Optimization on preparation conditions of beverage using Opuntia ficus-indica stem

손바닥 선인장을 이용한 음료 제조조건의 최적화

This study was conducted in order to monitor the extraction conditions for a gel-state beverage development of the Opuntia ficus-indica stem. Moreover, the organoleptic properties of the beverage prepared by the extract were optimized using the response surface methodology (RSM). The determination coefficient ($R^2$) value for the extraction yield of the stem was 0.95 (p<0.01). The maximum extraction yield was obtained at an extraction temperature of $93.02^{\circ}C$, 123 min of extraction time and 22.57 mL/g of water to sample. The beverage was prepared with the addition of xanthan gum, sugar and persimmon vinegar to the extract with a central composite design. The maximum organoleptic color of the beverage was obtained at 0.38% xanthan gum, 7.91% sugar and 0.76% persimmon vinegar. The maximum organoleptic flavor was obtained at 0.30% xanthan gum, 7.06% sugar and 1.26% persimmon vinegar. The maximum organoleptic taste was obtained at 0.22% xanthan gum, 10.36% sugar and 0.90% persimmon vinegar. The maximum overall palatability (3.92 score) of the gel-state beverage was obtained at 0.35% xanthan gum, 10.83% sugar and 1.21% persimmon vinegar.

본 연구는 손바닥 선인장의 줄기를 이용한 겔상의 음료를 개발하고자 선인장 줄기의 추출특성을 모니터링 하였으며, 그 줄기 추출물을 이용하여 음료를 제조하고 그 음료의 관능적 품질을 반응표면분석에 의해 비교 조사하였다. 손바닥 선인장 추출조건을 설정하기 위한 실험에서 수율에 대한 회귀식의 $R^2$(결정계수)는 0.95로서 유의수준 1%이내에서 유의성이 인정되었으며, 추출온도 $93.02^{\circ}C$, 추출시간 123 min 및 시료에 대한 물의 비율 22.57 mL/g에서 최대의 수율을 타내었다. 최적 조건으로 추출한 선인장 추출물과 xanthan gum, 당 및 감식초를 혼합하여 중심합성 실험계획에 따라 음료를 제조해 본 결과, 관능적 색상은 xanthan gum 함량이 0.38%, 당 함량이 7.91% 및 감식초 함량이 0.76%일 때, 관능적 향은 xanthan gum 함량이 0.30%, 당 함량이 7.06% 및 감식초 함량이 1.26%일 때, 관능적 맛은 xanthan gum 함량이 0.22%, 당 함량이 10.36% 및 감식초 함량이 0.90%일 때 각각 가장 높은 관능평점을 나타내었다. 그리고 전반적인 기호도는 xanthan gum 함량이 0.35%, 당함량이 10.83% 및 감식초 함량이 1.21%일 때 가장 높은 관능평점 3.92를 나타내었다. 손바닥 선인장 음료는 당산미가 조화를 이루는 겔상이 선호되었다.