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1 KOREAN J. FOOD COOKERY SCI. Vol. 26, No. 4, pp. 367~380 (2010) 해당화열매첨가사과잼제조및품질특성 김미현 김명희 1 윤선주 이병용 이창원 김보애 장기효 이재철 서정희 강원대학교식품영양학과, 1 강릉원주대학교식품과학과 Preparation and Quality Characterization of Apple Jam with Rosa rugosa Thunb. Fruit Mi-Hyun Kim, Myung-Hee Kim 1, Sunju Yun, Byung Yong Lee, Changwon Lee, Bo-Ae Kim, Ki-Hyo Jang, Jae-Cheol Lee and Jeonghee Surh Department of Food and Nutrition, Kangwon National University 1 Department of Food Science, Gangneung-Wonju National University Abstract Various contents of Rosa rugosa Thunb. fruit(0, 10, 20%), which is grown along the seashore of Gangwon province, were applied to apple jams having different sugar concentrations(20, 40, 60%). The resulting jams were analyzed using a sensory scoring test as well as a response surface methodology to identify the optimum conditions for the preparation of high-preference apple jams. The sensory properties based on sense of sight, smell and taste appeared to be linked to the sugar contents. It could be attributed to the presence of flavor compounds and pigments generated from the caramelization of sugar molecules during heat processing. On the other hand, rheological properties such as viscosity and spreadability were associated with Rosa rugosa fruit content, which was also verified by textural analysis of the jams. As the contents of Rosa rugosa increased, the hardness, gumminess, and chewiness of the jams decreased, which eventually might have contributed to the less thick and thus more spreadable sensory characteristics. Sensory evaluation revealed that apple jams were preferred when prepared with 10% of Rosa rugosa fruit and 55% of sugar contents. In particular, apple jams containing 10% Rosa rugosa and 60% sugar showed better mechanical qualities as well as higher sensory preference among 10 jams formulated using central composite design. Key words: Rosa rugosa Thunb, jam, sensory evaluation, texture analysis, response surface methodology I. 서론 현대인들의평균수명은과거에비해연장되었고, 이에따른노화관련질환역시더불어증가하는추세에있다. 이러한현상은웰빙식생활에대한관심을높였으며, 식품개발및소비자의소비패턴에도영향을주어, 건강지향적인소비자의욕구를충족시키는방향으로제품개발키워드 (keyword) 가설정되고있다. 최근들어, 각지방자치단체는그들의당면과제인 지역특화이미지구축 및 지역경제활성화 를달성하는하나의대안으로식품업계의이러한동향을활용하고자하는움직임이있다. 즉, 각자치단체는지자체의실정에맞는특 Corresponding author: Jeonghee Surh, Department of Food and Nutrition, Kangwon National University Tel: Fax: jsurh@kangwon.ac.kr 화소재를이용한식품및메뉴개발을통해지역식품업체의소득증대뿐만아니라, 지역특산물의소비를증대시키고, 지역을대표하는관광상품으로브랜드화하고자노력을기울이고있다 (Kang IJ 등 1997, Cho SD 와 Kim GH 2005, Chang SK 등 2008, Surh J 등 2009). 본연구에서는지역을대표하는향토식품개발을위한소재로강원도해안지역에서많이생산되는대표적식물중하나인해당화를선정하였다. 이는 (i) 해당화가해안가백사장을따라자생하는특성을지녀지역성이강한식물로 (Hashidoko Y 1996) 지역을대표하는상징적이미지를가질수있으며 (ii) 해당화는지상부 ( 꽃, 줄기, 열매 ) 와지하부 ( 뿌리 ) 전반에걸쳐상당량의페놀성분을함유하고있어항산화력이탁월한기능성식품소재로보고되고있으므로 (Hashidoko Y 1996, Choi YH 등 1997, Hashidoko Y 등 2002, Lee HJ 등 2004), 건강지향, 웰빙이화두인최근의소비자요구도를충족시킬가능성이 367

2 368 김미현 김명희 윤선주 이병용 이창원 김보애 장기효 이재철 서정희 시사되었기 때문이다. 해당화(Rosa rugosa Thunb.)(Fig. 1)는 장미과의 낙엽관 목으로, 7 8월에 붉은 열매가 수확되며, 해당화 잎은 건 조시켜 일본 북부지역에서는 지사제와 지혈제로, 중국에 서는 차의 원료로 사용하였으며, 해당화 꽃은 일본에서는 천연 착색료로, 중국에서는 건조시켜 차 및 타박상과 월 경과다의 치료제로 이용하였다. 우리나라에서는 전통적으 로 해당화 뿌리를 당뇨병, 통증, 만성염증질환을 치료하 는데 사용해오고 있다(Hashidoko Y 1996). 해당화의 약리 및 생리활성 성분으로는, 잎의 경우, 장내환경을 개선시 키는 물질로 rugosin D, tellimagradin II 등의 hydrolyzable tannin이 지목되고 있고(Kamijo M 등 2008), 뿌리의 경 우, 면역증강, 지질대사 및 혈당강하 작용은 catechin(choi YS 등 1993, Park JC 등 1993, Lee MK 등 2003), 염증 예방 작용은 19α-hydroxyursane-type triterpenoids(jung HJ 등 2005), 간보호 활성은 saponin계열의 rosamultin이 주 요 생리활성 물질로 확인되고 있다(Hur JM 등 2007). 특 히, 해당화의 열매 부위는 catechin을 비롯한 다양한 polyphenol성 물질과 flavonoids 계열에 속하는 kaempferol, kaempferol 3-O-β-glucoside, quercetin, quercetin 3-O-βglucoside 등, 항산화성이 탁월한 성분들이 풍부한 것으 로 확인되었다(Hashidoko Y 1996). 대표적 천연 항산화 제로 알려진 ascorbic acid와 β-carotene의 함량을, 해당화 부위별로 확인하여 비교한 연구에서, ascorbic acid 함량 분포는 건조분말화한 시료 당 잎( mg/100 g), 열매 (713.6 mg/100 g), 줄기(640.7 mg/100 g), 뿌리(528.4 mg/ 100 g)의 순으로 나타났고, β-carotene은 뿌리와 줄기에서 는 관찰되지 않았으나, 열매와 잎에서 각각 13.8과 9.13 mg/100 g이 확인됨으로써, 항산화 비타민이 풍부한 해당 화 열매가 기능성 식품의 원료로 충분한 응용가치가 있 음이 시사되었다(Kim MJ 등 2001). 해당화의 기능성을 바탕으로 그 활용도를 높이기 위한 해안가 인접 지자체 의 노력으로, 현재 해당화를 이용한 차 및 음료, 향료조 성물, 발효주 등이 제품화 사례들로 보고되고 있다(Han WC 등 2009, Han WC 등 2010). 본 연구에서는, 항산화 비타민 함량이 높은 해당화 열 매의 기능성을 현대인이 상용하는 식품에 추가 가능한지 확인하고자 하였다. 이를 위해, 과육을 활용하는 식품들 중, 최근 소비가 증가되고(Korea Health Industry Development Institute 2007), 조성의 다양화가 시도되고 있는 잼 을(Kim MY와 Chun SS 2001) 개발 대상 식품으로 선정 하였다. 특히, 해당화 열매는 건조 중량을 기준으로 할 때 사과(ascorbic acid 24.4 mg/100 g dry weight; β-carotene 0.1 mg/100 g dry weight)에 비해 ascorbic acid는 29.2배, β-carotene은 138배 높아, 사과잼에 해당화 열매를 첨가 할 경우 항산화성이 강화된 기능성 잼을 제조할 수 있을 것으로 기대되었다. 이에 따라, 첫째, 해당화 열매의 첨가 농도를 달리하여 사과잼을 제조하고, 둘째, 제조된 잼의 관능적 특성과 품질 특성을 관능검사 및 기계적 검사를 통해 평가함으로써, 궁극적으로 기호도가 우수한 기능성 잼 개발에 해당화 열매가 활용될 수 있는지를 살펴보고 자 하였다. II. 연구내용 및 방법 1. 실험재료 본 실험에 사용된 해당화는(Fig. 1) 2008년 7월 강원도 삼척 해안가에 위치한 해당화길에서 채취한 것으로, 채취 분량은 해당화 열매와 잎을 포함하여 4 kg 정도이었다. 채취한 해당화로부터 줄기와 꽃을 제거하여 열매를 분 리하였고, 이 후 해당화 열매의 숙성 정도에 따라, 미숙 한 해당화 열매는 세척 후 과육과 씨를 분리하였고, 과숙 열매의 경우는 씨 분리가 어려워 열매 그대로 세척 처리 만 하였다. 해당화 열매의 ph와 당도는 수거이후 바로 분석하였고, 이 후, 이 열매들은 잼 제조에 사용되기 전 까지 -20 의 냉동고에 보관하였다. 사과는 2008년 경북 영주산을, 설탕은 제일제당의 가는 정백당을 사용하였다. 2. 해당화 열매 및 해당화 첨가 사과잼의 ph와 당도 측정 Fig. 1. Rosa rugosa Thunb.(top) and its fruit(bottom). The seed was separated out and the pulp was further processed for the preparation of jam. 한국식품조리과학회지 제 26권 제 4호 (2010) 해당화 열매의 ph와 당도 측정을 위해, 과숙해당화와 미숙해당화 열매를 구분하여 분쇄기(HMF-1000A, Hanil, Korea)로 균질화한 후, 이 중 3 g을 취하여 중량기준으로

3 해당화열매첨가사과잼제조및품질특성 배의증류수를첨가하고 3,000 rpm 에서 15 분간 (5810R, Eppendorf, Germany) 원심분리하였다. 이후, 상층액을취하여 ph(ph meter, 725P, Istek, Korea) 와당도 (refractometer, PR201, Atago, Japan) 를측정하였다. 해당화첨가사과잼의경우에도, 잼 3 g 에 10 배의증류수를첨가하여해당화열매와동일한방법으로 ph 와당도를 3 회반복측정하였다. 잼의수분함량은적외선수분측정기 (MB45 Moisture Anlayzer, OHAUS, Switzerland) 로 3 회반복측정하여평균 ± 표준편차로결과를나타내었다. 3. 해당화첨가사과잼제조 1) 실험설계기호도가우수한해당화첨가사과잼을제조하기위한최적조건을찾기위하여반응표면분석법 (Response Surface Methodology, RSM) 을사용하였다. 실험조건은, 독립변수는설탕과해당화열매첨가량으로, 반응변수는기호도를반영하는관능평가항목 ( 색깔, 광택, 끈기, 발림성, 이취, 단맛, 신맛, 종합적인기호도 ) 으로선정하여계획하였다. 예비실험을통해결정된각요인의최소및최대범위는설탕 20~60%, 해당화 0~20% 이었다. 중심합성계획법 (Central Composite Design) 에의한실험점은, 정중앙점, ±α point(axial point), ±1 level point(factorial point) 와, 이실험점들사이에존재하는반복점으로구성되는데, 이에따라위의설정된범위를입력하여 Table 1 과같이 10 개의실험점과 2 개의반복점을얻었으며이를잼제조를위한실험조건으로설정하였다. 이중반복점 (Sample No. 9 와 10) 은같은수준에서반복측정하였을때다른결과를가져오는오차를추정하고나머지변동에서모델에대한적합추론을함으로써선택되어진모델의타당성을조사하기위해수행되었다. Table 1. Experimental design for the preparation of highpreference apple jam added with different levels of sugar and R. rugosa 1) Sample No. % Sugar (X 1) % R. rugosa (X 2) ) The number of experimental conditions was determined by central composite design. 2) 해당화첨가사과잼제조사과는세척후 4 등분하여씨를제거한후, 갈변방지를위해가열된찜솥에서 10 분간열처리한후껍질을벗겨분쇄 (HMF-1000A, Hanil, Korea) 하였다. 해당화열매는세척하고씨를제거한후별도의열처리없이바로분쇄하였다. 수분함량이낮은해당화열매는껍질이고르게분쇄되지않아, 분쇄완료된사과와혼합하여 20 초간추가분쇄하였다. 해당화무첨가잼 ( 대조군 ) 의경우, 분쇄완료된사과만을 20 초간추가분쇄함으로써, 이공정으로인한텍스처의차이를최소화하였다. 잼제조에사용된사과와해당화열매의총중량은 300 g 으로하였고, 설탕과해당화열매의첨가량은 Table 1 에서의값 (%) 을사과 + 해당화총량 (300 g) 에곱하여산출하였다. 분량의사과와해당화를냄비에넣고 10 분간가열한후, 실험조건에따라 20%, 40%, 60% 의설탕을넣고나무주걱으로저어주며 10 분간더가열하였다. 잼의온도가 104 가되었을때, 그리고일정량의잼을물에떨어뜨렸을때, 풀어지지않고덩어리째유지되는상태 ( 스푼테스트 ) 를잼이완성된것으로판단하였다. 3) 관능평가와반응표면분석해당화열매와설탕의첨가량을달리하여제조된 10 종의잼에대하여반응표면분석을위한관능평가는실시하였다. 관능검사는강원대학교식품영양학과재학생중관능평가에훈련된 20 명을패널로선정하여 5 점평점법 (scoring test) 으로실시하였다. 평가항목은 (i) 잼의특성에대한관능적평가영역과 (ii) 그특성에대한개인적기호도영역으로구분하여구성하였다. 평가된잼의특성으로는, 색 (color, 연한노란색 진한갈색 ), 광택 (gloss), 끈기 (viscosity), 발림성 (spreadability), 이취 (odor), 단맛 (sweetness), 신맛 (sourness) 으로 각특성이약한경우 를 1 점으로하고 그특성이강한경우 를 5 점으로하여평가하였다. 각특성에대한기호도와종합적기호도 (overall acceptability) 는 매우나쁘다 를 1 점으로하고 매우좋다 를 5 점으로하여평가하였다. 이후, 관능평가결과를 Minitab 14.0 을이용하여반응표면분석법으로처리하였다. Overlaid Contour Plot( 중첩등고선도 ) 과 Response Optimizer( 반응최적화도구 ) 를사용하여기호도가높은해당화첨가사과잼제조를위한최적의설탕과해당화첨가량을선정하였다. 또한, 만족도함수 (desirability function) 를이용하여만족도를최대화하는설탕과해당화열매첨가량의최적값을구하였다. 4. 해당화첨가사과잼의물리적특성관능특성조사에서전반적인기호도가높게평가된해당화첨가사과잼 ( 설탕첨가농도 60%, 해당화첨가농도 10%, 20%) 을, 해당화를첨가하지않은잼과비교하기 Korean J. Food Cookery Sci. Vol. 26, No. 4 (2010)

4 370 김미현 김명희 윤선주 이병용 이창원 김보애 장기효 이재철 서정희 위하여기계적물성을측정하였다. 1) 색도측정잼시료를액상측정용셀에 2/3 정도채운후색차계 (Color JS-555, Sun, Japan) 를이용하여명도 (L, lightness), 적색도 (a, redness), 황색도 (b, yellowness) 를측정하였으며, 총 5 회반복실험하여평균값 ± 표준편차로결과를나타내었다. Table 2. Sweetness and ph of apple, R. rugosa(fruit) and apple jams prepared with different levels of sugar and R. rugosa 1) Sample No. Sweetness(brix, %) ph ±1.1 d 3.00±0.01 f ±0.6 a 3.10±0.01 d ±0.5 i 3.06±0.01 e ±0.5 c 3.20±0.00 a ±0.6 g 3.01±0.00 f ±0.0 b 3.17±0.00 b ±0.0 h 3.05±0.01 e ±0.0 g 3.12±0.01 c ±0.5 e 3.01±0.01 f ±0.0 f 3.06±0.01 e Apple 15.4± ±0.01 R. rugosa (mature) 18.0± ±0.00 R. rugosa (immature) 12.1± ±0.01 1) Sweetness and ph of the samples were measured after they were diluted with 10-weight of distilled water. Thus, the values were adjusted using the equations of ph=-log[h + ] and brix(%)=100 (sugar/aqueous solution) for ph and sweetness, respectively. a-i : Means with different superscripts in the same column are significantly different(p<0.001). 2) 물성측정잼시료의물성은 Texture Analyzer(Instron 5542, Instron, USA) 를사용하여측정하였다. 시료 150 g 을 250 ml 용량의비이커에 3.5 cm 높이까지정확히채운후, 원통형 probe 로 2 회반복압착실험 (two-bite compression test) 을하였으며, 시편의압축판높이 30 mm, 최종압축판높이 30 mm, 직경 70 mm, 최종직경 70 mm, compression anvil 지름 5.7 cm 의실험조건으로측정하였다. 측정후얻어진 force-time curve 로부터시료의경도 (hardness), 부착성 (adhesiveness), 탄성 (springiness), 응집성 (cohesiveness), 점착성 (gumminess), 씹힘성 (chewiness) 이산출되었으며, 각시료당총 3 회반복실험하여평균값 ± 표준편차로결과를나타내었다. 5. 통계처리 Minitab(Release 14.0, Minitab Inc., State College, PA, USA) 프로그램을이용하여관능평가에대한반응표면분석을실시하였다. 중심합성계획에의한 10 개의실험군의회귀방정식은분산분석을통하여유의성을검증하였다. 해당화첨가사과잼과대조군의물리적특성비교는통계처리프로그램 SAS(version 9.1 for windows, Cary, NC, USA) 를이용하여분석하였다. III. 결과및고찰 1. 해당화첨가사과잼제조를위한최적의설탕과해당화첨가량선정본연구영역은, 기호도가높은해당화첨가사과잼을제조하기위한예비단계의연구로, (i) 설탕과해당화열매첨가량을달리한 10종의잼을제조하고, (ii) 그잼을관능평가한후, (iii) 관능평가결과를반응표면분석법 Table 3. Sensory characteristics of the apple jams added with different levels of sugar and R. rugosa that were prepared following the experimental combinations of factors 1) Sample No. Sugar(%) R. rugosa(%) Color Gloss Viscosity Spreadability Odor Sweetness Sourness ) Sensory characteristics of the jams were assessed using the scoring test of 5-point numerical scale, i.e., ranging from 1(when the characteristic was weak) to 5(when it was strong). 한국식품조리과학회지제 26 권제 4 호 (2010)

5 해당화열매첨가사과잼제조및품질특성 371 Table 4. Preference responses to the sensory characteristics of the apple jams added with different levels of sugar and R. rugosa that were prepared following the experimental combinations of factors 1) Sample No. Sugar(%) R. rugosa(%) Color Gloss Viscosity Spreadability Odor Sweetness Sourness ) Preferences to the jam and its characteristics were assessed using the scoring test of 5-point numerical scale, i.e., ranging from 1(dislike extremely) to 5(like extremely). 으로분석하여기호도가높은잼제조를위한최적조건의설탕과해당화열매첨가량을산출함으로써, 제조된 10 종의잼중이들조건과유사한잼을선정하고자하였다. 1) 해당화첨가사과잼의관능검사설탕및해당화열매첨가량을달리하여제조한해당화첨가사과잼의관능적특성과각특성에대한기호 도및종합적기호도를평가한결과는 Table 3~4 와같다. 5 점척도법으로평가한잼의각관능특성의평점범위는, 색 1.15~4.90, 광택 1.74~4.30, 끈기 2.30~4.60, 발림성 1.20~4.15, 이취 1.90~3.05, 단맛 2.70~4.15, 신맛 2.35~3.60 으로, 비교적넓은범위로분포하여해당화와설탕첨가량에따라잼의관능적특성이변화됨을시사하였다 (Table 3). 각관능적특성에대한기호도는, 색 2.20~4.10, 광택 2.30~4.35, 끈기 1.80~4.05, 발림성 Table 5. Predicted model equations for the sensory responses to the apple jams added with different levels of sugar and R. rugosa Response Equation 1) R 22) F-value 3) Sensory characteristics Color Y 1 = X X X 1X X X 2 Gloss Y 2 = X X X 1X X X 2 Viscosity Y 3 = X X X 1X X X 2 Spreadability Y 4 = X X X 1X X X 2 Odor Y 5 = X X X 1X X X 2 Sweetness Y 6 = X X X X 2 Sourness Y 7 = X X X 1X X X 2 Preference to the sensory characteristics Color Y 8 = X X X X 2 Gloss Y 9 = X X X X 2 Viscosity Y 10 = X X X 1X X X 2 Spreadability Y 11 = X X X 1X X X 2 Odor Y 12 = X X X X 2 Sweetness Y 13 = X X X 1X X X 2 Sourness Y 14 = X X X 1X X X 2 Overall acceptability Y 15 = X X X 1X X X 2 1) The equations were derived by RSM program, and all were quadratic. X 1 = sugar(%), X 2 = R. rugosa(%) 2) R 2 = Coefficient of determination 3) *p<0.05, **p<0.01, ***p< *** * * ** * * Korean J. Food Cookery Sci. Vol. 26, No. 4 (2010)

6 372 김미현 김명희 윤선주 이병용 이창원 김보애 장기효 이재철 서정희 1.75~4.45, 이취 2.75~3.50, 단맛 3.05~3.56, 신맛 2.95~ 3.89, 종합적기호도 2.45~3.80 으로나타나실험조건에따라차이를보였다 (Table 4). 2) 반응표면분석설정된반응별로모델링화하여 F-test 로유의성을검증한결과와, 독립변수인설탕과해당화첨가량이관능적 특성및기호도에미치는효과를살펴보기위한회귀식은 Table 5 와같다. 그결과, 모두 quadratic 모델이선택되었으며, 관능평가항목중색 (p<0.001, R 2 =0.985), 광택 (p<0.05, R 2 =0.928), 단맛 (p<0.05, R 2 =0.815), 신맛 (p<0.01, R 2 =0.977) 에서예측된회귀방정식은높은유의성을보여모델의적합성이인정되었다. 특히, 색과광택의경우그기호도에대한회귀방정식도높은유의성과 R 2 값을보였 한국식품조리과학회지제 26 권제 4 호 (2010)

7 해당화열매첨가사과잼제조및품질특성 373 Fig. 2. Response surfaces of sensory characteristics to the apple jams prepared with different levels of sugar and R. rugosa Thunb. fruit. 으며 ( 색 p<0.05, R 2 =0.869; 광택 p<0.05, R 2 =0.868), 관능특성결과와는달리두독립변수가서로상호작용없이독립적으로작용하는 quadratic 모델이선택되었다. 관능특성중끈기, 발림성, 이취와이에대한기호도및종합적기호도에대한회귀방정식들은결정계수인 R 2 값이 0.573~0.745 이었으며, 유의성을보이지않았다. 즉, 얻어진회귀방정식이설탕, 해당화의첨가량에따른이들관능특성 ( 끈기, 발림성, 이취 ) 및기호도의반응을예측하지못하였다. 각각의반응치항목에관한 contour plot( 등고선도 ) 과 response surface plot( 반응표면도 ) 의그래프를 Fig. 2~3 에나타내었다. 해당화첨가량이증가할수록, 잼의색은노란색에서갈색으로짙어지는경향을보였고 (Fig. 2(a)), 이에따라색에대한기호도는감소하는것으로나타났다 (Fig. 3(a)). 또한, 해당화첨가량은적을수록, 설탕첨가 량은많을수록색에대한기호도가증가하였다 (Fig. 3(b)). 해당화첨가량에상관없이설탕첨가량의증가는광택을강하게하는것으로나타났고 (Fig. 2(b)), 그에따라광택에대한기호도도증가하였다 (Fig. 3(b)). 잼의끈기와발림성은설탕과해당화의첨가량에따라일정한방향성을보이지는않았지만, 대체로끈기와발림성의등고선도가유사한양상을보여, 설탕첨가량이높을경우, 잼이덜되직하였고발림성이좋은것으로나타났다 (Fig. 2(c), (d)). 이는잼을제조하는과정중에, 자유수형태의수분중일부가설탕분자의보수성으로인해가열공정에의해날아가지않고, 설탕에결합된상태로전환되어, 설탕첨가량이적은잼에비해, 완성된잼내부에상대적으로더많은양의수분을보유시킴으로써, 제조된잼이부드럽게잘발리는물리적성질을나타낸것으로일부분해석할수있다. 또한설탕첨가량이낮을경우는, Korean J. Food Cookery Sci. Vol. 26, No. 4 (2010)

8 374 김미현 김명희 윤선주 이병용 이창원 김보애 장기효 이재철 서정희 사과를해당화로대체한양이증가할수록되직함이덜하였고발림성이좋은것으로나타났다 (Fig. 2(c), (d)). 이결과는, 앞서설명한것과같이잼의수분함량과연관되어있는것으로보인다. 즉, 설탕의첨가량을 20% 로하고해당화첨가량을 0%, 10% 20% 로하여제조된각잼의수분함량은, 각각 27.6±1.7%, 33.4±1.3%, 42.6±1.0% 로측정되어, 사과를해당화로대체한양이증가할수록 잼의수분함량이증가하였고, 이에따라, 관능평가시잼이되직하지않아부드럽게잘발리는특성을나타낸것으로해석할수있다. 절대적수분함량이사과에비해매우낮은해당화열매가사과대신대체될수록완성된잼의수분함량이증가한것은, 성숙한해당화열매의당도가사과에비해높았다는사실로부분적으로설명될수있다 (Table 2). 즉, 해당화열매첨가량이증가함에따라 한국식품조리과학회지제 26 권제 4 호 (2010)

9 해당화열매첨가사과잼제조및품질특성 375 Fig. 3. Response surfaces of sensory preferences to the apple jams prepared with different levels of sugar and R. rugosa Thunb. fruit. 당의함량이증가하게되는데, 이는, 잼을제조하는과정중처리되는열에의해증기상태로전환되는유리수들을당분자와의결합을통해잼내부에상당량보유시킴으로써, 완성된잼에서해당화첨가량에비례하여수분함량을증가시키는것으로해석할수있다. 이취는 해당화첨가량이증가할수록높아지는것으로나타났는데 (Fig. 2(e)), 이는사과향에친숙한만큼, 해당화향을이취로인지한것으로보인다. 이에따라, 설탕첨가량이동일할경우, 해당화열매첨가량이낮을수록, 완성된잼에서유발되는이취를덜불쾌하게여기는것으로 Korean J. Food Cookery Sci. Vol. 26, No. 4 (2010)

10 376 김미현 김명희 윤선주 이병용 이창원 김보애 장기효 이재철 서정희 나타났다. 또한, 해당화열매첨가량이동일할경우에는, 설탕첨가량이높은잼에서감지되는이취를평가자는덜불쾌하게받아들이고있었다 (Fig. 3(e)). 이는, 가열과정중설탕분자의일부가분해되어생성된다양한풍미물질들 (flavor compounds) 이해당화열매에서기인하는이취를마스킹 (masking) 해주었기때문으로해석할수있다. 잼의단맛은설탕의첨가량과, 잼의신맛은해당화열매의첨가량과각각뚜렷한양의상관성을나타내었다 (Fig. 2(f), (g)). 기호도평가에서는, 설탕첨가량이증가할수록, 잼의단맛뿐아니라신맛에대한기호도도증가되는것으로나타났다 (Fig. 3(f), (g)). 이는, 첨가된설탕의단맛으로인해해당화열매의신맛이실제맛의세기에비해약하게감지되는전형적인맛의상쇄현상 (compensating effect) 으로해석하였다. 해당화첨가사과잼에대한관능평가와, 반응표면분석을통한결과해석이주를이루는이번단계의실험을통해얻어진주요한발견은크게 2 가지로요약할수있었다. (i) 시각, 후각, 미각에의해인지되는잼의관능적특성인색, 향, 맛은설탕의첨가량과높은상관성을보였다. 이는, 설탕자체의특성, 즉단맛뿐아니라가열에의해진행되는설탕의 caramelization 반응이잼이형성되는과정중에서도부분적으로진행되어색소및향미물질을생성할수도있기때문으로해석할수있다. (ii) 잼의물성특성 (physical properties) 에해당하는끈기와발림성은해당화첨가량과상관성이큰것으로나타났다. 이는사과를해당화로대체함에따라당의함량이증가되고, 당분자의결합수형성능력으로인해최종완성된잼이더많은수분을보유했기때문에나타난현상으로 Fig. 4. Overlaid contour plot for optimization(up) and the selected condition that could provide the highest desirability for the preparation of high-preference apple jam added with R. rugosa Thunb. fruit(bottom). 한국식품조리과학회지제 26 권제 4 호 (2010)

11 해당화열매첨가사과잼제조및품질특성 377 해석할수있다. Fig. 3(h) 에나타난해당화첨가사과잼에대한종합적기호도를보면, 해당화열매첨가량이아닌, 설탕첨가량이기호도에더지배적으로영향을미치는것으로나타났다. 이결과는, 평가자가해당화첨가사과잼에대한종합적기호도평가시, 잼의여러관능적특성중에, 촉각에의해인지되는잼의물성특성보다는시각, 후각, 미각에의해인지되는특성들에의해영향을더받았음을간접적으로시사하였다. 3) 최적화 Overlaid contour plot 으로나타낸관능평가결과에서, 설탕첨가량이약 55% 이상이면서, 해당화열매첨가량이 10% 이내일때모든관능평가항목에대한기호도가 3 점이상으로나타났다. 또한 response optimizer( 반응최적화도구 ) 로그중가장높은 desirability( 만족도 ) 를선택하여도출하였는데, 예측된최적반응조건은설탕첨가량 60%, 해당화첨가량 3.4% 이었다 (Fig. 4). 즉, 소량의해당화열매첨가로사과잼의관능적기호도가전반적으로향상되는것이가능할것으로나타났다. 그러나, 해당화열매에내재한항산화비타민및항산화기능성을사과잼에효과적농도수준에서부가하기위해서는, 사과잼의기호도와물성을저해하지않은범위안에서가능한한최대량을첨가하는것이바람직할것으로사료되었다. 사과과육의총량중 3.4% 만을해당화열매로대체할경우, 제조된해당화첨가사과잼 100 g 당항산화비타민인 β-carotene 의함량은 69 µg 이지만 ( 해당화열매 13.8 mg/100 g dry weight, 사과 19 µg/100 g wet weight), 대체량을 10% 와 20% 로각각증가시킬경우이양은 207 µg 과 429 µg 으로비례적증가를보이게되며, 이로인한항산화기능성도증대될것으로기대되었다. Overlaid contour plot 으로나타낸관능평가결과를보면, 해당화열매첨가량이 3.4% 이상인경우에도비교적높은관능적기호도를보였다. 따라서, 다음단계의연구에서는, 제조된 10 개의잼중기호도가우수했던설탕첨가량 60% 인해당화첨가사과잼 3 종 ( 해당화열매첨가 0%, 10%, 20%) 에대해이화학적특성을함께분석 평가함으로써, 기호도및물성의저하없이항산화식품소재인해당화의첨가량이증가될수있을지를살펴보았다. 2. 해당화첨가사과잼의이화학적특성 1) ph, 당도및수분함량사과와해당화열매과육의 ph 는 Table 2 에제시한것과같이각각 ph 3.03 과 ph 3.21 로해당화열매가유의적으로높게나타났다 (p<0.001). 펙틴수용액은음전하를띄는대표적친수성콜로이드 (colloid) 용액이다. 따라서, 펙틴겔형성에있어, ph 즉산의첨가는펙틴음전하 Table 6. Chemical properties of apple jams added with different levels of R. rugosa at 60% sugar content R. rugosa (%) Moisture (%) Sweetness (%) ph ±0.8 c 78.3±0.8 a ±0.8 a 77.2±0.0 b ±0.5 b 73.0±0.5 c 3.20 Significance p<0.05 p<0.001 NS 1) 1) Statistically not significant. a-c : Means with different superscripts in the same column are significantly different. 를중화시켜, 펙틴분자간의정전기적반발력 (electrostatic repulsion) 을 screening 함으로써, 이웃하는펙틴과의수소결합을가능케하여겔을형성할수있게한다 (Mc- Clements DJ 2004). 펙틴분자내에존재하는 -COOH 기의 pk a 가약 3.5 임을고려한다면 (McClements DJ 2004), 해당화열매의 ph 가통계적으로유의하게높게나타났다고해도, 기존의사과잼과비교시, 이러한정도의 ph 차이는해당화첨가사과잼제조에있어펙틴겔형성을유의적으로저해하지않을것으로판단할수있다. 또한사과와해당화열매 (mature) 의당도는각각 15.4% 와 18.0% 로해당화가유의적으로높게나타났으나 (p<0.01), 완성된잼에있어서는 60% 설탕첨가량에서, 해당화첨가량이 0, 10%, 20% 로증가할수록잼당도는 78.3%, 77.2%, 73.0% 로감소하는경향을보였다 (p<0.001, Table 6). 이는, 사과를해당화열매로대체함에따라, 완성된잼에서수분의함량이각각 17.7%, 18.3%, 19.7% 로증가한결과와역의상관관계를보였다는점을고려할때 (p<0.05), 잼내부에보유된수분함량의증가로당의 % 함량이상대적으로감소한, 즉수분에의한희석효과로일부분설명할수있다 (Table 6). 2) 색도해당화를첨가함에따라, 해당화첨가사과잼의적색도 (a, redness) 는무첨가군 2.20 에서 20% 첨가군 7.45 로유의적 (p<0.001) 증가를보였고 (Table 7), 이러한차이는관능검사시평가자에의해충분히인지될수있는유의한차이임을알수있었다 (Fig. 2(a)). 해당화열매첨가량에비례하여잼의색도가강화된현상은해당화열매에함유되어있는안토시안 (anthocyan) 색소에서기인한것으로해석할수있다. 실제로, Han WC 등 (2009) 은, 해당화즙을첨가하여사과발효주를제조할경우, 해당화즙첨가량에비례하여안토시안함량과색도가증가하였다고보고하였다. 3) 조직감 (Texture Profile Analysis) 본실험에서대조군으로사용된사과잼은기계적물성평가결과, 경도 (hardness) 가 51.66N 으로비교적단단하 Korean J. Food Cookery Sci. Vol. 26, No. 4 (2010)

12 378 김미현 김명희 윤선주 이병용 이창원 김보애 장기효 이재철 서정희 Table 7. Quality characteristics of apple jams added with different levels of R. rugosa at 60% sugar content Hunter's color values Textural characteristics R. rugosa (%) L a b Resilence Cohesiveness Hardness (N) Springiness (mm) Gumminess (N) Chewiness (N) ± ±0.35 c 11.34±1.18 b 51.66±1.30 a 11.35±0.08 a 0.82±0.04 b 0.48±0.02 b 24.76±1.48 a ±17.79 a ± ±0.69 b 13.43±1.25 a 18.69±0.30 b 10.84±0.17 b 0.95±0.02 a 0.77±0.06 b 14.48±0.84 b ±9.71 b ± ±0.31 a 12.26±0.75 ab 11.64±0.65 c 10.98±0.16 b 0.96±0.16 a 0.86±0.05 a 9.96±0.34 c ±4.94 c Significance NS 1) p<0.001 p<0.05 p<0.001 p<0.05 p<0.001 p<0.001 p<0.001 p< ) Statistically not significant. a-c : Means with different superscripts in the same column are significantly different. 였으나, 해당화를첨가함에따라각각 18.69N 과 11.64N 으로잼의물성이농도의존적으로부드러워지는경향을보였다 (p<0.001)(table 7). 이결과는, 앞에서설명한것과같이, 해당화첨가량에비례하여, 완성된잼의수분보유량이증가하였고, 이에따라잼이부드러워진것으로일관되게해석될수있다. 잼이만들어지는과정은, 과일류에들어있는펙틴이그들분자끼리결합하여 junction zone 을이루고그내부에물을보유함으로써, 여러겹의 junction zone 으로구성된망상 (network) 형태의겔 (gel) 을형성하는과정으로설명할수있다. 당도가상대적으로높았던해당화열매로사과의일부를대체하여제조된잼은, 해당화무첨가사과잼에비해상대적으로더많은물을이 junction zone 안에가둘 (entrapping) 수있게되고, 이로인해, 부드러운물성을보인것으로해석되었다. 해당화첨가에따른잼의경도감소를보여준기계적평가결과는잼의끈기 ( 되직한정도 ) 감소, 발림성개선을보여준관능검사결과와도일치한다고볼수있다. 해당화첨가사과잼의개선된물성은 texture 평가지수들중제품의경도를반영하는점착성 (gumminess) 과씹힘성 (chewiness) 에서도일관되게관찰되었다 (Table 7). 즉, 해당화무첨가사과잼의높은점착성 (24.76N) 과씹힘성 (296.94N) 은해당화를첨가함에따라농도에비례하여유의적으로감소하여 20% 첨가군에서는각각 9.96N 과 N 으로측정되었다. 이결과는사과잼제조시사과총량의 10% 혹은 20% 를해당화로대체하게되면, 소비자가잼을먹을때, 삼키기에적당한정도까지저작하는데소요되는시간과에너지, 저작수를농도의존적 비례적으로감소시킬수있음을시사하고있다. 또한, 잼의응집성 (cohesiveness) 이해당화열매첨가량에비례하여농도의존적으로증가하였는데 (p<0.001), 이는해당화열매첨가로인해, 잼내부의결합력이비례적으로증가했음을암시하고있다. 즉, 해당화열매첨가량이증가함에따라, 당의함량이증가하게되고, 당은강한물결합력 (water-holding capacity) 을가지고있어, 펙틴분자표면에흡착되어있는수분과경쟁적으로결합하여, 펙틴표면에흡착된수분을제거함으로써펙틴분자사이의 입체장애 (steric hindrance) 를줄여펙틴분자끼리의상호결합을촉진하여결과적으로내부결합력이강한겔을형성시킨것으로볼수있다. 펙틴분자끼리의결합에의해형성된 junction zone 내부에는친수성용질을포함한수용액상의물이보유되게되는데, 해당화첨가사과잼은무첨가군에비해더많은당이존재하고, 당의강한물결합력은더많은물을 junction zone 안에보유시킴으로써, 내부적결합이강하면서도부드러운물성을가진잼을형성할수있었던것으로해석된다. 3. 기호도와물성이개선된해당화첨가사과잼제조최적조건 반응표면분석을통해가장높은기호도를보였던설탕첨가량 60% 를고정농도로하고, 해당화첨가량을달리하여제조한 3 종의잼에대한관능검사결과, 색, 광택, 끈기, 발림성항목에서유의적차이를보여모두해당화 10% 첨가군에서높은기호도를나타내었으며, 단맛, 신맛, 종합적기호도에서는유의적차이를보이지않았다 (Table 8). Table 8. Sensory preferences to apple jams added with different levels of R. rugosa at 60% sugar content 1) R. rugosa (0%) R. rugosa (10%) R. rugosa (20%) Significance Color 3.8±1.0 ab 4.1±0.9 a 3.2±1.0 b p<0.05 Gloss 3.6±1.1 b 4.4±0.7 a 3.7±0.9 b p<0.05 Viscosity 3.2±1.2 b 4.1±0.8 a 3.1±0.8 b p<0.01 Spreadability 3.4±1.0 b 4.5±0.7 a 2.8±1.1 b p<0.001 Sweetness 3.1± ± ±0.9 NS Sourness 3.3± ± ±0.7 NS Overall acceptability 3.4± ± ±1.0 NS 1) Preferences to the jam and its characteristics were assessed using the scoring test of 5-point numerical scale, i.e., ranging from 1(dislike extremely) to 5(like extremely). a-b : Means with different superscripts in the same row are significantly different. 한국식품조리과학회지제 26 권제 4 호 (2010)

13 해당화열매첨가사과잼제조및품질특성 379 관능평가와기계적물성평가결과를종합하면, 사과잼제조시사과의 10% 를해당화열매로대체함으로써, 겔형성시내부적결합이강하고, 저작시부드러운, 물성이개선된기호도가높은해당화첨가사과잼이제조될수있음을알수있었다. IV. 요약 본연구에서는, 강원도해안지역특산물인해당화열매를소비자의접근성이높은잼에첨가하여지역을대표하는지역특화제품으로개발하는것이가능할지알아보고자하였다. 중심합성계획법에따라, 해당화열매와설탕첨가량을달리하여 10 종의잼을제조하였다. 제조된 10 종의잼을관능검사로평가하여반응표면분석을실시한결과, 잼의관능적특성중시각, 후각, 미각에의해인지되는특성인색, 광택, 이취, 단맛, 신맛은설탕의첨가량에의해지배적으로영향을받는것으로나타났다. 이는설탕자체의단맛뿐아니라, 가열공정이주를이루는잼제조공정중, 일부의설탕분자가열에의해분해되는 caramelization 반응이일어나, 기호도에영향을줄수있는향미물질 (flavor compounds) 과색소 (pigments) 를형성했기때문으로해석되었다. 또한, 관능검사항목중물성특성인끈기 ( 되직한정도 ) 와발림성은해당화열매첨가량과연관된것으로나타났다. 즉, 해당화열매첨가량이증가할수록, 완성된잼의수분함량이증가하였고, 이는덜되직하고부드럽게잘발리는관능적특성으로평가되었다. 이결과는기계적물성평가로얻어진각잼의경도 (hardness), 점착성 (gumminess), 씹힘성 (chewiness) 의경향과도일치하였다. 즉, 해당화열매의첨가량이증가함에따라, 당의함량이증가하고, 당의높은물결합력은펙틴분자끼리의상호결합을촉진시켰으며, junction zone 안에더많은물을보유하게함으로써내부적결합력이강하고, 부드러운물성의잼을형성한것으로해석되었다. 5 점평점법으로평가된관능검사결과에서모든항목이 3 점이상으로높은기호도를보여만족도 (desirability) 가높았던설탕첨가량 60% 에서제조된 3 종의잼 ( 해당화첨가량 0%, 10%, 20%) 을기계적물성평가와관능평가로비교분석하였을때, 해당화첨가량이 10% 인잼이색, 광택, 끈기, 발림성항목에서기호도가유의적으로높았고, 물성또한개선된것이확인되었다. 이러한결과는, 소비자의순응도가비교적높은사과잼에그기호도와물성의유의적저하없이해당화열매의기능성이추가될수있음을시사하였다. 참고문헌 Chang SK, Kim JH, Oh HS The development of functional cold buckwheat noodles using biological activities of hot water extracts of Ligularia fischeri and Angelica gigas Nakai. Korean J Food Culture 23(4): Cho SD, Kim GH Food product development and quality characteristics of Ligularia fischeri for food resources. Korean J Food Preserv 12(1):43-47 Choi YH, Kim MJ, Lee HS, Hu C, Kwak SS Antioxidants in leaves of Rosa rugosa. Kor J Pharmacogn 28(4): Choi YS, Ahn C, Jhoo JW, Park JC, Lee SY Effects of Rosa rugosa radix on lipid metabolism in rats. Korean J Biotechnol Bioeng 8(3): Han WC, Ji SH, Lee JC, Cheong C, Kang SA, Jang KH Quality characteristics of apple wine fermented with Rosa rugosa Thunb. Korean J food Preserv 16(3): Han WC, Ji SH, Surh J, Kim MH, Lee JC, Kim SH, Jang KH Effect of supplementation of Rubus crataegifolius on fermentation characteristics of Rosa rugosa wine. J East Asian Soc Dietary Life 20(2): Hashidoko Y The phytochemistry of Rosa rugosa. Phytochemistry 43(3): Hashidoko Y, Itoh E, Yakota K, Yoshida T, Tahara S Characterization of five phyllosphere bacteria isolated from Rosa rugosa leaves, and their phenotypic and of metabolic properties. Biosci Biotechnol Biochem 66(11): Hur JM, Kim IH, Park JC Hepatoprotective effect of catechin isolated from the root of Rosa rugosa Thunb. Korean J Medicinal Crop Sci 15(1):21-25 Jung HJ, Nam JH, Choi J, Lee KT, Park HJ α- Hydroxyursane-type triterpenoids: antinociceptive anti-inflammatory principles of the roots of Rosa rugosa. Biol Pharm Bull 28(1): Kamijo M, Kanazawa T, Funaki M, Nishizawa M, Yamagishi T Effects of Rosa rugosa petals on intestinal bacteria. Biosci Biotechnol Biochem 72(3): Kang IJ, Ham SS, Chung CK, Lee SY, Oh DH, Choi KP, Do JJ Development of fermented soysauce using Cirsium setidens Nakai and Comfrey. J Korean Soc Food Sci Nutr 26(6): Kim MJ, Kim JS, Kim KE, Shin, KH, Heo K, Cho DH, Park CH, Yu CY Comparison of antioxidants activities from different organs of Rosa rugosa Thunb. Korean J Medicinal Crop Sci 9(1):40-44 Kim MY, Chun SS Effects of onions on the quality characteristics of strawberry jam. Korean J Soc Food Cookery Sci 17(4): Korea Health Industry Development Institute In-depth Analysis on the 3rd (2005) Korean Health and Nutrition Examination Survey: Nutrition Survey, Ministry of Health and Welfare, Seoul, Korea Lee HJ, Ahn JW, Lee BJ, Moon SG, Seo YW Antioxidant activity of Rosa rugosa. Korean J Biotechnol Bioeng Korean J. Food Cookery Sci. Vol. 26, No. 4 (2010)

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