반응표면분석법을 이용한 넙치 첨가 어묵면의 품질 특성 및 제조조건 최적화 Quality Characteristics and Optimization of Fish-Meat Noodle Formulation Added with Olive Flounder (Paralichthys olivaceus) Using Response Surface Methodology원문보기
The purpose of this study was to optimize the formulation for fish-meat noodles added with farmed olive flounder (Paralichthys olivaceus) using response surface methodology. Fish-meat (surimi) from P. olivaceus was prepared by a traditional washing process. Independent variables were Alaska pollack,...
The purpose of this study was to optimize the formulation for fish-meat noodles added with farmed olive flounder (Paralichthys olivaceus) using response surface methodology. Fish-meat (surimi) from P. olivaceus was prepared by a traditional washing process. Independent variables were Alaska pollack, fish-meat from P. olivaceus, and starch, whereas dependent variables were whiteness and texture. The results for whiteness and texture produced very significant values for whiteness (P<0.001), strength (P<0.001), hardness (P<0.05), breaking force (P<0.001), chewiness (P<0.001), brittleness (P<0.001), extensibility force (P<0.001), and extensibility distance (P<0.05). The optimal formula for fish-meat noodle was addition of 72.00 g Alaska pollack, 11.59 g P. olivaceus, and 15.86 g starch. Experimental values of whiteness, strength, hardness, breaking force, chewiness, brittleness, extensibility force, and extensibility distance under optimal conditions were $59.01{\pm}0.53$, $708.22{\pm}54.12g/cm^2$, $1,390.07{\pm}67.70g/cm^2$, $3,622.77{\pm}92.52g$, $2,686.94{\pm}103.22g$, $278,578.31{\pm}10,150.22g$, $52.22{\pm}2.97g$, $24.14{\pm}3.55mm$, respectively.
The purpose of this study was to optimize the formulation for fish-meat noodles added with farmed olive flounder (Paralichthys olivaceus) using response surface methodology. Fish-meat (surimi) from P. olivaceus was prepared by a traditional washing process. Independent variables were Alaska pollack, fish-meat from P. olivaceus, and starch, whereas dependent variables were whiteness and texture. The results for whiteness and texture produced very significant values for whiteness (P<0.001), strength (P<0.001), hardness (P<0.05), breaking force (P<0.001), chewiness (P<0.001), brittleness (P<0.001), extensibility force (P<0.001), and extensibility distance (P<0.05). The optimal formula for fish-meat noodle was addition of 72.00 g Alaska pollack, 11.59 g P. olivaceus, and 15.86 g starch. Experimental values of whiteness, strength, hardness, breaking force, chewiness, brittleness, extensibility force, and extensibility distance under optimal conditions were $59.01{\pm}0.53$, $708.22{\pm}54.12g/cm^2$, $1,390.07{\pm}67.70g/cm^2$, $3,622.77{\pm}92.52g$, $2,686.94{\pm}103.22g$, $278,578.31{\pm}10,150.22g$, $52.22{\pm}2.97g$, $24.14{\pm}3.55mm$, respectively.
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문제 정의
하지만 어묵면 주원료인 수입산 명태는 최근 북태평양 명태 어업의 부진에 따른 양질의 연육 생산의 어려움으로 수입 의존도가 심화되어(12) 이를 대체하기 위한 다양한 연육 소재에 대한 연구가 진행되고 있다(13-18). 이에 본 연구에서는 수입산 명태의 대체 소재로 연육 및 연제품 소재로서 품질이 우수하고(8-11) 대량 생산이 가능한 국내산 양식 넙치를 어묵면 제조에 이용하여 넙치 첨가 어묵면의 물리적 품질 특성 분석을 통해 넙치 첨가 어묵면의 제조 배합비를 최적화하였다.
제안 방법
본 연구에서는 반응표면분석법을 이용하여 어묵면의 주원료인 넙치, 명태, 전분의 함량이 어묵면의 품질에 미치는 영향을 분석하고 어묵면의 배합비를 최적화하였다. 반응모형에서 명태와 넙치의 함량이 높을수록 어묵면의 백색도, 강도, 경도, 파괴강도, 변형도, 씹힘성, 깨짐성, 신장력, 신장거리가 증가하였고, 전분의 함량이 높을수록 감소하거나 그 영향이 미미한 것으로 나타났다.
어묵면은 20×20×2 mm 크기로 하여 adaptor No. 14를 장착한 Rheometer를 이용하여 mode 21, table speed 60 mm/min, load cell(Max) 10 kg 조건으로 2회 연속 압착하여 탄력성(%), 응집성(%), 씹힘성(g), 깨짐성(g)을 측정하였다.
대상 데이터
본 실험에 사용한 시판명태(Alaska pollack, Theragra chalcogramma) 연육 A급은 부산시 사상구 장림동 소재 (주)늘푸른바다에서 제공받아 -20℃에서 동결 저장하여 사용하였다. 본 실험에 사용한 양식 넙치는 제주산으로 부산 자갈치 어시장에서 구입하여 Kim 등(13)의 방법에 따라 두부, 내장을 제거하고 필렛(fillet) 처리 및 탈피를 한 후 silent cutter(Hanil Co.
본 실험에 사용한 시판명태(Alaska pollack, Theragra chalcogramma) 연육 A급은 부산시 사상구 장림동 소재 (주)늘푸른바다에서 제공받아 -20℃에서 동결 저장하여 사용하였다. 본 실험에 사용한 양식 넙치는 제주산으로 부산 자갈치 어시장에서 구입하여 Kim 등(13)의 방법에 따라 두부, 내장을 제거하고 필렛(fillet) 처리 및 탈피를 한 후 silent cutter(Hanil Co., Ltd., Seoul, Korea)로 마쇄하고 수세와 탈수공정을 반복하여 연육을 제조한 다음 -20℃에서 동결 저장하여 사용하였다.
데이터처리
넙치 첨가 어묵면의 배합비 최적화를 위해 MINITAB statistical software(Version 17, Minitab Ltd., State College, PA, USA) 프로그램을 사용하여 종속변수에 대한 목표 값을 최대값으로 설정하고, 그 범위를 만족시키면서 합성된 만족도(D)를 최대화하는 각각의 인자들의 배합비를 결정하였다. 각각의 인자에 대한 종속변수의 반응표면 값을 3차원 그래프로 나타내기 위해 Maple software(Version 7, Waterloo Maple Inc.
이론/모형
양식산 넙치를 첨가한 어묵면의 제조 배합비 최적화를 위하여 식품의 제조 공정과 신제품 개발 등에서 널리 활용되고 있는 반응표면분석법(RSM, response surface methodology)을 이용하였다(19,20). 본 연구에서는 어묵면의 특성에 영향을 줄 수 있는 인자로 명태(X1), 넙치(X2), 전분(X3)의 함량을 독립변수로 설정하여 중심합성계획(central composite design)에 따라 실험점을 설정하였다(21-24).
성능/효과
1A에 나타내었다. 명태(X1), 넙치(X2)의 상관관계에서 명태, 넙치 함량이 증가할수록 백색도는 증가하였으며, 특히 넙치 함량 증가에 따른 어묵면의 백색도가 직선적으로 크게 증가하는 것으로 나타났는데 이는 넙치 연육의 백색도 값이 명태보다 높아 어묵면 색도에 영향을 미친 것으로 생각된다. Heu 등(10)과 Shin 등(11)의 연구에서 넙치 연제품의 백색 도는 고품질의 명태 SA 등급으로 제조한 연제품보다 우수한 백색도를 가지는 것으로 보고하였다.
1B~1E에 나타내었다. 명태(X1)와 넙치(X2)의 상관관계에서 명태, 넙치의 함량이 증가할수록 어묵면의 강도, 경도, 파괴강도 값이 증가하는 경향을 보였으며, 특히 넙치 함량 증가에 따른 증가폭이 큰 것으로 나타났는데 이는 넙치 연육의 강도, 경도, 파괴강도 값이 명태보다 높아 넙치 첨가가 어묵면의 품질에 영향을 미친것으로 생각된다. Heu 등(10)과 Shin 등(11)의 연구에서 넙치 연제품의 겔 강도는 시판 SA 등급 명태 연육으로 제조한 연제품에 비해 우수한 것으로 보고하였으며, Kim 등(13)은 넙치 연제품의 겔강도는 시판 RA 등급 명태 연육으로 제조한 연제품에 비해 우수하며 FA 등급 명태와 유사한 것으로 보고하였다.
본 연구에서는 반응표면분석법을 이용하여 어묵면의 주원료인 넙치, 명태, 전분의 함량이 어묵면의 품질에 미치는 영향을 분석하고 어묵면의 배합비를 최적화하였다. 반응모형에서 명태와 넙치의 함량이 높을수록 어묵면의 백색도, 강도, 경도, 파괴강도, 변형도, 씹힘성, 깨짐성, 신장력, 신장거리가 증가하였고, 전분의 함량이 높을수록 감소하거나 그 영향이 미미한 것으로 나타났다. 양식산 넙치를 첨가한 어묵면의 주원료 배합비의 최적조건은 명태, 넙치, 전분의 함량 이 각각 명태 72.
Lee와 Park (35)은 조직감의 기계적 특성에 대해 springiness는 쫄깃쫄깃, 응집성은 끈적끈적, 씹힘성은 쫄깃쫄깃, 질김의 표현용어로 정의하였으며, 특히 면류에 있어는 탄력성과 씹힘성이 높을수록 기호도가 증가한다고 보고하였다. 본 연구 결과에서는 넙치 첨가로 어묵면의 조직감이 향상되어 어묵면 제품의 기호도에 긍정적인 영향을 줄 것으로 판단된다.
응집성은 명태(X1), 넙치 (X2) 상관관계에서 명태, 넙치 함량 증가에 따라 최소점까지 감소하다가 증가하는 경향을 보였으며 명태(X1), 전분(X3)의 상관관계에서도 유사한 경향을 나타내었다. 씹힘성과 깨짐성은 명태(X1), 넙치(X2)의 상관관계에서 명태와 넙치가 증가할수록 씹힘성과 깨짐성은 증가하는 경향을 보였으며, 특히 넙치 함량 증가에 따른 증가폭이 큰 것으로 나타났는데 이는 넙치의 연육의 조직감이 명태보다 높아 넙치 참가가 어묵면의 품질에 영향을 미친 것으로 생각된다. Kim 등(13) 은 넙치 연제품의 조직감은 RA 등급 명태 연육으로 제조한 연제품에 비해 우수하고 고급어종인 FA 등급과 유사한 것으로 보고하였다.
8 이상이 되어야 한다고 제시하였다. 어묵면의 명태, 넙치, 전분 함량 배합비 최적화를 위해 회귀식이 R2값이 0.9 이상, P값이 0.05 이하로 나타난 백색도(whiteness), 강도(strength), 경도(hardness), 파괴강도(breaking force), 씹힘성(chewiness), 깨짐성(brittleness), 신장력(extensibility force), 신장거리(extensibility distance)를 만족도 함수(desirability function) 기법을 이용하여 종속변수 값을 최대화로 만족시킬 수 있는 최적 배합비를 산출하였으며, 이때의 배합비는 명태 72.00 g, 넙치 11.59 g 전분 15.86 g인 것으로 나타났다(Fig. 2).
후속연구
55 mm로 나타났다. 이상의 결과로부터 넙치 첨가 어묵면 제조에 있어서 명태, 넙치, 전분의 배합비를 최적화함으로써 품질이 우수한 고부가가치 연제품으로서의 어묵면 제품화가 가능할 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
양식산 넙치 기술 개발의 필요성이 대두된 배경은?
넙치는 가자미목 넙치과에 속하는 바닷물고기로 우리나라 전 연안, 쿠릴열도 사할린 일본 및 발해, 황해, 중국해 연안에 주로 서식하고 있다(1). 그러나 연안의 광범위한 매 립과 환경오염 등으로 인한 자연산 넙치의 어획량이 감소하였으며 이에 양식산 넙치 기술 개발의 필요성이 대두되었다. 국내 양식산 넙치 기술 개발은 1984년 국립수산과학원에서 인공종묘 생산 기술 개발을 시작으로 1990년대 초반부터 본격적인 넙치의 대량 생산이 가능해졌으며, 양식 사료 개발, 품종개량, 양식 시스템의 자동화 등 넙치 양식에 대한 지속적인 연구가 진행되고 있다(2).
식품으로써 넙치의 특징은?
넙치는 다른 어종에 비해 콜라겐과 단백질 함량이 높고 지방질의 함량이 낮아 육질이 담백하여 횟감으로 널리 이용되고 있는 고급 어종 중 하나이다(4). 그러나 이러한 넙치의 소비는 그 이용 범위가 활어회로 한정되어 있으며, 국이나 매운탕 이외 다른 용도로 활용되지 못하고 있어 이를 이용한 다양한 식품 소재로서의 개발이 필요한 실정이다.
어묵 원료인 수입산 명태의 대체 소재가 필요한 이유는?
어묵면은 밀가루 대신 연육을 소재로 정제염, 전분, 기타 부재료 등을 첨가 혼합하여 면 형태로 제조한 수산 연제품으로, 밀가루로 제조한 면제품에 비해 어육 함량이 높은 고단백, 저칼로리 어육 가공품이다. 하지만 어묵면 주원료인 수입산 명태는 최근 북태평양 명태 어업의 부진에 따른 양질의 연육 생산의 어려움으로 수입 의존도가 심화되어(12) 이를 대체하기 위한 다양한 연육 소재에 대한 연구가 진행되고 있다(13-18). 이에 본 연구에서는 수입산 명태의 대체 소재로 연육 및 연제품 소재로서 품질이 우수하고(8-11) 대량 생산이 가능한 국내산 양식 넙치를 어묵면 제조에 이용하여 넙치 첨가 어묵면의 물리적 품질 특성 분석을 통해 넙치 첨가 어묵면의 제조 배합비를 최적화하였다.
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