식물성 단백질을 첨가한 고단백 비건 스낵의 개발 및 최적화 연구

Abstract

일반적인 분류 방법에 따르면 비건(vegan)은 모든 동물성 식품 섭취를 배제하고 오직 식물성 식품만을 섭취하는 채식주의자를 칭한다. 국내에도 종교, 철학, 가치추구, 환경, 건강상태 등의 다양한 이유로 채식주의자가 증가하고 있으며 새로운 라이프스타일로 자리매김하고 있다. 그러나 관심이 급증하는 것에 비해 비건 제품에 대한 다양성이 부족하고 접근성이 떨어져 비건 제품 개발이 시급하다. 따라서 이 연구에서는 다양한 단백강화소재를 활용하여 비건이 섭취 가능한 고단백 제품을 개발하고 이화학적 특성 분석 및 소비자 기호도 조사를 실시하여 단백강화소재의 최적 비율을 도출하고자 한다. 최적 배합비를 도출하기 위하여 혼합물실험설계법의 Simplex lattice design을 이용하여 단백강화소재 3종의 혼합 비율을 선정하고 이화학적 특성 분석 및 소비자 기호도 조사를 실시하였다. 고단백 비건 스낵의 단백강화소재인 분리대두단백, 쌀단백, 완두단백을 독립변수로 설정하고 이화학적 특성(수분함량, 반죽의 밀도 및 pH, 굽기손실률, 퍼짐성, 색도, 경도) 및 소비자 기호도 조사(전반적 기호도, 외관, 색상/색깔, 향/냄새, 맛, 질감/식감) 결과를 종속변수로 설정하였다. 총 11개의 실험점을 도출한 뒤 시료를 제작하여 연구를 진행하였다. 결과를 바탕으로 독립변수와 종속변수의 범위를 설정하였고 단백강화소재의 최적 배합비를 도출하였다. 이화학적 특성 분석 결과 수분함량과 색도(L, a, b값)에 가장 큰 영향을 주는 독립변수는 쌀단백이며, 쌀단백의 첨가비율이 증가할수록 수분함량과 색도가 증가하는 것으로 나타났다. 또한 굽기손실률, 퍼짐성, 경도에 가장 큰 영향을 미치는 독립변수는 완두단백이였으며, 완두단백 비율이 증가할수록 굽기손실률, 퍼짐성, 경도가 증가하는 것으로 나타났다. 소비자 기호도 조사는 11개의 시료를 제작하여 20-30대 여성 140명을 대상으로 실시하였으며 3종의 단백강화소재 중 분리대두단백이 전반적 기호도, 외관 기호도, 질감/식감 기호도에 가장 큰 영향을 주고 분리대두단백의 첨가비율이 증가할수록 기호도 또한 증가하는 것으로 나타났다. 또한 단백강화소재 중 완두단백은 향/냄새 기호도, 맛 기호도에 가장 큰 영향을 주는 독립변수이며 첨가비율이 증가할수록 기호도 또한 증가하는 것으로 나타났다. 고단백 비건 스낵의 단백강화소재 최적 배합비는 분리대두단백 23.25g, 쌀단백 0.64g, 완두단백 3.11g으로 산출되었다. 또한 최적 배합비로 제작한 고단백 비건 스낵의 일반 성분을 분석한 결과 탄수화물은 100g당 47.72g, 단백질은 28.99g, 지방은 18.91g, 수분은 1.84g으로 나타나 식품의약품안전처의 ‘고단백’ 기준을 충족시키는 것으로 드러났다. 개발한 고단백 비건 스낵 11종에서 ‘고소한 향’, ‘담백함’이 모든 시료에서 공통적인 선호 요인으로 나타났고 ‘단맛’, ‘초콜릿 향’, ‘바삭함’이 대부분의 시료에서 선호 요인으로 나타났다. 또한 ‘텁텁함’, ‘입안의 잔여감’이 모든 시료에서 공통적으로 비선호 요인으로 나타났고 ‘무거운/텁텁한 목넘김’이 개발한 고단백 비건 스낵에서 비선호 요인으로 나타났다. 이 연구는 3종의 식물성 단백강화소재(분리대두단백, 쌀단백, 완두단백)를 이용하여 고단백 비건 스낵을 개발하고 이화학적 특성과 소비자의 기호를 고려하여 최적화 비율을 도출했다는 점에서 의의가 있다. 따라서 이 연구의 결과는 추후 소비자들을 만족시킬 수 있는 고단백 비건 스낵을 제품화하고 마케팅 전략을 도출하기 위한 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 생각된다.;In Korea, the number of vegetarians has increased due to religious beliefs, ethical beliefs, health, environmental concerns making it as a new lifestyle. Despite the increasing interest in vegan products, there is a lack of diversity and less access to vegan products. Therefore, the purpose of this study is to develop products that can be consumed by vegan using various protein-enhancing materials to alleviate the nutritional imbalance of vegans caused by restricted food selection. This study used simplex lattice design to optimize the mixture ratio of protein fortified vegan snack. Three independent variables were isolated soy Protein (A), rice Protein (B) and pea Protein (C), which has been incorporated into the experimental design producing 11 samples with different proportions of independent variables. The experiment was designed by adding one more ‘Center’ to a total of 10 points with three ‘Vertex (a pure mixture)’, three ‘CentEdge’, three ‘Axial CB’, and a ‘Center’. After adding the center point to 10 points, the order of a total of experimental points was randomized and applied to the experiment. The following data were analyzed by using SPSS for Windows 22.0 (SPSS Inc., Chicago, USA) and Design Expert 13 program (Stat-Ease Inc., Minneapolis, MN, USA) to investigate the influences of independent variables on physicochemical characteristics such as moisture content, pH and density of dough, loss rate, spread factor, Hunter’s color value (L*, a*, b*), and hardness. Also, a survey on consumer preference were investigated to determine the final optimum mixture ratio of the protein fortified vegan snack. The result from physicochemical analysis showed that pea protein was confirmed as the most effective independent variable to change loss rate, spread factor and hardness; as the ratio of pea protein increases, it was observed that loss rate, spread factor and hardness were also increased. Rice protein was confirmed as the most effective independent variable to change moisture content and Hunter’s color value(L*, a*, b*); as the ratio of rice protein increases, it was observed that moisture content and Hunter’s color value (L*, a*, b*) were also increased. The survey on consumer preference was conducted with 11 types of protein fortified vegan snack and the result revealed that isolated soy protein was confirmed as the most effective independent variable to overall liking, appearance and texture. As the ratio of isolated soy protein increases, it was observed that overall liking, appearance and texture were set to be maximized. Also, pea protein was confirmed as the most effective independent variable to smell/flavor and taste; as the ratio of pea protein increases, it was observed that smell/flavor and taste were set to be maximized. Based on the result of physicochemical characteristics and the survey on consumer preference, isolated soy protein and pea protein were set to the maximum, rice protein were set to the minimum, physicochemical characteristics were set in range and survey on consumer preference were set to the maximum. As a result, optimum mixture ratio of protein fortified vegan snack was 23.25g(86.11%) of isolated soy protein, 0.64g(2.67%) of rice protein, and 3.11g(11.52%) of pea protein. In addition, it was revealed that optimum mixture ratio of protein fortified vegan snack contains 47.72g of carbohydrates, 28.99g of protein, 18.91g of fat, and 1.84g of moisture, which met the "high protein" standard of Ministry of Food and Drug Safety of Korea. Moreover, in order to investigate the factors of 11 protein fortified vegan snacks’ liking and disliking factors, CATA questionnaires were conducted. It was revealed that ‘Nutty smell/flavor’ and ‘Blandness’ were common liking factors in all samples, while ‘Sweetness’, ‘Chocolate smell/flavor’ and ‘Crispiness’ were common liking factors in most samples. On the contrary, it was revealed that ‘Soupy’ and ‘Residue’ were common disliking factors in all samples, while ‘Rough to swallow’ were common disliking factors in 10 samples. This study developed a protein fortified vegan snack using isolated soy protein, rice protein, and pea protein and derived an optimization ratio in consideration of the physicochemical characteristics and the result of survey on consumer preference. The result of this study is expected to be used as basic data for deriving marketing strategies and commercializing high-protein vegan snacks that can satisfy consumers in the future.