로스팅 중량별 원두 및 콜드 브루 커피의 향기성분과 품질특성 연구

박진영 세종대학교 대학원 2019 국내박사

본 연구는 에티오피아 건식법과 습식법 커피를 중량 차이를 두어 로스팅을 진행하고 실온에서 2, 4, 7, 14일간 보관하면서 콜드 브루 커피를 추출하면서 품질특성 및 향기성분의 차이를 확인하고자 하였다. 로스팅 중량이 늘어나면서 동일한 로스팅 정도까지 도달하는 소요 시간은 점차 늘어났다. 콜드 브루 커피의 pH는 로스팅 증량 증가에 따라 높게 나타났고 보관 기간에 따른 콜드 브루 커피의 pH 변화는 감소하는 경향을 보였으나 가공 방식에 따른 pH차이는 크지 않았다. 수용성 고형분의 함량 또한 모든 시료에서 2.2~2.4 범위 내에서 큰 차이를 보이지 않았다. 갈색도는 로스팅 중량이 늘어날수록 감소하였고 보관 기간에 따른 변화는 기간이 늘어나면서 추출한 콜드 브루 커피의 갈색도는 감소하였다. 콜드 브루 커피의 클로로겐산 함량은 투입 중량이 늘어남에 따라 감소하였으나 보관 기간에 따른 콜드 브루 커피의 클로로겐산 함량은 소폭 변화는 있으나 시료 간 큰 차이는 없었다. 카페인 함량 변화는 대부분의 시료에서 일정한 경향을 보이지 않았고 트리고넬린 함량은 대부분의 시료에서 로스팅 중량 증가에 따라 감소하였다. 콜드 브루 커피에서의 유기산은 formic acid, acetic acid, citric acid, malic acid, quinic acid, fumaric acid 6종을 측정하였고 추출양은 quinic acid > acetic acid > citric acid > formic acid > malic acid > fumaric acid 순으로 추출되었다. 크로로겐산 분해산물인 quinic acid는 로스팅 시간이 길어지면서 증가한 반면 다른 유기산 들은 로스팅 시간이 길어지면서 전반적으로 감소하였으며 보관 기간에 따른 유기산 변화량은 일정하진 않으나 기간이 늘어남에 따라 대체적으로 감소하는 경향을 보였다. 건식법 콜드 브루 커피와 습식법 콜드 브루 커피의 유기산 함량은 건식법 콜드 브루 커피에서 비교적 높게 나타났다. 총 페놀 함량 및 DPPH radical 소거활성 결과 건식법 콜드 브루 커피와 습식법 콜드 브루 커피에서 동일하게 로스팅 시간 증가와 더불어 유의적으로 감소하였으며 로스팅 시간에 따른 클로로겐산 함량 감소와 동일한 경향을 보였다. HS-SPME로 총 50종의 향기 성분을 동정하였으며, 건식법 에티오피아 커피 분말의 구운향 계열, 너티향 계열, 꽃향 계열 및 과일향 계열은 N800까지는 증가하다가 N900에서는 감소하였고 비교적 분자량이 무거운 단향 계열은 중량이 증가에 따라 피크면적이 증가하였다. 보관기간에 따라서는 4일차부터 꾸준히 감소하는 경향을 보였다. 신향 계열은 N800까지는 감소하다가 N900에서는 증가하였고 보관기간에 따른 변화 과정은 4일차까지 감소하다가 7일차부터는 일정한 양이 꾸준히 방출되었다. 탄향 계열의 2-Furanmethanol은 로스팅 시간에 따라 감소하였고 소량의 2-Methoxyphenol은 다른 향기 성분 계열과 비슷하였다. 습식법 에티오피아 커피 분말의 향기성분은 피크면적의 차이가 있을 뿐 대체적으로 건식법 커피 분말과 비슷한 경향을 보였으나 꽃향 계열의 성분인 Linalool oxide I, Linalool oxide II의 경우는 건식법 커피 보다 적었고 Linaloo의 경우 더 많았는데 가공방식에 따른 향기의 차이를 설명할 수 있는 중요한 향기 성분이었다. Maltol을 제외한 단향 계열은 변화 경향은 건식법과 동일하나 상대적으로 적은 면적의 피크를 갖고 있었다. 콜드 브루 커피의 경우 2-Furanmethanol, acetate와 linaloo를 제외하고 대체적으로 원두 분말에서의 향기 성분에 비해 감소하였으며, 차이가 크진 않으나 900 g 로스팅 시료로 제조시 보다 많은 향기 성분이 동정되었다. 습식법 콜드 브루 커피의 향기 성분 측정 결과도 건식법 에티오피아 커피 분말로 추출한 콜드 브루 커피의 결과와 각각의 향기 성분 피크면적의 차이가 있을 뿐 대체적으로 비슷한 경향을 보였다. 단향 계열은 대부분 건식법 커피에 비해 적은 면적의 피크를, 신향 계열은 건식법 커피에 비해 상대적으로 넓은 피크 면적을 보유하였으며 이와 같은 분석 결과를 토대로 건식법 커피와 습식법 커피의 특징적인 향이 각각 단향과 신향 이라는 것을 알 수 있었다. 건식법 콜드 브루 커피의 관능 특성은 flavor, sweetness, body는 로스팅 시간의 증가에 따라 증가하였으나 N900과 N800 간에는 유의적 차이가 없었으며 전반적인 기호도(overall)에서도 동일한 결과를 보였다. acidity의 경우는 시료간 유의적인 차이가 없었다. 습식법 콜드 브루 커피의 기호도 차이는 시료간 유의적 차이가 없는 acidty와 body를 제외하고 건식법 콜드 브루 커피의 경우와 동일하게 대부분 W900과 W800 에서 높은 기호도를 나타내었다. 이러한 결과를 바탕으로 로스팅 소요시간에 따른 향기성분 및 품질특성 차이를 보다 구체적으로 밝혀낼 수 있었으며 소규모 로스터리 카페에서 적용가능한 기본 데이터 제공이 가능할 것으로 보인다. 그러나 대규모 로스터에서도 본 연구의 결과가 적용 가능한지에 대한 여부는 향후 추가로 연구를 진행해야할 필요가 있을 것으로 생각된다.

로스팅한 작두콩 열수추출물의 난알부민 유도 알레르기 비염 마우스에서의 항비염 효과

최은영 원광대학교 일반대학원 2020 국내박사

The purpose of this study was to verify the anti-rhinitis effect of roasted sword bean(Canavalia gladiata (Jacq.) DC) hot water extract. Anti-inflammatory activities were measured in vitro and the animal experiment was performed to examine the anti-rhinitis effect. In order to determine the optimum roasting temperature and time of sword bean, the antioxidant activity of roasted sword bean hot water extract and the sensory evaluation were performed. The higher the roasting temperature and the longer the roasting time, the higher the anti-oxidant activities. However the overall acceptability of sword bean coffee was the best when the sword bean was roasted at 270℃ for 55 minutes. Therefore, the roasted sword bean hot water extract at 270℃ for 55 minutes was used for further cell and animal experiments. The RAW 264.7 cell had no cytotoxicity at the concentration of 200 ㎍/mL by MTT assay and RAW 264.7 cell induced by LPS showed an anti-inflammatory effect by decreasing NO generation significantly in a dose-dependent manner. The RBL-2H3 mast cell had no cytotoxicity at the concentration of 200 ㎍/mL. The secretion of β-hexosaminidase and histamine decreased in a dose-dependent manner, which indicates the immediate allergic reactions to histamine by suppressing the degranulation. The secretion of inflammatory cytokine IL-4 and TNF-α decreased significantly with increasing the concentration. OVA was administered nasally for 10 days in Balb/c mice to induce allergic rhinitis. The frequency and time of rubbing the nose decreased significantly by drinking roasted sword bean hot water extract orally compared to the control group. The spleen index also decreased compared to the control group, but it was insignificant. Serum TNF-α and IgE levels decreased significantly compared to the control group. Based on a histopathological observation, the thickness of the nasal tissue and the inflammatory cells infiltrating into the nasal tissue decreased in the treated group. According to the results of this study, roasted sword bean hot water extract suppressed the secretion of inflammatory cytokine IL-4 and TNF-α by suppressing the degranulation in activated mast cells, suppressed the initial allergic rhinitis response effectively in allergic rhinitis mice induced by OVA, and prevented the damaging of the nasal mucosa from the late-phase response to allergic rhinitis. In conclusion, it may be said that roasted sword bean hot water extract is expected to be useful in preventing and alleviating the allergic rhinitis symptoms. 본 연구에서는 로스팅한 작두콩 열수추출물의 항산화 활성 및 항염증 효과를 확인하고, 동물실험을 통해 항비염 효과를 확인하고자 하였다. 이를 통해 작두콩차 음용 시 효과를 입증하고, 알레르기 비염 예방 및 증상 완화에 도움을 줄 수 있는지 알아보고자 하였다. 로스팅한 작두콩 열수추출물의 항산화 활성을 확인한 결과 온도와 시간이 증가할수록 높은 소거능을 보여주었고, 관능평가를 통해 기호도가 높았던 270℃에서 55분간 로스팅 한 작두콩을 최적 로스팅 조건으로 선정하여 세포실험과 동물실험을 진행하였다. RAW 264.7 세포에 대해 200 ㎍/mL 농도에서 세포독성이 없음을 확인하였고, LPS에 의해 유도된 NO 생성량을 농도 의존적으로 유의하게 감소시켜, 항염증 효과를 확인하였다. 비만세포인 RBL-2H3 세포에서는 200 ㎍/mL 농도에서 세포독성이 없음을 확인하였고, 알레르기 즉시 반응의 지표인 탈과립 억제 효과를 확인하기 위해 β-hexosaminidase와 히스타민 분비를 측정한 결과 시료의 농도가 증가할수록 분비 억제 효과를 나타내었다. 염증성 사이토카인인 IL-4와 TNF-α 분비량은 시료의 농도가 증가할수록 유의적으로 감소하였다. 난알부민으로 유도된 알레르기 비염 Balb/c 마우스에 10일간 OVA를 비강으로 투여 후 코를 긁는 횟수와 시간을 측정한 결과 대조군에 비해 유의적으로 감소하였고, 마우스의 비장을 적출하여 그 무게를 확인한 결과 대조군에 비해 비장 지수가 감소하였지만 유의적인 차이는 없었다. 난알부민 감작으로 알레르기 비염이 유도된 마우스에 시료를 경구 투여한 후 혈청 내 IgE 생성에 대한 억제 효과를 확인한 결과 TNF-α 및 IgE 수준이 대조군에 비해 유의적으로 감소하였다. 병리조직학적 관찰 결과 시료 투여군에서 비강 조직의 두께와 비강 조직 내 침윤된 염증세포가 감소하였다. 이상의 결과, 로스팅한 작두콩 열수추출물은 활성화된 비만세포에서 탈과립을 억제하며 염증성 사이토카인인 IL-4와 TNF-α 분비량을 억제하였고, 난알부민으로 유도된 알레르기 비염 마우스에서 알레르기 비염의 초기 반응을 효과적으로 억제하면서도, 알레르기 비염의 후기 반응으로 인한 비강 점막의 손상을 방지하는 효능을 지닌 것으로 보아 알레르기 비염의 예방 및 개선에 유용할 것이라 사료되며, 알레르기 비염 예방에 도움을 줄 수 있는 기능성 식품 개발의 기초 자료로 활용할 수 있을 것이라 판단된다.

마이크로웨이브 로스팅 방식이 로부스타 커피의 품질 특성에 미치는 영향

표민관 충북대학교 2022 국내석사

본 연구에서는 로부스타 커피 원두의 로스팅 방법에 따른 원두와 커피의 품질 특성에 미치는 영향에 대하여 조사하고자 하였다. 대류식(convective) 로스팅, 마이크로웨이브(microwave) 로스팅, 마이크로웨이브와 대류식을 혼합한(microwave-convective) 로스팅으로 커피원두를 배전하였고, 배전 정도는 약배전(light roasting), 중배전(medium roasting), 강배전(dark roasting)으로 하였다. 항산화력 측정 결과, 총 폴리페놀과 총 플라보노이드는 모두 배전되지 않은 생두에서 각각 70.43±0.46 mg GAE/g sample과 48.08±0.25 mg CE/g sample로 가장 높은 양을 함유하며 배전이 진행되면서 감소하였다. 마이크로웨이브로 배전한 원두에서 폴리페놀 54.06±0.25 mg GAE/g sample과 플라보노이드 34.18±3.31 mg CE/g sample, 커피에서 폴리페놀 32.13±0.13 mg GAE/g sample과 플라보노이드 15.02±0.13 mg CE/g sample 등으로 함량이 가장 많았다. ABTS와 DPPH 라디칼 소거능은 생두에서 34.58±0.02 mg AAE/g sample과 136.57±3.09 mg AAE/g sample로 가장 높은 활성을 보였으며, 로스팅 초기에는 ABTS 27.70±0.04 mg AAE/g sample, DPPH 99.98±3.36 mg AAE/g sample로 낮아졌지만 중배전시 ABTS 28.28±0.03 mg AAE/g sample, DPPH 103.53±1.00 mg AAE/g sample로 증가한 다음 강배전에서 다시 ABTS 27.62±0.08 mg AAE/g sample, DPPH 87.82±6.46 mg/AAE sample로 감소하였다. 마이크로웨이브 방식으로 배전한 시료에서 ABTS는 29.58±0.04 mg AAE/g sample, DPPH는 114.89±2.68 mg AAE/g sample 등으로 가장 높았다. 카페인 함량은 로스팅 정도와 방법에 따라 유의적인 차이를 보이지 않았으나, 클로로겐산 함량은 배전이 진행됨에 따라 감소하였다. 생두에서 43.99±0.41 mg/g sample 함유하였는데, 대류 방식 배전 원두에서 10.08±0.15 mg/g sample까지 가장 큰 폭으로 감소하였고, 마이크로웨이브 배전한 원두에서 16.34±0.21 mg/g sample로 가장 높은 함량을 보였다. 관능평가 결과 마이크로웨이브 배전 시료의 선호도가 4.90±1.20으로 가장 높았고, 마이크로웨이브와 대류방식을 혼합한 배전 시료의 선호도가 3.60±1.07로 가장 낮았다. 이상의 결과로부터 로부스타 원두를 마이크로웨이브 방식으로 로스팅하면 폴리페놀과 플라보노이드의 함량이 높아지고 ABTS 및 DPPH 라디칼 소거능도 높아짐을 확인하였으며, 마이크로웨이브 방식이 다른 방식의 배전보다 선호도가 더 높은 커피를 제조할 수 있었다. 따라서 마이크로웨이브 로스팅 기술은 로부스타 커피 원두의 부가가치를 향상시키는 데에 도움이 될 수 있을 것으로 생각된다. The purpose of this study was to investigate the effect of microwave roasting on quality characteristics of Robusta coffee. The Robusta coffee bean used on the study was harvested in 2021 at Vietnam. The bean has roasted in three method; convective roasting, microwave roasting, microwave-convective roasting. And roasting degree has set similarly on each method as light, medium and dark roasting. Extraction of roasted bean has implemented 3 times for 1 hour each in ultrasonication(20℃) with 80% methanol for analysis of antioxidant activity and with water for sugar, acid and caffeine contents. Extraction of coffee extracts has done 30 minutes, 1 time with 90℃ water. Total polyphenol contents of green bean was 70.43±0.46 mg GAE/g sample. After roasting, it shows decreasing dramatically to 48.00±0.25 mg GAE/g sample in convective roasting, 54.06±0.25 mg GAE/g sample in microwave roasting and 49.02±0.17 mg GAE/g sample in microwave-convective roasting respectively at degree of light roasting. This trend was also found in the results of total flavonoid. More than 40% of flavonoid contents has decreased from green bean(48.08±0.25 mg CE/g sample). On every roasting degree, microwave roasting method shows the highest contents of total polyphenol and flavonoid. ABTS and DPPH radical scavenging activity was also shown the highest activity on green bean, and rapid decrease at light roasting. However, the activity shows increasing at medium roasting and decreased again at dark roasting. ABTS radical scavenging activity of green coffee extracts was 11.84±0.04 mg AAE/g sample. In convective roasting, it has increased to 14.10±0.01 mg AAE/g sample at medium roasting and decreased to 13.89±0.02 mg AAE/g sample at dark roasting. It means many of antioxidants browning agents has form during roasting and extracted easily to the coffee. But they are also damaged by heat treatment as roasting degree getting stronger. Among roasting method, microwave roasted sample has shown the highest radical scavenging activity. Caffeine contents does not show significant difference by roasting degree and method. On the contrary, chlorogenic acid contents show dramatic decreasing by heat treatment. The biggest drop of contents has shown on convective roasting and the smallest gap has appeared on microwave roasting. The sensory evaluation for sample preference has implemented with 10 panels. The highest score was the coffee from microwave roasting and the microwave-convective combined roasted coffee got the lowest score. Consequently, this study shows that the microwave roasting method on Robusta coffee bean is increasing the antioxidant activity and quality characteristics with improving consumer preference.

커피 로스팅을 위한 전자레인지용 서셉터 포장 개발 연구

송기현 연세대학교 대학원 2016 국내석사

Coffee is one of the most widely consumed beverages around the world. However, roasted coffee has a short shelf life and also roasting procedure is quite complicated and takes some times. Considering this problems, microwaveable coffee packaging to roast green bean was developed, and this packaging design carries out storage, shipping, and roasting all at once. The objective of this study was to find the appropriate susceptor optical density and roasting conditions and to make coffee packaging for home roasting using home microwave oven. Variables to find the appropriate roasting conditions of the developed microvenable and roastable coffee packaging in this study were the optical density(OD) value of microwave susceptor, power of microwave oven, microwave roasting time, dimension of the developed package, and the position of green bean in the package inside for optimum roasting and flavor development of roasted coffee bean to have the same quality of roasted coffee which roasted with common roaster at home. The weight loss rate, color value, sugar contents, pH value, and sensory evaluation were compared as quality factors of roasted coffee to be roasted using developed microwaveable and roastable packaging and common home roaster. On conclusions, to have the same quality of roasted coffee using home roaster, the dimension of microwaveable packaging was W 120 mm × D 120 mm × H 10 mm, the optimum susceptor density, 0.2 OD, the power of microwave oven, 460 W(watt), the time to run microwave was 120 seconds. 커피는 전 세계에서 가장 많이 소비되는 음료 중 하나이다. 하지만 로스팅 된 커피는 짧은 보관수명을 갖고 있으며, 로스팅하는 과정 또한 복잡하다. 따라서 저장과 운송과 전자레인지를 통한 로스팅을 한 번에 할 수 있게 하는 커피 로스팅 포장재 개발이 절실히 요구되고 있다. 본 논문은 이와 같은 필요에 부응하고자 커피의 편의성 증진을 위한 목적으로 가정에서 전자레인지를 사용하여 직접 커피를 로스팅하는 방법을 고안하였고, 생두가 적당하게 로스팅 될 수 있는 조건 탐색과 전자레인지용 서셉터 포장의 개발을 목적으로 하였다. 포장 개발에서는 최적의 로스팅을 위해서 어느 정도의 서셉터 밀도가 필요한지, 전자레인지에서 포장재 내의 대류현상을 최적화하기 위해서 최적의 부피가 얼마인지를 결정하였고, 소비자가 사용의 편리성을 위해서 전자레인지 가열 시간과 전자레인지의 출력이 얼마가 되어야 최적인지 결정하였다. 개발된 전자레인지용 서셉터 포장으로 로스팅한 커피가 전문 바리스타가 일반 커피 로스터를 사용하여 만든 커피의 맛과 향에 부합하는지를 찾기 위해 중량감소율, 색도, 당도, pH, 그리고 관능평가를 측정하여 비교해가며 최적의 서셉터 밀도, 포장재의 부피, 전자레인지의 가열 시간과 최적의 전자레인지 출력을 결정하였다. 최적 위치 선정을 위한 로스팅 조건 설정 실험에서는 생두를 전자레인지의 가운데 부분에 놓았을 때보다 가장자리에 놓았을 때 중량감소율이 증가하고, 색도 값이 감소하고, 당도 값이 감소하고, pH 값이 증가하였다. 따라서 가운데보다 가장자리에 위치해야 함을 확인하였다. 또한 최적 부피 선정을 위한 로스팅 조건 설정 실험에서는 부피의 선정을 높이만을 변수로 하여 실험하였는데, 전자레인지로 한번 로스팅할 때 필요한 최소의 생두(20.00g)을 일층으로 놓을 때 최적 장과 폭은 W 120 mm× D 120 mm로 결정하였다. 패키징 구조의 높이 값에 따른 중량감소율, 색도, 당도, pH의 변화가 유의미한 경향을 보이지 않았으므로 포장재를 절감한 10 mm의 높이로 설정하는 것이 적합하였다. 패키징 구조 및 재료 결정 실험에서는 로스팅 시간이 길어질수록, 전자레인지의 출력이 클수록, microwave susceptor의 OD 값이 증가할수록 중량감소율이 증가하고, 색도 값이 감소하고, 당도 값이 감소하고, pH 값이 증가하였다. 따라서 전자레인지 출력 460 W에서 microwave susceptor의 OD 값이 0.2일 때, 120초(1차 크랙이 끝나고 2차 크랙이 시작되자 마자의 시점) 동안 로스팅을 진행한 샘플이 전문 바리스타가 로스터로 제조한 커피와 가장 유사한 값을 나타냈다. 이를 통해 커피 로스팅 과정에서의 microwave susceptor의 효과에 대해 확인하였으며 가정용 커피 로스팅에서의 식품 패키징 소재로 응용가능성을 확인하였다.

동결건조 누에의 기호도 향상을 위한 로스팅 최적화 및 생리활성 평가

이경희 경기대학교 대체의학대학원 2020 국내석사

본 연구는 동결건조 누에의 생리활성과 관능평가를 함께 만족하게 할 목적으로 반응표면분석법(response surface methodology, RSM)을 이용하여 당뇨 개선을 위한 동결건조 누에의 로스팅 최적 조건을 도출하였다. 독립변수는 온도(X1), 시간(X2)으로 설정하였고, 예비실험을 거쳐 각 요인의 최소 및 최대 범위를 온도 140℃∼180℃, 시간 20분∼40분으로 설정하였다. 종속변수는 total polyphenol 함량, total flavonoid 함량, DPPH radical 소거능, ABTS radical 소거능, α-glucosidase 저해 활성으로 설정하였다. 동결건조 누에 열수 추출물의 total polyphenol 함량은 468.20 mg TAE/g, total flavonoid 함량은 294.62 mg QE/g, DPPH radical 소거능은 72.07%, ABTS radical 소거능은 71.81%, α-glucosidase 저해 활성은 67.31%로 나타났다. 동결건조 누에 에탄올 추출물의 total polyphenol 함량은 496.84 mg TAE/g, total flavonoid 함량은 366.12 mg QE/g, DPPH radical 소거능은 86.78%, ABTS radical 소거능은 65.96%, α-glucosidase 저해 활성은 54.68%로 나타났다. RSM을 통해 얻은 항산화 활성과 항당뇨능이 최대로 발현되는 열수 추출물의 최적 로스팅 조건은 온도(X1) 180℃와 시간(X2) 30분이었다. 이때의 total polyphenol 함량은 466.61 mg TAE/g, total flavonoid 함량은 274.64 mg QE/g, DPPH radical 소거능은 69.43%, ABTS radical 소거능은 72.94%, α-glucosidase 저해 활성은 57.19%로 예측되었다. 에탄올 추출물의 최적 로스팅 조건은 온도(X1) 180℃와 시간(X2) 23분이었다. 이때의 total polyphenol 함량은 478.58 mg TAE/g, total flavonoid 함량은 339.91 mg QE/g, DPPH radical 소거능은 59.46%, ABTS radical 소거능은 86.93%, α-glucosidase 저해 활성은 31.61%로 예측되었다. 동결건조 누에와 RSM을 통해 얻은 최적 로스팅 조건의 누에를 색도 측정한 결과, 명도(L) 값은 동결건조 누에가 -1.86, 180℃에서 23분 동안 로스팅한 누에가 3.98, 180℃에서 30분 동안 로스팅한 누에가 4.90의 값을 보였다. 적색도(a) 값은 동결건조 누에가 70.67, 180℃에서 23분 동안 로스팅한 누에가 60.12, 180℃에서 30분 동안 로스팅 한 누에가 58.69의 값을 보였다. 황색도(b) 값은 동결건조 누에가 21.78, 180℃에서 23분 동안 로스팅한 누에가 21.78, 180℃에서 30분 동안 로스팅한 누에가 25.48의 값을 보였다. 동결건조 누에와 RSM을 통해 얻은 최적 로스팅 조건의 누에를 관능 평가한 결과, 색에 대한 평가는 동결건조 누에가 4.20, 180℃에서 30분 동안 로스팅한 누에가 4.80, 180℃에서 23분 동안 로스팅한 누에가 5.07 순으로 높게 나타났다. 향에 대한 평가는 동결건조 누에가 3.67, 180℃에서 30분 동안 로스팅한 누에가 4.60, 180℃에서 23분 동안 로스팅한 누에가 4.93 순으로 높게 나타났다. 맛에 대한 평가는 동결건조 누에가 2.67, 180℃에서 30분 동안 로스팅한 누에가 4.67, 180℃에서 23분 동안 로스팅한 누에가 4.93 순으로 높게 나타났다. 전반적인 기호도는 동결건조 누에가 3.20, 180℃에서 30분 동안 로스팅한 누에가 4.53, 180℃에서 23분 동안 로스팅한 누에가 5.60 순으로 높게 나타나 180℃에서 23분 동안 로스팅한 누에가 색, 향, 맛 전체적인 기호도 모두 가장 우수한 분말로 선정되었다. 그러나 동결건조 누에의 맛과 향을 개선하고자 실시한 로스팅 과정에서 로스팅 온도와 시간이 증가할수록 항당뇨능이 감소하는 경향이 나타났다. 비록 본 연구를 통해 얻은 동결건조 누에의 최적 로스팅 조건에서 항당뇨능이 감소하는 경향은 보였지만 로스팅 과정을 통해 동결건조 누에의 부정적인 맛과 향이 개선되었다는 점에 본 연구의 의의가 있다. 따라서 차후 본 연구결과를 바탕으로 로스팅 과정에서 열에 의해 발생한 누에 분말의 항당뇨능 저하를 개선할 수 있는 후속 연구를 진행하고자 한다. In this study, optimal roasting conditions of the freeze-dried silkworms was derived for the improvement of diabetes using a response surface methodology (RSM) for the purpose of satisfying the bioactivity and sensory evaluation of the freeze-dried silkworms together. Independent variables were set to temperature (X1) and time (X2), and the min/max range of the variables were set to temperature between 140℃∼180℃ and time between 20∼40 min after preliminary experiment. Dependent variables were set to total polyphenol content, total flavonoid content, DPPH radical scavenging activity, ABTS radical scavenging activity and α-glucosidase inhibition activity. Total polyphenol content of freeze-dried silkworms distilled water extract was 468.20 mg TAE/g, total flavonoid content was 294.62 mg QE/g, DPPH radical scavenging ability was 72.07%, ABTS radical scavenging activity was 71.81%, and α-glucosidase inhibition activity was 67.31%. Total polyphenol content of freeze-dried silkworms ethanol extract was 496.84 mg TAE/g, total flavonoid content was 366.12 mg QE/g, DPPH radical scavenging activity was 86.78%, ABTS radical scavenging activity was 65.96%, and α-glucosidase inhibition activity was 54.68%. The optimum roasting conditions of the distilled water extract with the maximum antioxidant and antidiabetic activity obtained through RSM were 180℃ for temperature (X1) and 30 min for time (X2). At this time, total polyphenol content was 466.61 mg TAE/g, total flavonoid content was 274.64 mg QE/g, DPPH radical scavenging activity was 69.43%, ABTS radical scavenging activity was 72.94%, α-glucosidase inhibitory activity was estimated to be 57.19%. The optimum roasting conditions of the ethanol extract were 180℃ for temperature (X1) and 23 min for time (X2). The total polyphenol content was 478.58 mg TAE/g, the total flavonoid content was 339.91 mg QE/g, DPPH radical scavenging activity was 59.46%, ABTS radical scavenging activity was 86.93%, and α-glucosidase inhibitory activity was 31.61%. As a result of chromaticity measurement of silkworms with optimal roasting conditions obtained through freeze-dried silkworms and RSM, the brightness (L) value was -1.86 for freeze-dried silkworms, 3.98 for silkworms roasted for 23 min at 180℃, and 4.90 for silkworms roasted for 30 min at 180℃. The redness (a) value was 70.67 for freeze-dried silkworms, 60.12 for silkworms roasted for 23 min at 180℃, and 58.69 for silkworms roasted for 30 min at 180℃. The yellowness (b) value was 21.78 for freeze-dried silkworms, 21.78 for silkworms roasted for 23 min at 180℃, and 25.48 for silkworms roasted for 30 min at 180℃. As a result of sensory evaluation of silkworms with optimum roasting conditions obtained through freeze-dried silkworms and RSM, color evaluation values were 4.20 for freeze-dried silkworms, 4.80 for silkworms roasted for 30 min at 180℃, and 5.07 for silkworms roasted for 23 min at 180℃, listed as increasing number. Aroma evaluation showed in an increasing order of 3.67 for freeze-dried silkworm, 4.60 for silkworms roasted for 30 min at 180℃, and 4.93 for silkworms roasted for 23 min at 180℃. Flavor evaluation showed in an increasing order of 2.67 for freeze-dried silkworms, 4.67 for silkworms roasted for 30 min at 180℃, and 4.93 for silkworms roasted for 23 min at 180℃. Overall preference was in an increasing order of 3.20 for freeze-dried silkworms, 4.53 for silkworms roasted for 30 min at 180℃, and 5.60 for silkworms roasted for 23 min at 180℃, indicating that the silkworms roasted at 180℃ for 23 min was the best powder in all evaluations of color, aroma, flavor and overall preference. However, as the roasting temperature and time increased during the roasting process to improve the taste and aroma of freeze-dried silkworms, antidiabetic activity tended to decrease. Although antidiabetic activity tended to decrease in the optimal roasting conditions of freeze-dried silkworms obtained through this study, the negative flavor and aroma of freeze-dried silkworms were improved by the roasting process. Therefore, based on the results, we want to proceed with a follow-up study that can prevent the decrease of antidiabetic activity caused by heat in the silkworms roasting process.

반응표면분석법을 이용한 귀리 로스팅 조건의 최적화=

이현경 경기대학교 대체의학대학원 2024 국내석사

This study examines the optimal conditions for roasting oats in terms of antioxidant activity and enzyme activity using response surface methodology(RSM). The study was conducted through an experimental approaching on sampling points, and the samplings were structured according to the design method of central composite design in response surface methodology. Analyzing the experimental results for each case, we examined the optimal conditions for roasting oats. According to the analysis of sampling points, the total polyphenol content of roasted oats ranged from 41.88 to 90.65 mg TAE/g, with sample 10 (temperature 150°C, time 15 minutes) exhibiting the highest content at 90.65 mg TAE/g. The total flavonoid content ranged from 20.47 to 45.97 mg QE/g, with sample 1 (temperature 220°C, time 30 minutes) showing the highest, and sample 5 (temperature 136°C, time 22.5 minutes) the lowest content. DPPH radical scavenging ranged from 20.47 to 45.97%, with sample 2 (temperature 150°C, time 30 minutes) displaying the highest scavenging activity at 99.27%. ABTS radical scavenging ranged from 86.19 to 64.37%, and sample 5 (temperature 136°C, time 22.5 minutes) exhibited the highest activity at 86.19%. The α-glucosidase inhibitory activity of roasted oats ranged from 21.77 to 11.27%, with sample 9 (temperature 220°C, time 15 minutes) having the highest activity at 21.77%. Tyrosinase inhibitory activity ranged from 82.90 to 32.36%, with sample 1 (temperature 220°C, time 15 minutes) showing the highest activity at 82.90%. Furthermore, the optimal roasting temperature for maximizing antioxidant and enzyme activities in roasted oats was found to be 196.19°C, and the optimal time was 21.02 minutes. The predicted optimal values at the temperature and time optimums were 55.18 mg TAE/g for total polyphenol content, 35.06 mg QE/g for total flavonoid content, 54.59% for DPPH radical scavenging, 82.10% for ABTS radical scavenging, 16.68% for α-glucosidase inhibitory activity, and 55.79% for tyrosinase inhibitory activity. The optimal desirability was found to be 0.659. In conclusion, the roasting temperature and time of oats have been confirmed to significantly influence antioxidant and enzyme activities. Upon identifying the conditions maximizing antioxidant and enzyme activities in oat roasting, the optimization parameters were determined to be a temperature of 196.19°C and a time of 21.02 minutes. These results are expected to contribute to diversifying oat-based products considering their characteristics and activating the vegan food market. 본 연구는 반응표면분석법(Response Surface Methodology; RSM)을 이용하여 항산화 활성과 효소 활성에 대한 귀리의 최적 로스팅 조건을 살펴보는데 의의가 있다. 이를 위해 반응표면분석법의 중심합성 계획법 설계 방법에 따른 실험점을 이용하였으며, 최종적으로는 샘플 특성에 따른 귀리의 로스팅 결과를 비교하여 최적 조건을 살펴보았다. 실험점에 대한 분석 결과에 의하면, 로스팅 귀리의 total polyphenol 함량은 41.88∼90.65 mg TAE/g 범위로 나타났으며, 10번 샘플(온도 150℃, 시간 15분)이 90.65 mg TAE/g으로 가장 높은 것으로 나타났다. total flavonoid 함량은 20.47∼45.97 mg QE/g 범위로 나타났으며, 1번 샘플(온도 220℃, 시간 30분)이 가장 높고, 5번 샘플(온도 136℃, 시간 22.5분)이 가장 낮은 것으로 나타났다. DPPH radical scavenging은 20.47∼45.97%의 범위로 나타났으며, 2번 샘플(온도 150℃, 시간 30분)이 99.27%로 가장 높게 나타났다. ABTS radical scavenging은 86.19∼64.37%의 범위로 나타났으며, 5번 샘플(온도 136℃, 시간 22.5분)이 86.19%로 가장 높게 나타났다. 로스팅 귀리의 α-glucosidase inhibitory activity는 21.77∼11.27%의 범위로 나타났으며, 9번 샘플(온도 220℃, 시간 15분)이 21.77%로 가장 높게 나타났다. tyrosinase inhibitory activity는 82.90∼32.36%의 범위로 나타났으며, 1번 샘플(온도 220℃, 시간 15분)이 82.90%로 가장 높게 나타났다. 또한, 귀리 로스팅의 항산화 활성과 효소 활성이 최대로 나타나는 로스팅 온도는 196.19℃였으며, 시간은 21.02분임을 알 수 있었다. 온도와 시간의 최적점의 total polyphenol 함량은 55.18 mg TAE/g, total flavonoid 함량은 35.06 mg QE/g, DPPH radical 소거능은 54.59%, ABTS radical 소거능은 82.10%, α-glucosidase inhibitory activity는 16.68%, tyrosinase inhibitory activity는 55.79로 예측되었고, 최적의 desirability는 0.659인 것으로 나타났다. 이상의 결과를 종합해 보면, 귀리의 로스팅 온도와 시간은 항산화 활성과 효소 활성에 유의미한 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 귀리 로스팅 환경에 따른 항산화 및 효소 활성의 최대화 조건을 확인한 결과, 귀리 로스팅의 최적화 조건은 온도의 경우 196.19℃이며, 시간의 경우 21.02분인 것으로 나타났다. 이와 같은 연구 성과는 귀리의 특성을 고려한 제품을 다양화하고, 비건시장을 활성화하는데 기여할 것으로 기대된다.

수분 공급 로스팅이 커피원두의 이화학적 특성에 미치는 영향

최문혁 동국대학교 2013 국내석사

본 연구에서는 로스팅 중 일정량의 수분을 공급하여 Columbia supremo, Brazil santos No.2 두 품종의 로스팅 중 수분 공급량에 따른 향기성분, Benzo[a]pyrene 생성량, 커피 추출물을 혼합한 지방의 산화 억제력을 malonaldehyde의 생성을 통한 실험과 커피 추출물의 항산화능 변화를 확인하였다. 로스팅은 15분간 수행하였으며, 0∼4.0 mL의 수분을 로스팅 시작 후 1분 후에 로스팅 드럼에 공급하여 로스팅한 원두를 사용하여 실험에 이용하였다. 향기성분분석의 경우 원두와 성분마다 차이는 있으나 대체로 1.0∼4.0 mL의 수분을 공급하여 로스팅한 경우에 수분을 공급하지 않았을 때보다 향기성분이 증가하였다. B[a]P 생성량의 경우 4.0 mL의 수분을 공급하여 로스팅한 원두에서 Columbia supremo 0.294 μg/kg, Brazil santos No.2 1.252 μg/kg으로 가장 적은 양의 B[a]P가 생성되었다. Malonaldehyde 생성도를 통한 6일간의 저장 실험 결과 Columbia supremo의 경우 수분을 공급하지 않은 경우에 지방산화가 가장 천천히 발생하였으며, Brazil santos No.2는 3.0 mL의 수분을 공급한 경우에 지방산화가 가장 천천히 발생하였다. 갈색도는 두 원두 모두 2.0 mL의 수분을 공급했을 때 가장 높았고 4.0 mL의 수분을 공급한 경우 가장 낮은 정도를 보였다. 커피의 항산화능은 ABTS, DPPH 법을 이용하여 측정하였으며, ABTS 실험결과, Columbia supremo는 2.0 mL의 수분을 공급하여 로스팅 했을 때 57.1 %로 가장 높은 항산화능을 보였으며, Brazil santos No.2는 3.0 mL의 수분을 공급한 경우 42.6 %로 가장 높은 값을 보였다. DPPH 실험결과, Columbia supremo, Brazil santos No.2 각각 3.0 mL의 수분을 공급하여 로스팅 했을 때29.5 %, 22.1 %로 가장 높은 항산화능을 나타내었다. This study was conducted to determine the characteristics change of moisture spray roasted coffee bean (Columbia supremo and Brazil santos No.2). Roastring condition was equal to all experiments. Total roasting time was 15 min and moisture was sprayed at 1 min and sprayed capacity was 0-4 mL. The content of flavor compounds were analyzed from moisture spray roasted coffee bean with Headspace solid-phase microextraction and gas chromatography-flame ionization detector. As a result of analysis from moisture spray coffee beans, flavor compounds content was different to spray moisture capacity. The content of benzo[a]pyrene was analyzed from moisture spray roasted coffee bean with high performance liquid chromatography and fluorescence detector. Roasted coffee beans were grinded, saponified, extracted and clean up to analyze the benzo[a]pyrene content. As a result of analysis of moisture spray coffee beans, benzo[a]pyrene content was roughly inversely proportional to spray moisture capacity. And the experiments of antioxidant activity conduct malonaldehyde inhibition ability, brown dgree, ABTS assay and DPPH assay.

파쇄 생두 커피 로스팅의 에너지 절감과 로스팅 시간 단축을 위한 최적화 공정 기술 개발

김지연 동국대학교 2014 국내석사

본 연구의 목표는 커피 로스팅 공정 중 에너지 절감과 로스팅 시간 단축을 위한 공정개발이다. 이를 위해, 대조군인 미 파쇄 커피 생두(Whole coffee bean, WCB)와 실험군인 파쇄 커피 생두(Crushed coffee bean, CCB)의 로스팅을 실시한 후 이들의 품질평가 (색도, 향기 성분, 항산화능, 관능평가)를 수행하였다. WCB의 로스팅 최적화를 위한 지표는 시중 판매 볼리비아 커피 제품 3종의 트리고넬린 함량 35.30 mg/100g 과 색도 L의 경우 19.26 을 기준으로 로스팅 온도와 시간을 조절하여 설정하였다. 파쇄 커피 생두를 로스팅 한 후 색도와 트리고넬린 함량을 기준으로 최적화한 로스팅 조건은 WCB의 경우 240 ℃에서 15분, CCB의 경우 230 ℃에서 10분 30 초 이었다. 입도를 측정한 결과 로스팅 된 WCB와 CCB가 각 각 254.66 ㎛ 였고 CCB의 경우 평균 233.17 ㎛ 였다. 커피의 향기성분의 분석에서는 WCB에서 31종의 향기성분이 CCB 에서는 20 종의 향기 성분이 검출되었다. 커피의 항산화능은 WCB가 37.07 ± 1.43 mg GAE/mL, CCB는 36.99 ± 0.87 mg GAE/mL 이 검출 되었다. WCB의 색도와 수분함량은 CCB과 유의적으로 차이가 없는 수준이었다(p≤0.05). 관능 평가를 실시한 결과 전반적인 기호도는 WCB와 CCB가 가장 높게 나타났으며 두 시료 사이에는 유의적인 차이가 없었다.(p≤0.05) 열량계로 에너지 소모를 측정한 결과 WCB는 0.14 ± 0.01 kwh 였고 CCB는 0.11 ± 0.01 kwh 이었으며 WCB에 비해 CCB가 대략 20% 에너지 절감 되었다. This work deals with a study to develop noble processing on the reduction of roasting energy consumption and roasting time using crushed coffee bean (CCB). To implement this performance, colorimetric parameter of lightness (L), volatile compounds (VOCs), antioxidant capacity and sensory evaluation were analyzed. Optimized roasting indexes such as roasting time and temperature of WCB (Whole coffee Bean) were determined compared with commercial Bolivia coffee in which their trigonelline content was 35.30 mg/100 g and lightness (L) value was 19.26. In case of CCB roasting conciditon, it was roasted then screened by color and trigonelline content which was not significantly different with the control sample (p≤0.05). Optimum roasting conditions of WCB and CCB were 240 ℃, 15 min and 230 ℃, 10 min 30 sec. respectively. Particle size analysis was carried out then average particle size of WCB and CCB were 254.66 ㎛, 233.17 ㎛ respectively. HS-SPME was used for detecting volatiles and GC-MS was used for quantifying and qualifying the volatiles. As the result of volatiles, 31 and 20 volatile compounds were analyzed in WCB and CCB respectively. The antioxidant capacity of WCB and CCB were 37.07 mg GAE/mL, 36.99 mg GAE/ mL respectively. And sensory evaluation of products was implemented such as appearance preference, harmonization preference and after taste preference through 9 points hedonic scale. In the result of sensory evaluation WCB and CCB had the highest score which was not significantly different (p≤0.05) in overall preference. Using a digital energy meter, energy consumption calculated that 0.14 ± 0.01 kwh, 0.11 ± 0.01 kwh each WCB and CCB respectively. So that 20% energy saving was achieved in CCB in comparison with WCB.

로스팅 인삼 분말을 이용한 커피 및 차류 제품 개발 연구

김선유 차의과학대학교 일반대학원 2021 국내석사

인삼은 대부분 홍삼으로 1차 가공되며 농축액, 캡슐, 분말 등의 2차 가공품으로 소비된다. 수삼은 홍삼 대비 다양하지 못한 제품 형태와 쓴맛으로 인해 소비에 한계가 있다. 따라서, 본 연구의 목적은 인삼의 활용도 증진을 위해 맞춤형 가공기술 및 이를 활용한 일반 식품을 개발하여 상업적으로 활용할 수 있도록 수삼의 건조, 로스팅, 분말화, 그리고 제품개발의 연구를 수행하였다. 수삼을 열풍과 과열수증기를 이용한 건조를 하여 이의 특성을 평가, 건삼을 유동층 impingement 열풍 로스팅하여 물리화학적, 형태학적 특성에 미치는 영향을 연구하여 산업화 가능성을 타진하였다. 건삼과 로스팅 처리된 인삼은 조분쇄와 저온초미쇄분쇄를 통해 분말화되었으며 이의 물리화학적, 흐름성, 인스턴트 특성, 그리고 관능특성을 평가하였다. 인삼 농축액을 활용한 인삼 콜드브루 커피와 최종 로스팅 처리된 인삼 분말들을 활용한 인삼 캡슐커피와 차를 개발하여 이의 이화학적, 관능특성, 그리고 소비자 기호도를 평가하였다. 연구 결과, 과열수증기의 열전달 속도가 열풍보다 빠르기에 과열수증기를 처리한 인삼의 건조 속도가 더 빠를 것이라는 가설을 증명하지 못하였는데, 이는 본 연구에 사용된 건조 장비에서 두 가지 열 매개체가 동등한 유량과 속도 조건 설정이 불가능하였기 때문이다. 하지만, 과열증기를 처리한 인삼의 표면 구조가 더 매끈하였으며 더 노르스름한 색을 띤 것을 확인하였다. 로스팅 처리된 인삼은 건삼보다 부피가 팽창하였으며 기공 구조의 형성으로 인한 추출 수율과 산성다당체 함량, terpene류 향기 성분 증가, 그리고 구수한 향미를 나타내는 pyrazine 화합물이 생성되었다. 초미쇄분말은 조분쇄분말과 비교한 결과, 열변성 없이 10 ㎛의 입자크기와 구형의 입자 형태를 가지며 벌크밀도, 탭밀도 그리고 흐름성이 감소하였으며 습윤성, 용해성, 분산성, 입안에서의 느낌이 증가 되었다. 로스팅 처리된 분말은 건삼 분말보다 인삼 향미와 전반적인 기호도가 증가 되었으며 이를 제품개발에 활용하고자 하였다. 인삼 농축액을 활용한 콜드 브루 커피와 로스팅 인삼 분말을 활용한 인삼 캡슐커피의 소비자 기호도 평가 결과 전반적인 기호도가 각각 5점 척도 중 4.0 (약간좋다), 7점 척도 중 5.0 (약간좋다) 이었다. 4가지 인삼 분말을 활용한 인삼 캡슐차의 관능평가 결과, 로스팅 분말을 활용한 차의 모든 관능특성이 건삼보다 우수하였다. 위의 결과를 종합하여 볼 때, 유동층 impingement 로스팅은 추출 수율과 기호성을 증대시킬 수 있는 가공기술이며 분말화를 통해 분말 원료를 확보하여 일반 식품으로서 기호성과 음용하기 간편한 커피와 차의 개발이 가능함을 확인하였다. The purpose of this study is to investigate the impingement drying characteristics of fresh ginseng and physicochemical and sensory evaluation of ginseng powder treated with roasting, and to develop ginseng product for convenient coffee and tea with roasted ginseng powder. Chapter Ⅲ was investigated the temperature profile, moisture contents, color and microstructure of ginseng dried by hot air (HA) and superheated steam (SHS). Impingement drying experiments were conducted on raw ginseng cubes, using HA and SHS at 140, 160 and 180℃. Drying rates of ginseng dried by SHS were lower than those dried by HA and the higher temperature, the shorter the drying time. Ginseng dried by SHS was more glossy and dense, because no granule remain on the surface, and more redness. The objective of Chapter Ⅳ was to investigate the effect of roasting and superfine grinding technology on the physical properties and sensory properties of ginseng. The bulk density, expansion volume, SEM image, extraction yield, flavor compounds and acidic polysaccharide of dried and roasted ginseng were investigated. And the particle size distribution, SEM image, color, ginsenoside, flowability, instant properties and sensory evaluation of ginseng powder were investigated. Roasted ginseng increased extraction yield and acidic polysaccharide, and detected pyrazine compound. Volume of roasted ginseng was expanded about 1.23 times. Compared with coarse particles, the superfine particles of ginseng powder were decreased bulk density, tapped density and flowability, whereas wettability, dispersibility, solubility and mouthfeel were increased. Roasted ginseng powder received the higher preference scores in ginseng aroma, taste and overall acceptance. Chapter Ⅴ was investigated to develop ginseng coffee and tea for convenient ginseng product with roasted ginseng. Physicochemical properties and sensory evaluation of ginseng coffee and tea were evaluated. Roasted ginseng coffee and tea received the higher preference scores in all sensory properties. Through this study, roasted ginseng powder will be applied to food materials such as food flavoring, to contribute to the enhancement of the usage of ginseng.

로스팅한 햄프씨드(Cannabis sativa L.)로 추출된 햄프씨드 오일의 이화학적 및 감각적 특성 분석을 통한 햄프씨드 오일의 향미유로써의 가능성 탐색

정향연 경상국립대학교 대학원 2024 국내석사