KR0174829B1 - 동결건조 고섬유질 야채류의 품질 개선법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동결건조한 고섬유질 야채류의 단점인 수축과 질김성 및 관능적 요소의 저하를 최소화시킨 고물질의 동결건조 고섬유질 야채가공식품을 제조하기 위하여, 고섬유질 야채류를 100℃의 0.5∼1.0중량% 염화나트륨 용액에서 1∼2분 예비열처리한 후, 0.1∼1.0중량%의 알긴산나트륨, 1.0∼3.0중량%의 슈크로오스, 0.5∼1.0중량%의 펙틴 및 0.5∼1.0중량%의 셀룰로오스종 1종 이상이 첨가된 상온(25∼30℃)의 용액에서 20분∼120분간 교반, 침지하고 동결건조하는 것을 특징으로 하는 동결건조 고섬유질 야채류의 조직감 개선방법에 관한 것이다.

Description

동결건조 고섬유질 야채류의 품질 개선법

본 발명은 동결건조 고섬유질 야채류의 단점인 조직의 수축과 질김성 및 관능적 요소의 저하를 최소화시킨 고품질의 동결건조 고섬유질 야채가공식품을 제조하는 방법에 관한 것이다. 더 상세하게는 예비 열처리와 조직경화 첨가제에서의 침지 공정을 통해 종래 콩나물, 대파, 쑥갓, 배추 등의 고섬유질 야채류의 동결건조시 발생하는 조직의 수축, 경화에 따른 조직감의 급격한 손상을 극복하고, 가정에서 조리시의 물성과 유사하도록 만드는 전처리 방법에 관한 것이다.

종래의 식품의 저장법 중 가장 안전한 장기 저장법으로서 현재 널리 사용되고 있는 방법이 건조법이다. 건조법은 크게 자연건조법과 인공건조법으로 나누어지는데 공장에서는 대량으로 식품류를 위생적으로 건조시키기 위해서 인위적으로 열에너지를 공급하여 건조하는 인공건조법을 채택하고 있다. 가장 경제적인 인공건조법은 상압에서의 건조로서 저렴한 비용으로 다량의 물량을 처리할 수 있지만, 이 건조법으로 야채류를 건조시 휘발성 성분과 조직감 등의 관능적 요소가 중요한 품질지표인 품질의 손상이 심해 고품질의 건조가공식품의 생산이 어렵다. 따라서 휘발성 성분과 조직감등의 관능적 요소가 중요한 품질지표인 야채류의 경우 이 건조법에 의한 건조는 바람직하지 않다.

상압에서의 고온 건조법의 단점인 향성분의 휘발 또는 분해, 고온에서의 산화작용에 의한 갈변반응과 단백질, 펙틴, 콜로이드 물질의 응고 결합에 따른 표면변화 등의 화학적, 물리적 변화를 최소화시켜, 복원성이 우수하며, 색, 외관 등의 관능적 요소의 보전도 우수한 고품질의 야채건조 가공식품을 제조할 수 있는 방법이 동결건조법(freeze drying)이다. 동결건조법은 식품재료를 빙점이하의 온도(-40℃∼50℃)에서 동결하고 수분이 액상이동되지 않은 상태에서 직접 얼음을 승화(sublimation)시켜 건조 제품을 얻는 방법으로 색, 향, 맛 등의 관능적 요소를 최대로 유지하고, 복원력이 우수하며, 표면경화 현상을 최소화하는 등의 잇점을 가지고 있는 가장 이상적인 건조법이다. 따라서 동결 건조법을 사용하면 야채류를 기존의 상압 건조법에서 건조할때 보다 우수한 품질의 건조가공식품으로 제조할 수 있다. 그러나 콩나물, 쑥갓, 배추 대파 등의 고섬유질 야채류는 조직성분의 특성에 의해 동결건조후 조직의 수축 및 질감 현상이 강해져 동결건조 가공식품에서 원부재료로서의 사용빈도는 상당히 높지만 그 활용성에 많은 제한을 받고 있다.

본 발명은 상기의 이유때문에 사용에 제한을 받고 있는 각종 고섬유질 야채류를 동결건조식품의 주요 재료로서 폭넓게 활용할 수 있는 방안으로 간편하며, 효과적인 전처리 공정을 제시하고자 하는데 그 목적이 있다.

콩나물, 쑥갓, 대파, 배추 등의 고섬유질 야채류의 동결건조시 조직의 수축과 질김성을 가져오는 가장 큰 요인은 세포액의 동결에 의해 발생하는 팽압이다. 세포액의 동결에 의한 결정화로 세포벽 구성물질인 펙틴, 리그닌, 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스 등의 각종 섬유질이 팽압을 받게 되어 치밀한 망상구조를 이루게 되며, 이러한 망상구조의 섬유질들은 승화열에 의한 건조로 수분이 빠져나가게 됨에 따라 점점 더 치밀하고 질긴 조직을 가지게 된다.

따라서 동결건조에서 조직감 저하의 가장 큰 원인인 치밀한 망상구조 섬유질의 증가를 억제하고, 건조시의 급격한 탈수를 효과적으로 제어하여 복원력이 우수한 다공성 구조를 형성하게 하면 동결건조 후 조직의 수축, 질김성에서 오는 품질저하를 효과적으로 방지할 수 있다.

동결건조 고섬유질 야채류의 조직감 불량을 극복하기 위한 방안으로 현재 제시된 방법이 급속동결법(rapid freezing)이다. 동결속도를 빠르게 하면 미세한 얼음결정을 얻으므로 완만동결된 경우보다 건조속도는 다소 저하되나 미세하고 작은 다공질을 형성하여 물리적 성질을 좋게 하고 색깔, 조직감 등을 다소 향상시킬 수 있다는 연구결과가 발표되어 있다. 그러나 급속동결법은 비용면에서 경제성이 없고 실질적으로 대량 생산시는 동결속도의 급속한 상승이 많은 처리량으로 인해 어려우므로 상업적으로 적응하기에 어려운 점이 많다. 또 다른 고물질화 방법으로 최근 활발히 연구되고 있는 것이 빙점 상승 및 급속동결 효과를 손쉽게 가져올 수 있는 빙핵결정단백질 이용법이다. 그러나 이 방법은 실용화 연구가 많이 진행되어 있지 않기 때문에 당장 상용화하기는 힘들다.

이러한 점을 감안하여 본 발명에서는 간단히 전처리 공정을 통해 급속동결과 유사한 효과를 거두어 동결건조시 콩나물, 쑥갓, 배추등의 고섬유질 야채류의 품질을 향상시키는데 중점을 두었다.

고섬유질 야채류를 먼저 100℃의 0.5∼1.0중량%의 염화나트륨 용액에서 1∼2분간 예비 열처리(브랜칭)하면 단백질 분해, 지질의 산화, 퇴색 등을 유발시키는 각종 유해효소를 불활성화하고 부패 미생물을 사멸시키며 표면의 이물질을 제거하는 등의 브랜칭 고유의 효과와 삼투압 조절에 따른 급속한 탈수 방지로 완만한 조직 연화 효과를 동시에 거둘 수 있다. 100℃의 순수한 물에서 수분간 브랜칭을 하게 되면 급격한 탈수에 의한 조직연화 현상이 두드러져 동결건조 후의 물성에도 악영향을 미치게 되므로 가급적이면 조직의 연화가 완만히 일어나게 만들어야 한다. 이를 위해서는 세포액내의 염농도와 유사한 0.5∼1.0중량%의 염화나트륨 용액에서의 브랜칭으로써 세포액과 침지용액의 농도를 등장상태에 가깝게 하여 급격한 탈수를 방지하면 된다. 침지액의 농도가 1.0중량% 이상이 되면, 삼투압차가 너무 커 탈수 현상이 물에서 보다도 오히려 급격해져 조직이 흐물흐물해지고 동결 건조 후의 씹힘성이 좋지 않게 되며, 식염의 맛이 조직에 침투되어 다음의 조미에 영향을 주게 된다.

어느 정도 조직의 연화가 일어난 콩나물, 쑥갓, 대파, 배추 등의 고 섬유질 야채류는 냉침한 후 2단계 처리 공정으로 0.1∼1.0중량%의 알긴산 나트륨(sodium alginate), 1.0∼3.0중량%의 슈크로오스, 0.5∼1.0중량%의 펙틴 및 0.5∼1.0중량%의 셀룰로오스중 1종 이상이 함유된 용액에 30∼60분간 침지시킨다. 알긴산 나트륨(알지네이트 염)은 미역, 다시마 등과 같은 갈조류의 주성분으로 주로 안정제, 점도 증진제로 사용되어 왔다. 또한 알긴산 나트륨은 칼슘과 반응하여 알긴산 칼슘의 균일한 젤리를 생성함으로써 제품의 형태 유지성을 대단히 좋게하는 장점을 가지고 있다.

본 발명에서는 알긴산 나트륨 용액에 각종 고섬유질 야채류를 침지시켜 동결건조시 얼음결정의 미세화를 이루어 복원력이 우수한 다공성 구조를 가진 식물조직의 형성을 가능케 하였다. 즉, 야채류를 100℃에서 예비열처리하게 되면, 야채의 세포벽 구조가 느슨해지거나 일부 파괴되는데, 이러한 손상된 세포벽 사이로 알긴산 나트륨이 다량 침투하여 동결시 미세한 얼음결정의 생성을 가져와 다공성 구조의 형성이 용이하게 된다. 또한 일부 알긴산 나트륨은 세포액내의 칼슘과 결합하여 단단한 세포구조를 만들어 승화열 건조에 의한 물의 이동시 일어나는 세포조직의 파괴를 최소화시켜 조직의 형태를 잘 유지시킬 수 있다. 여기에 소량의 슈크로오스를 가함으로써 삼투압 조절 효과를 발생시켜 동결건조시 일어나는 급격한 탈수에 따른 조직 손상을 완화시킬 수 있다.

이러한 전처리 공정을 거친 콩나물, 대파, 쑥갓, 고사리 등의 동결 건조 가공식품은 복원시, 색상이 우수하였으며, 조직의 복원력도 상당히 개선되어 무처리 야채보다 품질이 월등히 향상되었다. 특히 콩나물, 대파의 경우 그 효과가 매우 커 줄기의 질김성이 현저히 줄어들었고 아삭아삭한 조직감이 일부 존재하였다.

이하 본 발명의 내용을 좀 더 상세히 기술하고자 한다.

본 발명에 사용된 전처리 공정은 크게 3단계로 이루어지며, 전처리 공정과 조직감 측정 방법을 연계시켜 구체적으로 기술하면 다음과 같다.

먼저 콩나물, 대파, 쑥갓, 미나리 등의 고섬유질 야채류를 세척하고 적당한 크기로 절단하는 원료 준비 공정이 1단계 공정이며, 준비한 원료를 100℃, 0.1∼1.0중량% 염화나트륨 용액에서 1∼2분간 예비열처리(브랜칭)하는 공정이 2단계 공정이다. 예비열처리가 끝난 시료는 곧바로 냉침한 후 3단계 전처리 공정을 실시한다. 3단계 전처리 공정이 본 발명의 핵심 내용으로 동결건조 고섬유질 야채류의 품질의 급격한 향상을 가져오는 공정이다. 0.1∼1.0중량%의 알긴산나트륨과 1.0∼3.0중량%의 슈크로오스와 0.5∼1.0중량%의 펙틴 및 0.5∼1.0중량%의 셀룰로오스중 1종 이상을 물에 첨가하여 완전히 녹인 다음 여기에 2단계 공정을 거친 고섬유질 야채를 침지시켜 30∼60분간 방치시킨다. 이때 침지용액을 계속적으로 교반시켜 상기 물질들이 고섬유질 야채의 내부로 잘 침투되도록 한다. 이 과정에서 알긴산 나트륨, 슈크로오스, 펙틴 및 셀룰로오스가 고섬유질 야채 내부로 침투하여 동결시 얼음결정을 미세화시키고, 조직내의 칼슘 등의 2가 미네랄 이온과 결합하여 겔을 형성하거나 세포벽 구성물질과 칼슘을 매개체로 가교결합을 형성한다. 미세화된 얼음결정과 조직내부에서의 젤형성에 따른 조직의 견고함이 함께 어울려져 고섬유질 야채의 조직을 동결건조후에도 최상의 상태로 유지시키는 것이다.

전처리가 끝난 고섬유질 야채는 세척하지 않고 바로 냉장설비에서 동결시키고, 동결이 완전히 되면 동결건조기에서 -50℃까지 2차 동결시킨 후 20∼30℃의 온도에서 감압 건조시킨다.

[실시예 1]

고섬유질 야채류인 콩나물을 0.5중량% 구연산 용액중에서 세척하고 적당한 크기로 절단한 다음 100℃의 1.0중량% 염화나트륨 용액에서 2분간 예비 열처리 하였다. 예비 열처리를 끝낸 시료는 즉시 냉침한 후, 상온의 0.5중량% 알긴산나트륨 용액에 30분간 교반, 침지시켰다. 침지가 완료된 시료는 냉동고에서 1차 동결시킨 후 동결건조기에서 -50℃까지 2차 동결시켰다. 동결이 완료된 후 동결건조기에서 20∼30℃의 온도로 감압 건조하여 동결건조 고섬유질 야채가공식품을 제조하였다.

[실시예 2]

품질 저해 효소의 불활성화를 위한 예비 열처리시 0.5중량% 염화나트륨 용액을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

[실시예 3]

염화나트륨 용액에서의 예비 열처리가 끝난 후 상온의 알긴산 나트륨 용액에 침지하는 공정에 있어 1.0중량% 알긴산 나트륨 용액을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

[실시예 4]

알긴산 나트륨 용액에서의 침지공정에 있어 0.5중량% 알긴산 나트륨과 1.0중량%의 슈크로오스를 첨가한 용액에서 20분간 침지한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

[실시예 5]

실시예 1의 알긴산나트륨만 첨가한 용액에서의 침지공정 대신 0.5중량% 알긴산나트륨과 0.5중량% 셀룰로오스, 0.5중량% 펙틴을 첨가한 상온의 용액에서 30분간 침지한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

[비교예 1]

예비 열처리시 3.0중량% 염화나트륨 용액을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

[실험예 1]

조직감 관능평가 및 시험

본 발명의 효과를 알아보기 위해 상기 실시예 및 비교예에서 처리된 콩나물시료와 100℃의 물에서 2분간 예비 열처리(브랜칭)하는 기존방법으로 처리한 시료의 색상, 외관 등의 관능적 요소와 조직감을 관능평가 및 레오미터를 이용한 조직감의 기계적 측정 시험을 통해 알아보았다. 관능평가 결과는 25명의 관능평가 요원이 끊는 조미액에 넣어 복원시킨 콩나물을 시식한 후 5점 점수제로 각 분석항목에 대해 매긴 점수를 통계처리하여 구하였다. 조직감의 기계적 측정치는 최대 응력 0.5㎏f 범위에서 나이프를 이용한 절단 응력 측정을 실시하여 구하였다. 이때 기계적 측정치의 정확성을 기하기 위해 10∼15조각의 경도(firmness)를 레오미터(rheometer)로 측정하여 구한 0.5% 절사평균치와 표준편차를 결과 데이타로 활용하였다.

결과를 표1 및 표2에 나타내었다.

상기 표1의 관능평가 결과에서 콩나물을 알긴산 나트륨, 셀룰로오스, 펙틴 등의 젤형성 식품첨가물로 전처리한 실시예 1∼5, 비교예 1이 100℃의 물에서 2분간 브랜칭하는 기존방법보다 색상, 외관, 조직감, 기호도 등 모든 관능치에서 우수함을 알 수 있었다. 100℃의 1.0중량% 염화나트륨 용액에서 2분간 브랜칭 한 후, 0.5중량%의 알긴산 나트륨과 1.0중량% 슈크로오스를 녹인 용액에서 20분간 침지하는 실시예 4의 방법이 관능평가에서 가장 높은 점수를 받았다. 실시예 4의 방법외에도 본 발명의 방법으로 전처리한 모든 콩나물의 경우 전체적인 기호도가 3.3∼4.0점으로 기존방법으로 전처리한 대조구의 2.4점보다 높은 값을 보였다.

한편 객관적 데이타로 비교하기 위하여 레오미터로 조직감 경도를 측정하여 나타낸 표2의 결과를 보면, 0.5중량% 알긴산 나트륨과 1.0중량% 슈크로오스를 녹인 용액에서 20분 침지시킨 실시예 4의 콩나물 시료의 동결건조 후 줄기 경도가 0.27㎏f로 가정조리시의 최적 가식상태의 값인 0.26㎏f와 가장 근접된 값을 보였다. 펙틴, 셀룰로오스 등을 사용한 실시예 5의 줄기의 경도의 경우 펙틴, 셀룰로오스의 첨가로 단단한 젤의 형성을 가져와 경도가 알긴산 나트륨만을 사용한 실시예 1의 줄기경도보다 0.08㎏f 만큼 증가하였다. 그러나 실시예 5의 경우 최적가식상태의 값인 0.26㎏f와의 경도 차이가 0.03㎏f로서 최적가식상태의 값과 기존 방법에 의한 값의 차이인 0.187㎏f 보다 월등히 적은 값이므로 조직감이 양호하다고 할 수 있다.

알긴산 나트륨 용액에 침지하기 전, 효소 불활성화 목적으로 하는 염화나트륨 용액에서의 예비 열처리시 용액에서의 염화나트륨 함량을 1중량%에서 0.5중량%로 낮춘 실시예 2의 경우 조직감이 실시예 1의 경우보다 증가하였으며, 3.0중량%로 높인 비교예 2의 경우에는 큰 차이가 없었다. 알긴산 나트륨 용액의 농도를 1.0중량%로 높인 실시예 3의 경우 0.5중량% 사용한 실시예 1의 경우보다 경도가 약간 감소하였다. 이는 알긴산 나트륨의 양이 늘어남에 따라 용액 내 염에 의해 조직의 연화가 발생하기 때문이다.

이상에서와 같이 100℃의 0.5∼1.0중량% 염화나트륨 용액에서 1∼2분 예비열처리한 후 알긴산 나트륨, 펙틴, 셀룰로오스 및 슈크로오스중 1종 이상을 소량 첨가한 용액에 고섬유질 야채류를 침지시키는 본 발명의 방법에 의하면 100℃의 물에서 예비 열처리만 하는 기존의 방법보다 조직감을 현저히 향상시킬 수 있다.

Claims (1)

1. 고섬유질 야채류를 100℃의 0.5∼1.0중량% 염화나트륨 용액에서 1∼2분 예비열처리한 후 0.1∼1.0중량%의 알긴산 나트륨, 1.0∼3.0중량%의 슈크로오스, 0.5∼1.0중량%의 펙틴 및 0.5∼1.0중량%의 셀룰로오스중 1종 이상이 첨가된 상온의 용액에서 20분∼120분간 교반, 침지하고 동결건조하는 것을 특징으로 하는 동결건조 고섬유질 야채류의 조직감 개선방법.