당류 및 안정제가 Frozen-Yogurt의 품질특성에 미치는 영향

(1)

www.earticle.net

당류 및 안정제가 Frozen-Yogurt의 품질특성에 미치는 영향

박준홍 ․ 안성일 ․ 채창훈 ․ 주진우 ․ 김거유^* 강원대학교 동물생명과학대학 동물응용과학과

Effect of Sugars and Stabilizers on Qualitative Properties of Frozen-Yogurt

Jun-Hong Park, Sung-Il Ahn, Changhoon Chai, Jin-Woo Jhoo and Gur-Yoo Kim^*

Department of Applied Animal Science, College of Animal Life Sciences, Kangwon National University, Chuncheon 24341, Korea

ABSTRACT¹⁾

This study was conducted to investigate the effects of sugars and stabilizers on the qualitative properties of frozen-yogurt. To prepare the yogurt mix, market milk was fermented using a commercial starter culture and sugars, trehalose and sucrose, and to prepare the ice cream mix, stabilizers, carboxy methyl cellulose (CMC) and guar gum, were used. The yogurt and ice cream preparations were mixed in a 1:1 (v/v) ratio to produce frozen-yogurt. Yogurt prepared using trehalose showed a significantly faster increase in pH, titratable acidity, and viable cell count than that prepared using sucrose (p<0.05). Ice cream prepared using guar gum showed a significantly higher viscosity and overrun than the CMC-stabilized preparation (p<0.05). Frozen-yogurt produced using the yogurt-trehalose mix and ice cream-CMC mix showed the highest hardness and lowest overrun. The melt-down rate of frozen-yogurt prepared with the yogurt-trehalose mix was significantly slow (p<0.05). However, there were no significant differences among the yogurt mixes in terms of changes in the viable cell count at 0, 7, 15, 30, and 45 days (p>0.05). In a sensory evaluation, most panels preferred the frozen-yogurt with sucrose over that with trehalose. However, it is expected that using trehalose with other sugar substitutions and guar gums in manufacture of frozen-yogurt have high potentiality than using sucrose and CMC, and it is considered that it could reignite the stagnant domestic milk processing industry.

(Key words: Frozen-yogurt, Trehalose, Stabilizer, Lactic acid bacteria)

* Corresponding author: Prof. Gur-Yoo Kim, Department of Applied Animal Science, College of Animal Life Sciences, Kangwon National University, Chuncheon 24341, Korea. Tel: +82 33-250-8647, E-mail: [email protected]

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/deed.ko), which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. The moral rights of the named author(s) have been asserted.

Ⅰ. 서론

최근 들어 소득수준의 향상으로 식문화가 고급화 되어감 에 따라 과거에 비해 식단에서도 건강을 생각하는 추세로 바뀌었으며, 보다 새롭고 건강을 생각하는 디저트를 찾는 소비자들이 늘어나면서 frozen-yogurt에 대한 관심이 증가 하여 식음료 업계 뿐 만 아니라, 기존의 카페에서도 frozen-yogurt 메뉴가 추가되기 시작하였다(Korea Agro-Fisheries and Food Corp., 2014). Frozen-yogurt는

단순히 발효유를 얼린 것이라고 알려져 있으나, 국내에는 아직 그 용어에 대한 명확한 정의는 없으며, 미국의 경우 각 주(state)의 법령으로 정해진 경우와 그렇지 않은 경우로 나뉘어 있고, 특히, California Food and Agricultural Code(2005) 에서는 우유 또는 추가적인 유고형분에 향료 등을 첨가하여 얼린 제품으로 유지방 함량이 3.5% 이상이 며, 원재료 혼합 및 살균처리 후에 Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermopilus, 또는 Lactobacillus acidophilus 를 이용하여 발효한 것으로, 제품의 품질에 해가 될 수 있는

[Provider:earticle] Download by IP 118.70.52.165 at Monday, December 20, 2021 7:50 PM

(2)

www.earticle.net

유해한 박테리아가 없을 것으로 정의하고 있다.

일반적으로 식품에서 안정제는 물에 용해되어 콜로이드 상태로 존재하며 gel을 형성하는 능력이 있다. 이러한 안정 제를 ice cream에 사용하는 주된 이유는 제품의 body감과 부드러운 질감 등을 부여하고 개선하며, 저장기간 중 crystallization을 억제하고 높은 점도를 형성하여 제품의 overrun을 높이는데 높이기 위해서이다. 적정량의 안정제 를 사용할 경우 보다 안정된 body감을 가지고 쉽게 녹지 않으며 차가운 맛을 줄여주는 효과 등을 가지기 때문에 더 우수한 품질의 ice cream 제조를 위해서는 안정제의 사용 이 필수적이라고 할 수 있다(Lee and Lee, 2001). Ice cream에서의 crystallization 억제는 자유수의 표면으로의 방출을 감소시켜 제품의 품질을 오랜 기간 유지할 수 있게 도와주며 소비자가 섭취할 때 얼음이 서걱거리는 느낌을 줄여 부드러운 질감을 제공한다. Regand와 Goff(2003)는 안정제의 한 종류인 CMC를 ice cream 제조에 사용했을 때 저장기간에 따라 CMC를 사용하지 않은 처리구에 비해 recrystallization이 감소하는 효과가 있다고 보고하였다.

CMC는 수산화나트륨 및 클로로아세트산과의 반응에 의 해 생성된 셀룰로오스의 유도체이며, 분자 내의 수많은 carboxymethyl기가 지용성 물질들이 수용액에서 콜로이드 입자로 존재할 수 있도록 돕는 것으로 알려져 있다(Biswal and Singh, 2004).

한편, trehalose는 두 개의 포도당이 α,α-1,1 글리코사 이드 결합을 이루는 비환원성 이당류로서 다양한 유기체 에 존재하는 것으로 알려져 있다. 3가지의 이성질체를 가 지지만 이들 중 오직 α,α-1,1글리코사이드 결합의 trehalose만 살아있는 유기체에서 합성되는 것으로 알려져 있는데(Elbein et al. 2003), 이러한 trehalose는 건조 및 탈 수에 의한 세포의 손상을 방지하며(Carpenter and Crowe, 1989; Gwak et al., 2014), 가열 및 동결에 의한 스트레스에 서의 세포 보호 작용(Kandror, et al., 2002; Leslie et al., 1995) 등이 보고되어 있고, Benaroudj 등(2001) 은 mannitol, sucrose, galactose등 여러 당류를 첨가 한 결과, trehalose의 세포 산화 억제능이 가장 뛰어났음을 보고하 였다. 이러한 연구들로 인해 trehalose의 유산균 보호물질 로서의 이용가치가 확대되었고, 해외에서는 식품, 화장품, 미생물연구 등의 제품개발의 분야에서의 이용 또한 증가 하였으나, 아직 trehalose가 가지고 있는 기능성에 비하여 제빵과 화장품 연구에서의 첨가제로써 이용하는 것에 그 쳐, 그 연구의 폭이 아직 부족한 실정이다.

이에 본 연구는 위와 같은 장점을 가진 frozen-yogurt에 당류와 안정제의 첨가가 품질특성에 미치는 영향을 확인

하고자 실시하였다. 사용된 당류는 현재 식품산업에서 대 표적인 감미료로 사용되고 있는 sucrose와 많은 연구로 다 양한 기능성이 보고된 trehalose를 이용하였으며, 첨가한 안정제는 아이스크림 제조에서 주로 사용되는 안정제들 중 CMC와 guar gum, 두 종류를 이용하여 frozen-yogurt 를 제조하고 물성, 소비자 기호도 평가를 실시하였다.

Ⅱ. 재료 및 방법

본 연구에서는 Lactobacillus casei paracasei와 Lactobacillus rhamnosus로 구성된 상업용 starter 균주인 Fresh Q4(Chr.

Hansen, HoershØlm, Denmark)를 사용하여 yogurt mix를 제조하였으며, 우유와 유크림(Maeil Dairies Co., Ltd., Seoul, Korea), 탈지분유(Seoul Dairy Coop., Seoul, Korea), sucrose(Cheiljedang Co., Seoul, Korea)은 시판품을 구매하 여 사용하였다. 유화제는 sucrose fatty acid ester(F-110, Ilshinwells Co., Seoul, Korea)를, 안정제는 CMC와 guar gum(Woosung Co., Gyeonggi, Korea)을 구매하여 사용하 였다.

1. Ice cream mix의 제조

Ice cream mix의 조성은 Table 1과 같다. 먼저 sucrose의 무게를 칭량하여 열수로 완전히 용해한 후, 여기에 유화제 가 엉기지 않도록 교반하며 천천히 용해하였다. 이후 안정 제를 첨가하고, 여기에 우유와 탈지분유와 유크림을 넣어 서 충분히 교반하였다. 이렇게 제조한 ice cream mix를 4℃ 에서 24시간 aging하여 frozen-yogurt 제조에 사용하 였다.

2. Yogurt mix의 제조

우유에 당을 첨가하고 유산균 starter를 0.02% 첨가하 여, 37℃에서 pH 4.8이 될 때까지 배양하였다. 배양이 완료 된 yogurt mix는 4℃로 냉각하여 frozen-yogurt 제조에 사 용하였다.

3. Yogurt mix의 발효특성

sample별로 sucrose 또는 trehalose 100g을 첨가한 우 유 1.5L에 starter 0.02%(w/v)를 접종하여 37℃ incubator

(3)

www.earticle.net

Table 1. Ingredient of ice cream mix (unit: %)

Material Sample¹⁾

SC SG TC TG

Milk 50.0 50.0 50.0 50.0

Trehalose - - 13.2 13.2

Sucrose 13.2 13.2 - -

Skim milk powder 6.0 6.0 6.0 6.0

Emulsifier 0.4 0.4 0.4 0.4

Water 16.0 16.0 16.0 16.0

Whipped cream 14.0 14.0 14.0 14.0

Carboxy methyl cellulose (CMC) 0.4 - 0.4 -

Guar gum - 0.4 - 0.4

1)SC, frozen-yogurt supplemented with sucrose and carboxy methyl cellulose (CMC); SG, frozen-yogurt supplemented with sucrose and guar gum; TC, frozen-yogurt supplemented with trehalose and carboxy methyl cellulose (CMC); TG, frozen-yogurt supplemented with trehalose and guar gum.

에서 발효하면서, 매 2시간 마다 sample을 채취하여 pH, 적정산도, 유산균수를 측정하였다.

(1) pH 및 TA

pH는 sample 10g을 취하여 동량의 증류수로 희석한 후, pH meter(PP-15, Sartorius, Germany)을 이용하여 상 온에서 측정하였다. 실험값은 3회 반복하여 측정한 뒤 평 균을 내었다.

TA는 sample 10g을 취해 동량의 증류수로 희석 한 후, 페놀프탈레인 용액을 2-3방울 첨가하고, 0.1N NaOH 표준 용액(Daejung, Korea)을 이용하여 중화적정 하였다. 시료 의 색이 연분홍빛을 띄기 시작하는 시점을 종말점으로 하 여 NaOH 용액이 소모된 양으로 다음의 식을 이용하여 TA를 계산하였다. 실험값은 3회 반복하여 평균값을 나타 내었다.

TA(%)= 0.1N NaOH소모량 ×F*×0.009시료의 중량(g) × 100 F*: factor of 0.1 N NaOH

(2) 유산균 수

시료 1mL에 121℃에서 15분 멸균하여 0.1% peptone (BD, Franklin Lakes, NJ, USA) 용액 9mL을 혼합하여 십 진희석법으로 희석하였다. 적절한 희석배수의 희석액 1mL 을 petri dish에 분주하고, 멸균된 MRS agar(Kisan Bio Co., Seoul, Korea) 20mL을 부어 굳히고, 37℃에서 72시간 배양 후 집락수를 계수하여 log CFU/mL로 표시하였다.

4. Frozen-yogurt의 제조

Frozen-yogurt의 제조공정은 Fig. 1과 같다. 미리 제조 한 yogurt mix와 ice cream mix를 1:1(v/v) 의 비율로 혼 합하여 ice cream freezer(LB 200, Carprigiani, Bologna, Italy)를 이용하여 frozen-yogurt를 제조하였다. 이렇게 제 조한 frozen-yogurt를 용기에 담아 -70℃ 이하의 deep freezer에서 2시간 동안 급속냉동 한 뒤, -24℃의 냉동실에 저장하며 실험에 이용하였다.

Fig. 1. Procedure of frozen-yogurt producing.

(4)

www.earticle.net

Table 2. Analysis condition of texture analyzer

Trigger force (gf) Trigger speed (mm/min) Test (mm/min) Speed limit (mm)

10 80 80 35

5. Frozen-yogurt mix 및 frozen-yogurt의 물성적 특성

(1) Frozen-yougrt mix의 점도

Sample을 100mL 비커에 정량하여 담고 viscometer (DV-Ⅰ, Brookfield, USA)의 spindle No. 63을 이용하여 sample의 온도가 20℃±1인 상태로 60rpm 에서 1분씩 총 3 분간 3회 측정하여 평균값으로 나타내었다.

(2) Frozen-yogurt의 overrun

완성된 frozen-yogurt을 40mL 용량의 scoop을 이용하 여 퍼내어 무게를 측정한 뒤, 동일 부피의 frozen-yogurt mix의 무게를 측정하고 변화된 양을 계산하여 증량율을 백분율로 표기하였다. sample은 3회 반복 측정하여 평균값 을 나타내었고, frozen-yogurt의 overrun 계산식은 다음과 같다.

Frozen yogurt의 overrun(%) =

(Frozen yogurt의 무게 – Frozen yogurt의 무게)

× 100 Frozen yogurt의 무게

(3) Frozen-yogurt의 firmness

완성된 frozen-yogurt의 단단한 정도를 측정하기 위해 가로, 세로, 높이가 각각 2cm인 틀에 넣어 정형한 sample 을 texture analyzer(Lloyd TA1, Ametek, USA)의 stainless steel probe를 이용하여 3회 반복 측정하였고, 그 평균값을 나타내었다. 분석조건은 Table 2와 같다.

(4) Frozen-yogurt의 melt-down

Frozen-yogurt의 melt-down을 측정하기 위하여, 상온에 서 100mL의 mess cylinder을 설치한 뒤, 그 위에 알맞은 크기의 funnel을 설치하였다. 그 위로 격자의 크기가 0.5cm를 이루는 철망을 올려둔 뒤, 40mL 용량의 scoop을 이용하여 정량의 frozen-yogurt를 올려두고 시간이 지남에 따라 녹는 양을 15분마다 측정하였다. 앞의 결과를 frozen-yogurt의 용량 100g 당 녹아내린 양을 백분율로 환 산하여 나타내었다.

6. Frozen-yogurt의 저장기간 중 유산균 수 측정

Frozen-yogurt의 저장기간 중 유산균 수 측정은 앞에서 기술한 yogurt mix의 유산균 수 측정방법과 동일하게 실 시하였다.

7. Frozen-yogurt의 소비자 기호도 평가

Frozen-yogurt의 소비자 기호도 평가를 위해 강원대학 교 동물생명과학과 학생들 중, 평소 아이스크림에 거부감 이 없는 남녀 30명을 대상으로 실시하였다. 시료들은 임의 의 3자리의 난수를 표기하여 구분하였고 100mL의 종이컵 에 약 40mL씩 담아 -24℃±2 냉동실에 저장하였다가 관능 평가 전 15min 동안 상온에서 보관하여 약 -8℃의 상태로 패널에게 제공되었다. 평가항목은 단맛(sweetness), 신맛 (sourness), 풍미(flavor), 잔여감(after taste), 결정감 (iciness), 기호도(overall acceptability)이며, 각 항목들은 9 점 척도법을 이용하여 표현하도록 하였다(9: very high, 5:

moderate, 1: very low).

8. 통계분석

본 연구 자료의 통계처리는 SPSS(IBM SPSS Statistics 23.0)을 이용하였다. 모든 데이터는 평균(mean)과 표준편 차(S.D.)를 이용하여 표기하였으며 각 실험 군 간의 유의성 검토를 하였다. 실험 군 간의 유의성 검증은 독립변수-t 검 정과 ANOVA를 이용하여 분석하였고, p<0.05의 수준에서 Duncan's multiple range test를 사용하였다.

Ⅲ. 결과 및 고찰

1. 발효특성

(1) 발효시간에 따른 yogurt mix의 pH 및 TA의 변화 Yogurt mix의 발효시간에 따른 pH 및 TA의 변화는 Fig.

2 및 3과 같다. 접종 후 2시간 간격으로 pH를 측정하였는

(5)

www.earticle.net

데, 발효 2시간 경과 후부터 유의적인 차이가 나타나기 시 작하였다(p<0.05). 발효 8시간 이후로 pH 강하에서 차이가 크게 나타났으며, trehalose를 첨가한 yogurt mix가 접종 14시간 경과 후 발효 종료시점인 pH 4.8에 먼저 도달하여, trehalose를 첨가한 yogurt mix가 sucrose을 첨가한 것에 비해서 pH 강하가 더 빠르게 진행되는 것을 확인할 수 있 었다. 이는 trehalose의 첨가가 lactic acid bacteria(LAB)에 영향을 주어 bacteriocin 생성량을 증가하도록 하였다는 Chen 등(2007) 의 보고와 유사하였는데, 이러한 효과로 유 산균이 우점하여 증식하기에 유리한 환경을 조성하는데 도움을 주거나, 또는 미생물이 sucrose를 분해할 경우 glucose 1개 분자를 얻게 되나, trhalose의 경우 2개의 glucose 분자를 얻게 되는데, 이에 따른 당의 이용률 차이

에서 기인하는 것으로 사료된다.

TA 측정결과, 발효 0 시간부터 6시간까지는 sucrose 첨 가구와 trehalose 첨가구 사이의 유의차는 나타나지 않았 다(p>0.05). 그러나, 발효 8시간 이후 pH의 변화와 마찬가 지로 trehalose를 첨가한 yogurt mix에서 더 빠른 TA 의 증가를 확인할 수 있었으며 yogurt mix의 발효 종료 시점 인 pH 4.8 일 때, 약 0.78±0.01의 TA를 나타내었다. Sucrose 첨가구의 경우, 발효 18시간에서 trehalose 처리구의 14시 간 경과 후와 비슷한 TA를 나타내었다. 따라서, 사용된 스 타터에 있어서 당 첨가제로는 sucrose보다 trehalose를 첨 가하는 것이 산 생성에서 더 좋은 결과를 얻을 수 있을 것 으로 보인다.

Fig. 2. Changes in pH of yogurt mix for making frozen-yogurt during fermentation.

Fig. 3. Changes in titratable acidity of yogurt mix for making frozen-yogurt during fermentation.

(6)

www.earticle.net

Fig. 4. Changes in viable cell count of yogurt mix for making frozen-yogurt during fermentation.

(2) Yogurt mix의 발효공정 중 유산균 수 변화

발효공정 중 yogurt mix의 유산균 수를 측정한 결과는 Fig. 4에 나타내었다. 본 연구에서는 Lactobacillus rhamnosus 와 Lactobacillus casei paracasei가 혼합된 상업용 스타터를 이용하여 제조된 yogurt mix를 사용하였는데, trehalose를 첨가한 처리구가 sucrose을 첨가한 처리구에 비해 유산균 증식에 대해 긍정적인 효과를 미치는 것으로 나타났다. 두 처리구 모두 발효시간이 경과함에 따라 증가하는 경향을 나타내는 가운데, trehalose 처리구는 발효 6-8시간 사이에 빠르게 증가하는 것이 확인되었으며, 발효 종료시점인 14시 간 경과시점에서 8.48log CFU/mL 를 나타내었다. Sucrose 처리구의 경우, 증가폭이 trehalose 처리구보다 작았으며, 발효 14시간 경과된 trehalose 처리구 보다 4시간 늦은 발 효 18시간에서 비슷한 유산균 수를 나타내었다.

Woo 등(2010)은 sorbitol과 trehalose를 각각 첨가하였을 때, Lactobacillus bulgaricus와 Streptococcus thermophilus의 증식속도는 당 무첨가군에 비해 유의적 차이가 나타나지 않는다고 하여 본 연구와 상이한 연구결과를 보고한 바 있 다. Li와 Chen(2008)은 상업용 LAB에 trehalose를 첨가하 여 증식 및 외부 스트레스에 대한 저항성을 확인하였는데, trehalose 첨가농도에 따른 LAB의 증식효과는 유의적 차 이가 나타나지 않았으나, 외부 스트레스에 대한 LAB의 생 존률이 유의적으로 증가하였다고 보고하였다.

Chen 등(2007) 은 여러 LAB에 4 가지의 탄수화물을 각 각 첨가하고 증식에 미치는 영향을 확인하였는데, 같은 탄 수화물을 첨가하더라도 유산균 종에 따른 차이가 크게 나 타나며, 동일 유산균에 다른 탄수화물을 첨가하여도 효과 가 각기 다르게 나타난다고 보고하였다. 본 실험의 결과,

Lactobacillus rhamnosus와 Lactobacillus casei paracasei의 경 우 sucrose보다 trehalose를 첨가하는 것이 발효 시간 단축 및 산 생성, 유산균 증식 면에서 더 효율이 높을 것으로 사 료된다.

2. Frozen-yogurt의 물성

(1) 점도

Fig. 5 에서 보는 바와 같이, sucrose 또는 trehalose 첨가 군에서 모두 guar gum을 안정제로 사용한 처리구가 CMC 를 사용한 처리구 보다 더 높은 점도를 나타내었다. 그 중 trehalose 및 guar gum 첨가군(TG)이 가장 높은 점성을 나 타낸 반면, trehalose 및 CMC 첨가군(TC)의 경우 가장 낮 은 점도를 나타내었는데(p<0.05), CMC가 trehalose보다 sucrose와 혼합되었을 때 더 점성이 강해지는 것으로 나타 났다. 점도를 1분 간격으로 총 3분간 측정 하였을 때, 시간 에 따른 sample 간 유의차는 없었다(p>0.05). 안정제로 첨 가한 CMC가 guar gum에 비해서 낮은 점도를 나타내는 것으로 확인됐는데, 이는 Shin과 Yoon(1996)의 안정제의 첨가가 frozen-yogurt의 질감에 미치는 영향의 결과와 유 사하였다.

일반적으로, ice cream mix를 숙성하면 지방이 고형화 되며 응집이 일어나고, 숙성 전보다 1.5~3배까지 점도가 증가한다(Lee and Lee, 2001). Ice cream에 있어서 점도는 공기 입자의 침투를 용이하게 만들어 제품의 overrun에 기 여하며 이에 따른 제품의 형태와 질감, 그리고 녹는 정도 에 영향을 주며, 또한 소비자가 섭취할 때 제품의 body감 에 중요한 역할을 한다(Arbuckle, 2013). Muse와 Hartel

(7)

www.earticle.net

(2004)에 의하면, ice cream mix의 완성 후 숙성을 거치게 되면 지방이 응집하여 점성이 증가하는데, 이후 응집된 지 방이 단백질과의 가교를 형성하고, overrun 때 생성된 air cell 등이 외부로부터의 열의 관통을 차단하면서 ice cream 의 melt-down에 큰 영향을 미친다고 하였다.

Fig. 5. Effects of different sugars and stabilizers addition on viscosity of frozen-yogurt mix.

SC, frozen-yogurt supplemented with sucrose and carboxy methyl cellulose (CMC); SG, frozen-yogurt supplemented with sucrose and guar gum; TC, frozen- yogurt supplemented with trehalose and carboxy methyl cellulose (CMC); TG, frozen-yogurt supplemented with trehalose and guar gum.

(2) Overrun

각 시료별로 ice cream freezer 로 ice cream을 제조하 여 overrun을 계산하여 Fig. 6에 나타내었다. 시료별 overrun을 측정한 결과, 앞서 측정했던 frozen-yogurt mix 점도의 경향과 유사하게 나타났다. 점도가 가장 높았던 TG는 overrun 측정 결과에서도 37.75%±3.75로 높게 나타 났으나, SG와 유의적 차이는 나타나지 않았다(p>0.05). TC 의 경우는 약 19% 정도로 가장 낮은 overrun을 나타냈으 며, 이는 낮은 점도로 인해 ice cream mix의 유동성이 높 아 냉각과정에서 공기 유입이 어려웠기 때문인 것으로 사 료된다. 또한, 본 연구에서 CMC를 첨가한 처리구가 guar gum을 사용한 것에 비해 낮은 overrun을 나타냈는데, 이 는 Regand와 Goff(2003)의 ice cream mix에 CMC를 안정 제로 첨가하였을 때, locust bean gum, guar gum 등과 비 교하여 overrun 수치가 낮게 나왔다는 결과와 유사하였다.

Flores 와 Goff(1999)는 안정제의 종류와 ice cream의 ice crystal 사이즈에 대한 연구에서, 동일 조건에서 CMC와 guar gum을 각각 사용했을 때 guar gum 첨가구의 overrun이 유의적으로 높았다고 하였는데, 이는 본 연구의 결과와 일치한다. Sofjan 과 Hartel(2004)은 ice cream의

overrun이 클수록, 생성되는 air cell의 크기가 작아지며, 반대로 저장 온도가 높거나 저장 기간이 길어질수록 air cell의 크기가 증가하는 것으로 보고했는데, 이는 완성된 ice cream의 melt-down rate에 영향을 준다.

Seo 등(2010) 에 의하면 ice cream의 종류에 적합한 overrun 수치가 있는데, ice milk는 50-80%, sherbet은 30- 40%, soft ice cream은 30-50%를 유지하는 것이 좋다고 밝 히고 있다. 본 연구 결과에서 SG, TG의 overrun은 각각 37.60±1.30% 와 37.75±3.75% 이었으며, 그 질감과 형태를 고려했을 때, soft ice cream의 overrun에 적합한 값을 가 지는 것으로 밝혀졌다.

Fig. 6. Overrun of frozen-yogurt.

SC, frozen-yogurt supplemented with sucrose and carboxy methyl cellulose (CMC); SG, frozen-yogurt supplemented with sucrose and guar gum; TC, frozen-yogurt supplemented with trehalose and carboxy methyl cellulose (CMC); TG, frozen-yogurt supplemented with trehalose and guar gum.

(3) Melt-down rate

Frozen-yogurt의 melt-down rate 측정결과는 Fig. 7과 같다. 모든 구간에 걸쳐서 sucrose를 첨가한 처리구가 trehalose를 첨가한 것에 비해 더 빨리 녹는 것으로 나타났 으나, 15min과 30min에서는 유의차는 나타나지 않았으며 (p>0.05), 45min에서 SG, SC 두 처리구가 TC, TG에 비해 유의적으로 빠르게 녹는 것이 확인되었다(p<0.05). TG가 가장 느리게 녹는 것은 overrun 과정에서 유입된 air cell 이 다른 sample보다 많았고, 그 air cell이 열의 관통을 차 단하는 역할을 수행했기 때문인 것으로 사료된다. 또한 overrun 수치상으로 TG와 비슷했던 SG의 melt-down rate 가 그 보다 낮은 수치를 나타낸 TC보다도 빨리 녹는 것으 로 나타났는데, 이는 melt-down에 미치는 영향 중 overrun 을 제외한 ice crystal과 지방구 및 그 응집체들의 특성 차 이 때문인 것으로 사료된다.

(8)

www.earticle.net

Fig. 7. Effects of different sugars and stabilizers addition on melt-down rate of frozen-yogurt.

Muse와 Hartel(2004)은 ice cream에서 ice crystal size가 41 및 64μm 인 sample을 이용하여 melt-down rate를 측 정한 결과, crystal size가 커질수록 melt-down rate도 같이 증가하는 경향을 나타냈다고 보고했다. 또한 poly sorbate 80(HLB 15) 유화제를 ice cream에 최소 0.02% 이상 첨가하 면 melt-down rate와 모양이 무너지기까지 걸리는 시간이 현저하게 늘어난다고 밝혔다. 추가적으로, 완성된 ice cream 제품 내 destabilized fat 함량이 50% 이하인 경우 melt-down에서의 drip이 현탁액으로 air bubble을 포함한 상태를 띄었고, 50% 이상인 경우 drip이 맑은 액체 상태로 나타났으며 이로써 사용되는 유화제, 안정제 및 배합성분에 따른 층 분리 현상을 설명하였고, 결과적으로 destabilized fat의 양이 50% 이하가 되도록 만드는 것이 바람직하다고 밝혔다.

(4) Hardness

Table 3은 frozen-yogurt의 hardness를 측정한 결과를 나타낸 것이다. SC, SG, 그리고 TG의 경우 유의적 차이는 나타나지 않았으며(p>0.05), TC의 경우 1.262±0.111로 가장 높게 나타났다(p<0.05). Overrun측정에서 가장 낮은 값을 나타냈던 TC가 hardness 측정 결과에서 가장 높은 값을 나타내었는데, 이는 sample 내에 air cell 형성이 적어져, 상대적으로 밀도가 높아지고 이것이 sample의 hardness에

영향을 주었기 때문으로 사료된다. 이는 Muse 와 Hartel (2004)의 ice cream의 hardness에 대한 연구결과에서 제시 된 회귀식과 유사한 경향을 나타내었다. 또한 hardness는 제품의 overrun에 반비례하고, ice crystal 함량과 destabilized fat의 함량에 비례한다고 밝혔는데, 본 연구의 결과, overrun이 낮은 TC의 경우 선행 연구들의 경향과 일치하 였으나, overrun이 높게 나타났던 TG, SG의 경우 그 보다 낮았던 SC와의 유의적 차이는 나타나지 않았다(p>0.05).

Table 3. Hardness of frozen yogurt supplement with different stabilizer and sugar

(mean±S.D., Kgf)

Sample¹⁾ Hardness

SC 0.886±0.126^b

SG 0.832±0.216^b

TC 1.262±0.111^a

TG 0.894±0.205^b

Values with different superscripts in a column (a-b) are significant (p<0.05) by Duncan's multiple range test.

(9)

www.earticle.net

3. Frozen-yogurt의 저장 중 유산균 수 변화

Frozen-yogurt의 저장 중 유산균 수 변화는 Table 4에 나타내었다. 저장 0일차에서 TG의 유산균 수가 TC에 비해 서도 유의적으로 낮게 나타났는데(p<0.05), 이는 frozen- yogurt를 제조하는 과정에서 starter가 균일하게 첨가되지 못했기 때문인 것으로 사료된다. 모든 처리구에서 0일부터 45일 동안의 저장기간에 따른 sample 내 유의적 차이는 나 타나지 않았다(p>0.05). 동일 sample간의 유산균 수에서 유의적 차이가 나타나지 않은 것으로 보았을 때, Davidson 등(2000)의 frozen-yogurt에서 L. bulgaricus, S.thermophilus,

L.acidophilus, B.longum등의 균주를 이용하여 11 주간 저장 하며 생균수 측정결과 저장 0일과 11주에서의 유의차는 발 생하지 않았다는 보고와 유사하였다. 한편, Lopez 등(1998) 은 260 여종의 상업용 LAB를 -23℃에서 1년간 저장하였을 때, 초기에 비해 약 10% 정도의 감소가 관찰되었다고 보고 하였다. 본 연구의 결과, 네 가지 sample 모두 초기 값인 0 일차와 비교했을 때 생존률에서 유의적 차이가 나타나지 않아 여러 보고들과 일치하는 것을 확인하였다. 또한 이러 한 결과로 비추어 볼 때, 냉동보관 중인 frozen-yogurt에서 의 유산균 생존률을 비교하기 위해서는 더 오랜 시간에 걸 쳐 저장실험을 진행해야 될 것으로 생각된다.

Table 4. Changes in viable count of frozen-yogurt during storage (mean±S.D., log CFU/mL )

Samples¹⁾ Storage (d)

0 7 15 30 45

SC 7.877±0.050Âa 7.861±0.068Âa 7.824±0.045Âa 7.822±0.065Âa 7.803±0.053Âa SG 7.798±0.068ÂBa 7.800±0.060ÂBa 7.794±0.073Âa 7.774±0.067Âa 7.750±0.024Âa TC 7.884±0.019Âa 7.867±0.045Âa 7.851±0.043Âa 7.807±0.043Âa 7.818±0.057Âa TG 7.753±0.064^Ba 7.708±0.040^Ba 7.697±0.26^Ba 7.669±0.120Âa 7.714±0.087Âa

Values with different superscripts in a column (A-B) and row (a-d) are significant (p<0.05) by Duncan's multiple range test.

4. Frozen-yogurt의 소비자 기호도 평가

Frozen-yogurt의 소비자 기호도 평가를 실시한 결과는 Fig. 8에 나타내었다. Sweetness 항목에서 SC, SG가 각각 5.6±1.89, 5.23±1.89 로 TG, TC의 4.53±1.83, 4.43±1.92에 비 해 높은 점수를 받았다(p<0.05). 이는 패널들이 sucrose의 단맛에 더 익숙하여 sucrose 보다 40% 낮은 감미도를 갖는 trehalose에 대해서는 상대적으로 낮은 점수를 부여하였기 때문인 것으로 생각된다. Sourness 항목에서도 SC, SG 가 5.90±1.30과 5.37±1.40으로 TC, TG의 4.97±1.67과 4.67±1.52 보다 좋은 평가를 받았다(p<0.05). Flavor항목은 SC가 5.70±1.78로 SG 의 4.87±2.06 비해 높은 점수를 받았고, 이 에 비해 trehalose를 첨가한 TC, TG의 기호도가 낮은 점수 를 받아(p<0.05), trehalose가 소비자들이 느끼는 flavor에 영향을 준 것으로 보인다. After taste는 각 sample 간 유의 차가 나타나지 않았으며(p>0.05), iciness는 SG가 6.50±1.63 으로 다른 sample에 비해 높은 평가를 받았으며, TC가 4.90±2.14로 가장 낮은 평가를 받았다. Overall acceptability 또한 sucrose를 사용한 SC가 5.87±1.76으로 유의적으로 가

장 높은 점수를 받았으며(p<0.05), 그 다음이 SG(5.33±2.09), TC(4.50±1.89), TG(4.07±1.82)의 순으로 각각 점수를 받았 다.

전반적인 소비자 기호도 평가에서 sucrose를 첨가한 frozen-yogurt가 trehalose를 첨가한 것에 비해 좋은 점수를 받은 것을 확인할 수 있었는데, 이는 소비자의 trehalose에 대한 경험이 부족하고, 이미 sucrose에 친숙함을 느끼는 것 이 주된 이유로 생각된다. Trehalose의 부족한 감미를 corn syrup 등의 당류를 혼합 사용하여 보완한다면 문제점을 해 결 할 수 있을 것으로 사료된다.

Ⅳ. 요약

본 연구는 당류와 안정제의 첨가가 frozen-yogurt의 품 질특성에 미치는 영항을 확인하기 위하여 수행되었다. Yogurt mix는 시유에 상업용 스타터 균주와 감미료로 trehalose 및 sucrose를 첨가하고 발효하여 제조하였고, ice

(10)

www.earticle.net

Fig. 8. Effects of different stabilizers and sugars on sensory scores of frozen-yogurt.

cream mix의 제조를 위해서는 CMC 및 구아검의 두 가지 안정제를 첨가하였다. 이렇게 준비된 yogurt mix와 ice cream mix를 1:1(v/v)의 비율로 혼합하여 frozen-yogurt를 제조하였다. Trehalose를 첨가한 yogurt mix는 sucrose를 첨가한 것 보다 pH, 적정산도 및 viable cell count에서 유 의적으로 더 우수한 특성을 나타내었다(p<0.05). 한편, 구 아검을 첨가하여 제조된 ice cream mix는 CMC를 첨가한 것 보다 유의적으로 더 높은 점도 및 overrun을 나타내었 다(p<0.05). Trehalose 및 CMC를 첨가하여 제조된 frozen-yogurt는 가장 높은 hardness와 가장 낮은 overrun 을 나타내었으며, melt-down rate도 유의적으로 가장 낮았 다(p<0.05). 그러나, 0, 7, 15, 30, 45일의 저장기간에 걸쳐 viable cell cvount를 측정한 결과, 두 군 간의 유의적인 차 이는 나타나지 않았다(p>0.05). 관능평가에서는 대부분의 패널들이 sucrose를 첨가한 frozen-yogurt를 선호하는 것 으로 나타났다. 그러나, frozen-yogurt 제조시 trehalose를 다른 당 대체제 및 구아검과 함께 사용한다면 sucrose 및 CMC를 사용하는 것보다 우수한 frozen-yogurt를 제조할 수 있을 것으로 기대되며, 이는 최근 침체되어 있는 우리 나라 유가공 시장에 활기를 불어넣는 계기가 될 것으로 생 각된다.

사사

본 연구는 한국연구재단 지역혁신창의인력양성사업(과 제번호. 2015H1C1A1035886)의 지원을 받아 수행되었습니 다

Ⅴ. 참고문헌

1. Arbuckle, W. S. 2013. Ice Cream. Springer International Publishing Co., New York, USA. pp. 1-4.

2. Biswal, D. R. and Singh, R. P. 2004. Characterisation of carboxymethyl cellulose and polyacrylamide graft copolymer. Carbohydr. Polym. 57:379-387.

3. Benaroudj, N., Lee, D. H. and Goldberg, A. L. 2001.

Trehalose accumulation during cellular stress proects cells and cellular proteins from damage by oxygen radicals. J. Biol. Chem. 276:24261-24267.

4. California Food and Agricultural Code. 2005. Section 36991-36994.

5. Carpenter, J. F. and Crowe, J. H. 1989. An infrared spectroscopic study of the interactions of carbohydrates

(11)

www.earticle.net

with dried proteins. Biochem. 28:3916-3922.

6. Chen, Y. S., Srionnual, S., Onda, T. and Yanagida, F.

2007. Effects of prebiotic oligosaccharides and trehalose on growth and production of bacteriocins by lactic acid bacteria. Lett. Appl. Microbial. 45:190-193.

7. Davidson, R. H., Duncan, S. E., Hackney, C. R., Eigel, W. N. and Boling, J. W. 2000. Probiotic culture survival and implications in fermented frozen yogurt characteristics. J. Dairy Sci. 83:666-673.

8. Elbein, A. D., Pan, Y. T., Pastuszak, I. and Carroll, D.

2003. New insights on trehalose: a multifunctional molecule. Glycobiology. 13:17R-27R.

9. Flores, A. A. and Goff, H. D. 1999. Ice crystal size distributions in dynamically frozen model solutions and ice cream as affected by stabilizers. J. Dairy Sci.

82:1399-1407.

10. Gwak, H. J., Lee, N. R., Kim, T. W., Lee, J. H., Choi, H. J., Jang, J. Y. and Park, H. W. 2014. Use of Food-Grade Protective Agents to Improve the Viability of Freeze-Dried Lactic Acid Bacteria. Korean J. Food Sci. Technol. 46:655-659.

11. Korea Agro-Fisheries and Food Trade Corp. 2014.

Current market condition of processed food-Ice cream.

12. Lee, J. E. and Lee, S. Y. 2001. Quality characteristics of frozen soy yogurt prepared with different proteolytic enzymes and starter culture. Korean J.

Food Sci. Technol. 33:676-681.

13. Leslie, S. B., Israeli, E., Lighthart, B., Crowe, J. H. and Crowe, L. M. 1995. Trehalose and sucrose protect both membranes and proteins in intact bacteria during drying. Appl. Environ. Microbiol. 61:3592-

3597.

14. Li, X. Y. and Chen, X. G. 2008. Effect of trehalose and drying process on the survival of encapsulated Lactobacillus casei ATCC393. Drying Technol. 26:895- 901.

15. Lopez, M. C., Medina, L. M. and Jordano, R. 1998.

Survival of lactic acid bacteria in commercial frozen yogurt. J. Food Sci. 63:706-708.

16. Muse, M. R., and Hartel, R. W. 2004. Ice cream structural elements that affect melting rate and hardness. J, Dairy Sci. 87:1-10.

17. Regand, A. and Goff, H. D. 2003. Structure and ice recrystallization in frozen stabilized ice cream model systems. Food Hydrocoll. 17:95-102.

18. Seo, J. K, Lim, B. J., Ham, Y. B., Kim, H. J. and Cung, K. S. 2010. Experimental overrun characteristics for producing frozen yogurt. Korean Soc. Mechan. Engin.

(Suppl. 1) 2617-2620.

19. Shin, W. S. and Yoon, S. 1996. Effects of stabilizers on the texture of frozen yogurt. J. Korean Soc. Food Sci. 12:20-26.

20. Sofjan, R. P. and Hartel, R. W. 2004. Effect of overrun on structural and physical characteristics of ice cream. Int. Dairy J. 14:255-262.

21. Woo, S. H., Jhoo, J. W., Yoon, W. B. and Kim, G. Y.

2010. Effect of trehalose and sugar alcohol on the viability of lactic acid bacteria and quality characteristics during frozen storage of yogurt. Food Engin. Prog. 14:14-20.

(Received 09 May 2018, Revised 25 July 2018, Accepted 20 August 2018)