KR20090124249A - 둥굴레를 첨가한 커피음료 및 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 최근 기능성 식품으로 우수성이 입증되고 있는 둥굴레를 이용하여 서양음료이면서 기호성 음료로 각광받는 커피의 제조법을 접목하여 우리 입맛에도 맞고 건강기능식품으로도 손색이 없는 둥굴레를 첨가한 커피음료를 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 수확된 생두를 배전기(Roaster)로 배전한 다음 일정굵기로 분쇄하여 커피를 준비하는 단계와, 수확된 둥굴레뿌리를 쪄서 말린 다음 일정굵기로 분쇄하고, 분쇄된 뿌리를 볶아 둥굴레를 준비하는 단계와, 상기 준비된 커피와 둥굴레를 적절한 비율로 혼합추출하여 둥굴레를 첨가한 커피음료를 만드는 것이다.
Description
본 발명은 최근 기능성 식품으로 우수성이 입증되고 있는 둥굴레를 이용하여 서양음료이면서 기호성 음료로 각광받는 커피의 제조법을 접목하여 우리 입맛에도 맞고, 건강기능성 식품으로도 손색이 없는 둥굴레커피를 제공하고자 하는 것이다.
우리의 문화와 경제 수준의 향상으로 식생활에도 많은 변화를 보이며 이러한 변화의 요인에는 외식 기회의 확대와 소비자 욕구의 다양화, 소비의식 및 소비 내용의 변화, 여성의 사회 진출 등의 요소와 더불어 여러 가지 관련 산업이 발전한데 그 원인을 찾아볼 수 있다.
그 중에서도 기호식품인 음료의 소비가 꾸준한 증가 추세를 보이고 있으며, 그 중 맛과 향이 풍부한 커피의 비중이 제일 크다고 하겠다.
커피는 수천년 동안 많은 사람들에게 사랑을 받고 있는 대표적인 기호식품으로 세계인의 하루 커피 소비량은 25억잔, 전세계 인구의 약 70~80%가 음용하는 대중적인 음료이며 생명유지의 수단으로 마시는 물 다음으로 세상에서 제일 많이 마시는 제2의 음료이다.
커피는 쓴맛, 떫은 맛, 신맛, 구수한 맛 등이 조화되어 만들어지는 기호음료로서, 경제적으로도 매우 중요한 위치에 있다.
우리나라에 커피가 처음 들어온 것은 1875년 고종 임금이 러시아 공사관으로 피신했을 때 마셔본 것으로, 이 땅에 들어온 지 불과 100년 만에 한국인의 대표적인 기호성 음료로 사랑을 받고 있다.
커피는 800여 가지의 맛과 향을 가지고 있는 기호식품으로 우리나라는 국민 1인당 커피 소비량이 세계에서 절대적 우위를 차지하는 나라이지만, 커피 문화 수준은 거의 발전하지 못한 수준이다.
커피나무는 아프리카의 에디오피아가 원산지이며 현재는 아프리카, 남아메리카, 인도네시아에 널리 분포되어 있다.
커피의 종류는 로브스타종과 아라비카종의 두가지이며, 로브스타종의 원두에는 아라비카종의 두배에 해당하는 카페인을 함유하고 있어 아라비카종을 더 상품(上品)으로 친다.
아라비카종의 커피는 아로마(aroma), 바디(body), 부드러움(smoothness)이 다른 커피종보다 풍부해서 가격이 비싸며, 1%의 카페인 함량이 포함되어 있다.
반면 로브시타종의 커피 빈은 강한 생명력을 가진 품종으로서 병의 저항력이 강하고, 낮은 고도에서도 잘 자라며 대부분 인스턴트커피에 많이 사용된다. 한 그루당 생산되는 그린 빈은 1-1.5kg이며 2%의 카페인이 함유되어 있다.
커피의 대표전인 성분으로는 카페인, 클로로겐산, 나이아신, 칼륨, 트리고 넬, 아미노산등이 있고, 이 중 커피의 주성분인 카페인은 알카로이드계의 methyating 화합물의 하나로 냄새가 없고 쓴 맛을 내며 물에 잘 녹는다.
또한 서양에서는 천식치료로 사용되기도 하는데, 카페인의 자극이 기관지의 점액성 분비물을 마르게 하고 혈관을 수축시키기 때문이다.
커피는 알코올 중독 치료와 간 기능 보호 역할도 하며, 커피를 마시는 사람은 그렇지 않은 사람들에 비해 자살 위험률 또한 낮다고 보고 되어져 있다.
흔히 카페인을 중독성이 강한 것으로 인식하고 있으나 세계보건기구의 국제 질병 분류에서 중독물로 지정되어 있지 않고, 또 카페인에 대한 연구에서도 커피의 장기 음용에 따른 의존성이나 남용성은 확인되지 않았다.
그러나 다량의 카페인 섭취는 위산 분비를 촉진하고 식도를 연결하는 괄약근을 느슨하게 만들어 위산이 식도에 역류, 속쓰림을 악화시킬 수 있으며, 불면증, 신경과민, 불안, 골다공증을 유발할 수도 있다는 점에서 커피의 부정적인 영향을 주기도 한다. 한의학적 관점에서 본다면 양(陽)의 활동을 음(陰)적인 진액 성분의 소모를 촉진하는 단점이 있다 하겠다.
커피의 선행연구로는 커피의 특성 및 커피가 건강에 미치는 영향 등 커피와 관련된 논문이 국내외적으로 많이 발표되어 있다. 예를 들어 커피의 배전 정도에 따른 분석, 커피의 종류에 따른 이화학적 성분 및 Gas Chromatograph (GC)에 의한 향기 성분 분석, 추출 수율에 관한 분석, 가용성 커피의 분석, 커피 보관 시 산패에 따른 향미 변화 분석, 커피와 건강에 보고 된 바 있다.
이렇듯 커피 자체의 연구는 활발하나 커피의 맛과 향을 즐기면서도 커피에 민감한 반응을 일으켜 커피를 즐겨 마시지 못하는 커피 애호가들을 충족시켜주는 연구는 미흡한 실정이다.
둥굴레는 백합과에 속하는 다년생 초본으로 근경을 채취하여 말린 것을 둥굴레 또는 황정이라 하며 우리나라의 산야에 널리 분포하고 있으며 특히 경산도 일원의 산야에 가장 많이 자생되고 농가에서 재배도 많이 하는 식용작물이다.
둥굴레의 근경을 씹었을 때 단맛이 있고 끈적끈적한 특성을 지니고 있으며, 볶음 처리를 하면 구수한 숭늉 맛이 있어 오래전부터 전통차로 애용되어 왔다.
둥굴레 근경에는 점액성 당질, 아미노산, 알바로이드 등을 함유하고 있고 한약재와 대부분이 차의 제조에 사용되며, 2~4년 근이 채취되어 종자, 건조 및 볶음과정을 거치는 전통적 공정에 따라 전통차로 가공되어 진다.
둥굴레의 근경은 한방과 민간에서 자양, 강장 효과 외에도 당뇨, 갈증해소, 허약증상, 영양실조, 폐결핵, 뇌졸중 등에 효능이 있다고 보고되고 있다.
최근의 연구 동향으로는 둥굴레 근경의 추출물이 혈당강화 효과를 나타낸다는 연구가 보고된 바 있으며 또한, 현대병인 당뇨와 인슐린 연구에 관한 많은 보고가 이루어지고 있다. 그러나 둥굴레는 보음작용이 강하여 살이 찐 사람이나 몸이 차서 순환이 잘 되지 않는 사람들에게는 기의 흐름을 느리게 할 수도 있다.
그 동안 고품질 둥굴레 가공제품의 생산을 위한 과학적 기반을 구축하기 위하여 둥굴레 근경의 전처리 및 볶음 조건에 따른 갈색화 반응과 특성 변화, 볶음 조건 모니터링 연구등 둥굴레차에 국한된 연구만 있었을 뿐 둥굴레가 가지는 효능과 함께 둥굴레를 보완하는 차의 연구는 미흡한 실정이다.
본 발명은 이러한 미흡한 점들을 감안하여 사계절의 변화가 뚜렷하여 우수한 한약재를 생산하고 있는 대표적인 국가임에도 한약재를 이용한 음료나 차의 개발은 이제 시작단계이며, 시작단계인 한방음료를 한층더 연구하고 보급하기 위하여 둥굴레와 커피를 적절히 혼합하되 커피가 가지는 자극성과 커피에 다량함유된 카페인의 부정적 효능을 보완하고, 둥굴레가 가진 지나친 구수함으로 인하여 느껴지는 느끼한 맛을 커피의 자극성으로 극복하여 이들의 맛이 잘 어울어질 수 있도록 하므로서 기호식품의 가장 큰 부분을 차지하는 커피 본연의 맛과 향을 잃지 않으면서 둥굴레라는 한방재료의 특성을 더해 커피의 자극성을 보완하여, 커피에 대한 소비자들의 다양한 욕구를 충족시켜 줄 수 있는 둥굴레커피를 제공함과 동시에, 본 발명을 토대로 새롭고 다양한 음료개발의 기초자료로서 활용코자 하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은 둥굴레와 커피를 적절히 혼합하여 우리 입맛에 맞는 최적의 둥굴레커피음료를 제공하되, 최적화 조건을 동시에 규명하고자 본 발명에서는 패널요원들에게 여러가지 커피에 대한 기호도검사를 실시하였다.
즉 커피에 대하여 주관적인 평가기준을 최대한 갖기 않도록 우수한 전문가 집단 16명을 패널로 선정해서 실험에 응하도록 하였으며, 각 시료에 대한 개인별 관능평가점수의 평균값으로 반응표면분석을 하였다.
둥굴레커피를 제조한 방법은 중심합성계획법에 의해 둥굴레, 커피, 온도로 3요인, 3수준으로 16개의 둥굴레커피를 제조하였으며 16개의 둥굴레커피의 반응표면분석에 의한 실험항목은 향(Crust break-둥굴레커피에 물을 부었을 때의 향, Flavor-입으로 맛을 본 후 코로 나오는 향), 맛(Clean cup-잡내가 없는 깔끔한 맛, Sweetness-단맛, Acidity-신맛), 무게감(Mouthfeel), 여운(Aftertaste), 전체적인 기호도(Overall quality) 등 기호도 특성이었으며, scoring test 중 7점 점수법으로 평가하여 선호도가 높을수록 높은 점수를 주도록 하였다. 관능평가는 3회 반복 실험을 하였으며 각 처리에 대하여 평균값을 결과로 나타내었다. 관능평가 항목 중 Acidty, Flavor, Overall quality가 유의적으로 나타났으며, 관능평가에서 유의적으로 나온 항목에 대한 범위를 오버랩시켜 교집합을 구한 결과 커피 18.98~20.03g, 둥굴레 2.05~2.09g, 온도 90.15~90.62℃로 나타났다.
따라서 상기와 같은 비율로 서양음료인 커피와 한방재료인 둥굴레를 접목하여 우리입맛에 맞고 건강기능성 식품으로 손색이 없는 둥굴레커피를 제공할 수 있게 되는 것이다.
본 발명은 커피와 둥굴레를 적절히 혼합하여 둥굴레커피음료를 제조음용토록 하므로서 커피가 가지는 자극성과 커피에 다량함유된 커페인의 부정적 효능을 보완함과 동시에 둥굴레가 가진 지나친 구수함으로 인한 느끼한 맛을 커피의 자극성으로 완화시켜 커피가 가지는 본연의 맛과 향을 잃지 않으면서 둥굴레라는 한방재료의 특성을 더해 우리 입맛에도 맞고, 건강기능성식품으로도 손색이 없는 새로운 음 료를 제공할 수 있게 되는 등의 효과가 있는 것이다.
이하 본 발명에서 제공하고자 하는 둥글레커피음료 제조를 위한 재료와 시료제조 및 최적조건산출을 위한 실험을 다음과 같이 실시하였다.
먼저 실험재료는 다음과 같다.
즉 생두는 2007년 6월에 수확된 브라질 산(Brazil NY2, Screen 18 Genuine Cerrado "Porta Rossa")을 사용하였고, 둥굴레는 2006년 지리산 등지에서 수확된 것 중 뿌리를 쪄서 말린 것을 구입하여 사용하였다. 사용된 물은 pH7의 중성물(수돗물에서 정수한 물)을 사용하였다.
시료제조는 다음과 같다.
즉 커피는 브라질산을 배전기로 풀 시티(Full City) 상태로 배전하고 분쇄기로 레귤러(Regular) 굵기로 분쇄한다.
둥굴레는 돌, 잔뿌리 등 이물질을 제거하여 선별한 다음 쪄서 말린 둥굴레뿌리를 스텐드형 분쇄기 (망의 굵기가 3mm)로 분쇄(4-15mesh)한 것을 외부형 디지로스트기를 이용하여 로스팅하여 사용한다. 물은 100까지 가열 후 각각의 실험 온도로 식혀서 사용하였다.
추출방법은 드립셋트로 핸드드립 하였다.
이렇게 준비한 시료를 각각의 실험방법에 따라 준비한 뒤 준비한 물을 주전자로 회전력이 없는 물로 불림 후 1분 30초~2분정도로 핸드드립 하였다.
상기 둥굴레커피음료의 제조공정도는 도 1에서와 같다.
실험계획은 다음과 같다.
반응표면 분석법을 사용하기 위한 실험설계로는 중심합성 계획(성내경, 1993)을 이용하였다. 둥굴레커피의 부재료 성분 비율은 예비실험을 통해서 부재료가 영향력을 미치는 한계구간을 설정한 후 -1, 0, 1의 3단계로 나누어 부호화하였다. 둥굴레커피의 배합성분인 둥굴레와 커피, 제조조건인 물 온도를 독립변수로 하여 3수준 한 것을 표 1, 표 2, 표 3에 제시하였다.
| gredient | Weight | |
| (g) | (w/w, %) | |
| Coffee | 20g | |
| Polygonaatum sibiricum | 2g | 11.6% |
| water | 150ml | |
| Total | 172g | |
| Variable | Symbol | Coded-Variables | ||
| -1 | 0 | 1 | ||
| Coffee | X1 | 15 | 20 | 25 |
| Polygonaatum sibiricum | X2 | 1.5 | 2 | 2.5 |
| Temperature | X3 | 85 | 90 | 95 |
| Treatment | Variable level | Weight | ||||
| X1 | X2 | X3 | Coffee | Polygonatum sibiricum | Temperature | |
| 1 | -1 | -1 | -1 | 15 | 1.5 | 85 |
| 2 | -1 | 1 | -1 | 15 | 2.5 | 85 |
| 3 | -1 | -1 | 1 | 15 | 1.5 | 95 |
| 4 | -1 | 1 | 1 | 15 | 2.5 | 95 |
| 5 | -1 | 0 | 0 | 15 | 2 | 90 |
| 6 | 0 | 0 | 0 | 20 | 2 | 90 |
| 7 | 0 | 1 | 0 | 20 | 2.5 | 90 |
| 8 | 0 | 0 | 1 | 20 | 2 | 95 |
| 9 | 0 | -1 | 0 | 20 | 1.5 | 90 |
| 10 | 0 | 0 | -1 | 20 | 2 | 85 |
| 11 | 1 | 0 | 0 | 25 | 2 | 90 |
| 12 | 1 | 1 | 0 | 25 | 2.5 | 90 |
| 13 | 1 | -1 | 0 | 25 | 1.5 | 90 |
| 14 | 1 | 0 | -1 | 25 | 2 | 85 |
| 15 | 1 | 0 | 1 | 25 | 2 | 95 |
| 16 | 1 | 1 | 1 | 25 | 2.5 | 95 |
관능검사는 다음과 같이 하였다.
관능 요원은 커피 애호가 그룹 중에서 신뢰성, 건강, 실험에 대한 관심도 등을 고려하여 16명을 panel로 선정하여 이들에게 실험의 목적과 취지를 설명한 뒤 실험에 응하도록 하였으며, 이들에게 model system과 시료를 이용하여 훈련시킨 뒤 실험에 응하도록 하였다. 관능검사 시간은 오전 9시에서 11시 사이에 이루어졌으며 흰색의 사기 컵에 담고 각각 패널에게 제공하였다. 한 개의 시료를 평가한 후 반드시 물로 입안을 헹군 후 다른 시료를 시식하도록 하였다.
실험의 객관성을 보장하고 정밀도를 증가시키기 위하여 균형 불완전 블록 계획(BIBD: balanced incomplete block design)을 사용하여 랜덤화(Randomization), 블록화(Blocking)하였다. 따라서 16명의 관능요원이 16가지의 시료 중 6가지의 시료를 평가하도록 하였으며 각 처리는 6번 반복되었고 각 처리쌍이 나타나는 블록의 수는 6회였다. 관능평가 항목은 향(Crust break-둥굴레 커피에 물에 부었을 때의 향, Flavor -입으로 맛을 본 후 코로 나오는 향), 맛(Clean cup-잡내가 없는 깔끔한 맛, Sweetness-단맛, Acidity-신맛), 무게감(Mouthfeel), 여운(Aftertaste), 전체적인 기호도(Overall Quality) 등에 대한 기호도 특성이었으며, scoring test 중 7점 점수법으로 평가하여 선호도가 높을수록 높은 점수를 주도록 하였다. 관능평가는 3회 반복실험을 하였으며 각 처리에 대하여 평균값을 결과로 나타내었다.
통계처리는 아래와 같다.
모든 자료는 통계 package SAS(version 8.12)를 이용하여 분석하였다. 요인이 3개 이상일 때, 가장 적은 실험수를 가지는 중심합성계획법에 따라 3수준 3요인으로 실험을 설계하여 반응표면분석법 (RSM: Response Surface Methodology)으로 자료를 분석하였다.
재료의 배합성분을 각각 독립변수로 하고 실험결과인 반응변수와의 관계를 2차 다항 회귀식으로 구하였다. 각 반응변수(Y)에 대한 다항 회귀식은 다음과 같다.
Y1 = β0 + β1 X1 + β2 X2 + β3 X3 + β11 X1 2 + β12 X1X2 + β22 X2 2 + β13 X1X3 + β23 X2X3 + β33 X3 2
이 때 β0 은 중심점이고, βn 은 1차 선형 효과를, βnn 은 2차 선형효과를, βnn은 교호작용의 계수를 의미한다. 이 다항 회귀식에 의해 분산분석, 다중회귀분석, F검정 및 T검정을 통해 종속변량의 유의성을 결정하였고, 1차 선형효과, 2차 곡선효과 및 인자간 교호작용을 살펴보았으며 독립변수에 대한 종속변수의 반응표면 상태를 3차원 그래프와 등고선분석을 실시하였다. 회귀분석 결과 정상점이 안장점일 때는 눙선분석을 행하여 최적점을 구하였다.
상기 실험결과 둥굴레커피의 관능적 특성은 다음과 같았다.
일반적으로 제품의 품질을 판단할 때는 제품의 관능적 요소를 선택의 기준으로 하여 모든 것을 평가하기 때문에 제품의 실질적인 가치 평가에 관능적 특징이 매우 중요한 역할을 한다고 할 수 있다. 하지만 평가 요소들은 제품의 구성 성분들이 서로 반응하여 이화학적, 조직학적 특성들로 표현된 것들로 객관적인 기준으로 제품의 물성을 정확하게 결정하기는 매우 어렵다. 따라서 본 발명에서는 패널 요원들에게 여러 가지 커피에 대한 기호도 검사를 통하여 커피에 대하여 주관적인 평가기준을 최대한 갖지 않도록 훈련하여 차이식별 능력이 우수한 16명의 패널로 선정하여 실험에 응하도록 하였다. 각 시료에 대한 개인별 관능평가 점수의 평균값으로 반응표면 분석을 실시하였다
3가지 시료의 첨가량을 각각 3수준으로 하여 제조한 둥굴레커피의 향(Crust break-둥굴레 커피에 물에 부었을 때의 향, Flavor -입으로 맛을 본 후 코로 나오는 향), 맛(Clean cup-잡내가 없는 깔끔한 맛, Sweetness-단맛, Balance-여러가지 균형적인 맛, Acidity-신맛), 무게감(Mouthfeel), 여운(Aftertaste), 전체적인 기호도(Overall Quality)에 대한 관능평가의 평가점수를 종속변수로, Coffee, Polygonaatum sibiricum, Temperature을 독립변수로 하여 나타낸 것은 표 4와 같으며 회귀방정식을 표 5에 나타내었다.
| Treatment | Variable -levela | Responseb | |||||||||||
| X1 | X2 | X3 | Y1 | Y2 | Y3 | Y4 | Y5 | Y6 | Y7 | Y8 | |||
| 1 | -1 | -1 | -1 | 3.75 | 3.50 | 3.71 | 3.21 | 3.75 | 3.71 | 3.91 | 3.81 | ||
| 2 | -1 | 1 | -1 | 4.25 | 3.58 | 3.75 | 3.20 | 4.17 | 3.82 | 3.70 | 4.12 | ||
| 3 | -1 | -1 | 1 | 3.13 | 2.75 | 3.25 | 3.27 | 4.04 | 4.02 | 3.13 | 4.11 | ||
| 4 | -1 | 1 | 1 | 3.50 | 3.50 | 4.00 | 3.54 | 3.50 | 4.32 | 3.42 | 4.54 | ||
| 5 | -1 | 0 | 0 | 3.00 | 2.71 | 3.00 | 3.53 | 3.54 | 4.65 | 3.00 | 4.89 | ||
| 6 | 0 | 0 | 0 | 3.89 | 3.19 | 3.48 | 4.76 | 3.70 | 4.99 | 3.38 | 5.64 | ||
| 7 | 0 | 1 | 0 | 4.58 | 4.00 | 4.33 | 4.56 | 4.25 | 4.66 | 4.25 | 5.65 | ||
| 8 | 0 | 0 | 1 | 4.75 | 4.50 | 4.50 | 4.55 | 5.00 | 4.65 | 5.25 | 5.02 | ||
| 9 | 0 | -1 | 0 | 3.85 | 3.81 | 3.81 | 4.21 | 3.85 | 4.64 | 4.00 | 5.12 | ||
| 10 | 0 | 0 | -1 | 3.74 | 3.74 | 4.30 | 4.20 | 4.26 | 4.55 | 3.43 | 4.98 | ||
| 11 | 1 | 0 | 0 | 3.81 | 3.63 | 3.96 | 3.66 | 3.89 | 4.54 | 3.19 | 4.96 | ||
| 12 | 1 | 1 | 0 | 4.26 | 3.52 | 3.53 | 3.64 | 4.00 | 4.54 | 3.68 | 4.61 | ||
| 13 | 1 | -1 | 0 | 4.30 | 4.43 | 3.52 | 3.54 | 5.48 | 4.50 | 3.96 | 4.43 | ||
| 14 | 1 | 0 | -1 | 3.79 | 4.29 | 4.50 | 3.54 | 4.21 | 4.32 | 4.79 | 3.23 | ||
| 15 | 1 | 0 | 1 | 4.00 | 3.13 | 3.00 | 3.31 | 2.67 | 4.25 | 3.00 | 3.12 | ||
| 16 | 1 | 1 | 1 | 4.04 | 3.63 | 4.45 | 3.30 | 3.83 | 4.22 | 5.63 | 3.14 | ||
| Responses | Polynomial equation | R2 | p-value | |
| Crust break | Y1=64.181828+0.209770X1+-0.860160X2+-1.3831 72X3-0.020350X1 2 -0.075052X2X1 +1.403853X2 2+0.009127X3X1-0.036000X3X2 +0.007081 X3 2 | 0.6650 | 0.3787 | |
| Clean cup | Y1=111.870985+1.673167X1-10.260681X2+ -2.527053X3-0.022006X1 2-0.134118X2X1 +1.714836X2 2-0.004835X3X1+40.064819X3X2 +0.013649X3 2 | 0.7105 | 0.2825 | |
| Sweetness | Y1=176.531465+1.724455X1-11.383130X2+ -3.947282X3-0.020242X1 2-0.008912X2X1 +0.705243X2 2-0.009403X3X1+0.100967X3X2 +0.021619X3 2 | 1.47 | 0.3292 | |
| Acidity | Y1=-84.452757+1.873924X1+0.064046X2+ +1.551417X3-0.037538X1 2-0.009886X2X1 -0.530145X2 2-0.003867X3X1+0.025460X3X2 -0.008430X3 2 | 14.41 | 0.0021** | |
| Mouthfeel | Y1=-13.672713+1.818998X1-3.843047X2+ -0.500416X3-0.022253X1 2-0.116868X2X1 +2.627947X2 2-0.007022X3X1-0.056844X3X2 +0.004034X3 2 | 0.74 | 0.6745 | |
| Flavor | Y1=-124.456271+0.873710X1+1.849054X2+ +2.617756X3-0.011395X1 2-0.013331X2X1 -0.956254X2 2-0.004234X3X1+0.026026X3X2 -0.014265X3 2 | 14.70 | 0.0020** | |
| After taste | Y1=+244.017893+1.105480X1-18.884208X2+ -5.183711X3-0.024560X1 2+0.033789X2X1 +1.976794X2 2-0.001120X3X1+0.116681X3X2 +0.027568X3 2 | 0.64 | 0.7343 | |
| Overall quality | Y1=-329.280419+1.907046X1+1.554062X2+ +6.995423X3-0.035395X1-0.037168X2X1 -0.0403815X2 2-0.005394X3X1+0.009270X3X2 -0.038340X3 2 | 5.48 | 0.0254* | |
상기 관능적 특성에 대한 세부평가는 아래와 같다.
먼저 crust break(둥굴레커피를 물에 부었을때의 향) 평가는 아래와 같다.
즉 둥굴레커피의 관능평가에 대한 Crust break을 분산 분석한 결과는 표 5와 같으며, F값이 1.32로 0.05수준에서 검증해본 결과 유의적이지 않았다. 또한 R2 (결정계수)값은 0.6650으로 나타났으며 회귀모형이 5%내에서 유의하지 않았다(표 6). 이는 다중분석을 할 필요가 없음을 나타낸다. 3차원 그래프는 도 2에 나타내었다.
| Source | DF | Sum of Squares | R-Square | F | Pr>F |
| Regression | |||||
| Linear | 3 | 0.880374 | 0.2703 | 1.61 | 0.2825 |
| Quadratic | 3 | 0.775325 | 0.2381 | 1.42 | 0.3259 |
| Crossproduct | 3 | 0.509936 | 0.1566 | 0.93 | 0.4800 |
| Total Model | 9 | 2.165635 | 0.6650 | 1.32 | 0.3787 |
Clean cup(잡내가 없는 깔끔한 맛)에 대한 평가는 아래와 같다.
둥굴레커피의 관능평가에 대한 Clean cup을 분산분석한 결과는 표 7과 같으며, F값이 1.64로 0.05수준에서 검증해본 결과 유의적이지 않았다. 또한 R2 (결정계수)값은 0.7105로 나타났으며 회귀모형이 5%내에서 유의하지 않았다(표 7). 이는 다중분석을 할 필요가 없음을 나타낸다. 3차원 그래프는 도 3에 나타내었다.
| Source | DF | Sum of Squares | R-Square | F | Pr>F |
| Regression | |||||
| Linear | 3 | 1.071843 | 0.2598 | 1.80 | 0.2481 |
| Quadratic | 3 | 0.967981 | 0.2347 | 1.62 | 0.2809 |
| Crossproduct | 3 | 0.891013 | 0.2160 | 1.49 | 0.3089 |
| Total Model | 9 | 2.930828 | 0.7105 | 1.64 | 0.2825 |
Sweetness(단맛)에 대한 평가는 아래와 같다.
둥굴레커피의 관능평가에 대한 Sweetness을 분산분석한 결과는 표 8과 같으며, F값이 1.47로 0.05수준에서 검증해본 결과 유의적이지 않았다. 또한 R2 (결정계수)값은 0.6881로 나타났으며 F값이 1.47로 회귀모형이 5%내에서 유의하지 않았다(표 8). 이는 다중분석을 할 필요가 없음을 나타낸다. 3차원 그래프는 도 4에 나타내었다.
| Source | DF | Sum of Squares | R-Square | F | Pr>F |
| Regression | |||||
| Linear | 3 | 0.740767 | 0.1929 | 1.24 | 0.3758 |
| Quadratic | 3 | 1.337633 | 0.3483 | 2.23 | 0.1849 |
| Crossproduct | 3 | 0.564254 | 0.1469 | 0.94 | 0.4771 |
| Total Model | 9 | 2.642654 | 0.6881 | 1.47 | 0.3292 |
Acidity(신맛)에 대한 평가는 아래와 같다.
둥굴레커피의 관능평가에 대한 Acidity를 분산분석한 결과는 표 9와 같다. P값이 0.0021로 유의적이었으며 R2 값이 0.9558로 신뢰도가 높다고 할 수 있다. 다중 회귀분석을 실시한 결과는 표 10 과 같다. 1차 선형효과에서 커피가 p<.001 로 영향을 미치는 것을 알 수 있었으며, 2차 곡선효과에서는 커피 × 커피가 p<.001 수준으로 유의적인 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 각 요인간의 교호작용은 관능평가의 Acidity에 대한 기호도에 영향을 미치지 않았다. 도 5 는 Acidity에 영향을 주는 3차원의 반응표면 그래프로 커피 × 둥굴레, 커피 × 온도, 둥굴레 × 온도에서 정상점이 최대점으로 나왔다. 둥굴레커피의 Acidity는 커피(p<.01)가 가장 유의적인 영향을 주었으며 온도, 둥굴레 순으로 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 또한 관능평가에 의한 Acidity은 둥굴레커피 배합이 커피 20.03 g 둥굴레 2.05 g, 온도 90.51 일 때 최적인 것으로 나타났다.
| Source | DF | Sum of Squares | R-Square | F | Pr>F |
| Regression | |||||
| Linear | 3 | 0.177588 | 0.0428 | 1.94 | 0.2252 |
| Quadratic | 3 | 3.715247 | 0.8949 | 40.49 | 0.0002 |
| Crossproduct | 3 | 0.075409 | 0.0182 | 0.82 | 0.5277 |
| Total Model | 9 | 3.968244 | 0.9558 | 14.41 | 0.0021 |
| Coefficients | Estimated Value | Standard error | t value | p value | |
| β(0) | -84.452757 | 30.810042 | -2.74 | 0.0337 | Center point |
| β(1) | 1.873924 | 0.303981 | 6016 | 0.0008 | Linear |
| β(2) | 0.064046 | 3.291955 | 0.02 | 0.9851 | |
| β(3) | 1.551417 | 0.690090 | 2.2 | 0.0656 | |
| β(11) | -0.037538 | 0.004207 | -8.92 | 0.0001 | Quadratic |
| β(22) | -0.530145 | 0.407373 | -1.30 | 0.2409 | |
| β(33) | -0.008430 | 0.003874 | -2.18 | 0.0724 | |
| β(12) | -0.009886 | 0.028309 | -0.35 | 0.7388 | Crossproduct |
| β(13) | -0.003867 | 0.002814 | -1.37 | 0.2185 | |
| β(23) | 0.025460 | 0.033241 | 0.77 | 0.4728 |
Mouthfeel(무게감)에 대한 평가는 아래와 같다.
둥굴레커피의 관능평가에 대한 Mouthfeel를 분산분석한 결과는 표 10과 같으며, F값이 0.74로 0.05수준에서 검증해본 결과 유의적이지 않았다. 또한 R2 (결정계수)값은 0.5245로 나타났으며 회귀모형이 5%내에서 유의하지 않았다(표 11). 이는 다중분석을 할 필요가 없음을 나타낸다. 3차원 그래프는 도 6에 나타내었다.
| Source | DF | Sum of Squares | R-Square | F | Pr>F |
| Regression | |||||
| Linear | 3 | 0.671570 | 0.1150 | 0.48 | 0.7058 |
| Quadratic | 3 | 1.373269 | 0.2351 | 0.99 | 0.4588 |
| Crossproduct | 3 | 1.018560 | 0.1744 | 0.73 | 0.5689 |
| Total Model | 9 | 3.063399 | 0.5245 | 0.74 | 0.6745 |
Flavor(입으로 맛을 본후 코로 나오는 향)에 대한 평가는 아래와 같다.
둥굴레커피의 관능평가에 대한 Flavor를 분산분석한 결과는 표 12와 같다. P값이 0.0020로 유의적이었으며 R2 값이 0.9566으로 신뢰도가 높다고 할 수 있다. 다중 회귀분석을 실시한 결과는 표 13 과 같다. 1차 선형효과에서 커피가 p<.01, 온도가 p<.001로 영향을 미치는 것을 알 수 있었으며, 2차 곡선효과에서는 커피 × 커피, 둥굴레 ×둥굴레, 온도 × 온도 모두에서 p<.01 수준으로 유의적인 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 각 요인간의 교호작용은 관능평가의 Flavor에 대한 기호도에 영향을 미치지 않았다. 도 7 는 Flavor에 영향을 주는 3차원의 반응표면 그래프로 커피 × 둥굴레, 커피 × 온도, 둥굴레 ×온도에서 정상점이 최대점으로 나왔다. 둥굴레커피의 Flavor는 온도(p<.01)가 가장 유의적인 영향을 주었으며 커피(p<.05), 둥굴레 순으로 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 또한 관능평가에 의한 Flavor은 둥굴레커피 배합이 커피 20.30 g 둥굴레 2.06 g, 온도 90.62 일 때 최적인 것으로 나타났다.
| Source | DF | Sum of Squares | R-Square | F | Pr>F |
| Regression | |||||
| Linear | 3 | 0.271468 | 0.1602 | 7.39 | 0.0194 |
| Quadratic | 3 | 1.258163 | 0.7425 | 34.23 | 0.0004 |
| Crossproduct | 3 | 0.091429 | 0.0540 | 2.49 | 0.1577 |
| Total Model | 9 | 1.621060 | 0.9566 | 14.70 | 0.0020 |
| Coefficients | Estimated Value | Standard error | t value | p value | |
| β(0) | -124.456271 | 19.499655 | -6.38 | 0.0007 | Center point |
| β(1) | 0.873710 | 0.192389 | 4.54 | 0.0039 | Linear |
| β(2) | 1.849054 | 2.083476 | 0.89 | 0.4090 | |
| β(3) | 2.617756 | 0.436757 | 5.99 | 0.0010 | |
| β(11) | -0.011395 | 0.002662 | -4.28 | 0.0052 | Quadratic |
| β(22) | -0.956254 | 0.257826 | -3.71 | 0.0100 | |
| β(33) | -0.004234 | 0.002452 | -5.82 | 0.0011 | |
| β(12) | -0.013331 | 0.017916 | -0.74 | 0.4849 | Crossproduct |
| β(13) | -0.004234 | 0.001781 | -2.38 | 0.0550 | |
| β(23) | 0.026026 | 0.021038 | 1.24 | 0.2623 |
또한 After taste(여운)에 대한 평가는 아래와 같다.
둥굴레커피의 관능평가에 대한 After taste를 분산분석한 결과는 표 13과 같으며, F값이 0.64로 0.05수준에서 검증해본 결과 유의적이지 않았다. 또한 R2 (결정계수)값은 0.4917로 나타났으며 회귀모형이 5%내에서 유의하지 않았다(표 14). 이는 다중분석을 할 필요가 없음을 나타낸다. 3차원 그래프는 도 8에 나타내었다.
| Source | DF | Sum of Squares | R-Square | F | Pr>F |
| Regression | |||||
| Linear | 3 | 1.3818219 | 0.1495 | 0.59 | 0.6447 |
| Quadratic | 3 | 2.703133 | 0.2925 | 1.15 | 0.4023 |
| Crossproduct | 3 | 0.459060 | 0.0497 | 0.20 | 0.8958 |
| Total Model | 9 | 4.544022 | 0.4917 | 0.64 | 0.7343 |
끝으로 Overall quality(전체적인 기호도)에 대한 평가는 아래와 같다.
둥굴레커피의 관능평가에 대한 Overall quality를 분산분석한 결과는 표 15와 같다. P값이 0.0254로 유의적이었으며 R2 값이 0.8916으로 신뢰도가 높다고 할 수 있다. 다중 회귀분석을 실시한 결과는 표 16 과 같다. 1차 선형효과에서 커피가 p<.05, 온도가 p<.01로 영향을 미치는 것을 알 수 있었으며, 2차 곡선효과에서는 커피 × 커피가 p<.05, 온도 × 온도가 p<.01 수준으로 유의적인 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 각 요인간의 교호작용은 관능평가의 Overall quality에 대한 기호도에 영향을 미치지 않았다. 도 9 는 Overall quality에 영향을 주는 3차원의 반응표면 그래프로 커피 × 둥굴레, 커피 × 온도에서는 정상점이 안정점으로 나왔으며, 둥굴레 × 온도에서 정상점이 최대점으로 나왔다. 둥굴레커피의 Overall quality는 커피(p<.05)가 가장 유의적인 영향을 주었으며 온도(p<.05), 둥굴레 순으로 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 또한 관능평가에 의한 Overall quality은 둥굴레커피 배합이 커피 18.98 g 둥굴레 2.09 g, 온도 90.15 일 때 최적인 것으로 나타났다.
| Source | DF | Sum of Squares | R-Square | F | Pr>F |
| Regression | |||||
| Linear | 3 | 0.918525 | 0.0927 | 1.71 | 0.2634 |
| Quadratic | 3 | 70725369 | 0.7799 | 14.39 | 0.0038 |
| Crossproduct | 3 | 0.188492 | 0.0190 | 0.35 | 0.7904 |
| Total Model | 9 | 8.832386 | 0.8916 | 5.48 | 0.0254 |
| Coefficients | Estimated Value | Standard error | t value | p value | |
| β(0) | -329.280419 | 74.524796 | -4.42 | 0.0045 | Center point |
| β(1) | 1.907046 | 0.735284 | 2.59 | 0.0410 | Linear |
| β(2) | 1.554062 | 7.962736 | 0.20 | 0.8517 | |
| β(3) | 6.995423 | 1.669222 | 4.19 | 0.0057 | |
| β(11) | -0.035395 | 0.010175 | -3.48 | 0.0132 | Quadratic |
| β(22) | -0.403815 | 0.985372 | -0.41 | 0.6962 | |
| β(33) | -0.038340 | 0.009370 | -4.09 | 0.0064 | |
| β(12) | -0.037168 | 0.068474 | -0.54 | 0.6068 | Crossproduct |
| β(13) | -0.005394 | 0.006807 | -0.79 | 0.4583 | |
| β(23) | 0.009270 | 0.080404 | 0.12 | 0.9120 |
이상에서 설명한 바와 같이 둥굴레와 커피 및 물의 온도조건을 여러형태로 테스트한 결과 다음과 같은 결론을 내릴 수가 있었다.
즉 최근 기능성 식품으로 우수성이 입증되고 있는 둥굴레를 이용하여 서양음료인 커피의 제조법을 접목하여 우리 입맛에도 맞고 건강 기능성 식품으로도 손색이 없는 둥굴레커피를 개발하고자 반응표면분석법을 이용한 둥굴레 커피의 최적제조조건에 관한 연구를 수행하였다.
둥굴레 커피의 관능적 특성을 알아보기 위해 일정한 양의 물을 넣고, 커피(X1), 둥굴레(X2), 온도(X3)를 독립변수로 설정하였으며 선정된 독립인자의 반응표면에 대한 영향을 분석하고 다중 회귀 모형식을 Y1 = β0 + β1 X1 + β2 X2 + β3 X3 + β11 X1 2 + β12 X1X2 + β22 X2 2 + β13 X1X3 + β23 X2X3 + β33 X3 2 로 하여 liner, quadratic 및 interaction effects를 관찰하여 관능평가로 최적화된 둥굴레커피에 대한 결과를 요약하였다. 관능적 특성으로 향(Crust break-둥굴레 커피에 물에 부었을 때의 향, Flavor -입으로 맛을 본 후 코로 나오는 향), 맛(Clean cup-잡내가 없는 깔끔한 맛, Sweetness-단맛, Balance-여러가지 균형적인 맛, Acidity-신맛), 무게감(Mouthfeel), 여운(Aftertaste), 전체적인 기호도(Overall Quality)를 조사한 결과, Acidity, Flavor, Overall Quality항목은 유의적으로 나왔으며 Acidity는 커피(p<.01)가 가장 유의적인 영향을 주었으며 온도, 둥굴레 순으로 영향을 미치는 것을 알 수 있었으며 Flavor는 온도(p<.01)가 가장 유의적인 영향을 주었으며 커피(p<.05), 둥굴레 순으로 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. Overall quality는 커피(p<.05)가 가장 유의적인 영향을 주었으며 온도(p<.05), 둥굴레 순으로 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.
관능평가 항목의 중복된 부분을 토대로 예측된 둥굴레커피 제조의 최적 범위는 커피 18.98~20.03g, 둥굴레 2.05~2.09g, 온도 90.15~90.62g이었으며, 모든 관능항목을 충족시키는 요인의 범위 중 중앙에 위치한 값을 산출하여 최적점을 산출한 결과 커피 19.51g, 둥굴레 2.07g, 온도 90.39g 으로 나타났다.
이상의 결과로 둥굴레를 첨가한여 만든 커피가 기호적인 측면에서 충분한 경쟁력이 있을 것으로 생각되며 둥굴레가 가지는 기능적 측면을 볼 때 여러 가지 다른 식품에도 응용할 수 있는 우수한 식품소재로 평가되었다.
도 1 : 본 발명에서 제공하고자 하는 둥굴레커피의 제조공정도
도 2 : 본 발명에서 제공하고자 하는 둥굴레커피에 물을 부었을때의 향을 표시하는 3차원 그래프
도 3 : 본 발명에서 제공하고자 하는 둥굴레커피의 잡내가 없는 깔끔한 맛을 표시하는 3차원 그래프
도 4 : 본 발명에서 제공하고자 하는 둥굴레커피의 단맛을 표시하는 3차원 그래프
도 5 : 본 발명에서 제공하고자 하는 둥굴레커피의 신맛을 표시하는 3차원 그래프
도 6 : 본 발명에서 제공하고자 하는 둥굴레커피의 무게감을 표시하는 3차원 그래프
도 7 : 본 발명에서 제공하고자 하는 둥굴레커피를 입으로 맛을 본 후 코로 나오는 향을 표시하는 3차원 그래프
도 8 : 본 발명에서 제공하고자 하는 둥굴레커피의 여운을 표시하는 3차원 그래프
도 9 : 본 발명에서 제공하고자 하는 둥굴레커피의 전체적인 기호도를 표시하는 3차원 그래프
Claims (4)
- 수확된 생두를 배전기로 배전한 다음 일정굵기로 분쇄하여 커피를 준비하는 단계와, 수확된 둥굴레뿌리를 쪄서 말린 다음 일정굵기로 분쇄하고, 분쇄된 뿌리를 볶아 둥굴레를 준비하는 단계와, 상기 준비된 커피와 둥굴레를 적절한 비율로 혼합, 추출하여 제조함을 특징으로 하는 둥굴레를 첨가한 커피음료.
- 제1항에 있어서, 커피와 둥굴레의 혼입비율은 물150cc를 기준으로 커피 18.98~20.03g, 둥굴레 2.05~2.09g인 것을 특징으로 하는 둥굴레를 첨가한 커피음료.
- 수확된 생두를 배전기로 풀시티(full city)상태로 배전한 다음 분쇄기로 레귤러(Regular)굵기로 분쇄하여 커피를 준비하는 단계와, 수확된 둥굴레를 쪄서 말린후 4~15메쉬 정도로 분쇄하고, 분쇄된 둥굴레를 로스터기로 로스팅하여 둥굴레를 준비하는 단계와, 상기에서 준비된 커피와 둥굴레를 적절한 비율로 혼합, 추출하여 제조함을 특징으로 하는 둥굴레를 첨가한 커피음료의 제조방법.
- 제3항에 있어서, 커피와 둥굴레의 혼입비율은 물150cc를 기준으로 커피 18.98~20.03g, 둥굴레 2.05~2.09g인 것을 특징으로 하는 둥굴레를 첨가한 커피음료의 제조방법.
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