반응표면분석법을 활용한 문어(Octopus vulgaris) 조미김(Pyropia yezoensis)의 제조공정 최적화

Processing Optimization of Seasoned Laver Pyropia yezoensis with Concentrates of Octopus Octopus vulgaris Cooking Effluent Using Response Surface Methodology

Abstract

This study aimed to optimize mixing conditions (adding amount of squid skin and sea tangle Saccharina japonica) for concentrates of octopus Octopus vulgaris cooking effluent (COCE) and roasting conditions (temperature and time) of seasoned Laver Pyropia yezoensis with concentrates of octopus cooking effluent (SL-COCE) using response surface methodology (RSM). The results of RSM program for COCE showed that the optimum independent variables ($X_1$, squid skin amount; $X_2$, sea tangle amount) based on the dependent variables ($Y_1$, odor intensity; $Y_2$, amino-N content; $Y_3$, sensory overall acceptance) for high-quality COCE were 0.53% (w/w) for $X_1$ and 0.48% (w/w) for $X_2$ for uncoded values. The results of the RSM program for SL-COCE showed that the optimum independent variables ($X_1$, roasted temp.; $X_2$, roasted time) based on the dependent variables ($Y_1$, burnt odor intensity; $Y_2$, water activity; $Y_3$, sensory overall acceptance) for high-quality SL-COCE were $344^{\circ}C$ for $X_1$ and 8 sec for $X_2$ for uncoded values. The SL-COCE prepared under optimum procedure was superior in sensory overall acceptance to commercial seasoned laver.

서론

김은 홍조류 중의 대표적인 품목으로, 우리나라에서는 양식에 의하여 전라도 지방과 충청도 지방에서 대부분이 생산되고 있고, 이들의 주품종은 일반김의 경우 참김(Pyropia tenera)과 방사무늬김(Pyropia yezoensis), 돌김의 경우 잇바디돌김(Py-ropia dentata)과 모무늬돌김(Pyropia seriata)이다(Cho et al., 2009). 김은 맛이 담백하고, 무기질이 풍부한 알칼리성 식품이며, 단백질, 필수아미노산, 페놀성분, 식이섬유 등이 풍부한 영양 및 건강식품으로 알려져 있다(Admassu et al., 2018; Cho et al., 2009; Dawczynski et al., 2007). 김은 물김으로 생산된 다음 마른김, 조미김 및 스낵김 등으로 가공되어 유통되고 있고, 소비 형태는 물김의 경우 산지를 제외하고는 거의 없고, 마른김의 경우 대부분이 김밥용으로, 조미김의 경우 밥과 함께 먹거나 간식으로 먹고 있다. 또한, 조미김은 과거의 경우 국내 시장과 일본 의존적 수출시장이었으나, 최근의 경우 여러 가지 영양의 입증과 짭조름한 맛 등으로 인하여 이들 시장을 제외하고도, 미국을 위시한 70여개국 이상의 국가에 수출되고 있어 다랑어류와 함께 대표적인 수산물 수출 품목 중의 하나이다(KOSIS, 2019 ). 하지만, 조미김은 국내외 소비 트렌드가 웰빙 및 차별화로 변화되고 있지만(Lee et al., 2010), 국내의 경우 가공법과 제품 종류가 단순하여 시장 확장이 어려워, 이를 타개하기 위하여는 제품의 다양화가 절실하다.

한편, 참문어(Octopus vulgaris)는 연체동물 중 두족강 팔완목 문어과에 속하는 것으로지질과 탄수화물이 적은 반면 단백질이 풍부하고, 특히 타우린과 콜라겐의 함량이 풍부하여 이들 성분에 의한 건강기능성이 기대되는 수산물 중의 하나이다(Hong et al., 2014). 이로 인하여 참문어는 우리나라에서 식용 가치가 매우 높아 통발어업에 의하여 다량 어획되고 있고, 대부분이 데쳐서 숙회라는 형태로 이용되거나, 초밥, 초무침 등의 소재로 이용되며, 일부 건포류로 가공되어 소비되기도 한다. 참문어(Octopus vulgaris)는 숙회 등으로 가공 중 다량의 자숙액이 발생하나 이의 대부분이 효율적으로 이용되지 못하고 폐기되어 환경오염원으로 작용하고 있다. 하지만, 참문어 자숙액은 타우린, 글루탐산 등과 같은 유리아미노산, 글리코겐 등의 다당류, 콜라겐이 가수분해된 젤라틴 등을 다량 함유하고 있어, 우수한 식품소재로 사용될 수 있다(Oh et al., 2007).

살오징어(Todarodes pacifcus)는 특유의 조직감을 가지고 있어, 우리나라에서는 마른오징어, 조미오징어, 늘린오징어포, 오징어젓갈 등으로 이용되고 있고, 마른오징어를 제외한 대부분의 제품이 조직감 개선을 위하여 껍질을 육으로부터 분리하여 이용하고 있다. 그러나, 오징어 가공부산물인 오징어 껍질은 다량의 맛성분, 함황아미노산인 타우린, 근기질 단백질인 콜라겐이 다량 함유되어 있어 우수한 수산식품가공소재이다(Oh et al., 2007; Yang and Hong, 2012). 다시마(Saccharina japonica)는 연간 생산량이 약 50만-60만 M/T 범위이고, 해마다 증가하고 있는 추세이다(MOF, 2019). 또한, 다시마는 각종 미네랄(K, Ca, Mg, Fe, P, I 및 Zn 등), 비타민[A, thiamine (B1), ribofavin(B2), niacin (B3), pantothenic acid (B5), pyridoxin (B6), B12, C, E 등]이 풍부할 뿐만이 아니라(National Rural Resources Development Institute, 2007), 식이섬유인 알긴산, 맛성분인 글루탐산 등이 골고루 함유되어 있어 영양 및 건강 기능적으로 의미가 있는 자원이다. 이들 다시마는 쌈소재, 맛성분 추출소재용 건조 사각 다시마 등으로 유통되고 있고, 이 때 부산물로 비정형 다시마가 10% 정도 발생하고 있으나 유효 이용되지 못하고 있어 이의 효율적 이용 방안이 절실하다.

이러한 일면에서, 참문어 자숙액을 원액으로 하면서, 이를 활용하기 위하여 농축 시에 가공부산물인 오징어 껍질과 비정형 다시마를 넣고 농축한 다음 당류 등으로 적절히 조미하는 경우 맛, 영양 및 건강 기능성이 강화된 참문어 조미 농축액을 제조할 수 있고, 이는 여러 가지 식품의 조리 및 가공 시에 식품의 풍미, 영양 및 기능성 강화 등에 활용할 수 있을 것이다.

한편, 조미김에 대한 연구는 소비 트랜드인 웰빙 및 차별화를 위하여 포장재 개발(Lim et al., 2017), 영양성분 분석(Seo and Jung, 2007), 양잠산물(Kim et al., 2005)을 활용한 건강 기능성 개선 또는 양파(Jeon et al., 2015), 마늘(Jeon et al., 2008)을 활용한 향미 개선 신제품의 개발, 위해요소 분석(Kim and Yoon, 2013; Kang et al., 2015; Hwang et al., 2017), 저장 안정성 개선(Chung et al., 2003)과 같이 다양하게 시도된 바가 있다. 하지만, 수산가공 부산물을 활용하여 제조한 조미 농축액으로 맛과건강 기능성을 개선한 조미김에 대한 연구는 전무하다.

본 연구에서는 활성화된 국내 및 수출 김시장에 대응할 수 있는 신제품 즉, 문어 자숙액 농축물 활용 문어 조미김을 개발하고자 농축 시에 첨가하는 오징어 껍질과 비정형 다시마의 배합비최적화, 최적 조건에서 제조한 문어 자숙수 농축액 활용 문어 조미김의 가공공정 최적화에 대하여 검토하고자 하였다.

재료 및 방법

재료

마른 김(Pyropia yezoensis)은 2017년 12월부터 2018년 3월 사이에 전라남도 신안군 소재 양식장에서 채취한 물김으로 가공한 다음 포장하여 둔 것을 2018년 4-8월에 신안군 소재 B사로부터 구입하여 사용하였다. 문어 자숙수는 경상남도 통영시 소재 근해통발수협에서 2017년 11월부터 익년 4월에 수확하여 보관하여 둔 냉동문어를 해동[저온실(4±1°C)에서 6시간 동안 냉장 보관한 다음 2-3시간 동안 유수해동한 다음 100±3° C의 스팀자숙기에서 60분간 자숙(문어 300 kg 기준 물 600 kg)한 자숙수를 2018년 3월에 구입하여 냉동고(C170LWZ. LG, Korea)에 보관하여 두고 실험에 사용하였다. 비정형 마른다시마(K사), 옥배유(D사) 및 식염(S사)은 2018년 4월에 인터넷 쇼핑몰을 통하여 구입하여 사용하였고, 오징어 껍질은 경상북도 포항시 소재 W사에서 2018년 4월에 구입하여 사용하였으며, 레몬즙(P사)은 2018년 8월에 경상남도 통영시 소재 I 마트에서 구입하여 사용하였다.

문어 자숙수 농축물 및 이를 활용한 조미김의 제조

문어 자숙수 농축물은 두족류의 향과 맛의 개선을 목적으로 문어 자숙수에 오징어 껍질(0-3.0%, w/w) 및 비정형 다시마(0-3.0%, w/w)를 첨가한 다음, 100±3°C로 조정된 스팀자숙기에 넣어 brix 10°까지 농축한 후 여과하여 제조하였고, 염미 부여를 위하여 여과액에 대하여 20% (w/v)의 식염을, 문어취의 개선을 위하여 1% (w/v)의 레몬즙을 첨가하여 제조하였다. 이때 농축 조건의 구명을 위한 농축액은 brix 10°까지 농축한 것을 시료로 하였고, 문어 조미김의 제조를 위하여 사용한 농축액은 최종적으로 식염과 레몬즙을 첨가한 것으로 하였다. 문어 조미김은 마른김에 대하여 5% (v/w) 마른김 농축을액을 롤러에 흘려조미 후 1차 구이(220±3°C에서 7초)와 2차 구이(290 ±3° C에서 3초)를 연속적으로 실시한 다음 기름을 도포[옥배유(27.0%, v/w, 마른김 기준)]하고, 최종 구이를 마무리하면서 고온에서 구이를 실시하는 3차 구이의 조건 설정을 위하여 300-380°C에서 5-11초 동안 실시하여 제조하였다.

중심합성계획

문어조미김용 문어 자숙수 농축액은 독립변수인 오징어 껍질[0.0-3.0% (w/w)] 및 다시마의 첨가량[0.0-3.0% (w/w)]을, 문어 조미김은 독립변수인 구이온도(300-380°C)와 구이 시간(5-11초)을 Table 1에 제시한 바와 같이 중심합성계획(central composite design)에 따라 모두 5단계로 부호화하여 11개의 시료구를 각각 Table 2 및 Table 3에 제시하였고, 이들을 각각 무작위적으로 제조한 다음 시료로 하여 실험을 진행하였다. 이 때위에서 언급한 2개의 독립변수 범위와 center point value들은 예비실험의 결과를 토대로 선정하였다.

회귀분석

문어 자숙수 농축액 제조를 위한 종속변수는 오징어 껍질과 다시마 첨가량에 따른 맛성분과 냄새강도 변화를 확인하기 위하여 아미노질소 함량, 냄새강도, 관능 패널들의 종합기호도로 하였고, 문어 조미김의 제조를 위한 종속변수는 구이온도와 구이 시간에 따른 바삭거림성과 탄정도를 수분활성도, 냄새 강도(탄 정도) 및 관능 패널들의 종합적 기호도로 하였으며, 이들의 데이터는 문어 자숙수 농축액의 제조와 문어 조미김의 제조를 위한 회귀분석용 자료로 활용하였다. 한편, 문어 조미김용 문어 자숙수 농축액의 최적 오징어 껍질 및 다시마의 첨가량과 문어 조미김 제조용 구이조건(구이온도 및 시간)에 대한 최적점의 예측 및 확인은 Kim et al. (2010)이 언급한 방법에 따라 MINIT-AB 통계프로그램(MINITAB Ver. 18, MINITAB, Pennsylva-nia, USA)을 이용하였다. 즉, 중심합성계획에 따라 5단계로 부호화하여 무작위적으로 제조한 11개 시료구의 실험 결과를 토대로 독립변수와 종속변수 상호 간의 관계에 따라 제시되는 반응표면 회귀 계수 및 분산 분석 결과를 토대로 모델(Model), 1차항(Linear), 2차항(Quadratic), 교차항(Cross-product) 및 적합성 결여도(lack of ft) 각각의 유의성(P-value)에 대한 인 정(P< 0.05) 여부를 확인하였고, 이들 결과값에 대하여 최종적으로 결정계수(R2)를 확인하여 최적조건을 산출하였다. 또한, 이를 근거로 하여 독립변수 및 종속변수의 설계 모형의 적합성은 반응 최적화 도구를 이용하여 종속변수에 대한 각각의 목표값(target value)을 설정하여 확인하였고, 이와 같이 프로그램에서 산출된 부호값(coded value)을 환산하여 얻은 실제값(actual value)을 토대로 예측치(predicted value)와 실제 실험을 통한 실험치(experimental value)를 비교, 분석하여 나타내었다.

Table 1. Experimental range and value of independent variables in the central composite design for concentrates of octopus Octopus vulgaris cooking effuent with squid Todarodes pacifcus skin and non-formed sea tangle Saccharina japonica, and roasting seasoned Laver Pyropia yezoensis

Table 2. Central composite design and responses of the dependent variables for concentrates of octopus Octopus vulgaris cooking effluent with squid Todarodes Pacificus skin and non-formed sea tangle Saccharina japonica

Table 3. Central composite design and responses of the dependent variables for roasting seasoned Laver Pyropia yezoensis with concentrates of octopus Octopus vulgaris cooking effluent

그래프 도식화

독립변수와 종속변수 간의 관계를 나타내는 그래프는 위의 회귀분석 결과에서 도출된 회귀방정식 결과인 상수, 1차항, 2차항 및 교차항의 값을 각각 MAPLE software (MAPLE Ver. 12, Maple Soft, Waterloo, Canada)에 대입하여 산출된 3차원 그래프를 나타냈으며, 그래프를 구성하는 식은 다음과 같다.

\(Y_{1}=\mathrm{A}_{0}+\mathrm{A}_{1}, X_{1}+\mathrm{A}_{2}, \mathrm{X}_{2}+\mathrm{A}_{3} \mathrm{X}_{1}^{2+} \mathrm{A}_{4} \mathrm{X}_{2}^{2+} \mathrm{A}_{5} \times_{1} \mathrm{X}_{2}\)

여기서 Yn은 종속변수, X1, X2는 독립변수, A0는 상수, An은회귀계수이다.

수분활성도

수분활성은 분쇄한 조미김을 검체로 하여 25±2°C로 조정된 실내에서 Thermoconstanter (Axair AG 8808, Novasina Co., Switzerland)로 측정하였다

아미노질소

아미노질소는 식품공전(MFDS, 2018)에서 언급한 홀몰적정법(Sö rensen법)으로 실시하였다.

냄새강도

조미김의 냄새강도(탄 정도)는 Kang et al. (2014)이 언급한 방법에 전자코(Odor concentration meter, XP-329R, New Cosmos Electric Co. Ltd., Japan)로 측정하였다. 즉, 조미김의 냄새강도를 측정하기 위하여 코니칼 튜브(50 mL conical tube, 30×150 mm, SPL Life Science Co. Ltd., Korea)에 대조구인 시판 조미김과 문어 조미김 분쇄물의 약 10 g을 각각 넣고, 여기에 냄새강도기의 흡입구도 넣은 다음, 냄새가 휘발되지 않게파라필름(paraflm)으로 밀봉하여 냄새강도를 측정하였다. 이때 냄새강도기의 mode는 batch로 설정하였고, 단위는 냄새 강도(level)로 나타내었다.

패널에 의한 종합기호도

문어 조미김에 대한 관능평가는 조미액과 조미김의 특성에 잘훈련된 panel member 12인(20-30대, 남자 5인, 여자 7인)을 대상으로 하여 문어 자숙수 농축액의 제조조건의 경우 보통을 5점으로 하고, 이보다 풍미(맛, 향 및 색)가 좋을수록 높은 점수로 달리하여 6-9점을, 이보다 나쁠수록 낮은 점수로 달리하여 4-1점으로 하여, 조미김 구이 조건의 경우 종합적 기호도(바삭 거 림성과 맛, 색 등을 종합적으로 고려)를 시판 조미김(G사)에 대하여 기준점인 5점으로 하고, 이보다 우수한 경우 6-9점, 이보다 열악한 경우 1-4점으로 하는 9단계 평점법으로 평가하였다.

통계처리

본 실험 결과에 대한 데이터의 표준편차 및 유의차 검정(5% 유의수준)은 SPSS 통계패키지(SPSS for window, release 10.1)에 의한 ANOVA test를 이용하여 분산분석한 후 Duncan의 다중위검정을 실시하여 나타내었다.

결과 및 고찰

문어 자숙수 농축물의 제조를 위한 배합조건 최적화

문어 조미김용 문어 자숙수 농축물의 배합조건 최적화(문어 자숙액, 오징어 껍질량 및 다시마량)를 위하여 중심합성계획(central composite design)에 따라 제시한 11구의 시료구를 무작위적으로 제조한 다음 이들의 종속변수(Y1, 냄새강도; Y2, 아미노질소; Y3,종합기호도)를 측정한 결과는 Table 2와 같다. 이들 독립변수와 종속변수와의 관계를 Maple software를 사용하여 각각 3차원으로 도식화한 결과는 Fig. 1과 같다. 문어 자숙수 농축물의 냄새강도(Y1)와 아미노질소 함량(Y2)에 대한 2종의 독립변수는 모두 계속적으로 증가하는 경향을 나타내었고, 그 폭이 커서 두 독립변수 모두가 영향을 미치는 것으로 판단되었다. 문어 자숙수 농축물의 종합기호도(Y3)는 X1및 X2의 경우 -1.414에서 각각 -0.15 및 -0.25로 이동할수록 증가하였다가 이후 계속적으로 감소하는 경향을 나타내었다.

Fig. 1. Response surface plots for concentrates of octopus Octopus vulgaris cooking effluent with squid Todarodes pacifcus skin and non-formed sea tangle Saccharina japonica based on Y1(Odor intensity, level), Y2(Amino-N content, mg/100 g), Y3(Sensory overall acceptance, score). 1X1 (Squid skin, %, w/w), X2(Non- formed sea tangle, %, w/w).

MINITAB 통계 프로그램의 RSREG로 살펴본 오징어 껍질 및 다시마의 양을 각각 달리한 문어 자숙수 농축물의 냄새 강도(Y1), 아미노질소 함량(Y2) 및 종합기호도(Y3)에 대한 일차항, 이차항 및 교차항과 같은 여러 가지 2차 회귀 방정식의 계수들과 이들의 유의성을 살펴본 결과는 Table 4와 같다.

Table 4. Estimated coeffcients and P-values on the linear (X1 and X2), quadratic (X1X1 and X2X2) and interaction terms (X1X2) of the fitted quadratic polynomial equation for different responses based on t-statistic

일반적으로 MINITAB program의 RSREG로 작성한 2차 회귀방정식 즉, 반응모형방정식은 구성 항의 유의성을 고려하지 않는 경우 다양한 항을 구성하고 있어 유의성이 인정되는 항만으로 정리를 할 필요가 있다(Kim et al., 2010). 따라서 MINIT-AB program의 RSREG로 분석한 데이터를 활용하여 최적의 오징어 껍질과 다시마를 첨가한 문어 자숙수 농축물의 냄새 강도(Y1), 아미노질소 함량(Y2) 및 종합기호도(Y3)에 대한 반응모형방정식의 간결화를 목적으로 일차항, 이차항 및 교차항에 대한 유의성은 인정(P<0.05)되는 항이 냄새강도(Y1)와 아미노질소 함량(Y2)의 경우 모두 일차항인 X1, X2와 같은 2종의 항뿐이었고, 종합기호도(Y3)의 경우 일차항인 X1, X2, 이차항인 X12,X22과 같은 4종의 항이었으며, 나머지 항들의 경우 모두 유의성이 인정되지 않았다.

문어 자숙수 농축물의 제조를 위한 간결 반응모형방정식의 독립변수와 종속변수 간의 상관관계를 ANOVA분석으로 살펴본 결과는 Table 5와 같다. 문어 자숙수 농축물 제조용 오징어 껍질 및 다시마 첨가량의 최적화를 위한 반응모형방정식은 냄새 강도(Y1)와 아미노질소 함량(Y2)의 경우 일차항만이 유의성이 인정되었고(P< 0.05), 종합기호도(Y3)의 경우 일차항 및 이차항의 유의성이 모두 인정되었다(P<0.05). 문어 자숙수 농축물 제조용 오징어 껍질 및 다시마량의 최적화를 위한 냄새 강도(Y1)와아미노질소 함량(Y2)에 대한 반응모형방정식 모델의 적합성 여부를 나타내는 적합 결여 검증은 P value가 각각 0.083 및 0.074로 0.05보다 높았고, 결정계수(R2)가 각각 0.981 및 0.967로서 1에 가까우며, model의 P value가 모두 0.05보다 낮아 설계 모형이 적합한 것으로 나타났다. 종합기호도(Y3)의 적합 결여 검증은 P value가 0.040으로 0.05보다 낮아 설계 모형이 완전하지는 않으나, 결정계수(R2)가 0.870으로 1에 가까우며 model 값이 0.005로 0.05보다 낮아 설계 모형이 적합한 것으로 나타났다(Zhou and Regenstein, 2004).

Table 5. Analysis of variance (ANOVA) for response of dependent variables for concentrates of octopus Octopus vulgaris cooking effuent with squid Todarodes pacifcus skin and non-formed seatangle Saccharina japonica

한편, 문어 자숙수 농축물은 오징어 껍질과 다시마의 첨가량이 높은 경우 냄새강도 및 맛성분 추출율이 높으나, 과도한 경우 수산물 특유의 이취, 비린내와 쓴맛 증가, 단가 상승 등으로 구매를 기피할 우려가 있다. 이러한 일면을 고려하여 문어 자숙수 농축액을 제조하고자 하는 경우 냄새강도 및 아미노질소 함량은 높으나, 이취와 비린내가 적게 생성되어야 하며. 첨가량 증가에 따른 적정 단가를 설정하여야 한다. 이러한 일면을 고려하여 문어 조미김용 문어 자숙수 농축물을 제조하고자 하는 경우 냄새강도, 아미노질소 함량 및 종합기호도는 높지만 이취 및비린내가 생기지 않을 정도의 적정량, 그리고 적정 단가를 고려한 범위가 되어야 한다. 따라서, 문어 조미김용 문어 자숙수 농축물의 냄새강도(Y1), 아미노질소 함량(Y2) 및 종합기호도(Y3)의 범위는 시판 조미김을 대조구로 하여 예비실험 결과 기호도가 우수하다고 판단된 값을 참고하여 냄새강도의 경우 100-220 level, 아미노질소 함량의 경우 110-160 mg/100 g으로, 종합기호도의 경우 5-9점으로 설정하였다. 또한 이들을 관능평가한 결과 우수하다고 판단된 제품을 목표값으로 설정하였고, 이 때 목표값은 냄새강도의 경우 125.0 level, 아미노질소 함량의 경우 114.5 mg/100 g, 종합기호도의 경우 최대값인 9점으로 하였다.

이러한 일면에서 오징어 껍질과 다시마의 첨가량을 달리한 문어 자숙수 농축물의 냄새강도, 아미노질소 함량과 종합기호도의 각각과 이들을 동시에 만족할 수 있는 독립변수의 최적조건을 예측할 목적으로 앞에서 언급한 조건을 설정한 다음 MINIT-AB 통계 프로그램을 구동하여 얻은 독립변수의 최적조건 예측치는 Table 6과 같다. 문어 자숙수 농축물 제조용 오징어 껍질과 다시마의 첨가량에 대한 목표값을 고려한 최적값은 냄새 강도의 경우 부호값이 각각 -0.84 및 -0.98이었고, 이를 실제값으로 환산하는 경우 각각 0.58% (w/w) 및 0.42% (w/w)이었으며, 아미노질소 함량(Y2)의 경우 부호값이 각각 -0.81 및 -0.99이었고, 이를 실제값으로 환산하는 경우 각각 0.61% (w/w) 및 0.41%(w/w)이었으며, 종합기호도(Y3)의 경우 부호값이 각각 -0.98및 -0.88이었고, 이를 실제값으로 환산하는 경우 각각 0.42%(w/w) 및 0.53% (w/w)이었다. 위에서 언급한 처리 조건(최적오징어 껍질 첨가량 및 다시마 첨가량)에 따른 문어 자숙수 농축물의 냄새강도, 아미노질소 함량 및 종합기호도를 동시에 충족하는 오징어 껍질 및 다시마 첨가량의 부호값은 각각 -0.88및 -0.93이었고, 이를 실제값으로 환산하는 경우 각각 0.53%(w/w) 및 0.48% (w/w)이었다.

Table 6. Each and multiple response optimizations for concentrates of octopus Octopus vulgaris cooking effuent with squid Todarodes pacifcus skin and non-formed sea tangle Saccharina japonica

이들 최적조건(오징어 껍질 0.5% 및 다시마 첨가량 0.5%)을 적용하여 제조한 문어 자숙수 농축물의 냄새강도, 아미노 질소 함량 및 종합기호도는 예측값의 경우 각각 162.0 level, 114.5 mg/100 g 및 7.4점이었고, 실제 측정 결과값의 경우 각각 166.0± 8.0 level, 117.9±4.3 mg/100 g 및 7.8± 0.6점이었다(Table 7). 이상의 결과로 미루어 보아 제시된 반응표면 모델은문어 자숙수 농축물의 향미 개선을 위한 첨가량 조건(오징어 껍질 및 다시마)이 최적 모델이라 판단되었다.

Table 7. Predicted and experimental values on dependent variables of octopus Octopus vulgaris cooking effluent with squid Todarodes pacifcus skin and non-formed sea tangle Saccharina japonica concentrated under multiple response optimum condition

문어 조미김 제조를 위한 구이조건의 최적화

문어 조미김의 구이공정 최적화(구이온도 및 구이시간)를 위하여 중심합성계획에 따라 제시한 11구의 시료구를 무작위적으로 제조한 다음 이들의 종속변수[Y1, 냄새강도(탄 정도); Y2, 수분활성도; Y3, 종합기호도]를 측정한 결과는 Table 3과 같다. 이들 독립변수와 종속변수와의 관계를 Maple software로 각각 3차원 도식화한 결과는 Fig. 2와 같다. 문어 조미김의 종속변수는 X1 및 X2가 모두 -1.414에서 +1.414로 이동할수록 냄새강도(탄정도, Y1)의 경우 증가하는 경향을, 수분활성도(Y2)의 경우 감소하는 경향을 나타내었다. 그리고, 문어 조미김의 종합기호도(Y3)는 X1및 X2가 모두 -1.414에서 0까지 증가한 후 다시 감소하는 경향을 나타내었다.

Fig. 2. Response surface plots for preparation of seasoned Laver Pyropia yezoensis with concentrates of octopus Octopus vulgaris cooking effluent based on Y1(Burnt odor intensity, level), Y2(Water activity), Y3(Sensory overall acceptance, score). 1X1(Roasted temp., °C), X2(Roasted time, sec).

MINITAB 통계 프로그램의 RSREG로 살펴본 구이온도 및 구이시간을 달리한 문어 조미김의 냄새강도(탄정도, Y1), 수분활성도(Y2) 및 종합기호도(Y3)에 대한 일차항, 이차항 및 교차항과 같은 여러 가지 2차 회귀 방정식의 계수들과 이들의 유의성을 살펴본 결과는 Table 8과 같다.

Table 8. Estimated coeffcients and P-values on the linear (X1and X2), quadratic (X1X1 and X2X2) and interaction terms (X1X2) of the fitted quadratic polynominal equation for different responses in processing condition optimization of seasoned Laver Pyropia yezoensis with concentrates of octopus Octopus vulgaris cooking effuent based on t-statistic

MINITAB program의 RSREG로 분석한 데이터를 활용하여 최적의 구이온도 및 구이시간을 달리한 문어 조미김의 냄새강 도(탄정도, Y1), 수분활성도(Y2) 및 종합기호도(Y3)에 대한 반응모형방정식의 일차항, 이차항및 교차항에 대한 유의성은 인 정(P< 0.05)되는 항의 경우 냄새강도(탄정도, Y1)가 일차항인 X1, X2, 이차항인 X12 및 교차항인 X1X2와 같은 4종의 항, 수분활성도(Y2)가 일차항인 X1,X2와 같은 2종의 항, 종합기호도(Y3)가 이차항인 X12, X22, 교차항인 X1X2와 같은 3종의 항이었고, 나머지 항들의 경우 모두 유의성이 인정되지 않았다.

문어 조미김의 제조를 위한 간결 반응모형방정식의 독립변수와 종속변수 간의 상관관계를 ANOVA분석으로 살펴본 결과는 Table 9와 같다. 구이온도 및 구이시간을 달리한 문어 조미김의 최적화를 위한 반응모형방정식은 냄새강도(탄정도, Y1)의 경우 일차항과 교차항의 유의성이 인정되었고(P<0.05), 수분활성도(Y2)의 경우 일차항만이 유의성이 인정되었으며(P< 0.05), 종합기호도(Y3)의 경우 이차항과 교차항의 유의성이 인정되었다(P< 0.05). 문어 조미김의 구이온도 및 구이시간에 따른 냄새 강도(탄정도, Y1)에 대한 반응모형방정식 모델의 적합 결여 검증은 P value가 0.002로 0.05보다 낮으나, 결정계수(R2)가 각각 0.908로서 1에 가까우며, model의 P value가 0.05보다 낮아 설계 모형이 적합한 것으로 나타났다(Zhou and Regenstein, 2004). 문어 조미김의 구이온도 및 구이시간에 따른 수분활성도(Y2) 및 종합기호도(Y3)에 대한 적합 결여 검증은 P value가 각각 0.360 및 0.244로 모두 0.05보다 높았고, 결정계수(R2)도 각각 0.899 및 0.859로서 높았으며, model의 P value 값도 각각 0.003 및 0.007로 0.05보다 낮아 설계 모형이 적합한 것으로 나타났다(Zhou and Regenstein, 2004).

Table 9. Analysis of variance (ANOVA) for response of dependent variables for preparation of seasoned Laver Pyropia yezoensis with concentrates of octopus Octopus vulgaris cooking effuent

한편, 구이온도 및 구이시간을 달리한 문어 조미김은 높은 구이온도와 긴 구이시간으로 제조할 경우 영양소 손실 및 김이 탈수가 있고, 낮은 구이온도와 짧은 구이시간으로 제조할 경우 비린내(해조취 및 문어 농축액)가 많이 나고, 바스락거림성이 떨어질 수가 있다. 이러한 일면을 고려할 때 최적의 문어 조미김을제조하고자 하는 경우 적정 구이온도 및 구이시간으로 적용하여, 소비자들이 만족할 수 있게 제조되어야 한다. 소비자 기호도를 고려한 문어 조미김의 구이온도 및 구이시간의 적정 적용범위는 냄새강도(탄정도, Y1) 및 수분활성도(Y2)의 경우 시판 조미김들 4종과 문어 조미김 구이 예비실험 결과값을 통해 결정하였고, 이들의 값은 각각 100.0-200.0 level 범위 및 0.1-0.3 범위로 설정하였으며, 목표값은 예비실험 결과 기호성이 뛰어난 제품을 참고하여 각각 150.0 level 및 0.2으로 하였다. 종합기호도(Y3)는 아주 우수한 경우 6-9점, 보통 5점, 아주 열악한 경우 1-4점으로 평가하였으며, 범위와 목표값은 각각 5-9점, 최대값(9점)으로 하였다. 이러한 일면에서 구이온도 및 구이시간을 달리한 문어 조미김에 대한 냄새강도(탄정도, Y1), 수분활성도(Y2) 및 종합기호도(Y3)의 각각과 이들을 동시에 만족할 수 있는 독립변수의 최적조건을 예측할 목적으로Table 3의 결과치를 이용하면서 앞에서 언급한 조건을 설정한 다음 MINITAB 통계 프로그램을 구동하여 얻은 독립변수의 최적조건 예측치를 Table 10에 나타내었다.

Table 10. Each and multiple response optimizations for preparation of seasoned Laver Pyropia yezoensis with concentrates of octopusOctopus vulgaris cooking effluent

문어 조미김의 냄새강도 목표값을 고려한 최적값은 구이온도및 구이시간의 경우 부호값이 각각 0.00 및 0.11이었고, 이를 실제값으로 환산하는 경우 각각 340.0°C 및 8.2초이였으며, 이들조건에서 제조된 제품의 예측치는 148.4 level이었다.

문어 조미김 제품의 수분활성도의 목표값을 고려한 최적값은구이온도 및 구이시간의 경우 부호값이 각각 0.00 및 0.57이었고, 이를 실제값으로 환산하는 경우 각각 340.0°C 및 8.9초였으며, 이들 조건에서 제조된 제품의 예측치는 0.2이었다. 문어 조미김의 종합기호도에 대한 목표값을 고려한 최적값은 구이온도및 구이시간의 경우 부호값이 모두 0.00이었고, 이를 실제값으로 환산하는 경우 각각 340.0°C 및 8.0초였으며, 이들 조건에서 제조된 제품의 예측치는 7.6점이었다.

문어 조미김의 냄새강도, 수분활성도 및 종합기호도를 모두 충족할 수 있는 최적 구이온도 및 구이시간의 부호값은 각각 0.14 및 0.20이었고, 이를 실제값으로 환산하는 경우 각각 343.9°C 및 8.4초이였으며, 이들 조건에서 제조된 제품의 냄새 강도, 수분활성도 및 종합기호도에 대한 예측치는 각각 148.4level, 0.2 및 8.0점이었다. 이들 최적 조건을 적용하여 제조한 문어 조미김의 냄새강도(탄정도), 수분활성도 및 종합기호도는 각각 155.3±5.4 level, 0.220±0.01 및 8.2±0.5점이었다(Table 11). 따라서, 문어 조미김의 제조를 위한 최적 구이온도와 시간으로 제조한 제품의 냄새강도(탄정도), 수분활성도 및 종합기호도는 예측치와 실측치 간에 유의적인 차이가 인정되지 않았다(P>0.05). 이상의 결과로 미루어 보아 반응표면 모델은 문어 조미김의 제조를 위한 구이온도 및 구이시간의 최적 모델이라 판단되었다.

Table 11. Predicted and experimental values on dependent variables of seasoned Laver Pyropia yezoensis with concentrates of octopus Octopus vulgaris cooking effluent prepared under multiple response optimum condition

문어 조미김의 최적 제조공정 표준화

이상에서 검토한 풍미부여를 위한 부원료 첨가조건, 바스락거림성의 개선을 위한 구이조건의 결과로부터 문어 조미김의 최적 가공조건을 정립한 결과는 Fig. 3과 같다. 문어 조미김용 문어 자숙수는 스팀자숙기에 물 600 L를 가하고, 100±3°C로 끓인 다음, 여기에 유수해동 시킨 문어[냉동 문어(300 kg)를 저온실(4± 1° C)에서 6시간 방치시킨 다음 2-3시간 동안 유수해동]를 60분 동안 열처리하여 얻었다. 이어서, 조미 문어 자숙수 농축물은 농축액에 풍미를 부여하기 위해 농축물에 대하여 오징어 껍질과 비정형 다시마의 경우 각각 0/5% (w/v)를 첨가한 다음, 100±3°C로 조정된 스팀자숙기에 넣어 brix 10°까지 농축하여 제조하고, 염미 부여를 위하여 식염의 경우 20% (w/v)를, 문어취의 개선을 위하여 레몬즙의 경우 1% (w/v)를 첨가하여 제조하였다.

Fig. 3. Optimum procedure for processing seasoned Laver Pyropia yezoensis with seasoned octopus Octopus vulgaris cooking effluent.

문어 조미김은 마른 김에 문어 자숙수 농축물의 경우 5% (v/w)를 롤러에 흘려 조미 후 1차 구이(220±3°C에서 7초)와 2차 구이(290±3° C에서 3초)를 실시하고, 이어서 기름 도포[옥배유(27.0%, w/v)] 및 3차 구이(344°C, 8초)하여 제조하였다.

사 사

이 논문은 2018년 해양수산부 재원으로 해양수산과학기술진흥원의 지원을 받아 수행된 연구임(해역별 특성을 고려한 전통수산가공식품 개발 및 상품화).