The Korean Journal of Food and Cookery Science
pISSN 2287-1780 l eISSN 2287-1772 l KOREAN

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Korean Journal of Food & Cookery Science - Vol. 34 , No. 4

[ Article ]
Korean Journal of Food & Cookery Science - Vol. 33, No. 6, pp.616-624
Abbreviation: Korean J Food Cook Sci
ISSN: 2287-1780 (Print) 2287-1772 (Online)
Print publication date 31 Dec 2017
Received 22 Sep 2017 Revised 24 Oct 2017 Accepted 24 Oct 2017
DOI: https://doi.org/10.9724/kfcs.2017.33.6.616

임산부 배변활동 향상용 다시마쿠키 제조조건 최적화
정서영 ; 박영일 ; 이태남 ; 정은경 ; 주나미
숙명여자대학교 생활과학대학 식품영양학전공

Optimization of Sea Tangle Cookies for Improving Constipation Activity of Pregnant Women
Seo Yeong Choung ; Young Il Park ; Tae Nam Lee ; Eun Kyung Jung ; Nami Joo
Department of Food & Nutrition, Sookmyung Women's University, Seoul 04310, Korea
Correspondence to : Nami Joo, Sookmyung Women's University, Department of Food & Nutrition, Sookmyung Women's University, 100, Cheongpa-ro 47-gil, Yongsan-gu, Seoul 04310, Korea Tel: +82-2-710-9471, Fax: +82-2-710-9479, E-mail: choung@sm.ac.kr


© 2017 Korean Society of Food and Cookery Science
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Abstract
Purpose

This study analyzed the quality properties of cookies made with sea tangle powder in order to improve bowel movements in pregnant women.

Methods

To identify the optimal sensory mixing ratio using response surface analysis of sea tangle cookies with sea tangle powder and sugar as independent variables and following a central composite design, which is required for optimizing manufacturing conditions.

Results

Based on the results of modeling experimental results and verification of significance, a linear model was selected for color (brightness, redness, yellowness) and moisture content, a 2FI model was selected for hardness and a quadratic model was selected for spreadability. Sea tangle powder was the most significant variable affecting brightness, redness, and yellowness among the mechanical characteristics of cookies. These characteristics were inversely correlated with the amount of sea tangle powder added (p<0.01). Hardness was positively correlated with the amount of sugar (p<0.05), and spreadability was also positively correlated with the amount of sea tangle powder (p<0.05). The test results for the sensory characteristics of cookies made with sea tangle powder showed that the amount of sea tangle powder increased color, smell, flavor, texture, and overall preferences with positive correlations. However, these properties began to decrease at a certain point, where additional sea tangle powder made cookies worse in terms of smell (p<0.01), flavor (p<0.05), and overall quality (p<0.05).

Conclusion

Taken together, the optimal mixing ratio for cookies made with sea tangle powder was 5.80 g of sea tangle and 50.71 g of sugar. This study suggests that cookies made with sea tangle powder are effective in relieving constipation in pregnant women.


Keywords: sea tangle powder, constipation, pregnant women, optimization, response surface methodology (RSM)

Ⅰ. 서 론

다시마(Laminaria longissima)는 갈조 식물군 중 다시마과에 속하며, 동의보감에는 ‘곤포’라 하여 신체 저항성을 향상시켜주고, 노폐물의 배설 촉진, 고혈압, 동맥경화, 갑상선종 및 신장염에 효과가 있을 뿐만 아니라 암세포의 증식 억제, 노화 예방의 기능이 있는 건강장수식품이라는 기록이 있다(Cho HS 등 2006). 건조 다시마의 일반 성분은 수분 12.3%, 지질 1.1%, 단백질 7.4%, 회분 34%, 탄수화물 45.2%, 식이섬유가 27.6%로 우수한 수용성 식이섬유 소재로 육류의 소비가 많은 현대 식생활의 균형을 유지할 수 있게 해주며, 칼륨, 나트륨, 칼슘, 마그네슘 등의 알칼리성 금속이온을 풍성하게 함유하고 있는 훌륭한 무기질 급원이다(National Federation of Fisheries Cooperative 2000). 알긴산(alginic acid)은 갈조류의 세포벽을 구성하는 성분으로 mannuronic acid와 glucuronic acid로 형성된 복합 다당류이고(Choi JH 등 1986), 인체의 소화효소에 분해되지 않는 특징이 있으며 다시마에 풍부하게 함유되어 있다. 다시마에 많이 함유된 수용성 섬유질은 불용성 섬유질에 비해 보수력이 크고 겔 형성으로 점도가 높아지므로 포만감을 주고 영양소의 소화, 흡수를 지연시킬 뿐 아니라(Torsdottir I 등 1991) 다시마의 주성분인 알긴산은 장내 세균 중 유해미생물의 증식을 억제하고(Hidaka H 등 1986) Bifidobaterium과 Lactobacillus와 같은 유익균의 증식을 촉진하여 변비 예방 및 다이어트에 탁월한 효능을 보인다(Kuda T 등 1992). 장의 연동운동을 촉진하고 유산균을 증식시켜 정장작용을 하는 프리바이오틱스는 식이섬유에 상당량 함유되어 있는데, 다시마는 이러한 식이 섬유소가 충분히 함유되어 있을 뿐 아니라(Hikada H 등 1986) 임산부에게 추가로 권장하는 마그네슘, 요오드, 엽산 등이 풍부하다. 임산부에게서 흔히 나타는 변비는 하복부에 가해지는 자궁 압력의 증가로 임신 후반기에 더 많이 발생하나, 식이섬유소와 수분을 충분히 섭취함으로서 완화시킬 수 있으며(Ahn SH 2015) 신체활동 저하나 식이섬유 섭취가 불충분하여 야기되는 1차적 유형의 변비는 약물치료법 외에 식이섬유 보충과 같은 식사요법으로 증세를 완화할 수 있다(Na HJ & Kim YN 2000). 변비는 임신으로 나타나는 정상적인 과정이라 해도 산모에 따라서는 태아의 건강이나 발육에 영향을 줄 수 있다(Choi BS 등 2003). 따라서 본 연구에서는 임산부의 변비 완화를 위해 다시마가 갖는 우수한 천연 생리활성물질을 활용하여 임산부의 영양소 보충 및 섭취를 간편하게 하고자 다시마 분말의 함량을 달리한 쿠키를 제조하여 품질특성 및 최적 배합비를 확립하고자 한다.


Ⅱ. 재료 및 방법
1. 실험 재료

본 실험의 재료 중 제염 다시마 가루는 ㈜맑은들(Seoul, Korea)에서 구입하였고, 박력 밀가루, 설탕, 소금(CJ CheilJedang Corp., Seoul, Korea), 무염버터(Seoulmilk, Seoul, Korea), 계란(Younglim, Gyeonggi, Korea), 베이킹 파우더(Sunin, Seoul, Korea)를 구입하여 사용하였다.

2. 실험 계획

다시마쿠키의 모든 실험계획, data 분석 및 품질의 최적화분석은 Design Expert 8 프로그램(Stat-Easy Co., Minneapolis, MN, USA)을 사용하였으며 품질의 최적화는 response surface methodology 중 중심합성계획법(central composite design)에 따라 설계하였다. 다시마쿠키 특성에 영향을 줄 수 있는 제염 다시마 가루(×1), 설탕(×2) 첨가량을 2개의 독립변수로 설정하였으며, 첨가량 최소 및 최대의 범위는 예비실험을 거쳐 다시마 가루는 최저 2g ~ 최대 10 g, 설탕은 최저 30g ~ 최대 70g으로 설정하였다. 종속변수로는 색도(L, a, b), 경도, 퍼짐성, 수분 함량 및 관능검사(색, 향, 맛, 식감, 외관, 전반적인 기호도)를 실시하고 측정하였다. 중심합성계획법에 의한 실험점은 정중앙점(0.0)과 ±α점(axial point), ±1 level점(factorial point)으로 이루어지며 모델설정 및 적합결여검증을 위한 2개의 반복점을 포함하여 10개의 실험점이 설정되었다(Sin JH 등 2008). 각 성분들의 반응을 보기 위해서 perturbation plot과 contour plot 그리고 response surface plot을 이용하였으며 완성된 실험 디자인의 재료 배합비는 Table 1과 같다.

Table 1. 
An experimental design for the cookies prepared with sea tangle powder for pregnant
Sample
No.
Variable level ingredient
Factor Flour
(g)
Butter
(g)
Egg yolk
(g)
Baking powder
(g)
Water
(g)
Salt
(g)
Sea tangle powder (g) Sugar (g)
1 2.00 30.00 98.00 50.00 20.00 0.5 10.00 0.5
2 10.00 30.00 90.00
3 2.00 70.00 98.00
4 10.00 70.00 90.00
5 2.00 50.00 98.00
6 10.00 50.00 90.00
7 6.00 30.00 94.00
8 6.00 70.00 94.00
9 6.00 50.00 94.00
10 6.00 50.00 94.00

3. 다시마 가루 첨가 쿠키 제조

제염 다시마 가루를 첨가한 쿠키 반죽의 배합은 다시마 현미 쿠키 선행연구(Pyo SJ 등 2010)를 기반으로 예비실험을 거쳐 수정 후 결정하였으며 Table 1과 같은 재료와 분량으로 AACC method 10-53.01(AACC 1995)의 방법을 참고하여 제조하였다. 쿠키제조방법은 계량된 버터를 핸드믹서기(HB-125, Sanshui Hop Shing Metal & Plastic Manufactory Ltd., Foshan, China)로 2단에서 1분간 부드럽게 한 후 설탕, 소금을 3회에 걸쳐 나누어 넣고 4단에서 2분간, 달걀 노른자를 넣은 후 1분간 작동시켜 크림화했으며, 혼합하는 동안 믹싱 볼에 붙은 쿠키 크림을 3차례에 걸쳐 긁어내 균일하게 만들었다. 완성된 크림에 3회 체에 내린 박력 밀가루와 베이킹파우더, 다시마 가루를 1단으로 10초 동안 가볍게 혼합하여 반죽하였고, 완성된 반죽을 40×40×300mm bar 모양의 쿠키 틀에 넣고 밀봉하여 -18oC에서 24시간 동안 냉동시켰다. 이 후 냉동된 반죽을 꺼내 40×40×7mm로 균일하게 자른(10±0.5 g) 후 베이킹 팬에 올리고 180oC로 예열해 둔 컨벡션 오븐(FDO-7102, Daeyoung Co., Anshan, Korea)에서 14분간 구웠다. 구운 쿠키는 1시간 동안 실온에서 냉각 시킨 후 지퍼 백에 담아 포장하고, 21-23oC에서 24시간 후에, 이를 시료로 하여 기계적 특성, 이화학적 검사 및 관능검사를 실시하였다(Kim DS 등 2016).

4. 다시마 가루 첨가 쿠키의 이화학적 특성 측정
1) 색도

다시마 분말 첨가 쿠키의 표면색은 color difference meter (CR-300, Minolta Co., Tokyo, Japan)를 사용하여 표준백판(L: 93.44, a: 1.61, b: 3.08)으로 보정하여 L값(lightness), a값(redness), b값(yellowness)을 측정하였다. 한 시료 당 3회 반복 측정 후 평균값으로 나타내었다.

2) 경도

경도는 texture analyser(TA-XT, Express v2.1, London, England)를 이용해 3회 반복 측정하였고, 수치를 얻어 평균값을 구하였다. Texture analyser의 조건은 pre test speed: 2.0mm/sec, test speed: 0.5mm/sec, return speed: 0.5 mm/sec, trigger force: 5.0g, test distance 3.0 mm, one cycle test를 실시하였으며(Pyo SJ 등 2010), probe는 2.0 mm의 cylinder type으로 하였다.

3) 퍼짐성

쿠키의 퍼짐성(spread ratio)은 직경(cm)에 대한 두께(cm)의 비로 나타낸 것으로 AACC method 10-52(AACC 1995)의 방법으로 다음 식을 이용해 퍼짐성 지수를 구하였다. 쿠키의 직경은 쿠키 6개를 나란히 수평으로 정렬한 후 전체 길이를 측정하고, 각각의 쿠키를 90oC로 회전시킨 후 같은 방법으로 전체 길이를 측정하여 쿠키 한 개에 대한 평균 직경을 구하였다. 쿠키의 두께는 위의 쿠키 6개를 수직으로 쌓은 후 수직 높이를 측정하고, 다시 쿠키의 놓인 순서를 바꾸어 높이를 측정하여 쿠키 한 개에 대한 평균 두께를 구한 후 쿠키 1개에 대한 평균 직경과 두께는 3회 반복 측정 후 평균값을 이용하였다(Lee HJ & Joo NM 2010).

퍼짐성Spread ratio=쿠키 1개에 대한 평균 직경cm/개쿠키 1개에 대한 평균 두께cm/개
4) 수분 함량

수분(moisture) 함량은 쿠키 시료 3 g을 105oC 상압가열건조법에 의한 드라이오븐(SW-90D, Sanwoo, Seoul, Korea)을 사용하여 3회 반복 측정 후 평균을 내어 나타냈다.

5. 다시마 가루 첨가 쿠키의 관능적 특성

관능 요원은 ㈜일동후디스에서 운영 중인 “후디스맘 아카데미 예비맘 클래스” 수강생 중 임신후기 또는 변비를 겪었거나 경험하고 있는 임신부를 대상으로 선정하였다. 선행연구(Cho HS 등 2006)의 2배인 인원인 20명의 임산부를 대상으로 관능검사를 실시하였으며 실험군 중 반복 실험군을 배치하여 관능적 감각이 부족한 대상은 연구대상에서 제외시켰다. 실험의 객관성을 보장하고 정밀도를 증가시키기 위하여 균형불완전블럭 계획(balanced incomplete block design, BIBD)을 사용하였으며 관능평가 항목은 색(color), 향(flavor), 맛(taste), 조직감(texture), 외관(appearance), 전반적 기호도(overall quality)에 대한 특성으로 7점 척도법으로 평가해 선호도가 높을수록 상위 점수를 주게 하였다. 본 연구는 숙명여자대학교 생명윤리위원회의 승인을 받아 진행하였다(Approval Number: SMWU-1708-HR-069).

6. 다시마 가루 첨가 쿠키의 품질 최적화 분석

Canonical 모형의 수치 최적화(numerical optimization)와 모형적 최적화(graphical optimization)를 통해 최적화를 위한 다시마 가루와 설탕, 버터의 양을 선정하였고, 그때의 지점을 지점예측(point prediction)을 통해 최적점으로 선정하였다. 수치 최적화는 canonical model을 기준으로 하는 모델의 계수 각각의 반응 중 관능평가의 최고점을 목표 범위로 설정 하였고 이를 통해 제시된 최적점 중 아래의 식에 기준해 가장 높은 적합도를 나타내는 최적점을 선택하였다. 아래 식에서 d는 각각의 desirability, n은 response의 수를 의미하며, D는 overall desirability를 의미한다.

D=d1×d2××dn1n=i=1ndi1n

Ⅲ. 결과 및 고찰
1. 이화학적 특성

다시마 가루를 첨가한 쿠키의 색도(명도, 적색도, 황색도), 경도, 퍼짐성 및 수분 함량을 측정한 결과는 Table 2Table 3에 제시하였다.

Table 2. 
The mechanical and physicochemical characteristics of the cookies prepared with sea tangle powder for pregnant
Sample
No.
Sea tangle powder
(g)
Sugar
(g)
Response
L1) a b Hardness (g/cm2) Spread ratio Moisture (%)
1 2.00 30.00 58.31 -0.31 17.40 769.34 3.11 2.93
2 10.00 30.00 41.72 -1.43 11.75 765.358 3.34 3.83
3 2.00 70.00 56.38 -0.64 15.76 1,816.05 3.85 4.63
4 10.00 70.00 40.37 -0.85 12.46 3,706.16 2.37 5.65
5 2.00 50.00 52.68 -0.02 19.28 1,536.98 3.21 4.74
6 10.00 50.00 40.34 -1.73 12.21 1,837.796 2.47 3.52
7 6.00 30.00 48.86 -1.29 14.98 811.723 2.36 3.6
8 6.00 70.00 46.67 -0.45 14.42 2,252.106 3.03 3.8
9 6.00 50.00 46.09 -0.22 15.91 1,313.44 2.45 3.72
10 6.00 50.00 47.82 -0.18 16.11 1,379.74 2.55 3.73
1) L: lightness (white +100 ↔ 0 black), a: redness (red +60 ↔ -60 green), b: yellowness (yellow +60 ↔ -60 blue).

Table 3. 
Analysis of predicted model equation for the mechanical and physicochemical characteristics of the cookies prepared with sea tangle powder for pregnant
Response Model R-squared1) F-value Prob > F Equation of on terms of pseudo component
L Linear 0.9465 61.95 <0.0001 +47.92 − 7.49A − 0.911B
a Linear 0.8463 19.27 0.0014** -0.58 − 0.72A + 0.39B
b Linear 0.8321 17.36 0.0019** +15.02 − 2.67A − 0.24B
Hardness 2Fl 0.9297 10.78 0.0167* -1,618.86 + 364.48A + 904.65B + 473.52AB
Spread ratio Quadratic 0.9034 7.48 0.0369* +2.46 − 0.33A + 0.07B − 0.42AB − 0.41A2 + 0.27B2
Moisture Linear 0.4405 2.75 0.1309 +4.01 + 0.11A + 0.62B
A: sea tangle powder; B: sugar.
1) 0 < R2 < 1, close to 1 means more significant.
*p<0.05
**p<0.01

1) 색도

다시마 가루를 첨가한 쿠키의 색도를 측정한 결과, 명도(L)의 범위는 40.34-58.31, 적색도(a)는 -1.73~-0.64, 황색도(b)는 11.75-19.28로 나타났다(Table 2). 명도는 각 요인이 독립적으로 작용하는 linear model이 선정되었고, p-value가 <0.0001로 유의한 결과를 나타내었으며(Table 3) 다시마 가루와 설탕의 첨가량이 증가할수록 명도가 감소하였다(Fig. 1). 적색도 및 황색도 또한 p-value가 0.0014 (p<0.01), 0.0019(p<0.01)로 유의한 결과를 나타내었으며(Table 3) 적색도는 다시마 가루의 첨가량이 증가할수록, 설탕의 첨가량이 감소할수록 감소하였고, 황색도는 다시마와 설탕의 첨가량이 증가할수록 감소하였다(Fig. 1). R2값은 명도, 적색도, 황색도 각각 0.9465, 0.8463, 0.8321로 신뢰도 또한 매우 높아 모델의 적합성이 인정되었다. Pertubation plot 및 반응표면곡선 분석 결과, 다시마 가루의 첨가량이 증가할 때 명도, 적색도, 황색도 모두 크게 감소하여 쿠키 색도에 가장 큰 영향을 미치는 요인으로 나타났다. 이는 다시마가루 첨가 발아현미쿠키(Pyo SJ 등 2010)와 세발나물 첨가 쌀 머핀(Kim DS 등 2016)의 연구와 같이 다시마 가루 자체의 명도, 적색도, 황색도가 낮아 이로 인해 다시마 가루 첨가량이 증가할수록 쿠키의 색도를 전체적으로 감소시키는 것으로 보여 진다. 이외에 쿠키의 색은 대부분 일정 조건에서 당에 의한 영향을 가장 많이 받고, 특히 환원당에 의한 비효소적 갈변인 Maillard 반응과 열에 불안정한 당에 의한 카라멜화 반응에 큰 영향을 받기 때문(Park BH 등 2005)인 것으로 사료된다.


Fig. 1. 
Pertubation plot for the effect of sea tangle powder (A) and Sugar (B) on the mechanical and physicochemical characteristics of the cookies prepared with sea tangle powder for pregnant.

2) 경도

경도는 765.35-3706.16 g/cm2의 범위를 나타냈고(Table 2), 2FI 모델이 선정되었으며 p-value는 0.0167(p<0.05)로 유의한 결과를 나타내었다(Table 3). Pertubation plot 및 반응표면곡선 분석 결과, 다시마 가루와 설탕의 첨가량이 증가할수록 경도가 증가하였으며 특히 설탕의 첨가량이 다시마 쿠키의 경도에 큰 영향을 미치는 요인으로 나타났다(Fig. 1). R2값은 0.9297로 신뢰도 또한 매우 높아 델의 적합성이 인정되었다. 따라서 설탕의 함량을 조절하여 다시마 쿠키의 경도를 조절할 수 있을 것으로 사료된다.

3) 퍼짐성

다시마 쿠키의 퍼짐성 지수를 측정한 결과, 2.36-3.85의 범위를 나타냈고(Table 2) 각각의 요인 간에 교호 작용을 하는 quadratic 모델이 선택되었으며, p-value가 0.0369(p<0.05)로 유의하였다(Table 3). Pertubation plot 및 반응표면곡선을 살펴본 결과, 다시마 가루와 설탕의 첨가량이 증가할수록 퍼짐성은 감소하다가 일정 수준에서 증가하는 경향을 보였다(Fig. 1). R2값은 0.9034로 신뢰도 또한 매우 높아 모델의 적합성이 인정되었다. Pertubation plot 및 반응표면곡선 분석 결과, 다시마 쿠키는 설탕의 첨가량에 큰 영향을 받지 않은 반면, 다시마 가루의 첨가량에 따라 퍼짐성에 많은 영향을 받는 것으로 나타났다. 이는 다시마 가루 첨가량이 증가함에 따라 다시마 쿠키의 식이섬유소 함량이 증가하면서 수분 흡수율을 증가시키고 이에 따라 당의 용해성과 보습성이 감소하게 되면서 쿠키의 건조도가 높아져 유동성에 필요한 일정 수준의 점도를 갖지 못해 이화학적 특성이 변화하면서 퍼짐성이 증가되는 것으로 사료된다(Jung KJ & Lee SJ 2011).

4) 수분 함량

다시마 쿠키의 수분 함량은 2.93-5.65%의 범위를 나타냈고(Table 2), linear 모델이 선정되었으며, p-value가 0.1309로 유의적이지 않았다(Table 3). Pertubation plot 및 반응표면곡선 분석 결과, 다시마 가루와 설탕의 첨가량이 많을수록 수분 함량이 증가하는 경향을 보였다(Fig. 1). 이는 다시마 분말을 첨가한 쿠키(Cho HS 등 2006), 우엉 분말을 첨가한 쿠키(Kim HY 등 2017)에서 분말 첨가량에 따라 수분함량이 증가하는 경향을 보인 바와 유사하였으며 다시마 가루 함량 증가에 따른 쿠키의 수분 함량 변화는 다시마의 식이 섬유소에 의한 수분 보유 능력의 증가로 인해 나타는 것으로 사료된다. 또한 쿠키의 수분함량은 쿠키 반죽을 냉동에서 휴지시킨 뒤 실온에서 제조하는 과정 중 반죽의 해동에 의한 재수화에 영향을 받는 것으로 보고되어 있다(La IJ 등 2004).

3. 관능적 특성

다시마 가루와 설탕을 독립변수로 제조한 10가지 다시마 쿠키의 기호도(색, 향, 맛, 조직감, 외관, 전반적인 기호도)를 7점 척도로 평가한 결과는 Table 4에 제시하였다.

Table 4. 
The sensory characteristics of the cookies prepared with sea tangle powder for pregnant
Sample No. Sea tangle powder (g) Sugar (g) Response
Color Flavor Taste Texture Appearance Overall quality
1 2.00 30.00 4.40 3.21 4.00 4.70 4.32 4.60
2 10.00 30.00 3.90 3.40 4.11 4.30 4.32 3.30
3 2.00 70.00 4.50 3.63 3.78 3.22 3.32 4.40
4 10.00 70.00 2.80 3.20 3.56 2.30 3.30 4.20
5 2.00 50.00 4.80 4.10 4.22 5.50 4.83 5.17
6 10.00 50.00 5.23 4.50 4.22 4.67 4.66 4.83
7 6.00 30.00 4.67 4.60 4.44 4.11 4.63 3.83
8 6.00 70.00 4.67 4.30 4.56 4.78 5.17 5.33
9 6.00 50.00 5.83 5.33 5.50 5.22 5.33 5.83
10 6.00 50.00 5.65 5.17 5.20 5.44 5.44 5.60

1) 색

다시마 가루 첨가 쿠키의 색의 기호도는 2.80-5.83의 범위를 나타냈고(Table 4), quadratic model이 선정되었으며, p-value가 0.0637로 유의성을 나타내지 않았다(Table 5). R2값은 0.8709로 신뢰도 또한 매우 높아 모델의 적합성이 인정되었다. Pertubation plot 및 반응표면곡선을 살펴본 결과, 다시마 가루와 설탕의 첨가량이 증가함에 따라 색의 기호도가 급격히 증가하다가 일정 수준에서 감소하는 것을 알 수 있었다(Fig. 2).

Table 5. 
Analysis of predicted model equation for the sensory characteristics of the cookies prepared with sea tangle powder for pregnan
Response Model R-squared1) F-value Prob > F Equation of on terms of pseudo component
Color Quadratic 0.8709 5.39 0.0637 5.75 − 0.29A − 0.16B − 0.3AB − 0.74A2 − 1.B2
Flavor Quadratic 0.8463 19.27 0.0014** + 5.29 + 0.02A − 0.01B − 0.12AB − 1.03A2 − 0.88B2
Taste Quadratic 0.9172 8.87 0.0275* + 5.2 − 0.01A − 0.1B − 0.08AB − 0.84A2 − 0.56B2
Texture Quadratic 0.7647 2.60 0.1877 + 5.49 − 0.35A − 0.46B − 0.13AB − 0.57A2 − 1.2B2
Appearance Quadratic 0.8164 3.55 0.1213 + 5.51 − 0.03A − 0.24B − 0.005AB − 0.89A2 − 0.73B2
Overall quality Quadratic 0.9020 7.36 0.0380* + 5.63 − 0.305A + 0.366B + 0.27AB − 0.56A2 − 0.98B2
A: sea tangle powder; B: sugar.
1) 0 < R2 < 1, close to 1 means more significant.
*p<0.05
**p<0.01


Fig. 2. 
Pertubation plot for the effect of sea tangle powder (A) and Sugar (B) on the sensory characteristics of the cookies prepared with sea tangle powder for pregnant.

2) 향

다시마 가루 첨가 쿠키의 향의 기호도는 3.20-5.33의 범위를 나타냈고(Table 4), quadratic model이 선정되었으며, p-value가 0.0014(p<0.01)로 유의적으로 나타났다(Table 5). R2값은 0.8463로 신뢰도 또한 매우 높아 모델의 적합성이 인정되었다. Pertubation plot 및 반응표면곡선을 살펴본 결과. 다시마 가루와 설탕의 첨가량이 각각 6.0 g, 50 g일 때 향의 기호도가 가장 높았고, 어느 수준까지 증가하다가 일정 수준에서 감소하였으며, 다시마 가루가 향의 기호도에 가장 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었다(Fig. 2). 이는 다시마가 지니고 있는 특유의 향에 의한 것으로 사료되며 쿠키의 달콤한 향과 복합되어 다시마 쿠키의 풍미에 긍정적인 영향을 미쳤다고 판단된다.

3) 맛

다시마 가루 첨가 쿠키의 맛의 기호도는 3.56-5.50의 범위를 나타냈고(Table 4), quadratic model이 선정되었으며, p-value가 0.0275(p<0.05)로 유의적인 것으로 나타났다(Table 5). R2값은 0.9172로 신뢰도 또한 매우 높아 모델의 적합성이 인정되었다. Pertubation plot 및 반응표면곡선을 살펴본 결과, 다시마 가루와 설탕의 첨가량이 증가할수록 맛의 기호도 역시 증가하다가 일정 수준에서 감소하였으나 두 요인 모두 민감하게 작용하지 않는 것으로 나타났다. 일반적으로 다시마 가루에는 다시마가 지니는 특유의 비린 맛이 있으나 쿠키의 경우 유지와 계란 등 여러 재료들의 혼합으로 인해(Kim EJ & Lee KS 2015) 쿠키 섭취 시 이미감이 느껴지지 않은 것으로 사료된다.

4) 조직감

다시마 가루 첨가 쿠키의 조직감의 기호도는 2.30-5.50의 범위를 나타냈고(Table 4), quadratic model이 선정되었으며, p-value가 0.1877로 유의성을 나타내지 않았다(Table 5). Pertubation plot 및 반응표면곡선을 살펴본 결과, 다시마 가루와 설탕의 첨가량이 증가할수록 조직감의 기호도가 증가하다가 일정 수준에서 감소하였으며, 특히 설탕의 첨가량에 예민하게 반응한 것을 확인할 수 있었다(Fig. 2). 설탕은 쿠키를 씹었을 때 바삭한 식감이 나도록 하는 경화제(hardening agent) 역할을 하는데 설탕의 첨가량이 반죽의 75% 이상일 경우에는 쿠키가 너무 단단해져 조직감을 해치는 것으로 보고된 바 있다(Yoo SS & Hong YJ 2012). 이는 본 연구에서 설탕의 첨가량이 증가할수록 쿠키의 경도가 증가한 것과 일치하는 결과로 설탕의 첨가량이 쿠키 품질에 미치는 영향이 큰 것을 알 수 있었다.

5) 외관

다시마 가루 첨가 쿠키의 외관의 기호도는 3.30-5.44의 범위를 나타냈고(Table 4), quadratic model이 선정되었으며, p-value가 0.1213으로 유의성을 나타내지 않았다(Table 5). R2값은 0.8164로 신뢰도 또한 매우 높아 모델의 적합성이 인정되었다. Pertubation plot 및 반응표면곡선을 살펴 본 결과 다시마 가루 10 g, 설탕 70 g일 때 가장 낮게 나타났으며, 다시마 가루와 설탕의 첨가량이 증가할수록 외관의 기호도가 증가하다 일정 수준에서 감소하였다(Fig. 2). 외관 기호도의 경우 스테비아 잎 첨가 쌀쿠키 최적화 연구(Kim DS 등 2017)에서 스테비아 잎 분말의 첨가량이 증가할수록 외관의 기호도가 낮아진 것과 유사한 결과로, 생리활성을 지닌 기능성 소재라고 해도 지나친 첨가는 소비자의 기호도에 영향을 미치므로 최적점을 도출하는 것이 필요하다고 사료된다.

6) 전반적 기호도

다시마 가루 첨가 쿠키의 전반적인 기호도는 3.30-5.83의 범위를 나타냈고(Table 4), quadratic model이 선정되었으며, p-value가 0.038(p<0.05)로 유의적인 것으로 나타났다(Table 5). R2값은 0.902로 신뢰가 매우 높았으며 모델의 적합성이 인정되었다. Pertubation plot 및 반응표면곡선을 살펴본 결과, 다시마 가루와 설탕의 첨가량이 증가할수록 전반적인 기호도가 증가하여 다시마 가루 6.0 g, 설탕 50 g일 때 최대이다가 감소하였다(Fig. 2) 부재료인 다시마 가루의 첨가량이 증가할수록 기호도가 감소하는 것은 패널들이 다시마 향에 익숙하지 않은 것과 첨가량의 증가에 따라 다시마 특유의 향미가 강해지면서 나타난 것으로 보여진다.

4. 다시마 가루 첨가 쿠키의 관능 최적화

다시마 가루 첨가 쿠키의 배합비 최적화 결과, 각 독립변수의 예측된 최적값은 쿠키 반죽 100 g을 기준으로 환산하여 다시마 가루 2.49 g, 설탕 21.88 g인 것으로 나타났다(Fig. 3). 이와 같이 생리활성기능을 지닌 다시마를 활용한 식품의 개발 가능성을 확인할 수 있었다. 다시마 가루를 첨가한 쿠키는 영양학적 및 기능적으로 우수해 임산부의 변비 완화에 도움이 될 것으로 사료되며 품질 및 기호도 면에서도 경쟁력이 있을 것으로 판단된다.


Fig. 3. 
Pertubation plot, response surface and overlay plot for common area for optimization mixture on the desirability of the cookies prepared with sea tangle powder for pregnant.


Ⅳ. 요약 및 결론

본 연구에서는 다시마 가루를 첨가하여 임산부의 배변 활동 향상에 도움이 되는 쿠키 제조 조건의 최적화를 위해 중심합성계획법에 따라 다시마 가루와 설탕의 양을 독립변수로 하여 실험을 계획하였고, 반응표면분석법을 통해 쿠키의 품질특성을 분석하였으며 관능 최적 배합비를 도출하였다. 실험 결과를 모델링하고 유의성을 검증한 결과 색도(명도, 적색도, 황색도), 수분 함량은 linear model이 선택되었고 경도는 2FI model이, 퍼짐성은 quadratic model이 선정되었다. 기계적 특성 중 명도, 적색도, 황색도에 가장 큰 영향을 미치는 것은 다시마 가루였으며 이의 첨가량이 증가함에 따라 유의적으로 감소하였다(p<0.01). 경도는 설탕이 증가함에 따라 유의적으로 증가한 반면(p<0.05) 퍼짐성 지수는 다시마 가루의 첨가량이 증가할수록 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 또한 다시마 가루를 첨가한 쿠키의 관능적 특성에 대한 검사 결과, 다시마 가루의 첨가향이 증가할수록 색, 향, 맛, 조직감, 외관 뿐 아니라 전반적인 기호도도 증가하다가 일정 수준에서 감소하였으며 특히 향(p<0.01), 맛(p<0.05), 전반적인 기호도(p<0.05)가 유의적으로 감소한 것을 알 수 있었다. 이상의 실험 결과를 바탕으로 다시마 가루 첨가 쿠키의 관능 최적 배합비는 쿠키 반죽 100 g을 기준으로 환산해서 다시마 가루 2.49 g, 설탕 21.88 g으로 산출되었으며, 본 연구를 통해 임산부의 변비 완화에 도움이 될 뿐만 아니라 품질 및 기호도 면에서도 경쟁력이 있을 것으로 판단되며, 이에 대한 추후 연구의 필요성이 요구된다.


Conflict of Interest

No potential conflict of interest relevant to this article was reported.


Acknowledgments

This work was supported by Korea Institute of Planning and Evaluation for Technology in Food, Agriculture, Forestry (IPET) through High Value-added Food Technology Development Program, funded by Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs (MAFRA)(Grant number 316063-3).


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