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본 실험에 사용한 꿀은 한국양봉농협에서 아카시아꿀(25 kg, 국산)을 구입하였으며, 꿀가루 제조공정에 사용한 진공동결건조기(vacuum tray freeze dryer)와 초저온냉동고(deep freezer)는 ㈜일신바이오베이스(Ilshin Lab Co., Ltd, Korea) 제품을 사용하였다. 각 농산물의 추출 및 농축은 초음파추출기(ultrasonic cleaner, BRANSON 8510, USA)와 진공농축기 (rotavapor, BUCHI R-200, Switzerland)를 사용하였다. 단 오디는 추출기를 사용하지 않고 직접 손으로 추출하였다.

선인장 꿀가루의 원재료를 참고하여 꿀가루를 제조하였다. 우선 오디 추출물 10 g을 사용하였는데, 오디 추출물의 수율은 15%로써 이는 냉동오디 66.7 g에 해당한다. 오디 추출물과 꿀은 각각 10 g, 478 g으로 고정하고 최종 꿀가루의 꿀 함량 및 동결여부에 영향을 미치는 자당 및 정제수의 함량을 달리하여 냉동 및 건조여부를 판단하였다(Table 1).

본 실험에 사용한 진공동결건조기의 사용 가능 시료량은 10 kg으로 동결건조기 전용 플레이트(plate, 34×31×4cm) 3개를 사용할 수 있다. 그러나 이는 고체의 시료에 해당하며, 본 실험에서는 점도가 높은 꿀 혼합물을 사용하므로 플레이트에 넣을 꿀 혼합물의 양을 달리하여 건조여부를 조사하였다(Table 2). 즉 각각의 원재료를 혼합한 후 잘 저어 완전히 녹인 후 plate에 1~3개로 나누어 담은 후 동결 및 건조하였다.

꿀, 자당, 정제수를 혼합하여 완전히 녹인 꿀 혼합물을 전용 플레이트에 담은 후 -80℃를 유지하는 초저온냉동고에서 1일 이상 보관하였다. 다음으로 냉동실 -85℃, 5mTorr 및 건조실 38℃를 유지하는 진공동결건조기에서 48시간 1차 건조하였으며, 건조 즉시 건조된 꿀 혼합물의 무게에 해당하는 덱스트린을 첨가하여 혼합한 후 가정용 믹서기를 이용하여 분말로 제조하였다. 꿀은 건조되었다하더라도 보관하는 과정에서 공기 중의 수분을 흡수하여 단단한 덩어리가 되는 케이킹(caking) 현상이 발생할 수 있으므로 이를 해결하기 위한 과립형태로의 제형화 작업을 추가하였다. 이 과정에서 약간의 알콜이나 물 등이 사용되었으므로 꿀가루의 완전한 건조를 위해 재동결 및 2차 건조과정을 거친 후 최종적으로 과립형 꿀가루를 제조하였다(Fig. 1).

Fig. 1. 
Honey powder manufacturing process.

Table 1의 T2 원재료 혼합비율 및 Fig. 1의 꿀가루 제조공정에 따라 다양한 우리 농산물을 첨가하여 기능성과 색감이 향상된 꿀가루를 제조하였다.

꿀가루 제조에 사용한 뽕잎(청일뽕)과 오디(대심)는 국립농업과학원(전북 완주군 소재)에서 재배한 것을 채취하여 전처리한 후 사용하였다. 뽕잎은 엽질이 좋은 봄뽕을 채취하여 3회 흐르는 물에 씻은 후 물기를 제거하여 음건한 후 60℃의 열풍순환건조기에서 완전히 건조시켰으며, 가정용 믹서기(mixer)를 이용하여 분말로 제조한 후 냉장보관하였다. 오디는 수확 즉시 냉동보관한 후 Kim et al.(2011)의 방법에 따라 0.1% citric acid-70% EtOH (식음용)로 추출한 오디 색소 농축액을 사용하였다. 인삼(꽃), 생강, 산수유, 삼채, 구기자, 양배추, 꾸지뽕(열매), 가지, 밤, 비타민 등 농산물부터 영양제까지 다양한 꿀가루를 제조하였다. 각각의 농산물은 안성, 함양, 구례, 청주, 제주, 진주 등에서 직접 재배하여 건조한 것을 농가로부터 제공받아 냉장 또는 냉동보관하면서 70% EtOH (식음용)추출하여 사용하였다. 비타민은 약국에서 판매 중인 발포제품을 구입하여 증류수에 녹인 후 꿀에 정제수 대신 혼합하여 사용하였다.

완성된 오디 및 뽕잎 꿀가루의 색채 측정을 하기 위해 각각의 꿀가루를 상온에 노출하여 색상을 관찰하였으며, 한국표준색표집(공업진흥청/한국방송공사 공저)과 대조하여 계량화한 값으로 나타냈다.

꿀가루를 제조하기 위한 원재료 혼합비율을 설정하고자 Table 1과 같이 오디 추출물 10 g, 꿀 478 g은 고정하고 자당, 정제수 및 덱스트린의 함량을 달리하여 혼합한 후 3플레이트로 나누어 꿀가루를 제조한 결과, 3처리 모두 동결 및 분말 제조가 가능하였다. T1은 T2에 비해 자당과 정제수의 함량을 1/2로 줄임으로써 최종 첨가꿀의 함량을 28.9%에서 36.3%로 증가시켰다(Table 3). 그러나 진공동결건조 후 혼합 분말의 무게가 T1은 1,092 g이었으며, T2는 1,372 g으로 1.26배 많았다.

한편 T3는 자당 사용에 따른 소비자의 거부감을 해결하고자 자당 대신 건조 후 분말화 과정에서 첨가되는 덱스트린을 건조 전에 꿀 혼합물에 첨가하고 건조 후에는 넣지 않는 경우로 최종 꿀가루 제조가 가능하였으나 제형화 과정에서 일정한 과립형태로 만들어지지 않을 뿐 더러 기구에 달라붙어 작업이 어렵고 손실되는 양이 많았다. 따라서 금후 자당을 첨가하지 않고 꿀만을 넣는 꿀가루 제품에 대한 보다 많은 연구가 필요할 것으로 보인다.

꿀가루를 제조하기 위하여 Table 1의 T2 및 Table 3의 결과에 따라 동결건조기 전용 플레이트에 담을 수 있는 꿀 혼합물의 양을 Table 2와 같이 달리하여 동결 및 건조 여부를 관찰하였다. 그 결과 T4 (1,088 g)는 T2 혼합물을 그대로 1개의 플레이트에 담은 경우로 동결이 되지 않아 건조할 수 없었다. 한편 T5, T6는 T2 혼합물의 1/2 (544 g), 1/3 (363 g)로 나누어 담은 경우로 동결 및 건조가 이루어져 최종 꿀가루를 제조하였다. 그러나 T5는 꿀 혼합물이 액체이며 다소 많은 양 때문에 동결하기 위한 플레이트 랩핑(wraping) 작업 및 운반 시 어려움이 있어 T6가 가장 바람직한 것으로 판단되었다(Table 4).

이 결과로부터 플레이트에 담는 꿀 혼합물의 무게가 꿀가루 제조 성공 여부를 결정하는 중요한 인자임을 확인하였다.

꿀의 끈적이는 성질 때문에 소비자들이 사용하기가 불편한 문제가 있는 바, 꿀 제형에 대한 변형시도가 다각적으로 검토되어 오고 있으며, 이와 관련하여 꿀제품의 휴대와 복용의 간편함을 추구하기 위한 연구가 현재 시행되고 있다.

Park (2004)은 고온건조법, 동결진공건조법, 분무건조법을 사용하여 꿀 분말을 제조하고자 하였으며, Lee and Park(2017)은 꿀 분말을 제조하기 위한 분무건조장치를 개발하였다. Kim and Park (2015)은 저온건조법을 이용한 꿀 분말의 제조방법을 개발하였다. 특히 케이킹(caking) 현상을 방지하며, 저장기간을 증가시킬 수 있다고 하였다.

한편 진공동결건조기를 이용하여 꿀가루를 제조하는 경우 케이킹 현상이 발생되므로 이를 해결해기 위해 Park (2006)은 꿀 원액(수분 22%)을 수분 10% 이하로 농축한 후 저온건조, 과립화, 동결건조 및 숙성하는 공정을 개발하였는데 최종적으로 수분 5% 이하의 골드 브라운 컬러의 분말을 얻을 수 있다고 하였다.

본 실험에서는 좀 더 간단한 방법으로 유백색의 색상을 유지하면서 케이킹 현상을 방지할 수 있는 꿀가루 제조공정과 보관방법을 개발하였다. 개발된 제조공정은 Fig. 1과 같다. 즉 꿀 혼합물을 -80℃를 유지하는 초저온냉동고에서 1일 이상 보관하여 동결시킨 후 38℃를 유지하는 진공동결건조기에서 48시간 1차 건조 및 건조 즉시 덱스트린을 첨가하여 분말로 제조한 후 과립형태의 제형화 과정을 거친 후 재동결 및 진공동결건조(1일)하여 최종적으로 케이킹 현상이 발생하지 않는 과립형 꿀가루를 제조하였다. 그러나 개발공정에 의해 꿀을 제조한 경우라도 실온에 6개월 이상 방치할 경우에는 서서히 공기 중의 수분을 흡수하여 단단한 덩어리가 되는 것을 관찰하였다. 따라서 이를 해결하기 위한 방법으로 실온보관 대신 10℃ 이하의 냉장보관을 하였다. 그 결과 1년이 되어도 케이킹 현상은 나타나지 않았다(Table 5).

Fig. 2와 같이 완성된 오디 및 뽕잎 꿀가루의 색채 측정을 하기 위해 각각의 꿀가루를 상온에 노출하여 색상을 관찰한 결과, 오디 꿀가루는 명도가 높은 분홍색을 나타냈으며, 뽕잎 꿀가루의 경우에도 명도가 높은 연녹색의 색채를 나타냈다(Table 6). 본 실험에 사용한 오디 또는 뽕잎은 70% 주정 추출물로써 분말이나 생즙 또는 열수추출물보다 색상이 향상됨을 확인하였다.

Fig. 2. 
Honey powder with mulberry fruit’ extract and mulberry leaves’ extract.

Fig. 3과 같이 다양한 우리 농산물을 첨가하여 기능성과 색감이 향상된 꿀가루를 제조하였다. 본 실험에서의 꿀가루 제조방법은 특히 몸에는 좋으나 쓴맛이나 떫은 맛이 강해 소비되는 양이 제한적이었던 우리 농산물을 먹기 좋고 건강한 꿀가루로 제조할 수 있기 때문에 소비자의 구매력을 높일 수 있을 것으로 기대한다.

Fig. 3. 
Various honey powder with domestic agricultural produce’s extract.