WPC(Whey Protein Concentrate)를 첨가한 버터스펀지케이크의 제조 및 품질특성에 관한 연구 = A Study on the Manufacturing and Quality Characteristics of Butter Sponge Cake Added with WPC.(Whey Protein Concentrate)

국문 초록 (Abstract)

농축유청단백질(WPC)은 순수단백질로 계란, 소고기, 콩 등과 같이 고품질의 식품보다 단백질 함량이 높다고 알려져 있다.(8) WPC는 면역체계를 자극하고, 화학적으로 유인된 암의 발전을 지연 시키고, 뼈를 건강하게 하며, LDL-콜레스테롤을 저하 시킨다는 보고가 있다.(8) 조골세포의 성장과 증식을 증가시켜 어린이의 골 성장 촉진에 도움이 되고 노인들의 골다공증의 위험을 줄어준다.(8) WPC를 효율적으로 활용하기 위해 WPC를 첨가한 스펀지케이크를 제조하고 기계적, 관능적 특성에 대해 알아보았다. WPC는 단백질함량에 따라 25~80%까지 다양하게 있으며(27) 본 연구는 제과에 가장 적합하다고 알려져 있는 WPC80을 이용하여 스펀지케이크를 제조하였다. 버터에 함유되어 있는 트랜스지방과 포화지방을 줄일 수 있는 단백질계 지방대체제인 WPC를 스펀지케이크에 들어가는 버터와 대체하였다. 버터의 대체 비율은 0%, 10%, 30%, 50%, 100%으로 첨가 수준을 달리하였다. WPC첨가량에 따른 스펀지케이크의 기계적특성검사(반죽의 비중, 케이크의pH, 굽기손실률, 수분함량, 높이, 무게, 부피, 비용적, 색도, 물성검사, 외관)를 실시하였다.
기계적특성 검사의 결과, 반죽의 비중은 0.46~0.55의 범위로, Control(0.46)으로 가장 낮았고, WPC-100이(0.55)로 가장 높게 나타나 첨가량에 따라 비중이 증가하였다. 스펀지케이크의 pH함량은 Control(7.59)로 가장 높게 나타났고, WPC-100(6.83)이 가장 낮게 나타나 WPC의 pH는 6.2로 첨가량이 증가 할수록 스펀지케이크의 pH가 낮아져 유의적 차이를 보였다. 스펀지케이크의 굽기손실률은 Control(10.58)과 WPC-10(10.58)의 값이 같았고, WPC-30, WPC-50은 유의적 차이가 없었으며, WPC-100(11.01)로 나타나 첨가량에 따라 굽기손실률은 줄어들지만, 유의적 차이는 없었다. 수분함량은 Control(28.83)이 가장 높게 나타나고, WPC첨가량에 따라 수분함량이 낮아졌다. 스펀지케이크의 높이는Control(4.19)이 가장 낮게 나타나고, WPC-100(4.36)의 높이가 가장 높았다. 무게와 부피, 비용적은 무게는(169.60~170.20)의 범위로 유의적 차이가 없는 것으로 나타났으며, 부피와 비용적은 Control이 부피(758.34)와 비용적(3.57)이 가장 작은 것으로 나타났으며, WPC첨가량이 증가 할수록 부피와 비용적이 커졌다. 외관의 사진
을 살펴보면 겉면의 주름이 보이는데 이것은 굽고 난 후 방냉하면서 수분이 증발해 나타나는 증상으로 보인다. 단면에서 나타나는 기공의 크기와 단단함의 정도는 WPC첨가량이 많을수록 기공의 크기가 일정하지 않고, 단단하고 거칠어 보였다.
스펀지케이크의 색도는 껍질(Crust)과 속질(Crumb)로 나누어 결과를 확인하였으며, 껍질의 명도(L값)은 (42.27)로 Control가 높게 나왔으며 WPC첨가량이 증가할수록 명도(L값)은 낮아졌다. 적색도(a값)은 Control에 비해 WPC-100이 증가하고, 황색도(b값)은 감소하였다. 속질의 명도(L값)는 Control보다, WPC첨가량이 증가 할수록 높아지고, 적색도(a값)는 증가, 황색도(b값)는 감소하였다.스펀지케이크의 조직감에서 경도는 WPC-100(371.48) 가장 높게 나타났으며, WPC-10(304.33)이 가장 낮게 나타났다. WPC-10(304.33)과 Control(305.25)은 유의적차이가 없없다. 응집성은Control(0.56)이 가장 낮았고 WPC첨가량에 따라 증가하였으나 유의적 차이가 없었다. 탄력성은 Control, WPC-10, WPC-30(0.61)이 같은 값으로 나타났고, WPC-50(0.62), WPC-100(0.67)이 유의적 차이가 거의 없었다. 씹힘성은 WPC-10(98.89)이 가장 낮았고, Control(102.09)과 거의 차이가 없었고, WPC100(160.73)의 씹힘성이 가장 높았다.
DPPH 라디칼 소거능의 측정 결과 WPC분말은 27.45%로 활성능력이 나타났으며, WPC첨가량에 따라 활성능력이 유의적인 차이는 없으나(7.42~9.16%) 활성능력이 증가하였다. WPC분말에 비해 WPC를 첨가한 스펀지케이크의 활성능력 값이 작은 것은 스펀지케이크에 첨가되는 WPC의 첨가량과 영향이 있는 것으로 보인다.총 폴리페놀은 WPC에 소량 함유되어 있으나, 스펀지케이크에서는 페놀의 효과가 미비 할 것으로 사료된다.
본 연구에서 스펀지케이크의 기계적 특성검사(반중의비중, 케이크의pH, 높이, 무게, 부피, 비용적, 수분함량과 수분손실률, 조직감, 색도, 외관)을 종합해 볼 때 WPC의함량이 10%일 때가 가장 우수하였다

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Whey protein concentrate (WPC) is pure protein and is known to have a higher protein content than high-quality foods such as eggs, beef, and soybeans.(8) WPC stimulates the immune system, delays the development of chemically-induced cancers, There are reports that it makes bones healthy and lowers LDL-cholesterol .(8) It increases the growth and proliferation of osteoblasts, helping to promote bone growth in children and reducing the risk of osteoporosis in the elderly.(8) In order to efficiently utilize WPC, a sponge cake containing WPC was prepared and its mechanical and sensory properties were investigated. WPC varies
from 25 to 80% depending on the protein content(27), and in this study, sponge cakes were prepared using WPC80, which is known to be most suitable for confectionery. WPC, a protein-based fat substitute that can reduce transfat and saturated fat contained in butter, was replaced with butter used in sponge cake. The
replacement ratio of butter was 0%, 10%, 30%, 50%, and 100%, and the level of addition was different.
The mechanical properties of the sponge cake (dough specific gravity, cake pH, baking loss rate, moisture content, height, weight, volume, specific volume, color, physical property test, appearance) were conducted according to the amount of WPC added. As a result of the mechanical properties test, the specific gravity of the dough ranged from 0.46 to 0.55, with Control(0.46) being the lowest, and WPC-100 being the highest(0.55), showing that the specific gravity increased according to the amount added. The pH content of the sponge cake was the highest in Control(7.59)and the lowest in WPC-100(6.83), showing a significant difference as the pH decreased according to the amount of WPC added. The baking loss rate of sponge cake was in Control(10.58). WPC-10 (10.58) were the same, there was no significant difference between WPC-30 and WPC-50 and WPC-100(11.01) showed that the burning loss rate decreased according to the amount added, but there was no significant difference. The moisture content was the highest in Control(28.83), and the moisture content decreased according to the amount of WPC added. The height of sponge cake was the lowest in Control(4.19), and the highest in WPC-100(4.36). Weight, volume, and specific volume showed no significant difference in the range of weight(169.60~170.20), volume(758.34) and specific volume(3.57) were the smallest in Control., the volume and specific volume increased as the amount of WPC added increased. If you look at the picture of the exterior, you can see wrinkles on the outer surface, which seems to be a symptom of moisture evaporation while cooling after baking. As for the pore size and degree of hardness shown in the cross section, the larger the amount of WPC added, the more irregular the pore size, and th
e harder and rougher it looked. The color of sponge cake was divided into Crustand Crumb, and the result was confirmed. The lightness(L value)of the sponge cake was(42.27), which was high in Control, and as the amount of WPC added increased, the lightness(L value) has been lowered Compared to Control, the redness(a value) of WPC-100 increased, and the yellowness(b value)decreased. yellowness(b value) decreased. In the texture of the sponge cake, the hardness of WPC-100(371.48) was the highest, and the hardness of WPC-10 (304.33) was the lowest. There is no significant difference between WPC-10 (304.33) and Control(305.25). Cohesiveness was the lowest in Control(0.56) and increased according to the amount of WPC added, but there was no significant difference. Elasticity showed the same value for Control, WPC-10, and WPC-30(0.61), and there was almost no significant difference between WPC-50(0.62) and WPC100 (0.67). The chewiness of WPC-10(98.89) was the lowest, there was little difference from Control(102.09), and the chewiness of WPC-100(160.73) was the highest. As a result of measuring the DPPH radical scavenging ability, the active a
bility of WPC powder was 27.45%, and there was no significant difference in active ability according to the amount of WPC added(7.42~9.16%), but it increased. Compared to WPC powder, the smaller activity value of sponge cake added with WPC seems to be influenced by the amount of WPC added. In this study, the r
esult of the mechanical property test of sponge cake showed that the quality of sponge cake with 10% WPC added was the best.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서 론 1
• 제2장 이론적 배경 3
• 제1절 스펀지케이크 3
• 제2절 유청단백질(WP) 및 농축유청단백질(WPC) 7
• 제3장 재료 및 방법 10
• 제1절 실험재료 및 시료제조 10
• 1. 실험재료 10
• 2. 스펀지케이크의 재료준비 10
• 3. 스펀지케이크의 재료배합비율 11
• 4. 스펀지케이크의 제조 11
• 제2절 기계적 특성 검사 14
• 1. 반죽의 비중 14
• 2. 스펀지케이크의 pH 14
• 3. 스펀지케이크의 굽기 손실률과 수분함량 15
• 4. 스펀지케이크의 높이, 무게, 부피, 비용적 15
• 5. 스펀지케이크의 색도 16
• 6. 스펀지케이크의 기계적조직감 17
• 7. 스펀지케이크의 외관 18
• 제3절 항산화활성측정 19
• 1. 추출물제조 19
• 2. DPPH free radical 소거능 측정 19
• 3. 촐 폴리페놀 함량 측정 20
• 제4절 통계처리 20
• 제4장 실험결과 및 고찰 21
• 제1절 기계적 특성 검사 21
• 1. 반죽의 비중 21
• 2. 스펀지케이크의 pH 23
• 3. 스펀지케이크의 굽기 손실률과 수분함량 25
• 4. 스펀지케이크의 높이, 무게, 부피, 비용적 27
• 5. 스펀지케이크의 색도 30
• 6. 스펀지케이크의 기계적 조직감 32
• 7. 스펀지케이크의 외관 35
• 제2절 항산화활성측정 37
• 1. DPPH free radical 소거능 측정 37
• 2. 총 폴리페놀 함량 측정 39
• 제5장 요약 및 제언 41
• 제1절 요 약 41
• 제2절 제 언 42
• 참고문헌 44
• 국문초록 51