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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 감미료에 NaCl 첨가 시 단맛의 보강 효과를 고려하여(Chung & Kim 1996) 임신부 입덧을 완화하고 계속된 구역과 구토로 인해 부족한 당과 염을 채워줄 수 있는 생강함초캔디를 개발하고자 한다. 이때 캔디의 특성을 분석하기 위해 이화학적, 기계적 특성을 살펴보고, 반응표면분석법(Response surface methodology, RSM)을 이용해 도출된 실험군은 임신부의 관능평가를 통해 관능적 최적점을 갖는 생강함초캔디의 조리법을 확립하고자 하였다.
- 본 연구는 임신부를 위한 생강과 함초를 이용한 건강지향적 캔디 제품을 개발하고자 하였다. 생강함초캔디를 제조하여 품질 특성을 분석하고 임신부의 관능검사를 통해 도출된 관능적 최적화의 결과를 토대로 생강함초캔디의 최적 제조조건을 산출하였다.
제안 방법
- 품질 최적화는 1950년대 도입되어 최근 Food science와 technology databases에 일반적으로 사용되고 있는 response surface methodolory(Reinheimer 등 2012) 중 중심합성계획법(central composite design)에 따라 설계하였다. 독립변수로는 예비실험을 통해 캔디의 품질에 가장 큰 영향을 주는 생강즙과 소금 두 가지를 요인으로 설정하였으며, 종속변수로는 기계적 검사로 캔디의 명도(lightness, L), 적색도(redness, a) 및 황색도(yellowness, b)의 색도, pH, 염도, 경도(hardness) 및 용해도를 측정하였다. 관능평가 항목은 색(Color), 향(Flavor), 단맛(Sweetness), 짠맛(Saltiness), 매운맛(spiciness), 전반적 기호도(Overall acceptability)로 설정하였다.
- 본 연구는 임신부를 위한 생강과 함초를 이용한 건강지향적 캔디 제품을 개발하고자 하였다. 생강함초캔디를 제조하여 품질 특성을 분석하고 임신부의 관능검사를 통해 도출된 관능적 최적화의 결과를 토대로 생강함초캔디의 최적 제조조건을 산출하였다.
- 생강함초캔디의 용해도, 당도 및 염도는 Lee 등 (2006)과 Lee 등(2009)의 실험 방법을 응용하여 실시하였으며 모든 실험은 3회 측정한 후 평균값을 내었다. 용해도는 당도의 변화로 캔디의 용해도를 나타내었으며 6 g(6.
- 생강함초캔디의 제조조건 최적화를 위해 Canonical 모형의 수치 최적화(numerical optimization) 예측값은 독립변수인 생강즙과 소금의 배합 범위 내에서 유의적 결과를 나타낸 색, 향, 전반적인 기호도를 최대로 설정하였다. 지점 예측을 통해 최고의 적합도(desirability)를 나타낸 최적점을 도출하였으며, 최적점으로 도출된 생강함초캔디의 레시피는 생강즙 7.
- 따라서 본 연구에서는 감미료에 NaCl 첨가 시 단맛의 보강 효과를 고려하여(Chung & Kim 1996) 임신부 입덧을 완화하고 계속된 구역과 구토로 인해 부족한 당과 염을 채워줄 수 있는 생강함초캔디를 개발하고자 한다. 이때 캔디의 특성을 분석하기 위해 이화학적, 기계적 특성을 살펴보고, 반응표면분석법(Response surface methodology, RSM)을 이용해 도출된 실험군은 임신부의 관능평가를 통해 관능적 최적점을 갖는 생강함초캔디의 조리법을 확립하고자 하였다.
대상 데이터
- 5%가 잔존한다는 연구를 응용하였다(Beak & Woo 1993). 본 연구에서는 충남 서산에서 재배된 생강을 구입하여 생강 특유의 맛을 표준화하기 위해 생강의 전분을 제거한 후 시료로 사용하였다. 생강함초캔디의 배합 및 제조방법은 도라지캔디(Lee 등 2001)와 결정형캔디(Lee 등 2006)의 제조방법을 참고하여 예비실험을 거쳐, 생강즙 첨가 캔디의 캐러멜화 현상이 더 빨리 나타나는 특성과 성형 가능한 온도를 고려하여 130oC를 최종 온도로 설정하였다.
- 생강함초캔디는 설탕, 소금, 함초, 물엿(맥아당 55%)에 생강즙과 물을 넣어 혼합한 후 서서히 가열하여 디지털 온도계(RT903, Muser Apac Sdn Bhd, Kuala Lumpur, Malaysia)로 최종 온도가 130oC까지 도달하면 성형틀에 주입, 성형하고 식힌 후 실험에 사용하였다.
- 생강함초캔디를 제조하기 위해 생강(국내산), 함초(동아수산, 국내산), 설탕(백설, 국내산), 소금(백설, 국내산), 물엿(오뚜기, 국내산)을 구입하여 사용하였다.
- 본 연구는 숙명여자대학교 생명윤리위원회 심의를 통해 승인(SMWU-1704-HR-008)을 받아 진행하였다. 생강함초캔디의 관능적 최적 레시피를 도출하기 위한 관능검사는 (주)일동후디스에서 운영 중인 ‘후디스맘 아카데미 예비맘 클래스’ 수강생 중 임신초기 또는 입덧 중인 임신부를 대상으로 본 실험의 목적과 취지를 구두와 설명문으로 안내한 후 참여희망 임신부 20명을 대상으로 기호도를 측정하였다. 실험군 중 반복 실험군을 통해 관능적 감각이 부족한 대상은 연구대상에서 제외하고 총 15명을 panel로 선택하였다.
- 생강함초캔디의 관능적 최적 레시피를 도출하기 위한 관능검사는 (주)일동후디스에서 운영 중인 ‘후디스맘 아카데미 예비맘 클래스’ 수강생 중 임신초기 또는 입덧 중인 임신부를 대상으로 본 실험의 목적과 취지를 구두와 설명문으로 안내한 후 참여희망 임신부 20명을 대상으로 기호도를 측정하였다. 실험군 중 반복 실험군을 통해 관능적 감각이 부족한 대상은 연구대상에서 제외하고 총 15명을 panel로 선택하였다. 관능검사 항목은 색(Color), 향(Flavor), 단맛(Sweetness), 짠맛(Saltiness), 매운맛(spiciness), 전반적 기호도(Overall acceptability)의 특성으로 구성하였으며, 7점 척도법으로 기호도가 높을수록 높은 점수를 주도록 하였다.
데이터처리
- 품질 최적화 분석은 독립변수인 생강즙과 소금을 Design Expert 8 통계 프로그 램을 이용하여 양을 선정하였고, 지점 예측(point prediction)을 통해 최적점으로 선정하였다. 각 실험군의 종속변수(용해도, 당도, 염도 및 pH, 색도, 경도, 관능평가)들 간의 관계를 보기 위하여 Perturbation plot과 Response surface 3D plot을 이용하였고, 수치 최적화는 아래의 식과 같이 적합도(desirability)를 구하고 가장 높은 적합도를 나타내는 최적점을 채택하였다(Lee & Joo 2014). 이때 유의적인 영향을 주는 인자를 maximum으로, 유의적이지 않은 인자는 none으로 설정하여 최적의 점을 채택하였다.
- 생강함초캔디 자료의 통계처리는 SPSS 21.0 for Windows(SPSS Inc., Chicago, USA)와 Design Expert 8프로그램을 이용하였다. 품질 최적화 분석은 독립변수인 생강즙과 소금을 Design Expert 8 통계 프로그 램을 이용하여 양을 선정하였고, 지점 예측(point prediction)을 통해 최적점으로 선정하였다.
- 생강함초캔디의 실험 계획, data 분석 및 품질의 최적화 분석은 Design Expert 8(Stat-Easy Co., Minneapolis MN, USA) 프로그램을 사용하였다. 품질 최적화는 1950년대 도입되어 최근 Food science와 technology databases에 일반적으로 사용되고 있는 response surface methodolory(Reinheimer 등 2012) 중 중심합성계획법(central composite design)에 따라 설계하였다.
- , Chicago, USA)와 Design Expert 8프로그램을 이용하였다. 품질 최적화 분석은 독립변수인 생강즙과 소금을 Design Expert 8 통계 프로그 램을 이용하여 양을 선정하였고, 지점 예측(point prediction)을 통해 최적점으로 선정하였다. 각 실험군의 종속변수(용해도, 당도, 염도 및 pH, 색도, 경도, 관능평가)들 간의 관계를 보기 위하여 Perturbation plot과 Response surface 3D plot을 이용하였고, 수치 최적화는 아래의 식과 같이 적합도(desirability)를 구하고 가장 높은 적합도를 나타내는 최적점을 채택하였다(Lee & Joo 2014).
이론/모형
- 본 연구에서는 충남 서산에서 재배된 생강을 구입하여 생강 특유의 맛을 표준화하기 위해 생강의 전분을 제거한 후 시료로 사용하였다. 생강함초캔디의 배합 및 제조방법은 도라지캔디(Lee 등 2001)와 결정형캔디(Lee 등 2006)의 제조방법을 참고하여 예비실험을 거쳐, 생강즙 첨가 캔디의 캐러멜화 현상이 더 빨리 나타나는 특성과 성형 가능한 온도를 고려하여 130oC를 최종 온도로 설정하였다. 세척하고 껍질 벗긴 생강 1 kg을 물 1 kg과 함께 분쇄기(HMF-3100S, Hanil, Seoul, Korea)에 분쇄하여 육질과 즙을 분리한다.
- , Minneapolis MN, USA) 프로그램을 사용하였다. 품질 최적화는 1950년대 도입되어 최근 Food science와 technology databases에 일반적으로 사용되고 있는 response surface methodolory(Reinheimer 등 2012) 중 중심합성계획법(central composite design)에 따라 설계하였다. 독립변수로는 예비실험을 통해 캔디의 품질에 가장 큰 영향을 주는 생강즙과 소금 두 가지를 요인으로 설정하였으며, 종속변수로는 기계적 검사로 캔디의 명도(lightness, L), 적색도(redness, a) 및 황색도(yellowness, b)의 색도, pH, 염도, 경도(hardness) 및 용해도를 측정하였다.
성능/효과
- 3. 임신부를 대상으로 한 생강함초캔디의 관능적인 특성은 색(P＜0.01), 향(P＜0.05), 전반적 기호도(P＜0.05)에서 유의적인 결과를 나타냈고, 모든 항목에서 생강즙과 소금 함량이 증가할수록 기호도가 일정 수준까지 증가하다가 감소하는 경향을 보였으며, quadratic model이 설정되었다.
- 4. 생강즙과 소금의 범위 내에서 모델화에 의해 결정된 반응식을 통해 수치 최적화(numerical optimization)값을 예측한 결과 생강즙 7.37 g과 소금 1.77 g으로 산출되었다.
- 01) Linear model이 설정되었다. 당도와 염도는 5.30∼ 5.40%와 4.45∼4.68%의 범위로 나타났고, Linear model이 결정되었으며 염도는 생강즙과 소금의 첨가량이 증가할수록 유의적으로 증가하였고 5% 이내 수준에서 유의성을 나타냈으나, 당도에서는 생강즙을 첨가할수록 감소하는 것으로 나타났다. pH는 생강즙이 증가할수록 증가하는 경향을 보였으나 유의적인 차이를 보이지 않았다.
- 생강즙의 pH는 5.72, 생강함초캔디의 pH는 6.05∼6.40(Table 2)으로 생강즙의 첨가량이 증가할수록 pH가 증가하는 경향을 보였으나 P-value가 0.1161(R2=0.4594)로 유의적인 차이를 보이지 않았으며, Linear model 이 결정되었다(Table 3).
- 생강함초캔디에 대해 7점 척도로 관능적 품질을 평가한 결과 색 3.73∼5.32, 향 4.05∼5.05, 단맛 3.67∼5.14, 짠맛 3.59∼5.09, 매운맛 3.55∼5.15, 전반적인 기호도는 3.32∼5.45 사이의 범위로 나타났다(Table 4). 관능적 특성 모두에서 독립변수들 간에 교호작용하는 quadratic model이 결정되었고, R2값은 색 0.
- 1. 생강함초캔디의 10개 실험점에 따른 이화학적 실험을 행한 결과 캔디가 용해되는 시간은 13∼15분이 소요되었고, 생강즙의 첨가량이 증가할수록 용해되는 시간이 유의적으로 증가하였으며(P＜0.01) Linear model이 설정되었다. 당도와 염도는 5.
- 생강함초캔디의 관능적 특성 분석을 위해 색, 향, 단맛, 짠맛, 매운맛, 전반적 기호도를 측정한 결과 전체적으로 일정 시점까지 기호도가 증가하다가 다시 감소하는 경향을 보였으며, 흑삼 농축액 첨가 젤 리(Kim 등 2010) 연구에서는 대조군보다 흑삼 농축액 1% 첨가 수준에서 가장 높은 기호도를 보이다가 농도가 증가할수록 감소한다는 연구와 유사한 경향을 보였으나, 본 연구에 비해 매우 낮은 농도에서 기호도가 높게 나타났다. 그 외에도 한약재를 이용
- 2. 생강함초캔디의 색도 중 a와 b값은 2FI model이, L값은 linear model이 선정되었고, a값은 생강즙과 소금의 첨가량이 증가할수록 유의적으로 증가하였으나(P＜0.05), L값은 생강즙과 소금 첨가량이 증가할수록 감소하는 경향을 나타냈으며, b값에서는 생강즙의 첨가량이 감소할수록, 소금 첨가량이 증가할수록 증가하는 경향으로 나타났다. 경도에서는 생강즙이 감소할수록, 소금의 양이 증가할수록 증가하는 경향을 보였고 3,063.
- 생강함초캔디의 이화학적 특성 중 용해도 측정결과에서 생강즙의 첨가량이 증가할수록 용해시간이 증가하였다. 설탕 용액을 가열 후 냉각하면 고무질(rubber) 영역을 지나 유리질(glass)이 형성되는 유리전이(glass transition) 과정을 거쳐 캔디의 물성이 결정되며(Lee 등 2006), 이때 잔류 수분 함량 및 제조방법 등이 영향을 주게 된다(Lee 등 2011).
- 생강함초캔디의 품질 최적화를 위해 각 독립변수의 수치 최적화 예측값은 유의적인 결과로 나타난 색, 향, 전반적 기호도를 최대로 설정하여 생강즙 7.37 g, 소금 1.77 g으로 예측되었다. 도라지를 첨가한 캔디(Lee 등 2001) 연구에서는 도라지 농축액 2%, 도라지 퓨레 20%, 도라지 가루 7%에서 기호도가 높게 나타났다.
- 이상의 결과를 종합해볼 때 생강함초캔디에는 7.37 g의 생강즙과 1.77 g의 소금의 적은 양으로도 임신부의 입덧을 완화시킬 수 있을 것으로 생각된다. 현재 시판되고 있는 임신부용 캔디는 신맛 나는 과일캔디로 pH가 낮고 캔디 섭취의 단점 중 장기적인 산의 노출로 치아 에나멜이 부드러워지고, 치아 마모의 위험으로 임신부의 치아를 더욱 손상시킬 수 있으나(Brand 등 2010) 본 연구에서 개발된 캔디는 치아 손상에도 덜 위해한 임신부용 캔디 제품으로 임신부의 입덧과 속편함에도 효과가 있을 것이라고 사료된다.
후속연구
- 현재 시판되고 있는 임신부용 캔디는 신맛 나는 과일캔디로 pH가 낮고 캔디 섭취의 단점 중 장기적인 산의 노출로 치아 에나멜이 부드러워지고, 치아 마모의 위험으로 임신부의 치아를 더욱 손상시킬 수 있으나(Brand 등 2010) 본 연구에서 개발된 캔디는 치아 손상에도 덜 위해한 임신부용 캔디 제품으로 임신부의 입덧과 속편함에도 효과가 있을 것이라고 사료된다. 그리고 추후 chewy candy 형태 또는 기능성 당을 이용한 임신부용 캔디 연구도 진행되어야 할 것으로 사료되지만 현재 임신부라는 특수집단을 대상으로 한 제품 개발 연구는 아직까지 매우 희소하여 다양한 제품을 개발하고 있지 못한다. 따라서 임신부들이 쉽게 섭취할 수 있는 캔디 및 간식류 등을 임신부의 특성에 맞게 영양적, 기능적으로 우수하며 기호도 측면에서도 우수한 제품의 개발이 필요하고 이는 가치가 있는 연구가 될 것이라고 판단된다.
- 그리고 추후 chewy candy 형태 또는 기능성 당을 이용한 임신부용 캔디 연구도 진행되어야 할 것으로 사료되지만 현재 임신부라는 특수집단을 대상으로 한 제품 개발 연구는 아직까지 매우 희소하여 다양한 제품을 개발하고 있지 못한다. 따라서 임신부들이 쉽게 섭취할 수 있는 캔디 및 간식류 등을 임신부의 특성에 맞게 영양적, 기능적으로 우수하며 기호도 측면에서도 우수한 제품의 개발이 필요하고 이는 가치가 있는 연구가 될 것이라고 판단된다.
- 이러한 결과는 생강가루 첨가 양갱(Han & Kim 2011)과 생강가루 첨가 쿠키 연구 (Lee 등 2015)에서 생강가루 첨가량이 증가할수록 무첨가군에 비해 pH가 유의적으로 증가하였다는 결과와 유사한 경향을 보였으며, 그 외 생강 첨가 샐러드 연구(Jung 등 2013)와 생강 첨가 배즙 연구(Lee 등 2009)에서도 대조군에 비해 생강 첨가량이 증가 할수록 pH값이 높아졌다고 나타나 생강 관련 연구와 유사한 결과로 나타났다. 본 연구결과 생강즙을 첨가한 캔디가 가열에 의한 제조과정의 영향으로 pH가 높아진 것으로 판단되나, 구체적인 이유에 대한 연구가 진행되지 않은 것으로 판단되며 추후 이와 관련된 연구가 진행되어야 할 것으로 판단된다.
- 이상의 결과를 통해 생강함초캔디는 임신부들의 입덧시기에 쉽게 섭취할 수 있는 제품으로 기능적, 영양적 및 품질 기호적인 측면에서 우수한 상품으로 연구 개발하고 기타 기능성 물질을 첨가하여 다양화할 가치가 있는 제품이라고 판단된다.
- 77 g의 소금의 적은 양으로도 임신부의 입덧을 완화시킬 수 있을 것으로 생각된다. 현재 시판되고 있는 임신부용 캔디는 신맛 나는 과일캔디로 pH가 낮고 캔디 섭취의 단점 중 장기적인 산의 노출로 치아 에나멜이 부드러워지고, 치아 마모의 위험으로 임신부의 치아를 더욱 손상시킬 수 있으나(Brand 등 2010) 본 연구에서 개발된 캔디는 치아 손상에도 덜 위해한 임신부용 캔디 제품으로 임신부의 입덧과 속편함에도 효과가 있을 것이라고 사료된다. 그리고 추후 chewy candy 형태 또는 기능성 당을 이용한 임신부용 캔디 연구도 진행되어야 할 것으로 사료되지만 현재 임신부라는 특수집단을 대상으로 한 제품 개발 연구는 아직까지 매우 희소하여 다양한 제품을 개발하고 있지 못한다.
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