신선한 브로콜리를 함유한 강화 스낵 펠릿: 압출 조리 공정과 물리적 특성 분석

원문: Mitrus, M.; Combrzyński, M.; Biernacka, B.; Wójtowicz, A.; Milanowski, M.; Kupryaniuk, K.; Gancarz, M.; Soja, J.; Różyło, R. Fresh Broccoli in Fortified Snack Pellets: Extrusion-Cooking Aspects and Physical Characteristics. Appl. Sci. 2023, 13, 8138. https://doi.org/10.3390/app13148138

초록

본 연구는 신선한 브로콜리를 첨가한 감자 기반 스낵 펠릿을 개발하고, 압출 조리 공정에서의 가공 안정성과 최종 제품의 물리적 특성을 평가하는 것을 목표로 한다. 연구에서는 브로콜리 함량(10%, 20%, 30%), 수분 함량(32%, 34%, 36%), 스크류 속도(60, 80, 100 rpm)의 변화를 실험하여 압출 가공 효율성과 제품 품질을 비교하였다. 그 결과, 브로콜리 함량이 증가할수록 압출 가공 효율이 향상되었고, 에너지 소비량이 감소했으며, 팽창 지수와 벌크 밀도는 낮아지는 경향을 보였다. 또한, 브로콜리 첨가는 가공 과정에서 물 소비량을 줄이고, 채소 건조 공정을 생략할 수 있어 환경적 이점도 기대된다. 본 연구에서는 신선한 브로콜리 첨가량이 최대 30%까지 적용 가능하며, 감자 기반 압출 스낵의 기능성을 높이는 데 유용하다는 결론을 도출하였다.

서론

브로콜리는 비타민, 글루코시놀레이트, 폴리페놀과 같은 건강 증진 성분이 풍부한 채소로, 항산화 및 항암 효과가 입증되었다. 그러나 전통적인 가공 방식에서는 비타민과 항산화 성분이 상당량 손실될 가능성이 높다. 압출 조리 공정은 식품 제조에서 널리 사용되는 방법으로, 스낵 제품을 포함한 다양한 식품의 가공에 적용될 수 있다. 본 연구는 신선한 브로콜리를 활용한 감자 기반 스낵 펠릿을 개발하고, 가공 조건이 제품의 품질과 물리적 특성에 미치는 영향을 분석하고자 한다.

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연구 방법

연구에서는 감자 전분, 감자 플레이크, 감자 그릿을 혼합하여 기본 반죽을 제조한 후, 브로콜리를 각각 10%, 20%, 30% 첨가한 실험군을 구성하였다. 샘플은 수분 함량(32%, 34%, 36%)과 압출기 스크류 속도(60, 80, 100 rpm)를 변화시키며 압출 조리 공정을 수행하였다. 가공 후, 스낵 펠릿의 팽창 지수, 벌크 밀도, 내구성 등을 측정하였으며, 특정 기계적 에너지 소비량(SME)도 분석하였다.


 결과 및 논의

 

1. 압출 가공 효율 및 에너지 소비량
   - 브로콜리 함량이 증가할수록 가공 효율이 증가하고 에너지 소비량이 감소함.
   - 10~20% 브로콜리 첨가 시 가공 효율이 가장 높았으며, 30%에서는 약간 감소하는 경향을 보임.
   - 스크류 속도가 증가할수록 압출 효율성이 증가하는 경향이 나타남.

2. 스낵 펠릿의 팽창 지수
   - 브로콜리 함량이 증가할수록 팽창 지수가 감소하였으며, 이는 조직 구조가 조밀해지는 결과를 초래함.
   - 가장 높은 팽창 지수(3.05)는 브로콜리 미첨가 샘플에서 관찰되었으며, 가장 낮은 값(1.43)은 30% 브로콜리를 포함한 샘플에서 나타남.

3. 벌크 밀도 분석
   - 브로콜리 함량이 높아질수록 벌크 밀도가 감소하는 경향을 보임.
   - 가장 낮은 벌크 밀도(256 kg/m³)는 20% 브로콜리 첨가, 36% 수분 함량, 60 rpm 속도에서 나타남.
   - 스크류 속도가 증가할수록 벌크 밀도도 증가하는 경향을 보였음.

4. 스낵 펠릿의 내구성
   - 브로콜리 첨가량이 증가할수록 스낵 펠릿의 내구성이 약간 감소하는 경향을 보임.
   - 그러나 모든 샘플이 99% 이상의 높은 내구성을 유지하여, 저장 및 운송 과정에서의 안정성이 확인됨.

5. 주성분 분석(PCA) 결과
   - 팽창 지수, 벌크 밀도, 내구성 등의 주요 변수 간 상관관계를 분석한 결과, 팽창 지수와 내구성 간에는 강한 음의 상관관계가 나타남.
   - 반면, 가공 효율과 내구성은 양의 상관관계를 보였음.
   - 브로콜리 첨가량이 많을수록 스낵 펠릿의 밀도가 낮아지고 팽창도가 감소하는 경향을 확인함.

 

결론

본 연구를 통해 신선한 브로콜리를 감자 기반 스낵 펠릿의 기능성 첨가물로 활용할 수 있음을 확인하였다. 브로콜리 첨가는 가공 효율성을 향상시키고, 에너지 소비량을 줄이는 장점이 있다. 그러나 팽창 지수가 낮아지고 밀도가 증가하는 현상이 발생하므로, 적절한 배합 비율(20% 수준)을 유지하는 것이 바람직하다. 본 연구 결과는 브로콜리를 포함한 건강 기능성 스낵 개발에 유용한 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.