냉동 참취 제조를 위한 가공 처리 공정 최적화

본 연구에서는 2017년 4월에서 9월 중 재배된 참취 (Aster scaber Thunb.)를 전라남도 목포 소재 생산 농가에 서 구입하여 사용하였다. 구입한 참취는 신선한 것을 선별 한 후 유수에서 2회 세척하여 표면 오염물을 제거하였다. 세척한 참취는 채를 이용하여 과도한 수분을 제거하였고, 이후 저장과정 없이 바로 전처리 공정을 실시하였다.

본 연구에서는 총 4단계에 걸친 가공 공정을 실시하였고, 각 단계별 참취의 품질 특성을 평가하여 최적 조건을 산출 하여 다음 단계의 가공 공정에 이를 적용하면서 참취의 품 질 개선을 시도하였다(Fig. 1). 참취의 가공 처리 공정은 데 치기, 포장, 냉동 및 해동의 4 기본 공정으로 설정하였으며, 첫 단계에서는 데치기 시간의 최적화를 위하여 참취를 끓 는 물에서 1-5분간 데치기를 실시하였다. 이후 느린 원심분 리를 이용하여 참취를 탈수하였고, poly-nylon 재질의 포장 지에 함기 포장하여 -30°C 냉동고에서 24시간 냉동을 실시 하였다. 이후 참취는 상온의 30분 유수해동을 실시하였다. 참취의 이화학적 및 관능적 특성 평가를 통해 최적 처리 시간(4분)을 산출하였고, 이를 다음 단계에 적용하였다. 두 번째 공정에서는 참취를 물, 1% NaCl 및 1-3% sucrose 용 액에서 각각 4분간 데치기를 실시하였고, 이후 해동까지 첫 단계와 동일한 공정을 실시하였다. 세 번째 공정은 포장 방 법 간의 비교를 실시하였다. 참취를 물 또는 1% sucrose 용액에서 4분간 데치기를 실시한 후 포장 단계에서 일부 시료는 데치기와 동일 조성의 용액을 참취 중량 대비 50% 포장지에 함께 넣어 포장을 실시하였고(충수포장), 일부는 충수포장을 하지 않았다. 최종 단계에서는 해동 방법의 비 교를 위하여 1% sucrose에서 대친 후 동일 용액을 충수하 여 포장한 냉동 참취를 30분간 유수해동하거나 혹은 포장 지를 제거한 후 유수해동을 2시간 실시하였다. 대조구로는 물에서 4분간 데친 후 냉동하지 않은 참취를 이용하였다. 각 처리 단계는 수확 후 2일 이내의 신선한 참취를 사용하 였고, 모든 처리 공정은 총 3회 반복 실시되었다(n=3).

Fig. 1. Experimental design and process procedure of Aster scaber.

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냉·해동 처리된 참취의 수분함량은 105°C 상압가열건 조법을 사용하여 측정하였다. 각 처리구의 중량 손실은 데 치기 전 원물 250 g 중량 기준으로 해동 후 중량 백분율로 산출하였다. 각 처리구의 수분함량과 중량 손실은 3회 반 복 측정하였다.

참취의 전단력은 texture analyzer (CT3, Brookfield Engineering Laboratories, Inc., Middleboro, MA, USA)에 전단 력 측정용 knife (TA-SBA, Brookfield Engineering Laboratories, Inc.)를 장착하여 측정하였다. 이 때 trigger load는 1 g, test speed는 1 mm/s의 조건으로 실시하였다. 참취의 전단력은 잎부위와 줄기부위를 나누어 측정하였으며, 측정 부위는 모든 시료 간에 최대한 동일한 부분에서 측정을 실 시하였으며, 각 처리구당 9번 반복 측정을 실시하였다.

참취의 색도는 표준 백색판(L*=97.8, a*=-0.4, b*=2.0)으 로 보정한 색차계(SC80, SADT Ltd., Beijing, China)를 사 용하여 측정하였다. CIE L*값은 시료의 밝기의 척도로 사 용하였고, CIE a*값은 양의 값은 적색도, 음의 값은 녹색 도를 의미하며, 본 연구에서는 음의 값을 절대값으로 표현 하여 녹색도의 척도로 사용하였다. CIE b*값은 황색도의 척도로 사용하였다. 참취의 색도는 잎부위에서 무작위적으 로 6 영역을 측정하였다.

참취의 관능평가는 총 10명의 대학원생으로 구성된 훈련 된 패널을 활용하여 실시하였다. 해동된 참취는 무침 형태 로 관능평가를 실시하였으며, 이 때 무침 조건은 National Institute of Agricultural Sciences (2010)를 일부 변형시켜 사용하였다. 본 연구에서는 고춧가루 64.3 g, 설탕 32.1 g, 간장 192.9 g 및 다진 마늘 10.7 g을 혼합하여 조미료를 제 조한 후 참취 280 g 당 혼합조미료 15 g씩을 혼합하여 제 조하였다. 각 처리구는 3자리수 난수표를 이용하여 패널에 게 무작위로 제공하였으며, 각 처리구 사이에는 음용수를 이용하여 입을 행구면서 평가를 실시하게 하였다. 평가 항 목으로 외형은 원형 대비 참취의 손상도 여부, 색도는 참 취 고유 색조, 이취는 참취의 가공에서 야기된 쓴맛, 조직 감은 참취의 질감을 5점 척도의 강도(1점=매우 약함, 5점= 매우 강함)로 평가하였다.

참취의 각 특성 평가 결과를 통하여 평균값을 산출하였 으며, 개별 3반복으로 얻어진 평균값들을 통하여 전체 평 균과 표준편차를 산출하였다. 각 처리 방법에 대한 효과는 SAS (ver. 9.1) 통계 프로그램을 이용하여 일원분산분석 (one-way ANOVA)을 실시하였으며, 효과가 유의적인 경우 (p<0.05) 각 처리구간의 평균값은 Tukey’s Least Significant Difference (LSD) test를 통하여 분류하였다.

Table 1은 데치기 시간에 따른 냉동 참취의 이화학적 및 관능적 특성을 나타내었다. 데치기는 농산물 식재료의 중 량 손실을 야기하는 주요 인자로 평가된다(Kim et al., 2017). Kim & Youn (2014)은 데치기 시간별 참취의 이화 학적 및 영양학적 특성을 평가한 결과 3분 처리가 최적이 라고 보고하였다. 반면 이들은 1, 3 및 5분의 데치기 시간 을 비교하였고, 냉동처리를 실시하지 않았기에, 본 연구에 서는 냉동 참취 적용을 위한 최적 데치기 시간을 평가하였 다. 본 연구에서 참취의 가열 감량은 데치기 시간에 영향 을 받지 않았다. 반면 참취의 수분 함량은 데치기 시간에 따라 차이가 관찰되었는데, 1분 처리구의 90.7%에 비하여 3분 처리구에서 92.9%로 수분함량이 증가하였다(p<0.05). 반면, 4분 이상으로 데치기 시간을 증가시킨 결과 처리구 간의 수분함량에는 차이를 보이지 않았다. 일반적으로 농 산물 식재료는 데치기에 의하여 중량 손실이 발생하며, 그 결과 데치기 공정은 식재료의 조직감을 변화시키는 주요인 으로 평가된다(Kim et al., 2017). 데치기 시간과 참취의 중량 감소와의 관계에 있어서 Jung et al. (2007)은 데치기 온도 및 시간에 의한 드립 손실의 차이가 없다고 하였지만, 이들의 연구에서는 데치기 온도별로 상이한 처리 시간을 부여하여 발생하는 드립 함량을 산출하였다. 이 외 참취의 데치기 시간별 중량 감소에 관한 연구는 전무하지만, 본 연구 결과 데치기 시간의 증가는 데치기 과정 중 일부 수 분이 참취의 조직으로 재흡수 되었고, 이로 인하여 참취의 감량 수준을 낮춘 것으로 판단된다.

참취의 전단력은 잎 부위에서는 모든 처리구간에 차이가 관찰되지 않은 반면, 줄기 부위에서는 2-3분 처리구에서 29.0-30.4 N의 높은 전단력을 보여주었다(p<0.05). 이후 데 치기 시간의 증가에 따라 참취의 전단력은 감소하는 결과 를 보여주었다. 이상의 결과는 Beom et al. (2015)에서도 동일하게 관찰되었는데, 이들은 데치기 4분에서 데치기 처 리하지 않은 원료와 유사한 조직감이 관찰된다고 보고하였 다. 농산물의 대치기 과정에서 발생하는 수분 손실은 원료 의 조직을 치밀하게 하여 원료가 질겨지는 문제점이 있으 며, 이는 전단력의 증가를 초래한다(Kim et al., 2017). 반 면 데치기 시간의 증가에 따라 일부 수분이 원료 조직으로 재흡수가 이루어지며, 그 결과 조직의 치밀도가 완화되어 4분 이후 줄기부위에서 전단력이 감소한 것으로 판단된다. 결국 데치기 과정 중 흡수되는 수분은 참취의 조직감 측면 에서는 긍정적인 효과를 보인 것으로 평가되는 반면, 5분 이상으로 데치기 시간이 연장되는 경우 참취 조직의 열적 파괴로 인한 물러짐 현상이 발생하여 품질에 확연한 변화 가 발생되는 것으로 평가되었다(Bourne, 1989).

색도 측면에서 참취의 밝기와 황색도는 모든 처리구에서 차이가 관찰되지 않았다. 반면 참취의 녹색도는 1분에서 3 분 처리구까지 차이가 없었지만, 4분 처리구에서 감소하는 결과를 보여주었다(p<0.05). 데치기 시간별 참취의 녹색도 변화는 주요 녹색소인 chlorophyll의 분해 및 조직 내 흡수 된 수분에 의한 색소 희석에 기인한 것으로 판단되었다.

취나물의 최적 데치기 시간 산출을 위해 실시된 관능평가 결과 색도 및 이취에서 데치기 시간에 따른 관능평가의 경 향성을 보였지만 처리 시간별 차이는 관찰되지 않았다. 색 도 측면에서는 3분 처리구에서 전반적으로 취나물의 색도가 가장 약하게 평가된 반면, 4분 처리구에서 색도 강도가 가 장 높은 특성을 보여주었다. 이취는 데치기 3-4분에서 낮은 수치를 보여주었는데, 이취로는 쓴맛에 대한 평가가 다수 관찰되었다. 따라서 참취의 적정 데치기 시간은 3-4분이 바 람직한 것으로 보이며, 특히 수분 손실을 고려하였을 때 최 적 데치기 시간은 4분이 바람직할 것으로 판단되었다.

데치기 조성별 냉동 참취의 이화학적 및 관능적 품질 변 화는 Table 2에 나타내었다. 공정 전반을 통한 중량 손실 은 3% 당수 처리구에서 다른 처리구에 비해 높은 수치를 보인 반면(p<0.05), 2% 이하의 당수에서는 대조구 및 1% 염수 처리구와의 중량 손실률에 차이를 보이지 않았다. 수 분 함량은 1% 염수 처리구에서 94.2%로 가장 높은 수치 를 보였고, 당수 처리구의 수분 함량은 당의 농도 증가에 따라 다소 감소하는 경향을 보였다. 이상의 결과는 전단력 에도 영향을 미친 것으로 판단되는데, 잎 부위의 전단력은 대조구와 1% 염수 및 1% 당수 간에 차이가 없었던 반면, 2% 이상의 당 농도 조건에서는 대조구에 비하여 전단력이 증가하는 결과를 보여주었다(p<0.05). 이는 줄기부위에서도 유사한 경향을 보였고, 특히 3% 당수 처리의 경우 10.8 N 의 대조구에 비하여 2배 이상 전단력이 증가하는 결과를 초래하였다(p<0.05).

전반적으로 참취의 이화학적 특성은 1% 염수와 당수가 바람직한 결과를 보여준 반면, 염수 처리구에서는 참취의 색도에 부정적인 효과를 야기함이 관찰되었다. 참취의 밝 기와 황색도는 데치기 조성 간에 차이가 없었던 반면, 녹 색도의 경우 염수 처리구에서만 낮은 수치를 보여주었다 (p<0.05). 이상의 결과는 Beom et al. (2007)의 결과와는 차이를 보이는데, 이들은 염수 데치기를 통해 참취의 색도 및 중량 손실을 억제할 수 있다고 보고하였다. 이는 Jung et al. (2007)에서도 동일하게 보고되었는데, 이들은 1-2% 염수에서 참취를 데친 경우 대조구와의 색도변화를 억제할 수 있다고 하였다. 반면 본 연구에서는 데치기 이후 참취 의 냉해동 처리가 실시되었고, 기존 연구와의 특성 차이는 냉해동 과정에서 발생되는 참취의 이화학적 특성 변화에 기인한 것으로 판단된다. 일반적으로 참취에는 베타카로틴 함량이 매우 높으며, 전반적인 참취의 색도는 베타카로틴 의 상태에 의해 결정되는 반면(Kim, 2016), 소금은 유기물 의 산화반응을 촉진하는 것으로 알려져 있다(Osinchak et al., 1992). 따라서 데치기 과정 중 염수는 참취의 수분함량 을 증가시키는 결과를 초래하였고, 조직으로 침투된 소금 은 참취의 빙점을 강하시켜 상대적으로 냉동 공정이 느리 게 이루어진 것으로 예측된다. 결국 냉동 과정 중 발생한 조직 손상은 소금에 의한 베타카로틴 산화를 촉진시켜 참 취의 색도를 저하시킨 것으로 판단된다. 설탕도 참취의 빙 점을 강하시키는 요인이 되지만, 일반적으로 당은 냉동 과 정 중 형성되는 얼음결정체 크기를 작게 하여 조직 손상을 억제하는 동해방지제로 작용하기에, 설탕 처리구에서는 색 도 변화가 발생되지 않은 것으로 판단된다(MacDonald & Lanier, 1997). 따라서 기존에 활용되고 있는 염수 데치기 는 향후 농산물 식재료의 냉동 측면에서는 바람직하지 않 고, 당수를 활용한 데치기가 요구된다.

관능적 특성에서 참취의 외형은 모든 처리구간의 특정 경향성을 보이지 않은 반면, 색도에서는 전반적으로 염수 처리구에서 낮은 점수를 보여주었다. 반면 이취 측면에서 는 1% 염수 및 당수에서 가장 낮은 수치를 보여주었는데, 처리구에 대한 패널의 의견을 참고한 결과 참취의 쓴맛은 데치기 직후는 감지되지 않는 반면, 냉해동 처리에 의해 감지되는 경향을 보였다. 따라서 냉동에 의한 이취 발생은 1% 염수 및 당수 데치기가 효과적인 억제 방법으로 판단 된다. 조직감 측면에서는 염수 및 1-2% 당수 처리구에서 다소 높은 수치를 보인 반면, 염수 처리구는 강한 짠맛의 단점이 제시되었다. 이상의 결과, 참취의 냉동 전처리 조건 으로는 1% 당수 처리가 바람직한 것으로 분석되었다.

데치기 조성 및 충수 포장 여부에 따른 냉동 참취의 이 화학적 및 관능적 품질변화는 Table 3에 나타내었다. 중량 손실 측면에서는 충수 포장 처리구가 비충수 처리에 비하 여 다소 높은 감량을 초래하였으며, 특히 물에서 데친 참 취에서 충수 포장 여부에 따른 중량 손실의 차이가 관찰되 었다(p<0.05). 이는 참취의 수분함량에 영향을 미치고 있는 데, 물에서 대친 참취의 경우 충수 포장 여부에 따른 수분 함량에 차이가 관찰되지 않은 반면, 설탕물 처리구의 경우 충수 포장 처리구의 수분함량이 89.7%로 미충수 처리구의 91.5%보다 낮은 수분함량을 보였다(p<0.05). 참취의 전단 력은 충수 포장 처리구에서 다소 높은 경향을 보였지만, 모든 처리구간의 차이는 인정되지 않았으며, 참취의 색도 또한 포장 처리에 따른 영향은 발견되지 않았다.

관능검사 결과 당수를 충수하지 않은 처리구의 경우 외 형에서 다소 낮은 점수를 얻은 반면, 충수 포장 처리구는 3.56-3.90으로 다소 높은 점수가 부여되었다. 색도는 관능 적인 차이는 관찰되지 않은 반면, 이취 측면에서 물을 충 수한 경우 다소 높은 이취가 느껴지는 문제점이 제시되었 다. 조직감 측면에서도 물과 당수 데치기 처리구간에는 충 수 포장 여부에 따라 다소 상이한 강도가 관찰되었다. 전 반적으로 기호도는 충수 처리구가 미충수 처리구부다 다소 높은 특성을 보였으며, 특히 당수를 충수 포장하는 경우 가장 높은 기호도가 관찰되었다.

결국 충수 포장은 물과 당수를 활용하는 경우 상이한 결 과가 관찰되는데, 이화학적 특성에서 관찰된 중량손실 및 수 분함량의 차이는 취나물의 해동 후 관능적 기호도 측면에서 는 오히려 긍정적인 결과를 야기하는 것으로 판단되었다. 특 히 미충수 처리구에 의한 높은 수분함량은 데치기와 냉동공 정에 의한 참취의 식감에 부정적인 영향을 야기하는 반면, 충수 처리는 이러한 문제점을 해결하는데 바람직하다고 판 단되었고, 따라서 충수 포장의 경우 물보다는 당수를 사용하 였을 때 소비자 기호도를 높일 수 있을 것으로 기대되었다.

냉동 참취의 해동 방법별 품질 변화는 Table 4에 나타내 었다. 앞서 수행된 공정 분석 결과 참취의 이화학적 특성 변화는 실제 관능적 특성과는 다소 차이들을 보였고, 특히 소비자 기호도 측면에서 참취의 색도, 조직감 및 이취가 전 반적인 기호도에 영향을 미치는 인자로 평가되었다. 냉동 농산물의 특성상 해동 후 조직이 물러지거나 혹은 질겨지는 현상을 억제하기 위한 수단으로는 원료에서 최종 해동 단계 에 거쳐 수분이 제공될 수 있는 환경 유지가 중요할 것으로 기대되었다. 본 연구에서는 최종 단계에서 수분을 공급하여 조직을 복원할 수 있는 방안 마련을 위하여 충수 포장한 참 취를 포장지 내부(IP) 및 포장지를 제거한 후(WP) 유수해동 하여 냉동하지 않은 대조구와의 품질 비교를 실시하였다. IP 처리구는 대조구와 유사한 색도를 보인 반면, 수분 손실 이 대조구보다 다소 높고, 전단력이 다소 낮은 경향을 보인 반면, WP 처리구는 이화학적 특성이 대조구와 유사한 수치 를 보여주었다. 반면, 해동 방법에 따른 이화학적 특성 변화 는 각 처리구간의 차이가 인정되지 않았다.

관능평가 결과, 처리구의 이취 측면에서 다소 차이를 보 였는데, WP 처리구는 대조구와 유사한 낮은 이취 강도를 보인 반면, IP에서는 이보다 다소 높은 이취 수치를 보였 다. 이는 제품의 최종 소비자 기호도에도 영향을 미칠 것 으로 판단되는데, 이는 IP와 WP 해동 과정에서 당 농도에 의한 수분 이동 현상 차이에 의한 것으로 판단된다. 즉, 데치기 과정에서 1% 당수 처리를 실시하여 참취의 조직 내부에는 일부 당이 축적되지만, 그 농도는 데치기 용액 조성에 비하여 다소 낮은 함량일 것으로 예측된다. 반면 냉동 과정에서 당수를 함께 포장한 결과, 해동 과정에서는 외부 당수의 용해과정에서 이들이 삼투압을 야기하여 참취 조직으로부터 수분을 이탈시켰을 가능성이 있으며, 이 과 정에서 참취의 쓴맛 성분이 축적되는 결과를 초래한 반면, 포장지 제거 후 해동하는 과정에서는 참취와 물간의 당 농 도차에 기인하여 수분이 참취 조직으로 일부 침투하였고, 그 결과 쓴맛 성분의 희석 효과로 이취를 저하시킨 것으로 판단되었다. 본 연구에서는 냉동 참취용 처리 공정에 초점 을 맞추었기에, 냉동에 의한 참취의 쓴맛 발현 원인을 규 명할 수 없었지만, 본 연구 결과는 냉동 참취의 가공 처리 및 해동 방안에 대한 최적 처리 공정 확립을 위한 자료로 활용이 가능할 것으로 기대되었다.