KR100332354B1 - 해산물 껍질로부터 분리정제한 식이섬유와 분리정제방법 및 이를 첨가한 기능성 식품의 제조 - Google Patents
해산물 껍질로부터 분리정제한 식이섬유와 분리정제방법 및 이를 첨가한 기능성 식품의 제조 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 멍게(우렁쉥이, Ascidian,Halocynthia roretzi)를 포함하는 해산물 껍질로부터 식이섬유를 제조하는 방법 및 상기 방법을 통해 제조된 식이섬유를 포함한 기능성 식품에 관한 것으로, 구체적으로 본 발명의 식이섬유는 해산물 껍질을 산화제, 산 및 물의 혼합용액으로 추출하는 단계 및 추출된 해산물 껍질을 세척 후 염기성 용액에 침지하는 단계를 반복함으로써 제조된다. 본 발명의 식이섬유 제조 방법 및 이로부터 분리한 식이섬유는 식품 또는 가공제품의 점도 증강, 수분보유능력 향상 및 생리적 기능성 부여 등의 목적으로 유용하게 사용될 수 있다.
Description
본 발명은 멍게를 포함한 해산물 껍질로부터 고농도의 식이섬유를 정제하는 방법과 멍게 및 이와 유사한 해산물 껍질유래 식이섬유가 첨가된 과자, 빵, 국수, 죽, 잼, 젤리, 양갱, 어묵, 음료 등의 각종 기능성 식품에 관한 것이다.
구체적으로 본 발명은 멍게 및 이와 유사한 해산물 껍질로부터 화학처리방법에 의해 고농도의 식이섬유를 정제하는 방법; 상기 방법을 통해 멍게 및 이와 유사한 해산물 껍질에서 정제된 식이섬유; 및 상기 식이섬유를 각종 식품가공시 첨가하여 제조한 기능성 식품에 관한 것이다.
식이섬유(dietary fiber)는 인간의 소화관에서 분비되는 효소에 의해 소화되지 않는 셀룰로오스(cellulose), 헤미셀룰로오스(hemicellulose), 펙틴(pectin), 검류(gums), 뮤실라지류(mucilages) 등의 식물성 다당류와 리그닌(lignin), 그리고 키틴(chitin), 키토산(chitosan), 콘드로이친 설페이트(chondroitin sulfate)와 같은 동물성 급원의 난소화성 다당류까지 포함한다. 이러한 식이섬유의 주요 공급원은 미나리, 당근, 파슬리, 옥수수, 사과, 배, 건미역, 건다시마, 김 등 주로 곡류, 녹황색 채소류, 과일류, 해조류 등 식물성 공급원에서 얻어지고 있다. 최근 식이섬유가 당뇨병, 동맥경화, 비만, 대장암 등을 예방할 뿐만 아니라 구강의 저작활동을 자극하여 타액의 흐름과 위액 분비를 촉진시키고, 위장의 포만감을 유발하며, 배변량의 증가 및 장내 통과속도를 정상화시키고, 대장의 발효를 위한 기질을 제공하여 단쇄 지방산을 생성하며, 혈청 콜레스테롤 농도를 저하시키기도 하는 등 다양한 생리적 장점을 가지고 있어 그 중요성이 크게 부각되고 있다(강희정, 송영선 : 식이섬유와 콜레스테롤 대사, 한국식품영양과학회지, 26권, p. 368, 1997년). 또한, 식이섬유의 기능성 및 생리적 중요성이 대두되면서 고식이섬유 보강식품이 급진적인 속도로 증가하게 되었으며, 식이섬유 보강식품의 연구는 각종 편이식품 및 과자류 ,빵류, 음료 등에 다양하게 적용되고 있다. 특히 식이섬유는 물리화학적인 측면에서 수용성의 경우 식품에 첨가시 점도를 증가시키고, 불용성의 경우 식품의 수분보유능력을 향상시킨다(오현인, 이선영 : 한국인 상용 식이섬유 급원 식품의 영양 생리적 특성. 한국식품영양과학회지, 27권, P.296, 1998년).
그러나, 식품에 높은 함량으로 포함된 식이섬유는 대개 외관, 향, 조직감 등 식품의 품질에 좋지 않은 영향을 미치기 때문에 제품의 품질저하를 최소화하면서 식이섬유 보강식품을 생산하는 것이 중요하다. 이처럼 식물성 식이섬유의 첨가가 제품의 품질에 영향을 주는 이유는, 곡류나 식물성 원료에는 5% 이하의 식이섬유가 포함되어 이를 정제하기가 어려우므로 곡류 등을 제품에 직접 첨가하기 때문이다. 따라서, 간단하고 경제적인 방법으로 높은 순도를 가진 식이섬유를 대량생산할 수있는 식이섬유 제조 방법이 요구되어 왔으며, 이는 식품 고유의 특성을 유지하면서도 고기능성을 가진 식품개발에 이용될 수 있다.
한편, 멍게는 1998년도에만 25,000 여톤이 생산되어 폐기물인 멍게 껍질은 10,000여톤 이상이 될 것으로 추정되나 대부분의 멍게껍질은 폐기, 매립되거나 항만 등에 버려져 해양오염의 원인이 되고 있는 실정이다. 그러나 멍게 껍질에 대한 연구로는 일반 성분 분석에 관한 기초연구와 효소처리에 의한 방법으로 색소를 추출하여 산업적으로 적용하려는 연구가 보고 되었을 뿐 본 발명의 기술과 같이 멍게 및 이와 유사한 해산물 껍질에 존재하는 식이섬유를 정제하여 식품에 이용한 연구는 전혀 찾아볼 수 없다.
본 발명에서는 멍게 및 이와 유사한 해산물 껍질로부터 유용한 식이섬유를 정제하고, 이렇게 정제된 식이섬유를 이용하여 과자, 빵, 국수, 잼, 젤리, 양갱, 어묵, 음료 등에 이르는 모든 식품을 제조하였으며, 상기 식품에 첨가된 고농도의 식이섬유가 외관, 향, 조직감 등 제품의 품질을 저하시키지 않을 뿐 아니라 상기 식품의 생리적 기능성 및 식미특성을 향상시킴을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 멍게 및 이와 유사한 해산물 껍질로부터 고농도의 식이섬유를 분리 정제함으로써 식이섬유를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 상기 방법을 이용하여 제조한 식이섬유가 고농도로 첨가된 기능성 식품을 제공하는 것이다.
도 1은 정제 전후의 멍게껍질 모양을 나타낸 것이고,
도 2는 멍게 식이섬유를 첨가한 빵을 직접반죽법으로 제조한 과정을 나타낸 것이고,
도 3은 멍게 식이섬유 슬러리를 0, 10, 20 또는 30% 첨가했을 때 반죽의 파리노그람(farinogram)을 나타낸 것이고,
도 4는 멍게 식이섬유 슬러리를 0, 10, 20 또는 30% 첨가했을 때 반죽의 익스텐소그람(extensogram)을 나타낸 것이고,
도 5는 멍게 식이섬유 슬러리를 0, 10, 20 또는 30% 첨가했을 때 반죽의 아밀로그람(amylogram)을 나타낸 것이고,
도 6은 멍게 식이섬유 첨가빵의 단면사진이고,
도 7은 우렁쉥이 껍질로부터 추출한 식이섬유를 0, 10, 20% 첨가한 빵의 노화속도를 나타낸 그래프이고,
도 8은 식이섬유 0, 10, 20%를 잼에 각각 첨가했을 때 점도-시간 그래프이고,
도 9는 멍게 껍질로부터 추출한 식이섬유로 제조된 여러 가공식품을 나타낸다.
본 발명에서는 해산물 껍질로부터 고농도의 식이섬유를 제조하는 방법 및 이를 이용하여 제조된 식이섬유를 제공한다. 상기 식이섬유 제조 방법은
1) 해산물 껍질을 산화제, 산 및 물의 혼합용액으로 추출하는 단계;
2) 추출된 해산물 껍질을 세척 후 염기성 용액에 침지하는 단계; 및
3) 상기 단계 1) 및 단계 2)를 한번 이상 반복하는 단계
로 구성된다.
상기 해산물 껍질은 우렁쉥이속(Halocynthia)의 생물 뿐만 아니라 멍게 (Ascidian,Halocynthia roretzi)와 유사한 외피 구조 또는 조성을 갖는 해산물(예: 미더덕 등)로부터 획득될 수 있다.
상기 식이섬유 제조 방법에서 사용되는 산화제, 산, 염기성 용액 등의 화학약품은 식품공전상 허용되는 화학약품을 모두 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 산화제로는 아염소산나트륨(NaClO2), 산성아황산나트륨(NaHSO3), 메타중아황산칼륨(K2S2O5), 아황산나트륨(Na2SO3)등이 있고, 상기 산으로는 아세트산 완충액, 구연산 완충액, 젖산 완충액 등이 있으며, 상기 염기성 용액으로는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화칼슘 등이 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 단계 1)의 혼합용액은 0.2 내지 0.5 % (w/v) NaClO2, 10 내지 30 % (v/v) 아세트산 완충액 (7.5% 아세트산, 2.7% 수산화나트륨) 및 증류수인 것이 바람직하고, 상기 염기성 용액은 0.1 내지 20 % (w/v) 수산화나트륨인 것이 바람직하다.
상기 단계 1)의 혼합용액의 온도 범위는 5∼100℃인 것이 바람직한데, 온도가 약 80℃ 이상인 경우 가열 환류하면서 추출하는 경우가 좋으며, 추출온도가 낮을 경우 추출시간이 많이 소요된다.
상기와 같은 방법에 의해 제조된 식이섬유는 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스로 구성되어 있는데, 이들은 그동안 식물섬유에만 존재한다고 알려져 있었다.
본 발명의 식이섬유 제조 방법에 따라 제조된 식이섬유는 다양한 용도로 사용될 수 있는데, 식품에 첨가하여 다양한 물리화학적 특성을 향상시키기 위하여 사용될 수 있고, 피혁, 섬유, 고무 등 기타 가공 제품에도 첨가하여 점도나 수분보유능력 등을 향상시키기 위해 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 식이섬유를 포함하는 식품을 제공한다.
상기 식이섬유는 건물량 0.1∼20% 의 범위로 포함되는 것이 바람직하며, 과자, 빵, 국수, 잼, 젤리, 죽, 양갱, 어묵, 음료 등 다양한 식품에 포함시킬 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 식품은 점도 증강 또는 수분보유능력 향상을 위한 가공제품이거나 식품에 생리적 기능성을 부여하기 위하여 식품 신소재를 첨가할 수 있는 과자, 빵, 국수, 잼, 젤리, 양갱, 어묵, 음료 등을 포함하는 모든 식품을 포괄한다.
본 발명의 식품은 제조 시에 멍게 등의 해산물에서 분리한 고농도 식이섬유를 첨가하여 다양한 생리적 기능성을 부여한다는 점에 특징이 있다. 즉, 식이섬유는 변비예방, 대장암 예방, 혈청 지질 및 콜레스테롤 농도저하, 혈당저하, 노화방지, 증량 효과를 가지므로, 본 발명의 식품은 상기 생리적 기능을 가진 기능성 식품으로 제조될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 멍게 유래 식이섬유 첨가식품에 대한 동물 임상실험을 수행한 결과, 상기의 효과가 있음이 증명되었을 뿐만 아니라 멍게 껍질로부터 분리·정제한 식이섬유는 불용성의 셀룰로오스로 구성되어 있어 식품의 수분보유능력을 향상시켜 빵, 떡, 과자 등의 보존기간에 따른 건조와 경화를 지연시킬 수 있었다. 또한 잼, 젤리, 양갱에 식품첨가물로 첨가하였을 때에도 기존의 제품보다 생리적 기능을 강화하고 물성을 개선한 제품을 제조할 수 있었으며, 특히 빵에 첨가하였을 경우 멍게 유래 식이섬유 추출물의 물리화학적 특성분석 및 첨가량에 따른 반죽의 물성변화와 제빵품질 면에서 식미특성이 우수한 기능성 식품을 제조하였다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> 식이섬유의 분리 및 정제
멍게 껍질로부터 식이섬유를 분리하기 위하여 겉껍질을 1.7% NaClO2(w/v), 아세트산 완충액 (7.5% (v/v) 아세트산, 2.7% (w/v) 수산화나트륨) 및 증류수가 각각 1 : 1 : 3이 되도록 혼합하여 80℃에서 6∼8시간 환류 추출하고, 증류수로 세척한 후, 5% (w/v) 수산화칼륨 용액에 8∼10시간 침지하였다. 이러한 과정을 2∼3회 반복하여 백색의 식이섬유를 분리·정제한다. 멍게 껍질로부터 분리·정제된 식이섬유의 조성은 셀룰로오스 99.8%, 헤미셀룰로오스 0.1%를 함유한 순수 식이섬유로 구성되었다 (도 1참조).
<실시예 2> 멍게 껍질 유래 식이섬유를 첨가한 기능성 식품: 빵
① 반죽의 조성
빵에 사용한 반죽의 배합은표 1과 같다. 멍게에서 추출한 식이섬유추출물 슬러리는 밀가루 100%기준에 대해 0%, 10%, 20% 및 30%로 각각 달리 첨가하였다.
| 조 성 | 내용물(%) |
| 밀가루 | 100 |
| 멍게 식이섬유 슬러리 | 0, 10, 20 또는 30 |
| 압착효모 | 3.0 |
| 효모증강제 | 0.5 |
| 설탕 | 5.0 |
| 소금 | 2.0 |
| 탈지분유 | 3.0 |
| 쇼트닝 | 4.0 |
| 물 | 상황에 맞게 첨가 |
② 제빵
제빵공정은 AACC 방법(American Association of Cereal Chemists : A.A.C.C. Approved method, The association, st. Paul, Minn. sec.54-21, 1985년)에 따라 직접반죽법(straight dough method)에 준해서도 2와 같이 실시하였다.
③ 멍게 식이섬유 첨가 빵 반죽의 물리적 특성
1) 파리노그라프(farinograph)의 분석 및 파리노그람의 특성
밀가루에 멍게 식이섬유 첨가량을 0%, 10%, 20% 또는 30% 슬러리로 하였을 때의 물리적 특성중 하나인 파리노그라프(farinograph)는 밀가루의 수분흡수율을 나타낸 것으로 그 값은도 3및표 2와 같았다. 흡수율(water absorption)은 100% 밀가루에서 63.0%로 나타났다. 10%, 20% 식이섬유 슬러리를 첨가한 반죽은 흡수율이 64.5%, 65.8%로 증가하여 100% 밀가루의 경우보다 높아졌다. 밀가루의 흡수율은 제빵, 제과 등의 생산에 있어서 중요한 인자로 최초의 수분 함량을 증가시키면 노화를 감소시킬 수 있어 수분함량의 증가는 노화지연과 품질수명 연장에 도움이 되며 흡수율이 높아 생산량이 증가된다. 본 실시예에서 첨가된 멍게 식이섬유는 보수력이 높은 인자로서 흡수율에 미치는 영향이 커서, 멍게 식이섬유 첨가량이 증가함에 따라 흡수율이 높아짐을 알 수 있었다.
반죽도달시간(arrival time)은 20% 슬러리에서는 0.5분으로 100% 밀가루의 1.5분에 비하여 시간이 짧아졌다. 반죽도달시간은 반죽이 형성되는 초기단계로서 물이 흡수되는 시간에 관계되는 것으로 멍게 식이섬유는 보수력과 흡수력이 커서멍게 식이섬유 첨가로 인해 반죽의 수분 흡수속도가 빨라지기 때문에 반죽이 형성되는 도달시간이 짧아지는 것으로 나타났다.
반죽형성시간(development time)은 100% 밀가루에서 3.5분, 20% 식이섬유 슬러리에서는 1.5분으로 빨라졌다. 이는 반죽도달시간에서와 같이 식이섬유 첨가로 인해 흡수력이 커져 밀가루 반죽의 글루텐 형성에 필요한 수분공급을 촉진하기 때문에 시간이 짧아지는 것으로 나타났다. 안정도(stability)의 경우는 식이섬유 첨가에 따라 변화를 보이지 않았다. 밀가루 반죽은 혼합과정 중 글루텐 발달로 점성과 탄성이 생기면서 반죽이 안정을 갖게 되는데, 20% 슬러리 첨가까지는 안정도의 변화는 없지만 그 이상으로 첨가량을 증가시킬 경우는 글루텐의 희석효과와 식이섬유의 높은 보수력에 의한 글루텐의 불완전한 수화로 반죽발달이 저하되여 안정도가 떨어질 것으로 생각된다.
약화도(weakness)는 100% 밀가루에서 15 B.U.(브라벤더 유니트)이었으나 식이섬유 슬러리 20%에서는 10 B.U.로 밀기울 첨가량이 증가할수록 약화도가 커져 글루텐 구조력이 저하되는 것으로 나타났다. 이는 식이섬유가 반죽시 글루텐 형성에 방해인자로 작용하여 글루텐 발달을 약화시켜 주기 때문이다. 제빵시 이러한 문제점을 보완하기 위해서는 반죽시간, 발효시간 조절과 생활성 글루텐 (vital gluten) 및 반죽 강화제(dough strengthener) 등을 사용하여 이와 같은 단점을 보완할 수 있다고 여겨진다.
| 식이섬유 슬러리(%) | 수분 흡수력(%) | 도달 시간(분) | 형성 시간(분) | 안정도(분) | 약화도(B.U) | 발로리미터 값* |
| 0 | 63.0 | 1.3 | 3.5 | 20↑ | 15 | 68 |
| 10 | 64.5 | 0.5 | 1.2 | 20↑ | 15 | 61 |
| 20 | 65.8 | 0.5 | 1.5 | 20↑ | 10 | 64 |
| 30 | 67.0 | 1.5 | 1.5 | 6.2 | 55 | 52 |
* 발로리미터 값은 밀가루의 조성에 따른 반죽 힘을 나타내는 값
2) 익스텐소그라프(extensograph)의 분석 및 익스텐소그람의 특성
밀가루에 멍게 식이섬유 슬러리를 0∼20%까지 그 함량을 각각 달리하여 첨가하였을 때 반죽의 신장도, 신장 저항도를 측정하기 위하여 익스텐소그라프(extensograph)를 이용하여 측정하였으며 이 때의 익스텐소그람(extensogram)은도 4및표 3과 같았다. 발효 경과시간 45분과 135분을 비교하여 볼 때, 저항도는 발효시간 경과에 따라 증가하였으나 신장도는 감소하였으며 이에 따라 저항력(resistance)/신장성(extensibility) 비(R/E)는 증가하였다. 이러한 결과에 따르면 밀가루 반죽은 발효에 의하여 탄성과 점성이 증가되며 신장도는 감소하는 것으로 나타났다.
45분 후 식이섬유 슬러리 0%와 20% 첨가하였을 때를 비교하면, 신장도는 157mm에서 148mm로, 신장저항도는 142B.U.에서 130B.U.로, 전체면적은 123㎠에서 116㎠로 변화되었다. 한편 135분후 식이섬유슬러리 0%와 20% 첨가하였을 경우에도, 신장도는 142mm에서 130mm로, 신장저항도는 610B.U.에서 560B.U.로, 전체면적은 148㎠에서 130㎠로, 식이섬유 첨가량이 증가함에 따라 감소하는 결과를 보였다. 따라서 식이섬유를 첨가하는 경우는 반죽의 가스보유력과 발효내구력이 밀가루만 사용할 경우보다는 저하되는 반죽물성을 보였다.
한편, 신장도와 저항도값의 비율인 R/E값의 변화에서 식이섬유 0%와 20% 첨가의 경우 45분 후는 3.89에서 3.78로 135분 후에는 6.20에서 5.92로 R/E비 값은 멍게 식이섬유 첨가 비율이 높을수록 감소하였으나 그 R/E값의 비율 변화는 크지 않았다. R/E는 그 값이 적을수록 박력분인 경향이 있다. R값이 큰 경우, 특히 45분, 90분, 135분으로 시간이 지날수록 R의 증가가 현저한 것은 제빵공정에서 반죽이 쉽고 좋은 빵이 된다. 또한 신장도가 크고 신장저항도가 낮은 것은 약한 반죽의 특성을 나타내며 가스수용력도 낮다. 따라서 멍게 식이섬유 첨가량의 증가에 따라 신장도와 저항도는 같이 감소하여 신장성과 탄력성이 떨어져 반죽이 약하고 가스 수용력이 낮아 제빵적성을 저하시킨다. 그러므로 빵 제조시 이를 보완 할 수 있도록 제조공정 개선, 적절한 배합비의 조절과 첨가제인 반죽강화제(dough strengthener) 등을 이용함으로서 제빵성을 향상시킬 수 있을 것이다.
| 식이섬유 슬러리(%) | 수분 흡수력(%) | 비교 신장력 | 신장력(㎜) | 신장력에 대한 저항력 (B.U) | 커브 면적(㎠) | ||||
| 45분 | 135분 | 45분 | 135분 | 45분 | 135분 | 45분 | 135분 | ||
| 0 | 60.1 | 3.89 | 6.20 | 157 | 142 | 610 | 880 | 123 | 148 |
| 10 | 61.2 | 3.79 | 5.89 | 153 | 140 | 580 | 820 | 120 | 135 |
| 20 | 62.3 | 3.78 | 5.92 | 148 | 130 | 560 | 770 | 116 | 130 |
| 30 | 63.1 | 3.69 | 5.77 | 137 | 125 | 540 | 730 | 109 | 124 |
3) 아밀로그라프 분석 및 아밀로그람의 특성
밀가루에 0∼20% 식이섬유슬러리 첨가분에 대한 시료의 호화양상을 분석하기 위해 아밀로그라프를 사용하여 전분호화액의 점도, α-아밀라아제의 활성도를 조사하였다. 이를 위해 측정개시온도(starting temperature), 호화개시온도(gelatinization temperature), 최고점도온도(temperature at max. viscosity) 및 최고점도(max. viscosity)의 특성치를 측정하였으며 그 결과는도 5및표 4와 같았다.
최고점도는 식이섬유 슬러리 0%와 20% 첨가할 때를 비교하면, 850 B.U.에서 760 B.U.로 멍게 식이섬유 첨가량의 증가에 따라 감소되었다. 호화개시온도는 밀가루 100% 일 경우는 61℃이었고, 식이섬유 슬러리 20%인 경우도 61℃로 식이섬유 첨가량의 증가에 따라 그 온도의 변화는 나타나지 않았다.
| 식이섬유 슬러리(%) | 시작온도(℃) | 호화온도(℃) | 최대점도 온도(℃) | 최대 점도(B.U) |
| 0 | 25 | 61 | 92.5 | 850 |
| 10 | 25 | 61 | 92.5 | 815 |
| 20 | 25 | 61 | 90.2 | 760 |
| 30 | 25 | 61 | 89.5 | 710 |
4) 빵의 품질검사
빵의 품질검사를 위하여 빵의 내상(internal score) 및 외상(externalscore)은 빵의 대칭성(symmetry), 껍질색(crust color), 빵의 터짐성(break to shred)과 빵의 조직감(texture), 기공(grain), 내부색상(crumb color)등을 평가 관찰하였다. 밀가루에 멍게 식이섬유 슬러리를 0∼20%로 달리 첨가하여 제조한 빵의 품질을 조사한 결과는표 5와 같이 멍게 식이섬유 첨가량이 증가할수록 흡수량은 증가하였다. 식이섬유 첨가량이 증가할수록 빵의 부피 및 용적비가 감소되는 결과를 나타내었으나 멍게 식이섬유 슬러리 20% 첨가까지는 외관상(external characteristics)으로 빵의 품질저하에 큰 영향을 미치지 않았고, 내관상(internal characteristics)품질에서는 조직감이 부드럽고 촉촉한 느낌이 증가하였다. 멍게 식이섬유 첨가빵의 단면사진은도 6과 같다.
| 식이섬유 슬러리(%) | 수분 흡수력(%) | 부풀기 시간(분) | 빵의 부피(㎖) | 빵의 무게(g) | 부피 | 점수 | |
| 외상 | 내상 | ||||||
| 0 | 60 | 60 | 2280 | 485 | 4.70 | 9.0 | 9.0 |
| 10 | 64 | 60 | 2200 | 495 | 4.44 | 8.5 | 8.8 |
| 20 | 68 | 60 | 2100 | 505 | 4.16 | 8.0 | 8.5 |
④ 경도 측정
멍게 껍질로부터 추출한 식이섬유를 각각 0, 10, 20% 첨가한 빵의 저장기간에 따른 경도 변화를 물성측정기기(TA XT2iTexture analyser, SMS Co. Ltd., England)를 이용하여 측정하였으며, 그 변화는표 6과 같다. 초기 경도는 시험군간의 차이를 나타내지 않았으나, 저장 기간이 경과함에 따라 무첨가군의 경도 증가가 뚜렷한 양상을 보였다. 저장 기간 5일 째에는 무첨가군이 501.156 g, 10% 첨가군이 394.549 g, 20% 첨가군이 330.264 g으로 첨가군에 비해 무첨가군이 1.5배 이상 경도가 높은 경향을 보여, 식이섬유를 빵에 첨가할 때, 보수성을 증진시켜 빵의 경화를 지연시키고, 저장성을 증진시킬 것으로 나타났다.
| 멍게 식이섬유 | 저장 기간 | ||||
| 0일 | 1일 | 2일 | 3일 | 5일 | |
| 무첨가군 | 224.409±10.2 | 302.682±14.25 | 333.659±15.62 | 404.686±15.27 | 501.156±19.08 |
| 10% 첨가군 | 201.330±9.8 | 290.166±12.35 | 300.041±11.26 | 363.019±14.35 | 394.549±13.73 |
| 20% 첨가군 | 194.343±9.2 | 255.088±10.36 | 263.523±10.79 | 302.935±11.10 | 330.264±16.29 |
단위 (g), 평균±표준편차
⑤ 노화속도
멍게 껍질로부터 추출한 식이섬유를 각각 0, 10, 20% 첨가한 빵의 저장기간에 따른 경도 변화를 아브라미 방정식(Avrami equation)에 의하여 분석하고, 이로부터 노화속도를 구하였다. 아브라미 식은 다음과 같다.
θ : 일정시간(t) 후 남아있는 비결정 부분
k : 속도 상수 (day-n)
n : 아브라미 지수
t : 저장 기간 (day)
만약 빵의 경도 변화가 결정화 정도를 측정하는 척도라고 본다면,수학식 1은 다음과 같은 식으로 표현된다.
EO: 초기상태의 빵의 경도
Et: 일정시간(t) 후의 빵의 경도
EL: 최대 빵의 경도
수학식 2를 변형하면 다음과 같은 식이 표현된다.
수학식 3으로부터 시간상수(1/k) 및 아브라미 지수(n)을 구하였다.
멍게 껍질로부터 추출한 식이섬유를 각각 0, 10, 20% 첨가한 빵의 저장기간에 따른 경도 변화를 아브라미 방정식에 의하여 분석한 결과표 6으로부터 회귀식도 7을 얻을 수 있었고, 이 식으로부터 아브라미 지수(n)를 구하고, 각각의 시간상수(1/k)를 구하여표 7에 나타내었다. 무첨가군의 경우 아브라미 지수가 1에 가까웠고, 식이섬유 첨가시 아브라미 지수 값이 낮아지는 경향을 보였다. 아브라미 지수값은 결정성장의 형태에 따라 14까지의 값으로 나타내는데, 이 값은 결정핵 형성시간 및 결정체 형성속도 상수에 의존하는 복합된 값으로서 그 값이 1.0에 근접하는 것은 결정핵 형성 즉시 결정체의 성장이 막대 모양으로 일어난다는 것을 의미한다. 시간상수(1/k)의 경우 무첨가군이 1.3046, 10% 첨가군이 1.6245, 20% 첨가군이 1.6673으로 20% 첨가군의 저장성이 가장 긴 것으로 나타났다.
| 멍게 식이섬유 | 아브라미 지수 (n) | 속도상수 (1/k) |
| 무첨가군 | 1.0012 | 1.3049 |
| 10% 첨가군 | 0.9003 | 1.6245 |
| 20% 첨가군 | 0.8378 | 1.6673 |
⑥ 빵의 관능검사
관능검사는 제빵기술자를 포함한 한국원자력연구소에 근무하는 30명의 관능 검사요원을 대상으로 5점법의 기호도 검사를 사용하여 비교 채점함으로써 수행하였으며, 그 결과는표 8과 같다. 색깔, 질감, 풍미에 있어서 식이섬유 슬러리를 0∼20% 첨가한 군에서는 대체적으로 유의적인 차이가 없었으나 30% 첨가한 군에서는 대체로 약간 감소하는 경향을 보였다.
| 멍게 식이섬유 | 색깔 | 질감 | 풍미 |
| 무첨가군 | 4.5 a | 4.2 a | 4.5 a |
| 10% 첨가군 | 4.0 a | 4.5 a | 4.0 a |
| 20% 첨가군 | 4.0 a | 4.7 a | 3.8 ab |
| 30% 첨가군 | 3.8 ab | 5.0 ab | 3.5 b |
5=매우 좋다, 4=좋다, 3=보통이다, 2=나쁘다, 1=매우 나쁘다
a,b는 통계처리 유의성 검정시 95% 유의성을 나타낸 것으로서 같은 철자는 유의성이 없음을 나타냄.
<실시예 3> 멍게 껍질 유래 식이섬유를 첨가한 기능성 식품: 잼
① 식이섬유를 첨가한 딸기잼의 제조
멍게 유래 식이섬유 첨가 딸기잼을 제조하기 위해 원료에 대해 50%의 설탕을 첨가하고, 1%의 프럭토올리고당, 1%의 물엿, 0.5%의 저메톡실 펙틴, 0.15%의 구연산을 첨가하였다. 또한 식이섬유는 원료에 대해 각각 10, 20%를 첨가하였다. 이와같은 배합비로 젤리화를 위해 열판에 가열하면서, 컵 테스트로 잼이 물속에서 흩어지지 않고 굴절당도계의 브릭스(°Brix)가 62 일 때를 젤리화의 종결점으로 하여 제조하였다.
② 텍스쳐 측정 및 물성 특성
제조한 잼의 물성 특성치를 구하기 위해, 물성측정기기(TA XT2iTexture analyzer, SMS Co. Ltd., England)로 견고성(firmness), 점조성(consistency), 응집성(cohesiveness), 점도(viscosity)를 구하여표 9에 나타내었다.
최대점에서 얻어지는 견고성은 무첨가군이 104.37로 10%와 20%의 식이섬유를 첨가한 잼보다 겔의 견고성이 큰 것으로 나타났고, 20% 첨가군 보다 10% 첨가군의 견고성이 증가하는 것으로 나타났다. 커브 면적으로부터 얻어지는 점조성은 잼 및 소스류의 중요한 물성인자로, 농후한 잼의 경우 더 큰 값을 갖는데, 무첨가군의 경우 1355.96으로 10% 및 20% 첨가군 보다 높게 나타났다. 점조성 및 응집성은 잼의 관능적인 성질과 관계가 깊은 물성치로, (-) 면적의 커브는 디스크의 상단에 끌려 올라가는 시료의 무게에 의해 나타나고, 이 면적의 최대 점에서 얻어지는 응집성은 점착성으로 해석될 수 있으며, 무첨가군의 경우 -60.56으로 10% 및 20% 식이섬유 첨가군의 -54.94 및 -49.26 보다 큰 값을 가져 점착성이 더 큰 것으로 나타났다.또한 (-) 면적으로부터 얻어지는 저항값은 무첨가군의 경우 -746.95로 식이섬유 첨가군 보다 높게 나타났다. 이상의 4가지 물성특성치에서 식이섬유 첨가군이 무첨가군보다 그 값이 낮게 나타났고, 10% 첨가군 보다 20% 첨가군의 값이 낮은 경향을 보여 식이섬유 첨가가 젤의 물리적 성질을 저하시키는 것으로 판단되었다.
| 멍게 식이섬유 | 견고도 (g) | 점조성 (g·s) | 응집성 (g) | 점도양상 (g·s) |
| 무첨가군 | 104.37±0.65 | 1355.96±26.92 | -60.56±0.85 | -746.95±11.28 |
| 10% 첨가군 | 88.37±1.71 | 1160.44±30.08 | -54.94±0.89 | -690.99±12.73 |
| 20% 첨가군 | 84.86±1.88 | 1095.85±28.51 | -49.26±0.92 | -612.19±17.21 |
평균 ± 표준편차; 각각 다른 3개의 샘플에서 5번 측정한 값
③ 점도 측정 및 변화
브룩필드 점도계(Brookfield사, 미국)에 의해 측정한 점도양상의 점도-시간 그래프는도 8과 같으며 각 시료의 평균점도는 30 rpm 하에서 무첨가군의 경우 377.32 cP, 10% 첨가군의 경우 363.40 cP, 20% 첨가군의 경우 342.54 cP로 나타나 식이섬유 첨가가 증가할수록 점도가 감소하는 경향을 보였고, 시간이 경과함에 따라 점도가 저하되는 비뉴튼성 유체의 특유의 경향이 무첨가군 및 첨가군 모두에서 나타났다. 일반적으로 수용성 식이섬유의 경우는 수용화 되면서 계의 점도를 증가시키거나, 약한 틱소트로픽 젤(thixotropic gel)의 형태로 3차원의 젤 메트릭스를 형성시키기 때문에 점증제(thickening agent) 및 젤화제로서 사용하고 있지만, 본발명에서 사용한 멍게 껍질로부터 분리·정제한 식이섬유는 불용성으로서 점도를 증가시키기보다는 젤 메트릭스의 사이사이에 끼어 들어 점도저하를 가져온 것으로 판단되었다. 또한 점도의 양상이 역 압출을 이용한 물성측정에 의해 얻어진 물성 특성치와 비슷한 결과를 나타내었다.
④ 색도 측정 및 변화
제조한 잼의 색도는 색차계(電色工業, 일본)로 측정하여 헌터의 색 지수 (Hunter's color value)의 명도 (lightness, L), 적색도(redness, a), 황색도(yellowness, b)로 나타냈으며, 그 결과는표 10과 같다. 명도의 경우 무첨가군이 13.87, 10% 첨가군이 15.83, 20% 첨가군이 16.01로 식이섬유첨가량이 증가할수록 명도가 증가하는 것으로 나타나 더 밝은 색을 갖는 것으로 측정되었다. 적색도의 경우는 무첨가군이 15.81로 첨가군 보다 낮은 값을 나타내어, 식이섬유 첨가가 증가할수록 적색을 띄는 경향을 보였다. 황색도의 경우 또한 무첨가군이 4.93으로 식이섬유 첨가량이 증가할수록 황색을 나타내었다. 그러므로 식이섬유 첨가량이 증가할수록 잼이 밝은 적색을 띄는 것을 알 수 있었다.
| 멍게 식이섬유 | 헌터의 색 지수 (Hunter's color value) | ||
| 명도 | 적색도 | 황색도 | |
| 무첨가군 | 13.87±0.32 | 15.81±0.36 | 4.93±0.32 |
| 10% 첨가군 | 15.83±0.20 | 16.58±0.33 | 5.59±0.35 |
| 20% 첨가군 | 16.01±0.22 | 17.77±0.30 | 5.61±0.22 |
평균 ± 표준편차; 각각 다른 3개의 샘플에서 5번 측정한 값
⑤ 관능평가
식이섬유를 첨가한 잼과 무첨가군의 관능검사 결과는표 11과 같다. 잼의 색을 비교해볼 때 유의적인 차이는 없었지만 무첨가군 보다 10% 식이섬유 첨가군을 더 선호하는 것으로 나타났다. 풍미(flavor)의 경우도 유의적인 차이는 없었지만 10% 첨가군이 다른 시험군에 비해 높게 나타났다. 맛의 경우 각 시료간에 유의한 차이(p<0.05)차이를 보였는데, 10% 첨가군이 무첨가군 및 20% 첨가군 보다 높게 나타났다. 잼을 입에 넣었을 때 구강내에서의 촉감을 묻는 조직감의 경우 유의적인 차이를 보이지 않아 식이섬유가 첨가된 잼이 무첨가군과 비교할 때 구강 내에서의 느낌(mouthfeel)상 큰 차이를 나타내지 않음을 알 수 있었고, 오히려 무첨가군보다 10% 및 20% 식이섬유 첨가군을 선호하는 것으로 나타났다. 빵 위에 잼을 바를때의 능력을 나타내는 퍼짐성(spreadibility)의 경우 유의적인 차이가 나타나지 않았다. 전체적인 기호도에서는 각 시료간에 유의적인 차이를 보였는데, 퍼짐성을 제외한 모든 항목에서 높은 점수를 나타낸 10% 첨가군이 높은 기호도를 나타내어, 결과적으로 식이섬유를 첨가한 잼을 선호함을 알 수 있었다.
| 관능평가 | 무첨가군 | 10% 첨가군 | 20% 첨가군 |
| 색 | 3.605 a | 4.305 a | 3.905 a |
| 풍미 | 3.505 a | 4.205 a | 3.605 a |
| 맛 | 3.305 b | 4.505 a | 4.005 ab |
| 구강내 조직감 | 3.605 a | 4.105 a | 3.905 a |
| 빵에 바를때의 퍼짐성 | 4.105 a | 3.705 a | 4.005 a |
| 전체적인 기호도 | 3.105 b | 4.505 b | 3.405 ab |
p<0.05
a,b는 통계처리 유의성 검정시 95% 유의성을 나타낸 것으로서 같은 철자는 유의성이 없음을 나타냄.
⑥ 회귀식을 통한 물성치와 관능평가의 상관관계
피어슨의 상관관계 분석(Marrs, W.M.,Prog. Fd. Nutri.Sci., 6, 259, 1982)에 의한 기계적인 측정치와 관능적 측정치의 상관계수(correlation coefficients)는표 12와 같다. 관능검사에 의한 구강내 조직감은 모든 기계적인 물성치와 음의 상관관계를 보였는데, 이 중 견고도는 그 힘의 크기가 감소할수록 관능적인 수치가 높게 나타났다. 관능적인 평가에 의한 잼의 퍼짐성은 기계적 물성치 중 견고도와 가장 높은 양의 상관관계를 보여, 잼을 빵에 바를 때 견고도가 높은 것을 선호하는 것으로 나타났다. 전체적인 기호도와 물성치와의 상관관계는 음의 상관관계를 나타내어 모든 기계적인 물성치의 값이 감소할수록 기호도가 증가하는 것으로 나타났다.
| 기계적 변수 | 관능적 변수 | |
| 구강내의 조직감 | 퍼짐성 | |
| 견고도 | 0.70 | 0.32 |
| 점조성 | 0.64 | 0.25 |
| 응집성 | 0.35 | 0.06 |
| 점도양상 | 0.27 | 0.02 |
p<0.05
<실시예 4> 멍게 껍질 유래 식이섬유를 첨가한 기능성 식품: 어묵
① 전단력 측정
멍게 껍질로부터 추출한 식이섬유를 각각 0, 5, 10, 20% 첨가한 어묵의 전단력(shear force, N/mm) 및 총 전단에너지(total work of shear, N/mm·s)를 물성측정기기를 이용하여 측정한 결과표 13과 같다. 전단력의 경우, 무첨가군은 3.584 N/mm, 20% 첨가군은 2.187 N/mm로 식이섬유 첨가량이 증가할수록 전단력이 감소하는 경향을 보였고, 총 전단에너지도 무첨가군은 40.604 N/mm·s, 20% 첨가군은 33.502 N/mm·s로 식이섬유 첨가량에 의존하여 감소하였다. 이는 식이섬유가 조직 내에 끼여들어 조직간 결합력 및 결체력을 저하시켜, 전단시 요구되는 힘을 감소시키기 때문인 것으로 나타났다.
| 멍게 식이섬유 | 전단력 (N/mm) | 총 전단에너지 (N/mm·s) |
| 무첨가군 | 3.584±0.002 | 40.604±0.002 |
| 5% 첨가군 | 2.796±0.001 | 38.531±0.004 |
| 10% 첨가군 | 2.581±0.001 | 36.199±0.003 |
| 20% 첨가군 | 2.187±0.001 | 33.502±0.003 |
평균±표준편차
② 관능평가
멍게 껍질로부터 추출한 식이섬유를 각각 0, 5, 10, 20% 첨가한 어묵의 관능평가는 10명의 관능평가요원을 선정하여 채점척도 시험법(scalar scoring test)으로 색(color), 풍미(flavor), 맛(taste), 구강내 조직감(texture) 및 전체적인 기호도(overall acceptability) 항목에 대하여 최고 5점(most acceptable), 최저 1점(least acceptable)의 5점법으로 평가하였다. 평가 후 채점결과를 통계처리 프로그램 (statistical analysis system)으로 분산분석하고, 5% 수준에서 유의성을 검정한 결과는표 14와 같다. 색, 풍미 및 맛의 항목에서 무첨가군 및 첨가군간의 유의적인 차이를 나타내지 않았다(p<0.05). 구강내의 조직감은 유의적인 차이를 보였는데, 무첨가군 보다 첨가군을 선호하는 것으로 나타났다. 기계적 물성 측정치인 전단력의 결과와 비교해볼 때, 첨가군의 경우 전단시 요구되는 힘이 무첨가군 보다 낮아, 일반적으로 어묵의 조직이 단단한 것보다는 어느 정도 연화된 것을 선호하는 것으로 나타났다. 전체적인 기호도 에서도 각 시험군 간의 유의적인 차이를 보이지 않아, 멍게 껍질로부터 추출한 식이섬유를 어묵 가공에 적용시 적합한 것으로 나타났다.
| 관능검사 | 무첨가군 | 5% 첨가군 | 10% 첨가군 | 20% 첨가군 |
| 색 | 3.805 a | 3.900 a | 3.550 a | 3.520 a |
| 풍미 | 3.950 a | 3.805 a | 3.405 a | 3.570 a |
| 맛 | 3.805 a | 4.010 a | 3.705 a | 3.505 a |
| 구강내 조직감 | 3.205 b | 3.905 a | 4.350 a | 4.105 a |
| 전체적인 기호도 | 3.805 a | 3.950 a | 3.650 a | 3.705 a |
p<0.05
a,b는 통계처리 유의성 검정시 95% 유의성을 나타낸 것으로서 같은 철자는 유의성이 없음을 나타냄.
<실시예 5> 멍게 껍질 유래 식이섬유를 첨가한 기능성 식품: 양갱
① 물성 측정
멍게 껍질로부터 추출한 식이섬유를 각각 0, 5, 10, 20% 첨가한 양갱의 물성 측정을 위하여 2회 반복 압착실험(two-bite compression test) 결과를 분석하여 견고도(hardness, g), 부착성(adhesiveness, -g·s), 탄성(springiness), 응집성(cohesiveness), 검성(gumminess) 및 씹힘성(chewiness) 의 물성특성치로 나타낸 결과는표 15와 같다. 견고도의 경우, 무첨가군은 8549.178 g, 20% 첨가군은 7001.328 g으로 식이섬유 첨가량이 증가할수록 견고성이 저하되는 경향을 보였다. 부착성, 응집성, 검성 및 씹힘성 등의 특성치도 식이섬유 첨가량에 의존하여 낮아졌으며, 탄성의 경우에만 식이섬유 첨가량에 따라 높아지는 것으로 나타났다. 이는 양갱 제조시 식이섬유가 첨가수준에 따라서 조직의 결합능력을 저해하여 견고성을저하시키고, 탄성을 부여하는 것으로 나타났다.
| 멍게식이섬유 | 견고도(g) | 부착성-(g·s) | 탄성 | 응집성 | 검성 | 씹힘성 |
| 무첨가군 | 8549.178±107.92 | 2907±85.75 | 0.914±0.01 | 0.359±0.03 | 3066.253±100.21 | 2569.31±95.23 |
| 5%첨가군 | 8023.748±95.62 | 2564.123±76.14 | 0.920±0.01 | 0.331±0.01 | 2988.147±93.08 | 2154.309±75.62 |
| 10%첨가군 | 7821.369±100.35 | 2154.298±86.28 | 0.924±0.02 | 0.328±0.02 | 2687.641±89.37 | 2000.217±69.28 |
| 20%첨가군 | 7001.328±130.64 | 1885.054±98.51 | 0.923±0.02 | 0.315±0.01 | 2103.591±99.01 | 1875.247±67.77 |
평균±표준편차
② 관능평가
멍게 껍질로부터 추출한 식이섬유를 각각 0, 5, 10, 20% 첨가한 양갱의 관능평가는 10명의 관능평가요원을 선정하여 채점척도 시험법(scalar scoring test, 이영춘, 김광옥 : 식품의 관능검사. 학연사, 1989년)으로 색(color), 풍미(flavor), 맛(taste), 구강내 조직감(texture) 및 전체적인 기호도(overall acceptability) 항목에 대하여 최고 5점(most acceptable), 최저 1점(least acceptable)의 5점법으로 평가하였다. 평가 후 채점결과를 통계처리 프로그램 (statistical analysis system, SAS)으로 분산분석한 후, 5% 수준에서의 유의성을 검정한 결과는표 16과 같다. 색의 경우 무첨가군 및 첨가군간의 유의적인 차이(p<0.05)를 나타냈는데, 식이섬유 첨가군을 선호하는 것으로 나타났다. 풍미, 맛, 구강내 조직감을 묻는 항목에서는 시험군간의 유의적인 차이를 나타내지 않았지만, 구강내의 조직감은 10% 첨가군을 가장 선호하는 결과를 보였다. 기계적 물성 측정치 결과와 비교해볼 때, 식이섬유 첨가량에 따라 견고성은 저하되며, 탄성은 증가하는 것으로 나타나, 단단한 질감의 양갱보다는 부드러운 질감을 선호함을 알 수 있었다. 전체적인 기호도에서도 각 시험군 간의 유의적인 차이를 나타내지 않아, 멍게 껍질로부터 추출한 식이섬유를 양갱 가공에 적용시 적합하며, 물리적인 성질을 첨가량에 따라 조절할 수 있을 것으로 나타났다.
| 관능평가 | 무첨가군 | 5% 첨가군 | 10% 첨가군 | 20% 첨가군 |
| 색 | 3.505 b | 3.905 a | 4.405 a | 4.005 a |
| 풍미 | 3.905 a | 3.895 a | 4.105 a | 4.005 a |
| 맛 | 4.005 a | 4.005 a | 4.305 a | 3.805 a |
| 구강내 조직감 | 3.705 a | 3.905 a | 4.205 a | 3.805 a |
| 전체적인 기호도 | 3.705 a | 4.005 a | 4.105 a | 3.905 a |
p<0.05
a,b는 통계처리 유의성 검정시 95% 유의성을 나타낸 것으로서 같은 철자는 유의성이 없음을 나타냄.
<실시예 6> 멍게 껍질 유래 식이섬유를 첨가한 기능성 식품: 젤리
① 젤리의 제조 조성
젤리에 사용한 반죽의 배합은표 17과 같다. 멍게에서 추출한 식이섬유추출물 슬러리는 전체중량 100%기준에 대해 0%, 10% 및 20%로 각각 달리 첨가하였다.
| 재 료 | 중량 (g) | (%) | 증가량 (g) |
| 증류수 | 30 | 10 | ±15 |
| 설탕 | 90 | 30 | ±30 |
| 포도당시럽 | 75 | 25 | ±25 |
| 젤라틴 (gelatin) | 15 | 5 | 0 |
| 오렌지 농축액 | 90 | 30 | ±30 |
| 합 계 | 300 | 100 |
② 물성 측정
멍게 껍질로부터 추출한 식이섬유를 각각 0, 5, 10, 20% 첨가한 젤리의 물성 특성치(texture profile analysis, TPA)를 물성측정기기를 이용하여 2회 반복 압착실험(two-bite compression test) 결과를 분석하여 견고도(hardness, g), 부착성(adhesiveness, -g·s), 탄성(springiness), 응집성(cohesiveness) 및 검성(gumminess) 등의 물성특성치로 나타낸 결과는표 18과 같다. 20% 첨가군은 1481.69 g으로 식이섬유 첨가량이 증가할수록 견고성이 저하되는 경향을 보였다. 부착성 및 검성 등의 특성치도 식이섬유 첨가량에 의존하여 낮아졌으며, 탄성의 경우에만 식이섬유 첨가량에 따라 높아지는 것으로 나타났다. 이는 젤리 제조시 식이섬유가 첨가수준에 따라서 젤 형성을 방해하여 견고성을 저하시키고, 탄성 및 응집성을 부여하는 것으로 나타났다.
| 멍게 식이섬유 | 견고도(g) | 부착성-(g·s) | 탄성 | 응집성 | 검성 |
| 무첨가군 | 2092.48±107.92 | 76.68±4.75 | 0.97±0.01 | 1.24±0.03 | 2569.31±111.23 |
| 10% 첨가군 | 1768.28±78.48 | 47.81±1.09 | 0.98±0.00 | 1.23±0.02 | 2166.34±81.92 |
| 20% 첨가군 | 1481.69±55.69 | 45.31±1.31 | 0.99±0.01 | 1.26±0.02 | 1857.82±57.36 |
평균±표준편차
③ 색도 측정
멍게 껍질로부터 추출한 식이섬유를 각각 0, 10, 20% 첨가한 젤리의 색도를 색차계로 측정한 결과는표 19와 같다. 명도의 경우 무첨가군이 24.63, 10% 첨가군이 32.03, 20% 첨가군이 36.25로 식이섬유 첨가량이 증가할수록 명도가 증가하여 더 밝은 색을 갖는 것으로 나타났다. 적색도의 경우 식이섬유 첨가량에 의존하여 녹색방향을 갖는 값을 나타냈고, 황색도는 황색방향의 수치를 나타내었다. 따라서 식이섬유 첨가량이 증가할수록 밝은 황색을 갖는 젤리를 제조할 수 있었다.
| 멍게 식이섬유 | 헌터의 색 지수 (Hunter's color value) | ||
| 명도 | 적색도 | 황색도 | |
| 무첨가군 | 24.63±1.25 | -1.30±0.23 | 3.97±0.32 |
| 10% 첨가군 | 32.03±1.03 | -1.78±0.26 | 8.55±0.29 |
| 20% 첨가군 | 36.25±1.12 | -1.92±0.35 | 11.78±0.31 |
평균±표준편차
④ 관능 평가
멍게 껍질로부터 추출한 식이섬유를 각각 0, 10, 20% 첨가한 젤리의 관능평가는 10명의 관능평가요원을 선정하여 채점척도 시험법(scalar scoring test)으로 색(color), 풍미(flavor), 맛(taste), 구강내 조직감(texture) 및 전체적인 기호도(overall acceptability) 항목에 대하여 최고 5점(most acceptable), 최저 1점(least acceptable)의 5점법으로 평가하였다. 평가 후 채점결과를 통계처리 프로그램 (statistical analysis system)으로 분산분석한 후, 5% 수준에서 유의성을 검정한 결과는표 20과 같다. 색의 경우 무첨가군 및 첨가군간의 유의적인 차이(p<0.05)를 나타냈는데, 식이섬유 첨가군을 선호하는 것으로 나타났다. 풍미, 맛, 구강내 조직감을 묻는 항목에서는 시험군간의 유의적인 차이를 나타내지 않았지만, 구강내의 조직감은 20% 첨가군을 가장 선호하는 결과를 보였다. 기계적 물성 측정치의 결과와 비교해볼 때, 식이섬유 첨가량에 따라 견고성은 저하되며, 탄성 및 응집성은 증가하는 것으로 나타나, 단단한 질감의 젤리보다는 저작시 구강에서 부드러운 물성을 선호함을 알 수 있었다. 전체적인 기호도 에서는 각 시험군 간의 유의적인 차이를 나타내었으며, 첨가군을 선호하는 것으로 나타났다.
| 관능평가 | 무첨가군 | 10% 첨가군 | 20% 첨가군 |
| 색 | 3.505 b | 4.005 a | 4.105 a |
| 풍미 | 3.405 a | 3.505 a | 3.905 a |
| 맛 | 3.705 a | 3.805 a | 3.905 a |
| 구강내 조직감 | 3.305 a | 3.605 a | 3.805 a |
| 전체적인 기호도 | 3.205 b | 3.805 a | 4.105 a |
p<0.05
a,b는 통계처리 유의성 검정시 95% 유의성을 나타낸 것으로서 같은 철자는 유의성이 없음을 나타냄.
멍게 껍질로부터 추출한 식이섬유로 제조된 여러 가공식품의 예가도 9에 나타나 있다.
<실시예 7> 멍게 식이섬유를 첨가한 기능성 식품이 실험동물의 영양 생리적 특성 및 혈청지질에 미치는 효과
① 실험동물
255±10g의 흰쥐(Sprague-Dawley, 한국원자력연구소) 수컷 24마리를 6마리씩 4군으로 나누어표 21에 나타낸 실험식이로 4주간 사육하였다. 식이를 먹인지 2주째와 4주째 되기 3일 전부터 쥐를 대사 사육통에 옮겨 3일간 대사량 측정을 위하여 매일 일정 시간에 사료 섭취량과 변배설량을 정확히 측정하였다. 전 사육기간 동안 실험식이와 물은 자유로이 섭취하게 하고, 사육실의 온도는 20∼25℃를 유지하였으며, 명암은 12시간 간격으로 점등 및 소등하였다. 수거된 변은 110℃의 건조 오븐에서 항량에 도달할 때까지 건조시켜 건조 중량을 재고 분석시까지 -20℃의 냉동고에 보관하였다. 전 사육기간 동안 조제한 실험 식이와 탈염수는 제한없이 공급하였다.
② 실험식이의 제조
실험식이는 AIN-76 식이(한국원자력연구소 제조)를 기본으로 하여표 21과 같이 제조하였다. 대조군과 비교군의 식이내 섬유질 공급원으로서는 기본적으로 모든 군에 2%의 α-셀룰로오스를 첨가하였으며 섬유질군에는 식이 중량의 5∼20%에 해당하는 녹말을 섬유질 공급원으로 사용된 멍게 식이섬유 분말로 대치하여 식이섬유의 첨가 효과를 저 식이섬유군(대조군)에 비교해 보고자 하였다. 식이섬유의 함량은 AOAC법(A.O.A.C. : Official Methods of Analysis, 15th ed., Association of Official Analytical Chemists, Washington, D.C., 1990년)에 의해 측정되었다.
| 조 성 | 멍게 식이섬유 | |||
| 무첨가군 | 5% 첨가군 | 10% 첨가군 | 20% 첨가군 | |
| 카제인 | 20 | 20 | 20 | 20 |
| 옥수수유 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| 옥수수 전분 | 53 | 48 | 43 | 33 |
| 수크로스 | 15 | 15 | 15 | 15 |
| α-셀룰로오스 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 멍게 식이섬유 | 0 | 5 | 10 | 20 |
| 무기질 혼합물 (AIN-76) | 3.5 | 3.5 | 3.5 | 3.5 |
| 비타민 혼합물 (AIN-76) | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
| 콜린 비타르타르산 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| DL-메치오닌 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
| 수용성 섬유소 | ND | 0.005 | 0.01 | 0.02 |
| 불용성 섬유소 | 3.58 | 8.57 | 13.57 | 23.56 |
| 총합계 | 3.58 | 8.58 | 13.58 | 23.58 |
ND: 발견되지 않음
③ 식이섭취량, 체중증가량 및 식이의 소화관 통과 시간 측정
실험기간(4주간) 동안 실험쥐의 식이섬취량, 체중증가량 및 식이의 소화관 통과시간을 측정한 결과는 다음과 같다. 실험 말기 각 군의 평균 체중증가량과 사료 효율에서 유의적인 차이가 있었다. 비록 사료 섭취량에서도 비슷하게 섭취하였으나 무첨가군이나 5% 첨가군의 경우 배변량이 비슷하였으나, 10%나 20% 첨가군의 경우 유의적으로 증가하였으며, 이에 따라 체중 증가량 역시 유의적으로 감소함을 보였다. 일반적으로 섬유질의 섭취는 체중의 감량에 효과적인 것으로 알려져 있으며 본 실험에서와 같이 정상 쥐들에게 자유 급식시켰을 때는 식이 섭취량이 비슷하더라도 멍게 식이섬유의 함량이 증가될수록 배변량이 역시 증가하기 때문에 전체적으로 체중감소효과를 보임을 알 수 있었다. 또한, 멍게 식이섬유를 보충 급여한 쥐의 전체 소장 길이가 대조군에 비해 유의적으로 길어진 것을 알 수 있었고, 전체 식이내 멍게 식이섬유 함량이 증가함에 따라 장 통과 시간이 점차 유의적으로 빨라짐을 볼 수 있었다 (표 22참조).
| 멍게 식이섬유 | 체중증가량(g) | 식품섭취량(g) | 장의 길이 | 소화기관 통과시간 |
| 무첨가군 | 74.3±12.7 a | 438.3±34.9 a | 91.3±6.4 a | 118.4±13.9 a |
| 5% 첨가군 | 72.4±13.3 a | 452.5±21.3 a | 96.8±5.2 a | 82.5±10.2 b |
| 10% 첨가군 | 66.2±17.2 b | 439.5±30.2 a | 103.2±13.7 b | 63.8±11.5 c |
| 20% 첨가군 | 62.5±15.9 b | 430.2±35.2 a | 116.5±15.8 c | 39.2±7.9 d |
평균±표준편차
p<0.05
a,b는 통계처리 유의성 검정시 95% 유의성을 나타낸 것으로서 같은 철자는 유의성이 없음을 나타냄.
④ 혈청 지질 및 혈당의 측정
멍게 식이섬유 비첨가군과 5, 10, 20% 첨가군간에서 쥐의 지질성분 및 혈당 변화 결과는표 23과 같다. 총 콜레스테롤 함량은 약 10∼15%, LDL-콜레스테롤 함량은 약 12∼18%, HDL-콜레스테롤은 약 10∼15%, 중성지질 함량은 약 20∼30%, 인지질 함량은 약 15∼22%, 혈당은 10∼19%로 비첨가군보다 멍게 식이섬유를 첨가한 군간에 유의적인 차이를 보였다(p>0.05).
| 멍게 식이섬유 | 총콜레스테롤 | LDL-콜레스테롤 | HDL-콜레스테롤 | 중성지질 | 인지질 | 혈당 |
| 무첨가군 | 93.5±5.8 a | 48.8±8.2 a | 29.2±7.4 a | 57.9±8.6 a | 50.9±5.8 a | 54.7±7.2 a |
| 5% 첨가군 | 90.4±3.8 ab | 42.6±7.8 b | 31.3±4.3 ab | 43.2±6.3 b | 42.7±6.4 ab | 47.3±8.8 b |
| 10% 첨가군 | 84.2±8.6 b | 36.7±9.1 bc | 35.2±8.5 bc | 37.3±8.4 bc | 35.9±8.9 b | 41.6±9.5 bc |
| 20% 첨가군 | 78.2±7.2 bc | 30.1±8.5 c | 44.8±9.4 c | 27.2±5.5 c | 28.5±9.5 c | 35.9±8.9 c |
단위 : %, 평균±표준편차
p<0.05
⑤ 통계방법
실험결과는 평균과 표준편차로 표시하였으며 실험군의 평균값간에 차이가 있는지는 one-way ANOVA 분산 분석 (이영춘, 김광옥 : 식품의 관능검사. 학연사, 1989년)를 이용하여 α=0.05 수준에서 유의성을 검증하였고 유의성이 있는 항목에 대해서는 각 군간의 차이를 던칸의 다범위 검정 시험법으로 검정하였다. 통계처리는 SAS 통계 패키지 프로그램(SAS Institute, Inc. SAS/STAT User's Guide, Version 6.03., Cary, NC)을 이용하였다.
본 발명에서 제공하는 식이섬유 제조 방법을 이용하면, 식물성 식이섬유와 유사한 성분의 식이섬유를 수산폐자원인 멍게 등 해산물의 껍질로부터 고농도로 얻을 수 있다. 또한, 상기 식이섬유를 과자, 빵, 국수, 죽, 잼, 젤리, 양갱, 어묵, 음료 등 모든 식품에 0.1∼20% 정도 첨가하면 다이어트 효과, 변비 방지 효과, 콜레스테롤 감소 효과 등을 가지는 기능성 식품을 제조할 수 있다. 뿐만 아니라, 멍게껍질로부터 정제된 식이섬유는 기존의 식물섬유와는 달리 무색, 무취, 무미이기 때문에 식품자체가 갖고 있는 고유의 맛을 최대한 살린 채 다양한 기능성 식품을 제조할 수 있다. 따라서, 본 발명이 제공하는 식이섬유 제조 방법, 이를 이용하여 제조된 식이섬유 및 상기 식이섬유를 포함하는 식품은, 수산폐자원의 활용을 통한 환경오염 방지, 고부가가치 기능성 신소재의 생산, 다양한 가공제품의 개발, 보건 수준 향상 등 다면적인 효과를 가진다.
Claims (9)
1) 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스 또는 이들의 혼합 식이섬유를 함유하는 우렁쉥이속(Halocynthia) 생물의 해산물 껍질을 산화제, 산 및 물의 혼합 용액으로 추출하는 단계;
2) 추출된 해산물 껍질을 세척 후 염기성 용액에 침지하는 단계; 및
3) 상기 단계 1) 및 2)를 2-3회 반복수행하는 단계를 포함하는 우렁쉥이속(Halocynthia) 생물의 해산물 껍질로부터 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스 또는 이들의 혼합 식이섬유를 분리정제하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 우렁쉥이속 생물이 멍게인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 단계 1)의 산화제는 아염소산나트륨(NaClO2), 산성아황산나트륨,(NaHSO3), 메타중아황산칼륨(K2S2O5) 및아황산나트륨(Na2SO3)으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 산화제이고; 산은 아세트산 완충액, 구연산 완충액 및 젖산 완충액으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 산이며; 단계 2)의 염기성 용액은 수산화나트륨, 수산화칼륨 및 수산화칼슘으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 염기성 용액인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 단계 1)의 혼합용액은 0.2 내지 0.5 % (w/v) NaClO2, 10 내지 30 % (v/v) 아세트산 완충액 (7.5% 아세트산, 2.7% 수산화나트륨) 및 증류수로 구성되고, 상기 염기성 용액은 0.1 내지 20 % (w/v) 수산화나트륨인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 단계 1)의 혼합용액의 온도 범위는 5∼100℃인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항의 방법으로 분리정제된 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스 또는 이들의 혼합 식이섬유.
제 6항의 식이섬유를 포함하는 식품.
제 7항에 있어서, 상기 식이섬유는 건물량 0.1∼20% 의 범위로 포함된 것을특징으로 하는 식품.
제 7항에 있어서, 상기 식품은 과자, 빵, 국수, 잼, 젤리, 죽, 양갱, 어묵 및 음료를 포함하는 것을 특징으로 하는 식품.
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