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ISSN : 1225-7060(Print)
ISSN : 2288-7148(Online)
Journal of The Korean Society of Food Culture Vol.29 No.2 pp.195-204
DOI : https://doi.org/10.7318/KJFC/2014.29.2.195

Effects of Helianthus tuberosus Powder on the Quality Characteristics and Antioxidant Activity of Rice Sponge Cakes

Mee-Kyoung Kim1, Eun-Ju Lee2, Kyung-Hee Kim1*
1Department of Food & Nutrition, Duksung Women’s University
2Department of General Education, Duksung Women’s University
Corresponding Author : Kyung-Hee Kim, Department of Food & Nutrition, Duksung Women’s University, Samyangro-gil 144-33, Dobong-gu, Seoul 132-714, Korea, Tel: 82-2-901-8591, Fax: 82-2-901-8372,khkim@duksung.ac.kr
March 20, 2014 April 10, 2014 April 11, 2014

Abstract


돼지감자분말 첨가가 쌀 스펀지케이크의 품질 특성과 항산화능에 미치는 효과

김 미경1, 이 은주2, 김 경희1*
1덕성여자대학교 식품영양학과
2덕성여자대학교 교양학부

초록

This study was conducted to evaluate the quality characteristics and antioxidant activities of rice flour sponge cakes containing 0, 20, 30, 40, and 50% Helianthus tuberosus powder (HTP). As HTP content of sponge cake increased, the pH of sponge cake batter significantly decreased, whereas specific gravity significantly increased (p<0.05). Meanwhile, volume and symmetry indices of sponge cake were inversely proportional to HTP amount. Further, with higher HTP content in sponge cake, L and b values of crumbs significantly decreased (p<0.05), whereas a value significantly increased (p<0.05). L, a, and b values of crust significantly increased with higher HTP content. For texture characteristics, hardness, cohesiveness, gumminess, and chewiness of sponge cake significantly increased (p<0.05),whereas cohesiveness did not significantly change. In the sensory evaluation test, rice sponge cake prepared with 10% HTP showed the highest sensory scores in terms of color, flavor, taste, softness properties, and overall preference. The levels of total polyphenol compounds and DPPH radical scavenging activities of rice sponge cakes significantly increased with higher HTP contents (p<0.05). The results of this study suggest that rice sponge cake containing 10% HTP is the most appropriate for quality characteristics and sensory evaluation. This study also provides a way to increase the quality, texture characteristics, and organoleptic properties of sponge cake while reducing HTP content to less than 10% in order to satisfy consumer tastes.


    I.서 론

    돼지감자(Helianthus tuberosus L.)는 우리나라의 기후 조 건에 잘 맞아 전국 각지에 자생하고 있는 다년생 초본식물 이다(Park 등 2013). 돼지감자의 덩이줄기는 칼로리가 낮고 미네랄과 비타민이 풍부하며, 주성분인 과당(fructose)의 중 합체인 이눌린(inulin)은 소화효소에 의해 분해되지 않는 식 이섬유소로(Bach 등 2012), 다른 탄수화물보다 혈당 상승에 영향을 적게 미치므로 당뇨병 식이로 적합하며 최근에는 암 을 예방하는 등 건강 증진효과도 보고되고 있다(Baltacioglu & Esin 2012). 또한 이눌린의 섭취는 칼슘, 마그네슘 및 철 분과 같은 무기질의 흡수를 향상시켜 골다공증 예방의 효과 가 있으며(Carabin & Flamm 1999), 설탕의 대체 감미료로 서 설탕과 비슷한 수준의 식감과 질감을 나타내고 칼로리는 더 낮았다는 보고도 있어(Shin 등 2012), 건강기능성 식품 개발을 위한 재료로 부각되고 있다.

    쌀 속의 복합 탄수화물은 소화 흡수가 느려 급격한 혈당 상승을 방지하므로 비만과 고혈압, 당뇨병 예방에 효과적이 며 간 기능 개선효과, 항산화 활성, 항고혈압 및 혈당 개선 효과, 항혈전 효과 등이 있어 우수한 건강식품 소재로 부각 되고 있다(Ardiansyah 등 2006). 최근 현대인들의 건강에 대 한 관심이 증가하면서 밀가루를 쌀가루로 대체한 베이커리 제품에 관한 여러 연구 결과들이 있다. 쌀가루 혼합분으로 제조한 스펀지케이크(Ju 등 2006), 쌀가루를 첨가한 찜 케이 크(Song 등 2012), 쌀가루로 제조한 시폰케이크(Kim & Shin 2009), Gluten-free 쌀쿠키(Lee & Lim 2013), 쌀가루 첨가 식빵(Choi 2010), 백미와 흑미를 첨가한 케이크(Chang & Ryu 1998), 단호박가루를 첨가한 쌀가루 스펀지케이크 (Lee 등 2010) 등의 연구가 있다. 그러나 Gluten-free 쌀가루 로는 망상구조를 형성할 수 없어 일반 발효 빵 제조 시에 글 루텐을 첨가하지 않고서는 완성도 높은 제품을 생산하기 매 우 어렵다(Lee 2012). 그러나 글루텐의 점탄성에 크게 영향 을 받지 않는 스펀지케이크의 경우에는 밀가루 대신 쌀가루 를 사용하여 만드는데 이점을 갖고 있다.

    따라서 본 연구는 밀가루 대신 쌀가루만을 사용하여 Gluten-free 쌀 스펀지케이크를 제조하고 여기에 건강기능성 재료인 돼지감자분말을 첨가하여 품질 특성을 측정하고자 하 였다. 또한 돼지감자분말을 첨가한 쌀 스펀지케이크의 항산 화능을 측정하여 건강기능성을 지닌 제품을 개발하기 위한 기초 자료를 제공하고자 한다.

    II.재료 및 방법

    1.실험재료

    본 실험에서 사용된 돼지감자분말(Helianthus tuberosus powder)은 2013년 8월에 마동이 농원(대전)에서 열풍 건조 한 것을 구입하여 사용하였으며, 돼지감자분말의 일반성분은 <Table 1>에 표시하였다. 나머지 재료인 쌀가루(박력쌀가루, 대두식품), 설탕(CJ 제일제당), 대두유(해표), 소금(해표 꽃소 금), 베이킹파우더(오뚜기), 달걀(김포미소농장) 등은 대형마 트에서 시판 제품을 구입하여 사용하였다.

    2.쌀 스펀지케이크의 제조

    쌀 스펀지케이크는 스펀지케이크의 제조의 배합비를 변형 하여 공립법으로 제조하였으며 본 실험에서 사용한 쌀 스펀 지케이크 재료의 배합비는 <Table 2>와 같다. 본 실험을 시 작하기 전에 적절한 배합비를 설정하기 위하여 돼지감자분 말을 10~100%까지 첨가하여 몇 차례의 예비실험을 수행하 였다. 제조한 돼지감자분말 첨가 스펀지케이크를 대조군과 비교하여 관능검사를 실시한 결과, 생리기능성을 지닌 돼지 감자분말을 최대한으로 첨가하면서도 관능성을 유지할 수 있 는 10%~50%를 첨가하는 것으로 결정하였다.

    돼지감자분말을 첨가하지 않은 100% 쌀 스펀지케이크를 대조군(control)으로 설정하고, 실험군은 쌀가루 100 g에 대 하여 돼지감자분말을 각 10, 20, 30, 40, 50 g을 첨가하였다. 전란을 흰자와 노른자가 잘 섞이도록 거품기를 이용하여 풀 어주고 설탕과 소금을 혼합한 다음, 뜨거운 물에 중탕하여 전란 혼합액의 온도가 55가 되도록 해준다. 쌀 스펀지케이크 제조를 위한 반죽은 제과용 믹서(K5SS, Kitchen Aid, USA) 를 사용하여 8단에서 4분 믹싱하고 다시 4단에서 6분간 믹 싱하여 스텐볼에 옮겨 고무주걱으로 50회 섞는다. 여기에 대 두유를 넣고 다시 40회 섞어 믹싱이 끝난 반죽을 지름 15 cm, 높이 4.5 cm 원형 1호팬에 200 g씩 팬닝하여 가볍게 충격을 주고 180로 예열한 전기오븐(HB-428GB, Samsung, Korea)에 넣어 30분간 굽는다. 굽기가 끝나면 가볍게 충격을 주어 팬에서 꺼내 실온에서 2시간 방냉한 후 실험 시료로 사 용하였다. 스펀지케이크는 5일간 매일 반복하여 제조하고 각 3개의 시료를 채취하여 측정하였다.

    3.쌀 스펀지케이크 반죽의 비중과 pH

    쌀 스펀지케이크 반죽의 비중(Specific gravity)은 AACC method 10-15(AACC 2000)에 따라 다음의 식을 사용하여 계산하였다.

    비중 = 반죽을 담은 컵의 무게−빈 컵의 무게 물을 담은 컵의 무게−빈 컵의 무게

    반죽의 pH 측정은 pH meter(Model 720P, Istek, Korea) 를 이용하여 각 시료 당 5회 반복 측정하였다.

    4.외관 및 색도

    쌀 스펀지케이크의 외관 촬영은 디지털 카메라(DSLR60D, Cannon, Japan)를 이용하여 시료와 카메라의 거리, 지면과 카메라의 높이를 일정하게 유지하면서 촬영하였다. crumb과 crust의 색도는 케이크의 정중앙을 단면으로 자른 후 분광색 차계(spectrophotometer CM-3500d, Minolta, Japan)를 이용 하여 L값(명도), a값(적색도), b값(황색도)을 측정하였다. 각 시료별로 3회씩 5회 반복 측정하여 평균값으로 나타내었다.

    5.부피지수 및 대칭성지수

    쌀 스펀지케이크의 외관상 특성인 부피지수(volume index) 및 대칭성지수(symmetry index)는 AACC method 10-91 (AACC 2000)에 따라 케이크의 정중앙을 단면으로 자른 후 각 3회씩 5회 반복 측정하여 평균값을 취하였다.

    6.조직감

    제조된 쌀 스펀지케이크를 실온에서 2시간 방냉한 후 각 sample당 중심부분을 3.0×3.0×3.0 cm 크기로 잘라 3조각을 채취하였다. 시료 채취 동안 먼저 채취한 시료들이 건조해지 지 않도록 밀폐용기에 담아 보관하였다. Texture analyzer (LLOYD instrument, Ametek, Inc, West Sussex, UK)의 texture profile analysis(T.P.A) mode로 경도(Hardness), 응 집성(Cohesiveness), 탄력성(Springiness), 검성(Gumminess) 을 측정하였다. test speed는 0.5 mm/s, trigger 조건은 3 N 이었으며 지름과 높이가 각각 100.00, 12.45 mm 인 원기둥 형 탐침(probe)을 사용하였다. 각 시료를 3회씩 5회 반복하 여 측정하여 평균값을 구하였다.

    7.관능검사

    스펀지케이크의 관능검사는 식품영양학과 대학원생 11명 을 관능검사 요원으로 선정하여 일주일간 훈련한 후 7점 척 도법으로 관능검사를 실시하였다. 각 시료를 2.0×2.0×2.0 cm 크기로 잘라 세 자리 난수표로 구분하여 접시 위에 나열한 후 생수와 함께 제시하였으며, ‘매우 싫다’ 1점에서 ‘매우 좋 다’ 7점으로 질문지에 표시하도록 하였다. 평가된 특성은 외 관(Appearance), 껍질색(Crust color), 속색(Crumb color), 향(Flavor), 맛(Taste), 부드러움(Softness), 촉촉함(Moistness), 전체적인 기호도(overall preference)이다.

    8.총 페놀 화합물 함량

    돼지감자분말 0.5 g에 70% ethanol 49.5 mL를 가하고 20°C에서 Shaking incubator(SI-600R, Jeio Tech, Korea)에 서 100 rpm으로 24시간 동안 추출한 후 whatman No. 1 여 과지로 여과하여 시료 액으로 사용하였다. 쌀 스펀지케이크 를 블랜더(HR1372, Philips, China)로 균일하게 부순 후 시 료 5 g에 70% ethanol 45 mL를 가하고 20°C에서 Shaking incubator(SI-600R, Jeio Tech, Korea)에서 100 rpm으로 24 시간 동안 추출한 후 whatman No. 1 여과지로 여과하여 시 료 액으로 사용하였다. 총 페놀 화합물 함량은 Folin-Denis’s phenol method(M Obanda 등 1997)를 변형하여 측정하였다. 시료액 0.125mL 70% ethanol 0.375mL 2.0N Folin-Ciocalteau 시약 2.5 mL 가한 후, 7.5% NaCO3 용액을 2 mL 차례로 가 하여 교반한 다음 실온에서 60분 동안 방치하였다. 분광광도 계(Spectrophotometer, G1103A, Agilent, USA)를 이용하여 765 nm에서 흡광도를 측정하였다. 0.1% Gallic acid(Sigma Chemical Co.)를 0~25 μg/mL의 농도로 제조하여 시료와 동 일한 방법으로 분석하여 얻은 표준 검량선으로부터 시료추 출물의 총 페놀함량을 산출하여 gallic acid equivalents(mg GAE/g extract)로 나타내었다. 실험은 8회 반복하여 평균값 을 구하였다.

    9.DPPH (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl) 라디칼 소거능

    돼지감자분말을 첨가한 쌀 스펀지케이크의 항산화 활성은 Lee 등(2007)의 방법을 변형하여 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) 라디칼 소거능을 측정하였다. 95% ethanol 200 mL 에 DPPH(Sigma Chemical Co. USA) 0.00325 g을 암소에 서 용해시킨 후 사용하였다. 쌀 스펀지케이크를 블랜더 (HR1372, Philips, China)로 균일하게 부순 후 시료 5 g에 70% ethanol 45 mL를 가하고 20°C에서 Shaking incubator (SI-600R, Jeio Tech, Korea)에서 100 rpm으로 24시간 동안 추출한 후 whatman No. 1 여과지로 여과하여 시료 액으로 사용하였다. 시료액 0.05 mL에 제조한 DPPH 용액 1.95 mL 를 가하여 교반 한 다음 암소에서 30분간 방치한 후 분광광 도계(Spectrophotometer, G1103A, Agilent, USA)를 사용하 여 517 nm에서 흡광도를 측정하였다. 시료액 대신 에탄올을 가한 대조군 시료의 흡광도를 측정하여 DPPH free radical 소거활성을 백분율로 나타내었다. 실험은 8회 반복하여 평균 값을 구하였다.

    DPPH radical scavenging activity  (%) = Blank absorbance Sample absorbance Blank absorbance

    10.통계분석

    본 연구의 모든 측정치는 SPSS 통계프로그램(ver 17.0)을 이용하여 평균과 표준편차를 나타내었다. 분산분석(ANOVA) 을 이용하여 평균값에 대하여 Duncan의 다중범위검정 (Duncan’s multiple range test)으로 p<0.05 수준에서 유의적 차이를 검증하였다.

    III.결과 및 고찰

    1.반죽의 비중과 pH 측정

    돼지감자분말의 첨가량에 따른 쌀 스펀지케이크 반죽의 비 중과 pH 측정의 결과를 <Table 3>에 나타내었다. 반죽의 비 중은 대조군이 0.30으로 가장 낮았으며 돼지감자분말 10% 첨가 시료는 0.34, 20% 첨가는 0.38, 30% 첨가 시료는 0.39, 40% 첨가 시료는 0.40, 50% 첨가 시료는 0.43으로 돼지감 자분말의 첨가량이 증가함에 따라 비중이 유의적으로 증가 하였다(p<0.05). 스펀지케이크는 빵과 달리 반죽 시 혼입되 는 공기의 양에 따라 비중이 달라지는데 비중은 완제품의 외 부적 특성인 부피와 내부적 특성인 기공과 조직에도 결정적 인 영향을 미친다(Lee 등 2011). 반죽의 비중이 높으면 공기 혼입이 적어 반죽의 무게가 무겁고 부피는 작으며 기공이 작 고 조밀하여 단단하고 식감이 부드럽지 못하다(Lee 등 2011). 일반적으로 공립법으로 만드는 스펀지케이크의 적절 한 비중은 0.5±0.05라고 알려져 있다.(Lee 2010). 본 실험의 반죽의 비중이 0.3-0.43 범위를 나타낸 것은 반죽 중 설탕의 배합비를 일반적인 스펀지케이크 제조 시보다 50%로 낮게 조정하였기 때문으로 생각된다. 설탕의 비중은 물보다 커서 설탕 함량이 적으면 그 비중은 물의 비중에 가깝게 되어 전 반적으로 반죽의 비중이 낮아진다고 하였다(Cho 등 2012).

    스펀지케이크 반죽의 pH는 대조군이 7.53이었고 돼지감자 분말의 첨가량이 10%(pH 7.32), 20%(pH 7.13), 30%(pH 6.89), 40%(pH 6.74), 50%(pH 6.64)로 증가할수록 pH는 유의적으로 감소하였다(p<0.05). 반죽의 pH는 주요 재료의 특성과 팽창 형태에 따라 결정되는데 설탕, 쇼트닝, 베이킹 파우더 등은 영향을 주지 않으나 나머지 재료는 pH를 낮추 거나 높인다고 한다(Lee 등 2011). 일반적인 스펀지케이크 반죽의 적정 pH는 7.3-7.6(Lee 등 2011)로, 본 연구의 반죽 의 pH는 돼지감자분말의 첨가로 다소 낮아진 것으로 보인 다. 자색고구마를 첨가한 스펀지케이크의 연구에서도(Kim & Lee 2013) 자색고구마를 20-30% 참가한 시료가 대조군에 비 하여 pH가 유의적으로 감소(p<0.001)하였다고 보고하여 본 연구와 유사한 결과를 보였다.

    2.쌀 스펀지케이크의 외관 및 색도

    돼지감자분말을 첨가한 쌀 스펀지케이크의 외관과 단면을 촬영한 사진을 <Figure 1>에 나타내었다. 돼지감자분말의 첨 가량이 증가할수록 밝은 색에서 점점 진한 색으로 변화되는 것을 볼 수 있었다. 케이크 높이의 차이도 눈으로 확인할 수 있으며 첨가량이 증가할수록 기공이 불규칙하며 세포벽이 두 껍고 조직이 거칠어 부드럽지 못하고 단단한 느낌을 주었다.

    돼지감자분말의 첨가량에 따른 쌀 스펀지케이크의 색도를 측정한 결과는 <Table 4>와 같다. 명도를 나타내는 L값은 높을수록 명도가 높음을 나타낸다. 속색(Crumb color)의 L값 은 대조군이 71.90으로 가장 높았으며 돼지감자분말 첨가량 이 10%(55.35), 20%(47.00), 30%(41.43), 40%(37.39), 50% (34.72)로 증가함에 따라서 유의적으로 감소하였다(p<0.05). 껍질색(Crust color)의 L값은 대조군이 49.30으로 가장 높았 으며 첨가량이 10%(42.26), 20%(41.17), 30%(35.26), 40% (35.55), 50%(33.17)로 증가함에 따라서 역시 유의적으로 감 소하였다(p<0.05). 껍질색에 비해 속색은 더욱 뚜렷한 차이 를 보이며 특히 대조군과 10% 첨가군에서 급격히 감소 (71.90~55.35) 하였는데, 이는 돼지감자분말의 자체의 갈색의 영향인 것으로 생각된다. 돼지감자분말 첨가 쿠키의 품질특 성을 연구한 Park 등(2013)의 연구에서도 돼지감자분말의 첨 가량이 증가할수록 L값이 유의적으로 감소하였다고 보고하 여(p<0.05) 본 연구의 결과와 일치하였다. 돼지감자가루 복 합분 국수의 제조(Shin 등 1991)에서 L값은 특히 반죽상태 에서 낮은 값을 보이는데, 가루상태에서는 높은 값을 보여준 것을 고려할 때 반죽 시 물을 첨가함으로 인해 명도가 감소 하고 색도는 증가한다고 보고하였다.

    적색을 나타내는 a값의 경우, 속색의 a값은 대조군이 -4.97 으로 가장 낮았으며 첨가량이 10%(-0.75), 20%(0.11), 30% (0.93), 40%(1.53), 50%(2.06)로 증가함에 따라서 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 껍질의 a값은 대조군이 12.30으로 가장 높았으며 첨가량이 10%(11.54), 20%(11.19), 30%(10.94), 40%(10.49), 50%(10.41)로 증가함에 따라서 유의적으로 감 소하였다(p<0.05). 스펀지케이크의 색을 결정하는 중요한 요 인은 첨가하는 분말의 종류와 색, 굽는 과정 중의 비효소적 갈변반응인 캐러멜화 반응과 메일라드 반응 때문인 것으로 보고되고 있다(Cho 2010).

    황색을 나타내는 b값은 +b 쪽은 yellow, -b 쪽은 blue를 나타낸다. 속색의 b값은 대조군이 20.08으로 가장 높았으며 첨가량이 10%(14.95), 20%(13.77), 30%(12.93), 40%(12.28), 50%(11.89)로 증가함에 따라서 유의적으로 감소하였다 (p<0.05). 껍질색의 b값은 대조군이 21.12으로 가장 높았으며 첨가량이 10%(17.12), 20%(16.44), 30%(13.47), 40%(13.02), 50%(12.30)으로 증가함에 따라서 역시 유의적으로 감소하였 다(p<0.05). 돼지감자분말 쿠키의 경우는 b값은 돼지감자분 말을 20% 이상 첨가한 시료에서 첨가량이 증가할수록 유의 적으로 감소하였다고 보고하여(Park 등 2013) 본 연구와 유 사한 결과를 나타내었다. 속색과 껍질색의 L값, a값, b값을 측정한 결과 돼지감자분말의 첨가량이 증가함에 따라 속색 의 a값만 유의적으로 증가하였고(p<0.05), 나머지 값들은 모 두 유의적으로 감소하는 경향을 나타내었다(p<0.05). 브로콜 리 분말 첨가 스펀지케이크의 색도 측정 결과(Lim 등 2010) 첨가 비율 증가에 따른 브로콜리 자체 색인 녹색의 영향이 컸는데, 첨가 물질의 색인 녹색에 기인하여 L값과 a값은 첨 가량 증가에 따라 유의적으로 감소하였고, b값은 첨가 비율 증가에 따라 증가하였다. 본 연구에서 돼지감자분말 자체의 갈색이 반죽 제조 시 물을 첨가함으로써 더 진해지고 또한 돼지감자분말의 첨가로 반죽의 기포가 조밀하게 되고 스펀 지케이크의 부피가 감소하게 되어 첨가량이 증가할수록 색 이 더 어두워지는 것으로 생각된다.

    3.부피지수와 대칭성지수

    돼지감자분말의 첨가량에 따른 쌀 스펀지케이크의 부피지 수(Volume index) 및 대칭성지수(Symmetry index)를 측정 한 결과는 <Table 5>와 같다. 부피지수는 대조군이 16.02로 가장 높았으며 돼지감자분말 10% 첨가 시료는 15.04, 20% 는 13.72로 유의적으로 감소하였으며 30% 첨가 시료는 13.30로 차이가 없었다. 40% 첨가 시료는 11.81, 50%는 10.98로 첨가량이 증가함에 따라서 부피지수는 유의적으로 감소하였다(p<0.05). 대칭성지수는 케이크의 균형을 보는 것 으로 대조군이 0.98로 가장 높았으며 돼지감자분말이 10% (0.77), 20%(0.58), 30%(0.62), 40%(0.35), 50%(0.22)로 증 가함에 따라서 점차 감소하는 경향을 보였다. 뽕잎 분말 케 이크(Kim 2003)에서는 뽕잎분말이 20% 첨가된 경우에 부피 가 감소하기 시작하였으며 이는 뽕잎 분말의 양이 증가함에 따라서 결합하는 수분의 양이 증가하기 때문에 상대적으로 전분의 호화에 사용될 수 있는 수분의 양이 적어지기 때문 으로 보고 하였다. 증숙마늘 및 유자 분말을 혼합한 스펀지 케이크(Shin 등 2007)에서 밀가루의 일부를 다른 곡물가루나 식이섬유원으로 대체할 경우 제품의 부피는 감소하고 거친 조직을 나타낸다고 하였다. 이는 첨가되는 분말들이 글루텐 의 수화 및 전분의 호화를 지연시키고 이로 인해 단백질의 망상구조가 잘 발달되지 못한 결과라고 알려져 있다(Kim 등 2003).

    4.쌀 스펀지케이크의 조직감

    돼지감자분말의 첨가량에 따른 쌀 스펀지케이크의 조직감 을 측정한 결과는 <Table 6>과 같다. 스펀지케이크의 경도 (Hardness)는 대조구가 0.77로 가장 낮았으며 20%(1.04), 10%(1.05), 50%(1.57), 30%(1.61), 40%(1.78)의 순서로 유 의적으로 높았다(p<0.05). 응집성(Cohesiveness)은 대조구가 0.51로 가장 높았으며 10%(0.46), 20%(0.45), 30%(0.42), 40%(0.40), 50%(0.38)로 돼지감자분말의 비율이 상승할수록 유의적으로 감소하는 경향을 보였다(p<0.05). 탄력성(Springiness) 도 첨가 비율이 상승할수록 감소하는 경향을 보였으나 유의 적인 차이는 없었다. 검성(Gumminess)은 대조구가 0.37로 가장 낮았으며 첨가량이 증가할수록 점차 증가하는 경향을 보였으나 유의적인 차이는 보이지 않았다. 씹힘성(Chewiness) 은 대조구가 7.32로 가장 낮았으며 10%(8.95), 20%(9.11), 50%(10.56), 30%(11.45), 40%(13.19) 순으로 증가하였다 (p<0.05). 이상의 결과를 종합하면 경도, 검성, 씹힘성은 돼 지감자분말의 첨가비율이 상승할수록 증가하는 경향을 보였 으나 50% 첨가구만이 약간 예외의 결과를 보이는 것은 돼 지감자에 다량 함유되어 있는 과당중합체인 이눌린의 수분 보유력 때문인 것으로 사료된다. 외관이나 비중 등의 결과 (작은 부피, 높은 비중)로 예측할 수 있는 것과 다른 결과를 보이는 것은 돼지감자분말의 수분 보유력이 제품에 촉촉함 을 부여하여 오히려 기계적인 조직감에서는 낮은 경도, 낮은 검성, 낮은 씹힘성을 보여주는 것으로 생각된다. 스펀지케이 크의 경도는 수분함량, 완성된 케이크의 기공의 발달 정도, 부피 등에 영향을 받으며 기공이 잘 발달된 케이크일수록 부 피가 크고 경도가 낮다는 보고가 있다(Yang 등 2010).

    5.관능검사

    돼지감자분말을 첨가한 쌀 스펀지케이크의 관능검사는 외 관(Appearance), 껍질색(Crust color), 속색(Crumb color), 향(Flavor), 맛(Taste), 부드러움(Softness), 촉촉함(Moistureness), 전반적인 기호도(Overall preference)의 항목에서 각 7점 척 도법으로 측정하였으며, 그 결과는 <Table 7>과 같다.

    외관(Appearance)은 대조군이 5.38로 가장 높았고, 30% (5.15), 20%(5.06), 40%(4.90), 10%(4.84), 50%(4.70)의 순 이었으며(p<0.05), 껍질색(Crust color)은 10%가 5.34로 가장 높았고 대조군(5.29), 20%(5.20), 30%(5.15), 40%(4.81), 50%(4.52)의 순으로 점점 낮아졌다(p<0.05). 반면에 속색 (Crumb color)은 돼지감자분말 첨가에 따라 유의적인 차이를 보이지 않았다. 외관과 색에서는 대조군의 기호도가 가장 높 았으며 첨가량이 증가할수록 기호도가 낮아지는 경향을 보 였다. 이러한 결과는 돼지감자분말 첨가 스펀지케이크의 진 한 색이 익숙하지 않아 거부감을 주었기 때문으로 생각된다. 향(Flavor)은 돼지감자분말 10% 첨가 시료가 5.09로 가장 높 았고, 다음은 근소한 차이로 대조군이 5.04였으며 20%(4.72), 30%(4.18), 40%(4.04), 50%(3.54)로 첨가량이 증가할수록 점차 낮아졌다(p<0.05). 맛(Taste)은 10%가 5.43으로 가장 높았으며 20%(5.25), 대조군(4.90), 30%(4.65), 40%(4.38), 50%(3.97)순으로 유의적으로 낮아졌다(p<0.05). 독특한 향과 맛이 있는 돼지감자분말의 10%와 20% 첨가군이 가장 높은 기호도를 보였다는 것은 브로콜리 첨가 스펀지케이크(Lim 등 2010)의 결과처럼 스펀지케이크에서 발생되는 특유의 계 란 비린내와 설탕의 강한 단맛을 상쇄시켜 향미가 증대되었 기 때문이라고 생각한다. 한편 50% 첨가시료가 가장 낮은 것 은 돼지감자분말의 강한 향과 돼지감자분말 고유의 독특한 맛이 원인이라고 볼 수 있다. 부드러움(Softness)은 10% 첨 가군이 5.63으로 가장 높았고 20%(5.15), 대조군(5.11)은 상 위그룹으로 근소한 차이를 보였고, 50%(4.86), 30%(4.84), 40%(4.72)의 차례로 낮아졌다(p<0.05). 촉촉함(Moistureness) 은 50%(5.43), 40%(5.29), 10%(5.20), 20%(4.93), 30%(4.72), 대조군(4.68)의 순서로 돼지감자분말 첨가량이 적을수록 점 차 낮아졌다(p<0.05). 50% 첨가군이 부드러움은 낮으나 촉 촉함은 최고인 것은 돼지감자에 다량 함유되어 있는 과당중 합체인 이눌린의 수분 보유력 때문으로 생각된다. 스펀지케 이크의 경도, 검성, 씹힘성 등과 입 안에서의 촉감과는 상관 관계가 높다고 알려져 있다(Yang 등 2010). 전반적인 기호도 (Overall preference)는 10% 첨가군이 5.45로 가장 높았으며, 다음은 20% 첨가군(5.25), 대조군(5.00), 30%(4.68), 40%(4.56), 50%(4.29) 첨가의 순서로 점차로 낮아졌다(p<0.05).

    돼지감자 가루를 첨가한 설기떡(Park 2010)의 관능검사 결 과에서는 돼지감자가루의 첨가로 색의 강도와 구수한 냄새 그리고 구수한 맛이 증진 되었다고 평가 되었으며 전반적으 로 돼지감자 가루 3% 첨가군과 6% 첨가군에서 모든 관능적 특성을 강하게 느끼는 것으로 보고되었다. 돼지감자분말 첨 가 쿠키(Park 2013)의 경우는 향을 제외한 색, 맛, 조직감, 구매 의향, 전체적인 기호도에서 10% 첨가군이 가장 높은 점수를 보여 본 연구 결과와 유사한 경향을 보였다. 돼지감 자분말이 첨가된 부침가루(Kim 등 2013)는 색과 향의 기호 도에서 무첨가보다 10, 20, 30% 까지의 첨가군이 높은 기호 도를 보였으며 첨가량에 따른 유의적 차이는 없는 것으로 나 타났다. 돼지감자가루 복합분 국수(Shin 등 1991)의 경우는 색깔, 냄새, 텍스쳐, 맛 등의 관능검사에서 돼지감자가루 25~30% 복합분의 국수가 밀국수와 별 차이가 없었다고 보 고하였다.

    본 실험의 결과를 종합해 보면 외관, 껍질색, 향, 맛, 부드 러움, 전체적인 기호도에서 돼지감자분말을 10% 첨가한 시 료가 무첨가인 대조군보다 관능적으로 가장 우수한 것으로 나타났다. 이러한 결과는 돼지감자분말 첨가 스펀지 케이크 가 기능성과 기호도 모두 우수하여 식품소재로서의 활용 가 능성을 보여준 것이다.

    6.돼지감자분말을 첨가한 쌀 스펀지케이크의 항산화 활성

    돼지감자분말을 첨가한 쌀 스펀지케이크의 총 페놀화합물 함량을 측정한 결과를 <Figure 2>에 나타내었다. 대조군의 총 페놀화합물 함량은 8.42±0.25 mg GAE/g으로 측정되었으 며, 대조군에 비해 돼지감자분말의 첨가량이 10%에서 20, 30, 40, 50%로 증가할수록 총 페놀화합물 함량도 10.69, 12.01, 13.57, 16.01, 17.43 mg GAE/g으로 유의적으로 증가 하는 결과를 보였다(p<0.05). 폴리페놀 화합물(polyphenolic compound)은 분자 하나에 Phenolic hydroxyl(OH)기를 1개 이상 갖고 있기 때문에 단백질 및 거대분자들과 쉽게 결합 하여 페놀기가 많은 다가페놀일수록 더 많은 항염, 항균, 항 암 및 항산화 능력 등 다양한 생리활성을 갖는다(Chon 등 2013). 건조된 돼지감자에서 esculin, gentisic acid, catechin, chlorogenic acid, vanillic acid, epicatechin, salicylic acid 등의 페놀성 화합물 22종을 분리 및 동정하여 보고한 연구 (Tchone 등 2006)와 쌀에서의 총 페놀화합물 함량을 연구 (Woo 등 2008)한 바와 같이 쌀과 돼지감자에는 페놀화합물 이 존재하므로 대조군에서도 페놀화합물이 측정되었으며 돼 지감자분말의 첨가량이 증가할수록 총 페놀화합물 함량도 유 의적으로 증가하는 결과를 보였다. 돼지감자분말을 첨가한 스펀지케이크의 DPPH 라디칼 소거능 측정 결과는 <Figure 3>과 같았다. 대조군의 DPPH 라디칼 소거능은 9.33%이고 돼지감자분말 첨가량 10%는 17.30, 돼지감자분말 20%는 22.68, 돼지감자분말 30%는 26.02, 돼지감자분말 40%는 30.44, 돼지감자분말 50%는 35.29로 첨가량이 증가할수록 DPPH 라디칼 소거능도 유의적으로 증가하였다(p<0.05). Yuan 등(2012)의 연구에서도 돼지감자의 페놀 물질들이 강 력한 자유라디칼 소거능에 기여한다고 하여 본 연구 결과와 도 일치하였다. <Figure 4>는 돼지감자분말을 첨가한 쌀 스 펀지케이크의 총 페놀 함량과 DPPH 라디칼 소거능 사이의 상관관계를 분석한 것으로 상관계수는 0.938(p<0.01)로 양의 상관관계를 보였으며 돼지감자분말의 첨가량이 증가할수록 쌀 스펀지케이크는 항산화능도 증가하는 것을 알 수 있다. 솔잎분말 첨가 쿠키의 항산화활성은 연구한 결과에서(Choi HY 2009) 솔잎분말 첨가량이 증가함에 따라 총 페놀화합물 함량과 DPPH 라디칼 소거능이 증가하였으며(p<0.05) 서로 양의 상관관계(r=0.989, p<0.001)를 보였다고 보고하여 본 실험과 유사한 결과를 보였다.

    이상의 결과로 돼지감자분말을 첨가한 쌀 스펀지케이크에 서 돼지감자분말의 첨가량이 증가 할수록 총 페놀화합물 함 량이 유의적으로 증가하고 DPPH 라디칼 소거능 또한 증가 하여 돼지감자분말의 첨가량이 증가 할수록 항산화능이 향 상되는 것을 알 수 있다.

    IV.요약 및 결론

    본 연구는 돼지감자분말을 첨가한 쌀 스펀지케이크의 품 질특성과 항산화능을 측정하여 기능성 식품으로서의 이용 가 능성을 알아보고자 실시하였다. 돼지감자분말을 첨가한 쌀 스펀지케이크 반죽의 비중은 첨가량이 증가함에 따라 유의 적인 증가를 하였고(p<0.05), pH는 첨가량이 증가할수록 유 의적으로 감소하였다(p<0.05). 쌀스펀지케이크의 부피지수 (Volume index)와 대칭성지수(Symmetry index)는 대조군이 가장 높았으며 첨가량이 증가함에 따라서 점차 감소하였다 (p<0.05). 쌀 스펀지케이크의 외관과 단면의 모습은 첨가량 이 증가할수록 기공이 불규칙하며 거칠었으며 케이크의 높 이도 낮아졌다. 쌀 스펀지케이크의 속색(Crumb color)의 L값 과 b값은 돼지감자분말의 첨가량이 증가할수록 유의적으로 감소하였고 a값은 유의적으로 높아지는 경향을 나타내었다 (p<0.05). 껍질색(Crust color)은 돼지감자분말의 첨가량이 증 가할수록 L값, a값, b값 모두 감소하는 경향을 보였다 (p<0.05). 기계적인 조직감의 특성 중 경도(Hardness), 응집 성(Cohesiveness), 검성(Gumminess), 씹힘성(Chewiness)은 돼지감자분말의 첨가량이 증가할수록 증가하는 경향을 보였 으나(p<0.05) 탄력성(Springiness)은 첨가량에 따른 유의적인 차이는 나타나지 않았다. 관능검사 결과 스펀지케이크의 외 관(Appearance)은 대조군이 가장 높았으며, 껍질색(Crust color), 향(Flavor), 부드러움(Softness), 전반적인 기호도 (Overall preference)에 있어서 돼지감자분말을 10% 첨가한 시료가 가장 우수하였다(p<0.05). 총 폴리페놀 함량은 대조 군이 8.42±0.25 mg GAE/g의 함량을 보였으며 첨가량이 증 가할수록 10.69±0.37~17.43±0.34 mg GAE/g으로 증가하였다 (p<0.05). DPPH 라디칼 소거능도 대조군이 9.33±0.64% 였 으며 첨가량이 증가할수록 17.30±0.25~35.29±1.84%로 증가 하였으며(p<0.05), 총 페놀 함량과 DPPH 라디칼 소거능 사 이의 상관계수는 0.94(p<0.01)로 양의 상관관계를 보였다.

    이상의 결과를 종합해보면 돼지감자분말을 10% 첨가한 쌀 스펀지케이크의 경우 황산화활성을 나타내는 건강기능성뿐 만 아니라 기호도 측면에서도 우수하다는 것을 알 수 있다. 또한 글루텐 프리인 쌀가루를 사용한 쌀 스펀지케이크이므 로 건강을 생각하는 현대 소비자의 욕구를 충족한 새로운 제 품 개발의 가능성을 확인하였다.

    Figure

    KJFC-29-195_F1.gif

    Figure 1. Appearance of rice sponge cakes added with Helianthus tuberosus powder Control: Rice flour 100%. 10%: Rice flour 90%, Helianthus tuberosus powder 10%. 20%: Rice flour 80%, Helianthus tuberosus powder 20%. 30%: Rice flour 70%, Helianthus tuberosus powder 30%. 40%: Rice flour 60%, Helianthus tuberosus powder 40%. 50%: Rice flour 50%, Helianthus tuberosus powder 50%

    KJFC-29-195_F2.gif

    Content of total phenolic compounds in rice sponge cakes added with Helinthus tuberosus powder 0%: Rice flour 100%. 10%: Rice flour 90%, Helianthus tuberosus powder 10%. 20%: Rice flour 80%, Helianthus tuberosus powder 20%. 30%: Rice flour 70%, Helianthus tuberosus powder 30%. 40%: Rice flour 60%, Helianthus tuberosus powder 40%.50%: Rice flour 50%, Helianthus tuberosus powder 50%. GAE: gallic acid equivalents Mean±SD a~fMeans with different letter within the same row are significantly different (p<0.05).

    KJFC-29-195_F3.gif

    DPPH radical scavenging activity of rice sponge cakes added with Helianthus tuberosus powder 0%: Rice flour 90%, Helianthus tuberosus powder 10%. 20%: Rice flour 80%, Helianthus tuberosus powder 20%. 30%: Rice flour 70%, Helianthus tuberosus powder 30%. 40%: Rice flour 60%, Helianthus tuberosus powder 40%. 50%: Rice flour 50%, Helianthus tuberosus powder 50%. a~fMeans with different letter within the same row are significantly different (p<0.05).

    KJFC-29-195_F4.gif

    Correlation between total phenol content (mg GAE/g) and DPPH radical scavenging activity (%) of rice sponge cakes added with Helianthus tuberosus powder r=0.938** (Pearson correlation coefficient r, **p<0.01)

    Table

    Approximate composition of the Helianthus tuberosus powder

    1)Mean±SD

    Formular for rice sponge cakes with different levels of Helianthus tuberosus powder

    1)Control: Rice flour 100%.
    2)Rice flour 90%, Helianthus tuberosus 10%.
    3)Rice flour 80%, Helianthus tuberosus 20%.
    4)Rice flour 70%, Helianthus tuberosus 30%.
    5)Rice flour 60%, Helianthus tuberosus 40%.
    6)Rice flour 50%, Helianthus tuberosus powder 50%.

    Specific gravity and pH of rice sponge cake batter added with Helianthus tuberosus powder

    1)Control: Rice flour 100%.
    2)Rice flour 90%, Helianthus tuberosus 10%.
    3)Rice flour 80%, Helianthus tuberosus 20%.
    4)Rice flour 70%, Helianthus tuberosus 30%.
    5)Rice flour 60%, Helianthus tuberosus 40%.
    6)Rice flour 50%, Helianthus tuberosus powder 50%.
    7)Mean±SD
    a-dMeans with different letter within the same row are significantly different (p<0.05).

    Crumb and crust color characteristics of rice sponge cakes added with Helianthus tuberosus powder

    1)Control: Rice flour 100%.
    2)Rice flour 90%, Helianthus tuberosus 10%.
    3)Rice flour 80%, Helianthus tuberosus 20%.
    4)Rice flour 70%, Helianthus tuberosus 30%.
    5)Rice flour 60%, Helianthus tuberosus 40%.
    6)Rice flour 50%, Helianthus tuberosus powder 50%.
    7)Mean±SD
    a-dMeans with different letter within the same row are significantly different (p<0.05).

    Volume index and symmetry index of rice sponge cakes added with Helianthus tuberosus powder

    1)Control: Rice flour 100%.
    2)Rice flour 90%, Helianthus tuberosus 10%.
    3)Rice flour 80%, Helianthus tuberosus 20%.
    4)Rice flour 70%, Helianthus tuberosus 30%.
    5)Rice flour 60%, Helianthus tuberosus 40%.
    6)Rice flour 50%, Helianthus tuberosus powder 50%.
    7)Mean±SD
    a-dMeans with different letter within the same row are significantly different (p<0.05).

    Texture properties of rice sponge cakes added with Helianthus tuberosus powder

    1)Control: Rice flour 100%.
    2)Rice flour 90%, Helianthus tuberosus 10%.
    3)Rice flour 80%, Helianthus tuberosus 20%.
    4)Rice flour 70%, Helianthus tuberosus 30%.
    5)Rice flour 60%, Helianthus tuberosus 40%.
    6)Rice flour 50%, Helianthus tuberosus powder 50%.
    7)Mean±SD
    a-dMeans with different letter within the same row are significantly different (p<0.05).
    8)NS: not significant at the 5% level.

    Sensory evaluation of rice sponge cakes added with Helianthus tuberosus powder

    1)Control: Rice flour 100%.
    2)Rice flour 90%, Helianthus tuberosus 10%.
    3)Rice flour 80%, Helianthus tuberosus 20%.
    4)Rice flour 70%, Helianthus tuberosus 30%.
    5)Rice flour 60%, Helianthus tuberosus 40%.
    6)Rice flour 50%, Helianthus tuberosus powder 50%.
    7)Mean±SD Rate using a scale of 1~7, 7: excellent, 6: very good, 5: good, 4: fair, 3: poor, 2: very poor, 1: bad.
    a-dMeans with different letter within the same row are significantly different (p<0.05).
    8)NS: not significant at the 5% level.

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