Food Engineering Progress

Korean Society for Food Engineering

2020; 24(4):276-284

pISSN: 1226-4768, eISSN: 2288-1247

DOI: https://doi.org/10.13050/foodengprog.2020.24.4.276

Article

반응표면분석법을 이용한 쌀 소재 활용 볼 어묵의 제조조건 최적화

라하나, 박사라, 조용식, 황영, 장현욱, 김경미*

Optimizing of Eomuk Manufacturing Condition Utilizing Rice Material Using Response Surface Methodology

Ha-Na Ra, Sa-Ra Park, Yong-Sik Cho, Young Hwang, Hyun-Wook Jang, Kyung-Mi Kim*

농촌진흥청 국립농업과학원 농식품자원부 발효가공식품과

Fermented & Processed Food Science Division, Department of Agrofood Resources, National Institute of Agricultural Sciences, Rural Development Administration

^*Corresponding author: Kyung-Mi Kim, Fermented & Processed Food Science Division, Department of Agrofood Resources, National Institute of Agricultural Sciences, Rural Development Administration, 166 Nongsaengmyeong-ro, Iseo-myeon, Wanju, Jellabuk-do, 55365, Korea Tel: +08-63-238-3631; Fax:+08-63-238-3843 E-mail: kimkm@korea.kr

Received: Oct 8, 2020; Revised: Oct 27, 2020; Accepted: Nov 2, 2020

Abstract

The purpose of this study is to optimize the rice starch and rice protein content ratio for the replacement of fish paste in eomuk using a response surface methodology. The experiment was designed based on the independent variables. The rice starch content (X₁: 10, 20, 30%) and rice protein content (X₂: 1, 3, 5%) were examined, along with the viscosity (Y₁), color (Y₂: L, Y₃: a, Y₄: b), and sensory evaluation of the dough (Y₅: Color, Y₆: Flavor, Y₇: Off flavor, Y₈: Taste, Y₉: Hardness, Y₁₀: Cohesiveness, Y₁₁: Springiness, Y₁₂: Chewiness, Y₁₃: Overall acceptance), with the results being set as dependent variables. The p value of Y₁, Y₂, Y₅, Y₇, Y₉, Y₁₀, Y₁₁, Y₁₂, and Y₁₃ showed a level of <0.05 excluding Y₆ and Y₈. R² value was high at 0.80-0.95 so that these rice starch and rice protein contents were significantly affected in terms of the quality and sensory preference of eomuk; therefore, the optimal conditions of X₁ and X₂ were 19.99% and 2.91%, respectively. Under these optimal conditions, the predicted values of acceptance were Y₅ (5.44), Y₇ (5.36), Y₉ (5.22), Y₁₀ (5.46), and Y₁₃ (6.11). These results will be the basis for building a method for obtaining a rice material. Also, they are expected to promote rice consumption through the development of processed foods using rice material.

Keywords: rice protein; ball-eomuk; sensory characteristics; manufacturing condition; optimization

서 론

사회·문화적인 변화에 따라 주거형태가 다양해졌고, 현대 인의 삶에 맞는 새로운 식생활 수요를 충족시켜줄 수 있는 식품산업의 발전이 이루어지고 있다. 대표적으로 2000년 이후 HMR 시장이 급격히 성장하였으며, 채식인구가 증가 하면서 단백질을 보충할 수 있는 식물성 식품소재의 개발 과 활용을 위한 연구들이 보고되고 있다(Chung & Lee, 1996). 식물성 단백질은 주로 콩이나 밀에서 추출하는 경 우가 많지만, 알레르기 발생의 위험이 있어 항원성이 낮은 식품으로 쌀이나 미강에서 단백질을 얻기 위한 연구들이 진행되고 있다(Kwon & Lee, 2013;Ra et al., 2019). 이와 같이 쌀에서 식물성 단백질 소재를 추출하는 것은 불용성 글루테닌 함량이 높아 용해성이 낮고, 추출효율이 낮은 문 제가 있어(Zhang et al., 2018) 쌀 단백질의 추출률을 높이 고, 용해성을 증진시키기 위한 초음파 및 초고압처리를 병 행하기도 하며(Zhang et al., 2018;Ra et al., 2019), 쌀의 주요성분인 전분과 쌀 단백질을 동시에 추출하는 방법을 연구하고 있다(Souza et al., 2016). 쌀에서 추출한 전분이 나 단백질을 소재로 이용한 가공식품의 개발은 대량의 재 고미를 효과적으로 소비하는 방안이 될 수 있으며, 곡물 자체를 이용하는 떡류(Kim et al., 2019), 제과·제빵류(Lee & Lee, 2006;We et al., 2011) 및 음료(Shin et al., 2016) 등으로 한정적이었던 식품의 종류를 다양화할 수 있을 것 으로 판단된다. 하지만 쌀에서 얻은 소재를 이용하여 가공 식품을 개발하고, 활용하는 연구는 부족한 실정이다.

어묵은 주원료가 되는 연육을 이용하여 염용성 단백질인 액토미오신(actomyosin)을 용출시키기 위해 2-3%의 식염을 가해 반죽한 후 가열하여 그물망 구조로 결합되도록 하는 식품이다(Kwon & Lee, 2013). 어묵 제조를 위한 연육은 보통 혼합어육을 사용하고, 어육의 종류나 신선도에 따라 품질이 달라지기 때문에 가공비나 재료비의 비중이 크다. 반면에, 별다른 조리과정 없이 즉시 섭취할 수 있다는 장 점이 있으며, 다양한 부원료의 배합이 가능하기 때문에 팽 이버섯(Koo et al., 2001), 양파 추출물(Park et al., 2004), 홍어(Cho & Kim, 2011), 미더덕(Choi et al., 2012), 홍게 분말(Kim et al., 2016), 복어(Ahn et al., 2019) 등을 첨가 한 어묵의 고품질화 연구들이 수행되어왔다. 또한, 쌀가루 를 첨가한 어묵의 품질연구(Kwon & Lee, 2013)와 쌀 어 묵 제조에 적합한 쌀 품종을 선정하기 위한 연구(Kim et al., 2020) 등과 같이 쌀 자체를 이용하여 기본 반죽을 대 체하는 방안들이 제안되고 있다. 어묵은 연육 다음으로 전 분이 사용되는데 수분을 흡수하여 팽윤 및 호화된 전분이 보관과정 중 발생하는 이수현상을 방지하여 품질을 유지시 킬 수 있으며 겔을 형성하기 때문에 탄력성을 부여하는 역 할을 한다(Han & Lee, 2014). 따라서, 어묵의 가공형태나 공정에 적합한 전분의 첨가량을 설정하는 것이 중요하며, 전분 이외의 단백질과 같은 쌀 소재를 이용하여 연육을 대 체한 어묵 제조 가능성을 검토하고자 하였다. 이에 본 연 구에서는 쌀에서 전분과 단백질을 추출하는 방법을 구축하 고, 반응표면분석법(response surface methodology: RSM)을 이용하여 쌀 전분과 쌀 단백질 첨가에 따른 어묵제조 배합 비율을 최적화하고 미세구조 측정을 통해 어묵의 겔 형성 과 구조적인 특성을 파악하고자 하였다.

재료 및 방법

실험재료

어묵 제조를 위해 사용된 재료는 명태살(생생무역, Busan, Korea), 새우(비비수산, Busan, Korea), 계란흰자(풀 무원, Chungbuk, Korea), 소금(한주소금, Ulsan, Korea), 양 파와 당근으로 전북 전주시 소재 마트에서 구매하여 사용 하였다. 어묵제조를 위한 쌀 소재로 재고미에서 전분과 단백질을 추출하였으며, Souza et al. (2016)의 연구방법을 참고하여 쌀 전분과 단백질을 동시에 추출하였다(Fig. 1). 탈지한 쌀 1 kg에 0.2% NaOH (Daejung, Gyeong-gi, Korea) 를 1.5 kg 넣어 1시간 동안 교반하였고, 8,000 rpm에서 10 분간 원심분리한 후, 상등액은 단백질 회수, 침전물은 전분 회수를 위해 사용하였다. 상등액은 0.1M-HCl (Daejung, Gyeonggi, Korea)로 단백질 등전점(pH 4.5)을 맞추어 원심 분리(8,000 rpm, 10분)하여 침전된 단백질을 회수하였다. 침전물은 0.2% NaOH로 여러 번 수세하여 단백질을 제거 하였고, 회수된 단백질과 전분은 모두 중화한 뒤, 3회 이 상 수세하여 동결건조하였다.

Fig. 1. Process for rice starch and rice protein extraction.

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실험계획

쌀 소재를 활용한 어묵의 제조조건 최적화를 위해 실험 디자인은 Minitab (16.0 ver., MINITAB, State College. PA, USA)프로그램으로 반응표면분석법(Response surface methodology: RSM)을 이용하였다. 어묵제조를 위해 쌀 전 분과 단백질의 배합비율을 최적화하기 위해 실험계획은 중 심합성법(Central Composite Design; CCD)을 이용하였다. 쌀 전분(10, 20, 30%)과 쌀 단백질(1, 3, 5%)을 독립변수로 설정하였으며, -1, 0, +1로 부호화하여 각각의 조건을 랜덤 화 하였다(Table 1). 종속변수는 점도(Y₁), 색도(Y₂: L, Y₃: a, Y₄: b), 관능평가(Y₅: Color, Y₆: Flavor, Y₇: Off flavor, Y₈: Taste, Y₉: Hardness, Y₁₀: Cohesiveness, Y₁₁: Springiness, Y₁₂: Chewiness, Y₁₃: Overall acceptance)로 설정하였다.

Table 1. Experimental design of ingredients ratio for ball-eomuk manufacturing

No.¹⁾	X₁ (Rice starch, %)²⁾	X₂ (Rice protein, %)
1	20(0)	5(+1)
2	30(+1)	3(0)
3	10(-1)	3(0)
4	10(-1)	5(+1)
5	20(0)	3(0)
6	30(+1)	5(+1)
7	20(0)	3(0)
8	30(+1)	1(-1)
9	10(-1)	1(-1)
10	20(0)	3(0)
11	20(0)	1(-1)

¹⁾The number of experiment conditions by central composite design for manufacture.

²⁾X₁: Rice starch (%) and coded level, X₂: Rice protein (%) and coded level.

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쌀 전분 및 쌀 단백질 첨가 볼 어묵 제조

실험계획에 따른 볼 어묵의 제조 배합비는 Table 2와 같 다. 쌀 전분과 단백질로 대체된 중량만큼 혼합연육 함량 을 조절하였고, 이외의 달걀흰자 60 g, 소금 2 g, 양파와 당근 혼합채소는 30 g씩 동일하게 배합하였다. 혼합연육 은 명태살과 새우살을 넣고, 믹서기(HMF-3000S, Hanil, Seoul, Korea)로 갈아 소금을 먼저 혼합하여 1분간 치대고, 남은 재료를 모두 넣어 9분간 반죽기(KitchenAid K5SS, Beton Harbor, MI, USA)로 치댄다. 반죽은 중량을 기준으 로 15 g이었으며, 지름 3.0-3.5 cm의 볼(ball)형태로 성형하 여 30분간 스팀 처리하였다.

Table 2. Ingredients of ball-eomuk manufacturing

No.¹⁾	Pastes			Egg white (g)	Salt (g)	Onion and carrot (g)
	Fish and shrimp (g)²⁾	Rice starch (g)	Rice protein (g)
	1	231	61.6				15.4	60	2	30
2	206.4	92.4	9.2	60	2	30
3	268	30.8	9.2	60	2	30
4	261.8	30.8	15.4	60	2	30
5	237.2	61.6	9.2	60	2	30
6	200.2	92.4	15.4	60	2	30
7	237.2	61.6	9.2	60	2	30
8	212.5	92.4	3.1	60	2	30
9	274.1	30.8	3.1	60	2	30
10	237.2	61.6	9.2	60	2	30
11	243.3	61.6	3.1	60	2	30

¹⁾Experiment conditions, refered to <Table 1>.

²⁾Pollack : shrimp (2:1)

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볼 어묵의 점도 및 색도

점도는 어묵반죽을 비커에 50 g씩 평평하게 담아 점도계 (US/RVDV-11 Viscometer, Brookfield, Middleboro, MA, USA)를 이용하여 spindle No. 7을 사용하여 30 rpm으로 측정하였다. 색도는 어묵을 절단한 뒤 단면을 색차계 (Huterlab, US/Ultrascan PRO. CMS-35S, USA)를 사용하 여 L (lightness), a (redness), b (yellowness)값을 측정하였 으며, 표준 백색판은 L값은 95.75, a값은 0.15, b값은 2.82 였다.

볼 어묵의 기호도 검사

볼 어묵의 기호도는 척도에 대한 이해와 특성강도에 대 한 평가가 가능한 훈련된 패널 15명을 대상으로 하였다. 색, 향, 이취, 맛, 조직감(경도, 응집성, 탄력성, 씹힘성) 및 전반적인 기호도 항목에 대해 9점 척도법(Hedonic scale)으 로 평가하였다. 시료와 시료 사이에는 반드시 물로 입안을 헹구도록 하여 전 시료에 의한 영향이 미치지 않도록 하였 다. 기호도는 “매우 좋음”이 9점, “매우 좋지 않음”을 1점 으로 평가하였다.

볼 어묵의 미세구조 (SEM)

쌀 전분과 단백질을 이용하여 연육을 대체한 어묵의 구조 적인 특징을 관찰하여 조직감의 특성을 이해하기 위해 미세 구조를 분석하였다. 시료의 미세구조는 scanning electron microscope (JSM-6010LA, JEOL, Tokyo, Japan)를 이용하여 관찰하였다. 미세구조 분석을 위해 어묵은 가로, 세로, 높이 1 cm로 슬라이스하여 동결건조하였으며, aluminium stubs에 시료 양 끝을 carbon 테이프로 고정하였다. 그 후 goldpalladium으로 10-30 mm의 두께로 코팅하여 accelerating voltage 15 kV에서 500배의 배율로 관찰하였다.

통계처리

기호도를 제외한 실험은 3회 반복하여 실시하였으며, 실 험으로부터 얻은 결과는 SPSS (Statistical Package for Social Sciences, SPSS Ins., Chicago IL, USA) software를 이용하여 평균±표준편차로 나타내었고, 시료 간의 유의성 검증은 Duncan's multiple range test에 의해 p<0.05 수준에 서 유의적 차이를 검증하였다. 반응표면분석(Responce surface methodology: RSM)을 위해 Minitab (16.0 ver., MINITAB, Pennsylvania, USA)을 이용하였으며, 종속변수 에 대한 이차 회귀식을 도출하여 최적 조건을 설정하였다.

결과 및 고찰

볼 어묵의 점도 및 색도

반죽의 점도(Y₁)와 어묵의 색도(Y₂: L, Y₃: a, Y₄: b) 측 정결과는 Table 3과 같다. 반죽의 점도는 No. 6 (Rice starch 30% : rice protein 5%)이 가장 높은 값을 나타냈다. Chung & Lee (1996)의 연구에서 콩, 우유, 밀 글루텐과 같은 식물성 단백질에 결합된 수분은 겔 형성에 영향을 미 치며, 단백질과 결합된 수분이 적을수록 수리미(Surimi)의 겔 강도는 높아지는 것으로 보고된 바 있다. 본 연구에서 혼합연육을 대체하여 쌀 전분과 쌀 단백질을 첨가함에 따 라 반죽의 수분함량이 낮아져 겔 형성에 영향을 미치면서 반죽의 점도는 강하게 측정된 것으로 판단되었다. 어묵의 색도 중 L값(Y₂)은 No. 9 (Rice starch 10% : rice protein 1%)와 No. 11 (Rice starch 20% : rice protein 1%)이 각 각 53.13, 53.18로 유의적으로 높게 측정되었으며(p<0.05), 쌀 단백질 함량이 증가할수록 L값이 감소하는 결과를 보 였다. 어묵의 a값(Y₃)과 b값(Y₄)은 각각 2.03-3.48, 9.74- 12.86으로 쌀 전분과 단백질 첨가량이 가장 많은 No. 6 (Rice starch 30% : rice protein 5%)이 가장 높게 나타냈 다. 쌀 단백질의 함량이 어묵의 색도에 영향을 미치는 것 으로 보이며, 쌀 단백질 함량이 많을수록 고유의 색이 발 현되면서 어묵의 명도가 낮아지는 것으로 판단되었다. Cho & Kim (2011)의 연구에서도 홍어분말 첨가량(5%)이 증가 함에 따라 명도는 유의적으로 감소하고, a값 및 b값은 증 가하는 결과를 보였다. 복어 수리미로 제조한 어묵(Ahn et al., 2019)의 색도 측정결과에서도 수리미의 복어 첨가량이 증가할수록 L값이 감소하는 결과를 보여 부재료로 첨가되 는 식품의 색이 어묵의 색도에 영향을 미치는 것으로 판단 되었다.

Table 3. Viscosity of paste and color of ball-eomuk with the experimental design

No.¹⁾	Responses
	Viscosity (Y₁) cP	Color
		L (Y₂)	a (Y₃)	b (Y₄)
		1	14,867±1,262^d2)	47.73±0.45^c	3.35±0.50^ab	12.32±0.31^bc
	2	33,834±2,090^b	48.09±0.46^c	2.03±0.19^e	12.17±0.31^bc
3	7,567±398^fg	50.33±0.74^b	2.71±0.35^bcd	12.04±0.21^c
4	8,133±4,759^fg	47.92±1.16^c	3.14±0.42^abc	12.50±0.13^b
5	11,634±725^e	49.94±0.56^b	2.82±0.17^bcd	12.07±0.18^c
6	42,609±1,434^a	42.12±0.78^d	3.48±0.58^a	12.86±0.12^a
7	11,600±288^e	49.90±0.36^b	3.19±0.26^abc	12.06±0.30^c
8	25,367±3532^c	50.02±0.40^b	2.94±0.53^bcd	11.10±0.30^d
9	5,567±127^g	53.13±0.67^a	2.10±0.33^e	9.74±0.43^e
10	12,300±296^de	47.73±0.45^c	3.05±0.53^abc	12.05±0.20^c
11	10,467±456^ef	53.18±0.31^a	2.53±0.36^de	10.80±0.32^d

¹⁾The number of experiment conditions by central composite design for manufacture.

²⁾All values are mean±SD.

^a-gMeans with different superscripts in the same column are significantly different at p<0.05 by Duncan’s multiple range test.

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반죽의 점도와 색도에 대한 회귀분석 결과는 Table 4와 같다. 반죽의 점도(Y₁)는 p-value가 0.005로 나타냈으며 (p<0.01), R²값이 0.93으로 매우 높은 결과를 보였다. 색도 L값(Y₂)과 b값(Y₄)의 p-value는 각각 0.053, 0.024로 유의적 결과를 보였으나, R²값이 0.83, 0.75으로 나타나 b값(Y₄)은 쌀 전분 및 단백질 배합비율 최적화를 위한 model에서 제 외하였다. 어묵의 점도와 L값에 대한 반응표면도는 Fig. 2 에 제시하였다. 쌀 전분과 쌀 단백질 함량이 증가할수록 점도가 증가하였으며, L값은 쌀 단백질 함량이 증가할수록 명도가 낮아지는 결과를 보였다.

Table 4. Regression analysis on the viscosity of paste and color of ball-eomuk

Response	Model	F-value	p value	R²	Polynomial equation
Viscosity (Y₁)	Quadratic	15.02	0.005	0.93¹⁾	18609 – 1453A²⁾ – 3887B + 51.2A² + 307B²– 183AB
L(Y₂)	Quadratic	4.88	0.053	0.83	53.63 + 0.053A – 0.98B – 0.00277A² + 0.058B² – 0.0336AB
a (Y₃)	Quadratic	2.39	0.181	0.70	0.60 + 0.1728A + 0.231B – 0.00359A² + 0.0108B² - 0.00625AB
b (Y₄)	Quadratic	7.25	0.024	0.75	8.07 + 0.1396A + 1.151B – 0.00177A² – 0.0806B² – 0.0125AB

¹⁾0≤R²≤1, close to 1 indicates regression line fits the model.

²⁾A: Rice starch content (X₁), B: Rice protein content (X₂)

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Fig. 2. Response surface plot of viscosity (Y₁) and L value (Y₂) according to the starch contents (%) and rice protein contents (%).

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볼 어묵의 기호도 검사

쌀 전분 및 단백질 첨가량에 따른 어묵의 관능적 기호도 (Y_5-13)를 평가하였다(Table 5). 색(Y₅)의 기호도는 시료 간 의 차이를 보이지 않았으며, 향(Y₆)은 5번 및 7번 시료가 5.73, 5.55로 가장 높은 기호도를 보였다(p<0.05). 경도(Y₉) 에 대한 기호도는 쌀 전분의 대체비율이 높을 때 3.45- 3.82점으로 평가되어 쌀 전분 함량이 증가함에 따라 반죽 의 점도가 증가하고, 이는 어묵의 경도를 단단하게 하여 기호도가 낮아지는 것으로 판단되었다. 어묵의 탄력성(Y₁₁) 과 씹힘성(Y₁₂)은 중심점(Rice starch 20% : rice protein 3%)에 해당하는 No. 5, 7, 10 시료의 기호도가 높았으며, 전반적인 기호도(Y₁₃)는 쌀 단백질 대체비율이 높은 시료 가 5점 미만으로 낮은 기호도를 보였다. 전분은 보관과정 중 발생하는 이수현상을 방지하여 품질을 유지시킬 수 있 으며, 겔을 형성하기 때문에 탄력성을 부여하는 역할을 하 는 것으로 보고된 바 있다(Han & Lee, 2014). 하지만 본 연구에서는 어묵의 경도를 증가시키는 요인으로 작용하여 No. 2, 6, 8 시료의 조직감 특성과 전반적인 기호도가 낮 게 평가되었다. Kim et al. (2020)의 연구에서 품종별 쌀가 루를 첨가한 어묵의 품질을 평가하였으며, 20명을 대상으 로 7점 척도를 이용한 기호도 검사 결과 4.50-5.30점의 분 포로 ‘약간 좋다’수준의 기호도를 보였다. 반면에 본 연구 에서는 쌀 전분과 쌀 단백질의 첨가비율에 따라 전반적인 기호도가 3.64(약간 싫다)-6.64(약간 좋다)점의 넓은 분포를 보여 쌀 전분과 쌀 단백질 함량이 소비자의 기호도에 미치 는 영향이 큰 것으로 판단되었다. 이는 소비자의 기호도를 저하하지 않는 쌀 전분과 쌀 단백질의 적절한 배합비율이 중요하며, 본 연구를 통해 쌀 전분과 쌀 단백질의 적절한 사용량을 제안하는 것은 쌀소재 활용 어묵의 제조조건을 설정하는 기초자료가 될 수 있을 것으로 판단되었다.

Table 5. Acceptance test of ball-eomuk with the experimental design

No.¹⁾	Responses
	Color (Y₅)	Flavor (Y₆)	Off- flavor (Y₇)	Taste (Y₈)	Hardness (Y₉)	Cohesiveness (Y₁₀)	Springiness (Y₁₁)	Chewiness (Y₁₂)	Overall acceptance (Y₁₃)
	1	5.00±0.63^ns2)	3.91±0.94^c	4.09±1.30^bcd	4.00±1.00^bc	3.27±0.65^d	4.09±0.54^ab	4.09±0.70^abc	4.36±1.03^ab	4.09±0.70^cd
2	4.27±1.01	4.27±0.90^bc	3.00±0.89^d	4.09±0.70^bc	3.45±1.13^d	3.64±1.29^b	3.27±0.79^c	3.55±1.21^b	3.64±0.92^d
3	4.82±1.17	4.45±0.82^bc	3.36±1.69^d	4.45±1.21^bc	5.27±1.19^ab	4.18±0.98^ab	4.91±1.30^a	4.36±1.12^ab	4.55±0.93^cd
4	4.64±1.03	4.09±0.70^bc	3.64±1.29^cd	4.55±1.75^bc	4.55±0.04^bc	4.45±1.13^ab	4.55±1.04^ab	4.18±0.98^ab	4.09±1.22^cd
5	5.73±0.90	5.73±1.01^a	5.36±0.81^a	5.18±1.25^ab	5.36±1.50^ab	5.18±1.40^a	5.09±1.22^a	5.09±1.14^a	6.64±1.29^a
6	4.55±1.51	4.45±1.04^bc	3.18±0.87^d	3.36±1.86^c	4.18±1.40^cd	3.82±0.87^b	3.64±1.50^bc	3.64±1.63^b	4.64±0.92^cd
7	5.18±0.87	5.55±1.13^a	5.18±1.66^ab	5.91±1.22^a	5.73±1.01^a	5.18±1.08^a	4.64±0.67^ab	5.09±0.94^a	6.00±1.34^ab
8	4.82±0.87	5.00±1.18^ab	4.64±0.92^abc	4.00±1.26^bc	3.82±0.87^cd	3.64±1.12^b	3.64±0.92^bc	3.36±1.03^b	4.00±1.00^d
9	5.00±1.00	4.82±0.87^abc	4.09±1.51^bcd	5.09±1.04^ab	4.73±1.10^abc	4.36±0.81^ab	5.00±1.10^a	4.00±1.10^ab	5.09±1.22^bc
10	5.45±0.93	4.91±1.04^ab	5.36±1.57^a	4.91±1.30^ab	5.27±1.19^ab	5.09±1.30^a	5.09±1.22^a	5.00±1.00^a	5.91±1.14^ab
11	5.27±1.10	4.91±1.04^ab	4.82±1.17^abc	4.27±0.79^bc	4.55±1.21^bc	4.45±1.51^ab	4.27±1.35^abc	4.27±1.19^ab	5.09±1.22^bc

¹⁾The number of experiment conditions by central composite design for manufacture.

²⁾All values are mean±SD.

^a-dMeans with different superscripts in the same column are significantly different at p<0.05 by Duncan’s multiple range test.

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관능적 기호도의 회귀분석 결과는 Table 6에 나타내었다. 색(Y₅), 이취(Y₇), 경도(Y₉), 점착성(Y₁₀), 탄력성(Y₁₁), 씹힘 성(Y₁₂) 및 전반적인 기호도(Y₁₃)의 p값이 <0.05의 수준으 로 나타나 어묵제조를 위한 배합비율에 따라 기호도에 차 이를 보였다. 향(Y₆)과 맛(Y₈)의 기호도를 제외한 관능적 특성 항목의 R²값도 0.88-0.95로 높게 분석되었다. 어묵의 기호도 검사 결과의 반응표면도는 Fig. 3에 제시하였다. 모 든 관능적 특성 항목의 기호도는 쌀 전분 함량이 20%일 때 가장 높게 평가되었으며 쌀 단백질 첨가비율 3%까지 기호도가 증가하다가 3% 이상일 때 다시 감소하는 결과를 보였다.

Table 6. Regression analysis on the acceptance test of ball-eomuk

Response	Model	F-value	Prob<F	R²	Polynomial equation
Color (Y₅)	Quadratic	9.13	0.015	0.90¹⁾	3.209 + 0.2172A²⁾ + 0.127B – 0.005612A²– 0.0355B² + 0.00113AB
Flavor (Y₆)	Quadratic	4.16	0.072	0.8	2.726 + 0.2193A + 0.376B – 0.00533A² – 0.0982B²+ 0.00225AB
Off flavor (Y₇)	Quadratic	11.31	0.009	0.91	-0.669 + 0.5239A + 0.518B – 0.01180A² – 0.0750B² – 0.01262AB
Taste (Y₈)	Quadratic	2.66	0.153	0.72	3.00 + 0.161A + 0.727B – 0.00472A² – 0.1334B²– 0.0012AB
Hardness (Y₉)	Quadratic	22.62	0.002	0.95	2.834 + 0.2115A + 0.617B – 0.00676A² – 0.1276B²+ 0.00675AB
Cohesiveness (Y₁₀)	Quadratic	7.38	0.023	0.88	2.044 + 0.2426A + 0.543B – 0.00661A² – 0.0968B² + 0.00112AB
Springiness (Y₁₁)	Quadratic	22.46	0.002	0.95	4.033 + 0.0961A + 0.358B – 0.004191A² – 0.0857B² + 0.00563AB
Chewiness (Y₁₂)	Quadratic	8.42	0.018	0.89	3.496 + 0.1566A + 0.219B – 0.00585A² – 0.0866B² + 0.01375AB
Overall acceptance (Y₁₃)	Quadratic	9.53	0.014	0.9	1.66 + 0.3923A + 0.501B – 0.01146A²– 0.1691B² + 0.0200AB

¹⁾0≤R²≤1, close to 1 indicates regression line fits the model.

²⁾A: Rice starch content (X₁), B: Rice protein content (X₂)

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Fig. 3. Response surface plot of acceptance test (Y₅-Y₁₃) according to the starch contents (%) and rice protein contents (%)

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볼 어묵의 미세구조

쌀 전분과 단백질 활용 볼 어묵의 구조적인 특징을 관찰 하기 위한 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope) 분석 결과는 Fig. 4와 같다. 쌀 전분함량이 30%로 높은 시료의(No. 2, 6, 8) 표면은 기공의 생성이 적고, 상대적으 로 매끄러운 것을 관찰 할 수 있었다. 반죽의 점도(Y₁)값 도 전분함량이 증가할수록 높은 결과를 보여 어육을 대체 한 전분의 가교결합에 의해 겔 강도가 강한 어묵제조가 가 능하였을 것으로 판단되었다. 반면에, 쌀 단백질함량이 높 은 시료는 기공이 크고, 표면이 거친 느낌이 관찰되어 겔 강도가 낮을 것으로 예상되었다. 미세구조 분석을 통해 쌀 전분과 쌀 단백질의 첨가에 따라 어묵의 조직감 특성이 달 라질 수 있음을 확인하였으며, 추가적인 연구를 통해 어묵 의 조직감에 미치는 영향을 확인할 필요가 있을 것으로 판 단되었다. 연육을 함유하는 스낵(Chae et al., 2019) 및 어 묵(Cha et al., 2020) 연구에서 미세구조와 겔 강도를 측정 한 결과, 단백질의 변성, 정제의 정도, myosin 함량 등의 요인들이 겔 강도에 영향을 미치는 것으로 보고된 바 있다. 본 연구에서는 연육을 쌀 단백질로 일부 대체함에 따라 염 용성 단백질인 액토미오신(actomyosin) 함량이 감소하고, 어묵을 제조하는 과정에서 단백질의 변성이 발생하여 겔의 형성에 영향을 미쳤을 것으로 예상하였으나, 쌀 전분의 대 체비율이 높아 어묵의 조직감을 형성하는데 상쇄적인 작용 이 발생하였을 것으로 판단되었다.

Fig. 4. The microstructure (×500) of the ball-eomuk according to the starch contents and rice protein contents. ¹⁾Refered to Table 1.

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볼 어묵제조를 위한 제조조건 최적화

반응표면분석 결과에 따라 최적화된 쌀 전분 및 단백질 배합비율은 Table 7과 같다. 어묵제조를 위해 연육을 대체 한 쌀 전분 및 단백질 첨가비율은 각각 19.99%, 2.91%로 조사되었다. 쌀 전분과 쌀 단백질의 연육 대체비율을 최적 조건으로 배합할 때, 예측되는 반죽의 점도와 색도 L값은 각각 11999 cP 및 49.27로 나타났으며, 어묵의 기호도는 색 5.44, 향 5.36, 이취 5.22, 경도 5.46 및 전반적인 기호 도는 6.11점으로 보통 이상의 기호도를 보일 것으로 예측 되었다. 따라서, 쌀 전분과 쌀 단백질의 연육 대체비율 최 적화를 통해 적절한 어묵의 겔 강도를 형성하는 고품질의 어묵개발을 위한 기초자료가 될 것으로 판단되었다.

Table 7. Variables for optimization of ball-eomuk manufacturing condition

Constraints name			Goal	Numerical optimization
Independent variables	Rice starch (X₁)		In range	19.99
Independent variables	Rice protein (X₂)		In range	2.91
Responses (dependent variables)	Viscosity (Y₁)		In range	11,999
	L value (Y₂)		In range	49.27
	Sensory preference	Color (Y₅)	Maximize	5.44
		Flavor (Y₆)	Maximize	5.36
		Off flavor (Y₇)	Maximize	5.22
		Hardness (Y₉)	Maximize	5.46
		Cohesiveness (Y₁₀)	Maximize	5.08
		Springiness (Y₁₁)	Maximize	4.92
		Chewiness (Y₁₂)	Maximize	4.99
		Overall acceptance (Y₁₃)	Maximize	6.11

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요 약

본 연구에서는 쌀 소재 활용을 위해 어묵의 연육을 쌀 전분 및 단백질로 대체한 배합비율을 최적화하여 제조조건 을 확립하고자 하였다. 이를 위해 반응표면분석법을 이용 하여 쌀 전분(X₁; 10, 20, 30%) 및 쌀 단백질(X₂: 1, 3, 5%)을 독립변수로 설정하였으며, 반죽의 점도(Y₁), 색도 (Y₂: L, Y₃: a, Y₄: b), 관능평가(Y₅: Color, Y₆: Flavor, Y₇: Off flavor, Y₈: Taste, Y₉: Hardness, Y₁₀: Cohesiveness, Y₁₁: Springiness, Y₁₂: Chewiness, Y₁₃: Overall acceptance) 결과 를 종속변수로 설정하였다. Y₁, Y₂, Y₅, Y₇, Y₉, Y₁₀, Y₁₁, Y₁₂ 및 Y₁₃의 p값이 <0.05 수준이며, R²값이 0.88-0.95로 높게 나타나 쌀 전분과 쌀 단백질의 함량에 따라 유의적인 영향을 미치는 것으로 판단되었다. 쌀 전분과 쌀 단백질의 배합비율을 최적화한 결과, 쌀 전분 19.99%, 쌀 단백질 2.91%의 배합비율이 어묵제조를 위한 최적조건인 것으로 나타났으며, 최적조건에 따라 제조된 어묵의 기호도는 색 5.44, 향 5.36, 이취 5.22, 경도 5.46, 전반적인 기호도 6.11 점으로 보통 이상의 기호도를 보일 것으로 예측되었다. 이 와 같은 결과는 쌀 소재를 얻기 위한 방법을 구축하는데 기초자료가 될 것이며, 쌀 소재를 이용한 가공식품의 개발 로 쌀을 소비하고, 활용도를 증진시키는데 기여할 것으로 기대된다.

Author Information

라하나: 농촌진흥청 국립농업과학원 농식품자원부 발효가 공식품과, 박사후연구원

박사라: 농촌진흥청 국립농업과학원 농식품자원부 발효가 공식품과, 석사후연구원

조용식: 농촌진흥청 국립농업과학원 농식품자원부 발효가 공식품과, 농업연구관

황영: 농촌진흥청 국립농업과학원 농식품자원부 발효가 공식품과, 농업연구사

장현욱: 농촌진흥청 국립농업과학원 농식품자원부 발효가 공식품과, 농업연구사

김경미: 농촌진흥청 국립농업과학원 농식품자원부 발효가 공식품과, 농업연구사

감사의 글

본 연구는 농촌진흥청 국립농업과학원 농업과학기술 연 구개발사업(PJ013634)의 지원에 의해 이루어진 것으로 이 에 감사드립니다.

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