고령친화 고단백 젤리 개발 및 최적화 연구

Abstract

The elderly population is rapidly increasing as the aging trend accelerates due to the extension of life expectancy and a decrease in the fertility rate worldwide. The three major eating disorders of the elderly, such as chewing, swallowing, and indigestion, can lead to health deterioration due to nutritional imbalance and lack of protein intake. Accordingly, there is a need to develop and consume physical properties control foods to which high-quality protein is added. Currently, Korea's care-food market is dominated by foods for elderly patients (therapy meals), and there are not many desserts that can easily supplement nutrients between meals. Therefore, this study aims to develop a stick-type jelly suitable for the second level(hardness 22,000 to 50,000 N/m2, gum intake) of the Korean Industrial Standards(KS) for care-food for supplying high-quality nutrients and for the elderly to consume. In order to realize the physical properties that meet the standards and stick jelly form, guagum, caraginan, and gelan gum were mixed in an appropriate ratio as gelling agents through preliminary experiments. In order to derive the optimal ratio of protein-reinforced materials for the development of high-protein care-food jelly, three independent variables were set as isolated soy protein, whey protein isolated, and BCAA(branched amino acid), and chemical properties and consumer preferences were also set as dependent variables. A total of 11 experimental points with different mixing ratios of protein-reinforced materials were set based on the Simplex lattice design of the mixture experimental design method. Based on the experimental points, 11 samples were manufactured, and the optimal mixing ratio was derived based on the results of a quality characteristics analysis (Hunter’s color value, pH, moisture content, sugar content, texture properties) and a consumer preference survey (overall preference, appearance, color, flavor/smell, taste, hardness, texture, and swallowing). There was no significant difference in the L value between the care-food jelly samples according to the material mixing ratio, while the independent variable that had the greatest influence on the values a and b was BCAA. In addition, as the addition ratio of BCAA increased, the value of a increased, and the value of b decreased. The independent variable that had the greatest influence on pH and water content was the whey protein isolated. The pH level increased and the moisture content decreased as the whey protein isolated addition ratio increased. The independent variable that has the greatest influence on the sugar content is BCAA, and it was found that the sugar content increases as the BCAA addition ratio increases. In the case of texture properties, the figures were below 50,000 and the results were suitable for the second level (gum intake) of the Korean Industrial Standard (KS) for care-food, and the hardness of the care-food jelly decreased as the addition ratio of the isolated soy protein increased. In addition, there was no difference in Adhesiveness, Springiness, Cohesiveness, Chewiness, and Gumminess according to protein-reinforced materials, which are independent variables, when manufacturing high-protein care-food jelly. The consumer preference survey was conducted using a 7-point scale after providing 11 samples with different mixing ratios of protein-reinforced materials in the form of stick pouches for 80 adult men and women in their 50s or older. The evaluation items consisted of the overall preference, appearance, color, flavor/smell, taste, hardness, texture, and swallowing preference. Among the eight preference plot items, BCAA was the lowest in overall preference, appearance, taste, and swallowing preference, and all preference decreased with increasing BCAA content based on center point in Trace plot. As a result of the CATA survey to analyze the preference and non-preference reasons for each sample, the common preference factors in most samples were 'Soft throat', 'Sweetness', 'Color', and ‘Blueberry flavor/smell’. As a non-preference factor, 'Bitterness' was common in samples with BCAA of 17% or more. Based on the above results, the optimal mixing ratio calculated by considering the quality characteristics and consumer preferences was derived as 2.72g of isolated soy protein powder content, 7.91g of whey protein isolated powder content, and 1.37g of BCAA powder content. As a result of analyzing the general components of high-protein care-food jelly produced at the calculated optimal mixing ratio, crude protein per 100g was 13.48g fat was 1.36g, and general bacterial count was 5 CFU/g. This met the high-protein standard among the food labeling standards of the Ministry of Food and Drug Safety, and was found to be suitable for the standard for jelly sealed products proposed by the Korean Food Additives Code. This study is significant in that it developed a high-protein care-food jelly that mixes three types of protein-reinforced materials (isolated soy protein, whey protein isolated, BCAA), and derived an optimization ratio considering quality characteristics and consumer preferences. In addition, given that preference and non-preference factors were identified in detail through the CATA survey technique, we explored the possibility of commercializing high-protein care-food jelly that can satisfy consumers in the future and expanding to the care-food market.;전 세계적으로 평균 수명의 연장과 출산율 저하 등으로 고령화 추세가 가속화 되면서 고령 인구가 급증하고 있다. 고령자의 3대 섭식장애 문제인 저작·연하·소화곤란 현상은 영양상태 불균형과 단백질 섭취 부족으로 인해 건강 악화로까지 연결될 수 있다. 그에 따라 양질의 단백질이 첨가된 물성 조절식품의 개발 및 섭취 필요성이 대두되고 있다. 현재 우리나라 고령친화식품 시장은 고령 환자용 식품(치료식)이 주를 이루고 있고 식사 사이 간편하게 영양소를 보충할 수 있는 디저트류는 많이 찾아볼 수 없다. 이에 본 연구에서는 양질의 영양소를 공급하고, 고령자가 섭취하기 용이하도록 고령친화식품 한국산업표준(Korean Industrial Standards, KS)규격 2단계(경도 22,000 ~50,000 N/m2, 잇몸섭취)에 적합한 스틱 형태의 젤리를 개발하고자 한다. 기준에 적합한 물성과 스틱젤리형태를 구현하고자 예비실험을 통해 겔화제로는 구아검, 카라기난, 겔란검을 적절한 비율로 혼합하여 제조하였다. 고단백 고령친화젤리 개발을 위해 단백강화소재의 최적 비율을 도출하고자 독립변수 3가지를 분리대두단백, 분리유청단백, BCAA(분지 아미노산, branched-chain aminoacids)로 설정하였으며 종속변수로 이화학적 특성 및 소비자 기호도 조사 결과로 설정하였다. 단백강화소재의 혼합비율을 달리한 총 11가지 실험점은 혼합물실험설계법의 Simplex lattice design을 기반으로 설정되었다. 실험점을 토대로 11가지의 시료를 제조하고 그에 대한 이화학적 분석(색도, pH, 수분함량, 당도, 물성)과 소비자 기호도 조사(전반적인 기호도, 외관, 색, 향/냄새, 맛, 경도, 질감/식감, 목넘김) 결과를 바탕으로 최적 배합비를 도출하였다. 소재 혼합 비율에 따른 고령친화젤리 시료들 간 L 값은 유의적 차이가 나타나지 않은 반면 a 값과 b 값에 가장 큰 영향을 주는 독립변수는 BCAA로 나타났다. 또한, BCAA의 첨가비율이 증가할수록 a 값 수치가 증가하였으며, b 값 수치는 감소하였다. pH와 수분함량에 가장 큰 영향을 미치는 독립변수는 분리유청단백으로 나타났다. 분리유청단백 첨가비율이 증가할수록 pH 수치는 증가하였고, 수분함량은 감소하였다. 당도에 가장 큰 영향을 미치는 독립변수는 BCAA이며 BCAA의 첨가비율이 증가할수록 당도가 증가하는 것으로 나타났다. 물성의 경우 모두 50,000이하의 수치가 나타나 고령친화식품 한국산업표준(KS) 품질규격 2단계(잇몸섭취)에 적합한 결과가 나타났으며, 분리대두단백의 첨가비율이 증가할수록 고령친화젤리의 경도가 감소하였다. 그 외 고단백 고령친화젤리 제조 시 단백강화소재에 따른 부착성, 탄력성, 응집성, 씹힘성, 검성의 차이는 나타나지 않았다. 소비자 기호도 조사는 50대 이상 성인 남녀 80명을 대상으로 단백강화소재의 혼합비율을 달리한 시료 11가지를 스틱파우치 형태로 제공한 후 7점 척도를 사용하여 실시하였다. 평가 항목은 전반적인 기호도, 외관, 색, 향/냄새, 맛, 경도, 질감/식감, 목넘김 기호도로 구성되었다. 8가지 기호도 항목 중 전반적인 기호도, 외관, 맛, 목넘김 기호도에서 BCAA가 100% 첨가된 샘플이 가장 낮게 나타났으며, Trace plot에서 중심점 기준으로 BCAA의 함량이 증가할수록 모든 기호도가 감소하는 것으로 조사되어 BCAA는 소비자의 기호도를 낮추는 요인으로 드러났다. 각 시료의 선호 및 비선호 이유를 분석하기 위해 CATA 설문을 진행한 결과 대부분의 시료에서 공통적으로 나타난 선호 요인은 ‘부드러운 목넘김’, ‘단맛’, ‘색상’, ‘블루베리 향/향미’였으며 비선호 요인으로는 BCAA가 17% 이상 첨가된 시료들에 있어서 ‘쓴맛’이 공통적으로 나타났다. 위 결과를 바탕으로 품질특성과 소비자의 기호를 고려하여 산출된 최적의 배합비율은 분리대두단백 분말함량 2.72g, 분리유청단백 분말함량 7.91g, BCAA 분말함량 1.37g으로 도출되었다. 산출된 최적 배합비로 제작한 고단백 고령친화젤리의 일반성분 분석 결과 100g 당 조단백은 13.48 g 지방은 1.36 g, 일반세균수는 5 CFU/g으로 나타났다. 이는 식품의약품안전처 식품표시기준 중 고단백 기준에 충족하였으며, 식품첨가물공전에서 제시한 젤리류 밀봉제품에 대한 기준 규격에 적합한 것으로 나타났다. 본 연구는 3종의 단백강화소재(분리대두단백, 분리유청단백, BCAA)를 혼합한 고단백 고령친화젤리를 개발하고 이화학적 특성과 소비자의 기호를 고려하여 최적화 비율을 도출했다는 점에서 의의가 있다. 또한, CATA 설문 기법으로 선호 및 비선호 요인을 구체적으로 파악했다는 점에서 추후 소비자들을 만족시킬 수 있는 고단백 고령친화젤리를 제품화하고 고령친화식품시장에 확대될 수 있는 가능성을 탐색하였다.