본 연구에서는 선식 제조 중 원료의 로스팅 공정이 관능적으로 최종 제품의 분산성을 낮추고 점성을 증가시킨 원인을 기계적 물성 측정을 통해 규명하고자 하였다. 현미를 로스팅하여 첨가한 선식들은 대조군에 비해 입자크기가 증가하였으며, 이러한 변화는 주로 직경 $1{\mu}m$ 이상의 영역에서 관찰되었다. 로스팅이 선식 분말의 분산성 자체를 감소시키기 보다는 침강속도를 증가시킴으로써, 분산 상태를 유지하는 시간을 단축시킨 것으로 생각된다. 현미를 증자 건조하는 동안 전분 입자의 붕괴와 수분 증발로 다공성 구조가 형성되므로, 선식을 물과 혼합하면 물이 빠른 속도로 흡수된 것으로 사료된다. 특히, 로스팅한 선식들은 대조군보다 물 결합력이 더 높아, 흐름을 유발하는 데 소요되는 힘 또한 증가되어, 대조군에 비해 점도가 높아진 것으로 해석되었다.
본 연구에서는 선식 제조 중 원료의 로스팅 공정이 관능적으로 최종 제품의 분산성을 낮추고 점성을 증가시킨 원인을 기계적 물성 측정을 통해 규명하고자 하였다. 현미를 로스팅하여 첨가한 선식들은 대조군에 비해 입자크기가 증가하였으며, 이러한 변화는 주로 직경 $1{\mu}m$ 이상의 영역에서 관찰되었다. 로스팅이 선식 분말의 분산성 자체를 감소시키기 보다는 침강속도를 증가시킴으로써, 분산 상태를 유지하는 시간을 단축시킨 것으로 생각된다. 현미를 증자 건조하는 동안 전분 입자의 붕괴와 수분 증발로 다공성 구조가 형성되므로, 선식을 물과 혼합하면 물이 빠른 속도로 흡수된 것으로 사료된다. 특히, 로스팅한 선식들은 대조군보다 물 결합력이 더 높아, 흐름을 유발하는 데 소요되는 힘 또한 증가되어, 대조군에 비해 점도가 높아진 것으로 해석되었다.
The effect of roasting on particle size distribution, water-holding capacity, and viscosity of sunsik was investigated in this study using non-roasted one as control. Roasting increased the size of particles in sunsik, in particular, particles larger than $1{\mu}m$ in diameter, indicating...
The effect of roasting on particle size distribution, water-holding capacity, and viscosity of sunsik was investigated in this study using non-roasted one as control. Roasting increased the size of particles in sunsik, in particular, particles larger than $1{\mu}m$ in diameter, indicating that roasted sunsik is likely to sediment faster, thereby decreasing the time to maintain dispersibility when mixing with water. Roasting also increased the water-holding capacity of sunsik, indicating that polymerization occurred greater than a pyrolysis during roasting, leading to increased viscosity in roasted sunsik. These results indicate that the roasting affected the dispersibility and viscosity of sunsik by increasing particle size and water-holding capacity, respectively.
The effect of roasting on particle size distribution, water-holding capacity, and viscosity of sunsik was investigated in this study using non-roasted one as control. Roasting increased the size of particles in sunsik, in particular, particles larger than $1{\mu}m$ in diameter, indicating that roasted sunsik is likely to sediment faster, thereby decreasing the time to maintain dispersibility when mixing with water. Roasting also increased the water-holding capacity of sunsik, indicating that polymerization occurred greater than a pyrolysis during roasting, leading to increased viscosity in roasted sunsik. These results indicate that the roasting affected the dispersibility and viscosity of sunsik by increasing particle size and water-holding capacity, respectively.
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문제 정의
따라서, 본 연구에서는 선식 제조 중 원료의 로스팅 공정이 관능적으로 최종 제품의 분산성을 낮추고 점성을 증가시킨 원인을 기계적 물성 측정을 통해 규명하고자 하였다. 이에, 선행연구에 기초하여 현미 함량(20%, 50%)과 로스팅 유무를 달리한 선식을 제조하고 선식의 입자 크기와 물 결합력 및 점도를 측정하여 로스팅이 선식의 물성에 미치는 영향을 탐색하였다.
따라서, 본 연구에서는 선식 제조 중 원료의 로스팅 공정이 관능적으로 최종 제품의 분산성을 낮추고 점성을 증가시킨 원인을 기계적 물성 측정을 통해 규명하고자 하였다. 이에, 선행연구에 기초하여 현미 함량(20%, 50%)과 로스팅 유무를 달리한 선식을 제조하고 선식의 입자 크기와 물 결합력 및 점도를 측정하여 로스팅이 선식의 물성에 미치는 영향을 탐색하였다.
용액을 구성하는 입자의 크기 및 분포는 용액의 분산성 및 점도와 밀접한 관계가 있으므로(Walstra P와 van Vliet T 2008), 선식 분말의 입자 크기는 제품의 관능적 특성 및 품질특성에 영향을 줄 수 있다. 선행연구(Lee BY 등 2010)에서 보고된 로스팅 공정을 거친 선식의 낮은 분산성과 높은 점도가 입자 크기의 변화에서 기인한 것인지를 확인하기 위해, 본 연구에서는 로스팅 유무에 따른 선식의 입자 크기 분포(particle size distribution, PSD)를 확인하였다. 로스팅 공정을 거치지 않은 선식들(non-roasted)은 뚜렷한 bimodal 패턴의 PSD를 보여준 반면, 로스팅 공정을 거친 선식은 피크들 사이의 경계가 상대적으로 불분명하였다.
제안 방법
선식 분말을 증류수에 분산시킨 상태로 particle size analyzer (Analysette22 Nano Tech, Fritsch, Idar-Oberstein, Germany)를 이용하여 0.08~2000.00 μm 범위에서 선식 분말의 입자 크기를 측정하였다.
제조사가 제시한 섭취방법에 따라, 선식에 물을 첨가하여 33%(w/w) 농도의 선식혼합액(suspension)을 준비하였다. 선식혼합액의 흐름특성(flow behavior) 즉, 점도를 rheometer(AR 2000, TA instruments, New Castle, DE, USA)를 사용하여 25℃에서 측정하였다. 얻어진 실험 데이터를 Herschel-Bulkley 방정식 #(σ, shear stress (Pa); # shear rate (1/s); K, consistency index (Pa·sn); n, flow behavior index (rate index); σ0 , yield stress (Pa))에 대입함으로써(McClements DJ 2004) 각 선식의 흐름특성을 파악하였다.
따라서, 본 연구에서는 선식 제조 중 원료의 로스팅 공정이 관능적으로 최종 제품의 분산성을 낮추고 점성을 증가시킨 원인을 기계적 물성 측정을 통해 규명하고자 하였다. 이에, 선행연구에 기초하여 현미 함량(20%, 50%)과 로스팅 유무를 달리한 선식을 제조하고 선식의 입자 크기와 물 결합력 및 점도를 측정하여 로스팅이 선식의 물성에 미치는 영향을 탐색하였다.
현미 함량을 20%, 30%, 50%로 달리한 선행연구(Lee BY 등 2010)에서, 20%와 50% 첨가군은 물성과 관련한 관능적 평가 항목인 물에 대한 분산성과 점도에서 유의적 차이를 나타내었으므로, 기계적 평가를 위한 실험재료로 선정되었다. 현미와 찹쌀(국산, 대흥쌀유통)을 선식 전체 중량의 60%로 구성하였으며, 이 중 현미의 함량을 20%, 50%로 달리하였다(Table 1). 선식은 현미를 ‘증자-건조’ 후 다른 원재료들과 혼합한 군(Non-roasted)과 ‘증자-건조-로스팅’ 후 혼합한 군(Roasted)으로 구분되었다.
선식은 현미를 ‘증자-건조’ 후 다른 원재료들과 혼합한 군(Non-roasted)과 ‘증자-건조-로스팅’ 후 혼합한 군(Roasted)으로 구분되었다. 현미의 로스팅 공정은 stainless steel 재질의 주물에서 이루어졌으며, 로스팅 초기 온도는 140℃, 온도 증가 속도는 3 ℃/min으로, 200℃까지 총 20 min 동안 로스팅하였다. 이 후 혼합된 선식원료들은 분쇄·균질화되었다.
혼합액을 3,061×g에서 20분 동안 원심분리한 후(5810R, Eppendorf, Hamburg, Germany), 상층액을 제거하고 침전한 선식의 무게를 측정하였다.
대상 데이터
현미함량과 로스팅 유무가 다른 4종의 선식은 선행연구(Lee BY 등 2010)와 동일한 조성으로 2011년 7월에 푸른솔식품(정선, 강원)에서 제조되었다. 현미 함량을 20%, 30%, 50%로 달리한 선행연구(Lee BY 등 2010)에서, 20%와 50% 첨가군은 물성과 관련한 관능적 평가 항목인 물에 대한 분산성과 점도에서 유의적 차이를 나타내었으므로, 기계적 평가를 위한 실험재료로 선정되었다. 현미와 찹쌀(국산, 대흥쌀유통)을 선식 전체 중량의 60%로 구성하였으며, 이 중 현미의 함량을 20%, 50%로 달리하였다(Table 1).
데이터처리
물 결합력과 점도는 평균값과 표준편차로 나타내었으며, 로스팅 유무에 따른 유의적 차이는 t-test (Microsoft Office Excel 2013, Redmond, WA, USA)로 검증하였다.
이론/모형
4종 선식의 물 결합력은 Medcalf DG와 Gilles KA(1965)의 방법에 따라 측정하였다. 선식 시료(1 g)에 증류수 40 mL를 첨가한 후 선식이 섞일 수 있도록 vortexing하였다.
2). 선식 시료 A, B 모두 shear rate이 증가함에 따라 점도가 감소하는 전형적인 shear thinning (pesudoplastic) 흐름 특성을 보였으므로, Herschel-Bulkley 방정식에 대입하여 각 선식의 점도를 계산하였다. 선식 시료 A, B는 로스팅 전 52.
얻어진 실험 데이터를 Herschel-Bulkley 방정식 #(σ, shear stress (Pa); # shear rate (1/s); K, consistency index (Pa·sn); n, flow behavior index (rate index); σ0 , yield stress (Pa))에 대입함으로써(McClements DJ 2004) 각 선식의 흐름특성을 파악하였다.
성능/효과
즉, 현탁액을 구성하는 직경 1 μm 이상의 입자들이 로스팅으로 인해 입자 크기가 증가하여 더 빠르게 침강할 수 있다. 따라서, 선식혼합액의 분산 상태를 유지하는 시간은 감소할 것으로 사료되었다. 실제로, Koh E 등 (2014)은 선식에 발효 공정을 추가하여 입자 크기를 작게 하였을 때, 물과 교반 후 침강속도가 현저히 감소하여 대조군보다 분산성을 유지하는 시간이 증가되었음을 보고 하였다.
추가된 로스팅 공정 중에는 (i) 전분입자 내부에 존재하는 아밀로오스와 아밀로펙틴 분자들이 열분해(pyrolysis)되어 덱스트린, 소당류, 단당류 등을 형성하거나(BeMiller JN과 Huber KC 2008), (ii) 선식 내부 물질들 사이의 중합반응(polymerization)이 가속화될 수 있다(Sikorski ZE 등 2008). 본 연구에서 로스팅에 의해 물 결합력이 증가한 것은 로스팅 중 분해반응보다는 중합반응이 더 우세하게 진행되었음을 시사한다.
현미를 증자·건조하는 동안 전분 입자의 붕괴와 수분 증발로 다공성 구조가 형성되므로, 선식을 물과 혼합하면 물이 빠른 속도로 흡수된 것으로 사료된다. 특히, 로스팅한 선식들은 대조군보다 물 결합력이 더 높아, 흐름을 유발하는 데 소요되는 힘 또한 증가되어, 대조군에 비해 점도가 높아진 것으로 해석되었다.
선행연구에서 곡물, 두류 등의 천연 식품소재를 주원료로 한 선식을 현미 첨가량(20%, 30%, 50%)과 로스팅(roasting) 처리 유무를 다르게 제조하여 품질특성을 비교하였다(Lee BY 등 2010). 현미를 증자(steaming)-건조(drying) 후 로스팅하여 첨가한 선식은 증자-건조 후 로스팅하지 않고 첨가한 선식에 비해 환원력 (reducing capacity)과 산화안정성(oxidative stability)이 유의적으로 높았다. 하지만, 관능검사에서 로스팅된 현미를 첨가한 선식은 로스팅하지 않은 현미를 첨가한 선식보다 물에 대한 분산성(dispersibility)은 낮고 점도는 높다고 평가되었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
현미를 증자(steaming)-건조(drying) 후 로스팅하여 첨가한 선식은 로스팅하지 않고 첨가한 선식에 비해 무엇이 높았는가?
선행연구에서 곡물, 두류 등의 천연 식품소재를 주원료로 한 선식을 현미 첨가량(20%, 30%, 50%)과 로스팅(roasting) 처리 유무를 다르게 제조하여 품질특성을 비교하였다(Lee BY 등 2010). 현미를 증자(steaming)-건조(drying) 후 로스팅하여 첨가한 선식은 증자-건조 후 로스팅하지 않고 첨가한 선식에 비해 환원력 (reducing capacity)과 산화안정성(oxidative stability)이 유의적으로 높았다. 하지만, 관능검사에서 로스팅된 현미를 첨가한 선식은 로스팅하지 않은 현미를 첨가한 선식보다 물에 대한 분산성(dispersibility)은 낮고 점도는 높다고 평가되었다.
한국인의 식생활에서 식사대용 편의식이 증가함에 따라 식품업계는 무엇을 개발하고 있는가?
한국인의 식생활에서 식사대용 편의식의 비중이 증가함에 따라(Kim JY 등 2005, Lee JS 2007, Han MH 등 2014), 식품업계에서는 전통적 개념의 식사를 대체할 수 있는 자연친화적이며 건강지향적인 식품 소재의 발굴 및 이들 소재가 부가된 다양한 제품을 개발하고 있다(Chung SS와 Han YS 2003, Kim JH 등 2004, Kim JH 등 2005, Lee BY 등 2010). 선행연구에서 곡물, 두류 등의 천연 식품소재를 주원료로 한 선식을 현미 첨가량(20%, 30%, 50%)과 로스팅(roasting) 처리 유무를 다르게 제조하여 품질특성을 비교하였다(Lee BY 등 2010).
현미를 증자(steaming)-건조(drying) 후 로스팅하여 첨가한 선식은 로스팅하지 않은 현미를 첨가한 선식에 비해 무엇이 낮은가?
현미를 증자(steaming)-건조(drying) 후 로스팅하여 첨가한 선식은 증자-건조 후 로스팅하지 않고 첨가한 선식에 비해 환원력 (reducing capacity)과 산화안정성(oxidative stability)이 유의적으로 높았다. 하지만, 관능검사에서 로스팅된 현미를 첨가한 선식은 로스팅하지 않은 현미를 첨가한 선식보다 물에 대한 분산성(dispersibility)은 낮고 점도는 높다고 평가되었다. 선식은 주로 물이나 우유 등과 섞어서 섭취되므로, 로스팅된 현미 선식이 지닌 위와 같은 물성적 한계의 원인을 규명하는 것은 제품화를 위해서 우선 해결되어야 할 과제이다.
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