반응표면분석법에 의한 전곡립의 압출성형공정 분석

Analysis of Whole Grains Extrusion by Response Surface Methodology

전곡립을 이용한 기능성 식품개발을 위하여 현미, 현미찹쌀, 보리, 현미율무를 온도 $110{\sim}130^{\circ}C$, 수분함량 $15{\sim}25%$, 스크류속도 $200{\sim}300rpm$의 조건에서 압출성형하고, 반응표면분석법(RSM)을 이용하여 최적조건을 분석하였다. 압출공정에 의한 전곡립의 수용화 효과는 수분용해지수(WSI), 농도(수율), 고유점도를 측정하였으며, 수율과 고유점도를 동시에 고려하여 새로운 무차원군의 최적인자인 $([\eta])$를 적용하여 최적조건을 찾고자 하였다. 각 조건별 실험결과를 반응표면분석을 실시하여 본 결과, 종속변수들에 대한 결정계수$(R^2)$는 $0.936{\sim}0.984$ 범위로 나타났다. 현미의 경우에는 수용화 수율, 현미찹쌀은 고유점도, 보리와 현미율무는 수용화 수율과 고유점도에 대해서 모델식이 유의성을 나타내었다. 특히 독립변수 중에서는 수분함량이 가장 큰 영향을 보였다. 최적인자인 $([\eta])$에는 고유점도가 더 큰 영향을 미치므로, 현미의 경우에서는 유의성을 보이지 않았다. 현미의 경우를 제외하고 최적화 인자로 설정한 $([\eta])$의 최적값을 찾기 위하여 회귀분석을 한 결과 임계점은 스크류 속도는 약 300rpm, 수분함량은 20%, 온도는 $120^{\circ}C$인 지점에서 나타났다.

The effects of extrusion on solubilization of brown rice, glutinuous rice, barley and job's tear were analyzed by response surface methodology (RSM). Solubilization of whole grains by extrusion was characterized in terms of water solubility index (WSI), concentration of water soluble polysaccharides (C) and intrinsic viscosity $([\eta])$. Considering both concentration and intrinsic viscosity, a dimensionless target parameter $([\eta])$ was also included for analysing the extrusion effects on cereal extrusion. Response surface methodology analysis showed that the moisture content was the most significant contributor among screw speed, temperature and moisture content affecting the solubilizing phenomena of cereals processed with extrusion. Brown rice was not showed the significant relationship on $([\eta])$ because $([\eta])$ was more affected by intrinsic viscosity. The critical point of whole grains extrusion except brown rice was corresponded to screw speed of 300 rpm, moisture content of 20% and temperature of $120^{\circ}C$.