[논문]사출구 온도와 CO2 주입이 쌀·토마토 압출성형물의 물리적 특성 및 항산화 활성에 미치는 영향

안상희; 류기형

doi:10.3746/jkfn.2015.44.6.912

사출구 온도와 CO2 주입이 쌀·토마토 압출성형물의 물리적 특성 및 항산화 활성에 미치는 영향
Effects of Die Temperature and CO2 Injection on Physical Properties and Antioxidant Activity of Extruded Rice with Tomato Flour 원문보기

한국식품영양과학회지 = Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition, v.44 no.6, 2015년, pp.912 - 920

초록
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본 연구는 사출구 온도와 $CO_2$ 주입이 쌀 토마토 압출성형의 물리적 및 항산화 활성에 미치는 영향을 분석하였다. 압출성형 조건은 수분 함량 25%, 스크루 회전속도 150 rpm으로 고정하였고, 사출구 온도 80, 110, $140^{\circ}C$와 $CO_2$ 주입량 0, 300 mL/min으로 조절하였다. 비기계적 에너지는 사출구 온도가 증가할수록 감소하였으며 $CO_2$ 주입을 하였을 때 직경 팽화율은 증가하였다. 사출구 온도가 증가할수록 직경팽화율과 비길이는 증가하였으며 체적밀도는 $CO_2$ 주입에 따라 감소하였다. 수분용해지수와 수분흡착지수는 압출성형 후 모두 증가하였으며 사출구 온도가 증가함에 따라 압출성형물의 수분용해지수도 증가하였다. 명도는 토마토 분말을 첨가하지 않았을 때 가장 높았으며, 적색도와 황색도는 토마토 분말을 첨가하였을 때 높게 나타났다. DPPH 라디칼 소거능은 압출성형 후 모두 증가하였다. 토마토 분말을 첨가하였을 때 사출구 온도 $140^{\circ}C$, $CO_2$ 주입량 300 mL/min에서 59.41%로 가장 높았으며, $CO_2$ 주입에 따른 유의적인 영향은 없었으나 사출구 온도가 증가함에 따라 증가하였다. 압출성형후 총 페놀 함량도 증가하였으며 사출구 온도가 높아짐에 따라 증가하였다. 토마토 분말을 첨가하였을 때 사출구 온도 $140^{\circ}C$, $CO_2$ 주입량 0 mL/min에서 16.11 mg/g으로 가장 높았다. 총 카로티노이드와 라이코펜 함량은 압출성형 후 감소하였으나 사출구 온도가 $80^{\circ}C$보다 고온인 $140^{\circ}C$에서 함량이 높게 나타났다. 총 카로티노이드와 라이코펜 함량은 토마토 분말을 첨가하여 사출구 온도 $140^{\circ}C$, $CO_2$ 주입량 0 mL/min으로 압출성형 하였을 때 각각 $6.65{\mu}g/g$과 2.69 mg/kg으로 가장 높았다. 결론적으로 $CO_2$ 주입에 따른 압출 성형은 쌀 토마토의 팽화 특성 변화에 영향을 미치며, 사출구 온도의 증가에 따라 DPPH 라디칼 소거능 및 총 페놀 함량이 증가되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

The study was designed to investigate the effects of die temperature and $CO_2$ injection on the physical and antioxidant properties of extruded rice with tomato flour. Moisture content and screw speed were fixed at 25% and 150 rpm, respectively. Die temperatures and $CO_2$ injection were adjusted to 80, 110, and $140^{\circ}C$ and 0, and 300 mL/min, respectively. Specific mechanical energy input decreased as die temperature increased from 80 to $140^{\circ}C$. The expansion index increased, while bulk density decreased with $CO_2$ injection. All extrudates showed increased water soluble index (WSI) and water absorption index through the extrusion process. WSI increased as die temperature increased. 1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) radical-scavenging activity and total phenolic compounds increased as die temperature increased from 80 to $140^{\circ}C$. Total carotenoid and lycopene contents decreased through the extrusion process. Total carotenoid and lycopene contents upon 0 mL/min $CO_2$ injection and $140^{\circ}C$ die temperature were highest at $6.65{\mu}g/g$ and 2.69 mg/kg, respectively. In conclusion, $CO_2$ injection affects expansion properties while an increased die temperature leads to increased DPPH radical scavenging activity and total phenols.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

주입 압출성형물의 물리 및 항산화 활성에 대한 연구는 진행되지 않았다. 따라서 본 연구는 압출성형 쌀･토마토 팽화스낵 및 제과, 제빵, 면류 등과 같은 식품의 중간소재로 활용할 수 있는 가능성을 제시하기 위한 방안으로 쌀과 토마토를 원료로 압출성형을 통하여 사출구 온도 및 CO₂주입에 따른 팽화 특성, 수분용해지수 및 수분 흡착지수, 색도 등의 물리적 특성과 DPPH 라디칼 소거능, 총 페놀, 총 플라보노이드, 총 카로티노이드 및 라이코펜 함량 등의 항산화 활성의 변화를 알아보았다.
본 연구는 사출구 온도와 CO₂ 주입이 쌀･토마토 압출성형의 물리적 및 항산화 활성에 미치는 영향을 분석하였다. 압출성 형 조건은 수분 함량 25%, 스크루 회전속도 150 rpm으로 고정하였고, 사출구 온도 80, 110, 140℃와 CO₂ 주입량 0, 300 mL/min으로 조절하였다.

가설 설정

1)Values with different letters in the same column indicate significant differences (P<0.05).
2)Values with different letters in the same column indicate significant differences (P<0.05).
4)Values with different letters in the same column indicate significant differences (P<0.05).

제안 방법

0 mm인 것을 사용하였으며 원료 사입량은 100 g/min으로 고정하였다. 수분 함량은 25%, 스크루 회전속도는 150 rpm으로 고정하고 사출구 온도는 80, 110, 140℃, CO₂ 주입은 3.0 MPa에서 0, 300 mL/min으로 각각 조절하였다(14). 압출성 형공정을 거쳐 제조된 압출성형물은 열풍건조기(DS-FCPO 250, Dongseo Sci.
주입이 쌀･토마토 압출성형의 물리적 및 항산화 활성에 미치는 영향을 분석하였다. 압출성 형 조건은 수분 함량 25%, 스크루 회전속도 150 rpm으로 고정하였고, 사출구 온도 80, 110, 140℃와 CO₂ 주입량 0, 300 mL/min으로 조절하였다. 비기계적 에너지는 사출구 온도가 증가할수록 감소하였으며 CO₂ 주입을 하였을 때 직경 팽화율은 증가하였다.
압출성형물은 유용성분을 추출하기 위하여 Kim 등(16)의 방법을 수정하여 추출하였다. 시료 1 g에 70% 메탄올 20 mL를 가하고 24시간 동안 30℃의 shaking incubator에서 130 rpm으로 추출한 다음 3,000 rpm으로 20분간 원심분리한 후 상등액을 0.
압출성형물의 총 카로티노이드 함량은 Hwang 등(18)의 방법을 수정하여 측정하였다. 시료 0.
압출성형물의 총 플라보노이드 함량은 Ko 등(6)의 방법을 수정하여 측정하였다. 추출물 0.
전자공여능 또는 라디칼 소거능은 DPPH(1,1-diphenyl2-picrylhydrazyl)를 사용하여 측정하였다. 추출물 0.
압출성형물의 체적밀도는 차조를 이용하여 종자치환법으로 총 10회 반복하여 평균값을 산출하였다. 즉 125 mL 계량컵을 사용하여 차조를 일정한 높이에서 떨어뜨려 가득 채우고 눈금자로 평평하게 한 다음 질량을 측정하여 차조 부피의 평균값을 구하였다. 위의 방법과 동일하게 압출성형물과 차조를 포함한 부피를 측정하여 압출성형물의 체적밀도를 식 (2)를 이용하여 계산한 후 평균값을 산출하였다(13).
비기계적 에너지 투입량(specific mechanical energy input)은 원료가 투입되어 압출성형기를 통과할 때 원료 단위 질량당 소비된 전기에너지(electric energy)로 나타내었다. 즉 원료 투입 시 전력(electric power)에서 모터 공회전 시의 전력의 차와 생산량과의 비로부터 실제 원료에 투입된 전력을 구하였다. 비기계적 에너지 투입량의 계산식은 식 (1)과 같다(11).
총 카로티노이드 함량은 β-carotene을 이용하여 작성한 표준곡선으로부터 함량을 구하였다.
총 페놀성 화합물 함량은 Folin-Ciocalteu 비색법(17)을 수정하여 측정하였으며, tannin acid를 표준물질로 사용하여 검량선을 작성하였다. 즉 0.

대상 데이터

본 연구에 사용된 쌀은 충남 아산 신통정미소에서 정미한 2013년도 혼합쌀을 9월에 도정하여 사용하였다. 토마토 분말은 가루나라(Seoul, Korea)에서 구입하여 사용하였다.
1과 같다. 스크루 직경은 30.0 mm이며 길이와 직경의 비 (L/D ratio)는 23:1이었고, 사출구는 원형으로 직경이 3.0 mm인 것을 사용하였으며 원료 사입량은 100 g/min으로 고정하였다. 수분 함량은 25%, 스크루 회전속도는 150 rpm으로 고정하고 사출구 온도는 80, 110, 140℃, CO₂ 주입은 3.
토마토 분말은 가루나라(Seoul, Korea)에서 구입하여 사용하였다. 쌀과 토마토 혼합원료는 토마토 분말을 10%로 배합하여 사용하였으며(14), 원료의 일반성분은 Table 1에 나타내었다.
0 MPa에서 0, 300 mL/min으로 각각 조절하였다(14). 압출성 형공정을 거쳐 제조된 압출성형물은 열풍건조기(DS-FCPO 250, Dongseo Sci. Co., Seoul, Korea)에서 50℃로 건조하여 물리적 특성 연구에 사용하였고, 가정용 분쇄기(FM-681, Hanil, Haman, Korea)로 분쇄하여 직경이 0.5 mm 이하인 체를 통과한 분말을 분석 시료로 사용하였다.
압출성형물의 제조에 사용된 압출성형기는 자체 제작한 실험용 쌍축 압출성형기(THK31T, Incheon Machinery Co., Incheon, Korea)를 사용하였으며 스크루 배열은 Fig. 1과 같다. 스크루 직경은 30.
본 연구에 사용된 쌀은 충남 아산 신통정미소에서 정미한 2013년도 혼합쌀을 9월에 도정하여 사용하였다. 토마토 분말은 가루나라(Seoul, Korea)에서 구입하여 사용하였다. 쌀과 토마토 혼합원료는 토마토 분말을 10%로 배합하여 사용하였으며(14), 원료의 일반성분은 Table 1에 나타내었다.

데이터처리

각 군의 결과 값에 대해 유의수준 P<0.05에서 Duncan's multiple range test를 실시하였다.
압출성형물의 체적밀도는 차조를 이용하여 종자치환법으로 총 10회 반복하여 평균값을 산출하였다. 즉 125 mL 계량컵을 사용하여 차조를 일정한 높이에서 떨어뜨려 가득 채우고 눈금자로 평평하게 한 다음 질량을 측정하여 차조 부피의 평균값을 구하였다.
즉 125 mL 계량컵을 사용하여 차조를 일정한 높이에서 떨어뜨려 가득 채우고 눈금자로 평평하게 한 다음 질량을 측정하여 차조 부피의 평균값을 구하였다. 위의 방법과 동일하게 압출성형물과 차조를 포함한 부피를 측정하여 압출성형물의 체적밀도를 식 (2)를 이용하여 계산한 후 평균값을 산출하였다(13).
직경팽화율은 캘리퍼스(CD-15C, Mitutoyo Co., Tokyo, Japan)로 10회 측정하여 사출구의 직경과 압출성형물 직경비의 평균값으로 산출하였고, 비길이는 일정한 길이로 절단한 압출성형물의 단위 무게당 길이의 비로 10회 측정하여 평균값으로 계산하였다(11,14).
통계처리

통계분석은 SPSS 통계프로그램(Statistical Package for the Social Science, Ver. 12.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 통계분석 하였으며, 각 실험군은 평균과 표준편차로 나타내었다. 각 군의 결과 값에 대해 유의수준 P<0.

이론/모형

라이코펜 함량은 Javanmardi와 Kubota(19)의 방법에 따라 측정하였다. 시료 1 g을 알루미늄 호일을 감싼 PTFE test tube에 넣고 라이코펜 추출 용액(hexane : 0.
압출성형물의 수용성 성질을 분석하기 위해 AACC 방법 (15)을 사용하여 수분용해지수(water solubility index, WSI)와 수분흡착지수(water absorption index, WAI)를 측 정하였다. 수분용해지수는 시료 1.

성능/효과

69 mg/kg으로 가장 높았다. 결론적으로 CO₂주입에 따른 압출성형은 쌀･토마토의 팽화 특성 변화에 영향을 미치며, 사출구 온도의 증가에 따라 DPPH 라디칼 소거능 및 총 페놀 함량이 증가되었다.
65 μg/g으로 가장 높았다(Table 5). 또한 모든 조건에서 토마토 분말을 첨가하였을 때 총 카로티노이드 함량이 증가하였으며, 이는 토마토에 함유된 라이코펜을 비롯한 카로티노이드계의 생리활성물질에 의해 증가됨을 알 수 있었다(5).
54로 가장 낮았다. 또한 사출구의 온도가 증가할수록 직경팽화율도 증가하였으며, CO₂ 주입량이 0 mL/min에서 300 mL/min으로 증가할수록 압출성형물의 직경팽화율은 증가하였다. 본 연구 결과는 옥수수 압출성형물의 직경팽화율이 사출구 온도와 CO₂ 주입량이 증가할수록 증가한 Gu와 Ryu(9)의 연구 결과와 일치하였다.
수분용해지수와 수분흡착지수는 압출성형 후 모두 증가하였으며 사출구 온도가 증가함에 따라 압출성형물의 수분용해지수도 증가하였다. 명도는 토마토 분말을 첨가하지 않았을 때 가장 높았으며, 적색도와 황색도는 토마토 분말을 첨가하였을 때 높게 나타났다. DPPH 라디칼 소거능은 압출성형 후 모두 증가하였다.
85로 가장 낮았다. 모든 조건에서 사출구 온도의 증가와 함께 명도가 감소하였으며, 동일한 압출성형 조건에서 토마토 분말 처리구의 명도는 토마토 분말 무처리구에 비해 감소하였다.
모든 조건에서 압출성형 처리구는 무처리구보다 총 플라보노이드 함량이 낮았는데, 이는 압출성형으로 인해 용출된 유효 성분이 저분자화되면서 생성된 화합물 중에 확인되지 않은 활성 성분(27)에 의하여 감소한 것으로 사료된다(30). 본 실험 결과 총 플라보노이드의 함량은 총 페놀 함량에 비해 미량 함유되었는데 이는 페놀이 플라보노이드계 화합물을 포함하는 큰 범주이기 때문이며, 플라보노이드계 화합물을 제외한 페놀 성분이 증가한 것으로 판단된다 (27,31).
압출성 형 조건은 수분 함량 25%, 스크루 회전속도 150 rpm으로 고정하였고, 사출구 온도 80, 110, 140℃와 CO₂ 주입량 0, 300 mL/min으로 조절하였다. 비기계적 에너지는 사출구 온도가 증가할수록 감소하였으며 CO₂ 주입을 하였을 때 직경 팽화율은 증가하였다. 사출구 온도가 증가할수록 직경팽화율과 비길이는 증가하였으며 체적밀도는 CO₂주입에 따라 감소하였다.
비길이는 사출구 온도가 증가함에 따라 압출성형물의 비길이도 증가하는 경향을 보였다. 토마토 분말을 첨가하였을 때 사출구 온도 140℃, CO₂ 0 mL/min에서 58.
압출성형물의 총 페놀 함량은 Table 5에 나타내었다. 사출구 온도 140 ℃, CO₂0 mL/min에서 토마토 분말을 첨가하여 압출성형 하였을 때 16.11 mg/g으로 가장 높았으며, 토마토 분말을 첨가하지 않은 쌀 압출성형물의 총 페놀 함량은 사출구 온도 140℃, CO₂ 300 mL/min에서 2.11 mg/g으로 가장 높았다. 페놀성 화합물이 쌀에 함유되어 있는 양은 소량 함유되어 있으나(28) 압출성형 후 사출구 온도에 따라 증가하였다.
72 kJ/ kg으로 가장 낮은 값을 나타내었다(Table 2). 사출구 온도가 증가할수록 비기계적 에너지 투입량이 모두 감소하였다. 이는 Gu와 Ryu(9)가 사출구 구조와 CO₂주입에 따라 옥수수를 압출성형 하였을 때 사출구의 온도가 110℃일 때 95 ℃보다 비기계적 에너지 투입량이 감소하였다는 연구 결과와 일치하였다.
비기계적 에너지는 사출구 온도가 증가할수록 감소하였으며 CO₂ 주입을 하였을 때 직경 팽화율은 증가하였다. 사출구 온도가 증가할수록 직경팽화율과 비길이는 증가하였으며 체적밀도는 CO₂주입에 따라 감소하였다. 수분용해지수와 수분흡착지수는 압출성형 후 모두 증가하였으며 사출구 온도가 증가함에 따라 압출성형물의 수분용해지수도 증가하였다.
사출구 온도가 증가할수록 직경팽화율과 비길이는 증가하였으며 체적밀도는 CO₂주입에 따라 감소하였다. 수분용해지수와 수분흡착지수는 압출성형 후 모두 증가하였으며 사출구 온도가 증가함에 따라 압출성형물의 수분용해지수도 증가하였다. 명도는 토마토 분말을 첨가하지 않았을 때 가장 높았으며, 적색도와 황색도는 토마토 분말을 첨가하였을 때 높게 나타났다.
41 %로 가장 높았으며, CO₂ 주입에 따른 유의적인 영향은 없었으나 사출구 온도가 증가함에 따라 증가하였다. 압출성형 후 총 페놀 함량도 증가하였으며 사출구 온도가 높아짐에 따라 증가하였다. 토마토 분말을 첨가하였을 때 사출구 온도 140℃, CO₂주입량 0 mL/min에서 16.
압출성형물은 사출구 온도 80℃, CO2 0 mL/min에서 압출성형 하였을 때 0.23 μg/g으로 가장 낮았으며, 토마토 분말을 첨가하였을 때 사출구 온도 140℃, CO2 0 mL/min에서 6.65 μg/g으로 가장 높았다(Table 5).
05 mg/g으로 가장 낮았다. 압출성형물은 토마토 처리구와 무처리구에서 모두 사출구 온도 80℃보다 고온인 140℃에서 총 플라보노이드 함량이 높게 나타났다. 이는 열처리 온도가 증가할수록 과채류의 총 플라보노이드 함량이 증가하였다는 Kim 등(16)의 보고와 유사하였다.
41 %로 가장 높았다. 압출성형물의 DPPH 라디칼 소거능은 CO₂ 주입량에 유의적으로 영향을 받지 않았으나 압출성형 무처리구에 비해 증가하였으며, 사출구 온도가 높을수록 DPPH에 의한 라디칼 소거능이 증가하였다. 이는 배럴온도 110℃보다 고온인 130℃에서 압출성형한 삼종실이 DPPH 라디칼 소거능 측정 결과가 높았다는 Gu 등(21)의 결과와 일치하였다.
압출성형 처리구의 WSI와 WAI는 무처리구에 비해 높았다. 압출성형물의 WSI는 토마토 분말을 첨가하지 않았을 때 사출구 온도 140℃, CO₂ 0 mL/min에서 42.61%로 가장 높았으며, 사출구 온도가 증가함에 따라 압출성형물의 WSI 도 증가하였다. 이는 압출성형공정을 거치면서 가해지는 열과 수분에 의한 부분적인 전분의 호화와 스크루 회전 및 마찰열에 의한 전분사슬의 절단과 함께 아밀로오스 함량이 증가하여 압출성형물의 가용화물이 증가되었기 때문이다(12).
재래식 쌍축 압출성형기의 비기계적 에너지와 열에너지 투입량의 비는 4:1로 비기계적 에너지 투입량은 압출성형물의 물리적 특성에 큰 영향을 미친다(20). 압출성형물의 비기계적 에너지 투입량은 토마토 분말을 첨가하지 않았을 때 사출구 온도 80℃, CO₂ 주입량 0 mL/min 에서 668.52 kJ/kg으로 가장 높은 값을 나타내었으며, 사출구 온도 140℃, CO₂ 주입량 300 mL/min에서 182.72 kJ/ kg으로 가장 낮은 값을 나타내었다(Table 2). 사출구 온도가 증가할수록 비기계적 에너지 투입량이 모두 감소하였다.
체적밀도는 압출성형물의 조직감과 밀접한 관계가 있으며, 체적밀도가 감소할수록 견고성과 파괴력은 감소하는 경향이 있다(22). 압출성형물의 체적밀도는 토마토를 첨가하였을 때 사출구 온도 80℃, CO₂0 mL/min에서 1.40 g/cm³로 가장 높았으며, 사출구 온도 110℃, CO₂ 300 mL/min에 서 0.29 g/cm³로 가장 낮았다(Table 2). Gu와 Ryu(9)는 CO₂ 주입량이 증가할수록 체적밀도는 감소하였다고 보고하였으며, Gil 등(14)의 저온 압출성형공정에서 현미, 야채류 압출성형물의 체적밀도가 CO₂주입에 따라 전체적으로 감소한 본 실험 결과와 일치하였다.
원료보다 라이코펜 함량이 감소한 것은 압출성형공정 시 전단력과 고온에 의해 cis형으로 전환된 라이코펜의 산화 또는 토마토의 아미노산과 ascorbic acid 간의 마이야르 반응이 일어났기 때문으로 판단된다(3). 이상의 결과에서 압출성형은 쌀･토마토의 팽화 특성 및 항산화 효과에 유의적인 영향을 주는 것으로 나타났다. 압출성형 쌀･토마토는 농산물의 소비 촉진을 위한 방안으로 소비자의 건강 지향적 욕구에 따른 기능성 팽화스낵 또는 제과, 제빵, 면류 등과 같은 식품에 중간소재로 활용될 수 있는 가치가 있을 것으로 판단된다.
적색도(a)는 토마토 분말 무처리구 5% 수준에서 유의적인 차이가 없었으며, 토마토 분말 처리구에서 사출구 온도 140℃, CO₂ 300 mL/min일 때 11.04로 가장 높았다. 사출구 온도의 증가와 CO₂ 주입량에 따른 경향성 있는 변화는 나타나지 않았다.
총 색도차는 토마토 분말 무처리구에서 사출구 온도가 증가함에 따라 증가하였으며, 토마토 분말 처리구에서 사출구 온도 140℃, CO₂ 0 mL/min에서 34.15로 가장 높았다. Kim 등(11)의 배럴온도가 높아질수록 갈변 반응이 증가하여 색도 변화가 크다는 연구 결과와 일치하였고, 팽화스낵 제조과정 중 유리 아미노기가 환원당과 결합하여 마이야르 반응에 의해 전분이 갈색으로 변하기 때문으로 판단되며 갈변반응은 일반적으로 온도가 높을수록 쉽게 일어나는 것으로 알려 져 있다(13).
11 mg/g으로 가장 높았다. 총 카로티노이드와 라이코펜 함량은 압출성형 후 감소하였으나 사출구 온도가 80℃보다 고온인 140℃에서 함량이 높게 나타났다. 총 카로티노이드와 라이코펜 함량은 토마토 분말을 첨가하여 사출구 온도 140℃, CO₂ 주입량 0 mL/min으로 압출성형 하였을 때 각각 6.
총 카로티노이드와 라이코펜 함량은 토마토 분말을 첨가하여 사출구 온도 140℃, CO2 주입량 0 mL/min으로 압출성형 하였을 때 각각 6.65 μg/g과 2.69 mg/kg으로 가장 높았다.
총 페놀 함량은 모든 조건에서 압출성형 처리구가 무처리구보다 높았으며, CO₂ 주입량에 유의적으로 영향을 받지 않았으나 사출구 온도가 높아짐에 따라 총 페놀 함량도 증가하였다. 이는 Kim 등(16)의 110℃보다 고온인 140℃에서 열처리한 과채류의 총 페놀 함량이 높게 나타난 결과와 일치하며, 식물체의 항산화`물질들은 불용성 polymer와 함께 공유결합 형태로 존재하는데 열처리에 의해 고분자의 페놀성 화합물의 조직이 파괴되어 불용성 성분으로부터 폴리페놀 성분이 유리되기 때문으로 판단된다(29).
토마토에 함유되어 있는 카로티노이드 중 항산화 활성이 뛰어난 라이코펜은 체내에 흡수되면 비타민 A로 전환되는 β-카로틴과 α-카로틴, 루테인 등을 함유하고 있으며, 항산화 작용을 가지는 항산화제로 알려져 있다(2). 토마토 분말을 첨가하여 사출구 온도 140℃, CO₂0 mL/min에서 압출성형 하였을 때 2.69 mg/kg으로 가장 높았으며, 토마토 분말을 첨가하지 않은 쌀 압출성형의 라이코펜 함량은 사출구 온도 140℃, CO₂300 mL/min에서 0.01 mg/kg으로 가장 낮았다(Table 5). 토마토 분말을 첨가하지 않았을 때 사출구 온도 와 CO₂ 주입에 따른 유의적인 변화는 나타나지 않았다.
사출구 온도와 CO₂주입에 따른 쌀･토마토 압출성형물의 총 플라보노이드 함량은 Table 5에 나타내었다. 토마토 분말을 첨가하였을 때 사출구 온도 140℃, CO₂ 0 mL/min에서 1.21 mg/g으로 가장 높았으며, 토마토 분말을 첨가하지 않았을 때 사출구 온도 80℃, CO₂ 0 mL/min에서 0.05 mg/g으로 가장 낮았다. 압출성형물은 토마토 처리구와 무처리구에서 모두 사출구 온도 80℃보다 고온인 140℃에서 총 플라보노이드 함량이 높게 나타났다.
비길이는 사출구 온도가 증가함에 따라 압출성형물의 비길이도 증가하는 경향을 보였다. 토마토 분말을 첨가하였을 때 사출구 온도 140℃, CO₂ 0 mL/min에서 58.28 cm/g으로 비길이가 가장 높았으며, 토마토 분말을 첨가하지 않았을 때 사출구 온도 80℃, CO₂ 300 mL/min에서 30.32 cm/g으로 가장 낮게 나타났다. Table 2와 같이 직경팽화율이 증가하면 비길이도 증가하는 경향을 나타내었는데, 이는 CO₂ 주입에 따른 옥수수 분말의 압출성형공정에서 직경팽화율의 증가와 함께 비길이도 증가했다고 보고한 Ryu와 Mulvaney (23)의 연구 결과와 일치하였다.
압출성형 후 총 페놀 함량도 증가하였으며 사출구 온도가 높아짐에 따라 증가하였다. 토마토 분말을 첨가하였을 때 사출구 온도 140℃, CO₂주입량 0 mL/min에서 16.11 mg/g으로 가장 높았다. 총 카로티노이드와 라이코펜 함량은 압출성형 후 감소하였으나 사출구 온도가 80℃보다 고온인 140℃에서 함량이 높게 나타났다.
DPPH 라디칼 소거능은 압출성형 후 모두 증가하였다. 토마토 분말을 첨가하였을 때 사출구 온도 140℃, CO₂주입량 300 mL/min에서 59.41 %로 가장 높았으며, CO₂ 주입에 따른 유의적인 영향은 없었으나 사출구 온도가 증가함에 따라 증가하였다. 압출성형 후 총 페놀 함량도 증가하였으며 사출구 온도가 높아짐에 따라 증가하였다.
토마토 분말을 첨가하지 않았을 때 사출구 온도 와 CO₂ 주입에 따른 유의적인 변화는 나타나지 않았다. 토마토 분말을 첨가한 압출성형물은 압출성형 후 라이코펜이 다소 감소하였으나 사출구 온도 80℃보다 고온인 140℃에서 라이코펜 함량이 높게 나타났다.
이는 압출성형공정을 거치면서 가해지는 열과 수분에 의한 부분적인 전분의 호화와 스크루 회전 및 마찰열에 의한 전분사슬의 절단과 함께 아밀로오스 함량이 증가하여 압출성형물의 가용화물이 증가되었기 때문이다(12). 토마토 분말을 첨가한 압출성형물은 토마토 분말을 첨가하지 않은 압출성형물에 비해 WSI가 낮게 나타났다. 본 연구 결과는 삼종실을 첨가한 압출성형물이 삼종실 미첨가 압출성형물보다 WSI가 낮은 경향이 나타난 Gu 등(21)의 결과와 일치하였으며, 토마토 분말의 첨가에 따른 전분 함량의 감소와 섬유질 함량의 증가로 비기계적 에너지 및 점도의 감소가 층밀림과 압력의 영향을 감소시켰기 때문이라고 보고하였다.

후속연구

이상의 결과에서 압출성형은 쌀･토마토의 팽화 특성 및 항산화 효과에 유의적인 영향을 주는 것으로 나타났다. 압출성형 쌀･토마토는 농산물의 소비 촉진을 위한 방안으로 소비자의 건강 지향적 욕구에 따른 기능성 팽화스낵 또는 제과, 제빵, 면류 등과 같은 식품에 중간소재로 활용될 수 있는 가치가 있을 것으로 판단된다.
또한 가열과정은 카로티노이드의 cis-isomers를 형성시켜 카로티노이드의 함량이 감소되고 cis-isomers는 가열에 따라 증가한다 고 보고하였다. 이는 압출성형공정 시 가열로 인하여 카로티노이드계 생리활성 성분이 이성질체화되었다고 판단되며, 활성 성분의 규명에 대한 심도 있는 연구가 필요할 것으로 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	압출성형공정이란?	압출성형공정은 온도, 압력, 전단에 의해 혼합, 분쇄, 가열, 성형, 건조와 같은 단위조작이 단시간에 가공되는 연속공정으로, 다른 열처리가공공정과 비교하여 경제적이며 효율적인 공정이다(8). 일반적인 압출성형공정은 100°C 이상에서 수분의 상변화를 통해 팽화가 일어나는 반면에 CO2 주입 압출성형공정은 CO2를 이용하여 압력차에 의한 비체적 변화로 100°C 이하에서도 팽화가 가능하다.
	압출성형공정은 어떤 변수를 조절하여 다양한 특성을 가지는 제품으로 생산이 가능한가?	또한 재래식 압출성형공정보다 낮은 전단력으로 스크루 마모율 감소와 에너지 투입량이 낮다(9). 압출성형 독립변수인 수분 함량, 스크루 회전속도, 사출구의 구조, 스크루 배열 등을 조절하여 다양한 특성을 가지는 제품을 생산할 수 있다(10). 이러한 압출성형공정의 특성을 이용하여 후레이크나 에너지바(bar) 제조 등이 이루어지고 있으며, 곡류 압출성형물의 물리적 특성에 관한 연구가 발표되었다(11-13).
	토마토의 효능은?	토마토가 함유하고 있는 영양소 중 라이코펜은 카로티노이드와 함께 중요한 천연 항산화성 물질로 토마토의 라이코펜 함량은 수박, 구아바, 붉은 고추 등에 비해 풍부하다(2). 또한 토마토 과피에 다량 함유되어 있는 페놀 물질은 전립선암 예방에 효과적이며, 토마토의 생리활성물질들은 항암작용, 고혈압, 비만과 다이어트 등의 다양한 효능을 나타낸다(4,5).

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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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