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Physicochemical Characteristics of Fried-fish Snacks with Different Types of Starch

전분의 종류에 따른 생선연육 스낵의 물리화학적 품질 특성

  • Chae, Jiyeon (Department of Food Science and Technology/Institute of Food Science, Pukyong National University) ;
  • Kim, Seonghui (Department of Food Science and Technology/Institute of Food Science, Pukyong National University) ;
  • Choi, Gibeom (Department of Food Science and Technology/Institute of Food Science, Pukyong National University) ;
  • Kim, Jongmin (Department of Food Science and Technology/Institute of Food Science, Pukyong National University) ;
  • Lee, Jiho (Department of Food Science and Technology/Institute of Food Science, Pukyong National University) ;
  • Kim, Seon-Bong (Department of Food Science and Technology/Institute of Food Science, Pukyong National University) ;
  • Kim, Young-Mog (Department of Food Science and Technology/Institute of Food Science, Pukyong National University) ;
  • Kim, Jin-Soo (Department of Seafood and Aquaculture Science/Institute of Marine Industry, Gyeongsang National University) ;
  • Lee, Jung-Suck (Research Center for Industrial Development of Seafood, Gyeongsang National University) ;
  • Cho, Suengmok (Department of Food Science and Technology/Institute of Food Science, Pukyong National University)
  • 채지연 (부경대학교 식품공학과/식품연구소) ;
  • 김성희 (부경대학교 식품공학과/식품연구소) ;
  • 최기범 (부경대학교 식품공학과/식품연구소) ;
  • 김종민 (부경대학교 식품공학과/식품연구소) ;
  • 이지호 (부경대학교 식품공학과/식품연구소) ;
  • 김선봉 (부경대학교 식품공학과/식품연구소) ;
  • 김영목 (부경대학교 식품공학과/식품연구소) ;
  • 김진수 (경상대학교 해양식품생명의학과/해양산업연구소) ;
  • 이정석 (경상대학교 수산식품산업화 기술지원센터) ;
  • 조승목 (부경대학교 식품공학과/식품연구소)
  • Received : 2019.11.14
  • Accepted : 2019.11.27
  • Published : 2019.12.31

Abstract

Fried-fish snacks containing surimi are a popular seafood product in Asia. To prepare fried-fish snacks, various ingredients are added to surimi. Among them, starch is important for producing snacks of desirable texture and taste. We investigated the physicochemical properties of fried-fish snacks containing arrowroot, potato, sweet potato, corn, and tapioca starches. The fried-fish snack with arrowroot starch showed the highest drying rate; after drying for 3 hours, the water content was unchanged. None of the starches affected the total volatile basic nitrogen values of the fried-fish snacks, which were approximately 1.5 mg/100 g, indicating freshness. The fried-fish snacks with corn and arrowroot starches had the highest brightness (L) values and the fried-fish snack with tapioca starch, the lowest L value. The hardness value of the fried-fish snack with tapioca starch was significantly higher than that of the other fried-fish snacks. In the sensory evaluation, the fried-fish snacks with arrowroot starch showed the best overall acceptance.

서론

최근 우리나라 및 동남아시아를 중심으로 생선연육(fish meat paste 또는 surimi)을 원료로 한 다양한 스낵(fish snack 또는 surimi snack) 제품이 상용화되었으며, 연육스낵의 제조공정 및 품질 특성에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다(Nurul et al., 2009; Omar et al., 2017; Nawaz et al., 2019). 국내에서 출시된 연육스낵과 태국, 베트남 등 동남아시아에서 출시된 연육스낵은 상호간의 수출입이 활발하게 이루어 지고 있을 만큼 연육스낵 시장은 아시아를 중심으로 성장하는 추세이다(Kyaw et al., 2001). 연육스낵은 일반적으로 연육 및 부원료의 혼합하여 성형하는 단계, 성형된 원료를 건조하는 단계 그리고 건조물을 가열 및 유탕하는 단계로 제조할 수 있다. 연육스낵의 경제성 및 기호성 증대를 위해 다양한 부원료가 첨가된다. 특히, 다양한 부원료 중에서도 연육스낵의 증량 및 조직감 향상을 위해 전분이 대부분의 제품에 사용되고 있다. 전분은 팽윤, 호화, 겔화, 노화등 가지고 있는 다양한 물리적 현상으로 식품산업에서 증점제, 보형제, 냉해동 안정제 및 유화안정제로 널리 사용되고 있으며, 식품의 조직감, 기호성, 품질을 향상시키는 등 기능성을 부여하는 중요한 성분이다(Mason, 2009; Singh et al., 2003). 전분은 산업적으로 옥수수, 감자, 고구마 등 다양한 식물들로부터 제조되고 있으며, 그 중에서도 생산량이 많고 가격이 저렴한 옥수수전분이 일반적인 스낵 제조에 가장 널리 사용되고 있다 (Lee atel., 2014). 국내에서 시판되고 있는 연육스낵의 경우도 대부분옥수수 전분을 사용하고 있다. 본 연구에서는 산업적으로 널리 이용되고 있는 다양한 전분을 연육스낵의 부원료로 첨가하고, 전분의 종류에 따른 생선연육 스낵의 물리화학적 품질 특성이에 따른 연육스낵의 물리화학적 특성의 변화를 알아보았다. 가장 널리 이용되는 옥수수 전분을 비롯하여 감자, 고구마, 타피오카 및 칡 전분을 사용하였다. 전분의 종류에 따른 연육스낵의 물리화학적 품질 특성을 비교하기 위하여 총 휘발성 염기질소, 색도, 경도, 수분 및 관능평가를 수행하였다. 또한, 연육스낵의 경도 및 조직감 관능평가 결과를 뒷받침하기 위해 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM)을 이용하여 연육스낵의 미세구조를 분석하였다. 고품질 연육스낵을 제조하기 위해 원료로 명태(Theragra chalcogramma) 냉동연육을 사용하였으며, 연육의 등급은 어묵처럼 탄력성 있는 겔을 형성할 필요가 없는 스낵의 특성상 RA 제품을 사용하였다.

 

재료 및 방법

재료

주원료인 명태(Theragra chalcogramma) 냉동연육은 알래스카산 RA등급이며, ㈜블루션(Busan, Korea)에서 구입하여 사용하였다. 명태 냉동연육은 실험에 사용되는 동안 -80°C의 심온동결고(CLN-52U, Nihon Freezer Co., Saitama, Japan)에서 보관되었다. 팜유는 ㈜롯데푸드(Cheonan, Korea)에서, 베이킹파우더는 ㈜오뚜기(Anyang, Korea)에서, 박력분은 ㈜CJ제일제당(Seoul, Korea)에서, 식염은 ㈜사조해표(Seoul, Korea)에서, 옥수수 전분은 ㈜범아식품(Bucheon, Korea)에서, 감자전분은 ㈜제이푸드서비스(Anseong, Korea)에서, 고구마 전분은 전원식품(Gimpo, Korea)에서, 타피오카 전분은 ㈜진화식품(Hwaseong, Korea)에서, 칡 전분은 (유)지엠대진(Seoul, Ko-rea)에서 각각 구입하였다. 이 외에 실험에 사용된 모든 시약 및 화학물질은 분석 등급을 사용하였다.

 

명태 연육스낵의 제조

명태 연육스낵은 동결성형 공정으로 제조되었으며, 제조공정을 간략히 설명하면 우선 명태 냉동연육(57.5 g), 전분(1.5 g), 소금(1 g), 베이킹파우더(1 g), 황태가루(2.5 g), 정제수(28.5 g)를 일정비율로 핸드블렌더(MQ335, Braun Co., Frankfurt, Germany)에 넣고 분쇄하면서 혼합하였다. 이때 명태 냉동연육을 먼저 5분간 분쇄하고 나머지 부원료를 3회에 걸쳐 나누어 첨가함으로써 효율적으로 균질화하였다. 성형공정에 있어서 동결성형으로 혼합원료를 지름 3.5 cm의 low density polyethylene (LDPE) 재질의 튜브에 수작업을 통해 충진하였으며, -80°C의심온동결고(CLN-52U, Nihon Freezer Co., Saitama, Japan)에서 90분간 동결한 후 3 mm 두께로 절단하였다. 이 후 50°C로 조절된 열풍건조기(WFO-700, EYELA Co., Tokyo, Japan)에서 6시간 동안 건조시켰다. 건조된 원료를 180°C의 튀김기(BS-1820-DF, BSW Co., China)에서 약 40초간 유탕처리하여 연육스낵을 제조하였다. 본 생선연육 스낵의 원료 배합비 및 가공 조건은 선행연구에 의해 설정되었다(Chae et al., 2019).

 

총 휘발성 염기질소

총 휘발성 염기질소(total volatile basic nitrogen, TVB-N)의 측정은 식품공전 상의 conway 법을 일부 수정하여 3회 반복 실시하였다(MFDS, 2019). 시료를 분쇄하여 10 g을 칭량한 후, 증류수 50 mL를 첨가하여 30분간 교반하였다. 교반 후 원심분리기(1580R, LABOGENE Co., Korea)를 이용하여 1,107 g의 속도로 10분간 용액을 원심분리 하였다. 원심분리 후 얻어지는 상층액을 여과시킨 후 5% H2SO4를 이용하여 pH 4.5로 보정하였다. 보정된 용액을 100 mL로 정용하고, 이를 sample 용액으로 이용하였다. Conway unit 내실에 0.01 N H2SO4 1 mL, 양쪽 외 실에 각각 sample 용액과 포화 K2CO3를 1 mL씩 첨가하였다. Conway unit을 클립으로 고정한 뒤 외실의 용액들을 만나게 하여 25°C에서 1시간 동안 반응시켰다. 반응이 끝난 다음 내실에bruns wik 시약을 한 방울 첨가한 후 0.01 N NaOH를 이용해 연녹색이 될 때까지 적정하여 TVB-N 값을 산출하였다.

색도

시료에 대한 색도 분석은 색차계(SP60, Lovibond Co., UK)를 이용하여 Hunter color인 L (명도), a (적색도) 및 b (황색도)값으로 평가하였으며, 무작위로 선정된 3개의 snack 앞면을 측정한 값을 사용하였다.

 

경도

연육스낵의 경도(hardness) 측정은 rheometer (CR-100D, Sun Scientific Co., Ltd., Tokyo, Japan)을 이용하였으며, 측정 조건은 mode 20, load cell 2 kg, penetration speed 120mm/min, plunger diameter 5 mm (No. 2)였다(Ramesh et al., 2018). 무작위로 선정된 10개의 연육스낵을 시료홀더에 올려놓고 경도를 측정하였다.

 

수분

열풍건조된 스낵 혼합원료의 건조특성을 관찰하기 위해 50°C의 열풍건조기(WFO-700, EYELA Co., Tokyo, Japan)에서 건조 후 6시간까지 1시간 간격으로 원료의 수분함량을 측정하였다. 원료의 수분함량은 수분측정기(MX-50, A&D Co., Tokyo, Japan)를 사용하여 100°C로 세팅하여 측정하였다. 각 3회 반복 측정하여 그 평균값(%, g/100 g)을 구하였다.

 

주사전자현미경

연육스낵의 표면 미세구조를 관찰하기 위해 주사전자현미경(LV-SEM; JSM-6490LV, JEOL Ltd., Japan)을 이용하였다. 시료는 유지를 제거하기 위하여 90% petroleum ether에서 24시간 침지 후 완전히 건조하였다(Kawas and Moreira, 2001). 시료를 1×0.5 cm 자른 후 금으로 도금하여 전도성을 갖게 하였다. 주사전자현미경을 사용하여 가속전압 15 kV로 관측하였다.

 

관능평가

관능평가는 부경대학교 식품공학과 식품화학실험실 소속 21세에서 25세 사이의 훈련된 전문 패널 10인(남성 5명 및 여성 5명)을 구성하여 수행되었으며, 모든 패널은 맛에 친숙 되도록 1개월간 훈련되었다. 관능적 기호도의 척도가 되는 외관, 색도, 향, 맛, 바삭함 및 전반적인 기호성에 대하여 9점평점법(9, 아주 좋음; 1, 아주 싫음)으로 평가하였다.

 

통계처리

측정된 값은 평균±표준편차로 표시하였으며, 통계분석은 Graphpad prism 5 (GraphPad Software, Prism Co., USA)를 이용하여 one-way ANOVA-test (Tukey’s HSD test)로 유의차를 검정하였다(P<0.05).

 

결과 및 고찰

건조시간에 따른 수분함량 및 건조속도

유탕 스낵은 대부분 원료 반죽을 건조한 다음 유탕하여 제조하는데 이러한 건조공정을 통해 수분을 제거하고 스낵을 팽윤시켜 바삭한 조직감을 만들 수 있다(Debnath et al., 2003). 생선연육을 이용한 스낵도 바삭한 조직감을 위해 건조한 다음 유탕하여 제조된다(Kyaw et al., 2001). 다양한 전분을 첨가한 생선연육 스낵 혼합원료를 열풍건조기에서 50°C로 건조하면서 나타나는 수분의 함량 변화를 알아보았다(Fig. 1). 서로 다른 전분을 첨가한 생선연육 스낵 혼합원료 모두 건조 후 3시간까지 정률 건조단계의 특성을 나타내었으며(Moreira, 2001), 이 후 6시간까지 수분 함량의 변화는 거의 나타나지 않았다. 칡 전분을 첨가한 생선연육 스낵 혼합원료의 정률 건조속도가 18.78(%/h)로 가장 빠르게 건조되었으며, 고구마 전분을 첨가한 경우 가장 느린 16.68 (%/h)의 정률 건조속도를 보였다(Table 1). 하지만 5가지 전분 모두 정률 건조단계가 끝나는 3시간 건조 시점에서 수분함량은 거의 유사한 경향을 나타내었다. 전분의 경우 주원료인 연육 대비 2.5%의 비중으로 첨가하여 혼합원료의 정률 건조속도의 유의적인 차이에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.

 

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Fig. 1. Drying curves of intermediate products with different starches during hot-air drying.

 

Table 1. Constant drying rate and determination coeffcients (R2) of the linear ft applied to the moisture content versus time of the dried surimi mixtures with different starches

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총 휘발성 염기질소

총 휘발성 염기질소(TVB-N)은 신선한 어패류에서는 미량 함유되어 있는 성분이지만 선도가 저하함에 따라 증가하는 특성을 가지고 있어 어패류의 선도 판정에 주요한 지표로 널리 이용되고 있다(Lee et al., 2016). 전분 종류에 따른 생선연육 스낵의 건조 반제품 및 유탕 완제품의 TVB-N값을 분석하였다. 생선연육 스낵의 건조 반제품과 유탕 완제품의 TVB-N 값은 감자 전분 1.40 및 1.40 mg/100 g, 옥수수 전분 1.80 및 1.80 mg/100 g, 고구마 전분 1.40 및 1.40 mg/100 g, 타피오카 전분 1.80 및 1.40 mg/100 g, 칡 전분 1.80 및 1.80 mg/100 g으로 모든 샘플에서 통계적으로 유의적인 차이가 없는 것으로 나타났다(Fig.2). TVB-N에 의한 어육의 품질평가시 TVB-N 값이 10 mg/100g의 경우 극히 신선한 것으로 판정한다(Song et al., 2005). 본실험에서 분석된 모든 건조 반제품 및 유탕 완제품의 TVB-N값이 2 mg/100 g 이하로 나타나 전분의 종류 및 유탕의 유무와 관계없이 모두 신선한 어육의 기준에 부합하는 것으로 나타났다. 따라서, 생선연육 대비 2.5%의 전분 첨가량 및 전분의 종류는 냉동연육을 이용한 유탕 스낵의 선도에 있어 영향을 미치지 않는 것으로 판단된다.

 

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Fig. 2. Total volatile basic nitrogen (TVB-N) contents of dried intermediate products and fried fnal products with different starches. NS, no signifcance.

 

색도

스낵 제품의 색은 관능적 기호도와 매우 밀접하게 관련되어 있기 때문에 색도는 스낵의 중요한 품질 특성 중의 하나이다(Ahza et al., 2015). 서로 다른 전분을 첨가한 생선연육 스낵의 색도 측정값과 실제 이미지를 Table 2에 나타내었다. L 값은 명도를 나타내는데 옥수수 및 칡 전분을 첨가한 연육스낵의 L 값이 각각 68.45 및 66.90으로 가장 높게 나타났으며, 반면에 타피오카 전분을 첨가한 생선연육 스낵이 가장 낮은 61.69의 L 값을 보였다. Lee et al. (2002)에 따르면 전분 종류를 달리하여 당면을 제조하였을 때, 옥수수 전분을 첨가한 당면의 명도 값이 가장 높게 나타났다. 또한 옥수수 전분이 첨가된 과편이 다른 전분이 첨가된 것 보다 명도 값이 높은 것으로 나타났다(Kim and Chae, 1998). Ahn (2005)에 따르면 타피오카 전분을 첨가함에 따라 절편의 명도가 감소하는 것으로 나타났다. 이러한 선행 연구에서 나타난 옥수수 및 타피오카 전분이 식품의 명도에 미치는 영향은 본 연구에서도 그 경향을 확인할 수 있었다. 황색 및 청색의 정도는 의미하는 b 값의 경우, 옥수수 및 칡 전분을 첨가한 생선연육 스낵이 각각 32.85 및 32.64로 가장 높게 나타나 황색도가 높은 것을 확인하였다. 다양한 전분을 첨가한 연육스낵의 유의적인 색도 차이는 관능평가의 색도에 대한 기호도의 차이와 밀접한 관계를 가지는 것으로 나타났다. 색에 대한 관능평가 결과, L 및 b 값이 높은 칡 및 옥수수 전분을 첨가한 연육스낵이 가장 우수한 기호도를 나타내었는데, 이를 통해 명도 및 황색도 값이 높은 생선연육 스낵을 선호하는 것을 알 수 있었다. 서로 다른 전분을 첨가한 생선연육 스낵의 색도 측정값은 육안으로 판단하는 색의 차이를 잘 나타내 주고 있어, 연육스낵의 상용화시 품질평가의 지표로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

 

Table 2. Hunter color values and appearance images of fried fnal products (surimi snacks) with different starches

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경도 및 미세구조

경도는 바삭함(crispiness)과 밀접하게 관련된 스낵 제품의 가장 중요한 물리적 특성이다(Ramesh et al., 2018). 전분 종류에 따른 생선연육 스낵의 경도는 감자 전분 39.68 N, 옥수수 전분50.72 N, 고구마 전분 32.85 N, 타피오카 전분 136.10 N, 칡 전분 17.93 N으로 나타났는데, 타피오카 전분을 첨가한 생선연육스낵이 유의적으로 가장 높은 경도를 나타내었으며, 칡 전분을 첨가한 경우 가장 낮은 경도를 보였다(Fig. 3). 타피오카 전분은 다른 전분에 비해 보수력이 높아 다른 부재료의 보습성을 저해하기 때문에 경도를 증가시키는 효과를 나타낸다(Altunakaret al., 2004; Hong et al., 1999). 또한 타피오카 전분은 약 83%가 아밀로펙틴으로 이루어져 있어, 아밀로펙틴은 아밀로오스에 비하여 끈적거리는 접착력이 뛰어나고 함량이 높을수록 더단단한 질감을 나타낸다(Lusas and Rooney, 2002). Lee et al.(2000)에 따르면, 본 연구에서 가장 낮은 경도 값을 나타낸 칡전분의 경우 면류에 첨가하면 견고성이 저하한다고 보고하였다. 이러한 결과를 통해 전분의 종류가 연육스낵의 조직감에 영향을 미친다는 것을 확인할 수 있었다.

 

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Fig. 3. Hardness of fried fnal products with different starches. The different letters indicate signifcant differences (P<0.05).

 

식품의 미세구조는 조직감과 밀접한 관련이 있다(Ahza et al., 2015). 전분 종류에 따른 생선연육 스낵의 미세구조(× 50,× 500 및 ×3000)를 주사전자현미경으로 관찰하였다(Fig. 4 및 5). 건조 반제품 표면의 경우, 타피오카 전분을 첨가한 경우 원료 혼합시 생성되는 기포가 나타나지 않았으나 그 외 모든 스낵에서는 다수의 기포가 확인되었다(Fig. 4). 500배 이상의 조건에서는 건조 반제품 샘플 간의 유의미한 차이는 관찰되지 않았다. 유탕 완제품의 미세구조의 경우, 건조 반제품과 마찬가지로 타피오카를 첨가한 생선연육 스낵에서는 기포가 관찰되지 않았다(Fig. 5). 3000배의 전자현미경 사진에서는 타피오카 전분 첨가 생선연육 스낵의 표면이 다른 스낵들에 비해 매우 치밀한 구조를 가지고 있는 것으로 나타났다. 이러한 타피오카 전분 첨가 생선연육 스낵의 기포가 없고 치밀한 미세구조는 그것이 가지는 높은 경도를 뒷받침에 주는 것으로 사료된다.

 

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Fig. 4. Scanning electron microscope (SEM) images of dried intermediate products with different starches.

 

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Fig. 5. Scanning electron microscope (SEM) images of fried fnal products with different starches.

 

관능검사

전분 종류에 따른 생선연육 스낵에 대한 관능평가(9점 평점법) 결과는 Fig. 6에 나타내었다. 외관(appearance)과 색(color)에 대한 기호도는 칡 전분을 첨가한 생선연육 스낵이 8.2점, 7.8점으로 가장 높게 나타났고, 타피오카 전분의 경우 6.2점, 6.5점으로 가장 낮게 나타났다. 이는 생선연육 스낵의 명도 및 황색도값이 영향을 미친 것으로 사료된다. 맛(taste)의 경우 감자 및 칡전분을 첨가한 생선연육 스낵이 7점 및 6.7점으로 가장 높은 기호도를 나타내었다. 바삭함(crispiness)에 대한 관능적 평가의 경우, 칡 전분을 첨가한 생선연육 스낵이 8.5점으로 가장 높게 나타났다. 이는 Fig. 3에 나타낸 경도 값의 차이와 관계가 있는 것으로 사료된다. 일반적으로 경도(hardness) 값이 낮을수록 바삭함(crispiness)이 증가하기 때문(Nurul et al., 2009), 경도 값이 가장 낮은 칡 전분 첨가 생선연육 스낵이 바삭함에 대한 높은 기호도를 나타낸 것으로 사료된다. 종합적 기호도에서는 칡 전분을 첨가한 생선연육 스낵이 높은 것으로 나타났다. 본 연구의 결과를 종합해 볼 때, 사용하는 전분의 종류에 따라 생선연육 스낵의 경도, 색도 및 기호도가 달라질 수 있다는 것을 확인할 수 있었으며, 생선연육 스낵의 제조시 원하는 제품의 특성에 맞도록 전분을 선택하는 것이 필요할 것으로 사료된다.

 

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Fig. 6. Sensory evaluation of fried final products with different starches. Evaluation scale: 1 (very poor) to 9 (very good). The asterisksindicate significant differences (P<0.05).

 

사사

이 논문은 2019년 해양수산부 재원으로 해양수산과학기술진흥원의 지원을 받아 수행된 연구임(해역별 특성을 고려한 전통수산가공식품 개발 및 상품화).

Acknowledgement

Grant : 해역별 특성을 고려한 전통 수산가공식품 개발 및 상품화

Supported by : 해양수산과학기술진흥원

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