은 외관(appearance), 색(color), 향(flavor), 맛(taste), 점도(Viscosity), 전반적 기호도(overall quality)에 대해 9점 기호도법(1점: ‘대단히 나쁘다’ , 5점: ‘보통이다’ , 9점: ‘대단히 좋다’)으로 평가하도록 하였다.
- 호박분말을 이용한 즉석 호박죽의 실험설계는 반응표면설계법(RSM: response surface methodology)을 이용하여 중심합성계획법(CCD: central composite design)으로 설계하였다. 독립변수(independent variables)는 호박분말(X1), 볶은 대두분말(X2), 알파미분(X3)을 3개의 요인으로 하고 종속변수(response variables)는 색도(L값, a값, b값), pH, 점도, 관능적 특성(외관, 색, 향, 맛, 점도, 전반적 기호도)으로 하였다. 여러 번의 예비실험을 통하여 각 요인에 대한 최소 및 최대의 범위를 각각 호박분말은 3.
- 호박죽의 최적조건은 등고선 그래프의 최적 배합비 내에서 가장 중앙에 위치한 점으로 이 점이 삼차원 그래프의 최적점이라고 할 수 있다(Kim MK 2010). 독립변수인 호박분말, 볶은 대두분말, 알파미분의 배합비율 내에서 관능적 요인을 중심으로 유의적으로 차이가 있는 요인을 선정하여 최적점을 산출하였다. 따라서 본 실험에서 중앙에 위치한 최적점을 분석한 결과 호박분말 5.
- 호박 분말(X1), 볶은 대두분말(X2), 알파미분(X3)의 재료 배합성분을 각각 독립변수로 하여 색도, pH, 점도, 관능적 특성을 종속변수로 설정하였다. 반응변수와의 관계를 2차 다항 회귀식으로 구하였으며 1차 선형 효과와 2차 곡선효과, 인자간의 교호작용 등을 살펴보았다. 회귀식을 이용하여 독립변수에 대한 종속변수의 반응 표면상태를 3차원 그래프와 등고선 분석을 실시하였으며 회귀분석을 실시한 결과 정상점이 안장점일 경우 능선분석을 행하여 최적점을 선정하였다.
- 본 연구는 호박분말을 이용하여 간편식 형태의 즉석 호박죽을 제조하기 위하여 호박분말의 첨가량, 볶음 대두분말의 첨가량, 알파미분의 첨가량을 달리하여 반응분석법의 중심합 성계획법을 이용하였다. 최적화를 위해 호박분말(X1), 볶음 대두분말(X2), 알파미분(X3)의 양을 독립변수로 하고 색도(L, a, b), pH, 점도, 관능평가 항목(외관, 색, 향, 맛, 점도, 전반적인 기호도)을 종속변수로 각각 선정하였다.
- 여러 번의 예비실험을 통하여 각 요인에 대한 최소 및 최대의 범위를 각각 호박분말은 3.00-7.50 g, 볶은 대두분말은 1.50-4.50 g, 알파미분은 3.00-6.00 g으로 결정하였으며 –1.
- 즉석 호박죽의 제조는 Kim DS(2012)의 선행연구와 일반적인 즉석 호박죽 제조방법을 참고로 예비실험을 통하여 제조하였다. 즉, 각각의 한계 구간의 재료 배합비율별로 호박분말은 3.00-7.50 g, 볶은 대두분말은 1.50-4.50 g, 알파미분은 3.00-6.00 g으로 하였으며, 이외의 바나나분말은 0.45 g, 당근분말은 0.45 g, 사과분말은 0.45 g, 탈지분유는 1.50 g, L-라이신은 0.15 g의 동일한 양으로 배합 비율을 표준화하여 제조하였다. 각각의 시료들을 모두 혼합하여 투명 플라스틱컵에 넣은 다음 97±2 ℃의 물을 80 mL 첨가하여 잘 풀어서 호박죽을 제조하였다.
- 본 연구는 호박분말을 이용하여 간편식 형태의 즉석 호박죽을 제조하기 위하여 호박분말의 첨가량, 볶음 대두분말의 첨가량, 알파미분의 첨가량을 달리하여 반응분석법의 중심합 성계획법을 이용하였다. 최적화를 위해 호박분말(X1), 볶음 대두분말(X2), 알파미분(X3)의 양을 독립변수로 하고 색도(L, a, b), pH, 점도, 관능평가 항목(외관, 색, 향, 맛, 점도, 전반적인 기호도)을 종속변수로 각각 선정하였다. 그 결과 즉석 호박죽의 색도는 호박분말의 첨가량이 증가할수록 L값은 감소하고 a값과 b값은 증가하였다(p<0.
- 평가방법은 외관(appearance), 색(color), 향(flavor), 맛(taste), 점도(Viscosity), 전반적 기호도(overall quality)에 대해 9점 기호도법(1점: ‘대단히 나쁘다’ , 5점: ‘보통이다’ , 9점: ‘대단히 좋다’)으로 평가하도록 하였다.
- 2)을 이용하여 분석하였다. 호박 분말(X1), 볶은 대두분말(X2), 알파미분(X3)의 재료 배합성분을 각각 독립변수로 하여 색도, pH, 점도, 관능적 특성을 종속변수로 설정하였다. 반응변수와의 관계를 2차 다항 회귀식으로 구하였으며 1차 선형 효과와 2차 곡선효과, 인자간의 교호작용 등을 살펴보았다.
- 호박분말을 이용한 즉석 호박죽의 각 시료별 색도는 색차계(Color-Eye 3100, Macbeth, New Windsor, NY, USA)를 이용하여 L값(lightness), a값(redness), b값(yellowness)를 5회 반복 측정한 뒤 평균값과 표준편차를 나타내었다. 이때 사용한 표준 백색판(standard plate)의 L=98.
- 호박분말을 이용한 즉석 호박죽의 관능적 특성을 알아보기 위해 농식품자원부 연구원 16명을 패널로 선정하여 실험의 목적, 관능적 특성 및 검사방법 등을 충분히 설명한 후 관능검사를 실시하였다. 16명의 패널요원이 16가지 시료 중에서 6가지의 시료를 평가하도록 하였으며 각 처리는 6번 반복하여 평가하였다.
- 호박분말의 제조는 호박을 깨끗하게 세척하여 껍질과 씨를 제거하고 다용도혼합형야채절단기(HMV-200SP, HWA JIN PRECISION Co., LTD, Korea)를 이용하여 4.5 × 4.5 cm의 크기로 절단한 후 30초 동안 증숙 처리하였다.
대상 데이터
- 죽을 차별화하기 위하여 증숙 처리하여 분말화한 호박분말 이외에 곡류, 채소 및 과일분말을 사용 하였다. 곡류로는 알파미분((주)현진그린밀, 국산), 볶은 대두분말((주)썬푸드, 국산), L-라이신((주)현진그린밀, 국산)을 사용하여 식물성 단백질을 보충하고자하였으며, 채소로는 당근 분말((주)이슬나라, 국산), 과일로는 사과분말(가루나라, 국산), 바나나분말(가루나라, 필리핀산)을 인터넷에서 구입하였으며, 맛의 기호를 높이기 위하여 탈지분유(서울우유, 국산)를 농협 하나로 마트에서 구입하여 사용하였다.
- 본 실험에 사용한 호박은 숙과형 맷돌호박으로 농촌진흥청 원예연구소에서 직접 재배한 것으로 중량이 7,500±200 g인 것을 제공받아 실험에 적용하였다.
- 이를 상온(22±1℃)에서 20분 동안 냉각한 다음 식품건조기(LD-918B, L’EQUIP, Korea)를 이용하여 50℃에서 30시간 동안 열풍 건조한 다음 마쇄하여 40 mesh의 체를 통과시켜 호박분말을 얻었다. 본 실험의 호박죽은 끓이거나 데우기 등의 조리를 하는 것이 아니라 뜨거운 물을 부어 바로 먹는 선식 또는 차 형태의 죽으로 재료는 호화 또는 알파화 재료를 사용하였다. 죽을 차별화하기 위하여 증숙 처리하여 분말화한 호박분말 이외에 곡류, 채소 및 과일분말을 사용 하였다.
- 본 실험의 호박죽은 끓이거나 데우기 등의 조리를 하는 것이 아니라 뜨거운 물을 부어 바로 먹는 선식 또는 차 형태의 죽으로 재료는 호화 또는 알파화 재료를 사용하였다. 죽을 차별화하기 위하여 증숙 처리하여 분말화한 호박분말 이외에 곡류, 채소 및 과일분말을 사용 하였다. 곡류로는 알파미분((주)현진그린밀, 국산), 볶은 대두분말((주)썬푸드, 국산), L-라이신((주)현진그린밀, 국산)을 사용하여 식물성 단백질을 보충하고자하였으며, 채소로는 당근 분말((주)이슬나라, 국산), 과일로는 사과분말(가루나라, 국산), 바나나분말(가루나라, 필리핀산)을 인터넷에서 구입하였으며, 맛의 기호를 높이기 위하여 탈지분유(서울우유, 국산)를 농협 하나로 마트에서 구입하여 사용하였다.
데이터처리
- 모든 자료에 대한 통계 분석은 package SAS(Statistical Analysis Program, version 9.2)을 이용하여 분석하였다. 호박 분말(X1), 볶은 대두분말(X2), 알파미분(X3)의 재료 배합성분을 각각 독립변수로 하여 색도, pH, 점도, 관능적 특성을 종속변수로 설정하였다.
- 호박분말을 이용한 즉석 호박죽의 각 시료별 pH는 pH meter(Orion 4 Star, Thermo Scientific, Beverbe, MA, USA)를 이용하여 3회 반복 측정한 것을 평균값으로 나타내었다(AOAC 1990).
- 호박분말을 이용한 즉석 호박죽의 각 시료별 점도는 점도계(RVT DV-Ⅱ, Brookfield Co., Middledoro, MA, USA)을 이용하여 Spindle No. 4를 사용하여 30 rpm으로 온도 23 ℃에서의 점도를 cp(centipoise) 단위로 3회 반복 측정하여 평균값과 표준편차를 구하였다(Park SY 등 2010).
- 반응변수와의 관계를 2차 다항 회귀식으로 구하였으며 1차 선형 효과와 2차 곡선효과, 인자간의 교호작용 등을 살펴보았다. 회귀식을 이용하여 독립변수에 대한 종속변수의 반응 표면상태를 3차원 그래프와 등고선 분석을 실시하였으며 회귀분석을 실시한 결과 정상점이 안장점일 경우 능선분석을 행하여 최적점을 선정하였다.
이론/모형
- 호박분말을 이용한 즉석 호박죽의 재료 배합비율은 Table 2에서 보는 바와 같다. 즉석 호박죽의 제조는 Kim DS(2012)의 선행연구와 일반적인 즉석 호박죽 제조방법을 참고로 예비실험을 통하여 제조하였다. 즉, 각각의 한계 구간의 재료 배합비율별로 호박분말은 3.
- 호박분말을 이용한 즉석 호박죽의 실험설계는 반응표면설계법(RSM: response surface methodology)을 이용하여 중심합성계획법(CCD: central composite design)으로 설계하였다. 독립변수(independent variables)는 호박분말(X1), 볶은 대두분말(X2), 알파미분(X3)을 3개의 요인으로 하고 종속변수(response variables)는 색도(L값, a값, b값), pH, 점도, 관능적 특성(외관, 색, 향, 맛, 점도, 전반적 기호도)으로 하였다.
성능/효과
- 01)로 유의적이었다(Table 4). 각 요인에 대한 교호작용에서 호박분말의 첨가량이 증가할수록 호박죽의 적색도가 높아지는 것으로 나타났다(Fig. 1).
- 042로 유의적으로 인정되었다. 각 요인에 의한 교호작용에 의한 삼차원그래프에서는 호박분말, 볶음 대두분말, 알파미분 순으로 맛에 영향을 미치는 것으로 나타났다.
- 05). 각 요인의 교호작용에 의한 삼차원 그래프에서는 점도와 마찬가지로 호박분말, 볶음 대두분말, 알파미분 순으로 점도에 영향을 미치는 것으로 나타났다.
- 001)으로 유의수준을 나타내었다(Table 4). 각 요인의 교호작용에서는 호박분말과 볶은 대두분말이 3.00 g이고 알파미분이 6.00 g일 때 최소점을 나타내었다(Fig. 1).
- 001). 관능검사의 전반적 기호도에서 호박분말 5.25 g, 볶은 대두분말 3.00 g 알파미분 4.50 g일 때 가장 높게 평가되었다. 이상의 결과를 종합해 볼 때 호박분말을 이용하여 제조한 즉석 호박죽의 최적값은 호박분말 5.
- 그 결과 즉석 호박죽의 색도는 호박분말의 첨가량이 증가할수록 L값은 감소하고 a값과 b값은 증가하였다(p<0.001).
- 독립변수인 호박분말, 볶은 대두분말, 알파미분의 배합비율 내에서 관능적 요인을 중심으로 유의적으로 차이가 있는 요인을 선정하여 최적점을 산출하였다. 따라서 본 실험에서 중앙에 위치한 최적점을 분석한 결과 호박분말 5.72 g, 볶은 대두분말 4.30 g 알파미분 3.00 g, 바나나가루 0.45 g, 당근가루 0.45 g, 사과가루 0.45 g, 탈지분유 1.50 g, L-라이신 0.15 g에서 최적 조건을 나타내었다(Fig 5).
- 호박분말을 이용한 각각의 배합비율로 제조된 즉석 호박죽의 색도를 측정한 결과는 Table 3에서 보는바와 같다. 명도를 나타내는 L값의 경우 46.26-53.11의 범위로 나타났고 호박 분말 3.00 g, 볶은 대두분말 3.00 g, 알파미분 6.00 g일 때 가장 높은 값을 나타내었으며 호박분말 7.50 g, 볶은 대두분말 4.50 g, 알파미분 3.00 g일 때 가장 낮은 값을 나타내었다. 호박분말의 첨가량이 증가할수록 유의적으로 감소하는 경향을 나타내었다(p<0.
- 50 g일 때 가장 높게 평가되었다. 이상의 결과를 종합해 볼 때 호박분말을 이용하여 제조한 즉석 호박죽의 최적값은 호박분말 5.72 g, 볶은 대두분말 4.30 g 알파미분 3.00 g으로 제조하는 것이 좋은 것으로 나타났다.
- 전반적기호도 평가에서는 3.27-6.56로 호박분말이 5.25 g, 볶은 대두분말이 3.00 g, 알파미분이 4.50 g일 때 가장 높은 점수 6.56을 받았으며 각 시료간의 유의적인 차이를 보였으며(F-value 7.549, p<0.001) 회귀변동에 의한 회귀곡선의 R2 값은 0.875이었고 유의성이 없는 것으로 나타났다.
- 호박분말 5.25 g, 볶은 대두분말 4.50 g, 알파미분 6.00 g일 때 가장 높게 나타내었으며(p<0.001) pH에 대한 회귀곡선의 R2 값은 0.740으로 신뢰도가 낮았으며 p-value가 0.319로 회귀방정식에 대한 설명이 유의하지 않은 것으로 나타났다(Table 4).
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