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문제 정의
- 본 연구는 아로니아의 활용도를 다양화하기 위하여 아로니아 동결건조 분말을 첨가한 스펀지케이크를 제조하였다. 아로니아 동결건조 분말의 대체 비율에 따른 물리화학적(pH, 수분함량, 색도, 물성 등) 및 관능적 품질 특성을 비교함으로써 아로니아 분말의 최적 혼합비율을 찾고 새로운 건강기능성 스펀지케이크의 개발 가능성과 기초자료를 제시하고자 하였다.
- 본 연구는 아로니아의 활용도를 다양화하기 위하여 아로니아 동결건조 분말을 첨가한 스펀지케이크를 제조하였다. 아로니아 동결건조 분말의 대체 비율에 따른 물리화학적(pH, 수분함량, 색도, 물성 등) 및 관능적 품질 특성을 비교함으로써 아로니아 분말의 최적 혼합비율을 찾고 새로운 건강기능성 스펀지케이크의 개발 가능성과 기초자료를 제시하고자 하였다.
제안 방법
- 스펀지케이크의 관능평가는 관능평가 경험이 있는 식품공학과 학생 40명을 대상으로 본 실험의 목적과 평가방법 및 평가항목에 대해 설명한 후 기호도 조사를 실시하였다. 9점 척도법(1점: 매우 싫다, 4점: 좋지도 싫지도 않다, 9점: 매우 좋다)을 사용하였고 평가 항목은 색(color), 향(flavor), 맛(taste), 조직감(texture), 입안에서의 느낌(mouthfeel) 및 전반적인 기호도(overall acceptability)로 나누어 모두 6가지 항목을 평가하였다. 스펀지케이크의 건조 최소화를 위해 제조한 후 1시간 방냉하여 바깥쪽 1 cm를 제거한 후 30분 이내로 사용하였다.
- 시료는 동일크기(3×3×3 cm)로 자르고 편견을 최소화하기 위하여 무작위로 조합된 세자리 난수표로 구분하여 직경 25 cm 일회용 접시에 담아서 제공하였으며, 제시 순서는 패널마다 랜덤하게 제공하였다. 각 시료 테스트 후제공된 물로 입안을 헹구어 입에 남는 감각을 제거하고 다음 시료를 평가하도록 하였다.
- 케이크의 내부(crumb) 5 g을 45 mL 증류수와 혼합하여 vortex mixer (AAH360115U, Lab Companion, Seoul, Korea)로 1분간 균질화 시킨 후 homogenizer (AM-7,Ace homogenizer, NihonSeiki, Osaka, Japan)를 이용하여 1,000 rpm에서 1분간 균질화하였다. 그 후 pH meter (InoLab pH 7110, WTW, Weilheim, Germany)를 이용하여 각각 다른 시료로 5회 측정하여 평균값을 구하였다. 반죽의 비중(specific gravity)은 American Association of Cereal Chemists (AACC) method 10-15(30)따라 반죽이 완성된 후 물에 대한 반죽 무게의 비로 나타내었다.
- 본 연구에서는 아로니아 분말 2, 4, 6, 8, 10% 첨가한 스펀지케이크를 제조한 후 반죽의 비중, 케이크의 pH, 수분함량, 굽기손실, 비체적 및 높이, 부피지수 및 대칭성지수, 색도, 항산화능,기계적 조직감, 관능특성을 조사하였다. 아로니아 분말의 첨가량이 증가할수록 반죽의 비중과 스펀지케이크의 굽기손실률이 증가하였다.
- 색도는 실온까지 식힌 스펀지케이크를 6×6×1 cm 크기로 자른 후 색도계(CR-400 series, Minolta, Osaka, Japan)를 이용하여 다른 시료 3가지를 각각 3회 반복 측정하고 평균값을 내었으며, Hunter scale에 의한 명도(L, lightness), 적색도(a, redness), 황색도(b, yellowness)값으로 나타내었다.
- 수분함량은 케이크의 껍질(crust)을 제거한 후 약 5g씩 시료를 취하여 105oC 상압가열건조법(29)을 이용하여 각각 다른 시료로 5회 측정하였다. 굽기손실(baking loss)은 반죽무게와 케이크무게를 이용하여 결정하였다(31).
- 스펀지케이크는 Kim과 Lee(28)의 방법을 변형하여 제조하였다. 스펀지케이크 배합비는 Table 1과 같이 박력분 중량을 기준으로 아로니아 분말을 0-10% 첨가하였다. 먼저 mixing bowl에 계란을 저속으로 1분간 반죽기(YSM12, Youngsong Food Machinery Co.
- 스펀지케이크는 Kim과 Lee(28)의 방법을 변형하여 제조하였다. 스펀지케이크 배합비는 Table 1과 같이 박력분 중량을 기준으로 아로니아 분말을 0-10% 첨가하였다.
- 스펀지케이크의 관능평가는 관능평가 경험이 있는 식품공학과 학생 40명을 대상으로 본 실험의 목적과 평가방법 및 평가항목에 대해 설명한 후 기호도 조사를 실시하였다. 9점 척도법(1점: 매우 싫다, 4점: 좋지도 싫지도 않다, 9점: 매우 좋다)을 사용하였고 평가 항목은 색(color), 향(flavor), 맛(taste), 조직감(texture), 입안에서의 느낌(mouthfeel) 및 전반적인 기호도(overall acceptability)로 나누어 모두 6가지 항목을 평가하였다.
- 시료는 동일크기(3×3×3 cm)로 자르고 편견을 최소화하기 위하여 무작위로 조합된 세자리 난수표로 구분하여 직경 25 cm 일회용 접시에 담아서 제공하였으며, 제시 순서는 패널마다 랜덤하게 제공하였다.
- 아로니아 분말을 첨가한 스펀지케이크의 조직감은 실온에서 1시간 동안 냉각하여 경도(hardness), 응집성(cohesiveness), 탄력성 (springness), 씹힘성(chewiness), 검성(gumminess), 복원성(resilience) 을 측정하였다. 시료의 크기는 겉껍질을 제거한 후 가로, 세로 및 높이가 각각 50, 50, 35 mm가 되도록 잘라준 후 texture analyzer (TA-XT Express, Stable Micro Systems Ltd., Godalming, UK)를 사용하여 측정하였으며, TPA (texture profile analysis) 분석 방법을 이용하여 각 10회 반복 측정하여 평균값을 구하였다. 분석 조건은 pre-test speed 2.
- 아로니아 분말을 첨가한 스펀지케이크의 조직감은 실온에서 1시간 동안 냉각하여 경도(hardness), 응집성(cohesiveness), 탄력성 (springness), 씹힘성(chewiness), 검성(gumminess), 복원성(resilience) 을 측정하였다. 시료의 크기는 겉껍질을 제거한 후 가로, 세로 및 높이가 각각 50, 50, 35 mm가 되도록 잘라준 후 texture analyzer (TA-XT Express, Stable Micro Systems Ltd.
- 아로니아 분말의 일반성분은 수분, 조단백질, 조지방, 조회분을 측정하였다. 아로니아 분말의 수분 함량은 4.
- 97이었다. 외관촬영은 디지털 사진기(VLUU ST600, Samsung, Seoul, Korea)를 사용하였으며, 같은 시간, 장소, 조명에서 시료와 사진기의 거리를 동일하게 하여 외관의 색도를 비교하였다.
- 케이크의 비체적(mL/g)은 케이크를 1시간 방냉한 후 종자치환법(32)으로 부피를 측정하고 시료의 무게로 나누어 계산하였다. 케이크의 높이는 케이크의 정중앙 부분을 단면으로 잘라 15 cm자(ruler)를 이용하여 각각 다른 시료로 3회 측정하여 평균값을 구하였다.
- 케이크의 부피지수(volume index) 및 대칭성지수(symmetry index)는 정중앙 부분을 단면으로 자른 후에 AACC method 10-91(33)에 따라 각각 다른 시료로 3회 측정하여 평균값을 구하였다.
- 케이크의 비체적(mL/g)은 케이크를 1시간 방냉한 후 종자치환법(32)으로 부피를 측정하고 시료의 무게로 나누어 계산하였다. 케이크의 높이는 케이크의 정중앙 부분을 단면으로 잘라 15 cm자(ruler)를 이용하여 각각 다른 시료로 3회 측정하여 평균값을 구하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용한 아로니아 분말은 전라도 고창군에서 2016년 생산된 아로니아를 동결건조한 후 분쇄하여 제조한 분말을 상하농원(Gochangberrychon, Chungju, Korea)에서 제공받았다. 스펀지케이크 제조에 사용된 박력밀가루(CJ Cheiljedang Co.
- 본 실험에 사용한 아로니아 분말은 전라도 고창군에서 2016년 생산된 아로니아를 동결건조한 후 분쇄하여 제조한 분말을 상하농원(Gochangberrychon, Chungju, Korea)에서 제공받았다. 스펀지케이크 제조에 사용된 박력밀가루(CJ Cheiljedang Co., Seoul,Korea), 설탕(CJ Cheiljedang Co., Seoul, Korea), 무가염 버터(Maeil Dairy Co., Seoul, Korea), 소금(CJ Cheiljedang Co.,Seoul, Korea) 및 계란(Pulmuone Co, Seoul, Korea) 등은 시중에서 구입하여 사용하였다.
- 스펀지케이크는 다른 종류의 케이크를 제조하기 위한 기본적인 형태로 제빵분야에서 많이 생산되고 있는 대표적인 종류이다. 주재료는 밀가루, 계란, 설탕 및 소금이며, 부재료로 분유, 베이킹파우더, 물 및 우유 등을 사용한다(20). 제빵 분야에서 스펀지케이크는 높은 당 배합비율로 노화가 지연되어 글루텐의 점탄성에 적은 영향을 주고 저장성 또한 우수한 특성이 있다(21,22).
데이터처리
- 실험결과는 SPSS 22.0 (Statistical package for social science,SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 평균값과 표준편차를 계산하고, 분산분석(ANOVA)을 이용하여 p<0.05 수준에서 다중 범위 검정(Duncan’s multiple range test)을 실시하여 시료 간의 유의적인 차이를 검증하였다.
이론/모형
- DPPH 라디칼(radical) 소거능은 Blois의 방법(31)에 따라 DPPH(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl)에 대한 수소공여 효과로 측정하였다. 시료 1g에 methanol을 9 mL를 가하여 실온에서 2시간 추출한 후 3,000 rpm에서 20분간 원심분리 하여 얻은 상등액을 시료용액으로 사용하였다.
- 동결건조된 분말을 AOAC(29)법에 따라 수분 함량은 상압가열건조법, 회분은 550oC에서 직접회화법, 조지방은 Soxhlet 추출법, 그리고 조단백질은 Kjeldahl 법을 이용하여 측정하였다.
- 그 후 pH meter (InoLab pH 7110, WTW, Weilheim, Germany)를 이용하여 각각 다른 시료로 5회 측정하여 평균값을 구하였다. 반죽의 비중(specific gravity)은 American Association of Cereal Chemists (AACC) method 10-15(30)따라 반죽이 완성된 후 물에 대한 반죽 무게의 비로 나타내었다.
성능/효과
- 회복탄력성은 10% 첨가군에서 가장 낮은 값을 나타내었다.DPPH radical 소거능에 대한 항산화활성은 대조군이 가장 낮았고, 아로니아 분말의 첨가량이 많을수록 유의적으로 증가하였다. 관능특성에서는 색을 제외한 모든 항목에서 2% 첨가군이 가장높은 점수를 받았다.
- 높이는 아로니아 분말의 첨가량이 증가할수록 유의적으로 감소하였다(p<0.05).
- 조직감에 대한 기호도는 Table5에서 대조군 보다 경도, 검성, 씹힘성이 모두 높은 값을 나타낸 2% 첨가군이 가장 높은 값을 나타내었다. 대조군에 아로니아 분말을 첨가하여 경도, 검성, 씹힘성이 증가한 요소가 조직감과 임안에서의 느낌에 대한 기호도를 증가시킨 것으로 판단된다.
- 대조군의 DPPH는 23.19%이었고 아로니아 분말 첨가량이 증가할수록 74.55%까지 유의적으로 증가하는 경향을 보였다(p<0.05).
- 일반적으로 pH가 높으면 스펀지케이크의 색도가 어두워지고 기공이 커져 제품에 좋지 않은 영향을 끼친다고 알려져 있다(38). 따라서 본 실험에서 아로니아 분말첨가로 인한 pH의 저하가 최종제품에 부정적 요인이 되지 않을 것으로 판단되었다.
- 반죽의 비중은 대조군이 0.45±0.01으로 가장 낮았고 아로니아분말의 첨가량이 증가할수록 유의적으로 증가하여(p<0.05) 10%첨가군에서는 0.55±0.01으로 가장 높게 나타났다.
- 본 실험에서는 2% 첨가군의 대칭성 지수가 2.70±0.00로가장 높게 나타났으며, 4% 첨가군이 0.48±0.10로 가장 낮은 값으로 나타났다.
- 본 실험의 굽기손실률은 대조군이 8.57%로 가장 낮은 값을 나타내었고 아로니아 분말의 첨가량이 증가할수록 굽기손실률이 유의적으로 증가하였다(p<0.05).
- 본 연구에서 사용된 아로니아 분말의 pH는 3.64±0.02이었으며, 아로니아 분말의 첨가량이 증가할수록 스펀지케이크의 pH가 8.11±0.03에서6.30±0.02으로 유의적으로 감소하였다(p<0.05).
- 수분함량은 대조군, 2, 4, 6, 8% 첨가군 간에 유의적차이가 나타나지 않았다. 비체적, 높이, 부피지수, pH는 아로니아분말 첨가량이 증가할수록 감소하였다. 대칭성지수는 6% 이상을첨가한 첨가군에서는 유의적 차이가 나타나지 않았다.
- 05). 색상을 제외한 모든 항목에서 2% 첨가군이 가장 높았으며, 대조군은 각 항목에서 두 번째로 높은 값을 보였다. 모든 항목을 종합하였을 때 색항목이 대조군의 전반적인 기호도 값에 큰 영향을 준 것으로 사료되고, Table.
- 수분함량은 8% 첨가군이31.93±0.77%로 가장 높았고, 대조군, 2, 4, 6 및 8% 간에는 유의적인 차이가 나타나지 않았으며 10%의 수분함량은 29.28±0.65%로 가장 낮았다(p<0.05).
- 같은 중량의 스펀지케이크에서 부피의 증가로 인한상대적 밀도의 증가 때문인 것으로 판단된다. 스펀지케이크 표면의 색은 첨가량이 많아질수록 겉 표면과 내부의 색이 짙어지는것을 관찰할 수 있었다. Hwang 등(49)은 아로니아의 색소는 가열온도가 높아지고 가열시간이 길어질수록 안정성이 감소하여 안토시아닌 색소가 감소하는 경향을 나타냈다고 보고하였다.
- 스펀지케이크의 crumb의 색도에서 명암을 나타내는 L값은 대조군이73.37±0.55로 가장 높았고 아로니아 분말의 첨가량이 증가할수록42.17±1.08까지 유의적으로 감소하였다(p<0.05).
- 스펀지케이크의 검성(gumminess)과 씹힘성(chewiness)은 모두 아로니아 분말의 첨가량이 증가할수록 값이 유의적으로 증가하였다(p<0.05).
- 아로니아 분말을 대체한 스펀지케이크의 crumb의 색도의 경우 L값과 a값은 아로니아 분말의 첨가량이 증가할수록 증가하는 경향을 보였으나, b값은 아로니아 첨가량이 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. 스펀지케이크의 기계적 조직감은 아로니아 분말 첨가량이 증가할수록 경도와 검성, 씹힘성이 증가하였고, 탄력성은 각 시료간에 유의적 차이가 나타나지 않았다. 회복탄력성은 10% 첨가군에서 가장 낮은 값을 나타내었다.
- 스펀지케이크의 부피지수는 대조군이 19.27±0.06 cm로 가장 높은 값을 보였고, 아로니아 분말을 4% 이상 첨가한 이후로 유의적으로 감소하였다(p<0.05).
- 스펀지케이크의 비체적은 대조군에서 4.15 mL/g으로 가장 높은 값을 보였고, 아로니아 분말의 첨가량이 증가할수록 비체적은 유의적으로 감소하여 10% 첨가군에서는 4.05±0.01 mL/g로 가장 낮았다(p<0.05).
- 스펀지케이크의 색에 대한 기호도는 대조군이 7.55점으로 가장 높았고 아로니아 분말 첨가군과 비교하여 점수에 유의적인 차이가 있었다(p<0.05).
- 아로니아분말 첨가 스펀지케이크의 외관은 아로니아 분말의 첨가량이 증가할수록 색이 점점 짙어지고 부피와 높이가 감소하는 것을 관찰할 수 있었다. 아로니아 분말을 대체한 스펀지케이크의 crumb의 색도의 경우 L값과 a값은 아로니아 분말의 첨가량이 증가할수록 증가하는 경향을 보였으나, b값은 아로니아 첨가량이 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. 스펀지케이크의 기계적 조직감은 아로니아 분말 첨가량이 증가할수록 경도와 검성, 씹힘성이 증가하였고, 탄력성은 각 시료간에 유의적 차이가 나타나지 않았다.
- 03로 가장 낮은 값을 보였다. 아로니아 분말을 첨가한 스펀지케이크의 texture특성을 분석한 결과, 아로니아 분말의 첨가량이 증가할수록 경도, 검성 및씹힘성이 높아져 케이크의 texture로 바람직하지 않은 것으로 나타났고, 특히 10% 첨가군에서 회복탄력성이 다른 첨가군과 비교하여 유의적으로 감소하여 제품의 texture에 좋지 않은 영향을 끼친 것으로 나타났다. Zhang 등(49)은 아스파라거스 분말을 2, 4,6, 8% 첨가한 경우, 부재료의 첨가량이 증가할수록 경도 씹힘성이 증가하는 경향을 나타내었다고 보고하여 본 결과와 일치하는 경향을 나타내었다.
- 아로니아 분말의 수분 함량은 4.84±0.04%, 조단백질의 함량은 0.72±0.3%, 조지방 함량은 8.96±0.1%, 조회분 함량은 2.68±0.02%으로 나타났다.
- 본 연구에서는 아로니아 분말 2, 4, 6, 8, 10% 첨가한 스펀지케이크를 제조한 후 반죽의 비중, 케이크의 pH, 수분함량, 굽기손실, 비체적 및 높이, 부피지수 및 대칭성지수, 색도, 항산화능,기계적 조직감, 관능특성을 조사하였다. 아로니아 분말의 첨가량이 증가할수록 반죽의 비중과 스펀지케이크의 굽기손실률이 증가하였다. 수분함량은 대조군, 2, 4, 6, 8% 첨가군 간에 유의적차이가 나타나지 않았다.
- 대칭성지수는 6% 이상을첨가한 첨가군에서는 유의적 차이가 나타나지 않았다. 아로니아분말 첨가 스펀지케이크의 외관은 아로니아 분말의 첨가량이 증가할수록 색이 점점 짙어지고 부피와 높이가 감소하는 것을 관찰할 수 있었다. 아로니아 분말을 대체한 스펀지케이크의 crumb의 색도의 경우 L값과 a값은 아로니아 분말의 첨가량이 증가할수록 증가하는 경향을 보였으나, b값은 아로니아 첨가량이 증가할수록 감소하는 경향을 보였다.
- 관능특성에서는 색을 제외한 모든 항목에서 2% 첨가군이 가장높은 점수를 받았다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때 아로니아 분말을 2% 첨가할 경우, 아로니아의 생리활성기능을 향상시키고,기존 스펀지케이크와 비교하여 품질변화를 최소화 할 수 있을 것으로 판단된다.
- 적색도를나타내는 a값은 2% 첨가군이 −1.60±0.10로 가장 낮은 값을 보였고, 아로니아 분말을 4%이상 첨가한 첨가군에서 첨가량이 증가할수록 a값이 유의적으로 증가하였다(p<0.05).
- 회복탄력성(resilience)은 대조군과 2, 4, 6, 8% 첨가군 간에 유의적 차이가 나타나지 않았고, 10% 첨가군이 0.42±0.03로 가장 낮은 값을 보였다.
후속연구
- 한편 Nabasree 등(60)이 연구한 결과에 따르면 조사한 항산화방법에 따라 항산화 효과가 상이하며, 항산화 효과와 총 페놀함량 및 플라보노이드 함량과는 어떤 상관성을 찾기 어렵다고 보고하였다. 따라서 기능성 식품으로 개발하기 위해서는 동물실험 및 인체시험 등의 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
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