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문제 정의
- 그러나 머랭을 기초로 한 제과류에 알룰로스를 이용한 연구(O’Charoen 등 2014) 등이 있을 뿐 아직 제과에 이용한 연구는 많지 않다. 이에 본 연구에서는 저칼로리의 기능성 rare sugar인 알룰로스를 설탕을 대체하여 머핀 제조에 사용하고, 그 특성을 알아보고자 하였다.
제안 방법
- 식품영양학과 대학생 20명을 대상으로 알룰로스 첨가량을 달리하여 제조한 네 종류의 머핀에 대해 관능검사를 실시하였다. 4종류의 머핀을 각각 1개씩 제공하였으며, 9점 척도법을 이용하여 껍질의 갈변도(crust color), 내부갈변도(crumb color), 단면의 부드러운 정도(cross-section softness), 촉촉한 정도(moistness), 강도(hardness), 단맛(sweetness), 쓴맛(bitterness), 풍미(flavor), 전체적 기호도(overall acceptance)를 조사하였다.
- 6구 머핀 팬(70×53×43, 윗지름(mm)×아랫지름(mm)×높이(mm))에 유산지를 깔고 반죽을 70 g씩 취하여 부은 뒤 아랫불과 윗불을 200℃로 예열한 오븐(FDO-7102E, DaeYung Bakery Machinery Ind. Co., Ltd, Korea)에서 25분간 구웠다.
- 머핀의 부피는 좁쌀을 이용하여 종자 치환법(AACC 1983)으로 측정하였고, 이로부터 비용적(mL/g)을 구하였다. 굽기 손실률은 반죽의 무게와 구운 후 머핀의 무게 차이로부터 구하였으며, 높이는 머핀 중앙의 가장 높은 부위로부터 수직으로 잘라 자로 길이를 측정하였다.
- 머핀 내부를 30×30×30 mm로 잘라 경도(hardness), 응집성(cohesiveness), 탄력성(springiness), 씹힘성(chewiness), 부서짐성(brittleness)을 측정하였다.
- 머핀의 texture는 rheometer(Compac-100, Sun Sci. Co Ltd, Tokyo, Japan)를 이용하여 texture profile analysis를 실시하였다.
- 예비 실험을 통해 알룰로스의 양은 전체 설탕 대비 0%(AL0), 25%(AL25), 50%(AL50), 100%(AL100)로 대체하여 첨가하였다. 밀가루, 베이킹 파우더와 바닐라 슈거를 체에 쳐 믹싱볼에 담고, 여기에 설탕, 알룰로스, 소금을 넣은 뒤 전동 거품기(LW-2003A, Liantek Electrical Appliances Co Ltd, China)의 2단 속도로 1분간 혼합하여 두었다. 실온의 버터에 풀어 놓은 달걀을 가하고 4단 속도로 1분 30초간 섞었다.
- 식품영양학과 대학생 20명을 대상으로 알룰로스 첨가량을 달리하여 제조한 네 종류의 머핀에 대해 관능검사를 실시하였다. 4종류의 머핀을 각각 1개씩 제공하였으며, 9점 척도법을 이용하여 껍질의 갈변도(crust color), 내부갈변도(crumb color), 단면의 부드러운 정도(cross-section softness), 촉촉한 정도(moistness), 강도(hardness), 단맛(sweetness), 쓴맛(bitterness), 풍미(flavor), 전체적 기호도(overall acceptance)를 조사하였다.
- 알룰로스의 함량을 달리한 머핀의 물리화학적 특성과 관능평가를 실시하였다. 머핀의 부피와 비용적은 알룰로스를 첨가하였을 때 유의적으로 높은 값을 나타내었고, 함량에 따른 차이는 나타나지 않았다.
- 머핀은 Heo 등(2010)의 방법을 변형하여 재료의 배합비율을 Table 1과 같이 제조하였다. 예비 실험을 통해 알룰로스의 양은 전체 설탕 대비 0%(AL0), 25%(AL25), 50%(AL50), 100%(AL100)로 대체하여 첨가하였다. 밀가루, 베이킹 파우더와 바닐라 슈거를 체에 쳐 믹싱볼에 담고, 여기에 설탕, 알룰로스, 소금을 넣은 뒤 전동 거품기(LW-2003A, Liantek Electrical Appliances Co Ltd, China)의 2단 속도로 1분간 혼합하여 두었다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용된 재료는 알룰로스(CJ, Incheon, Korea), 중력분 밀가루(Samyang, Asan, Korea), 백설탕(Samyang, Ulsan, Korea), 바닐라 슈거(Bumafood, Bucheon, Korea), 무염 버터(Seoulmilk, Yangju, Korea), 달걀(Seobu, Pocheon, Korea) 우유(Seoulmilk, Yangju, Korea), 베이킹 파우더(Sungjin, Gwangju, Korea), 소금(Daesang, Muan, Korea)이었으며, 2017년 8월에 구입하였다.
데이터처리
- 알룰로스 함량을 달리하여 제조한 머핀의 특성 실험은 모두 3회 이상 반복하여 실시하였으며, 결과는 SPSS 통계 package program(Statistical package social science, Version 22.0 Chicago, IL, USA)을 이용하여 평균과 표준편차 값으로 나타내었고, 측정값 사이의 유의성은 Duncan's multiple range test로 검정하였다(p<0.05).
이론/모형
- 머핀의 부피는 좁쌀을 이용하여 종자 치환법(AACC 1983)으로 측정하였고, 이로부터 비용적(mL/g)을 구하였다. 굽기 손실률은 반죽의 무게와 구운 후 머핀의 무게 차이로부터 구하였으며, 높이는 머핀 중앙의 가장 높은 부위로부터 수직으로 잘라 자로 길이를 측정하였다.
- 제조한 머핀의 수분 함량은 머핀의 중심부에서 시료 약 3g을 취하여 105℃ 건조 오븐(HY-8000S, Chang Shin Scientific Co. Seoul, Korea)에서 AOAC법(2000)에 따라 상압가열 건조법으로 측정하였다.
성능/효과
- 내부의 b값 역시 설탕 첨가군에서 유의적으로 낮은 값을 나타내었으며, 알룰로스 100% 대체군인 AL100의 값이 가장 높게 분석되었다. 결과적으로 볼 때 알룰로스의 첨가량이 높아짐에 따라 머핀의 외부와 내부 모두에서 L값은 낮아지고, a와 b값은 높아지는 경향을 나타내었다. 이는 O’Charoen 등(2014)의 알룰로스를 첨가한 머랭의 색도 분석결과, 알룰로스를 첨가한 실험군이 설탕을 첨가한 대조군에 비해 L값이 낮고 b값이 높게 분석한 결과와 유사하였다.
- 경도의 경우, AL0, AL25, AL50은 유의적인 차이가 없었고, AL100의 경도가 유의적으로 높게 분석되었다. Tailor 등(2008)은 설탕을 타가토스로 대체한 쿠키에서 경도가 더 높게 분석되었다고 보고하여 본 연구의 결과와 유사하였다.
- 탄력성, 응집성과 부서짐성은 알룰로스 첨가량이 많아질수록 유의적으로 증가하는 경향을 나타내었다. 관능검사는 껍질과 내부의 갈변도는 알룰로스 첨가량이 많아짐에 따라 높게 나타났고, 내부의 촉촉한 정도와 경도는 모두 AL50과 AL100에서 높았다. 전체적인 단맛은 AL0에서 유의적으로 높게 나타났다.
- 황색도를 나타내는 b값은 외부 상층부에서는 알루로오스 첨가군인 AL25, AL50, AL100이 설탕만 첨가한 AL0에 비해 유의적으로 높은 값을 나타내었다. 내부의 b값 역시 설탕 첨가군에서 유의적으로 낮은 값을 나타내었으며, 알룰로스 100% 대체군인 AL100의 값이 가장 높게 분석되었다. 결과적으로 볼 때 알룰로스의 첨가량이 높아짐에 따라 머핀의 외부와 내부 모두에서 L값은 낮아지고, a와 b값은 높아지는 경향을 나타내었다.
- Maillard 반응은 환원당과 아미노산의 반응으로 진행되는데, 타가토스와 알룰로스는 설탕에 비해 환원력이 높으므로 갈변이 많이 진행되는 것으로 생각된다(Young 등 2016). 따라서 알룰로오스 함량이 증가할수록 명도는 감소하고, 적색도와 황색도가 증가한 것으로 생각된다.
- 99로 가장 높게 나타났으며, 알룰로스를 대체하였을 때 L값이 유의적으로 낮았으나, AL50과 AL100의 유의적 차이는 나타나지 않았다. 머핀의 내부 역시 AL0에서 가장 높게 분석되었고, 알룰로스의 함량이 증가할수록 유의적으로 감소하였다. 적색도를 나타내는 a값은 머핀의 외부와 내부 모두에서 알룰로스 함량이 증가함에 따라 유의적으로 증가하였으나, AL25와 AL50사이에서는 유의적인 차이를 나타내지는 않았다.
- 머핀의 높이는 AL0이 4.56 cm, AL25가 5.75 cm, AL50이 6.03 cm, AL100이 6.38 cm로 알룰로오스를 첨가하지 않은 대조군에서 유의적으로 낮았고, 알룰로스 첨가량이 증가함에 따라 높이가 증가하는 경향을 나타내었으나, 함량에 따른 유의적인 차이가 나타나지는 않았다. 이는 쿠키제조에 설탕대체제로 알룰로스의 적용 가능성에 대한 연구(Young 등 2016)에서 알룰로스를 첨가한 쿠키가 설탕을 첨가한 쿠키에 비해 유의적으로 높이가 낮았다는 결과와 유사하였다.
- 알룰로스의 함량을 달리한 머핀의 물리화학적 특성과 관능평가를 실시하였다. 머핀의 부피와 비용적은 알룰로스를 첨가하였을 때 유의적으로 높은 값을 나타내었고, 함량에 따른 차이는 나타나지 않았다. 머핀의 높이는 알룰로스 첨가량이 많아짐에 따라 유의적으로 커지는 경향을 나타내었다.
- 머핀의 부피와 비용적은 알룰로스를 첨가하지 않은 대조군이 알룰로스를 첨가한 다른 실험군에 비해 유의적으로 낮았으며, 알룰로오스 첨가 함량에 따른 유의적인 차이는 나타나지 않았다. O’Charoen 등(2014)은 계란 흰자의 기포성이 알룰로스의 경우, 설탕에 비해 높은 것으로 보고하여 알룰로스의 이러한 기포형성 능력이 전체적인 부피를 높이는데 기여한 것으로 생각되어진다.
- 굽기 손실률과 수분함량은 유의적인 차이가 없었다. 머핀의 외부 상층부와 내부의 L값은 알룰로스 함량에 따라 유의적으로 감소하였고, a값과 b값은 유의적으로 증가하였다. 조직감에서 경도와 씹힘성은 AL0, AL25, AL50은 유의적인 차이가 없었고, AL100의 경도가 유의적으로 높았다.
- 종합적인 기호도는 AL0과 AL25가 유의적으로 높았으며, 유의적이지는 않았으나, AL25의 기호도가 가장 높게 나타났다. 본 연구 결과, AL0과 AL25, AL50의 물리적 특성은 유의적인 큰 차이가 없게 분석되었으며, 관능검사에서는 AL25의 기호도가 가장 높게 나타났다. 따라서 알룰로스는 설탕 대비 50%까지 머핀 제조 시 첨가되어 사용될 수 있을 것으로 생각된다.
- 알룰로스를 첨가한 머핀의 수분함량은 Table 4에 나타낸 바와 같다. 수분 함량은 AL0이 32.16%, AL25가 32.43%, AL50이 32.20%, AL100이 31.65%로 나타났고, 알룰로스 첨가량에 따른 유의적인 차이는 나타나지 않았다. 수분함량이 가장 크게 영향을 끼치는 굽기 손실률에 있어서도 본 연구에서 유의적인 차이가 나타나지 않아 유사한 경향성을 나타내었다.
- Heo 등(2010)은 트레할로스를 첨가한 머핀에서 트레할로스의 첨가량이 높아짐에 따라 응집성이 높아진다고 하여 본 연구와 유사한 경향을 나타내었다. 씹힘성은 AL0, AL25, AL50은 유의적인 차이가 없고, AL100의 씹힘성이 유의적으로 높게 분석되어 경도와 같은 경향을 나타내었다. 부서짐성 또한 탄력성과 응집성에서 나타난 것과 같이 알룰로스 첨가량이 많아짐에 따라 값이 증가하였다.
- 껍질과 내부의 색에 대한 기호도는 알룰로스 첨가량이 많아짐에 따라 유의적으로 높았으나, AL50과 AL100사이에서는 유의적인 차이를 나타내지는 않았다. 이는 머핀의 색도 분석에서 적색도와 황색도 값이 알룰로스를 첨가한 시료에서 높게 분석되었는데, 적색도와 황색도의 다소 높은 값이 관능적으로 더 높은 평가를 나타내는 것으로 분석되었다. 이는 알룰로스의 첨가에 따라 갈변반응의 정도가 더 강하였고, 이러한 갈변 반응 색의 결과가 관능에 좋게 평가되는 것으로 사료된다.
- 머핀의 내부 역시 AL0에서 가장 높게 분석되었고, 알룰로스의 함량이 증가할수록 유의적으로 감소하였다. 적색도를 나타내는 a값은 머핀의 외부와 내부 모두에서 알룰로스 함량이 증가함에 따라 유의적으로 증가하였으나, AL25와 AL50사이에서는 유의적인 차이를 나타내지는 않았다. 황색도를 나타내는 b값은 외부 상층부에서는 알루로오스 첨가군인 AL25, AL50, AL100이 설탕만 첨가한 AL0에 비해 유의적으로 높은 값을 나타내었다.
- 머핀의 외부 상층부와 내부의 L값은 알룰로스 함량에 따라 유의적으로 감소하였고, a값과 b값은 유의적으로 증가하였다. 조직감에서 경도와 씹힘성은 AL0, AL25, AL50은 유의적인 차이가 없었고, AL100의 경도가 유의적으로 높았다. 탄력성, 응집성과 부서짐성은 알룰로스 첨가량이 많아질수록 유의적으로 증가하는 경향을 나타내었다.
- 전체적인 단맛은 AL0에서 유의적으로 높게 나타났는데, 이는 알룰로스가 설탕에 비해 다소 감미도가 낮기 때문인 것으로 사료된다. 종합적인 기호도는 AL0과 AL25가 유의적으로 높았으며, 유의적이지는 않았으나, AL25의 기호도가 가장 높게 나타났다.
- 조직감에서 경도와 씹힘성은 AL0, AL25, AL50은 유의적인 차이가 없었고, AL100의 경도가 유의적으로 높았다. 탄력성, 응집성과 부서짐성은 알룰로스 첨가량이 많아질수록 유의적으로 증가하는 경향을 나타내었다. 관능검사는 껍질과 내부의 갈변도는 알룰로스 첨가량이 많아짐에 따라 높게 나타났고, 내부의 촉촉한 정도와 경도는 모두 AL50과 AL100에서 높았다.
- Tailor 등(2008)은 설탕을 타가토스로 대체한 쿠키에서 경도가 더 높게 분석되었다고 보고하여 본 연구의 결과와 유사하였다. 탄력성과 응집성은 알룰로스 첨가량이 많아질수록 유의적으로 증가하는 경향을 나타내었다. Heo 등(2010)은 트레할로스를 첨가한 머핀에서 트레할로스의 첨가량이 높아짐에 따라 응집성이 높아진다고 하여 본 연구와 유사한 경향을 나타내었다.
후속연구
- 따라서 알룰로스는 설탕 대비 50%까지 머핀 제조 시 첨가되어 사용될 수 있을 것으로 생각된다. 설탕 대비 25%까지 대체한 머핀의 경우, 설탕만으로 제조한 머핀에 비해 전체적 기호도가 높은 동시에 저칼로리 저혈당 지수 등의 기능성 또한 제공할 수 있을 것으로 기대된다.
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