RS4 (Resistant Starch)와 DRM (Digestion Resistant Maltodextrin)을 첨가한 배 파운드케이크의 개발 및 최적화 연구

Abstract

우리나라는 식생활의 서구화 등으로 인해 제과 산업이 점차 발달함에 따라 빵을 주식으로 하는 인구가 증대하여 제과∙제빵류를 다양한 형태로 소비되고 있는 실정이다. 그러나 식단의 서구화 등은 비만 및 당뇨병 등 성인병 발병률 증가를 초래하였다. 빵류는 설탕과 유지의 함량은 과도한 반면, 식이섬유는 부족하기 때문에 영양불균형의 원인이 되고, 당지수 (Glycemic Index)가 높은 식품은 혈당을 급격히 높여 비만 등의 질병을 유발할 수 있다. 따라서 변화한 식생활에 의해 유발된 성인병을 예방할 수 있는 식품의 개발이 중요할 것으로 사료돼 본 연구는 저당 고섬유소의 건강 지향적 배 파운드케이크를 개발하고자 하였다. 본 연구에서는 설탕의 일부를 배 파우더로 대체하여 첨가하고, 박력분의 일부를 RS4 (Resistant Starch)와 DRM (Digestion Resistant Maltodextrin)으로 대체 첨가함으로써 식이섬유 강화 및 당류 저감화 배 파운드케이크를 개발하였다. 반응표면분석법의 D-optimal design을 활용하여 박력분, RS4, DRM를 독립변수로 정하였고, 각 소재의 비율을 박력분 0.5~1.0, RS4 0~0.4, DRM 0~0.2로 설정한 후 실험점을 결정하였다. 이를 바탕으로 Part Ⅰ에서는 배 파운드케이크 12종을 개발하여 이의 이화학적 특성 및 소비자 기호도를 조사하였고. 최종적으로는 위의 실험 결과를 바탕으로 최적 배합비의 배 파운드케이크를 개발하였다. 이화학적 특성으로는 반죽의 비중 및 수분 결합력, 완제품의 무게, 굽기 손실률, 부피, 비체적, 높이, 색도, BI (Browning Index), pH, 경도를 측정하였다. 식이섬유 강화 배 파운드케이크의 비체적, 높이, pH, 경도에 가장 큰 영향을 미치는 성분은 박력분이었고, 박력분의 함량 증가에 따라 이들 특성 값도 증가하는 것으로 나타났다. Crust의 BI 및 Crumb의 BI에 가장 크게 영향을 주는 성분은 DRM이었고, DRM 함량이 증가함에 따라 Crust BI와 Crumb BI도 증가하였다. 소비자 기호도 조사는 12종의 배 파운드케이크를 대상으로 실시하였다. 조사 결과, 전반적인 기호도, 맛, 향미, 질감, 단맛의 정도에 대한 기호도에 주 영향 요인은 DRM인 것으로 나타났고, DRM의 함량이 많아지면 해당 특성에 대한 기호도도 증가하였다. 위의 실험 결과를 바탕으로, 독립변수인 박력분 (A)은 최소치 (minimum), RS4 (B), DRM (C)는 최대치 (maximum)으로 설정하였다. 반응 변수 중 높을수록 긍정적인 특성인 Crust BI, 전반적인 기호도, 맛, 향미, 질감, 단맛의 정도에 대한 기호도에 대해서는 최대치 (maximum)로 설정했고, 낮을수록 긍정적인 특성인 Crumb BI, 경도는 최소치 (minimum)으로 설정하였다. 그 외 주요 특성인 높이와 pH는 범위내 (in range)로 설정하였다. 그 결과, 배 파운드케이크의 최적 배합비는 박력분 50.9%, RS4 30.0%, DRM 19.1%로 산출되었다. Part Ⅱ에서는 12종의 배 파운드케이크에 대하여 정량적 묘사 분석을 실시해 관능적 특성에 대한 묘사 용어를 도출했고, 이를 바탕으로 CATA (Check-That-All-Apply) 문항을 구성하여 시료의 선호 및 비선호 요인에 대해 조사하였다. 정량적 묘사 분석 결과, 외관, 향, 향미, 맛, 질감, 후미와 관련한 총 23개의 묘사 용어를 도출하였다. 주성분 분석 결과, PC 1에 의해 RS4의 배합 비율이 높은 시료인 1, 4, 5, 6, 8, 9, 12번 시료는 단맛, 전지분유 향미, 쿰쿰한 향미, 떫은감, 저항전분 향미, 입 안 잔여감, 가루끼가 강하게 부여된 것으로 분석되었다. PC 2에 의해 DRM 함량이 많은 시료로 분류된 2, 4, 8, 9, 10번 시료는 부착성, 촉촉함, 노란 정도, 기름짐이 강하게 부하된 것으로 나타났다. CATA를 통한 시료별 관능적 특성 조사 시에는, 묘사 분석을 통해 도출된 용어 중 소비자에게 낯선 용어인 ‘저항전분 향미’를 제외한 22개의 묘사 용어를 통해 시료의 선호 및 비선호 이유를 조사하였다. 그 결과, 시료의 공통 선호 요인은 버터 향미, 단맛, 석세포 질감 등으로 나타났고, 비선호 요인은 입 안 잔여감으로 나타났다. 본 연구는 당류 저감 및 식이섬유의 강화를 위해 배, 저항전분 및 난소화성 말토덱스트린을 첨가하였다. 박력분, RS4 및 DRM의 배합 비율을 최적화한 결과 및 시료의 관능적 특성에 대한 결과는 추후 제품화를 위한 기초 자료로 이용될 수 있을 것이다.;The purpose of the study was to develop a healthy pear pound cake by optimizing the mixture ratio of wheat flour, RS4 (Resistant Starch) and DRM (Digestion Resistant Maltodextrin) with strengthened functionality and acceptable sensory attributes. As the confectionery industry has gradually developed, due to the westernization of diet, the number of people, who consume bread as their staple food, has increased. However, it led to an increase in chronic diseases, such as obesity and diabetes. It is believed that bread can cause malnutrition because of excessive sugar and lipids and insufficient dietary fiber. Moreover, high GI (Glycemic Index) foods can cause obesity and other diseases. Thus, as it is crucial to provide food to prevent chronic disease caused by diet, this study developed healthy pear pound cakes which are low in sugar and high in fiber. In part Ⅰ, pear pound cakes were developed by partially replacing sugar with pear and wheat flour with RS4 and DRM. Three independent variables varied in the formulations were wheat flour (50-100%), RS4 (0~40%) and DRM (0~20%), respectively. Based on it, 12 experimental points of pear pound cakes were decided, and their physicochemical properties were investigated. In addition, the consumer acceptance survey was conducted to investigate the acceptance of pear pound cakes. By synthesizing all the experimental results, the final optimum ratio of the pear pound cake was determined. Specific weight and water binding capacity of batters, weight, volume, specific volume, height, hunter’s color value, BI (Browning Index), pH and hardness of finished products were measured to investigate the physicochemical properties of pear pound cakes. The component which had the greatest effect on specific volume, height, pH and hardness of samples was wheat flour. These features were shown to increase along with the amount of wheat flour. In contrast, DRM was the most influential component of the BI of Crust and Crumb. As the level of DRM increased, it was observed that the BI of Crust and Crumb were also elevated. The consumer acceptance test was conducted on 12 types of pear pound cakes. The results of the survey revealed that the main influence factor on the overall acceptance, taste, flavor, texture and the degree of sweetness was DRM. As the DRM's content increased, corresponding characteristics were increased. Based on the results of the above experiment, the independent variables, wheat flour (A) were set to the minimum, RS4 (B), and DRM (C), as the maximum. Among the response variables, the qualities which showed positive features as their levels increased; such as crust BI, overall acceptance, taste, flavor, texture and sweetness, were set to be maximized. The properties, which had positive features as their levels decreased; like crumb BI, hardness, were set to be minimized. The other major characteristics, height and pH, were set to in range. As a result, the optimum composition ratio was calculated to be 50.9% wheat flour, 30.0% RS4 and 19.1% DRM. Subsequently, in part Ⅱ of this study, a quantitative description analysis (QDA) was conducted on 12 types of pear pound cakes to derive sensory words. Followed by QDA, CATA (Check-All-That-Apply) questionnaires, composed of sensory words from QDA, were conducted. A total of 23 descriptive terms were derived from 12 types of pear pound cakes. According to PCA, it was analyzed that sample 1, 4, 5, 6, 8, 9, and 12, which were categorized as high in RS4, had strong attributes, such as sweetness, whole milk powder flavor, stale flavor, astringency, resistant starch flavor, residue and powdery. Contrarily, sample 2, 4, 8, 9, and 10, which were classified as high in DRM, were found to be strongly loaded with adhesiveness, moisture, degree of yellowness and oiliness. Descriptive terms developed from QDA were used in CATA questionnaires, of which 22 descriptive terms, excluding the term 'resistance starch flavor', to examine the factors of liking and disliking. It revealed that the liking factors of samples were butter flavor, sweet taste and stone cell texture, while the disliking factor was residue. This study developed a healthy pound cake with pear, RS4 and DRM to reduce sugar and fortify fiber. In the future, it is expected that the pear pound cake with an optimum mixing ratio will satisfy the consumer's requirements toward taste and health, and the basis of future product development.