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문제 정의
- 모든 이화학적 측정항목은 3회 반복 실험하여 평균값으로 나타내었다. 계란의 여러 품질인자들에 대하여 저장기간에 따른 신선도와 전체적인 기호도에 영향을 주는 품질인자들을 도출하고자 통계적 기법을 사용하였다. 종속변수로 각각 계란의 신선도 및 전체적인 기호도를 설정하고 설명변수로 품질요인 측정치들인 19개 변수를 설정하여 분석하였다.
- 본 연구에서는 계란의 저장기간 및 온도에 따른 중량감소율, 난각강도, 난각두께, Hough unit, 비중, 난황계수, 난백계수, 난황 pH, 난백 pH 등 물리화학적 특성을 평가하여 신선도와 전체적인 기호도를 계량적으로 제시할 수 있는 품질인자를 찾고자 이들의 상관관계를 분석하고 최적회귀모형을 도출하고자 하였다.
- 본 연구에서는 저장 온도 및 기간에 따른 계란의 물리화학적 특성 변화를 관찰하고 이들과 신선도 및 전체적인 기호도 간의 상관관계 분석 및 최적 회귀모형 도출을 통한 적정 품질 지표를 규명하고자 하였다. 물리화학적 평가지표 중 중량감소율의 경우 저장온도가 증가할수록 유의적으로 증가하였으며, 비중, Haugh unit, 난황계수 및 난백계수의 경우 저장 온도가 증가할수록 유의적으로 감소하는 경향을 나타내었다.
제안 방법
- , Godalming, UK)를 이용하여 단단함(firmness)을 측정하였다. 계란을 plate에 올려놓고 고정시킨 후 중앙부위를 5 mm cylinder probe를 사용하여 파괴강도를 측정하였다. 이 때 실험조건은 pre test speed 10.
- 계란의 난황과 난백을 분리한 후 각각 비커에 채취하여 균질기(Ultra-Turrax T25, Janke and Kunkel Ika-Labortechnik, Staufen, Germany)를 이용하여 2,000×g에서 약 1분간 균질화 한 후, pH meter (TA-70, DKK-TOA Co., Tokyo, Japan)를 사용하여 pH를 측정하였다.
- 계란의 난황과 난백을 분리한 후 색도계(CR-400, Minolta Co., Osaka, Japan)를 이용하여 측정하였다. 측정 전 표준백판(L=97.
- 계란의 신선도를 판정할 수 있는 품질지표를 선정하기 위하여 계란의 신선도 및 전체적인 기호도에 대한 각 품질 특성들과의 상관관계를 분석하였는데, 그 결과를 Table 1에 나타내었다.
- 관능평가는 신선도(Freshness)와 맛(Palatability)에 대한 2가지 방법으로 나뉘어서 관능요원 15명을 대상으로 실시하여 9점 척도법(매우 좋다: 9점, 좋다: 7점, 보통이다: 5점, 나쁘다: 3점, 매우 나쁘다: 1점)으로 나타내었다. 신선도의 경우 신선한 달걀을 깨뜨린 것을 제시한 후 종합적인 선호도를 평가하였으며, 맛의 경우 끓는 물에서 15분 동안 삶은 것을 제시한 후 종합적인 선호도를 평가하였다.
-
난각강도 및 난각두께
난각강도 측정은 Texture analyzer (TA HD plus. Stable Micro Systems Ltd., Godalming, UK)를 이용하여 단단함(firmness)을 측정하였다. 계란을 plate에 올려놓고 고정시킨 후 중앙부위를 5 mm cylinder probe를 사용하여 파괴강도를 측정하였다.
- 난각두께는 1/150 mm까지 측정할 수 있는 버니어 캘리퍼스(CD15CPX, Mitutoyo Co., Kawasaki, Japan)를 이용하여 계란의 둔단부와 예단부를 배제한 부분에서 난각의 내막을 제거한 후 3부분을 측정하여 평균값을 나타내었다.
- 난황과 농후난백의 높이는 digimatic indicator (ID-C1050XB, Mitutoyo Co., Kawasaki, Japan)를 이용하여 측정하였고, 직경은 버니어 캘리퍼스(CD-15CPX, Mitutoyo Co., Kawasaki, Japan)를 이용하여 가로 및 세로로 측정하고 평균값을 나타내었다. 이후 난황계수 및 난백계수는 다음 식에 의해서 계산하였다(13).
- 관능평가는 신선도(Freshness)와 맛(Palatability)에 대한 2가지 방법으로 나뉘어서 관능요원 15명을 대상으로 실시하여 9점 척도법(매우 좋다: 9점, 좋다: 7점, 보통이다: 5점, 나쁘다: 3점, 매우 나쁘다: 1점)으로 나타내었다. 신선도의 경우 신선한 달걀을 깨뜨린 것을 제시한 후 종합적인 선호도를 평가하였으며, 맛의 경우 끓는 물에서 15분 동안 삶은 것을 제시한 후 종합적인 선호도를 평가하였다.
- 본 연구에서 사용된 계란은 2013년 2월 18일 경기도 이천에서 산란된 1등급 특란, 무정란으로 약 2,000개를 (주)이레축산(Gyeongbuk, Korea)에서 제공받았다. 온도별로 1℃, 10℃, 20℃, 30℃의 저장고에 보관하여 각각 105일, 105일, 23일, 9일 동안 저장기간별로 분석하였다.
- 90℃의 항온수조에서 15분간 열처리 후 냉각시켜 4℃에서 30분간 6,000×g의 속도로 원심분리 하였다. 원심분리한 시료의 상층액을 회수하여 분광광도계(V-570, Jasco, Tokyo, Japan)를 이용하여 540nm에서 흡광도를 측정하여 시료 kg 당 malonaldehyde (MA)의 mg 수로 나타내었다.
- 계란의 비중은 saline floatation method (14)를 이용하여 측정하였다. 이때 계란 비중 측정에 이용된 NaCl 용액은 순도 99.5%의 시약용 NaCl을 20 L의 물에 각각 1.442 g, 1.764 g, 2.096 g, 2.435 g 및 2.790 g의 비율로 용해시켜 비중 1.050, 1.060, 1.070, 1.080 및 1.090의 용액을 제조하였으며, 비중계를 이용하여 비중을 측정하고 물과 NaCl을 추가로 첨가하여 정확하게 비중을 조정하였다.
- Haugh unit은 계란의 무게(W)와 농후 난백의 높이(H, mm)를 측정하여 아래의 식으로 계산하였다(6). 이때 난백의 높이는 버니어 캘리퍼스(CD-15CPX, Mitutoyo Co., Kawasaki, Japan)로 난황에서 1 cm 떨어진 지점을 측정하였다.
- 계란의 품질을 잘 설명할 수 있는 독립변수들에 대하여 상관분석 및 회귀분석을 실시하였다. 이때 종속변수(y)로 계란의 신선도와 전체적인 기호도를 설정하였고 이에 대한 독립변수로 중량감소율, 난각강도, 난각두께, Haugh unit, 비중, 난황계수, 난백 계수, 난황색도(L, a, b), 난백색도(L, a, b), 난황점도, 난백점도, TBARS, 총균수의 19개의 이화학적 측정치를 사용하였다.
- 저장기간 중 지방 산패는 Witte 등(15)의 방법을 일부 수정하여 측정하였다. 즉, 난황 5 g에 7.
- 계란의 여러 품질인자들에 대하여 저장기간에 따른 신선도와 전체적인 기호도에 영향을 주는 품질인자들을 도출하고자 통계적 기법을 사용하였다. 종속변수로 각각 계란의 신선도 및 전체적인 기호도를 설정하고 설명변수로 품질요인 측정치들인 19개 변수를 설정하여 분석하였다. 이때, 설명변수 간의 연관성을 보기 위하여 Statistical Analysis System (SAS version 9.
- 즉, 난황 5 g에 7.2% butylated hydroxyanisole (BHA) 50 µL와 증류수 15 mL을 첨가하여 homogenizer (UltraTurrax T25, Janke and Kunkel Ika-Labortechnik, Staufen, Germany)를 이용하여 2,500 g에서 30초간 균질화 하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서 사용된 계란은 2013년 2월 18일 경기도 이천에서 산란된 1등급 특란, 무정란으로 약 2,000개를 (주)이레축산(Gyeongbuk, Korea)에서 제공받았다. 온도별로 1℃, 10℃, 20℃, 30℃의 저장고에 보관하여 각각 105일, 105일, 23일, 9일 동안 저장기간별로 분석하였다.
데이터처리
- 계란의 품질을 잘 설명할 수 있는 독립변수들에 대하여 상관분석 및 회귀분석을 실시하였다. 이때 종속변수(y)로 계란의 신선도와 전체적인 기호도를 설정하였고 이에 대한 독립변수로 중량감소율, 난각강도, 난각두께, Haugh unit, 비중, 난황계수, 난백 계수, 난황색도(L, a, b), 난백색도(L, a, b), 난황점도, 난백점도, TBARS, 총균수의 19개의 이화학적 측정치를 사용하였다.
- , Cary, NC, USA)을 이용하여 상관분석을 실시하여 종속변수와 상관성이 큰 변수를 도출하였다. 또한 변수들과의 상관성이 높을 경우 종속변수를 잘 설명할 수 있는 변수를 찾는데 어려움이 있으므로, 종속변수를 잘 설명할 수 있는 변수를 찾기 위한 다중회귀 분석(multi linear regression)을 실시하여 각 종속변수에 대한 최종 모형을 도출하였다. 이러한 변수선택 방법으로 단계적 회귀분석 방법(stepwise regression method)으로 분석하여 최종 모형을 도출하였다.
- 상관분석 결과 신선도에 있어서는 중량감소율, Haugh unit, 난황계수, 난백계수, 난백 pH가 매우 밀접한 관련성을 나타내었고, 전체적인 기호도에 있어서는 중량감소율, Haugh unit, 난황계수, 난백계수가 매우 밀접한 관련성을 나타내었다. 상관분석 결과를 이용하여 회귀분석을 하였는데, 신선도와 전체적인 기호도 모두 중량감소율, 비중, 난황 pH 및 난황점도가 전체 모형의 89%를 나타내는 선형 회귀식이 도출되었다.
- 종속변수로 각각 계란의 신선도 및 전체적인 기호도를 설정하고 설명변수로 품질요인 측정치들인 19개 변수를 설정하여 분석하였다. 이때, 설명변수 간의 연관성을 보기 위하여 Statistical Analysis System (SAS version 9.1, SAS Institute Inc., Cary, NC, USA)을 이용하여 상관분석을 실시하여 종속변수와 상관성이 큰 변수를 도출하였다. 또한 변수들과의 상관성이 높을 경우 종속변수를 잘 설명할 수 있는 변수를 찾는데 어려움이 있으므로, 종속변수를 잘 설명할 수 있는 변수를 찾기 위한 다중회귀 분석(multi linear regression)을 실시하여 각 종속변수에 대한 최종 모형을 도출하였다.
- 또한 변수들과의 상관성이 높을 경우 종속변수를 잘 설명할 수 있는 변수를 찾는데 어려움이 있으므로, 종속변수를 잘 설명할 수 있는 변수를 찾기 위한 다중회귀 분석(multi linear regression)을 실시하여 각 종속변수에 대한 최종 모형을 도출하였다. 이러한 변수선택 방법으로 단계적 회귀분석 방법(stepwise regression method)으로 분석하여 최종 모형을 도출하였다.
- 통계적 유의성은 Statistical Analysis System (SAS version 9.1, SAS Institute Inc., Cary, NC, USA)을 이용하여 분산분석(analysis of variance; ANOVA), 다중범위검정(Duncan's multiple range test) 을 실시하였다.
이론/모형
- 계란의 비중은 saline floatation method (14)를 이용하여 측정하였다. 이때 계란 비중 측정에 이용된 NaCl 용액은 순도 99.
성능/효과
- Hough unit 측정 결과 초기값이 약 90.80을 나타내었으며, 저장기간에 따른 결과 1℃의 경우 70일, 10℃의 경우 28일, 20℃의 경우 3일, 30℃의 경우 1일 이후부터 유의적으로 감소하는 것을 알 수 있었다(p<0.05).
- TBARS 값을 측정한 결과 초기값이 약 0.45 mgMA/kg를 나타내었으며, 저장기간에 따른 결과 유의적인 차이는 나타나지 않았다(p>0.05).
- 00178X16의 후진제거법의 선형 회귀식이 최적 모형으로 산출되었다(Table 2). 계란의 신선도는 중량감소율, 비중, 난황 pH 및 난황점도를 통해 전체 모형의 89%를 설명하였고, 유의확률은 0.05 이하로 매우 유의하여 계란의 신선도에 영향을 미친다고 할 수 있다.
- 00178X16의 후진제거법의 선형 회귀식이 최적 모형으로 산출되었다(Table 2). 계란의 전체적인 기호도는 중량감소율, 비중, 난황 pH 및 난황점도를 통해 전체 모형의 89%를 설명하였고, 유의확률이 0.05 이하로 매우 유의하여 계란의 전체적인 기호도에 영향을 미친다고 할 수 있다.
- 난백 pH를 측정한 결과 초기값이 약 9.44를 나타내었으며, 저장기간에 따른 결과 1℃와 10℃의 경우 큰 변화가 없었다(p>0.05).
- 난백계수를 측정한 결과 초기값이 약 0.11을 나타내었으며, 저장기간에 따른 결과 1℃의 경우 70일, 10℃의 경우 28일, 20℃의 경우 3일, 30℃의 경우 1일 이후부터 유의적으로 감소하는 것을 알 수 있었다(p<0.05).
- 난황 pH를 측정한 결과 초기값이 약 6.68을 나타내었으며, 저장기간 및 온도에 따라 큰 차이를 나타내지 않았다 (p>0.05).
- 5에 나타내었다. 난황 점도를 측정한 결과 초기값이 약 743 cp를 나타내었으며, 저장기간에 따라 1℃와 10℃에서 약 105일 저장 후 201 cp와 127 cp로, 20℃에서 약 23일 저장 후 223 cp로, 30℃에서 약 9일 저장 후 177 cp로 유의적으로 감소하였으며, 저장 온도가 높을수록 그 감소폭이 더 큰 것을 알 수 있었다 (p<0.05). 난백 점도를 측정한 결과 초기값이 약 2.
- 난황계수를 측정한 결과 초기값이 약 0.5를 나타내었으며, 저장기간에 따른 결과 1℃의 경우 84일, 10℃의 경우 42일, 20℃의 경우 3일, 30℃의 경우 1일 이후부터 유의적으로 감소하는 것을 알 수 있었다(p<0.05).
- 물리화학적 평가지표 중 중량감소율의 경우 저장온도가 증가할수록 유의적으로 증가하였으며, 비중, Haugh unit, 난황계수 및 난백계수의 경우 저장 온도가 증가할수록 유의적으로 감소하는 경향을 나타내었다. 난황의 경우 저장기간 및 온도에 따라 pH 값이 큰 차이를 나타내지 않은 반면, 난백의 경우 저장에 따라 pH가 증가하는 경향을 나타내었다. 난황점도의 경우에는 저장 기간에 따라 유의적으로 감소하였으며, 특히 저장 온도가 높아질수록 더 빠르게 감소하였다.
- 본 연구에서는 저장 온도 및 기간에 따른 계란의 물리화학적 특성 변화를 관찰하고 이들과 신선도 및 전체적인 기호도 간의 상관관계 분석 및 최적 회귀모형 도출을 통한 적정 품질 지표를 규명하고자 하였다. 물리화학적 평가지표 중 중량감소율의 경우 저장온도가 증가할수록 유의적으로 증가하였으며, 비중, Haugh unit, 난황계수 및 난백계수의 경우 저장 온도가 증가할수록 유의적으로 감소하는 경향을 나타내었다. 난황의 경우 저장기간 및 온도에 따라 pH 값이 큰 차이를 나타내지 않은 반면, 난백의 경우 저장에 따라 pH가 증가하는 경향을 나타내었다.
- 반면 20℃와 30℃에서 저장할 경우 상이한 결과를 나타내었는데 20℃에서는 약 3주 후 6.57로, 30℃에서는 약 9일 후 6.61로 유의적으로 증가하였으며 20℃보다 30℃에서 더 빠르게 증가하는 것을 알 수 있었다(p<0.05).
- 25이하인 계란을 할란할 경우 난황의 형태가 쉽게 파괴된다고 알려져 있다(17). 본 연구결과에 따르면, 1℃와 10℃에서는 약 3개월, 20℃에서는 약 3주, 30℃에서는 약 1일간 유지되는 것을 알 수 있다. 저장 중 난황계수의 감소 원인은 난황막의 약화에 의한 것이며 저장 중에 난백의 수분이 난황막을 통하여 난황으로 이행됨으로써 난황의 높이는 낮아지고 직경은 커지게 된다.
- 한편, 국내에서는 4가지 등급(72 이상일 경우 A, 60-71일 경우 B, 40-59일 경우 C, 40 미만일 경우 D)으로 구분하고 있다. 본 연구결과에 의하면 1℃에서는 3개월 이상, 10℃에서는 약 3개월, 20℃에서는 약 1주일, 30℃에서는 약 2일간 고품질이 유지되는 것을 알 수 있었다. 한편 미국에서는 Haugh unit에 따라 3가지 등급(72 이상일 경우 AA, 60-71일 경우 A, 60 이하일 경우 B)으로 정하고 있다(18).
- 본 연구결과에서는 저장기간 및 온도에 따라 색도의 변화는 크게 발견되지 않았다(p>0.05).
- 일반적으로 계란의 점도는 저장에 따라 감소하며 신선도 평가에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있으며, 이를 유지하기 위하여 사료에 천년초, 식이유황 등을 첨가하여 점도 감소를 지연하는 연구결과도 보고된 바 있다(25). 본 연구결과에서도 계란의 신선도를 판단함에 있어서 난백 점도 보다 난황 점도가 중요한 인자로 작용함을 알 수 있었다. 저장기간 및 온도에 따른 난황 및 난백의 색도 변화를 Fig.
- 일반적으로 pH의 증가는 알부민 단백질의 미생물번식 억제 기능을 제한하게 되어 계란의 신선도가 떨어지게 하는 원인이 되고(22), 난백의 pH 증가는 계란으로부터 CO2의 소실을 동반하게 되므로(23) 계란의 신선도 유지를 위해 플라스틱 백에 계란을 보관하거나 계란의 표면을 여러 코팅 재료들로 도포하여 난백의 pH의 상승과 CO2의 소실을 억제하기도 한다(24). 본 연구결과에서도 계란의 신선도를 판단함에 있어서 난황 보다 난백의 pH가 중요한 인자로 작용함을 알 수 있었다.
- 비중 측정 결과 초기값이 약 1.08을 나타내었으며, 저장온도에 관계없이 유의적으로 감소하는 경향을 나타내었으며(p<0.05), 저장온도가 높을수록 더 빠르게 감소하는 것을 알 수 있다.
- 반면 난백점도, 색도 및 TBARS 값의 경우 저장 온도와 기간에 따라 큰 차이를 보이지 않았다. 상관분석 결과 신선도에 있어서는 중량감소율, Haugh unit, 난황계수, 난백계수, 난백 pH가 매우 밀접한 관련성을 나타내었고, 전체적인 기호도에 있어서는 중량감소율, Haugh unit, 난황계수, 난백계수가 매우 밀접한 관련성을 나타내었다. 상관분석 결과를 이용하여 회귀분석을 하였는데, 신선도와 전체적인 기호도 모두 중량감소율, 비중, 난황 pH 및 난황점도가 전체 모형의 89%를 나타내는 선형 회귀식이 도출되었다.
- 이상의 결과를 토대로 계란의 신선도와 물리화학적 특성간의 관계를 알아보고자 상관계수 값이 0.1 이하의 변수들을 제외하고 회귀분석을 실시한 결과 r2=0.89의 높은 선형을 가지는 Y1=106.50286 – 0.81196X1 – 77.51667X5 – 2.27156X8+ 0.00178X16의 후진제거법의 선형 회귀식이 최적 모형으로 산출되었다(Table 2).
- 이상의 결과를 토대로 계란의 전체적인 기호도와 물리화학적 특성간의 관계를 알아보고자 상관계수 값이 0.1 이하의 변수들을 제외하고 회귀분석을 실시한 결과 r2=0.89의 높은 선형을 가지는 Y2=104.98174 – 0.81466X1 – 76.53434X5 – 2.20338X8+ 0.00178X16의 후진제거법의 선형 회귀식이 최적 모형으로 산출되었다(Table 2).
- 계란의 전체적 기호도와 각 품질 특성들과의 상관관계를 분석한 결과는 Table 1과 같았다. 전체적인 기호도에 있어서 X1 (중량감소율), X4 (Haugh unit), X6 (난황계수), X7 (난백계수)의 상관계수가 각각 -0.887, 0.775, 0.802, 0.736으로 아주 밀접한 관련이 있으나, X2 (난각강도), X11 (난황색도 a)은 0.0072, -0.077로 상관관계수가 매우 낮으므로 관련성이 적다고 판단된다. 이상의 결과를 토대로 계란의 전체적인 기호도와 물리화학적 특성간의 관계를 알아보고자 상관계수 값이 0.
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