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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 새로운 쌀 가공식품 활성화 방안으로 최근 수요가 늘어나고 있는 단팥앙금을 쌀가루를 활용한 쌀앙금으로 개발하고자 하였다. 쌀앙금 제조시 품질특성과 관능특성에 가장 크게 영향을 미칠 수 있는 쌀가루와 설탕 함량을 독립변수로 하여 쌀앙금의 최적 제조조건을 도출해 내고자 반응표면분석법(RSM: response surface methodology) 을 실시하였으며, 쌀가루로 제조한 쌀앙금의 이화학적 특성, 기계적 특성 및 관능특성 등의 분석을 실시하였다.
- 2011). 보편화된 팥앙금은 팥을 주재료로 오랜 제조시간이 소요되는 반면(Rho 2007), 본 연구에서 개발하고자 하는 쌀앙금은 전분질 재료로 쌀가루를 주재료로 하고, 단백질 재료로 콩가루를 혼합하여 프리믹스화 한것에 물을 넣고 끓여 단시간 호화시키는 과정으로 간편하게 제조하면서도 팥앙금과 점도와 당도, 색도 등이 유사하며 기호도도 우수하도록 개발하고자 한다. 또한 쌀앙금은 쌀가루를 주재료로 하여 단팥과 같은 색을 내기 위해 cyanidin-3-glucoside와 malvidin-3-glucoside와 같은 안토시아닌 색소배 당체가 주성분이며(Yoon et al.
- 본 연구에서는 쌀 소비의 증가를 유도하고 건강에도 도움이 되는 식품으로 일반적으로 팥으로 제조되는 팥앙금 대신 쌀가루 및 기타 전분질 재료와 단백질 재료를 이용한 쌀앙 금을 제조하고자 반응표면분석법을 통해 품질특성 및 관능 특성을 분석하여 쌀앙금 제조 배합비를 최적화하고자 하였다. 쌀가루와 설탕 함량을 독립변수로 설정하였고, 예비실험을 통해 쌀가루 15-95 g과 설탕 20-120 g을 최소 및 최대범위로 하여 분석을 실시하였다.
- 쌀가루의 최적값은 중앙점보다 낮았고 설탕은 중앙점에 근접한 값으로 쌀앙금은 시판중인 일반 팥앙금과 비슷한 단맛과 점성이 낮아 약간의 부드러운 제품을 선호하는 것을 알 수 있었다. 쌀, 보리, 흑미, 대두 등을 이용하여 만든 쌀앙금은 품질특성과 관능특성 면에서의 경쟁력이 있다고 판단되며 영양학적으로도 우수한 새로운 쌀 가공제품의 개발 가능성을 확인하였다.
제안 방법
- 실험의 객관성을 보장하고 정밀도를 증가시키기 위하여 균형불완전 블럭계획(BIBD: balanced incomplete block design)을 사용하여 랜덤화(randomization), 블록화(blocking)하여 관능검사를 실시하였다. 20명의 관능요원이 10가지 시료 중 5가지의 시료를 평가하도록 하였으며 관능검사 항목은 색(color), 윤기(glossiness), 이취(off-flavor), 단맛(sweetness), 된 정도 (thickness), 전체적 기호도(overall acceptability) 6개 항목을 7점 만점의 기호도검사로 평가하여 기호도가 높을수록 높은 점수를 주도록 하였다.
- 이에 따라 각 요인의 범위를 입력하여 총 10개의 실험점이 도출되었고 그 중 반복 설정을 위해 2개의 반복점이 선택되었다. 각 성분들의 반응을 보기 위해서는 perturbation plot과 contour plot, response surface plot을 이용하였다.
- , Mineapomis, MN, USA) 프로그램을 사용하여 반응표면실험계획법(RSM)의 중심합성계획법(central composite design)에 따라 실험을 설계하였다. 독립변수로는 쌀앙금의 품질특성과 관능특성에 영향을 미칠 수 있는 쌀가루와 설탕의 함량을 2개의 요인으로 정하였다. 첨가량의 각 요인의 최소 및 최대 범위는 예비실험을 통해 각각 쌀가루 15-95 g, 설탕 20-120 g으로 설정하였고, 종속변수로는 당도, 점도, 수분함량, 색도, 관능특성(색, 윤기, 이취, 단맛, 된 정도, 전체적 기호도)으로 정하고 분석을 실시하였다.
- 0, SPSS Institute, Chicago, USA)을 사용하여 통계처리 하였다. 또한 Design Expert 8 (State-Easy Co., Minneapolis, MN, USA) 프로그램을 사용하여 반응표면분석을 실시하였다. 수치최적화를 통해 제시된 최적점(solution) 중 다음의 식에 기준하여 적합도(desirability)를 구하고 가장 높은 적합도를 나타내는 최적점을 채택하였다.
- 쌀앙금의 관능검사는 관능평가에 대한 기본적인 방법론에 대해 수업을 들은 원광대학교 식품영양학과 대학생 20명을 panel로 선정하였다. 모든 시료는 제조 후 3시간 실온에서 방치한 후 종이컵에 일정량을 담아 시료를 평가하는데 필요한 숟가락과 함께 제공하였으며 시료 번호는 난수표를 이용하여 3자리 숫자로 표시하였고 물과 함께 제공하였다. 실험의 객관성을 보장하고 정밀도를 증가시키기 위하여 균형불완전 블럭계획(BIBD: balanced incomplete block design)을 사용하여 랜덤화(randomization), 블록화(blocking)하여 관능검사를 실시하였다.
- , Minneapolis, MN, USA) 프로그램을 사용하여 반응표면분석을 실시하였다. 수치최적화를 통해 제시된 최적점(solution) 중 다음의 식에 기준하여 적합도(desirability)를 구하고 가장 높은 적합도를 나타내는 최적점을 채택하였다.
- 모든 시료는 제조 후 3시간 실온에서 방치한 후 종이컵에 일정량을 담아 시료를 평가하는데 필요한 숟가락과 함께 제공하였으며 시료 번호는 난수표를 이용하여 3자리 숫자로 표시하였고 물과 함께 제공하였다. 실험의 객관성을 보장하고 정밀도를 증가시키기 위하여 균형불완전 블럭계획(BIBD: balanced incomplete block design)을 사용하여 랜덤화(randomization), 블록화(blocking)하여 관능검사를 실시하였다. 20명의 관능요원이 10가지 시료 중 5가지의 시료를 평가하도록 하였으며 관능검사 항목은 색(color), 윤기(glossiness), 이취(off-flavor), 단맛(sweetness), 된 정도 (thickness), 전체적 기호도(overall acceptability) 6개 항목을 7점 만점의 기호도검사로 평가하여 기호도가 높을수록 높은 점수를 주도록 하였다.
- 본 연구에서는 쌀 소비의 증가를 유도하고 건강에도 도움이 되는 식품으로 일반적으로 팥으로 제조되는 팥앙금 대신 쌀가루 및 기타 전분질 재료와 단백질 재료를 이용한 쌀앙 금을 제조하고자 반응표면분석법을 통해 품질특성 및 관능 특성을 분석하여 쌀앙금 제조 배합비를 최적화하고자 하였다. 쌀가루와 설탕 함량을 독립변수로 설정하였고, 예비실험을 통해 쌀가루 15-95 g과 설탕 20-120 g을 최소 및 최대범위로 하여 분석을 실시하였다. 전분질 재료로 사용되는 멥쌀가루, 흑미가루, 보리가루의 호화특성을 측정한 결과, 가공적성을 나타내는데 지표로 사용되는 Breakdown은 쌀가루가 105.
- 따라서 본 연구에서는 새로운 쌀 가공식품 활성화 방안으로 최근 수요가 늘어나고 있는 단팥앙금을 쌀가루를 활용한 쌀앙금으로 개발하고자 하였다. 쌀앙금 제조시 품질특성과 관능특성에 가장 크게 영향을 미칠 수 있는 쌀가루와 설탕 함량을 독립변수로 하여 쌀앙금의 최적 제조조건을 도출해 내고자 반응표면분석법(RSM: response surface methodology) 을 실시하였으며, 쌀가루로 제조한 쌀앙금의 이화학적 특성, 기계적 특성 및 관능특성 등의 분석을 실시하였다.
- 쌀앙금에 사용한 전분질재료의 호화특성은 신속점도측정기(Rapid Viscosity Analyzer RVA-4, Newport Scientific, Narrabeen, Australia)를 이용하여 측정하였다(Park et al. 2006). 알류미늄 캔에 시료 3 g과 증류수 25 mL를 넣은 후 50oC에서 1분간 유지한 다음 95oC로 가열하고 95oC에서 2.
- 쌀앙금의 색도는 색차계(Chromameter CR-300, Minolta, Osaka, Japan)를 사용하여 명도(L값,) 적색도(a값), 황색도(b값)으로 나타내었으며, 각각 3회 반복 측정하여 평균값으로 나타내었다. 이 때 사용한 표준 백색판의 값은 L값 96.
- 쌀앙금의 수분함량은 적외선 수분측정기(MLB 50-3, KERN, Balingen, Germany)를 이용하여 3회 반복 측정한 후 평균값을 나타냈다.
- 쌀앙금의 최적화는 독립변수인 쌀가루, 설탕의 배합 범위 안에서 최적 재료배합비를 도출하기 위해 관능검사 항목들 중 유의적인 결과를 나타낸 색, 단맛, 된 정도, 전체적 기호도를 최대로 범위를 설정한 후 정준 분석의 수치 최적화를 도출하였다. 그 중 가장 높은 적합도를 나타낸 지점을 지점 예측을 통해 최적점으로 선정하였다[Figure 3, 4].
- 독립변수로는 쌀앙금의 품질특성과 관능특성에 영향을 미칠 수 있는 쌀가루와 설탕의 함량을 2개의 요인으로 정하였다. 첨가량의 각 요인의 최소 및 최대 범위는 예비실험을 통해 각각 쌀가루 15-95 g, 설탕 20-120 g으로 설정하였고, 종속변수로는 당도, 점도, 수분함량, 색도, 관능특성(색, 윤기, 이취, 단맛, 된 정도, 전체적 기호도)으로 정하고 분석을 실시하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용된 쌀가루는 국내산 밥쌀용 멥쌀을 150 μm 이하로 건식제분하여 [(주)개미산업] 사용하였으며, 파밍하우스에서 구입한 멥쌀흑미가루(Jeonnam, Korea), 보리가루(Jeonnam, Korea), 팜지오에서 구매한 개척2호 콩가루(Seoul, Korea), 삼양사에서 구입한 백설탕(Gyeonggido, Korea), 삼양제넥스에서 구입한 가루엿P(Seoul, Korea), 해표에서 구매한 소금(Seoul, Korea) 정제수 등을 사용하였다.
- 쌀앙금의 관능검사는 관능평가에 대한 기본적인 방법론에 대해 수업을 들은 원광대학교 식품영양학과 대학생 20명을 panel로 선정하였다. 모든 시료는 제조 후 3시간 실온에서 방치한 후 종이컵에 일정량을 담아 시료를 평가하는데 필요한 숟가락과 함께 제공하였으며 시료 번호는 난수표를 이용하여 3자리 숫자로 표시하였고 물과 함께 제공하였다.
데이터처리
- 모든 실험은 3회 이상 반복하였으며 SPSS program (SPSS 19.0, SPSS Institute, Chicago, USA)을 사용하여 통계처리 하였다. 또한 Design Expert 8 (State-Easy Co.
이론/모형
- 쌀앙금의 최적 배합비를 설정하기 위해 Design Expert 8(State-Easy Co., Mineapomis, MN, USA) 프로그램을 사용하여 반응표면실험계획법(RSM)의 중심합성계획법(central composite design)에 따라 실험을 설계하였다. 독립변수로는 쌀앙금의 품질특성과 관능특성에 영향을 미칠 수 있는 쌀가루와 설탕의 함량을 2개의 요인으로 정하였다.
성능/효과
- (a)를 예측하는 모델은 서로 상호작용하는 quadratic model이 채택되었고 회귀변동에 대한 매우 높은 신뢰도를 갖고 있으며 모델의 적합성이 인정되었다(p<0.0002, R2 =0.9934).
- 2009). 가공적성을 나타내는 지표로 사용되는 붕괴점도(breakdown)은 쌀가루 105.73 RVU, 보리가루 91.61 RVU, 흑미가루 58.39 RVU순으로 나타나 쌀가루가 가공하기에 가장 용이할 것으로 보이며, 젤 형성과 밀접한 관계를 나타내는 setback은 흑미가루 99.40 RVU, 보리가루 19.57 RVU, 쌀가루 5.86 RVU순으로 나타나 흑미가루가 젤 형성과 노화에 더 많은 영향을 줄 것으로 판단된다.
- 쌀가루 함량이 많아질수록 황색도(b값)와 적색도(a값)는 증가하는 경향을 보였다. 관능특성 중에서 색, 단맛, 된 정도, 전체적 기호도는 쌀가루, 설탕 첨가량에 대하여 서로 교호작용하는 2차 방정식 모델의 적합성이 인정되었다. 색의 기호도는 쌀가루 함량이 많아질수록 중앙점 이상에서 크게 떨어졌고, 단맛에 대한 기호도는 쌀가루, 설탕 첨가량이 중앙점 수준 이상으로 증가하면 감소하였는데 두 요인의 양이 적정 수준을 넘게 되면 오히려 기호도를 감소시킨다는 것을 알 수 있었다.
- 당도는 설탕 함량이 증가할수록 유의적으로 증가하였으며, 수분함량은 쌀가루와 설탕 함량이 증가할수록 유의적으로 감소하였고 (p<0.0002), 점도는 쌀가루의 첨가량이 많아질수록 높아지는 경향을 나타냈다(p<0.0185).
- 당도는 쌀가루와 설탕의 양을 변수로 하여 각각 독립적으로 작용하는 선형모형(linear model)의 적합성이 인정되었으며 (p<0.0002) 두 변수에 의해 91.47%의 높은 설명력을 보였다 [Table 4].
- 명도(L)에 대한 회귀식의 적합성이 매우 유의하다고 인정되었고(p<0.0001), 97%이상의 높은 설명력을 나타냈다[Table 4].
- 0249)에서 쌀가루와 설탕의 첨가량이 서로 교호작용을 하는 quadratic model이 결정되었다[Table 6]. 색, 이취, 단맛, 전체적 기호도는 유의수준 5%이내에서, 된 정도는 1%이내에서 모델의 적합성이 인정되었고 윤기는 유의적인 결과를 나타내지 않았다[Table 6]. 색에 대한 기호도는 중앙점 이상으로 쌀가루 첨가량이 증가하게 되면 크게 떨어지는 것으로 나타났다[Figure 2].
- 관능특성 중에서 색, 단맛, 된 정도, 전체적 기호도는 쌀가루, 설탕 첨가량에 대하여 서로 교호작용하는 2차 방정식 모델의 적합성이 인정되었다. 색의 기호도는 쌀가루 함량이 많아질수록 중앙점 이상에서 크게 떨어졌고, 단맛에 대한 기호도는 쌀가루, 설탕 첨가량이 중앙점 수준 이상으로 증가하면 감소하였는데 두 요인의 양이 적정 수준을 넘게 되면 오히려 기호도를 감소시킨다는 것을 알 수 있었다. 쌀가루 함량이 높아질 수록된 정도에 대한 기호도는 감소하였으며 전체적 기호도는 쌀가루 함량이 중앙점 이상 증가하면 감소하였고, 설탕첨가량이 증가함에 따라 증가하다 중앙점 이상을 지나면서 감소하는 것으로 나타났다.
- 9584), 쌀가루 첨가량이 증가할수록 감소하였다 [Table 6, Figure 2]. 쌀가루 첨가량이 중앙점 이상으로 증가하게 되면 전체적 기호도는 감소하는 것으로 나타났으며 설탕 첨가량이 증가할수록 기호도는 증가하다가 중앙점 이상을 지나면서 감소하는 것으로 나타났다[Table 6, Figure 2].
- 색의 기호도는 쌀가루 함량이 많아질수록 중앙점 이상에서 크게 떨어졌고, 단맛에 대한 기호도는 쌀가루, 설탕 첨가량이 중앙점 수준 이상으로 증가하면 감소하였는데 두 요인의 양이 적정 수준을 넘게 되면 오히려 기호도를 감소시킨다는 것을 알 수 있었다. 쌀가루 함량이 높아질 수록된 정도에 대한 기호도는 감소하였으며 전체적 기호도는 쌀가루 함량이 중앙점 이상 증가하면 감소하였고, 설탕첨가량이 증가함에 따라 증가하다 중앙점 이상을 지나면서 감소하는 것으로 나타났다. 이상의 결과를 통해 쌀앙금의 예측된 최적 배합비율은 쌀가루 45.
- 95 g으로 최적점을 구할 수 있었다. 쌀가루의 최적값은 중앙점보다 낮았고 설탕은 중앙점에 근접한 값으로 쌀앙금은 시판중인 일반 팥앙금과 비슷한 단맛과 점성이 낮아 약간의 부드러운 제품을 선호하는 것을 알 수 있었다. 쌀, 보리, 흑미, 대두 등을 이용하여 만든 쌀앙금은 품질특성과 관능특성 면에서의 경쟁력이 있다고 판단되며 영양학적으로도 우수한 새로운 쌀 가공제품의 개발 가능성을 확인하였다.
- 쌀가루와 설탕의 첨가량이 중앙점 수준 이상으로 증가하면 단맛에 대한 기호도는 감소하는 경향을 나타냈다[Figure 2]. 쌀앙금의 된 정도에 대한 기호도는 95%이상의 높은 설명력을 나타냈고(R2 =0.9584), 쌀가루 첨가량이 증가할수록 감소하였다 [Table 6, Figure 2]. 쌀가루 첨가량이 중앙점 이상으로 증가하게 되면 전체적 기호도는 감소하는 것으로 나타났으며 설탕 첨가량이 증가할수록 기호도는 증가하다가 중앙점 이상을 지나면서 감소하는 것으로 나타났다[Table 6, Figure 2].
- 쌀앙금의 색, 윤기, 이취, 단맛, 된 정도, 전체적 기호도를 7점 척도법으로 평가한 관능평가 결과[Table 5]는 색 (p<0.0168), 단맛(p<0.0399), 된 정도(p<0.0073) 및 전체적 기호도(p<0.0249)에서 쌀가루와 설탕의 첨가량이 서로 교호작용을 하는 quadratic model이 결정되었다[Table 6].
- 쌀가루와 설탕은 모두 친수성이 큰 재료로 쌀가루와 설탕의 첨가량이 증가할수록 쌀앙금의 수분함량은 감소하는 경향이었다[Table 4, Figure 1]. 쌀앙금의 수분함량에 쌀가루보다는 설탕이 조금 더 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이는 설탕의 친수성이 쌀가루보다 커서 결합수로 수분을 끌어당겨 쌀앙금의 수분함량이 감소하는 것으로 생각되며 대추 정과 제조 연구(Hong et al.
- 쌀앙금의 점도는 두 개의 변수가 점도에 독립적으로 영향을 미치는 선형모델이 예측되었으며 모델의 적합성이 통계적으로 유의하다고 인정되었다(p<0.0185, R2 =0.6803).
- 이들 전분질 재료와 콩비린내와 비영양성분인 트립신인히비터를 제거한 단백질 재료인 개척2호 콩가루를 배합하여 쌀앙금을 제조하고 품질 특성을 측정한 결과, 당도(p<0.0002), 점도(p<0.0185), 수분 함량(p<0.0001), 명도(L값, p<0.0001)는 모두 쌀가루와 설탕 함량에 대해 선형모델(linear model)의 적합성이 인정되었고, 적색도(a값, p<0.0002)는 쌀가루와 설탕 함량이 서로 상호작용하는 2차 방정식 모델의 적합성이 인정되었다.
- 쌀가루 함량이 높아질 수록된 정도에 대한 기호도는 감소하였으며 전체적 기호도는 쌀가루 함량이 중앙점 이상 증가하면 감소하였고, 설탕첨가량이 증가함에 따라 증가하다 중앙점 이상을 지나면서 감소하는 것으로 나타났다. 이상의 결과를 통해 쌀앙금의 예측된 최적 배합비율은 쌀가루 45.38 g, 설탕 77.95 g으로 최적점을 구할 수 있었다. 쌀가루의 최적값은 중앙점보다 낮았고 설탕은 중앙점에 근접한 값으로 쌀앙금은 시판중인 일반 팥앙금과 비슷한 단맛과 점성이 낮아 약간의 부드러운 제품을 선호하는 것을 알 수 있었다.
- 쌀가루와 설탕 함량을 독립변수로 설정하였고, 예비실험을 통해 쌀가루 15-95 g과 설탕 20-120 g을 최소 및 최대범위로 하여 분석을 실시하였다. 전분질 재료로 사용되는 멥쌀가루, 흑미가루, 보리가루의 호화특성을 측정한 결과, 가공적성을 나타내는데 지표로 사용되는 Breakdown은 쌀가루가 105.73 RVU로 가장 높아 쌀가루를 주재료로 이용하여 가공하기가 가장 용이할 것으로 판단되었다. 이들 전분질 재료와 콩비린내와 비영양성분인 트립신인히비터를 제거한 단백질 재료인 개척2호 콩가루를 배합하여 쌀앙금을 제조하고 품질 특성을 측정한 결과, 당도(p<0.
- 그 중 가장 높은 적합도를 나타낸 지점을 지점 예측을 통해 최적점으로 선정하였다[Figure 3, 4]. 최적점으로 예측된 최적값은 쌀가루는 45.38 g, 설탕은 77.95 g이었다.
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