[논문]카카오닙과 커버춰의 가공 조건에 따른 기능성 분석

최수영; 손양주; 유경미; 이기원; 황인경

doi:10.3746/jkfn.2016.45.1.068

카카오닙과 커버춰의 가공 조건에 따른 기능성 분석
Functional Activities of Cacao Nibs and Couvertures according to Process Conditions 원문보기

한국식품영양과학회지 = Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition, v.45 no.1, 2016년, pp.68 - 75

최수영 (서울대학교 식품영양학과.생활과학연구소) , 손양주 (서울대학교 식품영양학과.생활과학연구소) , 유경미 (숭의여자대학 식품영양과) , 이기원 (서울대학교 농업생명과학대학 바이오모듈레이션 전공) , 황인경 (서울대학교 식품영양학과.생활과학연구소)

초록
AI-Helper

본 연구에서는 카카오닙을 제조하기 위한 카카오콩에 대한 반열풍식 로스팅 최적 조건을 탐색하고, 콘칭 온도(50, $60^{\circ}C$)와 시간(24, 48, 72 h)을 달리하여 제조한 커버춰의 항산화 활성의 차이를 분석함으로써 기능성 커버춰의 가공조건에 대한 기초자료를 제공하고자 하였다. 라디칼 소거능 및 기능성 성분의 함량 분석 결과 카카오닙은 모든 분석 항목에서 가열하지 않은 시료가 가장 높은 값을 나타냈다. 또한 로스팅 처리군 내에서는 로스팅 초기에는 급격히 감소하였으나 25분까지는 시간 경과에 따라 항산화능이 증가하였으므로, 항산화능의 크기는 대체로 R0(raw cacao nib), R25($200^{\circ}C$, 25분 로스팅한 시료), R30($200^{\circ}C$, 30분 로스팅한 시료), R20($200^{\circ}C$, 20분 로스팅한 시료), R15($200^{\circ}C$, 15분 로스팅한 시료)의 순으로 높은 것으로 분석되었다. 커버춰는 같은 카카오매스 함량(cacao mass content, CMC)의 시료 간에는 콘칭 온도가 높을수록 항산화능이 높게 측정되었다. 종합적으로 보았을 때 로스팅 및 콘칭 공정과 같은 가열 처리는 카카오닙의 기능성 성분의 조성 변화에 영향을 주었으며, DPPH를 제외한 ABTS, 총 폴리페놀 함량, 총 플라보노이드 함량의 결과는 서로 유사한 경향을 보였다. 또한 총 플라보이드 함량을 제외한 나머지 실험 결과에서는 커버춰의 제작 시 총 플라보노이드 함량을 10% 높이는 것보다 콘칭 온도를 $10^{\circ}C$ 높이는 것이 항산화 능력을 더 많이 상승시키는 효과를 나타냈다. HPLC를 이용한 대표적인 카테킨 유래 화합물 정량 결과 카카오닙에서는 생시료가 4가지 항목 모두에서 로스팅을 거친 시료들에 비해 높은 값을 보였다(P<0.05). Procyanidin B1은 군 간 유의적인 차이가 없었고, procyanidin B2와 catechin, epicatechin의 함량은 모두 로스팅 시간이 25분 이내인 경우에 증가하였으나, 30분 로스팅을 거친 시료(R30)는 감소하였다(P<0.05). 따라서 $200^{\circ}C$에서 25분 동안 로스팅을 처리한 시료(R25)가 기능성 성분을 가장 많이 함유한 것으로 분석되었다. 커버춰의 경우 대체로 콘칭 시간이 경과할수록 procyanidin B1의 함량이 증가하였다. Procyanidin B2와 catechin, epicatechin은 모든 시료에서 48시간 동안 콘칭을 거친 시료가 유의적으로 높은 값을 보였으므로, $60^{\circ}C$에서 48시간 동안 콘칭을 거친 70% CMC의 커버춰(HH48)가 모든 시료들 중 가장 많은 카테킨 유래 화합물을 함유한 것으로 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study was conducted to provide information regarding changes in antioxidant activity in response to conching temperatures, conching times, and cacao mass content (CMC) in dark chocolate. The radical scavenging activities and functional components of cacao nibs were highest for raw cacao nib (R0) under all conditions. Moreover, antioxidant activities and functional compounds increased during roasting for 25 min. As the conching temperature increased, the radical scavenging activities and functional components increased. Quantitative analysis of major catechin-derived compounds by HPLC revealed that R0 had the highest value for other roasted cacao nibs in all aspects (P<0.05). The content of procyanidin B2, catechin, and epicatechin increased during roasting for 25 min. Finally, evaluation of couvertures revealed that procyanidin B1 content increased as conching time increased to 48 h, except for 70% CMC and conched at $60^{\circ}C$ (HH) and 70% CMC and conched at $50^{\circ}C$. Overall, HH48 contained the richest catechin-derived components.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

하지만 콘칭 공정의 시간 조건의 경우 7~12시간 콘칭에 따른 항산화능 특성을 분석한 연구(11) 및 270분간의 콘칭을 거쳐 제조한 초콜릿의 물성학적 차이를 규명한 연구(13) 등 상당수의 연구에서 초콜릿 공장에서 48~72시간의 콘칭을 거치는 것에 비해 짧은 공정 시간을 바탕으로 하고 있으므로 연구 결과의 실질적인 반영이 어렵다는 한계를 지니고 있다. 따라서 본 연구에서는 카카오닙을 만들기 위한 카카오콩의 반열풍식 로스팅 최적 조건을 탐색하고, 카카오닙에 대한 콘칭 온도(50, 60°C)와 시간(24, 48, 72 h)에 따른 항산화 활성의 차이를 분석함으로써 기능성 초콜릿의 가공 조건에 대한 기초자료를 제공하고자 하였다.

제안 방법

볶는 방법은 반열풍 방식을 이용하였다. 가공 온도는 선행논문들을 참고하여 일반적인 가공 온도 범위에 해당하는 200°C로 설정하였으며(14,15), 시간 조건은 15분, 20분, 25분, 30분으로 각각 달리하여 처리하였다. 로스팅이 끝난 카카오콩은 일정한 크기(800 μm 이하)로 분쇄함으로써 4가지 종류의 카카오닙(cacao nib)을 얻었으며, 비닐백 및 밀폐용기를 사용하여 이중으로 밀봉한 후 -80°C에서 냉동보관하며 이용하였다.
Louis, MO, USA)를 구입하여 이용하였다. 카카오콩은 200°C에서 25분간 로스팅하여 냉각시키고 닙분리기(THNP-10, Taehwan)를 이용하여 내피와 외피를 제거하고 분쇄한 뒤, 믹서(TOUCH& GO 2, Vitamix, Cleveland, OH, USA)를 이용하여 200 μm 이하로 더 작게 분쇄한 것을 카카오닙으로 이용하였다. 이에 설탕과 코코아버터, 유화제를 정해진 비율에 따라 첨가하여 콘체 및 리파이닝기(THCM-02, Taehwan)를 이용하여 60 rpm의 속도로 반죽하는 작업(콘칭)이 끝난 초콜릿 반죽(커버춰)을 3 L 용량의 밀폐용기(LOCK&LOCK, Asan, Korea)에 넣어 4°C에서 보관하며 이용하였다.
항산화 활성 및 기능성 성분 분석을 위한 카카오닙 및 커버춰의 추출 전처리는 선행연구의 방법을 일부 변형하여 다음과 같이 실시하였으며, 용매는 해당 연구 결과에서 항산화물질의 농도가 가장 높게 측정되었던 70% acetone으로 결정하였다(16). 모든 시료는 2시간 동안 -78°C에서 냉동한 뒤 사용하였으며, 막자사발을 이용하여 균일한 크기로 분쇄한 뒤 4 g씩 칭량하였다.

대상 데이터

본 실험에서는 가나산 포라스테로 품종의 카카오콩(cacao bean)(Theobroma cacao, Roasting House, Paju, Korea)을 이용하였으며, 2014년에 산지에서 수확, 세척 및 건조가 완료된 것을 사용하였다. 볶는 방법은 반열풍 방식을 이용하였다.
커버춰를 만들기 위한 재료로 가나산 포라스테로 품종의 카카오콩(Roasting House), 백설탕(CJ, Incheon, Korea), 코코아버터(ECC NV, Malle, Belgium), 유화제(soy lecithin liquid type)(SOLAE LLC, St. Louis, MO, USA)를 구입하여 이용하였다. 카카오콩은 200°C에서 25분간 로스팅하여 냉각시키고 닙분리기(THNP-10, Taehwan)를 이용하여 내피와 외피를 제거하고 분쇄한 뒤, 믹서(TOUCH& GO 2, Vitamix, Cleveland, OH, USA)를 이용하여 200 μm 이하로 더 작게 분쇄한 것을 카카오닙으로 이용하였다.

데이터처리

0(IBM, Armonk, NY, USA) 프로그램을 이용하여 실시하였다. 각 시료마다의 평균 차이를 분석하기 위하여 일원배치 분산분석(one-way analysis of variance)을 실시하였고, 이에 따라 유의적인 차이가 나타날 경우 P<0.05 수준에서 Duncan의 다중범위 시험법(Duncan's multiple range test)으로 사후검정을 실시하였다.
본 연구의 모든 실험은 3반복으로 시행되었으며, 이에 따른 통계처리는 SPSS ver.20.0(IBM, Armonk, NY, USA) 프로그램을 이용하여 실시하였다. 각 시료마다의 평균 차이를 분석하기 위하여 일원배치 분산분석(one-way analysis of variance)을 실시하였고, 이에 따라 유의적인 차이가 나타날 경우 P<0.

이론/모형

본 실험에서는 가나산 포라스테로 품종의 카카오콩(cacao bean)(Theobroma cacao, Roasting House, Paju, Korea)을 이용하였으며, 2014년에 산지에서 수확, 세척 및 건조가 완료된 것을 사용하였다. 볶는 방법은 반열풍 방식을 이용하였다. 가공 온도는 선행논문들을 참고하여 일반적인 가공 온도 범위에 해당하는 200°C로 설정하였으며(14,15), 시간 조건은 15분, 20분, 25분, 30분으로 각각 달리하여 처리하였다.

성능/효과

로스팅을 거치지 않은 카카오콩을 kg당 41 g의 폴리페놀이 함유되도록 조정한 뒤 로스팅을 진행하였을 때 pyrazine류의 총 생성량이 증가하였다가 35분 경과 시 감소하였다는 연구 결과(23)는 본 연구의 ABTS 및 TPC의 실험 결과와 유사한 맥락인 것으로 생각된다. 종합적으로 모든 실험에서 R0이 가장 높은 값을 보였고 로스팅 시료들은 25분 이내로 가열 처리한 경우에는 시간 경과에 따라 항산화능 및 기능성 성분의 함량이 증가하는 경향을 보였다. 이러한 결과는 가열 공정 초기에는 산화를 억제하는 기능을 지닌 화합물의 파괴가 이루어지며, 이후 로스팅이 진행되는 동안 pyrazine류의 생성 등과 같은 변화가 나타날 수 있음을 시사한다.
또한 로스팅 공정은 procyanidin C1, procyanidin T2 등의 카테킨 유래 중합체의 가수분해 및 열분해를 촉진 하는 것으로 알려져 있으므로(28), 25분의 로스팅 동안의 카테킨 유래 물질 상승의 원인일 것으로 판단된다. 하지만 R30의 경우 procyanidin B1을 제외한 모든 카테킨 유래 물질들의 함량이 감소하였으므로(P<0.05), 본 연구에서는 25분의 로스팅 시간이 카카오닙의 항산화 물질을 높이는 데에 가장 효과적인 것으로 사료되었다.
카카오버터를 제거한 초콜릿을 대상으로 실험실 단위에서의 콘칭을 수행한 경우 시간이 경과할수록 카테킨 유래 물질의 함량이 증가하였다고 보고한 연구(30)는 본 연구의 콘칭 시간의 경과에 따른 전체적인 증가 양상과 같은 맥락인 것으로 보인다. 하지만 본 연구에서는 60°C에서 콘칭을 수행한 70% CMC의 시료군(HL군)과 50°C에서 콘칭을 거친 60% CMC의 시료군(LH군)에서는 72시간의 콘칭 시 48시간 처리군보다 유효 성분의 함량이 감소하였으므로(P<0.05), 기능성 물질을 최대화하기 위해서는 70% CMC의 조성으로 60°C에서 48시간 동안 콘칭을 거치는 것이 가장 바람직한 조건일 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	콘칭 공정은 무엇인가?	콘칭 공정(conching)은 로스팅을 마친 카카오콩의 껍질을 제거한 뒤 분쇄한 배유, 즉 카카오닙(cacao nib)을 설탕과 코코아버터, 유화제 등을 혼합 및 가열하며 초콜릿 반죽(커버춰)을 만드는 단계이다(10). 커버춰는 이 단계를 거치게 되면 수분 및 불쾌취, 입자 크기 등이 감소하고 균질한 액체 상태로 변화하게 되는데(11), 진행 정도에 따라 커버춰의 살균 효과가 높아지고 질감의 부드러운 정도가 결정되므로 콘칭 시간 및 온도 조건의 수립은 매우 중요하다고 할 수 있다.
	콘칭 공정에서 콘칭 시간 및 온도 조건 수립이 중요한 이유는 무엇인가?	콘칭 공정(conching)은 로스팅을 마친 카카오콩의 껍질을 제거한 뒤 분쇄한 배유, 즉 카카오닙(cacao nib)을 설탕과 코코아버터, 유화제 등을 혼합 및 가열하며 초콜릿 반죽(커버춰)을 만드는 단계이다(10). 커버춰는 이 단계를 거치게 되면 수분 및 불쾌취, 입자 크기 등이 감소하고 균질한 액체 상태로 변화하게 되는데(11), 진행 정도에 따라 커버춰의 살균 효과가 높아지고 질감의 부드러운 정도가 결정되므로 콘칭 시간 및 온도 조건의 수립은 매우 중요하다고 할 수 있다. 콘칭 공정은 주로 50°C 전후에서 수행되는데, 이는 50°C 전후에서 코코아버터가 모두 융해되어 액상형태로 바뀌기 때문이다(12).
	카카오콩을 로스팅 하는 방법 중 하나인 열풍식의 장단점은?	로스팅 방법은 열의 전도와 대류방식에 따라 크게 직화식, 반열풍식, 열풍식으로 구분된다. 직화식은 가장 초기 형태이자 생두에 직접 열을 가하는 방식으로 열의 전달 효율이 낮아 현재는 잘 쓰이지 않는 방법이고, 열풍식은 열풍을 생두에 쐬어주는 방식이므로 신속하고 고르게 로스팅을 할 수 있지만 설비에 많은 비용이 요구되므로 대량생산을 하는 공장에서 주로 쓰이고 있다. 반열풍식은 직화식 로스팅 방법에 이용되는 드럼(drum, 카카오콩이 투입되는 곳)의 타공을 없앰으로써 낮은 열효율을 개선한 방법이다(7).

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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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