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꾸지뽕 열매추출물 첨가 무설탕 캔디의 개발 및 최적화 연구

Title
꾸지뽕 열매추출물 첨가 무설탕 캔디의 개발 및 최적화 연구
Other Titles
A study on the development and optimization of Cudrania tricuspidata fruit sugar free hard candy with Isomalt, Maltitol syrup and Xylitol
Authors
전유화
Issue Date
2021
Department/Major
대학원 식품영양학과
Publisher
이화여자대학교 대학원
Degree
Master
Advisors
조미숙
Abstract
With the growing demands for sugar-free confectionery products with natural ingredients added, the present study aimed to study a dietary model system(hard candy) to be the medium for the incorporation of Cudrania tricupidata fruit. In Study 1, to determine the addition level of Cudrania tricupidata fruit extract (CFE), 5 traditional hard candies were prepared with Cudrania tricupidata fruit extract(CFE) at different percentages (0%, 0.25%, 0.50%, 0.75%, 1.00% w/w). The influences of CFE on physico-chemical[moisture, color, pH, soluble solid(SSC)], texture(hardness), and sensory properties of hard candies were investigated. An increase in the addition of CFE from 0 to 1% caused a significant increase in the moisture, pH, a* value, b* value, SSC, and decrease of L* value and hardness. With regard to the sensory evaluation, a hard candy with 0.75% of CFE achieved significantly higher texture, hardness, fracturability, cooling, and overall liking scores than the other treatments. The objective of Study 2 was to define optimal conditions by using D-optimal mixture design for the formulation of sugar-free hard candy with Cudrania tricupidata fruit extract (0.75% w/w). Hard candy mass were made using three different polyols including isomalt, maltitol syrup, and xylitol. This study examined the effects of polyols mixtures as sucrose and corn syrup substitutes on physico-chemical[moisture, color, soluble solid(SSC)], texture(hardness), and sensory features of hard candies. Results showed that these three polyols had notable effects on quality characteristics of hard candy other than L* value and a* value. It was determined that isomalt is a more effective component than other variables in increasing b* value and hardness while the use of maltitol syrup had a significant effect on soluble solid contents. However, an increase in moisture level was observed with the use of xylitol, which is a disadvantage due to the stickiness problem. In Study 2, general liking, appearance, flavor, texture, color, clarity, sourness, sweetness, cooling, hardness, fracturability, and stickiness properties of samples were investigated by hedonic evaluation of consumers. It was determined that the use of isomalt and maltitol syrup generally caused higher appreciation in sensory evaluation than other variables did. With the increased level of xylitol, on the other hand, the liking of texture features, including hardness, fracturability, and stickiness were decreased while those of appearance and clarity were increased. Moreover, to investigate the factors of liking and disliking about 12 samples, the present study conducted CATA questionnaires, of which 22 sensory terms. It revealed that the liking factors were color, clarity, and cooling while the disliking factors were hard and getting stuck on molar teeth when eating. Based on the results of the above experiments, the optimization of the variables, isomalt maltitol syrup, and xylitol, illustrated that utilizing 80.38% w/w isomalt, 15.19% w/w maltitol syrup, and 4.34% w/w xylitol produced the optimum sugar-free candy with the highest desirability (0.639).;이 연구는 예로부터 한방약재로 사용되어 온 꾸지뽕나무의 부가가치와 이용범위를 증대시키고, 소비자들이 쉽게 이용하기 위해 꾸지뽕 열매추출물 첨가 무설탕 경질캔디를 개발하여 이에 대한 이화학 특성과 소비자 기호도를 조사하였다. 에서는 경질캔디에 첨가하는 꾸지뽕 열매추출물의 첨가량을 결정하기 위해 꾸지뽕 열매추출물의 첨가량을 0, 0.25, 0.50, 0.75, 1.00%로 달리하여 CF0, CF0.25, CF0.50, CF0.75, CF1.00의 총 5종의 경질캔디를 개발하였다. 이에 대한 이화학적 특성인 수분함량, 색도, pH, 가용성 고형분 함량, 경도를 분석하였고, 20대 여성 80명을 대상으로 소비자 기호도를 분석하였다. 의 이화학적 특성을 분석한 결과, 꾸지뽕 열매추출물의 증감에 따라 모든 특성이 시료별로 유의적인 차이가 나타났다.수분함량은 꾸지뽕 열매추출물의 첨가량이 증가할수록 유의적으로 증가함을 알 수 있었다. CF1.00 시료의 수분함량은 3.18±0.37%로 가장 높게 나타났고 그 뒤를 CF0.75, CF0.50, CF0.25 시료가 따랐으며 마지막으로 CF0 시료의 수분함량이 1.98±0.22%로 가장 낮게 나타났다. 이는 추출물의 수분량 증가에 따른 결과로 볼 수 있다. 색도는 L값의 경우 CF0 시료가 75.06±0.75로 가장 높고 CF1.00 시료가 49.36±1.73로 가장 낮게 나타났다. a값의 경우 CF1.00 시료가31.39±1.60로 가장 높게 나타났고 CF0 시료가 –1.98±0.25로 가장 낮게 나타났다. b값도 마찬가지로 CF1.00 시료가 38.75±0.75로 가장 높게 나타났고 CF0 시료가 11.84±1.03로 가장 낮게 나타났다. 즉, 꾸지뽕 열매추출물의 첨가량이 증가할수록 유의적으로 L값은 감소하고 a값, b값은 증가하였다. pH는 CF1.00 시료가 4.60±0.03로 가장 높았고, CF0 시료가 4.21±0.02로 가장 낮게 나타났다. 꾸지뽕 열매추출물의 첨가량이 증가함에 따라 pH가 유의적으로 증가하였다. 가용성 고형분 함량 또한 CF 1.00 시료가 0.98±0.10로 가장 높았고, CF0시료가 0.78±0.13로 가장 낮게 나타났다. 꾸지뽕 열매추출물의 첨가량이 증가함에 따라 가용성 고형분 함량이 증가하는 것이 나타났다. 경도는 수분함량과 반대로 꾸지뽕 열매추출물의 첨가량이 증가할수록 유의적으로 감소하였다. 수분함량이 가장 낮았던 CF0 시료의 경도는 32.24±3.57로 가장 높게 나타났고, 수분함량이 가장 높았던 CF1.00 시료가 19.55±6.25로 가장 낮게 나타났다. 이는 캔디의 수분함량의 증가가 경도 감소로 이어진 것을 볼 수 있다. 의 소비자 기호도 분석결과, 전반적 기호도, 텍스쳐, 경도, 파쇄성 등에 있어서 CF0.75 시료가 가장 높은 기호도를 보였고, 단맛 특성과 파쇄성 특성에서 그 강도가 적합하다고 평가되었다. 이에 비해 전반적 기호도가 가장 낮았 CF1.00시료는 외관, 텍스쳐, 치아 부착성에 대한 기호도도 가장 낮았다. 또한 CF1.00 시료는 경도, 파쇄성 특성에서는 적합한 강도로 평가되었지만, 치아 부착성 특성은 가장 강하다고 평가되었다. 이를 통해 강한 치아 부착성 특성은 캔디의 전반적 기호도에 영향을 미치는 주요 요소로 사료된다. 에서는 에서 소비자 기호도가 가장 높았던 배합비인 꾸지뽕 열매추출물 0.75%, 생강 추출 0.30%, 레몬 추출물 0.30%, 박하향 0.20%, 물엿 40%, 설탕 58.45%에서 설탕과 물엿을 당 알코올로 대체하여 무설탕 경질캔디를 개발하였다. 본 연구는 반응표면분석법 중 D-optimal design을 활용하여 당 알코올인 이소말트, 말티톨 시럽, 자일리톨을 독립변수로 정하고, 각 소재의 비율을 이소말트 50~100%, 말티톨 시럽 0~40%, 자일리톨 0~15%로 설정하여 총 12종의 캔디를 개발하였다. 이에 대한 이화학적 특성으로 수분함량, 색도, 가용성 고형분 함량, 경도를 분석하고, 소비자 기호도와 CATA 설문을 진행하였다. Design Expert 12를 통해 이화학 특성과 소비자 기호도에 최적화된 꾸지뽕 열매추출물 첨가 무설탕 경질캔디의 최적 배합비를 도출하였다. 의 이화학적 특성 분석결과, 색도의 L값과 a값을 제외한 나머지 특성들은 시료간 유의적인 차이가 나타났다. 색도의 b값과 경도에 가장 크게영향을 주는 성분은 이소말트이며, 이소말트의 함량이 증가할수록 이들 특성의 값이 증가하는 것으로 나타났다. 수분함량은 자일리톨이 가장 크게 영향을 주는 특성으로 자일리톨의 함량이 증가할수록 수분함량은 증가하였다. 가용성 고형분의 경우 말티톨 시럽이 가장 큰 영향을 주는 성분으로 말티톨 시럽의 함량이 증가할수록 그 값은 증가하였다. 의 소비자 기호도 분석결과, 전반적 기호도, 경도, 파쇄성, 치아 부착성에 대한 기호도에 가장 큰 영향을 미치는 성분은 이소말트였으며, 이소말트의 첨가량이 증가할수록 해당 특성들에 대한 기호도는 증가하였다. 자일리톨은 투명도,상쾌한 정도에 대한 기호도에 가장 큰 영향을 미치는 성분으로 자일리톨의 첨가량이 증가할수록 투명도 기호도는 증가하는 반면 상쾌한 정도는 감소하였다.각 시료의 선호 및 비선호 이유를 분석하기 위해 CATA 설문을 진행한 결과, 선호요인은 색상,투명성, 박하 향미로 나타났고, 비선호 요인은 단단함과 어금니 부착성으로 나타났다. 위 결과를 바탕으로 독립변수인 이소말트, 말티톨 시럽, 자일리톨을 최대치(maximum)로 설정하였다. 반응변수 중 캔디의 품질에 부정적인 영향을 주는 수분함량은 최저치(minimum)로 설정하였다. 기호도는 높을수록 긍정적인 특성이므로 전반적 기호도, 외관, 향미, 텍스쳐, 색, 투명도, 단맛, 신맛, 상쾌한 향,경도, 파쇄성, 치아 부착성에 대한 기호도는 최대치(maximum)로 설정하였고, 그 외 주요 이화학 특성인 색도, 가용성 고형분 함량, 경도는 범위 내(in range)로 설정하였다. 그 결과, 꾸지뽕 열매추출물 첨가 무설탕 캔디의 최적 배합비는 이소말트 80.38%, 말티톨 시럽 15.19%, 자일리톨 4.34%로 산출되었다. 본 연구는 꾸지뽕 열매를 활용한 고부가가치 식품개발을 위해 꾸지뽕 열매추출물을 첨가한 경질캔디를 개발하였다. 경질캔디에 첨가하는 꾸지뽕 열매추출물 첨가량과 무설탕 캔디 제조를 위한 이소말트, 말티톨 시럽, 자일리톨의 배합비율의 최적화 결과는 향후 꾸지뽕 열매를 활용한 당과류 식품의 제품화를 위한 기초자료로 이용될 수 있을 것이다.
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