양배추 분말을 첨가한 스펀지 케이크의 품질특성 및 항산화 활성

본 연구에 사용된 밀가루는 박력분 ㈜대한제분(Busan, Korea), 설탕은 삼양사(Sungnam, Korea), 계란은 농협 하나 로 마트(Gyeongsan, Korea), 소금은 천일염(Sinan, Korea), 옥수수기름은 동원F&B(Haenam, Korea), 양배추 분말(수분 함량 3.28%)은 정우당(Seoul, Korea) 제품으로 시중에서 구 입하여 사용하였다.

양배추 분말을 첨가한 스펀지 케이크의 재료 배합 및 제조는 Yi 등(22)의 방법을 일부 변형하여 제조하였으며 배합비는 Table 1과 같다. 양배추 분말은 박력분 중량을 기준으로 0-15%를 첨가하였고 케이크 제조는 공립법으로 설탕의 용해성을 증가시키고 계란의 기포성을 향상시키며 제품의 부피를 크게 하기 위하여 더운 방법(hot mixing method)을 사용하였다. 먼저 수직형 반죽기(Model NVM-95, Dae Young Co., Seoul, Korea)를 사용하여 믹서 볼에 전란 (whole egg)을 넣고 골고루 풀어 준 다음 설탕과 소금을 첨가하여 중탕으로 43°C가 될 때까지 가온하고 중속 30초, 고속으로 6분, 다시 중속으로 2분간 혼합하여 기포형성이 최적 상태로 형성될 때까지 휘핑하였다. 여기에 밀가루와 양배추 분말 첨가비율을 달리한 각각의 혼합분을 체로 쳐서 넣고 골고루 혼합한 후 중탕으로 데운 옥수수기름을 반죽에 넣고 옥수수기름이 바닥에 가라앉지 않도록 혼합하여 반죽 을 완료하였다. 원형 케이크 팬(안쪽직경 21.2 cm, 깊이 4.5 cm, 안쪽부피 1,590 mL)에 반죽을 460 g 넣고 윗불 180°C, 아랫불 160°C로 예열된 오븐(Model FDO-7102, Dae Young Co., Seoul, Korea)에서 28분간 구웠다. 케이크는 실 온에서 1시간 방냉한 후 폴리에틸렌 필름으로 포장하여 실험에 사용하였다.

케이크 반죽의 비중(specific gravity)은 AACC method (23)에 따라 반죽이 완성된 후 물의 무게에 대한 최종 케이 크 반죽 무게의 비로 나타내었다.

케이크의 crumb과 crust의 색도는 색차계(color difference meter, JS 555, Color Techno System Co., Tokyo, Japan)를 사용하여 시료를 각각 세로 50×50 mm 로 잘라 케이크 외부 와 내부의 중앙 부분을 3회 반복 측정하였다. 그 값은 Hunter scale에 의해 케이크의 L 값(명도), a 값(적색도), b 값(황색 도)으로 평균값을 구하였다. 이때 사용한 표준 백색판은 L=99.42, a=-0.90, b=-0.01이었다.

케이크를 실온에서 1시간 냉각시킨 후 케이크의 외관상 특성 평가로 부피지수(total volume index), 대칭성지수 (symmetry index) 및 균일성지수(uniformity index)를 AACC 방법(24)에 따라 케이크의 중앙 부분을 절단한 후 측정하였 다.

케이크의 무게는 오븐에서 꺼낸 즉시 측정하였고 부피는 실온에서 1시간 냉각시킨 후 종자 치환법(25)에 의해 세 개의 시료를 각각 세 번씩 측정하고 반죽의 무게로 나누어 계산하였다. 비용적(specific loaf volume)은 반죽 1 g이 차지 하는 부피로 그 식은 다음과 같다.

또한 굽기손실율(baking loss rate(%))은 다음과 같은 수 식으로 구하였다.

텍스처(texture)는 rheometer(Compac-100 II, Sun Scientific Co., Ltd., Tokyo, Japan)를 사용하여 5회 반복 측정하여 통계 처리하였다. 시료는 50×50×50 mm의 크기로 잘라서 압착 했을 때 얻어지는 force distance curve로부터 시료의 texture profile analysis(TPA)를 computer로 분석하여 측정하였다. 이때 사용된 탐침은 P20의 원통형을 장착하여 경도, 응집 성, 탄력성, 점착성, 부서짐성을 측정하였다.

시료액 제조는 스펀지 케이크 각각의 시료 5 g에 증류수 45 mL를 가하고 20°C에서 24시간동안 100 rpm으로 homogenizer에서 추출한 후 whatman No. 1 여과지로 여과 하여 시료 액으로 사용하였다.

총 폴리페놀 함량(total polyphenol contents)는 Folin-Denis 방법(26)에 따라 측정하였다. 1 mg/mL로 농도를 조절한 시료 0.2 mL에 1 N Folin-Ciocalteu’s Regent(Sigma Co., St. Louis, MO, USA) 1 mL를 넣은 후, 실온에서 3분간 반응시켰 다. 반응액에 10% Na₂CO₃ 0.8 mL을 넣어 실온에서 1시간 반응시킨 후, 765 nm에서 흡광도를 측정하였다. 총 폴리페 놀의 함량은 gallic acid(Sigma Co.)를 이용한 표준곡선으로 부터 산출하였다.

DPPH radical 소거능은 Blois 법(27)에 따라 측정하였다. 농도 별로 제조한 시료 0.1 mL에 0.15 mM DPPH 용액 0.1 mL를 가하여 실온에서 30분간 반응시켜 518 nm에서 흡광도를 측정하였다. DPPH radical 소거능은 시료 첨가구 와 시료 무첨가구의 차이를 백분율로 나타내었다.

환원력(reducing power)은 Mau 등(28) 및 Seo 등(29)의 방법에 따라 측정하였다. 농도 별로 제조한 시료 0.25 mL에 0.2 M sodium phosphate buffer(pH 6.8) 0.25 mL와 1% potassium ferricianide 0.25 mL를 넣어 50°C에서 20분간 반 응시키고, 10% TCA(Trichloroacetic acid)를 0.25 mL 가하였 다. 1,000 rpm에서 10분간 원심분리하여 상징액 0.1 mL에 증류수 0.1 mL을 넣고, 0.1% ferric chloride 0.02 mL을 가하 여 700 nm에서 흡광도를 측정하였다. 양성 대조구는 ascorbic acid를 사용하였고, 환원력은 흡광도 값으로 비교하였다.

케이크의 관능평가는 Civille와 Szczesniak의 방법(30)에 따라 스펀지 케이크의 특성 및 평가 방법에 대하여 충분히 숙지한 제과기술자를 포함한 훈련된 10명의 패널요원을 대상으로 각 실험구별로 색상(color), 향미(flavor), 맛(taste), 조직감(texture) 그리고 전체적인 기호도(overall acceptance) 에 대하여 7점 채점법을 사용하여 측정하였으며, 7점은 매 우 좋다, 4점은 보통이다, 1점은 매우 나쁘다로 하였다.

모든 실험결과 통계처리는 Windows용 SPSS 12.0(SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 사용하였으며 분산분석과 Duncan 의 다중검증법으로 유의성을 검정하였다.

양배추 분말을 첨가한 스펀지 케이크 반죽의 비중을 측 정한 결과는 Table 2와 같다. Pyler(31)는 반죽의 비중이 케이크 최종제품에서의 결과를 예측할 수 있으며 비중이 높으면 부피가 작고 조밀한 기공으로 씹힘성이 떨어지며 비중이 낮으면 약하고 부서지기 쉬운 내상을 가지게 된다고 보고하였으며 Ellinger와 Shappeck(32)는 적정 비중(0.55± 0.05) 즉 적당한 거품형성은 바람직한 품질의 케이크 제조 에 매우 중요하다고 하였다. 본 실험에서는 대조구와 5% 첨가구는 유의적 차이를 보이지 않았고 양배추 분말 첨가량 이 증가할수록 비중이 증가하는 경향을 나타내었다. 야콘 분말(33)과 청경채(34)를 첨가한 스펀지 케이크에서도 유 사한 경향을 나타내었다. 이러한 현상은 양배추 분말 첨가 량이 증가할수록 반죽과정에서 밀가루와 함께 계란 거품의 겉표면에 엉겨 붙어 기포벽을 두껍게 함으로써 유화를 방해 해 기포가 파괴되고, 계란 흰자의 표면변성에 의해 얇은 막 형성이 억제되기 때문으로 판단된다(35,36).

양배추 분말 첨가량을 달리하여 제조한 스펀지 케이크의 crust와 crumb 색도를 측정한 결과는 Table 3과 같다. 케이크 crumb의 명도를 나타내는 L 값은 양배추 분말 첨가량이 증가할수록 82.53-64.68으로 유의적으로 감소하여 어두워 지는 경향을 나타내었다. 적색도를 나타내는 a 값과 황색도 를 나타내는 b 값은 대조구와 비교하여 양배추 분말 첨가량 이 증가할수록 유의적으로 감소하는 경향을 나타냈다.

스펀지 케이크에 각종 분말을 첨가할 경우, 첨가되는 분 말의 종류와 색, 그리고 굽는 과정 중의 아미노-카아보닐 반응, 열분해에 의한 갈변 정도에 의해 케이크 색도에 영향 을 미치는 것(37)으로 알려져 있는데, 본 실험에서도 양배추 분말 고유의 색상으로 인하여 케이크의 crumb 색도에 영향 을 준 것으로 사료된다. crust의 L 값은 양배추 분말 첨가량 이 증가할수록 58.32-45.73로 유의적으로 감소하는 경향을 보였으며 적색도와 황색도를 나타내는 a 값과 b 값은 양배 추 분말 첨가량이 증가할수록 유의적으로 감소하는 경향을 나타내었다. 이는 케이크 crumb의 색도에서와 같이 crust의 색도에서도 양배추 분말 자체의 색깔이 영향을 주었기 때문 으로 판단된다. 양배추 분말 첨가량을 달리하여 제조한 스 펀지 케이크의 외관 촬영 사진은 Fig. 1과 같다.

Fig. 1. Visual comparison of the sponge cakes that contained different amounts of cabbage powder . A, 0% cabbage powder added; B, 5% cabbage powder added; C, 10% cabbage powder added; D, 15% cabbage powder added.

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양배추 분말 첨가량을 달리하여 제조한 스펀지 케이크의 외관상 특성평가로 부피지수(volume index), 대칭성지수 (symmetry index) 및 균일성지수(uniformity index)를 측정 한 결과는 Table 4와 같다. 부피지수는 대조구가 16.75로 가장 높은 값을 보였고 양배추 분말 5% 첨가구는 대조구와 유의적 차이를 보이지 않았으며 양배추 분말 첨가량이 증가 할수록 부피지수는 감소하는 경향을 보여 부피가 감소한 것을 알 수 있었다. 이러한 결과는 Table 2의 반죽 비중의 변화와 밀접한 관계가 있으며 스펀지 케이크에 대체분말을 첨가함으로써 거품의 안정성이 떨어져 최종 부피가 감소하 는 것으로 판단된다.

대칭성지수는 케이크의 균형을 나타내는 것으로 양배추 분말 10% 첨가구가 0.85로 가장 높은 값을 보여 케이크의 중앙 부분이 평평하지 않고 돔 형태를 나타내는 것을 알 수 있으며 첨가량 증가에 따른 일정한 경향은 나타나지 않았다. 케이크의 좌우 치우침이 있는지를 보는 균일성지 수는 양배추 분말 첨가량이 증가함에 따라 유의적인 차이가 나타나지 않아 큰 영향을 미치지 않는 것으로 판단된다. 이러한 결과는 흑미가루를 첨가한 스펀지케이크의 품질특 성에 관한 연구(38)에서와 같이 첨가량이 증가할수록 대칭 성지수와 균일성지수가 일정한 경향을 보이지 않아 유의성 이 없는 것으로 보고된 결과와 유사하였다.

양배추 분말 첨가량을 달리하여 제조한 스펀지 케이크의 비용적 및 굽기손실율을 측정한 결과는 Table 5와 같다. 케이크의 비용적은 양배추 분말 첨가량이 증가할수록 점차 적으로 감소하는 경향을 나타내었고 대조구와 5% 첨가구 는 유의적 차이를 보이지 않았지만 10%, 15% 첨가구는 유의적으로 감소하였다. 이러한 결과는 Jeong 등(39)의 파 프리카분말를 첨가한 스펀지 케이크 연구에서 파프리카 분말 대체분의 첨가량이 증가함에 따라 비용적은 감소하는 경향을 보였다는 연구의 결과와 유사하였다.

굽기 과정의 손실은 주로 수분의 손실에 의한 것으로 케이크의 구조적인 변형을 일으키며, 또한 굽는 과정 동안 수증기의 팽창은 케이크의 부피를 증가시키고 케이크의 촉촉한 질감에 영향을 미치는 것으로 보고되었다(40,41). 스펀지 케이크의 굽기손실율은 대조구보다 양배추 분말 첨가구가 증가하는 것으로 나타났으며 15% 첨가구가 8.20 으로 가장 높은 것으로 나타났다. 이러한 결과는 메생이 분말을 첨가한 스펀지 케이크의 품질특성(42)에서 대체분 말을 첨가함에 따라 스펀지 케이크의 반죽이 불안정하게 되고 이로 인해 생긴 크고 불규칙한 기공들 때문에 굽기 중 손실량이 증가한 것으로 보고되었으며, 본 연구에서 양 배추 분말이 증가할수록 굽기손실율이 증가한 것으로 나타 난 것과 유사한 결과를 보였다.

양배추 분말의 첨가량을 달리하여 제조한 스펀지 케이크 의 텍스처를 측정한 결과는 Table 6과 같다. 경도에서 대조 구는 371.54로 가장 낮게 나타났고 양배추분말 5% 첨가구 와 유의적 차이가 없어 케이크의 경도에 영향을 미치지 않았지만 10-15% 첨가구에서는 높은 경도 값을 보여 5%까 지 양배추분말 첨가구가 가장 적당할 것으로 보여진다. 이 러한 결과는 양배추분말을 첨가함으로써 케이크의 조직감 이 더 단단해짐을 알 수 있으며, 파프리카(39), 매생이 분말 (42)을 첨가한 스펀지 케이크의 연구결과와 같이 대체분말 의 첨가량이 증가할수록 경도 값이 증가하여 조직감이 더 단단해진다는 것과 유사한 경향을 보였다.

응집성은 대조구가 가장 높은 값을 나타내었고 양배추 분말 첨가량이 증가할수록 감소하는 경향을 나타내었다. 이러한 결과는 Kweon 등(4)이 스펀지 케이크에 김 분말 첨가 시 첨가량의 증가에 따라 응집성이 감소한다는 보고와 유사하였다. 반면 탄력성, 점착성, 부서짐성은 대조구와 5-15% 첨가구는 유의적인 차이가 없는 것으로 나타났다.

양배추 분말의 첨가량을 달리하여 제조한 스펀지 케이크 의 항산화 활성을 측정한 결과는 Table 7과 같다. 페놀성 화합물은 자연계에 널리 분포되어 있는 2차 대사산물의 하나로 2개 이상의 수산기(OH)를 가지고 있어 단백질과 같은 거대분자와 쉽게 결합하는 성질이 있으며 항암, 항산 화 및 심장질환 예방 효과 등의 생리활성 기능을 가지고 있다(43,44).

총 폴리페놀 함량은 대조구와 5% 첨가구는 유의적 차이 를 보이지 않았으나 15% 첨가구는 40.97 μg GAE/mL로 가장 높은 값을 보였고 양배추 분말 첨가량이 증가할수록 총 폴리페놀 함량이 유의적으로 증가하는 결과를 보였다.

DPPH 라디칼 소거능은 항산화 활성을 측정하는 보편적 인 방법으로 페놀성 화합물과 같은 항산화 물질로부터 전자 나 양성자를 받아 안정한 분자로 환원될 때 보라색이 노란 색으로 탈색되는 것을 이용하여 다양한 기능성소재로부터 항산화 물질을 측정하는 방법으로 많이 이용되고 있다(45). 양배추 분말을 첨가한 스펀지 케이크의 DPPH 라디칼 소거 능은 대조구의 경우 DPPH 라디칼 소거능이 86.33% 보였으 며 양배추 분말을 첨가구에서는 92.99-99.32%로 대조구보 다 유의적으로 높게 나타났다(p<0.05).

환원력은 시료가 항산화제로서 사용될 수 있는 지표를 말하며, 측정은 ferric ion(Fe3+) 혼합물이 수소를 공여하여 ferrous(Fe²⁺)로 전환하는 능력을 700 nm에서 측정하여 흡광 도 값으로 나타낸 것(46)으로. 환원력은 대조구가 0.15로 가장 낮고 양배추 분말 첨가량이 증가할수록 환원력이 0.49-0.82로 높게 나타나 유의적으로 증가하는 경향을 보 였다.

이러한 결과는 아마씨 분말을 첨가한 스펀지 케이크(47) 와 돼지감자분말을 첨가한 쌀 스펀지케이크(48) 연구에서 대체분말 첨가량이 증가할수록 DPPH 라디칼 소거능과 총 폴리페놀 함량이 유의적으로 증가한다는 보고와 유사한 경향을 보였다. 특히 대조구보다 5% 첨가구에서 DPPH 라 디칼 소거능과 환원력이 급격히 높게 나타났으며 전반적인 항산화 활성 측정에서 양배추 분말을 첨가함에 따라 생리활 성을 나타내는 항산화 활성이 유의적으로 증가하는 결과로 이는 양배추 분말의 항산화제 성분이 영향을 미친 것으로 판단된다.

양배추 분말 첨가량을 달리하여 제조한 케이크의 색상, 향미, 맛, 조직감 및 전체적인 기호도에 대한 관능검사 결과 는 Table 8과 같다. 케이크의 색상에서 양배추 분말 15% 첨가구가 4.72로 가장 낮게 나타났으며 대조구보다 5-15% 첨가구가 유의적으로 낮은 선호도를 보였다. 향미는 양배 추 분말 5-15% 첨가구가 대조구보다 유의적으로 낮게 나타 났으며 맛은 양배추 분말 5-15% 첨가구가 대조구보다 높게 나타났으며 5% 첨가구가 5.18로 가장 높은 선호도를 나타 내었다. 케이크의 조직감은 대조구보다 양배추 분말 5-15% 첨가구가 감소하는 경향을 보였으며 15% 첨가구는 4.35로 가장 낮은 선호도를 나타내었다. 전체적인 기호도에서는 대조구와 양배추 분말 10% 첨가구는 5.01과 5.02로 유의적 차이를 보이지 않았으나 15% 첨가구는 4.53으로 가장 낮은 기호도를 나타내었다. 스펀지 케이크 제조 시 양배추 분말 의 첨가는 일정한 수준의 분말(5-10%)을 대체할 때 맛과 전체적인 기호도를 향상시키거나 유지하는 것으로 나타났 으며 이는 건강기능성의 생리활성 측면을 긍정적으로 평가 한 것으로 사료된다. 이러한 결과는 브로콜리 분말(7)이나 무청 분말(9)을 첨가한 스펀지 케이크 연구 결과에서 대체 분말의 최적 첨가 비율은 5%로 제시하였으며 기능성효과 를 고려한다면 10%까지는 가능할 것으로 보고한 연구와 유사한 경향을 보였다.