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ISSN : 1225-4339(Print)
ISSN : 2287-4992(Online)
The Korean Journal of Food And Nutrition Vol.27 No.2 pp.256-266
DOI : https://doi.org/10.9799/ksfan.2014.27.2.256

Optimization Processing and Quality Characteristics of Pork Patty Prepared with Soybean Oil

Eunkyung Jung, Nami Joo*
Dept. of Food an Nutrition, Yuhan University, Bucheon 422-749, Korea
*Dept. of Food and Nutrition, Sookmyung Women's University, Seoul 140-742, Korea
Corresponding Author : Nami Joo, Dept. of Food and Nutrition, Sookmyung Women's University, Seoul 140-742, Korea. Tel: +82-2-710-9471, Fax: +82-2-710-9479, E-mail: joljol0308@daum.net
February 11, 2014 April 5, 2014 April 10, 2014

Abstract

The purpose of this study was to determine the optimal mixing conditions of soybean oil and bread crumbs mixture for pork patty. The experiment was designed according to the central composite design of response surface methodology. There were ten experimental points, including two replicates for soybean oil and bread crumbs. The physicochemical and mechanical analyses of each sample, including pH, cooking loss, thickness increase, moisture content, lightness, hardness, adhesiveness, springiness, chewiness, and gumminess showed significant differences (p<0.05). The results of sensory evaluation showed significant differences in tenderness, juiciness, and overall quality (p<0.05). The optimum formulation calculated by numerical and graphical method was 13.61 g of soybean oil and 6.35 g of bread crumbs. The results obtained in this study will be useful to the meat industry, which tends to decrease the saturated fatty acid content with a concomitant enrichment in the unsaturated fatty acids content.


대두유 첨가 돈육 패티의 제조 조건 최적화 및 품질 특성

정 은경, 주 나미*
유한대학교 식품영양학과
*숙명여자대학교 생활과학대학 식품영양학과

초록


    서 론

    최근 단체급식의 확대, 외식산업의 발달, 육제품의 다양화 등으로 인해 간편하고 빠른 시간 내에 조리가 가능한 육제품 의 소비가 증가하고 있으며(Lee 등 2008), 생명을 유지하는 기본적인 기능 이외에 기호성, 섭취 편의성, 기능성이 부여된 식육 및 육제품이 많이 개발되고 있다. 우리나라에서도 저지 방 패티, 기능성 물질 첨가 소시지 등 식육가공제품의 개발이 증가하고 있는 추세이며(Cho 등 2006), 신세대의 즉석식품 선 호로 음식문화가 바뀌어 가고 있다. 외식산업 특히, 햄버거 소비량이 계속 증가 추세이며, 현재 매출 규모로도 식품업계 에 큰 비중을 차지하고 있다. 햄버거 패티는 20~30% 내외의 지방을 첨가하거나, 지방이 붙어 있는 trimming육을 사용하 여 제조되고(Cross 등 1980), 맛을 보강하기 위해 약간의 양념 을 첨가하기도 한다. 따라서 패티의 성분 중 순수한 살코기를 제외하고는 지방이 가장 많은 부분을 차지하는데, 식품에 포 함 되어 있는 지방은 필수지방산 제공, 지용성 비타민 운반, 에너지원 제공 등(Mela 1990) 생리적인 기능을 가질 뿐만 아 니라, 육제품 제조 시 지방 첨가는 가열 감량을 줄여 가공 수율 을 향상시킨다. 결착력을 높여 다즙성과 조직감을 개선시키 며(Hughes 등 1997; Pietrasik & Duda 2000), 풍미 증진 성분으 로 기호성에 영향을 미치기(Giese 1996) 때문에 패티 제조 시 지방의 종류나 구성은 매우 중요한 문제이다. 기존의 패티는 대부분 우육에 20~30% 가량의 우지나 돈지를 첨가하는 것 이 일반적인데, 동물성 지방의 40%에 달하는 포화지방산은 과다 섭취 시 혈청 내 지방 함량을 증가시키며, 비만, 고혈압, 동맥경화 및 관상동맥계의 질환과 상관관계가 있다고 하여, Department Health(UK 1994)은 건강상의 위험을 최소화하려 면 음식으로 섭취하는 지방량을 줄일 것을 권고하고 있다.

    최근에는 소비자의 삶의 질 향상으로 품질과 기능성을 동 시에 만족시키는 지방대체 식품을 선호하는 추세로 육제품 에 함유되는 우지나 돈지를 줄이거나, 동물성 지방을 대체할 수 있는 물질로 식물성 단백질(Jimenez-Colmenero 2007), 식 물성 유지(Álvarez 등 2011) 및 식물성 원료(Jimenez-Colmenero 등 2005)에 대한 관심이 높다. Liu 등(1991)은 경화된 옥수수 유, 면실유, 팜유, 땅콩유, 대두유를 사용하여 우지방을 일부 대체한 우육 패티에서 화학적 조성 차이는 거의 없었으며, 식 물성유 중에서 옥수수유 또는 팜유 처리구는 가열감량과 종 합적인 기호도 면에서 우지만을 첨가한 대조구와 차이가 없 는 것으로 나타나, 식물성유의 대체 가능성을 검토하였다. 그 외 식물성유 대체가 저지방 햄버거 패티의 품질 특성에 미치 는 영향(Park 등 2005), 우지방을 카놀라유, 올리브유, 옥수수 유 및 해바라기유로 대체한 햄버거 패티의 품질 특성에 미치 는 영향(Koo 등 2009), 현미유와 올리브유로 대체한 우육 패 티의 냉장저장 중 품질 변화(Seo 등 2011)에 관한 연구 등이 있다. 대두유는 전 세계적으로 많이 소비되는 식용유지로 필수 지방산을 비롯해 불포화지방산을 60% 이상 함유하고, polyunsaturated/monounsaturated/saturated fatty acid(P/M/S)비, n-6/ n-3비가 비교적 균형 잡힌 식용유지이다. 또한 항산화제인 토 코페롤(tocopherol) 함량이 높고, peroxidizability index는 중간 정도에 해당하여 영양학적으로 우수하며, 산화안전성이 다른 종자유에 비해 바람직하다.

    본 연구에서는 패티 제조 시 주로 이용되는 동물성 지방을 배제하여, 건강과 기능성에 유익한 대두유와 패티 성형 시 비 슷한 텍스쳐를 갖도록 빵가루로 대체한 돈육 패티를 제조한 후, 품질 특성 및 관능적 특성을 분석하였다. 반응표면분석법 (RSM)을 이용하여 대두유 첨가 돈육 패티의 최적 제조 조건 을 도출하여, 향후 포화지방 및 트랜스 지방 저감화 육제품 개발을 위한 기초자료를 제시하고, 소비자의 건강 지향적인 요구를 반영한 새로운 품질의 햄버거 제품 개발에 응용하고 자 하였다.

    재료 및 방법

    1실험재료

    본 실험에 사용된 시료는 도축 후 48시간이 경과되어 냉장 보관된 돼지고기 등심을 구입하여 과도한 지방과 결체조직 을 제거한 후 만육기(Meat chopper, PM-100, Manica, Germany) 에서 3 mm plate로 분쇄하여 사용하였으며, 대두유(백설, 국내 산), 빵가루(동원, 국내산), 정제염(백설, 국내산), 백설탕(백 설, 국내산), 후추(오뚜기, 국내산)를 구입하여 사용하였다.

    2실험계획

    대두유 첨가 돈육 패티의 최적 비율을 산출하기 위한 실험 디자인은 Design Expert 8(State-Easy Co., Minneapolis, MN, USA) 프로그램을 사용하였으며, 반응표면 실험계획법 (response surface design)의 중심합성계획법(CCD: central composite design) 에 따라 실험을 설계하였다(Joo 등 2012; Lee 등 2006). 독립 변수로는 돈육 패티의 품질 특성 중 맛과 조직감에 가장 큰 영향을 주는 요인인 대두유(A)와 빵가루(B)의 함량을 2개의 요인으로 설정하였으며, 요인의 최대 및 최소 범위는 예비실 험을 통해 각각 대두유 5~20 g, 빵가루 1~10 g으로 확정하였 다. 이에 따라 각 요인의 설정된 범위를 입력하여 10개의 실 험점이 확정되었으며, 반복 설정을 통해 2개의 반복점이 포함 되었다(Table 1). 종속변수로는 pH, 수분 함량, 가열감량, 직 경 감소 및 두께 증가율, 색도, 기계적 조직감(hardness, springiness, adhesiveness, chewiness, gumminess, cohesiveness) 그리 고 관능검사(color, flavor, juiciness, tenderness, overall quality) 를 설정하였다.

    3대두유 첨가 돈육 패티의 제조

    대두유 첨가 돈육 패티의 제조에 사용된 패티 batter 배합 및 제조 방법은 일반 햄버거 패티 레시피 문헌조사(Park 등 2005; Koo 등 2009)와 돈육을 이용한 패티 연구(Kim 등 2008) 를 참고하여 예비 실험을 거친 후 일부 수정하여 결정하였다. 분쇄시킨 돈육을 food mixer(Model 5KSM150, Kitchen Aid, Michigan, USA)에 투입하여 2 rpm, 2분간 교반 후 정제염, 백 설탕, 후추를 넣고 4 rpm, 3분간 1차 혼합, 빵가루를 넣고 2 rpm, 2분간 교반 후 최종적으로 대두유를 넣고 2 rpm, 약 4분 간 2차 혼합하였다. 성형은 metal burger press(Spikomat Ltd, UK)로 100 g 씩, 직경 100 mm, 두께 11 mm로 성형하였다.

    4대두유 첨가 돈육 패티의 품질 특성

    1)수분 및 pH

    수분 함량은 상압가열건조법으로 105°C의 건조기에서 항량 이 될 때까지의 중량을 3회 측정하여 건조 전 시료의 중량에 대한 평균값을 백분율(%)로 나타내었다. pH는 패티 5 g과 증류 수 45 ㎖를 교반기(Bagmixer 400w, Interscience, France)에서 2분 간 교반한 후 pH meter(F-51, HORIBA, Japan)로 측정하였다.

    2)가열 감량(Cooking loss)

    직경 100 mm, 두께 11 mm의 원형(중량 100±1 g)으로 성형한 패티를 200°C로 예열된 전기오븐(GO1518SP Shunde Galanz, Microwave oven Electrical Convex Korea Application Ltd, Korea) 에 최종 중심 온도가 70~75°C로 8분간 가열 조리 후 10분간 방냉시킨 다음 가열감량을 측정하였다.

    가열감량 % = (가열 전 패티중량 가열 후 패티 중량) 가열 전 패티 중량 × 100

    3)직경 감소 및 두께 증가율

    가열 감량 측정 방법에 준하여 패티 조리 후, vernier caliper (SER No. 51575401, Mitutoyo, Japan)를 사용하여 직경 및 두 께 변화 측정을 하였다.

    직경 감소율 % = 가열 전 패티직경 가열 후 패티직경 가열 전 패티직경 × 100

    두께 증가율 % = 가열 후 패티 두께 가열 전 패티 두께 가열 전 패티두께 × 100

    4)색도 측정

    색도는 chroma meter(CR-300, Minolta, Co., Osaka, Japan)를 사용하여 L(lightness, 명도), a(redness, 적색도), b(yellowness, 황색도)의 색채 값을 3회 반복 측정하였다. 이때 사용한 표준 백판(standard plate)의 값은 97.26, a값은 -0.07, b값은 +1.86 이었다.

    5)텍스쳐 측정

    패티를 가열 후 실온에서 20분간 식힌 다음, 조직감은 texture analyzer(TA. XT Express v2.1, Stable Micro Systems Ltd., London, England)를 사용하여 측정하였다. 패티(20 mm×20 mm ×10 mm)는 복원력이 있는 시료이고 부수어지는 성질은 없으 므로, two bite test를 실시하는 TPA test를 이용하여 분석하였 다. 이때 Texture Analyser의 측정 조건은 probe(36 mm cylinder radius probe-SMS P/36R), pre-test speed(2.0 mm/sec), test speed (1.0 mm/sec), post-test speed(1.0 mm/sec), test distance(7.5 mm), trigger force(5.0 g)으로 설정하였다.

    5대두유 첨가 돈육 패티의 관능검사

    관능검사는 식품영양학을 전공하는 미각이 훈련된 대학원 생 25명을 pannel로 선정하여 충분한 지식과 용어, 평가기준 등을 숙지시킨 후 응하도록 하였다. 가열 조리된 패티를 20 mm×20 mm×10 mm의 동일한 크기로 잘라 제공하였으며, 모든 시 료는 난수표에 의해 3자리 숫자로 표시하였다. 관능검사 항목 은 색(color), 풍미(flavor), 다즙성(juiciness), 부드러움(tenderness), 전반적인 기호도(overall quality)에 대한 특성이었으며, scoring test 7점 척도법으로 평가하여 기호도가 높을수록 높 은 점수를 주도록 하였다.

    6통계 분석

    대두유 첨가 돈육 패티의 최적화 분석은 Design-Expert version 8(Stat-Ease, Inc., Minneapolis, Minnesota, USA) 프로그 램을 이용하여, canonical 모형의 수치 최적화(numerical optimization) 와 모형적 최적화(graphical optimization)를 통해 최적 화를 위한 대두유와 빵가루의 양을 선정하고, 그때의 지점을 지점 예측(point prediction)을 통해 최적점으로 선정하였다. 수치 최적화는 canonical model을 기준으로 하는 모델의 계수 에 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.

    D = d 1 × d 2 × ... × d n 1 n = i = 1 n d i 1 n

    D = overall desirability, d = desirability, n = response의 수

    결과 및 고찰

    1이화학적 특성

    대두유 첨가 돈육 패티 제조 조건의 최적화를 목적으로 중심합성 계획에 따라 두 가지 독립변수(대두유, 빵가루)를 Design Expert program을 이용하여 10가지 조건에서 기계적 측정 결과는 Table 2, Table 3, Table 4에 제시하였고, 독립변 수가 종속변수에 미치는 영향을 설명한 회귀식은 Table 5에 나타내었다.

    1)pH

    대두유 첨가 돈육 패티의 pH는 5.65~5.81의 범위를 보였고 (Table 2), 대두유와 빵가루가 서로 상호작용하는 quadratic model이 결정되었으며, 이에 따른 회귀식은 Table 5에 제시하 였다. 최종 육제품의 품질에 영향을 미치는 pH 값은 원료육 과 첨가물의 배합비율에 따라 차이가 있으며, 육제품의 보수 성, 육색, 조직감, 연도와 결착력 등의 품질변화 및 저장성에 있어서도 중대한 요인으로 작용한다(Miller 등 1986). p-value 는 0.099로 유의적이지 않아 모델의 적합성이 인정되지 않았 는데, 이는 Roselle과 soybean oil 첨가 돈육 patty의 품질 특성 (Jung & Joo 2013) 연구에서의 대두유와 Roselle 첨가량이 증 가할수록 pH가 낮아져 유의적인 차이를 보였다는 연구 결과 와는 일치하지 않았으며, 대두유보다 Roselle의 낮은 pH로 인 하여 대두유에 비해 pH에 더 많은 영향을 미친 것으로 나타 났다.

    2)수분 함량(Moisture content)

    수분 함량은 39.26~46.14%의 범위를 나타냈고(Table 2), 각 각의 요인이 독립적으로 작용하는 linear 모델이 결정되었고, p-value는 0.0125로 5%의 범위에서 유의적으로 나타났다. R2 (결정계수)값은 0.7142로 회귀변동에 대한 신뢰도가 비교적 높음을 알 수 있었다. 회귀식을 살펴본 결과, 대두유가 돈육 패티의 수분 함량에 큰 영향을 주는 인자로 나타났다(Table 5). 해조류 첨가 돈육 패티의 품질 특성 연구(Jeon & Choi 2012)에서 해조 분말 첨가량이 많을수록 수분 함량이 감소한 결과와는 일치하지 않았다. 빵가루 첨가량이 증가할수록 수 분 함량이 증가한 것은 돈육 패티 제조 시 별도로 물의 첨가 없이 수분 함량이 약 8% 내외인 건조 빵가루를 첨가한 때문 으로 생각된다.

    3)가열감량(Cooking loss)

    대두유 첨가 돈육 패티의 가열 감량 결과, 10.63~32.76%의 범위를 보였으며(Table 2), 각각의 요인이 독립적으로 작용하 는 linear model이 결정되었고, 이에 따른 회귀식은 Table 5에 나타내었다. p-value는 0.0006으로 0.1% 범위에서 유의적이었 으며, R2(결정계수)값이 0.8776으로 신뢰도가 높게 나타나, 대 두유 첨가량이 빵가루보다 가열 감량에 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 가열 감량은 수분분리량과 지방분리량을 합한 값으로 표시되나, 주로 수분의 분리에 의하여 일어나는 데, 본 실험에서는 대두유가 액상상태여서 가열 시에 지방 대 체량이 증가하면 액상의 대두유가 유리되어 나오는 감량이 증가하는 것으로 사료된다. Bishop 등(1993)은 저지방 육제품 제조 시 대체되는 식물성유와 비육 단백질의 혼합은 지방의 결착능력을 높여줌으로써 겔 형성 작용을 용이하게 하고, 보 수력을 증가시킨다고 하였다. 우지방을 카놀라유, 올리브유, 옥수수유 및 해바라기유로 대체한 햄버거 패티의 품질 특성 에 미치는 영향(Koo 등 2009) 연구에서 우지방을 첨가하여 만든 대조구에 비해 식물성유로 대체하여 제조된 처리구들 의 가열감량이 감소하는 경향을 나타낸(p<0.05) 연구 결과와 는 일치하지 않았다. Liu 등(1991)은 식물성유와 식이섬유를 대체한 육제품에서 가열감량이 감소되었다고 보고하였다. 향 후 단백질이나 식이섬유를 첨가하여 패티를 제조하면 가열 감량을 감소시킬 수 있을 것으로 사료된다.

    4)직경 감소(Diameter reduction) 및 두께 증가율(Thickness increase)

    대두유 첨가 돈육 패티의 직경 감소율 및 두께 증가율을 측정한 결과, 15.35~19.68% 및 1.82~53.64%의 범위를 보였다 (Table 2). 그에 따른 회귀식은 Table 5에 제시하였다. 직경 감 소율과 두께 증가율 모두 대두유와 빵가루가 각각 독립적으 로 영향을 미치는 linear 모델이 선정되었으나, 두께 증가율의 p-value는 0.0027로 1%에서 유의적으로 인정되었고, R2(결정 계수)값이 0.8148로 높은 설명력을 보여 모델에 대한 적합성 이 인정되었으나, 직경 감소율은 유의적이지 않아 모델의 적 합성이 인정되지 않았다. 식물성유를 첨가한 우육 패티가 우 지 사용 패티에 비해 직경 및 두께 변화가 유의적으로 적게 일어난 것은 낮은 가열감량에 의한 영향으로 보인다는 Park 등 (2005)의 연구 결과와 유사하였다. 돈육 패티를 가열 조리 하면 지방과 수분의 용출로 인하여 크기 변화가 일어나며, 과 도한 크기 감소 및 변형은 소비자들로 하여금 기호도를 떨어 뜨린다(Berry 1992). El-Magoli 등(1996)은 햄버거 패티에 whey protein concentrate를 2~4% 첨가하였을 때 직경 감소를 5~10% 줄일 수 있다고 보고하였다.

    5)색도(Color value)

    명도(L)는 55.31~65.51의 범위를 나타냈고 적색도(a)는 3.65~ 4.64, 황색도(b)는 13.18~18.92 범위를 나타냈으며(Table 3), 모두 각각의 요인이 독립적으로 영향을 미치는 linear model 이 선정되었다. 명도는 p-value가 0.0297로 5% 이내에서 유의 성이 인정되었으며, R2(결정계수) 값은 0.6338로 모델의 적합 성이 인정되었고, 회귀식을 살펴본 결과 대두유보다 빵가루 가 명도에 많은 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 대두유와 빵가루 첨가량이 증가할수록 명도는 감소하는 결과를 보였 다(Table 5). 적색도, 황색도는 p-value가 0.1137, 0.0994로, 유 의적이지 않아 모델 적합성이 인정되지 않았다. 대두유와 빵 가루 첨가량이 증가할수록 명도가 감소하였다는 결과는 대 두유와 빵가루의 특성에 기인한 것으로 사료된다. Park 등 (2005)은 우지방이 첨가된 가열전 패티의 명도가 식물성유로 대체한 처리구보다 높게 나타났다고 하였으며, Paneras & Bloukas(1994)는 돈육 지방을 첨가한 소시지가 olive oil, sunflower oil, soybean oil 등의 식물성 유지로 대체한 것보다 명 도가 높았다는 결과에서 식물성유 첨가가 패티의 명도에 영 향을 주는 요인으로 작용한 본 연구 결과와 유사하였다.

    6)조직감(Texture)

    경도(hardness)는 Table 4에 나타낸 바와 같이 3,450.73~ 6,291.57의 범위를 나타내었고, 각 요인이 교호작용하는 2FI model이 선정되었으며, 모델의 p-value는 0.0372로 5% 이내 유의성을 나타내었고, R2(결정계수) 값은 0.7331로 모델의 적 합성이 인정되었다. 회귀식을 살펴본 결과, 대두유 첨가량이 증가할수록 돈육 패티의 경도는 증가하는 것으로, 빵가루 첨 가량이 증가할수록 감소하는 것으로 나타났다. 식물성유로 대체한 저지방 햄버거 패티(Park 등 2005)의 연구에서는 식물 성유로 대체한 육제품이 우지방만 사용한 패티에 비해 낮은 경도를 나타낸다고 보고하여 본 연구와 상이한 결과를 나타 내었으나, 이것은 단지 식물성유만 사용하였기 때문이며, 본 연구는 빵가루가 첨가되어 햄버거 패티의 조직 사이에 작용 함으로써 경도에 영향을 주었다고 판단된다. Choi 등(2009)은 돈육 유화물에서 식물성유와 식이섬유를 첨가한 처리구가 동물성 지방만을 첨가한 대조구에 비해 높은 경도를 나타낸 다고 하여 식이섬유와 함께 첨가하여 제조된 육제품의 경우 동물성 지방을 사용한 제품의 물성과 유사하게 제조가 가능 하다는 것을 알 수 있다. 패티의 부착성(adhesiveness)은 -0.20~ -1.40의 범위를 나타내었고(Table 4), 각각의 요인이 독립 적으로 영향을 미치는 linear model이 선정되었으며, 모델의 p-value는 0.0199로 5% 이내 유의성을 나타내었다. 대두유가 빵가루보다 부착성에 더 큰 영향을 주었으며, 첨가량이 증가 할수록 부착성은 감소하는 것으로 나타났다(Table 5). 패티의 탄력성(springiness)은 변형된 시료가 힘이 제거된 후, 원래의 성질로 돌아가려는 성질로 대두유 첨가 돈육 패티의 탄력성 은 0.73~0.83의 범위를 나타내었다. Table 5에 나타낸 것과 같 이 탄력성은 각 요인이 독립적으로 작용하는 linear model이 선정되었고, p-value는 0.0105로 유의적이었다. 대두유보다 빵가루 첨가량이 탄력성에 더 큰 영향을 주는 것으로 나타났 으며, 대두유와 빵가루 첨가량이 증가할수록 탄력성은 감소 하였는데, 이는 패티의 아보카도 오일이 함량이 증가할수록 탄력성이 감소한다는 Rodriguez-Carpena JG 등(2012)의 보고 와 유사하였다. 고체 상태의 시료를 삼킬 수 있는 상태로 만 드는 성질을 나타내는 씹힘성(chewiness)은 1,343.62~3,164.04 의 범위를 나타냈고, 삼키기 쉬운 상태로 식품을 씹는데 요구 되는 에너지를 의미하는 검성(gumminess)은 경도와 응집성, 탄력성이 크게 관여하는데, 1,834.83~3,797.07의 범위를 나타 냈다. 식품의 형태를 구성하는 내부적 결합에 필요한 힘을 나 타내는 응집성(cohesiveness)은 0.52~0.67의 범위를 나타내었 다. Table 5에 나타낸 것과 같이 씹힘성, 검성, 응집성 모두 각 요인이 교호작용하는 2FI model이 선정되었으며, 응집성 을 제외한 씹힘성, 검성은 5% 이내에서 유의적인 차이를 보 였다. 회귀식 분석 결과, 대두유보다 빵가루의 첨가량이 씹힘 성과 검성에 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 대두유 첨가량이 증가할수록 씹힘성과 검성이 증가하는 경향을, 빵 가루 첨가량이 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. Park 등 (1989)은 식물성유를 이용하여 동물성 지방 전체를 대체한 처리구들은 탄력성의 증가를 가져왔다고 하였으며, 우지방만 을 첨가한 대조구가 가장 높은 검성을 보였으며, 이는 대조구 의 경도와 응집성이 높았기 때문이라고 보고하였다.

    2관능검사

    관능검사의 결과는 Table 6에 나타내었으며, 값을 살펴보 면 색 3.20~4.97, 풍미 3.47~4.77, 다즙성 3.10~4.93, 부드러움 3.37~5.03, 전반적인 기호도 3.33~5.03의 범위를 보였다. 회귀 식을 살펴보면 5가지 관능 특성 중 색을 제외한 풍미, 다즙성, 부드러움, 전반적인 기호도 모두 대두유와 빵가루 두 가지 요 인 간에 상호작용하는 quadratic 모델이 선정되었으며, 각각 의 p-value는 0.0843, 0.0451, 0.0058, 0.0327로 나타났고, 풍미 를 제외하고 모두 5% 이내에서 유의적인 결과를 나타냈다 (Table 7). 유의성을 보인 다즙성, 부드러움, 전반적인 기호도 에 관한 회귀식은 R2값이 0.8927, 0.9628, 0.9094로 이 모델에 대한 적합성이 높게 나타났다. Perturbation plot과 반응 표면의 그래프를 살펴보면(Fig. 1) 색에 대한 기호도는 대두유의 양이 증가할수록 완만히 감소하였고, 빵가루의 증가량에 따라 증가 하는 것을 알 수 있었다. 다즙성, 부드러움, 전반적인 기호 도는 모두 대두유의 첨가량이 증가할수록 기호도가 증가하 다가 일정 수준을 넘어서면 다시 감소하는 경향을 보였다.

    3품질의 최적화

    대두유 첨가 돈육 패티의 제조 조건 최적화는 독립변수인 대두유와 빵가루의 배합 범위 내에서 유의적 결과를 나타낸 관능검사 항목인 다즙성, 부드러움, 전반적인 기호도를 최대로 설정하여 canonical 모형의 수치 최적화(numerical optimization) 를 예측하였으며, 지점 예측을 통하여 최고의 적합도(desirability) 를 나타낸 최적점을 선택하여 도출하였다. 최적점은 대두유 13.61 g, 빵가루 6.36 g으로 예측되었으며, 이때 사용 된 반응 모형을 이용한 모형 최적화(graphical optimization)와 perturbation plot은 Fig. 2에 제시하였으며, 도출된 최적점에서 의 종속변인들의 특성은 Fig. 3에 제시하였다.

    요약 및 결론

    본 연구는 햄버거 패티 제조 시 첨가되는 돈지 또는 우지 를 대두유와 빵가루로 대체한 돈육 패티를 제조하였으며, 반 응표면분석법을 통해 관능적 최적점을 갖는 레시피를 확립 하였다. 대두유 첨가 돈육 패티의 최적 배합 비율을 산출하기 위한 실험 디자인은 Design Expert 8 프로그램을 사용하였으 며, 반응표면 분석법 중 중심합성계획법에 따라 설계하였다. 대두유와 빵가루의 함량을 독립변수로 설정하였고, 독립변수 의 최대 최소 범위는 예비 실험을 거쳐 대두유 5~20 g, 빵가 루 1~10 g으로 하여 대두유 첨가 돈육 패티를 제조하고, 이화 학적 특성, 기계적 품질 특성 및 관능적 특성을 분석하였다.

    1. 이화학적 검사를 모델링하여 유의성을 검증한 결과, 수 분 함량은 각각의 요인이 독립적으로 작용하는 linear model 이 5% 유의수준에서, 가열감량(p<0.001), 두께 증가율(p<0.01) 항목에서도 모델의 적합성이 인정되었다.

    2. 기계적 특성 측정 결과, 명도, 부착성, 탄력성은 linear model이, 경도, 씹힘성, 검성은 각각의 요인이 서로 교호작용 하는 2FI model로 선정되었으며, 유의수준 5% 이내에서 유의 성을 보여 모델의 적합성이 인정되었다.

    3. 관능검사를 분석한 결과, 다즙성(p<0.05), 부드러움(p<0.01), 전반적인 기호도(p<0.05)의 항목에서 quadratic model의 적합 성이 인정되었다. 대두유 돈육 패티의 최적화는 독립변수인 대두유와 빵가루의 첨가량 범위 내에서 관능검사 항목 중 유 의적인 결과의 범위를 최대로 설정하고, 유의적이지 않은 결 과의 범위는 포함시키지 않게 설정하였다. 모델화에 의해 결 정된 반응식을 이용하여 만족하는 수치점(Numerical point)을 예측한 결과, 대두유 13.61 g, 빵가루 6.36 g이 대두유 돈육 패티의 최적배합비율로 결정되었다. 이상의 연구 결과에서 소비자의 건강 지향적인 요구를 반영한 새로운 품질의 햄버 거 제품 개발에 대두유 첨가 돈육 패티가 기능성, 품질, 기호 도 면에서 충분히 경쟁력이 있을 것으로 사료되며, 향후 대두 유 돈육 패티의 저장기간에 따른 품질 특성, 산화 안전성 등 에 대한 연구가 보충되어야 할 것으로 생각된다.

    Figures and Tables

    Figure

    KSFAN-27-256_F1.gif

    Perturbation plot and response surface plot for the effect of soybean oil (A) and bread crumbs (B) on sensory properties of pork patty.

    KSFAN-27-256_F2.gif

    Perturbation plot and response surface plot for optimization mixture on desirability of optimized pork patty with soybean oil and bread crumbs.

    KSFAN-27-256_F3.gif

    Overlay plot of common area for the optimization mixture of pork patty with soybean oil and bread crumbs.

    Table

    Experimental design for pork patties with soybean oil and bread crumbs by response surface design

    Physiochemical properties of pork patties with soybean oil bread crumbs

    1)Mean±S.D.

    Hunter color values of pork patties with soybean oil bread crumbs

    1)Mean±S.D.

    Texture of pork patties with soybean oil and bread crumbs

    1)Mean±S.D.

    Analysis of predicted model equation for physicochemical characteristics of pork patties with soybean oil and bread crumbs

    1)0≦R2≦1, close to 1 indicates the regression line fits the model.
    2)*p<0.05, **p<0.01.
    3)A: soybean oil, B: bread crumbs.

    Sensory properties of pork patties with soybean oil and bread crumbs

    1)Mean±S.D.

    Analysis of predicted model equation for sensory properties of pork patties with soybean oil and bread crumbs

    1)0≤R2≤1, close to 1 indicates the regression line fits the model.
    2)*p<0.05, **p<0.01.
    3)A: soybean oil, B: bread crumbs.

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