Characteristics and Sensory Optimization of Taro (Colocasia esculenta) under Different Aging Conditions for Food Application of Black Taro

흑토란의 식품재료화를 위한 숙성 조건에 따른 토란의 특성 및 관능 최적화

The physicochemical properties, antioxidant capacities, and sensory optimization of taro (Colocasia esculenta) under different aging conditions were investigated to develop black taro. Black taro was processed in three steps (steaming: $95{\pm}3^{\circ}C$ for 1 h; aging: 85, 90, $95^{\circ}C$ for 20, 40, and 60 h; drying: $60^{\circ}C$ for 24 h) and ground into a powder for all experiments. Black taro showed an increased crude fiber content and browning index compared to raw taro. Calcium oxalate contents, reducing sugar contents, moisture contents, and lightness values were decreased during the processing of taro. Improvements in total polyphenol content and antioxidant activity (DPPH, ABTS, FRAP) were observed in the black taro samples aged at higher temperature. Response surface methodology was used for sensory optimization, and the optimum aging conditions with the highest acceptance values were found to be $88.73^{\circ}C$ for 39.50 h for taste, and $88.82^{\circ}C$ for 42.60 h for overall acceptance.

토란은 풍부한 영양 성분과 다양한 효능을 가지고 있으나 활용도가 높지 않고, 옥살산 등의 독성 성분과 높은 수분 함량을 가지며 갈변 현상이 쉽게 일어나기 때문에 상품화를 위해서는 새로운 가공 방법에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 토란을 증자, 숙성, 건조하는 과정을 통해 차로 음용할 뿐만 아니라 다양한 식품 재료로 활용할 수 있는 새로운 가공 방법을 개발하고자 하였으며, 이를 흑토란이라 명명하였다. 흑토란을 제조하기 위하여 증자($95{\pm}3^{\circ}C-1\;h$) 후 다양한 조건(85, 90, $95^{\circ}C-20$, 40, 60 h)에서 숙성시켰으며, 이를 건조($60^{\circ}C-24h$)하여 분말화하였다. 그 후, 이화학적 특성, 산화방지 활성을 분석하였으며, 반응표면분석을 이용하여 관능적 최적점을 탐색하였다. 토란의 일반성분 분석 결과, 생토란은 87.69%의 수분 함량을 보였고 증자 시 90.70%으로 증가하였다가 흑토란에서 4.87-8.56%로 감소하였다. 흑토란은 생토란과 증자 토란에 비해 탄수화물, 조단백, 조지방, 조회분 함량이 모두 증가하였으며, 조섬유는 생토란에서 0.45%, 흑토란에서 5.23-7.86%의 함량을 나타내었다. 무기질 성분 분석 결과, 모든 시료에서 포타슘 함량이 가장 높았다. 토란의 총당과 함량 결과, 생토란은 112.53 mg/g, 증자 토란은 70.51 mg/g을 나타냈으며, 흑토란은 숙성 시간에 따라 유의적으로 증가하였고 54.94-120.03 mg/g의 함량을 보였다. 환원당은 42.48 mg/g에서 증자 후 12.29 mg/g로 감소하였으며, 흑토란에서 12.73-24.14 mg/g의 함량을 나타내었다. 분말색도는 생토란을 열처리함에 따라 L값이 84.57에서 증자 토란의 71.05, 그리고 흑토란에서 47.91-55.28으로 감소하였으며, a값은 증가하고 b값은 감소하는 경향을 나타내었다. 갈색도는 생토란에서 0.08의 값을 나타냈고, 증자 후 0.02로 감소하였다가 흑토란에서 급격하게 증가하였으며 $90^{\circ}C$에서 40시간 숙성한 토란에서 0.88의 가장 높은 값을 보였다. 옥살산칼슘 함량 측정 결과, 생토란에서 59.07 mg/100 g의 함량을 보였으며, 증자 후 37.20 mg/100 g으로 감소하였고, 숙성 과정을 거치며 시간에 따라 유의적으로 감소하여 $90^{\circ}C$에서 60시간 숙성시킨 토란에서 11.46mg/100 g의 가장 낮은 값을 보였다. 흑토란의 총 폴리페놀 함량을 측정한 결과, 20.61-28.30 mg GAE/g의 값을 나타냈으며, 숙성 온도에 따라서 폴리페놀 함량이 유의적으로 증가함을 확인하였다. 흑토란의 산화방지 활성을 DPPH, ABTS 자유라디칼 소거능 및 FRAP 활성으로 측정하였다. DPPH와 ABTS 라디칼 소거능 모두 숙성 온도가 높아짐에 따라 증가하는 경향을 보였다. DPPH 라디칼 소거능은 3.67-7.52 mg VCE/g의 값을, ABTS 라디칼 소거능은 9.63-20.32 VCE/g의 값을 나타냈으며, 두 소거능 모두 $95^{\circ}C$에서 60시간 숙성시킨 시료에서 가장 높았다. FRAP 활성 또한 유사한 경향을 보였고, 3.43-6.79 mg VCE/g의 값을 나타내었다. 흑토란의 관능 최적 숙성 조건을 탐색하기 위하여 색, 맛, 향, 전체적인 기호도에 대하여 반응표면분석을 실시하였다. 색($R^2=0.8471$), 맛($R^2=0.8244$), 전반적인 기호도($R^2=0.7480$)에 대하여 유의한 반응 표면을 이끌어낼 수 있었으며, 맛과 전반적인 기호도 항목에서 실험 범위 내의 최적점을 이끌어낼 수 있었다(맛: $88.73^{\circ}C$, 39.50시간, 전반적인 기호도: $88.82^{\circ}C$, 42.60시간). 관능 특성간의 상관 분석 결과, 전반적인 기호도에는 색, 맛, 향 모두 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 맛(r=0.884)의 영향이 가장 큰 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 토란의 숙성 조건에 따른 이화학적 특성 및 산화방지 활성의 차이를 확인하였으며, 관능적으로 최적이 되는 토란의 숙성 조건을 확인하였다. 실험 결과를 종합해 보았을 때, 생토란에 비해 흑토란에서 섬유소 함량의 증가, 옥살산칼슘의 유의적인 감소, 그리고 갈변 반응으로 인한 생리활성 성분의 증가 효과를 기대할 수 있다. 높은 산화방지 효과를 위해서는 높은 온도에서 오랜 시간 숙성이 필요하며, $88.73-88.82^{\circ}C$의 온도에서 39.50-42.60시간 동안 숙성시켰을 시 관능적으로 우수한 흑토란을 생산할 수 있을 것으로 사료된다. 본 연구는 토란의 이용성을 증대시키며 흑토란 분말의 다양한 식품재료로서의 활용 가능성을 탐색하기 위한 기초 자료가 될 것으로 기대된다.