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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 명월초 가루를 첨가한 소시지를 개발하여 품질 특성을 살펴보고, 반응표면분석법(Response surface methodology: RSM)을 통해 관능적 최적점을 갖는 조리법을 확립하고자 하였다.
- 본 연구에서는 명월초 우육 소시지를 개발하여 품질특성 및 관능적 특성의 최적화를 통하여 생리활성을 갖는 식품 소재를 이용한 기능성 우육 소시지로서의 식품 개발 가능성을 타진해보고자 하였다.
가설 설정
-
1) 0
제안 방법
- 3. 명월초 우육 소시지의 기계적 특성을 알아보기 위하여 가열감량, 색도(명도, 적색도, 황색도)와 조직감(경도, 부착성, 탄력성, 씹힘성, 검성, 응집성)을 측정하였다. 가열감량(p<0.
- 소시지는 복원력이 있는 시료이고 부수어지는 성질은 없으므로 two bite test를 실시하는 TPA test를 이용하여 분석하였다. 경도(hardness), 부착성(adhesiveness), 탄력성(springiness), 씹힘성(chewiness), 검성(gumminess), 응집성(cohesiveness)을 측정였다. 조직감 측정을 위한 시료는 익힌 후의 것을 사용하였으며, 지름 20 mm, 높이 10 mm의 동일한 크기로 잘라 사용하였다.
- 관능검사는 소시지를 70°C 물에 40분간 익혀 10분간 냉각시킨 후 제공하며 지름 20 mm, 높이 10 mm의 동일한 크기로 잘라 진행하였으며 모든 시료들은 난수표에 의하여 5자리 숫자로 표시하였다.
- 97의 범위를 나타내었다(Table 2). 명월초 우육 소시지의 pH는 각 요인이 상호 영향을 미치는 2FI model이 선정되었고, 유의적이지는 않았다(Table 3). Fig.
- 명월초 우육 소시지의 관능검사는 scoring test로 실시하였으며, 관능요원은 사전에 관능평가에 대한 교육을 받은 패널 25명을 선정하여 충분한 지식과 용어, 평가기준 등을 숙지시킨 후 응하도록 하였다. 관능검사는 소시지를 70°C 물에 40분간 익혀 10분간 냉각시킨 후 제공하며 지름 20 mm, 높이 10 mm의 동일한 크기로 잘라 진행하였으며 모든 시료들은 난수표에 의하여 5자리 숫자로 표시하였다.
- 명월초 우육 소시지의 색은 색도계(CR-400, Minolta Co. Ltd., Osaka, Japan)로 측정하였다. L(Lightness, 명도), a(Redness, 적색도), b(Yellowness, 황색도)의 값을 3회 반복 측정하였으며 평균값으로 나타내었다.
- 명월초 우육 소시지의 제조조건 최적화는 독립변수인 명월초 분말과 올리브유의 배합 범위 내에서 유의적인 결과를 나타낸 관능검사 항목인 색, 풍미, 맛, 부드러움, 조직감, 전반적인 기호도를 최대로 설정하여 canonical 모형의 수치 최적화을 통한 지점 예측을 통하여 최고의 적합도를 나타낸 최적점을 선택하여 도출하였다. 최적점은 명월초 분말은 2.
- 명월초 우육 소시지의 조직감은 texture analyzer(TA-XT Express v2.1, Micro stable system, London, England)를 사용하여 3회 반복하여 측정하였다. 소시지는 복원력이 있는 시료이고 부수어지는 성질은 없으므로 two bite test를 실시하는 TPA test를 이용하여 분석하였다.
- 명월초 우육 소시지의 표준 배합 비율을 결정하기 위해 문헌조사를 통하여 소시지 제조 조건을 확립하였. 예비 실험을 실시하여 적합한 제조조건을 선정하며 명월초 우육 소시지의 제조과정은 일반적으로 이용되는 제조방법(Jin SK 등 2006)에 준하여 제조하였다.
- 예비 실험을 실시하여 적합한 제조조건을 선정하며 명월초 우육 소시지의 제조과정은 일반적으로 이용되는 제조방법(Jin SK 등 2006)에 준하여 제조하였다. 분쇄시킨 우육(우둔)에 소금, 인산염, 고기 무게의 5%의 얼음을 넣고 food mixer(SF-100, Samwoo, Daegu, Korea)에 약 2분간 1차 혼합한 후에 명월초 분말, 올리브유, 다진마늘, 후추, 넛맥, 전분을 넣고 약 2분간 2차 혼합하였다. 이 때 심부온도는 10°C를 넘지 않게 하였으며 2차 혼합이 끝난 batter는 콜라겐 케이싱(Collagen sausage casing, Nippi Collagen Ind, Ltd.
- 1, Micro stable system, London, England)를 사용하여 3회 반복하여 측정하였다. 소시지는 복원력이 있는 시료이고 부수어지는 성질은 없으므로 two bite test를 실시하는 TPA test를 이용하여 분석하였다. 경도(hardness), 부착성(adhesiveness), 탄력성(springiness), 씹힘성(chewiness), 검성(gumminess), 응집성(cohesiveness)을 측정였다.
- 명월초 우육 소시지의 최적화는 canonical 모형의 수치 최적화(numerical optimization)의 모형 최적화(graphical optimization)를 통하여 독립변수 2개의 양을 선정하고, 지점 예측(point prediction)을 통하여 최적점으로 선정하여 사전 실험에서 설정하였던 2가지 독립변수의 양에 의하여 각각의 종속변수로 작용하는 이화학적 특성, 기계적 특성, 관능적 특성에 미치는 영향을 알아보고, 통계 프로그램의 perturbation plot과 contour plot, response surface plot을 이용하여 변수들간의 관계를 분석하였다. 수치 최적화는 canonical model을 기준으로 하는 모델의 계수에 독립변수는 범위 내에서, 반응변수인 관능검사 항목은 목표 범위를 최대로 설정하였으며, 수치 최적화를 통해 제시된 최적점 중 다음의 식에 기준하여 적합도(desirability)를 구하고 가장 높은 적합도를 나타내는 최적점을 채택하였다.
- , Buckinghamshire, UK) 로 여과하였다. 여과한 용액은 digital salt meter(ES-421, ATAGO, Tokyo, Japan)를 이용하여 3회 반복 측정하여 그 평균값을 구했다.
- )로 여과하였다. 여과한 용액은 pH meter(F-51, HORIBA, Tokyo, Japan)로 3회 반복 측정하여 그 평균값을 구했다.
- , Minneapolis, MN, USA) 프로그램을 사용하여 실험을 디자인하였으며, 반응표면분석법(RSM)의 중심합성계획법(Central composite design, CCD)에 따라 실험을 설계하였다. 예비실험을 통하여 명월초 소시지의 품질특성 중 맛과 조직감에 가장 큰 영향을 주는 요인인 명월초 분말과 올리브유의 함량을 2개의 독립변수로 설정하였으며, 각 요인의 최소 및 최대 범위는 명월초 분말 0.10~3.90 g, 올리브유 2.00~12.00 g으로 결정하였다. 종속변수는 이화학적 특성 측정 항목인 pH, 염도, 기계적 특성 측정 항목인 색도(명도, 적색도, 황색도) 및 조직감(경도, 부착성, 탄력성, 씹힘성, 검성, 응집성), 관능검사(색, 향, 맛, 부드러움, 조직감, 전반적인 기호도)로 설정하였다(Table 1).
- 익히기 전 소시지 1 g을 알루미늄 접시에 칭량하여 105°C에서 3회 반복하여 측정하여 그 평균값을 구했다.
- 00 g으로 결정하였다. 종속변수는 이화학적 특성 측정 항목인 pH, 염도, 기계적 특성 측정 항목인 색도(명도, 적색도, 황색도) 및 조직감(경도, 부착성, 탄력성, 씹힘성, 검성, 응집성), 관능검사(색, 향, 맛, 부드러움, 조직감, 전반적인 기호도)로 설정하였다(Table 1).
- 명월초 우육 소시지의 제조조건 최적화는 독립변수인 명월초 분말과 올리브유의 배합 범위 내에서 유의적인 결과를 나타낸 관능검사 항목인 색, 풍미, 맛, 부드러움, 조직감, 전반적인 기호도를 최대로 설정하여 canonical 모형의 수치 최적화을 통한 지점 예측을 통하여 최고의 적합도를 나타낸 최적점을 선택하여 도출하였다. 최적점은 명월초 분말은 2.1 g, 올리브유 7.06 g으로 예측되었으며, 모형적 최적화와 perturbation plot은 Fig. 2에 제시하였으며 도출된 최적점에서의 종속변인들의 특성은 overlay plot에 제시하였다(Fig. 3). 첨가된 명월초 분말의 향과 색이 관능적 특성에 영향을 주는 것으로 판단되며, 올리브유의 첨가는 고체 지방을 대체하면서 관능적으로 우수한 우육 소시지 상품으로서의 가치가 있다고 판단된다.
- 한 개의 시료를 평가한 후 반드시 물로 입안을 헹구도록 하고 다른 시료를 시식하도록 하였다. 평가 항목은 색(color), 풍미(flavor), 맛(taste), 부드러움(tenderness), 조직감(texture), 전반적인 기호도(overall quality)이며, 이에 대해 7점 척도법(1점: 매우 나쁘다~7점: 매우 좋다)으로 평가하였다.
- 관능검사는 소시지를 70°C 물에 40분간 익혀 10분간 냉각시킨 후 제공하며 지름 20 mm, 높이 10 mm의 동일한 크기로 잘라 진행하였으며 모든 시료들은 난수표에 의하여 5자리 숫자로 표시하였다. 한 개의 시료를 평가한 후 반드시 물로 입안을 헹구도록 하고 다른 시료를 시식하도록 하였다. 평가 항목은 색(color), 풍미(flavor), 맛(taste), 부드러움(tenderness), 조직감(texture), 전반적인 기호도(overall quality)이며, 이에 대해 7점 척도법(1점: 매우 나쁘다~7점: 매우 좋다)으로 평가하였다.
대상 데이터
- 명월초 우육 소시지를 제조하기 위하여 경기도 연천에서 재배된 명월초 가루(지리산 홍화인, 국내산)를 구입하였으며, 국내산 냉장 육우 우둔으로 정일품(Seoul, Korea)에서 구입하였다. 그 외에 올리브유(Baeksul Co., Seoul, Korea), 후추(Ottogi Co., Seoul, Korea), 소금(Baeksul Co., Seoul, Korea), 넛맥(I.S.F.I Spices, Belgium), 전분(Tureban Co., Seoul, Korea), 다진마늘(Pulmuwon Co., Seoul, Korea), 인산염(Eselnara Co., Seoul, Korea)을 사용하여 우육 소시지를 제조하였다.
- 명월초 우육 소시지를 제조하기 위하여 경기도 연천에서 재배된 명월초 가루(지리산 홍화인, 국내산)를 구입하였으며, 국내산 냉장 육우 우둔으로 정일품(Seoul, Korea)에서 구입하였다. 그 외에 올리브유(Baeksul Co.
- 경도(hardness), 부착성(adhesiveness), 탄력성(springiness), 씹힘성(chewiness), 검성(gumminess), 응집성(cohesiveness)을 측정였다. 조직감 측정을 위한 시료는 익힌 후의 것을 사용하였으며, 지름 20 mm, 높이 10 mm의 동일한 크기로 잘라 사용하였다.
데이터처리
- 1. 명월초 우육 소시지의 제조를 위하여 명월초 분말과 올리브유(B)의 양을 독립변수로 설정하였으며 Design-Expert version 8 프로그램(Stat-Ease, Inc.)을 이용하여 실험을 설계하고 결과를 분석한 후 명월초 우육 소시지의 최적 배합 비율을 도출하였다.
- 명월초 우육 소시지의 최적화는 canonical 모형의 수치 최적화(numerical optimization)의 모형 최적화(graphical optimization)를 통하여 독립변수 2개의 양을 선정하고, 지점 예측(point prediction)을 통하여 최적점으로 선정하여 사전 실험에서 설정하였던 2가지 독립변수의 양에 의하여 각각의 종속변수로 작용하는 이화학적 특성, 기계적 특성, 관능적 특성에 미치는 영향을 알아보고, 통계 프로그램의 perturbation plot과 contour plot, response surface plot을 이용하여 변수들간의 관계를 분석하였다. 수치 최적화는 canonical model을 기준으로 하는 모델의 계수에 독립변수는 범위 내에서, 반응변수인 관능검사 항목은 목표 범위를 최대로 설정하였으며, 수치 최적화를 통해 제시된 최적점 중 다음의 식에 기준하여 적합도(desirability)를 구하고 가장 높은 적합도를 나타내는 최적점을 채택하였다.
이론/모형
- 명월초 가루를 첨가한 우육 소시지의 가열 감량은 Kim DS(2014)의 방법으로 측정하여 3 회 반복 실험하여 평균값으로 나타내었다.
- 명월초 우육 소시지의 수분함량은 105°C 상압가열건조법에 의하여 드라이 오븐(SW-90D, Sanwoo, Seoul, Korea)을 이용하여 측정하였다.
- 명월초 우육 소시지의 최적 배합 비율을 산출하기 위하여 Design-Expert version 8(Stat-Ease Inc., Minneapolis, MN, USA) 프로그램을 사용하여 실험을 디자인하였으며, 반응표면분석법(RSM)의 중심합성계획법(Central composite design, CCD)에 따라 실험을 설계하였다. 예비실험을 통하여 명월초 소시지의 품질특성 중 맛과 조직감에 가장 큰 영향을 주는 요인인 명월초 분말과 올리브유의 함량을 2개의 독립변수로 설정하였으며, 각 요인의 최소 및 최대 범위는 명월초 분말 0.
- 명월초 우육 소시지의 표준 배합 비율을 결정하기 위해 문헌조사를 통하여 소시지 제조 조건을 확립하였. 예비 실험을 실시하여 적합한 제조조건을 선정하며 명월초 우육 소시지의 제조과정은 일반적으로 이용되는 제조방법(Jin SK 등 2006)에 준하여 제조하였다. 분쇄시킨 우육(우둔)에 소금, 인산염, 고기 무게의 5%의 얼음을 넣고 food mixer(SF-100, Samwoo, Daegu, Korea)에 약 2분간 1차 혼합한 후에 명월초 분말, 올리브유, 다진마늘, 후추, 넛맥, 전분을 넣고 약 2분간 2차 혼합하였다.
성능/효과
- 2. 명월초 우육 소시지의 이화학적 실험결과 염도(p<0.01)와 수분함량(p<0.001)의 항목에서 유의적 차이를 보였다.
- 4. 명월초 우육 소시지의 관능적 최적점을 도출하기 위하여 색, 풍미, 맛, 부드러움, 조직감, 전반적인 기호도의 관능검사 분석 결과 색(p<0.05), 풍미(p<0.05), 부드러움(p<0.05), 조직감(p<0.01), 전반적인 기호도(p<0.01) 항목에서 유의적인 결과를 나타내어 모델의 적합성이 인정되었고 맛에 대한 기호도는 유의적이지 않았다.
- 5. 명월초 우육 소시지의 최적화는 독립변수인 명월초 분말(A)과 올리브유(B)의 범위 내에서 관능검사 항목 중 유의적으로 나온 결과만을 최대로 설정하여 모델화에 의해 결정된 반응식을 이용하여 만족하는 수치점을 예측한 결과, 명월초 분말 2.1 g, 올리브유 7.06 g으로 명월초 우육 소시지의 최적 배합 비율로 산출되었다.
- 검성은 삼키기 쉬운 상태로 식품을 씹는데 요구되는 에너지를 의미하며, 경도와 응집성 및 탄력 명월초 우육 소시지의 검성은 각 요인이 교호작용하는 2FI model이 선정되었으며, 유의적인 차이는 없었다. Fig. 1을 보면 명월초 분말 첨가량이 증가할수록 검성이 조금 감소하였고, 올리브유 첨가량이 증가할수록 크게 감소하였다. 응집성은 식품의 형태를 구성하는 내부적 결합에 필요한 힘을 나타내는 것으로, 각 요인이 교호작용하는 2FI model이 선정되었으며, p-value는 0.
- 9821로 모델의 적합성이 인정되었다. Fig. 1을 보면 씹힘성은 명월초 분말의 함량 차이에 거의 변화가 없었으며 올리브유 첨가량이 증가할수록 크게 감소하는 것으로 나타났다. 강황 분말과 올리브유를 첨가한 계육 소시지에 관한 연구(Yun EA 등 2013)에서도 올리브유의 첨가량에 따라 씹힘성은 감소하여 본 실험과 같은 경향을 보였다.
- 명월초 우육 소시지의 pH는 각 요인이 상호 영향을 미치는 2FI model이 선정되었고, 유의적이지는 않았다(Table 3). Fig. 1의 perturbation plot을 살펴보면 명월초 분말과 올리브유의 첨가량이 증가할수록 pH가 낮아졌으며 올리브유는 꽈리고추 분말에 비하여 pH에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. Jung MJ(2014)의 연구에서 꽈리고추 돈육 소시지의 pH는 5.
- 8661로 회귀변동에 대한 신뢰도가 비교적 높음을 알 수 있었다(Table 3). Fig. 1의 perturbation plot을 살펴보면 명월초 분말보다는 올리브유가 수분함량에 더 큰 영향을 끼쳤으며, 올리브유의 첨가량이 증가할수록 수분함량은 크게 감소하였다. 이는 올리브유 양이 증가할수록 수분함량이 증가하였다는 Chung NY & Choi SN(2006)의 연구와는 다른 결과를 보였는데 이는 첨가되는 부재료의 비율이나 그 종류의 차이로 인한 결과라고 판단되며, 올리브유의 첨가량이 증가할수록 강황분말 첨가 소시지의 수분함량이 감소하였다는 Yun EA 등(2013)의 연구결과와 일치하였다.
- 9086로 모델의 적합성이 인정되었다. Fig. 2의 perturbation plot을 살펴보면 명월초 분말과 올리브유의 첨가량이 증가할수록 색에 대한 기호도는 급격히 증가하다 중심점 이후로 감소하는 경향을 보였다. 명월초 분말 자체의 녹색이 기호도에 영향을 미쳤을 것으로 사료된다.
- 92의 범위를 나타내었다. Table 3에 나타낸 것과 같이 경도는 각 요인이 교호작용하는 2FI model이 선정되었으며, Fig. 1을 보면 경도는 명월초 분말의 첨가량의 함량의 차이에 거의 차이가 없었고, 올리브유의 첨가량이 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. 부착성은 각 요인이 교호작용하는 2FI model이 선정되었으며, Fig.
- 92의 범위를 보였다(Table 2). 명월초 분말과 올리브유가 각 요인이 독립적으로 영향을 미치는 linear model이 선정되었고, p-value는 0.0009로 0.1%의 범위에서 유의성을 보였으며 R2이 0.8661로 회귀변동에 대한 신뢰도가 비교적 높음을 알 수 있었다(Table 3). Fig.
- 818으로 유의적이지 않았다. 명월초 분말과 올리브유가 증가할수록 풍미에 대한 기호도는 증가하다가 감소하였으며(Fig. 2), 이를 통하여 일정 수준을 지나친 명월초 분말의 첨가는 맛에 대한 기호도를 감소시킨다는 것을 알 수 있었다.
- 9610으로 모델의 적합성이 인정되었다. 명월초 분말과 올리브유의 첨가량이 증가함에 따라 우육 소시지에 대한 전반적인 기호도는 증가하다가 중심점 이후 감소하는 경향을 보였다(Fig. 2).
- 001)의 항목에서 유의적 차이를 보였다. 명월초 분말의 첨가량이 증가할수록 pH와 수분함량은 감소하였으나 염도는 큰 변화가 없었다. 올리브유의 첨가량이 증가할수록 pH는 감소하였고, 수분함량은 큰 변화가 없었고, 염도는 크게 감소하다가 조금 증가하였다.
- 9615로 높은 신뢰도를 보이며 모델의 적합성이 인정 되었다. 명월초 분말의 첨가량이 증가할수록 조직감에 대한 기호도는 급격히 증가하다가 중심점 이후로 급격히 감소하였다(Fig. 2).
- 01) 항목에서 유의성이 인정되었다. 명월초 우육 소시지의 부착성, 씹힘성, 검성, 응집성은 올리브유의 첨가량이 증가할수록 크게 감소하였고, 씹힘성과 검성은 명월초 분말에 비해 올리브유의 첨가량이 큰 영향을 받았다.
- 01) 항목에서 유의적인 결과를 나타내어 모델의 적합성이 인정되었고 맛에 대한 기호도는 유의적이지 않았다. 모든 항목에서 명월초 분말과 올리브유의 첨가량이 증가할수록 점차 증가하다가 일정 시점 이후로 감소하였다.
- 1을 보면 경도는 명월초 분말의 첨가량의 함량의 차이에 거의 차이가 없었고, 올리브유의 첨가량이 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. 부착성은 각 요인이 교호작용하는 2FI model이 선정되었으며, Fig. 1을 보면 부착성은 명월초 분말이 증가할수록 크게 증가하였고, 올리브유의 첨가량이 증가할수록 크게 감소하는 경향을 보였다. 변형된 시료가 힘이 제거된 후 원래의 성질로 돌아가려는 성질을 뜻하는 탄력성은 각각 독립적으로 영향을 미치는 linear 모델이 선정되었고, p-value는 0.
- 9101로 높은 신뢰도를 보이며 모델의 적합성이 인정되었다. 올리브유 첨가량이 증가할수록 풍미에 대한 기호도는 완만히 증가하다가 감소한 반면, 명월초 첨가량이 증가할수록 증가하다가 중심점 이후로 급격히 감소하였다(Fig. 2).
- 명월초 분말의 첨가량이 증가할수록 pH와 수분함량은 감소하였으나 염도는 큰 변화가 없었다. 올리브유의 첨가량이 증가할수록 pH는 감소하였고, 수분함량은 큰 변화가 없었고, 염도는 크게 감소하다가 조금 증가하였다.
- 1을 보면 명월초 분말 첨가량이 증가할수록 검성이 조금 감소하였고, 올리브유 첨가량이 증가할수록 크게 감소하였다. 응집성은 식품의 형태를 구성하는 내부적 결합에 필요한 힘을 나타내는 것으로, 각 요인이 교호작용하는 2FI model이 선정되었으며, p-value는 0.0070으로 유의적이었고(Table 3), 올리브 오일의 첨가량이 증가할수록 크게 감소하였다(Fig. 1). 이는 융점이 높은 고체유지 보다 융점이 낮은 올리브유가 소시지 내부의 결합구조를 약화시킨 결과로 판단된다(Dzudie T 등 2004).
- 3). 첨가된 명월초 분말의 향과 색이 관능적 특성에 영향을 주는 것으로 판단되며, 올리브유의 첨가는 고체 지방을 대체하면서 관능적으로 우수한 우육 소시지 상품으로서의 가치가 있다고 판단된다.
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