Calcium Alginate Gel Beads를 이용한 Flying Fish Egg Analogs의 제조

Abstract

최근 천연 날치알 소비량은 웰빙 추세와 더불어 지속적으로 증가하고 있으나, 이상 기후 현상 및 각국의 어자원 보호정책 등으로 천연 날치알의 안정적 확보가 어려운 실정이며, 이에 따른 원료 수급 불균형으로 인해 제품의 안정적 생산에 한계가 있다. 또한 천연 날치알은 위생관리 문제로 제품의 품질관리가 어려운 실정이다. 따라서 천연 날치알을 대체 할 수 있는 flying fish egg analogs의 개발이 필요하다. Flying fish egg analogs 제조 기술은 알긴산을 이용한 방법으로 이는 gel 형성이 쉽고 제조 조건이 순하며 조작이 편할 뿐만 아니라 인체에 무해하고 경제적 특성 때문이다. 본 연구에서는 RSM을 이용하여 flying fish egg analogs 제조 시 천연 날치알과 유사한 구형성능을 알아보았으며, 최적 조건에서 가공적성을 알아보기 위하여 다당류 코팅을 처리한 flying fish egg analogs의 염열탕 처리, 크기, 구형성능 및 파열강도를 측정하였다. 1. Flying fish egg analogs 제조 시 천연 날치알과 유사한 구형성능의 최적 조건을 알아보기 위하여 RSM을 이용하였다. 독립변수로는 4가지 중요 요인인 sodium alginate의 농도 (X1, %), calcium chloride 안정화 시간 (X2,, min), calcium chloride의 농도 (X3, %) 및 calcium chloride용액이 담긴 반응조의 교반 속도 (X4, rpm)로 정하였다. 구형성능의 최적 조건은 sodium alginate의 농도 X1 = 2.57%, calcium chloride 안정화 시간 X2 = 30.71 min, calcium chloride의 농도 X3 = 1.52%, calcium chloride 용액이 담긴 반응조의 교반 속도 X4 = 299.56 rpm으로 나타났으며, 실제 최적조건에서실험 하였을 경우 98.2%의 높은 구형성능을 보였다. 2. 반응표면 그래프에서 sodium alginate의 농도 (X1, %), calcium chloride 안정화 시간 (X2,, min), calcium chloride의 농도 (X3, %) 및 calcium chloride용액이 담긴 반응조의 교반 속도 (X4, rpm)에 따른 독립변수 중에서 X1 (sodium alginate의 농도, %)의 값이 -2에 가까워질수록 종속변수인 flying fish egg analogs의 구형성능은 현저하게 낮아지는 것을 볼 수 있으며, 반면에 X2 (calcium chloride 안정화 시간, min)는 다른 독립변수에 비해 flying fish egg analogs의 구형성능에 크게 관여하지 않는 것을 알 수 있다. 3. 최적 조건에서 제조된 flying fish egg analogs의 크기(mm), 구형성능(%) 및 파열강도(kPa)는 각각 2.2±0.12, 98.2±0.2 및 74.73±1.68으로 NaCl 및 열탕 처리 후와 비교하여 보았을 때, 구형성능에서는 유의적인 차이를 보이지 않았으나 30분 열탕 처리를 하였을 경우, 그 크기가 2.09 mm로 무처리 한 flying fish egg analogs 보다 0.11 mm 가량 작아지는 것으로 나타났으며, 1시간 이상의 열탕 처리 시에는 더 이상 크기가 작아지지 않는 것으로 나타났다. 반면에 2%의 NaCl에 30분간 처리했을 경우에는 flying fish egg analogs의 크기가 2.41 mm로 최적 조건의 경우에서 0.21 mm 크기가 증가하였다. 그리고 30분 동안 열탕 처리를 하였을 경우 47.25 kPa으로 flying fish egg analogs의 파열강도가 저하하였으나 1시간 이상에서의 처리 시간에서는 파열 강도가 떨어지지 않는 것으로 나타난 반면에 2% NaCl 용액 처리 경우에는 시간에 지남에 따라 현저히 파열강도가 떨어지는 것을 볼 수 있었다. 5. 다당류 코팅한 flying fish egg analogs의 크기는 최적 조건으로 나타난 크기에 비해 다소 큰 경향은 있었으나 염열탕 처리 시간이 지남에 따라 전반적으로 작아지는 것을 볼 수 있으며, 구형성능은 90% 이상을 나타났다. 코팅 처리를 하지 않은 flying fish egg analogs의 경우 염열탕 처리 시 극히 약한 파열강도를 보였으며, 코팅처리를 한 flying fish egg analogs 역시 염열탕 처리할 경우 시간에 따라 파열강도가 유의적 차이를 보이며 꾸준히 저하되는 것으로 나타났다. 6. 최적 조건 flying fish egg analogs의 제조에 천연 날치알과 유사한 색택인 β-Carotene (1%) 0.02% 첨가하여 제조한 flying fish egg analogs의 크기는 2.1±0.24 mm, 구형성능은 97.56±1.2 % 및 파열강도는 71.68±1.68 kPa으로 나타났으며, β-Carotene을 첨가하지 않았을 경우인 flying fish egg analogs의 크기 2.2±0.12 mm, 구형성능 98.2±0.2 % 및 파열강도 74.73±1.68 kPa과 유의차가 나타나지 않았다. 이러한 flying fish egg analogs는 천연 날치알을 대체함으로써 어획고 혹은 자원고갈에 영향을 받지 않고 수요에 따라 공급할 수 있을 것이며 체계적인 가공 및 양산화기술을 개발함으로써 수입 대체 효과도 기대할 수 있을 것으로 판단된다.

Flying fish egg analogs processed with sodium alginate and calcium chloride were experimentally optimized using response surface methodology. The effects of process conditions on physical properties were also investigated. The optimum conditions for the flying fish egg analogs sphericity were 2.57% sodium alginate concentration (X1, %), stabilizing in calcium chloride in 30.71 min (X2, min), 1.52 % calcium chloride concentration (X3, %), 299.56 rpm rotation speed for the calcium chloride solution (X4, rpm). Under optimum conditions, the predicted bead sphericity (Y, %) was 99.9%. A 98.2±0.2% sphericity was obtained experimentally using the optimal conditions, which was in close agreement to the predicted value. The size and rupture strength of the optimized beads were 2.2±0.12 mm and 74.73±1.68 kPa, respectively. Immersion in 95°C hot water slightly decreased sizes and rupture strengths of the flying fish egg analogs. The size of the flying fish egg analogs treated with NaCl solution was increased and the rupture strength of the beads was decreased to 0 after NaCl treatment for 3 hours. The flying fish egg analogs coated with xanthan gum, guar gum, glucomannan, pectin and gelatin showed no significant changes in sphericity, but the size did decrease with time. The rupture strengths of the coated flying fish egg analogs were higher than those of the uncoated beads. The 1.0% (w/v) β-carotene beads were investigated by measuring flying fish egg analogs to close the natural flying fish egg analogs. The 1.0% (w/v) β-carotene flying fish egg analogs were manufactured and compared with existing flying fish egg analogs for physical properties. The size and sphericty were not affected, and β-carotene flying fish egg analogs were decreased in the Rupture Strength.