반응 표면 분석을 이용한 견과류 첨가 쌀 쿠키의 품질 특성 및 최적화
진소연1․이은지1․김명현2,†
1숙명여자대학교 전통문화예술대학원 전통식생활문화전공, 2숙명여자대학교 생활과학대학 식품영양학 전공
Quality Characteristics and Optimization of Rice Cookies with Nuts by Response Surface Methodology
So-Yeon Jin1, Eun Ji Lee1 and Myung-Hyun Kim2,†
1Dept. of Traditional Dietary Life Food, Graduate School, Sookmyung Women's University, Seoul 140-742, Korea
2Dept. of Food and Nutrition, Sookmyung Women's University, Seoul 140-742, Korea
Abstract
The purpose of this study was the optimization of mixing ratio of rice flour, potato starch and soybean flour baking domestic rice cookies with nuts. Response surface methodology, with a central composite design comprising 5 levels and 3 variables, was used to identify the optimal combination of rice flour (X1), potato starch (X2) and soybean flour (X3). The physical properties of 16 samples were analyzed, including color L (p<0.001), color a, color b (p<0.05), spreadability (p<0.05) and hardness (p<0.05). In sensory evaluations, color (p<0.05), flavor, taste (p<0.05), crunch (p<0.05) and overall quality (p<0.05) were differed significantly among the samples. The optimal compositional ratios were 78.90 g rice flour, 18.96 g potato starch, and 15.90 g the soybean flour in 420 g total weight.
Key words : Rice flour, cookie, sensory evaluation, optimization, response surface methodology(RSM)
†Corresponding author : Myung-Hyun Kim, Tel: 82-2-710-9471, Fax: 82-2-2077-7140, E-mail : [email protected]
서 론
쌀(Oryza sativa L.)은 우리나라의 주식으로 밥 중심의 식 생활에서 큰 비중을 차지하여 왔으나, 식생활이 점차 서구화 됨에 따라 면류나 제과, 제빵과 같은 밀의 수요는 증가하는 반면, 쌀의 소비는 급격히 감소하고 있는 실정이다. 쌀의 소 비는 약 95%가 주식인 밥의 형태로 소비되고 있으며, 2∼3%
정도만이 음료, 주류 및 한과 등과 같은 가공품의 형태로 소 비되고 있다(Park et al 2012).
국내산 쌀의 소비를 촉진시키기 위한 좋은 방법 중 하나 는, 증가하는 건강 기능성 제과 제빵의 수요에 맞추어 밀가 루를 쌀가루로 대체하는 것이다. 최근 밀가루의 단백질인 글 루텐으로 인한 알레르기 또는 글루텐 흡수 장애 등의 건강 문제가 대두되면서, 밀가루 대신 쌀가루를 활용하여 가공 식 품을 개발하려는 시도가 증가하고 있다(Lee et al 2013). 그 러나 쌀의 단백질은 글루텐과 같이 점탄성의 형성이 어렵고, 발효과정에서 CO2를 만들어 내지 못하기 때문에(Aleksandra et al 2012) 쌀가루를 제품에 이용할 경우, 제품의 경도 증가, 부피 감소 및 관능적인 식감이 낮은 어려움이 있다(Lee et al
2013). 그러므로 쌀가루를 활용한 제과, 제빵의 문제점을 해 결하기 위한 다양한 연구가 시도되고 있는데, 쌀 쿠키 제조 시 전분을 첨가하면 경도를 감소시키며(Lee et al 2013), 콩 가루를 첨가하면 바삭거리는 쿠키의 물성을 조절할 수 있다 (Lee & Lim 2013). 특히 콩은 우수한 단백질 급원식품이며, 특히 콩에 함유된 이소플라본, 올리고당, 사포닌 등과 같은 기능성 성분은 성인병을 예방하는 데 효과가 있다고 알려져 있다(Brouns F 2002). 최근 콩의 영양학적 성분이 알려지면서 생면(Han & Han 2011), 식빵(Jung et al 2006), 만두피(Pyun
et al 2001) 등에 콩가루를 첨가했을 때 영양 강화는 물론 제
품의 물성을 개선시킨다는 연구 결과들이 보고되고 있다.
최근 건강한 삶을 추구하고자 하는 소비자들의 욕구를 충 족하기 위해, 영양 강화 쿠키나 기능성 물질이 첨가된 기능 성 쿠키에 관한 연구가 많이 이루어지고 있다(Cheon et al 2013). 그러나 쿠키는 동물성 지방인 버터와 단순 당인 설탕 이 많이 함유된 식품이기에 건강적 측면을 강조하기에는 다 소 무리가 있다. 특히 제과제빵에 있어서는 버터나 우유, 달 걀과 같은 동물성 재료들이 필수적으로 사용되고 있는데, 이 들은 비교적 콜레스테롤과 포화지방산의 함량이 높은 편이 다. 버터의 일부를 깨로 대체한 쿠키의 연구가 있으나(Jung et al 2007), 버터와 달걀, 설탕을 전혀 첨가하지 않고, 이를
Table 1. Experimental design for rice cookies with nuts
Sample No. Rice flour(g) Starch(g) Soybean flour(g) Canola oil(g) Pine nuts(g) Cashew nuts(g) Maple syrup(g)
1 65 30 20 25 20 20 60
2 80 0 15 25 20 20 60
3 80 40 15 25 20 20 60
4 95 10 10 25 20 20 60
5 65 10 20 25 20 20 60
6 80 20 25 25 20 20 60
7 65 10 10 25 20 20 60
8 95 10 20 25 20 20 60
9 95 30 10 25 20 20 60
10 80 20 5 25 20 20 60
11 110 20 15 25 20 20 60
12 80 20 15 25 20 20 60
13 50 20 15 25 20 20 60
14 95 30 20 25 20 20 60
15 65 30 10 25 20 20 60
16 80 20 15 25 20 20 60
Total weigh 240
대체한 건강 기능성 쿠키의 연구는 아직까지 없는 실정이다.
최근 건강, 환경보호, 윤리 등을 이유로 채식주의자의 비 중이 꾸준히 늘어나고 있는데, 육류나 생선은 물론 달걀과 유제품까지도 섭취하지 않는 채식주의자(vegan)들이 증가하 고 있다(Choi & Yoh 2013). 제과제빵에 있어서는 버터나 우 유, 달걀과 같은 동물성 재료들이 주로 사용되고 있어, 건강 에 관심 있는 소비자 및 채식주의자를 위한 제과제품의 개발 도 필요하다고 할 수 있다.
따라서 본 연구에서는 소비량이 급감하고 있는 쌀의 소비 를 촉진하도록 밀가루를 쌀가루로 대체하고, 영양성을 높이 기 위하여 버터와 달걀을 견과류와 콩가루, 전분으로 대체한 쌀 쿠키를 제조하고자 한다. 견과류가 첨가된 쌀 쿠키의 식 감을 높이기 위하여 쌀가루, 전분, 콩가루의 최적 배합비를 구하고자 반응 표면 분석법(Response Surface Methodology) 에 의해 16가지 조건으로 쌀 쿠키를 제조한 후, 쌀 쿠키의 품 질 특성 및 관능 특성을 분석하여 최적의 제조 조건을 설정 하고자 하였다.
재료 및 방법
1. 실험 재료
본 실험에 사용한 쌀가루는 (주)순쌀나라(Korea), 콩가루는 (주)초록마을(Korea), 감자전분은 (주)새롬식품(Korea)에서 구 입하여 사용하였으며, 쌀 쿠키 제조에 사용된 재료는 단풍나 무 수액(LB. MAPLE TREAT INC, Canada)과 카놀라유는 (주)사조해표(Korea), 잣(Korea)과 캐슈넛(Vietnam)은 이마트 에서 구입하여 사용하였다.
2. 실험 계획
견과류를 첨가한 쌀 쿠키의 모든 실험 설계는 반응 표면 실험 계획법(Response surface methodology)의 중심 합성 계 획법(CCD)에 따라 Design Expert 9(Stat-Easy Co., USA) 프 로그램을 사용하였다. 독립변수로는 쌀가루(X1), 전분(X2), 콩가루(X3)의 함량을 3개의 요인으로 설정하여 세 가지 변수 를 —2, —1, 0, 1, 2의 5단계로 부호화 하였다. 종속 변수로는 색도(L, a, b), 경도, 퍼짐성, 관능적 특성의 색, 향, 맛, 바삭 함, 전반적인 기호도로 설정하였다. 쌀가루, 전분, 콩가루의 배합 비율을 설정하기 위해 예비 실험 및 예비 관능 평가를 실시하여 쿠키 배합 비율의 한계 구간을 결정시켜 표준화시 켰다(Table 1).
3. 쿠키 제조
Table 1과 같은 재료와 분량으로 쿠키를 제조하였다. 쿠키 제조 시 버터와 달걀을 대체하여 견과류와 카놀라유, 콩가루 를 사용하였으며, 설탕을 대체하여 단풍나무 수액을 사용하 였다. 계량된 견과류는 믹서기로 크림화를 시켜 계량된 카놀 라유와 단풍나무 수액과 함께 잘 혼합한 후 계량된 쌀가루, 전분, 쿠키를 체에 내려서 반죽을 제조하였다. 이를 밀봉하 여 4℃의 냉장실(FRB4350-NT, DAEWOO Co., Korea)에서 30분간 휴지시킨 후 20 g의 반죽을 계량하고, 50 × 50 × 8 mm로 성형하여 170℃의 오븐(G-501P, LG, Korea)에서 12분 간 구웠다. 완성된 쿠키는 실온에서 1시간 방냉 후에 실험의 시료로 이용하였다.
4. 물리적 특성
1) 색도 측정
쿠키의 표면색은 Color different meter(Colormeter CR-200, Minolta Co., Osaka, Japan)를 사용하여 L값(lightness, 백색 도), a값(redness, 적색도), b값(yellowness, 황색도)으로 나타 내었다. 사용한 표준 백판(standard plate)의 L값은 97.44, a값 은 —0.19, b값은 +1.94이었으며, 각 실험은 3회 반복하여 평 균값과 표준편차로 나타내었다.
2) 경도 측정
제조한 쿠키는 Texture Analyser(TA-XT2, Stable Micro System Ltd., UK)로 측정하여 경도(hardness) 값을 나타내었 다. Hardness는 그래프 중 최고 피크점을 기준으로 하였으며, 각 실험군 별로 15회 반복하여 측정한 값의 평균값과 표준편 차로 나타내었다. 시료는 직경 50 mm, 높이 8 mm로 하였으 며, probe는 3 mm cylinder probe를 사용하였다. 분석 조건은 pre-test speed 3.0 mm/sec, test speed 1.0 mm/sec, return speed 5.0 mm/sec, test distance 3.0 mm, trigger force 5 g으로 하였다.
3) 퍼짐성(Spreadability)
쿠키의 퍼짐성(spreadability) 측정은 쿠키의 직경(mm)과 높 이(mm)를 각각 측정한 후 AACC Method 10-50D(2000)의 방 법을 이용하였다. 쿠키의 직경은 쿠키 6개를 가로로 정렬해 그 길이를 측정한 후, 각각의 쿠키를 90도로 회전시켜 다시 측정해 얻은 수치를 각각 6으로 나누어 평균값을 계산하였다.
두께는 6개의 쿠키를 세로로 쌓아 올려 높이를 측정한 후 해 체해 쌓아 올린 순서를 바꾸어, 다시 쌓아올려 높이를 측정해 얻은 수치를 각각 6으로 나누어 평균값을 얻었다.
퍼짐성 쿠키 개에 대한 평균 두께 mm개
쿠키 개에 대한 평균 직경mm개
5. 관능적 특성
관능검사는 숙명여자대학교 식품영양학과 및 전통식생활 전공 대학원생 중 훈련된 16명을 패널로 선정하여, 이들에게 실험의 목적과 취지를 설명한 뒤 실험에 응하도록 하였다.
16명의 각 관능요원 당 16가지의 시료 중 6가지의 시료를 평 가하도록 하였으며, 시료의 평가는 제조 후 1시간 동안 방냉 한 것을 이용하였고, 시료 번호는 난수표를 이용하여 3자리 숫자로 표시하였다. 일정한 크기(직경 5 cm, 높이 1 cm)의 쿠키를 7점 척도법으로 평가하여 선호도가 높을수록 높은 점수를 주도록 하였다. 관능검사 시간은 오전 10시에서 11시 사이에 이루어졌으며, 모든 시료는 동시에 제공하여 폴리에 틸렌 1회용 접시에 담아 제공하였고, 한 개의 시료를 먹고 난 다음 물로 헹군 뒤 평가하도록 하였다. 관능 항목은 전반 적인 기호도(overall acceptability), 향(flavor), 맛(taste), 바삭 함(crunch), 색(color)의 관능 특성을 평가하도록 하였다.
6. 통계 분석
쿠키의 품질 특성 및 성분들 간의 상호작용과 경향을 알아 보기 위하여 design expert 9 프로그램의 ANOVA test 및 회 귀분석을 이용하였으며, model의 적합성 여부는 F-test로 유의 성을 검증하였다. 각 성분들의 반응을 보기 위해서는 pertur- bation plot과 response surface 3D plot을 이용하였다. Canonical 모형의 수치 최적화(numerical optimization)와 모형적 최적화 (graphical optimization)를 통해 최적화를 위한 쌀가루, 전분, 콩가루의 양을 선정하였고, 그때의 지점을 지점 예측(point prediction)을 통해 최적점으로 선정하였다. 수치 최적화는 canonical model을 기준으로 하는 모델의 계수에 각각의 반응 중 관능평가의 최고점을 목표 범위(goal area)로 설정하였다.
수치 최적화를 통해 제시된 최적점(solution) 중 다음의 식에 기준하여 적합도(desirability)를 구하고, 가장 높은 적합도를 나타내는 최적점을 채택하였다.
× × ×
여기에서의 D는 overall desirability이며, d는 각각의 desira- bility, n은 response의 수를 의미한다.
결과 및 고찰
1. 물리적 특성
견과류 첨가 쌀 쿠키의 색도(L, a, b), 경도(hardness) 및 퍼 짐성(spreadability)을 측정한 결과는 Table 2와 같았다.
1) 색도
Table 2. Physical properties of rice cookies with nuts
Sample No.
Rice flour (g)
Starch (g)
Soybean flour (g)
Response factor
Color value Hardness
(g, force) Spreadability
L a b
1 65 30 20 69.22 5.56 31.99 2,351.80 0.18
2 80 0 15 66.79 3.84 30.54 3,290.67 0.17
3 80 40 15 74.78 1.66 26.88 2,403.22 0.17
4 95 10 10 71.91 3.56 29.85 2,931.47 0.18
5 65 10 20 67.45 3.84 31.77 1,706.95 0.19
6 80 20 25 71.96 3.38 31.50 3,355.34 0.18
7 65 10 10 68.58 3.67 30.96 1,244.88 0.17
8 95 10 20 72.88 1.99 28.87 2,382.08 0.18
9 95 30 10 76.21 1.67 26.21 2,204.55 0.18
10 80 20 5 71.88 2.36 27.53 1,555.11 0.18
11 110 20 15 73.64 2.87 28.49 2,893.01 0.17
12 80 20 15 70.52 2.90 29.75 1,476.64 0.18
13 50 20 15 67.82 2.51 29.07 1,108.89 0.16
14 95 30 20 72.34 2.25 28.61 3,473.03 0.18
15 65 30 10 70.06 2.99 28.79 1,933.45 0.16
16 80 20 15 67.30 2.56 32.11 2,280.61 0.19
견과류 첨가 쌀 쿠키의 색도를 측정한 결과, 명도(L) 값은 66.79∼76.21, 적색도(a) 값은 1.66∼5.56, 황색도(b) 값은 26.21
∼32.11의 범위를 나타냈다(Table 2). 명도는 각 요인들이 독 립적으로 작용하는 linear 모델이 선택되었으며, 쌀가루 95 g, 전분 30 g, 콩가루 10 g일 때 가장 높게 나타났고, p-value가 0.0007(p<0.001)로 유의적인 결과를 나타내었다(Table 4). Per- turbation plot과 반응 표면 곡선을 살펴본 결과, 쌀가루, 전분 의 첨가량이 증가할수록 명도가 높아졌으며, 콩가루는 큰 영 향을 주지 않았다(Fig. 1). 적색도는 2FI 모델이 선택되었으 며, p-value가 0.0732로 유의적인 결과는 나타나지 않았다. 황 색도는 linear 모델이 선택되었고, p-value가 0.0104(p<0.05)로 유의적으로 나타났으며, 쌀가루와 전분의 첨가량이 증가하 면 황색도는 감소하고, 콩가루의 첨가량이 증가하면 황색도 는 높아졌다. 콩가루의 첨가량이 증가할수록 적색도와 황색 도가 높아졌으며, 쌀가루와 전분의 첨가량이 증가하면 명도 는 높아지고, 적색도와 황색도는 감소했다. 이러한 결과는 콩 가루의 적색도와 황색도가 높아, 그 자체의 색에 따라 첨가물 의 양이 증가할수록 쿠키의 적색도와 황색도를 증가시키는 것으로 판단된다. 쿠키의 색도는 당에 의한 비효소적 메일라 드 반응과 카라멜화 반응에 의해 많은 영향을 받을 뿐 아니
라, 첨가된 부재료에 따라서도 차이를 보일 수 있다고 알려 져 있다(Park et al 2005).
2) 경도(Hardness)
견과류 첨가 쌀 쿠키의 경도를 측정한 결과, Table 2와 같 이 1,108.89∼3,473.03의 범위를 나타냈으며, p-value는 0.0107 (p<0.05)로 유의적이었다. 쌀가루와 콩가루의 함량이 증가할 수록 쿠키의 경도는 증가하는 것을 볼 수 있었다(Fig. 1). 쌀 가루 50 g, 전분 20 g, 콩가루 15 g에서 경도가 가장 낮았고, 쌀가루 80 g, 전분 20 g, 콩가루 25 g에서 가장 높았다. 경도 에 영향을 주는 직접적인 요인으로는 air cell의 발달 정도, 수분 함량 및 비중이 있는데, 이러한 값이 클수록 경도는 낮 아지는 것으로 보고된 바 있다(Chabot JF 1979). Lee &
Lim(2013)은 볶은 콩가루의 첨가량이 증가할수록 반죽과 쿠 키의 경도가 유의적으로 증가하였다.
3) 퍼짐성(Spreadability)
쿠키의 품질에서 관능적 요인과 함께 중요한 인자로 작용 하는 것이 퍼짐성인데, 쿠키 반죽을 성형한 후 굽는 과정에서 쿠키의 반죽이 바깥쪽으로 밀려 퍼지면서 두께가 감소하고,
Color L
Color a
Color b
Hardness
Spreadability
Fig. 1. Perturbation plot and response surface for the effect of rice flour(A), potato starch(B) and soybean flour(C) on physical characteristics of rice cookies prepared with nuts.
직경이 커지는 현상을 뜻하며, 반죽 시간과 방법, 굽는 온도 및 시간, 쿠키의 재료 및 가루의 수분 흡수율 등의 영향을 받 는 것으로 알려져 있다(Gisslen W 2001). 쿠키의 퍼짐성을 측 정한 결과, 0.16∼0.19의 범위를 나타냈으며, p-value는 0.046(p<
0.05)으로 유의적이었다(Table 3). 쌀가루, 전분, 콩가루의 함 량이 증가할수록 쿠키의 퍼짐성이 증가하다가 감소하는 것 을 볼 수 있었다(Fig. 1). 쌀가루의 함량이 많을수록 퍼짐성 이 낮아지는 경향을 보이는 것은 쌀가루가 반죽의 점성을 높 여 주었기 때문으로 보인다(Kwon et al 2011). 쿠키의 퍼짐 성은 수분의 함량과 밀접한 관계가 있는데, 반죽 내 수분이 자유수로 존재할 경우는 점성이 낮아 퍼짐성이 높아지며, 결 합수로 존재할 경우는 점성이 높아져서 퍼짐성이 낮아진다 고 알려져 있다(Lee & Jeong 2009).
2. 관능적 특성
16가지 배합 비율로 제조한 견과류 첨가 쌀 쿠키의 관능 적 특성을 7점 척도로 평가한 결과, 색은 3.00∼5.00, 향은 3.67∼5.50, 맛은 2.67∼6.67, 바삭함은 3.00∼6.50, 전반적인 기호도는 2.50∼6.67 사이의 범위를 나타내었다(Table 3). 전 반적인 기호도에서 기호도가 가장 높은 배합비는 쌀가루 80 g, 전분 20 g, 콩가루 15 g으로 나타났다. 쿠키의 색에 대한 기 호도는 각 요인들이 독립적으로 작용하는 Linear 모델이 선택 되었으며, p-value는 0.0221(p<0.05)로 유의적이었다(Table 4).
색의 관능적 특성에 가장 큰 영향을 주는 요인은 쌀가루와 전분이었으며, 콩가루는 민감하게 작용하지 않는 결과를 나 타내었다(Fig. 2). 쌀가루와 전분의 첨가량이 증가하면 색의 기호도가 감소하였다. 쿠키의 향미에 대한 기호도는 각각의
Table 3. Sensory properties of rice cookies with nuts Sample
No.
Rice flour (g)
Starch (g)
Soybean flour(g)
Response factor
Color Flavor Taste Crunch Overall acceptability
1 65 30 20 5.00 4.83 4.00 4.00 3.33
2 80 0 15 5.00 3.67 3.00 3.83 3.00
3 80 40 15 3.83 4.00 3.17 3.00 3.67
4 95 10 10 4.50 4.33 4.00 5.00 4.33
5 65 10 20 4.50 4.33 4.83 5.00 4.17
6 80 20 25 4.33 4.50 5.67 3.83 5.83
7 65 10 10 5.00 4.17 2.67 5.00 3.33
8 95 10 20 3.50 4.00 3.17 3.17 3.83
9 95 30 10 3.00 4.17 3.50 4.17 3.83
10 80 20 5 3.33 4.17 2.83 3.17 4.17
11 110 20 15 4.00 4.17 2.83 3.50 2.50
12 80 20 15 4.00 4.50 6.67 6.00 6.67
13 50 20 15 5.00 4.33 3.00 4.67 2.67
14 95 30 20 3.67 4.50 4.83 4.33 4.00
15 65 30 10 4.83 4.67 3.83 4.67 4.50
16 80 20 15 4.83 5.50 6.67 6.50 6.50
Table 4. Analysis of predicted model equation for the physical characteristics and the sensory properties of rice cookies with nuts
Responses Model R-squared F-value P-value Polynomial equation
L Linear 0.7447 11.67***1) 0.0007 +70.83+1.85A+1.44B-0.29C
a 2FI 0.6596 2.91 0.0732 +2.98—0.37A—0.3B+0.24C-0.33AB—0.47AC+0.57BC b Linear 0.5957 5.89* 0.0104 +29.56—0.70A—0.82B+0.84C
Hardness Linear 0.5931 5.83* 0.0107 +2286.98+457.64A—4.84B+325.00C
Spreadability Quadratic 0.8645 4.26* 0.0460 +0.18+2.376A—2.323B+1.692C+2.587AB-4.493AC+
3.493BC-3.890A2-3.052B2—6.808C2 Color Linear 0.5381 4.66* 0.0221 4.27-0.4A-0.21+0.083
Flavor Quadratic 0.7585 2.10 0.1902 5.01—0.083A+0.12B+0.062C—0.083AB—0.042AC 0.083BC—0.19A2—0.29B2-0.17C2
Taste Quadratic 0.8743 4.64* 0.0378 6.48—0.010A+0.11B+0.53C+0.10AB+0.23A+0.021BC
—0.94A2—0.90B2-0.60C2
Crunch Quadratic 0.8698 4.46* 0.0414 30—0.27A—0.17B-0.063C+0.21AB—0.13AC+0.17BC
—0.54A2—0.71B2-0.69C2 Overall
acceptability Quadratic 0.8725 4.56* 0.0392 6.35+0.021A+0.08B+0.17C-0.083AB+3.130E-016AC— 0.17BC—1.00A2+0.81B2-0.40C2
A : rice flour, B: potato starch, C: soybean flour
1) *
p<0.05, ***p<0.001
Color
Flavor
Taste
Crunch
Overall acceptability
Fig. 2. Perturbation plot and response surface for the effect of rice flour(A), potato starch(B) and soybean flour(C) on sensory characteristics of rice cookies with nuts.
독립 변수 간에 교호 작용하는 quadratic 모델이 설정되었고,
p-value는 0.1902로 유의적이지는 않았다. 쿠키의 맛에 대한
기호도는 quadratic 모델이 설정되었고, p-value는 0.0378(p<
0.05)로 쌀가루, 전분, 콩가루가 증가함에 따라 맛에 대한 기 호도가 증가하다가 감소하는 경향이었다. 쿠키의 바삭함에 대 한 기호도는 quadratic 모델이 설정되었고, p-value는 0.0414 (p<0.05)로 유의적이었다. 쿠키의 전반적인 기호도는 quadratic 모델이 설정되었고, p-value는 0.0392(p<0.05)이었고, 쌀가루, 전분, 콩가루가 증가함에 따라 전반적인 기호도가 증가하다 가 감소하는 경향이지만, 급격한 감소는 보이지 않아 분말 첨가는 바람직함을 나타내었다.
3. 견과류 첨가 쌀 쿠키의 관능적 최적화
견과류 첨가 쌀 쿠키의 최적 재료 배합비를 위해 쌀가루 와 전분, 콩가루의 배합 조건은 canonical 모형의 수치 최적 화(numerical optimization)와 모형적 최적화(graphical optimiza- tion)를 통해 선정하였다. 수치 최적(numerical point)을 예측 하기 위해 관능평가 항목 중 유의적이었던 색, 맛, 바삭함, 전반적인 기호도에 대해 독립변수인 쌀가루, 전분, 콩가루의 범위 내에서 최대로 설정하고, 모델화로 결정된 반응식을 이 용하여 만족하는 점 중에서 최고의 desirability를 나타낸 최 적점을 선택하여 지점 예측(point prediction)을 도출하였다.
이를 통한 각 독립변수의 예측된 최적값은 쌀가루 78.92 g,
전분 19.98 g, 콩가루 15.89 g이었다(Fig. 3).
(A) Rice flour
(B) Starch
(A) Rice flour
Fig. 3. Overlay plot for common area for the optimiza- tion mixture of rice cookies with nuts.
요약 및 결론
본 연구에서는 견과류를 첨가한 쌀 쿠키의 품질 특성 및 관능적 최적화를 목적으로 반응 표면 분석을 통해 쿠키의 품 질 특성을 분석하였고, 관능적인 최적 배합 레시피를 산출하 였다. 중심 합성 계획법(CCD)에 따라 쌀가루(X1), 전분(X2), 콩가루(X3)의 양을 독립변수로 하여 실험을 계획하고, data를 분석한 후 최적화 하였다. 물리적 특성인 적색도와 관능검사 의 향을 제외한 모든 항목에서 p-value가 5% 이내에서 유의 성을 보여 모델의 적합성이 인정되었다. 실험 결과를 모델링 하여 유의성을 검증한 결과, 색도(L, b)와 경도는 Linear 모델 이 선정되었으며, 적색도는 2FI, 퍼짐성은 quadratic 모델로 결정되었다. 쌀가루와 전분의 첨가량이 증가하면 황색도는 감소하고, 콩가루의 첨가량이 증가하면 황색도는 높아졌으 며, 쌀가루와 콩가루의 함량이 증가할수록 쿠키의 경도는 증 가하였다. 관능검사 결과, 색에서는 Linear 모델이 선정되었 으며, 나머지 모든 항목에서는 quadratic 모델로 결정되었다.
쌀가루, 전분, 콩가루가 증가함에 따라 전반적인 기호도가 증가하다가 감소하는 경향이지만, 급격한 감소는 보이지 않 아 분말 첨가는 바람직함을 나타내었다. 이상의 실험 결과를 바탕으로, 견과류 첨가 쌀 쿠키의 관능적 최적 배합비율은 쌀가루 78.92 g, 전분 19.98 g, 콩가루 15.89 g으로 산출되었 다. 본 연구를 통해 견과류 첨가 쌀 쿠키는 기능 및 품질, 기 호도 측면에서 충분한 경쟁력이 있을 것으로 생각되며, 건강 에 관심 있는 소비자 및 채식주의자를 위한 건강 쿠키의 개 발 가능성을 확인할 수 있었다.
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