식품의 조직감

관능적 품질 요소 겉모양 향미 조직감 시각 미각 후각 촉각 운동감 청각 외피결함 색채 크기 형태 점조성 맛 냄새 촉감 점성

조직감이란? 특징 유체, 반유체 식품의 흐르는 성질 을 포함하는 광범위한 관능적 요소 고체, 반고체 식품의 변형성 생리적 수용체가 분명하지 않다 식품의 변형이나 능동적이고 적극적인 외부 힘이 필요 주로 피부, 근육 및 연결조직 부위의 촉각과 근육지각력 수용체 로부터 받아들여진 감각의 축적으로 감지

조직감의 상호 연관성 Chemical Composition Microscopy 조직감의 상호 연관성 Chemical Composition Microscopy X-ray diffraction  Physical Structure Chemical analysis DSC   Mechanical tests Physical Properties  (Texture) Sensory analysis

Rheological Property (물성) 변형(deformation)과 흐름(flow) 물질에 힘이 작용한 결과, 변형 혹은 흐름이 야기되었을 때, 이 mechanical properties(기계적 특성)를 유변학적 성질라고 함 유변학적으로 물질의 mechanical behavior를 힘, 변형, 시간의 세가지 parameter로 나타낼 수 있다. 변형과 흐름 힘에 대한 물질의 반응

조직감의 분류 유체(fluid) 및 반고체(semisolid) 식품의 흐르는 성질(flow property) - 점성, 점조성 고체 및 반고체 식품의 기계적 및 기하학적 변형성(deformation property) - 굳기(hardness, 견고성), 응집성, 탄력성, 점착성

조직감의 평가 및 특성 조직감의 평가 : 기계적 시험/ 관능적 분석 2. 조직감 식품의 가공과 처리과정에 영향 조직감의 평가 및 특성 조직감의 평가 : 기계적 시험/ 관능적 분석 2. 조직감 식품의 가공과 처리과정에 영향 식품의 특성과 식품의 유통기한, 소비자의 평가에 영향

고체 및 반고체 식품의 조직감

조직특성의 분류 by A.S. Szczesniak, 1963 기계적 특성에 속하는 조직감 요소 일차적 요소 2차적 요소 일반적 표현 견고성(Hardness) 무르다(soft)→굳다(firm)→단단하다(hard) 응집성(Cohesiveness) Brittleness 부스러진다(crumbly)→깨어진다(brittle) Chewiness 연하다(tender)→졸깃졸깃하다(chewy)→질기다(tough) Gumminess 파삭파삭하다(short)→거칠다(mealy)) →풀같다(pasty →고무질이다(gummy) 점성(Viscosity) 묽다(thin)→진하다(thick)→되다(viscous) 탄성(Springiness) 탄력이 없다(plastic) →탄력이있다(탱탱하다)(elastic) 점착성(Adhesiveness) 미끈거리다(sticky)→진득거리다(tacky)→끈적거리다(gooey) 기하학적 특성에 속하는 조직감 요소 입자의 크기와 형태 꺼칠하다, 보드럽다 입자의 형태와 방향 거칠다, 뻣뻣하다 기타 특성에 속하는 조직감 요소 수분함량 매마르다(dry)→습기가 있다(moist)→젖어있다(wet) →질퍽질퍽하다(watery) 지방함량 Oiliness 번드르하다(oily) Greasiness 기름지다(greasy)

기계적 특성에 속하는 조직감 Hardness (굳기, 견고성) 일정 변형을 일으키는데 필요한 힘의 크기 ☞ 관능평가: 어금니 사이 혹은 혀와 입천장 사이에 놓고 눌렀을 때 드는 힘의 크기

기계적 특성에 속하는 조직감 Cohesiveness (응집성) - 어떤 물체를 형성하는 내부 결합력의 크기 ☞ 관능평가: 직접 감지되기 어려우며, 이차적인 특성으로 나타남 ① brittleness(깨어지는 성질) : - 굳기와 응집성에 영향 받는 이차특성 - 관능평가: 어금니 사이에 놓고 깨어질 때까지 필요한 힘의 크기와 눌리는 정도 - 힘의 크기와 눌리는 정도가 적을수록 깨어지는 성질이 큰 것 - 바삭바삭, 아삭아삭, 푸슬푸슬

기계적 특성에 속하는 조직감 ② chewiness(씹히는 성질) - 고체식품을 삼킬 수 있을 때까지 씹는데 필요한 일의 양 - 굳기, 응집성 및 탄성력에 의해 영향 받음 - 관능평가: 일정 크기의 시료를 일정한 힘과 속도로 삼킬 수 있을 때까지 씹는 회수를 측정씹는 회수가 많을수록 씹히는 성질이 크다고 평가 - 연한, 쫄깃쫄깃한, 질긴 ③ gumminess(뭉치는 성질): - 반고체 식품을 부서뜨리는데 필요한 일의 크기  굳기와 응집성에 영향을 받음 - 관능평가: 반고체 식품을 혀와 입천장 사이에 놓고 비벼보았을 때 부서지기까지 필요한 힘의 크기로 측정  비벼대는 힘이 많이 들수록 뭉치는 성질이 크다고 표현 - 파삭파삭한, 푸석푸석한, 존득존득한, 껌같은

기계적 특성에 속하는 조직감 -계속 Viscosity (점성) 기계적 특성에 속하는 조직감 -계속 Viscosity (점성) 흐름에 대한 저항의 크기로, 일반적으로 점조도(consistency)를 의미함 ☞ 관능평가: 숟가락에 액체물질을 떠서 입에 대고 빨아들이는데 필요한 힘의 크기 Springiness (탄력성) 물체가 주어진 힘에 의하여 변형되었다가 그 힘이 제거될 때 다시 복귀되는 정도 ☞ 관능평가: 어금니 사이 혹은 입천장과 혀 사이에 놓고 완전히 깨어지지 않을 정도로 눌렀다가 떼었을 때 복귀되는 속도와 정도에 의해 측정 Adhesiveness (점착성) 식품의 표면이 접촉부위에 달라 붙는 힘을 극복하는데 필요한 일의 양 ☞ 관능평가: 혀로 입천장에 눌러 붙인 다음 다시 혀로 떼어내는 데 필요한 힘의 크기

조직특성의 분류 by A.S. Szczesniak, 1963 기계적 특성에 속하는 조직감 요소 일차적 요소 2차적 요소 일반적 표현 견고성(Hardness) 무르다(soft)→굳다(firm)→단단하다(hard) 응집성(Cohesiveness) Brittleness 부스러진다(crumbly)→깨어진다(brittle) Chewiness 연하다(tender)→졸깃졸깃하다(chewy)→질기다(tough) Gumminess 파삭파삭하다(short)→거칠다(mealy)) →풀같다(pasty →고무질이다(gummy) 점성(Viscosity) 묽다(thin)→진하다(thick)→되다(viscous) 탄성(Springiness) 탄력이 없다(plastic) →탄력이있다(탱탱하다)(elastic) 점착성(Adhesiveness) 미끈거리다(sticky)→진득거리다(tacky)→끈적거리다(gooey) 기하학적 특성에 속하는 조직감 요소 입자의 크기와 형태 꺼칠하다, 보드럽다 입자의 형태와 방향 거칠다, 뻣뻣하다 기타 특성에 속하는 조직감 요소 수분함량 매마르다(dry)→습기가 있다(moist)→젖어있다(wet) →질퍽질퍽하다(watery) 지방함량 Oiliness 번드르하다(oily) Greasiness 기름지다(greasy)

기하학적 특성에 의한 조직감 요소 입자의 크기와 형태에 따른 구분 입자의 형태와 배열에 따른 구분 분말상의 (밀가루, 콩가루 등) 모래같은 (배의 석세포) 거칠은 (콩떡, 시루떡) 응어리진 (백설기, 팥죽 등) 구슬같은 (명란젓, 연어알 등) 입자의 형태와 배열에 따른 구분 박편상의 (북어박편) 섬유질상의 (시래기, 김치등) 기포상의 (아이스크림, 밀쿠세이크 등) 팽화 (쌀튀기 등) 결정상의 (소금, 설탕)

기타 특성 수분함량/지방함량 양, 형태, 흡수되거나 방출되는 양 육즙 – 방출 수분의 양이 중요 케이크 – 함유 수분량이 중요

조직감의 감지순서 맛이나 냄새와 달리 조직감은 감지순서가 존재 Sherman의 조직감 묘사법 1. 입에 넣기전에 최초의 감촉 외관, 잘리는 성질, 등 시각에서 느끼는 성질 2. 입속에서 느끼는 최초 감초 일차 특성 – 화학성분 조성, 입자 형태 크기에 의한 성질 이차 특성 – 탄력성, 점성, 응집성 등 작은 외부힘에 작용하는 요소 3. 씹는 과정에서 느껴지는 조직감 삼차 특성 - 비교적 큰 외부힘에 의해 표현되는 기계적 성질, 삼키는 동작에서의 성질 등

조직감의 감지순서 by P. Sherman, 1969 관능적 특성과 기계적 특성(변형-시간)의 연관성 최초 시도

조직감의 정량적 표현 관여 요소가 너무 많다 체계적인 규명이 힘들다 식품 종류에 따라 몇 가지 중요 지표선정 관능적, 기계적으로 측정 수치화 종합적인 조직감으로 묘사

밥의 조직감 조직감 특성 묘사용어 단단함 굳은, 무른 씹히는 성질 쫄깃 탄력성 말랑 접착성 차지다, 푸설푸설하다 입자크기와 형태 수분함량 지방함량 묘사용어 굳은, 무른 쫄깃 말랑 차지다, 푸설푸설하다 부드럽다 질다, 되다 기름이 잘잘 흐른다

관능검사와 기기분석과의 상관성 연구의 필요성 관능검사와 기기분석과의 상관성 연구의 필요성 1. 품질관리용 기기의 필요성 2. 소비자 성향 분석 3. 관능검사의 자료들을 기기적으로 이해 4. 보다 객관적이고 진보된 기기 분석법의 필요성

고체 및 반고체 식품의 조직감 측정법 물체에 가해지는 변형력의 작용형태 압착, 압축(Compression) 고체 및 반고체 식품의 조직감 측정법 물체에 가해지는 변형력의 작용형태 압착, 압축(Compression) 층밀림, 압출(Shearing) 절단, 잘림(Cutting) 인장, 잡아당김(Tensile) 압착-밀림(Shear-pressure)

압착 두개의 표면사이에 시료를 넣고 누르는 작용 시료는 분리되지 않고 높이가 감소 시료의 일그러짐 정도 = 압착률 일정 압착률을 얻는데 필요한 힘 = 압착력(견고성) 압착률 = A a A a

층밀림 잘림 잡아당김 압착밀림 떨어져 나가는 한쪽이 다른쪽 표면에 대하여 미끄러져 나가는 형태 분리되는 두쪽이 밀림이나 미끄러짐에 의해 크게 손상되지 않는 상태 잡아당김 물체를 서로 반대 방향으로 잡아당기는 힘에 의하여 물체가 분리되는 현상 끊어지는 점까지 물체가 늘어나게 하는 동작 압착밀림 식품을 씹는 동작에서 일어나는 형태 대부분의 조직감 측정기들이 이를 모방

조직감 측정기 식품에 작용하는 외부힘에 대한 저항의 크기를 측정 장치 탐침 추진장치 감응장치 판독구조 Instron(미국) Rheometer(일본) Texture Analyzer(영국)

조직감 측정이 필요한 분야 과일의 숙성 정도 측정 – 침투시험기 완두, 옥수수, 사과등 과일, 육류의 연한 정도 빵의 굳기 또는 부드러운 정도 측정 – 압착시험기 치즈의 경도 측정 – ball compressor 토마토의 단단한 정도 – firm-o-meter 육류의 연한 정도 측정 – 층밀림 측정장치 Warner-Bratzler, pea Tendermeter, Kramer Shear Press 육류, 치즈, 섬유 등의 섬유질의 절단 강도 –절단시험기 Fibrometer(아스파라거스), Cherry Burrell Curd Tension Meter(치즈, 소세지등의 경도)

Texture Profile Analysis(TPA) (견고성) Springiness(C) (D) (점착성)

Texture Profile Analysis -계속 ♦ Primary parameter 견고성(Hardness), 응집성(Cohesiveness) 탄력성(Springiness(Elasticity)), 점착성(Adhesiveness) Hardness: 원하는 변형에 도달하는 데 필요한 힘. 첫 번째 압축과정에서 나타나는 maximum peak를 뜻함(단위: Kg, g, N) Cohesiveness: 물체가 있는 그대로의 형태를 유지하려는 힘. Adhesiveness보다 클 경우 probe(탐침)에 묻어나지 않음 . (단위는 없음)

Springiness: Elasticity라고도 함. 변형된 샘플이 힘이 제거 된 후에 원래의 상태로 돌아가려는 성질(단위는 없음) 두 번째 그래프의 X 절편에서의 peak까지의 시간 or 거리 Springiness = 첫 번째 그래프의 원점에서 peak까지의 시간 or 거리 Adhesiveness: 첫 번째 bite에서 negative force area 로 나타나며, 샘플과 probe가 떨어지는데 필요한 힘을 의미.  샘플의 이 성질이 cohesiveness 보다 클 경우 probe에 샘플의 일부가 묻어남(단위: Kg∙s, g∙s, N∙s) D = C

Texture Profile Analysis -계속 ♦ Secondary parameter: 부서짐성(Fractuability(Brittleness), 씹히는 성질(Chewiness), 뭉치는성질 (Gumminess) Fractuability: Brittleness라고도 하며, TPA 그래프에서 첫 번째로 나타나는 중간 peak를 의미함 (단위: Kg, g, N) Chewiness: 고체 상태의 샘플을 삼킬 수 있는 상태로 만드는 성질 Gumminess X Springiness 로부터 계산(단위 없음) Gumminess: 반고체 상태의 샘플을 삼킬 수 있는 상태로 만드는 성질 Hardness X Cohesiveness 로부터 계산(단위 없음)

액체 식품의 조직감 https://www.youtube.com/watch?v=2Gdxu4XcsbY

조직감의 분류 고체 및 반고체 식품의 기계적 및 기하학적 변형성(deformation property) - 굳기(hardness, 견고성), 응집성, 탄력성, 점착성 유체(fluid) 및 반고체(semisolid) 식품의 흐르는 성질(flow property) - 점성, 점조성

점성(Viscosity) 이론 점성(viscosity) 및 점조성 (consistency) 물질의 흐름에 대한 저항을 나타내는 물리적 성질 유동성(fluidity)에 반대되는 성질 일반적으로 점성은 뉴우턴성 액체를, 점조성은 비뉴우턴성 액체의 성질을 나타내는 데 사용

점성(Viscosity) 이론 2. 점성이론 작용하는 힘이 벽면에 수직인 힘 : 압력 작용하는 힘이 벽면에 나란히 작용 시 : 층밀림 변형력 (전단응력: Shear stress)

점성(Viscosity) 이론 층밀림변형력 = - (점성계수(점도) X 전단속도); τ = - μ·γ ☞ 특정 container 내에 유체가 있다고 가정할 때,  유체의 흐름이 일어나기 위해서는 일정한 힘이 필요하며 이러한 힘을 층밀림 힘(F)이라 하자. 층밀림 힘이 지속적으로 유체에 작용하여 정상상태가 되면 유체의 중심부위와 벽면사이에는 일정한 속도구배(속도차이)가 형성되며, 층류의 경우 단위면적당 층밀림 변형력 (F/A)은 중심부에서 멀어질수록 감소하는 속도에 비례한다. 층밀림변형력 = - (점성계수(점도) X 전단속도); τ = - μ·γ

Newton성 유체와 비 Newton성 유체 힘의 중심부에서 벽면사이의 속도구배가 일정하게 감소되는 유체 분자구조적 특징 : 구형의 저분자 물질로 희박용액 물, 식용유, 설탕용액 등 Newton의 유체모델 : τ = μ γ · τ γ μ γ

점성(Viscosity) 이론 -계속 층밀림변형력 = - (점성계수(점도) X 전단속도); τ = - μ·γ 국제표준단위(SI unit) τ = Pa = N/m2 = (kg·m/s2)(1/m2) = kg/m·s2 γ = (dv/dy) = (m/s)/m = 1/s μ = τ/γ = (kg/m·s2)/(1/s) = kg/m·s 또는 μ = Pa·s = N·s/m2 CGS 단위 τ = dyne/cm2 = (g·cm)/s2 ×(1/cm2) = g/cm·s2 μ = (g/cm·s2)/(1/s) = g/cm·s = Poise(P) 1P = 0.1N·s/m2 ; 1cP = 10-2 P

Newton성 유체와 비 Newton성 유체 비뉴톤성 유체 Newton성 유체의 특성에서 벗어나는 성질의 유체 대부분의 식품구성의 단백질이나 탄수화물의 거대분자를 포함하는 유체 층밀림 속도 의존형(Shear rate dependent) 유체 (1) Pseudoplastic (2) Dilatant (3) Bingham plastic fluid 층밀림 시간 의존형 (Shearing time dependent) 유체 (1) Thixotropic (2) Rheopectic (3) Mixed

층밀림 속도 의존형 (Shear rate dependent) 유체 Newton성 유체와 비 Newton성 유체 -계속 층밀림 속도 의존형 (Shear rate dependent) 유체 속도구배( )가 증가함에 따라 층밀림변형력(τ)의 증가가 직선적으로 비례하지 않는 유동특성 Power’s law model τ = K·γn K : 점조도 지수 n : 지수법칙 상수, 유동성 지수 (1) Pseudoplastic (0<n<1) 이 증가함에 따라 τ의 증가 폭이 감소하는 유체 (2) Dilatant (n>1) 이 증가함에 따라 τ의 증가 폭이 증가하는 유체 γ · τ γ · γ · γ · ☞ Shear rate (γ)의 증가에 따라 점성계수가 변화하는 유체들의 점성을 비교하기 위하여는 일정 γ에서 점도를 비교하는 것이 중요하며 이러한 점도를 겉보기 점도(apparent viscosity)

Newton성 유체와 비 Newton성 유체 -계속 Bingham's plastic 최초의 흐름을 일으키기 위하여 힘(항복력, yield stress)을 필요로 하는 유체를 말하며 일단 흐름이 시작되면 shear rate (γ)의 증가에 따라 shear stress (τ)가 비례적으로 증가 하는 특징을 나타냄 ☞ 대부분의 식품재료는 Power law model과 Bingham's model의 성질을 동시에 나타 내는 혼합성 유동특성을 나타낸다.   τ C γ ·

Newton성 유체와 비 Newton성 유체 -계속 층밀림 시간 의존형 (shearing time dependent) 유체 층밀림 시간이 경과할수록, 1) 점도가 감소하는 thixotropic 유체 2) 점도가 증가하는 rheopectic 유체 3) 증가하였다가 다시 감소하는 혼합형 유체 μ t μ t μ t

여러 가지 액체 식품의 점도 제 품 온 도(℃) 점 도(cP) 물 탈지우유 전유 크림(20% fat) 크림(30% fat) 대두유 자당용액(60%) 올리브유 면실유 당밀 20 25 4 30 21 16 1.79 1.00 1.37 4.28 2.12 6.20 13.78 40.6 60.2 84 91 6600

점성의 기계적 측정법 모세관 점도계 회전식 점도계 혼합점조도 측정기 원추형 점도계 원통형 점도계 Amylograph Farinograph Extensograph

모세관 점도계     (동점도)

회전식 점도계 로터(회전자)를 시료안에 넣어 모터를 이용해 일정한 속도로 회전 이 회전 운동을 정상적으로 일으키기 위한 힘(회전 토오크) 값이 점도에 비례하는 것을 이용한 측정법 시료에 대한 회전수를 선택하고 그때의 회전 토오크로 부터 점도 환산가능

Amylograph 전분 또는 밀가루의 현탁액을 자동적으로 일정속도로 가열(1.5℃/분) 또는 냉각할 때 이루어지는 풀의 점도의 변화를 기록하는 장치 전분질의 호화온도와 호화점도를 알 수 있다.

호화온도(PT: pasting temperature) 호화점도 (P: pasting viscosity, maximum viscosity) 10분후의 점도변화(D; break-down) 50℃ 냉각 후 점도(set back)

Farinograph 일정한 온도에서 반죽을 교반하면서 반죽의 가소성(plasticity), 움직임(mobility)을 측정하는 기기. 곡류분의 반죽형성 능력과 형성된 반죽의 물리적 성질 측정 박력분 강력분

Farinograph 보는 법 DT : 반죽을 시작하여 최고점도에 도달할 때까지의 시간(분) 반죽의 안정도 : 도형의 중심선이 480BU 선을 최초로 횡단할 때부터 도형이 다시 떨어져 480BU를 지날때까지의 시간 반죽의 약화도 : DT에서부터 12분 후 커브의 중심부가 500BU를 벗어난 정도

Extensograph 밀가루 반죽을 일정속도로 늘어나게 할 때 저항력을 측정하는 시험기기. 기록계에는 늘어난 거리에 대한 저항의 관계가 나타난다. 밀가루의 종류나 밀가루 반죽을 조제하고 난 후의 숙성의 정도에 따라 저항은 변화한다. 제빵의 발효조작에 있어서의 기준을 판정하는 하나의 자료 반죽의 강도(면적)를 측정할 때 사용 반죽의 신장저항성 반죽의 신장성