반응표면분석을 이용한 청국장 제조시 마늘의 첨가조건 최적화

Optimization of the Addition of Garlic in Cheonggukjang using Response Surface Methodology

마늘을 이용한 청국장의 제조조건을 최적화 하고자 중심합성계획에 따라 마늘의 첨가량($X_1$), 마늘 열처리시간($X_2$) 및 청국장 발효시간($X_3$)을 독립변수로 하고, 점질물 생성량($Y_1$), 산도($Y_2$), 아미노태 질소량($Y_3$), ${\gamma}$-GTP($Y_4$) 및 ABTS 라디칼 소거능($Y_5$)을 종속변수로 하여 반응표면분석을 실시하였다. 점질물 생성량의 정상점은 최대점으로 실제변수인 마늘의 첨가량이 6.53%, 열처리 시간 6.81분, 청국장 발효시간 55.18시간에서 13.02%의 최적 값을 보였다. 산도는 청국장의 발효시간이 길어질수록 증가하였으며, 최소값인 0.50%를 나타내는 마늘 첨가량의 실제변수는 7.75%, 열처리 시간은 3.42분, 청국장 발효는 58.60시간이었다. 아미노태 질소 함량은 80.58~158.82 mg% 범위였는데 정상점은 안장점으로 능선분석을 통해 얻어진 아미노태 질소의 최고값은 156.97 mg%였다. 이 때 마늘 첨가량 및 열처리 시간은 각각 6.21% 및 14.85분, 청국장 발효시간은 58.04시간이었다. ${\gamma}$-GTP 활성은 353.66 mU/mL의 최대값을 가질 때, 마늘 첨가량, 마늘 열처리 시간 및 청국장 발효시간이 각각 5.73%, 6.99분, 57.96시간 이었다. ABTS 라디칼 소거능은 마늘 첨가량과 청국장 발효시간을 낮추고 마늘의 열처리 시간을 높이는 경우 76.43%의 최고값 얻을 수 있었는데, 이에 따른 실제변수의 마늘의 첨가량과 열처리시간은 각각 3.78% 및 14.28분과 청국장 발효시간은 57.99시간이었다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때 마늘이 첨가된 청국장 제조를 위해 마늘은 불린 콩 무게 대비 3.78~7.75%로 첨가하되 3.42~14.85분의 범위에서 스팀가열한 후 사용하며, 55~59시간 정도 발효시키는 것이 적합하였다.

This study was performed to determine the optimal composition of Cheonggukjang added with garlic. The experiment utilized a central composite design (CCD). The evaluation was carried out by means of response surface methodology (RSM), which included 18 experimental points with three independent variables : the content of the garlic (1.3~9.7%, $X_1$), the steaming time of garlic (0~15.1 min, $X_2$), and the fermentation time of Cheonggukjang (48.2~71.8 h, $X_3$). The viscous substance ($Y_1$), acidity ($Y_2$), amino-type nitrogen ($Y_3$), ${\gamma}$-GTP activity ($Y_4$) and ABTS radical scavenging activity ($Y_5$). were assessed in four replicates with five dependent variables. The maximum content of the viscous substance was 13.02% at 6.53% ($X_1$), 6.81 min ($X_2$) and 55.18 h ($X_3$). The acidity was increased when the fermentation time was longer, and the minimum acidity point was 0.50% at 7.75% ($X_1$), 3.42 min ($X_2$) and 58.60 h ($X_3$), respectively. The content of the amino-type nitrogen at the experimental range studied was was 80.58~158.82 mg%, and the stationary point was at saddle point. Using ridge analysis, the maximum point was 156.97 mg% at 6.21% ($X_1$), 14.85 min ($X_2$) and 58.04 h($X_3$). The optimum conditions of ${\gamma}$-GTP activity was 5.73% ($X_1$), 6.99 min ($X_2$) and 57.96 h($X_3$), respectively, at the maximum point was 353.66 mU/mL. The maximum point of ABTS radical scavenging activity was 76.43% at 3.78% ($X_1$), 14.28 min ($X_2$) and 57.99 h($X_3$) at the saddle point, when the garlic steaming time was longer.