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©The Korean Society of Food Science and Technology
감초분말 첨가 파운드 케이크의 품질 및 항산화 활성
박규환·이준호*
대구대학교 식품공학과The Quality and Antioxidant Properties of Pound Cakes
Containing Licorice Powder
Gyu Hwan Park and Jun Ho Lee*
Department of Food Science and Engineering, Daegu University
Abstract We investigated the feasibility of incorporating licorice powder as a value-added food ingredient in pound cake, a model system of convenient food products. The pH and moisture content gradually decreased with increasing levels of added licorice powder (p<0.05). The weight and height of the cakes decreased, and the baking loss increased as higher amounts of licorice powder were included in the formulation (p<0.05). The lightness and hardness both decreased, whereas
browning increased significantly (p<0.05) with the addition of licorice powder. In addition, we observed a significant
increase (p<0.05) in 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) and 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS)
radical scavenging activities that correlated well with the licorice powder content. In consumer acceptance tests, the addition of 4% licorice powder had the most favorable effect on consumer preferences for all the attributes examined. Based on these observations, we recommend supplementing pound cakes with 4% (w/w) licorice powder to take advantage of its functional properties without sacrificing consumer acceptability.
Keywords: pound cakes, licorice powder, quality, antioxidant properties, consumer acceptance
서
론
감초(Glycyrrhiza uralensis Fisch)는 콩과의 다년생 초본식물로 glycyrrhiza종의 뿌리와 주근 부분을 의미하여(1), 단맛의 무독성, 무취의 결정성 분말로 감미도는 설탕의 약 200배에 달한다(2). 감 초는 여러 flavonoid로 구성되어 있는데, 그 중 단맛을 내는 glycyrrhizin(3)은 감초의 지표성분으로 알레르기(4), 만성간염(5), 바이러스성 질환(6) 등에 좋은 효과가 있는 것으로 보고되었다. Glycyrrhizin외에도 hispaglabridin A, hispaglabridin B, glabridin 등의 여러 가지 생리활성물질이 함유되어 있는데(7), 가장 함량 이 높은 glabridin은 인체에 해로운 콜레스테롤의 산화를 억제하 는 효과가 있다고 알려져 있다(8). 한편 현대사회의 여러 환경의 변화는 소비자들이 건강을 먼저 고려하게 되고 이에 건강식품, 친환경유기농식품, 기능성식품 등 의 건강 지향적인 식생활에 대한 관심이 증대되고 있다. 최근 우 리나라의 주식인 쌀의 소비는 감소하는 반면 여러 가지의 제과· 제빵 제품의 소비가 급증하고 있어(9), 이 분야에서 건강 지향적 신제품 개발이 요구되는 실정이다. 현재까지 감초(또는 감초추출 물)는 식빵(10)에 부재료로 사용된 바 있고, 주로 탁주(11), 된장 (12) 및 고추장(13) 등 전통식품 개발에 성공적으로 응용된 바 있다. 식품의 원료를 대체하거나 새로운 부재료를 첨가하여 신제품 을 개발하는 경우 동등한 품질을 유지 또는 개선하는 것은 매우 중요한 부분으로(14), 이에 따른 품질에 대한 영향평가는 반드시 필요하다. 대체원료와의 상호작용을 통해 물리적, 관능적 품질특 성에 영향을 미칠 수 있으므로(15), 감초분말의 밀가루에 대한 대 체 적성평가를 통해 해당 재료의 적합성을 판단하여야 한다. 따라서 본 연구에서는 생리적 기능성이 우수하지만 현재까지 식품산업에서 다양하게 이용되지 못하고 있는 감초분말을 이용 하여 밀가루를 대체한 파운드 케이크를 제조하고 물리·화학적, 항산화 활성 및 관능적 품질특성을 조사함으로써 우수한 맛, 기 능성 그리고 기호성이 있는 파운드 케이크를 개발하는 데 필요 한 실험적 기초자료를 제공하고자 하였다.
재료 및 방법
실험재료 본 실험에 사용한 감초분말은 우즈베키스탄에서 생산된 것으 로 가루나라(Garunara Co., Seoul, Korea)에서 구매하였고, 박력분 밀가루(CJ Cheiljedang Corp., Seoul, Korea), 설탕(CJ Cheiljedang Corp., Seoul, Korea), 베이킹파우더(Youcheong Food Corp., Daegu, Korea), 무가염 버터(Seoul Dairy Co-op., Seoul, Korea), 계란 등은 시중에서 구매하여 사용하였다.케이크의 제조
파운드 케이크는 크림법을 일부 변형하여 여러 차례 예비실험 을 거쳐 첨가비율을 결정하여 제조하였다(16). 감초분말을 첨가 *Corresponding author: Jun Ho Lee, Department of Food Science
and Engineering, Daegu University, Gyeongsan, Gyeongbuk 712-714, Korea
Tel: 82-53-850-6535 Fax: 82-53-850-6539 E-mail: [email protected]
Received December 9, 2013; revised January 11, 2014; accepted January 13, 2014
하지 않은 시료를 대조군으로 하였고, 밀가루 150 g을 기준으로 2, 4, 6, 8% (wt.) 감초분말을 대체한 시료를 첨가군으로 하였다. 먼저 믹싱볼(mixing bowl)에 중탕한 버터를 넣고 믹서(5K5SS, KitchenAid Inc., St. Joseph, MI, USA)를 이용하여 저속에서 1.5 분간 혼합하고, 설탕을 넣고 4분 동안 크림화 시켰다. 전란을 4-5회 나누어 첨가하고 버터와 분리가 되지 않도록 유의하며 8분 동안 혼합하여 크림이 완성되면 체로 친 밀가루, 감초분말, 베이 킹파우더를 넣고 잘 섞어 반죽을 완성한다. 다음 파운드 케이크 팬에 담아 180oC로 예열된 오븐(KXS-4G+H, Salvia industrial
S.A., Lezo, Spain)에 40분간 구워 실온에서 2-3시간 방냉한 후 시 료로 사용하였다.
물리 화학적 품질 측정
케이크 시료 10 g과 증류수 90 mL를 혼합한 후 균질기로 5분 간 균질한 후 1시간 동안 방치하고 상온에서 pH meter (pH/Ion 510, Oakton Instrument, Vernon Hills, IL, USA)로 3회 반복 측 정하고 평균값으로 나타내었다. 수분함량은 실온에서 1시간 동안 방냉한 케이크의 crumb 중간부위를 5 g씩 취하여 105oC 상온건
조법으로 5회 반복 측정하고 그 평균값을 비교하였다.
케이크의 중량과 높이는 각각 전자저울(CP 6201, Sartorius AG, Hamburg, Germany)과 caliper(CD-20CP, Mitutoyo Corp., Tokyo, Japan)를 이용하여 5회 반복측정 후 평균값을 비교하였으며, 굽 기 손실률은 반죽(batter)과 케이크의 무게를 5회 반복측정한 후 아래의 식을 이용하여 계산하였다.
굽기 손실률(%)=반죽의 무게(g)−케이크의 무게(g) ×100 반죽의 무게(g)
케이크(crumb)의 색도는 분광색차계(CM-600d, Minolta Co., Osaka, Japan)를 사용하여 명도(L*), 적색도(a*) 및 황색도(b*)를 5회 반복 측정하였다. 케이크의 경도(hardness)는 Advanced Uni-versal Testing System (LRXPlus, Lloyd Instrument Ltd., Fareham, Hampshire, UK)을 이용하여 실온에서 15회 반복 측정한 후 평균 값을 비교하였다. 시료의 크기는 3×3×3 cm, 지름과 높이는 각각 12.45 mm, 50.00 mm인 원기둥꼴 탐침(probe)을 사용하였으며, 작 동조건은 test speed, 1 mm/s; trigger 조건, 0.01 kgf; 30%
com-pression으로 측정하였다. 항산화 활성 측정
DPPH (Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO, USA)에 대한 전자 공여능(electron donating ability, EDA)과 ABTS (Sigma-Aldrich Co., St. Lous, MO, USA)에 대한 radical 소거능은 각각 Blois
(17)의 방법과 Re 등(18)의 방법을 응용하여 측정하였다. 준비된 시료는 분광광도계(Optizen 2020 UV Plus, Mecasys Ltd., Dae-jeon, Korea)를 이용하여 각각 517 및 734 nm에서 흡광도를 측정 하고 다음의 식을 이용하여 계산하였다. EDA or ABTS (%) = 소비자 기호도 검사 소비자 기호도 검사는 무작위로 선발된 일반성인 40명(20-25 세)을 대상으로 실시하였다. 각 시료를 3×3×3 cm 크기로 잘라 세 자리 난수로 구분하여 종이접시 위에 나열한 후 제시되었으며, 7 점 척도(1: 대단히 싫어함, 7: 대단히 좋아함)를 사용하여 평가하 였다. 평가항목은 색(color), 향미(flavor), 맛(taste), 조직감(softness) 및 전체적 기호도(overall acceptability)였으며, 시료 간 잔향 및 잔 미의 방해를 최소화하기 위하여 새 시료를 평가할 때마다 물을 이용하여 입안을 충분히 헹군 후 검사를 실시하도록 하였다. 검 사시간은 오전 10-11시, 오후 2-3시, 6-7시 사이 총 3차례에 걸쳐 평가를 실시하였다. 통계처리 실험결과는 SAS (19)를 이용하여 분산분석을 실시하였다. 유 의성 있는 시료 간 평균값의 비교는 Duncan’s multiple range test 에 의해 분석하였다(p<0.05).
결과 및 고찰
물리화학적 품질특성 감초분말을 첨가하여 제조한 파운드 케이크의 물리화학적 품 질특성은 Table 1에 나타내었다. 대조군의 pH는 6.84이었고, 감 초분말을 첨가함에 따라 6.79-6.75 범위에서 감소하는 경향을 나 타내었는데(p<0.05), 이는 감초분말 자체의 pH가 약산성에 가까 워 영향을 미친 것으로 판단되나 실질적인 차이는 미미한 것으 로 나타났다. 한편 상대적으로 낮은 pH의 부재료가 첨가되어 케 이크의 pH가 감소하는 현상은 야콘 분말(20), 흑마늘 분말(21)을 첨가한 스펀지케이크에서도 보고된 바 있다. 수분함량은 대조군이 17.80%로 가장 높았고 감초분말 첨가량 이 증가할수록 감소하여 8% 첨가군이 13.96%로 유의적으로 가 장 낮았다(p<0.05). 이는 감초분말의 섬유소에 의한 보수력 증가 에 기인하는 것으로 판단되며, 미강분말(22), 당귀분말(23)을 첨 가한 파운드 케이크에서도 부재료의 첨가량이 증가할수록 수분1 Abssample–Abscontrol Absblank ---–
⎝ ⎠
⎛ ⎞ 100×
Table 1. Physicochemical properties of pound cakes prepared with different levels of licorice powder
Property Licorice powder level (%)
0 2 4 6 8 pH 6.84±0.01a 6.79±0.01b 6.78±0.01b 6.77±0.01b 6.75±0.03bc Moisture content (%) 17.80±0.31a 16.40±0.78b 16.12±0.78b 15.24±0.45c 13.96±0.76d Weight (g) 592.05±1.43a 590.08±1.08b 588.28±0.87c 587.88±1.08d 581.28±1.97e Height (cm) 62.56±0.52a 59.27±0.60b 55.09±0.32c 53.65±0.23d 53.48±0.49d Baking loss (%) 6.17±0.23c 6.12±0.22bc 6.60±0.27ba 6.80±0.40ba 7.05±0.42a Color L* 75.11±1.89a 66.58±1.80b 62.73±1.48c 59.54±1.08d 51.15±1.18e a* 2.80±0.17e 3.36±0.22d 4.09±0.43c 4.56±0.24b 5.90±0.30a b* 30.46±0.30c 31.86±0.76b 32.53±1.03b 31.72±0.55b 33.45±0.55a
함량이 낮아지는 경향이 보고되었다. 대조군의 무게는 592.05 g로 가장 높았고, 감초분말이 첨가됨 에 따라 단계별로 유의적으로 감소하여 8% 첨가군의 무게는 581.28 g로 나타났다(p<0.05). 케이크의 높이 또한 대조군이 가장 높았고(62.56 cm), 단계적으로 감소하여 8% 첨가군이 가장 낮은 53.48 cm를 나타내었다(p<0.05). 이는 감초분말의 섬유소에 의한 보수력이 증가하여 글루텐 형성이 방해되어 반죽의 가스 보유력 이 감소되었기 때문인 것으로 판단된다. 버찌분말(24)을 첨가한 파운드 케이크에서 버찌분말 첨가량이 증가할수록 중량과 높이 가 감소하는 것으로 보고되어 본 실험결과와 유사하였다. 한편 유사한 원인으로 인해 케이크의 비체적의 감소로 나타나게 되는 데, 이러한 비체적의 감소현상은 매생이 분말(25), 마(26), 천마 (27)를 첨가한 스펀지케이크에서도 보고된 바 있다. 대조군의 굽기 손실률은 6.17%로 유의적으로 낮았으며, 감초 분말의 첨가량이 증가할수록 서서히 증가하여 8% 첨가군의 굽 기 손실률은 7.05%로 유의적으로 가장 높게 나타났다(p<0.05). 케이크를 굽는 과정에서 반죽에 열이 전달되면 수증기압이 증가 되고 비점이 낮은 액체들과 물이 팽창되면서 기체로 빠져나가면 서 굽기손실을 유발하게 되는데 이로 인해 케이크의 기공이 발 생하는 등 구조적인 변형의 원인이 되기도 한다(28,29). 앞서 설 명한 바와 같이 감초분말의 첨가량 증가에 따른 보수력 증가에 기인한 결과로 판단되며, 들깻잎분말(16), 클로렐라(30), 버찌분말 (31), 오디분말(32) 등이 포함된 파운드 케이크에서도 유사한 증 가현상이 보고되었다. 감초 파운드 케이크의 명도(L*)는 감초분말의 첨가량이 증가함 에 따라 단계적으로 유의적인 감소를 보였으며(p<0.05), 8% 첨 가군에서 51.15로 가장 어두운 색을 나타내었다. 부재료의 첨가 농도 범위에 따라 감소율의 차이는 있었지만, 들깻잎분말(16), 클 로렐라(30), 버찌분말(31), 캐슈분말(33) 등이 포함된 파운드 케이 크에서도 L*값이 감소하여 어두워지는 경향을 보였다. 적색도(a*) 는 유의적으로 증가하였고(p<0.05), 황색도(b*)는 다소 증가하는 경향을 보였으나 2, 4, 6% 첨가군 사이에 유의적인 차이는 발견 되지 않았다(p>0.05). 이러한 변화는 감초분말의 pH와 첨가량, 굽 기 과정중의 Maillard 반응과 카라멜화에 의한 화학적 반응 등에 영향을 받은 것으로 사료된다(34). 대조군의 경도는 0.46 kgf으로 유의적으로 가장 높은 값을 나 타내었으며(p<0.05), 감초분말을 첨가량의 증가할수록 단계적으로 감소하여 8% 첨가군의 경도는 0.29 kgf로 유의적으로 가장 낮았 다(p<0.05) (Fig. 1). 이는 첨가된 감초분말의 단백질 함량이 낮아 내부조직의 경도가 낮아진 것으로 판단되며(35), 유사한 감소현 상은 감초분말을 첨가한 머핀(36) 그리고 탄수화물과 단백질 함 량, 섬유소 함량이 감초분말과 유사한 뽕잎분말(37)과 쑥(38)을 첨가한 스펀지 케이크에서도 보고된 바 있다. 항산화 활성 감초 파운드 케이크의 DPPH와 ABTS radical 소거능 측정 결 과는 Fig. 2와 같다. 대조군의 EDA값이 1.85%로 가장 낮았고, 감 초분말의 첨가량이 증가할수록 EDA값은 단계적인 유의적 증가 를 보였으며 8% 첨가군의 값이 17.46%로 가장 높게 나타났다 (p<0.05). 또한 대조군의 ABTS값은 3.87%로 가장 낮았고, 감초 분말의 첨가량이 증가할수록 유의적으로 증가하여 8% 첨가군이 23.62%로 가장 높게 나타났다(p<0.05). 기능성 부재료, 예를 들어 Fig 2. DPPH and ABTS radical scavenging activities of pound cakes incorporated with licorice. a-eMeans without a common letter
are significantly different (p<0.05). Fig. 1. Hardness of pound cakes incorporated with licorice
powder. a-eMeans without a common letter are significantly different (p<0.05).
Table 2. Consumer acceptance of pound cakes as influenced by licorice powder
Attribute Licorice powder level (%)
0 2 4 6 8 Color 5.02±0.15c 6.02±0.27b 6.65±0.48a 3.67±0.47d 3.25±0.43e Flavor 4.45±0.50c 6.02±0.83b 6.65±0.48a 3.62±0.49d 3.37±0.49d Taste 4.90±1.00b 5.17±0.64b 6.57±0.50a 4.87±0.64b 3.57±0.54c Softness 4.76±0.99c 6.45±0.50b 6.77±0.47a 4.45±0.63dc 4.32±0.47d Overall acceptance 4.87±0.64b 4.90±1.00b 6.77±0.47a 3.62±0.49c 3.37±0.49c
들깻잎 분말(16), 당귀분말(23), 버찌분말(24)을 여러 농도별로 첨 가하여 제조한 파운드 케이크에서도 유의적인 항산화 활성이 증 가하는 결과가 보고되었다. 한편 감초분말의 첨가량에 따른 DPPH radical 소거능과 ABTS radical 소거능 증가는 높은 상관관계를 보였으며, 파운드 케이크 제조 시 감초분말의 첨가는 생리활성 기능이 향상된 제품을 제 조할 수 있을 것으로 판단되며 따라서 감초 파운드 케이크의 섭 취를 통한 항산화 효과를 기대할 수 있을 것으로 사료된다. 소비자 평가 감초분말을 첨가한 파운드 케이크의 소비자 평가 결과는 Table 2에 나타내었다. 4% 첨가군은 전체적 기호도를 포함한 모든 평 가항목(색, 향미, 맛, 부드러운 정도)에서 유의적으로 가장 높은 평가점수를 얻었다(p<0.05). 감초분말의 첨가농도가 6%를 초과하 면 소비자의 선호도가 급격히 감소하는데, 이는 감초분말의 익숙 지 못한 다소 강한 맛과 향이 제공되었기 때문으로 사료된다. 2% 첨가군 역시 대조군에 비해 모든 평가항목에서 높은 점수를 얻 었으나, 4% 첨가군에 비해 유의적으로 낮은 점수로 평가되어 따 라서 감초분말의 기능적 이점을 최대한 활용하면서 전체적인 품 질을 유지하기 위한 최적 첨가농도로 4%가 가장 적절한 것으로 판단된다. 한편 일정농도 이상의 부재료가 첨가된 경우 소비자 기호도가 유의적으로 감소하는 경향은 들깻잎 분말(16), 당귀분 말(23)을 첨가하여 제조한 파운드 케이크에서도 보고된 바 있다.
요
약
감초분말 첨가량을 0-8%로 달리하여 파운드 케이크를 제조한 후 물리·화학적 품질, 항산화 특성 및 소비자 기호도를 비교하 였다. 감초분말을 첨가한 파운드 케이크의 pH와 수분함량은 각 각 6.76-6.84, 13.96-17.80% 범위에서 유의적으로 감소하였다 (p<0.05). 케이크의 무게와 높이는 감소한 반면, 굽기 손실률은 증가하였다(p<0.05). 한편 명도(L*)는 감초분말의 첨가량이 증가 할수록 유의적으로 감소하였고(p<0.05) 적색도(a*)는 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 대조군 케이크의 경도는 0.46 kgf으로 유의적 으로 가장 높은 값을 나타내었으며(p<0.05), 감초분말을 첨가량 의 증가할수록 단계적으로 감소하여 8% 첨가군의 경도는 0.29 kgf로 유의적으로 가장 낮았다(p<0.05). 항산화 특성을 나타내는 DPPH와 ABTS radical 소거능은 유의적 차이를 나타내며 증가하 였고(p<0.05), 두 지표간 상관관계가 매우 높은 것으로 나타났 다. 소비자 선호도 검사 결과, 4% 첨가군이 모든 평가항목에서 유의적으로 높게 평가되어 케이크의 관능품질과 건강 기능성 효 과 등을 고려할 때 감초분말 4%를 첨가한 파운드 케이크가 가 장 적절한 것으로 판단된다.References
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