Utilization of watermelon rind waste as a potential source of dietary fiber to improve health promoting properties and reduce glycemic index for cookie making (2016)
https://doi.org/10.1007/s10068-016-0057-z
해당 논문은 수박 껍질 폐기물을 활용하여 건강 증진 효과를 가진 쿠키를 개발하는 연구를 다루고 있다. 수박 껍질은 식이섬유와 페놀 화합물이 풍부하여 건강에 이로운 성분을 포함하고 있지만 일반적으로 식재료로 사용되지 않고 폐기되는 부분이다. 연구진은 이러한 수박 껍질을 가루로 만들어 밀가루를 대체하여 쿠키를 제조함으로써 쿠키의 영양적 가치를 높이고 혈당지수를 낮추는 방법을 조사하였다.
연구 요약
- 수박 껍질 가루의 영양 성분
- 수박 껍질 가루는 높은 식이섬유와 페놀 화합물을 포함하고 있으며 밀가루에 비해 단백질, 지방, 수분 함량이 낮다. 이로 인해 수박 껍질 가루는 고섬유, 저열량 건강식품의 재료로 적합하다.
- 쿠키의 물리적, 화학적 특성
- 수박 껍질 가루를 첨가한 쿠키는 밀가루만을 사용한 쿠키에 비해 더 많은 식이섬유와 항산화 활성을 가지며 혈당지수(GI)가 낮아진다. 연구 결과, 수박 껍질 가루를 20%까지 사용한 쿠키는 중간 수준의 혈당지수를 나타냈으며, 수용성이 아닌 섬유소의 비율이 높아져 체중 관리와 당뇨 예방에 도움을 줄 수 있다.
- 감각 평가
- 수박 껍질 가루를 첨가한 쿠키는 색상, 질감, 맛 측면에서 소비자에게 긍정적인 평가를 받았으며, 특히 20%까지의 수박 껍질 가루 첨가가 전체적인 수용성에서 좋은 결과를 보였다.
연구 방법
- 수박 껍질 가루(WRP) 준비
- 원재료 확보: 방콕의 신선 과일 가공 업체로부터 수박 껍질 폐기물을 수집
- 가공 과정
- 수박 껍질을 작은 조각으로 잘라 믹서로 페이스트 상태로 가공
- 페이스트를 60°C의 열풍 건조기로 수분 함량이 10% 이하가 될 때까지 건조
- 건조된 껍질을 분쇄하여 100 메쉬 크기로 체질, 최종적으로 미세한 수박 껍질 가루(WRP)를 생산
- 밀가루 혼합물 준비
- 혼합 비율
- 밀가루를 수박 껍질 가루(WRP) 또는 상업용 저항성 전분(Hi-maize starch, HMS)으로 각각 10%, 20%, 30% 대체한 혼합물 준비
- 물리적 성질 평가
- 혼합물의 수분 흡수 능력(WAC)과 기름 보유 능력(OHC) 측정
- 혼합물의 호화 특성을 분석하여 밀가루 혼합물의 물리적 성질 확인
- 혼합 비율
- 쿠키 제조
- 기본 레시피: 밀가루 190g, 버터 170g, 계란 25g, 물 15g, 설탕 100g, 베이킹파우더 1.8g, 소금 1.2g, 바닐라 1.7g, 우유 13g
- 제조 과정
- 밀가루의 10%, 20%, 30%를 각각 WRP와 HMS로 대체한 반죽 준비
- 반죽을 10분간 혼합 후 둥근 형태로 성형
- 180°C에서 20분간 구워 쿠키 완성
- 쿠키 샘플링: 밀가루만 사용한 쿠키(대조군)와 비교하여 물리적, 화학적 성분 분석
- 물리적, 화학적 분석
- 영양 성분 분석: 각 쿠키 샘플의 수분, 단백질, 지방, 회분, 총 식이섬유(TF), 불용성 식이섬유(IF), 용해성 식이섬유(SF) 함량 분석
- 색상 및 텍스처 분석
- 쿠키 표면의 색상 측정
- 쿠키의 경도 및 퍼짐비(spread ratio) 평가
- 비효소적 갈변 지수 및 HMF 함량 측정: 쿠키의 비효소적 갈변 정도와 5-하이드록시메틸푸르푸랄(HMF) 함량 분석
- 항산화 활성 및 전분 소화율 평가
- 총 페놀 화합물(TPC) 분석: 쿠키의 페놀 화합물 함량을 측정하여 항산화 활성 평가
- 항산화 활성 분석: 2,2-디페닐-1-피크릴하이드라질(DPPH) 라디칼 소거 활성(DPPH-RSA) 및 페릭 환원 항산화력(FRAP) 측정
- 전분 소화율 및 혈당지수(pGI) 측정: 소화 효소를 사용하여 쿠키의 전분 소화율과 예상 혈당지수를 평가
- 감각 평가
- 평가 과정: 50명의 비전문 평가자들이 색상, 외관, 질감, 맛, 전체 수용성에 대해 9점 척도로 평가
- 데이터 분석: 모든 데이터는 일원 분산 분석(ANOVA)을 통해 통계적으로 분석, 5% 유의 수준에서 Duncan 다중 범위 검정을 사용해 평균 비교
연구 결과
- 수박 껍질 가루의 영양 성분
- 낮은 수분 및 지방 함량: 수박 껍질 가루는 수분 함량이 5.38g/100g으로 낮고, 지방 함량은 0.25g/100g으로 나타남
- 높은 식이섬유 함량: 총 식이섬유 함량이 68.43g/100g으로, 주로 불용성 식이섬유(50.32g/100g)로 구성됨
- 높은 페놀 화합물 함량: 페놀 화합물 함량이 6.21mg GAE/g으로, 밀가루에 비해 월등히 높음
- 밀가루 혼합물의 물리적 성질
- 수분 흡수 및 기름 보유 능력: WRP와 HMS를 더 많이 첨가할수록 수분 흡수 능력(WAC)과 기름 보유 능력(OHC)이 증가함
- 호화 특성: 밀가루에 WRP나 HMS를 첨가하면, 호화 온도(PT)가 약간 상승하며, 최고 점도(PV)와 붕괴(BK) 및 재결정화 후 점도(SB)는 감소
- 쿠키의 물리적, 화학적 특성
- 색상 변화: WRP 첨가 시 쿠키의 색상이 어두워지고, HMS 첨가 시 밝아짐
- 텍스처: WRP와 HMS 첨가량이 증가할수록 쿠키의 경도가 낮아져 더 부드러운 식감이 나타남
- 수분 함량: WRP와 HMS를 첨가한 쿠키는 수분 함량이 증가, 특히 WRP가 더 높은 수분 보유력을 가짐
- 페놀 화합물 및 항산화 활성: WRP 첨가로 총 페놀 화합물 함량(TPC)과 항산화 활성(DPPH-RSA, FRAP)이 증가
- 전분 소화율 및 혈당지수(pGI)
- 전분 소화율 감소: WRP와 HMS를 첨가한 쿠키는 전분 소화율이 감소, 특히 HMS 첨가 시 저항성 전분의 증가로 소화 효소 접근성이 감소
- 혈당지수(pGI) 감소: WRP 20%, HMS 30% 첨가 시 혈당지수는 각각 중간 및 낮은 수준으로 나타남(GI<55)
- 감각 평가
- 색상 및 외관: HMS를 첨가한 쿠키는 색상과 외관에서 긍정적 평가를 받았으며, WRP 10%까지는 대조군과 큰 차이가 없음
- 질감 및 맛: WRP와 HMS 첨가량이 증가할수록 질감이 부드러워지며, HMS는 맛에 큰 영향을 미치지 않음
- 전체 수용성: WRP 20%, HMS 30%까지의 첨가로도 전반적으로 높은 수용성을 유지
위 그래프는 논문에서 공개된 여러 데이터를 나타낸 것이다. 수박 껍질 가루를 사용하여 만든 쿠키가 감각적 요구 특성을 잘 충족시킴과 더불어 높은 항산화 특성 및 혈당 조절 효과를 가지는 것을 확인할 수 있다.
결론
수박 껍질은 보통 폐기되는 부분이지만, 이를 활용하면 고섬유질의 건강에 이로운 식품을 만들 수 있다. 이 연구는 수박 껍질 가루를 첨가함으로써 쿠키의 혈당 지수를 낮추고 항산화 능력을 향상시킬 수 있음을 보여주었다. 이는 체중 관리나 당뇨병 관리가 필요한 사람들에게 유익한 선택이 될 수 있으며, 전반적인 식단에서 건강을 증진시키는 간편한 방안을 제공한다.
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